(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面部と平面部に連続する曲面部とこれらの面内に位置する段差面部を有するワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査するに際し、ワークの表面において直交する２方向の断面曲率と同２方向のワークの長さに基づいて光学的センサの走査方向と走査速度を選定し、選定した走査方向と、ワークの表面において直交する２方向の断面における段差面部の高さと、予め設定したワークの形状データに基づいて光学的センサの走査パターンを選定し、光学的センサの走査方向と走査速度と走査パターンに基づいてワークおよび光学的センサの少なくとも一方を多軸方向に移動させて表面欠陥を検査することを特徴とする表面欠陥検査方法。
【請求項２】
ワークの表面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段を備えた光学的センサを用い、選定した走査方向と走査速度と走査パターンに基づいてワークの表面を走査する際に、ワークの形状を計測して得た形状データおよびワークの三次元形状データの少なくとも一方に基づいて、ワークの表面に対する照明手段の照射角度および撮像手段の撮像角度が常に一定になるように光学的センサの角度や高さを制御すると共に、光学的センサの撮像手段で撮像した画像から照射光位置を算出し、照射光位置と走査速度に対応した所定の照射制御位置から照射光ずれ量を算出し、照射光ずれ量に比例する照射角度および撮像角度の少なくとも一方の補正制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査方法。
【請求項３】
平面部と平面部に連続する曲面部とこれらの面内に位置する段差面部を有するワークの表面を複数の光学的センサで走査して表面欠陥を検査するに際し、ワークの表面において直交する２方向の断面曲率と同２方向のワークの長さに基づいて複数の光学的センサの走査方向と走査速度を選定し、選定した走査方向と、ワークの表面において直交する２方向の断面における段差面部の高さと、予め設定したワークの形状データに基づいて複数の光学的センサの走査パターンを選定し、各光学的センサの走査方向と走査速度と走査パターンに基づいてワークおよび各光学的センサの少なくとも一方を多軸方向に移動させて表面欠陥を検査することを特徴とする表面欠陥検査方法。
【請求項４】
ワークの表面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段を備えた複数の光学的センサを用い、選定した走査方向と走査速度と走査パターンに基づいてワークの表面を走査する際に、ワークの表面に対する照明手段の照射角度および撮像手段の撮像角度が常に一定になるように光学的センサの角度や高さを制御すると共に、光学的センサの撮像手段で撮像した画像から照射光位置を算出し、照射光位置と走査速度に対応した所定の照射制御位置から照射光ずれ量を算出し、照射光ずれ量に比例する撮像角度および照射角度の少なくとも一方の補正制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の表面欠陥検査方法。
【請求項５】
ワークの形状を計測して得た計測データおよび予め設定した三次元形状データの少なくとも一方を用いて、ワークの表面において直交する２方向の断面曲率と同２方向のワークの長さを算出し、これらの算出データと予め設定した所定値とを比較して光学的センサの走査方向を選定すること特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面欠陥検査方法。
【請求項６】
ワークの形状を計測して得た計測データおよび予め設定した三次元形状データの少なくとも一方を用いて、光学的センサの走査方向とワークの表面において直交する２方向の断面における段差面部の高さを算出し、光学的センサの走査方向、段差面部の高さと予め設定した所定値との比較結果、およびワークの形状データに基づいて、光学的センサの走査パターンを選定すること特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面欠陥検査方法。
【請求項７】
平面部と平面部に連続する曲面部を有するワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査する装置であって、
ワークを一方向に搬送するワーク搬送手段と、
ワークの平面部との間で相対的な移動を伴って平面部を所定の撮像角度で撮像する手段を含む平面部検出センサと、
ワークの曲面部との間で湾曲断面の連続方向に沿って相対的な移動を伴って曲面部を所定の撮像角度で撮像する手段を含む曲面部検出センサと、
平面部検出センサおよび曲面部検出センサから得た画像を処理してワークの表面欠陥を抽出する画像処理手段を備え、
平面部検出センサおよび曲面部検出センサが、ワークの表面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と、照明手段に対向して配置され且つ照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段を各々備えており、
予め設定されたワークの形状データと搬送されるワークの位置データに基づいてワークの表面に対する照射角度および撮像角度が一定となるように照明手段の角度および高さならびに撮像手段の角度および高さを制御するセンサ制御手段を備え、
さらに、曲面部検出センサが、ワークの曲面部に対する略曲率中心の軸回り方向に照明手段および撮像手段を傾斜させるセンサ傾動手段を備え、
センサ制御手段が、ワークの曲面部における湾曲断面の接線に対して照明手段による照射方向および撮像手段による撮像方向が直交するようにセンサ傾動手段を駆動する制御を行うことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項８】
ワーク搬送手段が、曲面部の湾曲断面の連続方向が搬送方向に交差する姿勢でワークを搬送し、且つワークが曲面部検出センサに対応する位置で停止可能であり、曲面部検出センサをワーク搬送方向に対して交差する方向に移動可能に設けたことを特徴とする請求項７に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項９】
曲面部検出センサが、ワークの搬送方向に対して交差する方向に移動するセンサ移動手段を備え、センサ移動手段に照明手段および撮像手段が一体的に設けてあることを特徴とする請求項７又は８に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１０】
ワーク搬送方向において各センサよりも上流側に、ワークの高さおよび平面形状を計測するワーク計測手段を備え、センサ制御手段が、予め設定されたワークの形状データとワーク計測手段からの計測データとを比較して照明手段および撮像手段の角度や高さを補正する制御を行うことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１１】
ワーク搬送方向において各センサよりも上流側に、ワークの高さおよび平面形状を計測するワーク計測手段を備え、ワーク計測手段からの計測データとセンサ制御手段からの制御データに基づいて曲面部検出センサの照明手段および撮像手段の角度や高さの制御特性と走査位置の制御特性を補正するセンサ制御補正手段を備えたことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１２】
センサ制御手段が、予め設定されたワークの形状データとワーク計測手段からの計測データとを比較して平面部検出センサおよび曲面部検出センサの走査タイミングおよび画像処理手段の処理タイミングを決定する制御を行うことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１３】
多軸制御型ロボットアームのハンド部に、光源と照明手段と撮像手段を一体的に備えた光学的センサを設けると共に、センサ制御手段からの制御データに基づいてロボットアームを制御するロボット制御手段を備えたことを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項に記載の表面欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的センサを用いてワークの表面欠陥を検査する方法および装置装置であって、例えば、自動車の製造において、プレス形成された車体パネルの表面における凹凸等の表面欠陥を検査するのに利用される表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の表面欠陥検査装置としては、例えば、特開平８−５５７３号公報などに示されたものがあった。
【０００３】
同公報に開示された表面欠陥検査装置は、ワークの一方側斜め上方に位置してワークに面状の照明光を照射する光源と、ワークの他方側斜め上方に位置してワークの表面を撮像するエリアセンサカメラを備えており、カメラにより撮像した受光画像を画像処理してワークの表面に存在する凹凸等の表面欠陥を検出するものである。このとき、照明光の照射角度およびカメラによる撮像角度は、ワークの表面を基準として１０度以下の低角度であると共に、いずれもほぼ一定の角度になっている。したがって、カメラにより撮像した受光画像としては、照明光の正反射光を捕らえることになり、ワークの表面欠陥を影すなわち明部中の暗点として撮像したものとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような従来の表面欠陥検査装置にあっては、ワークの表面が平坦である場合には良好な表面欠陥検出を行うことができるが、自動車の車体パネルのように表面が平面部と平面部に連続する曲面部を有する場合には、照明光の照射角度やカメラの撮像角度を一定にすると、とくに曲面部に対する検出エリアが極端に狭くなる検出限界があり、曲面部の表面欠陥検査を充分に行うことが困難であるという問題点があった。また、現状の車体パネルの生産タクトは数秒単位であり、表面欠陥検査装置に車体パネルを通過させるコンベアにも搬送速度の速い（例えば５０ｍ／ｍｉｎ）ものが使用されることから、コンベアの搬送処理能力の面からも検査可能な範囲が制約されるという問題点があり、これらの問題点を解決することが課題であった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、平面部と平面部に連続する曲面部を有するワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査するに際し、平面部および曲面部のいずれに対しても表面欠陥の検査を高精度に且つ迅速に行うことができ、インラインでの表面欠陥検査にも充分適用することができる適用表面欠陥検査る表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる表面欠陥検査方法は、請求項１として、平面部と平面部に連続する曲面部とこれらの面内に位置する段差面部を有するワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査するに際し、ワークの表面において直交する２方向の断面曲率と同２方向のワークの長さに基づいて光学的センサの走査方向と走査速度を選定し、選定した走査方向と、ワークの表面において直交する２方向の断面における段差面部の高さと、予め設定したワークの形状データに基づいて光学的センサの走査パターンを選定し、光学的センサの走査方向と走査速度と走査パターンに基づいてワークおよび光学的センサの少なくとも一方を多軸方向に移動させて表面欠陥を検査する構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００７】
また、本発明に係わる表面欠陥検査方法は、請求項２として、ワークの表面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段を備えた光学的センサを用い、選定した走査方向と走査速度と走査パターンに基づいてワークの表面を走査する際に、ワークの形状を計測して得た形状データおよびワークの三次元形状データの少なくとも一方に基づいて、ワークの表面に対する照明手段の照射角度および撮像手段の撮像角度が常に一定になるように光学的センサの角度や高さを制御すると共に、光学的センサの撮像手段で撮像した画像から照射光位置を算出し、照射光位置と走査速度に対応した所定の照射制御位置から照射光ずれ量を算出し、照射光ずれ量に比例する照射角度および撮像角度の少なくとも一方の補正制御を行う構成とし、請求項３として、平面部と平面部に連続する曲面部とこれらの面内に位置する段差面部を有するワークの表面を複数の光学的センサで走査して表面欠陥を検査するに際し、ワークの表面において直交する２方向の断面曲率と同２方向のワークの長さに基づいて複数の光学的センサの走査方向と走査速度を選定し、選定した走査方向と、ワークの表面において直交する２方向の断面における段差面部の高さと、予め設定したワークの形状データに基づいて複数の光学的センサの走査パターンを選定し、各光学的センサの走査方向と走査速度と走査パターンに基づいてワークおよび各光学的センサの少なくとも一方を多軸方向に移動させて表面欠陥を検査する構成とし、請求項４として、ワークの表面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段を備えた複数の光学的センサを用い、選定した走査方向と走査速度と走査パターンに基づいてワークの表面を走査する際に、ワークの表面に対する照明手段の照射角度および撮像手段の撮像角度が常に一定になるように光学的センサの角度や高さを制御すると共に、光学的センサの撮像手段で撮像した画像から照射光位置を算出し、照射光位置と走査速度に対応した所定の照射制御位置から照射光ずれ量を算出し、照射光ずれ量に比例する撮像角度および照射角度の少なくとも一方の補正制御を行う構成とし、請求項５として、ワークの形状を計測して得た計測データおよび予め設定した三次元形状データの少なくとも一方を用いて、ワークの表面において直交する２方向の断面曲率と同２方向のワークの長さを算出し、これらの算出データと予め設定した所定値とを比較して光学的センサの走査方向を選定する構成とし、請求項６として、ワークの形状を計測して得た計測データおよび予め設定した三次元形状データの少なくとも一方を用いて、光学的センサの走査方向とワークの表面において直交する２方向の断面における段差面部の高さを算出し、光学的センサの走査方向、段差面部の高さと予め設定した所定値との比較結果、およびワークの形状データに基づいて、光学的センサの走査パターンを選定する構成としている。
【０００８】
本発明に係わる表面欠陥検査装置は、請求項７として、平面部と平面部に連続する曲面部を有するワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査する装置であって、ワークを一方向に搬送するワーク搬送手段と、ワークの平面部との間で相対的な移動を伴って平面部を所定の撮像角度で撮像する手段を含む平面部検出センサと、ワークの曲面部との間で湾曲断面の連続方向に沿って相対的な移動を伴って曲面部を所定の撮像角度で撮像する手段を含む曲面部検出センサと、平面部検出センサおよび曲面部検出センサから得た画像を処理してワークの表面欠陥を抽出する画像処理手段を備え、平面部検出センサおよび曲面部検出センサが、ワークの表面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と、照明手段に対向して配置され且つ照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段を各々備えており、予め設定されたワークの形状データと搬送されるワークの位置データに基づいてワークの表面に対する照射角度および撮像角度が一定となるように照明手段の角度および高さならびに撮像手段の角度および高さを制御するセンサ制御手段を備え、さらに、曲面部検出センサが、ワークの曲面部に対する略曲率中心の軸回り方向に照明手段および撮像手段を傾斜させるセンサ傾動手段を備え、センサ制御手段が、ワークの曲面部における湾曲断面の接線に対して照明手段による照射方向および撮像手段による撮像方向が直交するようにセンサ傾動手段を駆動する制御を行う構成とし、請求項８として、ワーク搬送手段が、曲面部の湾曲断面の連続方向が搬送方向に交差する姿勢でワークを搬送し、且つワークが曲面部検出センサに対応する位置で停止可能であり、曲面部検出センサをワーク搬送方向に対して交差する方向に移動可能に設けた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００９】
また、本発明に係わる表面欠陥検査装置は、請求項９として、曲面部検出センサが、ワークの搬送方向に対して交差する方向に移動するセンサ移動手段を備え、センサ移動手段に照明手段および撮像手段が一体的に設けてある構成とし、請求項１０として、ワーク搬送方向において各センサよりも上流側に、ワークの高さおよび平面形状を計測するワーク計測手段を備え、センサ制御手段が、予め設定されたワークの形状データとワーク計測手段からの計測データとを比較して照明手段および撮像手段の角度や高さを補正する制御を行う構成とし、請求項１１として、ワーク搬送方向において各センサよりも上流側に、ワークの高さおよび平面形状を計測するワーク計測手段を備え、ワーク計測手段からの計測データとセンサ制御手段からの制御データに基づいて曲面部検出センサの照明手段および撮像手段の角度や高さの制御特性と走査位置の制御特性を補正するセンサ制御補正手段を備えた構成とし、請求項１２として、センサ制御手段が、予め設定されたワークの形状データとワーク計測手段からの計測データとを比較して平面部検出センサおよび曲面部検出センサの走査タイミングおよび画像処理手段の処理タイミングを決定する制御を行う構成とし、請求項１３として、多軸制御型ロボットアームのハンド部に、光源と照明手段と撮像手段を一体的に備えた光学的センサを設けると共に、センサ制御手段からの制御データに基づいてロボットアームを制御するロボット制御手段を備えた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【００１０】
なお、上記構成において、ワークの平面部は、完全に平面を成すものだけでなく、比較的曲率の小さい湾曲面も含むものとする。これに対して曲面部は、平面部に比べて曲率が明らかに大きく変化している面とする。
【００１１】
【発明の作用】
【００１４】
本発明の請求項１に係わる表面欠陥検査方法では、ワークが、平面部と平面部に連続する曲面部とこれらの面内に位置する段差面部を有している。そして、このワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査するに際し、まず、ワークの表面において直交する２方向の断面曲率と同２方向のワークの長さに基づいて光学的センサの走査方向と走査速度を選定する。この際、ワークの表面において直交する２方向は、例えば、ワークが、曲面部の湾曲断面の連続方向が搬送方向に対して交差する姿勢で搬送されている場合、搬送方向とこの搬送方向を横切る方向である。そして、選定した走査方向と、先の２方向の断面における段差面部の高さと、ＣＡＤ情報等のような予め設定したワークの形状データに基づいて光学的センサの走査パターンを選定したのち、光学的センサの走査方向と走査速度と走査パターンに基づいて、ワークおよび光学的センサの少なくとも一方を多軸方向に移動させて表面欠陥を検査する。
【００１５】
本発明の請求項２に係わる表面欠陥検査方法では、ワークの表面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段を備えた光学的センサを用いる。すなわち、光学的センサは、照明手段により、ワークの一方側斜め上方から照明光を所定の照射角度で照射し、撮像手段により、ワークの他方側斜め上方から照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する。このとき、照明手段による照射角度は、例えばワークの表面に対して１０度以下とし、撮像手段による撮像角度は、例えば１０〜３０度の範囲とする。したがって、所定の照射角度で照射された照明光のうち、表面欠陥の無い部分に当たった光は、照射角度と同じ角度で反射するので撮像手段には撮像されず、表面欠陥に当たって照射角度よりも大きい角度で乱反射した光のみが撮像手段に撮像される。これにより、撮像手段では、表面欠陥を高輝度で捕らえた受光画像が形成される。また、受光画像は、エッジ抽出のための微分処理、ノイズ除去のための平滑化処理、および表面欠陥を孤立点として検出するための二値化処理などの画像処理が成され、これにより表面欠陥の抽出が可能となる。
【００１６】
そして、当該表面欠陥検査方法では、上記の光学的センサを用いると共に、選定した走査方向と走査速度と走査パターンに基づいてワークの表面を走査する際に、ワークの形状を実際に計測して得た形状データおよびＣＡＤ情報等のワークの三次元形状データの少なくとも一方に基づいて、ワークの表面に対する照明手段の照射角度および撮像手段の撮像角度が常に一定になるように光学的センサの角度や高さを制御する。その一方では、光学的センサの撮像手段で撮像した画像から照射光位置（光舌位置）を算出し、照射光位置と走査速度に対応した所定の照射制御位置から照射光ずれ量を算出し、照射光ずれ量に比例する照射角度および撮像角度の少なくとも一方の補正制御を行う。
【００１７】
本発明の請求項３に係わる表面欠陥検査方法では、ワークが、平面部と平面部に連続する曲面部とこれらの面内に位置する段差面部を有しており、このワークの表面を複数の光学的センサで走査して表面欠陥を検査する。すなわち、ワークの表面において直交する２方向の断面曲率と同２方向のワークの長さに基づいて複数の光学的センサの走査方向と走査速度を選定する。この際、ワークの表面において直交する２方向は、例えば、ワークが、曲面部の湾曲断面の連続方向が搬送方向に対して交差する姿勢で搬送されている場合、搬送方向とこの搬送方向を横切る方向である。そして、選定した走査方向と、先の２方向の断面における段差面部の高さと、ＣＡＤ情報等のような予め設定したワークの形状データに基づいて複数の光学的センサの走査パターンを選定したのち、各光学的センサの走査方向と走査速度と走査パターンに基づいて、ワークおよび各光学的センサの少なくとも一方を多軸方向に移動させて表面欠陥を検査する。
【００１８】
本発明の請求項４に係わる表面欠陥検査装置では、ワークの表面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段を備えた複数の光学的センサを用いる。そして、選定した走査方向と走査速度と走査パターンに基づいてワークの表面を走査する際に、ワークの表面に対する照明手段の照射角度および撮像手段の撮像角度が常に一定になるように複数の光学的センサの角度や高さを制御する。その一方、複数の光学的センサの撮像手段で撮像した画像から照射光位置（光舌）を算出し、照射光位置と走査速度に対応した所定の照射制御位置から照射光ずれ量を算出し、照射光ずれ量に比例する撮像角度および照射角度の少なくとも一方の補正制御を行うこととなる。
【００１９】
本発明の請求項５に係わる表面欠陥検査方法では、光学的センサの走査方向を選定するにあたり、ワークの形状を実際に計測して得た計測データおよびＣＡＤ情報のように予め設定した三次元形状データの少なくとも一方を用いて、ワークの表面において直交する２方向の断面曲率と同２方向のワークの長さを算出し、これらの算出データと予め設定した所定値とを比較して光学的センサの走査方向を選定する。
【００２０】
本発明の請求項６に係わる表面欠陥検査方法では、光学的センサの走査パターンを選定するにあたり、ワークの形状を実際に計測して得た計測データおよびＣＡＤ情報等のような予め設定した三次元形状データの少なくとも一方を用いて、光学的センサの走査方向とワークの表面において直交する２方向の断面における段差面部の高さを算出し、光学的センサの走査方向、段差面部の高さと予め設定した所定値との比較結果、およびワークの形状データに基づいて、光学的センサの走査パターンを選定する。
【００２１】
本発明の請求項７に係わる表面欠陥検査装置では、平面部と平面部に連続する曲面部を有するワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査する装置において、ワークを一方向に搬送するワーク搬送手段と、光学的センサとして、ワークの平面部との間で相対的な移動を伴って平面部を所定の撮像角度で撮像する手段を含む平面部検出センサを備えており、平面部は、光学的センサによる走査をいずれの方向に行っても検出エリアがほぼ一様であるから、ワークの移動、平面部検出センサの移動、あるいは双方の移動によりワークと平面部検出センサとを相対的に移動させて平面部を撮像する。
【００２２】
また、曲面部は、光学的センサによる走査を湾曲方向に行うと検出エリアが極端に狭くなることから、当該表面欠陥検査装置では、光学的センサとして、ワークの曲面部との間で湾曲断面の連続方向に沿って相対的な移動を伴って曲面部を所定の撮像角度で撮像する手段を含む曲面部検出センサを備えており、ワークの移動、曲面部検出センサの移動、あるいは双方の移動によってワークと曲面部検出センサとを湾曲断面の連続方向に沿って相対的に移動させ、曲率に左右されることなく所定の検出エリアを確保して曲面部を撮像する。
【００２３】
そして、画像処理手段において、平面部検出センサおよび曲面部検出センサの各撮像手段から入力した画像に対して、エッジ抽出のための微分処理、ノイズ除去のための平滑化処理、および表面欠陥を孤立点として検出するための二値化処理などを行って表面欠陥を抽出する。なお、表面欠陥の抽出結果は、ＣＲＴやプリンタなどの表示手段に表示することが可能である。
また、上記の表面欠陥検査装置では、平面部検出センサおよび曲面部検出センサにおいて、照明手段により、ワークの一方側斜め上方から照明光を所定の照射角度で照射し、撮像手段により、ワークの他方側斜め上方から照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する。このとき、照明手段による照射角度は、例えばワークの表面に対して１０度以下とし、撮像手段による撮像角度は、例えば１０〜３０度の範囲とする。したがって、所定の照射角度で照射された照明光のうち、表面欠陥の無い部分に当たった光は、照射角度と同じ角度で反射するので撮像手段には撮像されず、表面欠陥に当たって照射角度よりも大きい角度で乱反射した光のみが撮像手段に撮像される。これにより、撮像手段では、表面欠陥を高輝度で捕らえた受光画像が形成される。
さらに、当該表面欠陥検査装置では、例えばワークが車体パネルである場合には各種類の諸寸法が予め設定されており、また、例えばワーク搬送手段においてワークの位置を検出することが可能であるから、上記の如くワークの表面を撮像するに際して、センサ制御手段において、予め設定されたワークの形状データと搬送されるワークの位置データに基づいてワークの表面に対する照射角度および撮像角度が一定となるように照明手段の角度および高さならびに撮像手段の角度および高さを制御する。これにより、各種ワークに対する照明手段の照射角度および撮像手段の撮像角度が常に最適なものとなる。
そしてさらに、上記の表面欠陥検査装置では、曲面部検出センサが、ワークの曲面部に対する略曲率中心の軸回り方向に照明手段および撮像手段を傾斜させるセンサ傾動手段を備えており、センサ制御手段が、ワークの曲面部における湾曲断面の接線に対して照明手段による照射方向および撮像手段による撮像方向が直交するようにセンサ傾動手段を駆動する制御を行う。つまり、ワークの曲面部を検査するときに、その湾曲断面の連続方向に照明光を照射して撮像を行うと、湾曲の影響によって照明光の照射範囲が湾曲の片側あるいは両側に落ち込む状態となり、広い検出エリアの確保が困難になる場合がある。これに対して、当該表面欠陥検査装置では、曲面部における湾曲断面の接線に対して照射方向および撮像方向が直交するように制御を行うことにより、照明光の照射範囲の落ち込みを低減させて広い検出エリアを確保する。
【００２４】
本発明の請求項８に係わる表面欠陥検査装置では、ワーク搬送手段により、その搬送方向に対して曲面部の湾曲断面の連続方向が交差する姿勢でワークを搬送しているので、表面欠陥の検査が比較的容易である平面部に対しては、搬送方向の上流側あるいは下流側から撮像を行うようにして平面部検出センサをワーク搬送方向に対して不動に設け、ワークを搬送しながら平面部検出センサで平面部を撮像する。また、曲面部に対しては、曲面部の湾曲断面の連続方向に撮像を行うようにして曲面部検出センサをワーク搬送方向に対して交差する方向に移動可能に設け、ワークの搬送を停止させるとともに曲面部検出センサを移動させて曲面部を撮像する。これにより、曲面部検出センサと曲面部の正しい位置関係を確保したうえで、曲率に左右されることなく所定の検出エリアを確保して曲面部の撮像が行われる。
【００２７】
本発明の請求項９に係わる表面欠陥検査装置では、曲面部検出センサが、ワークの搬送方向に対して交差する方向に移動するセンサ移動手段を備えており、センサ移動手段に照明手段および撮像手段が一体的に設けてあるので、照明手段と撮像手段とが互いの位置関係を一定に保ちつつ同時に移動する。
【００２９】
本発明の請求項１０に係わる表面欠陥検査装置では、ワーク搬送方向において各センサよりも上流側に、ワークの高さおよび平面形状を計測するワーク計測手段を備えており、センサ制御手段が、予め設定されたワークの形状データとワーク計測手段からの計測データとを比較して照明手段および撮像手段の角度や高さを補正する制御を行う。つまり、例えばワークが車体パネルである場合、ワークは全体的に湾曲していることが多く、ワーク搬送手段に載置した際に自重により変形することがある。この場合、ワークは、高さが小さくなり且つ湾曲方向の長さが大きくなる状態に変形する。そこで、当該表面欠陥検査装置では、ワーク計測手段により、実際のワークの高さおよび平面形状を計測し、センサ制御手段により、予め設定されたワークの形状データと計測データを比較し、変形により生じた寸法差に応じて照明手段および撮像手段の角度や高さを補正し、これにより実際のワークに対する照明角度および撮像角度を最適なものにする。
【００３０】
本発明の請求項１１に係わる表面欠陥検査装置では、請求項１４と同様にワーク計測手段によって実際のワークの高さおよび平面形状を計測し、センサ制御補正手段において、ワーク計測手段からの計測データと、各センサの照明手段および撮像手段の角度や高さの制御特性を決定しているセンサ制御手段からの制御データに基づいて、曲面部検出センサの照明手段および撮像手段の角度や高さの制御特性と走査位置の制御特性を補正し、これにより、曲面部センサにおいて、実際のワークに対する照明角度や撮像角度を最適なものにすると共に、曲面部に対する走査開始位置を決定する。
【００３１】
本発明の請求項１２に係わる表面欠陥検査装置では、センサ制御手段が、予め設定されたワークの形状データとワーク計測手段からの計測データとを比較して平面部検出センサおよび曲面部検出センサの走査タイミングおよび画像処理手段の処理タイミングを決定する制御を行うので、ワークが変形して位置がずれている場合でも、そのずれたワークの曲面部に対して曲面部検出センサによる走査が確実に開始されると共に、画像処理手段による処理が確実に開始される。
【００３２】
本発明の請求項１３に係わる表面欠陥検査装置では、多軸制御型ロボットアームのハンド部に、光源と照明手段と撮像手段を一体的に備えた光学的センサを設け、ロボット制御手段により、センサ制御手段からの制御データに基づいてロボットアームの制御を行うものとなっている。すなわち、ワークの大きさや表面形状に応じて選定された走査方向、走査速度および走査パターンに基づいて、ロボットアームの動作により光学的センサの移動が行われ、また、ロボットアームの動作により、光学的センサにおける照明手段の照射角度や撮像手段の撮像角度が常に一定に保たれることとなる。
【００３３】
【発明の効果】
【００３５】
本発明の請求項１に係わる表面欠陥検査方法によれば、平面部と平面部に連続する曲面部とこれらの面内に位置する段差面部を有するワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査するに際し、曲面部の曲率、段差面部の高さおよび長さ等が異なる多品種のワークを扱う混成ラインであっても、各ワークに合わせた充分な検査性能および検査範囲を得ることができ、表面欠陥の検査を精度良く行うことができる。
【００３６】
本発明の請求項２に係わる表面欠陥検査方法によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、ラインにおける一定のタクトタイム内において充分な検査性能および検査範囲を得ることができる。
【００３７】
本発明の請求項３に係わる表面欠陥検査方法によれば、平面部と平面部に連続する曲面部とこれらの面内に位置する段差面部を有するワークの表面を複数の光学的センサによる走査で表面欠陥を検査するに際して、曲面部の曲率、段差面部の高さおよび長さ等が異なる多品種のワークを扱う混成ラインであっても、各ワークに合わせた充分な検査性能および検査範囲を得ることができ、表面欠陥の検査を精度良く行うことができる。
【００３８】
本発明の請求項４に係わる表面欠陥検査方法によれば、請求項３と同様の効果を得ることができるうえに、ラインにおける一定のタクトタイム内において充分な検査性能および検査範囲を得ることができる。
【００３９】
本発明の請求項５に係わる表面欠陥検査方法によれば、請求項１〜４と同様の効果を得ることができるうえに、多品種のワークの形状に合わせて光学的センサの走査方向を正確に選定することができ、表面欠陥の検査精度のさらなる向上に貢献することができる。
【００４０】
本発明の請求項６に係わる表面欠陥検査方法によれば、請求項１〜５と同様の効果を得ることができるうえに、多品種のワークの形状に合わせて光学的センサの走査パターンを正確に選定することができ、表面欠陥の検査精度のさらなる向上に貢献することができる。
【００４１】
本発明の請求項７に係わる表面欠陥検査装置によれば、平面部と平面部に連続する曲面部を有するワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査する装置において、ワーク搬送手段、平面部検出センサ、曲面部検出センサおよび画像処理手段を採用したことにより、平面部および曲面部のいずれに対しても表面欠陥の検査を高精度に行うことができ、とくに曲面部に対しては、曲率に左右されることなく表面欠陥の検査を高精度に行うことができる。
また、上記の表面欠陥検査装置によれば、全体の諸寸法や曲面部の曲率等が異なる各種ワークに対して、照明手段による照射角度や撮像手段による撮像角度を常に最適なものにすることができ、各種ワークの表面欠陥検査を高精度に行うことができる。
さらに、上記の表面欠陥検査装置によれば、とくに曲面部検出センサに対して、センサ制御手段により駆動されるセンサ傾動手段を採用したことから、曲面部における照明光の落ち込みを低減させて広い検出エリアを安定して確保することができ、曲面部に対する検査精度のさらなる向上を実現することができる。
【００４２】
本発明の請求項８に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項７と同様の効果を得ることができるうえに、間欠式コンベア等のワーク搬送手段を用いてワークの平面部および曲面部の表面欠陥検査を迅速に行うことができ、とくに曲面部に対しては、光学的センサと曲面部の正しい位置関係を確保したうえで、曲率に左右されることなく表面欠陥の検査を迅速に行うことができ、プレスのインラインにおける表面欠陥検査にも充分に適用することができる。また、曲面部を検査する際にはワークの搬送を停止させるので、曲面部の検査とワークの搬送速度とは無関係になり、高速のワーク搬送手段を採用することが可能になり、インラインにおけるワークの搬送処理機能を高めることができる。
【００４４】
本発明の請求項９に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項７及び８と同様の効果を得ることができるうえに、センサ移動手段に照明手段および撮像手段を一体的に設けた曲面部検出センサを採用したことにより、曲面部検出センサの構造を簡単で且つ小型軽量なものにすることが可能となり、また、照明手段と撮像手段とが互いの位置関係を一定に保ちつつ同時に移動するので、両手段の動作の信頼性を高めることができる。
【００４６】
本発明の請求項１０に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項７〜９と同様の効果を得ることができるうえに、検査前にワークを計測するワーク計測手段を採用すると共に、ワーク計測手段により得た計測データと予め設定したワークの形状データに基づいてセンサ制御手段で補正制御を行うことから、ワークが自重で変形している場合であっても、照明手段による照射角度および撮像手段による撮像角度を最適なものにすることができると共に、ワークの曲面部の表面欠陥検査を高精度に行うことができる。
【００４７】
本発明の請求項１１に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項７〜１０と同様の効果を得ることができるうえに、センサ制御補正手段において、ワーク計測手段からの計測データとセンサ制御手段からの制御データに基づいて曲面部検出センサの照明手段および撮像手段の角度や高さの制御特性と走査位置の制御特性を補正することにより、ワークが自重で変形している場合でも、曲面部センサにおいて、実際のワークに対する照明角度や撮像角度を最適なものにすることができると共に、曲面部に対する操作開始位置を正確に決定することができ、曲面部の表面欠陥検査を高精度に行うことができる。
【００４８】
本発明の請求項１２に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項１０及び１１と同様の効果を得ることができるうえに、センサ制御手段において、予め設定されたワークの形状データとワーク計測手段からの計測データとを比較して平面部検出センサおよび曲面部検出センサの走査タイミングおよび画像処理手段の処理タイミングを決定することにより、検査されるワークが変形してワーク搬送手段上での位置がずれている場合であっても、そのずれたワークの曲面部に対して曲面部検出センサによる走査および画像処理手段による処理を確実に開始することができ、ワークの曲面部の表面欠陥検査をより高精度に行うことができる。
【００４９】
本発明の請求項１３に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項７〜１２と同様の効果を得ることができるうえに、光源と照明手段と撮像手段を一体化した光学的センサとしたことにより、例えば照明光を伝送するための光ファイバ等を最小限あるいは廃止した構成にすることが可能になり、光学的センサのコンパクト化を実現することができる。また、光学的センサをロボットアームのハンド部に取付けると共に、センサ制御手段からの制御データが入力されるロボット制御手段によりロボットアームを制御することから、光学的センサの走査方向、走査速度および走査パターンに自在に対応することができると共に、多品種のワークの表面形状に対して、その表面に対する照明手段の照射角度や撮像手段の撮像角度が常に一定となるように、光学的センサの姿勢調整をより柔軟に行うことができ、充分な検査範囲を得て表面欠陥の検査を高精度に行うことができる。
【００５０】
【実施例】
図１〜図９は、本発明に係わる表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置の一実施例を説明する図である。
【００５１】
図１に示す表面欠陥検査装置は、光学的センサを用いてパネル状ワークＷの表面における凹凸等の表面欠陥を検査する装置である。ワークＷは、平面矩形状を成しており、平面部Ｆとその一辺に連続する曲面部Ｒを有している。曲面部Ｒは平面部Ｆの辺に沿う方向に湾曲断面が連続している。
【００５２】
表面欠陥検査装置は、図の右方向となる一方向にワークＷを水平搬送するワーク搬送手段１を備えると共に、光学的センサとして、ワークＷの平面部Ｆを所定の撮像角度で撮像する手段を含む平面部検出センサ２と、ワークＷの曲面部Ｒを所定の撮像角度で撮像する手段を含む曲面部検出センサ３を備えている。また、表面欠陥検査装置は、予め設定されたワークＷの諸寸法等を形状データとして出力するワーク形状出力手段４と、ワーク形状出力手段４からの形状データおよび搬送されるワークＷの位置データに基づいて各検出センサ２，３を制御するセンサ制御手段５と、各検出センサ２．３から得た画像を処理してワークＷの表面欠陥を抽出する画像処理手段６と、抽出した表面欠陥を表示する表示手段７を備えている。
【００５３】
ワーク搬送手段１は、例えば間欠駆動式のコンベアであって、適宜の位置でワークＷを停止させることが可能であり、この実施例では、搬送方向（Ｙ方向）に対して曲面部Ｒの湾曲断面の連続方向が直角方向（Ｘ方向）となる姿勢でワークＷを搬送する。
【００５４】
平面部検出センサ２は、図２に示す照明手段２Ａと、図３に示す撮像手段２Ｂにより構成されている。照明手段２Ａは、ワーク搬送方向に対して上流側に配置され、斜め上方からワークＷの搬送方向に照明光を照射するものであって、ワーク搬送方向を直角に横切るライン状の照明光を形成する照射手段１２と、照射手段１２からの照明光を反射してワークＷに照射する鏡面反射手段１３と、鏡面反射手段１３を回転させて照明光の照射角度を変化させる照明用回転駆動手段１４と、各手段１２，１３，１４を一体的に昇降させる照明用昇降動手段１５を備えている。
【００５５】
照明用昇降駆動手段１５は、ワーク搬送手段１の上側の図示しない梁に、スラド体１６を上下動させる駆動機構１７を備えている。スライド体１６の下端部には、フレーム（図示略）が設けてあり、このフレームにより照射手段２、鏡面反射手段１３および照明用回転駆動手段１４を保持している。
【００５６】
照射手段１２は、図示しない光源からの光を伝送する光ファイバーケーブル１８と、レンズによる光学機構を内蔵し且つ光ファイバーケーブル１８からの光をライン状に集光するライトガイド１９とを４組備えると共に、これらを直列に配置したものであって、ライン状に形成した照明光を下向きに照射する。このように、別の固定部位に設置した光源から光ファイバーケーブル１８でライトガイド１９に光を伝送して、ライン状の照明光を形成する照射手段１２とすることにより、照明手段２Ａにおける可動部位の構造の簡略化や軽量化が成されていると共に、広範囲の検査に対処し得るようになっている。
【００５７】
この照射手段１２には、例えば、メタルハライドやキセノンメタルハライド等の強力（例えば１８０Ｗ）な光源が用いられる。また、比較的大きい幅（２００〜３００ｍｍ程度）のライトガイド１９を用いることにより、ライトガイド１９の数自体も少なく抑えるようにしている。
【００５８】
鏡面反射手段１３は、鏡面体を主体とする軽量なものであって、照射手段１２の下側すなわち照明光の照射口に沿って配置され、フレームに設けた照明用回転駆動手段１４によって一端部が保持してあると共に、同じくフレームに設けたベアリング２０によって他端部が回転自在に保持してある。照明用回転駆動手段１４には、モータ類が用いられ、鏡面反射手段１３をその長手方向の軸回りに回転させる。
【００５９】
上記構成を備えた照明手段２Ａは、センサ制御手段５からの信号により、照明用回転駆動手段１４および照明用昇降駆動手段１５が所定の方向に駆動され、ワークＷの平面部Ｆに対して照明光の照射角度が１０度以下となるように高さおよび角度の調整が行われる。
【００６０】
これに対して、撮像手段２Ｂは、照明手段２Ａに相対向するようにワーク搬送方向に対して下流側に配置され、斜め上方からワークＷの反搬送方向に撮像を行うものであって、照明光の反射光を受光する複数のＣＣＤカメラ２１と、各ＣＣＤカメラ２１を回動させて撮像方向を変化させる撮像用回転駆動手段２２と、各ＣＣＤカメラ２１および撮像用回転駆動手段２２を一体的に昇降させる撮像用昇降駆動手段２３を備えている。
【００６１】
撮像用昇降駆動手段２３は、ワーク搬送手段１の上側の図示しない梁に、モータ２４を含む駆動機構２５を備えると共に、駆動機構２５によって上下に駆動されるフレーム２６を備え、フレーム２６によってワーク搬送方向を直角に横切る方向に配置したビーム２７を保持している。このビーム２７は、フレーム２６の一方側において、撮像用回転駆動手段２２により一端部が保持してあると共に、フレーム２６の他端側において、他端部が回動自在に保持してあって、その上面に、４個のＣＣＤカメラ２１が撮像方向を同一にして等間隔で設けてある。撮像用回転駆動手段２２は、モータ類が用いられ、ビーム２７とともに各ＣＣＤカメラ２１を一斉に回動させる。このように、複数のＣＣＤカメラ２１を用いることにより、撮像手段２Ｂの構造の簡略化や軽量化が成されていると共に、広範囲の検査に対処し得るようになっている。
【００６２】
上記の構成を備えた撮像手段２Ｂは、センサ制御手段５からの信号により、撮像用回転駆動手段２２および撮像用昇降駆動手段２３が所定の方向に駆動され、ワークＷの平面部Ｆに対して撮像角度が１０〜３０度以下の範囲となるように高さおよび角度の調整が行われる。
【００６３】
つまり、上記照明手段２Ａおよび撮像手段２Ｂは、照明光の照射角度（１０度以下）よりも撮像角度（１０〜３０度）が大きくなるように設定してあり、ワークＷの平面部Ｆにおける反射光のうちの表面欠陥による乱反射光、すなわち正反射光よりも大きい角度で反射する光を高輝度で捕らえるようにしている。また、本発明では、平面部Ｆは比較的曲率が小さい湾曲面を含むこと、平面部Ｆが全体的に傾斜している場合があることから、平面部Ｆに対する照射角度および撮像角度が一定になるように照明手段２Ａおよび撮像手段２Ｂの高さおよび角度の制御を行う。
【００６４】
曲面部検出センサ３は、平面部検出センサ２と同様に、図４に示す如く照明手段３Ａと撮像手段３Ｂを備えている。この曲面部検出センサ３は、図４（ａ）に示すように、ワークＷの搬送方向（Ｙ方向）に対して直交する方向（Ｘ方向）に往復動可能なセンサ移動手段３１を備え、センサ移動手段３１に照明手段３Ａおよび撮像手段３Ｂを一体的に設けることでコンパクトに構成されている。
【００６５】
照明手段３Ａは、センサ移動手段３１の往復動方向の一方側から、ワーク搬送方向に沿ったライン状の照明光を照射するものであって、図４（ｃ）に示すように、センサ移動手段３１側の固定される保持板３２と、保持板３２に対して昇降駆動されるスライド板３３と、スライド板３３に取付けたライトガイド３４と、ライトガイド３４の下側で回転駆動される鏡面照射手段３５を備えている。
【００６６】
この照明手段３Ａは、先の平面部検出センサ２の照明手段２Ａと同様に、図示しない光源から光ファイバーケーブル１８を通してライトガイド３４に光を伝送し、ライトガイド３４から下向きに照射した照明光を鏡面照射手段３５によりワークＷ側へ反射させるものである。そして、先のセンサ制御手段５により、ワークＷの曲面部Ｒに対して所定の照射角度となるように高さや照射方向が制御される。
【００６７】
これに対して、撮像手段３Ｂは、センサ移動手段３１の往復動方向の他方側において照明手段３Ａに相対向する配置としてあり、図４（ｂ）に示すように、センサ移動手段３１に固定される保持部材３６に、高さおよび角度の調整が可能なチルト制御手段３７を介してＣＣＤカメラ３８を取付けた構成になっている。この撮像手段３Ｂは、先の平面部検出センサ２の撮像手段２Ｂと同様に、先のセンサ制御手段５により、ワークＷの曲面部Ｒに対して所定の撮像角度となるように高さや照射方向が制御される。
【００６８】
また、曲面部検出センサ３の照明手段３Ａおよび撮像手段３Ｂにあっても、照明光の照射角度（１０度以下）よりも撮像角度（１０〜３０度）が大きくなるように設定してあり、ワークＷの曲面部Ｒにおける反射光のうちの表面欠陥による乱反射光、すなわち正反射光よりも大きい角度で反射する光を高輝度で捕らえるようにしている。
【００６９】
さらに、曲面部検出センサ３は、センサ移動手段３１とともに照明手段３Ａおよび撮像手段３Ｂを傾斜させるセンサ傾動手段３９を備えている。このとき、センサ傾動手段３９による傾斜方向は、ワーク搬送方向に対して直交する水平軸回りの方向（Ｘ軸回り方向）であり、先述した姿勢でワーク搬送手段１に載置されたワークＷに対して、曲面部Ｒの略曲率中心の軸回り方向となる。このセンサ傾動手段３９は、センサ制御手段５により、ワークＷの曲面部Ｒにおける湾曲断面の接線に対して照明手段３Ａによる照射方向および撮像手段３Ｂによる撮像方向が直交する状態になるように駆動される。
【００７０】
次に、上記構成を備えた表面欠陥検査装置の動作、および本発明に係わる表面欠陥検査方法を図５に示すフローチャートとともに説明する。
【００７１】
まず、ステップＳ１において、例えば、ワーク搬送手段１に対して予め設定されたワークＷの搬入位置とワーク搬送手段１の搬送速度からワークＷの移動タイミングを検出し、ステップＳ２において平面部検出センサ２の制御をスタートする。このとき、ワーク形状出力手段４から予め設定されているワークＷの形状データをセンサ制御手段５に入力し、センサ制御手段５では、ワークＷの形状データおよびワークＷの位置データに基づいて、平面部Ｆに対する照射角度および撮像角度が所定値になるように照明手段２Ａおよび撮像手段２Ｂの高さや角度を制御する。そして、ワーク搬送手段１によりワークＷを搬送しながら、平面部検出センサ２でワークＷの平面部Ｆを撮像する。
【００７２】
上記の如く平面部Ｆの撮像を行った後には、ステップＳ３において、ワークＷの曲面部Ｒが曲面部検出センサ３に対応する位置に到達する停止タイミングを検出して、そのタイミングでワーク搬送手段１を停止させ、ステップＳ４において曲面部検出センサ３の制御をスタートする。
【００７３】
このとき、当該表面欠陥検査装置では、ワークＷが、ワーク搬送手段１による搬送方向に対して、曲面部Ｒの湾曲断面の連続方向が直交する姿勢で搬送されていることから、ワークＷを停止させ、曲面部Ｒの湾曲断面の連続方向に曲面部検出センサ３の照明手段３Ａおよび撮像手段３Ｂを移動させる。つまり、曲面部Ｒの表面欠陥検査を行う場合には、湾曲方向に沿って照明光の照射および撮像を行うと、検出エリアが極端に小さくなって表面欠陥の検出が困難になる場合があるが、上記の如く曲面部Ｒの湾曲断面の連続方向に照明光の照射および撮像を行うことにより、曲率に左右されることなく充分な検出エリアが確保できる。
【００７４】
また、当該表面欠陥検査装置では、曲面部Ｒを検査する際に、曲面部Ｒの曲率に応じてセンサ制御手段５によりセンサ傾動手段３９を駆動し、曲面部Ｒにおける湾曲断面の接線に対して照明手段３Ａによる照射方向および撮像手段３Ｂによる撮像方向が直交する状態になるようにする。これは、曲面部Ｒの曲率に関係なく垂直方向から照明光の照射および撮像を行うと、図６に示すように湾曲の影響によりライン状照明光の先端部（光舌部）が左右両側あるいは片側に落ち込み、広い検出エリアの確保が困難になる場合があるからであり、曲面部Ｒの曲率に対応して照明手段３Ａおよび撮像手段３Ｂを傾斜させることにより、図７に示すように照明光の先端部の落ち込みを低減し、広い検出エリアを安定して確保することができる。
【００７５】
ここで、平面部検出センサ２および曲面部検出センサ３の各撮像手段２Ｂ，３Ｂにより撮像した画像は、画像処理手段６に入力し、画像処理手段６では、エッジ抽出のための微分処理、ノイズ除去のための平滑化処理、および表面欠陥を孤立点として検出するための二値化処理などを行って表面欠陥を抽出する。また、表面欠陥の抽出結果は、表示手段７に表示する。
【００７６】
上記の如く曲面部Ｒの撮像を行った後には、センサ移動手段３１により照明手段３Ａおよび撮像手段３Ｂを元の位置まで移動させて、ステップＳ５において曲面部検出センサ３の制御を停止し、ステップＳ６において表面欠陥が検出されたかを判断し、表面欠陥が検出された場合には、ステップＳ７においてワークＷをＮＧパレット９に移動させ、表面欠陥が検出されない場合には、ステップＳ８においてワークＷをＯＫパレット８へ移動させる。このワークＷの移動は、例えば図８に示すように、ワークＷに吸着するパッド４０を備えたロボット４１により行われる。
【００７７】
なお、表面欠陥が検出されなかったワークＷに関しては、ワーク搬送手段１により次の工程に送るようにすることも当然可能である。また、表面欠陥が検出されたワークＷは、図９に示すように、作業員Ｍによる確認や修理が行われ、この際、作業員Ｍは表示手段７によって表面欠陥の部位を容易に認識することが可能である。
【００７８】
その後、ステップＳ９においてラインを停止するか否かを判断し、停止する場合は全体の制御を終了し、停止しない場合は次のワークＷの検査を行うべくステップＳ１に戻る。
【００７９】
このように、上記実施例で説明した表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置によれば、平面部Ｆは光学的センサの走査をいずれの方向に行っても検出エリアがほぼ一様であるから、ワーク搬送方向の上流側と下流側とで照明手段２Ａと撮像手段２Ｂが相対向する平面部検出センサ２をワーク搬送方向に不動に設け、ワークＷを搬送しながら平面部Ｆの表面欠陥検査を行うようにしている。
【００８０】
そして、曲面部Ｒに対しては、湾曲方向に光学的センサを走査すると検出限界の不具合が生じることから、ワーク搬送方向の両側で照明手段３Ａと撮像手段３Ｂが相対向する曲面部検出センサ３を移動可能に設け、ワークＷの搬送を一時停止すると共に、曲面部Ｒの湾曲断面の連続方向（湾曲断面に対して直角方向）に表面欠陥検査を行うようにしており、これにより平面部Ｆおよび曲面部Ｒのいずれをも高精度に且つ迅速に検査し得るものとなっている。
【００８１】
図１０および図１１は、本発明に係わる表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置の他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８２】
図１０に示す表面欠陥検査装置は、自動車の車体パネルのプレスラインにおいてワーク（車体パネル）Ｗの表面欠陥を検査するものである。ワークＷは、図１１に示すようにドアパネルであって、平面部Ｆとウエストラインに沿う曲面部Ｒを有している。
【００８３】
ワーク搬送手段１には、平面部検出センサ２に対応する位置でワークＷを検出する第１位置検出手段５１と、曲面部検出センサ３に対応する位置でワークＷを検出する第２位置検出手段５２が設けてある。これらの位置検出手段５１，５２には、接触式あるいは非接触式のスイッチ類を用いることができる。
【００８４】
第１および第２の位置検出手段５１，５２からの信号は、センサ制御手段５と画像切替え手段５３に入力される。画像切替え手段５３は、画像処理手段６に入力する画像を、平面部検出センサ２の撮像手段２Ｂからの画像と、曲面部検出センサ３の撮像手段３Ｂからの画像とに切替えるものである。
【００８５】
ワーク形状出力手段４は、ワークＷが車体パネルであることから、フェンダパネル、ドアパネル、ルーフパネルおよびフードパネル等の部位別の車体パネルならびに車種別の車体パネルについて各々の諸寸法を形状データとして有するものであり、具体的には車体パネルの設計に用いたＣＡＤデータを利用することができる。
【００８６】
上記の表面欠陥検査装置は、ワーク搬送手段１により搬送されてきたワークＷを第１位置検出手段５１で検出し、ワークＷがドアパネルである場合にはワーク形状出力手段４からドアパネルの形状データを出力し、センサ制御手段５において、ワーク形状出力手段４からの形状データと第１位置検出手段５１からの位置データに基づいて各検出センサ２，３の照明手段２Ａ，３Ｂおよび撮像手段２Ｂ，３Ｂの制御特性を決定する。そして、ワークＷを搬送しながら平面部検出センサ２で平面部Ｆを撮像し、その画像を画像切替え手段５３を介して画像処理手段６に入力し、画像処理手段６で平面部Ｆの表面欠陥を抽出する。
【００８７】
ワークＷの平面部Ｆの検査が終了し、さらに搬送されるワークＷを第２位置検出手段５２で検出すると、ワーク搬送手段１を停止させると共に、画像切替え手段５３を曲面部検出センサ３側に切替え、曲面部検出センサ３を曲面部Ｒの湾曲断面の連続方向に移動させて同曲面部Ｒを撮像する。そして、画像を画像切替え手段５３を介して画像処理手段６に入力し、画像処理手段６で曲面部Ｒの表面欠陥を抽出する。
【００８８】
図１２〜図１５は、本発明に係わる表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を説明する図である。
【００８９】
図１２に示す表面欠陥検査装置は、図中右方向となるワーク搬送方向において各検出センサ２，３よりも上流側に、ワークＷの高さおよび平面形状を計測するワーク計測手段６１を備えている。
【００９０】
ここで、ワークＷが車体パネルである場合、ワークＷは全体的に緩やかに湾曲している場合が多く、図１３に示すように、ワーク搬送手段１に載置した際に自重により変形することがある。この場合、ワークＷは、図１３中に仮想線で示すように、高さがΔｈ分小さくなり且つ湾曲方向の長さがΔＬ分大きくなる状態に変形する。
【００９１】
そこで、当該表面欠陥検査装置では、ワーク計測手段６１により、実際のワークＷの高さおよび平面形状を計測し、センサ制御手段５により、予め設定されたワークＷの形状データと計測データを比較し、変形により生じた寸法差に応じて各検出センサ２，３の照明手段２Ａ，３Ａおよび撮像手段２Ｂ，３Ｂの角度や高さを補正し、これにより実際のワークＷに対する照明角度および撮像角度を最適なものにする。なお、ワーク計測手段６１としては、図１４に示すように、ワークＷに対してレーザＬを照射する光学式の二次元断面形状計測装置などが用いられる。
【００９２】
また、センサ制御手段５は、予め設定されたワークＷの形状データとワーク計測手段６１からの計測データとを比較して平面部検出センサ２および曲面部検出センサ３の走査タイミングおよび画像処理手段６の処理タイミングを決定する制御を行うものとなっている。この実施例では、センサ制御補正手段６２を備えており、センサ制御手段５において、ワーク形状出力手段４からの形状データとワーク計測手段６１からの計測データに基づいて各検出センサ２，３の照明手段２Ａ，３Ａおよび撮像手段２Ｂ，３Ｂの高さや角度の制御特性を決定したのち、センサ制御補正手段６２において、ワーク計測手段６１で検出した高さの変動値やワークＷの位置ずれ値等に基づいてセンサ制御手段５からの各センサ２，３の角度や高さの制御特性および走査位置の制御特性を補正するようにしている。
【００９３】
上記構成を備えた表面欠陥検査装置は、図１５に示すように、ステップＳ１１においてワーク計測手段６１によりワークＷの高さや平面形状を計測し、ステップＳ１２においてセンサ制御手段５により各検出センサ２，３の照明手段２Ａ，３Ａおよび撮像手段２Ｂ，３Ｂの制御特性を決定し、さらにセンサ制御補正手段６２により各センサ２，３の高さや角度を走査位置の制御特性を補正する。そして、ステップＳ１３において、ワーク搬送手段１に対して予め設定されたワークＷの搬入位置とワーク搬送手段１の搬送速度からワークＷの移動タイミングを検出し、ステップＳ１４において平面部検出センサ２の制御をスタートする。
【００９４】
平面部Ｆの撮像を行った後には、ステップＳ１５において、ワークＷの曲面部Ｒが曲面部検出センサ３に対応する位置に到達する停止タイミングを検出して、そのタイミングでワーク搬送手段１を停止させ、ステップＳ１６において曲面部検出センサ３の制御をスタートする。曲面部Ｒの撮像を行った後には、ステップＳ１７において曲面部検出センサ３の制御を停止し、ステップＳ１８において表面欠陥が検出されたかを判断し、表面欠陥が検出された場合には、ステップＳ１９においてワークＷをＮＧパレット９に移動させ、表面欠陥が検出されない場合には、ステップＳ２０においてワークＷをＯＫパレット８へ移動させる。その後、ステップＳ２１においてラインを停止するか否かを判断し、停止する場合は全体の制御を終了し、停止しない場合は次のワークＷの検査を行うべくステップＳ１１に戻る。
【００９５】
図１６は、本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例において、曲面部検出センサ３を説明する図である。
【００９６】
図示の曲面部検出センサ３は、先の実施例と同様に、照明手段３Ａ、撮像手段３Ｂ、センサ移動手段３１およびセンサ傾動手段３９を備えている。撮像手段３Ｂは、保持部材３６、チルト制御手段３７およびＣＣＤカメラ３８で構成されている。これに対して、照明手段３Ａは、照明光の照射角度を変化させる照明用回転駆動手段７１と、湾曲対応照射手段７２を備えている。この湾曲対応照射手段７２は、先の実施例のように照明光を直線のライン状に照射するのではなく、照明光を曲面部Ｒに対応する湾曲のライン状に照射するものとなっている。
【００９７】
つまり、この実施例における曲面部検出センサ３にあっても、先の実施例と同様に、曲面部Ｒの湾曲断面の接線に対して照明光の照射方向および撮像方向が直交する状態となるように制御を行うのであるが、この際、湾曲のライン状に照明光を照射する湾曲対応照射手段７２を用いることにより、先の実施例で説明した図６に示す照明光の先端部の落ち込みを防止し、図７に示す如く広い検出エリアをより確実に得ることができる。
【００９８】
なお、上記実施例では、ワークＷの曲面部Ｒの検査を行うに際し、いずれもワーク搬送手段１を停止させて曲面部検出センサ３により検査を行う場合を説明したが、搬送方向に対して曲面部Ｒの湾曲断面の連続方向が直交する姿勢でワークＷを搬送している場合、ワークＷを搬送しながら曲面部Ｒの検査を行うことも可能である。つまり、ワーク搬送方向に対して曲面部検出センサ３を斜め方向に移動可能に設けることにより、移動するワークＷの曲面部Ｒに対して曲面部検出センサ３を湾曲断面の連続方向に沿って移動させることができる。
【００９９】
図１７は、本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、先の実施例では、Ｙ方向を搬送方向とし、Ｘ方向を搬送方向に直交する方向としたが、以下の実施例では、これらの逆にして、Ｘ方向を搬送方向とし、Ｙ方向を搬送方向に直交する方向としている。
【０１００】
図示の表面欠陥検査装置は、プレス装置１００によりプレス成形されたワークＷの凹凸等の表面欠陥を検査するものであって、プレス装置１００から搬出されたワークＷを間欠動作で搬送するワーク搬送手段１を備え、ワーク搬送手段１の中間における所定の検査位置に対して、左右の光学的センサ１０１，１０２を配置すると共に、これらの上流側にワークＷの高さおよび平面形状を計測するワーク計測手段６１を配置し、ワーク搬送手段１の搬出側には、表面欠陥の無い良品を収容するＯＫパレット８と、表面欠陥が検出された不良品を収容するＮＧパレット９と、検査済みのワークＷを該当するパレット８，９へ移送するハンドリングロボット等の自動判別装置１０３が配置してある。
【０１０１】
また、表面欠陥検査装置は、先の実施例で説明した手段として、ＣＡＤ等の三次元形状データを有するワーク形状出力手段４、センサ制御手段５、画像処理手段６、表示手段７、第１・第２の位置検出手段５１，５２、およびセンサ制御補正手段６２を備えるほか、プレス装置１００によるプレス成形の情報をワーク形状出力手段５に入力するプレス情報入力手段１０４と、ワークＷの形状データに基づいて光学的センサ１０１，１０２の走査方向を選定する走査方向選定手段１０５と、同じくワークＷの形状データに基づいて光学的センサ１０１，１０２の走査パターンを選定する走査パターン選定手段１０６と、光学的センサ１０１，１０２の走査用アクチュエータ１１７，１１８を駆動するためのロボット制御特性決定手段１０７およびロボット制御手段１０８を備えている。
【０１０２】
ワークＷは自動車のパネルである。この表面欠陥検査装置では、ドアパネルやフェンダーパネルのような左右一対のワークＷＲ，ＷＬを２枚同時に検査することができると共に、フードパネルやルーフパネルのような比較的大型のワークＷＨをも検査することができる。また、ワークＷは、先の実施例で説明した平面部および曲面部を有するほか、これらの面内に意匠として形成したライン状の段差面部を有するものとなっている。
【０１０３】
光学的センサ１０１，１０２は、ワーク搬送手段１の間欠動作中に所定位置に停止したワークＷに対して、自走することでその表面を走査して凹凸等の表面欠陥を検査する。光学的センサ１０１，１０２は、図１８に示すように、メタルハライド等の光源を収容した光源部１０９と、照明手段１１０と、撮像手段１１１を一体的に備えたものとなっている。
【０１０４】
照明手段１１０は、光源部１０９から光ファイバ１１２を通して導入した光を集光レンズ等の光学系によりライン状に集光して照射する照射部１１３を備えている。また、この実施例の光学的センサ１０１，１０２は、照射部１１３からの照射光をワークＷの表面に直接照射するのでは無く、照射部１１３に対向配置した第１の鏡面反射部１１４を介して照射部１１３からの照射光をワークＷの表面に照射し、その反射光を第２の鏡面反射部１１５で反射させて撮像手段１１１で受光する。なお、第１および第２の鏡面反射部１１４，１１５は、照明手段１１０や撮像手段１１１とともにフレーム１１６に固定してある。
【０１０５】
ここで、照明手段１１０の照射部１１３から照射されたライン状照射光は、図１９に示すように、ワークＷに表面に対して１０度以下の低い照射角度αで照射される。また、撮像手段１１１は、ワークＷの表面からの反射光のうちの乱反射光すなわち表面欠陥により乱反射した光を検出し得るように、照射光の照射角度αよりも大きい１０〜６０度の撮像角度βで撮像する。
【０１０６】
上記の光学的センサ１０１，１０２は、走査用アクチュエータ１１７，１１８により駆動される。これらの走査用アクチュエータ１１７，１１８は、光学的センサ１０１，１０２をワーク搬送方向（Ｘ軸方向）に駆動する手段と、同搬送方向を横切る方向（Ｙ軸方向）に駆動する手段を備えており、両手段を同時に作動させることで光学的センサ１０１，１０２を斜め方向（θ軸方向）にも移動させることができる。つまり、平面内における多軸方向に光学的センサ１０１，１０２を移動させることができる。
【０１０７】
また、走査用アクチュエータ１１７，１１８は、ワークＷの表面形状に対して照明手段１１０の照射角度αおよび撮像手段１１１の撮像角度βが常に一定となるように、光学検出センサ１０１，１０２の角度および高さを調整する手段を備えている。このような調整手段は、先の実施例と同様にセンサ制御手段５からの指令により駆動することができる。
【０１０８】
走査方向選定手段１０５は、ワーク計測手段６１により検査前に実計測したワークＷの計測データおよびワーク形状出力手段４からの三次元形状データの少なくとも一方を用いて、ワークＷの表面において直交する２方向（Ｘ，Ｙ軸方向）の断面曲率と、同２方向のワークＷの長さＬを算出し、これらの算出データと予め設定した所定値との比較により光学的センサ１０１，１０２の走査方向を選定し、選択した走査方向のワーク長Ｌに対応した走査速度Ｖを選定する。
【０１０９】
このとき、走査速度Ｖは、図２０に示す走査速度選定フローにおいて、図２１に示すような走査方向のワーク長Ｌに比例した速度特性により決定される。このように走査速度Ｖを選定するのは、ワークＷの検査時間（ラインタクトタイム）が一定であるからである。したがって、ワーク長Ｌが長い場合には、一定時間内に検査が終了するように走査速度Ｖを早くする。
【０１１０】
ここで、図２０に示す走査速度選定フローを説明する。まず、ステップＳ３１において、ワークＷの表面において直交する２方向（Ｘ，Ｙ方向）の断面曲率を算出し、ステップＳ３２において、Ｘ軸方向の最大断面曲率Ｒｍａｘが曲率検出限界Ｒ０以上であるか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ３３において、Ｙ軸方向の最大断面曲率Ｒｍａｘが曲率検出限界Ｒ０以上であるか否かを判定し、この判定がＮＯの場合には、ステップＳ３４において、Ｘ軸方向の走査を選定したのち、ステップＳ３５において、Ｘ軸方向におけるワーク長Ｌに基づいて走査速度Ｖを選定する。
【０１１１】
また、先のステップＳ３２における判定がＮＯの場合には、ステップＳ３６において、Ｙ軸方向の最大断面曲率Ｒｍａｘが曲率検出限界Ｒ０以上であるか否かを判定し、この判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ３７において、Ｙ軸方向の走査を選定したのち、ステップＳ３８において、Ｙ軸方向におけるワーク長Ｌに基づいて走査速度Ｖを選定する。
【０１１２】
さらに、ステップＳ３３の判定結果がＹＥＳである場合、またはステップＳ３６の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ３９において、Ｘ軸方向のワーク長がＹ軸方向のワーク長以上であるか否かを判定し、この判定がＹＥＳの場合にはステップＳ３４に進んでＸ軸方向の走査を選定し、同判定がＮＯの場合にはステップＳ３７に進んでＹ軸方向の走査を選定する。
【０１１３】
走査パターン選定手段１０６は、ワーク計測手段６１により検査前に実計測したワークＷの計測データおよびワーク形状出力手段４からの三次元形状データの少なくとも一方を用いて、ワークＷの表面における非連続の段差面部の高さを算出し、この段差面部の高さ（Ｈｍａｘ）と所定値（Ｈ０）との比較結果（Ｈｍａｘ≧Ｈ０）、およびワークＷの形状データからの段差面部の位置情報に基づいて、光学的センサ１０１，１０２の走査パターンを選定する。具体的には、図２２に示す走査パターン選定フローのワーク段差判定に基づいて最適な走査パターンを選定する。
【０１１４】
すなわち、図２２中のステップＳ４１において、先に選定した走査方向のデータを入手し、ステップＳ４２において、走査方向がＸ軸方向であるか否かを判定し、この判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ４３において、Ｘ軸方向における段差面部の高さが所定値以上であるか否かを判定し、この判定がＮＯの場合にはステップＳ４４において走査パターンＡを選定し、同判定がＹＥＳの場合にはステップＳ４５において走査パターンＢを選定する。
【０１１５】
また、ステップＳ４２における判定がＮＯである場合（走査方向がＹ軸方向である場合）には、ステップＳ４６において、Ｙ軸方向における段差面部の高さが所定値以上であるか否かを判定し、この判定がＮＯの場合にはステップＳ４７において走査パターンＣを選定し、同判定がＹＥＳの場合にはステップＳ４８において走査パターンＤを選定する。
【０１１６】
各走査パターンＡ〜Ｄの具体例を図２３に示す。図２３（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の走査において、段差面部Ｑの高さが所定値よりも小さい場合には、走査パターンＡとして通常の走査速度Ｖ０でＸ軸方向に往復走査する。また、図２３（ｃ）に示すように、Ｙ軸方向の走査において、段差面部Ｑの高さが所定値よりも小さい場合には、走査パターンＣとして通常の走査速度Ｖ０でＹ軸方向に往復走査する。
【０１１７】
これに対して、図２３（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の走査において、段差面部Ｑの高さが所定値よりも大きい場合には、走査パターンＢとして通常の走査速度Ｖ０よりも大きい高速走査速度Ｖとし、往路をＸ軸方向に走査し、復路を段差面部Ｑと平行となるθ軸方向に走査する。また、図２３（ｄ）に示すように、Ｙ軸方向の走査において、段差面部Ｑの高さが所定値よりも大きい場合には、走査パターンＤとして通常の走査速度Ｖ０よりも大きい高速走査速度Ｖとし、往路をＹ軸方向に走査し、復路を段差面部Ｑと平行となるθ軸方向に走査する。
【０１１８】
つまり、低い照射角度でライン状照射光をワークＷの表面へ照射した場合、その表面に図２３（ｅ）に示すような高低差の大きい段差面部Ｑがあると、図２３（ｆ）に示すように、段差面部Ｑの下断面で照射光位置（光舌位置）が大きくずれ、撮像手段で受光した画像上で照射光位置が大きく下がる。そして、段差面部Ｑの高さＨが一定値以上になると、照射光位置が画像視野から消えて検査が不可能となる。そこで、当該表面欠陥検査装置では、段差面部の高さが一定値以上である場合には、その段差面部Ｑを回避する走査パターン、すなわち図２３（ｂ）および（ｄ）に示す走査パターンＢ，Ｄを選定することとなる。なお、図２３では復路をθ軸方向として示したが、段差面部Ｑの位置によっては往路をθ軸方向に走査することも当然あり得る。
【０１１９】
センサ制御手段５は、走査パターン選定手段１０６においてワークＷの表面形状に応じて選定した走査パターンＡ〜Ｄで光学的センサ１０１，１０２を走査する際に、光学的センサ１０１，１０２がワークＷの表面に対して常に一定の角度および高さとなるように制御する手段である。このセンサ制御手段１０６では、ワークＷの種類毎の三次元形状データ（ＣＡＤデータ）からそのワークＷの表面の湾曲度（角度、高さ）を算出することにより、光学的センサ１０１，１０２の定角度制御特性を決定している。
【０１２０】
センサ制御補正手段１２は、ワーク計測手段６１で実際に計測したワークＷの歪データ（図１３参照）や後記するずれ量補正量算出手段からの補正データに基づいて、センサ制御手段５で決定した光学的センサ１０１，１０２の制御特性をワークＷの形状に合わせて補正する。
【０１２１】
この実施例の画像処理手段６は、光学的センサ１０１，１０２の撮像手段１１１で撮像した画像を入力する画像入力手段と、撮像手段１１１で撮像した画像から照射光位置（光舌位置）を検出する照射光位置検出手段と、照射光位置検出手段２２で検出した照射光位置と走査速度に対応した所定の照射制御位置Ｙ０から算出される照射位置ずれ量を算出するずれ補正量算出手段を備えている。
【０１２２】
照射光位置検出手段は、図２４（ａ）に示すように、画像データから算出した輝度積分値Ｐと照射光位置Ｙとの関係における所定の輝度積分値Ｐ１から照射光位置Ｙ１を推定する。次に、ずれ補正量算出手段は、照射光位置検出手段で算出した照射光位置Ｙ１と所定の照射光制御位置Ｙ０との差分から照射光ずれ量（光舌すれ量）ΔＹを算出する。そして、図２５に示すように、算出した照射光ずれ量ΔＹと制御補正量（高さｈ）の関係から制御補正量を算出して、その算出結果をセンサ制御補正手段６２に入力する。ここで、センサ制御補正手段６２では入力された制御補正量（高さｈ）にあわせて照射光位置のずれ量に相当する光学的センサ１０１，１０２の照射角度αや射高さの補正または撮像角度βの制御を行ない、照射光位置（光舌位置）のずれを補正する。
【０１２３】
図２４（ａ）は、ワークＷの長さＬが小さく、ずれ補正制御を行わない場合の受光画像を示し、図２４（ｂ）は、ワークＷの長さＬが大きく、ずれ補正制御を行った場合の受光画像を示しており、ずれ補正制御により照射光位置（光舌位置）が変化していることがわかる。また、図２４（ｃ）はずれ補正制御を行わない場合の欠陥抽出画像を示し、図２４（ｄ）はずれ補正制御を行った場合の欠陥抽出画像を示しており、ずれ補正制御により検出可能エリアが拡大されていることがわかる。
【０１２４】
表示手段７は、画像手段手段６で処理した画像から欠陥を抽出してこれを表示すると共に、自動判別装置１０３や作業者に対して作業を指令する機能を有し、また、欠陥データの集約等を行うものとなっている。
【０１２５】
ここで、表面欠陥検査方法における全体の制御フローを図２６に示す。すなわち、ステップＳ５１において、ワークＷのデータとして種類やＣＡＤ情報等による三次元形状データを入力し、ステップＳ５２において、先の図２０に示した走査方向選定フローに従って光学的センサ１０１，１０２の走査方向および走査速度を選定する。こののち、ステップＳ５３において、先の図２２に示した走査パターン選定フローに従って光学的１０１，１０２の多軸方向にわたる走査パターンを選定し、ステップＳ５４において、ワークＷが所定の検査位置に停止したことを検出する。つまり、ワーク搬送手段１の間欠動作により搬送されたワークＷを位置検出手段５１で検出する。
【０１２６】
そして、選定した走査速度および走査パターンに基づいて光学的センサ１０１，１０２移動させてワークＷの表面を走査する。すなわち、照明手段１１０からワークＷの表面に所定の照射角度αで照射光を照射し、ワークＷの表面で反射した反射光を撮像手段１１で撮像して乱反射光を表面欠陥として捕らえ、その受光画像を画像処理して表面欠陥を抽出する。この際、ワークＷの表面形状に沿って光学的センサ１０１，１０２の姿勢も調整される。
【０１２７】
この際、当該表面欠陥検査装置では、ステップＳ５５において照射光位置のずれ量を算出してその補正量を決定し、ステップＳ５６において表面欠陥の検出処理を行い、ステップＳ５７において表面欠陥を判定し、ステップＳ５８において表示手段７に判定結果を表示すると共に、自動判別装置１０３に判別作業の指令を出力し、以下、順次搬送されるワークＷに対して上記制御を繰り返し行うこととなる。
【０１２８】
上記実施例の表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法では、曲面部の曲率、段差面部の高さおよび長さ等が異なる多品種のワークＷを扱う混成ラインであっても、一定のタクトタイム内において、各ワークＷに合わせた充分な検査性能および検査範囲が得られることとなり、また、多品種のワークＷの形状に合わせて光学的センサ１０１，１０２の走査方向および走査パターンが正確に選定されることとなり、表面欠陥の検査精度がより一層高められる。
【０１２９】
また、光源（光源部１０９）と照明手段１１０と撮像手段１１１を一体化した光学的センサ１０１，１０２としたので、例えば照明光を伝送するための光ファイバ等を最小限にすることができ、あるいは光ファイバを廃止した構成にすることも可能になり、光学的センサ１０１，１０２が非常にコンパクトなものとなっていて、同センサを駆動する走査用アクチュエータ１１７，１１８等の負荷を軽減し得るといった利点がある。
【０１３０】
図２７は、本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を説明する図である。この実施例は、自動車の車体パネルのプレスライン工程において、ワークである車体パネルの表面欠陥検査を行う場合を示している。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１３１】
この実施例では、先の実施例の走査用アクチュエータ（図１７の符号１１７，１１８）に代えて、汎用性の高い６軸制御型のロボットアーム（または単にロボット）２０１，２０２を用い、両ロボットアーム２０１，２０２のハンド部に光学的センサ１０１，１０２を取付けている。これにより、光学的センサ１０１，１０２は、直交する３軸方向に移動可能であると共に、その３軸回りに回動可能である。
【０１３２】
そして、両ロボットアーム２０１，２０２には、センサ制御手段５からの制御データがロボット制御特性決定手段１０７およびロボット制御手段１０８を介して入力され、これにより選定した走査方向、走査速度および走査パターンに基づいて光学的センサ１０１，１０２自在に移動させ、また、ワークＷの表面に対して照明手段１１０の照射角度αや撮像手段１１１の撮像角度βが常に一定になるように動作する。
【０１３３】
図２８は、光学的センサ１０１，１０２の走査パターンを示す図である。図２８（ａ）に示すワークＷＨは、段差面部の無いフードパネルであり、この場合には、１枚のワークＷＨに対して、その両側で２台のロボットアーム２０１，２０２により各光学的センサ１０１，１０２を同時にＸ軸方向に往復動させて走査する。この際、各ロボットアーム２０１，２０２および光学的センサ１０１，１０２は、各々ワークＷＨの片側半分を走査する。これにより検査時間の短縮も可能となる。
【０１３４】
また、図２８（ｂ）に示すワークＷＨは、左右に意匠上のラインである段差面部Ｑ，Ｑを有するフードパネルであって、この場合には、往路または復路をＸ軸方向に走査し、復路または往路を段差面部Ｑと平行なθ軸方向に走査する。さらに、図２８（ｃ）に示すワークＷＲ，ＷＬは左右のドアパネルであって、この場合には、各々のワークＷＲ，ＷＬに対して、ボットアーム２０１，２０２により各光学的センサ１０１，１０２を同時にＹ軸方向に往復動させて走査する。
【０１３５】
図２９はこの実施例における表面欠陥検査装置の制御フローを説明する図である。すなわち、ステップＳ６１において、ワークＷのデータとして種類やＣＡＤ情報等による三次元形状データを入力し、ステップＳ６２において、先の図２０に示した走査方向選定フローに従って光学的センサ１０１，１０２の走査方向および走査速度を選定する。こののち、ステップＳ６３において、先の図２２に示した走査パターン選定フローに従って光学的１０１，１０２の多軸方向にわたる走査パターンを選定する。
【０１３６】
こののち、ステップＳ６４において、検査に要するロボットアームが複数台であるか否かを判定し、ロボットアームが単数である場合（ＮＯ）には、ステップＳ６５においてロボットアームに制御スタート信号を出力し、ステップＳ６６においてロボットアームの単独制御を開始する。そして、ステップＳ６７において予め設定された走査速度や走査パターンに基づいて往路の制御を行い、さらにステップＳ６８において同様に復路の制御を行い、ステップＳ６９において制御を終了した後、ステップＳ７０においてロットが変更されたか否かを判定し、変更された場合（ＹＥＳ）は一連のフローを完了してスタートに戻り、変更されない場合（ＮＯ）はステップＳ６５に戻る。なお、表面欠陥検出の手順は先の各実施例と同様である。
【０１３７】
また、ステップＳ６４において、ロボットアームが複数（２台）であると判定した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ７１において各ロボットアームに制御スタート信号を出力し、ステップＳ７２においてロボットアームの複数制御を開始する。そして、ステップＳ７３において、予め設定された各ロボットアームの走査速度や走査パターンに基づいて、両ロボットアームが連動するように往路の制御を行い、さらにステップＳ７４において同様に連動する復路の制御を行い、ステップＳ７５において制御を終了した後、ステップＳ７６においてロットが変更されたか否かを判定し、変更された場合（ＹＥＳ）は一連のフローを完了してスタートに戻り、変更されない場合（ＮＯ）はステップＳ７１に戻る。
【０１３８】
上記実施例の表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法によれば、先の実施例と同様の効果を得ることができるうえに、先の実施例で明らかなようにコンパクト化された光学的センサ１０１，１０２をロボットアーム２０１，２０２に取付けると共に、センサ制御手段５からの制御データが入力されるロボット制御手段１０８によりロボットアーム２０１，２０２を制御するので、光学的センサ１０１，１０２の走査方向、走査速度および走査パターンに自在に対応し得るものとなり、多品種のワークＷＨ，ＷＲ，ＷＬの表面形状に対して、その表面に対する照明手段の照射角度や撮像手段の撮像角度が常に一定となるように、光学的センサ１０１，１０２の姿勢調整がより柔軟に行われ、これにより充分な検査範囲を得て表面欠陥の検査が高精度に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる表面欠陥検査装置の一実施例を示す説明図である。
【図２】平面部検出センサの照明手段を説明する斜視図である。
【図３】平面部検出センサの撮像手段を説明する斜視図である。
【図４】曲面部検出センサを示す斜視図（ａ）、曲面部検出センサの撮像手段を示す斜視図（ｂ）、および曲面部検出センサの照明手段を示す斜視図（ｃ）である。
【図５】図１に示す表面欠陥検査装置の検査過程を説明するフローチャートである。
【図６】曲面部検出センサを傾斜させない状態での曲面部の撮像画像である。
【図７】図６に対して曲面部検出センサを湾曲に応じて傾斜させた状態での曲面部の撮像画像である。
【図８】表面欠陥の有無に応じてワークを仕分ける手段の一例を示す説明図である。
【図９】表面欠陥が検出されたワークの後工程を示す説明図である。
【図１０】本発明に係わる表面欠陥検査装置の他の実施例を示す説明図である。
【図１１】ワークの一例であるドアパネルに対する曲面部の検査を示す断面および平面の説明図である。
【図１２】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を示す説明図である。
【図１３】ワークの自重による撓みを説明する断面図である。
【図１４】ワーク計測手段の一例を説明する斜視図である。
【図１５】図１２に示す表面欠陥検査装置の検査過程を説明するフローチャートである。
【図１６】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例において、曲面部検出センサを示す斜視図（ａ）、曲面部検出センサの撮像手段を示す斜視図（ｂ）、および曲面部検出センサの照明手段を示す斜視図（ｃ）である。
【図１７】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を示す説明図である。
【図１８】光学的センサの構造を示す斜視図である。
【図１９】光学的センサとワークとの関係を示す説明図（ａ）およびセンサ部分の拡大図（ｂ）である。
【図２０】走査方向の選定を説明するフローチャートである。
【図２１】ワーク長と走査速度の関係を示すグラフである。
【図２２】走査パターンの選定を説明するフローチャートである。
【図２３】走査パターンの例を示す説明図（ａ）〜（ｄ）、ワークの段差面部の断面図（ｅ）、および段差面部における照射光をずれを示す説明図（ｆ）である。
【図２４】ずれ補正制御無しの時の照射光位置を示す受光画像（ａ）、高速走査時の照射光位置を示す受光画像（ｂ）、ずれ補正制御無しの時の欠陥抽出画像（ｃ）、および高速走査時の欠陥抽出画像（ｄ）である。
【図２５】照射光位置（光舌位置）のずれ量と補正量との関係を示すグラフである。
【図２６】図１７の表面欠陥検査装置の全体制御を説明するフローチャートである。
【図２７】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他の実施例を示す説明図である。
【図２８】段差面部の無いフードパネルであるワークに対する走査パターンを示す説明図（ａ）  段差面部の有るフードパネルであるワークに対する走査パターンを示す説明図（ｂ）、およびドアパネルであるワークに対する走査パターンを示す説明図（ｃ）である。
【図２９】図２７の表面欠陥検査装置の全体制御を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
Ｆ      平面部
Ｒ      曲面部
Ｑ      段差面部
Ｗ      ワーク
１      ワーク搬送手段
２      平面部検出センサ（光学的センサ）
２Ａ    照明手段
２Ｂ    撮像手段
３      曲面部検出センサ（光学的センサ）
３Ａ    照明手段
３Ｂ    撮像手段
５      センサ制御手段
６      画像処理手段
３１    センサ移動手段
３９    センサ傾動手段
６１    ワーク計測手段
６２    ワーク制御補正手段
１０１  １０２    光学的センサ
１０５            走査方向選定手段
１０６            走査パターン選定手段
１０８            ロボット制御手段
１０９            光源部
１１０            照明手段
１１１            撮像手段
２０１  ２０２    ロボットアーム
ＷＨ  ＷＲ  ＷＬ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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