JPH0514902U - Work surface inspection device - 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。 (57) [Abstract] [Purpose] Surface defects on the surface to be measured can be detected reliably and easily, and the overall size and weight of the device can be reduced. Constitution: A light projecting means 14 for generating a detection light L toward a surface to be measured 12, a detecting means 16 for receiving a reflected light L0 from the surface to be measured 12, and a detection derived from the light projecting means 14. And a condensing optical system 20 for converging the light L on the light receiving surface 18 of the detecting means 16. The condensing optical system 20 includes:
It has a Fresnel lens 30 which is a prism-shaped lens having a stepwise refracting surface.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

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。 The present invention relates to a work surface inspection apparatus for inspecting whether or not there are defects such as irregularities, scratches, and pinholes due to dust defects on a coated surface.

【０００２】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

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。 Conventionally, various devices have been proposed for automatically detecting whether or not there are irregularities, scratches, pinholes, or other defects due to dust defects on a mirror surface such as a painted surface.

【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。As this type of apparatus, for example, a surface defect inspection apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-100308 is known. In this conventional technique, the detection light derived from the light source is diffused by the diffusing unit and applied to the grating, which is then projected onto the surface to be measured by the convex lens and further reflected to form a real image of the grating on the detecting means. Is configured.

【０００４】[0004]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

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。 By the way, in the above-mentioned conventional technique, a convex lens is used for converging the detected light to the detecting means, but the spherical aberration of the convex lens causes the focal points of the respective lights incident on different positions of the convex lens to be different. .. In particular, when a large convex lens is used to increase the inspection range, this phenomenon becomes remarkable and the light incident on the camera or the like as the detection means is considerably reduced. As a result, the contrast of light and dark generated by the surface defect of the surface to be measured becomes unclear, and it becomes difficult to accurately detect the surface defect.

【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。Moreover, since a convex lens is used, it has been pointed out that the size of the entire device is increased in accordance with the thickness of the convex lens and the weight cannot be reduced.

【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。The present invention solves this type of problem and enables reliable and easy detection of surface defects on the surface to be measured, and also enables reduction in size and weight of the entire device. An object is to provide a work surface inspection device.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

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。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a light projecting means for generating detection light toward a surface to be measured, a detecting means for receiving light reflected from the surface to be measured, and a device for projecting light from the light projecting means. A condensing optical system for converging the derived detection light on a light receiving surface of the detecting means, wherein the condensing optical system has a Fresnel lens.

【０００８】[0008]

【作用】[Action]

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。 In the work surface inspection apparatus according to the present invention described above, the Fresnel lens is provided in the condensing optical system that converges the detection light derived from the light projecting unit on the light receiving surface of the detection unit. Each of the lights incident on is incident on the light-receiving surface of the detection means without causing defocus. Therefore, it is possible to easily and surely detect the surface defect on the surface to be measured.

【０００９】[0009]

【実施例】【Example】

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。 An example of a work surface inspection apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【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。1 and 2, reference numeral 10 indicates a workpiece surface inspection apparatus according to this embodiment. The work surface inspection apparatus 10 includes a light projecting means 14 for generating a detection light L toward a surface 12 to be measured, a detection means 16 for receiving a reflected light L0 from the surface 12 to be measured, and the light projecting means 14 described above. And a condensing optical system 20 for converging the detection light L derived from the light receiving surface 18 of the detecting means 16.

【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。The light projecting means 14 includes a light source 22 such as a halogen lamp, an optical fiber bundle 24 in which a plurality of optical fibers are arranged in a random mix, and a space between the optical fiber bundle 24 and the condensing optical system 20. And a shield plate 28 provided with a pinhole 26.

【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。The condensing optical system 20 has a Fresnel lens 30, which is a prism-shaped lens having a stepwise refracting surface, and the detecting means 16 has a CCD camera 32. As shown in FIG. 3, the imaging range H1 of the CCD camera 32 on the measured surface 12 is a square, while the irradiation range H2 of the detection light L emitted from the light source 22 to the measured surface 12 is: The irradiation range H2 is substantially circular and is configured to include the imaging range H1.

【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。As shown in FIG. 2, the work surface inspection apparatus 10 is attached to a robot 40, the light source 22 is fixed to an arm 42 of the robot 40, and the condensing optical system 20 and the detection means 16 are provided. Is fixed to the wrist portion 44. The detecting means 16 is connected to an image processing circuit 46 for performing various image processing and area measurement, and the image processing circuit 46 and the robot controller 48 are connected to a master controller 50 to obtain inspection data and imaging position data. Input to the master controller 50.

【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 。Next, the operation of the work surface inspection apparatus 10 configured as described above will be described.

【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 。First, the robot 40 is driven via the robot controller 48, and the condensing optical system 20 and the detecting means 16 mounted on the wrist 44 are positioned with respect to the measured surface 12 of the painted automobile body. .. Next, the detection light L 2 emitted from the light source 22 passes through the optical fiber bundle 24 and the pinhole 26 of the shield plate 28 and is converged by the Fresnel lens 30 which constitutes the condensing optical system 20, and irradiates the surface 12 to be measured. Be done.

【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。The reflected light L 0 reflected by the surface 12 to be measured is converged on the light receiving surface 18 of the CCD camera 32 which constitutes the detecting means 16, and on the surface 12 to be measured as shown in FIG. If there is a convex portion F due to dust or the like, the reflected light L1 reflected by the convex portion F does not enter the light receiving surface 18. This information is supplied to the image processing circuit 46 and the quality of the measured surface 12 is determined.

【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。In this case, in this embodiment, since the Fresnel lens 30 is used in the condensing optical system 20, all the detection light L introduced into the Fresnel lens 30 does not cause defocus, and the CCD camera does not. It is converged by the light receiving surface 18 of 32. Therefore, the contrast of the incident light based on the surface defect of the surface to be measured 12 becomes clear, the quality of the surface to be measured 12 can be accurately judged, and a wide effective inspection area can be secured. Be done. Moreover, since the Fresnel lens 30 is plate-shaped, it becomes thinner and lighter than the conventional convex lens, and there is an advantage that the work surface inspection apparatus 10 can be easily reduced in size and weight.

【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。Further, the detection light L derived from the light source 22 passes through the optical fiber bundle 24 in which a plurality of optical fibers are arranged in a random mix and the pinhole 26 of the shielding plate 28, and thus the measured surface 12 It is irradiated while maintaining a uniform brightness in the inspection range. In other words, if an optical fiber bundle with a simple arrangement is used, the central part of the inspection range becomes clearer than the peripheral part, making it difficult to detect defects uniformly over the entire range. By using the optical fiber bundle 24, it is possible to secure uniform brightness in the entire inspection range. Therefore, it becomes possible to detect the surface defect of the measured surface 12 reliably and with high accuracy.

【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。The angle α (see FIG. 1) formed by the detection light L incident on the surface 12 to be measured and the reflected light L0 reflected thereon is preferably about 40 ° to 70 °. Findings and their defect size measurements are inaccurate.

【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 。Further, in order to set a large inspection range on the surface 12 to be measured, it is desirable to select the distance between the Fresnel lens 30 and the surface 12 to be measured to be ⅓ or less of the focal length. 4, the detection light L enters the convex portion F on the surface 12 to be measured as substantially parallel light, and the convex portion F can be detected easily and reliably.

【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。Moreover, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the substantially circular irradiation range H2 of the detection light L emitted from the light source 22 to the measured surface 12 is on the measured surface 12 of the CCD camera 32. The rectangular image capturing range H1 is included. Therefore, when the surface 12 to be measured is intermittently scanned, a waste such as a case where the irradiation range H2 is smaller than the imaging range H1 due to a lap between images or an image dropout (see FIG. 5) does not occur. As a result, it is possible to efficiently perform a wide area inspection with a small number of images and to perform a highly accurate inspection without image omission.

【００２２】[0022]

【考案の効果】[Effect of the device]

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。 The work surface inspection apparatus according to the present invention has the following advantages.

【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。Since the condensing optical system for converging the detection light derived from the light projecting means on the light receiving surface of the detection means is provided with the Fresnel lens, each light incident on different parts of this Fresnel lens is defocused. The entire light-receiving surface of the detecting means is irradiated with the light. Therefore, it becomes possible to easily and surely detect the surface defects on the surface to be measured and to secure a wide effective inspection area. Moreover, since the Fresnel lens is plate-shaped, the Fresnel lens is thinner and lighter than the conventional convex lens, and the work surface inspection apparatus can be easily reduced in size and weight.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a work surface inspection apparatus according to an embodiment.

【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。FIG. 2 is a schematic explanatory view of the work surface inspection device and a robot equipped with the work surface inspection device.

【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。FIG. 3 is an explanatory diagram of an irradiation range and an imaging range on a surface to be measured.

【図４】被測定面上の検出光と反射光との説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram of detected light and reflected light on a surface to be measured.

【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。FIG. 5 is an explanatory diagram when the irradiation range is narrower than the imaging range.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Work surface inspection device 12 ... Surface to be measured 14 ... Light emitting means 16 ... Detection means 18 ... Light receiving surface 20 ... Condensing optical system 22 ... Light source 24 ... Optical fiber bundle 26 ... Pinhole 28 ... Shielding plate 30 ... Fresnel lens 32 ... CCD camera 40 ... Robot

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【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。1. A light projecting means for generating detection light toward a surface to be measured, a detecting means for receiving reflected light from the surface to be measured, and the detecting light for detecting light derived from the light projecting means. And a condensing optical system for converging on the light receiving surface of the work, the condensing optical system having a Fresnel lens. 【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。2. The device according to claim 1, wherein the light projecting means includes a light source, an optical fiber bundle in which a plurality of optical fibers are arranged in a random mix, and between the optical fiber bundle and the condensing optical system. And a shield plate provided with a pinhole, the work surface inspection apparatus. 【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。3. The apparatus according to claim 1, wherein the irradiation range of the detection light emitted from the light projecting means onto the surface to be measured includes the imaging range of the detection means on the surface to be measured. Work surface inspection device.