JP2995349B2

JP2995349B2 - 表面状態検査用照明装置

Info

Publication number: JP2995349B2
Application number: JP6690791A
Authority: JP
Inventors: 亨真下
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JPH04301749A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検査面に光を照射し
てその反射光を検出することにより、塗装不良等の表面
欠陥を検査する検査装置に用いる表面状態検査用照明装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の製造ライン等において塗
装された車体の塗装状態の検査は、作業者の目視検査に
よって行われていたが、車体表面の微小な塗装欠陥等を
正確に検査することは困難であり、これを漏れなく発見
するために作業者に大きな負担が強いられていた。この
作業者の負担を軽減するため、例えば特開昭６２−２３
３７１０号に示されるように、被検査面にレーザスリッ
ト光を照射し、その反射光を検出手段のスクリーン上に
投影させ、この投影像の鮮映度に応じて被検査面の表面
欠陥を自動的に検査することが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにレーザス
リット光を照射することによって被検査面の塗装欠陥を
検査するように構成したものでは、一回の検査工程にお
いて検査される領域の幅が狭いため、広範囲の検査を行
うのに長時間を要するという問題がある。また、被検査
面となる自動車の車体表面等が湾曲している場合には、
これに伴って上記レーザスリット光の反射光も湾曲する
ため、その長さ方向の端部の光が検出手段の受光部から
外れ、この部分の検査が不可能になるという問題を生じ
ていた。

【０００４】このため、照明装置から被検査面の所定範
囲に亘って均一な光量の光を照射し、その反射光の状態
に応じ塗装欠陥の有無等を検査することも考えられる
が、この場合には照射光の光量が大幅に増大するために
欠陥部においてハレーションが生じることにより、微小
な欠陥の検出ができなくなるとともに、上記塗装欠陥が
被検査面に凸部が生じることによって形成されているの
か、凹部が生じることよって形成されているのかを読み
取ることができないという問題がある。

【０００５】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、被検査面が湾曲している場合において
も、表面状態の検査装置によって表面欠陥の有無を容易
かつ正確に検査することができるとともに、検査時間を
長くすることなく微小な欠陥の有無を正確に検出するこ
とができ、しかもその欠陥の種類を読み取ることができ
るようにする照明装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
被検査面に光を照射してその反射光を検出することによ
り、被検査面の表面状態を検査する検査装置に使用する
照明装置であって、均一な光度の光を照射する光源と、
この光源の光を被検査面に向けて反射する反射板と、上
記光源および反射板が取り付けられるケースとを設け、
上記反射板に照射される光源から光の入射角が漸変する
ように反射板の表面を湾曲させたものである。

【０００７】請求項２に係る発明は、反射板に照射され
る光源からの光の入射角が４５度から９０度の範囲で漸
変するように反射板を湾曲させたものである。

【０００８】請求項３に係る発明は、光源が取り付けら
れるケースに、その内面を覆うように多数の開口通路を
有する被覆部材を設置し、上記開口通路の壁面に黒色の
つや消し処理を施したものである。

【０００９】

【作用】上記請求項１記載の発明によれば、光源から反
射板に照射された光が反射板に当たって反射し、その湾
曲状態に対応して上記光の入射角および反射角が変化す
ることにより、被検査面に照射される光の単位面積当た
りの光量が漸変することになる。

【００１０】上記請求項２記載の発明によれば、光源か
ら反射板に照射されて反射する光の反射方向が上記光の
入射角に対して９０度から１８０度の範囲内で変化する
ことになる。

【００１１】上記請求項３記載の発明によれば、光源か
らケースの内面に向けて照射された光が反射して反射板
の設置部に供給されることが防止され、これによって上
記反射板の湾曲状態に応じて適正に光度を変化させるこ
とができる。

【００１２】

【実施例】図２は、本発明の実施例に係る照明装置を備
えた表面状態の検査装置を示している。この検査装置
は、車体表面等からなる被検査面Ｗに光を照射する照明
装置１と、上記被検査面Ｗにおいて反射した光を受光す
るビデオカメラ等からなる受光装置２と、この受光装置
２からの出力信号に応じて上記反射光の輝度を検出する
検出手段３と、被検査面Ｗを所定の検査エリアに区画す
るエリア設定手段４と、各検査エリア毎に表面状態の良
否を判定する基準となるしきい値を設定するしきい値設
定手段５と、上記検出手段３の検出値を上記しきい値と
比較することによって後述するように表面欠陥の有無を
判定する判定手段６とを備えている。そして上記照明装
置１および受光装置２は、車体の塗装検査ステーション
に設置された産業用ロボット７のアームに支持され、予
め設定されたプログラムに応じて車体の表面をトレース
するように構成されている。

【００１３】上記照明装置１は、図１および図３に示す
ように、ケース８内の一側端部に配設された蛍光灯９
と、この蛍光灯９から照射された光を下方に反射する鏡
板等からなる反射板１０と、ケース８の下端部に形成さ
れた開口部を覆うように設置されたすりガラス状のアク
リル板等からなる拡散板１１とを有している。また、上
記蛍光灯９を挾んでその前後に凸レンズ１２および被覆
板１３が配設され、この蛍光灯９、凸レンズ１２および
被覆板１３によって上記反射板１０に向けて均一な光度
の光を平行に照射する光源１４が構成されている。すな
わち、上記蛍光灯９から後方に照射された光が上記被覆
板１３に当たって前方に反射し、この反射光と、上記蛍
光灯９から前方に照射された光が上記凸レンズ１２を通
過する際に平行光となって上記反射板１０に照射される
ようになっている。

【００１４】また、上記反射板１０は、光源１４から照
射される光の入射角が漸変するように湾曲した湾曲板か
らなり、その湾曲面が光源１４に最も近い一端部におい
て上記光の入射角が４５度に設定されるとともに、上記
光源１４から最も離れた他端部において入射角が９０
度、つまり上記光源１４からの照射光の進行方向と平行
に設置されることにより、全体として下向きに突出した
湾曲形状に形成されるとともに、左下がりの傾斜状態で
ケース８に取り付けられている。

【００１５】そして上記光源１４から均一な光度で照射
され、反射板１０の右側端部に入射した光は、その入射
角が４５度に設定されているため、真下に向けて反射さ
れることになる。これに対して反射板１０の右側部に照
射された光は、その入射角が４５度よりも大きいため、
左側に傾斜して反射され、この傾斜角度は徐々に増大す
る。この結果、上記反射板１０から反射する光は、反射
板１０の湾曲状態に応じ、図１に矢印で示すように、単
位面積当たりの光量が右端部から左端部にかけて漸減
し、これに応じて拡散板１１から被検査面に照射される
光の光度が漸変することになる。

【００１６】また、上記反射板１０の設置部の上方およ
び側方に位置するケース８の壁面には、乱反射防止用の
被覆部材１５が設置されている。この被覆部材１５は、
鉄板もしくはアルミニウム板等からなる多数の壁板１６
によって区画された多数の開口通路１７を有するハニカ
ムパネルからなり、上記開口通路１７の壁面につや消し
の黒色塗装が塗布され、あるいはつや消しの黒色テー
プ、黒色の布もしくは黒色のゴム材等が固着される等に
より、開口通路１７内に導入される光がその壁面に当た
った場合にその殆どを吸収するように構成されている。

【００１７】上記しきい値設定手段５は、照明装置１か
ら被検査面Ｗに照射されて反射した光の輝度の変化状態
に応じ、被検査面Ｗに形成された凹部もしくは凸部等か
らなる表面欠陥の有無を判定する基準となるしきい値を
設定するものである。すなわち、上記照明装置１から照
射された光は、図４に示すように、被検査面Ｗに当たっ
て反射して受光装置２に受光される際に、照射光量の多
い右端部の反射光が受光装置２の右側部に受光されると
ともに、照射光量の少ない左端部の反射光が受光装置２
の左側部に受光されることになるため、その輝度をグラ
フで表すと、図５に示すように、光量の少ない左側端部
の点Ａにおける輝度が最も小さな値となり、右側に至る
に従って輝度が漸増し、右側端部の点Ｂにおいて輝度が
最大値となる。

【００１８】そして上記被検査面Ｗに凸部１８からなる
表面欠陥がある場合には、この部分において光の反射方
向が変化するため、その輝度が図５の範囲Ｃに示すよう
に、一端低下した後に急激に増大するという部分的変化
が生じることになる。すなわち、図４に示すように、照
明装置１からの照射光の光量が少ない側に位置する上記
凸部１８の左側側面１８ａには、光が殆ど当たらないた
めにこの部分において図５の点Ｃ１に示すように反射光
の輝度が低下する。これに対して上記凸部１８の右側側
面１８ｂには、照明装置１の右端部、つまり照射光の光
量が最も多い部分の光が反射して受光装置２に入力され
るため、この部分において図５の点Ｃ２に示すように、
輝度の検出値が急激に増大することになる。

【００１９】したがって、図５に示すグラフにおいて輝
度を示す線の平均傾斜角から平均変化率を求め、この平
均変化率に一定の補正値を加えた値をしきい値として設
定し、このしきい値と、各検査点における実際の輝度の
変化率とを比較することにより、上記範囲Ｃにおける輝
度の低下および輝度の急激な増大を検出して凸部１８の
存在を検出するようになっている。また、上記被検査面
Ｗに凹部１９からなる表面欠陥がある場合には、上記凸
部１８と逆の現象が生じ、図５の範囲Ｄに示すように、
輝度が一端上昇した後に急激に減少するという部分的変
化が生じるため、これによって凹部１９の存在を検出す
るように構成されている。

【００２０】上記構成の装置を用いた本発明の表面検査
方法の実施例について図７に示すフローチャートに基づ
いて説明する。まず制御動作がスタートすると、ステッ
プＳ１において検査する車体のデータを入力した後、ス
テップＳ２において上記データに基づく車体の形状等に
応じ、あるいは被検査面Ｗを照明装置１の光照射状態に
対応した複数の検査エリアに区画する。次にステップＳ
３において上記照明装置１の照射光に応じ、受光装置２
および検出手段３によって検出した被検査面Ｗからの反
射光の輝度を入力し、ステップＳ４において上記各エリ
ア毎に輝度の平均変化率を算出した後、ステップＳ５に
おいて上記平均変化率に対応する表面状態の良否判定用
のしきい値αを設定してこれを記憶する。

【００２１】次いでステップＳ６において各エリア毎に
輝度の検出値を図５の左端部の点Ａから右側に横スキャ
ンする。そしてステップＳ７において現在のスキャン位
置における実際の輝度の変化率と、該当するエリアのし
きい値αとを比較することにより、現在のスキャン位置
に表面欠陥が有るか否かを判定する。上記ステップＳ７
で表面欠陥があることが確認された場合には、表面欠陥
が凹部であるか凸部であるかを判別してそのデータおよ
び位置データ等をステップＳ８において図外の塗装補修
部に出力する。そしてステップＳ９において全ての被検
査面Ｗの検査が終了したか否かを判定し、この検査が終
了したとが確認されるまで、上記ステップＳ７からステ
ップＳ９の制御を繰返すようにする。

【００２２】このように、照明装置１から被検査面Ｗの
所定範囲に光を照射し、その反射光の輝度を検出するこ
とによって表面欠陥の有無を検査するように構成したた
め、レーザスリット光を照射する検査方法に比べて検査
効率が大幅に向上し、広範囲の被検査面Ｗを短時間で検
査することができる。

【００２３】そして上記照明装置１の光源１４から照射
される均一な光度の照射光を反射する曲面鏡からなる反
射板１０を設けることにより、この反射板１０によって
反射される光の単位面積当たりの光量を漸変させるよう
に構成したため、簡単な構成で照明手段１から被検査面
Ｗに照射される光の光度を漸変させることができる。こ
のため、上記被検査面Ｗからの反射光の輝度の変化状態
を検出することによって上記のように被検査面Ｗに形成
された表面欠陥が凸部１８である場合と、凹部１９であ
る場合とによって輝度の変化状態に変化を生じさせ、こ
れを検出することによって欠陥の種類の判別を容易かつ
正確に行うことができる。

【００２４】また、上記反射板１０に照射される光源１
４の光の入射角が４５度から９０度の範囲内で漸変する
ように反射板１０を湾曲させたため、上記光源の光の反
射角度を９０度から１８０度の範囲で反射させることに
より、反射光の光量が最も多い状態から光量が０となる
状態まで、光量を漸変させることができるため、上記被
検査面Ｗに照射される光に顕著な光度変化を持たせるこ
とができる。

【００２５】さらに、上記のようにケース８の内面に光
源１４の設置部の上方および側方を覆う黒色ハニカムパ
ネルからなる被覆部材１５を設置したため、この被覆部
材１５によって上記光源１４からその上方および側方に
照射された光の殆どを吸収し、この光が上記拡散板１１
の設置部に反射するのを効果的に抑制することができ
る。これによって上記拡散板１１から被検査面Ｗに予定
外の光が照射される防止することができるため、図１の
矢印で示すように、照明装置１から照射される光の光量
を上記反射板１０の湾曲状態に応じて適正に設定するこ
とができる。

【００２６】また、上記のように被検査面Ｗを照明装置
１の光照射状態および車体の形状等に対応した複数の検
査エリアに区画するようにした場合には、被検査面Ｗの
湾曲状態に応じ、その屈曲部において輝度が変化したと
しても、誤判定を生じることなく正確な検査を行うこと
ができる。例えば、図６に示すように、被検査面Ｗの右
側部分が照明装置１から離間するように湾曲している場
合には、その湾曲状態に応じて光の反射方向が変化し、
本来、受光装置２の右側端部に入射すべきはずの照明装
置１の右側端部から照射される光度の大きな光が受光装
置２の受光部以外の位置に向けて反射する。このため、
照明装置１から照射される光の照射量を少なく設定した
場合には、検出手段３によって検出された輝度の変化率
が図８に示すように、点Ｅにおいて増加方向から減少方
向に変化し、この部分において表面欠陥があると誤判定
される可能性がある。これに対して上記のように予め入
力された車種のデータ等に基づいて上記屈曲部Ｅを境に
して検査エリアを区画し、この検査エリア毎に輝度の平
均変化率を求めてそれぞれ異なるしきい値αを設定する
ように構成した場合には、上記屈曲点Ｅにおける判定が
行われず、これによって上記誤判定をなくすことができ
る。

【００２７】このため、上記照明装置１から被検査面Ｗ
に照射される光の光度を全体的に低く設定して反射光の
ハレーションを防止するように構成した場合において
も、被検査面Ｗが湾曲していることに起因する誤判定を
防止することができ、これらの効果が同時に得られるこ
とになる。

【００２８】なお、上記検出手段３において検出される
輝度の変化率が、湾曲部においても増加方向から減少方
向に変化することのないように、被検査面Ｗの曲率に応
じ、検査エリアを十分に小さく設定することによっても
上記誤判定をなくすことができる。

【００２９】上記照明装置１の具体的構造は、上記実施
例に限定されることなく種々の変形が可能であり、例え
ば上記蛍光灯９および凸レンズ１２等からなる光源１４
に代え、多数の点光源を設けることにより、反射板１０
に向けて均一な光度の光を照射するように構成してもよ
い。

【００３０】また、上記実施例では、被覆部材１７を多
数の開口部を有するハニカムパネルによって構成した例
について説明したが、上記ハニカムパネルに代えて左右
方向もしくは前後方向のいずれか一方に伸びる細長い開
口通路を有するパネル材をケース８の内面に設置し、上
記開口通路の壁面に黒色のつや消し処理を施すようにし
た構造としてもよい。

【００３１】上記実施例では各エリア毎に求めた輝度の
平均変化率に応じて表面欠陥検出用のしきい値αを設定
するようにしているが、このしきい値αの設定方法は上
記実施例に限定されることなく、種々の変形が可能であ
る。例えば上記図５に示すように、被検査面Ｗの左端部
から右端部にかけて輝度が漸増する場合において、図９
のフローチャートに示すように、ステップＳ１１におい
て照明装置１の照射光に応じて被検査面Ｗから反射する
光の輝度を入力した後、ステップＳ１２においてしきい
値αを０、つまり真っ黒な状態に対応する値に設定す
る。次いでステップＳ１３において各エリア毎に輝度の
検出値を図５の左端部の点Ａから右側に横スキャンす
る。そして、ステップＳ１４において現在のスキャン位
置における実際の輝度が、上記ステップＳ１２で設定し
たしきい値αよりも小さいか否かを確認することによ
り、表面欠陥があるか否かを判定する。この最初の判定
では、上記輝度の検出値が常に０よりも大きいので、表
面欠陥なし（ＮＯ）と判定されてステップＳ１５に進
み、このステップＳ１５において上記スキャンデータの
値を新たなしきい値αとして設定することにより、しき
い値αを更新する。

【００３２】次いで、ステップＳ１６において１ライン
の横スキャンが終了したか否かを判定し、この判定結果
がＹＥＳと判定されるまで、上記ステップＳ１３からス
テップＳ１６に至る制御を繰り返す。そして、図５の範
囲Ｃもしくは範囲Ｄにおいて輝度が低下し始める時点で
スキャンデータが上記しきい値αよりも小さくなるた
め、このことがステップＳ１４で確認されることによ
り、この位置に表面欠陥があると判定し、ステップＳ１
７において表面欠陥の検出信号を塗装補修部に出力す
る。このように各検査点毎に順次しきい値を更新するよ
うに構成した場合においても、凸部１８もしくは凹部１
９等からなる表面欠陥を正確に検出することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、被検査
面に照射される光の光量が漸変するように構成された照
明装置を設け、この照明装置を使用して被検査面の表面
状態の検査を行うようにしたため、被検査面に照射され
る光量を多くすることなく、表面欠陥の有無を容易かつ
正確に検出することができるとともに、被検査面が湾曲
している場合においてもその屈曲点に表面欠陥があると
誤判定されるのを効果的に防止することができる。した
がって、反射光がハレーションを起こすのを防止しつ
つ、所定範囲の被検査面を一度に検査し、被検査面が広
範囲に亘っている場合においてもこれを早期に検査する
ことができるという利点がある。しかも、表面欠陥の状
態が凸部であるか凹部であるかを自動的に検査すること
ができるため、この検査データを塗装補修部等に出力す
ることにより、表面欠陥の補修作業を自動化できる等の
利点がある。

【００３４】また、上記光源が取り付けられるケース
に、その内面を覆うように多数の開口通路を有する被覆
部材を設置し、上記開口通路の壁面に、黒色のつや消し
処理を施した場合には、上記光源からケースの内面に照
射された光が反射して反射板の設置部に供給されるのを
防止し、この反射板の湾曲状態に応じて被検査面に照射
される光の光度を適正に変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る照明装置の構成を示す断面図であ
る。

【図２】上記照明装置を備えた表面状態の検出装置の具
体例を示す斜視図である。

【図３】上記照明装置の構成を示す平面断面図である。

【図４】被検査面の検査状態を示す説明図である。

【図５】反射光の輝度の変化状態を示すグラフである。

【図６】湾曲した被検査面の検査状態を示す説明図であ
る。

【図７】表面状態検査方法の制御動作を示すフローチャ
ートである。

【図８】上記湾曲面の輝度の変化状態を示すグラフであ
る。

【図９】本発明に係る照明装置を用いた表面状態検査方
法の別の実施例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１照明装置８ケース１０反射板１４光源１５被覆部材１７開口通路Ｗ被検査面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査面に光を照射してその反射光を検
出することにより、被検査面の表面状態を検査する検査
装置に使用する照明装置であって、均一な光度の光を照
射する光源と、この光源の光を被検査面に向けて反射す
る反射板と、上記光源および反射板が取り付けられるケ
ースとを設け、上記反射板に照射される光源からの光の
入射角が漸変するように反射板の表面を湾曲させたこと
を特徴とする表面状態検査用照明装置。
【請求項２】反射板に照射される光源からの光の入射
角が４５度から９０度の範囲で漸変するように反射板を
湾曲させたことを特徴とする請求項１記載の表面状態検
査用照明装置。
【請求項３】光源が取り付けられるケースの内面を覆
うように多数の開口通路を有する被覆部材を設置し、上
記開口通路の壁面に黒色のつや消し処理を施したことを
特徴とする請求項１もしくは２記載の表面状態検査用照
明装置。