(57)【要約】【課題】車両ボデーとなるワーク等に行った塗装における塗装不良の検出を、簡易な構成の機器を用いて確実に行う。【解決手段】光源２０３は、ワークＷＫの表面の撮像を行うカメラ２０２の光軸ＡＸを軸回りに取り囲むように、複数配置される。これらの光源２０３は、制御回路チップ２０４の制御によって一つずつ順次点灯し、ワークＷＫの表面に様々な方向から光を照射する。カメラ２０２は、光源２０３が一つずつ順次点灯するその都度に、ワークＷＫの表面を撮像する。画像処理装置１０４は、カメラ２０２から送信された画像データを受けて画像処理を行い、その処理結果をモニタ１０５に出力する。【選択図】図１
2011149814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗装面の撮像を行う撮像部と、
前記撮像部の光軸を軸回りに取り囲むように配置され、前記塗装面に光を照射する複数の光源と、
前記光源を一つずつ順次点灯させその都度に前記撮像部に撮像させる制御部と、
前記撮像部からの信号を受けて画像処理を行いその処理結果を出力する画像処理部と、
を備える塗装検査装置。
【請求項２】
塗装面の撮像を行う撮像部の光軸を軸回りに取り囲むように配置された複数の光源が、一つずつ順次点灯して前記塗装面に光を照射する工程と、
前記光源が一つずつ順次点灯するその都度に、前記撮像部が、前記塗装面を撮像する工程と、
前記画像処理部が、前記撮像部からの信号を受けて画像処理を行いその処理結果を出力する工程と、
を備える塗装検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装の良否を判定する塗装検査装置及び塗装検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両ボデーとなるワーク等に塗装を行うと、塵や埃、ブツが混入する等により、ワークの表面に凹凸が生じることがある。このような塗装不良の箇所を発見するために、従来、作業者は、塗装が施されたワークの表面を目視でチェックしている。また、別の発見手法として、特許文献１に記載の塗装検査装置や特許文献２に記載の塗面検査装置を用いて、塗装不良の箇所を検出することが考えられる。
【０００３】
特許文献１に記載の塗装検査装置８は、検出部９と、画像処理部１０とで構成され、塗装面Ｆを研磨することにより生じた微小傷群を視認しやすい状態にして、該微小傷群による塗装不良の有無を検査する装置である。検出部９は、作業者又は作業ロボットにより動かすことができるものであり、検査部位Ｆａに向かって開口する箱形のフレーム１７に、塗装面Ｆの検査部位に対して光を照射する照明手段１１や、その反射光を受光する撮像手段１２等の各部を一体的に備えて構成される。塗装面Ｆの検査部位に照射された光のうち、検査部位Ｆａの表面にある微小傷群に当たった光は散乱光となる。画像処理部１０は、検出部９にて撮像した反射光（散乱光）を画像として取り込み、この画像を検査部位Ｆａの表面の微小傷群を視認しやすい状態に画像処理したものを表示出力し、この表示出力された画像に基づいて検査部位Ｆａの塗装の良否を判断する。特許文献１では、照明手段１１として、撮像手段１２を介して対称に光源を配置して該撮像手段１２を挟んで両側から検査部位Ｆａを照らすように配置する、ということが記載されている。
【０００４】
特許文献２に記載の塗面検査装置は、車両１の搬送路の両側に配置されたロボット３９、３９ａのロボットアーム９、９ａの先端部に取付けられた基部２９に、面光源１０及び撮像装置２０が取付けられて構成される。ロボット３９、３９ａは、撮像装置２０を順にシフトさせるように塗面上を走査し、かつ各走査位置で塗面に対面する３次元位置及び３軸方向の角度を任意に制御可能になっている。面光源１０は、円弧状に配列した複数個の発光ダイオード１１ａを基面１２に奥行き方向へさらに配列した発光ダイオード群で構成される光源１１と、円弧中心点を焦点Ｆとし発光ダイオード１１ａからの光を平行に偏向するフレネルレンズ１５と、焦点Ｆの位置で奥行き方向へ縦長のスリット１６を形成するスリット板１７と、ケース１３に収納させて構成される。特許文献２には、面光源１０が平行光もしくは略平行光を発して検査対象塗面を照射し、撮像装置２０が検査対象塗面での反射光を撮像装置２０（アバランシェ増倍型固体撮像カメラ２１）で撮像してその撮像範囲のアナログの画像信号を画像処理装置３０に供給し、検査対象塗面の微小欠陥がその反射光で高感度に高解像度下で検知される、という点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−９３３４０号公報（段落００２８〜００３３、００３６及び図５）
【特許文献２】特開２００６−３８５５０号公報（段落００１３、００１８〜００２０、図１、図４及び図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明者は、ワークの表面で生じた塗装不良をチェックする塗装検査作業の自動化を簡易な機械で実現するために、塗装を行ったワークに照明光を当て、この照明光が当たった状態のワークをカメラで撮像して画像データ化し、この画像データに対しデータ処理を施して影の部分に相当する箇所を抽出することを考えた。しかしながら、特許文献１に記載の塗装検査装置や特許文献２に記載の塗面検査装置のように、撮像手段（撮像装置）と照明手段（面光源）との位置関係が固定された装置では、ワークの表面に生じた塗装の凹凸の形状によっては、塗装不良の箇所があっても影が生じない場合があることに気がついた。
【０００７】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、塗装不良の検出を簡易な構成の機器を用いて確実に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の塗装検査装置は、塗装面の撮像を行う撮像部と、前記撮像部の光軸を軸回りに取り囲むように配置され、前記塗装面に光を照射する複数の光源と、前記光源を一つずつ順次点灯させその都度に前記撮像部に撮像させる制御部と、前記撮像部からの信号を受けて画像処理を行いその処理結果を出力する画像処理部と、を備える。
【０００９】
本発明の塗装検査方法は、塗装面の撮像を行う撮像部の光軸を軸回りに取り囲むように配置された複数の光源が、一つずつ順次点灯して前記塗装面に光を照射する工程と、前記光源が一つずつ順次点灯するその都度に、前記撮像部が、前記塗装面を撮像する工程と、前記画像処理部が、前記撮像部からの信号を受けて画像処理を行いその処理結果を出力する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の光源が一つずつ順次点灯して塗装面に生じた塗装不良による影が生じやすくなるので、塗装不良の検出を簡易な構成の機器を用いて確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】塗装検査装置のブロック図である。
【図２】塗装検査ユニットを開口側から見た図である。
【図３】ワークの表面を検査している塗装検査ユニットの断面図である。
【図４】制御回路チップが行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、塗装検査装置におけるワークの表面の撮像の流れを示す説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、ワークの表面に生じたブツやキズに光源からの光が当たって影が現れる様子を示す説明図である。
【図７】変形例の塗装検査ユニットを開口側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の一形態を、図１ないし図６に基づいて説明する。図１は、塗装検査装置１０１のブロック図である。塗装検査装置１０１は、ロボット１０２と、ロボット制御盤１０３と、塗装検査ユニット２０１と、画像処理装置１０４と、モニタ１０５とを備える。
【００１３】
ロボット１０２は、自動車ボデーとなるワークＷＫに塗装を行う塗装工程ラインに沿って、ワークＷＫの搬送路の両側に配置される。ロボット１０２は、可動アーム１０２ａを有する。可動アーム１０２ａの先端には、塗装検査ユニット２０１が取り付けられている。ロボット１０２は、ロボット制御盤１０３から送信される制御信号に応じて動くための回路、機構及び動力源を備えており、ロボット制御盤１０３からの電気信号を受けて可動アーム１０２ａを動かし、塗装検査ユニット２０１をワークＷＫの表面（塗装面）に沿って走査させる。可動アーム１０２ａは、ユニバーサルジョイント（図示せず）を有し、各走査位置でワークＷＫの表面に対し三次元位置及び三軸方向の角度を任意に動かせるようになっている。
【００１４】
塗装検査ユニット２０１は、ワークＷＫの表面を撮像して撮像結果に応じたデータ信号を画像処理装置１０４に送信する。画像処理装置１０４は、コンピュータであり、データ信号に基づく塗装検査ユニット２０１での撮像結果を画像処理するプログラムが組み込まれている。画像処理装置１０４は、この画像処理の結果を、モニタ１０５に出力表示する。このモニタ１０５には、一例として、液晶ディスプレイを採用することができる。
【００１５】
図２は、塗装検査ユニット２０１を開口側から見た図である。図３は、ワークＷＫの表面を検査している塗装検査ユニット２０１の断面図である。図１ないし図３に基づいて、塗装検査ユニット２０１について詳細に述べる。塗装検査ユニット２０１は、撮像部としてのカメラ２０２と、複数の光源２０３と、制御部としての制御回路チップ２０４とを備える。カメラ２０２及び光源２０３は、一方の面を開口した扁平な直方体形状のフレーム２０５に収納される。フレーム２０５の開口に対面するフレーム２０５の底部２０５ａの中央には、可動アーム１０２ａが取り付けられている。また、この底部２０５ａにおける可動アーム１０２ａが延出する側の面には、制御回路チップ２０４が配置される。この制御回路チップ２０４は、カメラ２０２及び複数の光源２０３のそれぞれにコード（図示せず）を介して接続していて、これらを駆動制御する回路が組み込まれている。
【００１６】
カメラ２０２は、フレーム２０５の底部２０５ａの中央を貫通して配置され、フレーム２０５の開口からその外側を撮像する向きに配置される。このとき、カメラ２０２の光軸ＡＸは、フレーム２０５の側部２０５ｂが延びる方向と平行に向けられる。
【００１７】
複数の光源２０３は、可視光を発するもので、フレーム２０５が形成する空間の内側でフレーム２０５の側部２０５ｂのそれぞれに取り付けられ、カメラ２０２の光軸ＡＸをその軸回りに取り囲んでいる。
【００１８】
図４は、制御回路チップ２０４が行う処理の流れを示すフローチャートである。制御回路チップ２０４は、光源２０３を一つずつ順次点灯させ、その都度にカメラ２０２に撮像させ、撮像結果に基づく画像データを生成し、この画像データを画像処理装置１０４に送信出力する処理を行う。
【００１９】
より詳細には、制御回路チップ２０４は、画像処理装置１０４からの撮像開始信号の入力を待機している（ステップＳ１０１）。画像処理装置１０４は、ロボット制御盤１０３に制御信号を送ってロボット１０２を動かし、ワークＷＫの表面のうち塗装検査を行おうとする箇所に塗装検査ユニット２０１を予め位置付けた上で、画像処理装置１０４に撮像開始信号を送信出力する。
【００２０】
制御回路チップ２０４は、撮像開始信号が入力されると（ステップＳ１０１のＹ）、複数の光源２０３のうち一つの光源２０３のみを点灯させる（ステップＳ１０２）。これにより、ワークＷＫの表面は、点灯された光源２０３からの光で照射される。
【００２１】
続いて、制御回路チップ２０４は、カメラ２０２を制御してワークＷＫの表面を撮像させる（ステップＳ１０３）。カメラ２０２、は、レンズ及び受光素子（いずれも図示せず）を備えており、レンズを通して受光素子に入射した光に基づいて画像データを生成し、この画像データを制御回路チップ２０４に送信する。制御回路チップ２０４は、カメラ２０２から入力された画像データを画像処理装置１０４に送信出力する（ステップＳ１０４）。
【００２２】
続いて、まだ点灯していない光源２０３が残っている場合（ステップＳ１０５のＹ）、制御回路チップ２０４は、現在点灯している光源２０３を消灯させた後にまだ点灯させていない別の一つの光源２０３のみを点灯させ（ステップＳ１０６）、処理をステップＳ１０３に戻す。これにより、ワークＷＫの表面は、ステップＳ１０２とは異なる角度で入射される光源２０３からの光で照射される。
【００２３】
一方、全ての光源２０３を点灯させてカメラ２０２による撮像を行った場合（ステップＳ１０６のＮ）、制御回路チップ２０４は、現在点灯している光源２０３を消灯させ（ステップＳ１０７）、画像処理装置１０４に対して撮像完了信号を送信出力し（ステップＳ１０８）、一連の処理を終える。撮像完了信号を受信した画像処理装置１０４は、ロボット制御盤１０３に制御信号を送ってロボット１０２を動かし、ワークＷＫの表面のうち上記の一連の処理で塗装検査を行った箇所とは別の箇所に塗装検査ユニット２０１を位置付けて、画像処理装置１０４に再び撮像開始信号を送信出力する。
【００２４】
再び図１を参照する。画像処理装置１０４は、制御回路チップ２０４から送信出力された画像データを受信すると、画像処理装置１０４に組み込まれたプログラムの記述に従って画像処理を行い、この画像処理の結果をモニタ１０５に出力表示させる。この画像処理は、塗装検査ユニット２０１（制御回路チップ２０４）からの画像データに基づいて、カメラ２０２が撮像したワークＷＫの表面の塗装検査対象箇所に含まれる影の有無を判定するものである。画像処理の一例は、可動アーム１０２ａの位置及び向きの情報に対応付けて画像データベース（図示せず）に予め格納されている塗装済みのワークＷＫの車種別の撮像済み画像データと、塗装検査ユニット２０１（制御回路チップ２０４）からの画像データとの画素同士を比較して不一致箇所の画素数が所定数以上である場合に、塗装不良と判定する処理である。画像処理の別の一例は、塗装検査ユニット２０１（制御回路チップ２０４）からの画像データにおける輝度を画素別に数値化し、この輝度が所定値以下である場合に塗装不良と判定する処理である。画像処理としては、この他にも、様々なものを用いることができる。
【００２５】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、塗装検査装置１０１におけるワークＷＫの表面の撮像の流れを示す説明図である。以下、塗装検査ユニット２０１に備わる四つの光源２０３を、図５（ａ）〜図５（ｄ）における時計回り順に、第１光源２０３ａ、第２光源２０３ｂ、第３光源２０３ｃ、第４光源２０３ｄと呼ぶ。また、図５（ａ）〜図５（ｄ）は、いずれも、カメラ２０２からワークＷＫの表面を見た塗装検査装置１０１を示している。
【００２６】
塗装検査装置１０１では、制御回路チップ２０４の行う制御により、複数の光源２０３（第１光源２０３ａ〜第４光源２０３ｄ）が一つずつ順次点灯する。点灯する順番の一例は、第１光源２０３ａ（図５（ａ））、第２光源２０３ｂ（図５（ｂ））、第３光源２０３ｃ（図５（ｃ））、第４光源２０３ｄ（図５（ｄ））の順である。このように、カメラ２０２の光軸ＡＸ（図３参照）を軸回りに取り囲むように配置された複数の光源２０３が一つずつ点灯することにより、ワークＷＫの表面には様々な方向から光が入射することになる。そして、光源２０３が一つずつ点灯するその都度、カメラ２０２がワークＷＫの表面を撮像し、その撮像されて生じた画像データが画像処理装置１０４で画像処理されてモニタ１０５に出力される。
【００２７】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、ワークＷＫの表面に生じたブツ３０１やキズ３０２に光源２０３からの光が当たって影３０３が現れる様子を示す説明図である。ワークＷＫの表面に光が入射することにより、ワークＷＫの表面に生じたブツ３０１やキズ３０２による塗装不良の箇所に影３０３が生じる。ここで、本実施の形態の塗装検査装置１０１で重要なのは、ワークＷＫの表面に対して上記のように様々な方向から光が入射されるために、ブツ３０１やキズ３０２がどのような形状をなしていても影３０３が確実に生じ、カメラ２０２によってその影３０３が撮像されてその結果がモニタ１０５に表示されるということである。
【００２８】
このように、本実施の形態の塗装検査装置１０１によれば、カメラ２０２と複数の光源２０３とを備えるという簡易な機器構成でありながら、複数の光源２０３が一つずつ順次点灯してワークＷＫの表面に生じたブツ３０１やキズ３０２等の塗装不良による影３０３が生じやすくなるので、ワークＷＫの塗装工程での塗装不良の検出を確実にすることができる。そして、この塗装検査装置１０１では、確実に影３０３が生じるので、光の向きを変えるためにワークＷＫの表面に対して塗装検査ユニット２０１を３６０度回転させるような機構を備える必要がなく、塗装検査装置１０１の構成を簡易なものにすることができる。
【００２９】
図７は、変形例の塗装検査ユニット２０１’を開口側から見た図である。複数の光源２０３は、カメラ２０２の光軸ＡＸを軸回りに取り囲むように配置されていればよい。このため、光源２０３の個数は四個でなくてもよい。一例として、図７に示すように、塗装検査ユニット２０１’には八個の光源２０３が八角形をなすように取り付けられていてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０１    塗装検査装置
１０４    画像処理装置（画像処理部）
２０２    カメラ（撮像部）
２０３    光源
２０４    制御回路チップ（制御部）
ＡＸ      光軸
ＷＫ      ワーク（塗装面）
【図１】
2011149814.tif 000003
【図２】
2011149814.tif 000004
【図３】
2011149814.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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