JP3205426B2

JP3205426B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP3205426B2
Application number: JP10172593A
Authority: JP
Inventors: 直樹山田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 2001-09-04
Anticipated expiration: 2016-09-04
Also published as: JPH06307835A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塗膜表面の欠陥検査等
のために用いられる画像処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車体塗装の仕上り品質の良否は車両の商
品性に大きく影響するので、一般に、車両製造ラインの
車体塗装工程の後工程には塗膜欠陥検査工程が設けられ
ている。この塗膜欠陥検査工程においては、車体表面に
施された塗膜に対して種々の欠陥検査が行われる。例え
ば、特開平４−２０４３１４号公報には、帯状の発光面
を有する光照射手段によって塗膜表面に光を照射しなが
ら該塗膜表面を撮像し、これにより得られた撮像画像に
対して所定の画像処理を行って塗膜表面の欠陥検査を行
うものが開示されている。

【０００３】上記塗膜表面の撮像方法として、上記発光
面を所定方向に延びる帯状の像として撮像領域中に写し
込むようにして行う方法がある。この場合には、撮像画
像のうち上記発光面の像として写し込まれた部分（発光
面写込み像）に対して画像処理を行うこととなる。

【０００４】この画像処理においては、発光面写込み像
の光学特性（強度、波長等）を特定方向に微分処理し、
その処理結果から欠陥の有無および欠陥の位置を検出す
る。すなわち、塗膜表面に欠陥が存在すれば、この欠陥
部位において発光面写込み像の光学特性レベルが大きく
変化するので、微分値の絶対値が所定値以上になったこ
とをもって、その部位に欠陥ありと判定する。上記撮像
画像の光学特性の微分処理は、上記所定方向すなわち帯
状の像が延びる方向と、この所定方向と直交する方向と
について行うことが、欠陥検出精度を高める上で好まし
い。

【０００５】塗膜表面が平面である場合には、図７
（ａ）に示すように、上記発光面が撮像領域３２中に矩
形の発光面写込み像Ｐｓとして写し込まれるが、塗膜表
面の表面性状は完全に鏡面状態ではないので、発光面写
込み像Ｐｓの両側輪郭線には多少の凹凸が生じる。この
ため、発光面写込み像Ｐｓの境界領域において上記所定
方向（Ｘ方向）の微分処理を行うと、塗膜表面に欠陥が
なくても光学特性レベルがが急変する。このように光学
特性レベルが急変すると、これを塗膜表面の欠陥による
ものであるとの誤認を生じる原因となる。そこで、この
ような誤認発生を避けるため、発光面写込み像Ｐｓの両
側輪郭線から数画素分内側まで対象領域Ａｄを狭めて微
分処理を行う。

【０００６】しかしながら、このように微分処理対象領
域Ａｄを狭めた場合であっても、塗膜表面が曲面形状で
ある場合には、図７（ｂ）に示すように、上記帯状の発
光面は撮像領域３２中に湾曲した発光面写込み像Ｐｓと
して写し込まれるので、これに伴って微分処理対象領域
Ａｄも湾曲する。このため、この微分処理対象領域Ａｄ
の境界領域において上記所定方向（Ｘ方向）の微分処理
を行うと、発光面写込み像Ｐｓ以外の部分までも微分処
理の対象となってしまうので、上記所定方向に対する傾
斜角が大きくなる図中×で示す部分では、たとえ塗膜表
面に欠陥がなくても光学特性レベルが急変し、これが上
記誤認を生じる原因となる。

【０００７】このため従来、図７（ｃ）に示すように、
上記微分処理対象領域Ａｄから矩形領域を切り出して
（ウィンド処理して）、これを新たに微分処理対象領域
Ａｄとして設定して微分処理を行うことにより、上記誤
認の発生防止を図っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなウィンド処理による微分処理対象領域Ａｄの設定を
行うと、曲面を有する塗膜表面においては、発光面写込
み像Ｐｓの幅に比して微分処理対象領域Ａｄの幅が狭く
なるため、欠陥検査効率が低下する、という問題があ
る。特に、塗膜表面の曲率が大きい部分では、図７
（ｄ）に示すように、発光面写込み像Ｐｓの湾曲度合が
大きくなり、微分処理対象領域Ａｄはさらに狭くなり、
極端な場合には、微分処理対象領域Ａｄが零になってし
まう、という問題がある。このように微分処理対象領域
Ａｄが零になると、微分処理不能となり欠陥検査を行う
ことができなくなってしまうので、上記誤認が生じるの
を覚悟で発光面写込み像Ｐｓ全体に対して上記微分処理
を行うことを余儀なくされる。

【０００９】なお、このような問題は、車体の塗膜表面
の欠陥検査のための画像処理を行う際にのみ生じる問題
ではなく、被検査面が曲面形状を有する限り同様に生じ
得る問題である。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、被検査面が曲面形状を有する場合であ
っても、被検査面の検査対象部位と発光面写込み像の境
界領域との誤認を生じることなく、微分処理対象領域を
広く設定することができる画像処理装置を提供すること
を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像処理装
置は、撮像領域中の発光面写込み像が湾曲しているとき
には、撮像画像の修正により湾曲度合を緩和する構成と
することにより、上記目的達成を図るようにしたもので
ある。

【００１２】すなわち、請求項１に記載したように、帯
状の発光面を有する光照射手段によって被検査面に光を
照射しながら、上記発光面を所定方向に延びる帯状の像
として撮像領域中に写し込むようにして上記被検査面を
撮像する、ことにより得られた撮像画像の光学特性を前
記所定方向に微分処理する画像処理装置であって、前記
撮像領域中の前記発光面写込み像が湾曲しているとき、
この湾曲度合を緩和するよう前記撮像画像を修正する画
像修正手段、を備えてなることを特徴とするものであ
る。

【００１３】

【発明の作用および効果】上記構成によれば、撮像領域
中の発光面写込み像が湾曲しているときには、撮像画像
を修正して湾曲度合を緩和するようになっているので、
被検査面の検査対象部位と発光面写込み像の境界領域と
の誤認を生じるおそれがない位置まで微分処理対象領域
の幅を狭めても、発光面写込み像の幅に近い幅の微分処
理対象領域を確保することができる。

【００１４】このように、本発明によれば、被検査面が
曲面形状を有する場合であっても、被検査面の検査対象
部位と発光面写込み像の境界領域との誤認を生じること
なく、上記微分処理のための微分処理対象領域を広く設
定することができる。

【００１５】特に、請求項４に記載したように、光照射
手段の照射光が、上記所定方向と直交する方向に漸変す
る光学特性を有する場合には、上記湾曲度合の緩和によ
り上記所定方向の微分処理を発光面写込み像における光
学特性レベルが同程度の画素相互間で行うことができる
ため、一層効果的である。

【００１６】上記画像修正手段による撮像画像の修正
は、発光面写込み像の湾曲度合を緩和することができる
ものであれば、特定の修正方法に限定されるものではな
いが、請求項２に記載したように、発光面写込み像にお
いて上記所定方向と直交する方向の一端部における該所
定方向の各位置の画素を該所定方向に直線的に整列させ
るよう、撮像画像の画素を該所定方向と直交する方向に
位置変換することにより行うようにすれば、発光面写込
み像の湾曲を完全に解消することができるので、上記微
分処理対象領域を広く設定することができる。

【００１７】この場合、上記修正により、撮像画像と被
検査面との対応関係が変化するが、請求項３に記載した
ように、上記修正の際の画素位置変換量に基づいて、発
光面写込み像の所定画素の被検査面における位置を検出
するようにすればよい。

【００１８】また、請求項５に記載したように、被検査
面が車体の塗膜表面である場合には、この塗膜表面の欠
陥を微分処理結果に基づいて検出するようにすることが
できる。

【００１９】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例について説明する。

【００２０】図１は、本発明に係る画像処理装置の一実
施例を備えた塗膜欠陥検査装置を示す斜視図である。

【００２１】この塗膜欠陥検査装置１０は、車体２の塗
装検査ステーション（図示の位置）において台座１２に
載置されたロボット装置１４と、ロボットコントローラ
１６と、光照射手段コントローラ１８と、画像処理プロ
セッサ２０と、ホストコンピュータ２２とからなってい
る。このうちの、画像処理プロセッサ２０と、ホストコ
ンピュータ２２とから、本実施例に係る画像処理装置が
構成される。

【００２２】上記ロボット装置１４には、その先端アー
ム２４に光照射手段２６と、ＣＣＤカメラ２８とが支持
金具３０を介して取り付けられている。これら光照射手
段２６およびＣＣＤカメラ２８は、塗装検査ステーショ
ンに搬入された車体２の塗膜表面４をトレースし、その
際、光照射手段２６によって照射された光を、塗膜表面
４で反射させてＣＣＤカメラ２８に入射させるようにな
っている。

【００２３】上記のような光照射手段２６とＣＣＤカメ
ラ２８による塗装欠陥検査においては、ホストコンピュ
ータ３２によって与えられる指令によって、ロボットコ
ントローラ１６が駆動される。そして、それによるロボ
ットコントローラ１６の信号がロボット装置１４に送ら
れる。

【００２４】上記ロボット装置１４おいては、内蔵され
ている図示しないアクチュエータが作動して光照射手段
２６およびＣＣＤカメラ２８を車体２の表面をなぞるよ
うに移動させるとともに、ＣＣＤカメラ２８によって得
られるビデオ信号を画像処理プロセッサ２０に出力する
ようになっている。

【００２５】上記画像処理プロセッサ２０では、ビデオ
信号を増幅した後に微分し、その微分信号が、予め設定
したしきい値を超えるビデオ信号の走査線とこの走査線
上でのタイミングの検出を行い、そのデータをホストコ
ンピュータ２２に伝送して解析させる。これにより、塗
膜表面４の凹状欠陥の位置の座標ならびにその穴径およ
び深さの検出を行うようになっている。

【００２６】次に、本実施例における塗装欠陥検査の詳
細を、図２〜図５により説明する。

【００２７】図２に示すように、上記光照射手段２６
は、紙面に直交する方向に延びる帯状の発光面２６ａを
有し、この発光面２６ａの輝度（線ｍの長さで表されて
いる）がこの発光面２６ａの矢印Ａ₁で示す一つの方向
に強から弱に漸変するようになっている。そして、上記
光照射手段２６は、発光面２６ａから照射される光によ
って被膜表面４を照射するようになっている。

【００２８】塗膜表面４は、鏡面に近い表面性状を有し
ているので、発光面２６ａから照射された光は塗膜表面
４で略正反射してＣＣＤカメラ２８に入射することとな
るが、上記照射光には矢印Ａ₁で示す輝度勾配が付けら
れているので、塗膜表面４には上記矢印Ａ₁に対応する
方向に、上記輝度勾配に対応した照度勾配を有する光照
射領域Ｓが生じ、光照射領域Ｓの照度勾配に応じた反射
光がＣＣＤカメラ２８のカメラ視野Ｆ内にとらえられ
る。

【００２９】これにより、図３に示すように、ＣＣＤカ
メラ２８の撮像領域３２には、撮像画像Ｐが得られる
が、この撮像画像Ｐ中において、上記帯状の発光面２６
ａはＸ方向に帯状に延びる発光面写込み像Ｐｓとして写
し込まれる。この発光面写込み像Ｐｓは、上記矢印Ａ₁
で示す方向に対応した方向（Ｙ方向）に明から暗に明る
さが漸変する一方、Ｙ方向と直交するＸ方向には明るさ
が一定の画像となる。

【００３０】このような状態において、塗膜表面４に凹
陥部６が生じていると、この凹陥部６で光照射手段２６
からの光の正反射方向が変化する。この光の正反射方向
の変化により、発光面写込み像Ｐｓは、上記凹陥部６に
対応する部位において画素の明るさの変化状態がほかの
部分とは異なったものとなる。

【００３１】すなわち、光照射手段２６の上記発光面２
６ａの輝度が比較的大きい位置２６Ａからの光が主とし
て上記凹陥部６の発光面２６ａと対向する側の面６ａに
当たって正反射方向が変化し、その一部がＣＣＤカメラ
２８に入射する。しかし、凹陥部６の上記面６ａと反対
側の面６ｂには、上記発光面２６ａの輝度が比較的小さ
い位置からの光しか入射せず、ＣＣＤカメラ２８には、
凹陥部６の上記反対側の面６ｂからは光が殆ど入射しな
い。

【００３２】したがって、ＣＣＤカメラ２８の撮像領域
３２中の発光面写込み像Ｐｓは、図３に示すように、Ｙ
方向で、凹陥部６の左側部に位置する画素が他の一般部
位の画素よりも暗くなり、この左側部を過ぎた部位に位
置する画素は他の一般部位の画素よりも明るくなる。こ
のため、上記画像処理プロセッサ２０に入力された発光
面写込み像Ｐｓの明るさを示すビデオ信号の、凹陥部６
の付近におけるＹ方向の一走査線上の信号レベルは、図
４に示すようになる。

【００３３】上記ビデオ信号は、この画像処理プロセッ
サ２０において微分処理およびその絶対値化処理が施さ
れる。これにより、ビデオ信号は図５に示すような３つ
のピークを有する信号に変換される。この３つのピーク
のうち、ピークＡおよびピークＣは凹陥部６の外周縁部
分を表わすものであり、ピークＢは凹陥部６の領域中に
おいて信号レベルが大きく変化する部分を示している。

【００３４】ホストコンピュータ２２においては、上記
ピークＡおよびピークＣにより凹陥部６の穴径を算出
し、ピークＢにより凹陥部６の位置を算出する。また、
ホストコンピュータ２２においては、凹陥部６の位置に
おける信号レベル（ピークＢ）に基づき発光面写込み像
Ｐｓ中における凹陥部６の明るさを検出し、この検出さ
れた明るさと上述のようにして得られた凹陥部６の穴径
から凹陥部６の深さを算出する。

【００３５】上記画像処理プロセッサ２０においては、
Ｘ方向についても、上記ビデオ信号の微分処理およびそ
の絶対値化処理を行い、その演算結果に基づき、ホスト
コンピュータ２２において凹陥部６の位置を算出する。
このように、Ｙ方向の微分処理結果による凹陥部６の位
置算出のみならずＸ方向の微分処理による凹陥部６の位
置算出をも行うのは、凹陥部６の位置検出精度を高める
ためである。

【００３６】塗膜表面４が平面である場合には、図６
（ａ）に示すように、上記発光面２６ａが撮像領域３２
中に矩形の発光面写込み像Ｐｓとして写し込まれるが、
塗膜表面４の表面性状は完全に鏡面状態ではないので、
発光面写込み像Ｐｓの両側輪郭線には多少の凹凸が生じ
る。このため、発光面写込み像Ｐｓの境界領域において
Ｘ方向の微分処理を行うと、たとえ塗膜表面４に欠陥が
なくてもビデオ信号レベルが急変する。このようにビデ
オ信号レベルが急変すると、これを塗膜表面４の欠陥に
よるものであるとの誤認を生じる原因となる。そこで、
このような誤認発生を避けるため、本実施例において
は、発光面写込み像Ｐｓの両側輪郭線から数画素分内側
まで対象領域Ａｄを狭めて微分処理を行うようになって
いる。

【００３７】しかしながら、このように微分処理対象領
域Ａｄを狭めた場合であっても、塗膜表面４が曲面形状
である場合には、図６（ｂ）に示すように、上記帯状の
発光面は撮像領域３２中に湾曲した発光面写込み像Ｐｓ
として写し込まれるので、これに伴って微分処理対象領
域Ａｄも湾曲する。このため、この微分処理対象領域Ａ
ｄの境界領域においてＸ方向の微分処理を行うと、発光
面写込み像Ｐｓ以外の部分までも微分処理の対象となっ
てしまうので、Ｘ方向に対する傾斜角が大きくなる図中
×で示す部分では、塗膜表面４に欠陥がなくてもビデオ
信号レベルが大きく変化するので、誤認を生じる原因と
なる。

【００３８】そこで、本実施例においては、微分処理対
象領域Ａｄが湾曲しているときには、画像処理プロセッ
サ２０により撮像画像Ｐを修正して湾曲度合を緩和する
ようになっている。

【００３９】すなわち、図６（ｃ）に示すように、撮像
画像Ｐの画素をＹ方向に位置変換して、微分処理対象領
域ＡｄのＹ方向一端部におけるＸ方向各位置の画素をＸ
方向に直線的に整列させる。これにより、微分処理対象
領域Ａｄの湾曲を完全に解消することができる。

【００４０】さらに、図６（ｄ）に示すように、撮像画
像Ｐのうち上記画素位置変換によって撮像領域３２から
はみ出した部分を撮像領域３２の反対側に空いた部分に
移動させる。これにより、上記修正によって撮像画像Ｐ
と塗膜表面４との対応関係が変化しても、上記修正の際
の画素位置変換量が記憶されるので、塗膜表面４の凹陥
部６と、発光面写込み像Ｐｓ中の凹陥部６に位置する画
素との対応関係を取ることができる。

【００４１】ホストコンピュータ２２は、画像処理プロ
セッサ２０により上記凹陥部６が検出されると、凹状欠
陥が発生したとして、後工程に対して、塗膜研磨等によ
り凹状欠陥の修正処理を行うよう所定の命令信号を出力
する。

【００４２】ホストコンピュータ２２は、さらに、凹状
欠陥の再発を未然に防止するため、該凹状欠陥発生の事
実を前工程にフィードバックしてその再発防止措置（被
塗装面への水、油等の付着防止措置、塗装条件の変更措
置等）を講じるための命令信号を出力する。

【００４３】以上詳述したように、本実施例によれば、
撮像領域３２中の発光面写込み像Ｐｓが湾曲していると
きには、撮像画像Ｐを修正して湾曲度合を緩和するよう
になっているので、微分処理対象領域Ａｄの幅を塗膜表
面４の凹状欠陥と発光面写込み像Ｐｓの境界領域との誤
認を生じるおそれがない位置まで狭めても、発光面写込
み像Ｐｓの幅に近い幅の微分処理対象領域Ａｄを確保す
ることができる。

【００４４】なお、本実施例においては、塗膜表面４の
凹状欠陥を検査する場合についてのみ説明したが、塗膜
欠陥検査装置１０においては、塗膜表面４と平行な平面
内において一方向にのみ輝度が漸変する光で塗膜表面４
を照射する光照射手段２６を用いて塗膜欠陥検査を行う
ようになっているので、塗膜表面４の凸状欠陥について
も検査することができる。その際、上記塗膜欠陥が凸状
欠陥であるか凹状欠陥であるかの判別およびその塗膜欠
陥の大きさ検出等については、上記「従来の技術」の欄
で引用した特開平４−２０４３１４号公報に開示された
方法に従って行えばよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像処理装置の一実施例を備えた
塗膜欠陥検査装置を示す斜視図

【図２】上記実施例における塗膜欠陥検査の概要を示す
説明図

【図３】塗膜表面に凹状欠陥があるときの撮像画像を示
す図

【図４】塗膜表面に凹状欠陥があるときのビデオ信号レ
ベルを示すグラフ

【図５】ビデオ信号に微分処理および絶対値処理を施し
た後の信号波形を示すグラフ

【図６】上記実施例における画像修正処理の内容の説明
のための撮像画像を示す図

【図７】従来例を示す、図６と同様の図

【符号の説明】

２車体４塗膜表面６凹陥部１０塗膜欠陥検査装置１４ロボット装置２０画像処理プロセッサ（画像修正手段）２２ホストコンピュータ（欠陥位置検出手段）２６光照射手段２８ＣＣＤカメラ３２撮像領域Ａｄ微分処理対象領域Ｐ撮像画像Ｐｓ発光面写込み像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01N 21/84 - 21/958 G06T 1/00 H04N 7/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】帯状の発光面を有する光照射手段によっ
て被検査面に光を照射しながら、上記発光面を所定方向
に延びる帯状の像として撮像領域中に写し込むようにし
て上記被検査面を撮像する、ことにより得られた撮像画
像の光学特性を前記所定方向に微分処理する画像処理装
置であって、前記撮像領域中の前記発光面写込み像が湾曲していると
き、この湾曲度合を緩和するよう前記撮像画像を修正す
る画像修正手段、を備えてなることを特徴とする画像処
理装置。
【請求項２】前記画像修正手段が、前記発光面写込み
像において前記所定方向と直交する方向の一端部におけ
る前記所定方向の各位置の画素を前記所定方向に直線的
に整列させるよう、前記撮像画像の画素を前記所定方向
と直交する方向に位置変換する、ことにより前記修正を
行うように構成されている、ことを特徴とする請求項１
記載の画像処理装置。
【請求項３】前記修正の際の画素位置変換量に基づい
て、前記発光面写込み像の所定画素の前記被検査面にお
ける位置を検出する画素位置検出手段を備えてなる、こ
とを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】前記光照射手段の照射光が、前記所定方
向と直交する方向に漸変する光学特性を有する、ことを
特徴とする請求項１、２または３記載の画像処理装置。
【請求項５】前記被検査面が車体の塗膜表面であっ
て、この塗膜表面の欠陥を前記微分処理結果に基づいて
検出する塗膜欠陥検出手段を備えてなる、ことを特徴と
する請求項１、２、３または４記載の画像処理装置。