JP3642255B2 - 表面欠陥検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査体の表面欠陥を検査する装置であって、例えば、自動車の製造において、プレス形成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】
従来の表面欠陥検査装置としては、例えば、特開平８−５５７３号公報などに示されたものがある。
【０００３】
同公報に開示された表面欠陥検査装置は、図２４（ａ）に示すように、被検査体１００の一方側斜め上方に位置して被検査体１００の表面に面状の照明光を照射する面状光源１０１と、被検査体１００の他方側斜め上方に位置して被検査体１００の表面を撮像するエリアセンサカメラ１０２を備え、被検査体１００の表面に存在する異物や突起を検出するようになっている。また、同公報に開示された他の表面欠陥検査装置は、図２４（ｂ）に示すように、被検査体１００の一方側斜め上方に位置して被検査体１００の表面に線状の照明光を照射する線状光源１０３と、被検査体１００の他方側斜め上方に位置して被検査体１００の表面を撮像するラインセンサカメラ１０４を備え、被検査体１００の表面に存在する微小突起等をも検出するようになっている。
【０００４】
上記の両表面欠陥検査装置において、光源１０１，１０３による照明光の照射角度αとカメラ１０２，１０４による撮像角度βは、１０度以下の低角度であると共に、いずれもほぼ同一の角度になっている。したがって、撮像画像１０５としては、照明光の正反射光を捕らえることになり、被検査体１００の表面に存在する異物や欠陥を影として、すなわち、明部１０５ａ中の暗点１０５ｂとして撮像したものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来の表面欠陥検査装置にあっては、例えば自動車の車体パネルのプレスラインに設置して、インラインで車体パネルを検査しようとすると、次のような問題点があった。すなわち、プレスの前工程で行った洗浄による洗浄油の付着状態（量、分布）に大きなばらつきがあり、油が過剰に付着した被検査面を撮像して画像処理を行うと、油付着部分の境界部がエッジとして誤検出されるため、表面欠陥を精度良く検出することができなくなり、欠陥検出の信頼度が低下するためにインライン化を行うことが困難であるという問題点があった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであり、被検査面に油が過剰に付着している場合に、誤検出の原因である過剰な油の付着の影響を極力減少させることを可能にして、インラインにおいて精度の高い欠陥検出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。
【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、被検査体を一方向に搬送する被検査体搬送手段と、移動する被検査体の被検査面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と、照明光の照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段と、撮像手段からの受光画像に基づいて被検査面の表面欠陥を検出する検査処理手段と、照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ被検査面の表面状態を検査する表面検査手段と、表面検査手段からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着状態を判定する油状態判定手段と、油状態判定手段からの油付着状態に基づいて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも照明光の照射角度の変更または撮像角度の変更を対策指示として出力する油対策指示手段と、油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する照明／撮像制御手段を備えた構成とし、請求項２として、照明手段が、被検査体搬送方向の上流側および下流側に照明光の照射が可能であり且つ移動する被検査体の被検査面に対して照明光を所定の照射角度で照射する広角度照明手段であると共に、撮像手段が、広角度照明手段を間にして被検査体搬送方向の上流側および下流側に配置され且つ広角度照明手段に対向して照明光の照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する上流側および下流側の撮像手段である構成とし、請求項３として、照明／撮像制御手段が、移動する被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度が所定の値になるように照明手段および撮像手段の各々の角度および各々の高さを制御し、且つ油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する手段である構成としており、上記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。なお、上記の構成において、照明手段による照明光の照射角度は、反射光分布の指向性を高め且つ高い反射率を得るために、被検査面（被検査面が曲面の場合は照射ポイントの接線）に対して１０度以下とするのが望ましく、また、撮像手段による撮像角度は、同じく被検査面に対して１０〜３０度の範囲とするのが望ましい。
【０００８】
また、本発明に係わる表面欠陥検査装置は、請求項４として、被検査体を一方向に搬送する被検査体搬送手段と、移動する被検査体の被検査面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と、照明光の照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段と、撮像手段からの受光画像に基づいて被検査面の表面欠陥を検出する検査処理手段と、照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ被検査面の表面状態を検査する表面検査手段と、表面検査手段からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着状態を判定する油状態判定手段と、油状態判定手段からの油付着状態に基づいて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも１つを対策指示として出力する油対策指示手段を備え、照明手段が、被検査体搬送方向の上流側および下流側に照明光の照射が可能であり且つ移動する被検査体の被検査面に対して照明光を所定の照射角度で照射する広角度照明手段であると共に、撮像手段が、広角度照明手段を間にして被検査体搬送方向の上流側および下流側に配置され且つ広角度照明手段に対向して照明光の照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する上流側および下流側の撮像手段である構成とし、請求項５として、移動する被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度が所定の値になるように照明手段および撮像手段の各々の角度および各々の高さを制御し、且つ油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する照明／撮像制御手段を備えた構成とし、請求項６として、表面検査手段が、被検査面を光学的に検査して表面状態を輝度のレベルで出力する手段であると共に、油状態判定手段が、表面検査手段から得た輝度および予め求めた輝度と油付着量との関係に基づいて被検査面の油付着状態を判定する手段である構成とし、請求項７として、照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ油対策指示手段からの対策指示に基づいて被検査面の油付着量を制御する油付着量制御手段を備えた構成とし、請求項８として、油付着量制御手段が、被検査面に回転接触する油絞り用ロールと、被検査面に対する油絞り用ロールの圧接力を制御する圧接力制御手段を備えている構成とし、請求項９として、照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ油対策指示手段からの対策指示ならびに油の蒸発特性に基づいて被検査面の油を蒸発させる油蒸発制御手段を備えた構成とし、請求項１０として、油蒸発制御手段が、被検査面に対して空気を吹き付ける送風手段と、送風手段からの空気量を変化させる風量切換え手段と、送風手段からの空気の温度を変化させる熱量切換え手段を備えている構成とし、請求項１１として、照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ油対策指示手段からの対策指示に基づいて被検査面の油を拭き取る油拭き取り手段を備えた構成としており、上記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。
【０００９】
【発明の作用】
本発明の請求項１および４に係わる表面欠陥検査装置では、ベルトコンベアなどの被検査体搬送手段によって被検査体を一定速度で搬送すると共に、被検査体搬送手段の上側において、照明手段および撮像手段を角度調整可能に且つ高さ調整可能にして対向配置し、照明手段により、移動する被検査体の被検査面に対して搬送方向一方側の斜め上方から所定の照射角度で照明光を照射すると共に、撮像手段により、被検査面に対して搬送方向他方側の斜め上方から照射角度よりも大きい撮像角度で被検査面からの反射光を撮像する。このとき、照明手段および撮像手段は、被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度が常に所定の値となるように角度や高さの制御が成されている。また、照明手段による照明光の照射角度は、被検査面に対して１０度以下の浅い角度とし、撮像手段による撮像角度は、被検査面に対して１０〜３０度の範囲とする。つまり、所定の照射角度で照射された照明光のうち、表面欠陥の無い部分に当たった光は、照射角度と同じ角度で正反射するので撮像手段に撮像されず、表面欠陥に当たって照射角度よりも大きい角度で乱反射した光のみが撮像手段に撮像される。したがって、撮像手段により、表面欠陥を高輝度で捕らえた受光画像が得られる。
【００１０】
このようにして得られた受光画像は、検査処理手段に取り込まれ、検査処理手段において、エッジ抽出処理、平滑化処理、２値化処理および表面欠陥の抽出処理といった画像処理が行われる。なお、表面欠陥の検出結果は、ＣＲＴやプリンタなどの表示手段に表示することが可能である。
【００１１】
ここで、被検査体が例えば自動車の車体パネルである場合、被検査体は、洗浄油による洗浄が行われた後に所定の形状にプレス成形される。このようなプレスラインに対して、当該表面欠陥検査装置をインラインで用いる場合、プレス成形された被検査体の被検査面には油が付着しており、その油が過剰に残っていると表面欠陥の誤検出の原因となる。つまり、図１０に示すように、被検査面における照明光の拡散反射光は、正反射光の部分で強度が明らかに大きくなるのであるが、図１０（ａ）に示す油の無い面に対して、図１０（ｂ）に示す油付着面においては、全体の強度が減少するとともに正反射光の部分の強度が増大する。このため、被検査面に油が過剰に付着していると、撮像手段で捕らえる光の強度が減少し、表面欠陥の検出精度が低下することになる。
【００１２】
これに対して、請求項１に係わる表面欠陥検査装置では、受光画像から被検査面の表面欠陥を検出する前に、表面検査手段において、被検査面の表面状態を検査し、油状態判定手段において、表面検査手段からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着量などの付着状態を判定し、油対策指示手段において、油状態判定手段からの油付着状態に基づいて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくと照明光の照射角度の変更または撮像角度の変更を対策指示として選択して出力し、照明／撮像制御手段において、油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する。また、請求項４に係わる表面欠陥検査装置では、受光画像から被検査面の表面欠陥を検出する前に、表面検査手段において、被検査面の表面状態を検査し、油状態判定手段において、表面検査手段からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着量などの付着状態を判定し、油対策指示手段において、油状態判定手段からの油付着状態に基づいて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも１つを対策指示として選択して出力する。
【００１３】
すなわち、先の図１０において、照明光の照射角度をαとし、撮像角度をβとし、油の無い面の拡散反射光の強度をΦ１とし、油付着面の拡散反射光の強度をΦ２とした場合、撮像手段の受光強度が減少する油付着面を精度良く検査するには、油の無い面の拡散反射光の強度Φ１と油付着面の拡散反射光の強度Φ２との差ΔΦを小さくすれば良く、その差ΔΦを小さくするには、撮像角度βを照明光の正反射角度（α）に近付ければ良い。
【００１４】
そこで、当該表面欠陥検査装置では、例えば油状態判定手段で判定した油付着量が比較的少ない場合には、油対策指示手段において、照明光の照射角度の変更および／または撮像角度の変更を対策指示として出力するようにし、より具体的には、図１０（ｂ）において、照明光の照射角度αを増大させる対策指示および／または撮像角度βを減少させる対策指示を出力し、とくに請求項１に係わる表面欠陥検査装置では、照明／撮像制御手段において、照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する。これにより、撮像角度βが照明光の正反射角度（α）に近付くこととなり、撮像手段の受光強度が増大して油付着面における欠陥検出が精度良く行われる。
【００１５】
また、油状態判定手段で判定した油付着量が多い場合には、油対策指示手段において、被検査面の油の除去を対策指示として出力し、あるいは被検査面の油付着量の制御に加えて上記の照射角度αおよび撮像角度βの変更も対策指示として出力する。このとき、被検査面の油の除去は、当該表面欠陥検査装置をプレスのインラインで用いる場合、プレス前の被検査体の被検査面あるいはプレス後の被検査体の被検査面に対して行うことが可能であり、油をほとんど除去しても良いし、油の付着量を減少させる制御を行っても良い。このように、被検査面の油付着量の制御の対策指示を選択した場合には、誤検出の原因である油そのものの付着量を制御することが可能になるので、過剰に付着した油の影響を受けることなく欠陥検出が精度良く行われる。
【００１６】
本発明の請求項２および４に係わる表面欠陥検査装置では、被検査体搬送手段により被検査体を一方向に移動させる間において、広角度照明手段を被検査体搬送方向の上流側に向けて被検査面に照明光を照射すると共に、上流側の撮像手段で被検査面を撮像する。そして、被検査体が一定距離移動したところで、広角度照明手段を被検査体搬送方向の下流側に向けて被検査面に照明光を照射すると共に、下流側の撮像手段で被検査面を撮像する。つまり、被検査体が例えば車体パネルであり、被検査面が曲面状であって、搬送方向の前後で被検査面の傾斜方向が逆向きとなる場合、被検査面を前後の検査範囲に分割し、広角度照明手段と上流側の撮像手段とで被検査面の後半部を検査したのち、向きを変えた広角度照明手段と下流側の撮像手段とで被検査面の前半部を検査する。これにより、照明手段および撮像手段の高さを大きく変えずに、曲面状の被検査面に対して照明光の所定の照射角度および撮像角度を維持し得ることとなる。
【００１７】
本発明の請求項３および５に係わる表面欠陥検査装置では、照明／撮像制御手段において、移動する被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度が所定の値になるように照明手段および撮像手段の各々の角度および各々の高さを制御する。このような制御には、被検査体搬送手段により移動する被検査体の位置データおよび予め入力した被検査面の曲面形状データを用いることができ、照明手段および撮像手段の角度や高さを段階的あるいは連続的に変化させる。また、照明／撮像制御手段では、先の油対策指示手段からの対策指示に基づいて、照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御し、これにより照明光の照射角度および／または撮像角度を変化させて、油付着面における欠陥検出が精度良く行われるようにする。
【００１８】
本発明の請求項６に係わる表面欠陥検査装置では、被検査面を光学的手段で撮像した場合に、油がほとんど付着していない部分と、油が付着している部分とで輝度が異なり、また、油の付着量（油膜の厚さ）によっても輝度が異なることから、表面検査手段において、被検査面を光学的に検査して表面状態を輝度のレベルで出力する。つまり、油の付着量が多いほど輝度が高くなる。そして、油状態判定手段において、表面検査手段から得た輝度および予め求めた輝度と油付着量との関係に基づいて被検査面の油付着状態すなわち油の付着量の度合いを判定し、その判定結果を油対策指示手段に送る。
【００１９】
本発明の請求項７に係わる表面欠陥検査装置では、油付着量制御手段により、油対策指示手段からの対策指示に基づいて被検査面の油付着量を制御するので、その後に行われる被検査面の欠陥検出において、誤検出の原因となる過剰な油による影響が低減される。
【００２０】
本発明の請求項８に係わる表面欠陥検査装置では、油付着量制御手段が油絞り用ロールと圧接力制御手段を備えており、被検査面に油絞り用ロールを回転接触させることで同被検査面に過剰に付着した油を絞るように除去し、この際、油の付着量に応じて被検査面に対する油絞り用ロールの圧接力を変化させることで、油の付着量を少なく且つ均一なものにする。
【００２１】
本発明の請求項９に係わる表面欠陥検査装置では、油蒸発制御手段により、油対策指示手段からの対策指示ならびに油の蒸発特性に基づいて被検査面に付着した過剰な油を蒸発させるので、その後に行われる被検査面の欠陥検出において、誤検出の原因となる過剰な油による影響が低減される。
【００２２】
本発明の請求項１０に係わる表面欠陥検査装置では、油蒸発制御手段が、送風手段、風量切換え手段および熱量切換え手段を備えており、被検査面に対して送風を行うことで同被検査面に付着した過剰な油を蒸発させて除去し、この際、油の付着量に応じて送風手段からの空気量や空気の温度を変化させることで、油の付着量を少なく且つ均一なものにする。
【００２３】
本発明の請求項１１に係わる表面欠陥検査装置では、油拭き取り手段により、油対策指示手段からの対策指示に基づいて被検査面に付着した過剰な油を拭き取るので、その後に行われる被検査面の欠陥検出において、誤検出の原因となる過剰な油の影響が低減される。
【００２４】
【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、被検査体を移動させながら被検査面に対する照明光の照射および撮像を行って、撮像した受光画像から被検査面の凹凸等の表面欠陥を検出するに際し、表面検査手段、油状態判定手段、油対策指示手段および照明／撮像制御手段を採用したことにより、被検査面の油付着状態に応じて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも照明光の照射角度の変更または撮像角度の変更を対策指示とし、その対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御することで、誤検出の原因である過剰に付着した油の影響を極力減少させることが可能になり、油が過剰に付着している被検査面を撮像して画像処理をした際に、油付着部分の境界部のエッジ検出レベルを小さくし、誤検出の原因となる過剰な油の影響を解消して、油付着面における欠陥検出を高精度で行うことができる。したがって、被検査面に油が付着している場合、例えば被検査体が自動車の車体パネルであって、車体パネルのプレスラインにおいて油が付着した被検査面をインラインで検査する場合であっても、過剰に付着した油の影響を減少させて欠陥検出を行うことが可能になり、高精度な欠陥検出を安定して行うことができる。
【００２５】
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、照明手段として広角度照明手段を採用し、撮像手段として上流側および下流側の撮像手段を採用したことにより、曲面状の被検査面の検査に非常に好適なものとなり、例えば自動車の車体パネルのように、搬送方向の前後で被検査面の傾斜方向が逆向きになるような被検査体であっても、被検査面を搬送方向の前後に分割して検査を行うことで、照明手段および撮像手段の高さを大きく変えずに、被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度を所定の値に維持することができ、欠陥検出の精度向上に貢献することができる。
【００２６】
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１および２と同様の効果を得ることができるうえに、照明／撮像制御手段により、被検査面が曲面状を成す場合であっても、被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度を所定の値に維持しながら高精度の欠陥検出を行うことができる。
本発明の請求項４に係わる表面欠陥検査装置によれば、被検査体を移動させながら被検査面に対する照明光の照射および撮像を行って、撮像した受光画像から被検査面の凹凸等の表面欠陥を検出するに際し、表面検査手段、油状態判定手段および油対策指示手段を採用したことにより、被検査面の油付着状態に応じて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも１つを対策指示とすることで、誤検出の原因である過剰に付着した油の影響を極力減少させることが可能になり、これにより精度の高い欠陥検出を行うことができる。したがって、被検査面に油が付着している場合、例えば被検査体が自動車の車体パネルであって、車体パネルのプレスラインにおいて油が付着した被検査面をインラインで検査する場合であっても、過剰に付着した油の影響を減少させて欠陥検出を行うことが可能になり、高精度な欠陥検出を安定して行うことができる。
また、照明手段として広角度照明手段を採用し、撮像手段として上流側および下流側の撮像手段を採用したことにより、曲面状の被検査面の検査に非常に好適なものとなり、例えば自動車の車体パネルのように、搬送方向の前後で被検査面の傾斜方向が逆向きになるような被検査体であっても、被検査面を搬送方向の前後に分割して検査を行うことで、照明手段および撮像手段の高さを大きく変えずに、被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度を所定の値に維持することができ、欠陥検出の精度向上に貢献することができる。
本発明の請求項５に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項４と同様の効果を得ることができるうえに、照明／撮像制御手段を採用したことから、被検査面が曲面状を成す場合であっても、被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度を所定の値に維持しながら高精度の欠陥検出を行うことができ、また、油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御することで、油が過剰に付着している被検査面を撮像して画像処理をした際に、油付着部分の境界部のエッジ検出レベルを小さくし、誤検出の原因となる過剰な油の影響を解消して、油付着面における欠陥検出を高精度で行うことができる。
【００２７】
本発明の請求項６に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項１〜５と同様の効果を得ることができるうえに、被検査面を光学的に検査して表面状態を輝度のレベルで出力する表面検査手段と、表面検査手段から得た輝度および予め求めた輝度と油付着量との関係に基づいて被検査面の油付着状態を判定する油状態判定手段を採用したことにより、きわめて簡単な構造で被検査面における油の付着状態を正確に判定することができる。これにより、その後の油対策指示手段における対策指示もより適切なものにすることができ、ひいては欠陥検出の高精度化に貢献することができる。
【００２８】
本発明の請求項７に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項１〜６と同様の効果を得ることができるうえに、油付着量制御手段を採用したことにより、被検査面の余分な油を早期に絞り除去することができ、その後に行われる被検査面の欠陥検出の高精度化に貢献することができる。
【００２９】
本発明の請求項８に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項７と同様の効果を得ることができるうえに、とくに、油付着量制御手段において油絞り用ロールと圧接力制御手段を採用したことにより、被検査面の油付着量に応じた油の絞り除去を行うことができ、被検査面の油の付着量を少なく且つ均一なものにすることができる。
【００３０】
本発明の請求項９に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項１〜８と同様の効果を得ることができるうえに、油蒸発制御手段を採用したことにより、被検査面の余分な油を早期に蒸発除去することができ、その後に行われる被検査面の欠陥検出の高精度化に貢献することができる。
【００３１】
本発明の請求項１０に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項９と同様の効果を得ることができるうえに、とくに、油蒸発制御手段において送風手段、風量切換え手段および熱量切換え手段を採用したことにより、被検査面の油付着量に応じた油の蒸発除去を行うことができ、被検査面の油の付着量を少なく且つ均一なものにすることができる。
【００３２】
本発明の請求項１１に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項１〜１０と同様の効果を得ることができるうえに、油拭き取り手段を採用したことにより、被検査面の余分な油を早期に拭き取り除去することができ、その後に行われる被検査面の欠陥検出の高精度化に貢献することができる。
【００３３】
【実施例】
図１〜図１３は、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図である。この実施例の表面欠陥検査装置は、プレス成形された自動車の車体パネルを被検査体とし、その被検査面における凹凸等の表面欠陥をプレス工程のインラインで検査するものである。
【００３４】
図１に示す表面欠陥検査装置は、検査部ＥＤにおいて、被検査体Ｐを図中矢印Ｌで示す水平方向に一定速度で搬送するベルトコンベア等の被検査体搬送手段１と、被検査体搬送手段１の搬送方向上流側および下流側に照明光の照射が可能であり且つ移動する被検査体Ｐの上面すなわち被検査面に対して照明光を所定の照射角度αで照射する照明手段としての広角度照明手段２と、広角度照明手段２を間にして被検査体搬送方向の上流側および下流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撮像手段としての上流側撮像手段３および下流側撮像手段４と、各撮像手段３，４により得た受光画像に基づいて被検査面の表面欠陥を検出する検査処理手段５を備えた構成になっている。
【００３５】
また、表面欠陥検査装置は、検査部ＥＤにおいて、被検査面の搬送方向における位置情報を検出する被検査面位置検出手段として、広角度照明手段２の上流側および下流側に、上流側位置検出手段６および下流側位置検出手段７を備えると共に、各位置検出手段６，７からの位置データに基づいて、広角度照明手段２による照明光の照射方向の切換えや両撮像手段３，４の切換え、および検査処理手段５による表面欠陥の検出開始を行うようにしている。
【００３６】
検査処理手段５は、上流側および下流側の位置検出手段６，７からの信号によって上流側および下流側の撮像手段３，４からの画像入力を切換える画像入力切換え手段５Ａと、画像処理を行って表面欠陥を検出する画像処理手段５Ｂと、検出結果を出力するＣＲＴあるいはプリンタ等の表示手段５Ｃを備えている。
【００３７】
さらに、表面欠陥検査装置は、検査部ＥＤにおいて、被検査面の種類を入力する被検査面種入力手段８と、被検査面種入力手段８からの種類データに対応した被検査面の曲面形状データを選定する被検査面形状選定手段９を備えると共に、先の位置検出手段６，７からの位置データおよび被検査面形状選定手段９からの曲面形状データに基づいて、照明手段および撮像手段の各々の角度および各々の高さを制御する照明／撮像制御手段１０を備えている。
【００３８】
被検査面種入力手段８は、この実施例では被検査体Ｐが車体パネルであることから、各種車体パネルの諸寸法を種類データとして有するものであって、具体的には車体パネルの設計に用いたＣＡＤデータを利用することができる。被検査面形状選定手段９は、被検査面種入力手段８からの入力に対応して、被検査面の湾曲度（角度，高さ）を算出し、これを曲面形状データとして照明／撮像制御手段１０に入力する。照明／撮像制御手段１０は、広角度照明手段２の角度および高さを制御する照明制御手段１０Ａと、両撮像手段３，４の角度および高さを制御する撮像制御手段１０Ｂを備えており、被検査面に対する照明光の照射角度αおよび撮像角度βが常に所定の値となるように、広角度照明手段２および両撮像手段３，４を制御する。なお、被検査面形状選定手段９や照明／撮像制御手段１０は、ホストコンピュータに組み込むことができる。
【００３９】
さらに、表面欠陥検査装置は、検査部ＥＤよりも被検査体搬送方向の上流側において、上流側撮像手段３に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ被検査面の表面状態を検査する表面検査手段５１と、表面検査手段５１からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着状態を判定する油状態判定手段５２と、油状態判定手段５２からの油付着状態に基づいて、照明光の照射角度αの変更、撮像角度βの変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも１つを対策指示として出力する油対策指示手段５３を備えている。
【００４０】
ここで、この実施例では、照明／撮像制御手段１０が、油対策指示手段５３からの対策指示に基づいて両撮像手段３，４の角度および高さを制御するものとなっている。表面検査手段５１は、被検査面に対して照明光を照射する照射部５１Ａと、被検査面からの反射光を撮像する撮像部５１Ｂを備えたものであって、被検査面を光学的に検査して表面状態を輝度のレベルで出力する。このとき、輝度のレベルは、油の付着量すなわち油膜の厚さが増大するのに伴って高くなる傾向にある。油状態判定手段５２は、移動する被検査体Ｐの位置を検出する位置センサ５４からの信号によって処理を開始し、表面検査手段５１から得た輝度および予め求めた輝度と油付着量との関係に基づいて被検査面の油付着状態を判定する。
【００４１】
上記構成における広角度照明手段２および両撮像手段３，４をさらに具体的に説明する。
【００４２】
広角度照明手段２は、上流側撮像手段３との間において、被検査体Ｐの被検査面の搬送方向後半部Ｐｒに照明光を照射すると共に、下流側撮像手段４との間において、被検査面の搬送方向前半部Ｐｆに照明光を照射する。このとき、広角度照明手段２は、被検査体搬送方向に対して、その上流側および下流側の２か所の定位置に照明光を照射する。つまり、広角度照明手段２による２か所の照明光の照射位置に対して被検査体Ｐを通過させることにより、表面欠陥の検査が行われる。
【００４３】
広角度照明手段２は、図２および図３に示すように、被検査体搬送方向（Ｌ）を横切るライン状の照明光を形成する照射手段１２と、照射手段１２からの照明光を反射して照射する鏡面反射手段１３と、鏡面反射手段１３を回転させて照明光の照射方向を変化させる照明用回転駆動手段１４と、各手段１２，１３，１４を一体的に昇降させる照明用昇降駆動手段１５を備えている。
【００４４】
照明用昇降駆動手段１５は、被検査体搬送手段１の上側の図示しない梁に、スライド体１６を上下動させる図外のモータを内蔵した駆動機構１７を備えている。スライド体１６の下端部には、フレーム（図示略）が設けてあり、このフレームにより照射手段１２、鏡面反射手段１３および照明用回転駆動手段１４を保持している。
【００４５】
照射手段１２は、図示しない光源からの光を伝送する光ファイバーケーブル１８と、レンズによる光学機構を内蔵し且つ光ファイバーケーブル１８からの光をライン状に集光するライトガイド１９とを４組備えると共に、これらを直列に配置したものであって、ライン状に形成した照明光を下向きに照射する。このように、別の固定部位に設置した光源から光ファイバーケーブル１８でライトガイド１９に光を伝送して、ライン状の照明光を形成する照射手段１２とすることにより、広角度照明手段２における可動部位の構造の簡略化や軽量化が成されていると共に、広範囲の被検査面に対処し得るようになっている。
【００４６】
この照射手段１２には、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプおよびキセノンメタルハライドランプ等の強力な光源が用いられる。また、比較的大きい幅（２００〜３００ｍｍ程度）のライトガイド１９を用いることにより、ライトガイド１９の数自体をも少なく抑えるようにしている。
【００４７】
鏡面反射手段１３は、鏡面体を主体とする軽量なものであって、照射手段１２の下側すなわち照明光の照射口に沿って配置され、フレームに設けた照明用回転駆動手段１４によって一端部が保持してあると共に、同じくフレームに設けたベアリング２０によって他端部が回転自在に保持してある。照明用回転駆動手段１４は、モータ類が用いられ、鏡面反射手段１３をその長手方向の軸回りに１８０度以上の範囲で回転させる。
【００４８】
上記の構成を備えた広角度照明手段２は、先述した照明／撮像制御手段１０の照明制御手段１０Ａからの信号により、照明用回転駆動手段１４および照明用昇降駆動手段１５が所定の方向に駆動され、被検査体搬送方向の上流側および下流側に対する照明光の照射方向の切換えと、移動する曲面状の被検査面に対して照射角度αを常に所定の値にするための照射方向（角度）および高さの調整が行われる。
【００４９】
両撮像手段３，４は、図２に示すように、ほぼ同一の構成を備えて相対向する状態に配置されており、図４に上流側撮像手段３を示すように、照明光の反射光を受光するカメラとしての複数のＣＣＤカメラ２１と、各ＣＣＤカメラ２１を回動させて撮像方向を変化させる撮像用回転駆動手段２２と、各ＣＣＤカメラ２１および撮像用回転駆動手段２２を一体的に昇降させる撮像用昇降駆動手段２３を備えている。
【００５０】
撮像用昇降駆動手段２３は、被検査体搬送手段１の上側の図示しない梁に、モータ２４を含む駆動機構２５を備えると共に、駆動機構２５によって上下に駆動されるフレーム２６を備え、フレーム２６によって被検査体搬送方向を横切る方向に配置したビーム２７を保持している。このビーム２７は、フレーム２６の一方側において、撮像用回転駆動手段２２により一端部が保持してあると共に、フレーム２６の他端側において、他端部が回転自在に保持してあり、その上面に、４個のＣＣＤカメラ２１が撮像方向を同一にして等間隔で取付けてある。撮像用回転駆動手段２２は、モータ類が用いられ、ビーム２７とともに各ＣＣＤカメラ２１を一斉に回動させる。このように、複数のＣＣＤカメラ２１を用いることにより、撮像手段３，４の構造の簡略化や軽量化が成されていると共に、広範囲の被検査面に対処し得るようになっている。
【００５１】
上記の構成を備えた前後の撮像手段３，４は、先述した照明／撮像制御手段１０の撮像制御手段１０Ｂからの信号により、撮像用回転駆動手段２２および撮像用昇降駆動手段２３が所定の方向に駆動され、移動する曲面状の被検査面に対して撮像角度βを常に所定の値にするための撮像方向（角度）および高さの調整が行われる。
【００５２】
ここで、上記の構成において、広角度照明手段２は、被検査面が中間を頂部領域とする曲面状を成すことから、照明光の照射ポイントの接線に対する照射角度αが１０度以下の低角度となるように照射方向（角度）および高さが制御され、他方、各撮像手段３，４は、広角度照明手段２による照射位置に対向して、照明光の照射ポイントの接線に対する撮像角度βが１０〜３０度の範囲すなわち照射角度αよりも大きい中間角度となるように撮像方向（角度）および高さが制御される。
【００５３】
上記のような照射角度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が照射されると共に、凹凸等の表面欠陥による乱反射光を高輝度で捕えることができる。
【００５４】
この原理を図５に基づいて説明する。広角度照明手段２から被検査体Ｐの被検査面に対して照射角度αで照明光を照射すると、表面欠陥の無い部分で反射した光は、照射角度αと同じ反射角度（α）の正反射光となる。これに対して、傾斜角度θを有する凸状の表面欠陥Ｑで反射した光は、照射角度αよりも大きい反射角度（α＋θ＝β）の乱反射光となる。つまり、所定の照射角度αで照射した照明光のうち、表面欠陥の無い部分に当たった正反射光は、撮像手段３，４に受光されず、表面欠陥に当たって照射角度αよりも大きい反射角度（α＋θ＝β）の乱反射光のみが撮像手段３，４に受光される。これにより、撮像手段３，４により、被検査面の表面欠陥を高輝度で捕らえることができる。
【００５５】
このとき、広角度照明手段２による照明光の照射角度αは、被検査面に対して１０度以下という低角度であるため、反射光分布の指向性が高まるシーン現象によって高い反射率が得られる。これにより、欠陥部以外の散乱表面による反射角度の反射光分布と、表面欠陥Ｑによる反射角度の反射光分布とが、明確に区別できるようになる。そして、図６に示すように、照明光の照射角度αが１０度以下であれば、図５に示すように表面欠陥Ｑの画像が高輝度で得られることになり、この傾向は、図６に示すように照射角度αが小さいほど顕著になる。
【００５６】
また、撮像手段３，４で撮像する際の感度は、撮像角度βが反射角度α＋θの乱反射光を捕えるような角度のときが最も高くなるが、反射光は角度的に分布をもっており、さらに、表面欠陥Ｑの傾斜角度θが緩やかなほど正反射角度と乱反射角度とが近づくため、撮像角度βとしては、正反射光の反射角度からできるだけ遠ざけ、かつ、乱反射光の反射角度（α＋θ）にできるだけ近づけた角度が好ましい。例えば、図７に示すように、撮像角度βを１０度〜３０度の範囲に設定することにより、欠陥等を高輝度で捕えることができる。
【００５７】
なお、撮像手段３，４のＣＣＤカメラ２１は、被検査体Ｐの被検査面に対して角度をもって設置されることから、被写界深度が浅く前後端の画像にぼけを生じる場合がある。この場合、照明光の照度を高くして強力に照射する一方、ＣＣＤカメラ２１の絞りを絞ってできるだけ被写界深度を深くすることで、傾斜角度θが緩やかで高さが非常に低い欠陥部でも、この欠陥部のみを高輝度部分として捕えることができる。
【００５８】
次に、上記構成を備えた表面欠陥検査装置の作用を説明する。なお、当該表面欠陥検査装置は、先にも述べたように車体パネルである被検査体Ｐをプレス工程においてインラインで検査するものであるため、被検査体Ｐの被検査面には誤検出の原因になり得る油が付着しており、このような状態の被検査面に対して検査を行うことになる。そこで、当該表面欠陥検査装置では、先に被検査面の表面状態を検査し、その検査結果を検査部ＥＤによる表面欠陥の検出過程に用いるのであるが、まずは検査部ＥＤによる表面欠陥の検出過程について説明する。
【００５９】
被検査体搬送手段１によって被検査体Ｐが搬入されてくると、この被検査体Ｐを上流側位置検出手段６により検出し、広角度照明手段２から被検査体Ｐの搬送方向後半部Ｐｒにライン状の照明光を照射すると共に、上流側撮像手段３による撮像を開始する。この照明光の照射および撮像は、搬送方向後半部Ｐｒのパネル中央側から開始する。
【００６０】
その一方では、被検査面種入力手段８から被検査面形状選定手段９に被検査面の種類データが入力され、被検査面形状選定手段９において、種類データに対応した被検査面の曲面形状データを選定してこれを照明／撮像制御手段１０に入力し、照明／撮像制御手段１０（１０Ａ，１０Ｂ）により、被検査面に対する広角度照明手段２の照明光の照射角度α、および被検査面に対する上流側撮像手段３の撮像角度βを所定の値にする制御を行っており、被検査体Ｐの移動に伴って、その被検査面に対する照明光の照射角度αおよび撮像角度βが常に所定の値に維持されるように、広角度照明手段２の照射方向（角度）および高さと、上流側撮像手段３の撮像方向（角度）および高さを変化させている。
【００６１】
また、上流側撮像手段３により撮像された画像は、検査処理手段５において、画像入力切換え手段５Ａを介して画像処理手段５Ｂに入力され、画像処理が行われる。画像処理手段５Ｂは、図８に処理フローを示すように、ステップＳ１において画像の取り込みが行われると、ステップＳ２においてエッジ抽出処理を行ったのち、ステップＳ３において２値化処理を行い、ステップＳ４において欠陥抽出処理を行う。このようにして欠陥抽出が成された画像は、表示手段５Ｃにおいて表示される。
【００６２】
次に、被検査体Ｐの搬送方向後半部Ｐｒの検査が終了すると、移動し続ける被検査体Ｐが下流側位置検出手段７により検出され、その検出信号が検査処理手段５の画像入力切換え手段５Ａおよび照明／撮像制御手段１０に入力される。これにより、広角度照明手段２からの照明光の照射方向が下流側に速やかに切換えられ、ライン状の照明光を被検査体Ｐの搬送方向前半部Ｐｆに照射すると共に、下流側撮像手段４による撮像を開始する。この照明光の前方照射および撮像は、搬送方向前半部Ｐｆのパネル前端側から開始される。
【００６３】
そして、先の搬送方向後半部Ｐｒの検査時と同様に、被検査体Ｐの移動に伴って、被検査面に対する照明光の照射角度αおよび撮像角度βが常に所定の値に維持されるように、広角度照明手段２による照明光の照射方向（角度）および高さと、下流側撮像手段４の撮像方向（角度）および高さを変化させる。また、検査処理手段５では、画像入力切換え手段５Ａにおいて、上流側撮像手段３からの入力画像を下流側撮像手段４からの入力画像に切換え、その画像処理を行う。
【００６４】
なお、被検査体Ｐの移動に伴う広角度照明手段２の照射方向（角度）および高さの制御、ならびに各撮像手段３，４による撮像方向（角度）および高さの制御としては、図９に下流側撮像手段４による撮像を行う場合を示すように、撮像角度βおよび撮像高さ△Ｚ２、ならびに照射角度αおよび照射高さ△Ｚ１をいずれも階段状にパルス的に切り替えて制御する。このような制御手法とするのは、広角度照明手段２によるライン状の照明光の照射角度および撮像手段３，４の撮像角度は、ともに検査可能な角度に幅（マージン）をもっているため、検査不可能となる角度に外れることのないように制御すればよいからであり、また、高さについては、ライン状の照明光がある程度の許容幅（指向性）をもっているため、被検査体Ｐの曲面によって変化する高さに合わせて、照明光が被検査面を照射できるように制御すればよいからである。ただし、これらの角度α，βおよび高さ△Ｚ２，△Ｚ１を被検査体Ｐの表面に沿ってリニアに制御すればより最適な検査を行うことができ、また、当該表面欠陥検査装置ではリニアに制御することも当然可能である。
【００６５】
このようにして、当該表面欠陥検査装置は、被検査体Ｐが車体パネルであり、被検査面が曲面状であり、搬送方向の前後で被検査面の傾斜方向が逆向きとなる場合であっても、被検査面を前後の検査範囲に分割し、広角度照明手段２と上流側の撮像手段３とで被検査面の後半部Ｐｒを検査したのち、向きを変えた広角度照明手段２と下流側の撮像手段４とで被検査面の前半部Ｐｆを検査するようにしている。これにより、広角度照明手段２および両撮像手段３，４の高さを大きく変えずに、曲面状の被検査面に対して照明光の所定の照射角度αおよび撮像角度βを維持し得ることとなり、インラインにおいて、被検査体Ｐを搬送しながら、曲面形状の被検査面全域における表面欠陥を高精度で且つ確実に検出し得るものとなっている。
【００６６】
ところで、プレス成形された被検査体Ｐの被検査面には、先述したように油が付着しており、図１１（ａ）に示すような油付着面の受光画像を画像処理した場合、図１１（ｂ）に示すように、油付着部分の境界部がエッジとして誤検出される。つまり、図１０に示すように、被検査面における照明光の拡散反射光は、正反射光の部分で強度が明らかに大きくなるのであるが、図１０（ａ）に示す油の無い面に対して、図１０（ｂ）に示す油付着面では、全体の強度が減少するとともに正反射光の部分の強度が増大する。このため、被検査面に油が過剰に付着していると、撮像手段３，４で捕らえる光の強度が減少し、表面欠陥の検出精度が低下することになる。
【００６７】
このような検出精度の低下に対しては、図１０において、照明光の照射角度をαとし、撮像角度をβとし、油の無い面の拡散反射光の強度をΦ１とし、油付着面の拡散反射光の強度をΦ２とした場合、撮像手段３，４の受光強度が減少する油付着面を精度良く検査するには、油の無い面の拡散反射光の強度Φ１と油付着面の拡散反射光の強度Φ２との差ΔΦを小さくすれば良く、その差ΔΦを小さくするには、撮像角度βを照明光の正反射角度（α）に近付ければ良い。
【００６８】
そこで、当該表面欠陥検査装置では、表面検査手段５１において、検査前の被検査面の表面状態を検査し、油状態判定手段５２において、表面検査手段５１からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着量や分布等の付着状態を判定し、油対策指示手段５３において、油状態判定手段５２からの油付着状態に基づいて、撮像角度βの変更を対策指示として選択して出力する。
【００６９】
油対策指示手段５３からの対策指示は、検査部ＥＤにおける照明／撮像制御手段１０の撮像制御手段１０Ｂに取り込まれ、撮像制御手段１０Ｂにおいて、図１３に示すような輝度に対する撮像角度の制御特性に基づいて、撮像角度βが小さくなるように撮像手段３，４を制御する。これにより、撮像角度βが照明光の正反射角度（α）に近付くこととなり、撮像手段３，４の受光強度が増大して油付着面における欠陥検出が精度良く行われる。また、撮像角度βを小さくすると、図１１（ａ）に示す受光画像に対して図１２（ａ）に示すような受光画像が得られ、この受光画像を画像処理すれば、図１２（ｂ）に示すように、油付着部分の境界部が無くなり、表面欠陥を高輝度で捕らえることができる。
【００７０】
このようにして、当該表面欠陥検査装置では、被検査面に油が過剰に付着している場合であっても、検査前に油の付着状態を判定し、その付着状態に応じて撮像手段３，４の撮像角度βを変更することで、誤検出の原因となる過剰な油の影響を極力少なくして検査を行うことができ、インラインにおいて表面欠陥を高精度で且つ確実に検出し得るものとなっている。
【００７１】
なお、上記実施例では、油対策指示手段５３からの対策指示によって撮像角度βを小さくするように制御する場合を説明したが、照明光の照射角度αを大きくする制御によって撮像角度βを照明光の正反射角度（α）に近付けることも可能であり、また、撮像角度βおよび照射角度αの両方を変化させることも当然可能である。
【００７２】
さらに、上記実施例では、全体が平坦な被検査体搬送手段１を用いた例を説明したが、被検査面が曲面状である場合には、被検査体搬送手段１に、上流側撮像手段３の下側に対応する位置で上流側に下り傾斜した傾斜部、および／または下流側撮像手段４の下側に対応する位置で下流側に下り傾斜した傾斜部を設けた構成とし、この構成により撮像手段３，４の下降限を拡大して、曲面状の被検査面に対して所定の撮像角度βを確保しやすくすることも可能である。
【００７３】
図１４〜図１６は、本発明に係わる表面欠陥検査装置の他の実施例を説明する図である。なお、表面欠陥検査装置の検査部ＥＤは、基本的に先の実施例と同じ構成であるため説明を省略する。
【００７４】
図１４は、当該表面欠陥検査装置を含むプレスラインを示す図であって、図中右側となる被検査体搬送手段１の上流側に、トランスファ装置６１が設けてあると共に、検査部ＥＤよりも下流側に、ロボット等で構成される被検査体分別装置６２が設けてある。被検査体分別装置６２は、検査部ＥＤの検査処理手段５による検査結果が入力され、被検査体Ｐを表面欠陥の無い良品と表面欠陥のある不良品に分別するものである。
【００７５】
トランスファ装置６１は、図外の洗浄工程で洗浄された鋼板である被検査体Ｐを搬入し、同被検査体Ｐを所定形状にプレス成形して搬出するものであって、図１５に示すように、鋼板である被検査体Ｐを上下から挟んで回転することで同被検査体Ｐを送る複数台の油絞り用ロール６３と、被検査面に対する油絞り用ロール６３の圧接力を制御する圧接力制御手段６４と、搬送コンベア６５と、プレス装置６６を備えた構成になっている。
【００７６】
そして、この実施例の表面欠陥検査装置では、油絞り用ロール６３および圧接力制御手段６４が、油対策指示手段５３からの対策指示に基づいて被検査面の油付着量を制御する油付着量制御手段６７を構成している。また、表面検査手段５１は、トランスファ装置６１から搬出された被検査体Ｐの被検査面を検査するように配置してある。さらに、油状態判定手段５２および油対策指示手段５３は、ホストコンピュータ６８に組み込まれている。この油対策指示手段５３は、油付着量制御手段６７に対して過剰な油を除去する付着量制御を対策指示として出力すると共に、先の実施例で説明した検査部ＥＤの照明／撮像制御手段１０に対しても、照明光の照射角度αや撮像角度βの変更を対策指示として出力することができる。
【００７７】
上記構成を備えた表面欠陥検査装置は、プレス成形後の被検査体Ｐに対して、表面検査手段５１により被検査面の表面状態を光学的に検査し、油状態判定手段５２により油の付着量や分布等の付着状態を判定し、油対策指示手段５３により油付着量制御手段６７に対して過剰な油を除去する対策指示を出力する。
【００７８】
油付着量制御手段６７では、圧接力制御手段６４において、図１６に示すような輝度およびロール圧接力の特性に基づいて決定した指令を油絞り用ロール６３の駆動部に出力して、被検査面に対する油絞り用ロール６３の圧接力を変化させる。つまり、油の付着量が所定値より多い場合には圧接力を増大させ、油の付着量が所定値より少ない場合には圧接力を減少させる。これにより、次の検査対象となる鋼板の被検査体Ｐに対して油絞り用ロール６３による過剰な油の絞り除去が行われ、油の付着量が少なく且つ均一なものとなる。したがって、その後に行われる検査部ＥＤでの被検査面の欠陥検出において、誤検出の原因となる過剰な油の影響が大幅に低減されることとなる。
【００７９】
なお、トランスファ装置６１に搬入される鋼板の被検査体Ｐに対して、表面検査手段５１により油付着状態を検査し、その結果に基づいて油付着量制御手段６７を制御することも可能であるが、プレス成形によって油の付着量が変化すること、プレス成形された被検査体Ｐに対して表面欠陥の検査を行うことから、上記実施例のように、プレス成形後の被検査体Ｐの被検査面を検査して油付着量制御手段６７を制御し、次の検査対象となる鋼板の被検査体Ｐに対して過剰な油の除去を行うことで、検査部ＥＤでの欠陥検出の際の過剰な油の影響を充分に低減し得る。
【００８０】
図１７〜図１９は、本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を説明する図である。
【００８１】
図１７は、当該表面欠陥検査装置を含むプレスラインを示す図であって、基本的な構成は図１４に示す実施例と同じであるが、トランスファ装置６１と検査部ＥＤとの間に、油対策指示手段５３からの対策指示ならびに油の蒸発特性に基づいて被検査面の過剰な油を蒸発させる油蒸発制御手段６９を備えている。
【００８２】
この油蒸発制御手段６９は、図１８に示すように、被検査面に対して空気を吹き付ける送風手段７０と、送風手段７０からの空気量を変化させる風量切換え手段７１と、送風手段７０からの空気の温度を変化させる熱量切換え手段７２を備えている。送風手段７０は、例えばモータやファンなどにより構成されており、この場合、風量切換え手段７１は、送風手段７０におけるモータを制御するものであり、熱量切換え手段７２は、送風手段７０におけるファンに隣接して設けたヒータを制御するものである。
【００８３】
上記構成を備えた表面欠陥検査装置は、プレス成形後の被検査体Ｐに対して、表面検査手段５１により被検査面の表面状態を光学的に検査し、油状態判定手段５２により油の付着量や分布等の付着状態を判定し、油対策指示手段５３により油蒸発制御手段６９に対して過剰な油を除去する対策指示を出力する。
【００８４】
油蒸発制御手段６９では、送風手段７０により被検査面に空気を吹き付けると共に、油の蒸発特性として図１９に示すような輝度および送風量の関係に基づいて、風量切換え手段７１により空気量を制御し、熱量切換え手段７２により空気の温度を制御する。すなわち、油の付着量が多いほど空気量を増大させ、さらには空気の温度を上昇させる。これにより、被検査面に対して過剰な油の蒸発による除去が行われ、油の付着量が少なく且つ均一なものとなる。したがって、その後に行われる検査部ＥＤでの被検査面の欠陥検出において、誤検出の原因となる過剰な油の影響が大幅に低減されることとなる。
【００８５】
図２０および図２１は、本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を説明する図である。
【００８６】
図２０は、当該表面欠陥検査装置を含むプレスラインを示す図であって、基本的な構成は図１４に示す実施例と同じであるが、トランスファ装置６１と検査部ＥＤとの間に、油対策指示手段５３からの対策指示に基づいて被検査面の過剰な油を拭き取る油拭き取り手段７３を備えている。この油拭き取り手段７３は、図２１に示すように、被検査面に対して昇降可能に保持された複数の油拭き取り用ロール７４を備えている。
【００８７】
上記構成を備えた表面欠陥検査装置は、プレス成形後の被検査体Ｐに対して、表面検査手段５１により被検査面の表面状態を光学的に検査し、油状態判定手段５２により油の付着量や分布等の付着状態を判定し、油対策指示手段５３により油拭き取り手段７３に対して過剰な油を除去する対策指示を出力する。
【００８８】
油拭き取り手段７３では、油の付着量が所定値より多い場合に、油拭き取り用ロール７４を下降させ、油拭き取り用ロール７４を被検査面に対して回転しながら接触させることで同被検査面の過剰な油を拭き取り除去する。これにより、被検査面における油の付着量が少なく且つ均一なものとなる。したがって、その後に行われる検査部ＥＤでの被検査面の欠陥検出において、誤検出の原因となる過剰な油の影響が大幅に低減されることとなる。
【００８９】
ここで、図１〜図１３に示す実施例では、油対策指示手段５３から出力される対策指示が撮像制御手段１０Ｂに対する撮像角度βの変更である場合を説明し、図１４〜図１６に示す実施例では、油対策指示手段５３から出力される対策指示が油付着量制御手段６７に対する過剰な油の絞り除去である場合を説明し、図１７〜図１９に示す実施例では、油対策指示手段５３から出力される対策指示が油蒸発制御手段６９に対する過剰な油の蒸発除去である場合を説明し、図２０および図２１に示す実施例では、油対策指示手段５３から出力される対策指示が油拭き取り手段７３に対する過剰な油の拭き取り除去である場合を説明したが、本発明に係わる表面欠陥検査装置は、さらに他の実施例として、図２２に示すように、照明制御手段１０Ａ、撮像制御手段１０Ａ、油付着量制御手段６７、油蒸発制御手段６９および油拭き取り手段７３を全てを備え、これらの手段に対して油対策指示手段５３から選択的に対策指示を出力するようにすることができる。
【００９０】
つまり、表面検査手段５１で被検査面を撮像した場合、図２３に示すように油の付着量（油膜の厚さ）によって輝度が異なり、油の付着量が多くなるのに伴って輝度が高くなる傾向にある。そこで、図２３に示すように、通常油膜域、油膜多域、油膜過多域というように油付着状態の度合いを決めておき、油状態判定手段５２において、表面検査手段５１で検査した油付着状態がどの域に相当するかを判定し、その判定結果を油対策指示手段５３に送る。そして、油対策指示手段５３により、油による誤検出を回避するのに最も適した対策指示を行う。すなわち、照明制御手段１０Ａ、撮像制御手段１０Ａ、油付着量制御手段６７、油蒸発制御手段６９および油拭き取り手段７３のうちから選択された１つあるいは複数の手段に対策指示を出力する。これにより、その後に行われる検査部ＥＤでの被検査面の欠陥検出において、過剰に付着した油の影響を大幅に低減することができる。
【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概略説明図である。
【図２】被検査体搬送手段、広角度照明手段、上流側および下流側の撮像手段を説明する斜視図である。
【図３】広角度照明手段の構造を説明する斜視図である。
【図４】撮像手段の構造を説明する斜視図である。
【図５】表面欠陥検査の原理を説明する図である。
【図６】広角度照明手段による照明光の照射角度と受光画像の輝度との関係を示すグラフである。
【図７】撮像手段による撮像角度と受光画像の検出レベル（輝度比）との関係を示すグラフである。
【図８】検査処理手段において行われる画像処理を説明するフローチャートである。
【図９】広角度照明手段および撮像手段の角度および高さ位置の制御例を説明する図である。
【図１０】油が付着していない被検査面における照明光の散乱反射光の強度特性を説明する図（ａ）、および油が付着している被検査面における照明光の散乱反射光の強度特性を説明する図（ｂ）である。
【図１１】油が付着した被検査面の受光画像を示す図（ａ）、および２値化処理後の画像を示す図（ｂ）である。
【図１２】図１１に対して、撮像角度を小さくした状態での受光画像を示す図（ａ）、および２値化処理後の画像を示す図（ｂ）である。
【図１３】輝度に対する撮像角度の制御特性を説明するグラフである。
【図１４】本発明に係わる表面欠陥検査装置の他の実施例を示す概略説明図である。
【図１５】図１４に示すトランスファ装置の内部を示す説明図である。
【図１６】表面検査手段による被検査面の輝度と油絞り用ロールの圧接力との関係を示すグラフである。
【図１７】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を説明する概略説明図である。
【図１８】図１７に示す油蒸発制御手段の内部を示す説明図である。
【図１９】表面検査手段による被検査面の輝度と送風手段による送風量との関係を示すグラフである。
【図２０】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を説明する概略説明図である。
【図２１】図２０に示す油拭き取り手段の内部を示す説明図である。
【図２２】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を説明するブロック図である。
【図２３】表面検査手段により被検査面を撮像した際の油膜の厚さと輝度との関係を示すグラフである。
【図２４】従来の表面欠陥検査装置における照明光の照射および撮像の原理を説明する図であって、面状光源を用いた場合の説明図（ａ）および線状光源を用いた場合の説明図（ｂ）である。
【符号の説明】
Ｐ 被検査体
１ 被検査体搬送手段
２ 広角度照明手段（照明手段）
３ 上流側撮像手段（撮像手段）
４ 下流側撮像手段（撮像手段）
５ 検査処理手段
１０ 照明／撮像制御手段
１０Ａ 照明制御手段
１０Ｂ 撮像制御手段
５１ 表面検査手段
５２ 油状態判定手段
５３ 油対策指示手段
６７ 油付着量制御手段
６３ 油絞り用ロール
６４ 圧接力制御手段
６９ 油蒸発制御手段
７０ 送風手段
７１ 風量切換え手段
７２ 熱量切換え手段
７３ 油拭き取り手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査体の表面欠陥を検査する装置であって、例えば、自動車の製造において、プレス形成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】
従来の表面欠陥検査装置としては、例えば、特開平８−５５７３号公報などに示されたものがある。
【０００３】
同公報に開示された表面欠陥検査装置は、図２４（ａ）に示すように、被検査体１００の一方側斜め上方に位置して被検査体１００の表面に面状の照明光を照射する面状光源１０１と、被検査体１００の他方側斜め上方に位置して被検査体１００の表面を撮像するエリアセンサカメラ１０２を備え、被検査体１００の表面に存在する異物や突起を検出するようになっている。また、同公報に開示された他の表面欠陥検査装置は、図２４（ｂ）に示すように、被検査体１００の一方側斜め上方に位置して被検査体１００の表面に線状の照明光を照射する線状光源１０３と、被検査体１００の他方側斜め上方に位置して被検査体１００の表面を撮像するラインセンサカメラ１０４を備え、被検査体１００の表面に存在する微小突起等をも検出するようになっている。
【０００４】
上記の両表面欠陥検査装置において、光源１０１，１０３による照明光の照射角度αとカメラ１０２，１０４による撮像角度βは、１０度以下の低角度であると共に、いずれもほぼ同一の角度になっている。したがって、撮像画像１０５としては、照明光の正反射光を捕らえることになり、被検査体１００の表面に存在する異物や欠陥を影として、すなわち、明部１０５ａ中の暗点１０５ｂとして撮像したものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来の表面欠陥検査装置にあっては、例えば自動車の車体パネルのプレスラインに設置して、インラインで車体パネルを検査しようとすると、次のような問題点があった。すなわち、プレスの前工程で行った洗浄による洗浄油の付着状態（量、分布）に大きなばらつきがあり、油が過剰に付着した被検査面を撮像して画像処理を行うと、油付着部分の境界部がエッジとして誤検出されるため、表面欠陥を精度良く検出することができなくなり、欠陥検出の信頼度が低下するためにインライン化を行うことが困難であるという問題点があった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであり、被検査面に油が過剰に付着している場合に、誤検出の原因である過剰な油の付着の影響を極力減少させることを可能にして、インラインにおいて精度の高い欠陥検出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。
【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、被検査体を一方向に搬送する被検査体搬送手段と、移動する被検査体の被検査面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と、照明光の照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段と、撮像手段からの受光画像に基づいて被検査面の表面欠陥を検出する検査処理手段と、照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ被検査面の表面状態を検査する表面検査手段と、表面検査手段からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着状態を判定する油状態判定手段と、油状態判定手段からの油付着状態に基づいて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも照明光の照射角度の変更または撮像角度の変更を対策指示として出力する油対策指示手段と、油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する照明／撮像制御手段を備えた構成とし、請求項２として、照明手段が、被検査体搬送方向の上流側および下流側に照明光の照射が可能であり且つ移動する被検査体の被検査面に対して照明光を所定の照射角度で照射する広角度照明手段であると共に、撮像手段が、広角度照明手段を間にして被検査体搬送方向の上流側および下流側に配置され且つ広角度照明手段に対向して照明光の照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する上流側および下流側の撮像手段である構成とし、請求項３として、照明／撮像制御手段が、移動する被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度が所定の値になるように照明手段および撮像手段の各々の角度および各々の高さを制御し、且つ油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する手段である構成としており、上記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。なお、上記の構成において、照明手段による照明光の照射角度は、反射光分布の指向性を高め且つ高い反射率を得るために、被検査面（被検査面が曲面の場合は照射ポイントの接線）に対して１０度以下とするのが望ましく、また、撮像手段による撮像角度は、同じく被検査面に対して１０〜３０度の範囲とするのが望ましい。
【０００８】
また、本発明に係わる表面欠陥検査装置は、請求項４として、被検査体を一方向に搬送する被検査体搬送手段と、移動する被検査体の被検査面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と、照明光の照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段と、撮像手段からの受光画像に基づいて被検査面の表面欠陥を検出する検査処理手段と、照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ被検査面の表面状態を検査する表面検査手段と、表面検査手段からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着状態を判定する油状態判定手段と、油状態判定手段からの油付着状態に基づいて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも１つを対策指示として出力する油対策指示手段を備え、照明手段が、被検査体搬送方向の上流側および下流側に照明光の照射が可能であり且つ移動する被検査体の被検査面に対して照明光を所定の照射角度で照射する広角度照明手段であると共に、撮像手段が、広角度照明手段を間にして被検査体搬送方向の上流側および下流側に配置され且つ広角度照明手段に対向して照明光の照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する上流側および下流側の撮像手段である構成とし、請求項５として、移動する被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度が所定の値になるように照明手段および撮像手段の各々の角度および各々の高さを制御し、且つ油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する照明／撮像制御手段を備えた構成とし、請求項６として、表面検査手段が、被検査面を光学的に検査して表面状態を輝度のレベルで出力する手段であると共に、油状態判定手段が、表面検査手段から得た輝度および予め求めた輝度と油付着量との関係に基づいて被検査面の油付着状態を判定する手段である構成とし、請求項７として、照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ油対策指示手段からの対策指示に基づいて被検査面の油付着量を制御する油付着量制御手段を備えた構成とし、請求項８として、油付着量制御手段が、被検査面に回転接触する油絞り用ロールと、被検査面に対する油絞り用ロールの圧接力を制御する圧接力制御手段を備えている構成とし、請求項９として、照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ油対策指示手段からの対策指示ならびに油の蒸発特性に基づいて被検査面の油を蒸発させる油蒸発制御手段を備えた構成とし、請求項１０として、油蒸発制御手段が、被検査面に対して空気を吹き付ける送風手段と、送風手段からの空気量を変化させる風量切換え手段と、送風手段からの空気の温度を変化させる熱量切換え手段を備えている構成とし、請求項１１として、照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ油対策指示手段からの対策指示に基づいて被検査面の油を拭き取る油拭き取り手段を備えた構成としており、上記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。
【０００９】
【発明の作用】
本発明の請求項１および４に係わる表面欠陥検査装置では、ベルトコンベアなどの被検査体搬送手段によって被検査体を一定速度で搬送すると共に、被検査体搬送手段の上側において、照明手段および撮像手段を角度調整可能に且つ高さ調整可能にして対向配置し、照明手段により、移動する被検査体の被検査面に対して搬送方向一方側の斜め上方から所定の照射角度で照明光を照射すると共に、撮像手段により、被検査面に対して搬送方向他方側の斜め上方から照射角度よりも大きい撮像角度で被検査面からの反射光を撮像する。このとき、照明手段および撮像手段は、被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度が常に所定の値となるように角度や高さの制御が成されている。また、照明手段による照明光の照射角度は、被検査面に対して１０度以下の浅い角度とし、撮像手段による撮像角度は、被検査面に対して１０〜３０度の範囲とする。つまり、所定の照射角度で照射された照明光のうち、表面欠陥の無い部分に当たった光は、照射角度と同じ角度で正反射するので撮像手段に撮像されず、表面欠陥に当たって照射角度よりも大きい角度で乱反射した光のみが撮像手段に撮像される。したがって、撮像手段により、表面欠陥を高輝度で捕らえた受光画像が得られる。
【００１０】
このようにして得られた受光画像は、検査処理手段に取り込まれ、検査処理手段において、エッジ抽出処理、平滑化処理、２値化処理および表面欠陥の抽出処理といった画像処理が行われる。なお、表面欠陥の検出結果は、ＣＲＴやプリンタなどの表示手段に表示することが可能である。
【００１１】
ここで、被検査体が例えば自動車の車体パネルである場合、被検査体は、洗浄油による洗浄が行われた後に所定の形状にプレス成形される。このようなプレスラインに対して、当該表面欠陥検査装置をインラインで用いる場合、プレス成形された被検査体の被検査面には油が付着しており、その油が過剰に残っていると表面欠陥の誤検出の原因となる。つまり、図１０に示すように、被検査面における照明光の拡散反射光は、正反射光の部分で強度が明らかに大きくなるのであるが、図１０（ａ）に示す油の無い面に対して、図１０（ｂ）に示す油付着面においては、全体の強度が減少するとともに正反射光の部分の強度が増大する。このため、被検査面に油が過剰に付着していると、撮像手段で捕らえる光の強度が減少し、表面欠陥の検出精度が低下することになる。
【００１２】
これに対して、請求項１に係わる表面欠陥検査装置では、受光画像から被検査面の表面欠陥を検出する前に、表面検査手段において、被検査面の表面状態を検査し、油状態判定手段において、表面検査手段からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着量などの付着状態を判定し、油対策指示手段において、油状態判定手段からの油付着状態に基づいて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくと照明光の照射角度の変更または撮像角度の変更を対策指示として選択して出力し、照明／撮像制御手段において、油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する。また、請求項４に係わる表面欠陥検査装置では、受光画像から被検査面の表面欠陥を検出する前に、表面検査手段において、被検査面の表面状態を検査し、油状態判定手段において、表面検査手段からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着量などの付着状態を判定し、油対策指示手段において、油状態判定手段からの油付着状態に基づいて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも１つを対策指示として選択して出力する。
【００１３】
すなわち、先の図１０において、照明光の照射角度をαとし、撮像角度をβとし、油の無い面の拡散反射光の強度をΦ１とし、油付着面の拡散反射光の強度をΦ２とした場合、撮像手段の受光強度が減少する油付着面を精度良く検査するには、油の無い面の拡散反射光の強度Φ１と油付着面の拡散反射光の強度Φ２との差ΔΦを小さくすれば良く、その差ΔΦを小さくするには、撮像角度βを照明光の正反射角度（α）に近付ければ良い。
【００１４】
そこで、当該表面欠陥検査装置では、例えば油状態判定手段で判定した油付着量が比較的少ない場合には、油対策指示手段において、照明光の照射角度の変更および／または撮像角度の変更を対策指示として出力するようにし、より具体的には、図１０（ｂ）において、照明光の照射角度αを増大させる対策指示および／または撮像角度βを減少させる対策指示を出力し、とくに請求項１に係わる表面欠陥検査装置では、照明／撮像制御手段において、照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する。これにより、撮像角度βが照明光の正反射角度（α）に近付くこととなり、撮像手段の受光強度が増大して油付着面における欠陥検出が精度良く行われる。
【００１５】
また、油状態判定手段で判定した油付着量が多い場合には、油対策指示手段において、被検査面の油の除去を対策指示として出力し、あるいは被検査面の油付着量の制御に加えて上記の照射角度αおよび撮像角度βの変更も対策指示として出力する。このとき、被検査面の油の除去は、当該表面欠陥検査装置をプレスのインラインで用いる場合、プレス前の被検査体の被検査面あるいはプレス後の被検査体の被検査面に対して行うことが可能であり、油をほとんど除去しても良いし、油の付着量を減少させる制御を行っても良い。このように、被検査面の油付着量の制御の対策指示を選択した場合には、誤検出の原因である油そのものの付着量を制御することが可能になるので、過剰に付着した油の影響を受けることなく欠陥検出が精度良く行われる。
【００１６】
本発明の請求項２および４に係わる表面欠陥検査装置では、被検査体搬送手段により被検査体を一方向に移動させる間において、広角度照明手段を被検査体搬送方向の上流側に向けて被検査面に照明光を照射すると共に、上流側の撮像手段で被検査面を撮像する。そして、被検査体が一定距離移動したところで、広角度照明手段を被検査体搬送方向の下流側に向けて被検査面に照明光を照射すると共に、下流側の撮像手段で被検査面を撮像する。つまり、被検査体が例えば車体パネルであり、被検査面が曲面状であって、搬送方向の前後で被検査面の傾斜方向が逆向きとなる場合、被検査面を前後の検査範囲に分割し、広角度照明手段と上流側の撮像手段とで被検査面の後半部を検査したのち、向きを変えた広角度照明手段と下流側の撮像手段とで被検査面の前半部を検査する。これにより、照明手段および撮像手段の高さを大きく変えずに、曲面状の被検査面に対して照明光の所定の照射角度および撮像角度を維持し得ることとなる。
【００１７】
本発明の請求項３および５に係わる表面欠陥検査装置では、照明／撮像制御手段において、移動する被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度が所定の値になるように照明手段および撮像手段の各々の角度および各々の高さを制御する。このような制御には、被検査体搬送手段により移動する被検査体の位置データおよび予め入力した被検査面の曲面形状データを用いることができ、照明手段および撮像手段の角度や高さを段階的あるいは連続的に変化させる。また、照明／撮像制御手段では、先の油対策指示手段からの対策指示に基づいて、照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御し、これにより照明光の照射角度および／または撮像角度を変化させて、油付着面における欠陥検出が精度良く行われるようにする。
【００１８】
本発明の請求項６に係わる表面欠陥検査装置では、被検査面を光学的手段で撮像した場合に、油がほとんど付着していない部分と、油が付着している部分とで輝度が異なり、また、油の付着量（油膜の厚さ）によっても輝度が異なることから、表面検査手段において、被検査面を光学的に検査して表面状態を輝度のレベルで出力する。つまり、油の付着量が多いほど輝度が高くなる。そして、油状態判定手段において、表面検査手段から得た輝度および予め求めた輝度と油付着量との関係に基づいて被検査面の油付着状態すなわち油の付着量の度合いを判定し、その判定結果を油対策指示手段に送る。
【００１９】
本発明の請求項７に係わる表面欠陥検査装置では、油付着量制御手段により、油対策指示手段からの対策指示に基づいて被検査面の油付着量を制御するので、その後に行われる被検査面の欠陥検出において、誤検出の原因となる過剰な油による影響が低減される。
【００２０】
本発明の請求項８に係わる表面欠陥検査装置では、油付着量制御手段が油絞り用ロールと圧接力制御手段を備えており、被検査面に油絞り用ロールを回転接触させることで同被検査面に過剰に付着した油を絞るように除去し、この際、油の付着量に応じて被検査面に対する油絞り用ロールの圧接力を変化させることで、油の付着量を少なく且つ均一なものにする。
【００２１】
本発明の請求項９に係わる表面欠陥検査装置では、油蒸発制御手段により、油対策指示手段からの対策指示ならびに油の蒸発特性に基づいて被検査面に付着した過剰な油を蒸発させるので、その後に行われる被検査面の欠陥検出において、誤検出の原因となる過剰な油による影響が低減される。
【００２２】
本発明の請求項１０に係わる表面欠陥検査装置では、油蒸発制御手段が、送風手段、風量切換え手段および熱量切換え手段を備えており、被検査面に対して送風を行うことで同被検査面に付着した過剰な油を蒸発させて除去し、この際、油の付着量に応じて送風手段からの空気量や空気の温度を変化させることで、油の付着量を少なく且つ均一なものにする。
【００２３】
本発明の請求項１１に係わる表面欠陥検査装置では、油拭き取り手段により、油対策指示手段からの対策指示に基づいて被検査面に付着した過剰な油を拭き取るので、その後に行われる被検査面の欠陥検出において、誤検出の原因となる過剰な油の影響が低減される。
【００２４】
【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、被検査体を移動させながら被検査面に対する照明光の照射および撮像を行って、撮像した受光画像から被検査面の凹凸等の表面欠陥を検出するに際し、表面検査手段、油状態判定手段、油対策指示手段および照明／撮像制御手段を採用したことにより、被検査面の油付着状態に応じて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも照明光の照射角度の変更または撮像角度の変更を対策指示とし、その対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御することで、誤検出の原因である過剰に付着した油の影響を極力減少させることが可能になり、油が過剰に付着している被検査面を撮像して画像処理をした際に、油付着部分の境界部のエッジ検出レベルを小さくし、誤検出の原因となる過剰な油の影響を解消して、油付着面における欠陥検出を高精度で行うことができる。したがって、被検査面に油が付着している場合、例えば被検査体が自動車の車体パネルであって、車体パネルのプレスラインにおいて油が付着した被検査面をインラインで検査する場合であっても、過剰に付着した油の影響を減少させて欠陥検出を行うことが可能になり、高精度な欠陥検出を安定して行うことができる。
【００２５】
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、照明手段として広角度照明手段を採用し、撮像手段として上流側および下流側の撮像手段を採用したことにより、曲面状の被検査面の検査に非常に好適なものとなり、例えば自動車の車体パネルのように、搬送方向の前後で被検査面の傾斜方向が逆向きになるような被検査体であっても、被検査面を搬送方向の前後に分割して検査を行うことで、照明手段および撮像手段の高さを大きく変えずに、被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度を所定の値に維持することができ、欠陥検出の精度向上に貢献することができる。
【００２６】
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１および２と同様の効果を得ることができるうえに、照明／撮像制御手段により、被検査面が曲面状を成す場合であっても、被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度を所定の値に維持しながら高精度の欠陥検出を行うことができる。
本発明の請求項４に係わる表面欠陥検査装置によれば、被検査体を移動させながら被検査面に対する照明光の照射および撮像を行って、撮像した受光画像から被検査面の凹凸等の表面欠陥を検出するに際し、表面検査手段、油状態判定手段および油対策指示手段を採用したことにより、被検査面の油付着状態に応じて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも１つを対策指示とすることで、誤検出の原因である過剰に付着した油の影響を極力減少させることが可能になり、これにより精度の高い欠陥検出を行うことができる。したがって、被検査面に油が付着している場合、例えば被検査体が自動車の車体パネルであって、車体パネルのプレスラインにおいて油が付着した被検査面をインラインで検査する場合であっても、過剰に付着した油の影響を減少させて欠陥検出を行うことが可能になり、高精度な欠陥検出を安定して行うことができる。
また、照明手段として広角度照明手段を採用し、撮像手段として上流側および下流側の撮像手段を採用したことにより、曲面状の被検査面の検査に非常に好適なものとなり、例えば自動車の車体パネルのように、搬送方向の前後で被検査面の傾斜方向が逆向きになるような被検査体であっても、被検査面を搬送方向の前後に分割して検査を行うことで、照明手段および撮像手段の高さを大きく変えずに、被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度を所定の値に維持することができ、欠陥検出の精度向上に貢献することができる。
本発明の請求項５に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項４と同様の効果を得ることができるうえに、照明／撮像制御手段を採用したことから、被検査面が曲面状を成す場合であっても、被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度を所定の値に維持しながら高精度の欠陥検出を行うことができ、また、油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御することで、油が過剰に付着している被検査面を撮像して画像処理をした際に、油付着部分の境界部のエッジ検出レベルを小さくし、誤検出の原因となる過剰な油の影響を解消して、油付着面における欠陥検出を高精度で行うことができる。
【００２７】
本発明の請求項６に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項１〜５と同様の効果を得ることができるうえに、被検査面を光学的に検査して表面状態を輝度のレベルで出力する表面検査手段と、表面検査手段から得た輝度および予め求めた輝度と油付着量との関係に基づいて被検査面の油付着状態を判定する油状態判定手段を採用したことにより、きわめて簡単な構造で被検査面における油の付着状態を正確に判定することができる。これにより、その後の油対策指示手段における対策指示もより適切なものにすることができ、ひいては欠陥検出の高精度化に貢献することができる。
【００２８】
本発明の請求項７に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項１〜６と同様の効果を得ることができるうえに、油付着量制御手段を採用したことにより、被検査面の余分な油を早期に絞り除去することができ、その後に行われる被検査面の欠陥検出の高精度化に貢献することができる。
【００２９】
本発明の請求項８に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項７と同様の効果を得ることができるうえに、とくに、油付着量制御手段において油絞り用ロールと圧接力制御手段を採用したことにより、被検査面の油付着量に応じた油の絞り除去を行うことができ、被検査面の油の付着量を少なく且つ均一なものにすることができる。
【００３０】
本発明の請求項９に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項１〜８と同様の効果を得ることができるうえに、油蒸発制御手段を採用したことにより、被検査面の余分な油を早期に蒸発除去することができ、その後に行われる被検査面の欠陥検出の高精度化に貢献することができる。
【００３１】
本発明の請求項１０に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項９と同様の効果を得ることができるうえに、とくに、油蒸発制御手段において送風手段、風量切換え手段および熱量切換え手段を採用したことにより、被検査面の油付着量に応じた油の蒸発除去を行うことができ、被検査面の油の付着量を少なく且つ均一なものにすることができる。
【００３２】
本発明の請求項１１に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項１〜１０と同様の効果を得ることができるうえに、油拭き取り手段を採用したことにより、被検査面の余分な油を早期に拭き取り除去することができ、その後に行われる被検査面の欠陥検出の高精度化に貢献することができる。
【００３３】
【実施例】
図１〜図１３は、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図である。この実施例の表面欠陥検査装置は、プレス成形された自動車の車体パネルを被検査体とし、その被検査面における凹凸等の表面欠陥をプレス工程のインラインで検査するものである。
【００３４】
図１に示す表面欠陥検査装置は、検査部ＥＤにおいて、被検査体Ｐを図中矢印Ｌで示す水平方向に一定速度で搬送するベルトコンベア等の被検査体搬送手段１と、被検査体搬送手段１の搬送方向上流側および下流側に照明光の照射が可能であり且つ移動する被検査体Ｐの上面すなわち被検査面に対して照明光を所定の照射角度αで照射する照明手段としての広角度照明手段２と、広角度照明手段２を間にして被検査体搬送方向の上流側および下流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撮像手段としての上流側撮像手段３および下流側撮像手段４と、各撮像手段３，４により得た受光画像に基づいて被検査面の表面欠陥を検出する検査処理手段５を備えた構成になっている。
【００３５】
また、表面欠陥検査装置は、検査部ＥＤにおいて、被検査面の搬送方向における位置情報を検出する被検査面位置検出手段として、広角度照明手段２の上流側および下流側に、上流側位置検出手段６および下流側位置検出手段７を備えると共に、各位置検出手段６，７からの位置データに基づいて、広角度照明手段２による照明光の照射方向の切換えや両撮像手段３，４の切換え、および検査処理手段５による表面欠陥の検出開始を行うようにしている。
【００３６】
検査処理手段５は、上流側および下流側の位置検出手段６，７からの信号によって上流側および下流側の撮像手段３，４からの画像入力を切換える画像入力切換え手段５Ａと、画像処理を行って表面欠陥を検出する画像処理手段５Ｂと、検出結果を出力するＣＲＴあるいはプリンタ等の表示手段５Ｃを備えている。
【００３７】
さらに、表面欠陥検査装置は、検査部ＥＤにおいて、被検査面の種類を入力する被検査面種入力手段８と、被検査面種入力手段８からの種類データに対応した被検査面の曲面形状データを選定する被検査面形状選定手段９を備えると共に、先の位置検出手段６，７からの位置データおよび被検査面形状選定手段９からの曲面形状データに基づいて、照明手段および撮像手段の各々の角度および各々の高さを制御する照明／撮像制御手段１０を備えている。
【００３８】
被検査面種入力手段８は、この実施例では被検査体Ｐが車体パネルであることから、各種車体パネルの諸寸法を種類データとして有するものであって、具体的には車体パネルの設計に用いたＣＡＤデータを利用することができる。被検査面形状選定手段９は、被検査面種入力手段８からの入力に対応して、被検査面の湾曲度（角度，高さ）を算出し、これを曲面形状データとして照明／撮像制御手段１０に入力する。照明／撮像制御手段１０は、広角度照明手段２の角度および高さを制御する照明制御手段１０Ａと、両撮像手段３，４の角度および高さを制御する撮像制御手段１０Ｂを備えており、被検査面に対する照明光の照射角度αおよび撮像角度βが常に所定の値となるように、広角度照明手段２および両撮像手段３，４を制御する。なお、被検査面形状選定手段９や照明／撮像制御手段１０は、ホストコンピュータに組み込むことができる。
【００３９】
さらに、表面欠陥検査装置は、検査部ＥＤよりも被検査体搬送方向の上流側において、上流側撮像手段３に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ被検査面の表面状態を検査する表面検査手段５１と、表面検査手段５１からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着状態を判定する油状態判定手段５２と、油状態判定手段５２からの油付着状態に基づいて、照明光の照射角度αの変更、撮像角度βの変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも１つを対策指示として出力する油対策指示手段５３を備えている。
【００４０】
ここで、この実施例では、照明／撮像制御手段１０が、油対策指示手段５３からの対策指示に基づいて両撮像手段３，４の角度および高さを制御するものとなっている。表面検査手段５１は、被検査面に対して照明光を照射する照射部５１Ａと、被検査面からの反射光を撮像する撮像部５１Ｂを備えたものであって、被検査面を光学的に検査して表面状態を輝度のレベルで出力する。このとき、輝度のレベルは、油の付着量すなわち油膜の厚さが増大するのに伴って高くなる傾向にある。油状態判定手段５２は、移動する被検査体Ｐの位置を検出する位置センサ５４からの信号によって処理を開始し、表面検査手段５１から得た輝度および予め求めた輝度と油付着量との関係に基づいて被検査面の油付着状態を判定する。
【００４１】
上記構成における広角度照明手段２および両撮像手段３，４をさらに具体的に説明する。
【００４２】
広角度照明手段２は、上流側撮像手段３との間において、被検査体Ｐの被検査面の搬送方向後半部Ｐｒに照明光を照射すると共に、下流側撮像手段４との間において、被検査面の搬送方向前半部Ｐｆに照明光を照射する。このとき、広角度照明手段２は、被検査体搬送方向に対して、その上流側および下流側の２か所の定位置に照明光を照射する。つまり、広角度照明手段２による２か所の照明光の照射位置に対して被検査体Ｐを通過させることにより、表面欠陥の検査が行われる。
【００４３】
広角度照明手段２は、図２および図３に示すように、被検査体搬送方向（Ｌ）を横切るライン状の照明光を形成する照射手段１２と、照射手段１２からの照明光を反射して照射する鏡面反射手段１３と、鏡面反射手段１３を回転させて照明光の照射方向を変化させる照明用回転駆動手段１４と、各手段１２，１３，１４を一体的に昇降させる照明用昇降駆動手段１５を備えている。
【００４４】
照明用昇降駆動手段１５は、被検査体搬送手段１の上側の図示しない梁に、スライド体１６を上下動させる図外のモータを内蔵した駆動機構１７を備えている。スライド体１６の下端部には、フレーム（図示略）が設けてあり、このフレームにより照射手段１２、鏡面反射手段１３および照明用回転駆動手段１４を保持している。
【００４５】
照射手段１２は、図示しない光源からの光を伝送する光ファイバーケーブル１８と、レンズによる光学機構を内蔵し且つ光ファイバーケーブル１８からの光をライン状に集光するライトガイド１９とを４組備えると共に、これらを直列に配置したものであって、ライン状に形成した照明光を下向きに照射する。このように、別の固定部位に設置した光源から光ファイバーケーブル１８でライトガイド１９に光を伝送して、ライン状の照明光を形成する照射手段１２とすることにより、広角度照明手段２における可動部位の構造の簡略化や軽量化が成されていると共に、広範囲の被検査面に対処し得るようになっている。
【００４６】
この照射手段１２には、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプおよびキセノンメタルハライドランプ等の強力な光源が用いられる。また、比較的大きい幅（２００〜３００ｍｍ程度）のライトガイド１９を用いることにより、ライトガイド１９の数自体をも少なく抑えるようにしている。
【００４７】
鏡面反射手段１３は、鏡面体を主体とする軽量なものであって、照射手段１２の下側すなわち照明光の照射口に沿って配置され、フレームに設けた照明用回転駆動手段１４によって一端部が保持してあると共に、同じくフレームに設けたベアリング２０によって他端部が回転自在に保持してある。照明用回転駆動手段１４は、モータ類が用いられ、鏡面反射手段１３をその長手方向の軸回りに１８０度以上の範囲で回転させる。
【００４８】
上記の構成を備えた広角度照明手段２は、先述した照明／撮像制御手段１０の照明制御手段１０Ａからの信号により、照明用回転駆動手段１４および照明用昇降駆動手段１５が所定の方向に駆動され、被検査体搬送方向の上流側および下流側に対する照明光の照射方向の切換えと、移動する曲面状の被検査面に対して照射角度αを常に所定の値にするための照射方向（角度）および高さの調整が行われる。
【００４９】
両撮像手段３，４は、図２に示すように、ほぼ同一の構成を備えて相対向する状態に配置されており、図４に上流側撮像手段３を示すように、照明光の反射光を受光するカメラとしての複数のＣＣＤカメラ２１と、各ＣＣＤカメラ２１を回動させて撮像方向を変化させる撮像用回転駆動手段２２と、各ＣＣＤカメラ２１および撮像用回転駆動手段２２を一体的に昇降させる撮像用昇降駆動手段２３を備えている。
【００５０】
撮像用昇降駆動手段２３は、被検査体搬送手段１の上側の図示しない梁に、モータ２４を含む駆動機構２５を備えると共に、駆動機構２５によって上下に駆動されるフレーム２６を備え、フレーム２６によって被検査体搬送方向を横切る方向に配置したビーム２７を保持している。このビーム２７は、フレーム２６の一方側において、撮像用回転駆動手段２２により一端部が保持してあると共に、フレーム２６の他端側において、他端部が回転自在に保持してあり、その上面に、４個のＣＣＤカメラ２１が撮像方向を同一にして等間隔で取付けてある。撮像用回転駆動手段２２は、モータ類が用いられ、ビーム２７とともに各ＣＣＤカメラ２１を一斉に回動させる。このように、複数のＣＣＤカメラ２１を用いることにより、撮像手段３，４の構造の簡略化や軽量化が成されていると共に、広範囲の被検査面に対処し得るようになっている。
【００５１】
上記の構成を備えた前後の撮像手段３，４は、先述した照明／撮像制御手段１０の撮像制御手段１０Ｂからの信号により、撮像用回転駆動手段２２および撮像用昇降駆動手段２３が所定の方向に駆動され、移動する曲面状の被検査面に対して撮像角度βを常に所定の値にするための撮像方向（角度）および高さの調整が行われる。
【００５２】
ここで、上記の構成において、広角度照明手段２は、被検査面が中間を頂部領域とする曲面状を成すことから、照明光の照射ポイントの接線に対する照射角度αが１０度以下の低角度となるように照射方向（角度）および高さが制御され、他方、各撮像手段３，４は、広角度照明手段２による照射位置に対向して、照明光の照射ポイントの接線に対する撮像角度βが１０〜３０度の範囲すなわち照射角度αよりも大きい中間角度となるように撮像方向（角度）および高さが制御される。
【００５３】
上記のような照射角度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が照射されると共に、凹凸等の表面欠陥による乱反射光を高輝度で捕えることができる。
【００５４】
この原理を図５に基づいて説明する。広角度照明手段２から被検査体Ｐの被検査面に対して照射角度αで照明光を照射すると、表面欠陥の無い部分で反射した光は、照射角度αと同じ反射角度（α）の正反射光となる。これに対して、傾斜角度θを有する凸状の表面欠陥Ｑで反射した光は、照射角度αよりも大きい反射角度（α＋θ＝β）の乱反射光となる。つまり、所定の照射角度αで照射した照明光のうち、表面欠陥の無い部分に当たった正反射光は、撮像手段３，４に受光されず、表面欠陥に当たって照射角度αよりも大きい反射角度（α＋θ＝β）の乱反射光のみが撮像手段３，４に受光される。これにより、撮像手段３，４により、被検査面の表面欠陥を高輝度で捕らえることができる。
【００５５】
このとき、広角度照明手段２による照明光の照射角度αは、被検査面に対して１０度以下という低角度であるため、反射光分布の指向性が高まるシーン現象によって高い反射率が得られる。これにより、欠陥部以外の散乱表面による反射角度の反射光分布と、表面欠陥Ｑによる反射角度の反射光分布とが、明確に区別できるようになる。そして、図６に示すように、照明光の照射角度αが１０度以下であれば、図５に示すように表面欠陥Ｑの画像が高輝度で得られることになり、この傾向は、図６に示すように照射角度αが小さいほど顕著になる。
【００５６】
また、撮像手段３，４で撮像する際の感度は、撮像角度βが反射角度α＋θの乱反射光を捕えるような角度のときが最も高くなるが、反射光は角度的に分布をもっており、さらに、表面欠陥Ｑの傾斜角度θが緩やかなほど正反射角度と乱反射角度とが近づくため、撮像角度βとしては、正反射光の反射角度からできるだけ遠ざけ、かつ、乱反射光の反射角度（α＋θ）にできるだけ近づけた角度が好ましい。例えば、図７に示すように、撮像角度βを１０度〜３０度の範囲に設定することにより、欠陥等を高輝度で捕えることができる。
【００５７】
なお、撮像手段３，４のＣＣＤカメラ２１は、被検査体Ｐの被検査面に対して角度をもって設置されることから、被写界深度が浅く前後端の画像にぼけを生じる場合がある。この場合、照明光の照度を高くして強力に照射する一方、ＣＣＤカメラ２１の絞りを絞ってできるだけ被写界深度を深くすることで、傾斜角度θが緩やかで高さが非常に低い欠陥部でも、この欠陥部のみを高輝度部分として捕えることができる。
【００５８】
次に、上記構成を備えた表面欠陥検査装置の作用を説明する。なお、当該表面欠陥検査装置は、先にも述べたように車体パネルである被検査体Ｐをプレス工程においてインラインで検査するものであるため、被検査体Ｐの被検査面には誤検出の原因になり得る油が付着しており、このような状態の被検査面に対して検査を行うことになる。そこで、当該表面欠陥検査装置では、先に被検査面の表面状態を検査し、その検査結果を検査部ＥＤによる表面欠陥の検出過程に用いるのであるが、まずは検査部ＥＤによる表面欠陥の検出過程について説明する。
【００５９】
被検査体搬送手段１によって被検査体Ｐが搬入されてくると、この被検査体Ｐを上流側位置検出手段６により検出し、広角度照明手段２から被検査体Ｐの搬送方向後半部Ｐｒにライン状の照明光を照射すると共に、上流側撮像手段３による撮像を開始する。この照明光の照射および撮像は、搬送方向後半部Ｐｒのパネル中央側から開始する。
【００６０】
その一方では、被検査面種入力手段８から被検査面形状選定手段９に被検査面の種類データが入力され、被検査面形状選定手段９において、種類データに対応した被検査面の曲面形状データを選定してこれを照明／撮像制御手段１０に入力し、照明／撮像制御手段１０（１０Ａ，１０Ｂ）により、被検査面に対する広角度照明手段２の照明光の照射角度α、および被検査面に対する上流側撮像手段３の撮像角度βを所定の値にする制御を行っており、被検査体Ｐの移動に伴って、その被検査面に対する照明光の照射角度αおよび撮像角度βが常に所定の値に維持されるように、広角度照明手段２の照射方向（角度）および高さと、上流側撮像手段３の撮像方向（角度）および高さを変化させている。
【００６１】
また、上流側撮像手段３により撮像された画像は、検査処理手段５において、画像入力切換え手段５Ａを介して画像処理手段５Ｂに入力され、画像処理が行われる。画像処理手段５Ｂは、図８に処理フローを示すように、ステップＳ１において画像の取り込みが行われると、ステップＳ２においてエッジ抽出処理を行ったのち、ステップＳ３において２値化処理を行い、ステップＳ４において欠陥抽出処理を行う。このようにして欠陥抽出が成された画像は、表示手段５Ｃにおいて表示される。
【００６２】
次に、被検査体Ｐの搬送方向後半部Ｐｒの検査が終了すると、移動し続ける被検査体Ｐが下流側位置検出手段７により検出され、その検出信号が検査処理手段５の画像入力切換え手段５Ａおよび照明／撮像制御手段１０に入力される。これにより、広角度照明手段２からの照明光の照射方向が下流側に速やかに切換えられ、ライン状の照明光を被検査体Ｐの搬送方向前半部Ｐｆに照射すると共に、下流側撮像手段４による撮像を開始する。この照明光の前方照射および撮像は、搬送方向前半部Ｐｆのパネル前端側から開始される。
【００６３】
そして、先の搬送方向後半部Ｐｒの検査時と同様に、被検査体Ｐの移動に伴って、被検査面に対する照明光の照射角度αおよび撮像角度βが常に所定の値に維持されるように、広角度照明手段２による照明光の照射方向（角度）および高さと、下流側撮像手段４の撮像方向（角度）および高さを変化させる。また、検査処理手段５では、画像入力切換え手段５Ａにおいて、上流側撮像手段３からの入力画像を下流側撮像手段４からの入力画像に切換え、その画像処理を行う。
【００６４】
なお、被検査体Ｐの移動に伴う広角度照明手段２の照射方向（角度）および高さの制御、ならびに各撮像手段３，４による撮像方向（角度）および高さの制御としては、図９に下流側撮像手段４による撮像を行う場合を示すように、撮像角度βおよび撮像高さ△Ｚ２、ならびに照射角度αおよび照射高さ△Ｚ１をいずれも階段状にパルス的に切り替えて制御する。このような制御手法とするのは、広角度照明手段２によるライン状の照明光の照射角度および撮像手段３，４の撮像角度は、ともに検査可能な角度に幅（マージン）をもっているため、検査不可能となる角度に外れることのないように制御すればよいからであり、また、高さについては、ライン状の照明光がある程度の許容幅（指向性）をもっているため、被検査体Ｐの曲面によって変化する高さに合わせて、照明光が被検査面を照射できるように制御すればよいからである。ただし、これらの角度α，βおよび高さ△Ｚ２，△Ｚ１を被検査体Ｐの表面に沿ってリニアに制御すればより最適な検査を行うことができ、また、当該表面欠陥検査装置ではリニアに制御することも当然可能である。
【００６５】
このようにして、当該表面欠陥検査装置は、被検査体Ｐが車体パネルであり、被検査面が曲面状であり、搬送方向の前後で被検査面の傾斜方向が逆向きとなる場合であっても、被検査面を前後の検査範囲に分割し、広角度照明手段２と上流側の撮像手段３とで被検査面の後半部Ｐｒを検査したのち、向きを変えた広角度照明手段２と下流側の撮像手段４とで被検査面の前半部Ｐｆを検査するようにしている。これにより、広角度照明手段２および両撮像手段３，４の高さを大きく変えずに、曲面状の被検査面に対して照明光の所定の照射角度αおよび撮像角度βを維持し得ることとなり、インラインにおいて、被検査体Ｐを搬送しながら、曲面形状の被検査面全域における表面欠陥を高精度で且つ確実に検出し得るものとなっている。
【００６６】
ところで、プレス成形された被検査体Ｐの被検査面には、先述したように油が付着しており、図１１（ａ）に示すような油付着面の受光画像を画像処理した場合、図１１（ｂ）に示すように、油付着部分の境界部がエッジとして誤検出される。つまり、図１０に示すように、被検査面における照明光の拡散反射光は、正反射光の部分で強度が明らかに大きくなるのであるが、図１０（ａ）に示す油の無い面に対して、図１０（ｂ）に示す油付着面では、全体の強度が減少するとともに正反射光の部分の強度が増大する。このため、被検査面に油が過剰に付着していると、撮像手段３，４で捕らえる光の強度が減少し、表面欠陥の検出精度が低下することになる。
【００６７】
このような検出精度の低下に対しては、図１０において、照明光の照射角度をαとし、撮像角度をβとし、油の無い面の拡散反射光の強度をΦ１とし、油付着面の拡散反射光の強度をΦ２とした場合、撮像手段３，４の受光強度が減少する油付着面を精度良く検査するには、油の無い面の拡散反射光の強度Φ１と油付着面の拡散反射光の強度Φ２との差ΔΦを小さくすれば良く、その差ΔΦを小さくするには、撮像角度βを照明光の正反射角度（α）に近付ければ良い。
【００６８】
そこで、当該表面欠陥検査装置では、表面検査手段５１において、検査前の被検査面の表面状態を検査し、油状態判定手段５２において、表面検査手段５１からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着量や分布等の付着状態を判定し、油対策指示手段５３において、油状態判定手段５２からの油付着状態に基づいて、撮像角度βの変更を対策指示として選択して出力する。
【００６９】
油対策指示手段５３からの対策指示は、検査部ＥＤにおける照明／撮像制御手段１０の撮像制御手段１０Ｂに取り込まれ、撮像制御手段１０Ｂにおいて、図１３に示すような輝度に対する撮像角度の制御特性に基づいて、撮像角度βが小さくなるように撮像手段３，４を制御する。これにより、撮像角度βが照明光の正反射角度（α）に近付くこととなり、撮像手段３，４の受光強度が増大して油付着面における欠陥検出が精度良く行われる。また、撮像角度βを小さくすると、図１１（ａ）に示す受光画像に対して図１２（ａ）に示すような受光画像が得られ、この受光画像を画像処理すれば、図１２（ｂ）に示すように、油付着部分の境界部が無くなり、表面欠陥を高輝度で捕らえることができる。
【００７０】
このようにして、当該表面欠陥検査装置では、被検査面に油が過剰に付着している場合であっても、検査前に油の付着状態を判定し、その付着状態に応じて撮像手段３，４の撮像角度βを変更することで、誤検出の原因となる過剰な油の影響を極力少なくして検査を行うことができ、インラインにおいて表面欠陥を高精度で且つ確実に検出し得るものとなっている。
【００７１】
なお、上記実施例では、油対策指示手段５３からの対策指示によって撮像角度βを小さくするように制御する場合を説明したが、照明光の照射角度αを大きくする制御によって撮像角度βを照明光の正反射角度（α）に近付けることも可能であり、また、撮像角度βおよび照射角度αの両方を変化させることも当然可能である。
【００７２】
さらに、上記実施例では、全体が平坦な被検査体搬送手段１を用いた例を説明したが、被検査面が曲面状である場合には、被検査体搬送手段１に、上流側撮像手段３の下側に対応する位置で上流側に下り傾斜した傾斜部、および／または下流側撮像手段４の下側に対応する位置で下流側に下り傾斜した傾斜部を設けた構成とし、この構成により撮像手段３，４の下降限を拡大して、曲面状の被検査面に対して所定の撮像角度βを確保しやすくすることも可能である。
【００７３】
図１４〜図１６は、本発明に係わる表面欠陥検査装置の他の実施例を説明する図である。なお、表面欠陥検査装置の検査部ＥＤは、基本的に先の実施例と同じ構成であるため説明を省略する。
【００７４】
図１４は、当該表面欠陥検査装置を含むプレスラインを示す図であって、図中右側となる被検査体搬送手段１の上流側に、トランスファ装置６１が設けてあると共に、検査部ＥＤよりも下流側に、ロボット等で構成される被検査体分別装置６２が設けてある。被検査体分別装置６２は、検査部ＥＤの検査処理手段５による検査結果が入力され、被検査体Ｐを表面欠陥の無い良品と表面欠陥のある不良品に分別するものである。
【００７５】
トランスファ装置６１は、図外の洗浄工程で洗浄された鋼板である被検査体Ｐを搬入し、同被検査体Ｐを所定形状にプレス成形して搬出するものであって、図１５に示すように、鋼板である被検査体Ｐを上下から挟んで回転することで同被検査体Ｐを送る複数台の油絞り用ロール６３と、被検査面に対する油絞り用ロール６３の圧接力を制御する圧接力制御手段６４と、搬送コンベア６５と、プレス装置６６を備えた構成になっている。
【００７６】
そして、この実施例の表面欠陥検査装置では、油絞り用ロール６３および圧接力制御手段６４が、油対策指示手段５３からの対策指示に基づいて被検査面の油付着量を制御する油付着量制御手段６７を構成している。また、表面検査手段５１は、トランスファ装置６１から搬出された被検査体Ｐの被検査面を検査するように配置してある。さらに、油状態判定手段５２および油対策指示手段５３は、ホストコンピュータ６８に組み込まれている。この油対策指示手段５３は、油付着量制御手段６７に対して過剰な油を除去する付着量制御を対策指示として出力すると共に、先の実施例で説明した検査部ＥＤの照明／撮像制御手段１０に対しても、照明光の照射角度αや撮像角度βの変更を対策指示として出力することができる。
【００７７】
上記構成を備えた表面欠陥検査装置は、プレス成形後の被検査体Ｐに対して、表面検査手段５１により被検査面の表面状態を光学的に検査し、油状態判定手段５２により油の付着量や分布等の付着状態を判定し、油対策指示手段５３により油付着量制御手段６７に対して過剰な油を除去する対策指示を出力する。
【００７８】
油付着量制御手段６７では、圧接力制御手段６４において、図１６に示すような輝度およびロール圧接力の特性に基づいて決定した指令を油絞り用ロール６３の駆動部に出力して、被検査面に対する油絞り用ロール６３の圧接力を変化させる。つまり、油の付着量が所定値より多い場合には圧接力を増大させ、油の付着量が所定値より少ない場合には圧接力を減少させる。これにより、次の検査対象となる鋼板の被検査体Ｐに対して油絞り用ロール６３による過剰な油の絞り除去が行われ、油の付着量が少なく且つ均一なものとなる。したがって、その後に行われる検査部ＥＤでの被検査面の欠陥検出において、誤検出の原因となる過剰な油の影響が大幅に低減されることとなる。
【００７９】
なお、トランスファ装置６１に搬入される鋼板の被検査体Ｐに対して、表面検査手段５１により油付着状態を検査し、その結果に基づいて油付着量制御手段６７を制御することも可能であるが、プレス成形によって油の付着量が変化すること、プレス成形された被検査体Ｐに対して表面欠陥の検査を行うことから、上記実施例のように、プレス成形後の被検査体Ｐの被検査面を検査して油付着量制御手段６７を制御し、次の検査対象となる鋼板の被検査体Ｐに対して過剰な油の除去を行うことで、検査部ＥＤでの欠陥検出の際の過剰な油の影響を充分に低減し得る。
【００８０】
図１７〜図１９は、本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を説明する図である。
【００８１】
図１７は、当該表面欠陥検査装置を含むプレスラインを示す図であって、基本的な構成は図１４に示す実施例と同じであるが、トランスファ装置６１と検査部ＥＤとの間に、油対策指示手段５３からの対策指示ならびに油の蒸発特性に基づいて被検査面の過剰な油を蒸発させる油蒸発制御手段６９を備えている。
【００８２】
この油蒸発制御手段６９は、図１８に示すように、被検査面に対して空気を吹き付ける送風手段７０と、送風手段７０からの空気量を変化させる風量切換え手段７１と、送風手段７０からの空気の温度を変化させる熱量切換え手段７２を備えている。送風手段７０は、例えばモータやファンなどにより構成されており、この場合、風量切換え手段７１は、送風手段７０におけるモータを制御するものであり、熱量切換え手段７２は、送風手段７０におけるファンに隣接して設けたヒータを制御するものである。
【００８３】
上記構成を備えた表面欠陥検査装置は、プレス成形後の被検査体Ｐに対して、表面検査手段５１により被検査面の表面状態を光学的に検査し、油状態判定手段５２により油の付着量や分布等の付着状態を判定し、油対策指示手段５３により油蒸発制御手段６９に対して過剰な油を除去する対策指示を出力する。
【００８４】
油蒸発制御手段６９では、送風手段７０により被検査面に空気を吹き付けると共に、油の蒸発特性として図１９に示すような輝度および送風量の関係に基づいて、風量切換え手段７１により空気量を制御し、熱量切換え手段７２により空気の温度を制御する。すなわち、油の付着量が多いほど空気量を増大させ、さらには空気の温度を上昇させる。これにより、被検査面に対して過剰な油の蒸発による除去が行われ、油の付着量が少なく且つ均一なものとなる。したがって、その後に行われる検査部ＥＤでの被検査面の欠陥検出において、誤検出の原因となる過剰な油の影響が大幅に低減されることとなる。
【００８５】
図２０および図２１は、本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を説明する図である。
【００８６】
図２０は、当該表面欠陥検査装置を含むプレスラインを示す図であって、基本的な構成は図１４に示す実施例と同じであるが、トランスファ装置６１と検査部ＥＤとの間に、油対策指示手段５３からの対策指示に基づいて被検査面の過剰な油を拭き取る油拭き取り手段７３を備えている。この油拭き取り手段７３は、図２１に示すように、被検査面に対して昇降可能に保持された複数の油拭き取り用ロール７４を備えている。
【００８７】
上記構成を備えた表面欠陥検査装置は、プレス成形後の被検査体Ｐに対して、表面検査手段５１により被検査面の表面状態を光学的に検査し、油状態判定手段５２により油の付着量や分布等の付着状態を判定し、油対策指示手段５３により油拭き取り手段７３に対して過剰な油を除去する対策指示を出力する。
【００８８】
油拭き取り手段７３では、油の付着量が所定値より多い場合に、油拭き取り用ロール７４を下降させ、油拭き取り用ロール７４を被検査面に対して回転しながら接触させることで同被検査面の過剰な油を拭き取り除去する。これにより、被検査面における油の付着量が少なく且つ均一なものとなる。したがって、その後に行われる検査部ＥＤでの被検査面の欠陥検出において、誤検出の原因となる過剰な油の影響が大幅に低減されることとなる。
【００８９】
ここで、図１〜図１３に示す実施例では、油対策指示手段５３から出力される対策指示が撮像制御手段１０Ｂに対する撮像角度βの変更である場合を説明し、図１４〜図１６に示す実施例では、油対策指示手段５３から出力される対策指示が油付着量制御手段６７に対する過剰な油の絞り除去である場合を説明し、図１７〜図１９に示す実施例では、油対策指示手段５３から出力される対策指示が油蒸発制御手段６９に対する過剰な油の蒸発除去である場合を説明し、図２０および図２１に示す実施例では、油対策指示手段５３から出力される対策指示が油拭き取り手段７３に対する過剰な油の拭き取り除去である場合を説明したが、本発明に係わる表面欠陥検査装置は、さらに他の実施例として、図２２に示すように、照明制御手段１０Ａ、撮像制御手段１０Ａ、油付着量制御手段６７、油蒸発制御手段６９および油拭き取り手段７３を全てを備え、これらの手段に対して油対策指示手段５３から選択的に対策指示を出力するようにすることができる。
【００９０】
つまり、表面検査手段５１で被検査面を撮像した場合、図２３に示すように油の付着量（油膜の厚さ）によって輝度が異なり、油の付着量が多くなるのに伴って輝度が高くなる傾向にある。そこで、図２３に示すように、通常油膜域、油膜多域、油膜過多域というように油付着状態の度合いを決めておき、油状態判定手段５２において、表面検査手段５１で検査した油付着状態がどの域に相当するかを判定し、その判定結果を油対策指示手段５３に送る。そして、油対策指示手段５３により、油による誤検出を回避するのに最も適した対策指示を行う。すなわち、照明制御手段１０Ａ、撮像制御手段１０Ａ、油付着量制御手段６７、油蒸発制御手段６９および油拭き取り手段７３のうちから選択された１つあるいは複数の手段に対策指示を出力する。これにより、その後に行われる検査部ＥＤでの被検査面の欠陥検出において、過剰に付着した油の影響を大幅に低減することができる。
【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概略説明図である。
【図２】被検査体搬送手段、広角度照明手段、上流側および下流側の撮像手段を説明する斜視図である。
【図３】広角度照明手段の構造を説明する斜視図である。
【図４】撮像手段の構造を説明する斜視図である。
【図５】表面欠陥検査の原理を説明する図である。
【図６】広角度照明手段による照明光の照射角度と受光画像の輝度との関係を示すグラフである。
【図７】撮像手段による撮像角度と受光画像の検出レベル（輝度比）との関係を示すグラフである。
【図８】検査処理手段において行われる画像処理を説明するフローチャートである。
【図９】広角度照明手段および撮像手段の角度および高さ位置の制御例を説明する図である。
【図１０】油が付着していない被検査面における照明光の散乱反射光の強度特性を説明する図（ａ）、および油が付着している被検査面における照明光の散乱反射光の強度特性を説明する図（ｂ）である。
【図１１】油が付着した被検査面の受光画像を示す図（ａ）、および２値化処理後の画像を示す図（ｂ）である。
【図１２】図１１に対して、撮像角度を小さくした状態での受光画像を示す図（ａ）、および２値化処理後の画像を示す図（ｂ）である。
【図１３】輝度に対する撮像角度の制御特性を説明するグラフである。
【図１４】本発明に係わる表面欠陥検査装置の他の実施例を示す概略説明図である。
【図１５】図１４に示すトランスファ装置の内部を示す説明図である。
【図１６】表面検査手段による被検査面の輝度と油絞り用ロールの圧接力との関係を示すグラフである。
【図１７】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を説明する概略説明図である。
【図１８】図１７に示す油蒸発制御手段の内部を示す説明図である。
【図１９】表面検査手段による被検査面の輝度と送風手段による送風量との関係を示すグラフである。
【図２０】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を説明する概略説明図である。
【図２１】図２０に示す油拭き取り手段の内部を示す説明図である。
【図２２】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を説明するブロック図である。
【図２３】表面検査手段により被検査面を撮像した際の油膜の厚さと輝度との関係を示すグラフである。
【図２４】従来の表面欠陥検査装置における照明光の照射および撮像の原理を説明する図であって、面状光源を用いた場合の説明図（ａ）および線状光源を用いた場合の説明図（ｂ）である。
【符号の説明】
Ｐ 被検査体
１ 被検査体搬送手段
２ 広角度照明手段（照明手段）
３ 上流側撮像手段（撮像手段）
４ 下流側撮像手段（撮像手段）
５ 検査処理手段
１０ 照明／撮像制御手段
１０Ａ 照明制御手段
１０Ｂ 撮像制御手段
５１ 表面検査手段
５２ 油状態判定手段
５３ 油対策指示手段
６７ 油付着量制御手段
６３ 油絞り用ロール
６４ 圧接力制御手段
６９ 油蒸発制御手段
７０ 送風手段
７１ 風量切換え手段
７２ 熱量切換え手段
７３ 油拭き取り手段
Claims (11)
- 被検査体を一方向に搬送する被検査体搬送手段と、
移動する被検査体の被検査面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と、
照明光の照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段と、
撮像手段からの受光画像に基づいて被検査面の表面欠陥を検出する検査処理手段と、
照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ被検査面の表面状態を検査する表面検査手段と、
表面検査手段からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着状態を判定する油状態判定手段と、
油状態判定手段からの油付着状態に基づいて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも照明光の照射角度の変更または撮像角度の変更を対策指示として出力する油対策指示手段と、
油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する照明／撮像制御手段を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。 - 照明手段が、被検査体搬送方向の上流側および下流側に照明光の照射が可能であり且つ移動する被検査体の被検査面に対して照明光を所定の照射角度で照射する広角度照明手段であると共に、撮像手段が、広角度照明手段を間にして被検査体搬送方向の上流側および下流側に配置され且つ広角度照明手段に対向して照明光の照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する上流側および下流側の撮像手段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。
- 照明／撮像制御手段が、移動する被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度が所定の値になるように照明手段および撮像手段の各々の角度および各々の高さを制御し、且つ油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面欠陥検査装置。
- 被検査体を一方向に搬送する被検査体搬送手段と、
移動する被検査体の被検査面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と、
照明光の照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段と、
撮像手段からの受光画像に基づいて被検査面の表面欠陥を検出する検査処理手段と、
照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ被検査面の表面状態を検査する表面検査手段と、
表面検査手段からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着状態を判定する油状態判定手段と、
油状態判定手段からの油付着状態に基づいて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも１つを対策指示として出力する油対策指示手段を備え、
照明手段が、被検査体搬送方向の上流側および下流側に照明光の照射が可能であり且つ移動する被検査体の被検査面に対して照明光を所定の照射角度で照射する広角度照明手段であると共に、撮像手段が、広角度照明手段を間にして被検査体搬送方向の上流側および下流側に配置され且つ広角度照明手段に対向して照明光の照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する上流側および下流側の撮像手段であることを特徴とする表面欠陥検査装置。 - 移動する被検査面に対する照明光の照射角度および撮像角度が所定の値になるように照明手段および撮像手段の各々の角度および各々の高さを制御し、且つ油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する照明／撮像制御手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の表面欠陥検査装置。
- 表面検査手段が、被検査面を光学的に検査して表面状態を輝度のレベルで出力する手段であると共に、油状態判定手段が、表面検査手段から得た輝度および予め求めた輝度と油付着量との関係に基づいて被検査面の油付着状態を判定する手段であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の表面欠陥検査装置。
- 照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ油対策指示手段からの対策指示に基づいて被検査面の油付着量を制御する油付着量制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の表面欠陥検査装置。
- 油付着量制御手段が、被検査面に回転接触する油絞り用ロールと、被検査面に対する油絞り用ロールの圧接力を制御する圧接力制御手段を備えていることを特徴とする請求項７に記載の表面欠陥検査装置。
- 照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ油対策指示手段からの対策指示ならびに油の蒸発特性に基づいて被検査面の油を蒸発させる油蒸発制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の表面欠陥検査装置。
- 油蒸発制御手段が、被検査面に対して空気を吹き付ける送風手段と、送風手段からの空気量を変化させる風量切換え手段と、送風手段からの空気の温度を変化させる熱量切換え手段を備えていることを特徴とする請求項９に記載の表面欠陥検査装置。
- 照明手段および撮像手段に対して被検査体搬送方向の上流側に配置され且つ油対策指示手段からの対策指示に基づいて被検査面の油を拭き取る油拭き取り手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の表面欠陥検査装置。
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