JPH0650904A - 表面欠陥サイズの補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は被検査物の表面から光学的に検出し
た欠陥のサイズを補正する方法に関し、光学系センサと
被検査物との距離及び角度を検出し、その位置関係に基
づいて撮像された欠陥のサイズを補正することを目的と
する。 【構成】 被検査物である車体２の上方に光源４、ミラ
ー５及びカメラ６を備える光学系センサ１２を設ける。
光源４の周囲には非接触式距離センサ７₁ 〜７₄を配置
する。距離センサ７₁ 〜７₄ はそれぞれ独立に光学系セ
ンサ１２と車体２との距離を測定する。測定した距離デ
ータから光学系センサ１２に対する車体２の角度と、両
者間の距離を算出する。算出された位置関係に基づい
て、カメラ６が撮像した画面を補正する。このため、認
識される欠陥部の大きさは、光学系センサ１２と車体２
との位置関係の変動によっては変動しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面欠陥サイズの補正
方法に係り、特に、被検査物の表面から光学的に検出し
た欠陥のサイズを補正する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被検査面の表面の欠陥を光学
的に検出するための提案が種々なされている。例えば本
出願人は、塗膜面の検査を自動で行うために、塗膜面に
所定の光を照射して、その反射光を撮像して画像処理を
行うことにより欠陥を検出する装置を提案している（特
開平１−２１３５０９号公報）。

【０００３】一般に、塗膜面で生じる欠陥は、埃等の異
物が付着したまま塗装がされることにより発生する“ブ
ツ”と呼ばれる突起や、塗料の吹き過ぎ等により発生す
る“ダレ”等に限定される。そこで、上記公報記載の装
置は、塗膜面を光学的に撮像して突起を検出し、検出し
た突起が所定のサイズより大きい場合に塗膜品質不良と
判断している。

【０００４】また、この装置では、塗膜面に光を照射す
る光源と塗膜面を撮像するカメラとからなる光学系セン
サが、塗膜面上を走査するように構成されている。この
ため、上記公報記載の装置によれば、塗膜面全域におけ
るブツやダレを自動で検出することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置においては、塗膜面と光学系センサとの位置関係が考
慮されていない。すなわち、光学系センサと塗膜面との
距離や角度によらず、カメラが捕らえた欠陥部の大きさ
で塗膜品質の良し悪しを判断している。

【０００６】このため、塗膜面が曲面であったり、塗膜
面と光学系センサとの距離にバラツキがあったりする
と、同じ大きさの欠陥でも、カメラで捕らえられた際の
大きさが異なる場合がある。従って、検出した欠陥の大
きさから塗膜面の良し悪しを判断する際に判断を誤るこ
とがある。つまり、上記従来の装置は、検査に対する信
頼性が低く、実用上、完全な自動化ができないという問
題を有している。

【０００７】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、光学系センサと被検査物の表面との距離及び角
度を検出し、その距離及び角度に基づいて被検査物の表
面の欠陥サイズを補正する方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、図１の原
理図に示すように、所定の光源を用いて被検査物の表面
に光を投射し、前記被検査物の表面で反射した光を所定
の撮像手段により撮像することにより捕らえた前記被検
査物の表面欠陥のサイズを補正する方法であって、第１
の段階Ｍ１で、前記光源と前記撮像手段とからなる光学
系センサと、前記被検査物との距離を測定し、第２の段
階Ｍ２で、測定した距離データに基づいて、前記光学系
センサと前記被検査物との距離、及び角度等の位置関係
を検出し、第３の段階で、検出した位置関係に基づいて
前記被検査物の表面の欠陥サイズを補正する表面欠陥サ
イズの補正方法により解決される。

【０００９】

【作用】上記の構成によれば、前記第１の段階では、前
記被検査物と前記光学系センサとの距離が測定される。

【００１０】前記第２の段階では、前記第１の段階で測
定した距離データに基づいて、前記被検査物と前記光学
系センサとの距離及び角度等の位置関係が検出される。

【００１１】前記第３の段階では、前記第２の段階で検
出された位置関係に基づいて、前記撮像手段で撮像され
た前記検査物の欠陥の大きさが補正される。すなわち、
撮像距離や撮像角度の違いによる欠陥サイズの差異がな
くなり、欠陥サイズを過大評価または過少評価すること
がなくなる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明に係る表面サイズの補正方法の
構成を一層明らかにするために、本発明に係る方法の一
実施例により被検査物の表面欠陥サイズを補正して、被
検査物表面の品質を判断する表面欠陥検出装置について
説明する。

【００１３】図２は、本実施例方法を適用した塗膜表面
検査装置のシステム構成図である。同図に示すように、
ラインコンベア１上には塗装作業終了後の車体２が搭載
される。ラインコンベア１の脇には、流れてきた車体２
の車体番号を読み取る認識センサ３が配置されている。

【００１４】本実施例装置における光学系センサ１２
は、光源４、ミラー５及びカメラ６から構成されてい
る。この光源４は、ラインコンベア１上を流れてくる車
体２に所定の光を照射する。このとき車体２で反射した
光はミラー５で反射されて、撮像手段に相当するカメラ
６に入射する。

【００１５】また、光源４には、レーザまたは超音波を
媒体として対象物との距離を測定する４つの非接触式距
離センサ７₁ 〜７₄ が配設されている。これらの距離セ
ンサ７₁ 〜７₄ は、カメラ６と共に画像処理装置８に接
続されている。

【００１６】すなわち、画像処理装置８は、カメラ６か
ら送信されるビデオ信号を処理して車体２の表面の欠陥
を検出すると共に、距離センサ７₁ 〜７₄ から送信され
る距離信号に基づいて検出した欠陥サイズを補正して、
塗膜面の良し悪しを判断している。尚、この点について
は、後で詳細に説明する。

【００１７】また、同図中、符号９は門型ロボットを示
す。このロボット９は、前後、左右、上下に移動する柱
部９ａを有しており、柱部９ａに固定された保持部９ｂ
には光学系センサ１２が保持されている。また、符号１
０はロボット制御盤で、ラインコンベア１上を流れてく
る車体２の凹凸に沿って光学系センサ１２を移動させる
ように、ロボット９に対して指令を送信する。

【００１８】また、コンピュータ１１は、認識センサ３
で読み取る車体番号から車体２の形状や色に関する車種
情報を画像処理装置８に送信する。画像処理装置８はこ
れを受けて、ロボット制御盤１０に対して始動開始信号
を送信する。このため、本実施例装置においては、同一
のラインに形状の異なる複数の車体を流すことができ
る。

【００１９】図３は、光学系センサ周辺の構成を表す斜
視図を示す。以下、同図に沿って、本実施例装置の要部
である光学系センサ周辺の構成について説明する。尚、
同図中、図２と同一の部分には、同一の符号を付してい
る。

【００２０】同図中符号１２は光学系センサを示し、光
源４、ミラー５及びカメラ６が所定の位置関係に保持さ
れている。この光学系センサ１２は、本体１２ａ中央の
ステー１２ｂによりロボット９の保持部９ｂに固定され
ている。

【００２１】同図に示すように、光源４の４角には、距
離センサ７₁ 〜７₄ が設けられている。これらの距離セ
ンサ７₁ 〜７₄ は、上記したように非接触式のセンサ
で、それぞれ独立して、車体２との距離を測定すること
ができる。このため、４つの距離センサ７₁ 〜７₄ のそ
れぞれの位置における車体２との距離を同時に測定する
ことができる。

【００２２】また、光学系センサ１２と車体２との距
離、及び光学系センサ１２に対する車体２の角度を算出
するには、光学系センサ１２と車体２との距離を直線上
にない３点で測定すればよい。上記したように、本実施
例装置においては、４角形の各角に距離センサが存在し
ている。 このため、車体２の位置を測定するために任
意の３つの距離センサを選択する方法が４通りあり、車
体２を４つの平面の合成として検出することができる。
従って、本実施例装置によれば、車体２の表面状態を精
度良く把握することができる。

【００２３】上記したように、カメラ６及び距離センサ
７₁ 〜７₄ は画像処理装置８に接続されている。以下、
図４に示す構成図に沿って、画像処理装置８及びコンピ
ュータ１１について説明する。

【００２４】同図に示すように、画像処理装置８は、Ｃ
ＰＵ８ａ、ＲＯＭ８ｂ、ＲＡＭ８ｃを中心として、これ
らとＡ／Ｄ変換器８ｄ、外部入出力回路８ｅとをバス８
ｆにより相互に接続した論理演算回路として構成されて
いる。

【００２５】画像処理装置８の外部入出力回路８ｅに
は、上記のロボット制御装置１０が接続されると共に、
コンピュータ１１の外部入出力回路１１ｄが相互に接続
されている。また、Ａ／Ｄ変換器８ｄには、上記のカメ
ラ６及び距離センサ７₁ 〜７₄が接続されている。

【００２６】また、コンピュータ１１は、ＣＰＵ１１
ａ、ＲＯＭ１１ｂ、ＲＡＭ１１ｃを中心とし、これらと
外部入出力回路１１ｄとがバス１１ｅで接続されてい
る。外部入出力街路１１ｄは、上記したように画像処理
装置８の外部入出力回路８ｅと相互に接続されると共
に、認識センサ３と接続されている。

【００２７】図５、図６は、画像処理装置８及びコンピ
ュータ１１が実行する処理のフローチャートを示す。以
下、各図に沿って、本実施例装置の動作について説明す
る。尚、図５（Ａ）に示す“コンピュータメインルーチ
ン”はコンピュータ１１に実行される処理を示し、図５
（Ｂ）に示す“画像処理メインルーチン”及び図６に示
す“欠陥判定処理ルーチン”は画像処理装置８により実
行される処理を示す。

【００２８】塗装処理の施された車体２はラインコンベ
ア１により一定速度で運ばれてくるが、所定の位置に達
すると認識センサ３によりその製造車体番号が読み取ら
れる。するとコンピュータ１１は、認識センサ３が読み
取った車体番号を外部入出力回路を介して取り込む（ス
テップ１０１）。次いで、この製造番号から、車体２の
車種や施された塗装の色等を検索する処理を行う（ステ
ップ１０２）。

【００２９】車体２の車種や色情報が得られたら、この
情報は外部入出力回路を介して画像処理装置８に出力さ
れる（ステップ１０３）。この後、コンピュータ１１で
の処理は画像処理装置８からの入力待ち状態となる（ス
テップ１０４）。

【００３０】一方、同図（Ｂ）に示すように、画像処理
装置８は、外部入出力回路８ｅを介してコンピュータ１
１から車体２の情報が供給されると（ステップ１０
５）、この情報に基づいて、車種毎に予め定められた位
置にロボット９を移動させる（ステップ１０６）。

【００３１】ロボット９の移動と共に、カメラ６が車種
毎に予め決められた所定の位置まで移送されると、続い
て、後述の欠陥判定処理が実行される（ステップ１０
７）。その結果得られた欠陥情報は、外部入出力回路８
ｅを介してコンピュータ１１に出力される（ステップ１
０８）。

【００３２】その後、処理は上記のステップ１０５に戻
り、画像処理装置８はコンピュータ１１からの車体情報
待ち状態となる。

【００３３】コンピュータ１１は、画像処理装置８から
の入力待ちであるから、塗膜面の欠陥情報がコンピュー
タ１１に供給されると、処理はステップ１０９へと進
む。ステップ１０９では、欠陥情報を、検査日付、車
種、塗装の色等の情報と共に塗装工程に出力する処理を
行う。

【００３４】このため、本実施例装置によれば、塗装条
件に塗装結果をフィードバックすることができ、常に安
定した塗膜品質が確保できる。また、塗膜の品質が急変
した場合等に、常に不良塗膜の履歴が残されているた
め、原因の究明が容易に実行できる。

【００３５】次に、本実施例装置の行う処理の要部であ
る欠陥判定処理ルーチン（上記のステップ１０７）につ
いて説明する。

【００３６】図６に示すように、この処理が起動する
と、画像処理装置８は、まずカメラ６の撮像した車体２
の表面の画像信号を取り込む（ステップ２０１）。次い
で、この信号に微分処理や２値化処理等の公知の処理を
施し、取り込んだ画像を平滑領域と非平滑領域とに分類
する（ステップ２０２）。

【００３７】車体２の塗膜不良の大部分は、塗装工程に
おける埃等の付着が原因で発生する“ブツ”または、塗
装条件不良による“ダレ”であり、何れも塗膜面の凸部
として検出される。すなわち、塗膜面の品質は塗膜面の
平滑度により代用評価することができ、上記のステップ
２０２で非平滑部とされた領域は、ブツまたはダレによ
る不良領域と判断される。

【００３８】次に、カメラ６から取り込んだ画像信号か
ら、各非平滑領域毎の大きさ、すなわち、各ブツまたは
ダレ毎の大きさを計算する（ステップ２０３）。

【００３９】ところで、図７（Ａ）は、光源から照射さ
れた光がカメラ６に到達するまでの経路を表す図を示
す。また、同図（Ｂ）は、カメラ６に撮像された車体２
上の欠陥２０〜２２を示す。

【００４０】同図（Ａ）に示すように、カメラ６は、車
体２で反射した光源４からの光、つまり虚像光源１４の
位置で発せられた光を撮像する。このとき、車体上に欠
陥２０〜２２が存在すると、これらの点で光の乱反射が
おこり、反射光がカメラ６に到達しない。このため、カ
メラ６で反射光を撮像することにより欠陥の検出が可能
となる。

【００４１】しかし、同図（Ａ）に示すように、光源４
から照射された光が車体２で反射されミラー５に到達す
るためには、光源４からの光が車体２の斜方から入射さ
れなければならない。すなわち、虚像光源１４から虚像
カメラ１６までの光路に対して、被検査面である車体２
を垂直にすることができない。

【００４２】このため、車体２上の欠陥２０〜２２が、
同図に示すようにＹ方向に点在した場合、各欠陥２０〜
２２からカメラ６（虚像カメラ１６）までの距離に差異
が生じる。従って、仮に各欠陥２０〜２２の大きさが等
しいとすると、カメラ６に最も近い位置にある欠陥２０
が最も大きく撮像され、カメラ６から最も遠い位置にあ
る欠陥２２が最も小さく撮像されることになる。

【００４３】このように、撮像すべき光路と被検査物が
垂直でない場合には、カメラ６が捕らえる画像に歪みが
生じる。そこで、本実施例装置においては、このような
光路差により生じる画像の歪みを、予めカメラ６の画像
座標に基づいて設定した割合で補正している（ステップ
２０４）。

【００４４】また、上記したように、画像処理装置８の
Ａ／Ｄ変換器８ｄには、距離センサ７₁ 〜７₄ が接続さ
れており、それらのセンサ７₁ 〜７₄ からそれぞれ距離
測定値α₁ 〜α₄ が供給されている。

【００４５】本実施例装置においては、第１の段階とし
てステップ２０５で、これらの距離測定値α₁ 〜α₄ を
取り込む。次いで第２の段階としてステップ２０６で、
α₁〜α₄ に基づいて、光学系センサ１２から車体２ま
での距離、及び光学系センサ１２に対する車体２の角度
を計算している。

【００４６】ステップ２０５、２０６で光学系センサ１
２と車体２との位置関係が解明されたら、第３の段階と
して、上記のステップ２０４で補正された画像信号に更
に補正を加える。

【００４７】すなわち、車体２の成形精度や、ロボット
９の動作精度の限界から、光学系センサ１２と車体２と
の位置関係には、ある程度変動が生じる。この変動によ
り、両者の位置関係がロボット９のティーチング時の関
係からずれると、上記の場合と同様に、カメラ６は歪ん
だ画面を撮像することになる。

【００４８】そこで、本実施例装置においては、光学系
センサ１２と車体２との位置関係とに基づいて、実際に
カメラ６が捕らえた欠陥部の画像を回転または拡大、縮
小することにより、両者が基準の位置関係にあるとした
場合に撮像されるであろう画像に補正している（ステッ
プ２０７）。

【００４９】このように、本実施例装置においては、光
学系センサ１２と車体２との位置関係の変動や、車体２
からカメラ６までの距離の差のために生じる画像歪みが
補正される。

【００５０】従って、車体２の成形精度またはロボット
９の動作精度上の問題から、光学系センサ１２と車体２
との位置関係が変動しても、検出される欠陥部の大きさ
が変動することはない。

【００５１】次に、こうして算出された欠陥部の大きさ
と所定のしきい値とを比較し（ステップ２０８）、撮像
された欠陥が塗膜不良に相当するか否かを判定する（ス
テップ２０９）。すなわち、撮像された欠陥部の大きさ
が所定のしきい値以上であれば塗膜不良とし、しきい値
より小さければ塗膜は正常であると判定する。

【００５２】以後、上記画像処理メインルーチンのステ
ップ１０８に戻り、再びこのルーチンが起動されるのを
待つ。尚、本実施例においては、ステップ２０７で画像
歪みのない欠陥部データを算出した後、このデータをし
きい値との比較にのみ用いる構成としているが、これに
限るものではなく、例えば欠陥サイズリストとして取り
出して、塗装条件の解析等に用いる構成を追加してもよ
い。

【００５３】また、本実施例装置においては、光学系セ
ンサ１２と車体２との位置関係を検出するために、４つ
の距離センサを用いたが、例えば、１つの距離センサを
移動させて複数点の距離データを測定したり、２つの距
離センサを移動させて４点の距離データを測定する構成
としてもよい。

【００５４】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、複数の点
で測定した光学系センサと被検査物との距離により、光
学系センサと被検査物との位置関係が解明され、これに
基づいて撮像手段で撮像した画像が補正される。

【００５５】このため、従来の方法では、光学系センサ
と被検査物との距離や角度が変動すると、これにつれて
撮像された被検査物上の欠陥部の大きさが変動していた
のに対して、本発明に係る方法によれば、常に撮像され
る画像が基準化され、両者の距離や角度の変動によって
認識される欠陥部の大きさが変動することはない。

【００５６】従って、本発明に係る表面欠陥サイズの補
正方法を用いることにより、被検査面の良否の判定精度
が著しく向上する。このため、検査工程を完全に自動化
することが可能となり、省人化を図ることができるとい
う特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表面欠陥サイズの補正方法の原理
図である。

【図２】本発明に係る表面欠陥サイズの補正方法を用い
た欠陥検出装置の一例の構成図である。

【図３】本実施例装置に使用する光学系センサ周辺の一
例の構成図である。

【図４】本実施例装置に使用する制御装置の一例の構成
図である。

【図５】本実施例装置の制御装置が実行する処理の一例
のフローチャートである。

【図６】本実施例装置の制御装置が実行する処理の要部
の一例のフローチャートである。

【図７】本実施例装置の欠陥検出時における光の経路を
表す図である。

【符号の説明】

Ｍ１ 第１の段階 Ｍ２ 第２の段階 Ｍ３ 第３の段階 ２ 車体 ４ 光源 ５ ミラー ６ カメラ ７₁ 〜７₄ 距離センサ ８ 画像処理装置 １１ コンピュータ １２ 光学系センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の光源を用いて被検査物の表面に光
   を投射し、前記被検査物の表面で反射した光を所定の撮
   像手段により撮像することにより捕らえた前記被検査物
   の表面欠陥のサイズを補正する方法であって、 前記光源と前記撮像手段とからなる光学系センサと、前
   記被検査物との距離を測定し、 測定した距離データに基づいて、前記光学系センサと前
   記被検査物との位置関係を検出し、 検出した位置関係に基づいて前記被検査物の表面の欠陥
   サイズを補正する表面欠陥サイズの補正方法。