(57)【要約】物体（１６）の表面（１７）を光学検査するために、多数の明るい領域（３０，３２）および暗い領域（３１，３３）を有するパターン（２９）を提供する。これら領域は、空間的な第１周期（３６）で空間的な第１強度分布（３４）を構成する。表面を有する物体は、第１強度分布が表面に映り込むようにパターンに対して位置決めする。強度分布を、表面に対して規定した変位距離（１８）にわたり変位させ、表面（１７）に、変位距離（１８）にわたり、第１強度分布に対して複数の異なる位置をとらせる。異なる位置における、第１強度分布が映り込んだ表面を示す複数の画像を撮影する。表面の特性を画像から決定する。本発明の一態様によれば、パターン（２９）は、表面に同時に映り込む、少なくとも２つの異なるストライプパターン（２６，２８）の重なり合いを含む。第１ストライプパターン（２６）は、空間的な第１周期（３６）で空間的な第１強度分布を構成する。他のストライプパターン（２８）は、他の空間的な周期で他の空間的な強度分布を構成する。少なくとも２つの異なるストライプパターン（２６，２８）は、表面の特性を決定する前に、フィルタ処理により分離する。表面の特性は、第１ストライプパターン（２６）および／または他のストライプパターン（２８）から決定する。
2010532871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（１６）の表面（１７）を光学検査する方法であって、以下のステップ、即ち、
空間的な第１周期（３６）で空間的な第１強度分布を構成する多数の明るい領域（３０，３２）および暗い領域（３１，３３）を有するパターン（２９）を準備するステップ、
前記表面（１７）を有する前記物体（１６）を、前記第１強度分布（３４）が前記表面（１７）に映り込むように前記パターン（２９）に対して位置決めするステップ、
前記第１強度分布（３４）を前記表面（１７）に対して規定した変位距離（７４）にわたり相対変位させるステップであって、前記表面（１７）に変位距離（７４）にわたり前記第１強度分布（３４）に対して複数の異なる位置（Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）をとるようにするステップ、
異なる位置（Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）における、前記第１強度分布（３４）が映り込んだ前記表面（１７）を示す複数の画像を撮影するステップ、および、
前記表面（１７）の特性を画像から決定するステップ、
を有する該方法において、
前記パターン（２９）は、前記表面（１７）に同時に映り込む、少なくとも２つの異なるストライプパターン（２６，２８）の重なり合いを含み、前記第１ストライプパターン（２６）は、前記空間的な第１周期（３６;３６ａ）で前記空間的な第１強度分布（３４;３４ａ）を構成し、前記他のストライプパターン（２８）は、他の空間的な周期（３６ｂ）の他の空間的な強度分布（３４ｂ）を構成し、また、前記少なくとも２つの異なるストライプパターン（２６，２８）は、前記表面（１７）の特性を決定する前に、フィルタ処理により分離し、前記表面（１７）の特性を、前記第１ストライプパターン（２６）および／または前記他のストライプパターン（２８）から決定するようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記空間的な第１周期（３６ａ）および前記他の空間的な周期（３６ｂ）は、変位距離（７４）にわたり互いに異なる長さを有するものとしたことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、前記異なるストライプパターン（２６，２８）の前記変位距離（７４）に対する各有効空間的周波数は、それぞれ異なる整数とすることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の方法において、前記規定した変位距離（７４）における前記異なる位置（Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）は、相対距離（６０）毎に分布し、この相対距離（６０）は、利用する全ての強度分布（３４）の最小の空間的周期（３６）を２で割ったよりも小さいものとしたことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の方法において、前記表面（１７）を有する前記物体（１６）を静止させ、前記強度分布（３４）の前記パターン（２９）を、前記表面（１７）に対し変化させることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の方法において、前記強度分布（３４）の前記パターン（２９）を静止させ、前記表面（１７）を有する前記物体（１６）を前記パターン（２９）に対して移動させることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜６のうち、いずれか一項記載の方法において、前記第１ストライプパターン（２６）および前記他のストライプパターン（２８）は、互いに相対的に静止するものとしたことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の方法において、前記第１ストライプパターン（２６）は、第１ストライプ（３０，３１）を有し、また、前記少なくとも１つの他のストライプパターン（２８）は、他のストライプ（３２，３３）を有し、前記第１ストライプ（３０，３１）および前記他のストライプ（３２，３３）を互いに交差させることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１〜８のうち、いずれか一項記載の方法において、前記第１ストライプ（３０，３１）および前記他のストライプ（３２，３３）は、それぞれ同じ空間的周期（３６）を構成し、また、前記変位距離（７４）に対して互いに異なる角度で傾斜するものとしたことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のうち、いずれか一項記載の方法において、前記第１ストライプパターン（２６）および前記少なくとも１つの他のストライプパターン（２８）は、互いに平行な第１および他のストライプ（３０，３１，３２，３３）を有するものとしたことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうち、いずれか一項記載の方法において、前記パターンは、明るさが最大の領域（６６）および明るさが最低の他の領域（６８）を有し、前記最大の明るさおよび最低の明るさは前記パターンの強度振幅（７０）を規定し、各ストライプパターン（２６，２８）は、ストライプパターン振幅（７２）を有し、全てのストライプパターン（２６，２８）における前記ストライプパターン振幅（７２）の総和は、前記パターン（２９）の前記強度振幅（７０）と等しいものとしたことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうち、いずれか一項記載の方法において、前記ストライプパターン（２６，２８）の強度は、それぞれ、空間的に広範囲にわたり連続的に変化することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうち、いずれか一項記載の方法において、前記少なくとも２つの異なるストライプパターン（２６，２８）は、異なるスペクトルから構成することを特徴とする方法。
【請求項１４】
物体（１６）の表面（１７）を光学検査する装置であって、
空間的な第１周期（３６）で空間的な第１強度分布（３４）を構成する多数の明るい領域（３０，３２）および暗い領域（３１，３３）を有するパターン（２９）、
前記表面（１７）を有する前記物体（１６）を、前記第１強度分布（３４）が前記表面（１７）に映り込むように前記パターン（２９）に対して位置決めするための載台搬器（２０）、
前記第１強度分布（３４）を、前記表面（１７）に対して規定した変位距離（７４）にわたり相対変位させ、前記表面（１７）に変位距離（７４）にわたり、前記第１強度分布（３４）に対して複数の異なる位置（Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）をとらせるための制御ユニット（５２）、
異なる位置（Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）における、前記第１強度分布（３４）が映り込んだ前記表面（１７）を示す複数の画像を撮影するための、少なくとも１個の撮像ユニット（４２，４４，４６，４８）、および、
前記表面（１７）の特性を画像から決定するための評価ユニット（５２）、
を備える該装置において、
前記パターン（２９）は、前記表面（１７）に同時に映り込む、少なくとも２つの異なるストライプパターン（２６，２８）の重なり合いを含み、前記第１ストライプパターン（２６）は、前記空間的な第１周期（３６;３６ａ）で前記空間的な第１強度分布（３４;３４ａ）を構成し、前記他のストライプパターン（２８）は、他の空間的な周期（３６b）の他の空間的な強度分布（３４b）を構成し、また、前記少なくとも２つの異なるストライプパターン（２６，２８）は、前記表面（１７）の特性を決定する前に、フィルタ処理により分離するフィルタ（５１；５６）を設け、さらに、前記評価ユニット（５２）は、前記表面（１７）の特性を、前記第１ストライプパターン（２６）および／または前記他のストライプパターン（２８）から決定するように構成したことを特徴とする装置。
【請求項１５】
データ記憶媒体に格納したプログラムコードであって、前記プログラムコードをコンピュータで実行すると、請求項１〜１３のうち、いずれか一項記載の方法を実行するよう構成した該プログラムコードを有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の表面を光学検査する方法であって、以下のステップ、即ち、
空間的な第１周期で空間的な第１強度分布を構成する多数の明るい領域および暗い領域を有するパターンを準備するステップ、
表面を有する物体を、パターンの第１強度分布が表面に映り込むようパターンに対して位置決めするステップ、
第１強度分布を表面に対して規定した変位距離にわたり相対変位させるステップであって、表面が変位距離にわたり第１強度分布に対して複数の異なる位置をとるようにするステップ、
異なる位置における、第１強度分布が映り込んだ表面を示す複数の画像を撮影するステップ、および、
表面の特性を画像から決定するステップ、を有する方法に関する。
【０００２】
本発明は、さらに、物体の表面を光学検査する装置であって、
空間的な第１周期で空間的な第１強度分布を構成する多数の明るい領域および暗い領域を有するパターン、
表面を有する物体を、パターンの第１強度分布が表面に映り込むようにパターンに対して位置決めするための搬器、
第１強度分布を、表面に対して規定した変位距離にわたり相対変位させ、表面に変位距離にわたり第１強度分布に対して複数の異なる位置をとらせるための制御ユニット、
異なる位置における、第１強度分布が映り込んだ表面を示す複数の画像を撮影するための、少なくとも１個の撮像ユニット、および、
表面の特性を画像から決定するための評価ユニット、
を備える装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
このタイプの方法及びこのタイプの装置は、例えば特許文献１（独国特許出願公開第１０３１７０７８号）に記載される。
【０００４】
製品を工業的に製造するにあたり、製品の品質は常に最重要課題とされている。高い品質は、一方では、適格に設計され、安定した製造プロセスにより達成することができる。他方では、早期に品質欠陥を識別するために、製品の品質パラメータを、可能な限り信頼性の高い、かつ完全に制御されたものとしなければならない。多くの場合において、表面の品質は最終製品の特性にとって重要な役割を果たす。このとき問題となるのは、例えば自動車の塗装表面などといった装飾表面や、例えば繊細な加工を施した金属製のピストンまたは軸受の表面などといった機能表面である。
【０００５】
この類の表面の自動検査に関しては、既に多くの提案および構想が提示されている。しかし、通常それらは、検査すべき表面に関する高度な予備知識を必要とするため、特定の用途にのみ適用可能なものである。そのうえ、既知の方法および装置の多くは、工業条件の下で、効果的かつ信頼性の高い表面検査を可能にするほどには洗練されていない。このため、例えば自動車産業では今日にいたるまで、訓練された作業員による塗装表面の目視検査が広範囲に行われてきた。塗装表面検査における自動化レベルは、製造そのものの自動化レベルよりもはるかに低い。特許文献２（米国特許第５６３６０２４号明細書）には、塗装表面を目視検査するための装置の一例が記載される。この既知の装置は、検査すべき塗装表面を有する自動車が運搬されるトンネルを備える。トンネルの内壁には、明るいストライプと暗いストライプから成るストライプパターンを生成するストライプ状の光源が設けられる。このストライプパターンは、自動車の塗装表面に反射する。塗装表面の検査は、人物がトンネル内に立ち、塗装表面に反射するストライプパターンを目視検査することにより行われる。このような作業は、観察者の能力に強く依存し、そのため信頼性に限界があることは明らかである。そうでなくとも、このような作業は手間、ひいてはコストがかかる。
【０００６】
冒頭で述べた特許文献１に記載した方法および装置においては、濃淡が正弦波状に変化するストライプパターンをスクリーンに投影し、このスクリーンは検査すべき表面の上方に斜め配置する。投影されるパターンは、変化させるまたは移動し、表面に映るストライプパターンもこれに対応して変化する。パターンの変化／移動の最中またはその後に、少なくとも１つの、反射したパターンを含む表面の画像を撮影する。異なる時点で撮影した画像の数学的結合により、合成画像を生成し、この合成画像に基づき、表面のうち、欠陥のある領域と、欠陥の無い領域とを計算上および／または視覚的に区別することができる。この種の他の方法および装置は、特許文献３（独国特許第１９８２１０５９号明細書）、特許文献４（独国特許出願公開第１０２００４０３３５２６号）、特許文献５（米国特許第６１００９９０号明細書）、非特許文献１および非特許文献２に記載される。これら全ての方法および装置を用いた場合には、比較的小さい表面の検査のみが可能であり、このとき該表面は、少なくとも既知であり、かつ規定された位置および配向で、ストライプパターンを投影するスクリーンに対し配置しなければならないという欠点を有する。これらの装置では、自動車の塗装表面を、高い信頼性で、かつ効果的に検査することはできない。
【０００７】
非特許文献３に記載される方法および装置では、明暗が矩形波状に変化するストライプパターンを用いている。このストライプパターンは、検査すべき表面に投影される。カメラによる撮像は、検査すべき表面の垂直方向上方から行う。欠陥の無い表面の場合、カメラは正確に明るいストライプおよび暗いストライプを捉える。凹凸などといった表面の欠陥があると、明るいストライプから、暗いストライプのイメージへと光が偏向し、暗いストライプのイメージに明るい光点が視認される。表面を完全に検査するためには、明るいストライプが該表面を横断するようにしなければならない。これは、検査すべき表面を有する物体を移動する、またはストライプパターンを変化させることで行われる。刊行物によれば、後者が好適なバリエーションである。複雑な形態をシームレスに（あますとこなく）検査することはさもなければ不可能であるからである。外部からの光による影響を回避するために、検査すべき表面を有する物体は、トンネル内に配置しなければならない。この方法は、原則的には広範囲にわたる表面の検査を可能にするにもかかわらず、冒頭で述べた要求に関していえば、最適とはいえない。この方法の検出率と信頼性とに疑問が残るからである。そのうえ、カメラは可能な限り、検査すべき表面に対し垂直に配向しなければならないため、任意の形態を有する対象物を対象とした効果的な表面検査は困難である。
【０００８】
特許文献６（米国特許第５７２６７０５号）は、自動車表面の検査のための方法および装置を開示する。この場合、自動車は、複数のカメラを取付けたブリッジ状構造の装置を通して運搬される。自動車表面は、明暗が矩形波状に変化するストライプパターンを投影する。カメラ画像の評価は、ソイリン（Seulin）氏著の刊行物に記載される方法と同様に行われる。この作業の弱点は、特許文献６に記載されるとおり、ボンネットの検査に、屋根の検査とは異なるカメラセットが必要とされる点にある。このため、かなり多数のカメラが必要とされ、結果として、設備投資および画像処理の経費が嵩むこととなる。さらに、このシステムでは、特に小さい引掻き傷、小突、クレータ、小穴などの考え得る全ての表面欠陥に対した、信頼性の高い検出が成されるか否かの疑問が残る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０３１７０７８号明細書
【特許文献２】米国特許第５６３６０２４号明細書
【特許文献３】独国特許第１９８２１０５９号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２００４０３３５２６号明細書
【特許文献５】米国特許第６１００９９０号明細書
【特許文献６】米国特許第５７２６７０５号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】マークス・クナウアー（Markus Knauer）著、「フェアメッスング・シュピーゲルンダー・オーバーフレッヒェン‐アイネ・アウフガーベ・デア・オプティッシェン・ドライ・デー‐ゼンソリーク（Vermessung spiegelnder Oberflachen - eine Aufgabe der optischen drei D−Sensorik）」，デーエー‐ツァイトシュリフト・フォトニーク（DE-Zeitschrift Photonik）、２００４年４月号、p．６２−６４
【非特許文献２】セーレン・カメル（Soren Kammel）著、「デフレクトメトリー・ツア・クヴァリテーツプリューフング・シュピーゲルンド・レフレクティーレンダー・オーバーフレッヒェン（Deflektometrie zur Qalitatsprufung spiegelnd reflektierender Oberflachen）」，デーエー‐ツァイトシュリフト・テーエム‐テヒニッシェスメッセン９（DE-Zeitschrift tm - Technisches Messen９）、２００３年４月号、p．１９３−１９８
【非特許文献３】アール・ソイリン（R. Seulin）ら著「ダイナミック・ライティング・システム・フォー・スペキュラー・サーフェイス・インスペクション（Dynamic Lighting System for Specular Surface Inspection）」，プロシーディングス・オブ・エスピーアイイー（Proceedings of SPIE）、２００１年４３０１巻、p．１９９‐２０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような背景から、本発明の課題は、大幅に自動化した、迅速かつ信頼性の高い表面検査を実現する方法および装置を提供することにある。好適には、この方法および装置は、普遍的に利用できるものとし、かつ、広範囲にわたる表面の検査、特に自動車の塗装表面の検査に適用できるものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は、本発明の一態様によれば、冒頭で述べた種類の方法により解決する。本発明方法によれば、パターンは、表面に同時に映り込む、少なくとも２つの異なるストライプパターンの重なり合いを含み、第１ストライプパターンは、空間的な第１周期で空間的な第１強度分布を構成し、他のストライプパターンは、他の空間的な周期で他の空間的な強度分布を構成し、また、少なくとも２つの異なるストライプパターンは、表面の特性を決定する前に、フィルタ処理により分離し、表面の特性を、第１ストライプパターンおよび／または他のストライプパターンから決定するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の態様によれば、この課題は冒頭で述べた類の装置により解決する。本発明装置によれば、パターンは、表面に同時に映り込む、少なくとも２つの異なるストライプパターンの重なり合いを含み、第１ストライプパターンは、空間的な第１周期で空間的な第１強度分布を構成し、他のストライプパターンは、他の空間的な周期で他の空間的な強度分布を構成し、また、少なくとも２つの異なるストライプパターンは、表面の特性を決定する前に、フィルタ処理により分離するフィルタを設け、さらに、評価ユニットは、表面の特性を、第１ストライプパターンおよび／または他のストライプパターンから決定するように構成したことを特徴とする。
【００１４】
これらの新規な方法および装置は、検査すべき表面に同時に映り込むように互いに重なり合う複数のパターン部分を有するパターンを利用する。好適には、全体パターンは異なるストライプパターンの加算的重なり合いを含む。加算的重なり合いは、比較的簡単に生成することができ、かつ、画像評価の際もしくはその前に、簡単にパターン部分を分離することができる。しかし原則的には、異なるストライプパターンは、積算的に、または他の様式で重なり合うものとしてもよい。
【００１５】
少なくとも２つの異なるストライプパターンは、パターン部分が検査すべき表面ポイントに同時に映り込むように重なり合う。このため、物体の各位置において、複数のストライプパターンが利用でき、これらの評価により表面特性を決定することができる。これにより、撮影位置数は同じまま、高い情報密度が利用可能となる。高い情報密度により、検査すべき表面の詳細かつ融通性のある分析が可能となる。
【００１６】
実施態様において、異なるストライプパターンはスペクトルによる符号化、すなわち、異なる色とする。この実施例において、異なるストライプパターンは、画像撮影に際して、適切な付属フィルタ（カラーフィルタ）を用いることで分離することができる。画像撮影は複数の撮像ユニットにより行い、スペクトルによる符号化をした各ストライプパターンには、各ストライプパターンのスペクトル色に適合する、少なくとも１つの撮像ユニットを用いる。この代替案として、用いる撮像ユニット前方に時間的に前後して交換配置する、交換容易なフィルタによりスペクトル色に基づくフィルタ処理を行う、または、画像撮影後にデジタル画像処理方法によってスペクトルフィルタ処理を行っても良い。
【００１７】
特に好適な実施例において、少なくとも２つの異なるストライプパターンは、各ストライプパターンが異なる位置にて連続的に撮影する画像から成る画像列に現れる頻度（周波数）を有する。ここで、異なるストライプパターンは、ある方法で、「空間的周波数により符号化」する。この周波数は、以下「空間的有効周波数」として記述する。これは、各ストライプパターンが画像列に現れる周期数の数値である。好ましい実施例において、異なるストライプパターンは、有効空間的周波数に基づくアルゴリズムフィルタ処理によって分離させる。
【００１８】
本発明による新規な方法および装置の全ての実施例は、極めて迅速、省スペース、かつ安価な方法で表面特性の決定を可能とするという利点を有する。異なるストライプパターンの重なり合い、およびこれらを画像撮影する際または後に分離することで、安価かつ省スペースに広範囲にわたるパターンの提供が可能となる。他方では、重なり合うストライプパターンを同時に用いることで、融通性のあるかつ精密な表面検査が可能となる。例えば、光沢のある表面の検査には、幅広のストライプよりも幅狭のストライプが適している。反対に、光を散乱する表面の検査には、幅広のストライプがより適している。さらに、異なるストライプは、異なる大きさの曲率半径および／または膨出部を有する表面を検査しなければならない場合に好適である。結局のところ、表面検査全体には、延在方向の異なるストライプパターンが好適である。本発明の新規な方法および装置によれば、これら異なるストライプパターンは重なり合って全体パターンをなし、表面によっては必要であれば、分離して評価することができる。このため、本発明による新規な方法および装置は、汎用的であり、異なるストライプパターンの重なり合いを、コンパクトかつ省スペースに実現可能であることから、特に大きな表面の検査に適する。さらに、重なり合うストライプパターンの画像は、極めて迅速に撮影することができ、短時間で、多数の画像データを評価に使うことが可能である。このため、全体として、本発明による新規な方法および装置は、自動車の塗装表面の検査を自動化するのに極めて適していると同時に、本発明方法および装置は、他の全てのタイプにおける表面検査に好適に適用することができる。よって、上述の課題は完全に解決される。
【００１９】
本発明の好適な実施形態において、空間的な第１周期と他の空間的周期とは、変位距離にわたり異なる長さを有するものとする。
【００２０】
この実施形態において、画像において、空間的な第１強度分布および他の空間的な強度分布は、異なる有効空間的周波数を有する。換言すると、変位方向に平行なストライプパターンの周期は、規定された変位距離の異なる分数値である。例えば、第１ストライプパターンは、規定された変位距離と等しく、変位方向に平行な空間的周期を有する。このとき、変位距離における有効空間的周波数は１となる。これに対し他のストライプパターンは、変位方向に平行な、規定した変位距離の１／３である空間的周期を有する。したがって、この他のストライプパターンの有効空間的周波数は３となる。有効空間的周波数は、アルゴリズムフィルタ処理により、画像データ処理の際に分離する。好適な実施例において、画像列における画像データは、所望の有効空間的周波数を有する比較信号と関連付けする。この実施形態は、ストライプパターンのスペクトラル色が関係無いため、全ての重なり合ったストライプパターンが同じスペクトル色で良く、最も好適である。このように、異なるストライプパターンの評価は、互いに比較しやすく、また、検査される表面の色に影響されない。さらに、この実施形態は、極めてバリエーションに富んだストライプパターンの重なり合いを可能とする。
【００２１】
他の実施形態において、異なるストライプパターンの変位距離に対する各有効空間的周波数は、それぞれ異なる整数とする。
【００２２】
この実施形態において、ストライプパターンの空間的周期は、変位距離に沿って撮影した画像の画像列が、有効空間的周波数が整数の各ストライプパターンを有し、かつ、異なるストライプパターンの有効空間的周波数が異なる整数となるように選択する。ストライプパターンの実空間的周波数は、ストライプの延在方向に対し直交する方向に測った長さ部分におけるストライプパターンの空間的周期数の数値である。変位に際して、ストライプパターンが被検体に対して９０°以外の角度、すなわち斜めに傾斜する場合、有効空間的周波数は実空間的周波数から区別される。これにより有効周期は長くなり、有効空間的周波数は小さくなる。
【００２３】
この実施形態において、各ストライプパターンの周期は、その全体が、変位距離に沿って、一回または複数回繰り返される。同時に、変位距離に平行なストライプパターンの周期は互いに異なる。この実施形態は、異なる空間的周波数の分離が極めて簡単に実現される上述の実施形態との組合せにおいて、特に好適である。さらに、この実施形態は、画像の評価を、特にいわゆるｍ‐バケットメソッド（m-Bucket-Method）に従って簡単に実現するため、好適である。この方法によれば、各１／mの間隔を有する正弦波形状のストライプパターンを呈する表面ポイントの各m画像は、表面ポイントの局所的表面勾配を決定するためにまとめて評価される。このとき、例えばm=４とする。エム‐バケットメソッドは、極小さい表面欠陥を極めて迅速に評価および検知することができる。
【００２４】
他の実施形態において、規定した変位距離上の異なる位置は、相対距離ごとに分布し、この相対距離は、利用する全ての強度分布における最小の空間的周期を２で割ったよりも小さい。
【００２５】
この実施形態においては、各表面ポイントにつき撮影する画像の数は、ストライプパターンの最大有効空間的周波数の２倍よりも大きいものとする。さらに、画像は、それぞれ同じ相対距離で撮影する。後者はまた、前述のｍ‐バケットメソッドを用いる際に好適である。前者の場合、他の場合にはエイリアシング効果（画像の輪郭がギザギザになること）に起因して生じ得るであろうあいまいさが回避されるため、有効空間的周波数に基づいて異なるストライプパターンをフィルタ処理により分離することが簡単になる。
【００２６】
他の実施形態においては、表面を有する物体を静止させ、強度分布のパターンを、表面に対し変化させる。
【００２７】
この実施形態の変更例において、パターン全体は全てのパターン部分と共にまとめて、物体に対して相対的に動かす。他の変更例においては、パターン部分を個別に移動させ、全体パターンは、それぞれ新たに算出する。双方の変更例において、全体パターンは、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）スクリーンまたは、有機発光ダイオード（OLED）から成る「壁紙」に表示する。この実施形態は、検査中の物体の移動が困難、および／または精度低下を招く場合、例えば表面が振動により変化する場合などに、好適である。さらに、この実施形態では、極めて複雑な全体パターンを用いることが可能であり、融通性がある。
【００２８】
他の実施形態においては、上述の強度分布のパターンを静止させ、表面を有する物体をパターンに対し移動させる。
【００２９】
この実施形態は、極めて広範囲にわたるパターンが、広い表面の検査に必要となる場合に、好適である。このような場合において、静止パターンは、特に、全体パターンを「静的」かつ恒久的なパターンとして、壁、スクリーン、または他の支持体に配置すると、安価に実現できる。この実施形態の他の利点および変更例は、本件出願と同じ優先権を主張し、それらの開示情報は本明細書に引用することで包括的に含むものとする併願したPCT出願の対象となっている。
【００３０】
他の実施形態において、第１ストライプパターンおよび他のストライプパターンを、互いに相対的に静止させる。
【００３１】
この実施形態において、パターン部分同士が相対移動することはない。この実施形態では、特に、印刷、描画、静的パターンを利用することができるため、安価に実現できる。第１および他のストライプパターンの有効空間的周波数が異なると、異なるストライプパターンを、その相違にも関わらず互いに相対的に保持し得るため、特に驚異的である。しかし、実際これは、好適な実施例に基づいて後述するように可能である。
【００３２】
他の実施形態において、第１ストライプパターンは第１ストライプを有し、また、少なくとも１つの他のストライプパターンは他のストライプを有し、第１ストライプおよび他のストライプを互いに交差させる。
【００３３】
この実施形態において、少なくとも２つの異なるストライプパターンのストライプは、それぞれ異なる方向に延在する。ストライプ方向に平行な表面欠陥は認識されない、または認識するのが困難であるため、この構成は好適である。全体パターンに互いに交差するストライプを設けることで、このような表面欠陥を、予備知識なしに、または極僅かな予備知識のみで、迅速に検知することができるようになる。
【００３４】
他の実施形態において、第１ストライプおよび他のストライプは、それぞれ同じ空間的周期を構成し、また、変位距離に対して互いに異なる角度で傾斜するものとする。特に好適な実施形態において、異なるストライプは互いに直交するように延在させ、ストライプ幅を同一とする、および／またはストライプの延在方向に対し直交する方向における空間的周期を同一とする。
【００３５】
この実施形態は、基本的に同じであり、互いに直交する２つのストライプパターンを用いることを可能とする。２つのこのようなパターンは、表面欠陥を、その方向および延在範囲に関わらず高い検出率で検知するのに最適である。驚くべきことに、変位距離または変位方向に対して互いに異なる角度で傾斜する場合、双方のストライプパターンは、画像上には異なる有効空間周波数で出現するため、同一ストライプパターンを簡単に分離することができることが判明した。このため、この実施形態は、わずかな予備知識のみを前提とし、極めて効率的かつ安価な表面検査を可能とする。
【００３６】
他の実施形態において、第１ストライプパターンおよび少なくとも１つの他のストライプパターンは、互いに平行な第１および他のストライプを有する。
【００３７】
この実施形態において、第１および他のストライプパターンのストライプは、互いに平行に延在する。好適には、これら異なるストライプパターンの、ストライプ方向に直交する方向の空間的周期は異なるものとする。換言すると、第１ストライプおよび他のストライプは、幅を異ならせる。この実施形態は、検査すべき表面を、ストライプの幅が異なる他は同じ条件において検査するのに好適である。この実施形態は、わずかな予備知識で、極めて融通性のある表面の検査を可能とする。
【００３８】
他の実施形態において、パターンは、明るさが最大の領域と、明るさが最低の他の領域とを有し、最大の明るさおよび最低の明るさはパターンの強度振幅を規定し、各ストライプパターンは、ストライプパターン振幅を有し、全てのストライプパターンにおけるストライプパターン振幅の総和は、パターン（全体）の強度振幅と等しいものとする。好適には、全てのストライプパターン振幅を等しいものとする。
【００３９】
この実施形態は、適切な支持体に恒久的に設けた「静的な」全体パターンを用いて、本発明による新規な方法および新規な装置を安価に実現する。全体パターンは、例えば、検査トンネルの内壁に貼り付けたフィルムにより実現することもできる。この実施形態は、しかし、例えば発光ダイオードによって実現される、「動的な」パターンを用いる場合にも好適である。この実施形態は、個々のパターン部分が、全体パターンの限定範囲内の動的領域に基づいて「遮られる」ことなく、パターン部分が、規定した方法で、パターン全体に重なり合うという利点を有する。全てのストライプパターン振幅が等しい場合、個々のストライプパターンの評価および比較可能性は簡素化される。
【００４０】
他の実施形態において、ストライプパターンの強度は、それぞれ、空間的に広範囲にわたり連続的に変化する。各ストライプパターンが、正弦波形状の強度分布を有すると、特に好適である。この代替案として、強度分布は、例えば鋸歯状でもよい。
【００４１】
この実施形態は、撮影された画像におけるストライプパターンの評価を極めて簡単かつ精密に行うことができ、この評価において各場所における各ストライプパターンの（既知の）位相特性を再構築する。正弦波パターンは、低域フィルタ処理により良好に再構築することができるため、正弦波パターンを用いると好適である。全体としては、この実施形態は、局所的表面勾配の簡単な決定、さらには、極めて小さい引掻き傷、小突、クレータや小穴の信頼性の高い検出を可能にする。
【００４２】
他の実施形態において、少なくとも２つの異なるストライプパターンは、異なるスペクトルから構成する。
【００４３】
この実施形態において、少なくとも２つのストライプパターンは、ストライプから「生ずる」その波長において異なる。例えば、第１および第２ストライプパターンは、異なる色で実現するものでも良い。色が異なることで、スペクトルによる符号化が可能であり、これにより、異なるストライプパターンは、評価の際に、スペクトルフィルタにより互いに区別し得る。これら異なる波長は、可視光線領域、および／または赤外線、および／または紫外線領域に位置するものである。この実施形態は、一方では、重なり合う、互いに異なるストライプパターンを、互いに完全に区別する簡単な手段である。これは、異なるストライプパターンが、異なる有効空間的周波数に基づいて分離されると、付加的なスペクトルによる符号化がさらに大きな数の重なり合うストライプパターンを可能とするため、特に好適である。
【００４４】
上記の特徴および以下に記載する特徴は、記載したものの組合せだけでなく、本発明の範囲から逸脱することなく、他の組合せで、または単独で適用し得ることを理解されたい。
【００４５】
本発明の実施例を図に示し、また以下の記載で詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による、検査トンネルを有する、自動車の塗装表面を検査するための装置における実施形態を示す概略図である。
【図２】図１に示す検査トンネルを前方から見た横断面図である。
【図３】本発明による方法の一実施例を説明するための線図的説明図である。
【図４】本発明による方法の一実施例による、２つの正弦波状の強度分布における重なり合いを示すグラフである。
【図５】本発明による方法の実施形態の概略図である。
【図６】本発明による方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１および図２に示すのは、全体的に参照符号１０で示す本発明装置の実施例である。
【００４８】
装置１０は、長手方向軸線１４を有するトンネル１２を備える。この実施例において、検査すべき塗装表面１７を有する自動車１６は、トンネル１２内を長手方向軸線１４に平行に矢印１８方向に移動する。このとき、自動車１６は、電気的駆動装置（図示せず）によってトンネル１２内を移動する搬器２０上に載置する。代替として、自動車１６は、ベルトコンベア上に載置するものとする、または、自動車１６自体を搬器２０なしにトンネル内を牽引する、もしくは自走するものとすることができる。
【００４９】
図２で分かるように、この実施例において、トンネル１２の横断面形状２２は、中心角が約２７０°の円弧を有する、円形に近いものとする。原則的には、トンネルの横断面形状はこれと異なるもの、例えば多角形としても良い。今日の技術を省みれば、トンネル横断面形状は、円形または他の角の無い形状とすることが好ましい。なぜならば、後述するパターンを、広く連続的かつ継ぎ目なく実現することができ、塗装表面検査を簡単なものとするからである。自動車１６の一側面のみを検査する場合には、原則的には、自動車を位置決めおよび／または通過させる壁またはスクリーンは１つで足りる。
【００５０】
トンネル１２は内壁２４を有し、この内壁２４には、２つの互いに重なり合うストライプパターン２６，２８を付する。一実施例において、ストライプパターン２６，２８は、トンネル１２の内壁２４に貼り付けるフィルムに印刷する。他の実施例においては、トンネル１２の内壁２４にストライプパターン２６，２８を描く。さらに他の実施例においては、スクリーン背後の内壁２４に多数の発光ダイオードを取付け、これら発光ダイオードによりストライプパターン２６，２８を生成されるものとする。さらに他の実施例において、ストライプパターンは、トンネル１２の内壁２４に投影するものとしても良い。
【００５１】
ストライプパターン２６は、交互に隣接して、互いに平行に延在する明るいストライプ３０と暗いストライプ３１とから成る。ストライプパターン２８は、互いに平行に隣接する明るいストライプ３２と暗いストライプ３３とを含む。一実施例において、双方の暗いストライプ３１，３３は、図１にて異なる点の密度で表されるように、そのスペクトルがそれぞれ異なる。例えば、暗いストライプ３１，３３の色はそれぞれ異なる色、例えば青と赤としても良い。他の実施例において、ストライプパターン２６，２８（場合によっては図示しない他のストライプパターンを含む）は、白黒パターンまたはモノクロパターンとする。全ての実施例において共通するのは、異なるストライプパターン２６，２８が互いに重なり合うことで、多数の明るい領域と暗い領域とを有する全体パターン２９を構成するという点である。異なるストライプパターン２６，２８は、共に検査すべき表面１７に映り込む、表面１７の特性を特定する前に適切なフィルタ処理によって分離し、続いて別々に分析評価する。特定の用途においては、表面１７の特性を決定するために、異なるストライプパターン２６，２８の一方だけを分析評価することも想定され得る。
【００５２】
さらに、ストライプパターン２６，２８は、全体パターン２９における互いの重なりによって、もはや単一のストライプパターンとしてしか認識されない場合も想定される。その代わりに、先入観の無い観察者は、ひし形パターン、または他の少なくとも広範囲の周期的なパターンとして見るだろう。これは、個々のストライプパターン２６，２８が全体パターン２９に含まれ、かつ、適切なフィルタ処理によって互いに分離可能な限り、本発明に反しない。
【００５３】
各ストライプパターン２６，２８は強度分布を構成する。図１には例として第１ストライプパターン２６の強度分布３４を示す。好適な実施例において、強度分布３４は正弦曲線である。ただし、原則的には強度分布は、規定された空間的周期（波長）を有する他のものでもよい。強度分布３４の（効果的な）空間的周期は、図１において参照符号３６で示される。原則的には、一周期で足りる。しかし好適には、全体パターン２９は、複数周期３６にわたり延在するものとする。
【００５４】
ここで、参照符号３８，４０は、２台のカメラヘッドを示す。カメラヘッド３８はトンネル１２の前方端部に取付け、カメラヘッド４０はトンネル１２の後方端部に取付ける。これらの各カメラヘッド３８，４０には、４個の撮像ユニット４２，４４，４６，４８を設け、これら撮像ユニットは、規定した間隔で互いに離間して取付ける（図３および後述部分を参照）。ここで、撮像ユニット４２，４４，４６，４８の撮影方向５０は、互いに平行なものとする。ストライプパターン２６，２８が異なるスペクトルにより符号化されている一実施例において、各カメラヘッド３８，４０には、変更可能なカラーフィルタ５１を設けてもよい。このカラーフィルタにより、所要に応じてストライプパターン２６，２８の一方を画像撮影用に選択できる。代案として、各カラー符号化に特有の撮像ユニット４２，４４，４６，４８のセットを用いてしてもよい。
【００５５】
図２から分かるように、好適な実施例において、装置１０のトンネルの前方端部には、少なくとも３台のカメラヘッド３８ａ，３８ｂ，３８ｃを、また、後方端部には少なくとも３台のカメラヘッド４０ａ，４０ｂ，４０ｃ（図示せず）を備える。カメラヘッド３８ａ，３８ｂ，３８ｃは、自動車１６を異なる方向から撮影し、トンネル１２の横断面に沿って、広範囲にわたり完全に捉えられるよう配置する。一実施形態において、撮像ユニット４２，４４，４６，４８は、ライン走査カメラとする。代案として、撮像ユニットは二次元イメージセンサカメラとしてもよい。
【００５６】
図１において、参照符号５２は分析制御ユニットを示す。この分析制御ユニットは、一方では自動車１６の送り移動１８を制御するよう構成する。さらに、分析制御ユニットは、撮像ユニット４２，４４，４６，４８による画像撮影を制御する。好適な実施例において、自動車１６は、トンネル１２内を連続的に移動させる。他の実施例において、「送り」は断続的に行い、各送りステップ後に画像撮影をするものとする。
【００５７】
さらに、分析制御ユニット５２にはプロセッサ５４およびプログラム５６を搭載し、プロセッサ５４はこのプログラムにより撮像ユニット４２，４４，４６，４８の画像データを処理し、表面１７の特性を決定する。好適な実施例において、プログラム５６には、画像撮影後にストライプパターン２６，２８を互いに分離するためのデジタルフィルタを含むものとする。続いてプロセッサ５４は、プログラム５６により、個々のストライプパターン２６，２８に基づき表面１７の特性を決定する。各（即ち、個別の）ストライプパターン２６，２８に基づいて得られる結果を、例えば信愚性比較を行うため、および／または特定用途に最適なストライプパターンを選択するために、他の付加的な信号処理と組み合わされ得ることは自明である。
【００５８】
図３に概略図で示すのは、本発明方法または装置の好適な実施例において、適用し得るバリエーションである。同じ参照符号は、これまでと同じ要素を示す。
【００５９】
図３は、４つの異なる位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３における表面１７を示す。さらに、カメラヘッド３８，４０のどちらか一方における４個の撮像ユニット４２〜４８を示す。参照符号５８は、一撮像ユニット４２から隣の撮像ユニット４４までの相対距離を指す。この距離５８は、表面１７の送り方向１８に平行に測定したものとする。参照符号６０は、表面１７が、位置Ｐ０から次の位置Ｐ１まで動かされる距離である送り区間を指す。参照符号６２は、パターン画像、即ち、表面１７が反射するストライプパターン２６（または２８）の像を示す。参照符号６２´は、送り量６０後の表面１７′上のパターン画像６２を示す。
【００６０】
図３に見て取れるように、表面１７の表面ポイント６４は、位置Ｐ０において撮像ユニット４２によって撮影する。図３において、撮像ユニット４２の撮影方向５０で示すように、画像撮影の時点で、暗いストライプ領域が表面の一点に映り込んでいることもあり得ることが理解される。
【００６１】
選択された距離５８および送り量６０に基づいて、同一の表面ポイント６４を、位置Ｐ１において撮像ユニット４４により撮影する。ただし、この時点では、参照符号６２′で示すように、ストライプパターン２６の他の部分が表面ポイント６４に映り込んでいる。パターン画像の変化の原因は、表面１７がストライプパターン２６に対して相対的に移動することにある。
【００６２】
図３から分かるように、同一の表面ポイント６４を、続いて、他の撮像ユニット４６，４８により撮影する。このとき、表面１７が矢印１８方向に動かされるため、表面ポイント６４におけるパターン画像６２はその都度変化する。結果として、表面ポイント６４の４個のイメージが得られる。これら４個のイメージは、好適な実施例において、いわゆるｍ‐バケットメソッドにより評価され、表面ポイントの局所的表面勾配を決定する。表面勾配に基づいて、小さな引掻き傷や小穴などの表面欠陥が検出される。
【００６３】
図３から分かるように、撮像ユニット４２〜４８によりストライプパターン２６（または２８）の強度分布３４を読み取り、このとき、変位位置Ｐ０〜Ｐ３における強度分布３４の「サンプル」を表面ポイント６４と共に記録する。既知の強度分布３４の特性（特に既知の周期３６）に基づいて、サンプルにおける、表面ポイント６４のストライプパターン２６に対する相対位置、および、局所的表面勾配を決定することができる。
【００６４】
図３には、強度分布３４を有するストライプパターン２６のみを評価する簡略化した状況を表す。ただし、本発明の好適な実施例においては、全体パターン２９を用いて評価し、この場合、複数の異なるストライプパターンが加算的に重ね合わさる。図４には、周期または空間的周波数が異なる２つの強度分布３４ａ，３４ｂの加算的重ね合わせにより生ずる強度分布３４ｃの例を示す。ここで、空間的周波数は、規定した範囲内に存在する完結した周期３６の個数を表す。図４から見て取れるように、強度分布３４ｃは、強度分布３４ａの高い空間的周波数、ならびに強度分布３４ｂの低い空間的周波数を含む。本発明の好適な実施例において、強度分布３４ｃが含む、組み合わされる（合成される）互いに異なる空間的周波数は、画像撮影後に再び各強度分布３４ａ，３４ｂに分離し、続いて、図３について記載した方法によって各強度分布３４ａ，３４ｂを、個別に評価することができるようにする。
【００６５】
さらに図４から分かるように、合成強度分布３４ｃは、強度（「明るさ」）が最大の領域６６と、強度が最小の領域６８とを有する。一実施例において、強度が最小の領域６８は濃い黒であり、強度が最大の領域６６は明るい白である。ストライプパターン２６，２８を発光素子により生成する場合、領域６６は、発光素子が最大の明るさで照らす領域である。最大強度と最小強度領域における最大強度との差は、強度振幅７０を規定する。この実施例において強度振幅７０は、全差異の半分に値する。ここで、合成強度分布３４ｃの強度振幅は、各強度分布３４ａ，３４ｂの強度振幅の総和に等しい。
【００６６】
図５は、実周期３６ａ，３６ｂおよびストライプ方向が互いに異なる２個のストライプパターン２６，２８の重なり合いを図式的に示し、ここで、ストライプパターン２６，２８は、明瞭性を保つため、それぞれ一部を示すのみにとどめる。ストライプパターン２６，２８がシームレスに重なり合うことで、シームレスなパターン全体２９を作り出すということは自明である。
【００６７】
参照符号７４は、変位ベクトルｖおよび全変位距離を示す。変位ベクトルｖおよび全変位距離に従って検査すべき表面を移動し、表面ポイントに関する画像データの完全なセットを記録する。図５に示す実施例において、ストライプパターン２６，２８は互いに直交する、すなわち、ストライプ３０／３１とストライプ３２／３３とは、９０°の角度で交わる。ただし、ストライプパターンの交差角度は９０°でなくとも良いものとする。さらに、重なり合った全体パターンは、変位ベクトル７４に対し相対的に傾いている。図示の実施例において、変位ベクトル７４とストライプパターン２６のストライプ延在方向とが成す角度７６は４５°である。同様に、変位ベクトル７４とストライプパターン２８のストライプ延在方向とが成す角度７８も４５°である。他の実施例において、角度７６，７８は４５°でなくとも良い。この場合、ストライプパターン２６，２８の周期３６ａ，３６ｂが等しいと特に好適である。
【００６８】
さらに図５から分かるように、ストライプパターン２６の実周期３６ａは、変位距離７４内で３回繰り返すが、第２ストライプパターン２８の周期３６ｂは、同一変位距離７４において２回しか繰り返さない。このため、ストライプパターン２６，２８は、表面１７を変位距離７４に沿って移動させる際に、異なる有効空間的周波数で現れ、これらは、有効空間的周波数に基づき、適切なデジタルフィルタ処理により再び分離することができる。重なり合ったストライプパターン２６，２８を簡単かつ一義的に分離するためには、各ストライプパターンを、変位距離７４に沿って完全数の周期分毎に走査すると好適である。また、各ストライプパターン２６，２８の周期数が異なり、各ストライプパターンの走査した周期数が、変位距離７４にわたり撮影される画像数を２で割った数よりも小さい場合に、さらに好適である。この条件では、全てのストライプパターンを走査値から一義的に再現することが可能となる。
【００６９】
一般的には、ストライプパターンを有効空間的周波数に基づき簡単に分離することができる条件は以下の数１から導かれる。これは図５に関して有効である。
【数１】
2010532871.tif 000003
ここで、ｎ１は、変位距離７４を移動する場合の有効走査周期数であり、ｓ１は各ストライプパターンの周期３６ａ，３６ｂであり、α１は、各ストライプパターンと変位ベクトル７４とが成す角度７６，７８であり、ｖは、変位距離（変位ベクトル７４の長さ）である。
続いて、ｎi・ｓi ＜ ｖ
ということも有効であるべきである。そうでなければ、変位距離７４にわたり、一周期分の移動が成され得ないからである。この条件は、つまり、表面を距離７４にわたり変位する際に、表面が全てのストライプパターンを横切り、各パターンに関して、整数の、かつ好適には個別の周期の数値で繰り返されることを意味する。
【００７０】
２個のストライプパターンと変位ベクトルとが成す角度７６，７８のかわりに、２個のストライプパターンが成す角度を考慮すると、次式
【数２】
2010532871.tif 000004
が有効である。
【００７１】
ストライプパターンが互いに直交する場合には、角度β＝９０°となる。このため、上記の等式は、以下のように簡略化することができる。すなわち、
【数３】
2010532871.tif 000005
【００７２】
周期をｓ１=ｓ２=ｓとし、経過する周期数をｎ１=１およびｎ２=２とすると、変位角度はα１=arctan（１／２）=２６.５６°となる。よって、変位距離は、次式のように表される：
【数４】
2010532871.tif 000006
【００７３】
これは、ストライプパターンが、撮影された画像において、ｎ１=１およびｎ２=２といった異なる有効空間的周波数で現れるためには、実周期が２６.５６°である２つの直交するストライプパターンから成る全体パターンが、変位ベクトル７４に対し傾いていなければならないことを意味する。表現を変えると、画像毎に異なる有効空間的周波数を生成するために、重なり合った全体パターンが変位ベクトルに対して２５.５６°の角度で傾いている場合、実周期が同じであり直交する２つのストライプパターンであって、加算的な重ね合わせを、同時に記録し、その画像データをデジタルフィルタ処理することで分離することができる。
【００７４】
複数のストライプパターン２６，２８を利用し、これらのストライプ全てが平行に延在する場合について特記する。典型的には、変位ベクトル７４と、ストライプの延在方向とが成す角度αを９０°とする。これにより、上記の等式は、以下のように簡略化することができる。すなわち、ｎ１・ｓ１＝ｎ２・ｓ２＝ｎ３・ｓ３＝…
【００７５】
もし、変位距離ごとに繰り返される周期を、例えばｎ１=１およびｎ２=１２とすると、第２ストライプパターンの周期は、第１ストライプパターンの周期の１２分の１となる。また、各パターンの周期が異なる場合には、平行なストライプパターンを重ね合わせることもできる。
【００７６】
図６に示すのは本発明方法の実施例を表すフローチャートである。ステップ８４では、まず、検査すべき表面の開始位置ｘ０を決定する。好適な実施例においては、ロケータ（位置指定子）を読み込み、これにより自動車１６のトンネル１２内での位置が決定されるものとする。
【００７７】
ステップ８６では、カウンタｉ＝０をセットする。ステップ８８では、カウンタｉをインクリメント（増分）させる。ステップ９０では、検査すべき表面の画像を、撮像ユニット４２〜４８により撮影する。続いて、ステップ９０では、自動車１６の「送り」が距離ｘ=ｖ／ｍで行う。このとき、ｖは規定した全変位距離７４を表し、ｍは変位距離７４上の画像シークエンスの画像数を表す。
【００７８】
ステップ９４では、変位距離７４を完全に移動したかを調べる。もし移動していない場合、ループ９６によりステップ８８に分岐する。ここで、カウンタｉをインクリメントし、ステップ９０でさらに画像を撮影する。
【００７９】
必要な枚数の画像を撮影すると、観察対象の表面ポイントの画像データが十分に揃うことになる。ステップ９８では、まず、異なるストライプパターンから成る強度分布を、異なる空間的周波数によって分離する。好適な実施例においては、異なる有効空間的周波数に基づき、それぞれ求める空間的周波数を含む比較信号との相関関係から、画像データのデジタルフィルタ処理が加わる。
【００８０】
続いて、ステップ１００では、表面ポイントにおける表面の局所的表面勾配を決定する。この決定は、選択した強度分布に基づいて行う、または個別に評価する複数の強度分布に基づいて行う。
【００８１】
ステップ１０２では、局所的表面勾配に基づいて、表面欠陥を決定する。ステップ１０４では、ステップ１０２で決定した表面欠陥および／または検査対象である表面の品質を表す出力信号を生成する。
【００８２】
冒頭で述べたように、さらに多くのストライプパターンを全体パターンに重ね合わせるために、異なるストライプパターンを、さらにスペクトルにより符号化してもよい。また、他の実施例において、重なり合うストライプパターンの分離は、スペクトルによる符号化のみによって成されるものとする。好ましい実施例において、これには、撮像ユニット４０，４２，４４，４６の光路に取付けたカラーフィルタ５１を利用する。さらに、スペクトルにより符号化されたストライプパターンは、デジタル画像処理によっても、撮像ユニット４２〜４８の画像データからフィルタ処理により除去することができる。
【００８３】
本発明他の実施例において、重なり合うストライプパターンを表面に対し動かし、検査すべき表面静止させるものとしてもよい。この場合には、検査すべき表面を複数回撮影する固定撮像ユニットを利用する。
【００８４】
他の実施例において、図１に示したタイプのカメラヘッド３８，４０を搬器２０に取付け、自動車１６と共に移動するようにしてもよい。また、この場合には、撮像ユニットと検査すべき表面との相対位置が変化しないため、カメラヘッドごとに１つの撮像ユニットで足りる。
【図１】
2010532871.tif 000007
【図２】
2010532871.tif 000008
【図３】
2010532871.tif 000009
【図４】
2010532871.tif 000010
【図５】
2010532871.tif 000011
【図６】
2010532871.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月9日(2010.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（１６）の表面（１７）を光学検査する方法であって、以下のステップ、即ち、
空間的な第１周期（３６）で空間的な第１強度分布を構成する多数の明るい領域（３０，３２）および暗い領域（３１，３３）を有するパターン（２９）を準備するステップ、
前記表面（１７）を有する前記物体（１６）を、前記第１強度分布（３４）が前記表面（１７）に映り込むように前記パターン（２９）に対して位置決めするステップ、
前記第１強度分布（３４）を前記表面（１７）に対して規定した変位距離（７４）にわたり相対変位させるステップであって、前記表面（１７）に変位距離（７４）にわたり前記第１強度分布（３４）に対して複数の異なる位置（Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）をとるようにするステップ、
異なる位置（Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）における、前記第１強度分布（３４）が映り込んだ前記表面（１７）を示す複数の画像を撮影するステップ、および、
前記表面（１７）の特性を画像から決定するステップ、
を有し、
前記パターン（２９）は、前記表面（１７）に同時に映り込む、少なくとも２つの異なるストライプパターン（２６，２８）の重なり合いを含み、前記第１ストライプパターン（２６）は、前記空間的な第１周期（３６;３６ａ）で前記空間的な第１強度分布（３４;３４ａ）を構成し、前記他のストライプパターン（２８）は、他の空間的な周期（３６ｂ）の他の空間的な強度分布（３４ｂ）を構成し、また、前記少なくとも２つの異なるストライプパターン（２６，２８）は、前記表面（１７）の特性を決定する前に、フィルタ処理により分離し、前記表面（１７）の特性を、前記第１ストライプパターン（２６）および／または前記他のストライプパターン（２８）から決定するようにした、該方法において、
前記第１ストライプパターンおよび前記他のストライプパターン（２６，２８）を、前記変位距離（７４）にわたり変位する前記表面（１７）が横切り、この場合、各ストライプパターン（２６，２８）に関して、それぞれに対応する個別の整数である周期の数値で繰り返され、この整数は有効空間的周波数を表すものとし、この有効空間的周波数により、前記ストライプパターン（２６，２８）を分離するようにした
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記規定した変位距離（７４）における前記異なる位置（Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）は、相対距離（６０）毎に分布し、この相対距離（６０）は、利用する全ての強度分布（３４）の最小の空間的周期（３６）を２で割ったよりも小さいものとしたことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、前記表面（１７）を有する前記物体（１６）を静止させ、前記強度分布（３４）の前記パターン（２９）を、前記表面（１７）に対し変化させることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の方法において、前記強度分布（３４）の前記パターン（２９）を静止させ、前記表面（１７）を有する前記物体（１６）を前記パターン（２９）に対して移動させることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の方法において、前記第１ストライプパターン（２６）および前記他のストライプパターン（２８）は、互いに相対的に静止するものとしたことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうち、いずれか一項記載の方法において、前記第１ストライプパターン（２６）は、第１ストライプ（３０，３１）を有し、また、前記少なくとも１つの他のストライプパターン（２８）は、他のストライプ（３２，３３）を有し、前記第１ストライプ（３０，３１）および前記他のストライプ（３２，３３）を互いに交差させることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜６のうち、いずれか一項記載の方法において、前記第１ストライプ（３０，３１）および前記他のストライプ（３２，３３）は、それぞれ同じ空間的周期（３６）を構成し、また、前記変位距離（７４）に対して互いに異なる角度で傾斜するものとしたことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の方法において、前記第１ストライプパターン（２６）および前記少なくとも１つの他のストライプパターン（２８）は、互いに平行な第１および他のストライプ（３０，３１，３２，３３）を有するものとしたことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１〜８のうち、いずれか一項記載の方法において、前記パターンは、明るさが最大の領域（６６）および明るさが最低の他の領域（６８）を有し、前記最大の明るさおよび最低の明るさは前記パターンの強度振幅（７０）を規定し、各ストライプパターン（２６，２８）は、ストライプパターン振幅（７２）を有し、全てのストライプパターン（２６，２８）における前記ストライプパターン振幅（７２）の総和は、前記パターン（２９）の前記強度振幅（７０）と等しいものとしたことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のうち、いずれか一項記載の方法において、前記ストライプパターン（２６，２８）の強度は、それぞれ、空間的に広範囲にわたり連続的に変化することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうち、いずれか一項記載の方法において、前記少なくとも２つの異なるストライプパターン（２６，２８）は、異なるスペクトルから構成することを特徴とする方法。
【請求項１２】
物体（１６）の表面（１７）を光学検査する装置であって、
空間的な第１周期（３６）で空間的な第１強度分布（３４）を構成する多数の明るい領域（３０，３２）および暗い領域（３１，３３）を有するパターン（２９）、
前記表面（１７）を有する前記物体（１６）を、前記第１強度分布（３４）が前記表面（１７）に映り込むように前記パターン（２９）に対して位置決めするための載台搬器（２０）、
前記第１強度分布（３４）を、前記表面（１７）に対して規定した変位距離（７４）にわたり相対変位させ、前記表面（１７）に変位距離（７４）にわたり、前記第１強度分布（３４）に対して複数の異なる位置（Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）をとらせるための制御ユニット（５２）、
異なる位置（Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）における、前記第１強度分布（３４）が映り込んだ前記表面（１７）を示す複数の画像を撮影するための、少なくとも１個の撮像ユニット（４２，４４，４６，４８）、および、
前記表面（１７）の特性を画像から決定するための評価ユニット（５２）、
を備え、
前記パターン（２９）は、前記表面（１７）に同時に映り込む、少なくとも２つの異なるストライプパターン（２６，２８）の重なり合いを含み、前記第１ストライプパターン（２６）は、前記空間的な第１周期（３６;３６ａ）で前記空間的な第１強度分布（３４;３４ａ）を構成し、前記他のストライプパターン（２８）は、他の空間的な周期（３６b）の他の空間的な強度分布（３４b）を構成し、また、前記少なくとも２つの異なるストライプパターン（２６，２８）は、前記表面（１７）の特性を決定する前に、フィルタ処理により分離するフィルタ（５１；５６）を設け、さらに、前記評価ユニット（５２）は、前記表面（１７）の特性を、前記第１ストライプパターン（２６）および／または前記他のストライプパターン（２８）から決定するように構成した、該装置において、
前記第１ストライプパターンおよび前記他のストライプパターン（２６，２８）を、前記変位距離（７４）にわたり変位する前記表面（１７）が横切り、この場合、各ストライプパターン（２６，２８）に関して、それぞれに対応する個別の整数である周期の数値で繰り返され、この整数は有効空間的周波数を表すものとし、この有効空間的周波数に基づいて、前記フィルタ（５６）が前記ストライプパターン（２６，２８）を分離するようにした
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
データ記憶媒体に格納したプログラムコードであって、前記プログラムコードをコンピュータで実行すると、請求項１〜１１のうち、いずれか一項項記載の方法を実行するよう構成した該プログラムコードを有するコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
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