JPH11295235A - 光学式表面検査装置 - Google Patents

光学式表面検査装置

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JPH11295235A
JPH11295235A JP10301798A JP10301798A JPH11295235A JP H11295235 A JPH11295235 A JP H11295235A JP 10301798 A JP10301798 A JP 10301798A JP 10301798 A JP10301798 A JP 10301798A JP H11295235 A JPH11295235 A JP H11295235A
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JP
Japan
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light
image
work table
light guide
linear
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Application number
JP10301798A
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English (en)
Inventor
Yoshio Tawara
芳雄 田原
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JAPAN PAINT INSPECTION ASS
JAPAN PAINT INSPECTION ASSOCIATION
Original Assignee
JAPAN PAINT INSPECTION ASS
JAPAN PAINT INSPECTION ASSOCIATION
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 物体表面に対する光の照射範囲と撮像領域と
に厳密な位置合わせが不要であるとともに、画像取り込
み位置や範囲を任意に調整して所望の画像解析を高精度
に実現でき、しかも物体表面への光の照射条件を任意に
調整できる光学式表面検査装置を提供する。 【解決手段】 ライン状ライトガイド5の出射口部18
(光ファイバアレイ先端)からの光を、ワークテーブル
6上に搭載されて水平移動する検査対象物の表面に向か
って、任意に設定した傾斜角度で照射し、その表面を移
動方向とは直交する方向にライン状に照明する。そのラ
イン状照明領域を含むようにエリアCCDカラーカメラ
4で撮像する。その画像中からライン状照明領域の画像
部分のみを実質的に取り込むようにマスク処理して画像
処理装置27で解析する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の表面に光を
照射し、カメラで撮像して検査する光学式表面検査装置
に関し、例えば塗装を施した塗装面の塗膜劣化度等を知
るための塗面検査などに使用できるものである。
【0002】
【従来の技術】従来、CCDカメラで撮像した物体表面
の画像を処理して表面検査をする表面検査装置として、
ラインセンサを用いたものとエリアセンサを用いたもの
がある。通常、前者の場合には、物体又はカメラを移動
させることにより次々にライン状に撮像して画像を順次
取り込み、また後者の場合には、物体を静止させて所定
の面積の画像を一度に取り込む。画像取り込みの所要時
間では後者の方が有利であるが、前者の方が照射光ムラ
の影響が少ない画像が得られる。
【0003】前者に属する検査装置として、光ファイバ
を用いたライン状ライトガイドから、相対的に移動する
検査対象を照明してその反射光をラインセンサで受光
し、検査対象の欠陥を検出するものは既に知られている
(例えば特開平6−26839号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ライン
センサにより撮像すると、その撮像領域とライン状ライ
トガイドの照射範囲とを厳密に位置合わせしなければな
らないとか、一走査当たりの撮像領域が限定されている
ので、画像取り込み範囲の融通性が無く、画像取り込み
位置や範囲を任意に調整できない等の問題がある。
【0005】本発明の課題は、このような問題の無い、
つまり物体表面に対する光の照射範囲と撮像領域とに厳
密な位置合わせが不要であるとともに、画像取り込み位
置や範囲を任意に調整して所望の画像解析を高精度に実
現でき、しかも物体表面への光の照射条件を任意に調整
でき、特に、塗膜劣化部分の「さび」や「はがれ」や
「われ」や「大きいふくれ」は勿論のこと、「微小ふく
れ」でも正確に画像取り込みできる光学式表面検査装置
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の光学式表面検査
装置は、検査対象物を搭載するワークテーブルと、この
ワークテーブルをレールに沿って摺動させるテーブル摺
動装置と、光源からの光を光ファイバアレイに導入し、
光ファイバアレイ先端からワークテーブルに向かってそ
の摺動方向と交差する方向にライン状に広がる照射光と
して斜めに照射するライン状ライトガイドと、その照射
光によるライン状照明領域を含むようにワークテーブル
上の検査対象物を上方からエリアセンサで撮像するカメ
ラと、該カメラが撮像した画像中からライン状照明領域
の画像部分のみを実質的に取り込むようにマスク処理し
て画像解析する画像処理装置とを備えたことを特徴とす
る。
【0007】このような光学式表面検査装置では、光源
からの光は、ワークテーブルに搭載されて移動する検査
対象物の表面に対して、ライン状ライトガイドの光ファ
イバアレイ先端から斜めにライン状にムラなく照射さ
れ、検査対象物の表面に現れている微細な立体的特徴部
分でも、鮮明画像としてカメラに撮像される。カメラ
は、ライン状照明領域を含む所定エリアを撮像するが、
画像処理装置は、ライン状照明領域以外の画像は除き、
ライン状照明領域だけの画像部分を対象として解析す
る。
【0008】ライン状ライトガイドは、光源からの光を
光ファイバ束に導入し、出射口部からライン状に広がる
照射光として出射するものが良い。
【0009】ライトガイドの出射口部の角度を調整すれ
ば、照射角度を調整して、所望の画像処理に適した条件
の照明を行うことができる。
【0010】ライトガイドの出射口部を、支点を中心と
して角度調整可能な支持アームに移動可能に装着する
と、照射角度ばかりでなく、出射口部からワークテーブ
ルまでの距離も容易に可変できるので、照明条件を簡単
に調整できる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳述する。図1及び図2に光学式表面検査装
置の全体構成、図3に要部構成を示す。
【0012】この光学式表面検査装置は、横長のベース
フレーム1の枠内にテーブル摺動装置2を設け、またベ
ースフレーム1上に垂直に起立させたスタンド3に、エ
リアCCDカラーカメラ4(以下、カメラと略記する)
とライン状ライトガイド5とを装架している。そして、
テーブル摺動装置2により板状のワークテーブル6を水
平摺動(図1の紙面に向かって右方又は左方)させなが
ら、ワークテーブル6上に搭載した検査対象物の表面を
ライン状ライトガイド5でライン状に照明し、その照射
光によるライン状照明領域を含むようにカメラ4で表面
を撮像する。
【0013】図4及び図5にテーブル摺動装置2の具体
例を示す。このテーブル摺動装置2は、断面U形のフレ
ーム7の両辺縁にレール8を設け、両レール8にスライ
ダ9を摺動自在に跨架し、このスライダ9上にワークテ
ーブル6を固定し、スライダのボール軸受10にスクリ
ュー軸11を貫通させ、スクリュー軸11にモータ12
を直結したものである。モータ12でスクリュー軸11
を回転させると、スライダ9がワークテーブル6と共に
両レール8に沿って水平摺動される。
【0014】カメラ4は、CCDによるエリアセンサに
より二次元カラー画像として撮像するもので、スタンド
3に対し高さ及び角度調整可能に下向きに装架されてい
る。すなわち、図1、図2及び図3に示すように、カメ
ラ4は、スタンド3に上下動可能に装着された架台13
に、公知の水平角度調整機構14、垂直角度調整機構1
5及び高さ微調整機構16を介して支持されている。な
お、これらの調整機構は必ずしも必要ではない。
【0015】ライン状ライトガイド5は、光源ユニット
17と出射口部18とを光ファイバ束19で連結したも
ので、光源ユニット17からの光を光ファイバ束19に
より出射口部18に導き、出射口部18内でライン状に
整列している光ファイバアレイ先端からライン状に広が
る照射光として照射する。そのライン状の照射光がワー
クテーブル6の摺動方向と直交し、しかもワークテーブ
ル6上の検査対象物に向かって斜めになるように、出射
口部18は、支点を中心として角度調整可能な支持アー
ム20に支持されている。
【0016】すなわち、支持アーム20は、スタンド3
の下端部において軸受21によりワークテーブル6の摺
動方向に回動自在に基端を枢支されている。また、支持
アーム20は、その先端(遊端)に備えたネジ付きスト
ッパ22を垂直な固定板23の円弧状案内溝24に沿っ
て摺動させ、その摺動をネジで規制することにより、角
度を任意に調整できるようになっている。
【0017】この支持ア−ム20に対して、ライン状ラ
イトガイド5の出射口部18を位置調整できるように、
出射口部18の台板25が、支持アーム20の長さ方向
に摺動可能に取り付けられている。その位置調整は、台
板25を支持アーム20の案内溝(図示せず)に沿って
摺動させ、その摺動をネジ付きハンドル26で規制して
行う。
【0018】従って、ライン状ライトガイド5の出射口
部18(光ファイバアレイ先端)からの光は、ワークテ
ーブル6上に搭載されて水平移動する検査対象物の表面
に向かって、任意に設定した傾斜角度で照射され、その
表面を移動方向とは直交する方向にライン状に照明す
る。その照明光は、同じ光源ユニット17からの光を光
ファイバアレイ先端から出射したものであるので、全長
にわたり均一のライン状照明領域を形成する。なお、こ
のライン状照明領域は、ワークテーブル6の摺動方向と
必ずしも直交する関係にする必要はない。
【0019】検査対象物の表面に対する照射角度は、支
点を中心として回動する支持アーム20の角度を変える
ことにより調整できる。また、支持アーム20に対する
出射口部18の取り付け位置を変えることにより、出射
口部18から検査対象物の表面までの距離を調整でき
る。
【0020】一方、カメラ4は、ワークテーブル6と共
に水平移動する検査対象物の表面のライン状照明領域を
中心に含むように、検査対象物の表面を撮像する。その
画像は、パーソナルコンピュータ等を用いた画像処理装
置27に、テーブル摺動装置2によるワークテーブル6
の摺動動作と同期して取り込まれる。
【0021】画像処理装置27は、図7に示すように、
ライン状照明領域28を含む所定撮像エリアの画像に対
して、ライン状照明領域28の画像部分のみを実質的に
取り込むようにソフト的にマスク処理する。そして、ラ
イン状照明領域28以外の画像部分29は除いて、ライ
ン状照明領域28だけの画像データを検査対象物の移動
に伴いメモリに蓄積し、それを検査対象物の表面の所要
範囲について行って解析する。例えば、塗面検査をする
場合には、「さび」「ふくれ」「はがれ」「われ」等の
塗膜欠陥を、特徴抽出、特徴種別、特徴個数、面積率、
周囲長、対角幅などの画像解析手法を用いて解析する。
カメラ4はエリアCCDカラーカメラであるため、マス
ク処理をしなければ、撮像した全領域の画像を取り込む
ことができる。また、マスク処理するかしないか、及び
マスク位置及び範囲はソフトウェアにて任意に決めるこ
とができる。
【0022】以上、本発明の一実施形態を説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、その基本技術
を利用して種々の変形・応用が可能である。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば次のよ
うな効果がある。 ワークテーブルに搭載されて移動する検査対象物の
表面を、ライン状ライトガイドの光ファイバアレイ先端
から出射される光によって、斜めにライン状に照明する
ので、検査対象物の表面に現れている立体的な特徴部分
でも、鮮明画像としてカメラに撮像できるので、微細な
立体的特徴部分でも正確に抽出できる。
【0024】 カメラは、ライン状照明領域を含む所
定エリアを撮像するが、画像処理装置は、ライン状照明
領域以外の画像は除き、ライン状照明領域だけの画像部
分を対象として解析するので、検査対象物の表面に対す
る光の照射範囲と撮像領域とに厳密な位置合わせが不要
であるとともに、画像取り込み位置や範囲を任意に調整
して所望の画像解析を高精度に実現できる。
【0025】 ライン状ライトガイドとして、光源か
らの光を光ファイバ束に導入し、出射口部からライン状
に広がる照射光として出射するものを使用すれば、ライ
ン状照明を簡単に行える。
【0026】 ライトガイドの出射口部の角度を調整
すれば、照射角度を調整して、所望の画像処理に適した
条件の照明を行うことができる。
【0027】 ライトガイドの出射口部を、支点を中
心として角度調整可能な支持アームに移動可能に装着す
ると、照射角度ばかりでなく、出射口部からワークテー
ブルまでの距離も容易に可変できるので、照明条件を簡
単に調整できる。
【0028】 以上のような種々の効果から、本発明
を塗面検査に適用すれば、塗膜劣化部分の「さび」や
「はがれ」や「われ」や「大きいふくれ」は勿論のこ
と、「微小ふくれ」でも正確に画像取り込みでき、塗膜
劣化度の検査精度の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光学式表面検査装置の全体構成を
示す正面図である。
【図2】同じく側面図である。
【図3】要部の斜視図である。
【図4】主にテーブル摺動装置を示す平面図である。
【図5】テーブル摺動装置の斜視図である。
【図6】カメラの高さ調整及び角度調整機構を示す側面
図である。
【図7】カメラが撮像した画像に対するマスク処理を説
明する図である。
【符号の説明】
1 ベースフレーム 2 テーブル摺動装置 3 スタンド 4 エリアCCDカラーカメラ 5 ライン状ライトガイド 6 ワークテーブル 7 フレーム 8 レール 9 スライダ 10 ボール軸受 11 スクリュー軸 12 モータ 13 架台 14 水平角度調整機構 15 垂直角度調整機構 16 高さ微調整機構 17 光源ユニット 18 出射口部 19 光ファイバ束 20 支持アーム 21 軸受 22 ネジ付きストッパ 23 固定板 24 円弧状案内溝 25 台板 26 ネジ付きハンドル 27 画像処理装置 28 ライン状照明領域 29 ライン状照明領域以外の画像部分

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】検査対象物を搭載するワークテーブルと、
    このワークテーブルをレールに沿って摺動させるテーブ
    ル摺動装置と、光源からの光を光ファイバアレイに導入
    し、光ファイバアレイ先端から前記ワークテーブルに向
    かってその摺動方向と交差する方向にライン状に広がる
    照射光として斜めに照射するライン状ライトガイドと、
    その照射光によるライン状照明領域を含むように前記ワ
    ークテーブル上の検査対象物を上方からエリアセンサで
    撮像するカメラと、該カメラが撮像した画像中から前記
    ライン状照明領域の画像部分のみを実質的に取り込むよ
    うにマスク処理して画像解析する画像処理装置とを備え
    たことを特徴とする光学式表面検査装置。
  2. 【請求項2】ライン状ライトガイドは、光源からの光を
    光ファイバ束に導入し、出射口部からライン状に広がる
    照射光として出射するものである請求項1に記載の光学
    式表面検査装置。
  3. 【請求項3】ライトガイドの出射口部の角度を調整する
    ことにより、その照射角度を調整するライト角度調整機
    構を備えたことを特徴とする請求項2に記載の光学式表
    面検査装置。
  4. 【請求項4】ライトガイドの出射口部が、支点を中心と
    して角度調整可能な支持アームに移動可能に装着され、
    出射口部からワークテーブルまでの距離が可変となって
    いることを特徴とする請求項3に記載の光学式表面検査
    装置。
JP10301798A 1998-04-14 1998-04-14 光学式表面検査装置 Pending JPH11295235A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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