JP6213783B2 - 車両用ウインドガラスの検査方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用ウインドガラスの検査方法及びその装置に関し、特に外部の格子模様を用いてウインドガラスの透過歪を検査する車両用ウインドガラスの検査方法及びその装置に関する。

近年、車両のデザイン等の要求からウインドガラス、特にフロントウインドガラスの３次元曲面化が進んでいる。運転者は、走行中、フロントウインドガラスを通して外部の景色や物体を視ているため、フロントウインドガラスの湾曲部を通して視る景色や物体は湾曲の程度に応じて歪んで視える。この３次元曲面に伴う透過歪が許容値以上の場合、運転者は煩わしさを感じることがある。また、リヤウインドガラスにおいても、透過歪が大きな場合、同様に煩わしさを感じる。

特許文献１の検査方法は、曲面ガラスを対象にしたものではないが、板ガラスに格子模様を投射して得た格子画像から横及び縦（行及び列）方向の格子線を抽出し、夫々の横縦格子線にラベル付けを行い、ラベルの付いた各横縦格子線の格子交点に基づき連結関係を判別し、対象物の平面歪を計測している。
これにより、近接する格子交点の連結関係を容易に把握でき、平面歪を計測することができる。

特開平１−３１９８７２号公報

特許文献１の検査方法では、格子模様を用いた画像処理により平面歪を計測できるものの、運転者が知覚可能なフロントウインドガラスの透過歪を評価できるものではない。
そこで、本発明者は、歪度合と歪面積とからなる次式の歪計算式を新たに設定し、外部の格子模様を運転者のアイポイント位置から撮像した格子画像を用いてフロントウインドガラスの透過歪を評価した。
歪度合＝（伸びと縮みの絶対値（ｍｍ））／（基準格子寸法（ｍｍ））×場所係数
歪面積＝ＮＧ格子数／全格子数×場所係数

ここで、伸びと縮みの絶対値は、計測対象となる格子模様のうち行及び列を選択し、歪が存在しない格子同士を結ぶ基準線を設定した後、この基準線から最も正方向に変位した距離と最も負方向に変位した距離とを加算した値であり、ＮＧ格子数は、基準線からずれている格子数であり、全格子数は、基準線に隣接した格子数である。
また、場所係数は、運転者の視線とフロントウインドガラスとの交差角度に基づき設定する。具体的には、運転者の正面に対応する部分を大きな値、助手席乗員の正面に対応する部分を中間値、フロントウインドガラスの左右両端部分及び上端部分を小さい値に設定した。

前述した歪計算式により、透過歪を数値化した指標を作成することができたが、撮像手段の機構上、格子画像の歪部分は不明瞭なぼけた画像として出力される。
それ故、伸びと縮みの絶対値は作業者の視認による判断が必要とされることから、作業者の個人差によるばらつきを避けることができない。また、フロントウインドガラス全面を検査する場合には、歪計算に長時間の演算を要し、量産車両の検査に対応できないという問題がある。

本発明の目的は、３次元曲面を有するウインドガラスの透過歪を容易に評価できる車両用ウインドガラスの検査方法及びその検査装置等を提供することである。

請求項１の車両用ウインドガラスの検査方法は、外部の格子模様を用いてウインドガラスの透過歪を検査する車両用ウインドガラスの検査方法において、前記ウインドガラスを透過して前記格子模様を撮像した第１格子画像を作成する第１画像作成ステップと、前記第１格子画像を前記格子模様に対応した画素マトリックスにより構成された描画フォーマット上の第２格子画像に変換する画像変換ステップと、前記第２格子画像に基づき第１グレースケール画像を作成する第２画像作成ステップと、前記第１グレースケール画像から前記画素マトリックスのうちの前記格子模様の複数の行格子線及び列格子線に夫々対応する行領域及び列領域から外れた部分を除去した第２グレースケール画像を作成する第３画像作成ステップと、前記第２グレースケール画像の判定閾値未満の濃度の画素を最小濃度に変更した画像、又は前記第２グレースケール画像の判定閾値未満の濃度の画素を最小濃度に変更した画像の濃度を反転させた画像を評価用画像として作成する第４画像作成ステップと、前記評価用画像に基づき前記ウインドガラスの透過歪を評価する評価ステップと、を有することを特徴としている。

この車両用ウインドガラスの検査方法では、前記第２格子画像に基づき第１グレースケール画像を作成する第２画像作成ステップを備えるため、第２格子画像を介して第１格子画像を濃淡情報に変換することができる。
前記第１グレースケール画像から前記画素マトリックスのうちの前記格子模様の複数の行格子線及び列格子線に夫々対応する行領域及び列領域から外れた部分を除去した第２グレースケール画像を作成する第３画像作成ステップを備えるため、情報量を小さくすることができ、演算時間を短縮化することができる。
前記第２グレースケール画像の判定閾値未満の濃度の画素を最小濃度に変更した画像、又は前記第２グレースケール画像の判定閾値未満の濃度の画素を最小濃度に変更した画像の濃度を反転させた画像を評価用画像として作成する第４画像作成ステップを備えるため、第１格子画像の歪を格子線の濃淡状態によって表示することができ、透過歪に対する作業者の認識容易性を高くすることができる。ここで、認識容易性とは、作業者に拘らず誰でも定量的にばらつきなく認識できるという意味である。即ち、透過歪による格子線の歪量を歪としてではなく、所定幅を有する直線の濃度に置換して表現した画像によって、ウインドガラスの透過歪の具合を知覚的に表現している。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１画像作成ステップにおいては、前記格子模様を運転者のアイポイント位置から撮像することを特徴としている。
この構成によれば、運転者が知覚する透過歪を確実に検査することができる。

請求項３の車両用ウインドガラスの検査装置は、外部の格子模様を用いてウインドガラスの透過歪を検査する車両用ウインドガラスの検査装置において、前記ウインドガラスを透過して前記格子模様を撮像した第１格子画像を作成する第１画像作成手段と、前記第１格子画像を前記格子模様に対応した画素マトリックスにより構成された描画フォーマット上の第２格子画像に変換する画像変換手段と、前記第２格子画像に基づき第１グレースケール画像を作成する第２画像作成手段と、前記第１グレースケール画像から前記画素マトリックスのうちの前記格子模様の複数の行格子線及び列格子線に夫々対応する行領域及び列領域から外れた部分を除去した第２グレースケール画像を作成する第３画像作成手段と、前記第２グレースケール画像の判定閾値未満の濃度の画素を最小濃度に変更した画像、又は前記第２グレースケール画像の判定閾値未満の濃度の画素を最小濃度に変更した画像の濃度を反転させた画像を評価用画像として作成する第４画像作成手段とを備えたことを特徴としている。
この構成によれば、第１格子画像の歪を格子線の濃淡状態によって表示できるため、透過歪に対する作業者の認識容易性を高くすることができる。

本発明の車両用ウインドガラスの検査方法及びその装置によれば、３次元曲面を有するウインドガラスの透過歪を容易に評価することができる。

実施例１に係る車両用フロントウインドガラスの検査ステーションを示す斜視図である。 図１の平面図である。 検査装置のブロック図である。 描画フォーマットである。 第２格子画像の例である。 図５のＡ領域の拡大図である。 図６の第１グレースケール画像である。 図７の第２グレースケール画像である。 図８の中間評価用画像である。 車両用フロントウインドガラスの検査手順を示すステップチャートである。 評価用画像の例である。 基準画像の例である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明を車両ＶのフロントウインドガラスＷの検査に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。

以下、本発明の実施例１について図１〜図１２に基づいて説明する。
本実施例では、図１〜図３に示すように、３次元曲面を有するフロントウインドガラスＷの透過歪を検査する検査方法及び検査装置について説明する。
ここで、透過歪とは、運転者が車両Ｖのシートに着座した状態でフロントウインドガラスＷを通して外部の対象物を視たとき、フロントウインドガラスＷを通さないときにおける対象物の見え方に対する形状の歪みである。

まず、透過歪検査の前提条件について説明する。
フロントウインドガラスＷの左右一側半部を検査した後、他側半部を検査している。
本実施例では、右ハンドル車両Ｖに装着されたフロントウインドガラスＷの左側半部の検査を例として説明する。
図１，図２に示すように、運転者のアイポイントに相当する位置に撮像装置２としてのＣＣＤを配設し、直交格子状の格子模様６を有する格子パネル５を運転者の視線ラインに直交するように配設している。運転者の視線ラインは、運転者のアイポイント相当位置とフロントウインドガラスＷの左側半部の中心位置とを結ぶ延長線Ｌである。
尚、フロントウインドガラスＷの右側半部の検査の場合、左ハンドル車両Ｖを想定してアイポイント相当位置を設定する。

格子パネル５は、床面に設置された基台上に固定され、その下端がフロントウインドガラスＷの下端よりも高さ位置が低く且つ上端がフロントウインドガラスＷの上端よりも高さ位置が高くなるように設定されている。
格子模様６は、左右方向に延びる複数の行格子線と上下方向に延びる複数の列格子線とが各々直交状に交差するように形成されている。夫々の格子サイズは、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形状に形成され、行及び列格子線の太さが夫々１ｍｍに設定されている。

格子サイズは、アイポイント相当位置に配設された撮像装置２から格子パネル５までの距離（以下、格子距離という）を２．５ｍｍに設定したとき、５ｍｍ×５ｍｍ〜２０ｍｍ×２０ｍｍの範囲内であれば格子模様６を汎用の撮像装置２で容易に撮像することができる。好ましくは、１０ｍｍ×１０ｍｍの格子サイズが格子歪を含むときの画質精度の面で最も優れている。
格子距離は、格子サイズを１０ｍｍ×１０ｍｍに設定したとき、２．５ｍ〜４．０ｍの範囲内であれば格子歪を汎用の撮像装置２で容易に撮像することができる。

次に、フロントウインドガラスＷの検査装置１について説明する。
図３に示すように、この検査装置１は、格子模様６を撮像可能な撮像装置２（第１画像作成手段）と、出力装置３と、これらとデータを送受信可能な制御装置４等を備えている。
撮像装置２は、例えばＣＣＤやデジカメ等からなり、フロントウインドガラスＷの左側半部を通して格子模様６を撮像することによりＲＧＢを備えた第１格子画像（図示略）として作成可能に構成されている。
出力装置３は、ディスプレイやＣＲＴ等の表示装置、プリンタ等の印刷装置等を備え、評価用画像２６（図１１参照）を出力可能に構成されている。

制御装置４は、撮像装置２によって撮像された第１格子画像の情報を入力し、第１格子画像に含まれたフロントウインドガラスＷの歪を行及び列格子線の濃淡状態によって表示可能に構成されている。この制御装置４は、各種プログラムを実行するＣＰＵと、各種制御プログラムを格納したＲＯＭと、判定閾値や各種パラメータ等を記憶したＲＡＭと、入力インターフェースと、出力インターフェース等を有する統合数値演算装置である。

制御装置４は、複数の画素３３の集合からなる描画フォーマット３１を有している。
図４に示すように、描画フォーマット３１は、複数の画素３３が行及び列方向に夫々配列された画素マトリックス３２によって構成されている。画素マトリックス３２には、格子模様６の複数の行格子線及び列格子線に夫々対応した複数の行評価範囲３４（行領域）及び列評価範囲３５（列領域）が設定されている。

制御装置４は、画像変換部１１（画像変換手段）と、第２画像作成部１２（第２画像作成手段）と、第３画像作成部１３（第３画像作成手段）と、第４画像作成部１４（第４画像作成手段）等を備えている。
図５，図６に示すように、画像変換部１１は、第１格子画像の情報を描画フォーマット３１の画素マトリックス３２上に第２格子画像２２として変換可能に構成されている。
画素マトリックス３２は、第１格子画像が第２格子画像２２に変換されたとき、第２格子画像２２に対応した行及び列格子線の太さが画素３３の２行（２列）に相当するように予め設定されている。尚、格子模様６の行及び列方向と、第１格子画像の行及び列方向と、第２格子画像２２の行及び列方向とは、夫々対応して平行関係が設定されている。

第２画像作成部１２は、画素マトリックス３２上に変換された第２格子画像２２をグレースケール変換して第１グレースケール画像２３を作成している。
図７に示すように、この第２画像作成部１２では、ＲＧＢを備えた第２格子画像２２の輝度を保持したまま、色相情報と彩度情報を削除することにより、第１グレースケール画像２３を形成している。第１グレースケール画像２３は、濃度０（暗）から濃度２５５（明）までの濃淡情報のみで規定されている。尚、グレースケール変換は、ＲＧＢの平均値を用いる中間値法、ＲＧＢに重み付けを行う加重平均法等適宜条件に適合した手法を採用することができる。

第３画像作成部１３は、第１グレースケール画像２３のうち行評価範囲３４又は列評価範囲３５から外れた部分を除去した第２グレースケール画像２４を作成している。
尚、列格子線についても同様の処理を行うため、以下、行格子線について主に説明する。
図８に示すように、行評価範囲３４は、歪が存在しなければ行格子線が存在する領域に設定されており、行評価範囲３４から逸脱した部分は歪が含まれている部分であるため、第２グレースケール画像２４では、行評価範囲３４のうち最大濃度の部分が、行格子線が存在すべき位置から大きく歪んでいる部分を示し、行評価範囲３４のうち最小濃度の部分が、行格子線が歪むことなく存在している部分を示し、中間濃度の部分が、行格子線が歪むことにより元々行格子線が存在するべき画素３３に対する行格子線の占有率が減少した部分を示している。これにより、行格子線のうち歪が含まれている部分を歪が含まれていない部分に対して明確に区分しながら、情報量を小さくすることができ、後行程の演算時間を短縮化している。

第４画像作成部１４は、第２グレースケール画像２４の判定閾値未満の濃度部分を最小濃度０に変更した後、濃度を反転させた評価用画像２６を作成している。
行評価範囲３４のうち、判定閾値、例えば濃度１２８、未満の濃度の部分は、行格子線が歪むことなく存在している部分或いは行格子線が存在すべき位置から僅かに歪んでいる部分であり、行評価範囲３４のうち、判定閾値以上の濃度の部分は、行格子線が存在すべき位置から大きく歪んでいる部分である。
図９に示すように、第４画像作成部１４は、行評価範囲３４のうち、行格子線が歪むことなく存在している部分及び行格子線が存在すべき位置から僅かに歪んでいる部分を単一の最小濃度に変更した中間評価用画像２５を作成している。

第４画像作成部１４は、図１１に示すように、中間評価用画像２５の濃度を反転することにより、評価用画像２６を作成している。これにより、背景色に対して検査対象である行格子線の濃度を明瞭化することができる。更に、評価用画像２６は僅かに歪を含む行格子線の中間濃度を維持しているため、透過歪を検査する際、透過歪が含まれる大きさを格子線のかすれ状態によって容易に認識することができ、歪の認識容易性を高くすることができる。
制御装置４は評価用画像２６の情報を出力装置３に出力し、出力装置３が評価用画像２６を表示又は印字する。作業者は、フロントウインドガラスＷの透過歪を表示又は印字された評価用画像２６に基づき検査することができる。

次に、図１０に基づいて、フロントウインドガラスＷの透過歪を検査する検査手順について説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は、各ステップを示す。
まず、Ｓ１では、準備ステップを行う。
準備ステップは、検査ステーションにおいて上記規格サイズの格子模様６を格子パネル５に配設すると共に車両Ｖの運転者のアイポイント相当位置に撮像装置２を配設し、車両Ｖを格子パネル５に対して所定の対向角度で位置決めする。

次に、撮像装置２によって格子模様６を撮像し第１格子画像を作成する（Ｓ２）。
このとき、右ハンドル車両Ｖの場合、フロントウインドガラスＷの左側半部が全域含まれるように撮像する。
次に、図５に示すように、第１格子画像を描画フォーマット３１上の第２格子画像２２に変換する（Ｓ３）。

第２画像作成ステップでは、第２格子画像２２に基づき第１グレースケール画像２３を作成する（Ｓ４）。図７に示すように、描画フォーマット３１上の各々の画素３３を０〜２５５の濃度で表示する。
次に、第２グレースケール画像２４を作成する（Ｓ５）。
Ｓ５では、第１グレースケール画像２３から画素マトリックス３２のうちの夫々対応する行及び列評価範囲３４，３５から外れた部分を除去した第２グレースケール画像２４を作成する（図８参照）。

次に、第４画像作成ステップを行う（Ｓ６）。
第４画像作成ステップでは、第２グレースケール画像２４の判定閾値未満の濃度の画素３３を最小濃度に変更して中間評価用画像２５（図９参照）を作成した後、中間評価用画像２５の濃度を反転させて評価用画像２６を作成する。
最後に、評価用画像２６を用いてフロントウインドガラスＷの透過歪を検査する（Ｓ７）。

図１１に示すように、本実施例では、左上部領域から右下部領域に亙って格子線が途切れている部分が複数存在している。この格子線が途切れた部分が大きな透過歪が発生する部分であり、灰色の格子線部分が比較的小さな透過歪が発生する部分である。
評価用画像２６と基準画像２７（図１２参照）とを比較し、フロントウインドガラスＷ全体に対する透過歪が発生する部分の割合、大きな透過歪（途切れた部分）が発生する割合、大きな透過歪が発生する部位等を総合的に評価してフロントウインドガラスＷの透過歪を検査する。
尚、フロントウインドガラスＷの左側半部の検査終了後、右側半部の検査を行う。

次に、上記車両用フロントウインドガラスＷの検査方法の作用、効果について説明する。
本フロントウインドガラスＷの検査方法によれば、第２格子画像２２に基づき第１グレースケール画像２３を作成する第２画像作成ステップＳ４を備えるため、第２格子画像２２を介して第１格子画像を濃淡情報に変換することができる。
第１グレースケール画像２３から画素マトリックス３２のうちの夫々対応する行評価範囲３４又は列評価範囲３５から外れた部分を除去した第２グレースケール画像２４を作成する第３画像作成ステップＳ５を備えるため、情報量を小さくすることができ、演算時間を短縮化することができる。第２グレースケール画像２４の判定閾値以上の濃度の画素３３を最小濃度に変更した評価用画像２６を作成する第４画像作成ステップＳ６を備えるため、第１格子画像の歪を格子線の濃淡状態によって表示することができ、透過歪に対する作業者の認識容易性を高くすることができる。ここで、認識容易性とは、作業者に拘らず誰でも定量的にばらつきなく認識できるという意味である。即ち、透過歪による格子線の歪量を歪としてではなく、所定幅を有する直線のかすれ（濃度）状態に置換して表現した画像によって、フロントウインドガラスＷの透過歪の具合を知覚的に表現している。

第１画像作成ステップＳ２においては、格子模様６を運転者のアイポイント位置から撮像するため、運転者が知覚する透過歪を確実に検査することができる。
第４画像作成ステップＳ６においては、第２グレースケール画像２４の判定閾値未満の濃度の画素を最小濃度に変更した中間評価用画像２５の濃度を反転させて評価用画像２６を作成するため、透過歪に対する作業者の認識容易性を一層高くすることができる。
本フロントウインドガラスＷの検査装置１によれば、基本的に上記車両用フロントウインドガラスＷの検査方法と同様に、第１格子画像の歪を格子線の濃淡状態によって表示できるため、透過歪に対する作業者の認識容易性を高くすることができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、フロントウインドガラスの例を説明したが、車両に装着されるウインドガラスであれば何れのウインドガラスであっても良く、リヤウインドガラスの透過歪を検査する検査方法及び検査装置に適用しても良い。

２〕前記実施形態においては、撮像装置としてＣＣＤを用いた例を説明したが、デジタルカメラによって格子模様を撮像しても良い。また、デジタルカメラによって格子模様を撮像する場合、第２画像作成ステップまでデジタルカメラで処理することも可能である。

３〕前記実施形態においては、既に車両に装着されたフロントウインドガラスを通して視える透過歪を検査する検査方法及び検査装置の例を説明したが、車両に装着される前のフロントウインドガラスの透過歪の検査に適用しても良い。この場合、フロントウインドガラスを車両に装着したときと同じ配置状態（高さ位置及び傾斜角度）にする。

４〕前記実施形態においては、判定閾値を濃度１２８に設定した例を説明したが、検査環境（例えば、照度、天候、季節等）やフロントウインドガラス使用（例えば曲率、面積等）によって適宜最適な判定閾値を設定することができる。
また、中間評価用画像の濃度を反転して評価用画像を作成した例を説明したが、中間評価用画像のうち最小濃度と最大濃度とを反転して表示し、中間濃度の部分は反転処理を省略しても良い。これにより、処理を簡略化することができる。

５〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

１ 検査装置
２ 撮像装置
４ 制御装置
６ 格子模様
１１ 画像変換部
１２ 第２画像作成部
１３ 第３画像作成部
１４ 第４画像作成部
２２ 第２格子画像
２３ 第１グレースケール画像
２４ 第２グレースケール画像
２５ 中間評価用画像
２６ 評価用画像
３１ 描画フォーマット
３２ 画素マトリックス
３３ 画素
３４ 行評価範囲
３５ 列評価範囲
Ｗ フロントウインドガラス
Ｖ 車両

Claims (3)

1. 外部の格子模様を用いてウインドガラスの透過歪を検査する車両用ウインドガラスの検査方法において、
   前記ウインドガラスを透過して前記格子模様を撮像した第１格子画像を作成する第１画像作成ステップと、
   前記第１格子画像を前記格子模様に対応した画素マトリックスにより構成された描画フォーマット上の第２格子画像に変換する画像変換ステップと、
   前記第２格子画像に基づき第１グレースケール画像を作成する第２画像作成ステップと、
   前記第１グレースケール画像から前記画素マトリックスのうちの前記格子模様の複数の行格子線及び列格子線に夫々対応する行領域及び列領域から外れた部分を除去した第２グレースケール画像を作成する第３画像作成ステップと、
   前記第２グレースケール画像の判定閾値未満の濃度の画素を最小濃度に変更した画像、又は前記第２グレースケール画像の判定閾値未満の濃度の画素を最小濃度に変更した画像の濃度を反転させた画像を評価用画像として作成する第４画像作成ステップと、
   前記評価用画像に基づき前記ウインドガラスの透過歪を評価する評価ステップと、
   を有することを特徴とする車両用ウインドガラスの検査方法。
2. 前記第１画像作成ステップにおいては、前記格子模様を運転者のアイポイント位置から撮像することを特徴とする請求項１に記載の車両用ウインドガラスの検査方法。
3. 外部の格子模様を用いてウインドガラスの透過歪を検査する車両用ウインドガラスの検査装置において、
   前記ウインドガラスを透過して前記格子模様を撮像した第１格子画像を作成する第１画像作成手段と、
   前記第１格子画像を前記格子模様に対応した画素マトリックスにより構成された描画フォーマット上の第２格子画像に変換する画像変換手段と、
   前記第２格子画像に基づき第１グレースケール画像を作成する第２画像作成手段と、
   前記第１グレースケール画像から前記画素マトリックスのうちの前記格子模様の複数の行格子線及び列格子線に夫々対応する行領域及び列領域から外れた部分を除去した第２グレースケール画像を作成する第３画像作成手段と、
   前記第２グレースケール画像の判定閾値未満の濃度の画素を最小濃度に変更した画像、又は前記第２グレースケール画像の判定閾値未満の濃度の画素を最小濃度に変更した画像の濃度を反転させた画像を評価用画像として作成する第４画像作成手段とを備えたことを特徴とする車両用ウインドガラスの検査装置。