JP3636049B2

JP3636049B2 - 表面欠陥検査装置

Info

Publication number: JP3636049B2
Application number: JP2000245754A
Authority: JP
Inventors: 田和男山; 丹和秀伊; 田清吉; 井徳貴臼
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-08-14
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2020-08-14
Also published as: JP2002055056A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の製造において、プレス成形された車体パネルの表面における凹凸等の表面欠陥を検査するのに用いられる表面欠陥検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の表面欠陥検査装置としては、例えば特開平８−５５７３号公報に記載されているものがある。同公報に開示された表面欠陥検査装置は、ワークの一方側斜め上方に位置してワークの表面に面状の照明光を照射する面状光源と、ワークの他方側斜め上方に位置してワークの表面を撮像するエリアセンサカメラを備え、エリアセンサカメラで撮像した画像を画像処理してワークの表面に存在する異物や突起を検出するものとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような表面欠陥検査装置は、自動車の製造において、プレス成形された車体パネルの表面欠陥を検査するのに用いられている。この場合、表面欠陥の発生原因はある程度特定することが可能である。
【０００４】
すなわち、自動車のドア、フード、フェンダーおよびルーフといった車体パネルは、コイル状の素材を所定の大きさのブランクに切断したのち、このブランクをプレスラインに投入し、絞り、トリミング、穴あけおよび折曲げ等の工程を経て所定の形状に成形される。このようなプレスラインにおいて、例えばパネルの全周にトリミングを行うトリム型では、複数の切刃が環状に配置されたものとなっており、とくに切刃の境界部分において切刃の摩耗やクリアランスの異常等の不具合が発生しやすく、その不具合によりばり等が発生し、切断に伴って微細な金属片が飛散する。そして、このような金属片がパネルや成形型に付着すると、次のプレス成形でパネルに表面欠陥を発生させることになる。このとき、表面欠陥は、プレス装置の不具合箇所を中心としたほぼ同一のエリア内に発生する。したがって、パネル上の表面欠陥の発生部位に基づいて、プレス装置における不具合箇所を特定することができる。
【０００５】
しかしながら、従来の表面欠陥検査装置にあっては、プレス成形されたパネルを順次検査して良品と不良品を判別するに止まるものであることから、表面欠陥の検査データをプレス装置の保守管理に役立てるには、検査データを人為的に蓄積しなければならず、非常に手間がかかるものとなっており、とくに近年ではプレス成形や表面欠陥検査の高速化が図られているので、検査データの人為的な蓄積作業自体が困難であるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、プレス成形されたパネルの表面欠陥を検査する装置において、表面欠陥検査の本来の機能を備えたうえで、表面欠陥の検査データを自動的に蓄積して、表面欠陥の主な発生源であるプレス装置の保守管理に対処する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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる表面欠陥検査装置は、請求項１として、プレス成形されたパネルの表面を撮像し、その画像に基づいてパネルの表面欠陥を検出する装置において、順次検査される各パネルの表面欠陥の座標を集約する欠陥データ集約手段と、パネルの表面を複数のブロックに区分するとともに欠陥データ集約手段からの欠陥データに基づいてブロック毎の表面欠陥の発生率を算出する発生率算出手段と、パネルの表面を複数のブロックに区分するとともに欠陥データ集約手段からの欠陥データに基づいて同一のブロックに表面欠陥が所定の回数連続発生した場合に異常信号を出力する異常検出手段を備えた構成とし、請求項２として、発生率算出手段および異常検出手段からの各出力を表示する表示手段を備えた構成とし、請求項３として、欠陥データ集約手段が、各パネルの表面欠陥の座標に加えて表面欠陥の大きさを集約する手段であり、発生率算出手段が、欠陥データ集約手段から得た表面欠陥の大きさデータを表示手段に出力する手段である構成としており、上記の構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００８】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる表面欠陥検査装置では、プレス成形されたパネルの表面を撮像し、その画像に基づいてパネルの表面欠陥を検出する装置において、欠陥データ集約手段により、順次検査される各パネルの表面欠陥の座標を自動的に集約する。この欠陥データの集約は、パソコンのハードディスク（ＨＤ）、磁器記録装置（ＭＯ）あるいはレーザ記録装置（ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ）等の各種記録手段を用いることができ、表面欠陥検査の高速化に充分対応し得るものである。そして、発生率算出手段において、パネルの表面を複数のブロック（区画）に区分するとともに欠陥データ集約手段からの欠陥データに基づいてブロック毎の表面欠陥の発生率を算出する。この算出は、生産１ロット毎、月毎、数か月毎あるいは年度毎というように時期を適宜選択し、その算出データを蓄積する。発生率は、検査したパネルの総数を分母とし、ブロック毎の表面欠陥の発生数を分子とする。また、パネルが複数種である場合には、種類別にブロックを設定してブロック毎の表面欠陥の発生率を算出する。
【０００９】
ここで、先の項で述べたように、パネルの表面欠陥は、プレス装置における切刃の摩耗やクリアランスの異常等の不具合により発生した微細な金属片が主な原因であるから、完全に同一箇所に発生するとは限らず、プレス装置の不具合箇所を中心としたほぼ同一のエリア内に発生する。したがって、パネルの表面を複数のブロックに区分してブロック毎の表面欠陥の発生率を算出することにより、プレス装置における不具合箇所の特定や時間経過に伴うプレス装置の不具合発生の傾向を容易に認識し得ることとなる。
【００１０】
また、本発明の請求項１に係わる表面欠陥検査装置では、異常検出手段により、パネルの表面を複数のブロックに区分するとともに欠陥データ集約手段からの欠陥データに基づいて同一のブロックに表面欠陥が所定の回数連続発生した場合に異常信号を出力する。この表面欠陥の連続発生回数は、プレス装置の構造等により不具合発生の傾向が異なるので、プレス装置の保守管理記録や作業員の知識等から得た経験値を用いるのが望ましい。そして、同一のブロックに表面欠陥が連続して発生している場合には、前項の記載から明らかなように、プレス装置の不具合で発生した微細な金属片が表面欠陥の原因であると見なすことができるので、異常信号を出力することにより、表面欠陥の発生およびプレス装置の不具合を認識し得ることとなる。また、異常信号が出力されたことを認識する具体的な手段には、モニタ表示、ランプの点滅や点灯、あるいは音声発生等が用いられる。
【００１１】
本発明の請求項２に係わる表面欠陥検査装置では、表示手段により、発生率算出手段および異常検出手段からの各出力を表示することから、表面欠陥の発生率やプレス装置の不具合発生および不具合箇所を常に監視し得る。
【００１２】
本発明の請求項３に係わる表面欠陥検査装置では、欠陥データ集約手段により、順次検査される各パネルの表面欠陥の大きさを集約する。この表面欠陥の大きさは、プレス装置で発生した不具合の度合いと関連性があり、例えば切刃の摩耗やクリアランスが大きくなれば、発生する微細な金属片も大きくなり、これにより表面欠陥の大きさも増大する。そこで、発生率算出手段により、欠陥データ集約手段から得た表面欠陥の大きさデータを表示手段に出力することで、プレス装置で発生した不具合の度合いを認識し得ることとなる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる表面欠陥検査装置によれば、プレス成形されたパネルの表面欠陥を検査する装置において、表面欠陥の座標を集約する欠陥データ集約手段と、パネルの表面を区分したブロック毎の表面欠陥の発生率を算出する発生率算出手段を採用したことから、表面欠陥を検査する本来の機能を備えたうえで、表面欠陥の検査データを利用して表面欠陥の主な発生源であるプレス装置の不具合箇所やプレス型形状と欠陥発生率との関係を容易に把握することができ、プレス装置の保守管理に迅速に対処することができる。このとき、当該表面欠陥検査装置では、欠陥データ集約手段で自動的に表面欠陥の座標を集約することから、人為的な手間は一切不要であると共に、表面欠陥検査の高速化にも充分に対応することができる。また、表面欠陥の検査データをプレス装置の保守管理に役立てることで、プレス装置における不具合発生を未然に防止して、表面欠陥の発生を大幅に低減させることが可能になり、パネルの品質向上や生産性の向上にも貢献することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項１に係わる表面欠陥検査装置によれば、パネルの表面を区分したブロックに対して同一のブロックに表面欠陥が連続発生した場合に異常信号を出力する異常検出手段を採用したことから、表面欠陥の主な発生源であるプレス装置の不具合発生および不具合箇所をきわめて容易に且つ速やかに認識することができる。
【００１５】
本発明の請求項２に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、発生率算出手段および異常検出手段からの各出力を表示する表示手段を採用したことから、表面欠陥の発生率やプレス装置の不具合発生および不具合箇所を常に監視することができる。
【００１６】
本発明の請求項３に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項２と同様の効果を得ることができるうえに、欠陥データ集約手段で得た表面欠陥の大きさデータを発生率算出手段を通して表示手段に出力することから、プレス装置で発生した不具合の度合いをきわめて容易に且つ速やかに認識することができ、例えばプレス装置の保守管理の時期を決定する場合などに非常に役立つものとなる。
【００１７】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わる表面欠陥検査装置の一実施例を説明する。この実施例では、自動車の製造において、プレス成形された車体パネル（以下『パネル』とする）の表面欠陥を検査する場合を説明する。
【００１８】
図１に示すように、パネルＰは、複数のプレス工程を備えたプレス装置５０により所定の形状に成形され、表面欠陥検査装置による検査工程に搬送される。表面欠陥検査装置は、パネルＰを一方向（Ｌ）に水平搬送する搬送手段１と、その搬送方向の前方側および後方側に照明光の照射が可能であり且つ移動するパネルＰの表面に対して照明光を一定の照射角度αで照射する広角度照明手段２と、広角度照明手段２を間にしてパネルＰの搬送方向の前方側および後方側に配置され且つ広角度照明手段２に対向して照明光の照射角度αよりも大きい撮像角度βで照明光の反射光を撮像する前方側撮像手段３および後方側撮像手段４と、各撮像手段３，４で得た受光画像に基づいてパネルＰの表面欠陥を抽出する欠陥検出手段１１を備えている。
【００１９】
つまり、この表面欠陥検査装置は、上記の照射角度αを１０度以下にするとともに撮像角度βを１０〜３０度の範囲とし、このように照射角度αおよび撮像角度βを設定することで、真横に近い低角度で照明光を照射し、高い反射率が得られる反射光のうち、正反射光よりも大きい角度で反射する乱反射光すなわち凹凸等の表面欠陥による乱反射光を高輝度で捕らえるものとなっている。
【００２０】
ここで、パネルＰは、例えば自動車のドアパネルであって、その表面が中間を頂部領域とする曲面形状を成しており、前半の前面部Ｐｆと後半の後面部Ｐｒが搬送方向の前後に対応する姿勢で搬送される。
【００２１】
このようなパネルＰに対して、表面欠陥検査装置は、照明光の照射角度αおよび撮像角度βを常に一定に維持するために、上記の広角度照明手段２、前方側撮像手段３および後方側撮像手段４を備えており、広角度照明手段２の照明光の照射部や、各撮像手段３，４の撮像部（例えばＣＣＤカメラ）の高さおよび角度を調整することが可能である。また、表面欠陥検査装置は、広角度照明手段２を間にしてパネルＰの搬送方向の前後側に、パネルＰの搬送方向における位置を検出する前方側位置検出手段６Ａおよび後方側位置検出手段６Ｂを備えている。
【００２２】
そして、表面欠陥検査装置は、例えば車体パネルの設計に用いた三次元ＣＡＤデータを利用したパネル形状の情報データ（湾曲度）に基づいて、広角度照明手段２の照射部や各撮像手段３，４の撮像部の高さおよび角度の制御特性を指令する主制御手段５を備えている。この主制御手段５は、制御特性の指令のほか、各位置検出手段６Ａ，６Ｂからの位置データを入力し、パネルＰの搬送位置に応じて広角度照明手段２による照明光の照射方向を前後に切換えると共に、前方側および後方側の撮像手段３，４を切換える。また、主制御手段５における撮像手段３，４の切換え信号は、先の欠陥検出手段１１にも入力され、入力画像の切換えに用いられる。
【００２３】
なお、この実施例では、搬送手段１が、広角度照明手段２による照明光の照射および各撮像手段３，４による撮像を行う間にパネルＰを一定速度で水平移動させる水平搬送部１Ａと、水平搬送部１Ａの前方側に連続して下り勾配を成す傾斜搬送部１Ｂを備えている。傾斜搬送部１Ｂは、前方側撮像手段３の下側に検査後のパネルＰを通過させるようになっており、検査中における前方側撮像手段３の下降限を低く得ると共に、前方側撮像手段３と検査後のパネルＰとの干渉を防止するためのものである。
【００２４】
欠陥検出手段１１は、入力画像に対してエッジ抽出処理や２値化処理等の画像処理を行って表面欠陥を抽出する。その検出結果は、例えばモニタである表示手段１７において表示されると共に、搬送手段１の下流側で表面欠陥のあるパネルＰを搬送経路上から取出す手段への指令に用いられる。
【００２５】
ところで、プレス成形されたパネルＰに発生する表面欠陥は、プレス装置５０において発生した切刃の摩耗やクリアランスの異常といった不具合が主な原因となる。つまり、プレス装置５０における不具合によりばり等が発生し、切断に伴って微細な金属片が飛散し、その金属片がパネルＰや成形型に付着すると、次のプレス成形でパネルＰに表面欠陥を発生させる。このとき、表面欠陥は、プレス装置５０の不具合箇所を中心としたほぼ同一のエリア内に発生する。
【００２６】
そこで、当該表面欠陥検査装置は、欠陥検出手段１１からの検査データに基づいて順次検査される各パネルＰの表面欠陥の座標および大きさを集約する欠陥データ集約手段１２と、パネルＰの表面を複数のブロックに区分するとともに欠陥データ集約手段１２からの欠陥データに基づいてブロック毎の表面欠陥の発生率を算出する発生率算出手段１３と、同じくパネルＰの表面を複数のブロックに区分するとともに欠陥データ集約手段１２からの欠陥データに基づいて同一のブロックに表面欠陥が所定の回数連続発生した場合に異常信号を出力する異常検出手段１４を備えている。
【００２７】
欠陥データ集約手段１２は、パネルＰに対して、搬送方向（Ｌ）をＹ軸としたＸＹの座標系を設定し、表面欠陥のＸＹ座標と大きさをパネルＰ毎に記録する。その記録には、パソコンのハードディスク（ＨＤ）、磁器記録装置（ＭＯ）あるいはレーザ記録装置（ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ）等の各種記録手段が用いられる。また、表面欠陥の大きさについては、例えば大、中、小のように大きさを３段階のレベルに分けることで記録内容の簡素化を図っている。
【００２８】
発生率算出手段１３は、図２に示すように、搬送方向（Ｌ）をＹ軸としたＸＹの座標系を設定してパネルＰの表面を複数のブロック（区画）Ｂ１〜Ｂ４５に区分し、欠陥データ集約手段１２からの欠陥データすなわち表面欠陥の座標に基づいてブロックＢ１〜Ｂ４５毎の表面欠陥の発生率を算出する。発生率は、検査したパネルＰの総数を分母とし、ブロックＢ１〜Ｂ４５毎の表面欠陥の発生数を分子とする。さらに、発生率の算出は、生産１ロット毎、月毎、数か月毎あるいは年度毎というように時期を適宜選択し、その算出データを蓄積する。
【００２９】
つまり、先述したように、パネルＰの表面欠陥は、プレス装置５０における不具合により発生した微細な金属片が主な原因となって、プレス装置５０の不具合箇所を中心としたほぼ同一のエリア内に発生することから、発生率算出手段１３でブロックＢ１〜Ｂ４５毎の表面欠陥の発生率を算出することにより、プレス装置５０における不具合箇所の特定や時間経過に伴うプレス装置５０の不具合発生の傾向を容易に認識し得ることとなる。例えばブロックＢ１における表面欠陥の発生率が高くなっている場合には、プレス装置５０においてブロックＢ１に対応する箇所で切刃の摩耗やクリアランスの異常が発生していると認識することができる。この発生率算出手段１３による算出結果は、表示手段１７において表示され、常に監視することができる。
【００３０】
また、表面欠陥の大きさは、プレス装置５０で発生した不具合の度合いと関連性があり、例えば切刃の摩耗やクリアランスが大きくなれば、発生する微細な金属片も大きくなり、これにより表面欠陥の大きさも増大する。そこで、欠陥データ集約手段１２から得た表面欠陥の大きさデータを発生率算出手段１３を介して表示手段１７に出力することで、プレス装置５０で発生した不具合の度合いを認識し得ることとなる。
【００３１】
さらに、異常検出手段１４は、発生率算出手段１３と同様にパネルＰの表面を複数のブロックＢ１〜Ｂ４５に区分して各ブロックＢ１〜Ｂ４５における表面欠陥の連続発生回数を監視する連続発生監視手段１５と、同一のＢ１〜Ｂ４５に表面欠陥が所定の回数連続発生した場合に異常信号を出力して、モニタ、ランプ、あるいは音声発生器等の報知手段を作動させる異常発生認識手段１６を備えている。つまり、同一のブロックＢ１〜Ｂ４５に表面欠陥が連続して発生している場合には、前述の記載から明らかなように、プレス装置５０の不具合で発生した微細な金属片が表面欠陥の原因であると見なすことができるので、異常信号を出力することにより、表面欠陥の発生およびプレス装置５０の不具合を認識し得ることとなる。また、異常検出手段１４の出力は、表示手段１７において表示され、常に監視することができる。
【００３２】
このように、上記実施例における表面欠陥検査装置は、表面欠陥を検査する本来の機能を備えたうえで、表面欠陥の検査データを利用して表面欠陥の主な発生源であるプレス装置５０の不具合箇所やプレス型形状と欠陥発生率との関係などを容易に把握し得るものとなっており、プレス装置５０の保守管理に迅速に対処することが可能である。より具体的には、表示手段１７を監視し、パネルＰ毎の表面欠陥の有無、所定の期間における表面欠陥の発生率、リアルタイムでの表面欠陥の発生状況、および表面欠陥の大きさ等を常に把握することで、プレス装置５０における切刃の修理やクリアランスの修正といった保守管理の指示や計画を行うことができる。また、異常信号が発生した場合には、プレス装置５０を停止させるなどの自動制御を行うことも可能となる。
【００３３】
そして、表面欠陥検査装置は、表面欠陥の検査データをプレス装置５０の保守管理に役立てることにより、プレス装置５０での不具合発生を未然に防止し、表面欠陥の発生を大幅に低減させることが可能になり、パネルＰの品質向上や生産性の向上にも貢献し得るものとなる。
【００３４】
なお、図２では、パネルＰの表面に４５個のブロックＢ１〜Ｂ４５を設定した場合を示したが、その数や大きさが特に限定されることはなく、プレス装置５０における不具合発生の傾向等に対応して、大きさが異なるブロックを組合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる表面欠陥検査装置の一実施例を示す説明図である。
【図２】パネルの表面に設定したブロックを示す図である。
【符号の説明】
Ｂ１〜Ｂ４５ブロック
Ｐパネル
１２欠陥データ集約手段
１３発生率算出手段
１４異常検出手段
１７表示手段

Claims

プレス成形されたパネルの表面を撮像し、その画像に基づいてパネルの表面欠陥を検出する装置において、順次検査される各パネルの表面欠陥の座標を集約する欠陥データ集約手段と、パネルの表面を複数のブロックに区分するとともに欠陥データ集約手段からの欠陥データに基づいてブロック毎の表面欠陥の発生率を算出する発生率算出手段と、パネルの表面を複数のブロックに区分するとともに欠陥データ集約手段からの欠陥データに基づいて同一のブロックに表面欠陥が所定の回数連続発生した場合に異常信号を出力する異常検出手段を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
発生率算出手段および異常検出手段からの各出力を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
欠陥データ集約手段が、各パネルの表面欠陥の座標に加えて表面欠陥の大きさを集約する手段であり、発生率算出手段が、欠陥データ集約手段から得た表面欠陥の大きさデータを表示手段に出力する手段であることを特徴とする請求項２に記載の表面欠陥検査装置。