JPH0312686B2

JPH0312686B2 -

Info

Publication number: JPH0312686B2
Application number: JP8389084A
Authority: JP
Inventors: Yoshitada Sekine; Fumiki Yokota; Wataru Kubota
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1991-02-20
Also published as: JPS60228910A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野この発明は、例えば自動車の塗装面や鏡面に近
い機械加工物など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。

従来技術上記のような被検査物の表面における傷、突
起、ブツ、汚れ等の欠陥の検査は、非能率で個人
差のある作業員による目視検査から例えば指向性
の強いレーザ光を利用した表面欠陥検査装置によ
る自動検査に移行する動向にある。

このレーザ光を利用した従来の表面欠陥検査装
置の検査原理の一例を第１図を参照して説明す
る。

同図において、レーザ発生器１から被検査物の
表面２に照射して正反射させたレーザスリツト光
LSを、検出装置３における集光レンズ４によつ
て光電センサであるラインセンサ５に集光させて
光電変換するようにしておく。

このようにすれば、レーザ光が非常に指向性が
強いために、被検査物の表面２に傷やブツなどの
欠陥があると、照射されたレーザスリツト光LS
がそこで散乱して、ラインセンサ５の光電変換出
力が変化するため、この出力の大小によつて表面
２の欠陥の有無を検査できる。

しかしながら、このような検査原理に基づく従
来の表面欠陥検査装置では、次のような問題があ
つた。

すなわち、被検査物の表面２からの正反射光を
集光レンズ４を介して直接ラインセンサ５によつ
て検出し得るようにするには、光軸を非常に精度
良く一致させておく必要があるため、通常はレー
ザ発生器１と検査装置３との間の非常に面倒な３
次元レベルでの光軸合せをした後、両者を固定設
置するようにしているが、このようにすると検査
装置に対する被検査物の表面２の相対位置関係も
常に一定にする必要がある。

そのため、表面が平担であるものや、軸部材の
外周面のように形状が一定である被検査物の表面
しか検査することができず、被検査物が限られて
しまう問題があつた。

また、この問題の解決策として、レーザ発生器
１、被検査物の表面２、及び検出装置３の間の相
対位置関係を３次元のレベルで非常に精度良く検
出すると共に、その検出結果に基づいて光軸をや
はり３次元で非常に精度良く一致させる検出／調
整機構を備えてシステム構成することが考えられ
るが、このような検出／調整機構は大変に複雑で
大型となるばかりか高価であるため、実用的では
なく、特に検査装置と被検査物とを相対移動させ
ながら、被検査物の表面欠陥を検査する検査仕様
には不向であつた。

さらに、従来装置では、集光レンズ４の焦点調
整を被検査物の表面２と検出装置３との間の相対
位置関係が変わる毎にその都度行なわなければな
らないなどの問題もあつた。

目的この発明は、上記のような背景に鑑みてなされ
たものであり、検出／調整系の構成が比較的簡単
で小型化が計れ、しかも安価で実用性に富み、
種々の被検査物に対しても一々面倒な焦点調整を
行なう必要もなく、移動検査態様にも容易に対応
できる表面欠陥検査装置を提供することを目的と
する。

構成そのため、この発明による表面欠陥検査装置
は、レーザ発生器から照射されて被測定物の表面
から反射したレーザスリツト光を拡散スクリーン
に投影拡散させると共に、拡散スクリーンと一体
の欠陥検出用のラインセンサが撮像する拡散スク
リーン上のライン状の部位に対する拡散スクリー
ン上の反射レーザスリツト光による投影像の姿勢
を姿勢センサによつて検出し、その検出結果に基
づいて、レーザ発生器と欠陥検出用のラインセン
サの両光軸の交差角及び両光軸によつて形成され
る平面の被検査物の表面に対する傾斜角を調整す
るように構成し、欠陥検出用のラインセンサが撮
像する拡散スクリーン上のライン状の部位に反射
レーザスリツト光による投影像が位置した時の欠
陥検出用のラインセンサの検出結果によつて、被
検査物の表面の欠陥を検査するようにしている。

実施例以下、この発明の実施例を図面の第２図以降を
参照しながら説明する。

第２図は、この発明による表面欠陥検査装置の
制御系を除いた部分の一実施例を示す斜視構成図
である。

同図において、６が表面欠陥検査装置であり、
取付盤７を介して移動機械装置としてのロボツト
８の先端部に取り付けてある。

この表面欠陥検査装置６は、取付盤７に固定さ
れた基部９と、この基部９に取り付けた第２の調
整機構１０と、基部９に対しブラケツト１１，１
１を介して矢示θy方向に首振り可能に取り付け
た可動ステー１２と、この可動ステー１２の裏面
側に矢示Ａ方向に回動可能に取り付けた第１の調
整機構１３と、可動ステー１２の前面一端部に軸
１４を介して矢示θx方向に首振り可能に取り付
けたレーザ発生器１５と、可動ステー１２の前面
他端部に固定して取り付けた検出装置１６と、可
動ステー１２の下端中央付近に取り付けた欠陥マ
ーカ１７等とによつて構成されている。

制御系を除く第２の調整機構１０は、一端部に
タコジエネレータ１８を取り付けた駆動モータ１
９と、連結部２０を介して駆動モータ１９によつ
て回転される平歯車２１と、この平歯車２１に噛
合して軸２２を矢示θ₁方向に回転させる平歯車２
３等とによつて構成され、駆動モータ１９の回転
を制御することによつて、軸２２に固定したブラ
ケツト１１，１１を介して可動ステー１２を基部
９に対して矢示θy方向に自由に首振らせること
ができる。なお、この首振りの作用に就ては後述
する。

制御系を除く第１の調整機構１３は、一端部に
タコジエネレータ２４を取り付けた駆動モータ２
５と、この駆動モータ２５によつて回転させるボ
ールネジ２６と、このボールネジ２６の回転によ
つて送られる駒部２７と、この駒部２７に回転自
在に連結され、レーザ発生器１５の軸１４に固定
して連結されたレバー２８と、タコジエネレータ
２４を取り付けた駆動モータ２５及び駒部２７を
螺合したボールネジ２６を支持する支持枠２９等
によつて構成され、この支持枠２９を可動ステー
１２の裏面側に矢示Ａ方向に回転可能に取り付け
てある。

そして、駆動モータ２５の回転を制御すること
によつて、軸１４を矢示θ₂方向に回転させ、それ
によつてレーザ発生器１５を矢示θx方向に自由
に首振らせることができる。なお、この首振りの
作用に就ても後述する。

レーザ発生器１５は、例えばHe−Heレーザ発
生器であり、発生したレーザビーム光をレーザス
リツト光LSに変換して、該レーザスリツト光LS
を被検査物としての自動車用ドア３０の塗装外表
面３０ａに照射するレンズ系を具備している。

検出装置１６は、レーザ発生器１５から照射さ
れて塗装外表面３０ａから正反射したレーザスリ
ツト光LSを投影して拡散するすりガラス等の透
過型の拡散スクリーン３１を先端に固着した検出
筒３２と、拡散スクリーン３１上の予め定めたラ
イン状の部位を撮像する欠陥検出用のラインセン
サ及びこのラインセンサが撮像する拡散スクリー
ン３１上のライン状の部位に対する反射レーザス
リツト光による投影像の姿勢を検出する姿勢セン
サを内蔵すると共に検出筒３２を一体に取り付け
たカメラ部３３等によつて構成されている。

欠陥マーカ１７は、レーザスリツト光LSが照
射された塗装外表面３０ａの位置にブツや傷等の
欠陥があつて、その存在が検出された時にレーザ
スリツト光LSと干渉しない欠陥近傍に拭き取り
可能な塗剤を欠陥の存在を示すマークとして吹き
付ける。

次に、ロボツト８及び欠陥マーカ１７を除いた
表面欠陥検査装置６の詳細図である第３図乃至第
６図を参照しながら、前述した首振りの作用に就
いて説明する。

なお、第３図は表面欠陥検査装置６の正面図、
第４図は第３図の右側面図、第５図は、第１の調
整機構１３の正面図、第６図は第２の調整機構１
０の下面図である。

先ず、第３，第４図に示すように、レーザ発生
器１５と検出装置１６とは、レーザ発生器１５の
光軸L₁と検出装置１６側の光軸であるカメラ部
３３の集光レンズ３３ａの光軸（後述する欠陥検
出用ラインセンサの光軸）L₂が、同一平面内で
交差角δで交差するように可動ステー１２に取り
付けてある。

そして、第１の調整機構１３において、駆動モ
ータ２５によつてボールネジ２６が回転して駒部
２７が矢示Ｂ方向に送られると、第５図に示すブ
ラケツト３４を介して軸３５により可動ステー１
２に対して回動自在に枢支した支持枠２９が軸３
５を中心に矢示Ａ方向に回動しつつ、駒部２７に
軸３６で回動自在に連結され、軸１４（第４図）
に固定して連結したレバー２８が軸１４を中心に
矢示Ｃ方向に回動するため、第４図に示すように
可動ステー１２の裏面に取り付けたブラケツト３
７に軸受を介して回転自在に取り付けられ、レー
ザ発生器１５を固定した固定盤３８を一端に固着
した軸１４が、矢示θ₂方向に回転するようにな
り、それによつてレーザ発生器１５が第３図に示
すように矢示θx方向に首る振る。

そして、レーザ発生器１５が矢示θx方向に首
を振ると、その光軸L₁と検出装置１６側の光軸
L₂との交差角δが調整される。なお、この第１
の調整機構１３における駆動モータ２５は、後述
する姿勢センサの検出結果に基づいて回転制御さ
れるが、その詳細は後述する。

次に、第２の調整機構１０において、駆動モー
タ１９によつて平歯車２１が回転すると、第６図
に示すように基部９に軸受を介して回転自在に枢
支され、一端に平歯車２１に歯合する平歯車２３
を、まわりにブラケツト１１，１１を夫々固着し
た軸２２が矢示θ₁方向に回転するため、ブラケツ
ト１１，１１を取り付けた可動ステー１２が第４
図に示すように矢示θy方向に首を振る。

そして、可動ステー１２が矢示θy方向に首を
振ると、この可動ステー１２に取り付けたレーザ
発生器１５と検出装置１６がその首振りに回動す
るため、第４図に示すように光軸L₁，L₂によつ
て形成される平面の塗装外表面３０ａに対する傾
斜角εが調整される。なお、第２の調整機構１０
における駆動モータ１９は、傾斜角εがε＝90゜、
すなわち光軸L₁，L₂によつて形成される平面が
塗装外表面３０ａの法平面となるように、やはり
後述する姿勢センサの検出結果に基づいて回転制
御されるが、この詳細も後述する。

次に、検出装置１６の内部構成を第７図を参照
して説明する。

同図において、第２図及び第３図に示すカメラ
部３３内に設けたセンサ配置面としての基板４０
には、その中央位置に集光レンズ３３ａを介して
拡散スクリーン３１上の予め定めたライン状の部
位３１ａを撮像する例えば2048ビツト（画素）の
欠陥検出用のラインセンサ（CCD又はMOS型の
PDA）４１を配置してある。なお、当然のこと
ではあるが、ラインセンサ４１と拡散スクリーン
３１とは集光レンズ３３ａの合焦位置にある。

また、この基板４０には例えば2048ビツト（画
素）の姿勢センサとしての２つの姿勢検出用のラ
インセンサ（CCD又はMOS型のPDA）４２，４
３を欠陥検出用のラインセンサ４１を挾んでその
配置方向（長手方向）に対して交差（この実施例
では直交）する方向に間隔を置いて配置してあ
り、拡散スクリーン３１上に塗装外表面３０ａか
らの反射レーザスリツト光が投影拡散されること
によつて得られる投影像としてのスリツト像SL
を該像SLに交差する方向から撮像するようにな
つている。

なお、同図中のL₂が集光レンズ３３ａ及び欠
陥検出用のラインセンサ４１の光軸である。

また、ラインセンサ４１〜４３の相対位置関係
は、ラインセンサ４１の受光部の配列に沿つた基
準線Ｒがラインセンサ４２，４３の中央画像
（1024）と交差する関係となつている。

そして、上記のように構成した検出装置１６に
よれば次にように欠陥検出及び姿勢検出／調整を
行なうことができる。

先ず、例えば第８図に示すように塗装外表面３
０ａ上の照射位置にブツや傷などの欠陥Ｐがある
と、レーザ発生器１５から塗装外表面３０ａに照
射されたレーザスリツト光LSが、そこで散乱す
るため、塗装外表面３０ａから正反射光を受ける
拡散スクリーン３１上には、図示のような欠陥Ｐ
に対応するところで切れたスリツト像SLが投影
されるようになる。

そして、このスリツト像SLが第７図に示す欠
陥検出用のラインセンサ４１が撮像する拡散スク
リーン３１のライン状の部位３１ａと重なつて一
致していれば、欠陥検出用のラインセンサ４１に
よつて塗装外表面３０ａの欠陥Ｐを検出すること
ができる。

しかも、欠陥検出用のラインセンサ４１は、集
光レンズ３３ａの合焦位置に配置した拡散スクリ
ーン３１で拡散させた第９図に示すような散乱光
SCを受光することによつて拡散スクリーン３１
上のスリツト像SLを撮像しているため、スリツ
ト像SLとライン状の部位３１ａ（第７図）とが機
械系の振動や前述した第１，第２の調整機構１
０，１３の調整不良によつて多少ズレても欠陥検
出が可能である。

また、拡散によつてスリツト像が拡大されるた
め、欠陥Ｐの検出分解能が向上する。

次に、例えば第１０図において、塗装外表面３
０ａが実際で示す位置にあつた時に、この塗装外
表面３０ａに照射されたレーザスリツト光LS₁に
よる拡散スクリーン３１上のスリツト像SL₁が、
第７図に示す拡散スクリーン３１上のライン状の
部位３１ａに投影していたとする。

この状態で塗装外表面３０ａの位置が第１０図
に示すように、破線で示す位置まで角度α，βの
回転によつて三次元的に変化すると、塗装外表面
３０ａに照射されるレーザスリツト光がLS₁から
LS₂に三次元的に変化し、それに伴つて拡散スク
リーン３１上に投影されるスリツト像がSL₁から
SL₂に二次元的に変化する。

なお、スリツト像SL₁とSL₂との間では、二次
元的な位置変化のみならず、像の長さも変化して
いるが、この長さの変化に関しては取り扱わな
い。

このスリツト像のSL₁からSL₂への二次元的な
相対位置変化とは、スリツト像の長手方向に直交
する方向への平行移動と、スリツト像自体の回転
とによる位置変化である。

この相対位置変化したスリツト像SL₂の前述し
たライン状の部位３１ａに対する姿勢は、第７図
に示す姿勢検出用のラインセンサ４２，４３によ
つて第１１図に示すように、両ラインセンサ４
２，４３上におけるスリツト像SL₂の交差結像位
置Q₁，Q₂をセンシングすることで検出すること
ができる。

ところで、前述した傾斜角εを90゜で一定に保
つた状態で、交差角δを前述した第１の調整機構
１３によつて例えば第１２図イに示すようにδ₀か
らδ₁又はδ₂に変化させると、塗装外表面３０ａの
姿勢が一定の場合、拡散スクリーン３１上に投影
されるスリツト像SLは、光軸L₂を中心に矢示G₁
方向に交差角δの変化量に応じて平行移動する。

また、交差角δの方を所定値に一定に保つた状
態で、傾斜角εを前述した第２の調整機構１０に
よつて例えば第１２図ロに示すようにε₀＝90゜か
らε₁に変化させると、塗装外表面３０ａの姿勢が
一定の場合、破線で示す拡散スクリーン３１上に
投影されていた一点鎖線で示すスリツト像SLは、
実線で示す拡散スクリーン３１上にやはり実線で
示すように基準線Ｒ（第７図参照）に対して矢示
G₂方向に傾斜角εの変化量に応じて回転する。

この事は、レーザ発生器１５，検出装置１６，
及び塗装外表面３０ａの間の相対位置関係が変化
して、拡散スクリーン３１上のスリツト像が欠陥
検出用のラインセンサ４１が撮像するライン状の
部位３１ａから相対変位しても、そのスリツト像
の平行移動量及び回転量に基づいて、第１，第２
の調整機構１３，１０の駆動モータ２５，１９の
回転量を制御して交差角δ及び傾斜角εを調整す
れば、相対変化したスリツト像を欠陥検出用のラ
インセンサ４１が撮像する拡散スクリーン３１上
のライン状の部位３１ａに戻せることを意味す
る。

そして、相対変位したスリツト像のライン状の
部位３１ａに対する平行移動量及び回転量は、姿
勢検出用のラインセンサ４２，４３によつて検出
したスリツト像のライン状の部位３１ａに対する
姿勢を示す結像位置Q₁，Q₂に基づいて、第１１
図に示すように平行移動量を示す値として1024−
（Q₁＋Q₂）／２を、回転量を示す値としてQ₁−
Q₂を夫々演算することによつて求めることがで
きる。

したがつて、前者の値を所要調整交差角δxに
対応するレーザ発生器１５の矢示θx方向の首振
り量に、後者の値を所要調整傾斜角εyに対応す
る可動ステー１２の矢示θy方向の首振り量に
夫々対応させ、前者の値に基づいて第１の調整機
構１３の駆動モータ２５の回転量（回転方向も含
む）を制御すると共に、後者の値に基づいて第２
の調整機構１０の駆動モータ１９の回転量（やは
り回転方向も含む）を制御すれば、欠陥検出用の
ラインセンサ４１が撮像する拡散スクリーン３１
上のライン状の部位３１ａにスリツト像SLを位
置させることができる。

次に、第１３図を参照して第２図に示す表面欠
陥検査装置６の制御系の一実施例を説明する。

同図において、第１の駆動検出回路４５は、第
７図に示す姿勢検出用のラインセンサ（2048ビツ
ト）４２を、後述する制御部５３から計測指令
SAが入力されている間駆動してビデオ信号を逐
次入力すると共に、その入力ビデオ信号を１フレ
ーム毎に次のように処理して例えば第１１図に示
すスリツト像SL₂の交差結像位置を示すアドレス
データQ₁を逐次出力する。

すなわち、ラインセンサ４２から出力される１
フレーム分のビデオ信号を浮動２値化処理する
と、例えば第１４図イに示すような２値化ビデオ
データが得られ、この２値化ビデオデータの
“Ｌ”から“Ｈ”への立ち上り又は“Ｈ”から
“Ｌ”への立ち下り、あるいは立ち上りと立ち下
りの中心を検出して、それに対応するアドレスデ
ータをスリツト像の交差結像位置を示すアドレス
データQ₁として出力する。

同様に第２の駆動検出回路４６は、第７図に示
す姿勢検出用のラインセンサ（2048ビツト）４３
を、計測指令SAが入力されている間駆動してビ
デオ信号を逐次入力すると共に、その入力ビデオ
信号を１フレーム毎に浮動２値化処理して得た第
14図ロに示すような２値化ビデオデータに基づい
て、スリツト像の交差結像位置を示すアドレスデ
ータQ₂を出力する。

第３の駆動検出回路４７は、第７図に示す欠陥
検出用のラインセンサ（2048ビツト）４１を、後
述する制御部５３から計測指令SBが入力されて
いる間駆動してビデオ信号を逐次入力すると共
に、その入力ビデオ信号を１フレーム毎に次のよ
うに処理して例えば第８図に示す塗装外表面３０
ａにおけるブツ等の欠陥の大きさに応じた数値デ
ータＷ（欠陥がない場合はＷ＝０）を出力する。

すなわち、ラインセンサ４１から出力される１
フレーム分のビデオ信号を浮動２値化処理する
と、塗装外表面３０ａにおけるレーザスリツト光
の照射位置に欠陥Ｐがあつた場合、例えば第１４
図ハに示すような２値化ビデオデータが得られ、
この２値化ビデオデータの“Ｈ”から“Ｌ”への
立ち下りからそれに続く“Ｌ”から“Ｈ”への立
ち上りまでの幅を検出して、その幅を示す数値を
欠陥Ｐの大きさに応じた数値データＷとして出力
する。

サーボアンプ４８は、後述する制御部５３から
出力されるレーザ発生器１５の首振り量に対応
し、光軸L₁，L₂の交差角δの調整量に応じた調
整電圧信号Vx（首振り方向に応じて正の場合と負
の場合がある）に基づいて、タコジエネレータ２
４から速度フイードバツクをかけられながら第１
の調整機構１３の駆動モータ２５を回転駆動す
る。

同様にサーボアンプ４９は、後述する制御部５
３から出力される可動ステー１２の首振り量に対
応し、光軸L₁，L₂によつて形成される平面の塗
装外表面３０ａに対する傾斜角εの調整量に応じ
た調整電圧信号Vy（やはり首振り方向に応じた正
の場合と負の場合がある）に基づいて、タコジエ
ネレータ１８から速度フイードバツクをかけなが
ら第２の調整機構１０の駆動モータ２５を回転駆
動する。

電源回路５０は、後述する制御部５３から発振
指令SLが入力されている間作動して、レーザ発
生器１５からレーザスリツト光が出力されるよう
に作用する。

ドライバ５１は、後述する制御部５３からマー
カ噴射指令SMが入力された時にのみ、電磁弁５
２を駆動してエアを欠陥マーカ１７のバネシリン
ダ１７ａに供給し、それによつて塗剤を微細噴口
から塗装外表面３０ａに吹き付ける。

制御部５３は、位置合せ用コントロールユニツ
ト５４と、欠陥検査用コントロールユニツト５５
と、Ｄ／Ａ変換器５６，５７等とによつて構成さ
れている。

位置合せ用コントロールユニツト５４は、例え
ばマイクロコンピユータによつてシステム構成さ
れ、第１，第２の駆動検出回路４５，４６からの
アドレスデータQ₁，Q₂及び図示しないロボツト
制御部からの起動指令SS、停止指令ST、一時停
止指令SE等を逐次後述するプログラムによつて
処理して、計測指令SA、発振指令SL、ロボツト
動作指令SR、交差角調整データDx、傾斜角調整
データDy、及び欠陥検査許可指令SOKを出力す
る。

なお、起動指令SSは、第２図のロボツト８が
自動車用ドア３０の塗装外表面３０ａにおける欠
陥検査開始位置F₀に対応するテイーチングポイ
ントに到達した時点で出力され、停止指令STは
ロボツト８が塗装外表面３０ａにおける欠陥検査
終了位置Fnに到達した時点で出力される。

また、一時停止指令SEは、ロボツト８が塗装
外表面３０ａにおける各折り返し位置間、例えば
位置Fmから位置Fm＋１までの間を移動してい
る間出力される。

欠陥検査用コントロールユニツト５５は、やは
り例えばマイクロコンピユータによつてシステム
構成され、第３の駆動検出回路４７からの欠陥の
大きさを示す数値データＷ、図示しないロボツト
制御部からの検査起動指令SSSと検査停止指令
SST、及び本表面欠陥検査装置６の図示しない
操作盤からの欠陥検査基準値ｌ、並びに位置合せ
用コントロールユニツト５４からの欠陥検査許可
指令SOK等をやはり後述するプログラムによつ
て処理して、計測指令SB及びマーカ噴射指令SM
を出力する。

なお、検査起動指令SSS及び検査停止指令SST
は、例えば前述の起動指令SS及び停止指令STと
同タイミングで図示しないロボツト制御部から出
力される。

以下、第１５図乃至第１７図に示すプログラム
処理フローをも参照しながら、位置合せ用コント
ロールユニツト５４及び欠陥検査用コントロール
ユニツト５５の作用を説明する。

なお、以下の説明の前提として、第２図のロボ
ツト８が、自動車用ドア３０の塗装外表面３０ａ
における欠陥検査開始位置F₀に対応するテイー
チングポイントから図示の二点鎖線で示す径路に
対応する軌跡を辿つて欠陥検査終了位置Fnに対
応するテイーチングポイントまでプレーバツク動
作するものとする。

先ず、位置合せ用コントロールユニツト５４内
のCPUが実行するプログラムの処理フロー図で
ある第１５図において、STEP1ではロボツト制
御部から起動指令SSが入力されたか否かをチエ
ツクし、入力されていなければ入力されるまで待
機し、入力された時点でSTEP2に処理を進める。

STEP2では、計測指令SAを第１，第２の駆動
検出回路４５，４６に出力すると共に、電源回路
５０に発振指令SLを出力する。

それによつて、レーザ発生器１５からスリツト
レーザ光LSが自動車用ドア３０ａの塗装外表面
３０ａに照射されるようになると共に、第１，第
２の駆動検出回路４５，４６が夫々姿勢検出用の
ラインセンサ４２，４３の駆動を開始して、アド
レスデータQ₁，Q₂を逐次出力するようになる。

次に、STEP3では、第１６図に示すプログラ
ムSUBを実行する。

第１６図のSTEP4では、第１，第２の駆動検
出回路４５，４６から最新のアドレスデータQ₁，
Q₂を取り込む。

次のSTEP5では、STEP4で取り込んだアドレ
スデータQ₁，Q₂に基づいて、前述した平行移動
量を示す値1024−（Q₁＋Q₂）／２を交差角調整デ
ータDxとして演算する。

STEP6では、STEP4で取り込んだアドレスデ
ータQ₁，Q₂に基づいて、前述した回転量を示す
値Q₁−Q₂を傾斜角調整データDyとして演算す
る。

なお、拡散スクリーン３１上に投影されている
スリツト像SLが、欠陥検査用のラインセンサ４
１が撮像しているライン状の部位３１ａ（第７図）
に位置していて、Q₁，Q₂がQ₁，Q₂＝1024となつ
ている場合は、Dx，Dyともゼロである。

STEP7では、STEP5，６で演算した交差角調
整データDx及び傾斜角調整データDyを同時に
夫々第１３図のＤ／Ａ変換器５６，５７に出力す
る。

それによつて、Ｄ／Ａ変換器５６，５７から前
述した調整電圧信号Vx，Vyが夫々出力されるよ
うになり、サーボアンプ４８，４９の作用により
第１，第２の調整機構１３，１０の駆動モータ２
５，１９が回転駆動される。そして、これ等の駆
動モータ２５，１９が回転駆動されることによつ
て、前述した交差角δ及び傾斜角εが調整され
て、塗装外表面３０ａから正反射されたレーザス
リツト光LSが拡散スクリーン３１におけるライ
ン状の部位３１ａ上に結像するようになる。

そして、STEP8で再びアドレスデータQ₁，Q₂
を取り込んで、次のSTEP9にてQ₁，Q₂＝1024と
なつているか否かをチエツクし、Q₁，Q₂≠1024
ならSTEP4に戻つてSTEP4〜８までの処理を繰
り返し、Q₁，Q₂＝1024なら第１５図のSTEP10
に処理を進める。

なお、ここまでの処理は、第２図のロボツト８
が欠陥検査開始位置F₀に到達して一旦停止した
時に行なわれるイニシヤル位置合せである。

次に、STEP10ではイニシヤル位置合せが終了
して欠陥検査を開始しても良いと云うことで、図
示しないロボツト制御部にロボツト動作指令SR
を出力して、ロボツト８のプレーバツクを開始さ
せる。

STEP11では、再び第１６図に示すプログラム
SUBを実行する。

STEP12では、ロボツト制御部から一時停止指
令SEが入力されているか否かをチエツクし、入
力されていなければSTEP13に処理を進め、入力
されていればSTEP11に戻つて第１６図のプログ
ラムSUBの実行を繰り返す。

このSTEP１２のような処理を行なうようにし
たのは、前述した塗装外表面３０ａにおける各折
り返し位置間をロボツト８が移動中は、スリツト
像SLの位置合せのみを行なつて、欠陥検査を行
なわないようにするためである。

STEP12で一時停止指令SEが入力されていな
いことがチエツクされたら、次のSTEP13で第１
３図の欠陥検査用コントロールユニツト５５に欠
陥検査許可指令SOKを出力した後、STEP14でロ
ボツト制御部から停止指令STが入力されたか否
かをチエツクし、入力されていなければSTEP11
に戻つて第１６図のプログラムSUB含めて
STEP11からSTEP13までの処理を繰り返し、入
力されていればSTEP15に処理を進めて第１，第
２の駆動検出回路４５，４６及び電源回路５０に
夫々出力していた計測指令SA及び発振指令SLを
停止し、全ての処理を終了する。

以上のような処理が位置合せ用コントロールユ
ニツト５４においてなされることにより、ロボツ
ト８のプレーバツク中、レーザ発生器１５、検出
装置１６、及び自動車用ドア３０の塗装外表面３
０ａの間の相対位置関係が、種々の要因によつて
ズレても塗装外表面３０ａから正反射されたレー
ザスリツト光LSは、常に拡散スクリーン３１に
おける欠陥検出用のラインセンサ４１が撮像する
ライン状の部位３１ａ上に結像するようになり、
それによつて塗装外表面３０ａの欠陥を検査でき
る。

その欠陥検査は次のようにしてなされる。

すなわち、欠陥検査用コントロールユニツト５
５内のCPUが実行するプログラムの処理フロー
図である第１７図において、STEP16ではロボツ
ト制御部から検査起動指令SSSが入力されたか否
かをチエツクし、入力されていなければ入力され
るまで待機し、入力された時点でSTEP17に処理
を進める。

STEP17では、計測指令SBを第３の駆動検出
回路４７に出力する。

そして、次のSTEP18で第１３図の位置合せ用
コントロールユニツト５４から欠陥検査許可指令
SOKが入力されるのを待つて、該指令SOKが入
力されると、スリツト像LSがライン状の部位３
１ａに位置していると云うことで、STEP19に処
理を進めて第３の駆動検出回路４７から数値デー
タＷを取り込む。

なお、この数値データＷは、ロボツト８のプレ
ーバツク動作によつて走査されるレーザスリツト
光LSの塗装外表面３０ａにおける照射位置にブ
ツや傷等の欠陥がなければ「０」であり、あつた
場合にはその欠陥の大きさに応じた値である。

STEP20では、STEP19で取り込んだ数値デー
タＷと、予め図示しない操作盤を操作して設定し
た欠陥検査基準値ｌとを比較して、Ｗ≧ｌなら
STEP21に処理を進め、Ｗ＜ｌならSTEP18に戻
つてSTEP18，19の処理を繰り返す。

STEP21では、Ｗ≧ｌで、検出した欠陥の大き
さが検査しようとしている欠陥の大きさ以上であ
るので、マーカ噴射指令SMをドライバ５１に出
力し、それによつて電磁弁５２の作用により欠陥
マーカ１７のバネシリンダ１７が作動して、欠陥
マーカ１７から探査した塗装外表面３０ａの欠陥
の近傍に塗剤が吹き付けられて欠陥の位置がマー
クされる。

そして、STEP22では、ロボツト制御部から検
査停止指令SSTが入力されたか否かをチエツク
し、入力されていなればSTEP18に戻つて
STEP18からSTEP21までの処理を繰り返し、入
力されていればSTEP23に処理を進めて第３の駆
動検出回路４７に出力していた計数指令SBを停
止し、全ての処理を終了する。

以上のような処理が欠陥検査用コントロールユ
ニツト５５においてなされることにより、第２図
の自動車用ドア３０の塗装外表面３０ａの全域に
亘る欠陥検査を行なうことができる。

そして、以上のような実施例によれば、第７図
の説明のところで述べた効果の他に次のような効
果を奏する。

すなわち、拡散スクリーン３１上の二次元面を
基準にして、位置ズレの検出及び位置合せを行な
うようにしているため、面倒な焦点調整が不用に
なるばかりか、位置ズレの検出系（姿勢センサ）
及び位置合せの調整系（第１，第２の調整機構）
の構成及び制御内容が比較的簡単になり、しかも
欠陥検出及び位置ズレ検出を同一の光源及び同一
の光学系（集光レンズ）で共用して行なつている
ため、小型化が計れる。

しかも何ら特別な機構やセンサを用いなくとも
構成できるので、安価で実用的である。

そして、２軸の検出／調整系によつて、検査装
置と被検査物との間の位置許容差を広げられるの
で、前述したような移動検査態様にも検出の安定
度を損なうことなく容易に対応でき、種々な被検
査物の欠陥検査が可能となる。

なお、上記実施例では、自動車用ドア３０を固
定して表面欠陥検査装置６の方をロボツト８によ
つて移動するようにしたが、逆に表面欠陥検査装
置６の方を固定して自動車用ドア３０の方を移動
させるようにして表面検査を行なうこともでき
る。

また、上記実施例では、塗装後の自動車用ドア
を例に採つて説明したが、塗装後の車両ボデイや
鏡面に近ければその他諸々の被検査物の検査をも
行なうことができる。

さらに、上記実施例ではレーザ発生器１５の方
を動かして光軸L₁，L₂の交差角δを調整するよ
うにした例に就て述べたが、検出装置１６の方を
動かすようにしても良く、又第１，第２の調整機
構１３，１０としては、実施例に限らず、交差角
δ及び傾斜角εを調整さえできればどのような構
造のものでも良い。

さらにまた、上記実施例では透過型の拡散スク
リーン３１を用いた例に就て述べたが、反射型の
拡散スクリーンを用いることができることは云う
までもない。

なお、上記実施例において、軸１４によつて回
動される部分をレーザビーム光をレーザスリツト
光に変換するレンズ系のみにして、そのレンズ系
まで光フアイバを用いてレーザビーム光を導くよ
うにすれば、ロボツト８に取り付ける部分の表面
欠陥検査装置の構成をさらにコンパクトにするこ
とができる。

効果以上述べたように、この発明による表面欠陥検
査装置では、レーザ発生器から照射されて被測定
部の表面から反射したレーザスリツト光を拡散ス
クリーンに投影拡散させると共に、拡散スクリー
ンと一体の欠陥検出用のラインセンサが撮像する
拡散スクリーン上のライン状の部位に対する拡散
スクリーン上の反射レーザスリツト光による投影
像の姿勢を姿勢センサによつて検出し、その検出
結果に基づいて、レーザ発生器と欠陥検出用のラ
インセンサの両光軸の交差角及び両光軸によつて
形成される平面の被測定物の表面に対する傾斜角
を調整するようにしたため、検出／調整系の構成
が比較的簡単で小型化が計れ、しかも安価で実用
性に富み、種々の被検査物に対しても一々面倒な
焦点調整を行なう必要もなく、移動検査態様にも
容易に対応できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の表面欠陥検出装置の検査原理
の一例を示す模式図、第２図は、この発明による
表面欠陥検査装置の制御系を除いた部分の一実施
例を示す斜視構成図、第３図は、第２図の表面欠
陥検出装置６の欠陥マーカ１７を除いた部分の詳
細を示す正面図、第４図は、第３図の右側面図、
第５図は、第１の調整機構１３の詳細図、第６図
は、第２の調整機構１０の詳細図、第７図は、検
出装置１６の内部構成を示す斜視図、第８図及び
第９図は、夫々検出装置１６の検出原理及びその
作用効果の説明に供する模式図、第１０図は、塗
装外表面３０ａの三次的な相対位置変化に基づく
拡散スクリーン３１上でのスリツト像の二次元的
な位置変化を示す模式図、第１１図は、第７図の
姿勢検出用のラインセンサ４２，４３によるスリ
ツト像の検出の様子を示す説明図、第１２図は、
交差角δ及び傾斜角εを変化させた時のスリツト
像の位置変化の様子を示す模式図、第１３図は、
第２図の表面欠陥検査装置６の制御系の一実施例
を示すブロツク図、第１４図は、第１３図の第１
〜第３の駆動検出回路４５〜４７の機能説明に供
する波形図、第１５図乃至第１７図は、夫々第１
３図の位置合せ用コントロールユニツト５４及び
欠陥検出用コントロールユニツト５５内のCPU
が夫々実行するプログラムの処理フロー図であ
る。６……表面欠陥検査装置、８……ロボツト、９
……基部、１０……第２の調整機構、１２……可
動ステー、１３……第１の調整機構、１５……レ
ーザ発生器、１６……検出装置、１７……欠陥マ
ーカ、１９，２５……駆動モータ、３０……自動
車用ドア（被検査物）、３０ａ……塗装外表面、
３１……拡散スクリーン、３３……カメラ部、３
３ａ……集光レンズ、４１……欠陥検出用のライ
ンセンサ、４２，４３……姿勢検出用のラインセ
ンサ、４５……第１の駆動検出回路、４６……第
２の駆動検出回路、４７……第３の駆動検出回
路、４８，４９……サーボアンプ、５０……電源
回路、５１……ドライバ、５２……電磁弁、５３
……制御部、５４……位置合せ用コントロールユ
ニツト、５５……欠陥検出用コントロールユニツ
ト。

Claims

【特許請求の範囲】１レーザスリツト光を被検査物の表面に照射す
るレーザ発生器と、このレーザ発生器から照射されて前記被検査物
の表面から反射したレーザスリツト光を投影して
拡散する拡散スクリーンと、この拡散スクリーン上の予め定めたライン状の
部位を影像する前記拡散スクリーンと一体の欠陥
検出用のラインセンサと、この欠陥検出用のラインセンサが影像する前記
拡散スクリーン上のライン状の部位に対する前記
拡散スクリーン上の反射レーザスリツト光による
投影像の姿勢を検出する姿勢センサと、前記レーザ発生器の光軸と前記欠陥検出用のラ
インセンサの光軸との交差角を前記姿勢センサの
検出結果に基づいて調整する第１の調整機構と、前記レーザ発生器の光軸と前記欠陥検出用のラ
インセンサの光軸とによつて形成される平面の前
記被検査物の表面に対する傾斜角を前記姿勢セン
サの検出結果に基づいて調整する第２の調整機構
とによつて構成され、前記第１，第２の調整機構
によつて前記交差角及び傾斜角が調整されて、前
記欠陥検出用のラインセンサが撮像する前記拡散
スクリーン上のライン状の部位に前記投影像が位
置した時の前記欠陥検出用のラインセンサの検出
結果によつて、前記被検査物の表面の欠陥を検査
するようにしたことを特徴とする表面欠陥検査装
置。２前記姿勢センサが、前記欠陥検出用のライン
センサの配置面に該ラインセンサを挾んでその配
置方向に対して交差する方向に間隔を置いて配置
され、前記拡散スクリーン上の投影像を撮像する
複数の姿勢検出用のラインセンサによつて構成さ
れている特許請求の範囲第１項記載の表面欠陥検
査装置。