(57)【要約】【課題】光の反射率が低いワーク表面の微小な欠陥についても精度良く検出することのできる表面欠陥検出方法を低コストに提供する。【解決手段】本実施形態に係る表面欠陥検査方法は、複数の照明とカメラをワークに対して相対移動させるステップＳ１と、各照明から互いに異なる色の原色光をワークの表面に対して照射するステップＳ２と、原色光の照射によりワークの表面に生じた白色領域をカメラで撮影するステップＳ３と、撮影して得たカラー画像中の、原色又は原色の組み合わせに係る白以外の有色領域の有無を判定するステップＳ４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの表面に光を照射し、その照射領域をカメラで撮影して得た画像に基づき、前記表面における凹凸の有無を判定する表面欠陥検査方法において、
前記表面に対して複数の原色光を互いに異なる向きから照射して、前記表面に白色領域を形成すると共に、
前記白色領域をカメラで撮影することでカラー画像を取得し、
前記カラー画像中の、前記原色又は前記原色の組み合わせに係る白以外の有色領域の有無を判定することを特徴とする、表面欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車ボデーの塗装工程においては、塗装作業が完了した後に、塗装不良の是否の判定を目的とした表面欠陥の検査を行っている。
【０００３】
この検査では、いわゆるブツと呼ばれる非常に微小な凹凸を塗装欠陥として検出する必要があることから、従来、熟練の作業者により目視等で行われるのが一般的であった。一方で、世代交代等の事情もあり、作業者の熟練度に依存することなく、これらの微小な凹凸を検出可能とする検査方法が望まれている。
【０００４】
ここで、自動的に上記表面欠陥を検出するための方法が、例えば特許文献１に記載されている。この方法は、塗装面に対して、光度が暗から明に変化する検査光を照射して、塗装面からの反射光をカメラで撮影して受像画像を作成し、作成した受像画像中の明暗変化に基づき塗装欠陥としての微小な凹凸を検出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２０９５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、この種の表面欠陥検査は、なにも塗装後のボデー表面だけでなく、塗装前のボデー表面、すなわち鋼板の表面に対して行うこともある。鋼板の表面にバリなどの異物が付着していると、そのこと自体が塗装不良の原因となるためである。
【０００７】
特許文献１に記載の検査方法だと、明暗変化を識別し得る程度の十分な量の反射光をカメラで受光できることが前提となる。ところが、例えば検査対象となるワークがめっき鋼板の場合においては、めっき層の成分によって鋼板の表面が光を吸収し易く、言い換えると光をあまり反射しないケースが考えられる。これだと、従来の方法では、明暗変化が識別可能な程度の画像を得ることができず、検査精度が低下する、といった問題があった。
【０００８】
以上の事情に鑑み、本発明により解決すべき課題は、光の反射率が低いワーク表面の微小な欠陥についても精度良く検出することのできる表面欠陥検出方法を低コストに提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題の解決は、本発明に係る表面欠陥検査方法によって達成される。すなわち、この検査方法は、ワークの表面に光を照射し、その照射領域をカメラで撮影して得た画像に基づき、表面における凹凸の有無を判定する表面欠陥検査方法において、表面に対して複数の原色光を互いに異なる向きから照射して、表面に白色領域を形成すると共に、白色領域をカメラで撮影することでカラー画像を取得し、カラー画像中の、原色又は原色の組み合わせに係る白以外の有色領域の有無を判定する点をもって特徴付けられる。
【００１０】
このように、本発明では、検査対象となるワークの表面に複数の原色光を互いに異なる向きから照射して、当該表面に白色領域を形成するようにしたので、これをカメラで撮影することで得たカラー画像には白色領域が含まれる。また、白色領域に微小な凹凸が存在する場合、互いに異なる向きからこの凹凸に向けて複数の原色光を照射することになるので、凹凸の周囲には、各原色光の照射により、当該原色又は原色の組み合わせに係る白以外の有色の影が生じる。よって、これら有色の影を含む領域をカメラで撮影して得たカラー画像に対して、有色領域の有無を判定することで、有色の影の有無、すなわち微小な凹凸の有無を判定することができる。カラー画像中から有色領域を検出できればよいため、従来の如く明暗変化を識別する場合と比べて検出精度は高い。また、有色の影（有色領域）の周囲は白色領域であるため、有色領域の識別が比較的容易となり、これによっても有色領域の検出精度を高めることができる。また、有色領域の検出作業だけなら汎用の画像解析ソフトで足りるため、コスト面でも優れている。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、カラー画像の有色領域を検出するだけでワーク表面の微小な凹凸を検出することができるので、光の反射率が低いワーク表面の微小な欠陥についても精度良く検出することができる。また、カラー画像における白色領域中の有色領域を検出するだけで足りるので、汎用の画像解析ソフトでもって自動的に検出が可能であり、熟練度の低い作業者であっても容易かつ低コストに微小な表面欠陥を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面欠陥検査方法の流れを示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態に係る表面欠陥検査装置の概要を示す側面図である。
【図３】図２に示す検査装置の要部平面図である。
【図４】図３に示す白色領域の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る表面欠陥検査方法及びその検査装置の内容を図面に基づき説明する。
【００１４】
本実施形態に係る表面欠陥検査方法は、図１に示すように、複数の照明とカメラをワークに対して相対移動させるステップＳ１と、各照明から互いに異なる色の原色光をワークの表面に対して照射するステップＳ２と、原色光の照射によりワークの表面に生じた白色領域をカメラで撮影するステップＳ３と、撮影して得たカラー画像中の、原色又は原色の組み合わせに係る白以外の有色領域の有無を判定するステップＳ４、及び有色領域が存在すると判定した場合に、塗料を被撮影部位に噴付けるステップＳ５とを備える。
【００１５】
上記一連のステップＳ１〜Ｓ５を実施するための装置（表面欠陥検査装置）は、例えば図２に示すように、複数の照明１１〜１３と、カメラ１４と、有色領域判定部１５、及び塗料供給用ノズル１６とを備える。
【００１６】
各照明１１〜１３は互いに異なる色の原色光を照射するためのもので、本実施形態では３色の原色光を照射するための３個の照明１１〜１３がワーク１の上方に配置される。原色光の照射の強さは、各原色光が重複して照射された領域に白色領域ＣＷ（後述する図３及び図４を参照）を形成し得る限りにおいて任意であり、また、同様の理由で、各照明の配置関係（角度、距離）も任意である。図２及び図３に示す例では、各照明１１〜１３はワーク１の表面から上方に等距離の位置にあり、かつ平面視した状態では、互いに１２０°離れた、言い換えると円周方向で等間隔に配置されている。
【００１７】
また、各照明１１〜１３の照射方向ｄ１〜ｄ３がワーク１の表面に対してなす角度θ（図２を参照）についても特に制限はないが、微小な凹凸の影（後述する図４に係る説明を参照）を極力大きくすることを考慮した場合、上記角度θはなるべく小さいほうがよく、例えば０°以上でかつ４５°未満、好ましくは３０°以下、より好ましくは２０°以下に設定される。
【００１８】
また、各照明１１〜１３は一体的に移動可能とされ、例えば図示しないフレームに一体的に支持されることで、一体的な移動を可能としている。もちろん、個別に駆動手段を設けて各駆動手段を同期して駆動することにより各照明１１〜１３を一体的に移動させるようにしてもよい。
【００１９】
カメラ１４は、各照明１１〜１３による原色光の照射でワーク１の表面に形成した白色領域ＣＷを撮影し、撮影した像をカラー画像として取得可能な限りにおいてその種類、配置（被撮影部位までの距離、角度）は任意であり、例えば本実施形態ではワーク１表面の被撮影部位の鉛直上方に配置される。また、カメラ１４は各照明１１〜１３と一体的に移動可能とされ、そのために上述した具体的構成を採り得る。
【００２０】
有色領域判定部１５は、例えばパソコンなどのハードと、ハードにインストールされた画像解析ソフトとで構成される。また、カメラ１４と有線又は無線で通信可能に構成することで、カメラ１４で撮影して得たカラー画像を有色領域判定部１５で取得し、取得したカラー画像中の、白以外の有色領域Ｃ１〜Ｃ３，Ｃ１２，Ｃ２３，Ｃ３１（図４）、特に原色１〜３の組み合わせに係る有色混合領域Ｃ１２，Ｃ２３，Ｃ３１の検出を可能としている。
【００２１】
また、塗料供給用ノズル１６は、例えば図１に示すようにカメラ１４と並んで配置され、カメラ１４と共に移動可能とされる。そして、カメラ１４の撮像部位（ワーク１表面の被撮像部位）に塗料を噴付け可能な向きにノズル先端が配置される。また、この塗料供給用ノズル１６は有色領域判定部１５からの指令を受けて、塗料の噴付け（噴射）を実施可能に構成されている。
【００２２】
以下、本実施形態に係る表面欠陥検査方法の一例を、主に図１及び図４に基づき説明する。
【００２３】
（Ｓ１）移動ステップ
まずワーク１の表面に対して各照明１１〜１３、カメラ１４、及び塗料供給用ノズル１６を一体的に移動させる。この移動は、ワーク１を固定し、各照明１１〜１３等を移動させてもよいし、その逆であってもよい。これにより検査対象となるワーク１表面の所定部位に各照明１１〜１３、カメラ１４、及び塗料供給用ノズル１６が指向した状態となる（図１）。
【００２４】
（Ｓ２）原色光照射ステップ
次に、各照明１１〜１３から、互いに異なる複数色（本実施形態では３色）の原色光をワーク１表面の所定部位に向けて照射する。これにより、例えば図３に示すようにワーク１の表面が平坦な場合、各照明１１〜１３の照射方向ｄ１〜ｄ３が長辺に沿った向きとなる楕円状の原色領域である有色領域Ｃ１〜Ｃ３がワーク１の表面に形成される。
【００２５】
この際、便宜的に照明１１により形成された有色領域Ｃ１を第一の有色領域、照明１２により形成された有色領域Ｃ２を第二の有色領域、及び照明１３により形成された有色領域Ｃ３を第三の有色領域とした場合、第一の有色領域Ｃ１と第二の有色領域Ｃ２とが互いに重なり合う領域が第一の有色混合領域Ｃ１２となり、第二の有色領域Ｃ２と第三の有色領域Ｃ３とが互いに重なり合う領域が第二の有色混合領域Ｃ２３となり、第三の有色領域Ｃ３と第一の有色領域Ｃ１とが互いに重なり合う領域が第三の有色混合領域Ｃ３１となる。また、図４に示すように、各有色領域Ｃ１〜Ｃ３が互いに重なり合う領域が白色領域ＣＷとなる。
【００２６】
また、図２及び図３に示すように、各照明１１〜１３により形成された白色領域ＣＷ中に微小な凹凸（ここでは凸部２）が存在する場合、各照明１１〜１３の照射方向ｄ１〜ｄ３から見て凸部２の後方には、それぞれ対応する色の影が生じる。具体的には、図４に示すように、第一の照明１１の照射方向ｄ１から見て凸部２の後方（図４だと下方）には、第一の照明１１からの原色光のみが遮られ、残りの二つの原色光の混合色の影、すなわち第二の有色混合領域Ｃ２３が形成される。また、第二の照明１２の照射方向ｄ２から見て凸部２の後方（図４だと右上方向）には、第二の照明１２からの原色光のみが遮られ、残りの二つの原色光の混合色の影、すなわち第三の有色混合領域Ｃ３１が形成される。また、第三の照明１３から見て凸部２の後方（図４だと左上方向）には、第三の照明１３からの原色光のみが遮られ、残りの二つの原色光の混合色の影、すなわち第一の有色混合領域Ｃ１２が形成される。
【００２７】
（Ｓ３）撮影ステップ
このようにしてワーク１表面の被照射部位に白色領域ＣＷが形成されたら、この白色領域ＣＷをカメラ１４で撮影し、カラー画像を取得する。すなわち、グレースケール画像ではない白以外の有色領域を含み得る画像を例えば電子画像として取得する。このカラー画像は例えば上述の如く無線通信で有色領域判定部１５に送信される。
【００２８】
（Ｓ４）有色領域判定ステップ
ステップＳ３で取得したカラー画像に対して所定の画像解析を施し、カラー画像中の有色領域の有無を判定する。正確には、カラー画像に必ず含まれる白色領域ＣＷ中に、各照明１１〜１３からの原色光の組み合わせに係る白以外の有色領域、すなわち第一から第三の有色混合領域Ｃ１２，Ｃ２３，Ｃ３１が含まれているか否かを画像解析により自動的に判定する。この際、各有色混合領域Ｃ１２，Ｃ２３，Ｃ３１の色は、各原色光の重なり度合いやワーク１表面の状態によっても変化する可能性があるため、厳密に原色光の組み合わせに係る特定の色の有無のみを判定するのではなく、白色領域ＣＷ中に何かしら白以外の有色領域が存在すれば凸部２の「影」ありと判定するように基準を設定するのがよい。
【００２９】
この結果、白色領域ＣＷ中から白以外の有色領域が含まれないと判定されたらならば、被検査部位に微小な凹凸「なし」と判定する。また、図４に示すように、白以外の有色領域が含まれると判定されたならば、凸部２により生じた白以外の有色の影が有色混合領域Ｃ１２，Ｃ２３，Ｃ３１として検出されたものとして、被検査部位に微小な凹凸「あり」と判定する。
【００３０】
（Ｓ５）塗料噴付けステップ
ステップＳ４で最終的に微小な凹凸「あり」と判定された場合、有色領域判定部１５からカメラに並列された塗料噴付け用ノズル１６に指令を送り、凸部２を含む被撮影部位に塗料を噴付ける。これにより、ワーク１の表面にいわばマスキングを行い、後工程での再検査や塗り直し等を容易にする。
【００３１】
以上のように、本発明によれば、検査対象となるワーク１の表面に複数の原色光を互いに異なる向きｄ１〜ｄ３から照射して、当該表面に白色領域ＣＷを形成するようにしたので、これをカメラ１４で撮影することで得たカラー画像には白色領域ＣＷが含まれる。また、白色領域ＣＷに微小な凹凸としての凸部２が存在する場合、互いに異なる向きｄ１〜ｄ３からこの凸部２に向けて複数の原色光を照射することになるので、凸部２の周囲には、各照明１１〜１３との位置関係に基づき、凸部２に遮られた原色光を除く残りの二色の原色の組み合わせに係る白以外の有色の影、すなわち有色混合領域Ｃ１２，Ｃ２３，Ｃ３１が生じる。よって、これら有色の影としての有色混合領域Ｃ１２，Ｃ２３，Ｃ３１を含む白色領域ＣＷをカメラ１４で撮影して得たカラー画像に対して、有色領域の有無を判定することで、有色の影の有無、すなわち微小な凸部２の有無を判定することができる。カラー画像中から有色領域を検出できればよいため、従来の如く明暗変化を識別する場合と比べて検出精度は高い。また、有色の影（有色混合領域Ｃ１２，Ｃ２３，Ｃ３１）の周囲は白色領域ＣＷであるため、有色領域の識別が比較的容易となり、これによっても有色領域の検出精度を高めることができる。従って、光の反射率が低いワーク１の表面に対しても本発明を適用でき、プレスライン、塗装ラインなど、塗装後の検査に限らず多くの生産ラインに本発明に係る検査方法を導入することが可能となる。また、有色領域の検出作業だけなら汎用の画像解析ソフトで足りるため、比較的安価に本方法を実施することができる。
【００３２】
また、本発明に係る検査方法であれば、検査対象となるワーク１表面の所定部位に白色領域ＣＷを形成できればよいので、それほど各照明１１〜１３及びカメラ１４を厳密に配置せずとも足りる。これによりワーク１表面の形状によらず各照明１１〜１３の照射方向ｄ１〜ｄ３がワーク１表面となす角度θをなるべく小さくする（０°に近づける）ことが可能となり、これにより更なる検出精度の向上、すなわち非常に微細な凹凸を検出することが可能となる。
【００３３】
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、上記以外の構成を採ることも可能である。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、各照明１１〜１３及びカメラ１４を移動させる場合を例示したが、もちろんこの例には限られない。例えば各照明１１〜１３及びカメラ１４を固定とし、これら照明１１〜１３やカメラ１４に対してワーク１を移動させるようにしてもよい。あるいは、生産ライン等でワーク１を一定の方向に搬送させながら、各照明１１〜１３及びカメラ１４をワーク１の搬送方向に直交する向きに移動（スライド）させるようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、三色の互いに異なる原色光をワーク１の表面に照射するべく、三個の照明１１〜１３を配置する場合を例示したが、これには限られない。ワーク１の表面に白色領域ＣＷを形成可能な限りにおいて互いに異なる色をなす原色光の数は任意であり、二色又は四色以上の互いに異なる色をなす原色光を照射して、ワーク１の表面に白色領域ＣＷを形成するようにしても構わない。
【符号の説明】
【００３６】
１      ワーク
２      凸部
１１〜１３  照明
１４    カメラ
１５    有色領域判定部
１６    塗料噴付け用ノズル
Ｃ１    第一の有色領域（原色領域）
Ｃ２    第二の有色領域（原色領域）
Ｃ３    第三の有色領域（原色領域）
Ｃ１２  第一の有色混合領域
Ｃ２３  第二の有色混合領域
Ｃ３１  第三の有色混合領域
ＣＷ    白色領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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