JPH0210249A - 塗装面の欠陥検査装置 - Google Patents

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〕 本発明は、レーザ光線を塗装面へ照射してその反射光を
評価して塗装面の欠陥を光学的に検査する塗装面の欠陥
検査装置に関するものである。

（従来の技術） 特開昭６２−１０５０３７により、レーザスリット光を
検査面に照射し、その正反射光をラインセンサ上に結像
させ、その受光レベルの減少を欠陥として検出する表面
欠陥検査装置が周知である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この装置によれば、スリット幅に対応し
て正反射光を受光する必要があるために、受光部が嵩ぼ
り、また曲面の検査は不可能である。さらに、検査装置
の姿勢制御も、スリット光をビームスプリッタで分光し
、２個の並置されたラインセンサて受光してそれぞれの
受光量に応して回転２軸により行っているために、自由
曲面に対して入射光の焦点偏差か生じ易く、スリット光
幅が広がり、微小欠陥を検出するのは困難であった。

よって、本発明は、受光部を小型化でき、かつ欠陥を確
実に検出てきる塗装面の欠陥検査装置を提供することを
目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、この目的を達成するために、第１図に示すよ
うに、走査基準点Ｐから塗装面１１に向かうＺ軸に沿っ
て移動すると共に、このＺ軸に対してそれぞれ直交する
Ｘ軸及びＹ軸の直交２軸の周りを回動する光学へラド１
０に、レーザビーム光を発射するレーザ光源１と、この
レーザビーム光を塗装面１１に向けて反射して集光レン
ズ２ａを通して走査基準点Ｐを通るライン範囲を走査す
る光偏向器２と、塗装面１１でのレーザビーム光の散乱
光を広角レンズを通して受光する受光素子３と、走査基
準点ＰからのＺ軸と塗装面１１との交点の距離偏差を検
出する距離センサ４と、前記交点におけるＸ軸及びＹ軸
周りの基準角に対する塗装面１１の偏差角をそれぞれ検
出する角度センサ５とを装若し、さらに、光学ヘッドＩ
ＯをＺ軸方向に移動させるモータ６及びこのモータを距
離センサ４の検知信号に応答して偏差距離をなくすよう
に駆動制御するＺ軸モータ駆動制御回路６ａと、光学ヘ
ッド１０をＸ軸周りに回動させるモータ７及びこのモー
タを角度センサ５の検知信号に応答してＸ軸周りの偏差
角をなくすように駆動制御するＸ軸モータ駆動制御回路
７ａと、光学ヘッド１０をＹ軸周りに回動させるモータ
８及びこのモータを角度センサ５の検知信号に応答して
Ｙ軸周りの角度偏差をなくすように駆声制御するＹ軸モ
ータ駆動制御回路８ａと、受光素子３の検出信号中の所
定レベルを越える信号を塗装面欠陥信号として検出する
受光信号処理回路９とを設けられている。

（作用） レーザ光［１から発射されるレーザビーム光は光偏向器
２で反射され、集光レンズ２ａを通して塗装面１１をラ
イン走査する。この状態で、モータ６は、距離センサ４
の検知信号に応答して走査基準点Ｐが前記交点に一致す
るように光学ヘッドｌＯをＺ軸方向に移動させると共に
、この一致状態でモータ７．８は角度センサ５のそれぞ
れの検知信号に応答して塗装面１１がＸ軸及びＹ軸周り
の基準角に一致するように光学へット１０を回動させる
。

つまり、走査基準点Ｐが塗装面１１に一致し、その一致
点での塗装面１１の直交２軸に対する角度が常に一定に
なるように光学ヘッド１０が姿勢制御された状態におい
て、走査ビーム光は集光レンズ２ａを通して走査基準点
Ｐを通る塗装面３１の走査ライン領域１１ａへ一定の入
射角で入射して焦点を結ぶ。これにより、走査ライン領
域１１ａの散乱光か受光素子３に広角レンズを通して受
光され、欠陥個所で発生する大きな散乱光は受光信号処
理回路９で所定レベルを越える塗装面欠陥信号として検
出される。

（発明の実施例） 第２〜４図は１本発明の一実施例による塗装面の欠陥検
査装置の構成を示す。

同図において、２１は、前置されたコリメートレンズ２
１ａを通してレーザビーム光を発射するレーザダイオー
ドである。２２は、レーザビーム光をミラー２２ａで塗
装面３１に向けて反射して集光レンズ２２ｂを通して走
査基準点Ｐを通るライン範囲を光走査する光偏向器であ
る。２３は、走査基準点Ｐが塗装面３１に一致した状態
での走査ビーム光の散乱光を広角レンズ２３ａで集光し
てフィルタ２３ｂを通して受光する受光素子である。

２４は、塗装面３１での同様に散乱光を広角レンズ２４
ａで集光してフィルタ２４ｂを通しで受光する距離セン
サとしてのＰＳＤ　　（半導体装置検出素子）である。

２５は、レーザダイオード２１及び光偏向器２２間の光
路に配置されて走査基準点Ｐへ部分的にレーザビーム光
を反射させるハーフミラ−２５ａ及びフィルタ２５ｂを
前置された角度センサとしての４分割受光センサである
。この４分割受光センサは、４個のフォトダイオード２
５１〜２５４より構成され、基準角状態ではその中心点
２５ｏに反射光が入射するように構成されている。

２６は光偏向器２２及び集光レンズ２２ｂ間に配置され
たハーフミラ−２６ａからの反射光の入射位置を検出す
るビーム振れ角検出用のＰＳＤであり、走査基準点Ｐを
走査する中心点の反射光が、このＰＳＤ２６の中心位置
に入射するように構成されている。

２７は欠陥検出時に走査基準点Ｐ近辺に向けてインクを
噴射するインクジェットノズルである。

以上説明した各部は、第３図に示すように、ロボットア
ーム３２に装着され、かつ走査基準点Ｐから塗装面３１
に向うＺ軸に沿って離接駆動させるモータ３６による駆
動機構３６ｂ　、　Ｘ軸の周りを回動させるモータ３７
による駆動機構３７ｂ及びＹ軸の周りを回動させるモー
タ３８による駆動機構３８ｂを備えた固定部側から姿勢
制御される光学ヘッド２０に固定されている。

そして、次のような位Ｍ（！Ｉ係に設定されている。即
ち、４分割受光センサ２５の中心点２５．を直交する線
をＺ軸とし、ＰＳＤ　２４はそのＺ軸上の基準距離に在
る走査基準点Ｐに対するＺ軸と塗装面３１との交点の距
離偏差を検出する。４分割受光センサ２５は、塗装面３
］の走査基準点Ｐとの一致点の法線かＺ軸に一致した状
態を基準角として、Ｘ軸及びＹ軸周りの角度偏差を検出
する。また、集光レンズ２２ｂは、走査基準点ｐを中心
にしてその前後でも焦点を結んで所定の直線領域をライ
ン走査する。そして、さらに次のような回路部分が設け
られている。

即ち、２１ｃは、４分割受光センサ２５の総量光量に応
じてレーザダーイオード駆動回路２１ｂをレーザダイオ
ード２Ｉの発射光が一定のビーム強度になるように制御
するオートゲインコントロール回路である。２２ｃは、
光偏向器２２に付属してミラー２２ａをくり返しスウィ
ングさせる光偏向器駆動回路である。２４ｃはＰＳＤ２
４に付属する距離検出回路であり、塗装面３１の実際の
ビーム走査位置の走査基準点Ｐからの距離偏差に対応す
るＰＳＤ２４への入射位置の変位量に対応する距離信号
を出力する。２５ｃは４分割受光センサ２５に付属する
角度検出回路であり、Ｚ軸と塗装面３１との交点におけ
るＸ及びＹ軸周りの傾斜角に応じて変化するフォトダイ
オード２５．〜２５４の各検知光量の相互の大小関係に
応答してそれぞれの基準角度からの偏差角に相当する角
度信号を出力する。２６ｂはＰＳＤ２６に付属するビー
ム振れ角検出回路であり、ＰＳＤ２６への入射光位置に
応答してビーム振れ角信号を出力する。

２７ａは、塗装面欠陥信号に応答してインクジェットノ
ズル２７を作動させるインクジェット駆動回路である。

３３は、受光素子２３の１走査ラインの検出信号中の所
定レベルを越える信号を塗装面欠陥信号として検出する
受光信号処理回路である。コ４は、塗装面欠陥信号の発
生時点のビーム振れ角信号を取込んで、その信号が所属
する走査個所のデータと共に検査データとして記憶する
コンピュータである。

３６ａはモータ３６をビーム振れ角検出回路２６ｂが振
れ角Ｏ°を検出した時点で距離検出回路２４ｃの検出信
号に応答して基準距離からの距離偏差が無くなるように
モータ３６を駆動制御するＺ軸モータ駆動制御回路、３
７ａ及び３８ａは角度検出回路２Ｓｃの検知信号に応答
してＸ軸及びＹ軸周りのそれぞれの基準角からの偏差角
を無くすようにモータ３７．３８をそれぞれ駆動するＸ
軸及びＹ軸子−タ駆動制御回路である。

このように構成された欠陥検査装置の動作は、次の通り
である。

ロボットアームコ２により、光学ヘッド２０は、これに
装着された各光学要素が塗装面１１に対して作用し得る
領域に位置付けされる。

レーザダイオード２１からのレーザビーム光はコリメー
トレンズ２１ａで平行光線に集光されてスウィングされ
ているミラー２２ａに入射し、そのスウィング角に応じ
て集光レンズ２２ｂを通して塗装面３１のライン状に光
走査する。

この間、ハーフミラ−２６ａからの反射光かＰＳＤ２６
の中心位置に入射した時点で、ビーム振れ角検出回路２
６ｂが振れ角Ｏ°信号を出力し、距離検出回路２４ｃは
このθ′″信号に応答してその時点の距離信号をＺ軸モ
ータ駆動制御回路３６ａに供給させる。これにより、光
学へ・ント１０は走査基準点Ｐが塗装面３１に一致する
ようにＺ軸方向に駆動される。一方、４分割受光センサ
２５はハーフミラ−２５ａを通して塗装面３１上の走査
基準点Ｐでの正反射光を受光し、その入射位置に応じた
フォトダイオード　２５＋〜２５４の受光信号を角度検
出回路２５ｃに供給する。これにより、Ｘ軸及びＹ軸モ
ータ駆動制御回路３７ａ、３８ａは、それぞれの角度信
号に応じてモータ３７．３８により光学へラド１０をＸ
輌及びＹ軸周りに回動させてＺ軸を法線に設定する。

レーザダイオード２１は所定のビーム強度になるように
自動制御されたレーザビーム光を発射し。

このように姿勢制御された状態において、塗装面３１に
一致した走査基準点Ｐを中心に走査ライン領域］１ａを
所定の入射角で焦点を結んて走査する。

受光素子２３には、この走査ライン領域３１ａの各位置
での散乱光が広角レンズ２３ａで集光されて入射し、そ
の散乱光レベルに応じた光電信号を出力する。欠陥点Ｐ
。では、第４図に示すように、散乱光量が増大し、した
かって受光信号処理回路３３はそのレベルを欠陥として
弁別して、パルス状の塗装面欠陥信号を出力する。この
信号は、インクジェット駆動回路２７ａにも供給されて
ノズル２７から走査ライン領域３１ａの中心点に向けて
インクを噴射させる。さらに、この塗装面欠陥信号は、
コンピュータ３４にも供給されてその時点のビーム振れ
角データを走査ライン個所のデータと共に欠陥データと
して保持させる。

（発明の効果） 以上、本発明によれば、拡散反射光を受光して欠陥を検
知するために、ラインセンサでライン状の正反射光を検
知するのに比べて受光部を小さくでき、また曲面での欠
陥も検知できる。光学ヘッドの距離及び２軸の回転角度
が姿勢制御されるために、常に入射角及び焦点を被検査
面に位置させ得、曲面での欠陥及び小さな欠陥も一層確
実に検知てきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図、第２図は本発明の一実
施例による欠陥検査装置の構成を示す図、第３図ａ、ｂ
及びＣはそれぞれ同実施例による光学ヘッドの正面図、
底面図及び側面図並びに第４図は同実施例の動作を説明
する図である。 ｌ・・・レーザ光源、　　　２．２２・・・光偏向器、
２ａ、２２ｂ−、集光レンズ、　３．２３−・・受光素
子。 ４・・・距離センサ、　　　５・・・角度センサ、＋０
．２０−・・光学ヘッド、　１１．３１・・・塗装面、
２１・・・レーザダイオード、　　　２４．２６・・・
ＰＳＤ、２５・・・４分割受光センサ。 第３図 （ａ） （ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 走査基準点から塗装面に向かうＺ軸に沿って移動すると
   共に、このＺ軸に対してそれぞれ直交するＸ軸及びＹ軸
   の直交２軸の周りを回動する光学ヘッドに、レーザビー
   ム光を発射するレーザ光源と、このレーザビーム光を前
   記塗装面に向けて反射して集光レンズを通して前記走査
   基準点を通るライン範囲を走査する光偏向器と、前記塗
   装面での前記レーザビーム光の散乱光を広角レンズを通
   して受光する受光素子と、前記走査基準点からのＺ軸と
   前記塗装面との交点の距離偏差を検出する距離センサと
   、前記交点におけるＸ軸及びＹ軸周りの基準角に対する
   前記塗装面の角度偏差をそれぞれ検出する角度センサと
   を装着し、さらに、前記光学ヘッドをＺ軸方向に移動さ
   せるモータ及びこのモータを前記距離センサの検知信号
   に応答して前記距離偏差をなくすように駆動制御するＺ
   軸モータ駆動制御回路と、前記光学ヘッドをＸ軸周りに
   回動させるモータ及びこのモータを前記角度センサの検
   知信号に応答してＸ軸周りの前記偏差角をなくすように
   駆動制御するＸ軸モータ駆動制御回路と、前記光学ヘッ
   ドをＹ軸周りに回動させるモータ及びこのモータを前記
   角度センサの検知信号に応答してＹ軸周りの前記偏差角
   をなくすように駆動制御するＹ軸モータ駆動制御回路と
   、前記受光素子の検出信号中の所定レベルを越える信号
   を塗装面欠陥信号として検出する受光信号処理回路と、
   を備えたことを特徴とする塗装面の欠陥検査装置。