(57)【要約】【課題】車両の塗面１ａを面状に光照射する面発光体２０と、搬送路に沿って搬入されてきた塗面１ａに対して、光照射された塗面１ａでの正反射光を入射させるＣＣＤカメラ１０とを備え、このＣＣＤカメラの画像信号を処理して塗面１ａを検査するようになった車両用塗面検査装置において、特に車両側面の塗面１ａを検査するために必要なスペースを節約できるようにする。【解決手段】面発光体２０が、車両側面の塗面１ａを水平に斜め方向から光照射するように、搬送路の側方に配置されると共に、ＣＣＤカメラ１０が面発光体２０の反搬送路側に隣合せに配置され、ＣＣＤカメラ１０に対して搬送路に沿って離間した位置に、光照射された塗面１ａでの正反射光が入射し、かつその反射光をＣＣＤカメラ１０に入射させるミラー３０が配置される。【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、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入射させるイメージセンサとを備え、この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、
面照射体が、車両側面の塗面を水平に斜め方向から光照射するように、搬送路の側方に配置されると共に、イメージセンサが前記面照射体の反搬送路側に隣合せに配置され、
前記イメージセンサに対して前記搬送路に沿って離間した位置に、光照射された前記塗面での正反射光が入射し、かつその反射光を前記イメージセンサに入射させる光反射体が配置されたことを特徴とする車両用塗面検査装置。
【請求項２】
光反射体が、垂直回転軸線を中心に回転可能に支持されると共に、塗面の位置又は曲面形状に応じて前記光反射体の回転位置を制御する回転駆動部を備え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】
光反射体を垂直回転軸線を中心に回転可能に支持するスライダが、搬送路に対して離接方向にスライド可能にガイドレールにガイドされると共に、塗面の位置又は曲面形状に応じてスライド位置を制御するスライド駆動部を備えたことを特徴とする請求項２記載の車両用塗面検査装置。
【請求項４】
塗面の検査領域を分担するように、複数個のイメージセンサが上下方向へ配列されると共に、回転駆動部が、複数個の前記イメージセンサの順に撮像する撮像走査に同期し、かつ分担する前記検査領域の位置又は曲面形状に応じて１個の光反射体の回転位置を順に制御することを特徴とする請求項２記載の車両用塗面検査装置。
【請求項５】
塗面の検査領域を分担するように、複数個のイメージセンサ及び複数個の光反射体が上下方向へ配列されると共に、回転駆動部が、分担する前記検査領域の位置又は曲面形状に応じて各前記光反射体の回転位置をそれぞれ制御することを特徴とする請求項２記載の車両用塗面検査装置。
【請求項６】
イメージセンサの先端部が垂直回転軸線を中心に回転可能に支持されると共に、光反射体の移動に連動して前記イメージセンサの回転位置を制御する回転駆動部を備えたことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか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、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入射させるイメージセンサとを備え、この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】
特許文献１によれば、図６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、特許文献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。
【０００６】
そこで、本出願人は、  特願２００３−１３１４４４により、面照射体及びイメージセンサが、搬送路の側方に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、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、所定の検査領域の三次元形状データに応じて、正反射光をイメージセンサへ入射させるように、アームの回転角及び旋回角を制御する車両用塗面検査装置を提案した。
【０００７】
これにより、構造的に大きなロボットを用いることなく、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が、この車両用塗面検査装置も特許文献１及び特許文献２の装置と同様に面照射体と、イメージセンサとを搬送路に沿って互いに離間させて配置し、それぞれの中心光軸を前方の塗面で交差させて、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ことを前提にしている。したがって、イメージセンサの塗面までの離間距離は、結像に要する最短対物距離に対応して設定される必要がある。
【０００８】
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を一層節約できる車両用塗面検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、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入射させるイメージセンサとを備え、この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、面照射体が、車両側面の塗面を水平に斜め方向から光照射するように、搬送路の側方に配置されると共に、イメージセンサが面照射体の反搬送路側に隣合せに配置され、イメージセンサに対して搬送路に沿って離間した位置に、光照射された塗面での正反射光が入射し、かつその反射光をイメージセンサに入射させる光反射体が配置されたことを特徴とする。
【００１０】
面照射体で光照射された塗面での正反射光は、搬送路に対して直交方向の本来の所要の最短距離よりも接近して配置されたイメージセンサに、ミラー、プリズム等の光反射体を経由して入射することにより、所要の最短対物距離が実質上確保される。
【００１１】
基準位置での平坦な基準塗面からのずれに対応して反射光をイメージセンサに確実に入射させるには、請求項２により、光反射体が、垂直回転軸線を中心に回転可能に支持されると共に、塗面の位置又は曲面形状に応じて光反射体の回転位置を制御する回転駆動部を備えるか、又は請求項３により、光反射体を垂直回転軸線を中心に回転可能に支持するスライダが、搬送路に対して離接方向にスライド可能にガイドレールにガイドされると共に、塗面の位置又は曲面形状に応じてスライド位置を制御するスライド駆動部を備えるようにする。その際、複数個のイメージセンサで塗面の検査領域を分担する場合には、請求項４により、塗面の検査領域を分担するように、複数個のイメージセンサが上下方向へ配列されると共に、回転駆動部が、複数個の前記イメージセンサの順に撮像する撮像走査に同期し、かつ分担する検査領域の位置又は曲面形状に応じて１個の光反射体の回転位置を順に制御するか、又は請求項５により塗面の検査領域を分担するように、複数個のイメージセンサ及び複数個の光反射体が上下方向へ配列されると共に、回転駆動部が、分担する前記検査領域の位置又は曲面形状に応じて各前記光反射体の回転位置をそれぞれ制御する。基準位置での平坦な基準塗面からのずれに対応して反射光をイメージセンサに確実、かつ高感度で入射させるには、請求項６により、イメージセンサの先端部が垂直回転軸線を中心に回転可能に支持されると共に、光反射体の移動に連動してイメージセンサの回転位置を制御する回転駆動部を備えるようにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３を基に本発明の実施の形態の一例による車両用塗面検査装置を説明する。車両側面の塗面１ａに対する撮像装置が、支柱１１にブラケット２１で取付けられ、かつ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１個の面発光体２０と、支柱１１に取付けられた支持アーム１２に支持されたモータ利用の回転駆動部１５の垂直方向のシャフト１７に先端部が支持され、かつ検査領域を分担する上下方向に３段のイメージセンサとしてのＣＣＤカメラ１０と、搬送路に沿って離間した支柱３１に支持されたヒンジブラケット３２にピン３３で回転自在に支持された光反射体としての回転駆動部３４付きの１個のミラー３０とで構成されている。回転駆動部３４は、ロッド３６を進退駆動するモータ利用のリニアアクチュエータ３５を用い、その先端部にリンクアーム３７がピン３７ａで枢着され、その他端はミラー３０の裏面にピン３７ｂで枢着され、ロッド３６の進退によりミラー３０を回転駆動する。
【００１３】
ＣＣＤカメラ１０は、その焦点距離に対応して鮮明に結像させ得る塗面１ａに対する最短対物距離を最短で１ｍ程度とすると、従来では面発光体２０及びＣＣＤカメラ１０は、それぞれの中心光軸を所定の前方の塗面１ａで互いに同じ傾斜角で交差するように、塗面１ａに対する面直方向の離間距離は６０〜７０ｃｍになるが、本発明では面発光体２０の先端部分の面直方向の離間距離は例えば３５ｃｍ程度に設定されると共に、ＣＣＤカメラ１０は面発光体２０の反搬送路側に隣合せにミラー３０に向けて配置され、塗面１ａからミラー３０を経由してＣＣＤカメラ１０に達する入射経路が最低で１ｍ程度は確保し得るように設定されている。
【００１４】
撮像装置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４０が、３段の撮像装置のそれぞれの分担範囲を計測するように、支柱４１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、搬送路に対して離間距離３５ｃｍ程度であり、レーザビームを発射して塗面１ａ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を解析することにより、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三次元位置データを基に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。
【００１５】
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。
【００１６】
図２に示すように、双方の回転駆動部１５、３４には、ミラー３０及びＣＣＤカメラ１０の回転角の制御により、塗面１ａの所定の検査領域での正反射光をＣＣＤカメラ１０へその中心光軸に平行に入射させるように、ミラー用及びＣＣＤカメラ用回転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４４、４４ａ、４４ｂが付属している。３個の三次元形状計測器４０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、その中心部の３次元位置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４３、４３ａ、４３ｂが付属している。
【００１７】
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、かつ１個のミラー３０が３段階に制御されるのに伴って僅かづつ順に遅延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４４、４４ａ、４４ｂは、入力した所属の中心部の３次元位置での法線データに対する正反射光の反射方向を解析して、各検査領域の中心部の正反射光をＣＣＤカメラ１０へその中心光軸に平行に入射させるＣＣＤカメラ１０及びミラー３０の回転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。
【００１８】
画像処理装置４５は、特許文献１として説明したように、ＣＣＤカメラ１０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４６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。
【００１９】
このように構成された車両用塗面検査装置の動作を図３を参照して説明する。車両１が三次元形状計測器４０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段に順に僅かな遅延時間を伴って、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その三次元位置の面形状を基に解析される。ミラー３０及び上段のＣＣＤカメラ１０は、上段の三次元形状計測器４０の所定の検査領域の法線データに対応してミラー３０の反射光がＣＣＤカメラ１０に面直に入射するように解析された回転角に応じて回転位置を制御されることにより、常時一定の照射角度の照射光に対する正反射光の反射光が、実線で示すように、面発光体２０の照射角度よりも浅くなった入射角でＣＣＤカメラ１０に入射する。
【００２０】
次いで、中段及び下段の三次元形状計測器４０の計測結果に応じて搬送速度よりも十分高速でミラー３０及び中、下段のＣＣＤカメラ１０の回転位置が順に制御されて撮像が行われる。このような上下方向の撮像走査が、搬送方向へ繰返され、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、或はプリンタに出力可能となる。
【００２１】
同図Ａの点線で示すように塗面１ａが車両前後方向で曲面になったり、或は同図Ｂの点線で示すように所定の離間距離から離れた場合、所属の法線データの変化に対応して相応にミラー３０及びＣＣＤカメラ１０の回転位置が制御される。法線の基準になる中心部の三次元位置の周辺で面形状が多少変化しても面発光体２０から照射される平行光線の僅かな拡散により検査は可能である。回転制御は水平面で行われるが、垂直方向へ僅かにわん曲しても同様に検査は可能である。
【００２２】
尚、ミラー３０及びＣＣＤカメラ１０の回転位置の制御は、車両の形状に対応してティーチングしておくことも可能であるが、前述のように、三次元形状計測器４０を用意してその計測データで回転位置を制御することにより、車両の搬送路への搭載位置が正規の位置からずれることに起因する検査結果の誤差発生を回避できる。さらに、光反射体としての１個のミラー３０に代えて、３個のイメージセンサに対向させて上下方向へ３個のミラーを配列して検査領域を分担することもできる。この場合、ミラーは順に制御されることなく、所属の回転角制御信号に応答して所属の駆動部を作動させ、３段のＣＣＤカメラ１０に対して同時に撮像処理させることができる。
【００２３】
図４は別の実施の形態によるスライド駆動装置を示すもので、ミラーの幅を節約するために、前述の支柱３１を支持するミラー支持部５０にラック５１を付設して、ガイドレール５２により搬送路に対して面直方向に対して離接方向にスライド可能にガイドされると共に、ラック５１に歯合するピニオン５３が駆動部５５で回転駆動される。制御手段では、塗面１ａの所定の検査領域の面形状もしくは離間距離のずれに応じて、ミラー３０及びＣＣＤカメラ１０の回転位置の解析と共にミラー３０のスライド位置が解析される。したがって、図５Ａ或は図５Ｂの実線で示すように、塗面１ａの搬送路に正確に平行で、かつ平坦な検査領域に対するミラー３０及びＣＣＤカメラ１０の姿勢に対して、塗面１ａが車両前後方向へ曲面になったり、或は離間距離がずれると、図５Ａ或は図５Ｂの点線で示すように、ミラー３０及びＣＣＤカメラ１０の回転姿勢と共にミラー３０のスライド位置も制御される。
【００２４】
さらに別の実施の形態として、特に塗面１ａの曲面変化が僅かな場合、図１においてミラー３０のみ回転制御してＣＣＤカメラ１０を位置的に固定しておくこともできる。この場合、塗面１ａの僅かな変化により入射光がＣＣＤカメラ１０の中心光軸に対して僅かに斜めに入射しても相応の感度低下を甘受して撮像することができる。また、１個の撮像装置を昇降可能にガイドして車両の搬送速度よりも高速に上下に複数段に撮像走査を行うようにもできる。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を備えて、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検査装置等、面照射体と、イメージセンサとを備えて塗面の正反射光を画像処理する種々の方式の検査装置に適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、イメージセンサを面発光体に隣合せに配置して塗面の正反射光を光反射体を介して撮像させることにより、イメージセンサの所要の対物距離を確保して、撮像装置を搬送路に接近させることが可能となる。その際、請求項２又は請求項３の発明により、光反射体の回転もしくは離接スライドによる移動により、塗面の距離もしくは特に車両前後方向の曲面状の変化に対しても撮像が可能となる。請求項４又は請求項５の発明によれば上下方向に広い範囲の検査も可能となる。請求項６の発明によれば、イメージセンサが反射光の入射角に応じて面直に入射させるように回転制御されることにより、感度低下が抑制される。
【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】同車両用塗面検査装置の動作を説明する図である。
【図４】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概略平面図である。
【図５】図４による車両用塗面検査装置の動作を説明する図である。
【図６】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  車両側面の塗面
１０  ＣＣＤカメラ
１５，３４  回転駆動部
２０  面発光体
３０  ミラー
５２  ガイドレール
【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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