JP4756299B2 - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

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１１−２２３５１９号公報に記載されたものがある。同公報に記載された表面欠陥検査装置は、被検査面に対して一定の浅い照射角度で照明光を照射すると共に、被検査面からの反射光を照射角度よりも大きい撮像角度で撮像することにより、被検査面における凹凸等の表面欠陥を乱反射光として捕らえるものである。そして、受光画像から表面欠陥を抽出するに際して、表面欠陥のサイズに合わせた大型微分フィルタで受光画像を微分処理し、その微分画像を縦長平滑化フィルタで平滑化処理し、その平滑化画像を差分処理することにより、傾斜成分を含んだ画像においても表面欠陥のみを精度良く２値化抽出し得る画像処理を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の表面欠陥検出装置は、表面欠陥検査の高精度化を実現したのであるが、車体パネル等のプレス成形ラインに適用する場合には、検査精度に影響を及ぼす要因として避けることの難しい外的な要因があり、主なものとして被検査面に付着した油が挙げられる。
【０００４】
すなわち、車体パネルのプレス成形では、図１５に示すように、インライン洗浄装置２００において、搬送用ロール２００Ａ、洗浄用のブラシ付ロール２００Ｂおよび絞り用のリンガロール２００Ｃにブランク材Ｂを順次通し、これにより洗浄油で表面の洗浄を行った後、トランスファプレス装置２１０において、複数の成形型２１０Ａ〜２１０Ｅによりブランク材Ｂを順次プレス成形して車体パネルＷにする。その後、車体パネルＷの表面欠陥検査を行うこととなる。この間、ブランク材Ｂは、例えばベルトコンベアによりインライン洗浄装置２００からトランスファプレス装置２１０に搬入され、トランスファプレス装置２１０内では、往復動するシャトルバー２１１およびバキュームカップ２１２により順次工程送りされる。
【０００５】
このとき、ブランク材Ｂには、洗浄油が付着しているため、ベルトコンベアによるベルト痕やバキュームカップ２１２によるバキューム痕が発生することがあり、また、付着した洗浄油が均一に絞り切れずにむらが発生したり、成形型において潤滑油等が付着したりすることがあり、これらによって表面欠陥の検出精度が低下する恐れがあるという問題点があった。例えばバキューム痕は、複数の工程を経ても消えることがなく、図１６に示すようにドアパネルＤＰに十数個のバキューム痕Ｑが残る場合があり、図１７（ａ）に示す受光画像や図１７（ｂ）に示す欠陥抽出画像に捕らえられて、表面欠陥検出の妨げになる。
【０００６】
なお、上記のような痕跡等が原因で表面欠陥の検出精度が低下する場合、別の搬送手段を採用して痕跡等の発生を防止することが考えられるが、この場合、インライン洗浄装置２００やトランスファプレス装置の大規模な改造が必要となり、工数やコストの増大を招くという問題点があった。
【０００７】
【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、被検査面に洗浄油によるバキューム痕やむら等がある場合でも、表面欠陥の検出を高精度に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。
【０００８】
【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、被検査物を搬送する被検査物搬送手段と、被検査物搬送手段により搬送された被検査物の被検査面に対して一定の照射角度で照明光を照射する照明手段と、照明手段の照射角度よりも大きい撮像角度で被検査面を撮像する撮像手段と、撮像手段で得た受光画像に基づいて被検査面の欠陥を抽出する画像処理手段と、被検査物の搬送方向において撮像手段よりも上流側に配置されて撮像手段と同じ受光画像を得る油状況検出用画像入力手段と、油状況検出用画像入力手段による受光画像に基づいて被検査面の欠陥を検出し、その欠陥数を誤検出数とするとともに誤検出数に基づいて被検査面の油状況を検出する油状況検出手段と、油状況検出手段で検出した誤検出数の増減に応じて撮像手段の撮像角度が増減するように制御特性を決定する撮像角度決定手段と、撮像角度決定手段で決定した撮像角度に基づいて撮像手段を制御する撮像角度制御手段と、撮像角度制御手段により制御された撮像手段の受光画像から画像処理手段の誤検出を除去する誤検出除去手段を備え、誤検出除去手段が、画像処理手段で欠陥抽出した際に誤検出される孤立点の全面積を算出して任意の面積以上および任意の面積以下の面積の孤立点を除去する面積判定手段と、面積判定手段による除去後に残った全孤立点に対して任意の抽出回数以上および任意の抽出回数以下の孤立点を除去する追跡照合判定手段と、面積判定手段および追跡照合判定手段による除去後に残った全孤立点に対してその縦横比に基づいて形状を識別して除去する第１形状識別手段と、面積判定手段、追跡照合判定手段および第１形状識別手段による除去後に残った全孤立点に対してその面積比に基づいて形状を識別して除去する第２形状識別手段と、第１形状識別手段および第２形状識別手段において除去対象となった孤立点に対して近傍除去領域を設定して同領域内の孤立点を除去する近傍除去判定手段を備えている構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決する手段としている。
【０００９】
また、本発明に係わる表面欠陥検査装置は、請求項２として、油状況検出用画像入力手段が、被検査面に対して一定の照射角度で照明光を照射する油状況検出用照明手段と、油状況検出用照明手段の照射角度よりも大きい撮像角度で被検査面を撮像する油状況検出用撮像手段を備えている構成とし、請求項３として、第１形状識別手段が、面積判定手段および追跡照合判定手段による除去後に残った全孤立点に対して縦横座標を算出し、算出した縦横座標から孤立点の縦横長さを算出して縦横比を算出する縦横比算出手段と、縦横比算出手段で得た縦横比と任意の縦横比判定しきい値とを比較する縦横比判定手段を備えている構成とし、請求項４として、第２形状識別手段が、面積判定手段、追跡照合判定手段および第１形状識別手段による除去後に残った全孤立点に対して縦横座標を算出し、算出した縦横座標から孤立点の縦横長さを算出し、縦横を一辺とする面積を算出する縦横面積算出手段と、面積判定手段で予め得た孤立点の実面積と縦横面積算出手段で得た縦横面積とから面積比を算出する面積比算出手段と、面積比算出手段で得た面積比と任意の面積比判定しきい値とを比較する面積比判定手段手段を備えている構成とし、請求項５として、近傍除去判定手段が、第１形状識別手段および第２形状識別手段において除去対象となった孤立点のみを対象とする近傍除去判定対象自動選定手段と、近傍除去判定対象自動選定手段において対象となった孤立点に対して上下左右斜めの少なくとも一方向について近傍除去領域を設定する近傍除去領域設定手段と、近傍除去領域設定手段で設定した近傍除去領域内において孤立点が存在するか否かを判定する孤立点有無判定手段と、孤立点有無判定手段において孤立点が存在すると判定した場合のみ近傍除去領域内の孤立点を除去する近傍除去領域内孤立点除去手段を備えている構成としている。
【００１０】
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１に係わる表面欠陥検査装置によれば、温度や湿度等の変化により変動する油状況を検出することで、環境の変化に左右されることなく欠陥検出を行うための画像を安定して得ることができ、被検査面に洗浄油によるバキューム痕やむら等がある場合でも、表面欠陥の検出を高精度に行うことができる。また、油状況検出用画像入力手段による受光画像が欠陥を検出するための撮像手段の受光画像と同じであるため、補正数値の誤差が生じる心配がなく、直接的な油状況補正を行うことができ、これにより欠陥検出の精度をより一層高めることができる。
さらに、上記の表面欠陥検査装置によれば、撮像手段による受光画像の入力角度を変化させて油状況の補正を行うことができ、常に誤検出状況をほぼ同じ状態にして安定した欠陥抽出を行うことができ、また、誤検出数の変動による画像処理時間のばらつきを回避することができ、もしくは処理不可能となることによる欠陥検出信頼度の低下を回避することができる。
さらに、上記の表面欠陥検査装置によれば、誤検出除去手段において、誤検出される孤立点の面積判定、孤立点の抽出回数に基づく追跡照合判定、孤立点の縦横比に基づいて形状を識別する第１形状識別、孤立点の面積比に基づいて形状を識別する第２形状識別、および孤立点に対して近傍除去領域を設定する近傍除去判定の順序で孤立点を除去する処理を行うことにより、誤検出を除去する除去性能が高い順序で処理が行われ、緩い凹凸等の表面欠陥（プレス欠陥）との識別が容易な順序で効果的に除去することができ、精度が高く且つ漏れのない除去が可能となり、さらに誤検出除去時間に無駄がなくなり、結果的に短時間で効果的な誤検出除去を行うことができる。
【００１３】
本発明の請求項２に係わる表面欠陥検出装置によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、油状況検出用画像入力手段が、油状況検出用の照明手段および撮像手段を備えたものとしたため、油状況を検出するのに最低必要な構成となって、装置の規模の無駄な拡大を防ぎ、最小の設置スペースと設置コストで油状況を検出する受光画像を得ることができる。
【００１５】
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及び２と同様の効果を得ることができるうえに、面積判定および追跡照合判定による除去後に残った全孤立点に対し、第１形状識別手段において、縦横座標を算出し、算出した縦横座標から孤立点の縦横長さを算出して縦横比を算出し、その縦横比と任意の縦横比判定しきい値とを比較することから、緩い凹凸である表面欠陥（プレス欠陥）を抽出する画像処理手段の特徴、すなわち横方向に長く検出し、且つ縦方向は全く検出せず、中間は三日月状に抽出するという抽出形状の中で、緩い凹凸である表面欠陥はほぼ楕円形状となるが、それ以外の際立って横に長い孤立点のみを高精度に識別することができる。
【００１６】
本発明の請求項４に係わる発明によれば、請求項１〜３と同様の効果を得ることができるうえに、面積判定、追跡照合判定および第１形状識別による除去後に残った全孤立点に対し、第２形状識別手段において、縦横座標から孤立点の縦横長さを算出し、縦横を１辺とする面積を算出し、その縦横比面積と面積判定手段で予め得られている孤立点の実面積とから面積比を算出して任意の面積比判定しきい値とを比較することから、緩い凹凸である表面欠陥（プレス欠陥）を抽出する画像処理手段の特徴、すなわち横方向に長く検出し、且つ縦方向は全く検出せず、中間は三日月状に抽出するという抽出形状の中で、緩い凹凸である表面欠陥はほぼ楕円形状となるが、それ以外の三日月状の孤立点について高精度に識別することができる。
【００１７】
本発明の請求項５に係わる発明によれば、請求項１〜４と同様の効果を得ることができるうえに、近傍除去判定手段において、第１形状識別および第２形状識別で除去対象となった孤立点のみを対象にし、上下左右斜めの少なくとも一方向について近傍除去領域を設定して、さらに近傍除去領域内において孤立点が存在するか否かを判定し、孤立点が存在すると判定された場合のみ近傍除去領域内の孤立点を除去することから、被検査物の種類毎等に誤検出位置がずれる場合においても自動的に無駄なく近傍領域を設定できることとなり、予め除去領域を設定した場合の過大領域での除去となることを防ぐことができ、除去領域のずれによる検出の見逃しや検査範囲の減少やばらつきを防止することができる。また、第１形状識別および第２形状識別で除去対象となった孤立点が存在した場合についてのみ近傍除去領域を設定するため、誤検出の危険性が高い場合についてのみ近傍除去判定が行われ、無駄な検査範囲の減少を防ぐことができる。
【００１８】
【実施例】
（実施例１）
図１は本発明に係わる表面欠陥検査装置の第１実施例を示す図である。図示の表面欠陥検査装置は、プレス成形された車体パネル（ドアパネル）である被検査物Ｗの表面欠陥を検査するものであって、被検査物Ｗを一定の速度で搬送するベルトコンベア等の被検査物搬送手段２９と、後記する照明手段および撮像手段を一体的に備えた光学的センサ１と、光学的センサ１で得た受光画像に基づいて被検査物Ｗの被検査面における表面欠陥を抽出する画像処理装置（画像処理手段）２と、光学的センサ１で得た受光画像に基づいて被検査面の油状況を検出する油状況検出手段と、油状況検出手段からの信号により画像処理装置２の誤検出を除去する誤検出除去手段としての画像ホストコンピュータ３を備えている。なお、この実施例では、油状況検出手段は画像処理装置２に含まれている。
【００１９】
光学的センサ１は、図２に示すように、センサボックス１Ａ内に、ハロゲンランプ等の光源１３と、光源１３から光ファイバ１３Ａで導き出した光をライン状の照明光にするライトガイド１４と、ライトガイド１４から照射した照明光を浅い照射角度αで被検査面Ｗｆに照射する照明用反射鏡１５と、表面欠陥を乱反射光として捕らえるために被検査面Ｗｆを照射角度αよりも大きい撮像角度βで撮像する撮像手段１１を備えている。撮像手段１１は、例えばＣＣＤカメラであって、この実施例では撮像用反射鏡１２を介して被検査面Ｗｆを撮像する。
【００２０】
表面欠陥の検査を行う場合、被検査面に対して上記の照射角度αおよび撮像角度βを一定に保つ必要がある。そこで、この実施例では、光学的センサ１を多軸制御式のロボット９に装着し、このロボット９をロボット制御装置５およびロボット制御用コンピュータ６で制御するようにしている。
【００２１】
ここで、一般的なプレス成形ラインでは、成形品ならびに成形型の変更時の初期において、緩い凹凸である表面欠陥（プレス欠陥）、キズや割れ等の欠陥を作業員が目視でチェックしている。このチェックでは、品質の目視チェックに加えて、緩い凹凸である表面欠陥をチェックするための砥石掛け等を行っており、その作業には数分から数十分を要する。この実施例では、チェック時間を利用して油状況の検出や、撮像角度の算出および制御を行い、準備を終了して本生産に備えるというフローである。
【００２２】
なお、チェックの時間内で油状況が急激に変化することは稀であり、装置の故障等が発生しない限り充分実用に耐え得る。また、仮に油状況が変化したとしても、誤検出処理フローで検出した誤検出数が明らかに多い場合には、油状況が異常であると判断して油状況を検出するフローで再度チェックすればよい。
【００２３】
被検査面における油状況検出は、初期時と異常時のみとし、通常の検査時は検査フローのみを繰り返す。まず、ロット初期の試し打ちにおいて油状況を検出するため、光学的センサ１が油状況検出用画像を撮像する。この油状況検出用画像を撮像する時の撮像角度は、誤検出が発生する小さい角度として、例えば１０〜３０°程度としておけばよい。この油状況検出用画像を画像処理装置２において画像処理し、緩い凹凸である表面欠陥（プレス欠陥）の抽出処理および誤検出を抽出する。その後、抽出数は誤検出数として算出され、ロボット制御用コンピュータ６に転送される。
【００２４】
油状況検出の基本処理を図３に基づいて説明する。ステップＳ１において装置の電源を入れると、ステップＳ２において画像処理装置２がＴＥＳＴモードとして立上がる。そして、ステップＳ３においてスタート信号がＯＮであるか否かを判定し、ＯＮである場合にはステップＳ４において試し打ちされた初期の被検査物の被検査面を光学的センサ１で撮像する。なお、スタート信号は、例えば、被検査物搬送手段２９により搬送される被検査物Ｗを検出する位置センサ類から得ることができる。
【００２５】
次に、ステップＳ５において、図４に示すＴＥＳＴモード基本処理フローに従って欠陥抽出処理を行う。すなわち、図４中のステップＳ２１において、原画（受光画像）の取り込みが行われると、ステップＳ２２において７×７（ドット）の微分フィルタＦ１により原画を微分処理し、ステップＳ２３において９×１（ドット）の平滑化フィルタＦ２により微分処理画像を平滑化処理する。そして、ステップＳ２４において微分処理画像の一定値減算演算を行ったのち、ステップＳ２５において微分処理画像と平滑化処理画像の差分処理を行い、ステップＳ２６において２値化処理を行ったのち、ステップＳ２７において２値化画像を膨張あるいは収縮処理することにより、ステップＳ２８において欠陥数を算出する。
【００２６】
その後、図３中のステップＳ６において、算出した欠陥数を誤検出数としてロボット制御用コンピュータ６に転送する。この転送後、図５に示すフローに従って誤検出数を基に油状況を判定するが、先ずは、ステップＳ７において誤検出数と予め入力してある限界設定値（Ｍ）と比較して、誤検出数が限界設定値以上である場合（ＮＯ）には、ステップＳ８において限界撮像角度を５０°に設定する。また、誤検出数が限界設定値以下である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ９において、予め入力されている誤検出数と撮像角度の関係式もしくはグラフから撮像角度を算出する。
【００２７】
ここで、図６に誤検出数と撮像角度の関係を示す。図６（ａ）に示すように、撮像角度が小さい場合には誤検出数が多く、撮像角度が大きい場合には誤検出数が少ないという結果が実験的に得られている。また、誤検出数と撮像角度との関係は、反射光の強度から理論的に求めることもできる。また、油状況としては図６（ｂ）に示すように、付着量が多い場合には誤検出多く、逆に付着量が少ない場合には誤検出が少ないという結果が実験的に得られている（ある量で飽和する）。よって、図６（ａ），（ｂ）の結果から、油状況に応じて誤検出数をパラメータにして図６（ｃ）に示すような誤検出数と撮像角度の関係を導くことができる。このようにして得た撮像角度に基づいて、ステップＳ１０において撮像角度制御装置７に指令が出され、光学的センサ１における撮像手段１１の角度が設定角度に制御される。その後、ステップＳ１１において検査モードへの切換えを行う。
【００２８】
具体例として図７に撮像角度調整の対策を行わない場合の原画像および検出画像と、撮像角度調整の対策を行った場合の原画像および検出画像を示す。図７から明らかなように、対策を行わない場合には、原画像においてバキューム痕が撮像される。なお、傾斜方向から撮像しているため、実際には円形であるバキューム痕が楕円状に撮像されている。そして、バキューム痕が検出画像にも残って誤検出され、欠陥の抽出精度も低下する。これに対して、対策を行った場合には、原画像からバキューム痕が殆ど除去されるので検出画像にもバキューム痕は無く、バキューム痕の誤検出が解消されて欠陥の抽出精度が高められる。
【００２９】
撮像手段１１の角度制御は、図２に示す角度制御支点１６を中心にして、撮像手段１１と撮像用反射鏡１２とを一体で角度変更すれば可能である。また、撮像手段１１と撮像用反射鏡１２を単独で回動させ且つ昇降させても同じ結果が得られる。さらに、撮像用反射鏡１２を使用せず、撮像手段１１で被検査面Ｗｆを直接撮像する構成としても良い。これは、照明用反射鏡１５についても同じで、ライトガイド１４で被検査面Ｗｆを直接照射する構成としても良い。さらに、撮像用反射鏡１２や照明用反射鏡１５を複数枚使用した構成とすることも可能である。
【００３０】
撮像手段１１の制御範囲としては、例えば撮像角度で１０〜５５°程度とすればよい。従来の画像処理では、撮像角度が１０〜３０°の範囲において緩い凹凸である表面欠陥が精度良く検出できるとしているが、プレス成形ラインにおける被検査物Ｗのように表面に油が付着している場合は、図８に示すように、撮像角度が５０°程度まで検出可能（限界撮像角度）であることが実験的に証明されている。よって、本発明では、図８に示す如く緩い凹凸である表面欠陥が検出できる限界付近まで撮像角度を制御可能とすることで、誤検出性能との両立を実現している。
【００３１】
ＴＥＳＴモードは、待機中の時間をフィードバックし、図３中のステップＳ１２において被検査物Ｗの搬送が始まらずに一定時間の停止状態が続く時は、油状況が変化したと判断してＴＥＳＴモードに戻るようにしておく。また、ステップＳ１３においてスタート信号がＯＮになり、ステップＳ１４において検査を開始した後には、ステップＳ１５において、検査中も常に被検査物Ｗが正常に流れているか（ラインが停止していないか）を任意の設定値Ｆに基づいて検査周期を監視し、検査周期が設定値Ｆ以上（ＮＯ）であればライン停止と判断してＴＥＳＴモードに戻る。さらに、ステップＳ１５において検査周期が設定値Ｆ以内である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１６において検査を継続し、ステップＳ１７において手動停止がＯＦＦであるか否かを判定し、ＯＦＦである場合にはステップＳ１８において装置電源をＯＦＦにする。
【００３２】
なお、停止時間を管理してはいるが、ライン作業者が必要に応じて手動でＴＥＳＴモードに切換えることができるように割り込み可能としておき、任意に初期状態に戻れるようにしておく。そして、上記したステップＳ１２で油状況検出の処理フローが終了し、ステップＳ１３において検査待機状態となり、スタート信号の入力を待つことになる。
【００３３】
次に、スタート信号が入力されたら被検査物Ｗの形状毎に設定したセンサ制御特性に基づいて光学的センサ１を制御し、その受光画像を画像処理装置２に入力し、画像処理装置２において従来と同様の画像処理手法で欠陥抽出を行う。その抽出結果はホストコンピュータ３に送られ、誤検出除去処理が行われる。
【００３４】
図９には誤検出除去の基本処理フローを示す。なお、ステップＳ３１〜Ｓ３７は、図４で説明したステップＳ２１〜Ｓ２７と同じである。そして、ステップＳ３８においてラベリングを行い、ステップＳ３９において誤検出である孤立点に対して最大値および最小値を除く面積および重心の計算を行った後、ステップＳ４０においてホストコンピュータ３により面積判定を行い、ステップＳ４１において追跡照合判定を行う。そして、ステップＳ４２において孤立点の縦横比に基づく第１形状識別を行った後、ステップＳ４３において孤立点の面積比に基づく第２形状識別を行い、さらにステップＳ４４において孤立点に対して近傍除去領域を設定して同領域内の孤立点の除去する近傍除去を行って誤検出を除去し、ステップＳ４５において結果表示モニター４に欠陥を表示する。
【００３５】
ステップＳ４０における面積判定では、被検査物Ｗが自動車の車体パネルである場合、緩い凹凸である表面欠陥（プレス欠陥）と全く面積が異なる車体パネルのエッジ部、ドアノブの穴あるいはドアモールエッジ部等のように比較的識別の容易な誤検出孤立点が主に除去される。次に、ステップＳ４１における追跡照合判定では、埃や小さい穴（ドアモール用穴やウィンドウオッシャ穴）等の緩い凹凸と比較的面積が近いが撮像回数が異なる誤検出孤立点、すなわち追跡して照合する回数が非常に多い誤検出孤立点や逆に非常に少ない誤検出孤立点が主に除去される。一般的には、面積判定および追跡照合判定において、誤検出孤立点が約１／２〜１／４程度まで除去される。
【００３６】
また、面積判定および追跡照合判定における除去後に残った孤立点について、第１形状識別、第２形状識別および近傍除去を順番に行う。その処理フローを図１０（ａ）に示す。
【００３７】
ステップＳ５１において面積判定および追跡照合判定による除去後に残っている全孤立点を対象とし、ステップＳ５２において、図１０（ｂ）に示すような一般的なフィレ座標算出フィルター等を使用して、縦横ＸＹ座標（Ｘｍｉｎ，Ｘｍａｘ，Ｙｍｉｎ，Ｙｍａｘ）を算出する。次に、ステップＳ５３において、縦横ＸＹ座標を使用して全孤立点の縦長さ（ΔＹ＝ Ｙｍａｘ− Ｙｍｉｎ ）と横長さ（ΔＸ＝ Ｘｍａｘ − Ｘｍｉｎ ）を演算し、横長さ（ΔＸ）／縦長さ（ΔＹ）である縦横比（Ｒ）を演算する。
【００３８】
次に、ステップＳ５４において、横長さ（ΔＸ）×縦長さ（ΔＹ）である縦横面積（ΔＸ×ΔＹ）を演算し、先の図９のフローで算出済みの面積判定で使用した実面積（Ｓｄ）との比、すなわち縦横面積（ΔＸ×ΔＹ ）／実面積（Ｓｄ）である面積比（Ｓ）を演算する。そして、ステップＳ５５およびＳ５６において、第１形状識別および第２形状識別として、演算した縦横比（Ｒ）と面積比（Ｓ）を予め入力された縦横比しきい値（Ｒ０）、面積比しきい値（Ｓ０）と比較し，各結果がしきい値以下であれば欠陥と判定する。
【００３９】
また、演算した縦横比（Ｒ）と面積比（Ｓ）がしきい値以上であれば誤検出として除去するが、これらは、それぞれの固有値である縦横座標算出値（Ｘｍｉｎ，Ｘｍａｘ，Ｙｍｉｎ，Ｙｍａｘ）、縦長さ（ΔＹ）、横長さ（ΔＸ）、および図１１のフローで算出済みの面積算出時に同時に算出可能な重心座標等孤立点の情報を持った状態で保存する。これらは後で説明する近傍除去において使用する。
【００４０】
なお、しきい値は緩い凹凸である表面欠陥（プレス欠陥）の縦横比（Ｒ）と面積比（Ｓ）を予め実験的に求め、確実に判定が可能なしきい値を経験的にＲ０，Ｓ０として入力しておけばよい。また、一般的な緩い凹凸である表面欠陥では、縦横比しきい値（Ｒ０）は５．５程度とし、面積比しきい値（Ｓ０）は３程度としておけばよい。さらに、第１形状識別用演算の後に判定を行い、第２形状識別用演算の後に判定を行う順序、あるいは第１形状識別用演算および第２形状識別用演算の後に第１形状識別判定および第２形状識別判定を行う順序のどちらでも同じ結果を得ることができる。
【００４１】
この第１形状識別および第２形状識別においては、従来の欠陥を抽出するフィルターの特性上、画面上の縦方向のエッジには感度がなく、第１形状識別の縦横比（横長さ（ΔＸ）／縦長さ（ΔＹ））判定において、楕円形状となる緩い凹凸の表面欠陥と比較的異なる横長形状のものは除去される。また、横方向エッジには感度が高いので、縦と横の中間である斜めのエッジに対しても誤検出が発生し、その形状が三日月形状になるため、第２形状識別の面積比（縦横面積（ΔＸ×ΔＹ ）／実面積（Ｓｄ））において、楕円形状となる緩い凹凸の表面欠陥とは異なる面積比となり、これにより除去される。
【００４２】
次に、近傍除去について説明する。近傍除去では、第１形状識別と第２形状識別により判定除去されて保存されている孤立点のみを対象とするため、先ず保存情報を読み出す。この読み出された保存情報に基づいて、図１０中のステップＳ５７において近傍領域の位置を設定する。すなわち、近傍領域を設定する位置は、保存されている孤立点が誤検出された元の位置（重心位置等）とする。
【００４３】
そして、ステップＳ５８において、第１形状識別と第２形状識別により判定除去された孤立点の全てについて、元の座標位置における縦、横および斜めつまり上下左右斜めのすべての方向の少なくとも一方向について近傍除去領域を算出して設定する。この設定する方向および量は、図１０（ｄ）に示すように、ＬＸ＋， ＬＸ−， ＬＹ＋， ＬＹ−， ＬＸ'＋， ＬＸ'−， ＬＹ'＋， ＬＹ'−のように予め入力しておけばよい。また、領域を設定する基準は、夫々の孤立点の座標値の最大および最小から延長してもよいし、重心座標から延長してもよい。この延長の方向および量は実験的に求めることができる。
【００４４】
なお、欠陥を抽出する従来例のフィルターの特性上、孤立点は横長になることから、途切れやすい縦方向を多めにして近傍領域を設定するのが望ましい。一般的には、横方向はΔＸの２倍程度でよく、縦方向は多めのΔＹの３倍程度とするのが望ましいが、誤検出の傾向を調べながら領域の設定の方向および量を任意に設定できるようにしておくのが望ましい。
【００４５】
近傍領域の設定が終了した後には、ステップＳ５９において、除去対象有無判定により、設定した近傍領域内に除去する対象とするべき孤立点が存在するかどうか、つまり近傍領域内に例えば重心座標が存在する孤立点があるかないかを判定し、存在しなければ誤検出処理を終了する。また、存在すれば、その孤立点を誤検出と判定し、ステップＳ６０において近傍領域除去により除去する。存在する孤立点の判定条件は重心座標や、最大および最小座標の一部で良く、誤検出性能および検査範囲の減少割合と照らし合わせて実験的に決めればよい。そして、ステップＳ６１において欠陥を表示する。
【００４６】
さらに、近傍除去で主に除去対象となるのは、従来例の欠陥を抽出するフィルターの特性上、横方向エッジには感度が高く横長形状に誤検出される孤立点と、縦と横の中間である斜めのエッジ部で三日月形状に誤検出される孤立点の端部付近において小さく途切れた孤立点である。これは縦方向のエッジには感度が無いフィルターの特性上、三日月形状孤立点や横長形状孤立点の端部で小さく途切れるためである。これにより、近傍除去によって途切れた小さい孤立点を除去することで誤検出したすべての孤立点を除去することが可能となる。
【００４７】
なお、上記構成において、撮像手段１１には、アナログ式ＣＣＤカメラやＣ―ＭＯＳタイプのデジタル式カメラ等を使用することができる。また、撮像用反射鏡１２や照明用反射鏡１３は、一般的な反射鏡を使用することができ、反射率が高くて歪みも少ない光学的な反射鏡であればより良い。
【００４８】
（実施例２）
図１１は本発明に係わる表面欠陥検査装置の第２実施例を説明する図である。
この実施例は、第１実施例に対し、油状況を検知する専用の油状況検出用画像入力手段である油状況検出用光学的センサ８を追加して設け、常時油状況の検出を行う例である。
【００４９】
まず、検査前段すなわち被検査物搬送手段２９の上流側に設置した油状況検出用光学的センサ８が、検査前の被検査物Ｗにおける被検査面の油状況検出用画像を撮像する。この撮像は、表面欠陥の検査と同じように、別の多軸制御型ロボット９に油状況検出用光学的センサ８を装着し、同センサ８を自走させて被検査面を撮像するが、誤検出の出やすい位置が予め分かっている場合には、任意の位置に固定して撮像してもよい。なお、油状況検出の制御方法や誤検出処理フローは先の実施例と同様に行われる。その基本フローを図５に示す。
【００５０】
すなわち、ステップＳ７１において装置電源をＯＮにすると、ステップＳ７１においてＴＥＳＴモードが立ち上がり、ステップＳ７３においてスタート信号がＯＮであるか否かを判定する。スタート信号がＯＮになると、ステップＳ７４において油状況検出用光学的センサ８により油状況検出用画像を撮像し、ステップＳ７５において図４のフローで説明したＴＥＳＴモード処理を行う。そして、ステップＳ７６において油状況検出用画像処理装置１０により誤検出数を求めてそのデータをロボット制御用コンピュータ６に転送する。
【００５１】
次に、ステップＳ７７において誤検出数が任意の設定値Ｍ以内であるか否かを判定し、設定値Ｍ以内では無い場合（ＮＯ）には、ステップＳ７８において撮像角度を５０°に設定し、設定値Ｍ以内である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ７９において設定撮像角度を判定した後、ステップＳ８０において撮像角度を制御する。
【００５２】
そして、ステップＳ８１においてスタート信号がＯＮであるか否かを判定し、ＯＮである場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ８２において検査を開始し、ステップＳ６３において検査を継続し、検査が終了してからステップＳ８４において装置電源をＯＦＦにする。
上記実施例においても、先の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（実施例３）
図１２は本発明に係わる表面欠陥検査装置の第３実施例を説明する図である。この実施例は、第１実施例に対し、被検査面を撮像するためのシステムを異ならせた例である。なお、油状況検出の制御方法と誤検出処理フローは先の実施例と全く同じである。
【００５４】
この実施例における被検査物Ｗは、自動車のドアパネルであって、中間を頂部領域とする曲面形状の被検査面を有すると共に、被検査面における一端側の曲率が他端側に比べてやや大きいものとなっており、曲率の大きい一端側約半面を搬送方向前面部Ｐｆとし、他端側の残り半面を搬送方向後面部Ｐｒとして被検査物搬送手段２９により搬送される。
【００５５】
被検査物搬送手段２９は、例えばベルトコンベアで構成されており、広角度照明手段２６による照明光の照射および各撮像手段２７，２８による撮像を行う間に被検査物Ｗを一定速度で水平移動させる水平搬送部２９Ａと、水平搬送部２９Ａの前方側に連続して下り勾配を成す傾斜搬送部２９Ｂを備えている、傾斜搬送部２９Ｂは、前方撮像手段２７の下側に検査後の被検査物Ｗを通過させるようになっており、検査中における前方撮像手段２７の下降限を低く得ると共に、前方撮像手段２７と検査後の被検査物Ｗとの干渉を防止するためのものである。
【００５６】
広角度照明手段２６は、固定式の後側撮像手段４との間において、被検査物Ｗの被検査面の搬送方向後面部Ｐｒに照明光を照射すると共に、前方撮像手段２７との間において、被検査面の搬送方向前面部Ｐｆに照明光を照射する。このとき、広角度照明手段２６は、被検査物搬送方向に対して、その前方側および後方側の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物Ｗを通過させることにより、表面欠陥の検査が行われる。
【００５７】
広角度照明手段２６は、被検査物搬送方向（Ｌ）を横切るライン状の照明光を形成する照射手段５２と、照射手段５２からの照明光を反射して照射する鏡面反射手段５３と、鏡面反射手段５３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５４と、各手段５２，５３，５４を一体的に昇降させる照明用昇降駆動手段５５を備えている。
【００５８】
照明用昇降駆動手段５５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５６を上下動させる駆動機構５７を備えている。スライド体５６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５２、鏡面反射手段５３および照明用回転駆動手段５４を保持している。
【００５９】
照射手段５２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５８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５８からの光をライン状に集光するライトガイド５９とを複数組備えると共に、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５８でライトガイド５９に光を伝送して、ライン状の照明光を形成する照射手段５２とすることにより、広角度照明手段２６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。
【００６０】
この照射手段５２には、例えば、メタルハライドやキセノンメタルハライド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５９を用いることにより、ライトガイド５９の数自体をも少なく抑えるようにしている。
【００６１】
鏡面反射手段５３は、鏡面体を主体とする軽量なものであって、照射手段５２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５４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６０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５４は、モータ類が用いられ、鏡面反射手段５３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。
【００６２】
前後の撮像手段２７，２８は、相対向する状態に配置されており、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６１を備え、とくに、前方撮像手段２７は、各ＣＣＤカメラ５１を回動させて撮像方向を変化させる手段と、各ＣＣＤカメラ６１を昇降させる撮像用昇降駆動手段６３を備えている。
【００６３】
撮像用昇降駆動手段６３は、被検査物搬送手段２９の上側の図示しない梁に、モータを含む駆動機構６５を備えると共に、駆動機構６５によって上下に駆動されるフレーム６６を備え、フレーム６６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６７を保持している。このビーム６７は、フレーム６６の一方側において、撮像用回転駆動手段により一端部が保持してあると共に、フレーム６６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、複数のＣＣＤカメラ６１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には、モータ類が用いられ、ビーム６７とともに各ＣＣＤカメラ６１を一斉に回動させる。このように、複数のＣＣＤカメラ６１を用いることにより、撮像手段２７，２８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。
【００６４】
また、この実施例では、先述したように、被検査物Ｗの搬送方向前面部Ｐｆの曲率が搬送方向後面部Ｐｒの曲率よりも大きいことから、搬送方向前面部Ｐｆの前端部に対する所定の撮像角度βを得るために、前方撮像手段２７の下降限が被検査物搬送手段２９の水平搬送部２９Ａとほぼ同じ高さになっている。これに対して、被検査物搬送手段２９は、前方撮像手段２７と移動する被検査物Ｗとが干渉しないように、前方側に先述の傾斜搬送部２９Ｂを備えている。
【００６５】
さらに、広角度照明手段２６による照明光の前後方向への切換えや、この切換えに伴う前後の撮像手段２７，２８の制御を行うには、被検査物搬送手段２９の側部に、移動する被検査物Ｗを検出する油状況検出位置検出手段３０、前方位置検出手段３１および後方位置検出手段３２を設け、これらの検出手段３０〜３２による位置検出信号を用いて切換えや制御のタイミングを決定する。
上記実施例においても先の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
（実施例４）
図１３は本発明に係わる表面欠陥検査装置の第４実施例を説明する図である。
この実施例は、第３実施例に対し、油状況を検出する専用の照明手段（油状況検出用照明手段）３３および撮像手段（油状況検出用撮像手段）３４を設けた場合を示している。なお、これらの照明手段３３および撮像手段３４は、第３実施例で説明した広角度照明手段（２６）や前方撮像手段（２７）と同じ構成である。
【００６７】
この実施例の場合、油状況検出の制御方法と誤検出処理フローは先の実施例と全く同じであり、油状況検知用画像の取得は検査前段において被検査物Ｗの形状に合わせて照明手段３３および撮像手段３４を制御して入力画像を撮像する。なお、例えば被検査物Ｗが車体パネルであって、比較的平坦なフードやルーフパネルである場合、照明手段３３や撮像手段３４を必ずしもその形状に合わせて制御して入力画像を撮像する必要はなく、被検査物Ｗの種類毎に任意の角度位置で固定して入力画像を撮像しても良い。
上記の実施例においても先の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
（実施例５）
図１４は本発明に係わる表面欠陥検査装置の第５実施例を説明する図である。
この実施例は、第２実施例に対し、第３および第４の実施例で説明した広角度照明手段２６と、前後の撮像手段２７，２８を採用したものであり、これらの手段２６〜２８を用いて、表面欠陥検出と油状況検出の両方を行うものである。また、油状況検出の制御方法と誤検出処理フローは先の実施例と全く同じであり、先の実施例と同様の効果を得ることができる。
【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第１実施例を説明する図である。
【図２】光学的センサの構成を説明する断面図である。
【図３】表面欠陥検出用の光学的センサを油状況検出に流用した場合における油状況検出の基本処理を説明するフローチャートである。
【図４】ＴＥＳＴモードの基本処理を説明するフローチャートである。
【図５】油状況検出用画像入力手段を用いた場合の油状況検出の基本処理を説明するフローチャートである。
【図６】撮像角度と検出数との関係を示すグラフ（ａ）、油付着量と誤検出数との関係を示すグラフ（ｂ）、および誤検出数と撮像角度との関係を示すグラフ（ｃ）である。
【図７】撮像角度調整の対策を行わない場合と行った場合での原画像おｙび検出画像である。
【図８】撮像角度と誤検出性と緩い凹凸である表面欠陥の検出性との関係を示すグラフである。
【図９】誤検出除去を行う基本処理を説明するフローチャートである。
【図１０】欠陥判定処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明に係わる表面欠陥検査装置の第２実施例を説明する図である。
【図１２】本発明に係わる表面欠陥検査装置の第３実施例を説明する図である。
【図１３】本発明に係わる表面欠陥検査装置の第４実施例を説明する図である。
【図１４】本発明に係わる表面欠陥検査装置の第５実施例を説明する図である。
【図１５】プレス成形ラインを説明する概略的な側面図である。
【図１６】被検査物であるドアパネルにおけるバキューム痕を示す平面図である。
【図１７】バキューム痕を捕らえた受光画像（ａ）および欠陥抽出画像（ｂ）である。
【符号の説明】
Ｗ 被検査物
Ｗｆ 被検査面
１ 光学的センサ
２ 画像処理装置（画像処理手段）
３ 画像用ホストコンピュータ（誤検出判定手段）
６ ロボット制御用コンピュータ（撮像角度決定手段）
７ 撮像角度制御装置（撮像角度制御手段）
８ 油状況検出用光学的センサ
１０ 油状況検出用画像処理装置（油状況検出手段）
１１ 撮像手段
２６ 広角度照明手段
２７ 前方撮像手段
２８ 後方撮像手段
２９ 被検査物搬送手段
３３ 油状況検出用照明手段
３４ 油状況検出用撮像手段

Claims (5)

1. 被検査物を搬送する被検査物搬送手段と、
   被検査物搬送手段により搬送された被検査物の被検査面に対して一定の照射角度で照明光を照射する照明手段と、
   照明手段の照射角度よりも大きい撮像角度で被検査面を撮像する撮像手段と、
   撮像手段で得た受光画像に基づいて被検査面の欠陥を抽出する画像処理手段と、
   被検査物の搬送方向において撮像手段よりも上流側に配置されて撮像手段と同じ受光画像を得る油状況検出用画像入力手段と、
   油状況検出用画像入力手段による受光画像に基づいて被検査面の欠陥を検出し、その欠陥数を誤検出数とするとともに誤検出数に基づいて被検査面の油状況を検出する油状況検出手段と、
   油状況検出手段で検出した誤検出数の増減に応じて撮像手段の撮像角度が増減するように制御特性を決定する撮像角度決定手段と、
   撮像角度決定手段で決定した撮像角度に基づいて撮像手段を制御する撮像角度制御手段と、
   撮像角度制御手段により制御された撮像手段の受光画像から画像処理手段の誤検出を除去する誤検出除去手段を備え、
   誤検出除去手段が、
   画像処理手段で欠陥抽出した際に誤検出される孤立点の全面積を算出して任意の面積以上および任意の面積以下の面積の孤立点を除去する面積判定手段と、
   面積判定手段による除去後に残った全孤立点に対して任意の抽出回数以上および任意の抽出回数以下の孤立点を除去する追跡照合判定手段と、
   面積判定手段および追跡照合判定手段による除去後に残った全孤立点に対してその縦横比に基づいて形状を識別して除去する第１形状識別手段と、
   面積判定手段、追跡照合判定手段および第１形状識別手段による除去後に残った全孤立点に対してその面積比に基づいて形状を識別して除去する第２形状識別手段と、
   第１形状識別手段および第２形状識別手段において除去対象となった孤立点に対して近傍除去領域を設定して同領域内の孤立点を除去する近傍除去判定手段を備えている
   ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
2. 油状況検出用画像入力手段が、被検査面に対して一定の照射角度で照明光を照射する油状況検出用照明手段と、油状況検出用照明手段の照射角度よりも大きい撮像角度で被検査面を撮像する油状況検出用撮像手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
3. 第１形状識別手段が、
   面積判定手段および追跡照合判定手段による除去後に残った全孤立点に対して縦横座標を算出し、算出した縦横座標から孤立点の縦横長さを算出して縦横比を算出する縦横比算出手段と、
   縦横比算出手段で得た縦横比と任意の縦横比判定しきい値とを比較する縦横比判定手段を備えてい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。
4. 第２形状識別手段が、
   面積判定手段、追跡照合判定手段および第１形状識別手段による除去後に残った全孤立点に対して縦横座標を算出し、算出した縦横座標から孤立点の縦横長さを算出し、縦横を一辺とする面積を算出する縦横面積算出手段と、
   面積判定手段で予め得た孤立点の実面積と縦横面積算出手段で得た縦横面積とから面積比を算出する面積比算出手段と、
   面積比算出手段で得た面積比と任意の面積比判定しきい値とを比較する面積比判定手段手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面欠陥検査装置。
5. 近傍除去判定手段が、
   第１形状識別手段および第２形状識別手段において除去対象となった孤立点のみを対象とする近傍除去判定対象自動選定手段と、
   近傍除去判定対象自動選定手段において対象となった孤立点に対して上下左右斜めの少なくとも一方向について近傍除去領域を設定する近傍除去領域設定手段と、
   近傍除去領域設定手段で設定した近傍除去領域内において孤立点が存在するか否かを判定する孤立点有無判定手段と、
   孤立点有無判定手段において孤立点が存在すると判定した場合のみ近傍除去領域内の孤立点を除去する近傍除去領域内孤立点除去手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面欠陥検査装置。

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