JPH0342559A - 部材表面の検査法 - 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、部材表面の欠陥の４１無を検査する方法に関
でるものである。

従来の技術、および発明が解決しようとする課題 自動車の車体のパネルなとの昂産部材には、若干数の欠
陥部材もしくは欠陥パネルが含まれているごと／Ｊ＜　
ｔ３６る。表面のクレータなとの局所的な欠陥が重体用
の鋼製パネルに生じることがあるが、パネルのプレス時
に型（＝ｊけ上の欠陥が生じることもある。

完成した１１動車の場合、この種の欠陥で最り目立つの
は、光沢亀の高い仕上げ塗装面から反射が、不規則にゆ
がんでいる場合である。

アシ１ランド・ケミカルズ（＾ｓｈｌａｎｄＣｈｅｍｉ
ｃａｌｓ　）社のロリア（１−ＯＲＩＡ）（商標〉表面
分析システムにより既に次のような提案がなされている
。この提案は、パネルの表面を分析又は検査するために
、レーデ光を高角度の入射角で・パネルからスクリーン
へ反射させて、ビームを低角度で屈折（づなわち、入射
方向から僅かに屈折〉させ、ビームによりパネル表面を
ｌｆｆ１断しく走査し、光跡を生じさせ、その光跡の映
像をスクリーンに記録し、更に、パネルの次の部分につ
いて同じように光跡と映像を生じさせ、それを、２録し
、映像の記録を分析し、パネルの形状と表面品質の基準
を得るというものである。本発明は、この種のシステム
の改良に係わるものである。

前記公知システムは、油塵が僅かな、また凹凸の僅かな
表面を検査するにはｈ効であるが、ある種の輪ｔＪ６線
をもつパネルの場合には、あまり効果的な検査はぐぎな
い。

本発明の１］的番よ、＃Ｊ記の欠点が除去又は恢減され
た改良システムを得ることにある。

課題を達成するための手段 本発明によれば、部材表面を検査する次のような方法が
得られる。すなわち、部材を検査デープルにセットする
ステップと、ライ］・を高角度の入射角で部材表面に向
けＣ１部材表面を横断する光跡を形成し、かつ低角度の
屈折（すなわち入射角からの僅かな屈折）により部材表
面から光を反射させて検出スクリーンに光跡の映像を映
し出づステップと、この映像を記録ケるステップと、部
材表面に対しほぼ直角の位”１４から表面上の光跡を観
察し、記録するステラＩと、この映像の記録と光跡の記
録とを一賭に分析し、前記光跡のところでの表向の性質
を表示するステラＩと、部材を光で走査し、更に部材を
横断する光跡を生じさせるステップと、新たな光跡を得
るために、残りのステップを反復するステップとを行な
う方法である。

入射光の幾何形状とスクリーン上の映像に関連するデー
タに加えて、はぼ垂直方向からのｖ；２察により、パネ
ルに対する入射光の接触線についての付加的データが得
られる。反射映像、パネル上のその光跡双方からのデー
タを一緒に分析することにより、表面の性質に関する指
示が改善される。

入射光はレーザにより発生させ、このレー「は可視スペ
クトル内ぐ操作するのが好ましい。

また、入射光は、扇形ビームの形に集められることによ
りパネル表面を横断する光跡を形成し、ビーム横断面が
横断線をなすようにするのが好ましいが、この光跡を狭
幅ビームにより形成し、このビームが横断線の形でパネ
ルを走査するようにすることもできる。

表面の分析は、？Ｊ！認による検査や、映像と光跡との
比較によっても有用な程度に可能であるが、コンビ１−
夕による分析は極めて強力な道具と４ｃる。パネル形状
を表わ寸データの分析は、このデータに最もＪ、く適合
する可能性のある２変１ｍ、）　３次多項式を導出して
、この多項式と実際のデータとの間の誤差信号を表向の
合格度の尺度とすることで行なうことがＣきる。−〕ン
ビュータ・システムは、したがって、自動的又は準自動
式の検査法により個々のパネルの取捨選択するのに適し
Ｃいる。

自＃！ｌｌ車の車体のパネルの場合に、この秤の検査法
を用いれば、自動車の品質の改否に投）７でることが（
゛きる。

このシステムは、平らな、ｂｔ、、＜ははば平らな車体
パネル、たとえばドアパネル、Ｉ−ランクリッド、ボン
ネットリッドなどに有効である。より深い形状の部材、
たとえば典型的な）１ンダパネルなどには、このシステ
ムは、Ｖ常は適用できない。

曲率が極端なため、全表面を走査するには不適だからで
ある。この秤のパネルの比較的平らな部分は検査ぐきる
が、その出費を正当化−Ｃきだけ１−分に１１１ｉｌＩ
Ｎある成績は得られない。

実施例 次に添付図面につき本発明の実／＋１Ｍ酬を１３１明す
る。

第１図は、部材（１１）の表面欠陥を検査する、本発明
による方法を実施する猿回−式を示したものである。こ
の実施例′Ｃ′４．１　、部材（１１）は、当業者の間
（゛は゛ボディ・イン・ホワイト・″又はＢ　Ｉ　Ｗ　
”と呼ばれているブランクボディ・パネルである。すな
わら、ベインＩ−その他の表面コーティングが施されＣ
いないプレス鋼板である。この種の鋼板の表面には、十
分に明確な反則光を得るために、反剣材利で表面をコー
ディングせねばへらない場合がある。この方法唸、しか
し、他の秤類の表面、たとえばペイント塗装の表向や、
プラスデック成形品又はガラス繊組補強プラスチックの
表面にも適用できる。

この装置は、支持構造物１３に叔吐られた水平ベツド１
２を有している。テーブル１４は、ベツド１２の上に取
付けられ、ローラ１５のＬを走行し、直線的にのみ運動
するよう強制されている。

ステップモータ・ユニツｌ−１６がプーリ１７を駆動し
、プーリ１７は、また、ケーゾル１８と駆動ブラケット
１９を介してテーブル１４を駆動する。車体パネルは、
テーブルしに表を七にして取付けられ、ベツド１２の縦
方向に間欠的に段々式に進むか、連続的に進むかする。

干渉性ｒｉＪ　？！光源、たとえば５ｍＷのＨｅＮｅレ
ーザ２１は、その出力が、高い入射角ぐパネルに向ｔＪ
られ、低角度′Ｃ″１１■折する反射光、すなわち入射
角からの屈折が小さい反射光を生じるように、固定Ｍｌ
　ａに取付けられ（いる。８５°稈度の入射角で約１０
°の屈折となるように４るのが適当である。レーＩＪ’
・ビームは、被検査パネルの全幅にわたって当ることが
数＊される。これを達成するために、狭輸ビームを単一
の点に集中し、パネル表面を横断するようにする。但し
、レーザ出力は扇形平面ビーム２０に集中し、どんなと
きにも被験パネル全幅にビームが当・るＪ、うにする。

２０備又は３０αの狭幅パネルの場合、パネル全幅は１
回の走査で検査できる。もつと幅の広いドアパネルの場
合、パネルは数回の別にの走査で検査し、全幅をカバー
する。

ライトの毛な部分は、矢印２２で示されているように反
射面から反射され、スクリーン２３に映し出される。ス
クリーン２３は、ベツド１２の縦方向とレーＩＪ″２１
からの入銅光の方向とに対し、はぼ直角に配訳されてい
る。パネルの表向が、くれ自体では十分に反射性が無い
場合には、適当なコーティングを行なって反射性を高め
る心数があろう。この映像の発生を示したのが第３図で
ある。

平面状の扇形大剣ビーム２０が、パネル１１に当るよう
に示され、パネル上に光跡２４を形成しＣいる。この光
跡は、パネルの曲率に応じた曲線となり、この実際の光
跡２４の曲率は高い入射角に応じて増幅される。直接反
射光２２がスクリーン２３に当って映！＆２５を生じる
。映像２５は、パネルの横断面形に、大体におい【合致
するが、その曲率は、ビームの発故により拡大され、パ
ネルの曲率に応じた外方への屈折にＪ、りゑめられる（
この例の場合は引きのばされている）。

第１図では、スクリーンに映し出される映像２５を記録
するため、スクリーン２３に向けて第１のカメラ２６が
配置阿され（いる。この力メンは、受像システム２７に
接続され、モニタ２８に符月２５Ａのように映像が映し
出される。映像２５の記録を表わ１信号又はデータは、
」ンビｊ−夕２９へ送られ、分析される。

第２のカメラ３１は、直接にパネル１１の１方に配置さ
れ、レーＩＦビームがパネルに当り光跡を生じる区域に
向いている。入射光のいくらかは、光跡のところｒ反則
せずに散乱する。この結果、光跡は、秤々の角麿から見
ることかでき、カメラ３１で記録することができる。光
＠２４を表ねりカメラ３１からの出力は、受像システム
に送られる。図示の実施例では、カメラ２６用の受像シ
ステムが共用されている。カメラ３１よりの光跡２４は
、要求があれば、スクリーン２８に映し出すことができ
る。光跡の記録を表わ寸借ｇ又ロデータはコンビ」−夕
２９へ送られる。

必要な入射光は、かなりの深度を右しており、その結果
、光跡２４と映像２５も１１１　ｈりの深度を有してい
る。光跡２４と映像２５の縁部は、明確に解像するため
に、光度が閾１１７１に達する位’ｉ’（を規定される
。光跡叉は映像の限定線は、これらの縁部の１つ又は２
つの縁部の中間位首と考えてよい。

パネル１１の下のテーブル１４は、ベツド１２に沿って
数ミリメータづつ段々式に移！ＩＩＩＪする。このよう
にして、ジ−１ｆヒームＣよパネルに沿つＣ効果的に走
査を行う。映像２５と光跡２４とは、くれぞれ走査され
た位置ごとに記録され、光跡と映像の１つの〕７ミリー
を形成する。たとえば、そのような一連の映像は、］ン
ビュータ２９の七二り３２に表示される。あるい（よ又
、代案として、パネルを連続的に移動さ已（、光跡ど映
像を特定の間隔ぐ記録することも可能である。

このようにすることによって、パネルの横方向の曲率を
示づ一連の光跡と映像が、同時に観察され、パネル品質
の判定は容易と４ｆる。

パネルの走査により集めたデータは、パネルの形状を完
全に表わケものであり、この形状【よコンピュータによ
って次のように分析される。実測形状の簡単化して表現
が、２変昂３次多項式の形式で８Ｉさ出されるが、この
多項式は、実際の表向と多項式とが嵯もよく適合する可
能性のあるものである。規則的に湾曲したパネルの場合
、２変Ｍ３次多項式は、実際のパネルにぴったり適合す
るが、不規則な曲線のパネルの場合は、多項式と実際の
形状との間にはかなりの差又は誤差が生じる。

これらの誤差信号【よ、スクリーン３２に示されるよう
な曲線ファミリーの上方にスーパーインポーズされるカ
ラー信号で表示するようにする。カラー信号は、差のマ
グニチュード範囲の相違を異なるカラーで表わすように
する。オペレータは、コード化されたカラー表／へを観
察して、パネルの合格、不合格を決めることができる。

これは、大きなエラーの信号を表わすカラーがイｉ息に
表示されたとする主観的に判断にもとづいて１ｊわれる
。

あるいはまた、パネルは、誤差信Ｆ３の特定レベルにも
とづき、自動的に不合格とすることもできる。

上に説明した検査と分析により、表面の不規則な点が検
出されるが、パネルは、標準的ｔ、１　ｙ、を準パネル
との比較は行わない。標１１１パネルとの比較番よ、他
の手段で行うか、もしくは不必要−Ｃある。

もう一つの分析手続きでは、］ンビュータ１１表面の理
想形状を表わｔ２変単３次多項式′Ｃ負狗される。この
多項式を計算するより、むしろ、理想形状は、要求され
た形状であるこが分かつている一連のパネルを検査し、
そこから（９られた信Ｈを平均化することで得ることが
できよう。

検査されているパネルからの映像及び光跡の）？ミリー
を表わづ信号は、その場合、標壓多項式と比較され、そ
れに適合せしめられで、パネルは理想形状と整列する位
置に効率よく闘かれる。そして、実際の表向と理想表面
との差を示す誤差信号が得られる。これらの信号は、先
述の例同様、表示されるか、もしくは自動的な合格、不
合格の判定に利用される。

映像２５だけを処理しても有用な結果が得られるし、ま
た、同じように、カメラ３１に記録した光跡２４を処理
しても有用な結果が得られはするが、映像２５と光跡２
４からの情報を結合すれば、表面の性質についてより有
効な指示が得られる。

２つのカメラからのアーク（ま、以１・でｉ−，５２明
するように補完的なものぐある。

第２のカメラ３１で記録されたｒ−夕は、パネル上の１
個隋での状態を完全に定着させたものではあるが、解像
度は低い。特に、その個所は、入射光の固定平面内に位
置しており、この平面に拾い、かつこの平面を横切るそ
の（■旧、↓、この平面に対してほぼ直角方向から観察
するカメラ３１により記録される。解１ｇ１度が高くな
い理山は、入射光平面と表面とが極めて浅い角度−Ｃ検
出され、ｈいに交線が明確に定められない結果どなるた
めである。

第１のカメラ２６からの映像記録Ｙ−夕は、パネル位置
とパネル角度の組合せをホづ点で、それ自体が、あいま
いなものである。スクリーン上の同じ映像点が、人銅光
平商内で異なる位置からの、異なる角度での反射によっ
て得ることができる。

しかし、スクリーンは高解像度の映像を与える反射光に
対しほぼ直角に位置している。

低解像度で、精確な位置の光跡と、高解像度で、あいよ
いな陽の映像からのデータを組合ヒることに上って、パ
ネルを特に明確に把握することができる。

図面の１１１中４ｉ説明 第１図は本発明の方法を実施するための装置η−式の略
本配冑図、 第２図は第１図の装置の一部を示した拡大平面図、 第３図は第１図、第２図の装置のスクリーンに示される
映像の構成を示した図て゛ある３゜１１・・・被験部材
、１２・・・水平ベツド、１３・・・支持構造物、１４
・・・デープル、１５・・・ローラ、１６・・・ステッ
プ・モータ、１７・・・プーリ、１８・・・ケーブル、
１９・・・駆ｌｌ１ｌ］１ラケット、２ｏ・・・平面ビ
ーム、２１・−・レーザ光源、２２・・・矢印、２３・
・・スクリーン、２４・・・光跡、２５・・・映像、２
６・・・第１のカメラ、２７・・・受像システム、２８
・・・−Ｅニタ、２９・・・」ンピｌ−タ、３１・・・
第２のカメラ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）部材（１１）の表面を検査する方法であって、検
   査台に部材（１１）をセットするステップと、ライト（
   ２０）を高角度の入射角で部材表面に向けて、表面を横
   断する光跡を形成し、かつ低角度の屈折により表面から
   光を反射させて検出スクリーン（２３）に光跡の映像を
   映し出すステップと、この映像を記録するステップと、
   更に部材を横断する光跡を形成するため部材を光により
   走査するステップとを有する形式のものにおいて、更に
   、表面に対しほぼ直角の位置（３１）から表面上の光跡
   を観察して、記録するステップと、前記光跡の映像の記
   録と前記光跡の記録とを一緒に分析し、前記光跡（２４
   ）のところでの表面の性質を表示するステップと、新し
   い光跡について、前記の観察、記録、分析のステップを
   反復するステップとを有することを特徴とする部材表面
   の検査法。
2. （２）光源がレーザ（２１）である請求項１記載の検査
   法。
3. （３）ライトが扇形の平面ビーム（２０）となるように
   集められ、表面を横断する光跡（２４）を形成する請求
   項１又は２記載の検査法。
4. （４）ビームの縁部を表わす光跡又は映像の一方の縁部
   が、その光跡又は映像を表わすものとして記録される請
   求項３記載の検査法。
5. （５）パネルの形状を表わすデータが、データと最もよ
   く適合する可能性をもつ２変量の３次多項式を導出し、
   この多項式と実際のデータとの間の誤差信号を表面の合
   格度の尺度として用いる請求項１から４のいずれか１項
   記載の検査法。
6. （６）部材表面の実際の形状を表わす信号が、映像信号
   及び光跡信号から得られ、予め記録されている、理想形
   状を表わすデータと比較されて、欠陥を示す誤差信号が
   得られる請求項１から５のいずれか１項記載の検査法。
7. （７）誤差がマグニチュードのレンジで表示される請求
   項６記載の検査法。
8. （８）部材を支持するテーブル（１４）と、高角度の入
   射角でテーブルに投射するようにセットされた光源（２
   １）と、前記部材の表面から反射する映像を受像するよ
   うに構成されたスクリーン（２３）と、映像の形状を記
   録する装置（２６、２７）とを有しており、更に、前記
   部材に対しほぼ直角の位置から部材上のビームの光跡（
   ２４）を観察する装置（３１）と、受取った映像信号と
   光跡信号とから、部材の形状を指示する信号を得る装置
   （２９）とが備えられていることを特徴とする請求項１
   から７のいずれか１項記載の検査法を実施する装置。