JPH0687856U - 車体面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】被検査面に部分的に光を照射する光源と、その
反射光をカメラに取り込み、画像処理をして被検査面の
検査用情報を得る車体面検査装置において、カメラとの
関係で被検査面を常に最適の照明条件で照明するように
光源を移動させることのできる、車体面検査装置を提供
すること。 【構成】カメラ３による被検査面上での画像取り込み領
域の移動に応じて光源からの光が画像取り込み領域に照
射されるように、光源１を追跡移動させる追跡手段（汎
用コンピュータ６、Ｘ軸、Ｙ軸コントローラ１３、移動
手段２０）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、自動車等の車体面検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車等の車体面は塗装後、きずや塗装のたれ等の存在の有無が検査される。 この検査は、車体面検査装置によって行われる。車体面検査装置は、図４におい て、光源１からの光を被検査面たる車体面８に照射し、その照射領域中のカメラ による画像取り込み領域９内の反射光をカメラ３に取り込み、画像処理をして被 検査面の検査用情報を得るものである。

【０００３】 より詳しくは、光源の明るさや照射域を制御する光源コントローラ２、ＣＣＤ によるカメラ３、カメラコントローラ４、高速視覚センサ５、汎用コンピュータ ６等により構成されていて、汎用コンピュータ６により、車体面８のきずの位置 を３次元座標で得ることができる。

【０００４】 このように、光源とカメラを使って画像を取り込む場合、図５（ａ）に示すよ うに光源１による車体面８の照射領域１２がカメラ３の画角の範囲を包含してお り、画像映り込み領域の全部が照明されている場合には、図６（ａ）に示すよう にきず１１ａ、１１ｂが強調して画像再現される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

光源とカメラを使って画像を取り込む場合、カメラの画角に限度があるので、 一度に被検査面のすべてを画像として取り込むことはできない。

【０００６】 このため、カメラと被検査面とを相対的に移動させて被検査面をそのカメラで 特定される所定の取り込み領域単位で走査しつつ検査していくことになる。

【０００７】 しかし、そのようにすると光源の位置が固定されている場合は、カメラと被検 査面との位置関係が変わり、又、被検査面の状態が一様でないこともあって、光 源１の照射領域１２とカメラによる画像の取り込み領域との間に不一致が生じる 。

【０００８】 例えば、図５（ｂ）において、カメラによる画像取り込み領域が移動する前の 、もとの車体面の位置を２点鎖線で、カメラ移動後の車体面位置を実線でそれぞ れ符号８にて示す。

【０００９】 この場合、カメラ１による取り込みの場所を移動するにも拘らず、光源１を固 定したままにしておくと、光源１による光の照射領域１２とカメラ３による画像 の取り込み領域とは不一致状態となる。

【００１０】 例えば、カメラの画角の中から光源による照明部分がずれて半分になってしま い、取り込み領域中の下半分の部分では図６（ｂ）に示すように、図６（ｂ）に おけるきず１１ｂは強調されず、きず１１ａのみが表われた像となって正しい検 査結果を得ることができなくなる。

【００１１】 このように、第１回目の検査が完了し、次の検査場所へとカメラの向きを変え て第２回目の検査を行うに際し、光源が１回目と同じ位置にある場合には、画像 の取り込み領域と照明領域とがずれるため、照明不足によって検査領域の正しい 撮影ができない。

【００１２】 従って、本考案は、カメラとの関係で被検査面を常に最適の照明条件で照明す るように光源を移動させることのできる、車体面検査装置を提供することを目的 とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するために本考案は、カメラによる被検査面上での画像取り込 み領域の移動に応じて、光源からの光が画像取り込み領域に照射されるように、 光源を追跡移動させる追跡手段を有することとした。

【００１４】

【作用】

カメラと被検査面との相対的な移動の量と向きが読み取られ、その読み取り情 報に基づく演算結果に応じて、カメラによる画像の取り込み領域の全域が適正に 照射されるように光源が移動させられる。

【００１５】

【実施例】

（１）．本考案の基本的な考え方 図７（ａ）は、第１回目の検査におけるカメラ及び光源の位置関係を示してい る。この例では、カメラ３による車体面８内での画像取り込み領域と、光源１に よる照射領域とが合致している。

【００１６】 図７（ｂ）において、第１回目の検査における光源位置を２点鎖線で示す。第 ２回目の検査に際しては、カメラ光軸方向上、カメラから離れる向きに車体面８ が移動しており、移動後の車体面８を実線で示している。

【００１７】 この場合、従来技術で説明したように、光源１の位置を第１回目の検査におけ る位置から変えないとすれば、画像映り込み領域と照射領域とは不一致となる。

【００１８】 そこで、光源１の位置を実線で示すように図中の上方に移動する。これにより 、画像取り込み領域と照射領域とを一致させることができ検査面の状態を正しく 把握することができる。

【００１９】 図７（ｃ）において、第１回目の検査における光源位置を２点鎖線で示す。第 ２回目の検査においては、カメラに対し車体面８を相対的に移動したことにより 、カメラ光軸に対し車体面８は実線で示すように回動した関係になっている。

【００２０】 この場合、光源１の位置を第１回目の検査における位置から変えないとすれば 、画像取り込み領域と照射領域とは不一致となる。

【００２１】 そこで、光源１の位置を実線で示すように図中の下方に移動すれば、画像取り 込み領域と照射領域とを一致させることができる。

【００２２】 このように、車体面８が変位しても、光源の位置もそれに応じて変位させてや れば、画像映り込み領域と照射領域とを一致させることができる。つまり、光源 を、車体面８の変位に応じて追跡移動させてやればよいのである。

【００２３】 かかる考え方に従う作業手順を図８に示す。図８において、「画像取込」のス テップでは、カメラにより画像情報が取り込まれる。「面情報計算」のステップ では、画像情報に基づき、被検査面たる車体面の位置がカメラ位置との関係で把 握される。

【００２４】 「光位置計算」のステップでは、光源の位置がカメラ位置との関係で把握され る。

【００２５】 以上により、カメラとの関係で、被検査面及び光源の位置関係がそれぞれ把握 される。画像取り込み領域と照射領域とが一致してない場合には、光源を移動さ せる必要があり、その場合には光源移動の向き及び移動量も把握される。

【００２６】 「光源移動」のステップでは、光源が移動される。「画像取込」のステップで は、カメラにより画像の取り込みが行われる。「不良検出」のステップでは、被 検査面におけるきず等、不良の有無が検出される。「データ算出」のステップで は、検査に必要な諸データの算出が行われる。

【００２７】 「被検物移動」のステップでは、カメラに対し被検査面たる車体面が移動させ られ、或は、車体面に対しカメラが移動させられ、次の検査領域の検査が行われ る。以上のプロセスを繰り返すことにより、車体面の検査が行われる。

【００２８】 （２）．請求項１、請求項２に対応する例 （ａ）．構成 図１において、光源１は移動体１６に固定されており、移動体１６はガイド１ ７に案内されてＸ方向にスライド自在である。移動体１６の移動はＸ軸モータ１ ４により制御される。

【００２９】 ガイド１７は、Ｘ軸モータ１４、移動体１６、光源１等を載せたままでガイド １８に案内されてＹ方向に移動自在であり、その移動の量及び向きは、Ｙ軸モー タ１５により制御される。ガイド１８は基台１９に固定されている。

【００３０】 これら、ガイド１７、１８、基台１９、Ｘ軸モータ１４、Ｙ軸モータ１５等に よる構成を光源の移動手段と称し、符号２０で示す。

【００３１】 カメラ３はカメラコントローラ４により車体面に対するカメラ位置の調整を含 む撮影条件が制御される。カメラ３により撮影された画像情報は、高速視覚セン サ５に入力される。

【００３２】 高速視覚センサ３は、カメラ３により取り込まれた画像が３次元的にどのよう な形をしているかを計測する装置であり、被検査面がどのような状態にあるかが 把握される。

【００３３】 高速視覚センサ５は、汎用コンピュータ６と相互に連結されており、情報の授 受がなされるようになっている。汎用コンピュータ６は、光源１をカメラ３との 関係でどのような位置関係にすればよいかの情報を演算により算出する。

【００３４】 例えば、カメラによる画像取り込み領域の移動に伴う法線ベクトルの変化から 、この移動に伴って光源が移動されるべき正しい位置が算出される。

【００３５】 汎用コンピュータ６の出力は、Ｘ軸、Ｙ軸コントローラ７１３に出力される。 Ｘ軸、Ｙ軸コントローラ１３は、Ｘ軸モータ１４、Ｙ軸モータ１５にそれぞれ信 号を出力し、光源１をカメラ３による画像取り込み領域に照射されるように追跡 移動させる。

【００３６】 以上において、カメラの移動に応じて光源を追跡移動させる追跡手段は、汎用 コンピュータ６、Ｘ軸、Ｙ軸コントローラ１３、移動手段２０等を主な要素とし ている。

【００３７】 （ｂ）．光源移動の具体例 カメラに対する被検査面の移動に伴う光源の移動は、図２に示す流れ図に従う 。 プロセスＰ−１： このプロセスでは、先ず、カメラ３による画像映り込み領域に照明光が正しく 照明されるように光源１の状態が調整される。

【００３８】 さらに、カメラによるキャリブレーションのための画像の取り込みが行われ、 これに伴って得られる情報により、光源の基準位置が把握される。

【００３９】 図３（ａ）において、被検査面８のうち、カメラによる画像の取り込み領域中 の位置を符号８０で、カメラの位置を符号Ｋでそれぞれ示す。便宜上、カメラと 光源とは同一線上にあるものとする。位置８０における被検査面はＸ方向の傾き はないものとし、以下の計算は、ＹＺ面、ＹＸ面の２回に分けて行う。

【００４０】 カメラにより読み取られた情報から高速視覚センサ５により３次元座標値情報 を得、位置８０がカメラの位置ＫからＺ方向に距離Ｌ₀離れた位置にあることが 把握される。

【００４１】 基準位置における車体面８の法線ベクトル（ＶＸ，ＶＹ，ＶＺ）から、位置８ ０とカメラ位置Ｋとを結ぶ線と、位置８０と光源の位置Ｐ₀とを結ぶ線とのなす 角θは、ｔａｎ￣¹ＶＹ／ＶＸ＝θとして求められる。よって、光源の基準位置 αは、α＝Ｌ₀ｔａｎθとなる。

【００４２】 プロセスＰ−２： カメラ３による画像の取り込みが行われる。この画像取り込みが行われる前に カメラの移動（プロセスＰ−９）があり、カメラに対して車体面８が移動してい るものとする。

【００４３】 プロセスＰ−３： 取り込まれた情報に基づき、高速視覚センサ５により法線ベクトルの算出が行 われる。

【００４４】 プロセスＰ−４： 汎用コンピュータ６により、ＺＹ面内における車体面８の移動量が算出される 。このプロセスは、プロセスＰ−４、プロセスＰ−４の２つのプロセスから なる。

【００４５】 （１）プロセスＰ−４：図３（ｂ）に示すように、車体面が破線で示す基準位 置より実線で示す変位後の位置にＺ方向に移動しているものとする。この場合、 ３次元座標値は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）になっている。

【００４６】 従って、Ｚ’とＺの差から車体面のＺ方向での移動量ΔＺを求め得、ΔＺ＝Ｚ ’−Ｚとして把握される。

【００４７】 よって、ΔＺに対応させて、光源１を基準位置Ｐ₀からＹ方向にΔα移動して 位置Ｐ₀”にすれば、正しい画像の取り込みが可能である。その移動量Δαは、 Δα＝ΔＺ・ｔａｎθで求めることができる。

【００４８】 （２）プロセスＰ−４：図３（ｃ）に示すように、車体面が破線で示す基準位 置より実線で示す変位後の位置にＹ方向に移動しているものとする。この場合、 法線ベクトルは、（ＶＸ，ＶＹ，ＶＺ）から（ＶＸ’，ＶＹ’，ＶＺ’）になっ ている。

【００４９】 従って、位置８０とカメラ位置Ｋとを結ぶ線と、位置８０と車体面変位後にお ける適正光源位置Ｐ₃とを結ぶ線とのなす角θ’は、ｔａｎ￣¹ＶＹ’／ＶＺ’＝ θ’として求められる。

【００５０】 又、カメラ位置Ｋから車体面変位後における適正光源位置Ｐ₃までのＹ方向で の距離βは、β＝Ｌ₀ｔａｎθ’で求めることができる。よって、光源の基準位 置Ｐ₀からの移動量Δβは、Δβ＝β−α＝Ｌ₀ｔａｎθ’−αにより求められる 。

【００５１】 プロセスＰ−５： 図３（ｄ）に示すように、車体面８が破線で示す基準位置より実線で示す変位 後の位置にＸ方向に移動しているものとする。汎用コンピュータ６により、ＺＸ 面内での車体面８のＸ方向の移動量が算出される。

【００５２】 このプロセスは、プロセスＰ−５のプロセスからなる。この場合、法線ベク トルは、（ＶＸ，ＶＹ，ＶＺ）から（ＶＸ”，ＶＹ”，ＶＺ”）になっている。

【００５３】 基準位置における車体面８の法線ベクトル（ＶＸ”，ＶＹ，ＶＺ”）から、位 置８０とＹ軸上での光源の基準位置Ｐ₀及びカメラ位置Ｋとを結ぶ線と、位置８ ０と光源の適正位置Ｐ₄とを結ぶ線とのなす角θは、ｔａｎ￣¹ＶＸ”／ＶＺ”＝ φとして求められる。よって、Ｘ方向における光源の基準位置から適正位置まで の距離Δγは、Δγ＝Ｌ₀ｔａｎφより求めることができる。

【００５４】 プロセスＰ−６： プロセスＰ−５における計算結果に基づき、光源をＸ方向に基準位置Ｐ₀より Δγ＝Ｌ₀ｔａｎφ移動させる。この移動は、Ｘ軸モータ１４を駆動することに より行う。

【００５５】 プロセスＰ−７： プロセスＰ−４における計算結果に基づき、光源を基準位置Ｙ方向にΔα＋Δ β＝ΔＺ・ｔａｎθ＋Ｌ₀ｔａｎθ’−α移動させる。この移動は、Ｙ軸モータ １５を駆動することにより行なう。

【００５６】 プロセスＰ−８： 以上のプロセスにより、光源の位置はカメラとの関係で適正位置に移動された ので、その条件の下で、検査面の撮影を行い、面検査を実行する。

【００５７】 プロセスＰ−９： 面検査を終えると、次の検査位置にカメラを移動する。本プロセス実行後は、 プロセスＰ−２へ移行する。

【００５８】

【考案の効果】

本考案により、カメラとの関係で被検査面を常に最適の照明条件で照明するよ うに光源を移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を説明した車体検査装置の説
明図である。

【図２】本考案に係る車体検査装置の検査手順を説明し
た流れ図である。

【図３】被検査面の変位に伴う光源の移動位置を説明し
た図である。

【図４】車体面検査装置の概要を説明した図である。

【図５】被検査面と光源との関係を説明した図である。

【図６】カメラにより撮影された被検査面の説明図であ
る。

【図７】被検査面と光源との関係を説明した図である。

【図８】本発明の基本的な考え方に従う作業手順を説明
した流れ図である。

【符号の説明】

６ 汎用コンピュータ １３ Ｘ軸、Ｙ軸コントローラ ２０ 移動手段

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査面に部分的に光を照射する光源と、
   その反射光をカメラに取り込み、画像処理をして被検査
   面の検査用情報を得る車体面検査装置において、 カメラによる被検査面上での画像取り込み領域の移動に
   応じて光源からの光が画像取り込み領域に照射されるよ
   うに、光源を追跡移動させる追跡手段を有することを特
   徴とする車体面検査装置。
2. 【請求項２】請求項１において、追跡手段は、画像映り
   込み領域の移動に伴う法線ベクトルの変化から光源が移
   動されるべき正しい位置を算出する算出手段と、 光源を被検査面に対向する面内で直交座標軸に沿う２方
   向に任意に移動させる移動手段とを有することを特徴と
   する車体面検査装置。車体面検査装置。