JPH0514902U - ワーク表面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】被測定面の表面欠陥を確実かつ容易に検出する
ことができ、しかも装置全体の小型化および軽量化を可
能にする。 【構成】被測定面１２に向かって検出光Ｌを発生させる
投光手段１４と、この被測定面１２からの反射光Ｌ０を
受光する検出手段１６と、前記投光手段１４から導出さ
れた検出光Ｌを前記検出手段１６の受光面１８で収束さ
せる集光光学系２０とを備え、この集光光学系２０は、
階段状に屈折面が設けられたプリズム形状レンズである
フレネルレンズ３０を有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば塗装面上にごみ不良による凹凸部、傷、ピンホール等の欠陥 が存在するか否かを検査するためのワーク表面検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、塗装面等の鏡面上にごみ不良による凹凸部、傷あるいはピンホール 等の欠陥が存在するか否かを自動的に検出するために種々の装置が提案されてい る。

【０００３】 この種の装置として、例えば特開昭６３−１００３０８号公報に開示された表 面欠陥検査装置が知られている。この従来技術では、光源から導出された検出光 が、拡散ユニットで拡散されて格子に照射され、凸レンズによって被測定面に照 射され、さらに反射されて検出手段に前記格子の実像を結像させるよう構成され ている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記従来技術では、検出光を検出手段に収束させるために凸レンズ を使用しているが、この凸レンズの球面収差によって、前記凸レンズの異なる位 置に入射するそれぞれの光の焦点が異なってしまう。特に、検査範囲を大きくす るために大型の凸レンズが用いられる際、この現象が顕著になって検出手段であ るカメラ等に入射される光が相当に減少してしまう。これによって、被測定面の 表面欠陥により発生する明暗のコントラストが不鮮明となり、前記表面欠陥を正 確に検出することが困難となる問題がある。

【０００５】 しかも、凸レンズが使用されるため、この凸レンズの肉厚に対応して装置全体 が大型化するとともに、軽量化が図れないという欠点も指摘されている。

【０００６】 本考案は、この種の問題を解決するものであり、被測定面の表面欠陥を確実か つ容易に検出することができ、しかも装置全体の小型化および軽量化を可能にす るワーク表面検査装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

前記の目的を達成するために、本考案は、被測定面に向かって検出光を発生さ せる投光手段と、 前記被測定面からの反射光を受光する検出手段と、 前記投光手段から導出された検出光を前記検出手段の受光面で収束させる集光 光学系とを備え、 前記集光光学系は、フレネルレンズを有することを特徴とする。

【０００８】

【作用】

上記の本考案に係るワーク表面検査装置では、投光手段から導出された検出光 を検出手段の受光面で収束させる集光光学系にフレネルレンズが備えられている ため、このフレネルレンズの異なる部位に入射した各光は、焦点ずれを生ずるこ となく全て検出手段の受光面に照射される。このため、被測定面の表面欠陥を容 易かつ確実に検出することができる。

【０００９】

【実施例】

本考案に係るワーク表面検査装置について実施例を挙げ、添付の図面を参照し て以下に説明する。

【００１０】 図１および図２において、参照符号１０は、本実施例に係るワーク表面検査装 置を示す。このワーク表面検査装置１０は、被測定面１２に向かって検出光Ｌを 発生させる投光手段１４と、この被測定面１２からの反射光Ｌ０を受光する検出 手段１６と、前記投光手段１４から導出された検出光Ｌを前記検出手段１６の受 光面１８で収束させる集光光学系２０とを備える。

【００１１】 投光手段１４は、ハロゲンランプ等の光源２２と、複数の光ファイバがランダ ムミックス状に配列された光ファイバ束２４と、この光ファイバ束２４と集光光 学系２０との間に配設されるとともに、ピンホール２６が設けられた遮蔽板２８ とを備える。

【００１２】 集光光学系２０は、階段状に屈折面が設けられたプリズム形状レンズであるフ レネルレンズ３０を有し、検出手段１６は、ＣＣＤカメラ３２を有する。図３に 示すように、このＣＣＤカメラ３２の被測定面１２上での撮像範囲Ｈ１は、方形 であり、一方、光源２２から被測定面１２に照射される検出光Ｌの照射範囲Ｈ２ は、略円形であり、この照射範囲Ｈ２が、撮像範囲Ｈ１を包含するよう構成され る。

【００１３】 ワーク表面検査装置１０は、図２に示すように、ロボット４０に装着されてお り、光源２２がこのロボット４０のアーム４２に固定されるとともに、集光光学 系２０および検出手段１６が手首部４４に固定されている。この検出手段１６は 、各種画像処理や面積計測等を行う画像処理回路４６に接続され、この画像処理 回路４６とロボットコントローラ４８とが、マスタコントローラ５０に接続され て検査データや撮像位置データをこのマスタコントローラ５０に入力する。

【００１４】 次に、このように構成されるワーク表面検査装置１０の動作について説明する 。

【００１５】 まずロボットコントローラ４８を介してロボット４０が駆動され、手首部４４ に装着された集光光学系２０および検出手段１６が、塗装済みの自動車車体の被 測定面１２に対して位置決めされる。次いで、光源２２から導出された検出光Ｌ は、光ファイバ束２４および遮蔽板２８のピンホール２６を通って集光光学系２ ０を構成するフレネルレンズ３０によって収束され、被測定面１２に照射される 。

【００１６】 この被測定面１２で反射した反射光Ｌ０は、検出手段１６を構成するＣＣＤカ メラ３２の受光面１８で収束される一方、図４に示すように、この被測定面１２ 上にごみ不良等による凸部Ｆが存在すると、この凸部Ｆで反射した反射光Ｌ１は 、前記受光面１８に入射しない。この情報は、画像処理回路４６に供給されて被 測定面１２の良否が判定される。

【００１７】 この場合、本実施例では、集光光学系２０にフレネルレンズ３０が使用されて いるため、このフレネルレンズ３０に導入された全ての検出光Ｌは、焦点ずれを 生ずることなくＣＣＤカメラ３２の受光面１８で収束される。このため、被測定 面１２の表面欠陥に基づく入射光のコントラストが鮮明となり、この被測定面１ ２の良否判定が正確に行われるとともに、広い有効検査エリアを確保することが できるという効果が得られる。しかも、フレネルレンズ３０は板状であるために 、従来の凸レンズに比べて薄肉かつ軽量となり、ワーク表面検査装置１０全体の 小型化並びに軽量化が容易に達成されるという利点がある。

【００１８】 さらに、光源２２から導出された検出光Ｌは、複数の光ファイバがランダムミ ックス状に配列された光ファイバ束２４および遮蔽板２８のピンホール２６を通 るため、被測定面１２の検査範囲に均一な明るさを維持して照射される。すなわ ち、単純配列の光ファイバ束を使用すると検査範囲の中心部が周辺部と比べて明 るくなってしまい、欠陥検出が全範囲で均一に行い難くなってしまうが、本実施 例の光ファイバ束２４を用いることにより全検査範囲に均一な明るさを確保する ことができる。従って、この被測定面１２の表面欠陥を確実かつ高精度に検出す ることが可能になる。

【００１９】 なお、被測定面１２に入射する検出光Ｌと反射する反射光Ｌ０とのなす角度α （図１参照）は、４０°〜７０°程度が好適であり、これ以上大きいと欠陥の発 見およびその欠陥の大きさの測定が不正確になってしまう。

【００２０】 また、被測定面１２上の検査範囲を大きく設定するためには、フレネルレンズ ３０と被測定面１２との距離を焦点距離の１／３以下に選択することが望ましく 、これにより図４において被測定面１２上の凸部Ｆに対して検出光Ｌが略平行光 となって入射し、この凸部Ｆの検出が容易かつ確実になるという効果も得られる 。

【００２１】 その上、本実施例では、図３に示すように、光源２２から被測定面１２に照射 される検出光Ｌの略円形状照射範囲Ｈ２が、ＣＣＤカメラ３２の被測定面１２上 での方形状撮像範囲Ｈ１を包含するよう構成されている。このため、被測定面１ ２を間欠走査する際に、照射範囲Ｈ２が撮像範囲Ｈ１よりも小さい場合のような 画像間のラップによるむだや画像ぬけ等（図５参照) を生ずることがない。これ によって、効率的に少ない画像数で広域検査ができるとともに、画像ぬけのない 高精度な検査が可能になる。

【００２２】

【考案の効果】

本考案に係るワーク表面検査装置によれば、以下の効果が得られる。

【００２３】 投光手段から導出された検出光を検出手段の受光面で収束させる集光光学系に フレネルレンズが備えられているため、このフレネルレンズの異なる部位に入射 した各光は、焦点ずれを生ずることなく全て検出手段の受光面に照射される。こ のため、被測定面の表面欠陥を容易かつ確実に検出することができるとともに、 広い有効検査エリアを確保することが可能になる。しかも、フレネルレンズが板 状であるために、従来の凸レンズに比べて薄肉かつ軽量となり、ワーク表面検査 装置全体の小型化並びに軽量化が容易に達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るワーク表面検査装置の概略構成
図である。

【図２】前記ワーク表面検査装置とこれを装着するロボ
ットの概略説明図である。

【図３】被測定面上の照射範囲と撮像範囲との説明図で
ある。

【図４】被測定面上の検出光と反射光との説明図であ
る。

【図５】照射範囲が撮像範囲よりも狭い場合の説明図で
ある。

【符号の説明】

１０…ワーク表面検査装置 １２…被測定面 １４…投光手段 １６…検出手段 １８…受光面 ２０…集光光学系 ２２…光源 ２４…光ファイバ束 ２６…ピンホール ２８…遮蔽板 ３０…フレネルレンズ ３２…ＣＣＤカメラ ４０…ロボット

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定面に向かって検出光を発生させる投
   光手段と、 前記被測定面からの反射光を受光する検出手段と、 前記投光手段から導出された検出光を前記検出手段の受
   光面で収束させる集光光学系とを備え、 前記集光光学系は、フレネルレンズを有することを特徴
   とするワーク表面検査装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、投光手段
   は、光源と、 複数の光ファイバがランダムミックス状に配列された光
   ファイバ束と、 前記光ファイバ束と集光光学系との間に配設されるとと
   もに、ピンホールが設けられた遮蔽板とを備えることを
   特徴とするワーク表面検査装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の装置において、投光手段か
   ら被測定面に照射される検出光の照射範囲が、検出手段
   の前記被測定面上における撮像範囲を包含することを特
   徴とするワーク表面検査装置。