JP4513047B2 - 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、被検査物（ワーク）の表面欠陥、例えば自動車の車体パネルなどのプレス成形品表面における微小な凹凸や突起など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】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような表面欠陥検査装置としては、例えば特開平１１−１０８６４１号公報に示されたものがある。
【０００３】
すなわち、上記公報に開示された表面欠陥検査装置は、搬送手段によって連続的に移動するワークの被検査面に対して所定の照射角度で照明光を照射する照明手段（ラインライトガイド）と、該照射角度よりも大きい撮像角度で被検査面を撮像する画像入力手段（ＣＣＤカメラ）と、画像処理手段を備え、画像入力手段で撮像した画像から画像処理手段によって表面欠陥を抽出するものであり、搬送手段によるワークの流れ方向におけるパネル（ワーク）の曲面形状データ（ＣＡＤデータ）に基づいて照明／撮像角度位置制御手段が照明手段および画像入力手段の高さや向きをパネル曲面に合わせて調整することによって、照射角度および撮像角度が一定になるように制御し、安定した検出精度が確保されるようになっている。
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、ワークであるパネルがルーフやフード等の平面パネルのようにパネル自体の剛性が高い高強度パネルを対象にしており、パネルの剛性が低くてその自重によって変形するようなパネル（例えばドアパネル）を対象にした場合、パネルの曲面形状データ（ＣＡＤ）をそのまま（非加工で）用いて制御特性を作成し、追従させようとすると、曲面形状データと実際の形状データが異なるため、パネル間でのパネル高さのずれによる追従特性ずれが発生する可能性があるという問題点があった。
【０００５】
具体的に説明すると、一般的なプレスラインは、図１１に示すような構成となっており、プレス機５０でプレス成形されたパネル（ワーク）Ｗは、吸盤５１ａを備えた搬送アーム５１やサイド搬送機などにより搬送コンベア５２上に移送され、搬送コンベア５２上を下流側に向けて移動し、検査エリアＡにおいて表面欠陥検査を実施した後、最下流位置においてロボットあるいは作業員によって、パレット５３に載置されるようになっている。
【０００６】
このとき、パネルＷは、１枚づつ搬送されるのが一般的であるが、例えば人がパレット５３に載置する場合には、生産スピードと搬送ピッチの関係から２枚重ねの状態で搬送し、上段のパネルＷにのみ検査を施すようにするロット処理検査方式が採用されることがある。
【０００７】
この場合、２枚重ねでは搬送装置で位置決めしたとしても、必ずしも一定の部位で接触するとは限らないため、パネルＷ毎に位置ずれや高さずれが発生するという問題点がある。この結果、図１２に示すように、例えばＢ点を支点として回転ずれ等が発生し、２枚目のパネルＷの自重等も加わって接触点が一定せず、図１３（ａ）および（ｂ）に示すようにパネルＷの外形形状が変化することから、常時一定の撮像角度を得ることが難しく、このような問題点の解消が従来の表面欠陥検査装置における課題となっていた。
【０００８】
【発明の目的】
本発明は、従来の表面欠陥検査装置における上記課題に鑑みてなされたものであって、剛性が低くて自重による変形が発生するようなワークにおいても、照射および撮像角度を追従制御することができ、表面欠陥を高精度に検出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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係わる表面欠陥検査装置は、ワーク搬送手段によって搬送されるワークの被検査面に対して照明光を照射する照明手段と、前記照明光の被検査面からの反射光に基づいて被検査面の受光面を撮像して受光画像を形成する撮像手段と、前記撮像手段より得られる受光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出する画像処理手段と、前記画像処理手段により検出される欠陥の情報を出力して表示する表示手段を備えると共に、ワークの種類を入力するワーク種入力手段と、該ワーク種入力手段に入力されたワーク種情報に対応したワークの曲面形状情報を選定するワーク曲面形状情報選定手段と、ワークの位置情報を検出するワーク位置検出手段と、前記ワーク曲面形状情報選定手段からのワーク曲面形状情報およびワーク位置検出手段からのワーク位置情報に基づいて照明手段の照明角度および照明高さ位置を調整して照明手段の照射角度を制御する照明制御手段と、同じく前記ワーク曲面形状情報およびワーク位置情報に基づいて撮像手段の撮影角度および撮影高さ位置を調整して撮像手段の撮像角度を制御する撮像制御手段と、欠陥検査を行う欠陥検査エリアよりも前段もしくは上流工程のスペースにおいて搬送されるワーク形状を計測するワーク形状計測手段と、該ワーク形状計測手段で計測されたワーク形状情報に基づいてワーク位置データを算出し、ワークの位置ごとの高さおよび角度等の形状データを作成するワーク形状データ作成手段と、該ワーク形状データ作成手段で作成されたワーク位置ごとの高さおよび角度等の形状データに基づいてワークの被検査面に対する前記照明手段および撮像手段による照射角度と撮像角度を一定に制御する追随特性をワーク位置ごとの高さと角度ごとに作成する照明／撮像追従制御特性作成手段と、照明手段および撮像手段により光舌位置判定を行い、追従制御の確認を行う光舌位置判定手段を備え曲面を有するワークの被検査面に対する照明光の照射角度と撮像角度を制御する構成としたことを特徴としており、表面欠陥検査装置におけるこのような構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【００１０】
本発明に係わる表面欠陥検査装置実施の一形態として請求項２記載の表面欠陥検査装置においては、前記照明手段がワークの被検査面の一方側斜め上方であって、該被検査面に立てた法線を基準として８０〜９０°の照射角度で照明光を照射する位置に配置されると共に、前記撮像手段がワークの被検査面の他方側斜め上方であって、前記法線を基準として５０〜７５°の撮像角度で前記照明光の乱反射光を検出する位置に配置されている構成とし、同じく実施の形態として請求項３に係わる表面欠陥検査装置において、ワーク形状計測手段は、ワークの断面形状，高さ，距離の少なくとも１つのワーク形状情報について、ワークの少なくとも１箇所の部位について計測するセンサー計測手段からなる構成とし、請求項４に係わる表面欠陥検査装置において、ワーク形状データ作成手段は、前記ワーク形状計測手段で計測されたワークの断面形状，高さ，距離の少なくとも１つのワーク形状情報に基づいてワーク位置ごとの高さと角度のデータを算出し、ワーク位置ごとの高さおよび角度の形状データを作成するワーク曲面情報作成手段からなる構成とし、請求項５に係わる表面欠陥検査装置において、照明／撮像追従制御特性作成手段は、前記ワーク形状計測手段で作成されたワーク位置ごとの高さおよび角度の形状データに基づいてワークの被検査面に対する前記照明手段および撮像手段による照射角度と撮像角度を一定に制御する追随特性を前記照明手段および撮像手段ごとにワーク位置ごとの高さ追従制御特性と角度追従制御特性を作成する基本追従制御特性作成手段を備え、あらかじめ設計数値もしくは評価数値として定められている前記前記照明手段および撮像手段のワーク位置ごとの高さ形状および角度形状についての追従可能限界値（±α）について、前記基本追従制御特性に対してαを考慮した（基本追従制御特性＋α）特性と、（基本追従制御特性−α）特性の少なくとも３種類の追従制御特性を作成する構成としたことを特徴とし、請求項６に係わる表面欠陥検査装置において、光舌位置判定手段は、当該装置の照明および撮像手段を流用して原画像を撮像し、エッジ強調、２値化などの画像処理を行い、照明輝度が飽和しているエリアと徐々に低下していくエリアの境目である光舌の位置座標を算出する光舌位置算出手段と、照明光の照射角度と撮像角度を一定に制御する場合の基本的な光舌位置である画面中央との光舌位置ずれを判定する光舌位置ずれ量算出手段からなる構成としたことを特徴としている。
【００１１】
さらに、実施形態として請求項７に係わる表面欠陥検査装置において、ワーク形状計測手段は、ワーク生産前の試し打ち時、オフライン、もしくは検査時にワーク形状を計測するものである構成とし、請求項８に係わる表面欠陥検査装置において、ワーク形状データ作成手段は、ワーク生産前の試し打ち時、もしくはオフラインで、ワーク位置ごとの高さおよび角度の形状データを作成するものである構成とし、請求項９に係わる表面欠陥検査装置において、照明／撮像追従制御特性作成手段は、ワーク生産前の試し打ち時、もしくはオフラインで、追従特性を作成するものである構成とし、表面欠陥検査装置におけるこのような構成を前述した従来の課題を解決するための手段としたことを特徴としている。
【００１２】
【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は、照明手段、撮像手段、画像処理手段、表示手段と共に、ワーク種入力手段、ワーク曲面形状情報選定手段、ワーク位置検出手段、照明制御手段、撮像制御手段を備えると共に、ワーク形状計測手段と、ワーク形状データ作成手段と、照明／撮像追従制御特性作成手段と、光舌位置判定手段を備えており、ワーク（パネル）の断面形状、高さ等の形状情報を計測するワーク形状計測手段によって計測されたワーク形状に基づいてパネルの曲面形状情報が作成されるので、自重によって変形が発生するような剛性の低いワークについても、変形後の断面形状を基に照射、撮像の角度、高さを追従制御するため、精度よく欠陥を検出することができるという極めて優れた効果がもたらされる。
【００１３】
本発明の請求項２に係わる表面欠陥検査装置によれば、照明手段が照明光をワークの一方側斜め上方から被検査面に対して８０〜９０°（法線基準）という真横に近い低い照射角度で照射し、撮像手段がワークの他方側斜め上方から照射角度よりも小さい５０〜７５°の撮像角度（法線基準）で照明光の被検査面からの乱反射光を検出する仕組みとなっていることから、被検査面からの反射光のうち、欠陥のない平坦な面からの正反射光をほとんど捕らえることなく、これよりも小さい反射角度で反射する凹凸や突起などの表面欠陥からの乱反射光を高精度に検出することができ、表面欠陥の検出精度を高めることができ、本発明の請求項３に係わる表面欠陥検査装置によれば、欠陥検査エリアよりも前段のエリア（スペース）において、搬送されるワークの断面形状，高さ，距離の少なくとも１つのワーク形状情報について、変位センサー、画像センサー等で計測するセンサー計測手段を備えているので、ワーク（パネル）の自重変形による変形量およびパネル間の断面形状や高さのばらつきについて追従制御に充分な精度で計測することができ、検出性能の確保が可能になる。また、請求項４に係わる表面欠陥検査装置においては、ワークの曲面形状情報をワーク形状計測手段により計測されたワーク形状データに基づいて作成するようにしているので、自重変形したワークの断面形状データを精度良く作成することができ、検出性能を確保することができ、請求項５に係わる表面欠陥検査装置においては、照明／撮像追従制御特性（高さ、角度）を基本特性と＋α，−α特性の少なくとも３種類作成するので、断面形状、高さにばらつきのあるワークに対し、照明手段および撮像手段を精度良く追従させることができ検出性能の確保が可能となり、請求項６に係わる表面欠陥検査装置においては、光舌位置判定手段が光舌の位置座標を算出する光舌位置算出手段と、光舌位置の画面中央とのずれを判定する光舌位置ずれ量算出手段を備え、光舌の位置を実際に欠陥検査に使用するセンサーで確認することができ、追従精度の実チェックと検査結果の追従がＯＫか否かを判断することができ、誤った結果が流出することを防止することができるという優れた効果がもたらされる。
【００１４】
さらに、請求項７に係わる表面欠陥検査装置によれば、ワーク形状計測手段が本生産に入る前に、もしくは予めオフラインで、あるいは本生産時に、ワーク形状を計測するので、パネル形状情報を常に計測することになり、ワークごとに検査結果の追従性を常時確認することができることから検査漏れをなくすことができ、請求項８に係わる表面欠陥検査装置においては、ワーク形状データ作成手段が本生産に入る前、もしくは予めオフラインで、ワーク形状情報を作成するので、データの作成時間が不足することによる検査漏れをなくすことができ、請求項９に係わる表面欠陥検査装置によれば、照明／撮像追従制御特性作成手段が本生産に入る前、もしくは予めオフラインで、照明／撮像追従制御特性を作成するので、制御特性の作成時間が不足することによる検査漏れをなくすことができるというさらに優れた効果がもたらされる。
【００１５】
【実施例】
以下に、本発明を実施例に基づいてより具体的に説明する。
【００１６】
実施例１
図１ないし図６は、本発明に係わる表面欠陥検査装置の第１の実施例を説明するためのものであって、この実施例に係わる表面欠陥検査装置は、図１に示すように、光ファイバーを介して照明電源１ａと連結され、ベルトコンベアなどのワーク搬送手段Ｃによって図中右方向に移送されるワークとしてのパネルＷの表面（被検査面）に移送方向後方側の斜め上方から照明光を照射するラインライトガイドである照明手段１と、移送方向の前方側の斜め上方に配置され、照明手段１による照明光のパネル表面からの反射光を撮像して受光画像を形成するＣＣＤカメラである撮像手段２と、前記搬送手段Ｃによって移送されるパネルＷの位置情報を検出するワーク位置検出手段３を備えている。
【００１７】
上記照明手段１および撮像手段２は、照明制御手段４および撮像制御手段５により高さ位置と方向（角度）がそれぞれ制御され、照明手段１の照射角度βが被検査面に立てた法線を基準にして８０〜９０°の範囲内の一定角度に、撮像手段２の撮像角度γが同じく法線を基準にして照射角度βよりも小さい５０〜７５°の範囲内の一定角度となるように制御されるようになっている。
【００１８】
すなわち、この実施例に係わる表面欠陥検査装置においては、ワーク形状計測手段としての変位センサー６を備えると共に、ホストコンピュータ７内にワーク形状データ作成手段８、照明／撮像追従制御特性作成手段９、ワーク形状判定手段１０、追従特性選定手段１１および照明／撮像角度位置制御手段１２を備えており、欠陥検査エリアＡよりも上流側（図中左側）に位置する計測エリアにおいて、搬送手段Ｃにより移送されるパネルＷの断面形状や高さなどのパネル形状を変位センサー（ワーク形状計測手段）６によって計測し、自重変形したパネルＷの形状情報を得、これに基づいて照射制御特性と撮像制御特性を作成するようにしている。
【００１９】
前段の計測エリアは、照射制御特性と撮像制御特性に補正を加える計算時間から逆算した場所で行えばよく、高速演算が可能であれば、欠陥検査エリアＡの直前の位置であってもよい。
【００２０】
パネルの断面形状データは、図２（ａ）に示すように、パネルＷの真上に配置されたワーク形状計測手段としての変位センサー６により、搬送手段ＣによってパネルＷが移動している最中にパネルの移動スピードに合わせたサンプリング間隔で変位を計測し、断面形状データをトレース計測することができる。データは、パネル位置（Ｘｎ）ごとの変位（Ｚｎ）をホストコンピュータ７に記録していく。センサー６は、１個ではパネル１断面の計測になるため、例えば複数のセンサーを配置して複数断面の計測を行えば、３次元的なパネル形状データを計測できるようになり、パネル全体の平均補正ができ、より精度の高い補正が可能となる。
【００２１】
また、パネルＷの停止時に断面形状を計測する場合には、一般的な電動ステージ等でセンサーをパネル上でトレース移動させるようにすることによって、同様の計測が可能になる。
【００２２】
計測方法としては、例えば予めコンベア面（搬送手段Ｃ）の高さを計測しておき、パネル形状の計測データとの差分をして、コンベア面からのパネルＷの高さを算出できるようなプログラムによりパネルＷの高さをリアルタイムで算出し、記録していけばよい。
【００２３】
データの形式としては、ホストコンピュータ７内にパネルＷの位置（Ｘｎ）とコンベア面からの高さ（Ｚｎ）を１セットとし、サンプリング周期の数分を１パネルのデータとして転送すればよい。これにより、例えば図２（ｂ）に示すようなワーク形状データが得られる。
【００２４】
次に、ワーク形状データ作成手段８では、例えば図３に示すように、計測した断面形状データを基にパネル位置（Ｘｎ）毎のコンベア面からの高さ（Ｚｎ）の分布特性を作成する。角度情報は、前後のデータの高さ（Ｚ（ｎ−１）とＺ（ｎ＋１））情報と位置座標（Ｘ（ｎ−１）とＸ（ｎ＋１））から、三角関数等を使用して算出すればよい。
【００２５】
すなわち、図３に示すステップＳ１において、まずパネル位置（Ｘ）とパネル高さ（Ｚ）との間の特性を求め、次いでステップＳ２において座標（Ｘ１，Ｚ１）と（Ｘ２，Z２）の関係からＸ１−Ｘ２間のパネルの傾斜角度を算出し（θ＝ｔａｎ−１ （Ｚ２−Ｚ１）／（Ｘ２−Ｘ１））、データピッチ間のすべてにおいて、ΔＸのパネル角度を算出する。そして、ステップＳ３において、前記ステップＳ２の結果に基づいてパネル位置（Ｘ）−パネル角度（θ）特性を作成する。これによって、ステップＳ４においてパネル形状データ（高さ分布、角度分布）の作成が終了する。
【００２６】
このパネル位置（Ｘｎ）−コンベア面からの高さ（Ｚｎ）特性と、パネル位置（Ｘｎ）−角度情報（θｎ）特性（ワーク形状情報）に基づいて、図４に示すように照明／撮像追従制御特性作成手段９により、その特性を作成する。なお、照明／撮像追従制御特性は、パネル位置（Ｘｎ）毎でもよいし、搬送手段Ｃ（コンベア）の搬送スピードから算出されるパネル先頭からの時間＝パネル通過時間（Ｘｔ）としても同じである。図４で説明すると、ワーク形状情報からパネル位置（Ｘｎ）毎の高さ（Ｚｎ）と角度（θｎ）より曲面を有する被検査面への照射と撮像の角度を一定になるように、照明手段１の高さ（Ｚ１）と角度（θｓ１）、撮像手段２の高さ（Ｚ２）と角度（θｃ１）のそれぞれの制御特性を作成する。制御特性は階段状にパルス的に切り換えればよい。これは、照明手段１、撮像手段２ともに検査可能な角度に幅（マージン）を持っているためであり、検査が不可能となる角度に外れることがないような制御で作製すればよい。なお、当然のことであるが、パネルＷの曲面に沿わせて連続的に制御すれば最適な条件が得られる。
【００２７】
また、高さについても検査可能な高さに幅（マージン）を持っているため、パネルＷの曲面によって変化する高さに合わせて検査部位に照明光を照射できるような制御で作成する。これも角度制御と同様にパルス的に制御するが、連続的制御が最適である。なお、図４においてＺ１０，Ｚ１１，Ｚ２０，Ｚ２１の末尾の「０」は制御下限、「１」は制御上限をそれぞれ表す。
【００２８】
次に、図５に示すフローチャートのように、照明／撮像追従制御特性の高さ補正分の＋α特性と、−α特性の２種類の高さ補正用追従制御特性を作成して、▲１▼基本、▲２▼＋α、▲３▼−αの合計３種類の追従制御特性を保管しておき、後述する追従特性選定手段１１により高さのばらつきに応じて最適な制御特性を選定する。
【００２９】
すなわち、図５のフローチャートのステップＳ１０において、ワーク形状計測手段である変位センサー６により得られた計測データがステップＳ２０においてワーク形状データ作成手段８に転送され、ワーク形状データ作成手段８において、前述のようにパネル形状データが作成される（ステップＳ３０）。そして、ステップＳ４０において照明／撮像追従制御特性作成手段９により３種類の追従制御特性が作成される。このとき、αとしては、ては、照明の検査可能な高さの許容範囲が例えば１０ｍｍであれば、α＝１０ｍｍでよい。＋α特性は、ワーク形状情報のパネル位置（Ｘｎ）について、Ｚｎ＋α＝Ｚ´ｎを算出して、新しいＺ´ｎに対して上記同様に曲面を有する被検査面（パネル表面）への照明光照射と撮像の角度が一定になるように照明手段の高さ（Ｚ´１）と角度（θｓ１）、撮像手段２の高さ（Ｚ´２）と角度（θｃ１）の＋α制御特性を作成する。また、−α特性についても、＋α特性と同様にＺｎ−α＝Ｚ´´ｎを算出して−α特性を作成し、基本制御特性、＋α制御特性、および−α制御特性の３種類をホストコンピュータ７内に保存しておく。
【００３０】
次に、ワーク形状判定手段１０において（ステップＳ５０）、前記変位センサー６により計測した被検査パネルＷの高さＺｋを上記基本制御特性を作成した高さＺｎと比較し、絶対値ＡＢＳ（Ｚｋ）がα値以内（ＡＢＳ（Ｚｋ）＜α）であれば、ステップＳ６０において、追従特性選定手段１１により基本特性制御を選定し、絶対値ＡＢＳ（Ｚｋ）がα値より大きい場合（ＡＢＳ（Ｚｋ）＞α）、かつ符号が＋の場合には追従特性選定手段１１により＋α特性、符号が−の場合には−α特性を選定する。
【００３１】
そして、選定された追従制御特性とワーク位置検出手段３からの信号に基づき、ステップＳ７０において、照明／撮像角度位置制御手段１２によりパネルＷに対してそれぞれの位置制御を行う。ここまでが追従制御の流れであり、続いてステップＳ８０，Ｓ９０およびＳ１００において、後述するように光舌位置判定、欠陥抽出およびデータ集約／表示がなされる。
【００３２】
次に、表面欠陥検出の流れについて説明する。欠陥検出は、当該欠陥検査装置に備えた光舌位置判定手段１３、画像処理手段１４、表示手段１５を介してなされる。
【００３３】
まず、欠陥検出に先立って、撮像手段２から入力された原画を使用し、光舌位置判定手段１３により光舌の追従特性がずれていないかどうかの確認を行う。
【００３４】
光舌位置判定手段１３では、図６に示すように、ステップＳ０１の原画から、ステップＳ０２，Ｓ０３においてエッジ抽出、２値化を行い、光舌のみを抽出した後、ステップＳ０４において光舌の重心位置などの位置座標を求め、ステップＳ０５において画像中央とのずれ量を算出し、そのずれ量をステップＳ０６においてしきい値と比較する。追従が精度よく行われていれば基本的に光舌位置が画面中央となる。基本的な光舌位置は追従制御の制御ポイントを照明手段１、撮像手段２ともに中心とすれば画面中央になるが、制御ポイントは任意の位置に定めることができる。
【００３５】
判定しきい値としては、例えば画面視野の１／５程度のずれを許容値とすればよいが、照明手段１および撮像手段２の追従精度を画面内の移動距離に換算して決めればよい。なお、判定する原画の撮像位置は、例えばパネルの水平部など、パネル毎に一箇所を定めておけばよいが、任意の部位に決めることもできる。
【００３６】
ステップＳ０６における判定結果により、光舌位置が判定しきい値以内であれば、ステップＳ０７に進み画像処理手段１４によって欠陥検出を行い、表示手段１５によって検出結果を表示する。判定結果がＮＧ（不良）の場合には、ステップＳ０８に移行し、表示手段１５において、例えば「検査不可」などの表示を出力して、追従制御がＮＧであることを同時に表示し、これによって検査ができていないことを作業者等に知らしめる。
【００３７】
上記照明／撮像追従制御特性作成手段９において作成された３種類の追従制御特性は、パネルＷを本生産する前に行う試し打ち時の数枚が搬送されてくるときに作成すればよい。また、試作等において試し打ちを行うときに予めワーク形状計測手段である変位センサー６によりパネル形状を計測し、ワーク形状データ作成手段８によりパネル形状データを作成し、上記追従制御特性を作成しておいてもよい。さらに、追従制御特性は、ホストコンピュータ７の演算速度にもよるが演算時間が長い場合もあるので、毎回作成する必要はなく、ホストコンピュータ７内に一度記録された追従制御特性が存在する場合には処理を行わずに、ワーク形状データ作成手段８で作成されたパネル形状データを次のワーク形状判定手段１０によって判定を行うようにしてもても構わない。もちろん、ホストコンピュータ７の演算速度がワーク搬送手段Ｃによる搬送スピードと欠陥検出処理の処理スピードとの間で充分確保されていれば毎回行うことができる。
【００３８】
このような本実施例による表面欠陥検査装置においては、ワーク形状計測手段によって計測されたワーク形状に基づいてパネルの曲面形状情報が作成されることから、自重によって変形が生じるような剛性の低いワークの場合でも、変形後の断面形状に基づいて、照射、撮像の角度、高さを追従制御することができ、欠陥検出精度が向上することになる。
【００３９】
実施例２
図７および図８は、本発明に係わる表面欠陥検査装置の第２の実施例を示すものであって、この実施例に係わる表面欠陥検査装置においては、照明／撮像追従制御特性作成手段９による追従特性を予め計算して、ワーク形状判定手段１０に記憶させてある。
【００４０】
この場合には、図８のフローチャートに示すように、ステップＳ３２においてワーク形状データ作成手段８により作成されたパネル形状データを次のステップＳ４２において、ワーク形状判定手段１０により実施例１と同様にα判定を行い、ステップＳ５２において追従特性選定手段１１により基本特性制御か、＋α特性か、−α特性かを選定するようにしている。
【００４１】
このような第２実施例の表面欠陥検査装置においては、照明／撮像追従制御特性作成手段９による追従特性を予め計算して記憶させてあるので、処理速度が速やかものとなる。
【００４２】
実施例３
図９および図１０は、本発明に係わる表面欠陥検査装置の第３の実施例を示すものであって、この実施例に係わる表面欠陥検査装置においては、ワーク形状計測手段として画像センサー１６を使用している。
【００４３】
例えば、図１０（ａ）に示すように、画像センサー１６によってパネル（ワーク）Ｗの側面から、搬送手段Ｃであるコンベア面とパネルＷが視野に入るように撮影し、画像処理手段１４を使用した微分処理などによりコンベア面とパネル面をエッジ抽出し、図１０（ｂ）に示すように画面上での縦方向ライン（パネルの高さ方向）とコンベア面（コンベア面エッジ抽出ラインＬｃ）との交点（Ｐｃ）、縦方向ラインとパネルＷ（パネルエッジ抽出ラインＬｐ）との高さの交点（Ｐｐ）の座標を求め、Ｐｐ−Ｐｃの差を高さＺｎとして、パネル位置Ｘｎ毎に繰り返して等ピッチで演算処理し、実施例１と同様のパネル形状データＸｎ−Ｚｎを計測する。このとき、処理時間に余裕があれば画像処理手段１４を用いることなく、ホストコンピュータ７で演算するようにしてもよい。
【００４４】
撮影にはＣＣＤカメラ等のエリアセンサを使用することにより２次元の視野を確保することができ、視野に応じた画面分解能のレンズを使用すれば充分な精度の確保が可能となる。搬送手段Ｃ（コンベア）により移動中のパネルＷを撮影する場合には、少なくとも１台のＣＣＤカメラで連続撮影すれば高さ分布の計測が可能である。
【００４５】
シャッタースピードは搬送手段であるコンベアＣの搬送スピードに応じて決めればよい。また、間欠コンベアなどを使用してその停止中に計測する場合には、複数台のＣＣＤカメラを使用することによって同時に高さ分布を求めることができる。さらには、１台のカメラを電動ステージなどによってトレース移動させ、分割画像を使用するようにしてもよい。撮影するカメラ視野としては、ＣＣＤのピクセル数に応じて分解能と計測精度を考慮して適当な視野（パネルの追従制御に充分な視野）となるようにセッティングすればよい。
【００４６】
このような第３実施例に係わる表面欠陥検査装置においては、第１実施例に係わる装置と同様の効果が得られると共に、ワーク形状計測手段として第１実施例に用いた変位センサー６に代えて画像センサー１６を使用するようにしていることから、２次元のワーク形状データをより一層容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係わる表面欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ） 図１に示した表面欠陥検査装置の変位センサーによるワーク形状の計測方法を示す概略図である。（ｂ） 図２（ａ）に示した方法により計測されたワーク形状データの例を示す概略図である。
【図３】図１に示した表面欠陥検査装置のワーク形状データ作成手段によるワーク形状データの作成過程を説明する概略図である。
【図４】図１に示した表面欠陥検査装置の照明／撮像追従制御特性作成手段による追従制御特性の作成過程を説明する概略図である。
【図５】図１に示した表面欠陥検査装置の照明／撮像追従制御特性作成手段による追従制御特性補正の過程を示すフローチャートである。
【図６】図１に示した表面欠陥検査装置の光舌位置判定手段による光舌位置判定の過程を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施例に係わる表面欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示した表面欠陥検査装置の照明／撮像追従制御特性作成手段による追従制御特性補正の過程を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施例に係わる表面欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】（ａ） 図９に示した表面欠陥検査装置の画像センサーによるワーク形状の計測方法を示す概略図である。（ｂ） 図１０（ａ）に示した方法により計測されたワーク形状データの例を示す概略図である。
【図１１】従来のプレスラインにおける欠陥検査要領を示す概略図である。
【図１２】ワークとしてのパネルを２枚重ねした場合の位置ずれ例を示す概略図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は２枚重ねパネルの高さのばらつき例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 照明手段
２ 撮像手段
３ ワーク位置検出手段
４ 照明制御手段
５ 撮像制御手段
６ 変位センサー（ワーク形状計測手段）
８ ワーク形状データ作成手段
９ 照明／撮像追従制御特性作成手段
１３ 光舌位置判定手段
１４ 画像処理手段
１５ 表示手段
１６ 画像センサー（ワーク形状計測手段）
Ａ 欠陥検査エリア
Ｃ ワーク搬送手段（コンベア）
Ｗ パネル（ワーク）
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査物（ワーク）の表面欠陥、例えば自動車の車体パネルなどのプレス成形品表面における微小な凹凸や突起など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】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような表面欠陥検査装置としては、例えば特開平１１−１０８６４１号公報に示されたものがある。
【０００３】
すなわち、上記公報に開示された表面欠陥検査装置は、搬送手段によって連続的に移動するワークの被検査面に対して所定の照射角度で照明光を照射する照明手段（ラインライトガイド）と、該照射角度よりも大きい撮像角度で被検査面を撮像する画像入力手段（ＣＣＤカメラ）と、画像処理手段を備え、画像入力手段で撮像した画像から画像処理手段によって表面欠陥を抽出するものであり、搬送手段によるワークの流れ方向におけるパネル（ワーク）の曲面形状データ（ＣＡＤデータ）に基づいて照明／撮像角度位置制御手段が照明手段および画像入力手段の高さや向きをパネル曲面に合わせて調整することによって、照射角度および撮像角度が一定になるように制御し、安定した検出精度が確保されるようになっている。
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、ワークであるパネルがルーフやフード等の平面パネルのようにパネル自体の剛性が高い高強度パネルを対象にしており、パネルの剛性が低くてその自重によって変形するようなパネル（例えばドアパネル）を対象にした場合、パネルの曲面形状データ（ＣＡＤ）をそのまま（非加工で）用いて制御特性を作成し、追従させようとすると、曲面形状データと実際の形状データが異なるため、パネル間でのパネル高さのずれによる追従特性ずれが発生する可能性があるという問題点があった。
【０００５】
具体的に説明すると、一般的なプレスラインは、図１１に示すような構成となっており、プレス機５０でプレス成形されたパネル（ワーク）Ｗは、吸盤５１ａを備えた搬送アーム５１やサイド搬送機などにより搬送コンベア５２上に移送され、搬送コンベア５２上を下流側に向けて移動し、検査エリアＡにおいて表面欠陥検査を実施した後、最下流位置においてロボットあるいは作業員によって、パレット５３に載置されるようになっている。
【０００６】
このとき、パネルＷは、１枚づつ搬送されるのが一般的であるが、例えば人がパレット５３に載置する場合には、生産スピードと搬送ピッチの関係から２枚重ねの状態で搬送し、上段のパネルＷにのみ検査を施すようにするロット処理検査方式が採用されることがある。
【０００７】
この場合、２枚重ねでは搬送装置で位置決めしたとしても、必ずしも一定の部位で接触するとは限らないため、パネルＷ毎に位置ずれや高さずれが発生するという問題点がある。この結果、図１２に示すように、例えばＢ点を支点として回転ずれ等が発生し、２枚目のパネルＷの自重等も加わって接触点が一定せず、図１３（ａ）および（ｂ）に示すようにパネルＷの外形形状が変化することから、常時一定の撮像角度を得ることが難しく、このような問題点の解消が従来の表面欠陥検査装置における課題となっていた。
【０００８】
【発明の目的】
本発明は、従来の表面欠陥検査装置における上記課題に鑑みてなされたものであって、剛性が低くて自重による変形が発生するようなワークにおいても、照射および撮像角度を追従制御することができ、表面欠陥を高精度に検出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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係わる表面欠陥検査装置は、ワーク搬送手段によって搬送されるワークの被検査面に対して照明光を照射する照明手段と、前記照明光の被検査面からの反射光に基づいて被検査面の受光面を撮像して受光画像を形成する撮像手段と、前記撮像手段より得られる受光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出する画像処理手段と、前記画像処理手段により検出される欠陥の情報を出力して表示する表示手段を備えると共に、ワークの種類を入力するワーク種入力手段と、該ワーク種入力手段に入力されたワーク種情報に対応したワークの曲面形状情報を選定するワーク曲面形状情報選定手段と、ワークの位置情報を検出するワーク位置検出手段と、前記ワーク曲面形状情報選定手段からのワーク曲面形状情報およびワーク位置検出手段からのワーク位置情報に基づいて照明手段の照明角度および照明高さ位置を調整して照明手段の照射角度を制御する照明制御手段と、同じく前記ワーク曲面形状情報およびワーク位置情報に基づいて撮像手段の撮影角度および撮影高さ位置を調整して撮像手段の撮像角度を制御する撮像制御手段と、欠陥検査を行う欠陥検査エリアよりも前段もしくは上流工程のスペースにおいて搬送されるワーク形状を計測するワーク形状計測手段と、該ワーク形状計測手段で計測されたワーク形状情報に基づいてワーク位置データを算出し、ワークの位置ごとの高さおよび角度等の形状データを作成するワーク形状データ作成手段と、該ワーク形状データ作成手段で作成されたワーク位置ごとの高さおよび角度等の形状データに基づいてワークの被検査面に対する前記照明手段および撮像手段による照射角度と撮像角度を一定に制御する追随特性をワーク位置ごとの高さと角度ごとに作成する照明／撮像追従制御特性作成手段と、照明手段および撮像手段により光舌位置判定を行い、追従制御の確認を行う光舌位置判定手段を備え曲面を有するワークの被検査面に対する照明光の照射角度と撮像角度を制御する構成としたことを特徴としており、表面欠陥検査装置におけるこのような構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【００１０】
本発明に係わる表面欠陥検査装置実施の一形態として請求項２記載の表面欠陥検査装置においては、前記照明手段がワークの被検査面の一方側斜め上方であって、該被検査面に立てた法線を基準として８０〜９０°の照射角度で照明光を照射する位置に配置されると共に、前記撮像手段がワークの被検査面の他方側斜め上方であって、前記法線を基準として５０〜７５°の撮像角度で前記照明光の乱反射光を検出する位置に配置されている構成とし、同じく実施の形態として請求項３に係わる表面欠陥検査装置において、ワーク形状計測手段は、ワークの断面形状，高さ，距離の少なくとも１つのワーク形状情報について、ワークの少なくとも１箇所の部位について計測するセンサー計測手段からなる構成とし、請求項４に係わる表面欠陥検査装置において、ワーク形状データ作成手段は、前記ワーク形状計測手段で計測されたワークの断面形状，高さ，距離の少なくとも１つのワーク形状情報に基づいてワーク位置ごとの高さと角度のデータを算出し、ワーク位置ごとの高さおよび角度の形状データを作成するワーク曲面情報作成手段からなる構成とし、請求項５に係わる表面欠陥検査装置において、照明／撮像追従制御特性作成手段は、前記ワーク形状計測手段で作成されたワーク位置ごとの高さおよび角度の形状データに基づいてワークの被検査面に対する前記照明手段および撮像手段による照射角度と撮像角度を一定に制御する追随特性を前記照明手段および撮像手段ごとにワーク位置ごとの高さ追従制御特性と角度追従制御特性を作成する基本追従制御特性作成手段を備え、あらかじめ設計数値もしくは評価数値として定められている前記前記照明手段および撮像手段のワーク位置ごとの高さ形状および角度形状についての追従可能限界値（±α）について、前記基本追従制御特性に対してαを考慮した（基本追従制御特性＋α）特性と、（基本追従制御特性−α）特性の少なくとも３種類の追従制御特性を作成する構成としたことを特徴とし、請求項６に係わる表面欠陥検査装置において、光舌位置判定手段は、当該装置の照明および撮像手段を流用して原画像を撮像し、エッジ強調、２値化などの画像処理を行い、照明輝度が飽和しているエリアと徐々に低下していくエリアの境目である光舌の位置座標を算出する光舌位置算出手段と、照明光の照射角度と撮像角度を一定に制御する場合の基本的な光舌位置である画面中央との光舌位置ずれを判定する光舌位置ずれ量算出手段からなる構成としたことを特徴としている。
【００１１】
さらに、実施形態として請求項７に係わる表面欠陥検査装置において、ワーク形状計測手段は、ワーク生産前の試し打ち時、オフライン、もしくは検査時にワーク形状を計測するものである構成とし、請求項８に係わる表面欠陥検査装置において、ワーク形状データ作成手段は、ワーク生産前の試し打ち時、もしくはオフラインで、ワーク位置ごとの高さおよび角度の形状データを作成するものである構成とし、請求項９に係わる表面欠陥検査装置において、照明／撮像追従制御特性作成手段は、ワーク生産前の試し打ち時、もしくはオフラインで、追従特性を作成するものである構成とし、表面欠陥検査装置におけるこのような構成を前述した従来の課題を解決するための手段としたことを特徴としている。
【００１２】
【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は、照明手段、撮像手段、画像処理手段、表示手段と共に、ワーク種入力手段、ワーク曲面形状情報選定手段、ワーク位置検出手段、照明制御手段、撮像制御手段を備えると共に、ワーク形状計測手段と、ワーク形状データ作成手段と、照明／撮像追従制御特性作成手段と、光舌位置判定手段を備えており、ワーク（パネル）の断面形状、高さ等の形状情報を計測するワーク形状計測手段によって計測されたワーク形状に基づいてパネルの曲面形状情報が作成されるので、自重によって変形が発生するような剛性の低いワークについても、変形後の断面形状を基に照射、撮像の角度、高さを追従制御するため、精度よく欠陥を検出することができるという極めて優れた効果がもたらされる。
【００１３】
本発明の請求項２に係わる表面欠陥検査装置によれば、照明手段が照明光をワークの一方側斜め上方から被検査面に対して８０〜９０°（法線基準）という真横に近い低い照射角度で照射し、撮像手段がワークの他方側斜め上方から照射角度よりも小さい５０〜７５°の撮像角度（法線基準）で照明光の被検査面からの乱反射光を検出する仕組みとなっていることから、被検査面からの反射光のうち、欠陥のない平坦な面からの正反射光をほとんど捕らえることなく、これよりも小さい反射角度で反射する凹凸や突起などの表面欠陥からの乱反射光を高精度に検出することができ、表面欠陥の検出精度を高めることができ、本発明の請求項３に係わる表面欠陥検査装置によれば、欠陥検査エリアよりも前段のエリア（スペース）において、搬送されるワークの断面形状，高さ，距離の少なくとも１つのワーク形状情報について、変位センサー、画像センサー等で計測するセンサー計測手段を備えているので、ワーク（パネル）の自重変形による変形量およびパネル間の断面形状や高さのばらつきについて追従制御に充分な精度で計測することができ、検出性能の確保が可能になる。また、請求項４に係わる表面欠陥検査装置においては、ワークの曲面形状情報をワーク形状計測手段により計測されたワーク形状データに基づいて作成するようにしているので、自重変形したワークの断面形状データを精度良く作成することができ、検出性能を確保することができ、請求項５に係わる表面欠陥検査装置においては、照明／撮像追従制御特性（高さ、角度）を基本特性と＋α，−α特性の少なくとも３種類作成するので、断面形状、高さにばらつきのあるワークに対し、照明手段および撮像手段を精度良く追従させることができ検出性能の確保が可能となり、請求項６に係わる表面欠陥検査装置においては、光舌位置判定手段が光舌の位置座標を算出する光舌位置算出手段と、光舌位置の画面中央とのずれを判定する光舌位置ずれ量算出手段を備え、光舌の位置を実際に欠陥検査に使用するセンサーで確認することができ、追従精度の実チェックと検査結果の追従がＯＫか否かを判断することができ、誤った結果が流出することを防止することができるという優れた効果がもたらされる。
【００１４】
さらに、請求項７に係わる表面欠陥検査装置によれば、ワーク形状計測手段が本生産に入る前に、もしくは予めオフラインで、あるいは本生産時に、ワーク形状を計測するので、パネル形状情報を常に計測することになり、ワークごとに検査結果の追従性を常時確認することができることから検査漏れをなくすことができ、請求項８に係わる表面欠陥検査装置においては、ワーク形状データ作成手段が本生産に入る前、もしくは予めオフラインで、ワーク形状情報を作成するので、データの作成時間が不足することによる検査漏れをなくすことができ、請求項９に係わる表面欠陥検査装置によれば、照明／撮像追従制御特性作成手段が本生産に入る前、もしくは予めオフラインで、照明／撮像追従制御特性を作成するので、制御特性の作成時間が不足することによる検査漏れをなくすことができるというさらに優れた効果がもたらされる。
【００１５】
【実施例】
以下に、本発明を実施例に基づいてより具体的に説明する。
【００１６】
実施例１
図１ないし図６は、本発明に係わる表面欠陥検査装置の第１の実施例を説明するためのものであって、この実施例に係わる表面欠陥検査装置は、図１に示すように、光ファイバーを介して照明電源１ａと連結され、ベルトコンベアなどのワーク搬送手段Ｃによって図中右方向に移送されるワークとしてのパネルＷの表面（被検査面）に移送方向後方側の斜め上方から照明光を照射するラインライトガイドである照明手段１と、移送方向の前方側の斜め上方に配置され、照明手段１による照明光のパネル表面からの反射光を撮像して受光画像を形成するＣＣＤカメラである撮像手段２と、前記搬送手段Ｃによって移送されるパネルＷの位置情報を検出するワーク位置検出手段３を備えている。
【００１７】
上記照明手段１および撮像手段２は、照明制御手段４および撮像制御手段５により高さ位置と方向（角度）がそれぞれ制御され、照明手段１の照射角度βが被検査面に立てた法線を基準にして８０〜９０°の範囲内の一定角度に、撮像手段２の撮像角度γが同じく法線を基準にして照射角度βよりも小さい５０〜７５°の範囲内の一定角度となるように制御されるようになっている。
【００１８】
すなわち、この実施例に係わる表面欠陥検査装置においては、ワーク形状計測手段としての変位センサー６を備えると共に、ホストコンピュータ７内にワーク形状データ作成手段８、照明／撮像追従制御特性作成手段９、ワーク形状判定手段１０、追従特性選定手段１１および照明／撮像角度位置制御手段１２を備えており、欠陥検査エリアＡよりも上流側（図中左側）に位置する計測エリアにおいて、搬送手段Ｃにより移送されるパネルＷの断面形状や高さなどのパネル形状を変位センサー（ワーク形状計測手段）６によって計測し、自重変形したパネルＷの形状情報を得、これに基づいて照射制御特性と撮像制御特性を作成するようにしている。
【００１９】
前段の計測エリアは、照射制御特性と撮像制御特性に補正を加える計算時間から逆算した場所で行えばよく、高速演算が可能であれば、欠陥検査エリアＡの直前の位置であってもよい。
【００２０】
パネルの断面形状データは、図２（ａ）に示すように、パネルＷの真上に配置されたワーク形状計測手段としての変位センサー６により、搬送手段ＣによってパネルＷが移動している最中にパネルの移動スピードに合わせたサンプリング間隔で変位を計測し、断面形状データをトレース計測することができる。データは、パネル位置（Ｘｎ）ごとの変位（Ｚｎ）をホストコンピュータ７に記録していく。センサー６は、１個ではパネル１断面の計測になるため、例えば複数のセンサーを配置して複数断面の計測を行えば、３次元的なパネル形状データを計測できるようになり、パネル全体の平均補正ができ、より精度の高い補正が可能となる。
【００２１】
また、パネルＷの停止時に断面形状を計測する場合には、一般的な電動ステージ等でセンサーをパネル上でトレース移動させるようにすることによって、同様の計測が可能になる。
【００２２】
計測方法としては、例えば予めコンベア面（搬送手段Ｃ）の高さを計測しておき、パネル形状の計測データとの差分をして、コンベア面からのパネルＷの高さを算出できるようなプログラムによりパネルＷの高さをリアルタイムで算出し、記録していけばよい。
【００２３】
データの形式としては、ホストコンピュータ７内にパネルＷの位置（Ｘｎ）とコンベア面からの高さ（Ｚｎ）を１セットとし、サンプリング周期の数分を１パネルのデータとして転送すればよい。これにより、例えば図２（ｂ）に示すようなワーク形状データが得られる。
【００２４】
次に、ワーク形状データ作成手段８では、例えば図３に示すように、計測した断面形状データを基にパネル位置（Ｘｎ）毎のコンベア面からの高さ（Ｚｎ）の分布特性を作成する。角度情報は、前後のデータの高さ（Ｚ（ｎ−１）とＺ（ｎ＋１））情報と位置座標（Ｘ（ｎ−１）とＸ（ｎ＋１））から、三角関数等を使用して算出すればよい。
【００２５】
すなわち、図３に示すステップＳ１において、まずパネル位置（Ｘ）とパネル高さ（Ｚ）との間の特性を求め、次いでステップＳ２において座標（Ｘ１，Ｚ１）と（Ｘ２，Z２）の関係からＸ１−Ｘ２間のパネルの傾斜角度を算出し（θ＝ｔａｎ−１ （Ｚ２−Ｚ１）／（Ｘ２−Ｘ１））、データピッチ間のすべてにおいて、ΔＸのパネル角度を算出する。そして、ステップＳ３において、前記ステップＳ２の結果に基づいてパネル位置（Ｘ）−パネル角度（θ）特性を作成する。これによって、ステップＳ４においてパネル形状データ（高さ分布、角度分布）の作成が終了する。
【００２６】
このパネル位置（Ｘｎ）−コンベア面からの高さ（Ｚｎ）特性と、パネル位置（Ｘｎ）−角度情報（θｎ）特性（ワーク形状情報）に基づいて、図４に示すように照明／撮像追従制御特性作成手段９により、その特性を作成する。なお、照明／撮像追従制御特性は、パネル位置（Ｘｎ）毎でもよいし、搬送手段Ｃ（コンベア）の搬送スピードから算出されるパネル先頭からの時間＝パネル通過時間（Ｘｔ）としても同じである。図４で説明すると、ワーク形状情報からパネル位置（Ｘｎ）毎の高さ（Ｚｎ）と角度（θｎ）より曲面を有する被検査面への照射と撮像の角度を一定になるように、照明手段１の高さ（Ｚ１）と角度（θｓ１）、撮像手段２の高さ（Ｚ２）と角度（θｃ１）のそれぞれの制御特性を作成する。制御特性は階段状にパルス的に切り換えればよい。これは、照明手段１、撮像手段２ともに検査可能な角度に幅（マージン）を持っているためであり、検査が不可能となる角度に外れることがないような制御で作製すればよい。なお、当然のことであるが、パネルＷの曲面に沿わせて連続的に制御すれば最適な条件が得られる。
【００２７】
また、高さについても検査可能な高さに幅（マージン）を持っているため、パネルＷの曲面によって変化する高さに合わせて検査部位に照明光を照射できるような制御で作成する。これも角度制御と同様にパルス的に制御するが、連続的制御が最適である。なお、図４においてＺ１０，Ｚ１１，Ｚ２０，Ｚ２１の末尾の「０」は制御下限、「１」は制御上限をそれぞれ表す。
【００２８】
次に、図５に示すフローチャートのように、照明／撮像追従制御特性の高さ補正分の＋α特性と、−α特性の２種類の高さ補正用追従制御特性を作成して、▲１▼基本、▲２▼＋α、▲３▼−αの合計３種類の追従制御特性を保管しておき、後述する追従特性選定手段１１により高さのばらつきに応じて最適な制御特性を選定する。
【００２９】
すなわち、図５のフローチャートのステップＳ１０において、ワーク形状計測手段である変位センサー６により得られた計測データがステップＳ２０においてワーク形状データ作成手段８に転送され、ワーク形状データ作成手段８において、前述のようにパネル形状データが作成される（ステップＳ３０）。そして、ステップＳ４０において照明／撮像追従制御特性作成手段９により３種類の追従制御特性が作成される。このとき、αとしては、ては、照明の検査可能な高さの許容範囲が例えば１０ｍｍであれば、α＝１０ｍｍでよい。＋α特性は、ワーク形状情報のパネル位置（Ｘｎ）について、Ｚｎ＋α＝Ｚ´ｎを算出して、新しいＺ´ｎに対して上記同様に曲面を有する被検査面（パネル表面）への照明光照射と撮像の角度が一定になるように照明手段の高さ（Ｚ´１）と角度（θｓ１）、撮像手段２の高さ（Ｚ´２）と角度（θｃ１）の＋α制御特性を作成する。また、−α特性についても、＋α特性と同様にＺｎ−α＝Ｚ´´ｎを算出して−α特性を作成し、基本制御特性、＋α制御特性、および−α制御特性の３種類をホストコンピュータ７内に保存しておく。
【００３０】
次に、ワーク形状判定手段１０において（ステップＳ５０）、前記変位センサー６により計測した被検査パネルＷの高さＺｋを上記基本制御特性を作成した高さＺｎと比較し、絶対値ＡＢＳ（Ｚｋ）がα値以内（ＡＢＳ（Ｚｋ）＜α）であれば、ステップＳ６０において、追従特性選定手段１１により基本特性制御を選定し、絶対値ＡＢＳ（Ｚｋ）がα値より大きい場合（ＡＢＳ（Ｚｋ）＞α）、かつ符号が＋の場合には追従特性選定手段１１により＋α特性、符号が−の場合には−α特性を選定する。
【００３１】
そして、選定された追従制御特性とワーク位置検出手段３からの信号に基づき、ステップＳ７０において、照明／撮像角度位置制御手段１２によりパネルＷに対してそれぞれの位置制御を行う。ここまでが追従制御の流れであり、続いてステップＳ８０，Ｓ９０およびＳ１００において、後述するように光舌位置判定、欠陥抽出およびデータ集約／表示がなされる。
【００３２】
次に、表面欠陥検出の流れについて説明する。欠陥検出は、当該欠陥検査装置に備えた光舌位置判定手段１３、画像処理手段１４、表示手段１５を介してなされる。
【００３３】
まず、欠陥検出に先立って、撮像手段２から入力された原画を使用し、光舌位置判定手段１３により光舌の追従特性がずれていないかどうかの確認を行う。
【００３４】
光舌位置判定手段１３では、図６に示すように、ステップＳ０１の原画から、ステップＳ０２，Ｓ０３においてエッジ抽出、２値化を行い、光舌のみを抽出した後、ステップＳ０４において光舌の重心位置などの位置座標を求め、ステップＳ０５において画像中央とのずれ量を算出し、そのずれ量をステップＳ０６においてしきい値と比較する。追従が精度よく行われていれば基本的に光舌位置が画面中央となる。基本的な光舌位置は追従制御の制御ポイントを照明手段１、撮像手段２ともに中心とすれば画面中央になるが、制御ポイントは任意の位置に定めることができる。
【００３５】
判定しきい値としては、例えば画面視野の１／５程度のずれを許容値とすればよいが、照明手段１および撮像手段２の追従精度を画面内の移動距離に換算して決めればよい。なお、判定する原画の撮像位置は、例えばパネルの水平部など、パネル毎に一箇所を定めておけばよいが、任意の部位に決めることもできる。
【００３６】
ステップＳ０６における判定結果により、光舌位置が判定しきい値以内であれば、ステップＳ０７に進み画像処理手段１４によって欠陥検出を行い、表示手段１５によって検出結果を表示する。判定結果がＮＧ（不良）の場合には、ステップＳ０８に移行し、表示手段１５において、例えば「検査不可」などの表示を出力して、追従制御がＮＧであることを同時に表示し、これによって検査ができていないことを作業者等に知らしめる。
【００３７】
上記照明／撮像追従制御特性作成手段９において作成された３種類の追従制御特性は、パネルＷを本生産する前に行う試し打ち時の数枚が搬送されてくるときに作成すればよい。また、試作等において試し打ちを行うときに予めワーク形状計測手段である変位センサー６によりパネル形状を計測し、ワーク形状データ作成手段８によりパネル形状データを作成し、上記追従制御特性を作成しておいてもよい。さらに、追従制御特性は、ホストコンピュータ７の演算速度にもよるが演算時間が長い場合もあるので、毎回作成する必要はなく、ホストコンピュータ７内に一度記録された追従制御特性が存在する場合には処理を行わずに、ワーク形状データ作成手段８で作成されたパネル形状データを次のワーク形状判定手段１０によって判定を行うようにしてもても構わない。もちろん、ホストコンピュータ７の演算速度がワーク搬送手段Ｃによる搬送スピードと欠陥検出処理の処理スピードとの間で充分確保されていれば毎回行うことができる。
【００３８】
このような本実施例による表面欠陥検査装置においては、ワーク形状計測手段によって計測されたワーク形状に基づいてパネルの曲面形状情報が作成されることから、自重によって変形が生じるような剛性の低いワークの場合でも、変形後の断面形状に基づいて、照射、撮像の角度、高さを追従制御することができ、欠陥検出精度が向上することになる。
【００３９】
実施例２
図７および図８は、本発明に係わる表面欠陥検査装置の第２の実施例を示すものであって、この実施例に係わる表面欠陥検査装置においては、照明／撮像追従制御特性作成手段９による追従特性を予め計算して、ワーク形状判定手段１０に記憶させてある。
【００４０】
この場合には、図８のフローチャートに示すように、ステップＳ３２においてワーク形状データ作成手段８により作成されたパネル形状データを次のステップＳ４２において、ワーク形状判定手段１０により実施例１と同様にα判定を行い、ステップＳ５２において追従特性選定手段１１により基本特性制御か、＋α特性か、−α特性かを選定するようにしている。
【００４１】
このような第２実施例の表面欠陥検査装置においては、照明／撮像追従制御特性作成手段９による追従特性を予め計算して記憶させてあるので、処理速度が速やかものとなる。
【００４２】
実施例３
図９および図１０は、本発明に係わる表面欠陥検査装置の第３の実施例を示すものであって、この実施例に係わる表面欠陥検査装置においては、ワーク形状計測手段として画像センサー１６を使用している。
【００４３】
例えば、図１０（ａ）に示すように、画像センサー１６によってパネル（ワーク）Ｗの側面から、搬送手段Ｃであるコンベア面とパネルＷが視野に入るように撮影し、画像処理手段１４を使用した微分処理などによりコンベア面とパネル面をエッジ抽出し、図１０（ｂ）に示すように画面上での縦方向ライン（パネルの高さ方向）とコンベア面（コンベア面エッジ抽出ラインＬｃ）との交点（Ｐｃ）、縦方向ラインとパネルＷ（パネルエッジ抽出ラインＬｐ）との高さの交点（Ｐｐ）の座標を求め、Ｐｐ−Ｐｃの差を高さＺｎとして、パネル位置Ｘｎ毎に繰り返して等ピッチで演算処理し、実施例１と同様のパネル形状データＸｎ−Ｚｎを計測する。このとき、処理時間に余裕があれば画像処理手段１４を用いることなく、ホストコンピュータ７で演算するようにしてもよい。
【００４４】
撮影にはＣＣＤカメラ等のエリアセンサを使用することにより２次元の視野を確保することができ、視野に応じた画面分解能のレンズを使用すれば充分な精度の確保が可能となる。搬送手段Ｃ（コンベア）により移動中のパネルＷを撮影する場合には、少なくとも１台のＣＣＤカメラで連続撮影すれば高さ分布の計測が可能である。
【００４５】
シャッタースピードは搬送手段であるコンベアＣの搬送スピードに応じて決めればよい。また、間欠コンベアなどを使用してその停止中に計測する場合には、複数台のＣＣＤカメラを使用することによって同時に高さ分布を求めることができる。さらには、１台のカメラを電動ステージなどによってトレース移動させ、分割画像を使用するようにしてもよい。撮影するカメラ視野としては、ＣＣＤのピクセル数に応じて分解能と計測精度を考慮して適当な視野（パネルの追従制御に充分な視野）となるようにセッティングすればよい。
【００４６】
このような第３実施例に係わる表面欠陥検査装置においては、第１実施例に係わる装置と同様の効果が得られると共に、ワーク形状計測手段として第１実施例に用いた変位センサー６に代えて画像センサー１６を使用するようにしていることから、２次元のワーク形状データをより一層容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係わる表面欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ） 図１に示した表面欠陥検査装置の変位センサーによるワーク形状の計測方法を示す概略図である。（ｂ） 図２（ａ）に示した方法により計測されたワーク形状データの例を示す概略図である。
【図３】図１に示した表面欠陥検査装置のワーク形状データ作成手段によるワーク形状データの作成過程を説明する概略図である。
【図４】図１に示した表面欠陥検査装置の照明／撮像追従制御特性作成手段による追従制御特性の作成過程を説明する概略図である。
【図５】図１に示した表面欠陥検査装置の照明／撮像追従制御特性作成手段による追従制御特性補正の過程を示すフローチャートである。
【図６】図１に示した表面欠陥検査装置の光舌位置判定手段による光舌位置判定の過程を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施例に係わる表面欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示した表面欠陥検査装置の照明／撮像追従制御特性作成手段による追従制御特性補正の過程を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施例に係わる表面欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】（ａ） 図９に示した表面欠陥検査装置の画像センサーによるワーク形状の計測方法を示す概略図である。（ｂ） 図１０（ａ）に示した方法により計測されたワーク形状データの例を示す概略図である。
【図１１】従来のプレスラインにおける欠陥検査要領を示す概略図である。
【図１２】ワークとしてのパネルを２枚重ねした場合の位置ずれ例を示す概略図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は２枚重ねパネルの高さのばらつき例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 照明手段
２ 撮像手段
３ ワーク位置検出手段
４ 照明制御手段
５ 撮像制御手段
６ 変位センサー（ワーク形状計測手段）
８ ワーク形状データ作成手段
９ 照明／撮像追従制御特性作成手段
１３ 光舌位置判定手段
１４ 画像処理手段
１５ 表示手段
１６ 画像センサー（ワーク形状計測手段）
Ａ 欠陥検査エリア
Ｃ ワーク搬送手段（コンベア）
Ｗ パネル（ワーク）
Claims (9)
- ワーク搬送手段によって搬送されるワークの被検査面に対して照明光を照射する照明手段と、前記照明光の被検査面からの反射光に基づいて被検査面の受光面を撮像して受光画像を形成する撮像手段と、前記撮像手段より得られる受光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出する画像処理手段と、前記画像処理手段により検出される欠陥の情報を出力して表示する表示手段を備えると共に、ワークの種類を入力するワーク種入力手段と、該ワーク種入力手段に入力されたワーク種情報に対応したワークの曲面形状情報を選定するワーク曲面形状情報選定手段と、ワークの位置情報を検出するワーク位置検出手段と、前記ワーク曲面形状情報選定手段からのワーク曲面形状情報およびワーク位置検出手段からのワーク位置情報に基づいて照明手段の照明角度および照明高さ位置を調整して照明手段の照射角度を制御する照明制御手段と、同じく前記ワーク曲面形状情報およびワーク位置情報に基づいて撮像手段の撮影角度および撮影高さ位置を調整して撮像手段の撮像角度を制御する撮像制御手段と、欠陥検査を行う欠陥検査エリアよりも前段もしくは上流工程のスペースにおいて搬送されるワーク形状を計測するワーク形状計測手段と、該ワーク形状計測手段で計測されたワーク形状情報に基づいてワーク位置データを算出し、ワークの位置ごとの高さおよび角度等の形状データを作成するワーク形状データ作成手段と、該ワーク形状データ作成手段で作成されたワーク位置ごとの高さおよび角度等の形状データに基づいてワークの被検査面に対する前記照明手段および撮像手段による照射角度と撮像角度を一定に制御する追随特性をワーク位置ごとの高さと角度ごとに作成する照明／撮像追従制御特性作成手段と、照明手段および撮像手段により光舌位置判定を行い、追従制御の確認を行う光舌位置判定手段を備え曲面を有するワークの被検査面に対する照明光の照射角度と撮像角度を制御することを特徴とする表面欠陥検査装置。
- 前記照明手段がワークの被検査面の一方側斜め上方であって、該被検査面に立てた法線を基準として８０〜９０°の照射角度で照明光を照射する位置に配置されると共に、前記撮像手段がワークの被検査面の他方側斜め上方であって、前記法線を基準として５０〜７５°の撮像角度で前記照明光の乱反射光を検出する位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の表面欠陥検査装置。
- ワーク形状計測手段は、ワークの断面形状，高さ，距離の少なくとも１つのワーク形状情報について、ワークの少なくとも１箇所の部位について計測するセンサー計測手段からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の表面欠陥検査装置。
- ワーク形状データ作成手段は、前記ワーク形状計測手段で計測されたワークの断面形状，高さ，距離の少なくとも１つのワーク形状情報に基づいてワーク位置ごとの高さと角度のデータを算出し、ワーク位置ごとの高さおよび角度の形状データを作成するワーク曲面情報作成手段からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の表面欠陥検査装置。
- 照明／撮像追従制御特性作成手段は、前記ワーク形状計測手段で作成されたワーク位置ごとの高さおよび角度の形状データに基づいてワークの被検査面に対する前記照明手段および撮像手段による照射角度と撮像角度を一定に制御する追随特性を前記照明手段および撮像手段ごとにワーク位置ごとの高さ追従制御特性と角度追従制御特性を作成する基本追従制御特性作成手段を備え、あらかじめ設計数値もしくは評価数値として定められている前記前記照明手段および撮像手段のワーク位置ごとの高さ形状および角度形状についての追従可能限界値（±α）について、前記基本追従制御特性に対してαを考慮した（基本追従制御特性＋α）特性と、（基本追従制御特性−α）特性の少なくとも３種類の追従制御特性を作成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の表面欠陥検査装置。
- 光舌位置判定手段は、当該装置の照明および撮像手段を流用して原画像を撮像し、エッジ強調、２値化などの画像処理を行い、照明輝度が飽和しているエリアと徐々に低下していくエリアの境目である光舌の位置座標を算出する光舌位置算出手段と、照明光の照射角度と撮像角度を一定に制御する場合の基本的な光舌位置である画面中央との光舌位置ずれを判定する光舌位置ずれ量算出手段からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の表面欠陥検査装置。
- ワーク形状計測手段は、ワーク生産前の試し打ち時、オフライン、もしくは検査時にワーク形状を計測するものであることを特徴とする請求項３記載の表面欠陥検査装置。
- ワーク形状データ作成手段は、ワーク生産前の試し打ち時、もしくはオフラインで、ワーク位置ごとの高さおよび角度の形状データを作成するものであることを特徴とする請求項４記載の表面欠陥検査装置。
- 照明／撮像追従制御特性作成手段は、ワーク生産前の試し打ち時、もしくはオフラインで、追従特性を作成するものであることを特徴とする請求項５記載の表面欠陥検査装置。
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