(57)【要約】【課題】色むらの有無を正しく判断し得る色むら検査装置および方法を提供する。【解決手段】検査対象物の検査面を撮像し、撮像した画像データから検査面における三次元形状を求めて、三次元形状から任意の断面の形状の変化Ａを求め、画像データからこの断面部分での表面の色の変化Ｂを求めて、形状変化Ａと色の変化Ｂについて、その変曲度合の類似性を評価して、形状変化Ａを同じように色が変化している部分（イ）は色むらとせず、形状変化Ａと類似性が無く色が変化している部分（ロ）は、色むらと判断する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の検査面における形状を取得する形状取得手段と、
前記形状を取得した部分と同じ部分の色を取得する色取得手段と、
前記形状の変化と前記色の変化について、その変曲度合いの類似性を評価し、その評価結果から色むらの有無を判断する判断手段と、
を有することを特徴とする色むら検査装置。
【請求項２】
前記形状取得手段は、
前記検査面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した画像を処理する画像処理手段と、を備え、
前記画像処理手段が、前記撮像した画像データから、前記検査面における断面の稜線の形状を求め、
前記色取得手段は、前記撮像手段が撮像した画像データから前記稜線部分表面の色を取得して、
前記判断手段が、取得した前記稜線の形状変化と前記稜線部分表面の色の変化について、その変曲度合いの類似性を評価することを特徴とする請求項１記載の色むら検査装置。
【請求項３】
前記撮像手段が三次元カメラであることを特徴とする請求項２記載の色むら検査装置。
【請求項４】
前記検査面が、異なる部品の合わせ部分を跨ぐ領域であることを特徴とする請求項２または３に記載の色むら検査装置。
【請求項５】
前記色取得手段は、前記検査面の画像データから色相、彩度、および明度の変化を取得し、
前記判断手段が、取得した前記色相、彩度、および明度のそれぞれについて前記評価することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の色むら検査装置。
【請求項６】
前記色取得手段は、前記検査面の画像データから色の３原色をそれぞれ分離して取得し、
前記判断手段が、取得した前記色の３原色のそれぞれについて前記評価することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の色むら検査装置。
【請求項７】
検査対象物の検査面における形状を取得すると共に前記検査面の色を取得し、
前記形状の変化と前記色の変化について、その変曲度合いの類似性を評価して、その評価結果により色むらの有無を判断することを特徴とする色むら検査方法。
【請求項８】
前記検査面における形状および前記検査面の色は、
前記検査面を撮像手段により撮像した画像データから取得することを特徴とする請求項７記載の色むら検査方法。
【請求項９】
検査対象物の検査面について、コンピュータグラフィックスを用いて検査対象物の立体形状による色の変化をシミュレーションし、このシミュレーション結果の色の変化を基準情報として記憶し、他方検査対象物を三次元カメラで撮像した画像データから前記検査面における実際の色の変化を取得して、当該取得した実際の色の変化と前記基準情報の色の変化の変曲点とを照合し、その変曲点の一致度で類似性を評価し、その評価結果により色むらの有無を判断することを特徴とする色むら検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色むら検査装置および色むら検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検査対象物の検査面の色むらを検査する方法としては、検査対象物の検査面を撮像した平面画像から、画像処理により任意の複数の画素データを抽出し、それらの色相、彩度、明度についての相対評価から色むら濃霧を判定している（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
このような画像認識による色むら検査方法は、自動車の外表面を塗装した後、その塗装面の色合いを検査する場合にも用いられる。
【特許文献１】特開２００４−１７０１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車の外表面の塗装は、同一場所で同じ色合いの塗料を用いて同一部品の外表面に行われるとは限らず、たとえばトランクとリアフェンダーのような隣接する二部品の外表面に対する塗装では、異なった場所で、つまり異なる照明環境下で別べつに塗装が行われることがある。このためこのような別々に塗装された二部品の塗装面は、その色合いが微妙に異なることがあり得る。このようなことがあると、特にそれら二部品の合わせ目では色合いの変化が目立ってしまうことがある。
【０００５】
しかしながら、従来の平面画像の色むら検査では、複数の画素データの色相、彩度、明度を相対的に評価するのみで、上記のような二部品の合わせ部分で隙間や段差が存在することや、この隙間や段差を跨いで検査面の断面形状が変化している場合までは、考慮されていない。このため、熟練した検査員が目視検査で得る適正な評価結果に対し、色むら検査装置により得られる検査結果が異なってしまう、という問題があった。また、同一部品の場合においても、光源位置や視点位置によって、見える色合いが変化するため色むらの良否を判断することが難しいような場合もあった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、より確実に色むらの有無を判断し得る色むら検査装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、検査対象物の検査面における形状を取得する形状取得手段と、前記形状を取得した部分と同じ部分の色を取得する色取得手段と、前記形状の変化と前記色の変化について、その変曲度合いの類似性を評価し、その評価結果から色むらの有無を判断する判断手段と、を有することを特徴とする色むら検査装置である。
【０００８】
また、上記目的を達成するための本発明は、検査対象物の検査面における形状を取得すると共に前記検査面の色を取得し、前記形状の変化と前記色の変化について、その変曲度合いの類似性を評価して、その評価結果により色むらの有無を判断することを特徴とする色むら検査方法である。
【０００９】
また、上記目的を達成するための本発明は、検査対象物の検査面について、コンピュータグラフィックスを用いて検査対象物の立体形状による色の変化をシミュレーションし、このシミュレーション結果の色の変化を基準情報として記憶し、他方検査対象物を三次元カメラで撮像した画像データから前記検査面における実際の色の変化を取得して、当該取得した実際の色の変化と前記基準情報の色の変化の変曲点とを照合し、その変曲点の一致度で類似性を評価し、その評価結果により色むらの有無を判断することを特徴とする色むら検査方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検査対象物の検査面の形状とその部分の色のそれぞれの変化の度合いの類似性を評価することで色むらを判断することとしたので、形状変化に依存した見た目の色の違いなのか、塗装そのものの色むらなのかを確実に識別することができる。また、本発明によれば、検査面の塗装に特有の撮像面とカメラの角度差により色相、彩度、明度が変化する条件下でも問題なく適用することができ、光源位置や視点位置が変わっても、色むらの良否を正しく判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００１２】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の実施形態に係る車両色むら検査装置を示したもので、検査対象物を撮像する撮像手段としての三次元計測器１と、この三次元計測器１に電気的に接続された色むら判定装置２から構成される。
【００１３】
三次元計測器１は、検査対象物である車両３の近傍に位置し得るように設けられたロボット４のアーム５の先端に、三次元カメラ６を備えており、位相シフト法等による三次元計測により車両３の形状および塗装の色合いを同時に計測可能となっている。また、この三次元計測器１はＣＡＤデータとの照合機能をも備える。
【００１４】
三次元カメラ６による立体情報計測には、立体情報計測のために光を照射するアクティブ法や、自然照明のまま検知するパッシブ法があるが、上記の位相シフト法を含め、公知の任意の方式のものを採用することができる。たとえば、光線やパターンを投写した三角測量を用いる方法、シート光や格子ドットパターンの投写による光切断法、シート光群投写によるモワレトポグラフィーなどを用いることができる。
【００１５】
色むら判定装置２は、三次元カメラ６で撮像した画像を処理する画像処理手段として機能するコンピュータ７と、このコンピュータ７で処理した検査結果を表示するモニタ８を備えている。
【００１６】
図１は、三次元カメラ６が、車両３のトランクとリアフェンダーという異なる部品の合わせ部分を跨ぐ検査面領域を、検査対象物の検査面９として撮像している様子を示している。図２の曲線Ａは、この検査面９における断面形状（輪郭線の形状）の変化、すなわち検査面９における断面の稜線１０の形状の変化を示している。図２の曲線Ｂは、この稜線１０での色の変化として、色相、彩度、明度の変化を示している（詳細後述）。なお、ここに示した図面は本実施形態を説明するものであるから、検査対象物の検査面９としては、当然のことながら異なる部品の合わせ部分を跨ぐような検査面以外でも実施するものである。
【００１７】
上記画像処理手段としてのコンピュータ７は、三次元カメラ６で撮像した画像データから、検査面９における断面の稜線１０の形状を取得する形状取得手段と、三次元カメラ６で撮像した画像データから稜線１０の色を取得する色取得手段と、取得した稜線１０の上記形状の変化と上記色の変化について、その変曲度合（変曲率）の類似性を評価し、その評価結果により色むらの有無を判断する判断手段として機能することになる。この実施形態での判断手段は、変曲点の一致度を評価し、その評価結果により色むらの有無を判断する。
【００１８】
図３に、第１の実施形態に係る色むら検査装置での色合い検査処理の流れを示すフローチャートである。
【００１９】
まず、三次元カメラ６で検査対象物を撮像し、撮像した画像から、検査対象物の三次元データを生成する（Ｓ１０１）と共に、検査面９の任意の連続画素を検出することで、任意断面データ（検査面９の断面の稜線１０）を取得する（Ｓ１０２）。次に、この断面データを断面形状ベクトルに変換し（Ｓ１０３）、断面形状ベクトルの変曲点を抽出する（Ｓ１０４）。これにより、検査面９における断面の稜線１０（二次元の稜線）の形状の変化を取得する。この断面（断層像）を積み上げることにより面全体を算出して、三次元上の相対的な形状変化を知ることができる。
【００２０】
一方、検査対象物の上記三次元データから、上記連続画素の色相、彩度、明度を抽出し（Ｓ１０５）、これらを色相、彩度、明度ベクトルに変換して色の変化を取得し（Ｓ１０６）、さらにその色相、彩度、明度ベクトルの変曲点を抽出する（Ｓ１０７）。
【００２１】
次に、上記断面形状ベクトルで示される三次元上の形状変化の変曲点と上記色相、彩度、明度ベクトルで示される色変化の変曲点を照合することで、連続性を比較し（Ｓ１０８）、変曲度合いの類似性を評価する（Ｓ１０９）。
【００２２】
色相、彩度、明度の色変化が検査面９の断面形状の変化に基づくものであれば、図２に示すイ部のように、色相、彩度、明度の色変化と断面形状の変化が同じ検査面９の位置（画素）で同じように起こり、その変曲度合（変曲率）の類似性が強く表れる。図２のイ部では、断面の稜線１０の形状パターン（曲線Ａ）で見て、検査面９の断面形状が、合わせ部分の隆起、隙、面差などの凸凹１１を有しており、他方、この凸凹１１に依存して色相、彩度、明度の色変化パターン（曲線Ｂ）も大きく変化し、両パターン上の変曲点ａ１、ａ２、ａ３と変曲点ｂ１、ｂ２、ｂ３は、検査面９上の位置が一致している。そこで、アラーム非表示などの色むら無しの処理を行う（Ｓ１１０）。
【００２３】
これに対し、色相、彩度、明度の色変化が検査面９の断面形状の変化に基づかないものであれば、図２に示すロ部のように、色相、彩度、明度の色変化と断面形状の変化との間に、変曲度合（変曲率）の類似性が表れなくなる。図２のロ部では、断面の稜線１０の形状パターン（曲線Ａ）で見て、検査面９の断面形状がほぼ平坦となっているのに対し、色相、彩度、明度の色変化パターン（曲線Ｂ）は、これと無関係に顕著に隆起していることから、この部位で検査面９にいわゆる「色むら」が発生していることが分かる。そこで、アラーム表示を行う等の色むら有りの処理を行う（Ｓ１１１）。
【００２４】
そして、このような各断層像の色むらの評価を検査面全体に広げて、積み上げることにより検査面９全体についての色むらの有無を判断する。
【００２５】
このように本実施形態１は、連続データ上に存在する変曲点が、検査面９における形状に依存するものか、光源に依存するものか、あるいは色むらや色合いの欠陥かを判定する。したがって、隣接する二部品の合わせ部分のように、二部品の合わせ目のように検査面の形状が変化した部分での色の変化を色むらとして検出することなく、各部品内での色むらはもとより、二部品間おける相互での色むらの有無をも判断することができる。
【００２６】
ここで二部品間に跨った塗装面とは、たとえば、自動車車体にあっては、前述のトランクとリアフェンダー、ボンネットとフロントフェンダー、また、ボディとバンパーなどさまざまな部品間の塗装面である。なかでも特にボディとバンパーは、それら素材が一方は鋼板（ボディ）、他方は樹脂素材（バンパー）などであるため、色目の違いが顕著に現れやすく、色合いの整合性の重要度は高いが、本実施形態によれば、これら二部品間での色合いを確実に検査することが可能となる。
【００２７】
また、本実施形態では、三次元カメラを用いて、検査面の三次元形状を求めると共に同じカメラで撮像した画像データから色も取得することとしたので、形状取得位置と色取得位置がずれることなく確実に本実施形態における色むらの評価を実施することができる。特にこのようにすることで、他の三次元形状測定装置を用いるよな場合と比較して、形状取得位置と色取得位置との位置あわせなどを行う必要が無いため、容易に色村の判定を行うことができる。もちろん、三次元カメラを用いる方法のほかに、検査面の形状取得位置と色取得一尾一合わせを正確に行うことで、そのほかの三次元形状測定装置などを用いて計上を取得し、別途色の取得を行うようにしてもよい。
【００２８】
＜第２の実施形態＞
図４は第２の実施形態に係る色むら検査装置での色合い検査処理の流れを示すフローチャートである。なお、本第２の実施形態における色むら検査装置の構成については前述した第１の実施形態と同様であり、その処理が後述するように異なるのみである。したがって、装置構成についての説明は省略する。
【００２９】
まず、三次元カメラ６で検査対象物を撮像し、撮像した画像から、検査対象物の三次元データを生成する（Ｓ２０１）と共に、検査面９の合わせ部分を跨ぐ任意の連続画素（断面の稜線１０）を抽出し（Ｓ２０２）、断面形状ベクトルに変換し（Ｓ２０３）、さらに断面形状ベクトルの変曲点を抽出する（Ｓ２０４）。これにより、検査面９における断面の稜線１０の形状の変化を取得する。
【００３０】
一方、検査対象物の上記三次元データから、上記連続画素のＲ、Ｇ、Ｂから成る色を検出し（Ｓ２０５）、これらを変化量ベクトルに変換して色の変化を抽出し（Ｓ２０６）、さらにそのＲ、Ｇ、Ｂベクトルの変曲点を抽出する（Ｓ２０７）。
【００３１】
次に、上記断面形状ベクトルの変曲点と上記Ｒ、Ｇ、Ｂベクトルの変曲点を照合する。すなわち、上記稜線１０の形状変化の変曲点と上記Ｒ、Ｇ、Ｂの色変化の変曲点を照合することで、それらの連続性を比較し（Ｓ２０８）、変曲度合いの類似性を評価する（Ｓ２０９）。
【００３２】
Ｒ、Ｇ、Ｂの色変化が検査面９の断面形状の変化に基づくものであれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの色変化と断面形状の変化が同じように起こり、その変曲度合（変曲率）の類似性が強く表れ、少なくとも変曲点の検査面９上の位置は一致する。そこで、アラーム非表示などの色むら無しの処理を行う（Ｓ２１０）。
【００３３】
これに対し、Ｒ、Ｇ、Ｂの色変化が検査面９の断面形状の変化に基づかないものであれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの色変化と断面形状の変化との間に、変曲度合（変曲率）の類似性が表れず、少なくとも変曲点の検査面９上の位置が不一致となることから、この部位で検査面９にいわゆる「色むら」が発生していることが分かる。そこで、アラーム表示を行う等の色むら有りの処理を行う（Ｓ２１１）。
【００３４】
このように、取得した色をいったんＲ、Ｇ、Ｂの三原色に分けてそれぞれについて評価を行うことで、塗装色全体としての色むらのみならず、その中のどのような色要素が欠けているか、または過剰であるかといった詳細な色むらの評価を行うことが可能となる。
【００３５】
＜第３の実施形態＞
図５は本発明の第３の実施形態に係る色むら検査装置での色合い検査処理の流れを示すフローチャートである。なお、本第３の実施形態における色むら検査装置の構成については前述した第１の実施形態と同様であり、その処理が後述するように異なるのみである。したがって、装置構成についての説明は省略する。
【００３６】
まず、格子ドットパターンの投写による光切断法を用い、三次元カメラ６で検査対象物を撮像し、撮像した画像から、検査対象物の三次元データを生成する（Ｓ３０１、Ｓ３０２）。
【００３７】
次に、検査面９の合わせ部分を跨ぐ任意の断面データの画素毎に、光源→検査対象物（被写体）→カメラの反射角を算出する（Ｓ３０３）。ここで反射角とは、光源から格子ドットパターンが投写された検査対象物からの反射光が、観測方向である三次元カメラ６へ向かう反射角をいう。格子ドットパターンの投写による光切断法の場合、光源、検査対象物、三次元カメラ６の位置が既知であるので、検査対象物から三次元カメラ６へ向かう反射角を算出することができ、これにより断面形状を知ることができる。次に、上記反射角の変曲点を抽出する（Ｓ３０４）。これにより、検査面９における断面の稜線１０の形状の変化を間接的に取得する。
【００３８】
一方、検査対象物の上記三次元データから、上記連続画素のＲ、Ｇ、Ｂから成る色を検出し（Ｓ３０５）、これらをＲ、Ｇ、Ｂベクトルに変換して色の変化を抽出し（Ｓ３０６）、そのＲ、Ｇ、Ｂベクトルの変曲点を抽出する（Ｓ３０７）。
【００３９】
次に、上記断面データの画素毎の反射角の変曲点と上記Ｒ、Ｇ、Ｂの色変化の変曲点とを照合することで、それらの連続性を比較し（Ｓ３０８）、変曲度合いの類似性を評価する（Ｓ３０９）。
【００４０】
Ｒ、Ｇ、Ｂの色変化が上記反射角で示された検査面９の断面形状の変化に基づくものであれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの色変化と断面形状の変化が同じように起こるので、その変曲度合（変曲率）の類似性が強く表れ、少なくとも変曲点の検査面９上の位置は一致する。そこで、アラーム非表示などの色むら無しの処理を行う（Ｓ３１０）。
【００４１】
これに対し、Ｒ、Ｇ、Ｂの色変化が上記反射角で示された検査面９の断面形状の変化に基づかないものであれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの色変化と断面形状の変化との間に、変曲度合（変曲率）の類似性が表れず、少なくとも変曲点の検査面９上の位置が不一致となることから、この部位で検査面９にいわゆる「色むら」が発生していることが分かる。そこで、アラーム表示を行う等の色むら有りの処理を行う（Ｓ３１１）。
【００４２】
上記実施形態では、検査対象物を撮像した画像データから、画像処理により検査面９における断面稜線１０の形状の変化を取得する場合について説明したが、検査面９における断面形状の変化の情報は、ＣＡＤデータを流用することで取得しても良い。
【００４３】
具体的には、検査対象物の検査面９について、コンピュータグラフィックスを用いた検査対象物の立体形状による色の変化をシミュレーションし、このシミュレーション結果の色の変化を基準情報として記憶し、他方、検査対象物を三次元カメラ６で撮像した画像データから前記検査面９における実際の色の変化を取得し、取得した実際の色の変化と前記基準情報の色の変化の変曲点とを面で照合し、その変曲点の一致度で類似性を評価し、その評価結果により色むらの有無を判断する色むら検査方法である。これによれば、検査対象物の色合いを広範囲にわたって面で評価することができる。
【００４４】
このように立体物に対する色の変化を事前に（または事後であってもよい）をシミュレーションにより取得して、その結果と実際の色の変化とを比較評価することで、たとえば、さまざまな方向から検査面を照明し、その照明の光源の位置の違いから色の変化をシミュレーションして、これを基準に、検査対象物の実際の撮像画像と色の変曲点とを面で照合し、色むらの欠陥検出をすることもできる。このようにシミュレーションを利用することで、単に照明の具合の変化による色の見た目の違いと、実際に色むらが発生している場合とを判別することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、塗装面の色むらを検査する技術として、さまざまな分野で利用することができ、たとえば、自動車車体、家電製品などで適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る色むら検査装置の概要を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る検査面における断面の稜線の形状の変化と、この稜線での色の変化とを示した図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る色むら検査処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る色むら検査処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る色むら検査処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１…三次元計測器
２…色むら判定装置
３…車両
４…ロボット
５…アーム
６…三次元カメラ
７…コンピュータ
８…モニタ
９…検査面
１０…稜線
１１…凸凹
【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１】
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