(57)【要約】【課題】車両側面の塗面を検査するために必要なスペースの省スペース化が図られ、かつ検査精度も向上させ得る車両用塗面検査装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、車両１の側面の塗面１ａを光照射する面照射体１０と、イメージセンサＣＣＤカメラ１１とを互いの中心光軸を前方で交差させるように両側に備え、搬入されてきた塗面１ａに対して姿勢制御される。この撮像装置は、アーム１３を水平回転軸線を中心に回転させる回転駆動部１４と、アーム１３をその中間位置で垂直回転軸線を中心に水平面で旋回させる旋回駆動部１６とを備える。アーム１３の回転角及び旋回角の制御により所定の検査領域での正反射光をＣＣＤカメラ１１へ入射させるように、三次元形状計測器２０で計測された所定の検査領域の三次元形状データに対応する回転角制御信号及び旋回角制御信号を車両搬送に同期して回転駆動部１４及び旋回駆動部１６に供給する制御手段が付属する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の塗面を面状に光照射する面照射体と、イメージセンサとを互いの中心光軸を前方で交差させるように両側に備えた撮像装置が、搬送路に沿って搬入されてきた車両の塗面に対して、光照射された塗面での正反射光をイメージセンサに入射させるように姿勢制御されると共に、イメージセンサの画像信号を処理して塗面を検査するようになった車両用塗面検査装置において、
車両側面の塗面を検査する撮像装置の面照射体及びイメージセンサが、搬送路の側方に搬送路に沿って水平に配置されたアームの両側の端部にそれぞれ取付けられると共に、撮像装置に対して搬送路の上流側に、前記塗面の三次元形状を非接触式に計測する三次元形状計測器が配置され、
前記撮像装置が、前記アームをその縦方向の水平回転軸線を中心に回転させる回転駆動部と、前記アームをその中間位置で垂直回転軸線を中心に水平面で旋回させる旋回駆動部とを備え、
前記アームの回転角及び旋回角の制御により塗面の所定の検査領域での正反射光をイメージセンサへ入射させるように、前記三次元形状計測器で計測された所定の検査領域の三次元形状データに対応する回転角制御信号及び旋回角制御信号を車両搬送に同期して前記回転駆動部及び前記旋回駆動部に逐次供給する制御手段が、付属していることを特徴とする車両用塗面検査装置。
【請求項２】
車両側面の塗面の検査領域を分担するように、複数個の撮像装置が上下方向へ配列されたことを特徴とする請求項１記載の車両用塗面検査装置。
【請求項３】
撮像装置が、車両側面の塗面を上下方向へ走査するように、垂直のガイドレールにスライド可能にガイドされていることを特徴とする請求項１記載の車両用塗面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の塗面を面状に光照射する面照射体と、イメージセンサとを互いの中心光軸を前方で交差させるように両側に備えた撮像装置の姿勢が、搬送路に沿って搬入されてきた車両の塗面に対して、光照射された塗面での正反射光をイメージセンサに入射させるように制御されると共に、イメージセンサの画像信号を処理して塗面を検査するようになった車両用塗面検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
文献１によれば、図４に示すように、平行光で面照射する面照射体７と、この面照射体に間隔を置いて側方へ配置されたイメージセンサ６とを備え、正反射光が入射するように前方位置で互いの中心光軸が交差するようにそれぞれ配向されている撮像装置９をロボット５のアーム先端部に取付けて、車両１の塗面に対する撮像装置９の三次元位置及び姿勢を制御しつつ塗面を走査することにより、イメージセンサ６から出力される画像信号レベルが、正常塗面に対応する高信号レベルから低下するのを検出して車両１の塗面に生じている微小欠陥を自動的に検知する車両用塗面検査装置が開示されている。
【０００３】
また、文献２によれば、車両等の塗面に明暗パターンを映し出すように面照射する面照射体と、塗面を撮像して得られる明暗パターンの受光画像を画像データに変換するように、互いの中心光軸が交差するように配向されたイメージセンサとを備え、画像データから明暗パターンの明部と暗部の境界領域を抽出し、その明暗境界領域の画像を所定のしきい値で２値化し、その２値化画像の明暗境界領域の幅のばらつき度合に応じて塗面の平滑性を判定する塗膜平滑性検査装置が周知である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１３３４０９号公報
【特許文献２】
特開平９−１２６７４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような面照射体とイメージセンサとを間隔を置いて両側に配置された撮像装置をロボットアームの先端部に取付けて、搬入してくる車両の上面に加えて、側面も走査しようとすると、ロボット自体の構造が大型になるだけでなく、側面領域にこれらの動作スペースを用意する必要があり、占有スペースも広くなる問題がある。また、ロボットは、車両の形状に対応する走査を行うようにティーチングされるが、車両の搬送路への搭載位置が正規の位置からずれると、ティーチングデータは固定であるために検査結果に相応の誤差を生じる問題もある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みて、特に車両側面の塗面を検査するために必要なスペースの省スペース化が図られ、かつ検査精度も向上させ得る車両用塗面検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、車両の塗面を面状に光照射する面照射体と、イメージセンサとを互いの中心光軸を前方で交差させるように両側に備えた撮像装置が、搬送路に沿って搬入されてきた車両の塗面に対して、光照射された塗面での正反射光をイメージセンサに入射させるように姿勢制御されると共に、イメージセンサの画像信号を処理して塗面を検査するようになった車両用塗面検査装置において、車両側面の塗面を検査する撮像装置の面照射体及びイメージセンサが、搬送路の側方に搬送路に沿って水平に配置されたアームの両側の端部にそれぞれ取付けられると共に、撮像装置に対して搬送路の上流側に、塗面の三次元形状を非接触式に計測する三次元形状計測器が配置され、
撮像装置が、アームをその縦方向の水平回転軸線を中心に回転させる回転駆動部と、アームをその中間位置で垂直回転軸線を中心に水平面で旋回させる旋回駆動部とを備え、アームの回転角及び旋回角の制御により塗面の所定の検査領域での正反射光をイメージセンサへ入射させるように、三次元形状計測器で計測された所定の検査領域の三次元形状データに対応する回転角制御信号及び旋回角制御信号を車両搬送に同期して回転駆動部及び旋回駆動部に逐次供給する制御手段が、付属していることを特徴とする。
【０００８】
三次元形状計測器で計測された車両側面の塗面の三次元形状データを基にその検査領域に面直の法線は解析可能であり、また面照射体及びイメージセンサの中心光軸の交点の頂角の二等分線である撮像基準線が法線に揃うと、面照射体の検査領域での正反射光はイメージセンサへ入射する。また、撮像装置のアームの縦方向の水平回転軸線を中心にした回転及びその中間位置での垂直回転軸線を中心の旋回により、撮像基準線を法線に揃えることは可能である。これにより、制御手段は、検査領域の三次元形状データに応じて、塗面の検査領域での反射光を車両搬送に同期してイメージセンサへ入射させる角度制御信号を回転駆動部及び旋回駆動部にそれぞれ供給して、アームの回転角及び旋回角を可変させることにより撮像装置の姿勢制御を行わせる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を基に本発明の実施の形態による車両用塗面検査装置を説明する。撮像装置１９は、アーム１３の両側の端部にそれぞれ取付けられた面照射体として例えば直管形蛍光灯を光源に用いて所定範囲を平行光線で照射する面発光体１０及びイメージセンサであるＣＣＤカメラ１１と、アーム１３をその縦方向の水平回転軸線を中心に回転させるように、アーム１３の縦方向の中間部分に設けられたシャフト１２を回転駆動するモータ内蔵の回転駆動部１４と、アーム１３をその中間位置で垂直回転軸線を中心に水平面で旋回させるように、回転駆動部１４に下設されたシャフト１５を回転させるモータ内蔵の旋回駆動部１６とを備えている。アーム１３は車両の搬送路に沿って側方で水平に延在すると共に、面発光体１０及びＣＣＤカメラ１１は、それぞれ中心光軸Ａ１、Ａ２が所定の前方位置で互いに交差するように、互い同じ傾斜角で配向されて取付けらている。
【００１０】
この撮像装置は、車両側面の塗面１ａの検査領域を分担するように、上下方向に３段に重ねられ、各旋回駆動部１６が、フロアに立設された基部フレーム１８に抱持部材１６ａで所定の間隔を置いてそれぞれ取付けられている。面発光体１０の中心光軸Ａ１及びＣＣＤカメラ１１の中心光軸Ａ２は、例えば前方３０ｃｍで例えば９０°前後の角度で交差すると共に、この交点に、アーム１３に対してその中間位置を直交する二等分線ある撮像基準線Ａ０が、中心光軸Ａ１、Ａ２の交差角の二等分線として同一面上で交差する。換言すれば、撮像基準線Ａ０が前方３０ｃｍで塗面に面直になると、その正反射光がＣＣＤカメラ１１に入射する。
【００１１】
撮像装置１９に対して搬送路の上流側には、車両側面の塗面１ａの三次元形状を非接触式に計測する三次元形状計測器２０が、３個の撮像装置１９のそれぞれの分担範囲を計測するように、支柱２１に上下方向に３段に間隔を置いて取付けられている。この三次元形状計測器は、レーザビームを発射して塗面を面走査し、三角測量の原理を基に塗面の反射レーザ光の入射位置及び走査角度を基に三次元位置が解析されることにより、これにより三次元形状が計測される。その外、光学式に非接触状態で三次元形状を計測する装置として、種々の方式のものが汎用されている。
【００１２】
このような側面用の塗面検査装置は、搬送路の反対側の側面領域にも配置されると共に、上面の塗面を検査するように撮像装置をアーム先端部に取付けて塗面を走査するロボットも設置されている。
【００１３】
図２に示すように、撮像装置１９のそれぞれに所属する回転駆動部１４及び旋回駆動部１６には、アーム１３の回転角及び旋回角の制御により、塗面１ａの所定の検査領域での正反射光をＣＣＤカメラ１１へ入射させるように、回転角制御信号及び旋回角制御信号を車両搬送に同期して逐次出力する上段、中段及び下段用の制御手段２４、２４ａ、２４ｂが付属している。また、３個の面発光体１０には、塗面１ａの所定の検査領域の面形状を車両搬送に同期して逐次計測し、その中心部に対して面直になる法線を解析して、逐次法線データを出力する上段、中段及び下段用の法線解析手段２３、２３ａ、２３ｂが付属している。
【００１４】
即ち、この法線解析手段は、例えば２０平方ｃｍ程度の検査領域ごとに面計測を行うように、車両の搬入位置に同期して逐次制御盤から供給される計測指令信号に応答して、逐次解析結果を出力する。制御手段２４、２４ａ、２４ｂは、入力した所属の法線データに対応して、各検査領域の中心部の法線に撮像基準線Ａ０を揃える回転角及び旋回角を解析すると共に、搬送速度に対応して所定時間だけ所属の計測指令信号から遅延した撮像指令信号が制御盤から逐次供給されるのに応答して、解析された回転角制御信号及び旋回角制御信号を出力すると共に、その直後に撮像領域が所属の計測領域に合致するタイミングで撮像を行わせる。
【００１５】
画像処理装置２５は、文献１として説明したように、ＣＣＤカメラ１１により撮像した画像信号レベルが、正常塗面に対応する高信号レベルから所定量低下するか否かを判断して微小欠陥位置を検知する。表示データ作成手段２６は、車両１をグラフィックデータを作成すると共に、供給された両側及び上面の塗面の画像処理データをグラフィック処理することにより、車両の画像に重ねて微小欠陥位置を指示するグラフィックデータを作成し、画像表示装置に表示させたり或はプリンタにプリントアウトさせる。
【００１６】
このように構成された車両用塗面検査装置の動作は次の通りである。車両１が三次元形状計測器２０の対面位置に搬入されてくると、２０平方ｃｍ程度の塗面１ａの所定の検査領域が３段に逐次搬送方向へ２０ｃｍ程度づつシフトするごとに計測され、その都度計測された検査領域の中心部の法線が三次元形状の面形状を基に解析される。３段の撮像装置１９は、逐次入力する所定の検査領域の法線データに撮像方向が一致するように解析されたアーム１３の回転角及び旋回角に応じて姿勢制御されることにより、逐次対面する検査領域の中心部に対して撮像基準線Ａ０が面直になった状態で撮像される。これにより、各検査領域の画像信号が処理され、反対側の側面及び上面の塗面の画像処理データと併せて、車両１の検査結果がグラフィック表示されてモニタ或は出力可能となる。尚、中心光軸Ａ１、Ａ２の交点に、塗面１ａが正確に位置しなくてもある程度の距離誤差範囲で、或は法線の基準になる部分の周辺で面形状が多少変化しても平行光線の僅かな拡散により検査は可能である。
【００１７】
図３は別の実施の形態による車両用塗面検査装置を示すもので、１個の撮像装置１９が支持フレーム３０に設けられたレール３１に沿って昇降可能にガイドされており、同様に三次元形状計測装置２０もフロアに立設された支持フレーム３５に設けられたレール３６に昇降可能にガイドされ、それぞれに付属の駆動装置により例えば３個所て計測・撮像作動を行うように車両の搬送速度よりも高速に上下に計測走査及び撮像走査が行われるようになっている。これにより、車両１が三次元形状計測器２０の対面位置に搬入されてくると、所定の検査領域が僅かに搬送方向へずれつつ３段に計測され、さらに逐次搬送方向へシフトされた所定の検査領域が昇降の繰返しで計測され、その都度解析されたその中心部の法線データ対応して撮像装置１９は３段の対応する検査領域に対して姿勢制御され、逐次搬送方向へシフトした検査領域を昇降の繰返しで撮像する。
【００１８】
尚、場合により、１個の撮像装置を昇降駆動し、三次元形状計測装置を固定の複数個で構成したり、逆に撮像装置を固定の複数個にし、１個の三次元形状計測装置を昇降駆動させることも考えられる。さらに、本発明は、冒頭に説明したように、縞模様を照射する面照射体と、イメージセンサとを互いの中心光軸を前方で交差させるように両側に備えて、光照射された塗面での正反射光によるイメージセンサの撮像データを画像処理して塗面の平滑度を検査する撮像装置等、面照射体と、イメージセンサとを備えて塗面に対して面直に姿勢制御されて撮像する種々の方式の撮像装置に適用することができる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、側面専用の検査装置を別途に用意することにより、構造的に大きなロボットを用いることなく、また特に搬送路の側方の占有面積も狭くした状態で車両の塗面検査が可能となる。また、搬送路の上流側で面形状を計測することにより、ティーチングが不要になり、搬送路への車両の搭載位置が標準位置からずれている場合でも対応した姿勢制御が行われて検査精度が向上する。請求項２の発明によれば、複数個の撮像装置が上下方向へ配列されることにより、車両の側面が広くても上下方向の走査を要することなく、搬送速度に対して余裕を持って高精度の測定が可能となる。請求項３の発明によれば、撮像装置が搬送速度よりも高速に上下方向へ走査されることにより、車両の側面が広くても１個の撮像装置で検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による車両用塗面検査装置を示す斜視図である。
【図２】同車両用塗面検査装置に付属する回路装置部分の構成を示す図である。
【図３】別の実施の形態による車両用塗面検査装置要部を説明する斜視図である。
【図４】従来の車両用塗面検査装置の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１ａ  塗面
１０  面発光体
１１  ＣＣＤカメラ
１３  アーム
１４  回転駆動部
１６  旋回駆動部
１９  撮像装置
２０  三次元形状計測器
３１，３６  レール
【図１】
2004333356.tif 000003
【図２】
2004333356.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004333356.tif 000006