JPH109839A

JPH109839A - 表面欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH109839A
Application number: JP16294096A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Yoshida; 清吉田; Masanori Imanishi; 正則今西; Yutaka Suzuki; 裕鈴木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-06-24
Filing date: 1996-06-24
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】被検査面が複雑な曲面であっても、表面欠陥
を自動的にかつ精度良く高速に処理すること。【解決手段】被検査面に光を照射し、その被検査面か
らの反射光に基づいて受光画像を作成し、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欠陥検査装
置において、被検査物体であるボディ５を囲むような門
型形状で被検査面に所定の明暗パターンを形成する照明
手段１と、被検査物体を囲むような門型形状で被検査面
からの反射光に基づいて受光画像を作成する複数の撮像
装置３が所定の位置に取り付けられるように構成された
撮像装置固定手段２と、上記撮像装置より得られる受光
画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出しその結果を出
力する検査処理手段４とを有し、被検査物体が移動し上
記照明手段および撮像装置処理固定手段の中を通過する
時点で被検査面の検査を行なう構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検査物体の表面
欠陥、例えば自動車ボディの塗装面の凹凸等のような表
面欠陥を検査する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の表面欠陥検査装置としては、例え
ば特開昭６４−３８６３８号公報などに示されたものが
ある。これは、被検査面に光の帯を形成し、かつ上記光
の帯を被検査面上を移動させ、その反射像を連続かつ段
階的に記録し、最終的にこれら部分的な像の記録を全体
像に編集し、被検査面上の欠陥およびこの欠陥の座標情
報を出力するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のごとき
従来の表面欠陥検査装置においては、次のごとき問題が
あった。例えば、自動車ボディの塗装面の欠陥検査にお
いて、車体の曲面領域では上記光の帯（光バンド）の反
射方向が曲率に応じて変化するため、この反射像が常に
ビデオカメラのイメージセンタに映し出されるような制
御が必要となる。さらに、車体の曲面は、部位や車種毎
に異なるため、上記制御はより複雑なものとなる。

【０００４】また、欠陥の検出は、上記光バンドの反射
像において暗部または光バンドにおける像の輪郭変化と
して現れることを利用するものであるが、それを自動的
に検出する方法や装置については何等記載されていな
い、という問題があった。

【０００５】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
決するためになされたものであり、被検査面が複雑な曲
面であっても、表面欠陥を自動的にかつ精度よくかつ高
速に処理できる表面欠陥検査装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、被検査面に光を照射し、その被検査面から
の反射光に基づいて受光画像を作成し、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欠陥検査装置
において、被検査物体を囲むような門型形状で被検査面
に所定の明暗パターンを形成する照明手段と、被検査物
体を囲むような門型形状で被検査面からの反射光に基づ
いて受光画像を作成する複数の撮像装置が所定の位置に
取り付けられるように構成された撮像装置固定手段と、
上記撮像装置より得られる受光画像に基づいて被検査面
上の欠陥を検出しその結果を出力する検査処理手段とを
有し、被検査物体が移動し上記照明手段および撮像装置
処理固定手段の中を通過する時点で被検査面の検査を行
なうように構成する。

【０００７】また、本発明は、上記照明手段の門型形状
を、被検査物体の横断面輪郭にほぼ適合した形状に構成
する。

【０００８】また、本発明は、上記照明手段を、上記門
型形状をした白色な背景板に複数の光源がほぼ等間隔に
取り付ける構成とする。

【０００９】また、本発明は、上記照明手段には、上記
光源の内側つまり被検査面側に艶消し黒色で所定の明暗
パターンが形成された光拡散シートが配置され、光源か
らの光が明暗パターンの拡散光かつ面照明となり被検査
面に照射されるように構成する。

【００１０】また、本発明は、上記明暗パターンが、上
記ＣＣＤカメラに映る明暗パターン数に基づいて明暗パ
ターンの間隔が変化するように構成する。

【００１１】また、本発明は、上記拡散シートが、上記
照明手段と同じ門型形状で艶消し黒色のシートガイドで
張られており、上記拡散シートの張られたシートガイド
は、上記光源とは独立して移動可能な構造とする。

【００１２】また、本発明は、上記撮像装置固定手段の
門型形状が、被検査物体の横断面輪郭にほぼ適合した形
状に構成する。

【００１３】また、本発明は、上記撮像装置固定手段に
は被検査面を撮像する向きに複数の撮像装置、例えばＣ
ＣＤカメラが取り付けられており、これらＣＣＤカメラ
の各々の視野が、被検査面の横断面輪郭に沿った連続し
た帯状であり、かつ被検査物体の移動方向とＣＣＤカメ
ラ受光画像における水平もしくは垂直方向とが一致する
ように構成する。

【００１４】また、本発明は、上記隣合うＣＣＤカメラ
の視野が所定の大きさの領域でオーバーラップするよう
に構成する。

【００１５】また、本発明は、上記ＣＣＤカメラの視野
調整およびピント調整および上記オーバーラップ量調整
が、被検査物体の横断面輪郭にほぼ適合した形状で、か
つその表面に所定の間隔の線もしくは点もしくは格子線
といった所定の図形が描かれた参照モデルを用いて行な
うように構成する。

【００１６】また、本発明は、上記参照モデルが、被検
査物体の最も大きい横断面輪郭にほぼ適合した形状に構
成する。

【００１７】また、本発明は、上記参照モデル表面の
地、つまり上記図形の線以外の部分の色が、被検査物体
の塗装色で最も明度の高い色、例えば白やシルバーメタ
リックである参照モデルの表面を撮像しながら、上記Ｃ
ＣＤカメラのレンズ絞りおよびシャッタースピードを調
整するように構成する。

【００１８】また、本発明は、上記塗装色で塗装された
カメラ視野より大きいテストピースを調整するカメラ視
野に対応する参照モデル表面に接して置き、それを撮像
しながら上記ＣＣＤカメラのレンズ絞りおよびシャッタ
ースピードを調整するように構成する。

【００１９】また、本発明は、上記照明手段および撮像
装置処理固定手段の中を通過し被検査面の検査を行なっ
ている時点で、被検査物体と被検査物体を移動させる搬
送コンベアとの速度が一致するよう作用する速度一致手
段を備える構成とする。

【００２０】また、本発明は、上記検査処理手段が、上
記複数の撮像装置（ＣＣＤカメラ）で得られた受光画像
の画像データにおける空間周波数成分のうち高い周波数
領域で、かつレベルが所定値以上の成分のみを抽出する
画像強調手段と、この処理を移動する被検査面に対して
連続して行なった結果、同一のＣＣＤカメラにおける時
間的に異なる連像した画像から被検査物体の移動量およ
び移動方向が所定の条件で一致する物体を検出する追跡
処理手段とを備えた構成とする。

【００２１】また、本発明は、上記検査処理手段が、被
検査物体が移動し上記照明手段および撮像装置処理固定
手段の中を通過し始めた時点で検査開始し通過後検査終
了を判断する検査開始終了判定手段と、この検査開始地
点を基準とし被検査物体の移動量を測定する移動量測定
手段とを備え、これらから得られた情報より上記追跡処
理手段で検出された物体の被検査面上の位置を算出し、
その結果を被検査物体の展開図上に表示するように構成
する。

【００２２】また、本発明は、上記被検査物体の展開図
は、被検査物体に対する上記撮像装置の取付角度および
画角に基づいて描かれるように構成する。

【００２３】また、本発明は、上記検査処理手段が上記
撮像装置固定手段により得られる明暗パターンのある受
光画像を明暗パターンに平行の走査線によりエッジ（孤
立点）抽出処理するように構成する。

【００２４】また、本発明は、上記撮像装置処理固定手
段がＣＣＤカメラの向きを被検査物体の横断面輪郭方向
をＣＣＤカメラの横方向（画素数大）に設置し、かつ上
記検査処理手段は上記撮像装置固定手段により得られる
明暗パターンのある受光画像を明暗パターンに平行の走
査線によりエッジ（孤立点）抽出処理するように構成す
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の第
１の実施の形態を示す図であり、自動車の塗装面の欠陥
検査を例にとった場合のものであり、本検査装置の正面
図である。図１において、１は照明手段であり、ボディ
５の横断面輪郭にほぼ適合した円弧形状をしたアーチ
（門）型照明装置である。この照明手段１は、被検査面
上に所定の明暗パターンを映し出すよう構成されてい
る。２は撮像装置固定手段であり上記照明手段とほぼ同
一形状で上記照明手段と併設されている。３はＣＣＤカ
メラといった撮像装置であり、上記明暗パターンの映る
被検査面を撮像するよう上記撮像装置固定手段に所定の
台数および位置（図示せず）に各々取付固定されてい
る。４は検査処理手段であり、主に画像処理部４１、追
跡処理部４２、ホストコンピュータ４３で構成される。
また、上記撮像装置固定手段により得られる明暗パター
ンのある受光画像を明暗パターンに平行の走査線により
エッジ（孤立点）抽出処理する。１０は検査結果出力手
段であり、４の検査処理手段で検出した欠陥検出結果を
プリンターで出力する。

【００２６】ところで、台車６に載せられたボディ５
は、レール７上を搬送コンベア８によって、上記照明装
置１および撮像装置固定手段２の中を移動し、その時点
で検査処理手段４で所定の処理が行なわれ、被検査面で
あるボディ５の塗装面の欠陥検出検査が行なわれる。

【００２７】図２は、本装置の概略上視図である。照明
手段１と撮像装置固定手段２との位置関係は、図２に示
すように、ボディ５の搬送方向（図中の矢印の方向）に
対して垂直に設置されアーチ型を形成している。ＣＣＤ
カメラ３は、カメラ取付位置および角度が自在に調整で
きるような構造（図示せず）をした調整固定治具３′に
より撮像装置固定手段（以下カメラスタンドと称す）に
所定の位置および角度に調整、固定されている。

【００２８】図３は、本装置の概略側面図である。図３
に示すように、ボディ５は車輪６′のついた台車６に載
せられ、レール７上を搬送コンベア８（図示せず）によ
り、照明手段１およびカメラスタンド２の中を移動す
る。ここで、請求項２に記載した照明手段の形状につい
て説明する。上記照明手段の形状は、図１のように被検
査物体（本実施の形態ではボディ５）の横断面輪郭にほ
ぼ適合した形状である。このような形状とすることによ
り、照明手段１の光照射面から被検査物体の表面までの
距離が、部位にかかわらずほぼ一定となり、よって照明
手段１からの光が被検査物体の表面にむらなくほぼ均一
に照射される。

【００２９】次に、請求項３に記載した照明手段の構造
について説明する。照明手段１は、光源の光を被検査面
にムダなく、かつムラなく照射するために、光源の裏側
に白色もしくは光を拡散反射するよう表面処理された背
景板と、これに複数の光源がほぼ等間隔に取り付けられ
た構造となっている。

【００３０】図４，５は、上記請求項３の一実施の形態
を示すものである。図示において、参照番号１０１はＵ
字管タイプの蛍光灯であり、背景板１０２にほぼ等間隔
に取付られている。１つの背景板１０２の被検査物体側
に蛍光灯１０１が２列計４本取り付けられ、その裏側に
蛍光灯１０１を高周波点灯させる電源１０７（図７参
照）が取り付けられたものを照明ユニット１０４とす
る。このような照明ユニット１０４を、図５のようにア
ーチ形状をした支柱１０３に隙間無く取り付けることに
より、上記照明手段１が実現できる。

【００３１】次に、請求項４，６に記載した照明手段に
おける明暗パターンの形成方法について説明する。図６
は、明暗パターンシートおよびシートガイド、図７は、
照明手段構成部品の位置関係を説明するための、概略断
面の上視図である。図６において、１０５は光を拡散す
る作用を持ち、かつ被検査物体の横断面輪郭形状に容易
に変形できるような、例えばシート状のものに、例えば
艶消し黒色のマスキングテープのようなもので所定の明
暗パターンが施されたものである。光を拡散する理由
は、ボディ塗装面がメタリック塗装といった場合にメタ
リックの光輝材の影響を抑えるためである。また、拡散
シート１０５がしわの生じ易い材質で、このしわによっ
て陰や照明ムラが発生する場合、図６のようにシート１
０５を下方から支え、かつ被検査物体の横断面輪郭形状
に張るためのシートガイド１０６を用いることで上記し
わの発生を抑える。シートガイド１０６は、艶消し黒色
に塗装されており、シートガイドの支柱は、シート１０
５の明暗パターンの暗部内に重なるような間隔となって
いる。シート１０５とシートガイド１０６とは、この支
柱部分で艶消し黒色のボルト、ナット、ワッシャといっ
たもので固定されている（図示せず）。さらにシートガ
イド１０６には、図６のようにキャスター１０６′が取
り付けられており、シート１０５を張った状態で移動が
できる構造となっている。ゆえに図５のように照明装置
１に対してフリーならば、図８のようにシートガイド１
０６（図中点線）は照明装置１とは独立して移動できる
ので（図中矢印）、例えば照明装置１の蛍光灯１０１の
交換が容易に行なえる。なお、上記照明手段の構成は本
実施の形態に限定されるものではない。

【００３２】次に、請求項７，８，９に記載した撮像装
置固定手段の詳細について説明する。図９は、カメラス
タンド２の概略図、図１０はカメラ視野の説明図であ
る。図９のようにカメラスタンド２は、ボディ５の横断
面輪郭形状にほぼ合った形状である。これは、カメラ３
からボディ５表面までの距離を全てのカメラでほぼ一定
にするためであり、その結果、全てのカメラでの視野の
大きさがほぼ同一となる。ボディ形状に応じた上記距離
の細かい調整やカメラの向きの調整は、カメラスタンド
２の所定位置に固定された調整固定治具３′で行なわれ
る。上記調整固定治具３′でも調整できないような場
合、例えばボディ５のフード（ボンネット）とルーフ
（天井）といった高さの大きく異なる面では、レンズの
焦点距離を変えてカメラ視野の大きさを調整してもよ
い。さらに図１０のように各々隣合うカメラの視野は、
所定の大きさ以上でオーバーラップした帯状となるよう
に調整されている。上記のように、フード部とルーフ部
では高さが大きく異なるが、図からも明らかのようにこ
れらの部位は、同一のカメラで同時に検査されることは
ないので、図９のようにフード用（Ｈ１〜Ｈ８）および
ルーフ用（Ｒ１〜Ｒ７）とカメラを切り換えて各々調整
してもよい。カメラの切り換え位置は図２１のような検
査の必要のない前後ウィンドウ部が適当である。このと
きルーフ用カメラの視野は、他の側面用カメラ（ＳＬ１
〜ＳＬ５、ＳＲ１〜ＳＲ５）およびフード用カメラと同
様に、図１０のようにルーフ部で帯状となる。また、上
記カメラ視野のオーバーラップは、図１０の斜線部のよ
うな領域である。ただし、オーバーラップ量が大きいほ
どカメラの台数が増加してしまうという問題点もある。
ゆえに、検出したい欠陥の最小の大きさから画像の分解
能、つまりカメラ１台あたりの視野の大きさを決定し、
その視野の大きさから被検査面全面を検査するのに必要
なおよそのカメラ台数を決定し、最終的にオーバーラッ
プ量を決定すればよい。図１０のように長方形で表した
各々のカメラ視野は、カメラ受光画像中をボディ５が水
平もしくは垂直方向に移動するような向きに、斜めにな
ることなく固定される。

【００３３】次に、請求項１４に記載した速度一致手段
について説明する。図１８は上記速度一致手段を説明す
るための検査ラインの概略図である。ボディ５を載せた
台車６が、搬送コンベア８によって移動する仕組みの一
例を図１８を用いて説明する。搬送コンベア８は、チェ
ーン８１、駆動装置８２、フック８４で構成される。パ
ルスジェネレータ８３は、駆動装置８２の回転量情報を
検出するものである。台車６の下部の爪６１にフック８
４がひっかかっており、駆動装置８２が矢印の方向に回
転することによりチェーン８１が駆動しボディ５が搬送
される。よって、爪６１とフック８４との間に隙間がな
ければ、チェーン８１および駆動装置８２の駆動量とボ
ディ５の移動量とはほぼ一致する。

【００３４】上記のような位置に設置、固定された照明
手段１、ＣＣＤカメラ３の取り付けられたカメラスタン
ド２の中を、台車６に載ったボディ５はレール７に沿っ
て搬送コンベア８により低速度かつ振動することなくス
ムーズに移動し、それと同時に検査処理手段４が以下に
説明する手順でボディ塗装面上の欠陥を自動的に検出す
る。

【００３５】次に、請求項１５に記載した検査処理手段
における画像強調手段および追跡処理手段について説明
する。図１９は、画像強調手段における画像例および処
理フローの一例である。上記照明手段によって明暗パタ
ーンの映し出された被検査面をＣＣＤカメラ３で撮像す
ると図１９（ａ）のようになる。原画像ａにおいて、凹
凸状の欠陥部では光が乱反射するため、図のように明パ
ターンでは暗部となり現れる。同様に欠陥が暗パターン
にある場合は、明部となり現れる。この原画像ａに対し
て微分等のエッジ検出処理を行ない、所定のしきい値で
２値化すると、図１９（ｂ）のような画像において輝度
変化のあった領域つまり空間周波数の高い領域が白、そ
れ以外の部分が黒となった２値画像が得られる。この２
値画像ｂの白画素に対してラベリング（番号付け）およ
び面積／重心計算を行なう。２値画像ｂの白画素におい
て欠陥は孤立点であり、明暗パターンの境界線は画面の
上下を横切るような大きな物体となることから、所定の
判定値で面積判定を行ない面積の小さい孤立点のみを抽
出すると図１９（ｃ）のような画像となる。ここでゆず
肌といった欠陥にはならない塗装面上の凹凸があると、
図１９（ｃ）のように欠陥といっしょに孤立点（以下、
これをノイズと称す）となり抽出される場合がある。ま
た、上記の２値画像ｂの白画素に対してラベリング（番
号付け）づけを行なう際に、図２６に示すように明暗パ
ターンのある受光画像の明暗パターンに平行の走査線に
より順次ラベリング（番号付け）を行なうことにより、
ラベリング（番号付け）処理時間すなわちこの孤立点抽
出処理時間を短縮する。ラベリング（番号付け）づけは
明暗のラン（エッジ長の始点終点数）とその近接性を見
ることにより孤立点を番号付けする。また、図２７はラ
ベリング（番号付け）処理の走査線が明暗パターンに平
行になるようにカメラの向きを変更（明暗パターンと直
角）した場合であり同様の効果がある。

【００３６】このような画像から欠陥のみを抽出するた
めの追跡処理を、図１９，２０を用いて説明する。上記
のような画像強調手段において孤立点を抽出する処理を
時間的に連続して行なうと、面積判定結果画像は図２０
（ａ）〜（ｆ）のようになり、これらを重ねると図２０
（ｇ）のようになる。つまり、カメラおよび照明手段は
固定され被検査物体であるボディは移動するので、カメ
ラ画像においてボディ表面にある欠陥はボディの移動に
応じて図２０（ｇ）の矢印の方向に移動するが、ノイズ
はボディの移動とは無関係にランダムに発生する。よっ
て、時間的に異なる連続した面積判定結果画像からボデ
ィ５の移動量および移動方向が所定の条件で一致するも
のが最終的に欠陥と判断できる。画像における欠陥の移
動方向は、カメラに対してボディがどのような方向で通
過するかによって決定するため、本実施の形態のように
カメラ位置が固定でボディ搬送方向が常に同じであるな
らば、各カメラ毎に決定できる。さらにカメラの視野
が、請求項８の説明で前述したようにボディ５の搬送方
向に平行に設定されていれば、欠陥は画像中の水平もし
くは垂直方向に移動することになる。本実施の形態で
は、欠陥が図２０（ｇ）のように画像中を真横（矢印）
に移動するような向きにカメラが固定されているものと
し説明する。

【００３７】このようにして得られた２つの時間的に異
なる連続した画像において、まず初めに各画像の各白画
素におけるｙ方向（画面の縦方向）の重心座標の比較を
行なう。上記のように欠陥は画像中を真横に移動するた
め、２つの画像間でｙ方向重心座標がほぼ同じ白画素が
あれば、その白画素が欠陥である可能性が高いと判断で
きるため欠陥候補としてメモリに記憶しておく。次にｘ
方向の比較であるが、上記欠陥候補中の白画素におい
て、２つの画像間のｘ方向重心座標の差が画像における
移動画素数、符号が移動方向を表すので、これらとボデ
ィ移動量から算出した実移動画素数および画像における
ボディ移動方向とを比較し所定の範囲で一致していれ
ば、その白画素が欠陥である可能性がさらに高いと判断
できるので、その白画素の時間的に新しいｘ，ｙ重心座
標を記憶しておく。上記のような一連の処理を繰り返し
行ない、１つの白画素において上記比較の一致回数が所
定の回数以上になったならば、その白画素を欠陥と判定
し（図１９フローの欠陥判定）欠陥リストに最終的な重
心座標および面積を書き込み記憶する。追跡処理手段
は、上記のような処理をボディがカメラ視野に映ってい
る間連続して行ない、ボディ通過後、上記欠陥リストを
ホストコンピュータ４３に送る。

【００３８】ここで上記実移動画素数は、式（１）より
算出できる。実移動画素数Ｘ＝（画像間時間ｔ×ボディ移動速度ｖ×画像サイズＬ）／カメラ視野Ａ・・・（１）画像間時間ｔ：比較する２つの時間的に異なる画像間の
時間差で、本実施の形態では画像強調処理の処理時間に
相当する。これは、追跡処理手段が画像強調手段からデ
ータ（面積判定後の面積／重心座標データ）を受け取る
間隔を計数すれば測定可能である。（例：０．１
［ｓ］）ボディ移動速度ｖ：パルスジェネレータ８３の駆動装置
８２の回転量情報からホストコンピュータ４３が算出
し、追跡処理手段に随時送られる。（例：１００［ｍｍ
／ｓ］）画像サイズＬ：画像におけるボディ移動方向の画素数。
例えばｘ×ｙ＝５１２×４８０画素の画像でボディがｘ
方向に移動するならば、Ｌ＝５１２となる。カメラ視野Ａ：被検査面におけるカメラ視野のボディ移
動方向の寸法。例えば被検査面において１つのカメラ視
野（図１０の長方形）がｘ×ｙ＝１２０×１００［ｍ
ｍ］でボディがｘ方向に移動するならば、Ａ＝１２０
［ｍｍ］となる。

【００３９】ここで、上記画像時間ｔ、ボディ移動速度
ｖおよびカメラ視野Ａの関係について説明する。本実施
の形態では、ｔは画像強調処理時間に相当するが、時間
ｔの間に視野Ａを通過してしまうほど速度ｖが速すぎる
と、欠陥があった場合、同一の欠陥が画像中に２回以上
出現しないために上記追跡処理が成立しない。よって、
欠陥が画像中を少なくとも２回以上映るように時間ｔ、
速度ｓおよび視野Ａを設定する必要がある。

【００４０】また、所定の時間間隔毎にタイマー割り込
みをかけ上記画像強調処理を実行すれば時間ｔは一定と
なるため、上記各種調整や演算が容易となる。

【００４１】なお、上記画像強調手段および追跡処理手
段は、本実施の形態に限定されるものではない。

【００４２】上記のような検査処理手段でボディ１台分
の検査が終了すると、その欠陥検査結果に基づいて、ボ
ディ表面上の欠陥位置に相当するボディ展開図上の位置
にマーク、例えば●を表示する。この手順を以下に説明
する。

【００４３】はじめに請求項１６に記載した検査開始終
了判定手段および移動量測定手段について説明する。検
査開始終了判定手段は、ボディの移動を検出し各種検査
処理の開始／終了タイミングを判断するもので、例えば
透過型光電スイッチをボディ搬送方向に対して垂直方向
に、ボディの先端および後端が光電スイッチの光を遮る
ような高さに、かつカメラ視野にボディ先端が映る直前
にボディが上記光電スイッチを遮るような位置に取付る
ことによって実現できる。ボディ５および台車６の相対
位置関係が既知であれば、上記光電スイッチを台車に合
わせて取り付けても良い。

【００４４】他の実施の形態としては、カメラ視野内に
ボディが入りカメラ画像にボディが映っているときと、
ボディがなく背景が映っているときとの、画像の輝度の
違いを利用して検査の開始／終了タイミングを判断して
もよい。なお、上記検査開始終了判定手段は、本実施の
形態に限定されるものではない。

【００４５】次に、移動量測定手段について説明する。
上記検査開始終了判定手段で検出された検査開始地点を
基準として被検査物体の移動量を測定するものである。
本実施の形態では、上記移動量はパルスジェネレータ８
３から得られる駆動装置８２の回転情報とホストコンピ
ュータ４３の内部クロック等の時間情報から移動距離と
して算出することができる。つまり検査処理手段４は常
に被検査物体の検査位置が把握でき、ゆえに上記追跡処
理手段で検出された欠陥のボディ上の位置が算出できる
ので、最終的にホストコンピュータ４３では欠陥の面積
／重心座標およびボディ上での位置情報がリストに記憶
される。

【００４６】上記一連の処理が各カメラ画像に対して実
行し、上記検出した欠陥のリスト情報に基づいて例えば
図２１のような被検査物体の展開図における表示位置を
算出しマークする。図２１ｙ方向における欠陥表示位置
は、各々のカメラ視野の大きさおよびカメラ位置は既知
であり、上記のように画像中を移動する欠陥のｙ方向重
心座標はほとんど変化しないため、展開図縮尺度が決ま
れば容易に算出できる。同様にｘ方向の欠陥表示位置
は、上記のように図２１の検査開始地点を基準としてボ
ディ移動量から算出できる。このように欠陥位置にマー
クを表示した展開図は、例えばモニターやプリンターな
どの出力装置に出力される。

【００４７】次に、参照モデルおよび各種カメラ調整方
法について説明する。はじめに、請求項１０に記載した
参照モデルおよび各種カメラ調整方法について説明す
る。図１１は、ドア面およびフード／トランクおよびド
ア面調整用参照モデル９１の正面図、上視図および側面
図の概略図である。図２１は、ピラー面およびルーフ面
調整用参照モデル９２の正面図、上視図および側面図の
概略図である。これら参照モデルの形状は、図からも明
らかなように被検査物体の横断面輪郭とほぼ適合してい
る。本実施の形態では、自動車ボディのフード面とルー
フ面の高さの差が大きいため、それぞれ別々のカメラで
検査する、という構成なので、参照モデルを９１，９２
のように２種類用意するが、参照モデルの種類は被検査
物体の形状に応じて用意すれば良い。また参照モデルの
表面には、図のように所定の間隔の格子線が描かれてお
り、各カメラでこの格子線を映しモニターで確認しなが
らカメラ視野を図１０のように調整する。つまり上記格
子線は、カメラ視野の大きさが確認できればよいので、
図１４（ａ）のような所定の間隔の点や、図１４（ｂ）
のようなあらかじめ決定しておいた視野の大きさとほぼ
同じ四角形などといった図形でも良い。このとき、モニ
ターに映した参照モデルの図形を見ながらピント調整も
同時に行なう。

【００４８】図１３は、上記調整時における照明手段１
とカメラ３と参照モデル９との位置関係を示す概略上視
図である。被検査物体であるボディ５は搬送コンベア８
によってレール７に沿って移動するため、参照モデル９
は移動時のボディ５と同じ位置、つまりレールに対して
９０°で参照モデル９の両端がボディ５の側面と一致す
る位置に設置し、カメラ３の調整を行なう。

【００４９】図１６は、上記フード／トランク面および
ドア面調整時における照明手段１とカメラ３と参照モデ
ル９１との位置関係を示す概略正面図であり、同様に図
１７はルーフ面およびピラー面調整時の概略正面図であ
る。上記と同様に搬送時のボディ位置と参照モデル９
１，９２の位置を一致させるため、調整用台９３，９４
に参照モデル９１，９２をそれぞれ載せてカメラ３の各
種調整を行なう。

【００５０】次に、請求項１１に記載した参照モデルの
形状について説明する。図１１，１２のように参照モデ
ルの形状は、被検査物体であるボディ５の横断面輪郭に
ほぼ適合した形状であるとともに、ボディ５の最も外側
つまり最も大きな横断面の輪郭に適合してなければなら
ない。最も大きい横断面輪郭であるということは、カメ
ラ３からの距離が最も小さいということであり、この状
態でカメラの視野調整を行なえばそれ以外の部位ではカ
メラからの距離が遠くなるので隣合うカメラのオーバー
ラップは必ず存在することになる。言いかえると、横断
面輪郭が最大でない状態でオーバーラップ量を調整する
と、図１０のようにカメラ視野断面は三角形なのでカメ
ラと被写体との距離が小さくなるほど視野は小さくなる
ため、調整時以上の大きさの横断面輪郭を持つ部位で
は、所定のオーバーラップ量が確保できない。このため
には、参照モデルが被検査物体の最も大きい横断面輪郭
に適合した形状であればよく、自動車のボディ５に関し
て言えば、例えば側面ではドア部、ルーフ部ではルーフ
中央部、フード／トランク部では最も高い部位が参照モ
デルの形状に適している。

【００５１】図１５は、ボディの種類が形状の異なる複
数ある場合の例である。図１５（ａ）のようなボディＡ
とＢの場合は、ボディＡの横断面輪郭の方が全ての部位
で大きいので、参照モデル９１，９２は図中の太線のよ
うになる。図１５（ｂ）のように、ボディＡ，Ｂの横断
面輪郭の大きさが各部位で異なる場合は、ボディＡ，Ｂ
の横断面輪郭の大きい方を滑らかに結ぶ図中の太線のよ
うな形状となる。

【００５２】次に、請求項１２，１３に記載したカメラ
調整方法について説明する。被検査物体の形状や種類に
よってカメラから被検査面までの距離つまり撮像距離が
変化するので、すべての場合でピントが合うようにする
ためには、カメラの被写界深度（ピントの合う範囲）を
上記撮影距離の変化に対して十分大きくとる必要があ
る。上記被写界深度は、レンズ絞り値、レンズ焦点距
離、撮影距離から計算することができるので、カメラ視
野の大きさ等からレンズ仕様や撮影距離、および必要な
被写界深度を予め決めれば、およそのレンズ絞り値を決
定することができる。

【００５３】さらに、カメラのシャッタースピードは、
本実施の形態のように被検査物体が移動している場合、
カメラ受光画像がブレないような値である必要があるの
で、上記移動速度も考慮した上でおよその絞りおよびシ
ャッタースピードを微調整し決定すれば良い。

【００５４】以下に、上記絞りおよびシャッタースピー
ドの具体的な調整方法を述べる。レンズ絞りおよびシャ
ッタースピードは、被検査面の光反射特性において最も
反射率の高い状態で、カメラの出力信号レベルが飽和し
ないようにオシロスコープ等を用いて調整する。例えば
被検査物体が自動車ボディのように塗装されている場合
は、白やシルバーメタリックといった最も明度の高い塗
装色で調整を行なえば良い。また、上記光の反射量は、
照明およびカメラと被検査面までの距離が近いほど大き
いので、例えば本実施の形態のように照明およびカメラ
位置が固定であれば、被検査物体の最大の横断面輪郭よ
り作成された上記参照モデルの表面で調整を行なえば良
い。上記調整の目安としては、明るさ（輝度）方向のダ
イナミックレンジを無駄なく使用するため、カメラの出
力信号レベルがホワイトレベルをオーバーする少し手前
であればよい。さらに、上記調整を効率よく行なうため
には、上記参照モデルの視野調整用の図形が描かれてい
る面の図形以外の背景の部分が、上記のように白やシル
バーメタリックといった反射率の最も高い状態となって
いれば、上記カメラの視野調整といっしょに調整を行な
うことができる。

【００５５】また、上記のように参照モデルの調整面を
塗装することが困難なときは、上記のような白やシルバ
ーメタリックに塗装したカメラ視野より大きいテストピ
ースを用意し、調整したいカメラ視野に対応する参照モ
デル表面に接して置き、それをカメラで撮像しながら調
整を行なえば良い。

【００５６】次に、請求項５に記載した明暗パターンに
ついて説明する。上記画像強調手段において微分による
エッジ検出を用いた場合、画像中の輝度変化を抽出する
ので図１９（ｂ）のように明暗パターンの境界線も白画
素として抽出される。よって、欠陥が明暗パターンの境
界線付近にあると、欠陥と境界線とが一体化してしまい
欠陥が孤立点として現れない場合がある。さらに、１画
面当たりに映る境界線の数が多くなるほど欠陥が消える
頻度が高くなるため、欠陥検出精度が悪化してしまうこ
とになる。例えばボディ５のフロントフェンダーの先端
部は、凸状の曲面なので凸レンズの作用をすることか
ら、明暗パターンのピッチが部位によらず一定ならば、
カメラ画像には平面部のときより多く上記境界線が映る
ことになり、欠陥検出精度が悪化してしまう。

【００５７】図２４，２５は、上記問題点を解決する一
実施の形態の説明図である。図において、点線はボディ
５の表面で反射しカメラ３の視野に映る明暗パターンシ
ート１０５の位置を示すもので、そのときの画像例は図
のようになる。例えば画像中に明暗パターン境界線が４
本現れるようにするためには、明暗パターンのピッチを
図のようにボディ５の形状を考慮し設計すれば良い。こ
こでは、明暗パターンの境界線の本数が問題であり、画
像における明暗パターンの映り方、つまり明／暗の順序
は欠陥での乱反射を利用した検出原理とは無関係なので
何等制限はない。また、図のようにボディ５の側面と水
平面とにおける明暗パターンのピッチが異なる場合は、
明暗パターンシートにおける側面から水平面に移行する
位置、例えばアーチ形状のＲ部において、明暗パターン
が不連続にならないように艶消し黒色テープを貼れば、
前後のフェンダーからフード／トランク面の間のＲ部で
も明暗パターンが極端に歪むことなく映し出すことがで
きる。

【００５８】ところで、図２４，２５では、画像中の境
界線を４本としたが、境界線の本数は各カメラにおいて
同じである必要はない。また、境界線が少ないほど画面
中に欠陥の現れる頻度は高くなるが、境界線を少なくす
るために明暗パターンのピッチを広げすぎると欠陥での
凹凸による乱反射を利用し欠陥を検出する場合に小さい
欠陥の検出精度が低下してしまうので、これらを考慮に
入れ実験的に明暗パターンを設計すれば良い。

【００５９】次に、請求項１７に記載した被検査物体の
展開図について説明する。ここでは、ボディ５の形状に
かかわらずＣＣＤカメラ３の視野に映るボディ表面には
照明手段１の明暗パターンが形成するような構成となっ
ている。つまり、図２３のようにＣＣＤカメラ３がボデ
ィ５に対して斜め前方から撮像するような構成であり、
このときのカメラ取付角度をθ２、カメラの画角をθ１
とする。このようなカメラ位置で上記検査処理を行ない
図２１のような通常の展開図に欠陥位置を表示した場
合、実際のボディ上の欠陥位置と一致しない場合があ
る。これはカメラが図２３のように斜め前方からの視点
で撮像しているのに対して、展開図はボディの真横（側
面図）および真上（水平面）からの視点で見た図であ
り、それぞれ視点が異なるためである。このような欠陥
の表示ズレを防ぐには、図２２（ｂ）のようにボディ５
を実際のカメラ３のように斜め前方から見たような展開
図を用いれば良い。このときの展開図の回転角度は、上
記角度θ１，θ２および実験的に決定すれば良い。

【００６０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明におい
ては、被検査面の横断面輪郭にほぼ適合したアーチ型形
状の照明手段から明暗パターンの面照明光を被検査物体
の周囲から照射し、上記と同様なアーチ型形状のカメラ
スタンドに取り付けられた複数の撮像装置で上記照明手
段とカメラスタンド内を移動する被検査物体の上記明暗
パターンの映し出された被検査面を撮像し、得られた各
々の受光画像から所定の面積以下で、かつ被検査物体の
移動量および移動方向が一致する物体を欠陥と判定し、
上記検出した欠陥の位置を被検査物体の展開図上に表示
するように構成したことにより、照明手段や撮像装置お
よび被検査物体に対して何等制御を加えることなく欠陥
を自動的に精度良く検出できる、という効果が得られ
る。

【００６１】また、本発明においては、上記撮像手段
（カメラ）の視野は、隣合う視野がオーバーラップし、
かつ連続した帯状を形成するため、被検査面全体を隙間
なく検査することができる。また、上記カメラの各種調
整は、被検査物体の最も大きい横断面輪郭形状の参照モ
デルを用いることで、正確かつ短時間に容易に行なうこ
とができる、という効果も得られる。

【００６２】また、本発明においては、明暗パターンの
ある受光画像の明暗パターンに平行の走査線により順次
ラベリング（番号付け）を行なうことにより、ラベリン
グ（番号付け）処理時間すなわちこの欠陥抽出処理時間
を短縮することにより、欠陥の処理時間をより高速にで
きるという効果が得られる。さらに、カメラを横向きに
することにより、カメラ台数の削減による装置コストの
低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概略正面図である。

【図２】本発明の概略上視図である。

【図３】本発明の概略側面図である。

【図４】実施の形態における照明手段１の一部の概略図
である。

【図５】図１の実施の形態における照明手段１とボディ
５の位置関係の説明図である。

【図６】照明手段１の明暗パターンシートおよびシート
ガイドの一例の概略斜視図である。

【図７】照明手段１、撮像装置３およびボディ５の位置
関係を表す概略上視図である。

【図８】明暗パターンシートの移動を示す説明図であ
る。

【図９】カメラ３の取付位置の一例を示す概略正面図で
ある。

【図１０】カメラ視野の説明図である。

【図１１】フード／トランク面およびドア面用参照モデ
ルの一例を示す図である。

【図１２】ルーフ面およびピラー面用参照モデルの一例
を示す図である。

【図１３】照明手段１、カメラ３および参照モデル９の
位置関係を示す概略上視図である。

【図１４】参照モデル９表面のカメラ視野調整用図形の
一例を示す図である。

【図１５】参照モデル９の形状を説明するための概略正
面図である。

【図１６】参照モデル９１を用いたカメラ視野調整の一
例を示す概略正面図である。

【図１７】参照モデル９２を用いたカメラ視野調整の一
例を示す概略正面図である。

【図１８】速度一致手段の一例を示す概略側面図であ
る。

【図１９】画像強調手段および追跡処理手段における画
像および処理フローの一例を示す図である。

【図２０】時間的に異なる画像における欠陥の移動を示
す図である。

【図２１】カメラ視野および展開図を示す図である。

【図２２】回転を加えた展開図を示す図である。

【図２３】ボディ５に対するカメラ取付角度および画角
を示す概略上視図である。

【図２４】ボディ５側面における明暗パターンを示す概
略上視図である。

【図２５】ボディ５水平面における明暗パターンを示す
概略上視図である。

【図２６】第１の実施の形態におけるラベリング処理走
査手順を示す図である。

【図２７】第１の実施の形態におけるカメラの向き変更
の例を示す図である。

【符号の説明】

１照明手段２撮像装置固定手段（カメラスタンド）３撮像装置（カメラ）４検査処理手段５ボディ６台車７レール８搬送コンベア９参照モデル１０出力プリンター１２欠陥発生源推定手段４１画像処理部４２追跡処理部４３ホストコンピュータ６１爪８１チェーン８２駆動装置８３パルスジェネレータ８４フック１０１蛍光灯１０２背景板１０３支柱１０４照明ユニット１０５明暗パターン拡散シート１０６シートガイド１１１車種／塗料種情報入力手段１１２欠陥数統計処理手段１１３車種検知手段１１４ボディ色検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査面に光を照射し、その被検査面か
らの反射光に基づいて受光画像を作成し、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欠陥検査装
置において、被検査物体を囲むような門型形状で被検査面に所定の明
暗パターンを形成する照明手段と、被検査物体を囲むような門型形状で被検査面からの反射
光に基づいて受光画像を作成する複数の撮像装置が所定
の位置に取り付けられるように構成された撮像装置固定
手段と、上記撮像装置より得られる受光画像に基づいて被検査面
上の欠陥を検出しその結果を出力する検査処理手段とを
有し、被検査物体が移動し上記照明手段および撮像装置処理固
定手段の中を通過する時点で被検査面の検査を行なうこ
とを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項２】上記照明手段の門型形状は、被検査物体
の横断面輪郭にほぼ適合した形状であることを特徴とす
る請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項３】上記照明手段は、上記門型形状をした白
色な背景板に複数の光源がほぼ等間隔に取り付けられて
いることを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装
置。
【請求項４】上記照明手段には、上記光源の内側つま
り被検査面側に艶消し黒色で所定の明暗パターンが形成
された光拡散シートが配置され、光源からの光が明暗パ
ターンの拡散光かつ面照明となり被検査面に照射される
ことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項５】上記明暗パターンが、上記ＣＣＤカメラ
に映る明暗パターン数に基づいて明暗パターンの間隔が
変化することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいず
れかに記載の表面欠陥検査装置。
【請求項６】上記拡散シートは、上記照明手段と同じ
門型形状で艶消し黒色のシートガイドで張られており、
上記拡散シートの張られたシートガイドは、上記光源と
は独立して移動可能な構造であることを特徴とする請求
項１乃至請求項４のいずれかに記載の表面欠陥検査装
置。
【請求項７】上記撮像装置固定手段の門型形状は、被
検査物体の横断面輪郭にほぼ適合した形状であることを
特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項８】上記撮像装置固定手段には被検査面を撮
像する向きに複数の撮像装置、例えばＣＣＤカメラが取
り付けられており、これらＣＣＤカメラの各々の視野
が、被検査面の横断面輪郭に沿った連続した帯状であ
り、かつ被検査物体の移動方向とＣＣＤカメラ受光画像
における水平もしくは垂直方向とが一致することを特徴
とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の表面欠
陥検査装置。
【請求項９】上記隣合うＣＣＤカメラの視野が所定の
大きさの領域でオーバーラップしていることを特徴とす
る請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の表面欠陥検
査装置。
【請求項１０】上記ＣＣＤカメラの視野調整およびピ
ント調整および上記オーバーラップ量調整が、被検査物
体の横断面輪郭にほぼ適合した形状で、かつその表面に
所定の間隔の線もしくは点もしくは格子線といった所定
の図形が描かれた参照モデルを用いて行なわれることを
特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の表
面欠陥検査装置。
【請求項１１】上記参照モデルは、被検査物体の最も
大きい横断面輪郭にほぼ適合した形状であることを特徴
とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の表面
欠陥検査装置。
【請求項１２】上記参照モデル表面の地、つまり上記
図形の線以外の部分の色が、被検査物体の塗装色で最も
明度の高い色、例えば白やシルバーメタリックである参
照モデルの表面を撮像しながら、上記ＣＣＤカメラのレ
ンズ絞りおよびシャッタースピードを調整することを特
徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の表
面欠陥検査装置。
【請求項１３】上記塗装色で塗装されたカメラ視野よ
り大きいテストピースを調整するカメラ視野に対応する
参照モデル表面に接して置き、それを撮像しながら上記
ＣＣＤカメラのレンズ絞りおよびシャッタースピードを
調整することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のい
ずれかに記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１４】上記照明手段および撮像装置処理固定
手段の中を通過し被検査面の検査を行なっている時点
で、被検査物体と被検査物体を移動させる搬送コンベア
との速度が一致するよう作用する速度一致手段を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１５】上記検査処理手段は、上記複数の撮像
装置（ＣＣＤカメラ）で得られた受光画像の画像データ
における空間周波数成分のうち高い周波数領域で、かつ
レベルが所定値以上の成分のみを抽出する画像強調手段
と、この処理を移動する被検査面に対して連続して行な
った結果、同一のＣＣＤカメラにおける時間的に異なる
連像した画像から被検査物体の移動量および移動方向が
所定の条件で一致する物体を検出する追跡処理手段とを
備えたことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査
装置。
【請求項１６】上記検査処理手段は、被検査物体が移
動し上記照明手段および撮像装置処理固定手段の中を通
過し始めた時点で検査開始し通過後検査終了を判断する
検査開始終了判定手段と、この検査開始地点を基準とし
被検査物体の移動量を測定する移動量測定手段とを備
え、これらから得られた情報より上記追跡処理手段で検
出された物体の被検査面上の位置を算出し、その結果を
被検査物体の展開図上に表示することを特徴とする請求
項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１７】上記被検査物体の展開図は、被検査物
体に対する上記撮像装置の取付角度および画角に基づい
て描かれていることを特徴とする請求項１乃至請求項１
６のいずれかに記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１８】上記検査処理手段は上記撮像装置固定
手段により得られる明暗パターンのある受光画像を明暗
パターンに平行の走査線によりエッジ（孤立点）抽出処
理することを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査
装置。
【請求項１９】上記撮像装置処理固定手段はＣＣＤカ
メラの向きを被検査物体の横断面輪郭方向をＣＣＤカメ
ラの横方向（画素数大）に設置し、かつ上記検査処理手
段は上記撮像装置固定手段により得られる明暗パターン
のある受光画像を明暗パターンに平行の走査線によりエ
ッジ（孤立点）抽出処理することを特徴とする請求項１
に記載の表面欠陥検査装置。