JPS62110138A - 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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JPS62110138A
JPS62110138A JP24895285A JP24895285A JPS62110138A JP S62110138 A JPS62110138 A JP S62110138A JP 24895285 A JP24895285 A JP 24895285A JP 24895285 A JP24895285 A JP 24895285A JP S62110138 A JPS62110138 A JP S62110138A
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窪田 弥
Hiroyuki Ono
浩幸 大野
Minoru Nomaru
能丸 実
Toshio Sakurai
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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4’Ftlj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
業具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ット光
発生器1から被検査物の表面である被検査面2にスリッ
ト光LSTを投射して、その反射光LST’ を−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によって集光して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っ
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上のスリット光投射位置に錫やブツ
等の欠陥aがあると、レーザスリット光発生器1から投
射されたスリット光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
スリット像SLが投影されることになる。
したがって、このスクリーン3上のスリット像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のビデオ呂力信号は、第151m (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(スレッショルドレベル)とを比較
して、同II(e)に示すようにV s < V r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・険査面2上の欠陥(第14図のa
)を、この2値化信号のレベルがH”になることによっ
て検出することができる6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って、スクリーン3上の投影ス
リット像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、しかも拡散によって投影
スリット像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
置にあっては、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
う問題点があった。
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図によって説明したよう
な表面欠陥検査装置において、ラインセンサのビデーオ
出力信号を2値化し、その2値化信号の欠陥部分に対応
するレベルの幅Wによって欠陥の大きさをランク分けし
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図によっ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はレーザスリット光発生器であり、レーザ発振管1
0aと、それが発生するレーザ光束をスリット光に変換
するためのシリンドリカルレンズを含むレンズ系10b
と、そのスリット光を長手方向に広がらない平行スリッ
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ッタ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を小型にして旦つスリット像の縮小倍
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に投影されたスリット像をこの
ミラー18.19に写して集光レンズ14によってライ
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
若し、そのフレーム21の先端部に枢軸22によってレ
ーザスリット光発生器10を軸支しており、検出器20
の光軸01に対するレーザスリット光発生器10の光軸
02の交差角度δを調整できるようになっている。
このレーザスリット光発生器10のフレーム21に対す
る角度は、第2図のモータ23によって駆動される第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って調整される。
また、フレーム21は、この表面欠陥検査装置を図示し
ないロボット等の走査装置あるいは固定部に取付けるた
めのブラケット25に、モータ26によって駆動される
第2の調整機構(第3図)27により、矢示θy力方向
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力方向揺動すると、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01,02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c=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のレーザスリット光LSTが照射された位置にブ
ツや傷等の欠陥があってその存在が検出された時に、レ
ーザスリッ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
めの装置であって、検出器20と一体のブラケット2日
に所定角度首振り可能に取付けである。
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図によって説明する。
欠陥検出用のラインセンサ15は、ビームスプリッタ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に投影されるスリット像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として検出幅
がCCDラインセンサに比べて格段に広いP CD (
PlasIIla 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1G、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、ビームスプリッタ30のハー
フミラ−面によって反射されて結像されるスリット像S
L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シ;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。
この表面欠陥検出装置によれば、レーザスリット光発生
器10によって被検査面12に投影されるレーザスリッ
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ット像SLを、集光レンズ14に
よりビームスプリッタ30を介してラインセンサ15の
検出ライン上に結像する。
したがって、第14図によっ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、この表面欠陥検出装置をロボット等の走査装
置に取付けて被検査面12をスキャンしながら表面欠陥
を検出するような場合、レーザスリット光発生器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1fδ=60°、ε=90″)からずれると、スク
リーン13上に投影されるスリット像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に交差するスリット
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のスリッ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[(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
差によって角度E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′!Ii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出装置の検出ヘッド
(以下「インスペクタ」という)40をロボット41の
ハンド41aに取付けて、被検査物11 (例えば自動
車のボディ)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、ロボット制御部43とインスペク
タ制御部44とからなり、ロボット制御部43はロボッ
ト41の各軸をプレイバック制御して、被検査面12の
検査エリアを順次インスペクタ40によって走査させる
インスペクタ制御部44は、インスペクタ40のレーザ
スリット光発生器10を動作させてレーザスリット光を
発生させると共に、検出器20の各ラインセンサIs、
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は及びロボッ
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ィスプレイ45の
CRT画面45.に表示させ、また、必要に応じてプリ
ンタ4日によって記録紙にプリントアウトさせる。
これらのロボット制御部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
イクロコンピュータを備えている。
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上のレーザスリット光によって一度
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、インスペッタ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、これをスレッショルドレベ
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。したがって、この幅Wを複数の判別基準値と
比較することによっ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、複数のスキャン位
置にまたがるような場合には、各スキャン位置a −d
におけるビデオ出力信号を2値化した2値化信号S a
 = 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(ビット数で検出する)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
タ出力装置のブロック構成図であり、欠陥幅検出手段5
0は1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”になった場合にそのビット数をカ
ウントとするカウンタで、欠陥幅に応じたビット数のカ
ウント値を出力して、バッファメモリ51に格納する。
この新らたなデータAが、比較器53によってレジスタ
52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=Oになっているので、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、新らたな
データAの方がレジスタS2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」になった時にレジスタ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はリセットされる。
このレジスタ54に格納された欠陥幅の最大値によって
、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図のディスプレイ45及びプリンタ46のよう
な欠陥データ出力手段56によって、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S図のフ
ローチャートによって説明する。
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であればカウンタの出力をし、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WF/[
が0.5m+++以上か否かを判断する。そして、YE
S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のビット数で行なわれ
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
ンスキャニング時の処理動作について、第10図のフロ
ーチャートによって説明する。
ステップ1でボディ11の表面欠陥の検出が開始される
と、ステップ2でスキャ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、ステップ3で1ライン
のスキャニング(第7図(B)に矢印で示す検査方向に
スキャニングする)が開始されると、ステップ4でスキ
ャ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。
ステップ5でラインナンバNをN+1(i初は「0」か
ら「l」)にする。
次に、ステップ6で第8図のバッファメモリ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(ビット数)を読込み、ステップ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、有りの場合はステップ8へ進む。
ステップ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に対応するボディ位置をメモリから索引する
そして、ステップ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ップ10からステップ
14へ飛んで、1ラインのスキャニング中の欠陥入力レ
ジスタの値を次々と読込む。
ステップ9で最大値WMが検出されると、ステップ10
からステップ11へ進み、第9図で説明したようにその
最大値WViの値から欠陥ランクを判別して、ステップ
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、ステップ13で第6図のディスプレイ45・にス
テップ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ィスプレイ側で記憶
される。
そして、ステップ14で1ラインのスキャニングが終了
すると、ステップ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、ステップ16で全ラインスキャニ
ングが終了するまで、ステップ3〜16を繰り返す。
このようにして、第6図のディスプレイ45のCRT画
面45aに表示され、あるいはプリンタ46によって記
録紙(チェックシート)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である車種別の
画像データから呼出された自動車のボディの平面及び両
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、カウ
ンタは赤、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、ボディN○、。
車種、塗色等の被検査物特定用のデータ表示64がなさ
れ、右下部にはボディ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1画面表示及びチェッ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、あルイは、A−+x、B
→Δ、c−so、 D−+−(7)ような記号によって
マーク表示するようにしてもよく、このようにすれば−
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@は、実際の量産ラインにおいて自動車のボディ
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である
図示しない塗装ラインで塗装されたボディ11は、台車
71に載置されてコンティニュアスコンベア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、ボディ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によって
それぞれ検出して、制御盤42へ送り、ロボット41.
41及び天吊す型ロボット75によるスキャン動作時の
ティーチングデータを修正する。
この実施例では、コンティニュアスコンベア70の両側
に一対のロボット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。その各ロボット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
よってボディ11の両側面すなわち左右のフロントフェ
ンダ。
フロントドア、リアドア、及びリアフェンダの表面欠陥
を検出するようにしている。
一方、コンティニュアスコンベア70の上部に配置した
天吊り型ロボット75もコンティニュアス追従可能であ
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、それによってボディ11の上面す
なわちフード、ルーフ、及びトランクリッドの表面欠陥
を検出するようにしている。
制御盤42は、これらの各ロボット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
よってボディ11の全面をスキャニングし、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ィスプレ
イ45に表示させると共にプリンタ46によってプリン
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である。
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を装着したロボット41を制御盤
42によって制御して、自動車ボディの塗装面の表面欠
陥を検出し、そのデータをモニタ用のディスプレイ45
′に出力する。
図の右側は、この表面欠陥検査ラインから射れた場所に
ある塗装ラインであり、スプレーガン77を装着したロ
ボット76により、ボディ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
ディスプレイ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九、第1
図に示したようなデータ出力がディスプレイ45に表示
され、プリンタ46によってプリントアウトされる。
したがって、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
ボッ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等の欠陥だけなく、各種の大
きさの欠陥の存在をその大きさ別に正確に知ることがで
、全体的な表面仕上がりの良否等の判断を行なうことも
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ャン位置に
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
タ出力装置のブロック構成図、 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ャニ
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ィ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(自動車のボディ)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・・・ビームスプリッタ40・・・インスペク
タ (表面欠陥検査装置の検出ヘッド) 41.75.76・・ロボツ1− 42・・・制御盤4
5.45’・・・ディスプレイ  4日・・・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S5・・・欠陥
数集計表 第5図 第7図(A) z7aB) 第13図 第14図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被検査面にレーザ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、その投影像をラ
    インセンサ上に結像させて検出することにより、前記被
    検査面の欠陥を検出する表面欠陥検査装置において、 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つて
    欠陥の大きさをランク分けして出力することを特徴とす
    るデータ出力方法。
JP60248952A 1985-11-08 1985-11-08 表面欠陥検査装置のデ−タ出力方法 Expired - Lifetime JPH0656363B2 (ja)

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JP60248952A JPH0656363B2 (ja) 1985-11-08 1985-11-08 表面欠陥検査装置のデ−タ出力方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60248952A JPH0656363B2 (ja) 1985-11-08 1985-11-08 表面欠陥検査装置のデ−タ出力方法

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JPS62110138A true JPS62110138A (ja) 1987-05-21
JPH0656363B2 JPH0656363B2 (ja) 1994-07-27

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ID=17185851

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JP60248952A Expired - Lifetime JPH0656363B2 (ja) 1985-11-08 1985-11-08 表面欠陥検査装置のデ−タ出力方法

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