JPH109840A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents
表面欠陥検査装置Info
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- JPH109840A JPH109840A JP16640296A JP16640296A JPH109840A JP H109840 A JPH109840 A JP H109840A JP 16640296 A JP16640296 A JP 16640296A JP 16640296 A JP16640296 A JP 16640296A JP H109840 A JPH109840 A JP H109840A
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Abstract
動的に且つ精度良く検出することができるようにする。 【解決手段】 被検査体であるボディ5を囲む門型形状
を成し且つ被検査面上に所定の明暗パターンを形成する
照明手段1と、被検査面からの反射光に基づいて受光画
像を作成する複数の撮像装置CCDカメラ3が取り付け
られた撮像装置固定手段2と、受光画像に基づいて被検
査面上の欠陥を検出してその結果を出力する欠陥検査処
理手段4と、欠陥検査処理手段4で検出された移動欠陥
の平均面積から欠陥の大きさを算出する欠陥サイズ算出
手段45と、欠陥の面積から欠陥修正の要否を判定する
欠陥判定手段43aを備え、照明手段1および撮像装置
固定手段2の門型内部にボディ5を通過させて被検査面
の検査を行うと共に被検査面における欠陥修正の要否判
定を行う。
Description
ボディの塗装面における凹凸等の表面欠陥を検出するの
に用いる表面欠陥検査装置に関するものである。
ば、特開昭64−38638号公報などに記載されたも
のがある。
被検査面上に光の帯を形成し、この光の帯をカメラによ
り撮像すると共に、この光の帯を移動させてその反射像
を連続且つ段階的に記録し、最終的にこれらの部分的な
像の記録を全体像に編集して、被検査面上の欠陥および
この欠陥の座標情報を出力するようになっている。
たような従来の表面欠陥検査装置にあっては、例えば、
自動車のボディのように複雑な曲面を有する被検査体を
対象とした場合、曲面部分では光の帯(光バンド)の反
射方向が曲率に応じて変化するため、その反射像を常に
カメラのイメージセンタに映し出すための制御が必要に
なり、さらに、自動車のボディの曲面は部位や車種毎に
異なるため、制御がより複雑になるという問題があり、
このような問題を解決することが課題であった。
いて暗部または光の帯における像の輪郭変化として現れ
ることを利用するものであるが、それを自動的にかつ安
定的に検出する方法や装置については何んら考慮がなさ
れていないという問題があり、このような問題を解決す
ることが課題であった。
されたもので、被検査面が複雑な曲面であっても、簡単
な制御で表面欠陥を自動的に且つ精度良く高速に処理し
て検出することができ、同時に、欠陥サイズの正確な検
出を行うことにより要修正欠陥であるか無修正欠陥であ
るかを正しく判定することができるものとすることによ
り、大幅な検出信頼性(精度)の向上と検出作業時間の
短縮化を図ることが可能である表面欠陥検査装置を提供
することを目的としている。
検査装置は、請求項1に記載しているように、被検査体
を囲む門型形状を成し且つ被検査体の被検査面に光を照
射して所定の明暗パターンを形成する照明手段と、被検
査体を囲む門型形状を成し且つ被検査体の被検査面から
の反射光に基づいて受光画像を作成する複数の撮像装置
が取り付けられた撮像装置固定手段と、撮像装置により
得られた受光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出し
てその結果を出力する欠陥検査処理手段を備えた表面欠
陥検査装置において、欠陥検査処理手段で検出された移
動欠陥の平均面積から欠陥の大きさを算出する欠陥サイ
ズ算出手段と、欠陥サイズ算出手段で算出された欠陥の
面積(大きさ)から欠陥修正の要否を判定する欠陥判定
手段を備え、照明手段および撮像装置固定手段の門型内
部に被検査体を通過させて被検査面の欠陥検査と欠陥修
正の要否判定を行う構成としたことを特徴としており、
このような構成を上記課題を解決するための手段として
いる。
様においては、請求項2に記載しているように、照明手
段の門型形状は、被検査体の移動方向の正面輪郭にほぼ
適合した形状である構成のものとすることができ、請求
項3に記載しているように、照明手段は、白色の背景板
に、ほぼ等間隔に配置された複数の光源を備えると共
に、光源の被検査面側に、光透過部と艶消し黒色部を交
互に配置した光拡散シートを備え、光源からの光を光拡
散シートの光透過部に通すことにより被検査面上に明暗
パターンを形成する構成のものとすることができ、請求
項4に記載しているように、照明手段の光拡散シート
は、被検査体を囲む門型形状を成す艶消し黒色のシート
ガイドに張ってあり、シートガイドは、光源および背景
板から移動可能である構成のものとすることができる。
の実施態様においては、請求項5に記載しているよう
に、撮像装置固定手段の門型形状は、被検査体の移動方
向の正面輪郭にほぼ適合した形状である構成のものとす
ることができ、請求項6に記載しているように、撮像装
置はCCDカメラであって、各CCDカメラによる全体
の視野が被検査体の移動方向の正面輪郭に沿った連続し
た帯状を成すと共に、隣接するCCDカメラ同士の視野
が所定の領域でオーバーラップしており、且つ被検査体
の移動方向とCCDカメラの受光画像における水平もし
くは垂直方向とを一致させた構成のものとすることがで
き、請求項7に記載しているように、明暗パターンは、
CCDカメラに映る明暗パターン数に基づいて明暗パタ
ーンの間隔が変化する構成のものとすることができる。
の実施態様においては、請求項8に記載しているよう
に、CCDカメラの視野調整、ピント調整およびオーバ
ーラップ量調整は、被検査体の移動方向の正面輪郭にほ
ぼ適合した形状を成し且つその表面に所定間隔の線(格
子線等をも含む)もしくは点の図形が描かれた参照モデ
ルを用いて行う構成のものとすることができ、請求項9
に記載しているように、参照モデルは、被検査体の移動
方向に対する横断面のうちの最大の横断面輪郭にほぼ適
合した形状である構成のものとすることができ、請求項
10に記載しているように、参照モデルの図形の線以外
の部分の色が被検査体の被検査面の塗装色で最も明度の
高い色であって、上記参照モデルの表面を撮像しながら
CCDカメラのレンズ絞りおよびシャッタースピードを
調整する構成のものとすることができ、請求項11に記
載しているように、被検査面の塗装色で塗装され且つカ
メラ視野より大きいテストピースを参照モデルの表面に
接して設け、テストピースを撮像しながらCCDカメラ
のレンズ絞りおよびシャッタースピードを調整する構成
のものとすることができる。
の実施態様においては、請求項12に記載しているよう
に、検査処理手段は、複数の撮像装置で得られた受光画
像の画像データにおける空間周波数成分のうち高い周波
数領域で且つレベルが所定値以上の成分のみを抽出する
画像強調処理手段と、画像強調処理手段からの時間的に
異なる画像データにおいて被検査体の移動量および移動
方向が所定の条件で一致する目標部分を検出する追跡処
理手段を備えている構成のものとすることができ、請求
項13に記載しているように、検査処理手段は、検査開
始および検査終了を判断する検査開始終了判定手段と、
検査開始から被検査体の移動量を測定する移動量測定手
段を備え、これらの手段から得た情報に基づいて追跡処
理手段で検出した目標部分の被検査面上の位置を算出
し、その結果を被検査体の展開図上に表示する手段を備
えている構成のものとすることができ、請求項14に記
載しているように、被検査体の展開図は、被検査体に対
する撮像装置の取付角度および画角に基づいて描かれて
いる構成のものとすることができ、請求項15に記載し
ているように、被検査体が照明手段および撮像装置固定
手段の門型内部を通過し且つ被検査面の検査を行ってい
る際に被検査体とこの被検査体を移動させる搬送コンベ
アの速度とを一致させる速度一致手段を備えた構成のも
のとすることができる。
の実施態様においては、請求項16に記載しているよう
に、欠陥判定手段は、追跡処理手段により得られた欠陥
検出結果の面積情報から平均面積を算出し、それを欠陥
の面積とする平均面積処理手段を備えている構成のもの
とすることができ、請求項17に記載しているように、
欠陥判定手段は、追跡処理手段により得られた欠陥検出
結果の面積情報から平均面積を算出する第1平均面積処
理手段と、この第1平均面積処理手段により得られた平
均面積と所定値以上異なる追跡処理時の時系列欠陥は除
外または平均面積+所定値とすることにより、再度、欠
陥の面積の平均処理を行い、その値を欠陥の面積とする
第2平均面積処理手段を備えている構成のものとするこ
とができる。
の実施態様においては、請求項18に記載しているよう
に、検査処理手段は、平均面積処理手段からの欠陥面積
(大きさ)を所定値と比較し、その欠陥面積が所定値未
満の場合は無修正欠陥であると判定し、所定値超過の場
合は要修正欠陥であると判定する欠陥判定手段を備えて
いる構成のものとすることができる。
の実施態様においては、請求項19に記載しているよう
に、欠陥判定手段は、判定された要修正欠陥のサイズを
表示処理するに際して欠陥の大きさにより表示マークを
異なるものとすることができ、請求項20に記載してい
るように、欠陥判定手段は、判定された無修正欠陥のサ
イズを表示処理するに際してその表示マークが他の要修
正欠陥の表示マークとは異なるものとすることができ
る。
の実施態様においては、請求項21に記載しているよう
に、検査処理手段は、抽出した欠陥を膨張処理または膨
張→収縮の順に処理を行った後、面積および重心座標計
算を行う構成のものとすることができる。
装置によれば、被検査体を囲む門型形状を成す照明手
段、および同じく被検査体を囲む門型形状を成し且つ撮
像装置を備えた撮像装置固定手段を採用し、被検査面上
に光の明暗パターンを形成すると共に、照明手段および
撮像装置固定手段の門型内部に被検査体を通過させて被
検査面の欠陥検査と欠陥修正の要否を行うようにしたか
ら、被検査面に複雑な曲面がある場合であっても、被検
査面全体に対する照明および撮像の条件をほぼ均等にす
ることができ、照明手段や撮像装置さらには被検査体に
対して何ら複雑な制御を行うことなく、簡単な制御で表
面欠陥を自動的に且つ精度良くしかも高速に検出するこ
とができると共に、移動欠陥結果の欠陥面積を平均処理
することにより正確な欠陥サイズの検出を行ってライン
等において修正必要な欠陥であるかどうかの判定を行う
ことにより、要修正欠陥であるか無修正欠陥であるかを
正確に判定することができるため、大幅な検出信頼性
(精度)の向上と検出作業時間の短縮化を実現すること
が可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
置によれば、照明手段の門型形状は被検査体の移動方向
の正面輪郭にほぼ適合した形状にしたので、請求項1の
効果に加えて、被検査面全体に対する照明条件をより一
層均一なものにすることができ、表面欠陥の検出をより
容易に且つより精度よく行うことができる。
置によれば、請求項1および2の効果に加えて、明暗パ
ターンをより正確に形成することができ、表面欠陥の検
出のさらなる容易化および精度向上に貢献し得る。
置によれば、請求項3の効果に加えて、シートガイドの
移動により、当該シートガイド、光源および背景板のメ
ンテナンスにも容易に対処することができる。
置によれば、撮像装置固定手段の門型形状を被検査物体
の移動方向の正面輪郭にほぼ適合した形状にしたので、
請求項1の効果に加えて、被検査面全体に対する撮像条
件をより一層均一なものにすることができ、表面欠陥の
検出をより容易に且つより精度よく行うことができる。
置によれば、請求項1および5の効果に加えて、被検査
面全体を隙間なく検査することができ、検査のさらなる
精度の向上を実現することができる。
置によれば、請求項6の効果に加えて、検査精度をより
一層向上させることができる。
検査装置によれば、請求項6および7の効果に加えて、
参照モデルの採用によって、撮像装置の調整をより容易
に且つより迅速に行うことができるとともに、検査精度
をより一層向上させることができる。
装置によれば、請求項1の効果に加えて、表面欠陥をよ
り迅速に且つより正確に検出することができ、また、本
発明の請求項13に係わる表面欠陥検査装置によれば、
請求項12の効果に加えて、被検査体の展開図上におい
て表面欠陥を容易に認識することができ、後の修正作業
などに活用することが容易であり、さらに、本発明の請
求項14に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項1
3の効果に加えて、被検査体の展開図上における表面欠
陥の位置をより正確に表示することができる。
欠陥検査装置によれば、請求項1、12および13の効
果に加えて、被検査体と搬送コンベアの速度を確実に一
致させることができ、検査精度ならびに展開図上におけ
る表面欠陥の表示の精度をより一層高めることができ
る。
7に係わる表面欠陥検査装置によれば、欠陥の面積を正
確に検出することができ、請求項18に係わる表面欠陥
検査装置によれば、前記欠陥の面積をもとにしてこれを
所定値と比較することにより要修正欠陥であるか無修正
欠陥であるかを判定することが可能である。
る表面欠陥検査装置によれば、表示マークの違いによっ
て欠陥の大きさや要修正欠陥であるか無修正欠陥である
かの判断を目視等によって行うことができる。
検査装置によれば、欠陥の割れや分断を防ぐことがで
き、より正確な欠陥の面積(サイズ)を判定することが
できるという効果がもたらされる。
欠陥検査装置の一実施例を説明する。この実施例では、
被検査体である自動車のボディにおいて、被検査面であ
る塗装面の欠陥を検査する場合を示している。
1〜図3に示すように、照明手段1と、撮像装置固定手
段2と、撮像装置固定手段2に取り付けられた複数の撮
像装置3と、検査処理手段4を備えている。
方向の正面輪郭にほぼ適合した門型(アーチ)形状を成
し、被検査面上に所定の明暗パターンを映し出すように
構成されている。
とほぼ同一形状で照明手段1に並設されている。
下「カメラ3」と記す)であって、明暗パターンの映る
被検査面を撮像するように、撮像装置固定手段2の所定
の位置に各々取付け固定してある。
像強調処理手段41、追跡処理手段42、欠陥判定手段
43aおよび欠陥出力手段43bを備えたホストコンピ
ュータ43、プリンター44、欠陥サイズ算出手段(平
均面積算出手段)45等で構成してあり、カメラ3によ
り得られる明暗パターンのある受光画像を明暗パターン
に平行の走査線によりエッジ(孤立点)抽出処理をす
る。
段42により得られた欠陥検出結果の面積情報から面積
平均処理を行うことによって平均面積を算出し、それを
欠陥の面積(サイズ)とする。次に、欠陥判定手段43
aは、前記平均面積処理手段45からの欠陥面積(サイ
ズ)情報と所定値とを比較し、その欠陥面積が所定値以
下の場合は無修正欠陥であると判定し、また、所定値以
上の場合は要修正欠陥であると判定する。
3aで判定された欠陥が要修正欠陥の場合は欠陥の大き
さにより表示マークを異ならせるように出力する。ま
た、欠陥が無修正欠陥である場合は、さらに、上記要修
正欠陥の表示マークとは異なる表示マークとしてモニタ
ーおよびプリンターへ出力する。
れると共に、レール7および搬送コンベア8によって照
明手段1および撮像装置固定手段2の門型内部を移動
し、その間に検査処理手段4で所定の処理が行われ、被
検査面であるボディ5の塗装面の検査が行われる。
ボディ5の搬送方向(図2中の矢印Aの方向)に対して
直交方向に設置されている。また、カメラ3は、調整固
定治具3aによって撮像装置固定手段2の所定の位置お
よび角度に調整された状態で固定してある。
の移動方向の正面輪郭にほぼ適合した形状とすることに
より、光照射面からボディ5の表面までの距離が部位に
かかわらずほぼ一定となり、これによって照明手段1か
らの光をボディ5の表面にむらなくほぼ均一に照射する
ことができるようにしている。
すように、光源101の光を被検査面にむだなく且つむ
らなく照射するために、白色に着色処理されもしくは光
を拡散反射するように表面処理された複数の背景板10
2を備え、この背景板102に複数の光源101がほぼ
等間隔に取り付けられた構造となっている。
って、1つの背景板102の被検査体側に2列で合計4
本取り付けられ、その裏側に光源101を高周波点灯さ
せる電源107(図7参照)が取り付けてある。そし
て、光源101、背景板102および電源107を1つ
の照明ユニット104とし、この照明ユニット104を
図5に示すように門型形状をした支柱103に隙間無く
取り付けることにより、照明手段1を構成している。
5の正面輪郭形状に合わせて容易に変形できるような可
撓性を有し且つ透光性を有する材料から成るものであっ
て、例えば、艶消し黒色のマスキングテープを等間隔に
貼ることにより、光透過部105aと艶消し黒色部10
5bを交互に配置したものである。ここで、光を拡散す
る理由は、ボディ塗装色がメタリック塗装などといった
場合にメタリックの光輝材の影響を抑えるためである。
い材質で、このしわによって陰や照明むらが発生する場
合には、図6に示すように、シートガイド106により
光拡散シート105を下方から支えると共に、この光拡
散シート105をボディ5の正面輪郭形状に合わせて張
ることにより、しわの発生を抑える。
色に塗装されており、支柱103は、光拡散シート10
5の艶消し黒色部105bに重なる間隔となっている。
そして、光拡散シート105とシートガイド106と
は、この支柱103において艶消し黒色のボルト、ナッ
トおよびワッシャ(図示せず)により固定してある。
ター106aが取り付けてあって、光拡散シート105
を張った状態でボディ5の前後方向に移動できる構造と
なっている。したがって、図8に示すようにシートガイ
ド106を矢印B方向に移動させることにより、例え
ば、光源101の交換などを容易に行えるものとなる。
に、ボディ5の移動方向の正面輪郭形状にほぼ合った形
状をなすものである。これは、各カメラ3からボディ5
の表面までの距離をほぼ一定にするためであり、その結
果、全てのカメラ3での視野の大きさがほぼ同一とな
る。ボディ5の形状に応じた距離の細かい調整やカメラ
3の向きの調整は、撮像装置固定手段2の所定位置に固
定された調整固定治具3aで行われる。そして、調整固
定治具3aでも調整できないような場合、例えば、ボデ
ィ5のフード(ボンネット)とルーフ(天井)といった
ように高さが大きく異なる面では、レンズの焦点距離を
変えてカメラ3の視野の大きさを調整してもよい。
るカメラ3同士の視野は、所定の大きさ以上でオーバー
ラップした帯状となるように調整されている。上記のよ
うに、フード部とルーフ部とでは高さが大きく異なる
が、図10からも明らかのように、これらの部位は、同
一のカメラで同時に検査されることはないので、図9に
示すように、フード用のカメラ(3)H1〜H8とルー
フ用のカメラ(3)R1〜R7とを切り換えて各々調整
してもよい。
ように、検査の必要のない前後ウィンドウ部の位置(符
号Cで示す)とするのが適当である。このとき、ルーフ
用カメラ(3)R1〜R7の視野は、左右の側面用カメ
ラ(3)SL1〜SL5、SR1〜SR5およびフード
用カメラ(3)H1〜H8と同様に、図10に示すごと
くルーフ部で帯状となる。
は、図10の斜線部で示すような領域である。ただし、
オーバーラップ量が大きいほどカメラ3の台数が増加し
てしまうので、検出したい欠陥の最小の大きさから画像
の分解能、つまり、カメラ1台あたりの視野の大きさを
決定し、その視野の大きさから被検査面全面を検査する
のに必要なおおよそのカメラ台数を決定し、最終的にオ
ーバーラップ量を設定すればよい。さらに、図10に示
すように、長方形で表した各々のカメラ視野は、カメラ
受光画像中をボディ5が水平もしくは垂直方向に移動す
るような向きに、斜めになることなく固定される。
って、ボディ5を載せた台車6は、搬送コンベア8によ
って移動する。この搬送コンベア8は、チェーン81、
駆動装置82およびフック84を備えており、駆動装置
82には回転量情報を検出するパルスジェネレータ83
が設けてある。そして、台車6の下部の爪61にフック
84がひっかかっており、駆動装置82が矢印Dの方向
に回転することによりチェーン81が駆動され、ボディ
5を矢印Aの方向に搬送する。
たつきがあると、チェーン81の移動量とボディ5を載
せた台車6の移動量とが厳密には一致しなくなるため、
後述するパルスジェネレータ83から得られる駆動装置
82の回転量情報を用いてボディ5の移動量を算出する
時点で誤差が発生し、検出精度が低下してしまう恐れが
ある。そこで、図18に示すように、フック84が爪6
1をボディ5の搬送方向の前後から隙間なく常に接触す
るように挟み込む構造としている。さらに、チェーン8
1に余分なたるみがないように調整すれば、ボディ5と
搬送コンベア8の速度とをより一致させることができ
る。
びレール7等の全体が搬送方向に対して上り坂となって
いれば、ボディ5の自重で爪61とフック84とが常に
接触することとなるため、がたつきは発生しない。この
ような速度一致手段は、この実施例のみに限定されるも
のではない。
8の移動量と一致した台車6に載ったボディ5は、先述
した位置に配置された照明手段1およびカメラ3が取り
付けられた撮像装置固定手段2の門型内部を、レール7
に沿って低速度且つ振動することなくスムーズに移動
し、それと同時に検査処理手段4が以下に説明する手順
でボディ塗装面上の欠陥を自動的に検査する。
強調処理手段41における画像例および処理フローを示
すものである。
された被検査面をカメラ3で撮像すると図19(a)に
示すような原画像aとなる。そして、図19の(d)に
示すステップS1で画像入力された原画像aにおいて、
凹凸状の欠陥部Eでは光が乱反射するため、図19の
(a)に示すように明パターンでは暗部となって現れ、
欠陥Eが暗パターンにある場合は明部となって現れる。
等のエッジ検出処理を行ない、ステップS3において所
定のしきい値で2値化すると、図19の(b)に示すよ
うな画像において輝度変化のあった領域、つまり、空間
周波数の高い領域が白、それ以外の部分が黒となった2
値画像bが得られる。この2値画像bの白画素に対して
ステップS4においてラベリング(番号付け)を行い、
さらにステップS5において面積/重心計算を行なう。
この2値画像bの白画素において欠陥Eは孤立点であ
り、明暗パターンの境界線は画面の上下を横切るような
大きな物体となることから、ステップS6において、所
定の判定値で面積判定を行ない、面積の小さい孤立点の
みを抽出すると図19の(c)に示すような画像とな
る。ここで、ゆず肌といった欠陥にはならない塗装面上
の凹凸があると、これらは図19の(c)に示すように
欠陥とともに孤立点(以下、これをノイズNと称す)と
なり、抽出される場合がある。
ラベリング(番号付け)を行う際に、図26に示すよう
に、明暗パターンのある受光画像の明暗パターンに平行
の走査線により順次ラベリング(番号付け)を行うこと
により、ラベリング(番号付け)処理時間すなわち孤立
点抽出時間を短縮する。ラベリング(番号付け)は明暗
のラン(エッジ長の始点終点数)とその近接性を見るこ
とにより孤立点を番号付けする。また、図27はラベリ
ング(番号付け)処理の走査線が明暗パターンに平行と
なるようにカメラ3の向きを変更(明暗パターンと直角
に変更)した場合であり、同様の効果がある。
ための追跡処理手段42の作用について図19および図
20を用いて説明する。画像強調処理手段41において
孤立点を抽出する処理を時間的に連続して行なうと、面
積判定結果の画像は図20の(a)〜(f)に示すよう
なものとなり、これらを重ね合わせると図20の(g)
に示すようになる。
され、ボディ5は移動するので、カメラ画像においてボ
ディ表面にある欠陥Eはボディ5の移動に応じて図20
の(g)において矢印Gの方向に移動するが、ノイズN
はボディ5の移動とは無関係にランダムに発生する。し
たがって、これによって、時間的に異なる連続した面積
判定結果の画像から、ボディ5の移動量および移動方向
が所定の条件で一致するものが最終的に欠陥Eと判断で
きる。
3に対してボディ5がどのような方向で通過するかによ
って決定するため、本実施例のようにカメラ3の位置が
固定でボディ5の搬送方向が常に同じであるならば、各
カメラ3毎に決定できる。さらに、カメラ3の視野が、
前述したようにボディ5の搬送方向に平行に設定されて
いれば、欠陥Eは画像中の水平もしくは垂直方向に移動
することになる。本実施例では、欠陥Eが図20の
(g)に示すように画像中を真横方向(矢印G方向)に
移動するような向きにカメラ3が固定されているものと
して説明している。
なる連続した画像において、まず初めに、各画像の各白
画素におけるy方向(画面の縦方向)の重心座標の比較
を行なう。上記のように、欠陥Eは画像中を真横方向に
移動するため、2つの画像間でy方向重心座標がほぼ同
じ白画素があれば、その白画素が欠陥Eである可能性が
高いと判断できるため、欠陥候補としてメモリに記憶す
る。
補中の白画素において、2つの画像間のx方向重心座標
の差が画像における移動画素数、符号が移動方向を表す
ので、図19の(d)に示すステップS7におけるボデ
ィ5の移動量から算出した実移動画素数および画像にお
けるボディ5の移動方向とをステップS8で比較し、こ
れらが所定の範囲で一致していれば、その白画素が欠陥
Eである可能性がさらに高いと判断できるので、その白
画素の時間的に新しいx,y重心座標を記憶する。
い、1つの白画素において上記比較の一致回数が所定の
回数以上になったならば、ステップS9においてその白
画素を欠陥Eと判定し、ステップS10において欠陥リ
ストに最終的な重心座標および面積を書き込んで記憶す
る。そして、追跡処理手段42では、上記のような処理
をボディ5がカメラ視野に映っている間に連続して行な
い、ボディ5の通過に後、上記欠陥リストをホストコン
ピュータ43に送る。
り算出できる。
る画像間の時間差であって、本実施例では画像強調処理
の処理時間に相当する。これは、追跡処置手段42が画
像強調処理手段41からデータ(面積判定後の面積/重
心座標データ)を受け取る間隔を計数すれば測定可能で
ある。(例えば、0.1[s]) また、ボディ移動速度vは、パルスジェネレータ83に
よる駆動装置82の回転量情報からホストコンピュータ
43が算出し、追跡処理手段42に随時送られる。(例
えば、100[mm/s]) さらに、画像サイズLは、画像におけるボディ移動方向
の画素数であって、例えば、x×y=512×480画
素の画像でボディ5がx方向に移動するならば、L=5
12となる。
おけるカメラ視野のボディ移動方向の寸法であって、例
えば、被検査面において1つのカメラ視野(図10の長
方形)がx×y=120×100[mm]でボディ5が
x方向に移動するならば、A=120[mm]となる。
vおよびカメラ視野Aの関係について説明する。
理時間に相当するが、時間tの間に視野Aを通過してし
まうほど速度vが速すぎると、欠陥があった場合、同一
の欠陥が画像中に2回以上出現しないために上記追跡処
理が成立しない。よって、欠陥が画像中を少なくとも2
回以上映るように時間t、速度vおよび視野Aを設定す
る。
みをかけて上記画像強調処理を実行すれば時間tが一定
となるため、各種調整や演算が容易となる。なお、画像
強調処理手段41および追跡処理手段42は、本実施例
の構成に限定されるものではない。
分の検査が終了すると、その欠陥検査結果に基づいて、
ボディ表面上の欠陥位置に相当するにボディ展開図上の
位置にマーク(例えば、●印)を表示するが、この手順
について以下に説明する。
定手段と、移動量測定手段を備えている。
を検出して各種検査処理の開始および終了のタイミング
を判断するもので、例えば、透過型光電スイッチをボデ
ィ搬送方向に対して垂直方向に、且つボディ5の先端お
よび後端が光電スイッチの光りを遮るような高さに、そ
してまた、カメラ視野にボディ先端が映る直前にボディ
5が光電スイッチを遮るような位置に取付ることによっ
て実現できる。このとき、ボディ5および台車6の相対
位置関係が既知であれば、上記光電スイッチを台車6に
合わせて取り付けても良い。
ディ5が入っていてカメラ画像にボディ5が映っている
ときと、ボディ5がなく背景のみが映っているときと
の、画像の輝度の違いを利用して検査の開始および終了
のタイミングを判断してもよい。なお、上記検査開始終
了判定手段は、本実施例に限定されるものではない。
で検出された検査開始地点を基準としてボディ5の移動
量を測定するものである。本実施例では、上記移動量が
パルスジェネレータ83から得られる駆動装置82の回
転情報とホストコンピュータ43の内部クロック等の時
間情報から移動量を算出する。つまり、検査処理手段4
は常にボディ5の検査位置が把握でき、先の追跡処理手
段42で検出された欠陥Eのボディ上の位置が算出でき
るので、最終的にホストコンピュータ43では欠陥の面
積/重心座標およびボディ5上での位置情報がリストに
記憶される。
行され、検出した欠陥のリスト情報に基づいて、例え
ば、図21に示すようなボディ5の展開図における表示
位置を算出してマークする。
表示位置は、各々のカメラ視野の大きさおよびカメラ位
置は既知であり、上記のように画像中を移動する欠陥の
y方向重心座標はほとんど変化しないため、展開図の縮
尺度が決まれば容易に算出できる。同様に、x方向の欠
陥表示位置は、上記のように図21に示す検査開始地点
Pを基準としてボディ移動量から算出できる。このよう
に欠陥位置にマークを表示した展開図は、例えば、モニ
ターやプリンターなどの出力装置に出力される。
て欠陥サイズ算出手段(平均面積処理手段)45につい
て説明する。平均面積処理手段45は、追跡処理手段4
2により得られた移動欠陥の時系列的な欠陥面積情報か
ら平均面積を算出し、その平均面積値を欠陥の正確なサ
イズとする。
れた平均面積と所定値以上異なる追跡処理(時系列)時
の欠陥は除外または平均面積+所定値とすることによ
り、再度、追跡処理(時系列)欠陥面積の平均処理を行
い、その値を欠陥の面積とし、次の欠陥判定手段43a
へ送る。
は膨張または膨張/収縮処理を行われ、図29に示すよ
うな欠陥の割れ、分断を防ぎ、より正確な面積(サイ
ズ)判定を可能としている。
る。
手段45からの欠陥面積(サイズ)情報と所定値とを比
較し、その欠陥面積が所定値以下の場合は、すなわち視
覚では気にならないレベルであるため、塗装ラインの修
正工程では修正する必要のない無修正欠陥であると判定
し、また、所定値以上の場合は塗装ラインの修正工程で
は修正する必要のある要修正欠陥であると判定して、欠
陥出力手段43bへ判定結果を送る。
定手段43aで判定された欠陥が要修正欠陥の場合は欠
陥の大きさにより表示マークを異なるように出力する。
また、欠陥が無修正欠陥である場合は、さらに、上記要
修正欠陥の表示マークとは異なる表示マークとして、塗
装ラインの修正工程で容易に判別できるようにモニター
およびプリンターへ出力指示する。
面調整用参照モデル91の概略正面図、平面図および側
面図であってドア面91dおよびフード/トランク面9
1f/tに相当するものである。また、図12は、ピラ
ー面およびルーフ面調整用参照モデル92の概略正面
図、平面図および側面図であって、ピラー面92pおよ
びリーフ面92rに相当するものである。
図からも明らかであるように、ボディ5の移動方向の正
面輪郭とほぼ適合している。本実施例では、ボディ5の
フード面とルーフ面の高さの差が大きく、それぞれ別の
カメラで検査する構成であるため、2種類の参照モデル
91,92を用意しているが、参照モデルの種類はボデ
ィ(被検査体)5の形状に応じて用意すれば良い。ま
た、参照モデル91,92の平面および側面には所定の
間隔の格子線が描かれており、各カメラ3でこの格子線
を撮影してモニターで確認しながらカメラ視野を図10
に示すように調整する。
さが確認できればよいので、図14の(a)に示すよう
な所定の間隔の点からなるものや、図14の(b)に示
すようなあらかじめ決定しておいた視野の大きさとほぼ
同じ四角形などの図形からなるものであっても良い。こ
のとき、モニターに映し出された参照モデル91,92
の図形を見ながらピント調整も同時に行なう。
とカメラ3と参照モデル91(92)との位置関係を示
す概略平面図である。この場合、ボディ5は搬送コンベ
ア8によりレール7に沿って移動するため、参照モデル
91(92)は移動時のボディ5と同じ位置、つまり、
レールに対して90°でその両端がボディ5の側面と一
致する位置に設置される。
面調整時における照明手段1とカメラ3と参照モデル9
1との位置関係を示す概略正面図であり、同様に図17
はルーフ面およびピラー面調整時の概略正面図である。
置と参照モデル91,92の位置を一致させるために、
調整用台93,94に参照モデル91,92をそれぞれ
載せてカメラ3の各種調整を行なう。
1,92の形状は、ボディ5の移動方向の正面輪郭にほ
ぼ適合した形状であるとともに、ボディ5の移動方向に
対する横断面のうちの最大の横断面輪郭に適合していな
ければならない。そして、最も大きい輪郭であるという
ことは、カメラ3からの距離が最も小さいということで
あり、この状態でカメラの視野調整を行なえばそれ以外
の部位ではカメラ3からの距離が遠くなるので隣合うカ
メラ3,3のオーバーラップはかならず存在することと
なる。
状態でオーバーラップ量を調整すると、図9に示すよう
に、カメラ視野断面は三角形なので、カメラ3とボディ
5との距離が小さくなるほど視野は小さくなるため、調
整時以上の大きさの横断面輪郭を持つ部位では、所定の
オーバーラップ量が確保できない。このためには、参照
モデル91,92が最も大きい横断面輪郭に適合した形
状であればよく、自動車のボディ5に関して言えば、例
えば、側面ではドア部、ルーフ部ではルーフ中央部、フ
ード/トランク部では最も高い部位がそれぞれ参照モデ
ルの形状に適している。
を示すものである。このうち、図15の(a)に示すよ
うに、ボディ5Aにおける移動方向の正面輪郭がボディ
5Bにおける移動方向の正面輪郭に比べて全ての部位で
大きい2種類のボディ5A,5Bの場合には、参照モデ
ル91,92は、ボディ5Aの正面輪郭に対応させた図
中の太線のようになる。また、図15(b)に示すよう
に、ボディ5A,5Bの輪郭の大きさが部位によって異
なる場合には、ボディ5A,5Bのうち正面輪郭の大き
い方を選んでこれらを滑らかに結ぶ図中の太線のような
形状となる。
る。
ら被検査面までの距離つまり撮影距離が変化するので、
すべての場合でピントが合うようにするためには、カメ
ラ3の被写界深度(ピントの合う範囲)を撮影距離の変
化に対して十分大きくとる必要がある。この被写界深度
は、レンズ絞り値、レンズ焦点距離および撮影距離から
計算することができるので、カメラ視野の大きさ等から
レンズ仕様や撮影距離、および必要な被写界深度を予め
決めれば、およそのレンズ絞り値を決定することができ
る。
は、本実施例のようにボディ5が移動している場合、カ
メラ受光画像がブレないような値である必要があるの
で、移動速度も考慮した上でおよその絞りおよびシャッ
タースピードを微調整して決定すれば良い。
ドは、被検査面の光反射特性において最も反射率の高い
状態で、カメラ3の出力信号レベルが飽和しないように
オシロスコープ等を用いて調整する。 そして、本実施
例のごとく自動車のボディ5の場合は、白やシルバーメ
タリックといった最も明度の高い塗装色で調整を行なえ
ば良い。また、上記光の反射量は、照明およびカメラ3
と被検査面までの距離で近いほど大きいので、例えば、
本実施例のように照明およびカメラ位置が固定であれ
ば、ボディの5の最大の正面輪郭より作成された先に示
した参照モデル91,92の表面で調整を行なえば良
い。
方向のダイナミックレンジを無駄なく使用するため、カ
メラ3の出力信号レベルがホワイトレベルをオーバーす
る少し手前であればよい。さらに、調整を効率よく行な
うためには、参照モデル91,92の視野調整用の図形
が描かれている面の図形以外の背景の部分が、上記のよ
うに白やシルバーメタリックといった反射率の最も高い
状態となっていれば、カメラ3の視野調整とともに調整
を行なうことができる。
の調整面を塗装することが困難なときは、白やシルバー
メタリックに塗装したカメラ視野より大きいテストピー
スを用意し、調整したいカメラ視野に対応する参照モデ
ル表面に接して置き、それをカメラ3で撮像しながら調
整を行なえば良い。
て微分によるエッジ検出を用いた場合、画像中の輝度変
化を抽出するので図19の(b)に示すように、明暗パ
ターンの境界線も白画素として抽出される。したがっ
て、欠陥Eが明暗パターンの境界線付近にあると、欠陥
Eと境界線とが一体化してしまい、欠陥Eが孤立点とし
て現れない場合がある。
多くなるほど欠陥Eが消える頻度が高くなるため、欠陥
検出精度が低下してしまうことになる。例えば、ボディ
5のフロントフェンダーの先端部は、凸状の曲面をなす
ので、凸レンズの作用をすることから、明暗パターンの
ピッチが部位によらず一定ならば、カメラ画像には平面
部のときよりも多く上記境界線が映ることになり、欠陥
検出精度が低下することとなる。
4および図25に基づいて説明する。
散シート105を通過してボディ5の表面で反射し、さ
らにカメラ3の視野に映る明暗パターンを示すもので、
図面に各画像例を示す。例えば、画像中に明暗パターン
境界線が4本現れるようにするためには、明暗パターン
のピッチをボディ5の形状を考慮して設計すれば良い。
ここでは、明暗パターンの境界線の本数が問題であり、
画像における明暗パターンの映り方、つまり、明/暗の
順序は、欠陥での乱反射を利用した検出原理とは無関係
なので何等制限はない。
ボディ5の側面と水平面とにおける明暗パターンのピッ
チが異なる場合は、明暗パターンシートにおける側面か
ら水平面に移行する位置、例えば、門型形状のR部にお
いて、明暗パターンが不連続とならないように艶消しの
黒色テープを貼れば、前後のフェンダー面からフード/
トランク面までの間のR部でも明暗パターンが極端に歪
むことなく映し出すことができる。
中の境界線を4本としたが、境界線の本数は各カメラ3
において同じである必要はない。また、境界線が少ない
ほど画面中に欠陥の現れる頻度は高くなるが、境界線を
少なくするために明暗パターンのピッチを広げすぎると
欠陥での凹凸による乱反射を利用して欠陥を検出する場
合に、小さい欠陥の検出精度が低下してしまうので、こ
れらを考慮にいれて実験的に明暗パターンを設計すれば
良い。
る。
ずカメラ3の視野に映るボディ表面には照明手段1の明
暗パターンを形成するような構成となっている。つま
り、図23に示すように、カメラ3がボディ5に対して
斜め前方から撮像するような構成であり、このときのカ
メラ取付角度をθ2、カメラの画角をθ1としている。
行ない、図21に示すような通常の展開図に欠陥位置を
表示した場合、実際のボディ上の欠陥位置と一致しない
場合がある。これは、カメラ3が図23に示すように斜
め前方からの視点で撮像しているのに対して、展開図は
ボディ5の真横(側面図)および真上(水平面)からの
視点で見た図であって、それぞれ視点が異なるためであ
る。このような欠陥の表示ずれを防ぐには、図22に示
すように、図22の(a)に示す回転なしの状態から、
図22の(b)に示す回転ありの状態、すなわち、ボデ
ィ5を実際のカメラ3のように斜め前方から見たような
展開図を用いれば良い。そして、このときの展開図の回
転角度は、上記角度θ1,θ2を実験的に決定すれば良
い。
能ブロック図と共に示す概略正面説明図である。
略平面説明図である。
略側面説明図である。
す概略説明図である。
置関係を示す正面説明図である。
一例を示す概略斜視説明図である。
表す概略平面説明図である。
である。
ルの一例を示す正面図(a)、平面図(b)および側面
図(c)である。
を示す正面図(a)、平面図(b)および側面図(c)
である。
係を示す概略平面説明図である。
例(a)(b)を示す説明図である。
を説明するための各々概略正面説明図である。
調整の一例を示す概略正面説明図である。
調整の一例を示す概略正面説明図である。
である。
る画像(a)〜(c)および処理フロー(d)の一例を
示す説明図である。
(a)〜(g)に別けて示す説明図である。
る。
ィを回転させた状態(b)を示す説明図である。
示す概略平面説明図である。
略平面説明図である。
概略側面説明図である。
る。
説明図である。
び膨張/収縮後における画像上の欠陥表示例を示す説明
図である。
Claims (21)
- 【請求項1】 被検査体を囲む門型形状を成し且つ被検
査体の被検査面に光を照射して所定の明暗パターンを形
成する照明手段と、被検査体を囲む門型形状を成し且つ
被検査体の被検査面からの反射光に基づいて受光画像を
作成する複数の撮像装置が取り付けられた撮像装置固定
手段と、撮像装置により得られた受光画像に基づいて被
検査面上の欠陥を検出してその結果を出力する欠陥検査
処理手段を備えた表面欠陥検査装置において、欠陥検査
処理手段で検出された移動欠陥の平均面積から欠陥の大
きさを算出する欠陥サイズ算出手段と、欠陥サイズ算出
手段で算出された欠陥の面積(大きさ)から欠陥修正の
要否を判定する欠陥判定手段を備え、照明手段および撮
像装置固定手段の門型内部に被検査体を通過させて被検
査面の欠陥検査と欠陥修正の要否判定を行うことを特徴
とする表面欠陥検査装置。 - 【請求項2】 照明手段の門型形状は、被検査体の移動
方向の正面輪郭にほぼ適合した形状であることを特徴と
する請求項1に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項3】 照明手段は、白色の背景板に、ほぼ等間
隔に配置された複数の光源を備えると共に、光源の被検
査面側に、光透過部と艶消し黒色部を交互に配置した光
拡散シートを備え、光源からの光を光拡散シートの光透
過部に通すことにより被検査面上に明暗パターンを形成
することを特徴とする請求項1または2に記載の表面欠
陥検査装置。 - 【請求項4】 照明手段の光拡散シートは、被検査体を
囲む門型形状を成す艶消し黒色のシートガイドに張って
あり、シートガイドは、光源および背景板から移動可能
であることを特徴とする請求項3に記載の表面欠陥検査
装置。 - 【請求項5】 撮像装置固定手段の門型形状は、被検査
体の移動方向の正面輪郭にほぼ適合した形状であること
を特徴とする請求項1に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項6】 撮像装置はCCDカメラであって、各C
CDカメラによる全体の視野が被検査体の移動方向の正
面輪郭に沿った連続した帯状を成すと共に、隣接するC
CDカメラ同士の視野が所定の領域でオーバーラップし
ており、且つ被検査体の移動方向とCCDカメラの受光
画像における水平もしくは垂直方向とを一致させたこと
を特徴とする請求項1または5に記載の表面欠陥検査装
置。 - 【請求項7】 明暗パターンは、CCDカメラに映る明
暗パターン数に基づいて明暗パターンの間隔が変化する
ことを特徴とする請求項6に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項8】 CCDカメラの視野調整、ピント調整お
よびオーバーラップ量調整は、被検査体の移動方向の正
面輪郭にほぼ適合した形状を成し且つその表面に所定間
隔の線もしくは点の図形が描かれた参照モデルを用いて
行うことを特徴とする請求項6または7に記載の表面欠
陥検査装置。 - 【請求項9】 参照モデルは、被検査体の移動方向に対
する横断面のうちの最大の横断面輪郭にほぼ適合した形
状であることを特徴とする請求項8に記載の表面欠陥検
査装置。 - 【請求項10】 参照モデルの図形の線以外の部分の色
が被検査体の被検査面の塗装色で最も明度の高い色であ
って、上記参照モデルの表面を撮像しながらCCDカメ
ラのレンズ絞りおよびシャッタースピードを調整するこ
とを特徴とする請求項8または9に記載の表面欠陥検査
装置。 - 【請求項11】 被検査面の塗装色で塗装され且つカメ
ラ視野より大きいテストピースを参照モデルの表面に接
して設け、テストピースを撮像しながらCCDカメラの
レンズ絞りおよびシャッタースピードを調整することを
特徴とする請求項8ないし10のいずれかに記載の表面
欠陥検査装置。 - 【請求項12】 検査処理手段は、複数の撮像装置で得
られた受光画像の画像データにおける空間周波数成分の
うち高い周波数領域で且つレベルが所定値以上の成分の
みを抽出する画像強調処理手段と、画像強調処理手段か
らの時間的に異なる画像データにおいて被検査体の移動
量および移動方向が所定の条件で一致する目標部分を検
出する追跡処理手段を備えていることを特徴とする請求
項1に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項13】 検査処理手段は、検査開始および検査
終了を判断する検査開始終了判定手段と、検査開始から
被検査体の移動量を測定する移動量測定手段を備え、こ
れらの手段から得た情報に基づいて追跡処理手段で検出
した目標部分の被検査面上の位置を算出し、その結果を
被検査体の展開図上に表示する手段を備えていることを
特徴とする請求項12に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項14】 被検査体の展開図は、被検査体に対す
る撮像装置の取付角度および画角に基づいて描かれてい
ることを特徴とする請求項13に記載の表面欠陥検査装
置。 - 【請求項15】 被検査体が照明手段および撮像装置固
定手段の門型内部を通過し且つ被検査面の検査を行って
いる際に被検査体とこの被検査体を移動させる搬送コン
ベアの速度とを一致させる速度一致手段を備えたことを
特徴とする請求項1,12および13のいずれかに記載
の表面欠陥検査装置。 - 【請求項16】 欠陥判定手段は、追跡処理手段により
得られた欠陥検出結果の面積情報から平均面積を算出
し、それを欠陥の面積とする平均面積処理手段を備えて
いることを特徴とする請求項12に記載の表面欠陥検査
装置。 - 【請求項17】 欠陥判定手段は、追跡処理手段により
得られた欠陥検出結果の面積情報から平均面積を算出す
る第1平均面積処理手段と、この第1平均面積処理手段
により得られた平均面積と所定値以上異なる追跡処理時
の時系列欠陥は除外または平均面積+所定値とすること
により、再度、欠陥の面積の平均処理を行い、その値を
欠陥の面積とする第2平均面積処理手段を備えているこ
とを特徴とする請求項12に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項18】 検査処理手段は、平均面積処理手段か
らの欠陥面積(大きさ)を所定値と比較し、その欠陥面
積が所定値以下の場合は無修正欠陥であると判定し、所
定値以上の場合は要修正欠陥であると判定する欠陥判定
手段を備えていることを特徴とする請求項16に記載の
表面欠陥検査装置。 - 【請求項19】 欠陥判定手段は、判定された要修正欠
陥のサイズを表示処理するに際して欠陥の大きさにより
表示マークを異なるものとすることを特徴とする請求項
1に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項20】 欠陥判定手段は、判定された無修正欠
陥のサイズを表示処理するに際してその表示マークが他
の要修正欠陥の表示マークとは異なるものとすることを
特徴とする請求項1に記載の表面欠陥検査装置。 - 【請求項21】 検査処理手段は、抽出した欠陥を膨張
処理または膨張→収縮の順に処理を行った後、面積およ
び重心座標計算を行うことを特徴とする請求項1に記載
の表面欠陥検査装置。
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