JPH0727717A - 逆反射スクリーンによる表面検査装置及び該装置を用いた表面検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 搬送路上を搬送される検査対象物の表面検査
を実施する場合に，光源とカメラの配設数を最小限に抑
えて表面検査を実施する。 【構成】 光源４，カメラ３及び逆反射スクリーン２が
検査対象物５を搬送する搬送路６の搬送方向に，光反射
を利用した逆反射スクリーンによる表面検査を行う入反
射条件が成立するように配設される。検査対象物５は検
査装置１の入反射光軸方向に搬送されるので，検査対象
物５の検査表面が所定の検査位置に移動してきたとき表
面検査が実行される。検査表面が大きな面積で，検査装
置の有効検査範囲を越えるような場合にも，上記有効検
査範囲を越える長手方向を搬送方向にして搬送すると，
検査対象物の搬送移動により検査表面を有効検査範囲で
分割して順次検査することができる。検査対象物５に折
曲面が形成されている場合には，それぞれの面に対応す
る光源４とカメラ３とが配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，自動車外板，プラスチ
ック面などの表面検査装置及び該装置を用いた表面検査
方法に関し，詳しくは，搬送路上に載置されて検査位置
に連続して搬送されてくる検査対象物に対し光照射し，
その反射光を逆反射スクリーンを用いた検査装置により
欠陥部分が強調された明暗画像として得ることによっ
て，欠陥部分を検出する表面検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】逆反射スクリーンによる表面検査装置の
基本的な構成は，図５に示すように逆反射スクリーン３
０，カメラ３１，光源３２の基本要素により構成され
る。同図に示すように，検査対象物３３の表面を逆反射
スクリーン３０と光源３２の間に配置し，光源３２の光
が検査対象物３３の表面に当たり，反射して逆反射スク
リーン３０に向かうような光路を形成する。上記配置に
より，光源３２からの光は検査対象物３３で反射し，逆
反射スクリーン３０に入って入射光軸とほぼ同じ方向に
反射するので，再び検査対象物３３の表面で反射して光
源３２のやや上方に配置されたカメラ３１に捕らえられ
る。この構成によって検査対象物３３の表面の凹凸変化
が光学的に強調された画像をカメラ３１で捕らえること
ができ，平滑であるべき表面の欠陥場所を容易に発見す
ることができる。上記逆反射スクリーンによる表面欠陥
の検出原理を，図６及び図７を用いて説明する。図６は
検査対象物３３の表面に欠陥のない場合を示し，図７は
欠陥があの場合を示している。逆反射スクリーン３０
は，その表面にビーズ状の反射球３４が密設されてお
り，各反射球３４は入射光に対し図示するような指向性
の反射パターンを有している。図６，図７に示すように
光源方向からきた光は，検査対象物３３の表面で逆反射
スクリーン３０の方向に反射する。一方，光源近傍の光
源よりやや上方に配置されたカメラ３１は，図中のカメ
ラビューイング方向から検査対象物３３表面に向いてお
り，逆反射スクリーン３０からの反射光が検査対象物３
３で再反射する光を捕らえている。検査対象物３３表面
のＡ，Ｂ，Ｃの各点をカメラから見るとき，図６に示す
ように欠陥のない平面では逆反射スクリーン３０の各反
射球３４の角度αで反射される同じ強さの光を見ている
ことになり，カメラは濃淡変化のない中間的な明るさを
もった面として捕らえる。一方，図７に示すように検査
対象物３３の表面に欠陥がある場合，欠陥のないＡ点で
は前記と同様に，逆反射スクリーン３０の反射球３４の
角度αの反射光を捕らえるが，Ｂ点（カメラ側から見て
下り坂）では反射角γの強い光を捕らえ，Ｃ点（カメラ
側から見て上り坂）では角度βの弱い反射光を捕らえる
ことになる。従って，Ｂ点のような下り坂は明るく，Ｃ
点のような上り坂は暗く見えることになる。逆反射スク
リーン３０の反射球３４の反射パターンの指向性の幅は
約±１度と鋭いため，欠陥の微妙な傾きでも明暗の変化
量が激しく，欠陥の凹凸が強調されて観測されることに
なる。

【０００３】上記のように構成される逆反射スクリーン
を用いた表面検査装置により，自動車外板等のプレス加
工パネルの表面検査を実施する場合のように，搬送され
てくる検査対象物を連続的に検査する場合は，図８に示
すように搬送路中に表面検査装置が設置される。図８に
おいて，プレスマシン３５から排出されたプレス加工パ
ネル（検査対象物）３６はベルトコンベア３７（搬送
路）で次工程に搬送される。このベルトコンベア３７を
搬送方向と直交する方向で挟んで、一方側に逆反射スク
リーン３０，他方側に光源３２とカメラ３１とが配置さ
れ，ベルトコンベア３７上に載置されて搬送されてくる
プレス加工パネル３６に対し，搬送速度に合わせて連続
的に表面検査が実行される。図８に示したように，検査
対象物（プレス加工パネル３６）が平面状であり，比較
的小型形状である場合は，図示したように１組の光源３
２，カメラ３１及び逆反射スクリーン３０の配置により
全検査対象表面の検査が可能である。しかし，検査対象
面積が大きい場合や折曲面あるいは湾曲面が形成されて
いる場合には，光の反射角度の変化やカメラの撮像範囲
の制約などにより全検査対象表面を同時に検査すること
はできない。逆反射スクリーンによる表面検査を実施す
るための検査対象物への光の入反射角度は，上記逆反射
スクリーンによる表面検査の検出原理で説明したよう
に，所定の入反射角度が得られる入反射条件を保つ必要
がある。具体的には，図９に示すような入反射条件（入
反射角度θ＝１８°〜２４°）に保たれることが必要で
ある。又，カメラ３２の検査表面の有効撮像範囲を例え
ば幅方向４００mm，奥行き方向８００mmとすると，図９
に示す奥行きサイズを有する（１５００mm）検査対象物
３３の場合には検査表面を２回に分割して検査すること
を要する。又，検査対象表面に折曲面や湾曲面がある場
合には反射角度が異なるため複数の被検査面を設定せざ
るを得ず，被検査面それぞれを照射する光源３２と，再
反射光を捕らえるカメラ３１とを多数配置することを要
する。そこで，検査対象物が連続して搬送され，その検
査対象表面の面積が大きく，且つ複数の被検査面が形成
されている検査対象物を検査する場合，従来技術では，
図１０に示すような構成がなされる。図示の場合，全て
の検査表面を搬送路３８上で１枚の逆反射スクリーンで
検査するために，検査対象物３３の折曲面を形成するた
めの折曲線の方向（光の入反射方向と同一）を搬送方向
と直交する方向に合わせて搬送路３８上に載置し，検査
対象物３３の全検査対象表面を光の入反射条件を成立さ
せるために，カメラ３１の有効撮像範囲で各表面を分割
して，分割されたそれぞれの面に対応させる複数組（図
１０に示す例では合計６組）の光源３２とカメラ３１と
が配置される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来構
成になる表面検査では，搬送路上に載置されて搬送され
る検査対象物の表面面積が大きい場合，あるいは複数の
被検査面が形成されている場合には検査対象表面を分割
し，それぞれの分割表面毎に光源とカメラとを配置しな
ければならず，光源とカメラの配設台数が多くなる問題
点があった。本発明は上記問題点に鑑みて創案されたも
ので，搬送路上に載置されて搬送される検査対象物の表
面検査を実施する場合に，光源とカメラの配設数を最小
限に抑えて表面検査を実施することができる逆反射スク
リーンによる表面検査装置及び該装置を用いた欠陥検出
方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用する手段は，搬送路上に載置されて所定
の検査位置に移動してきた検査対象物を光源からの光で
照射し，該検査対象物表面で反射した光を所定の反射指
向性を有する逆反射スクリーンで検査対象物に戻し，検
査対象物の表面で再反射した光を光源の近傍に配置した
カメラで捕らえることにより，検査対象物表面の欠陥部
分の凹凸変化を明暗変化で強調された画像として検出す
る逆反射スクリーンによる表面検査装置において，上記
光源，上記カメラ及び上記逆反射スクリーンを上記搬送
路の搬送方向に上記光の入反射条件が成立するように配
置したことを特徴とする逆反射スクリーンによる表面検
査装置として構成される。又，上記装置を用いた検査方
法は，搬送路上に載置されて所定の検査位置に移動して
きた検査対象物を光源からの光で照射し，該検査対象物
表面で反射した光を所定の反射指向性を有する逆反射ス
クリーンで検査対象物に戻し，検査対象物の表面で再反
射した光を光源の近傍に配置したカメラで捕らえること
により，検査対象物表面の欠陥部分の凹凸変化を明暗変
化で強調された画像として検出する逆反射スクリーンに
よる表面検査装置により，複数の被検査面を有し，搬送
方向に長い検査対象物表面の欠陥を検出する表面検査方
法において，上記複数の被検査面を上記搬送路の搬送方
向になるように上記検査対象物を上記搬送路上に配置す
ると共に，上記光源，上記カメラ及び上記逆反射スクリ
ーンを上記搬送路の搬送方向に上記光の入反射条件が成
立するように上記各被検査面に対して各々配置し，検査
対象物を搬送させながら光照射することを特徴とする表
面検査方法である。

【０００６】

【作用】上記本発明の手段によれば，光源，カメラ及び
逆反射スクリーンが，検査対象物を搬送する搬送路の搬
送方向に，逆反射スクリーンによる表面検査を行うため
の入反射条件が成立するように配設される。この配設構
成により，搬送路上に載置されて搬送される検査対象物
は検査装置の入反射光軸方向に移動するので，検査対象
物の検査表面が所定の検査位置に移動してきたとき表面
検査が実行される。従って，検査表面が大きな面積で，
検査装置の有効検査範囲を越えるような場合にも，上記
有効検査範囲を越える長手方向を搬送方向にして搬送す
ると，検査対象物の搬送移動により検査表面を有効検査
範囲で分割して順次検査することができる。この構成に
より，従来検査対象物の搬送方向に直交する方向から検
査している場合に比べ光源及びカメラの設置台数を少な
くすることができる。又，本発明の方法によれば，複数
の被検査面が形成され，その搬送方向に長い検査対象物
の表面検査を行うとき，光源，カメラ及び逆反射スクリ
ーンが，検査対象物を搬送する搬送路の搬送方向に，光
反射を利用した逆反射スクリーンによる表面検査を行う
入反射条件が成立するように配設して表面検査装置を構
成し，上記折曲線の方向を搬送方向にして上記検査対象
物を搬送路上に配置する。そして検査対象物の各被検面
に対応させてそれぞれ光源及びカメラを配し，各検査面
で反射した光を再び各検査面に戻すことができる十分な
大きさの逆反射スクリーンを配置すれば，検査対象物は
搬送路上に載置されて検査装置の入反射光軸方向に移動
し，検査対象物の検査表面が所定の検査位置に移動して
来る都度表面検査を実行することにより各検査表面の搬
送方向長さが有効検査範囲を越える場合にも各検査面を
有効検査範囲で分割してそれぞれ１個のカメラにより順
次検査することができる。この構成により，従来検査対
象物の搬送方向に直交する方向から検査している場合に
比べ光源及びカメラの設置台数を少なくすることができ
る。

【０００７】

【実施例】以下，添付図面を参照して本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は本発明を具体化した一例であって，本発明
の技術的範囲を限定するものではない。ここに，図１は
本発明の実施例に係る表面検査装置の構成及び表面の分
割検査の状態を（ａ）（ｂ）に区分して示す模式図，図
２は折曲面を有する検査対象物に対する表面検査装置の
構成を示す模式図，図３は本実施例における検査対象と
する検査対象物の斜視図，図４は実施例構成に採用され
たカメラの有効撮像範囲を説明する模式図である。図１
において，表面検査装置１は，検査装置を構成する基本
要素である逆反射スクリーン２，カメラ３，光源４を，
検査対象物５が搬送されてくる搬送路６の搬送方向に入
反射条件が成立するように配置される。尚，図１に示す
各要素の配置では，逆反射スクリーン２が搬送方向の下
流側，光源４及びカメラ３が搬送方向の上流側に配置さ
れているが，この逆の配置であっても差し支えない。搬
送路６上に載置された検査対象物５が搬送されて所定の
検査位置に移動してきたとき，光源４から投射される光
により検査対象物５の表面が照射され，この光は検査対
象物５の表面で反射し，逆反射スクリーン２に入って入
射光軸とほぼ同じ方向に反射されるので，再び検査対象
物５の各表面で反射して光源４のやや上方に配置された
カメラ３に捕らえられる。この構成によって検査対象物
５の表面の凹凸変化が光学的に強調された画像をカメラ
３で捕らえることができ，平滑であるべき表面の欠陥場
所を容易に発見することができる。表面欠陥の検出原理
は，従来例で説明した通りである。逆反射スクリーン２
を用いた表面検査において，カメラ３は検査対象物５の
表面を斜め方向から撮像するので，検査精度を低下させ
ない画像を得るための有効撮像範囲は，図４に示すよう
になる。同図に示すように，本実施例構成で採用された
カメラ３の検査対象物５表面での有効撮像範囲は，幅方
向４００mm，奥行き方向８００mmである。

【０００８】上記カメラ５の有効撮像範囲を勘案する
と，この範囲を越えるサイズの検査対象物５の全面を同
時に検査することはできない。このようにカメラ５の有
効撮像範囲を越えるサイズの検査対象物５を検査すると
きには，図１に示すように，検査対象物５の長手方向を
搬送方向にして搬送路６上に載置する。本実施例の場
合，検査対象物５の長手方向のサイズを１５００mmとす
ると，検査対象物５の表面は搬送方向に２分割して検査
される。即ち，図１（ａ）に示すように，搬送路６上を
搬送されてくる検査対象物５の搬送方向前半部が所定の
検査位置に達したとき，検査対象物５の前半部がカメラ
３で撮像される。検査対象物５が搬送され，図１（ｂ）
に示すように，検査対象物５の後半部が所定検査位置に
達したとき，検査対象物５の後半部がカメラ３で撮像さ
れる。上記のように検査対象物５の長手方向のサイズが
カメラ３の有効撮像範囲より長い場合には，有効撮像範
囲毎に搬送路６で送って分割して検査することができ
る。従って，検査対象物５の検査表面サイズが大きいと
きにも，長手方向を搬送方向にして搬送路６上に載置す
れば，従来構成のように光源４及びカメラ３の数を増や
すことなく，検査対象物５が搬送されて順次検査位置に
移動してくる動きを利用して検査を実施することができ
る。尚，分割して検査を行う場合，分割境界部位の検査
洩れをなくすため，先の検査面と次の検査面との間に，
若干の重なりを設けて検査を実施する。又，検査対象物
５の検査面が所定の検査位置に達した状態の検出は，所
定位置に設けた近接センサあるいは光センサ等で行い，
このセンサの検出出力によりカメラ３を動作させる。検
査対象物５の検査面に折曲面が形成されているような場
合には，その折曲面に対応してカメラ３及び光源４を増
設する。実施例として，図３に示すように，平面部５ａ
の両側に折曲面５ｂ及び５ｃが形成され，平面部５ａの
面積が１５００mm（長手方向）×４００mm（短手方向）
である検査対象物５１の表面検査を行うため，検査対象
物５１の各表面にそれぞれ対応させて光源４ａ，４ｂ，
４ｃ及びカメラ３ａ，３ｂ，３ｃが配設された構成を図
２に示す。搬送路６上に載置された検査対象物５１が搬
送されて所定の検査位置に移動してきたとき，光源４
ａ，４ｂ，４ｃから投射される光により検査対象物５１
の各表面が照射され，この光は検査対象物５１の各表面
で反射し，逆反射スクリーン２に入って入射光軸とほぼ
同じ方向に反射されるので，再び検査対象物５１の各表
面で反射して光源４ａ，４ｂ，４ｃそれぞれのやや上方
に配置されたカメラ３ａ，３ｂ，３ｃにそれぞれ捕らえ
られる。この構成によって検査対象物５の各表面の凹凸
変化が光学的に強調された画像を各カメラ３ａ，３ｂ，
３ｃで捕らえることができ，平滑であるべき表面の欠陥
場所を容易に発見することができる。折曲部が曲面の場
合には，必ずしも明瞭な折曲線が表われない場合もある
が，この場合でも曲げアールの中心をなす線で分割され
た各面が被検査面となる。被検査面が湾曲している場合
にも各カメラの有効撮像範囲を越える場合は分割して撮
像する。上記構成において，検査対象物５の平面部５ａ
の短手方向も上記有効撮像範囲を越えるサイズである場
合には，光源４ａ及びカメラ３ａを増設する。折曲部５
ｂ，５ｃの幅サイズが大きい場合も同様である。

【０００９】次に，図３に示したような折曲面が形成さ
れた検査対象物５の所定検査位置への配置について説明
する。図２に示したように，光源４ａ，４ｂ，４ｃ，カ
メラ３ａ，３ｂ，３ｃ及び逆反射スクリーン２が，検査
対象物５１を搬送する搬送路６の搬送方向に配設される
ので，基本的には折曲面を形成するための折曲線の方向
を搬送方向にして搬送路６上に載置する。検査対象物５
１の形状が，図３に示したように各表面５ａ，５ｂ，５
ｃが矩形となるように折曲線７ａと７ｂとが平行で，折
曲角度が浅く形成されている場合には，折曲線７ａ，７
ｂを搬送方向に一致させて搬送路６上に載置する。しか
し，検査対象物５には様々な形状のものが適用されるこ
とと予想される。折曲面の形状が矩形でない場合，表面
が曲面である場合，折曲角度が深い場合など，必ずしも
折曲線を搬送方向に一致させることができない場合があ
る。このような変形形状に対処する方法は，主となる表
面（図３で示す平面部５ａのような面）と折曲面で反射
した光を逆反射スクリーン２に入射させ得るような方向
に配置して，できるだけ多くの表面を同時に検査できる
ようにする。それでも同時に検査不可能な場合は，その
表面のみ別途検査する，逆反射スクリーン２を大きくす
る，逆反射スクリーン２に付加スクリーンを設ける，逆
反射スクリーン２を複数台設ける，光源４及びカメラ３
の配置位置を変える等の手段により対処する。

【００１０】

【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば，光
源，カメラ及び逆反射スクリーンが，検査対象物を搬送
する搬送路の搬送方向に，光反射を利用した逆反射スク
リーンによる表面検査を行う入反射条件が成立するよう
に配設される。検査対象物は搬送路上に載置されて検査
装置の入反射光軸方向に移動するので，検査対象物の検
査表面が所定の検査位置に移動してきたとき表面検査が
実行される。従って，検査表面が大きな面積で，検査装
置の有効検査範囲を越えるような場合にも，上記有効検
査範囲を越える長手方向を搬送方向にして搬送すると，
検査対象物の搬送移動により検査表面を有効検査範囲で
分割して順次検査することができる。この構成により，
従来検査対象物の搬送方向に直交する方向から検査して
いる場合に比べ光源及びカメラの設置台数を少なくする
ことができる。又，複数の被検査面が形成され，その搬
送方向に長い検査対象物の表面検査を行うとき，光源，
カメラ及び逆反射スクリーンが，検査対象物を搬送する
搬送路の搬送方向に，光反射を利用した逆反射スクリー
ンによる表面検査を行う入反射条件が成立するように配
設して表面検査装置を構成し，上記折曲線の方向を搬送
方向にして上記検査対象物を搬送路上に配置する。そし
て，検査対象物の各被検査面に対応させてそれぞれ光源
及びカメラを配し，各検査面で反射した光を再び各検査
面に戻すことができる十分な大きさの逆反射スクリーン
を配置すれば，検査対象物は搬送路上に載置されて検査
装置の入反射光軸方向に移動し，検査対象物の検査表面
が所定の検査位置に移動して来る都度表面検査を実行す
ることにより，検査表面の搬送方向長さが有効検査範囲
を越える場合にも各検査面を有効検査範囲で分割してそ
れぞれ１個のカメラにより順次検査することができる。
この構成により，従来検査対象物の搬送方向に直交する
方向から検査している場合に比べ光源及びカメラの設置
台数を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る表面検査装置の構成及
び表面の分割検査の状態を（ａ）（ｂ）に区分して示す
模式図。

【図２】 折曲面を有する検査対象物に対する表面検査
装置の構成を示す模式図。

【図３】 実施例における検査対象とする検査対象物の
斜視図。

【図４】 実施例構成に採用されたカメラの有効撮像範
囲を説明する模式図。

【図５】 逆反射スクリーンによる表面検査の基本構成
を示す模式図。

【図６】 逆反射スクリーンによる表面検査の原理を示
す説明図（表面欠陥が無い場合）。

【図７】 逆反射スクリーンによる表面検査の原理を示
す説明図（表面欠陥が有る場合）。

【図８】 従来例に係るプレス加工パネルの表面検査工
程の構成を示す斜視図。

【図９】 逆反射スクリーンによる表面検査装置におけ
る入反射角度条件を説明する模式図。

【図１０】 従来例に係る表面検査の構成を示す模式
図。

【符号の説明】

１…表面検査装置 ２…逆反射スクリーン ３，３ａ，３ｂ，３ｃ…カメラ ４，４ａ，４ｂ，４ｃ…光源 ５，５１…検査対象物 ５ｂ，５ｃ…折曲面 ６…搬送路 ７ａ，７ｂ…折曲線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送路上に載置されて所定の検査位置に
   移動してきた検査対象物を光源からの光で照射し，該検
   査対象物表面で反射した光を所定の反射指向性を有する
   逆反射スクリーンで検査対象物に戻し，検査対象物の表
   面で再反射した光を光源の近傍に配置したカメラで捕ら
   えることにより，検査対象物表面の欠陥部分の凹凸変化
   を明暗変化で強調された画像として検出する逆反射スク
   リーンによる表面検査装置において，上記光源，上記カ
   メラ及び上記逆反射スクリーンを上記搬送路の搬送方向
   に上記光の入反射条件が成立するように配置したことを
   特徴とする逆反射スクリーンによる表面検査装置。
2. 【請求項２】 搬送路上に載置されて所定の検査位置に
   移動してきた検査対象物を光源からの光で照射し，該検
   査対象物表面で反射した光を所定の反射指向性を有する
   逆反射スクリーンで検査対象物に戻し，検査対象物の表
   面で再反射した光を光源の近傍に配置したカメラで捕ら
   えることにより，検査対象物表面の欠陥部分の凹凸変化
   を明暗変化で強調された画像として検出する逆反射スク
   リーンによる表面検査装置により，複数の被検査面を有
   し搬送方向に長い検査対象物表面の欠陥を検出する表面
   検査方法において，上記複数の被検査面を，上記搬送路
   の搬送方向に交差するように上記検査対象物を上記搬送
   路上に配置すると共に，上記光源，上記カメラ及び上記
   逆反射スクリーンを上記搬送路の搬送方向に上記光の入
   反射条件が成立するように前記各被検査面に対して各々
   配置し，検査対象物を搬送させながら光照射することを
   特徴とする表面検査方法。