JPH09210922A

JPH09210922A - 表面状態検査装置

Info

Publication number: JPH09210922A
Application number: JP8015407A
Authority: JP
Inventors: Masanori Imanishi; 正則今西; Yutaka Suzuki; 裕鈴木; Sachiyo Katabami; 祥代方波見; Kazunori Noso; 千典農宗
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1997-08-15
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JP3259624B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被検査物体の有無を検知する専用のセンサを必
要とせず、かつ被検査物体のうちの被検査面（検査すべ
き個所）のみを処理することの出来る表面状態検査装置
を提供する。【解決手段】被検査面に所定の照明光を照射する照明装
置１と、照明装置１からの光が照射された被検査面３を
撮像し、画像信号として出力するビデオカメラ２と、ビ
デオカメラ２より得られる受光画像における所定の複数
個所の輝度値に基づいてビデオカメラ２の視野内に被検
査面３が存在するか否かを認識する画像処理装置５と、
を備え、欠陥検出処理に用いる照明手段とビデオカメラ
とを用いて得た受光画像内の所定個所の輝度値に基づい
て被検査面の有無を認識する表面状態検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面状態検査装
置、特に被検査面に光を照射し、その被検査面からの反
射光より受光画像を作成し、この受光画像に基づいて被
検査物体の表面状態の良否判定などの検査を行なう表面
状態検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の表面状態検査装置としては、例え
ば特開平３−１０１５０号公報に示されたものがある。
これは、塗装工程において搬送されてくる車両（ボデ
ィ）の表面に光を照射し、その照明領域をイメージセン
サで撮像して得られた画像から、塗装面上の欠陥（いわ
ゆるゴミブツ）を検出するものである。具体的には、車
両検知センサで車両を検知すると所定の欠陥検出処理が
開始され、車両が通過しなくなると処理が終了するとい
うものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
表面状態検査装置にあっては、上記のように車両の有無
を検知する専用のセンサが必要である。また、単に搬送
されて来る物体表面を区別せずに撮像するようになって
いたので、車両表面全域を撮像するように複数のイメー
ジセンサが設置される場合には、タイヤハウス内やウイ
ンドウ部（タイヤハウス内は粗塗りなのでブツ検出は不
要、ウィンドウ部は塗装中は空）などといった検査の必
要のない部位も撮像して処理するので、無駄が多く非能
率であるという問題があった。

【０００４】本発明は、上記のごとき問題を解決するた
めになされたものであり、第１の目的は、専用のセンサ
を必要とせずに被検査物体の有無を検知することの出来
る表面状態検査装置を提供することであり、第２の目的
は、被検査物体のうちの被検査面（検査すべき個所）の
みについて欠陥検出処理を行なうことの出来る表面状態
検査装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項１に記載の発明にお
いては、被検査面に所定の照明光を照射する照明手段
と、上記照明手段からの光が照射された被検査面を撮像
し、画像信号として出力する撮像手段と、撮像手段より
得られる受光画像における所定の複数個所の輝度値に基
づいて撮像手段の視野内に被検査面が存在するか否かを
認識する認識手段と、を備えるように構成している。上
記のように、本発明においては、欠陥検出処理に用いる
照明手段と撮像手段とを用いて得た受光画像内の所定個
所の輝度値に基づいて被検査面の有無を認識するように
構成しているので、専用のセンサを用いることなしに撮
像手段の視野内に被検査面が存在するか否かを認識する
ことが出来る。

【０００６】また、請求項２〜請求項４は認識手段の詳
細な構成を示すものであり、認識処理に用いる輝度値の
検出個所やその処理方法を示したものである。また、請
求項５は、撮像手段と照明手段の配置構成を規定したも
のであり、撮像手段の視野内に被検査物体がないとき、
その視野内に照明手段およびその他からの光が入射しな
いように配置するものである。このように構成すること
により、誤認識を防止することが出来る。また、請求項
６は、認識手段が、被検査面が存在すると認識した場合
にのみ、被検査面上の欠陥検出処理を行なうものであ
る。このように構成することにより、被検査面がある場
合にのみ欠陥検出処理を行なうので、無駄な処理を無く
して効率的に検査を行なうことが出来る。

【０００７】

【発明の効果】被検査物体の有無を検知する専用のセン
サを必要とせずに被検査面か否かを認識することが出
来、また被検査面についてのみ欠陥検出処理を行なうこ
とができるので、効率的に表面状態の検査を行なうこと
が可能となり、コストを低下させることが出来る、とい
う効果が得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図面に基づいて
説明する。図１〜図３は本発明の一実施の形態を示す図
である。まず、図１は、本発明の表面状態検査装置の基
本的構成を示すブロック図である。図１において、１は
照明装置であり、被検査面３に所定の明暗パターンの光
を照射するように配置されている。２はビデオカメラ
（例えばＣＣＤカメラ等）であり、明暗パターンが映し
出された被検査面３を撮像するよう配置されている。な
お、照明装置１とビデオカメラ２の位置は、被検査面３
が存在する場合に照明装置１の明暗パターンがビデオカ
メラ２に入射するように配置されており、被検査面３が
ない場合には、照明装置１の光がビデオカメラ２に入射
しないようになっている。また、４はカメラコントロー
ルユニットであり、ここではビデオカメラ２で撮像され
た受光画像の画像信号が生成され、画像処理装置５へ出
力される。また、６はホストコンピュータであり、画像
処理装置５の制御や処理結果を外部に表示させたり、出
力させる機能を有する。また、７はモニタであり、ビデ
オカメラ２で撮像した画面等を表示する。なお、照明装
置１の照明パターンは、例えばモニタ７に示したような
明暗ストライプ（後記図４ａと同じ）である。

【０００９】次に、図２は上記画像処理装置５の構成を
示すブロック図である。図２において、カメラコントロ
ールユニット４からの画像信号は、バッファアンプ８を
介しＡ／Ｄ変換器９でディジタル値に変換される。ま
た、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）１０は、画像データ
に対して所定の演算、処理等を行なう。１１は画像デー
タや処理結果を記憶するメモリであり、処理結果等はＤ
／Ａ変換器１２を介してモニタ７に出力して表示するこ
とができる。

【００１０】次に、図３は、図１の装置を自動車の塗装
ラインにおける“ゴミブツ”と呼ばれる塗装欠陥の検査
に適用した例を示す斜視図である。図３において、塗装
された自動車のボディ１４が塗装検査ラインを矢印の方
向へ流れている。このボディ１４の塗装面の一部分に、
所定の明暗模様を映し出し、かつ明暗模様が映し出され
た部分を撮像するように、照明装置１、ビデオカメラ２
がアーチ状に固定された状態で複数個配置されている。
したがって、ボディ１４が塗装検査ライン上をコンベア
１５によって移動し、アーチ状に配置されたビデオカメ
ラ２とストライプ照明の下を通過する間に、被検査面３
の欠陥検出が行われる。

【００１１】次に作用を説明する。明暗ストライプが映
し出されている被検査面３を撮像して得られる受光画像
は、例えば図４（ａ）に示すようになる。ビデオカメラ
２からの画像信号をＡ／Ｄ変換して輝度レベルを８ｂｉ
ｔのディジタル値に変換した場合、縦軸において２５５
が最大値で白、０が黒となり、１画面を５１２×４８０
画素の分解能で取り込んだ場合には、横軸は０〜５１１
の画素数となり、図４（ｂ）に示すようになる。

【００１２】ここで、図４（ａ）のように欠陥１３、１
３’では、その凹凸によって光が乱反射するので、欠陥
部分では周囲と異なる明るさの点（領域）として映る。
つまり、ストライプ明部では暗い点（欠陥１３）、逆に
ストライプ暗部では明るい点（１３’）として映るわけ
である。また、欠陥１３、１３’部分の輝度（濃度）断
面（※印の線上の部分）は図４（ｂ）のようになる。

【００１３】このような図４の受光画像を原画像Ｓ０と
して画像処理装置５に取り込み、例えば微分処理を用い
た孤立点抽出処理を行い、欠陥検出処理を行う。なお、
欠陥検出処理の詳細については、本発明の趣旨から外れ
るので、記載を省略するが、照明装置と撮像装置を備え
た欠陥検出処理であれば、一般に本発明と組み合わせる
ことが出来る。

【００１４】次に、本発明の特徴とする被検査面の有無
の認識処理について説明する。図５は、図３のうちボデ
ィ１４とコンベア１５の部分の上面図（照明装置１、ビ
デオカメラ２等は省略）である。ボディ１４の上面（ル
ーフ、フード等）を撮像するビデオカメラ２の任意の１
つの視野が斜線部１６のような範囲であるとすると、こ
のビデオカメラ２にはボディ１４の塗装面（被検査面
３）の他に、塗装工場の床やウィンドウ取付部（図中の
黒い部分、塗装中はガラスがなく、空洞になっている）
といったものも当然映る。このような塗装面以外の部分
をまとめて“背景”と呼ぶことにする。本発明の認識処
理は、ビデオカメラ２から得られる画像を用いて塗装部
分（被検査面３）と背景とを自動的に認識（判別）する
ものである。

【００１５】図５のように、ボディ１４がコンベア１５
で矢印の方向へ移動するので、上記のような視野をもつ
ビデオカメラ２の画像は、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
に示すように、まず背景から被検査面３が映り、再び背
景が映るような画像となる。このときの画像のｘ方向
（図中の※印の線）の輝度断面は、図６（ａ'）、
（ｂ'）、（ｃ'）に示すようになる。なお、図６におい
ては（ａ'）は（ａ）に、（ｂ'）は（ｂ）に、（ｃ'）
は（ｃ）にそれぞれ対応している。

【００１６】前記図１で説明したように、照明装置１と
ビデオカメラ２の位置は、被検査面３が存在する場合に
照明装置１の明暗パターンがビデオカメラ２に入射し、
被検査面３がない場合には、照明装置１の光がビデオカ
メラ２に入射しないようになっている。したがって、背
景（被検査面３がない個所）では輝度値Ｙ_Bはほとんど
０であり、被検査面３のある個所ではストライブパター
ンの照明光が照射されているため、ストライプ明部で輝
度値Ｙ_SH、ストライプ暗部で輝度値Ｙ_SLとなる。したが
って、画像中で、背景での輝度値Ｙ_Bより高い輝度値を
持つ領域が存在するならば、ビデオカメラ２の視野内に
ボディ１４があり、かつ被検査面３を撮像したものと判
断（認識）することが出来る。

【００１７】次に、認識処理の細部について説明する。
まず、第１の方法について説明する。図５に斜線で示す
ようなビデオカメラ２の視野の場合、受光画像は図６に
示すようにボディ１４が画面の右端から現れ、画面全体
にボディが映り、画面左端へ通過していくように映る。
このような場合、画面全体（５１２×４８０画素）の輝
度値からボディの有無を認識してもよいが、例えば図７
に示すように画面を均等に分割するような任意の個所
（以下ポイントという：図中の●印）の輝度値をその画
像の代表値として用い、ボディの有無の認識を行ったほ
うが処理時間が短く効率的である。例えば、上記画像中
のポイントでの輝度値Ｙの最大値Ｙ_MAXを求め、その値
が基準値Ｙ_REFより大きければ“ボディあり（被検査面
３である）”と判断できる。基準値Ｙ_REFは、例えば図
６（ａ'）において（Ｙ_SL＋Ｙ_B）／２のような値とすれ
ば、背景とボディを確実に分離して認識できる。

【００１８】ただし、ビデオカメラ２の視野に背景しか
映つていない場合でも、ノイズや何らかの原因で輝度値
の大きなポイントが存在してしまうことがあり、ボディ
がないにもかかわらず“ボディあり”と誤認識してしま
うことがある。このような場合は、最大値Ｙ_MAX自体を
用いず、最大値Ｙ_MAXから２番目の値、もしくは３番目
の値や平均値といった輝度値から算出した値の何れかを
用いれば、誤認識を防ぐことができる。ただし、最大値
Ｙ_MAXに近い値を用いるほどビデオカメラ２の視野にボ
ディが入ってから短時間に認識することが出来る。した
がって判定に用いるポイントでの輝度値Ｙの値や基準値
Ｙ_REFの値は、予め実験的に最適の値を選定しておく。

【００１９】次に、認識処理の第２の方法として、図７
の画像中のポイントの輝度値のうち、所定値以上のポイ
ントが何個所あったか、によってボディの有無を認識す
ることも出来る。例えば上記所定値を基準値Ｙ_REFと
し、Ｙ_REF以上の輝度値のポイント数Ｎが予め設定した
値Ｎ_REFより多かったならば“ボディあり”と判断す
る。上記基準値Ｙ_REFおよび値Ｎ_REFは、予め実験等でき
めておけばよい。

【００２０】次に、認識処理の第３の方法を説明する。
この方法は、画像中の複数のポイントをいくつかの領域
（グループ）に分け、それぞれのグループに対して輝度
値から最大値等を算出し、その値に基づいてボディの有
無を認識するものである。例えば図８において、ｘ方向
の１列を１グループとして３グループに分け、それぞれ
のグループでの輝度値の最大値Ｙ_MAX１、Ｙ_MAX２、Ｙ
_MAX３を算出し、基準値Ｙ_REFと比較する。そして、基準
値Ｙ_REFより大きい最大値Ｙ_MAXをとるグループの数が、
予め設定した所定の数Ｇ_REFより大きければ”ボディあ
り”と判断する。

【００２１】次に、認識処理の第４の方法について説明
する。この方法は、画像中の複数のポイントをいくつか
の領域（グループ）に分け、その輝度値と基準値Ｙ_REF
との比較を行い、それぞれのグループ内に基準値Ｙ_REF
よりも大きい輝度値が存在したグループ数が所定値Ｇ
_REFより多かったならば、“ボディあり”と判断するも
のである。この方法では、最大値等の算出値を使用しな
いので、前記第１〜第３の方法に比べて処理速度は速
い。ただし、ノイズ等の影響は大きくなるが、グループ
やポイントの数、位置を調整すれば、認識力の低下を防
ぐことができる。

【００２２】次に、認識処理の第５の方法について説明
する。この方法は、図９に示すように、ビデオカメラ２
の視野にボデイの一部しか映らず、ｘ軸の同じ位置に背
景と被検査面３が一緒に映ってしまう場合の認識方法で
ある。図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、画面
の下側をボディが通過していく場合は、これに合わせて
輝度値を読み込むポイントを図９（ｄ）のように画面下
側に配置すれば、前記第１〜第４の方法と同様に認識処
理を行なうことが出来る。

【００２３】次に、認識処理の第６の方法について説明
する。図１０（ｃ）に示すようなビデオカメラ２の視野
（斜線部分１７）で、視野よりも幅の狭いピラー部を撮
像すると、図１０（ａ）に示すような画像が得られる。
このような視野よりも幅の狭い部分を認識するには、図
１０（ｂ）に示すように被検査物体の形状に合わせて輝
度値読み込みポイントを設定すれば、効率よく確実に認
識することができる。なお、図１０（ｃ）において、１
８は台車である。

【００２４】次に、認識処理の第７の方法について説明
する。この方法は、２個のビデオカメラが対向した位置
に設置されている場合の処理方法である。図１１は、図
１の装置の概略の上面図である。対向した位置に設置さ
れた２個のビデオカメラ２、２’の視野内にボディ１４
がある場合、被検査面３に映る照明装置１、１’の虚像
が撮像されるので、ビデオカメラ２、２’の視野は図の
実線のようになる。また、ボディ１４がない場合には、
ビデオカメラ２、２’の視野は点線のようになり、背景
が撮像される。本発明においては、受光画像の輝度値を
利用してボディの有無を認識しているので、ビデオカメ
ラ２の視野内にボディ１４が映っていない場合は、照明
装置に照射されていない輝度値の低い背景が映つている
のが望ましい。したがって、図のようにボディ１４の両
側面の照明装置１、１’およびビデオカメラ２、２’が
向き合っている場合、それぞれのビデオカメラの視野内
にお互いの照明が映らないような配置（例えば図１１に
示す角度）に固定する必要がある。すなわち、ビデオカ
メラ２、２’の視野内にボディ１４がないときには、こ
の視野内に照明装置１、１’およびその他からの光が入
射しないように、ビデオカメラ２、２’と照明装置１、
１’の位置を設定する。

【００２５】上記のような種々の方法により、被検査面
の有無を検出することが出来るが、図１の画像処理装置
５においては、被検査面が存在すると認識した場合にの
み、被検査面上の欠陥検出処理を行なう。このように構
成することにより、被検査面がある場合にのみ欠陥検出
処理を行なうので、無駄な処理を無くして効率的に検査
を行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面状態検査装置の基本的構成を示す
ブロック図。

【図２】画像処理装置５の構成を示すブロック図。

【図３】図１の装置を自動車の塗装ラインにおける塗装
欠陥の検査に適用した例を示す斜視図。

【図４】明暗ストライプが映し出されている被検査面を
撮像して得られる受光画像と画像信号の一例を示す図。

【図５】図３のうちボディ１４とコンベア１５の部分の
上面図。

【図６】図３における受光画像と画像信号の一例を示す
図。

【図７】ボディの有無を認識するための判定を行なう点
として、画面を均等に分割したポイントの一例を示す
図。

【図８】画面を分割した他のポイントの位置の一例を示
す図。

【図９】ビデオカメラの視野に背景と被検査面が一緒に
映ってしまう場合のポイント位置の一例を示す図。

【図１０】ビデオカメラの視野よりも幅の狭い部分を認
識するためのポイント位置の一例とボディの側面を示す
図。

【図１１】２個のビデオカメラが対向した位置に設置さ
れている場合の配置を示す装置の概略の上面図。

【符号の説明】

１…照明装置２…ビデオカメ
ラ３…被検査面（塗装面）４…カメラコン
トロールユニット５…画像処理装置６…ホストコン
ピュータ７…モニタ８…バッファア
ンプ９…Ａ／Ｄ変換器１０…ＭＰＵ１１…メモリ１２…Ｄ／Ａ変
換器１３、１３’…欠陥１４…ボディ１５…コンベア１６、１７…ビデオカ
メラの視野１８…台車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者農宗千典神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査物体の被検査面に光を照射し、その
被検査面からの反射光より受光画像を作成し、この受光
画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出する表面状態検
査装置において、被検査面に所定の照明光を照射する照明手段と、上記照明手段からの光が照射された被検査面を撮像し、
画像信号として出力する撮像手段と、撮像手段より得られる受光画像における所定の複数個所
の輝度値に基づいて撮像手段の視野内に被検査面が存在
するか否かを認識する認識手段と、を備えたことを特徴とする表面状態検査装置。
【請求項２】上記認識手段における所定の複数個所が、
被検査物体の形状もしくは受光画像に映し出される被検
査物体の位置に基づいて予め定められていることを特徴
とする請求項１に記載の表面状態検査装置。
【請求項３】上記認識手段は、受光画像の所定の複数個
所の輝度値もしくはこれら輝度値から算出した値と、予
め設定した値とを比較した結果に基づいて被検査面の有
無を認識することを特徴とする請求項１または請求項２
に記載の表面状態検査装置。
【請求項４】上記認識手段は、受光画像の所定の複数個
所を所定の範囲に分割し、それぞれの範囲において輝度
値もしくは輝度値から算出した値と所定の値とを比較し
た結果に基づいて被検査面の有無を認識することを特徴
とする講求項１または請求項２に記載の表面状態検査装
置。
【請求項５】上記撮像手段の視野内に被検査物体がない
とき、その視野内に上記照明手段およびその他からの光
が入射しないように、上記撮像手段および照明手段を配
置したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか
に記載の表面状態検査装置。
【請求項６】上記認識手段が、被検査面が存在すると認
識した場合にのみ、被検査面上の欠陥の検出処理を行な
うことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記
載の表面状態検査装置。