JP3204443B2 - 表面欠陥検査装置 - Google Patents
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Description
ボディの塗装面における凹凸等の表面欠陥を検出するの
に用いる表面欠陥検査装置に関するものである。
ば、特開昭64−38638号公報などに記載されたも
のがある。
被検査面上に光の帯を形成し、この光の帯をカメラによ
り撮像すると共に、この光の帯を移動させてその反射像
を連続且つ段階的に記録し、最終的にこれらの部分的な
像の記録を全体像に編集して、被検査面上の欠陥および
この欠陥の座標情報を出力するようになっている。
たような従来の表面欠陥検査装置にあっては、例えば、
自動車のボディのように複雑な曲面を有する被検査体を
対象とした場合、曲面部分では光の帯の反射方向が曲率
に応じて変化するため、その反射像を常にカメラのイメ
ージセンタに映し出すための制御が必要になり、さら
に、自動車のボディの曲面は部位や車種毎に異なるた
め、制御がより複雑になるという問題があり、このよう
な問題を解決することが課題であった。
いて暗部または光の帯における像の輪郭変化として現れ
ることを利用するものであるが、それを自動的にかつ安
定的に検出する方法や装置については何んら考慮がなさ
れていないという問題があり、このような問題を解決す
ることが課題であった。
では、塗装欠陥の検出とその統計処理を人間が工数と時
間をかけて実施しているが、この場合、塗装機の不良や
塗料の不良を特定するまでに非常に多くの時間がかかる
ため、塗装欠陥の発生を早期に抑えることが難しいのが
現状であるという問題があり、このような問題を解決す
ることが課題であった。
されたもので、(1)被検査面が複雑な曲面であって
も、簡単な制御で表面欠陥を自動的に且つ精度よく高速
処理して検出することができ、例えば、自動車等の塗装
面の塗装欠陥を自動的に且つ精度よく短時間のうちに検
出することができ、(2)多種類のボディ、パーツと複
数の塗装機および多種類の塗料を使用する自動車等の複
雑な自動塗装ラインであっても、塗装欠陥の自動検出結
果を迅速に統計処理し、その発生源の特定を行うことに
より、上流ラインへの正確な欠陥発生源の情報提供を行
うことができる表面欠陥検査装置を提供することを目的
としている。
検査装置は、請求項1に記載しているように、被検査体
の被検査面に光を照射し、被検査面からの反射光に基づ
いて受光画像を作成し、この受光画像に基づいて被検査
面上の欠陥を検出する表面欠陥検査装置において、被検
査体を囲む門型形状を成し且つ被検査面上に所定の明暗
パターンを形成する照明手段と、被検査体を囲む門型形
状を成し且つ被検査面からの反射光に基づいて受光画像
を作成する複数の撮像装置が取り付けられた撮像装置固
定手段と、撮像装置により得られた受光画像に基づいて
被検査面上の欠陥を検出してその結果を出力する検査処
理手段と、検査処理手段からの欠陥検出情報と被塗装面
情報により統計処理する欠陥数統計処理手段と、欠陥数
統計処理手段からの欠陥統計処理結果と経験的な欠陥不
具合情報に基づいて欠陥の発生源を推定する欠陥発生源
推定手段を備え、照明手段は、白色の背景板に、ほぼ等
間隔に配置された複数の光源を備えると共に、光源の被
検査面側に、光透過部と艶消し黒色部を交互に配置した
光拡散シートを備え、光源からの光を光拡散シートの光
透過部に通すことにより被検査面上に明暗パターンを形
成する手段であり、照明手段の光拡散シートは、被検査
体を囲む門型形状を成す艶消し黒色のシートガイドに張
ってあり、シートガイドは、光源および背景板から移動
可能であり、照明手段および撮像装置固定手段の門型内
部に被検査体を通過させて被検査面の欠陥検査と欠陥発
生源の推定を行う構成としたことを特徴としており、こ
のような構成を上記課題を解決するための手段としてい
る。
様においては、請求項2に記載しているように、照明手
段の門型形状は、被検査体の移動方向の正面輪郭にほぼ
適合した形状である構成のものとすることができる。
の実施態様においては、請求項3に記載しているよう
に、撮像装置固定手段の門型形状は、被検査体の移動方
向の正面輪郭にほぼ適合した形状である構成のものとす
ることができ、請求項4に記載しているように、撮像装
置はCCDカメラであって、各CCDカメラによる全体
の視野が被検査体の移動方向の正面輪郭に沿った連続し
た帯状を成すと共に、隣接するCCDカメラ同士の視野
が所定の領域でオーバーラップしており、且つ被検査体
の移動方向とCCDカメラの受光画像における水平もし
くは垂直方向とを一致させた構成のものとすることがで
き、請求項5に記載しているように、明暗パターンは、
CCDカメラに映る明暗パターン数に基づいて明暗パタ
ーンの間隔が変化する構成のものとすることができる。
の実施態様においては、請求項5に記載しているよう
に、CCDカメラの視野調整、ピント調整およびオーバ
ーラップ量調整は、被検査体の移動方向の正面輪郭にほ
ぼ適合した形状を成し且つその表面に所定間隔の線(格
子線等をも含む)もしくは点の図形が描かれた参照モデ
ルを用いて行う構成のものとすることができ、請求項7
に記載しているように、参照モデルは、被検査体の移動
方向に対する横断面のうちの最大の横断面輪郭にほぼ適
合した形状である構成のものとすることができ、請求項
8に記載しているように、参照モデルの図形の線以外の
部分の色が被検査体の被検査面の塗装色で最も明度の高
い色であって、上記参照モデルの表面を撮像しながらC
CDカメラのレンズ絞りおよびシャッタースピードを調
整する構成のものとすることができ、請求項9に記載し
ているように、被検査面の塗装色で塗装され且つカメラ
視野より大きいテストピースを参照モデルの表面に接し
て設け、テストピースを撮像しながらCCDカメラのレ
ンズ絞りおよびシャッタースピードを調整する構成のも
のとすることができる。
の実施態様においては、請求項10に記載しているよう
に、検査処理手段は、複数の撮像装置で得られた受光画
像の画像データにおける空間周波数成分のうち高い周波
数領域で且つレベルが所定値以上の成分のみを抽出する
画像強調処理手段と、画像強調処理手段からの時間的に
異なる画像データにおいて被検査体の移動量および移動
方向が所定の条件で一致する目標部分を検出する追跡処
理手段を備えている構成のものとすることができ、請求
項11に記載しているように、画像強調処理手段は、抽
出された高い周波数領域で且つレベルが所定値以上の成
分のサイズ(面積),形(縦横比)を判定する欠陥形状
判定手段を備えた構成のものとすることができる。
は、請求項12に記載しているように、被検査体の被検
査面に光を照射し、被検査面からの反射光に基づいて受
光画像を作成し、この受光画像に基づいて被検査面上の
欠陥を検出する表面欠陥検査装置において、被検査体を
囲む門型形状を成し且つ被検査面上に所定の明暗パター
ンを形成する照明手段と、被検査体を囲む門型形状を成
し且つ被検査面からの反射光に基づいて受光画像を作成
する複数の撮像装置が取り付けられた撮像装置固定手段
と、撮像装置により得られた受光画像に基づいて被検査
面上の欠陥を検出してその結果を出力する検査処理手段
と、検査処理手段からの欠陥検出情報と被塗装面情報に
より統計処理する欠陥数統計処理手段と、欠陥数統計処
理手段からの欠陥統計処理結果と経験的な欠陥不具合情
報に基づいて欠陥の発生源を推定する欠陥発生源推定手
段を備え、検査処理手段は、複数の撮像装置で得られた
受光画像の画像データにおける空間周波数成分のうち高
い周波数領域で且つレベルが所定値以上の成分のみを抽
出する画像強調処理手段と、画像強調処理手段からの時
間的に異なる画像データにおいて被検査体の移動量およ
び移動方向が所定の条件で一致する目標部分を検出する
追跡処理手段を備え、画像強調処理手段は、抽出された
高い周波数領域で且つレベルが所定値以上の成分のサイ
ズ,形を判定する欠陥形状判定手段を備え、照明手段お
よび撮像装置固定手段の門型内部に被検査体を通過させ
て被検査面の欠陥検査と欠陥発生源の推定を行うことを
特徴としている。同じく、本発明に係わる表面欠陥検査
装置の実施態様においては、請求項13に記載している
ように、検査処理手段は、検査開始および検査終了を判
断する検査開始終了判定手段と、検査開始から被検査体
の移動量を測定する移動量測定手段を備え、これらの手
段から得た情報に基づいて追跡処理手段で検出した目標
部分の被検査面上の位置を算出し、その結果を被検査体
の展開図上に表示する手段を備えている構成のものとす
ることができ、請求項14に記載しているように、被検
査体の展開図は、被検査体に対する撮像装置の取付角度
および画角に基づいて描かれている構成のものとするこ
とができ、請求項15に記載しているように、被検査体
が照明手段および撮像装置固定手段の門型内部を通過し
且つ被検査面の検査を行っている際に被検査体とこの被
検査体を移動させる搬送コンベアの速度とを一致させる
速度一致手段を備えた構成のものとすることができる。
の実施態様においては、請求項16に記載しているよう
に、欠陥数統計処理手段は、被検査体の種類、塗料種
(色)等の被検査体情報入力手段を備え、検査処理手段
からの欠陥サイズ、形、ボディ位置情報に基づいて統計
処理する構成のものとすることができ、請求項17に記
載しているように、欠陥発生源推定手段は、欠陥数統計
処理手段からの種類別、部位別、欠陥種(サイズ、形
状)別の欠陥統計処理情報(欠陥数)と経験的な不具合
発生情報により欠陥の発生部位を特定する構成のものと
することができる。
装置によれば、被検査体を囲む門型形状を成す照明手
段、および同じく被検査体を囲む門型形状を成し且つ撮
像装置を備えた撮像装置固定手段を採用し、被検査面上
に光の明暗パターンを形成すると共に、照明手段および
撮像装置固定手段の門型内部に被検査体を通過させて検
査処理手段による被検査面の欠陥検査と欠陥発生源推定
手段による欠陥発生源の推定を行うようにしたから、被
検査面に複雑な曲面がある場合であっても、被検査面全
体に対する照明および撮像の条件をほぼ均等にすること
ができ、照明手段や撮像装置さらには被検査体に対して
何ら複雑な制御を行うことなく、簡単な制御で表面欠陥
を自動的に且つ精度良くしかも高速に検出することがで
きると共に、多種類のボディ、パーツと複数の塗装機お
よび多種類の塗料を使用する自動車等の複雑な自動塗装
ラインであっても、塗装欠陥の自動検出結果を迅速に統
計処理し、その発生源の特定を行うことにより、上流ラ
インへの正確な欠陥発生源の情報提供を行うことが可能
であって塗装欠陥の発生を早期に抑制することが可能で
あるという著しく優れた効果がもたらされる。また、光
拡散シートを備えた照明手段の採用により、明暗パター
ンをより正確に形成することができ、表面欠陥の検出の
さらなる容易化および精度向上に貢献し得ると共に、光
拡散シートを張ったシートガイドの移動により、当該シ
ートガイド、光源および背景板のメンテナンスにも容易
に対処することができる。
置によれば、照明手段の門型形状は被検査体の移動方向
の正面輪郭にほぼ適合した形状にしたので、請求項1の
効果に加えて、被検査面全体に対する照明条件をより一
層均一なものにすることができ、表面欠陥の検出をより
容易に且つより精度よく行うことができる。
置によれば、撮像装置固定手段の門型形状を被検査物体
の移動方向の正面輪郭にほぼ適合した形状にしたので、
請求項1の効果に加えて、被検査面全体に対する撮像条
件をより一層均一なものにすることができ、表面欠陥の
検出をより容易に且つより精度よく行うことができる。
置によれば、請求項1および3の効果に加えて、被検査
面全体を隙間なく検査することができ、検査のさらなる
精度の向上を実現することができる。
置によれば、請求項4の効果に加えて、検査精度をより
一層向上させることができる。
査装置によれば、請求項4および5の効果に加えて、参
照モデルの採用によって、撮像装置の調整をより容易に
且つより迅速に行うことができるとともに、検査精度を
より一層向上させることができる。
装置によれば、請求項1の効果に加えて、表面欠陥をよ
り迅速に且つより正確に検出することができ、また、本
発明の請求項11に係わる表面欠陥検査装置によれば、
欠陥のサイズ(面積),形(縦横比)などの欠陥形状を
も判定することができる。
装置によれば、被検査体を囲む門型形状を成す照明手
段、および同じく被検査体を囲む門型形状を成し且つ撮
像装置を備えた撮像装置固定手段を採用し、被検査面上
に光の明暗パターンを形成すると共に、照明手段および
撮像装置固定手段の門型内部に被検査体を通過させて検
査処理手段による被検査面の欠陥検査と欠陥発生源推定
手段による欠陥発生源の推定を行うようにしたから、被
検査面に複雑な曲面がある場合であっても、被検査面全
体に対する照明および撮像の条件をほぼ均等にすること
ができ、照明手段や撮像装置さらには被検査体に対して
何ら複雑な制御を行うことなく、簡単な制御で表面欠陥
を自動的に且つ精度良くしかも高速に検出することがで
きると共に、多種類のボディ、パーツと複数の塗装機お
よび多種類の塗料を使用する自動車等の複雑な自動塗装
ラインであっても、塗装欠陥の自動検出結果を迅速に統
計処理し、その発生源の特定を行うことにより、上流ラ
インへの正確な欠陥発生源の情報提供を行うことが可能
であって塗装欠陥の発生を早期に抑制することが可能で
あるという著しく優れた効果がもたらされる。また、表
面欠陥をより迅速に且つより正確に検出することができ
ると共に、欠陥のサイズ(面積),形(縦横比)などの
欠陥形状をも判定することができる。本発明の請求項1
3に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項10およ
び12の効果に加えて、被検査体の展開図上において表
面欠陥を容易に認識することができ、後の修正作業など
に活用することが容易であり、さらに、本発明の請求項
14に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項13の
効果に加えて、被検査体の展開図上における表面欠陥の
位置をより正確に表示することができる。
欠陥検査装置によれば、請求項1、10,12および1
3の効果に加えて、被検査体と搬送コンベアの速度を確
実に一致させることができ、検査精度ならびに展開図上
における表面欠陥の表示の精度をより一層高めることが
できる。
欠陥検査装置によれば、検査処理手段で検出した大き
さ、形状、位置情報を含む欠陥情報と車種、部位、塗料
情報により統計処理することができ、車種や塗料の種類
に対応した精度の高い表面欠陥検査を行うことができ
る。
表面欠陥検査装置によれば、欠陥の発生部位を特定する
ことが可能となって上流ラインへの正確な欠陥発生源の
情報提供を行うことができる。
欠陥検査装置の一実施例を説明する。この実施例では、
被検査体である自動車のボディにおいて、被検査面であ
る塗装面の欠陥を検査する場合を示している。
1〜図3に示すように、照明手段1と、撮像装置固定手
段2と、撮像装置固定手段2に取り付けられた複数の撮
像装置3と、検査処理手段4、欠陥数統計処理手段11
と、欠陥発生源推定手段12を備えている。
方向の正面輪郭にほぼ適合した門型(アーチ)形状を成
し、被検査面上に所定の明暗パターンを映し出すように
構成されている。
とほぼ同一形状で照明手段1に並設されている。
下「カメラ3」と記す)であって、明暗パターンの映る
被検査面を撮像するように、撮像装置固定手段2の所定
の位置に各々取付け固定してある。
像強調処理手段41、追跡処理手段42、ホストコンピ
ュータ43等で構成してある。
検査結果出力手段44としてプリンターが接続してあ
る。
車種/塗料情報入力手段111と統計処理手段112で
構成され、検査処理手段4で検出した大きさ、形状、位
置情報を含む欠陥情報と車種/部位/塗料情報により統
計処理する。
欠陥数統計処理手段11で算出した統計処理結果と塗装
ラインでの経験的な不具合情報に基づき欠陥の発生源を
特定をする。
れると共に、レール7および搬送コンベア8によって照
明手段1および撮像装置固定手段2の門型内部を移動
し、その間に検査処理手段4で所定の処理が行われ、被
検査面であるボディ5の塗装面の検査が行われる。
ボディ5の搬送方向(図2中の矢印Aの方向)に対して
直交方向に設置されている。また、カメラ3は、調整固
定治具3aによって撮像装置固定手段2の所定の位置お
よび角度に調整された状態で固定してある。
5の移動方向の正面輪郭にほぼ適合した形状とすること
により、光照射面からボディ5の表面までの距離が部位
にかかわらずほぼ一定となり、これによって照明手段1
からの光をボディ5の表面にむらなくほぼ均一に照射す
ることができるようにしている。
すように、光源101の光を被検査面にむだなく且つむ
らなく照射するために、白色に着色処理されもしくは光
を拡散反射するように表面処理された複数の背景板10
2を備え、この背景板102に複数の光源101がほぼ
等間隔に取り付けられた構造となっている。
って、1つの背景板102の被検査体側に2列で合計4
本取り付けられ、その裏側に光源101を高周波点灯さ
せる電源107(図7参照)が取り付けてある。そし
て、光源101、背景板102および電源107を1つ
の照明ユニット104とし、この照明ユニット104を
図5に示すように門型形状をした支柱103に隙間無く
取り付けることにより、照明手段1を構成している。
5の正面輪郭形状に合わせて容易に変形できるような可
撓性を有し且つ透光性を有する材料から成るものであっ
て、例えば、艶消し黒色のマスキングテープを等間隔に
貼ることにより、光透過部105aと艶消し黒色部10
5bを交互に配置したものである。ここで、光を拡散す
る理由は、ボディ塗装色がメタリック塗装などといった
場合にメタリックの光輝材の影響を抑えるためである。
い材質で、このしわによって陰や照明むらが発生する場
合には、図6に示すように、シートガイド106により
光拡散シート105を下方から支えると共に、この光拡
散シート105をボディ5の正面輪郭形状に合わせて張
ることにより、しわの発生を抑える。
色に塗装されており、支柱103は、光拡散シート10
5の艶消し黒色部105bに重なる間隔となっている。
そして、光拡散シート105とシートガイド106と
は、この支柱103において艶消し黒色のボルト、ナッ
トおよびワッシャ(図示せず)により固定してある。
ター106aが取り付けてあって、光拡散シート105
を張った状態でボディ5の前後方向に移動できる構造と
なっている。したがって、図8に示すようにシートガイ
ド106を矢印B方向に移動させることにより、例え
ば、光源101の交換などを容易に行えるものとなる。
に、ボディ5の移動方向の正面輪郭形状にほぼ合った形
状をなすものである。これは、各カメラ3からボディ5
の表面までの距離をほぼ一定にするためであり、その結
果、全てのカメラ3での視野の大きさがほぼ同一とな
る。ボディ5の形状に応じた距離の細かい調整やカメラ
3の向きの調整は、撮像装置固定手段2の所定位置に固
定された調整固定治具3aで行われる。そして、調整固
定治具3aでも調整できないような場合、例えば、ボデ
ィ5のフード(ボンネット)とルーフ(天井)といった
ように高さが大きく異なる面では、レンズの焦点距離を
変えてカメラ3の視野の大きさを調整してもよい。
るカメラ3同士の視野は、所定の大きさ以上でオーバー
ラップした帯状となるように調整されている。上記のよ
うに、フード部とルーフ部とでは高さが大きく異なる
が、図10からも明らかのように、これらの部位は、同
一のカメラで同時に検査されることはないので、図9に
示すように、フード用のカメラ(3)H1〜H8とルー
フ用のカメラ(3)R1〜R7とを切り換えて各々調整
してもよい。
ように、検査の必要がない前後ウィンドウ部の位置(符
号Cで示す)とするのが適当である。このとき、ルーフ
用カメラ(3)R1〜R7の視野は、左右の側面用カメ
ラ(3)SL1〜SL5、SR1〜SR5およびフード
用カメラ(3)H1〜H8と同様に、図10に示すごと
くルーフ部で帯状となる。
は、図10の斜線部で示すような領域である。ただし、
オーバーラップ量が大きいほどカメラ3の台数が増加し
てしまうので、検出したい欠陥の最小の大きさから画像
の分解能、つまり、カメラ1台あたりの視野の大きさを
決定し、その視野の大きさから被検査面全面を検査する
のに必要なおおよそのカメラ台数を決定し、最終的にオ
ーバーラップ量を設定すればよい。さらに、図10に示
すように、長方形で表した各々のカメラ視野は、カメラ
受光画像中をボディ5が水平もしくは垂直方向に移動す
るような向きに、斜めになることなく固定される。
って、ボディ5を載せた台車6は、搬送コンベア8によ
って移動する。この搬送コンベア8は、チェーン81、
駆動装置82およびフック84を備えており、駆動装置
82には回転量情報を検出するパルスジェネレータ83
が設けてある。そして、台車6の下部の爪61にフック
84がひっかかっており、駆動装置82が矢印Dの方向
に回転することによりチェーン81が駆動され、ボディ
5を矢印Aの方向に搬送する。
たつきがあると、チェーン81の移動量とボディ5を載
せた台車6の移動量とが厳密には一致しなくなるため、
後述するパルスジェネレータ83から得られる駆動装置
82の回転量情報を用いてボディ5の移動量を算出する
時点で誤差が発生し、検出精度が低下してしまう恐れが
ある。そこで、図18に示すように、フック84が爪6
1をボディ5の搬送方向の前後から隙間なく常に接触す
るように挟み込む構造としている。さらに、チェーン8
1に余分なたるみがないように調整すれば、ボディ5と
搬送コンベア8の速度とをより一致させることができ
る。
びレール7等の全体が搬送方向に対して上り坂となって
いれば、ボディ5の自重で爪61とフック84とが常に
接触することとなるため、がたつきは発生しない。この
ような速度一致手段は、この実施例のみに限定されるも
のではない。
8の移動量と一致した台車6に載ったボディ5は、先述
した位置に配置された照明手段1およびカメラ3が取り
付けられた撮像装置固定手段2の門型内部を、レール7
に沿って低速度且つ振動することなくスムーズに移動
し、それと同時に検査処理手段4が以下に説明する手順
でボディ塗装面上の欠陥を自動的に検査する。
強調処理手段41における画像例および処理フローを示
すものである。
された被検査面をカメラ3で撮像すると図19(a)に
示すような原画像aとなる。そして、図19の(d)に
示すステップS1で画像入力された原画像aにおいて、
凹凸状の欠陥部Eでは光が乱反射するため、図19の
(a)に示すように明パターンでは暗部となって現れ、
欠陥Eが暗パターンにある場合は明部となって現れる。
等のエッジ検出処理を行ない、ステップS3において所
定のしきい値で2値化すると、図19の(b)に示すよ
うな画像において輝度変化のあった領域、つまり、空間
周波数の高い領域が白、それ以外の部分が黒となった2
値画像bが得られる。この2値画像bの白画素に対して
ステップS4においてラベリング(番号付け)を行い、
さらにステップS5において面積/重心計算を行なう。
この2値画像bの白画素において欠陥Eは孤立点であ
り、明暗パターンの境界線は画面の上下を横切るような
大きな物体となることから、ステップS6において、所
定の判定値で面積判定を行ない、面積の小さい孤立点の
みを抽出すると図19の(c)に示すような画像とな
る。ここで、ゆず肌といった欠陥にはならない塗装面上
の凹凸があると、これらは図19の(c)に示すように
欠陥とともに孤立点(以下、これをノイズNと称す)と
なり、抽出される場合がある。
ための追跡処理手段42の作用について図19および図
20を用いて説明する。画像強調処理手段41において
孤立点を抽出する処理を時間的に連続して行なうと、面
積判定結果の画像は図20の(a)〜(f)に示すよう
なものとなり、これらを重ね合わせると図20の(g)
に示すようになる。
され、ボディ5は移動するので、カメラ画像においてボ
ディ表面にある欠陥Eはボディ5の移動に応じて図20
の(g)において矢印Gの方向に移動するが、ノイズN
はボディ5の移動とは無関係にランダムに発生する。し
たがって、これによって、時間的に異なる連続した面積
判定結果の画像から、ボディ5の移動量および移動方向
が所定の条件で一致するものが最終的に欠陥Eと判断で
きる。
3に対してボディ5がどのような方向で通過するかによ
って決定するため、本実施例のようにカメラ3の位置が
固定でボディ5の搬送方向が常に同じであるならば、各
カメラ3毎に決定できる。さらに、カメラ3の視野が、
前述したようにボディ5の搬送方向に平行に設定されて
いれば、欠陥Eは画像中の水平もしくは垂直方向に移動
することになる。本実施例では、欠陥Eが図20の
(g)に示すように画像中を真横方向(矢印G方向)に
移動するような向きにカメラ3が固定されているものと
して説明している。
なる連続した画像において、まず初めに、各画像の各白
画素におけるy方向(画面の縦方向)の重心座標の比較
を行なう。上記のように、欠陥Eは画像中を真横方向に
移動するため、2つの画像間でy方向重心座標がほぼ同
じ白画素があれば、その白画素が欠陥Eである可能性が
高いと判断できるため、欠陥候補としてメモリに記憶す
る。
補中の白画素において、2つの画像間のx方向重心座標
の差が画像における移動画素数、符号が移動方向を表す
ので、図19の(d)に示すステップS7におけるボデ
ィ5の移動量から算出した実移動画素数および画像にお
けるボディ5の移動方向とをステップS8で比較し、こ
れらが所定の範囲で一致していれば、その白画素が欠陥
Eである可能性がさらに高いと判断できるので、その白
画素の時間的に新しいx,y重心座標を記憶する。
い、1つの白画素において上記比較の一致回数が所定の
回数以上になったならば、ステップS9においてその白
画素を欠陥Eと判定し、ステップS10において欠陥リ
ストに最終的な重心座標および面積を書き込んで記憶す
る。そして、追跡処理手段42では、上記のような処理
をボディ5がカメラ視野に映っている間に連続して行な
い、ボディ5の通過に後、上記欠陥リストをホストコン
ピュータ43に送る。
り算出できる。
る画像間の時間差であって、本実施例では画像強調処理
の処理時間に相当する。これは、追跡処置手段42が画
像強調処理手段41からデータ(面積判定後の面積/重
心座標データ)を受け取る間隔を計数すれば測定可能で
ある。(例えば、0.1[s]) また、ボディ移動速度vは、パルスジェネレータ83に
よる駆動装置82の回転量情報からホストコンピュータ
43が算出し、追跡処理手段42に随時送られる。(例
えば、100[mm/s]) さらに、画像サイズLは、画像におけるボディ移動方向
の画素数であって、例えば、x×y=512×480画
素の画像でボディ5がx方向に移動するならば、L=5
12となる。
おけるカメラ視野のボディ移動方向の寸法であって、例
えば、被検査面において1つのカメラ視野(図10の長
方形)がx×y=120×100[mm]でボディ5が
x方向に移動するならば、A=120[mm]となる。
vおよびカメラ視野Aの関係について説明する。
理時間に相当するが、時間tの間に視野Aを通過してし
まうほど速度vが速すぎると、欠陥があった場合、同一
の欠陥が画像中に2回以上出現しないために上記追跡処
理が成立しない。よって、欠陥が画像中を少なくとも2
回以上映るように時間t、速度vおよび視野Aを設定す
る。
みをかけて上記画像強調処理を実行すれば時間tが一定
となるため、各種調整や演算が容易となる。なお、画像
強調処理手段41および追跡処理手段42は、本実施例
の構成に限定されるものではない。
分の検査が終了すると、その欠陥検査結果に基づいて、
ボディ表面上の欠陥位置に相当するにボディ展開図上の
位置にマーク(例えば、●印)を表示するが、この手順
について以下に説明する。
定手段と、移動量測定手段を備えている。
を検出して各種検査処理の開始および終了のタイミング
を判断するもので、例えば、透過型光電スイッチをボデ
ィ搬送方向に対して垂直方向に、且つボディ5の先端お
よび後端が光電スイッチの光りを遮るような高さに、そ
してまた、カメラ視野にボディ先端が映る直前にボディ
5が光電スイッチを遮るような位置に取付ることによっ
て実現できる。このとき、ボディ5および台車6の相対
位置関係が既知であれば、上記光電スイッチを台車6に
合わせて取り付けても良い。
ディ5が入っていてカメラ画像にボディ5が映っている
ときと、ボディ5がなく背景のみが映っているときと
の、画像の輝度の違いを利用して検査の開始および終了
のタイミングを判断してもよい。なお、上記検査開始終
了判定手段は、本実施例に限定されるものではない。
で検出された検査開始地点を基準としてボディ5の移動
量を測定するものである。本実施例では、上記移動量が
パルスジェネレータ83から得られる駆動装置82の回
転情報とホストコンピュータ43の内部クロック等の時
間情報から移動量を算出する。つまり、検査処理手段4
は常にボディ5の検査位置が把握でき、先の追跡処理手
段42で検出された欠陥Eのボディ上の位置が算出でき
るので、最終的にホストコンピュータ43では欠陥の面
積/重心座標およびボディ5上での位置情報がリストに
記憶される。
行され、検出した欠陥のリスト情報に基づいて、例え
ば、図21に示すようなボディ5の展開図における表示
位置を算出してマークする。
表示位置は、各々のカメラ視野の大きさおよびカメラ位
置は既知であり、上記のように画像中を移動する欠陥の
y方向重心座標はほとんど変化しないため、展開図の縮
尺度が決まれば容易に算出できる。同様に、x方向の欠
陥表示位置は、上記のように図21に示す検査開始地点
Pを基準としてボディ移動量から算出できる。このよう
に欠陥位置にマークを表示した展開図は、例えば、モニ
ターやプリンターなどの出力装置に出力される。
処理手段11にて算出した処理結果の実施例を示すもの
である。
ィ部位、塗料種・色ごとに欠陥数と欠陥種類(大きさ、
形状)の統計処理をおこなっている。
示すものであって、ステップ21では車種分類、ステッ
プ22では塗料/色分類、ステップ23では車体部位分
類、ステップ24では欠陥種分類ごとにそれぞれ良好で
あるか異常であるかを判定し、異常である場合には、ス
テップ26において欠陥サイズ/形状/発生頻度等の分
類を行い、ステップ27においてライン不具合情報との
照合を行い、ステップ28において塗装ライン構成から
の発生源特定を行って、ステップ29において異常表示
/指示を行う。
インでの経験的な不具合情報により、欠陥の発生源をよ
り正確に特定する。
面調整用参照モデル91の概略正面図、平面図および側
面図であってドア面91dおよびフード/トランク面9
1f/tに相当するものである。また、図12は、ピラ
ー面およびルーフ面調整用参照モデル92の概略正面
図、平面図および側面図であって、ピラー面92pおよ
びリーフ面92rに相当するものである。
図からも明らかであるように、ボディ5の移動方向の正
面輪郭とほぼ適合している。本実施例では、ボディ5の
フード面とルーフ面の高さの差が大きく、それぞれ別の
カメラで検査する構成であるため、2種類の参照モデル
91,92を用意しているが、参照モデルの種類はボデ
ィ(被検査体)5の形状に応じて用意すれば良い。ま
た、参照モデル91,92の平面および側面には所定の
間隔の格子線が描かれており、各カメラ3でこの格子線
を撮影してモニターで確認しながらカメラ視野を図10
に示すように調整する。
さが確認できればよいので、図14の(a)に示すよう
な所定の間隔の点からなるものや、図14の(b)に示
すようなあらかじめ決定しておいた視野の大きさとほぼ
同じ四角形などの図形からなるものであっても良い。こ
のとき、モニターに映し出された参照モデル91,92
の図形を見ながらピント調整も同時に行なう。
とカメラ3と参照モデル91(92)との位置関係を示
す概略平面図である。この場合、ボディ5は搬送コンベ
ア8によりレール7に沿って移動するため、参照モデル
91(92)は移動時のボディ5と同じ位置、つまり、
レールに対して90°でその両端がボディ5の側面と一
致する位置に設置される。
面調整時における照明手段1とカメラ3と参照モデル9
1との位置関係を示す概略正面図であり、同様に図17
はルーフ面およびピラー面調整時の概略正面図である。
置と参照モデル91,92の位置を一致させるために、
調整用台93,94に参照モデル91,92をそれぞれ
載せてカメラ3の各種調整を行なう。
1,92の形状は、ボディ5の移動方向の正面輪郭にほ
ぼ適合した形状であるとともに、ボディ5の移動方向に
対する横断面のうちの最大の横断面輪郭に適合していな
ければならない。そして、最も大きい輪郭であるという
ことは、カメラ3からの距離が最も小さいということで
あり、この状態でカメラの視野調整を行なえばそれ以外
の部位ではカメラ3からの距離が遠くなるので隣合うカ
メラ3,3のオーバーラップはかならず存在することと
なる。
状態でオーバーラップ量を調整すると、図9に示すよう
に、カメラ視野断面は三角形なので、カメラ3とボディ
5との距離が小さくなるほど視野は小さくなるため、調
整時以上の大きさの横断面輪郭を持つ部位では、所定の
オーバーラップ量が確保できない。このためには、参照
モデル91,92が最も大きい横断面輪郭に適合した形
状であればよく、自動車のボディ5に関して言えば、例
えば、側面ではドア部、ルーフ部ではルーフ中央部、フ
ード/トランク部では最も高い部位がそれぞれ参照モデ
ルの形状に適している。
を示すものである。このうち、図15の(a)に示すよ
うに、ボディ5Aにおける移動方向の正面輪郭がボディ
5Bにおける移動方向の正面輪郭に比べて全ての部位で
大きい2種類のボディ5A,5Bの場合には、参照モデ
ル91,92は、ボディ5Aの正面輪郭に対応させた図
中の太線のようになる。また、図15(b)に示すよう
に、ボディ5A,5Bの輪郭の大きさが部位によって異
なる場合には、ボディ5A,5Bのうち正面輪郭の大き
い方を選んでこれらを滑らかに結ぶ図中の太線のような
形状となる。
る。
ら被検査面までの距離つまり撮影距離が変化するので、
すべての場合でピントが合うようにするためには、カメ
ラ3の被写界深度(ピントの合う範囲)を撮影距離の変
化に対して十分大きくとる必要がある。この被写界深度
は、レンズ絞り値、レンズ焦点距離および撮影距離から
計算することができるので、カメラ視野の大きさ等から
レンズ仕様や撮影距離、および必要な被写界深度を予め
決めれば、およそのレンズ絞り値を決定することができ
る。
は、本実施例のようにボディ5が移動している場合、カ
メラ受光画像がブレないような値である必要があるの
で、移動速度も考慮した上でおよその絞りおよびシャッ
タースピードを微調整して決定すれば良い。
ドは、被検査面の光反射特性において最も反射率の高い
状態で、カメラ3の出力信号レベルが飽和しないように
オシロスコープ等を用いて調整する。 そして、本実施
例のごとく自動車のボディ5の場合は、白やシルバーメ
タリックといった最も明度の高い塗装色で調整を行なえ
ば良い。また、上記光の反射量は、照明およびカメラ3
と被検査面までの距離で近いほど大きいので、例えば、
本実施例のように照明およびカメラ位置が固定であれ
ば、ボディの5の最大の正面輪郭より作成された先に示
した参照モデル91,92の表面で調整を行なえば良
い。
方向のダイナミックレンジを無駄なく使用するため、カ
メラ3の出力信号レベルがホワイトレベルをオーバーす
る少し手前であればよい。さらに、調整を効率よく行な
うためには、参照モデル91,92の視野調整用の図形
が描かれている面の図形以外の背景の部分が、上記のよ
うに白やシルバーメタリックといった反射率の最も高い
状態となっていれば、カメラ3の視野調整とともに調整
を行なうことができる。
の調整面を塗装することが困難なときは、白やシルバー
メタリックに塗装したカメラ視野より大きいテストピー
スを用意し、調整したいカメラ視野に対応する参照モデ
ル表面に接して置き、それをカメラ3で撮像しながら調
整を行なえば良い。
て微分によるエッジ検出を用いた場合、画像中の輝度変
化を抽出するので図19の(b)に示すように、明暗パ
ターンの境界線も白画素として抽出される。したがっ
て、欠陥Eが明暗パターンの境界線付近にあると、欠陥
Eと境界線とが一体化してしまい、欠陥Eが孤立点とし
て現れない場合がある。
多くなるほど欠陥Eが消える頻度が高くなるため、欠陥
検出精度が低下してしまうことになる。例えば、ボディ
5のフロントフェンダーの先端部は、凸状の曲面をなす
ので、凸レンズの作用をすることから、明暗パターンの
ピッチが部位によらず一定ならば、カメラ画像には平面
部のときよりも多く上記境界線が映ることになり、欠陥
検出精度が低下することとなる。
4および図25に基づいて説明する。
散シート105を通過してボディ5の表面で反射し、さ
らにカメラ3の視野に映る明暗パターンを示すもので、
図面に各画像例を示す。例えば、画像中に明暗パターン
境界線が4本現れるようにするためには、明暗パターン
のピッチをボディ5の形状を考慮して設計すれば良い。
ここでは、明暗パターンの境界線の本数が問題であり、
画像における明暗パターンの映り方、つまり、明/暗の
順序は、欠陥での乱反射を利用した検出原理とは無関係
なので何等制限はない。
ボディ5の側面と水平面とにおける明暗パターンのピッ
チが異なる場合は、明暗パターンシートにおける側面か
ら水平面に移行する位置、例えば、門型形状のR部にお
いて、明暗パターンが不連続とならないように艶消しの
黒色テープを貼れば、前後のフェンダー面からフード/
トランク面までの間のR部でも明暗パターンが極端に歪
むことなく映し出すことができる。
中の境界線を4本としたが、境界線の本数は各カメラ3
において同じである必要はない。また、境界線が少ない
ほど画面中に欠陥の現れる頻度は高くなるが、境界線を
少なくするために明暗パターンのピッチを広げすぎると
欠陥での凹凸による乱反射を利用して欠陥を検出する場
合に、小さい欠陥の検出精度が低下してしまうので、こ
れらを考慮にいれて実験的に明暗パターンを設計すれば
良い。
る。
ずカメラ3の視野に映るボディ表面には照明手段1の明
暗パターンを形成するような構成となっている。つま
り、図23に示すように、カメラ3がボディ5に対して
斜め前方から撮像するような構成であり、このときのカ
メラ取付角度をθ2、カメラの画角をθ1としている。
行ない、図21に示すような通常の展開図に欠陥位置を
表示した場合、実際のボディ上の欠陥位置と一致しない
場合がある。これは、カメラ3が図23に示すように斜
め前方からの視点で撮像しているのに対して、展開図は
ボディ5の真横(側面図)および真上(水平面)からの
視点で見た図であって、それぞれ視点が異なるためであ
る。このような欠陥の表示ずれを防ぐには、図22に示
すように、図22の(a)に示す回転なしの状態から、
図22の(b)に示す回転ありの状態、すなわち、ボデ
ィ5を実際のカメラ3のように斜め前方から見たような
展開図を用いれば良い。そして、このときの展開図の回
転角度は、上記角度θ1,θ2を実験的に決定すれば良
い。
説明する。図27において、符号114はボディ色検出
手段であって、前出の図1に示した実施例では、車種/
塗料情報入力手段111に車種、塗料種および色情報を
入力するようにしていたが、図27に示す実施例では、
車種/塗料情報入力手段111に車種および塗料種情報
を入力し、色情報についてはボディ色検出手段114に
よってボディ5それ自体から検出して入力するようにし
た場合を示している。
ついて説明する。図28に示した実施例では、車種およ
び色情報をそれぞれ車種検知手段113およびボディ色
検出手段114によってボディ5それ自体から検出して
入力するようにした場合を示している。
能ブロック図と共に示す概略正面説明図である。
略平面説明図である。
略側面説明図である。
す概略説明図である。
置関係を示す正面説明図である。
一例を示す概略斜視説明図である。
表す概略平面説明図である。
である。
ルの一例を示す正面図(a)、平面図(b)および側面
図(c)である。
を示す正面図(a)、平面図(b)および側面図(c)
である。
係を示す概略平面説明図である。
例(a)(b)を示す説明図である。
を説明するための各々概略正面説明図である。
調整の一例を示す概略正面説明図である。
調整の一例を示す概略正面説明図である。
である。
る画像(a)〜(c)および処理フロー(d)の一例を
示す説明図である。
(a)〜(g)に別けて示す説明図である。
る。
ィを回転させた状態(b)を示す説明図である。
示す概略平面説明図である。
略平面説明図である。
概略側面説明図である。
る。
を機能ブロック図と共に示す概略正面説明図である。
査装置を機能ブロック図と共に示す概略正面説明図であ
る。
Claims (17)
- 【請求項1】 被検査体の被検査面に光を照射し、被検
査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、この受
光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出する表面欠陥
検査装置において、被検査体を囲む門型形状を成し且つ
被検査面上に所定の明暗パターンを形成する照明手段
と、被検査体を囲む門型形状を成し且つ被検査面からの
反射光に基づいて受光画像を作成する複数の撮像装置が
取り付けられた撮像装置固定手段と、撮像装置により得
られた受光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出して
その結果を出力する検査処理手段と、検査処理手段から
の欠陥検出情報と被塗装面情報により統計処理する欠陥
数統計処理手段と、欠陥数統計処理手段からの欠陥統計
処理結果と経験的な欠陥不具合情報に基づいて欠陥の発
生源を推定する欠陥発生源推定手段を備え、照明手段
は、白色の背景板に、ほぼ等間隔に配置された複数の光
源を備えると共に、光源の被検査面側に、光透過部と艶
消し黒色部を交互に配置した光拡散シートを備え、光源
からの光を光拡散シートの光透過部に通すことにより被
検査面上に明暗パターンを形成する手段であり、照明手
段の光拡散シートは、被検査体を囲む門型形状を成す艶
消し黒色のシートガイドに張ってあり、シートガイド
は、光源および背景板から移動可能であり、照明手段お
よび撮像装置固定手段の門型内部に被検査体を通過させ
て被検査面の欠陥検査と欠陥発生源の推定を行うことを
特徴とする表面欠陥検査装置。 - 【請求項2】 照明手段の門型形状は、被検査体の移動
方向の正面輪郭にほぼ適合した形状であることを特徴と
する請求項1に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項3】 撮像装置固定手段の門型形状は、被検査
体の移動方向の正面輪郭にほぼ適合した形状であること
を特徴とする請求項1に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項4】 撮像装置はCCDカメラであって、各C
CDカメラによる全体の視野が被検査体の移動方向の正
面輪郭に沿った連続した帯状を成すと共に、隣接するC
CDカメラ同士の視野が所定の領域でオーバーラップし
ており、且つ被検査体の移動方向とCCDカメラの受光
画像における水平もしくは垂直方向とを一致させたこと
を特徴とする請求項1または3に記載の表面欠陥検査装
置。 - 【請求項5】 明暗パターンは、CCDカメラに映る明
暗パターン数に基づいて明暗パターンの間隔が変化する
ことを特徴とする請求項4に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項6】 CCDカメラの視野調整、ピント調整お
よびオーバーラップ量調整は、被検査体の移動方向の正
面輪郭にほぼ適合した形状を成し且つその表面に所定間
隔の線もしくは点の図形が描かれた参照モデルを用いて
行うことを特徴とする請求項4または5に記載の表面欠
陥検査装置。 - 【請求項7】 参照モデルは、被検査体の移動方向に対
する横断面のうちの最大の横断面輪郭にほぼ適合した形
状であることを特徴とする請求項6に記載の表面欠陥検
査装置。 - 【請求項8】 参照モデルの図形の線以外の部分の色が
被検査体の被検査面の塗装色で最も明度の高い色であっ
て、上記参照モデルの表面を撮像しながらCCDカメラ
のレンズ絞りおよびシャッタースピードを調整すること
を特徴とする請求項6または7に記載の表面欠陥検査装
置。 - 【請求項9】 被検査面の塗装色で塗装され且つカメラ
視野より大きいテストピースを参照モデルの表面に接し
て設け、テストピースを撮像しながらCCDカメラのレ
ンズ絞りおよびシャッタースピードを調整することを特
徴とする請求項6ないし8のいずれかに記載の表面欠陥
検査装置。 - 【請求項10】 検査処理手段は、複数の撮像装置で得
られた受光画像の画像データにおける空間周波数成分の
うち高い周波数領域で且つレベルが所定値以上の成分の
みを抽出する画像強調処理手段と、画像強調処理手段か
らの時間的に異なる画像データにおいて被検査体の移動
量および移動方向が所定の条件で一致する目標部分を検
出する追跡処理手段を備えていることを特徴とする請求
項1に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項11】 画像強調処理手段は、抽出された高い
周波数領域で且つレベルが所定値以上の成分のサイズ,
形を判定する欠陥形状判定手段を備えたことを特徴とす
る請求項10に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項12】 被検査体の被検査面に光を照射し、被
検査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、この
受光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出する表面欠
陥検査装置において、被検査体を囲む門型形状を成し且
つ被検査面上に所定の明暗パターンを形成する照明手段
と、被検査体を囲む門型形状を成し且つ被検査面からの
反射光に基づいて受光画像を作成する複数の撮像装置が
取り付けられた撮像装置固定手段と、撮像装置により得
られた受光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出して
その結果を出力する検査処理手段と、検査処理手段から
の欠陥検出情報と被塗装面情報により統計処理する欠陥
数統計処理手段と、欠陥数統計処理手段からの欠陥統計
処理結果と経験的な欠陥不具合情報に基づいて欠陥の発
生源を推定する欠陥発生源推定手段を備え、検査処理手
段は、複数の撮像装置で得られた受光画像の画像データ
における空間周波数成分のうち高い周波数領域で且つレ
ベルが所定値以上の成分のみを抽出する画像強調処理手
段と、画像強調処理手段からの時間的に異なる画像デー
タにおいて被検査体の移動量および移動方向が所定の条
件で一致する目標部分を検出する追跡処理手段を備え、
画像強調処理手段は、抽出された高い周波数領域で且つ
レベルが所定値以上の成分のサイズ,形を判定する欠陥
形状判定手段を備え、照明手段および撮像装置固定手段
の門型内部に被検査体を通過させて被検査面の欠陥検査
と欠陥発生源の推定を行うことを特徴とする表面欠陥検
査装置。 - 【請求項13】 検査処理手段は、検査開始および検査
終了を判断する検査開始終了判定手段と、検査開始から
被検査体の移動量を測定する移動量測定手段を備え、こ
れらの手段から得た情報に基づいて追跡処理手段で検出
した目標部分の被検査面上の位置を算出し、その結果を
被検査体の展開図上に表示する手段を備えていることを
特徴とする請求項10または12に記載の表面欠陥検査
装置。 - 【請求項14】 被検査体の展開図は、被検査体に対す
る撮像装置の取付角度および画角に基づいて描かれてい
ることを特徴とする請求項13に記載の表面欠陥検査装
置。 - 【請求項15】 被検査体が照明手段および撮像装置固
定手段の門型内部を通過し且つ被検査面の検査を行って
いる際に被検査体とこの被検査体を移動させる搬送コン
ベアの速度とを一致させる速度一致手段を備えたことを
特徴とする請求項1,10,12および13のいずれか
に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項16】 欠陥数統計処理手段は、被検査体の種
類、塗料種等の被検査体情報入力手段を備え、検査処理
手段からの欠陥サイズ、形、ボディ位置情報に基づいて
統計処理することを特徴とする請求項1に記載の表面欠
陥検査装置。 - 【請求項17】 欠陥発生源推定手段は、欠陥数統計処
理手段からの種類別、部位別、欠陥種別の欠陥統計処理
情報と経験的な不具合発生情報により欠陥の発生部位を
特定することを特徴とする請求項1に記載の表面欠陥検
査装置。
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