JPH05164700A - ワーク表面検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】取り込み画像の有効検査領域以外の画像部分を
画像処理対象から削除することにより、画像処理時間を
減少させ、全体の検査時間の短縮が可能となるワーク表
面検査方法を提供することを目的とする。 【構成】ワーク表面を検査する際、予め、ティーチング
してあったワーク表面形状に対応して、ロボットコント
ローラ３８等から画像処理装置３６に信号が伝達され、
前記信号により予め設定してある複数のウインドウを選
択し、取り込み画像の有効検査領域以外である暗部の画
像を画像処理対象から除外する。したがって、画像処理
時間が短縮される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークの塗装面等の表
面欠陥やその平滑さを検出するためのワーク表面検査方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術としては、図１２ａに示す方
法がある。すなわち、図示しないロボットのアーム等に
取着された投光手段２からの光を凸レンズ４を介してワ
ーク表面６に照射し、ＣＣＤカメラ等の検出手段８に該
光を収束する。さらに、前記検出手段８により得られた
取り込み画像１０ａ（図１２ｂ参照）に対して画像処理
を行い、ワーク表面６の塗装状態を調べ、ゴミの付着、
傷の有無等を確認する。この場合、収束光を使用してワ
ーク表面６を検査することにより、一回に検査可能な範
囲を拡大することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の技術の場合、ワーク表面６が平面であれ
ば、検出光が検出手段８の受光面に良好に導かれるが、
図１３ａに示すようにワーク表面６が曲面であれば、検
出光がワーク表面で拡散してしまうため、取り込み画像
１０ｂに暗部１２を生じてしまう（図１３ｂ参照）。す
なわち、図１２に示しているように、ワーク表面６が平
面の場合には、取り込み画像１０ａは全て有効検査面１
４として使用できるが、ワーク表面６が曲面の場合に
は、図１３に示すように検出光がワーク表面６で拡散し
てしまうために、取り込み画像１０ｂに検査光が入射し
ない暗部１２が生じ、有効検査面１４が狭くなってしま
う。

【０００４】この場合、取り込み画像１０ｂの全面に対
して画像処理を行うと、有効検査面１４以外の暗部１２
にまで画像処理を行うことになる。したがって、検査時
間に無駄を生じ、全体の検査時間が長期化する不都合を
露呈していた。

【０００５】本発明は、この種の問題を解決するために
なされたものであって、取り込み画像の有効検査領域以
外の画像部分を画像処理対象から削除することにより、
画像処理時間を減少させ、全体の検査時間の短縮が可能
となるワーク表面検査方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、被測定面に向かって検出光を照射する
投光手段と、該被測定面からの前記検出光の反射光を受
光する検出手段と、前記反射光を前記検出手段の受光面
に収束させる集光光学系とを備えた表面検査装置を用い
て、曲面を有するワークの表面を検査する方法であっ
て、被測定面の形状に基づき、前記検出手段によって得
られる画像から有効検査画像を抽出するために予め設定
されたウインドウを選択する過程と、前記選択されたウ
インドウを用いて抽出された有効検査領域の画像に対
し、画像処理を施す過程と、を有することを特徴とす
る。

【０００７】また、本発明は、被測定面に向かって検出
光を照射する投光手段と、該被測定面からの前記検出光
の反射光を受光する検出手段と、前記反射光を前記検出
手段の受光面に収束させる集光光学系とを備えた表面検
査装置を用いて、曲面を有するワークの表面を検査する
方法であって、前記検出手段によって得られた画像を二
値化する過程と、前記二値化された画像から明部および
暗部のヒストグラムを作成する過程と、前記ヒストグラ
ムに基づき、有効検査画像を抽出するためのウインドウ
を設定する過程と、前記設定されたウインドウを用いて
前記二値化された画像から有効検査画像を抽出する過程
と、前記抽出された画像に対して画像処理を施す過程
と、を有することを特徴とする。

【０００８】

【作用】被測定面の形状に基づいてウインドウを選択し
て有効検査画像を抽出し、前記有効画像に対してのみ画
像処理を行う。または、検出手段によって得られた画像
を二値化し、作成された明部と暗部のヒストグラムに基
づきウインドウを設定し、前記ウインドウを用いて有効
検査画像を抽出して画像処理を施す。このため、有効検
査画像以外の画像を画像処理対象から削除することがで
きる。したがって、取り込まれた画像に対して、有効検
査領域以外の画像を処理する時間が不要となり、全体の
検査時間が短縮する。

【０００９】

【実施例】本発明に係るワーク表面検査方法について、
好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳
細に説明する。

【００１０】本実施例においては、自動車の製造ライン
におけるワーク表面検査装置を用いた検査方法に基づい
て説明する。

【００１１】ワーク表面検査装置２０は、図１に示すよ
うに、ロボット２２に装着されており、光源２４がこの
ロボット２２のアーム２６に固定されるとともに、前記
光源２４から光ファイバ束２８によって接続されるフレ
ネルレンズ等から構成される集光光学系３０および検出
手段であるＣＣＤカメラ３２が手首部３４に固定されて
いる。このＣＣＤカメラ３２は、ワーク表面３５の画像
処理等を行う画像処理装置３６に接続され、この画像処
理装置３６とロボットコントローラ３８とが接続されて
いる。

【００１２】前記画像処理装置３６は、図２に示すよう
に、ＣＣＤカメラ３２から入力された画像データをＡ／
Ｄ変換器４０でデジタル信号に変換し、階調画像データ
として画像濃淡メモリ４２に入力する。画像濃淡メモリ
４２の階調画像データは画像処理プロセッサ４４で二値
化画像データに変換され、二値化画像メモリ４６に入力
される。前記画像濃淡メモリ４２に収容された階調画像
データおよび前記二値化画像メモリ４６に収容された二
値化画像データは、適時、Ｄ／Ａ変換器４８を介してモ
ニタＴＶ５０に表示される。前記画像処理プロセッサ４
４には、バス５８を介してマイクロプロセッサ５２、メ
モリ５４、外部入出力Ｉ／Ｆ５６が接続されている。前
記外部入出力Ｉ／Ｆ５６には、ロボットコントローラ３
８が接続されるとともに、処理結果を管理する外部のコ
ンピュータ５９が接続される。

【００１３】次に、このように構成されるワーク表面検
査装置２０および画像処理装置３６の動作を図３に示す
フローチャートを参照しながら概略説明する。

【００１４】先ず、画像処理装置３６およびロボットコ
ントローラ３８の初期化を行う（ステップＳ２）。続い
て、ロボットコントローラ３８から画像処理装置３６に
後述する画像の処理パターンが入力される（ステップＳ
４）。以上の設定が完了した後、ロボット２２が駆動さ
れ、アーム２６の動作に伴い、光源２４から光ファイバ
束２８、集光光学系３０を介して、ワーク表面の所定の
範囲に一区画ずつ検査光が照射され、前記検査光の反射
光がＣＣＤカメラ３２に入射され、画像データが画像処
理装置３６に入力される（ステップＳ６）。

【００１５】画像処理装置３６に入力された画像データ
は、Ａ／Ｄ変換器４０によりデジタル信号としての階調
画像データに変換され、画像濃淡メモリ４２に入力され
る。画像処理プロセッサ４４は、前記階調画像データの
ヒストグラムに基づき、画像を明部と暗部に二値化して
識別する基準となる二値化レベルを設定する（ステップ
Ｓ８）。

【００１６】以下、ロボットコントローラ３８から入力
された処理パターンにより所定の画像処理が行われる
（ステップＳ１０）。

【００１７】第１の処理パターンとして、検査されるワ
ーク表面３５が平面であり、前記階調画像データを二値
化する場合は、前記二値化レベルに基づき二値化画像デ
ータに変換し、二値化画像メモリ４６に格納する（ステ
ップＳ１２）。そして、前記二値化画像データにおい
て、明部の中に孤立している暗部を孤立点として抽出す
る（ステップＳ１４）。前記孤立点の大きさにより、ゴ
ミであるか否かを判定および選別し（ステップＳ１
６）、前記処理パターンにおける一区画分のゴミの数お
よび大きさを外部入出力Ｉ／Ｆ５６を介してコンピュー
タ５９に転送し、記憶する（ステップＳ１８）。以上の
処理をワーク表面に設定された全ての区画に対して行う
（ステップＳ２０）。全区画の画像処理が終了した後、
コンピュータ５９において検査結果を出力する（ステッ
プＳ２２）。

【００１８】第２、第３の処理パターンとして、ワーク
表面３５が曲面であり、且つ、ＣＣＤカメラ３２の取り
込み画像に対してウインドウを設定する場合は、予め設
定された処理範囲からなるウインドウを選択し、得られ
る画像の暗部に相当する部分を画像処理対象から削除す
る（ステップＳ２４）。あるいは、画像を二値化した
後、明部の分布に基づきウインドウを演算して求め、ス
テップＳ２４と同様に、暗部を画像処理対象から削除す
る（ステップＳ２６）。

【００１９】第４、第５の処理パターンとして、ワーク
表面３５が曲面であり、且つ画像の合成を選択した場
合、二値化され明部と暗部を有する画像から明部のみを
取り出し、一フレーム分の画像データが蓄積されるまで
ｎ回画像合成を行う（ステップＳ２８、ステップＳ３
０）。あるいは、ステップＳ２６と同様にウインドウを
演算して求め、このウインドウを用いて得られる明部の
みの画像を重複しないように二値化画像メモリ４６に一
フレーム分記憶させて画像合成する（ステップＳ３２、
ステップＳ３０）。このようにして得られた画像には、
明部と暗部の境界部分におけるゴミ等の誤検出を防止す
るため、微小な粒子を取り除く等の膨張、縮小処理が施
される（ステップＳ３４）。続いて、第１の処理パター
ンと同様に、ステップＳ１６以降のゴミの検出が行われ
る。以上のようにして合成された画像に対して処理を行
うことにより、一つの画像に複数の画像の明部が取り込
まれた後、画像処理を一括して行えるため、画像処理速
度が向上する。

【００２０】このようにして行われるワーク表面検査方
法において、ワーク表面が曲面である場合に使用される
ウインドウの設定（図３のステップＳ１０において、ス
テップＳ２４あるいはステップＳ２６を選択した場合）
について説明する。

【００２１】ステップＳ２４における操作を図４乃至図
６を参照して以下詳細に述べていく。

【００２２】ワーク表面が曲面の場合は、検査する地点
ごとにＣＣＤカメラ３２によって取り込まれる有効検査
領域が異なる。例えば、図４に示すように、自動車のボ
ンネット上を検査する場合には、その検査地点によって
取り込み画像ａ乃至ｄの明部と暗部の形状は様々であ
る。したがって、このような多種多様な画像に対して、
有効検査領域以外となる暗部の画像処理部分を削除する
ように、図５に示すような複数のウインドウを予め設定
しておく。

【００２３】図６のフローチャートに示しているよう
に、先ず、ロボットコントローラ３８は、ワークの画像
の読み込みをしている地点データに従って、予め設定さ
れているウインドウ No.を画像処理装置３６に伝達する
（ステップＳ４０）。ＣＣＤカメラ３２から入力された
画像は画像濃淡メモリ４２において、階調画像データと
して記憶される。そして、画像処理プロセッサ４４で
は、前記階調画像データに対してステップＳ４０で選択
されたウインドウが設定される（ステップＳ４２）。例
えば、図４における取り込み画像ａであれば図５におけ
るウインドウ No.１が、取り込み画像ｃであればウイン
ドウ No.１３が選択されて設定される。このようにウイ
ンドウを設定することにより、取り込み画像ａ乃至ｄの
暗部（斜線部分）の大部分に対してステップＳ３４以降
の画像処理が不要となる。

【００２４】続いて、取り込み画像ａ乃至ｄのウインド
ウ内の画像データを図３のステップＳ８において設定さ
れた二値化レベルにより二値化する（ステップＳ４
４）。さらに、前記二値化された画像データを二値化画
像メモリ４６に入力する（ステップＳ４６）。このよう
にして、取り込み画像ａ乃至ｄに対してウインドウを設
定した後、ウインドウ内部の画像のみを二値化して、図
３のステップＳ３４以降の画像処理を行う。

【００２５】したがって、取り込み画像ａ乃至ｄに対し
てウインドウを設け、有効検査領域以外の暗部を画像処
理対象から削除したため、画像処理時間が大幅に短縮で
きる。

【００２６】続いて、ステップＳ２６の操作を図７乃至
図１１を参照して説明する。

【００２７】先ず、ＣＣＤカメラ３２から入力された画
像が図３のステップＳ８において設定された二値化レベ
ルに従って二値化され、明部を１（白）、暗部を０
（黒）として二値化画像メモリ４６に入力される（ステ
ップＳ５０）。

【００２８】そこで、画像処理プロセッサ４４におい
て、ｘ方向およびｙ方向を図８ａのように設定した場
合、二値化された画像データに対してそれぞれｘ方向お
よびｙ方向において明部に対応した画素を加算すること
でヒストグラムを作成する（ステップＳ５２）。そし
て、前記ヒストグラムにおいて、それぞれｘ方向の｛最
大値−最小値｝の値Ｘ_dif とｙ方向の｛最大値−最小
値｝の値Ｙ_dif とを比較する（ステップＳ５４）。これ
は、実質的に設定するウインドウがｘ方向になるか、ｙ
方向になるかを確認するためである。例えば、図８ａの
二値化された画像の場合、Ｘ_dif ＜Ｙ_dif となる。した
がって、設定すべきウインドウはｘ方向に長いものとな
ることを示している。

【００２９】ここで二値化された画像が図９ａに示す対
角線形状のものであってもＸ_dif ＜Ｙ_dif となる場合が
ある。そして、この時のウインドウの形状は図９ｂのよ
うに設定される。これは、ウインドウを設定しない場合
と同一であるので、ウインドウの設定（後述するステッ
プＳ５８乃至ステップＳ６２）を行う処理を削除するた
めに、二値化された画像の明部が対角線形状であるか否
かを判定する（ステップＳ５６）。

【００３０】ステップＳ５６で明部が対角線形状でない
と判定された場合、ウインドウの設定領域を演算する。
その領域は、ｘ方向において画像領域の限界まで、ｙ方
向において明部の端部まで設定される（ステップＳ５
８）。

【００３１】さらに、明部と暗部の境界部分に設定され
たウインドウの領域を暗部側に数画素分拡張する（ステ
ップＳ６０）。これは、明部と暗部の境界部分にかかっ
たゴミ等の情報を検出できないという事態を避けるため
である。

【００３２】このようにして、ウインドウの領域を設定
した後、図８ｂに示すようなウインドウを画像に対して
設定する（ステップＳ６２）。

【００３３】一方、ステップＳ５６において明部が対角
線形状と判定された場合は、画像全体を画像処理対象と
しなければならないので、ウインドウ設定を行わない。

【００３４】同様にして、ステップＳ５４において、図
１０ａのように、Ｘ_dif ＞Ｙ_dif の場合は、ステップＳ
６４、ステップＳ６６において、ステップＳ５６、ステ
ップＳ５８と同様の処理が施され、さらにステップＳ６
０およびステップＳ６２の処理が施されて、図１０ｂに
示すようなウインドウが画像に対して設定される。

【００３５】なお、図１１ａのように斜めに明部が存在
した場合でも、対角線形状でなければ、図１１ｂに示す
ようにウインドウを設定し、画像処理する暗部の領域を
減少させることができる。

【００３６】本実施例のように、それぞれの入力画像に
応じたウインドウが設定されるため、暗部に対して画像
処理を行う必要がなくなる。また、明部が対角線形状の
場合には、ウインドウの設定処理（ステップＳ５８、ス
テップＳ６６およびステップＳ６０）を行わないため、
処理時間が短縮される。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係るワーク表面検査方法によれ
ば、以下の効果が得られる。

【００３８】すなわち、検出手段により取り込まれた画
像から有効検査画像のみを抽出して画像処理を行うこと
ができるため、画像処理時間が短縮され、全体の検査時
間が短縮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るワーク表面検査方法に
おけるワーク表面検査装置の概略説明図である。

【図２】本発明の一実施例に係るワーク表面検査方法に
おける画像処理装置の概略説明図である。

【図３】本発明の一実施例に係るワーク表面検査方法の
全体フローチャートである。

【図４】本発明の一実施例に係るワーク表面検査方法に
おけるワーク表面の検査画像説明図である。

【図５】本発明の一実施例に係るワーク表面検査方法に
おける設定されたウインドウ説明図である。

【図６】本発明の一実施例に係るワーク表面検査方法の
要部フローチャートである。

【図７】本発明の一実施例に係るワーク表面検査方法の
要部フローチャートである。

【図８】本発明の一実施例に係るワーク表面検査方法に
おけるウインドウ設定説明図である。

【図９】本発明の一実施例に係るワーク表面検査方法に
おけるウインドウ設定説明図である。

【図１０】本発明の一実施例に係るワーク表面検査方法
におけるウインドウ設定説明図である。

【図１１】本発明の一実施例に係るワーク表面検査方法
におけるウインドウ設定説明図である。

【図１２】従来例に係るワーク表面検査方法の説明図で
ある。

【図１３】従来例に係るワーク表面検査方法の説明図で
ある。

【符号の説明】

２０…ワーク表面検査装置 ２２…ロボット ３２…ＣＣＤカメラ ３５…ワーク表面 ３６…画像処理装置 ３８…ロボットコントローラ ４２…画像濃淡メモリ ４４…画像処理プロセッサ ４６…二値化画像メモリ

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１】 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定面に向かって検出光を照射する投光
   手段と、該被測定面からの前記検出光の反射光を受光す
   る検出手段と、前記反射光を前記検出手段の受光面に収
   束させる集光光学系とを備えた表面検査装置を用いて、
   曲面を有するワークの表面を検査する方法であって、 被測定面の形状に基づき、前記検出手段によって得られ
   る画像から有効検査画像を抽出するために予め設定され
   たウインドウを選択する過程と、 前記選択されたウインドウを用いて抽出された有効検査
   領域の画像に対し、画像処理を施す過程と、 を有することを特徴とするワーク表面検査方法。
2. 【請求項２】被測定面に向かって検出光を照射する投光
   手段と、該被測定面からの前記検出光の反射光を受光す
   る検出手段と、前記反射光を前記検出手段の受光面に収
   束させる集光光学系とを備えた表面検査装置を用いて、
   曲面を有するワークの表面を検査する方法であって、 前記検出手段によって得られた画像を二値化する過程
   と、 前記二値化された画像から明部および暗部のヒストグラ
   ムを作成する過程と、 前記ヒストグラムに基づき、有効検査画像を抽出するた
   めのウインドウを設定する過程と、 前記設定されたウインドウを用いて前記二値化された画
   像から有効検査画像を抽出する過程と、 前記抽出された画像に対して画像処理を施す過程と、 を有することを特徴とするワーク表面検査方法。