| 【発明の名称】 |
表面欠陥検査装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】永田 壮司
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| 【要約】 |
【課題】低光沢部材の表面欠陥検査装置として小型、軽量化したものを提供する。
【解決手段】外部に設けられた光源と、光源からの光を導く光ファイバー１０５と、一つのケーシング１０１内に収められ、光ファイバー１０５によって導かれた光を照射するライトガイド１０７と、照射された光をストライプ光にするスリット部材１０９と、ストライプ光を所定の方向へ導く第１の反射鏡１１１と、ストライプ光を疑似的に無限遠から投影された光とするためのルーペ１１３と、ストタイプ光を被検査面１とストライプ光の光軸とのなす角が１〜１５度の角度で被検査面１に投影されるように、ストライプ光を導く第２の反射鏡１１５と、被検査面１から反射したストライプ光を所定の方向へ導く第３の反射鏡１１７と、第３の反射鏡によって導かれた光を受光して、被検査面１を撮像するＣＣＤカメラと、を有することを特徴とする表面欠陥検査装置１００。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被検査面にストライプパターンを投影し、該投影されたストライプパターンを撮像手段により撮像して、被検査面の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置において、前記ストライプパターンの光軸と前記被検査面とのなす角が１〜１５゜となるように前記ストライプパターンを前記被検査面に投影する反射鏡と、前記被検査面からの正反射光を前記撮像手段へ導く反射鏡と、を有することを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項２】 前記ストライプパターンは、前記表面欠陥検査装置の外部に設けられた光源から光を導いて形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の表面欠陥検査装置。
【請求項３】 前記反射鏡は表面鏡であることを特徴とする請求項１記載の表面欠陥検査装置。
【請求項４】 外部に設けられた光源と、該光源からの光を導く光ファイバーと、一つのケーシング内に収められ、前記光ファイバーによって導かれた光を所定の方向に照射するライトガイドと、該ライトガイドから照射された光を所定のストライプ光にするスリット部材と、該スリット部材により形成されたストライプ光を所定の方向へ導く第１の反射鏡と、該第１の反射鏡からのストライプ光を、疑似的に無限遠から投影された光とするためのルーペと、該ルーペを通過したストライプ光を、該ストライプ光の光軸と被検査面とのなす角が１〜１５゜で被検査面に投影されるように、該ストライプ光を導く第２の反射鏡と、前記被検査面に投影されストライプ光を、前記被検査面の正反射方向から所定の方向へ導く第３の反射鏡と、該第３の反射鏡によって導かれた光を受光して、前記被検査面を撮像する撮像手段と、を有することを特徴とする表面欠陥検査装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車のバンパーなどの樹脂成形品の表面欠陥を検査するための装置に関し、特に、表面光沢の低い部材の表面欠陥を検査するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車のバンパーなどの樹脂成形品は、製造時の条件によって、部品の表面に、いわゆる波打ち状態と呼ばれる欠陥（以下、ここでは「波打ち欠陥」という）が生じることがある。このような波打ち欠陥は、製品の見映えを悪くするため、通常、塗装前の検査工程において、そのチェックを行うようにしている。
【０００３】従来、このような塗装前の樹脂形成品の表面欠陥を検査するための検査装置としては、例えば特開平１０−３００４４６号公報には、ストライプパターンを、投影角度を変えることのできる照明手段によりバンパー面に投影し、投影されたストライプパターンをＣＣＤカメラで撮像して、最も明るく写る角度のときに撮像されたストライプ画像から、ストライプの歪みを検出し、波打ち欠陥を捕える技術が開示されている。
【０００４】この公報記載の技術は、塗装前の樹脂形成品の場合、その表面光沢が低いことから、ストライプ光の被検査面における反射が低いため、これを最もよく捕らえるができるように、ストライプパターンの投影角度を可変としたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公報において用いられている装置では、ストライプパターンを照明手段により直接被検査面に投影していることから、投影角度を低くすることを考慮した場合、照明手段やＣＣＤカメラがバンパー面と干渉しないように、これらを投影ポイントから遠い位置に配設しなければならなず、どうしても装置が大型化してしまい使いづらいといった問題があった。
【０００６】本発明の目的は、低光沢部材の表面欠陥を検査するための装置として、小型、軽量化した表面欠陥検査装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【０００８】（１）被検査面にストライプパターンを投影し、該投影されたストライプパターンを撮像手段により撮像して、被検査面の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置において、前記ストライプパターンの光軸と前記被検査面とのなす角が１〜１５゜となるように前記ストライプパターンを前記被検査面に投影する反射鏡と、前記被検査面からの正反射光を前記撮像手段へ導く反射鏡と、を有することを特徴とする表面欠陥検査装置。
【０００９】（２）前記ストライプパターンは、前記表面欠陥検査装置の外部に設けられた光源から光を導いて形成されたものであることを特徴とする。
【００１０】（３）前記反射鏡は表面鏡であることを特徴とする。
【００１１】（４）外部に設けられた光源と、該光源からの光を導く光ファイバーと、一つのケーシング内に収められ、前記光ファイバーによって導かれた光を所定の方向に照射するライトガイドと、該ライトガイドから照射された光を所定のストライプ光にするスリット部材と、該スリット部材により形成されたストライプ光を所定の方向へ導く第１の反射鏡と、該第１の反射鏡からのストライプ光を、疑似的に無限遠から投影された光とするためのルーペと、該ルーペを通過したストライプ光を、該ストライプ光の光軸と被検査面とのなす角が１〜１５゜で被検査面に投影されるように、該ストライプ光を導く第２の反射鏡と、前記被検査面に投影されストライプ光を、前記被検査面の正反射方向から所定の方向へ導く第３の反射鏡と、該第３の反射鏡によって導かれた光を受光して、前記被検査面を撮像する撮像手段と、を有することを特徴とする表面欠陥検査装置。
【００１２】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、請求項ごとに以下のような効果を奏する。
【００１３】請求項１記載の本発明によれば、反射鏡を用いてストライプパターンを被検査面へ投影することとしたので、ストライプパターンの光軸と被検査面とのなす角が１〜１５゜と低い角度であっても、ストライプパターンを直接被検査面へ投影する場合と比較して、装置を小型化することができる。
【００１４】請求項２記載の本発明によれば、光源を外部に設けたことで、装置の軽量化を図ることができる。
【００１５】請求項３記載の本発明によれば、反射鏡として表面鏡を用いたことで、ガラス製の通常の鏡のように表面と裏面との２重反射がなく、鮮明な画像を得ることができる。
【００１６】請求項４記載の本発明によれば、光源を外部に設けて光ファイバーにより導くことで、装置の軽量化を図ることができ、また、複数の反射鏡によりストライプ光を被検査面へ投影しているので、ストライプ光の光軸と被検査面とのなす角が１〜１５゜と低い角度であっても、装置を小型化することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。
【００１８】図１は、本発明を適用した表面欠陥検査装置のシステム構成図である。
【００１９】この装置は、大別して、センサヘッド１００と、電源ボックス２００と、パソコン３００とから構成されている。
【００２０】センサヘッド１００は、検査員による持運びが可能な小型軽量の可搬型センサヘッドであって、バンパー面１（被検査面）上に所定のストライプパターンを投影し、そのストライプパターンを正反射方向から撮像する機能を有している。
【００２１】図２は、このセンサヘッド１００の構成図である。
【００２２】センサヘッド１００は、ケーシング１０１内に、光軸１０３を基準として配列した光学系として、順に、外部に配置された光源（電源ボックス内部）から光ファイバー１０５を介して伝搬された光を照射するライトガイド１０７と、ライトガイド１０７から照射された光を面状のストライプパターンの光（ストライプ光）に変換するスリット部材１０９と、スリット部材１０９からのストライプ光を次のルーペの方向に反射させる第１の反射鏡１１１と、ストライプパターンが疑似的に無限遠から投影されているようにするためのルーペ１１３と、ルーペ１１３を通過したストライプ光をバンパー面１の方向に反射させる第２の反射鏡１１５と、バンパー面１からの反射光を次のＣＣＤカメラの方向に反射させる第３の反射鏡１１７と、第３の反射鏡１１７を介してバンパー面１上に投影されたストライプパターンを撮像するＣＣＤカメラ１１９とを有している。
【００２３】センサヘッド１００の上記光学系は、センサヘッド１００がバンパー面１にセットされた状態において、バンパー面１と光軸１０３とのなす角が、１０°となるように構成されている。これは、後述するように、被検査面に投影されたストライプパターンをＣＣＤカメラによって最も明るく、かつ、確実に撮像できる最も好ましい角度となるようにしたものである。
【００２４】このために、本実施形態では、反射鏡１１１，１１５によってスリット部材１０９からのストライプ光を被検査面へ投影している。また、バンパー面１に投影されたストライプパターンは、その正反射方向から撮像するため、すなわち、バンパー面１と反射光の光軸とのなす角が１０゜となるように、ＣＣＤカメラ１１９方向へ導く第３の反射鏡１１７によってＣＣＤカメラ１１９方向へ導いている。
【００２５】反射鏡１１１，１１５，１１７は、いずれもアルミニウム製部材の表面を鏡面研磨加工して表面鏡としたものである。これにより、複数の反射鏡を用いた場合でも装置を軽量化することができると共に、反射鏡として通常のガラス鏡を用いた場合と比較して、反射画像を鮮明にすることができる。なお、アルミニウム製部材に代えて、その他の金属部材やガラスの表面にアルミニウムを蒸着して鏡面としたものでもよい。
【００２６】スリット部材１０９は、例えば、縦方向の黒色のストライプを横方向に等間隔で施して白色と黒色の各ストライプに同じ幅を持たせたストライプパターンの光を形成する。
【００２７】ルーペ１１３は、主に凸レンズによって構成されたレンズ系であり、ストライプパターンを疑似的に無限遠から投影されているようにすることで、スリット部材とバンパー面１との実際の距離を長くすることなく、バンパー面１に投影されたストライプパターン像の拡大率（被検査面に拡大されるストライプ像の大きさの割合）を大きくし、これを撮像したときの感度を向上させるものである。
【００２８】ＣＣＤカメラ１１９は、センサヘッド１００の小型軽量化を図るため、ＣＣＤエリアイメージセンサ素子（以下、ＣＣＤ素子と称する）と、このＣＣＤ素子の全面に配置された撮像のためのレンズと、ＣＣＤ素子からの電気信号をビデオ信号として外部へ出力するための増幅回路と、から構成されており、ＣＣＤ素子を駆動するために駆動信号を供給する駆動装置は、電源ボックス２００内に配置されている。また、ＣＣＤカメラ１１９は、光学的に遠くにあるストライプパターンを撮像できるよう、遠方にピントが合わされている。
【００２９】センサヘッド１００の底面には、このセンサヘッド１００をバンパー面１に対して所定の位置（と姿勢）にセットするための複数の脚部１２１が設けられている。すなわち、検査員がセンサヘッド１００を手に持って脚部１２１をバンパー面１に当接させることで、センサヘッド１００はバンパー面１に対して所定の位置（と姿勢）にセットされる。
【００３０】電源ボックス２００には、図示しないが、電源のほか、光源やＣＣＤカメラ１１９の駆動装置などが収納されている。したがって、電源ボックス２００内の光源からの光は、光ファイバー１０５によりライトガイド１０７に伝搬されており、また、電源ボックス２００とＣＣＤカメラ１１９とは、駆動信号をＣＣＤ素子へ供給するための信号線とＣＣＤ素子から出力されたビデオ信号を伝送するビデオケーブルが一体化した専用線１２３により接続されている。
【００３１】パソコン３００は、電源ボックス２００の動作を制御するほか、撮像されたバンパー面１上のストライプパターンの画像データを取り込み、取り込んだ画像を中間処理（例えば、二値処理やフィルタ処理）し、ストライプ画像（ストライプパターンの画像）の解析を行うことで、バンパー面１の波打ちランクを判定し、その結果を表示する。また、取り込んだ画像を保存する機能も有している。
【００３２】以下、被検査面であるバンパー面１に対するストライプ光の投影角度について説明する。
【００３３】図３は、ストライプ光の投影角度（ストライプ光の光軸と被検査面とのなす角）を変えて、バンパー面１に対しストライプ光を投影し、バンパー面１からの正反射方向から撮像したときのストライプ画像を示す図面である。この図において、図３Ａは投影角度２０゜、図３Ｂは投影角度１５゜、図３Ｃは投影角度１０゜である。
【００３４】図３Ａに示すように、投影角度が２０゜のときには、バンパー面１の光沢が低いために、全くストライプ画像が得られていない。これに対し、図３Ｂに示す投影角度１５゜のときには、ストライプ画像を撮像することができている。しかし、画像処理、特に２値化処理の影響で、コントラストが余り高くなく、またストライプ像も余りはっきりと出ていない。そして、図３Ｃに示すように、投影角度１０゜のときには、充分コントラストの高いストライプ画像を得ることができている。
【００３５】これらの結果から、ストライプ光の投影角度は、１５゜以下、好ましくは１０゜以下であることが分かる。
【００３６】本実施形態では、先に説明したように反射鏡１１３および１１５によって、ストライプ光を折り返させて、被検査面に投影し、かつ被検査面での正反射を反射鏡１１７によりＣＣＤカメラへ導いている。これにより、照明手段やカメラなどが被検査面と干渉することなく、センサヘッドの小型化に成功したものである。
【００３７】なお、投影角度の下限については、被検査面に対してストライプ光を投影できる角度であればいかようなものでもよく、例えば１゜でも、反射鏡を用いることで、装置を大きくすることなく可能である。
【００３８】以上本発明を適用した実施形態について、パンパー面を例に説明したが、本発明は、バンパー面の検査に限定されるものではなく、光沢の低い樹脂成形品一般についても適用可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年６月２８日（１９９９．６．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７２３４９
【弁理士】
【氏名又は名称】八田 幹雄 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２９３０（Ｐ２００１−１２９３０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月１９日（２００１．１．１９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１８１３２２ |
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