KR20060132715A - 표면 검사 방법 및 시스템 - Google Patents

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이스라 비숀 시스템스 아게
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 카메라와 적어도 하나의 조명장치가 물체의 표면에 대해서 이동되고, 표면에 대해 카메라가 상대적으로 이동하는 동안 검사되는 표면 영역의 이미지가 캡쳐되어 컴퓨터(11)에 전송되고 컴퓨터에서 평가되는, 3차원 바디(2)의 표면을 검사하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이에 대응하는 시스템에 관한 것이다. 고품질의 검사를 이루기 위해, 표면의 검사되는 각 영역을 검사하는 중에 적어도 사진을 찍는데 필요한 시간동안 카메라와 조명장치 및 표면은 적어도 하나의 한정된 기하학적 관계로 서로에 대해 접촉하게 된다.
카메라, 조명장치, 이동장치

Description

표면 검사 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR INSPECTING SURFACES}
본 발명은 3차원 바디를 검사하는 방법에 관한 것이다. 이 방법에서, 적어도 하나의 카메라와 적어도 하나의 조명장치가 물체 표면에 대해 이동되고, 표면에 대해 카메라가 이동되는 동안 표면의 검사되는 영역에 사진이 촬영되며, 사진은 컴퓨터에 전송되어 컴퓨터에서 평가된다. 또한, 본 발명은 표면을 검사하기 위한 대응 시스템에도 관련된다.
3차원 물체는 바디(차체) 이거나 바디의 부분일 수 있다. 이 경우, 검사되는 표면은 종종 도장된 표면 또는 도장되지 않은 판금 표면이며, 이 표면의 품질은 검사되어야 한다. 광학 스캐닝을 이용하여 표면에서의 결함 내지 흠결, 즉 위상(topological) 결함을 식별하도록 검사가 수행된다. 이 목적을 위해 사용되는 카메라는 특정요구사항을 충족시키는 광학 촬영장치일 수 있고, 조사되는 표면에 맞게 변형될 수 있다.
미국특허 제5,142,648호에 유사한 검사 시스템이 공지되어 있다. 이 검사 시스템에서는, 다수의 조명장치와 카메라가 승용차 생산라인을 따라 설치되어 있고, 신호가 산술 로직 장치에서 평가된다. 그러나, 이 시스템은 여러 영역에 대해서 사진촬영 조건이 너무 상이하기 때문에 표면의 검사되는 모든 영역에서 동일한 검사 품질로 3차원 물체를 조사할 수 없다는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 표면의 검사되는 모든 영역은 동일한 품질 수준으로 검사할 수 있는, 표면 검사 실행수단을 제공하는 것이다.
이러한 목적은, 표면의 검사되는 각 영역을 검사하는 중에 적어도 사진촬영에 필요한 시간 동안 카메라와 조명장치 및 표면이 서로에 대해 한정된 기하학적 관계에 있게 된다는 사실에 기초하여, 청구항 1의 특징을 갖는 처음에 기재된 형태의 방법에 의해 달성된다. 이런 식으로, 검사되는 각 영역에 대해 적어도 하나의 사진을 획득할 수 있고, 이 사진은 사진촬영 상황 및 품질의 관점에서 검사되는 다른 영역의 나머지 사진들과 동일하다. 그 결과, 고품질의 검사가 보장된다. 이루어지는 기하학적 관계는 특정 요구사항에 따라 모든 검사에 대해 특정될 수 있다. 제어 컴퓨터는 카메라와 조명을 갖는 검사장치와 예를 들어 바디의 검사되는 표면이 적당한 방법으로 서로에 대해 이동될 수 있도록 한다. 하나 이상의 검사장치 및 검사되는 물체 자체가 예를 들어 단일의 제어 컴퓨터를 이용하여 조종되는 방식으로 제어된다면 매우 바람직할 것이다. 검사하는 동안 그리고 물체가 움직이는 동안 물체에 다른 형태의 작업을 수행할 수 있다. 이는 공간을 절약하는 것이고 따라서 복잡한 생산라인 또는 공정라인에서 사용하기에 매우 적합한 것이고, 가장 짧은 경로를 따라 가장 많은 수의 임무가 수행될 수 있다. 사진촬영 위치는 사진촬영이 수행되는 각도에 의해 그리고 사진촬영 해상도에 의하여 정해질 수 있다. 해상도는 사진이 촬영되는 거리에 의하여, 카메라 렌즈의 초점거리의 선택에 의하여, 또는 이와 유사한 방법에 의하여 조절될 수 있다.
카메라와 조명장치에 의해 정해진 광학 시스템과 독립적인 3차원 바디인 물체를 이동시킴으로써, 또한 이러한 움직임을 측정함으로써, 그리고 광학 시스템의 움직임이 물체의 독립적인 움직임에 선택적으로 적응되게 함으로써, 카메라와 조명 및 검사되는 표면 사이의 상대적인 이동이 생성될 수 있다. 본 발명에 의한 검사 시스템이 현존하는 생산라인에 적응되어야만 할 때, 이러한 변화는 매우 바람직하다. 또한 카메라와 조명장치(단일 검사장치로 결합될 수 있음)가 고정되도록 설게할 수도 있고, 이 경우 바람직하게 다수의 상이한 검사 장치 또는 카메라와 조명장치들은 여러 위치에서 제공된다. 나아가, 검사되는 물체가 정지되어 있도록 하고 그 후 조명장치를 갖는 카메라를 3차원 물체에 대해 이동시킴으로써, 상대적인 움직임이 발생될 수 있다. 앞서 설명한 실행 가능한 사항들을 조합하는 것도 가능하다. 모든 이동장치가 서로에 대해 동시에 작동할 때 상대적인 이동은 매우 쉽게 특정될 수 있다. 이로써 카메라와 조명 및 물체의 상대적인 움직임이 조정되기 때문에 움직이는 물체를 쉽게 검사할 수 있다.
적어도 하나의 카메라와 적어도 하나의 조명장치를 하나의 검사장치로 통합하여 이들을 함께 움직이게 하는 것이 바람직할 수 있다. 카메라와 조명장치 사이에서 상대적으로 고정된 특정 방향을 특정함으로써 각각의 카메라 방향에 대해 동일한 조명상황이 이루어질 수 있다. 검사장치는 측정되는 물체의 움직임의 함수로서 제어되는 방식으로 움직여질 수 있다. 검사장치는 다수의 카메라 및/또는 광원을 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에 의하면, 표면의 검사되는 각 영역을 검사하는 중에 적어도 사진촬영에 요구되는 시간동안 카메라와 조명장치 및 표면이 서로에 대하여 한정된 기하학적 관계에 이르게 된다. 어떤 표면 결함은 오직 특정 촬영위치에서만 발견될 수 있기 때문에(다른 결함 형태에 대하여는 사진촬영 위치가 다를 수 있음), 상이한 결함들도 이러한 방식으로 탐지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 검사되는 영역의 표면과 조명 및 카메라 사이의 각도에 의해서, 또는 검사되는 영역의 표면과 조명 및/또는 카메라 사이의 거리에 의해서, 한정된 기하학적 관계가 결정될 수 있다. 3차원 바디와 조명 및 카메라의 알려진 위치에 기초하여, 제어 컴퓨터는 검사되는 모든 영역에 대한 이러한 관계를 식별할 수 있고, 따라서 검사되는 각각의 영역에 대해 한정된 기하학적 관계가 전체 검사가 진행되는 동안 적어도 한번 이루어지게 할 수 있다.
본 발명의 방법에 의하면, 크기가 다른 검사되는 영역을 선택할 수 있는데, 이는 표면의 곡률에 달려 있다. 이는 특히, 확실하게 곡률 때문에 결함이 더 이상 검출될 수 없도록 곡률이 설계될 때 유리하다. 그러나, 대부분 실제의 경우, 전체 이미지가 평가될 수 있다.
검사되는 모든 영역에 대해 기하학적 관계를 쉽게 조절하기 위해, 본 발명은 의해 카메라와 조명장치 및/또는 검사되는 표면을 갖는 바디가 하나 이상의 자유도로 움직일 수 있는 구성을 제공한다. 바람직하게, 이를 위해 적어도 하나의 이동장치가 제공되며, 이 이동장치에 카메라와 조명장치 및/또는 바디가 장착된다. 이동장치는 예를 들어 조종기, 조종장치, 또는 선형 운송축 및/또는 회전축을 갖는 다중축 운송장치를 포함한다.
검사되는 표면의 구조에 따라, 조명은 지속적인 촬영 및/또는 순간 촬영으로서 확산, 일직선 또는 구조적 방식으로 발생할 수 있다. 상기 조명은 밝은 면과 어두운 면이 번갈아 형성되는 명암 필드 조명일 수 있고, 바람직하게는 일직선의 이차원 조명이다. 또한 적절한 패턴을 영사할 수도 있다.
여러가지 표면의 결함을 식별할 수 있도록, 본 발명에 의해, 여러 조명 상황에서 상이한 카메라 세팅으로 표면의 검사되는 영역에 다수의 사진을 촬영하는 것이 유익할 수 있다. 카메라 세팅은 카메라의 방향과, 조리개나 셔터 속도와 같은 사진촬영의 매개변수를 포함할 수 있다. 바람직하게, 이러한 매개변수는 자동으로 색상이나 반사도와 같은 여러가지 표면 성질에 맞도록 고쳐질 수 있다. 동일하게 조명의 유형에도 적용된다. 표면 성질은 이미지 평가에 의해 인식된다. 매개변수의 적응은 자동으로 스스로 습득하는 방식으로 수행된다.
본 발명의 방법의 매우 바람직한 실시예에 의하면, 검사되는 표면에 대해 이동할 수 있는 적어도 두 개의 서브시스템을 형성하도록 다수의 카메라와 다수의 조명장치가 결합되고, 상기 서브시스템은 통신 인터페이스를 통해 연결되고, 다수의 서브시스템 또는 모든 서브시스템의 이미지를 평가함으로써 검사결과를 얻을 수 있다. 서브시스템은 적어도 하나의 카메라와 조명 장치로 구성된다. 다수의 서브시스템으로 다시 분할함으로써, 동시에 여러 영역을 촬영할 수 있고, 검사되는 영역에 대해 동시에 여러가지 기하학적 관계에 도달할 수 있기 때문에, 3차원 바디는 전반적으로 더 빨리 검사될 수 있게 된다.
예를 들어 크고 작은 표면 영역을 동시에 관찰하는 것은 매우 유익한 방법이다. 이를 위해, 카메라와 조명장치로 구성된 서브시스템이 각각 특별한 관찰 임무에 맞게 변형된다. 작은 영역에 대해, 시스템은 예를 들어 하나의 조명장치와 하나의 카메라를 포함한다. 큰 영역에 대해서는, 다수의 인접한 카메라와 조명 시스템이 하나의 서브시스템으로 합쳐질 수 있고, 따라서 검사되는 영역이 특별히 큰 경우에도 이 서브시스템을 이용하면 한번에 그 전체가 처리될 수 있다. 서브시스템의 일부는 서브시스템을 움직이는 이동장치를 가질 수 있거나, 이동하는 물체 옆에 정지되어 있도록 위치될 수 있다. 카메라와 조명의 형태는 서브시스템마다 다를 수 있다.
본 발명의 방법에 의하면, 사진촬영 후에 컴퓨터 시스템에 저장된 이미지 평가 알고리즘의 도움으로 사진이 평가된다. 이 이미지 평가는 일반적으로 알려져 있다. 그러나, 본 발명에 의하면, 검사 중에 구별할 수 있는 구조를 결함으로 검출하는 것에서 제외시키는 것이 제공될 수 있다. 도장 중에, 예를 들어 도장 작업 중에 표면에 위치된 먼지 입자에 의해 유발되는, 또는 표면에서 페인트가 마르지 않아서 생기는 문제점 때문에 유발되는 결함이 발생할 수 있다. 검사에서 인식된 구조에 따라, 결함이 분류된다; 이는 검사 중에 결함으로 인식되는 것으로부터 특정 결함을 제외시킬 수 있게 하거나, 여러가지 결함의 등급을 특정할 수 있도록 한다. 이미지 평가에서, 명암 필드 조명이 수행될 때, 크기, 대조(constrast), 크기와 대조 사이의 관계, 특정 대조 영역의 주변 모서리를 식별하는 것과 같은 기하학적 형태 및 외형, 및/또는 밝은 면 또는 어두운 면에서의 결함의 위치를 정하는 것을 평가할 수 있다. 이미지 평가 알고리즘은 예를 들어 알고리즘의 적절한 선택 내지 매개변수화에 의해 여러가지 표면 성질에 적용될 수 있다.
본 발명의 방법으로, 검사되는 표면과 카메라 및/또는 조명장치 사이의 상대적인 위치가 탐지되고, 해상도, 위치, 및/또는 시간에 의해, 특히 상대적인 위치의 함수로서 제어되도록 사진이 촬영된다. 예를 들어 제어 컴퓨터를 이용하는 이러한 제어에 의해, 매우 간단하게, 검사되는 모든 영역을 적절한 시간에, 즉 바디와 카메라 및 조명이 특정 관계에 들어맞게 될 때, 사진촬영할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 카메라와 물체 및/또는 조명장치 사이의 상대적 위치는 센서를 이용하여 사진을 촬영함으로써 탐지될 수 있다. 이 사진은 이미지 평가 시스템에 의해 분석된다. 이에 기초하여, 특정 좌표와 위치가 절대적으로 또는 상대적으로 결정된다. 이러한 자동으로 결정된 위치에 기초하여, 카메라와 물체 및/또는 조명장치는 자동으로 방향이 정해질 수 있다. 물체 인식을 위해, 기하하적 형상 또는 표면의 외관은 이미지 평가 시스템에 대하여 방위 특성으로 특정될 수 있다. 또한, 이에 대한 대안으로서, 위치도 다른 센서를 이용하여 탐지될 수 있다.
마지막으로, 예를 들어 다른 영역에서 여러 결함을 탐지하는 것이 목적일 때에는, 기하학적 관계와 조명상황 및/또는 이미지 처리 매개변수에서 상이한 세팅을 사용하여, 다르게 특정된 표면의 검사되는 영역을 검사할 수 있다. 예를 들어, 품질이 상이한 범위가 이런 식으로 수립될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 앞서 기술된 방법을 수행하기 위해 사용될 수 있는 3차원 바디의 표면을 검사하는 시스템에 의해 달성된다. 이 시스템은 표면의 검사되는 영역을 촬영하기 위한 카메라와, 적어도 하나의 조명장치와, 서로에 대해 카메라와 조명장치와 바디를 이동시키는 적어도 하나의 이동장치와, 촬영된 사진을 평가하기 위한 평가장치를 갖는다. 표면의 검사되는 각 영역을 검사하는 중에 적어도 사진을 촬영하는데 필요한 시간 동안, 카메라와 조명장치 및 표면이 서로에 대해 적어도 하나의 한정된 기하학적 관계에 있도록 또는 이 관계로 되도록, 이 시스템의 제어장치가 본 발명에 의해 설정된다. 그 결과, 일관된 수준의 사진촬영 품질이 검사되는 모든 영역에 대해 이루어질 수 있고, 높은 결함 탐지율을 얻을 수 있다.
바람직하게, 적어도 하나의 카메라와 적어도 하나의 조명장치가 단일 검사 장치에 위치되고, 따라서 이 검사장치에서 카메라와 조명장치 사이의 기하학적 관계는 항상 고정된 방식으로 특정된다. 특히 유익하게, 검사장치마다 다수의 카메라가 제공될 수도 있고, 광축은 가능하면 다르게 방향이 설정되고, 따라서 검사되는 영역의 사진들이 다른 각도에서 동시에 촬영될 수 있다.
나아가, 본 발명에 의하면, 다수의 카메라와 다수의 조명장치 또는 다수의 검사장치들이 별개의 서브시스템을 나타내고, 이들 각각은 평가 장치와 제어장치에 연결되어 있다. 여러가지 표면영역을 동시에 검사함으로써, 검사 시간이 상당이 줄어들 수 있다. 이 서브시스템은 또한 크기가 다른 검사 영역에 특히 적합하다.
본 발명의 시스템의 특정 실시예에서, 적어도 하나의 고정 서브시스템과 적어도 하나의 이동 서브시스템이 제공된다.
특정 기하학적 관계를 식별하기 위해서, 사용되는 카메라가 3차원으로 교정(calibrate)될 때 매우 유익하며, 따라서 카메라와 물체 사이의 상대적인 방위는 카메라 이미지와 알려진 물체의 알려진 위치로부터 측정될 수 있다. 바람직하게 카메라는 조명 장치와 물체 및 이동장치에 대하여 교정되고, 따라서 상대적인 위치는 언제든지 정확히 알 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예와 도면을 참고로 아래에서 보다 상세히 설명된다. 청구항의 표현과 도면부호와 독립적으로, 설명되고 그림으로 묘사된 모든 특징들은 본 발명의 일부가 된다.
도1은 3차원 바디의 표면을 검사하기 위한 발명 시스템을 개략적으로 나타내는 평면도.
도2는 도1의 시스템의 일부를 나타내는 측면도.
도3은 표면 결함의 전형적인 구조를 나타내는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 시스템 2: 3차원 바디, 바디
3: 검사장치 4: 검사장치
6: 제1서브시스템 7: 제2서브시스템
8: 센서 9: 이동장치, 컨베이어 벨트
10: 이동장치, 조종기 또는 조종장치 11: 평가장치, 컴퓨터
12: 제어장치, 컴퓨터 13: 표면 결함
도1에 도시된 3차원 바디(2)의 표면을 검사하는 시스템(1)은 바디의 도장된 표면을 검사하도록 설계되어 있다. 그러나, 이 시스템은 이 경우로 한정되지 않는다. 대신, 일반적으로 어떤 형태의 표면이든 검사를 할 수 있다.
이 시스템은 다수의 카메라와 조명 시스템을 포함하여 이루어지며, 이들은 여러 지점에 위치된 여러가지 검사장치(3, 4)로 다시 나누어질 수 있다. 고정 검사장치(3)는 바디(2)의 측면을 검사하는 제1서브시스템(6)이며, 검사장치(4)는 나머지 표면영역을 검사하는 제2서브시스템(7)이다. 또한, 추가로 서브시스템을 더 제공할 수도 있고, 검사장치의 크기를 특정 환경에 맞도록 바꿀 수도 있다. 서스시스템(6, 7)은 바디(2)에 대한 이동장치(9)(컨베이어 벨트가 될 수 있음)를 따라 순서대로 위치될 수 있고, 따라서 바디(2)는 고정 검사장치(3)와 예를 들어 작은 표면영역 내지 큰 표면영역 검사장치(4)에 대해 상대적으로 이동된다. 또한, 검사장치(4)는 검사장치(4)에 할당된 이동장치(10)에 장착되고, 이 이동장치는 검사장치(4)가 공간에서 어떠한 방향이든 다 이룰 수 있게 한다. 이동장치(10)는 검사장치(4)가 여러가지 회전축을 중심으로 다수의 자유도로 이동되게 하는 조종기 또는 조종장치로서 설계된다.
컨베이어 벨트(9)에서 움직이는 바디(2)에 의해, 그리고 검사장치(4)를 갖는 이동장치(10)를 경유하여, 검사장치(3, 4)의 조명장치와 카메라 사이에서 상대적인 움직임이 생성되며, 따라서 검사장치(3, 4)의 카메라를 이용하여 여러 지점에서 3차원 바디(2)의 표면에서 검사되는 영역의 사진을 촬영하게 된다. 촬영되는 사진은 이미지 평가 알고리즘의 도움을 받아 평가장치(11)에서 분석된다.
검사장치(3, 4)의 조명장치와 카메라와 3차원 바디(2) 사이에서의 상대적인 움직임을 조정하기 위해, 바디(2)의 표면에서 검사되는 각각의 영역을 검사하는 주에 적어도 사진을 찍는데 필요한 시간 동안, 카메라와 조명장치 및 표면이 서로에 대해 한정된 기하학적 관계가 이루어지도록 설정된 제어장치(12)가 제공된다. 이를 위해, 제어장치(12)는 예를 들어 센서(8)를 가지고 측정을 함으로써 컨베이어 벨트(9)에서 움직이는 바디(2)와 검사장치(3, 4)의 위치를 알 수 있다. 이동장치(10)에 장착된 검사장치(4)는 또한 제어장치(12)에 의해 바디(2)의 위치와 관련하여 특정 위치로 보내질 수 있고, 이 위치에서 검사장치(4)의 조명장치 및 카메라와 바디(2)의 표면 사이의 한정된 기하학적 관계가 이루어진다. 이러한 관계에 이르게 되었을 때, 검사되는 영역에 대해 사진이 촬영되고, 사진은 평가장치(11)에 의해 평가된다.
평가장치(11)와 제어장치(12)는 별도의 컴퓨터로서 실현될 수 있고, 또는 하나의 컴퓨터 시스템에 합체될 수도 있다.
도2는 전방에서 본 측면도로서 예를 들어 조종기 또는 조종장치와 같은 이동 장치(10)에 장착된, 표면을 검사하기 위한 전체시스템(1) 중 제2서브시스템(7)의 검사장치(4)를 나타낸다. 검사장치(4)는 이동장치(10)의 여러 회전축을 중심으로 공간에서 자유롭게 위치될 수 있고, 따라서 검사되는 영역의 표면 법선에 대한 특정된 거리 및 특정된 각도 관계가 바디(2)의 특정 표면영역에 대해 조절될 수 있다. 그러므로, 한정된 기하학적 관계가 이루어질 수 있다.
원칙적으로, 공간에서 자유롭게 움직일 수 있는 오직 하나의 검사장치를 이용함으로써 표면에 대한 검사가 수행될 수 있다. 그러나, 바디(2)에서 검사되는 여러 영역을 동시에 스캔하기 위해 검사장치(3, 4)가 적어도 부분적으로 동시에 작동하기 때문에, 검사되는 바디(2)의 컨베이어 벨트(9)에 위치된 다수의 서브시스템(6, 7)으로 분할하면, 최적화된 시간으로 작업을 할 수 있다. 바디(2)와 검사장치(3, 4) 사이의 상대적인 움직임은 제어장치(12)에 의해 조종되고, 따라서 움직이는 물체, 즉 바디(2)와 모든 이동장치(9, 10)는 동시에 작동하게 된다. 서브시스템(6, 7)은 두 개로 한정되지 않으며, 각각의 서브시스템(6, 7)은 다수의 상이한 검사장치를 가질 수 있다.
카메라와 조장장치 모두가 위치된 검사장치(3, 4) 대신에, 표면에서 검사되는 각각의 영역을 검사하는 중에 적어도 하나의 사진을 찍는데 필요한 시간 동안, 카메라와 조명장치 및 표면이 서로에 대해 한정된 기하학적 관계에 있도록, 개별 조명장치와 개별 카메라를 이동식 또는 고정식으로 움직일 수 있는 바디 주위에 위치시킬 수 있다. 이 경우, 제어장치(12)의 작업은 간단해지지만, 시스템(1)의 융통성은 감소하게 된다.
검사장치(3, 4)는 예를 들어 조명용 튜브들 사이에 제공되는 카메라와 함께 평행하는 조명용 튜브로 구성되며, 이에 의해 튜브에 의해 조명되는 영역은 밝은 면와 어두운 면에서 관찰될 수 있다. 또한, 적절한 사진촬영장치(카메라 형태)와 적절한 조명장치에 대한 기타의 모든 조합이 가능하다.
3차원 바디(2)의 표면을 검사하는 방법은 아래에서 다시 구체적으로 설명하도록 한다.
3차원 바디(2)가 컨베이어 벨트(9)에서 움직이는 동안, 검사되는 여러 영역들은 검사장치(3, 4)의 카메라와 조명장치에 의해 다루어진다. 검사장치(4)는 또한 요구되는 위치로 보내질 수 있다. 제어장치(12)는 공간 내에서 바디(2)와 각각의 검사장치(3, 4)의 위치를 인식한다. 이렇게 알게된 위치에 기초하여, 제어장치(12)는 카메라와 조명장치 및 표면의 검사되는 영역사이에서 특정 기하학적 관계를 얻을 수 있는지 여부를 결정한다. 이 경우, 제어장치(12)는 사진을 찍으라는 제어 명령을 내리고, 사진은 이미지 평가 알고리즘의 도움으로 평가장치(11)에서 분석된다. 다음사항이 고려될 수 있다: 대조(contrast), 크기, 크기와 대조 사이의 관계, 기하학적 형상 및 윤곽, 명암 필드 조명이 사용될 때 밝은 면과 어두운 면의 배열. 결과적으로, 바디(2)에서 도장표면에 있는 위상(topological) 표면결함(13)을 탐지할 수 있다. 이러한 형태의 위상 표면결함(13)은 예를 들어 도3에 도시된 바와 같이 바디(2)에서의 양 변형 및/또는 음 변형이다. 표면결함(13)은 얼룩, 구멍, 용매의 증발(boil), 작은 구멍, 물자국, 긁힘, 또는 이와 유사한 것에 의해서, 또는 도장작업 중에 페인트가 마르지 않아서 생기는 문제점에 의해 유발될 수 있다.
이미지 평가에서 검출된 데이터는 결함(13)을 분류하는데 이용된다. 여러가지 결함을 분류하는 것에 기초하여, 그 결함들이 문제가 되는 결함(13)인지 아니면 무시할 수 있는 결함(13)인지의 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 약간 울퉁불퉁한 표면(오렌지 껍질의 표면과 비슷한 표면)은 보통 무시할 수 있다. 결함 영역의 표면 법선에서 결함 주위의 환경으로부터의 최소의 일탈은 크리테리움(criterium)의 역할을 할 수 있다. 이러한 분류는 조절할 수 있고, 매개변수화할 수 있고, 스스로 습득할 수 있도록 설계될 수 있다. 또한, 분류는 여러 결함들과 결함의 형태를 식별할 수 있다. 따라서, 분류는 결함과 비결함을 구별하는 것에만 한정되는 것은 아니다.
특히 3차원 바디의 표면을 검사하는 방법을 수행하는데 사용되는 본 발명의 방법과 대응하는 시스템(1)으로, 바디(2)의 표면과 카메라 및 카메라에 배정된 조명장치 사이에서의 명확하게 특정된 한정된 기하학적 관계에 의하여 항상 표면의 결함을 탐지하기 위한 최적의 조건을 생성할 수 있다.

Claims (19)

  1. 적어도 하나의 카메라와 적어도 하나의 조명장치가 물체의 표면에 대해서 이동되고, 표면에 대해 카메라가 이동하는 동안 표면의 검사되는 영역에 사진이 촬영되고, 상기 사진은 컴퓨터(11)에 전송되어 컴퓨터에서 평가되는, 3차원 바디(2)의 표면을 검사하는 방법에 있어서,
    표면의 검사되는 각 영역을 검사하는 중에 적어도 사진을 찍는데 필요한 시간동안 상기 카메라와 상기 조명장치 및 상기 표면은 서로에 대해 적어도 하나의 한정된 기하학적 관계에 이르게 되는 것을 특징으로 하는 표면 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    표면의 검사되는 각 영역을 검사하는 중에 적어도 사진을 찍는데 필요한 시간동안 상기 카메라와 상기 조명장치 및 상기 표면은 서로에 대해 다수의 상이한 한정된 기하학적 관계에 이르게 되는 것을 특징으로 하는 표면 검사 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 한정된 기하학적 관계는 검사되는 영역의 표면 법선과 조명 및 카메라 사이의 각도에 의해서, 그리고 검사되는 영역의 표면과 조명 및 카메라 사이의 거리에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 표면 검사 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    크기가 다른 검사되는 영역들이 상기 표면의 곡률에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 표면 검사 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라와 상기 조명장치 및 검사되는 표면을 갖는 상기 바디(2)는 하나 이상의 자유도로 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 표면 검사 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    조명은 지속적인 조명 또는 순간 조명으로서, 확산, 일직선, 또는 구조적 방식으로 생기는 것을 특징으로 하는 표면 검사 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    조명은 밝은 면과 어두운 면이 번갈아 형성되는 명암 필드 조명, 또는 바람직하게는 일직선 2차원 조명인 것을 특징으로 하는 표면 검사 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    여러 조명 상황에서 상이한 카메라 세팅으로 표면의 검사되는 영역에 다수의 사진이 촬영되는 것을 특징으로 하는 표면 검사 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    검사되는 표면에 대해 이동할 수 있는 적어도 두 개의 서브시스템(6, 7)을 형성하도록 다수의 카메라와 다수의 조명장치가 결합되고, 상기 서브시스템(6, 7)은 통신 인터페이스를 통해 연결되고, 다수의 서브시스템(6, 7) 또는 모든 서브시스템(6, 7)의 이미지를 평가함으로써 검사결과가 생성되는 것을 특징으로 하는 표면 검사 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    촬영된 사진의 평가는 컴퓨터 시스템에 저장된 이미지 평가 알고리즘을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면 검사 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    구별할 수 있는 구조는 검사 중에 결함으로 검출되는 것에서 제외되는 것을 특징으로 하는 표면 검사 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    검사되는 표면과 카메라 및 조명장치 사이의 상대적 위치가 탐지되고, 상기 상대적 위치에 따라 해상도와 위치 및 시간을 통해 제어되도록 사진이 촬영되는 것을 특징으로 하는 표면 검사 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    구별할 수 있는 표면의 검사되는 영역은 기하학적 관계와 조명 상황 및 이미지 처리 매개변수에 있어서 상이한 세팅으로 검사되는 것을 특징으로 하는 표면 검사 방법.
  14. 표면의 검사되는 영역을 촬영하기 위한 적어도 하나의 카메라와, 적어도 하나의 조명장치와, 서로에 대해 카메라와 조명장치 및 바디(2)를 이동시키는 적어도 하나의 이동장치(9, 10)와, 촬영된 사진을 평가하기 위한 평가장치(11)를 구비하는, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 3차원 물체의 표면을 검사하는 시스템에 있어서,
    표면의 검사되는 모든 영역을 검사하는 중에 적어도 사진을 찍는데 필요한 시간 동안 상기 카메라와 상기 조명장치 및 상기 표면이 서로에 대해 적어도 하나의 한정된 기하학적 관계에 있도록 제어장치(12)가 설정되는 것을 특징으로 하는 표면 검사 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    적어도 하나의 카메라와 적어도 하나의 조명장치가 단일 검사장치(3, 4)에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 검사 시스템.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    다수의 카메라와 다수의 조명장치 및 다수의 검사장치(3, 4)는 각각 별개의 서브시스템(6, 7)을 나타내는 것을 특징으로 하는 표면 검사 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    적어도 하나의 고정 서브시스템(6)과 적어도 하나의 이동 서브시스템(7)이 제공되는 것을 특징으로 하는 표면 검사 시스템.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라는 3차원으로 교정되는 것을 특징으로 하는 표면 검사 시스템.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라는 조명장치와 물체 및 이동장치에 대하여 교정되는 것을 특징으로 하는 표면 검사 시스템.
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