JPH01203948A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車の塗装面や鏡面に近い機械加工物等の被
検査物の表面の欠陥を検査する表面欠陥検査装置に関す
る。

（従来の技術） 上塗り塗装が完了した後の自動車車体の塗装面や、切削
加工ないし研削加工が完了した後の機械加工物の表面が
所定の仕上状態となっているか否か、つまり表面に傷、
突起、ブッ、或いは汚れ等が発生しているか否かを検知
するなめに、今日ではこれを表面欠陥検査装置を用いて
自動的に行なうようにしている。

例えば、自動車車体の塗装表面の欠陥を検査するために
従来では特公昭６０−２２８９０９号公報に示されるよ
うな表面欠陥検査装置が用いられている。この場合は産
業用ロボットのアームの先端に表面欠陥検査装置が装着
されるようになっており、この装置は被検査物の表面に
レーザスリット光を照射するレーザ発生器と、被検査物
の表面で反射した光を受光するカメラ部とを有し、この
装置はロボットの制御部にティーチングされた情報に従
って、所定の軌跡で被検査物である塗装面に沿って移動
するようになっている。

このような表面欠陥検査装置にあっては、特に自動車車
体の塗装面のように湾曲面を有する部分を検査する場合
には、ロボットによって装置を被検査物の表面に沿って
移動させると、装置と被検査物の表面との間の距離が変
化したり、或いは被検査物の表面の傾斜角度が徐々に変
化してしまうことがある。このような変化が生じると、
カメラ部内のラインセンサに被検査物からの反射光が入
射しなくなるので、正確に表面の状態を検出することが
できるなくなる。そのために、従来では前記公報に示さ
れるように、レーザ発生器を２軸方向に首振り運動させ
るようにしたり、或いはロボットのアーム自体を作動さ
せて表面欠陥検査装置の姿勢を補正するようにしている
。

（発明が解決しようとする問題点） しからなから、従来のような表面欠陥検査装置にあって
は、被検査物が凹面を有している場合などは、レーザー
発生器から照射された光がこの凹面で拡開するように反
射されるため、この反射光を受光するカメラ内に全ての
反射光を収容できないという問題点があった。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので
あり、被検査物の表面形状の湾曲状態に拘らず、表面欠
陥を検査し得る表面欠陥検査装置を提供することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、被検査物の表面に対して移動可能となった装
置本体に、レーザスリット光を照射するレーザ発生器を
有する投光部と当該投光部から照射され前記被検査物の
表面で反射した光を受光するカメラ部とを設け、前記投
光部からの前記レーザースリット光をレンズを介して前
記被検査物の表面に反射させる反射鏡を、前記装置本体
と前記被検査物との距離に応じて前記被検査物に照射さ
ｈる前記レーザスリット光の照射位置が変化するように
移動可能に前記装置本体に取付け、前記レーザ発生器を
旋回可能に前記装置本体に取付けろと共に、前記レンズ
を前記レーザー発生器から照射されるレーザー光の方向
に移動可能に取付けてなる表面欠陥検査装置によって、
上記目的を達成するものである。

（作用） レーザ発生器からのレーザスリット光をレンズ及び反射
鏡を介して被検査物に照射し、ここからの反射光をカメ
ラ部内のセンサに入射させる。これにより、被検査物の
表面が検査されることになる。そして、被検査物の表面
からの反射光が平行光となるように前記レンズを移動さ
せることにより、被検査面全体の反射光をカメラ内に受
光させることができる。また、装置本体の被検査物の表
面に沿う移動に伴なって、被検査物のうち表面が傾斜し
ている部分を検査する場合には、装置本体に取付けられ
たレーザ発生器を旋回させてここから照射されるレーザ
スリット光を傾斜させることによって、カメラ部内の所
定の位置に反射光を入射させることができる。同様に、
被検査物と装置本体との距離が変化しても、光路補正部
材をなす反射鏡を作動させることによって、所定の位置
に反射光を入射させることができる。

（実施例） 以下、図示する本発明の一実施例に基いて本発明の詳細
な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る表面欠陥検査装置を示
す斜視図であり、装置本体１は図示しないロボットのア
ームの先端に装着されるようになっており、このロボッ
トの制御部内に予めティーチングされた情報に従って、
所定の塗装が完了した後のパネルＷを被検査物として、
これの表面に沿って装置本体１が移動することになる。

この装置本体１のロボットのアームに対する装着は、こ
の装置本体１に取付けられた連結部２をロボットのアー
ムに取付けることによってなされる。

この装置本体１は板状の部材から構成されており、この
装置本体１にはその上側に投光部３が取付けられ、この
投光部３内には第１図に示すようにレーザスリット光を
照射するレーザ発生器４が組込まれている。このレーザ
発生器４としては、半導体レーザが用いら九ている。レ
ーザ発生器４から照射され、被検査物Ｗの表面で反射し
た光を受光するカメラ部５が装置本体１の裏面側に取付
けられている。この装置本体１の先端には正面部６ａと
左右の側面部６ｂとからなり全体的に門形となった光路
補正部材６が、前記側面部６ｂの部分で回動自在に取付
けられている。この光路補正部材６の正面部６ａの内面
には反射鏡７が取付けらノ１、投光部３内のレーザ発生
器４から照射されなレーザスリット光は、反射Ｍ７で正
反射して被検査物であるパネルＷの表面に照射され、こ
こで正反射してカメラ部５に受光される。このカメラ部
５内にはＣＣＤ等からなるラインセンサが設けられてい
る。このレーザ光は非常に指向性が強いことから、被検
査物の表面に傷やブツ等の表面欠陥があると、照射され
たレーザスリット光がそこで散乱することになり、ライ
ンセンサの光電変換出力が変化することになるなめ、こ
の出力の大小によって表面の欠陥の有無が検知できる。

更に、装置本体１の表面側には、投光部３からテーパー
形状に末広がりに照射されたレーザスリット光を平行光
線に変化させる平行化レンズ８が設けられ、背面側には
パネルＰの表面で反射したレーザ発生器ｔ・光を投影し
て拡散するスリガラス等からなる透過型の拡散スクリー
ン９が設けられている。

この平行化レンズ８は、第３図に示すように、レンズ本
体１５は基盤１６上にガイドレール１７によって移動可
能に取付けられ、このレンズ本体１５の一端に形成され
たねじ部１５ａと送りねじ１８とが螺合している。この
送りねじ１８は、その両端ｔｓａ、ｔａｂを支持部材１
９．１９によって支持されると共に、モータ２０の主軸
（不図示）に連結されている。そして、このモータ２０
が作動して主軸が所定の方向に回転すると、前記送りね
じ１８によってレンズ本体１５がガイドレール１７に沿
って進退するようになっている。更に、このレンズ本体
１５には所定の間隔をおいてレーザー光を遮断する一対
の暗スリット２１．２１が設けられている。

被検査物であるパネルＷの表面と装置本体１との上下方
向の距離が変化した場合に、被検査物の表面からの反射
光の焦点がカメラ部５内のラインセンサに合わせられる
ようにすべく、光路補正部材６が回動可能となっており
、この回動運動は第１図に示すモータ１４によって行な
われるようになっている。したがって、例えば第２図に
おいて実線で示す位置の状態で表面欠陥を検査している
場合に、装置本体１がロボットによって被検査物Ｗの表
面に沿って移動するに従って、仮想線で示す位置に被検
査物Ｗの表面が下ったとすると、これに合わせて光路補
正部材６を第２図に示すように回動する。これにより、
カメラ部５内のセンサの位置に反射光の焦点が一致する
ことになる。

また、被検査物Ｗの表面が設定された状態よりも傾斜し
な状態となった場合には、そのままでは被検査物からの
反射光はカメラ部５内のセンサに焦点を結ばなくなる。

このために、レーザ発生器４は第１図に示すように、受
は部材９によって旋回可能に取付けられており、これを
旋回させるために装置本体１にはその表面側にモータ１
０が取付けられ、このモータ１０によって回転する歯車
１１と、レーザ発生器４に取付けられた歯車１２とが噛
合っている。したがって、被検査物Ｗの表面が水平とな
っな状態から、仮想線で示すように傾斜した状態となっ
た場合には、モータ１０を駆動してレーザ発生器４を旋
回させることによって、被検査物Ｗからのレーザ反射光
をカメラ部５内のセンサに入射させることができる。

更に、被検査物Ｗの表面が上方に湾曲している場合は、
レーザー発生器４から照射した光はこの表面で反射した
際、第４図の一点鎖線で示すように、拡開する方向に反
射することとなり、この反射光を拡散スクリーン９で集
光させてもカメラ５内に収容できない場合が生じるため
、同第４図に点線で示すように、平行化レンズ８を前記
モータ２０を作動させることによって移動させ、被検査
物Ｗの表面で反射した光が常に平行光となるようにして
いる。このモータ２０の作動は、レンズ本体１５に設け
た暗スリット２１．２１の間隔をカメラ５によって検出
し、この間隔を所定の範囲内に制御するように後述する
スリット幅検出部２７から作動信号を送るようにしてい
る。

次に、第５〜６図を参照しつつ、本実施例の動作に係る
構成を説明する。

第５図は本発明に係る表面欠陥検査装置の制御ブロック
図、第６図は同表面欠陥検査装置の作動状態を示すフロ
ーチャートである。

第５図にあっては、制御手段２２内に入出力部２３と、
画像処理部２４と、表面欠陥検出部２５と、機器制御部
２６と、スリット幅検出部２７と、位置演算部２８とを
設けている。また、前記レーザー発生器４を旋回させる
モータ１０と、前記光路補正部材６を移動させるモータ
１４と、被検査物Ｗで反射したレーザー光を受光するカ
メラ部５と、前記平行化レンズ８を移動させるモータ２
０と、前記被検査物Ｗの位置を検出する位置検出センサ
２９とを、前記制御手段２２内の入出力部２３にそれぞ
れ接続している。前記制御手段２２内では、カメラ５に
入射さ九るレーザ光の焦点を合わせるべく、位置検出セ
ンサー２９からの信号を入出力部２３を介して位置演算
部２８に送るようになっている。この位置演算部２８で
演算された位置データは前記３つのモータ１０，１４．
２０を作動制御する機器制御部２６に送られ、この機器
制御部２６からの作動及び停止の信号は、入出力部２３
を介して前記２つのモータ１０．１４に送られるように
なっている。また、前述のように、カメラ部５により平
行化レンズ８の暗スリット幅を検出すると、この信号は
入出力部２３を介してスリット幅検出部２７に送られ、
ここで所定の幅範囲に入っているか否かの判断がなされ
る。もし、この暗スリット幅が所定の範囲外であった場
合は、このスリット幅検出部２７から機器制御部２６に
信号が送られ、入出力部２３を介して平行化レンズ８を
移動させるモータ２０を作動させるようになっている。

更に、これらの動作を終了して、被検査物Ｗの反射光が
適正にカメラ５内に入光されると、ラインセンサの光電
変換出力が入出力部２３を介して画像処理部２４に送ら
れる。この信号は逐次画像処理され、そのデータが表面
欠陥検出部２５に送られ、この表面欠陥検出部２５で表
面欠陥の有無を判断する。このデータは、入出力部２３
を介して表示部３０を作動させる。この表示部３０の作
動によって、表面欠陥の有無が作業者等に知らされるこ
とになる。

第６図に示す本実施例の動作状態のフローチャートに基
づき、更に詳細に説明する。

ステップト〜３ ０ボット本体の制御部から作動信号が入力されると、位
置検出センサ２９が作動し、被検出物Ｗの表面の位置に
対するレーザー発生器４及び光路補正部材６の状態が適
正な位置にあるか否かの判断がなされる。

ステップ４〜５ ステップ３の位置判断データに基づき、もしレーザ発生
器４の旋回状態が所定範囲外にある場合は、機器制御部
２６に信号を送り、モータ１０を適正な位置になるまで
作動させる。一方、所定範囲内にある場合は、モータ１
０はそのままの状態を維持する。

ステップ６〜７ 上記ステップ４〜５と同様に、ステップ３の位置判断デ
ータに基づき、光路補正部材６が所定範囲外にある場合
は、モータ１４を光路補正部材６が適正な位置になるま
で作動させる。一方、所定範囲内に圧場合は、モータ１
４はそのままの状態を維持する。

ステップ８〜９ 次に、レーザー発生器４から照射された光を被検査物Ｗ
の表面で反射させ、カメラ５内にこの反射光を入光する
。この時、平行化レンズ８に設けた暗スリット２１の幅
を前記カメラ５で検出し、この信号をスリット幅検出部
２７に送る。

ステップ１０〜１１ ステップ９のスリット幅データを受信したスリット幅検
出部２７は、このデータが所定の範囲内にあるか否かの
判断を行なう。もし、範囲外であれば、所定の範囲内に
なるようにモータ２０を作動させる。一方、範囲内であ
れば、平行化レンズ８はそのままの位置を維持する。

ステップ１２ ステップ８にてカメラ５内に入光した反射光による光電
変換出力データは、画像処理部２４に送られ、ここで画
像処理がなされ、このデータは表面欠陥検出部２５に送
られる。

ステップ１３〜１４ 表面欠陥検出部２５においては、ステップ１２の画像処
理データによって、被検査物Ｗ表面の表、面欠陥の有無
を判断すると共に、このデータを表示部３０に送り、こ
の表示部３０で、表面欠陥の有無が表示される。

ステップ１５ 被検査物Ｗの所定の検査範囲を走査し終えると、ロボッ
ト本体から作業終了信号が送られ、この信号を受信する
と、一連の検査作業が終了する。

このように、被検査物Ｗの表面の形状に拘らず、被検査
物Ｗからの反射光を適正にカメラ５内に入射することが
できる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、装置本体に取付けられな
レーザ発生器を旋回させてここから照射されるレーザス
リット光を傾斜させることによって、被検査物が傾斜し
た状態となっても、カメラ部内の所定の位置に反射光を
入射させることができる。同様に、被検査物と装置本体
との距離が変化しても、光路補正部材となる反射鏡を作
動させることによって、所定の位置に反射光を入射させ
ることができる。更に、被検査物の表面が湾曲していて
も、レンズをその湾曲具合によって移動させることによ
り、カメラ内の所定に位置に反射光を入射させることが
できる。これにより、従来のに比して小型の表面欠陥装
置が得られ、しかも被検査物の形状に拘らず、正確かつ
迅速に所望の位置の表面を検査することとが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る表面欠陥検査装置を示
す斜視図、第２図は第１図の正面図、第３図はレンズ部
分を示す拡大斜視図、第４図はレンズの移動に伴なうレ
ーザー光の照射状態を示す概念図、第５図は本発明に係
る表面欠陥検査装置の制御ブロック図、第６図は同表面
欠陥検査装置の作動状態を示すフローチャートである。 １・・・装置本体、３・・・投光部、４・・・レーザ発
生器、５・・・カメラ部、６・・・光路補正部材、７・
・・反射鏡、８・・・レンズ、　　１０．１４．２０・
・・モータ。 特許出願人　　　　　日産自動車株式会社代理人　弁理
士　　　八　１）幹　ａ（ばか１名）第１図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検査物の表面に対して移動可能となった装置本体に、
   レーザスリット光を照射するレーザ発生器を有する投光
   部と当該投光部から照射され前記被検査物の表面で反射
   した光を受光するカメラ部とを設け、前記投光部からの
   前記レーザースリット光をレンズを介して前記被検査物
   の表面に反射させる反射鏡を、前記装置本体と前記被検
   査物との距離に応じて前記被検査物に照射される前記レ
   ーザスリット光の照射位置が変化するように移動可能に
   前記装置本体に取付け、前記レーザ発生器を旋回可能に
   前記装置本体に取付けると共に、前記レンズを前記レー
   ザー発生器から照射されるレーザー光の方向に移動可能
   に取付けてなる表面欠陥検査装置。