JPH0656363B2 - 表面欠陥検査装置のデ−タ出力方法 - Google Patents

表面欠陥検査装置のデ−タ出力方法

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JPH0656363B2
JPH0656363B2 JP60248952A JP24895285A JPH0656363B2 JP H0656363 B2 JPH0656363 B2 JP H0656363B2 JP 60248952 A JP60248952 A JP 60248952A JP 24895285 A JP24895285 A JP 24895285A JP H0656363 B2 JPH0656363 B2 JP H0656363B2
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浩幸 大野
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば自動車の車体パネル塗装面や圧延さ
れた帯鋼板などの被検査物の表面欠陥を検査するための
表面欠陥検査装置に関する。
〔従来の技術〕
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
した自動検査に移行する傾向にある。
このようなレーザ光を利用した表面欠陥検査装置とし
て、第13図に示すように、光源であるレーザスリツト
光発生器1から被検査物の表面である被検査面2にスリ
ツト光LSTを投射して、その反射光LST′を一担拡
散板によるスクリーン3に投影し、そのスクリーン3上
の像をカメラ部の集光レンズ4によつて集光してCCD
等のラインセンサ5上に結像させて検出することによつ
て、表面欠陥を検出するようにした表面欠陥検査装置を
本出願人が先に提案している(特願昭59−83889
号,特願昭59−83890号)。
この表面欠陥検査装置によれば、例えば第14図に示す
ように、被検査面2上のスリツト光投射位置に傷やブツ
等の欠陥aがあると、レーザスリツト光発生器1から投
射されたスリツト光LSTがそこで散乱するため、被検
査面2からの正反射光LST′を受けるスクリーン3上
には、図示のように欠陥aに対応するところで切れたス
リツト像SLが投影されることになる。
したがつて、このスクリーン3上のスリツト像SLが投
影される位置を常時撮影している第13図のラインセン
サ5のビデオ出力信号は、第15図(a)に示すように
なり、同図(b)に示すその包絡線信号Vsと平均化し
た比較信号Vr(スレツシヨルドレベル)とを比較し
て、同図(c)に示すようにVs<Vrでのみハイレベ
ル“H”になり、それ以外ではローレベル“L”になる
2値化信号を形成すれば、被検査面2上の欠陥(第14
図のa)を、この2値化信号のレベルが“H”になるこ
とによつて検出することができる。
そして、欠陥が検出された時には、その被検査面の欠陥
近傍に拭き取り可能な塗剤を吹きつけて目印とすること
により、欠陥の修正を容易に行なうことができる。
この場合、第13図のラインセンサ5は、集光レンズ4
の合焦位置に配置したスクリーン3で拡散された散乱光
SCを受光することによつて、スクリーン3上の投影ス
リツト像SLを撮像しているため、集光レンズ4の焦点
を常時固定にすることができ、しかも拡散によつて投影
スリツト像SLが拡大されるため、表面欠陥の検出分解
能が向上する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このような先に提案した表面欠陥検査装
置にあつては、欠陥が有るか無いかのみを検出していた
ので、その検出精度を上げると、例えば補修する必要が
ないような極めて小さな欠陥まで全て検出してしまうた
め実用的でなく、検出精度を下げると小さい欠陥は検出
されなくなるため、全体的な表面仕上がりの良否や欠陥
の分布状況等を判断したりすることができなくなるとい
う問題点があつた。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたものである。
〔問題点を解決するための手段〕
そのため、この発明による表面欠陥検査装置のデータ出
力方法は、第13図乃至第15図によつて説明したよう
な表面欠陥検査装置において、被検査面にレーザースリ
ット光を投射してその反射光を拡散板によるスクリーン
上に投影し、その投影像を該スクリーン上で合焦状態と
なるように配置したラインセンサ上に結像させて検出
し、前記ラインセンサのビデオ出力信号を2値化し、そ
の2値化信号の前記欠陥部分に対応するレベルの幅によ
って欠陥の大きさをランク分けし、該ランク分けされた
欠陥が前記被検査面のいずれの部分に生じているかをラ
ンク毎に差別化して出力するようにしたものである。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は、この発明による表面欠陥検査装置のデータ出
力形態の一例を示すものであるが、その説明は後述す
る。
先ず、第2図乃至第5図によつてこの発明を適用する表
面欠陥検査装置の具体的な構造を示す。第2図は平面
図,第3図は正面図,第4図は右側面図,第5図は検出
器内部の模式的配置図である。
10はレーザスリツト光発生器であり、レーザ発振管1
0aと、それが発生するレーザ光束をスリツト光に変換
するためのシリンドリカルレンズを含むレンズ系10b
と、そのスリツト光を長手方向に広がらない平行スリツ
ト光にするフレネルレンズ10dを先端に装着したフー
ド部10cとから構成されている。
20は検出器であり、集光レンズ14と欠陥検出用のラ
インセンサ15、及び姿勢検出用のラインセンサ16,
17と第5図に示すビームスプリツタ30とをそのカメ
ラ部20aに設け、このカメラ部20aの前面に一体的
に装着した検出筒20bの先端部に、スリガラス等の拡
散板によるスクリーン13を装着している。
なお、検出器20を小型にして且つスリツト像の縮小倍
率をかせぐために、検出筒20bを折り曲げた形状にし
て、内部に2枚のミラー(平面鏡)18,19を配設し
ており、スクリーン13に投影されたスリツト像をこの
ミラー18,19に写して集光レンズ14によつてライ
ンセンサ15及びラインセンサ16,17上に結像させ
るようにしている。
この検出器20をホーク状のフレーム21の基端部に固
着し、そのフレーム21の先端部に枢軸22によつてレ
ーザスリツト光発生器10を軸支しており、検出器20
の光軸Oに対するレーザスリツト光発生器10の光軸
の交差角度δを調整できるようになつている。
このレーザスリツト光発生器10のフレーム21に対す
る角度は、第2図のモータ23によつて駆動される第1
の調整機構24により、枢軸22を第3図の矢示θx方
向へ回動させることによつて調整される。
また、フレーム21は、この表面欠陥検査装置を図示し
ないロボツト等の走査装置あるいは固定部に取付けるた
めのブラケツト25に、モータ26によつて駆動される
第2の調整機構(第3図)27により、矢示θy方向へ
揺動可能に取付けられている。
そしてフレーム21が矢示θy方向に揺動すると、この
フレーム21に取り付けられたレーザスリット光発生器
10と検出器20がそれに同動するため、第4図に示す
ように光軸O,Oが作る面の被検査面12に対する
傾斜角εが変化し、通常は常にε=90゜になるように
調整される。
なお、第3図における28は欠陥マーカであり、被検査
面12のレーザスリツト光LSTが照射された位置にブ
ツや傷等の欠陥があつてその存在が検出された時に、レ
ーザスリツト光と干渉しない欠陥近傍に拭き取り可能な
塗料を吹きつけて、欠陥の存在を示すマークを付けるた
めの装置であつて、検出器20と一体のブラケツト29
に所定角度首振り可能に取付てある。
ここで、検出器20内のラインセンサ15,16,17
の配置関係を第5図によつて説明する。
欠陥検出用のラインセンサ15は、ビームスプリツタ3
0の後方に集光レンズ14と平行に設けたセンサ取付板
31に、スクリーン13に投影されるスリツト像SLの
結像基準線R上に検出ラインを一致させて配置される。
なお、この欠陥検出用のラインセンサ15として検査出
幅がCCDラインセンサに比べて格段に広いPCD(Pl
asma Coupled Device)ラインセンサを使用すれば、検
査装置と被検査面との相対位置関係の僅かな変動は許容
される。
一方、姿勢検出用のラインセンサ16,17は、センサ
取付板31の側方手前に直角をなして設けられたセンサ
取付板32上に、ビームスプリツタ30のハーフミラー
面によつて反射されて結像されるスリツト像SLの結像
基準線R′に検出ラインを中心部で直交させて、互いに
所定の間隔で平行に配置される。
この姿勢検出用のラインセンサ16,17としては、C
CD又はPDAラインセンサを使用する。
この表面欠陥検査装置によれば、レーザスリツト光発生
器10よつて被検査面12に投影されるレーザスリツト
光LSTの反射光LST′がスクリーン13に投影され
て形成されるスリツト像SLを、集光レンズ14により
ビームスプリツタ30を介してラインセンサ15の検出
ライン上に結像する。
したがつて、第14図によつて説明した従来例の場合と
同様に、このラインセンサ15から読出されるビデオ出
力信号を2値化処理することにより、欠陥の有無を検出
することができる。なお、この発明によるデータ出力方
法は、この2値化信号を用いて欠陥の大きさをランク分
けして出力するのであるが、その説明は後述する。
ところで、この表面欠陥検査装置をロボツト等の走査装
置に取付けて被検査面12をスキヤンしながら表面欠陥
を検出するような場合、レーザスリツト光発生器10と
検出器20と被検査面12との相対的位置関係が変化し
て、第3図の角度δ及び第4図の角度εが所定の角度
(例えばδ=60゜,ε=90゜)からずれると、スク
リーン13上に投影されるスリツト像SLがラインセン
サ15による検出可能な範囲から逸脱して検出できなく
なる。
その場合、ラインセンサ16,17に交差するスリツト
像も、結像基準線R′に対してずれて傾斜するため、各
ラインセンサ16,17のスリツト像検出位置の差及び
その平均位置と検出ラインの中心位置(2048ビツト
のラインセンサを使用した場合1024ビツト目)との
差によつて角度ε及びδのずれ量を検出し、それを修正
するように第1の調整機構24のモータ23及び第2の
調整機構27のモータ26を駆動して姿勢補正を行なう
ことにより、常に表面欠陥の検出が確実になされるよう
にする。
第6図は、前述のような表面欠陥検査装置の検出ヘツド
(以下「インスペクタ」という)40をロボツト41の
ハンド41aに取付けて、被検査物11(例えば自動車
のボデイ)の塗装面である被検査面12を走査して、そ
の表面欠陥を検出する場合の使用例を示す。
42は制御盤であり、ロボツト制御部43とインスペク
タ制御部44とからなり、ロボツト制御部43はロボツ
ト41の各軸をプレイバツク制御して、被検査面12の
検査エリアを順次インスペクタ40によつて走査させ
る。
インスペクタ制御部44は、インスペクタ40のレーザ
スリツト光発生器10を動作させてレーザスリツト光を
発生させると共に、検出器20の各ラインセンサ15,
16,17を駆動して、各ビデオ出力信号を読出して処
理し、前述した欠陥の検出及び姿勢補正の制御を行なう
と共に、後述する欠陥の大きさのランク分け及びロボツ
ト制御部43からの走査データから欠陥位置の判別も行
ない、そのデータを出力装置であるデイスプレイ45の
CRT画面45aに表示させ、また、必要に応じてプリ
ンタ46によつて記録紙にプリントアウトさせる。
これらのロボツト制御部43及びインスペクタ制御部4
4には、いずれもCPU,ROM,RAM等からなるマ
イクロコンピユータを備えている。
次に、このインスペクタ制御部44における欠陥の大き
さをランク分けする機能について説明する。
仮に、被検査面12上のレーザスリツト光によつて一度
に照射されるライン上に大きさの異なる4個の欠陥が存
在したとすると、インスペクタ40内の前述した欠陥検
出用ラインセンサ15からのビデオ出力信号Vsは第7
図(A)に示すようになり、これをスレツシヨルドレベ
ルVrで2値化した信号Sが欠陥部分に対応してハイレ
ベル“H”になる部分の幅Wは、欠陥の大きさに応じて
変化する。したがつて、この幅Wを複数の判別基準値と
比較することによつて欠陥の大きさをランク分けするこ
とができる。
ところが、第7図(B)に示すように、被検査面12上
の傷等の欠陥12a(拡大して図示している)が、イン
スペクタ40による検査方向に長く、複数のスキヤン位
置にまたがるような場合には、各スキヤン位置a〜dに
おけるビデオ出力信号を2値化した2値化信号Sa〜S
dは、その欠陥12aに相当する“H”部分の幅Wが変
化する。
そこで、このような欠陥が有ることを示す検出信号が連
続して出力された場合には、その一連の2値化信号の
“H”部分の幅(ビツト数で検出する)Wの最大値を欠
陥の幅を示すデータとする。
第8図はこの発明によるデータ出力方法を実施したデー
タ出力装置のブロツク構成図であり、欠陥幅検出手段5
0は、例えば欠陥検出用のラインセンサ15からビデオ
出力信号が読出される毎に、その2値化信号が“H”に
なつた場合にそのビツト数をカウントとするカウンタ
で、欠陥幅に応じたビツト数のカウント値を出力して、
バツフアメモリ51に格納する。
この新たなデータAが、比較器53によつてレジスタ5
2に記憶されている以前のデータBと比較され、A>B
の時にのみ比較器53からレジスタ52へ記憶更新指令
が出され、新らたなデータAがレジスタ52に記憶され
る。
最初はB=0になつているので、初めて欠陥幅を示すデ
ータが出力された時は当然A>Bであるから、そのデー
タAがレジスタ52に記憶されることになる。その後、
連続して欠陥幅を示すデータが出力されると、新たなデ
ータAの方がレジスタ52の記憶データBより大きい時
にのみレジスタ52の記憶データが更新され、欠陥幅を
示すデータが「0」になつた時にレジスタ54に書込み
命令が与えられ、レジスタ52に記憶されている欠陥幅
のデータすなわち最大値がレジスタ54に格納され、レ
ジスタ52はリセツトされる。
このレジスタ54に格納された欠陥幅の最大値によつ
て、欠陥ランク判別手段55が欠陥の大きさをランク分
けし、第6図のデイスプレイ45及びプリンタ46のよ
うな欠陥データ出力手段56によつて、その欠陥のラン
ク別データを出力する。
次に、この欠陥ランク判別手段55の機能を第9図のフ
ローチヤートによつて説明する。
第8図のレジスタ54から欠陥幅の最大値データWMが
入力されると、先ずWMが2.0mm以上か否かを判別
し、YESであればAランクの出力をし、NOの場合は
次にWMが1.0mm以上か否かを判別し、YESであれ
ばBランクの出力をし、NOの場合はさらにWMが0.
5mm以上か否かを判断する。そして、YESであればC
ランクの出力をし、NOであればDランクの出力をす
る。
これらの各判別は、実際にはWMのビツト数で行なわれ
る。
次に、前述の欠陥幅最大値検出及び上記のような欠陥ラ
ンク判別機能を含む、第6図の制御盤42による全ライ
ンスキヤニング時の処理動作について、第10図のフロ
ーチヤートによつて説明する。
ステツプ1でボデイ11の表面欠陥の検出が開始される
と、ステツプ2でスキヤニングラインのナンバNをカウ
ントするカウンタを「0」にし、ステツプ3で1ライン
のスキヤニング(第7図(B)に矢印で示す検査方向に
スキヤニングする)が開始されると、ステツプ4でスキ
ヤニング開始後の時間(T)を測るタイマカウンタをス
タートさせ、ステツプ5でラインナンバNをN+1(最
初は「0」から「1」)にする。
次に、ステツプ6で第8図のバツフアメモリ51に相当
する欠陥入力レジスタの値、すなわち欠陥幅Wの検出デ
ータ(ビツト数)を読込み、ステツプ7でそれを予め設
定した欠陥ありと認める最小値と比較して欠陥有りか否
かを判断し、有りの場合はステツプ8へ進む。
ステツプ8ではラインナンバNとタイマカウンタのカウ
ント時間Tに対応するボデイ位置をメモリから索引す
る。
そして、ステツプ9では第8図で説明したようにして欠
陥幅の最大値WMを検出する処理を行なうが、その最大
値WMの検出が完了する迄はステツプ10からステツプ
14へ飛んで、1ラインのスキヤニング中の欠陥入力レ
ジスタの値を次々と読込む。
ステツプ9で最大値WMが検出されると、ステツプ10
からステツプ11へ進み、第9図で説明したようにその
最大WMの値から欠陥ランクを判別して、ステツプ12
でその欠陥ランクに対応する表示色をメモリから索引
し、ステツプ13で第6図のデイスプレイ45にステツ
プ8で索引した欠陥位置を欠陥ランクに応じた表示色で
表示する。その表示データはデイスプレイ側で記憶され
る。
そして、ステツプ14で1ラインのスキヤニングが終了
すると、ステツプ15で欠陥入力レジスタ及びタイマカ
ウンタをクリアして、ステツプ16で全ラインスキヤニ
ングが終了するまで、ステツプ3〜16を繰り返す。
このようにして、第6図のデイスプレイ45のCRT画
面45aに表示され、あるいはプリンタ46によつて記
録紙(チエツクシート)にプリントされる内容は、例え
ば第1図に示すようになる。
この例では、予め画像メモリに記憶させてある車種別の
画像データから呼出された自動車のボデイの平面及び両
側面の形状を示す図形表示60,61,62上に欠陥の
位置を欠陥マーク63(*印)で表示しており、Aラン
クは赤,Bランクは黄,Cランクは緑,Dランクは青の
それぞれ異なる色の*印で表示している。
また、右上部には検査年月日,ボデイNO.,車種,塗
色等の被検査物特定用のデータ表示64がなされ、右下
部にはボデイの各部位別及び欠陥のランク別の欠陥数集
計表65が表示される。
このような、画面表示及びチエツクシートの出力が得ら
れると、車体全体及び部位別の欠陥の分布、その大小の
度合等が一目瞭然となり、塗装工程の管理等に有効に活
用することができる。
なお、欠陥の大きさのランク別マーク表示は、図形上の
欠陥が検出された位置にA,B,C,D等の文字を直接
表示するようにしてもよいし、あるいは、A→X,B→
△,C→○→D→・のような記号によつてマーク表示す
るようにしてもよく、このようにすれば一色のプリンタ
でも、欠陥位置を図形上にランク別に出力することがで
きる。
第11図は、実際の量産ラインにおいて自動車のボデイ
の塗装後の表面欠陥を検査する場合の例を示す斜視図で
あり、第6図と対応する部分には同一符号を付してあ
る。
図示しない塗装ラインで塗装されたボデイ11は、台車
71に載置されてコンテイニユアスコンベア70により
矢印F方向から搬入され、同方向へ一定の速度で移動さ
れる。
72,73はマグネスケールを用いた位置座標検出器で
あり、ボデイ11の上下方向の位置ずれ及び傾きを一対
の位置座標検出器72,72により、左右方向の位置ず
れ及び傾きを一対の位置座標検出器73,73によつて
それぞれ検出して、制御盤42へ送り、ロボツト41,
41及び天吊り型ロボツト75によるスキヤン動作時の
テイーチングデータを修正する。
この実施例では、コンテイニユアスコンベア70の両側
に一対のロボツト41,41をそれぞれ追従装置74,
74上に載置して設け、コンベア速度に合せた追従動作
を可能にしている。その各ロボツト41,41のハンド
には、前述のインスペクタ40を装着しており、それに
よつてボデイ11の両側面すなわち左右のフロントフエ
ンダ,フロントドア,リアドア,及びリアフエンダの表
面欠陥を検出するようにしている。
一方、コンテイニユアスコンベア70の上部に配置した
天吊り型ロボツト75もコンテイニユアス追従可能であ
り、そのハンドには一対のインスペクタ40,40を逆
向きに装着しており、それによつてボデイ11の上面す
なわちフード,ルーフ,及びトランクリツドの表面欠陥
を検出するようにしている。
制御盤42は、これらの各ロボツト41,41,75を
制御してそれらに装着された4個のインスペクタ40に
よつてボデイ11の全面をスキヤニングし、その各検出
信号を処理して、前述のように欠陥データをデイスプレ
イ45に表示させると共にプリンタ46によつてプリン
トアウトさせる。
第12図は、この発明の他の実施例の配置図であり、第
6図と同じ部分には同一符号を付してある。
図の左側が表面欠陥検査ラインであり、第6図の例と同
様にインスペクタ40を装着したロボツト41を制御盤
42によつて制御して、自動車ボデイの塗装面の表面欠
陥を検出し、そのデータをモニタ用のデイスプレイ4
5′に出力する。
図の右側は、この表面欠陥検査ラインから離れた場所に
ある塗装ラインであり、スプレーガン77を装着したロ
ボツト76により、ボデイ11に塗装を施こす。
この塗装ラインに、表面欠陥検査装置の出力装置である
デイスプレイ45及びプリンタ46を配置してあり、制
御盤42から表面欠陥検出結果のデータが送られ、第1
図に示したようなデータ出力がデイスプレイ45に表示
され、プリンタ46によつてプリントアウトされる。
したがつて、検査結果を直ちに塗装工程の管理に活用
し、例えば欠陥が多く検出される部位の塗装を担当する
ロボツト及びスプレーガンを点検するなどの処置をとる
ことができる。
〔発明の効果〕
以上説明してきたように、この発明によれば、表面欠陥
検査装置による欠陥検出データを、欠陥の大きさによっ
てランク分けし、また、このランク分けされた欠陥が前
記被検査面のいずれの部分に生じているかをランク毎に
差別化して出力するようにしたので、補修を要するよう
な大きな傷などの欠陥だけでなく、各種の大きさの欠陥
の存在をその大きさ別に、しかもその欠陥が被検査面の
いずれの部分に存在しているのかをも正確に知ることが
でき、全体的な表面仕上がりの良否の判断を行うことも
できる。
そして、塗装工程等の前工程の管理に極めて有効なデー
タを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による表面欠陥検査装置のデータ出力
形態の一例を示す図、 第2図乃至第4図はこの発明を適用する表面欠陥検査装
置の具体的な構造例を示す平面図,正面図,及び右側面
図、 第5図は同じくその検出器20の内部の模式的配置図、 第6図は同じくその表面欠陥検査装置の使用例を示す配
置図、 第7図(A)は表面欠陥の大きさと検出信号との関係を
示す波形図、 第7図(B)は1個の表面欠陥に対するスキヤン位置に
よる検出信号の変化を示す説明図、 第8図はこの発明によるデータ出力方法を実施したデー
タ出力装置のブロツク構成図、 第9図は第8図の欠陥ランク判別手段の機能を示すフロ
ー図、 第10図は第6図の制御盤42による全ラインスキヤニ
ング時の処理動作を示すフロー図、 第11図は実際の量産ラインにおいて自動車のボデイの
塗装後の表面欠陥を検査する場合の配置例を示す斜視
図、 第12図はこの発明の他の実施例を示す配置図、 第13図はこの発明を適用する表面欠陥検査装置の原理
説明図、 第14図は同じくその作用説明図、 第15図は同じくそのラインセンサによるビデオ出力信
号の2値化処理を説明するための波形図である。 10……レーザスリット光発生器 11……被検査物(自動車のボデイ) 12……被検査面、13……スクリーン 14……集光レンズ 15……欠陥検出用のラインセンサ 16,17……姿勢検出用のラインセンサ 18,19……ミラー、20……検出器 21……フレーム、30……ビームスプリツタ 40……インスペクタ (表面欠陥検査装置の検出ヘツド) 41,75,76……ロボツト、42……制御盤 45,45′……デイスプレイ、46……プリンタ 55……欠陥ランク判別手段 56……欠陥データ出力手段 60〜62……被検査物の図形表示 63……欠陥マーク 64……被検査物特定用のデータ表示 65……欠陥数集計表
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜井 敏夫 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−87448(JP,A) 特開 昭60−24406(JP,A) 特開 昭59−46853(JP,A) 実開 昭53−129986(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検査面にレーザースリット光を投射して
    その反射光を拡散板によるスクリーン上に投影し、 その投影像を該スクリーン上で合焦状態となるように配
    置したラインセンサ上に結像させて検出し、 前記ラインセンサのビデオ出力信号を2値化し、 その2値化信号の前記欠陥部分に対応するレベル幅によ
    って欠陥の大きさをランク分けし、 該ランク分けされた欠陥が前記被検査面のいずれの部分
    に生じているかをランク毎に差別化した形態で出力する
    ことを特徴とする表面欠陥検査装置のデータ出力方法。
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