JPH1123243A - Surface defect inspection device - Google Patents
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- JPH1123243A JPH1123243A JP18913297A JP18913297A JPH1123243A JP H1123243 A JPH1123243 A JP H1123243A JP 18913297 A JP18913297 A JP 18913297A JP 18913297 A JP18913297 A JP 18913297A JP H1123243 A JPH1123243 A JP H1123243A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、表面欠陥検査装置
に係り、特に自動車の生産行程において、ボディ表面の
塗装の状態を検査する作業を、光学的に自動で行うこと
ができる表面欠陥検査装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface defect inspection apparatus, and more particularly, to a surface defect inspection apparatus capable of automatically and automatically inspecting the state of coating of a body surface in a production process of an automobile. About.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、自動車ボディ等の表面の検査
は、塗装工程の後に人間が目視によって表面の欠陥検査
を行っていた。しかし、この塗装表面の検査作業を、光
学的に自動で検査する表面欠陥検査装置として、種々の
方式が提案されている。たとえば、特開平８−０８６６
３４号公報（表面欠陥検査装置）に開示されているもの
がある。当該従来例の表面欠陥検査装置は、光源として
直線状に配列された蛍光灯、レーザ、ＬＥＤなどを用
い、スリット光やスリットパターン光をつくり出して、
これを塗装後のボディ表面に照射して、表面に凸凹があ
ったときに生じる明度差や明度変化を受光画像として検
出し、表面の欠陥を検査する装置である。2. Description of the Related Art Conventionally, inspection of the surface of an automobile body or the like has been carried out by visually inspecting the surface after a painting process. However, various methods have been proposed as surface defect inspection apparatuses for optically and automatically inspecting the inspection of the painted surface. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H08-0866
No. 34 (surface defect inspection apparatus). The surface defect inspection apparatus of the related art uses a linearly arranged fluorescent lamp, laser, LED, or the like as a light source, and creates slit light or slit pattern light.
This is a device that irradiates the surface of the painted body with the light and detects a lightness difference or a change in lightness that occurs when the surface has irregularities as a received light image, and inspects the surface for defects.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例には以下のような不都合が有った。即ち、自動車の
ボディはそのほとんど全ての面が凹凸曲面となってい
る。曲面上の欠陥を如何に検出するかという問題に対
し、上記従来例では、取り込んだ画像から欠陥を認識す
るときに、予め所定の画像処理を施すことによって、曲
面の欠陥に対処する方法が提案されている。しかし、直
線上（又は平面上）に配列された光源で検査光を照射す
る手法では、曲面に照明をあてて画像を取り込んだ場
合、曲面の傾斜のために各部で均一な光度の反射光を得
ることができない、という不都合を生じていた。However, the above conventional example has the following disadvantages. That is, almost all surfaces of the body of the automobile have a concave and convex curved surface. To solve the problem of how to detect a defect on a curved surface, the above-described conventional example proposes a method for coping with a defect on a curved surface by performing predetermined image processing in advance when recognizing a defect from a captured image. Have been. However, in the method of irradiating inspection light with a light source arranged on a straight line (or on a plane), when an image is captured by illuminating a curved surface, reflected light having a uniform luminous intensity at each part due to the inclination of the curved surface. The disadvantage was that they could not be obtained.
【０００４】また、検査光の被検査物上での照明パター
ンが歪んでしまう、という不都合を生じていた。このた
め、精度の高い認識が困難である。さらに、従来例に係
る表面欠陥検査装置では、複数の光源を有しているため
に、同時に複数の光源から検査光が照射されてしまい、
光軸上の光以外の周囲の光が欠陥にあたり、これを受光
手段で受光してしまうので、精度の高い検出ができなく
なってしまう、という問題があった。In addition, there has been a problem that the illumination pattern of the inspection light on the inspection object is distorted. For this reason, highly accurate recognition is difficult. Furthermore, in the surface defect inspection apparatus according to the conventional example, since it has a plurality of light sources, inspection light is emitted from the plurality of light sources at the same time,
Ambient light other than the light on the optical axis hits the defect and is received by the light receiving means, so that there has been a problem that highly accurate detection cannot be performed.
【０００５】[0005]
【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、被検査面に均一な検査光が照射でき、
精度の高い表面欠陥の検査が可能な表面欠陥検査装置を
提供することを、その目的とする。The object of the present invention is to solve the disadvantages of the prior art, and in particular, to irradiate the surface to be inspected with uniform inspection light,
An object of the present invention is to provide a surface defect inspection device capable of inspecting a surface defect with high accuracy.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明では、曲面状の被検査物の
表面に所定パターンの検査光を照射する照明手段と、被
検査物からの反射光を受光する受光手段とを備えた表面
欠陥検査装置において、光源として少なくとも２組の光
源ユニットを装備すると共に、これら各光源ユニットの
相互間を当該光源ユニットの光軸の方向を可変設定する
所定の曲折部材を介して連結する、という構成を採って
いる。以上のように構成されたことにより、各光源ユニ
ットの角度を任意に調整することができる。即ち、検査
面の各領域に対して適切な光軸で検査光を照射できる。
照射された光は正反射して受光手段に受光されるように
なっている。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an illumination means for irradiating a predetermined pattern of inspection light onto the surface of a curved object to be inspected, And a light receiving means for receiving the reflected light from the light source, at least two light source units are provided as light sources, and the direction of the optical axis of the light source unit is variable between the light source units. The connection is established via a predetermined bending member to be set. With the above configuration, the angle of each light source unit can be arbitrarily adjusted. That is, it is possible to irradiate each region of the inspection surface with the inspection light with an appropriate optical axis.
The emitted light is specularly reflected and received by the light receiving means.
【０００７】また、請求項２記載の発明では、表面欠陥
検査装置に被検査物の曲率を検出する曲率検出手段を装
備すると共に、この曲率検出手段の検出値に基づいて曲
折部材の曲折動作及び光源ユニットの発光動作を制御す
る主制御部を装備するという構成を採り、その他の構成
は請求項１記載の発明と同様である。以上のように構成
されたことにより、曲率検出手段によって被検査物の表
面の曲率が検出される。この検出値に基づいて光源ユニ
ットの被検査物に対する角度が調整される。Further, according to the present invention, the surface defect inspection apparatus is provided with a curvature detecting means for detecting the curvature of the inspection object, and the bending operation of the bending member and the bending operation of the bending member based on the detected value of the curvature detecting means. A configuration is adopted in which a main control unit for controlling the light emission operation of the light source unit is provided, and the other configuration is the same as that of the first aspect. With the above-described configuration, the curvature detecting unit detects the curvature of the surface of the inspection object. The angle of the light source unit with respect to the inspection object is adjusted based on the detected value.
【０００８】請求項３記載の発明では、主制御部は各光
源ユニットの光度を調節する光度調整機能を有するとい
う構成を採り、その他の構成は請求項２記載の発明と同
様である。以上のように構成されたことにより、主制御
部は光源ユニットから被検査物の表面までの距離や、被
検査物の曲率に応じて光源ユニットの光度を調整する。According to the third aspect of the present invention, the main control section has a luminous intensity adjusting function for adjusting the luminous intensity of each light source unit, and the other configurations are the same as those of the second aspect. With the above configuration, the main control unit adjusts the luminous intensity of the light source unit according to the distance from the light source unit to the surface of the inspection object and the curvature of the inspection object.
【０００９】更に、請求項４記載の発明では、曲折部材
に所定の駆動モータを装備するという構成を採り、その
他の構成は請求項１，２又は３記載の発明と同様であ
る。以上のように構成されたことにより、被検査物の曲
率に応じて駆動モータが各光源ユニットの角度を調節す
る。Further, the fourth aspect of the present invention adopts a configuration in which a predetermined drive motor is provided on the bending member, and the other configurations are the same as those of the first, second, or third aspect. With the configuration described above, the drive motor adjusts the angle of each light source unit according to the curvature of the inspection object.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明する。本発明の表面欠陥検査装置は、図１に示
すように、曲面状の被検査物３の表面に所定のパターン
の検査光５を照射する照明手段７と、被検査物３からの
反射光９を受光する受光手段１１とを備え、照明手段７
は少なくとも２組の光源ユニット７ａ，７ｂ…を装備す
ると共に、これら各光源ユニット７ａ，７ｂの相互間に
所定の曲折部材１５が設けられている。この曲折部材１
５は各光源ユニット７ａ，７ｂ…の光軸の方向を可変設
定する。また、表面欠陥検査装置１には、被検査物３の
曲率を測定する曲率検出手段１７が装備されると共に、
この曲率検出手段１７の検出値に基づいて曲折部材１５
の曲折動作及び光源ユニット７ａ，７ｂ…の発光動作を
制御する主制御部１８も装備されている。以下に詳述す
る。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the surface defect inspection apparatus according to the present invention includes an illumination unit 7 for irradiating a surface of a curved inspection object 3 with inspection light 5 having a predetermined pattern, and a reflected light 9 from the inspection object 3. And a light receiving means 11 for receiving light.
Are equipped with at least two light source units 7a, 7b,... And a predetermined bending member 15 is provided between the light source units 7a, 7b. This bent member 1
5 variably sets the direction of the optical axis of each light source unit 7a, 7b. In addition, the surface defect inspection device 1 is equipped with a curvature detection unit 17 for measuring the curvature of the inspection object 3,
Based on the detection value of the curvature detecting means 17, the bending member 15
, And a main control unit 18 for controlling the light-emitting operations of the light source units 7a, 7b,. Details will be described below.
【００１１】［照明手段］先ず、表面欠陥検査装置１に
装備される照明手段７は、図２に示すように、各光源ユ
ニット７ａ，７ｂ…に分割されている。そして、各光源
ユニット７ａ，７ｂ…は曲折部材１５で連結されてい
る。また、各光源ユニット７ａ，７ｂ…の相互間の曲折
部材１５には所定の駆動モータ１９が係合されている。
この駆動モータ１９は、後述するように隣接する各光源
ユニット７ａ，７ｂ…の角度を変えるためのものであ
る。具体的には、駆動モータ１９の回転軸（図示略）は
隣接する２つの光源ユニットの一方側（例えば７ａ）に
固定され、駆動モータ１９の本体は他方の光源ユニット
（例えば７ｂ）に固定されている。[Illuminating Means] First, the illuminating means 7 provided in the surface defect inspection apparatus 1 is divided into light source units 7a, 7b,... As shown in FIG. The light source units 7a, 7b,... Are connected by a bending member 15. A predetermined drive motor 19 is engaged with the bending member 15 between the light source units 7a, 7b.
The drive motor 19 changes the angles of the adjacent light source units 7a, 7b,... As described later. Specifically, the rotation axis (not shown) of the drive motor 19 is fixed to one side (for example, 7a) of two adjacent light source units, and the main body of the drive motor 19 is fixed to the other light source unit (for example, 7b). ing.
【００１２】各光源ユニット７ａ，７ｂ…は、図３に示
すように、複数のＬＥＤ２１と、このＬＥＤ２１を担持
する基板２３と、ＬＥＤ２１の前面に配設される拡散板
２５により構成されている。本発明の光源ユニット７
ａ，７ｂ…は、平面形状が長方形となっており、ＬＥＤ
２１は図３（Ａ）に示すように幅方向に５個配列され、
図３（Ｂ）に示すように、長さ方向には１２個配列され
ている。従って、一つの光源ユニット７ａには全体で６
０個のＬＥＤ２１が装備されている。尚、基板２３に実
装するＬＥＤ２１の個数については一例であり、光源ユ
ニット７ａ，７ｂ…の幅方向及び長さ方向とも、ＬＥＤ
２１の数を増減することは可能である。As shown in FIG. 3, each of the light source units 7a, 7b... Comprises a plurality of LEDs 21, a substrate 23 carrying the LEDs 21, and a diffusion plate 25 disposed on the front surface of the LEDs 21. Light source unit 7 of the present invention
a, 7b... have a rectangular planar shape and are LED
5 are arranged in the width direction as shown in FIG.
As shown in FIG. 3B, twelve are arranged in the length direction. Therefore, one light source unit 7a has a total of 6 light sources.
0 LEDs 21 are provided. Note that the number of the LEDs 21 mounted on the substrate 23 is an example, and the width and length of the light source units 7a, 7b.
It is possible to increase or decrease the number of 21.
【００１３】また、光源ユニット７ａ，７ｂ…の各ＬＥ
Ｄ２１には、光度調整手段３３からの電力線３１が接続
されている。より詳しくは、光源ユニット７ａ，７ｂ…
の長さ方向に配列された１２個のＬＥＤ２１は同一系統
の電力線３１で接続され、幅方向に隣接するＬＥＤ同士
は異なる系統の電力線に接続されている（図２，図３参
照）。従って、本発明の表面欠陥検査装置１では、各光
源ユニット７ａ，７ｂ…に５系統の電力線がそれぞれ接
続されることになる。このため、各系統毎の発光のオン
／オフおよび光度の調節が可能となっている。尚、ＬＥ
Ｄ２１の数が増えた場合にはこれに合わせて上記電力線
３１の数をを増やす必要がある。Each LE of the light source units 7a, 7b...
The power line 31 from the light intensity adjusting means 33 is connected to D21. More specifically, the light source units 7a, 7b ...
The 12 LEDs 21 arranged in the length direction are connected by the same system power line 31, and the LEDs adjacent in the width direction are connected to different system power lines (see FIGS. 2 and 3). Therefore, in the surface defect inspection apparatus 1 of the present invention, five power lines are connected to each of the light source units 7a, 7b,. Therefore, it is possible to turn on / off the light emission and adjust the luminous intensity for each system. In addition, LE
When the number of D21s increases, the number of the power lines 31 needs to be increased accordingly.
【００１４】ＬＥＤ２１の前面に配設される拡散板２５
は、所定の脚部材２７を介して基板２３に取り付けられ
ている。この拡散板２５は、ＬＥＤ２１が発した光を僅
かに拡散させて、被検査物３に均一な検査光５を照射す
るためのものである。各光源ユニット７ａ，７ｂ…のＬ
ＥＤ２１の光度は、光度調整手段３３によって適切に制
御され、各光源ユニット毎に異なる光度の検査光５を被
検査物３に照射することができる。尚、図２に示すよう
に、本発明の表面欠陥検査装置１では、光源ユニット７
ａ，７ｂ…の数は全体で５組であるが、これは一例であ
って任意の個数とすることができる。Diffusion plate 25 disposed in front of LED 21
Are attached to the substrate 23 via predetermined leg members 27. The diffusing plate 25 irradiates the inspection object 3 with uniform inspection light 5 by slightly diffusing the light emitted by the LED 21. L of each light source unit 7a, 7b ...
The luminous intensity of the ED 21 is appropriately controlled by the luminous intensity adjusting means 33, and the inspection light 3 having a different luminous intensity for each light source unit can be applied to the inspection object 3. As shown in FIG. 2, in the surface defect inspection apparatus 1 of the present invention, the light source unit 7
The number of a, 7b... is five in total, but this is an example, and any number can be used.
【００１５】また、照明手段７の各駆動モータ１９には
それぞれ角度調整回路３５からの制御線３７が接続され
ている（図２参照）。この制御線３７は、主制御部１８
から駆動モータ１９に対して各光源ユニット７ａ，７ｂ
…の相互の角度を変更するための制御信号を送信するも
のである。各駆動モータ１９は主制御部１８からの制御
信号に基づいて、それぞれ独立に制御される。従って、
相互に連結された各光源ユニット７ａ，７ｂ…は任意の
曲折形状を採ることができる。より詳しくは、後述する
ように被検査物３の曲率に応じて、各光源ユニット７
ａ，７ｂ…はその曲折角度が決定される。A control line 37 from an angle adjustment circuit 35 is connected to each drive motor 19 of the illumination means 7 (see FIG. 2). The control line 37 is connected to the main controller 18
From the light source units 7a, 7b
Are transmitted as control signals for changing the mutual angles of. Each drive motor 19 is independently controlled based on a control signal from the main control unit 18. Therefore,
Each of the light source units 7a, 7b,... Connected to each other can take any bent shape. More specifically, each light source unit 7 depends on the curvature of the inspection object 3 as described later.
a, 7b... have their bending angles determined.
【００１６】［曲率検出手段］次に、曲率検出手段１７
について説明する。この曲率検出手段１７は被検査物３
の表面の曲率を検出するためのものである。具体的に
は、図４に示すように、同一ライン上に３個のセンサ４
１，４２，４３が配列されている。このセンサ４１，４
２，４３は、レーザ光を用いた距離計であり、被検査物
３の表面にレーザ光を照射して、戻るレーザ光の遅れ時
間を計測することによって、被検査物表面までの距離を
計測している。尚、センサ４１，４２，４３の数は３個
に限定されるものではなく、４個以上であってもよい。[Curvature Detecting Means] Next, the curvature detecting means 17
Will be described. This curvature detecting means 17
Is for detecting the curvature of the surface of. Specifically, as shown in FIG. 4, three sensors 4 on the same line.
1, 42 and 43 are arranged. These sensors 41, 4
Reference numerals 2 and 43 denote distance meters using laser light, which measure the distance to the surface of the inspection object 3 by irradiating the surface of the inspection object 3 with laser light and measuring the delay time of the returning laser light. doing. The number of sensors 41, 42, 43 is not limited to three, but may be four or more.
【００１７】図４（Ｂ）は、当該曲率検出手段１７を用
いた被検査物３の曲率計測の原理図を示す図である。上
記したように、３個のセンサ４１，４２，４３によって
被検査物３の表面までの各距離L1,L2,L3をそれぞれ計測
する。得られた値から曲率計測部４４で曲率を計算す
る。このとき、センサ４１とセンサ４２の間隔をH1、セ
ンサ４２とセンサ４３の間隔をH2とすると、この領域の
曲率半径Ｒは以下の式より求められる。FIG. 4B is a diagram showing the principle of measuring the curvature of the inspection object 3 using the curvature detecting means 17. As described above, the distances L 1 , L 2 , and L 3 to the surface of the inspection object 3 are measured by the three sensors 41, 42, and 43, respectively. The curvature measurement unit 44 calculates the curvature from the obtained value. At this time, assuming that the interval between the sensor 41 and the sensor 42 is H1 and the interval between the sensor 42 and the sensor 43 is H2, the radius of curvature R of this region is obtained by the following equation.
【００１８】 R=(M1×M2×M3)/{2×H1×(L3-L2)+2×H2×(L1-L2)} ここで、 M1={H1 2+(L1-L2)2}1/2 M2={H2 2+(L3-L2)2}1/2 M3={(H1+H2)2+(L1-L3)2}1/2 R = (M 1 × M 2 × M 3 ) / {2 × H 1 × (L 3 -L 2 ) + 2 × H 2 × (L 1 -L 2 )} where M1 = {H 1 2 + (L 1 -L 2 ) 2 } 1/2 M2 = {H 2 2 + (L 3 -L 2 ) 2 } 1/2 M3 = {(H 1 + H 2 ) 2 + (L 1- L 3 ) 2 } 1/2
【００１９】［受光手段］次に、本実施形態にかかる表
面欠陥検査装置１に用いられる受光手段１１について説
明する。受光手段１１は被検査物３の表面から反射され
る反射光９を受光して、画像を形成するものである。具
体的に、本実施形態ではＣＣＤカメラが用いられてい
る。受光手段１１は、図１に示すように、検査光５の反
射光９が反射する方向に位置決めされている。そして、
受光手段１１によって得られた画像情報が欠陥認識部４
５に伝達されるようになっている。[Light receiving means] Next, the light receiving means 11 used in the surface defect inspection apparatus 1 according to the present embodiment will be described. The light receiving means 11 receives the reflected light 9 reflected from the surface of the inspection object 3 and forms an image. Specifically, in the present embodiment, a CCD camera is used. As shown in FIG. 1, the light receiving means 11 is positioned in a direction in which the reflected light 9 of the inspection light 5 is reflected. And
The image information obtained by the light receiving means 11 is
5 is transmitted.
【００２０】［欠陥検査の原理］図５に、円曲面の正反
射特性を示す。ここでは、曲面上の２点ａ，ｂについて
説明する。即ち、照明手段７のうちの１つの光源ユニッ
トから検査光５ａが点ａに照射されたとする。この検査
光５ａは入射角と同じ反射角で点ａで反射する。反射光
５ｂは受光手段１１側に反射する。また、異なる光源ユ
ニットから点ｂに照射された検査光５ｂは、点ｂで正反
射して点ａの場合と同様に受光手段１１側に反射したと
する。この時、図５中の各角度θ1，θ2及びθ3 の間に
は、下記の式で表される関係がある。[Principle of Defect Inspection] FIG. 5 shows the regular reflection characteristics of a circular curved surface. Here, two points a and b on the curved surface will be described. That is, it is assumed that the inspection light 5a is emitted to the point a from one of the light source units of the illumination unit 7. The inspection light 5a is reflected at the point a at the same reflection angle as the incident angle. The reflected light 5b is reflected to the light receiving means 11 side. Further, it is assumed that the inspection light 5b emitted from a different light source unit to the point b is specularly reflected at the point b and reflected toward the light receiving unit 11 as in the case of the point a. At this time, there is a relationship represented by the following equation among the angles θ 1 , θ 2 and θ 3 in FIG.
【００２１】θ3＝θ1＋θ2 Θ 3 = θ 1 + θ 2
【００２２】即ち、上式の条件を満たすように点ａ用の
光源ユニットと点ｂ用の光源ユニットをそれぞれ位置決
めすれば、各光源ユニットから照射された検査光５ａ，
５ｂが正反射して共に受光手段１１側に反射する。この
ため、受光手段１１では異なる点（ここではａ，ｂ）か
らの反射光９ａ，９ｂは全て正反射光となる。従って、
点ａ及び点ｂで反射した各反射光９ａ，９ｂはいずれも
同じ光度の反射光となる。That is, if the light source unit for the point a and the light source unit for the point b are respectively positioned so as to satisfy the above condition, the inspection light beams 5a, 5a,
5b is specularly reflected and is also reflected to the light receiving means 11 side. For this reason, in the light receiving means 11, all the reflected lights 9a and 9b from different points (here, a and b) are regular reflected lights. Therefore,
Each of the reflected lights 9a and 9b reflected at the point a and the point b is a reflected light having the same light intensity.
【００２３】図６は、被検査物３の曲率がＲ＝１００ｍ
ｍのときの正反射特性を示す具体例である。受光手段
（ＣＣＤカメラ）の設置角度θ1 （図５参照）を２０度
とする。点ａから点ｆは被検査物３表面の反射面を示
す。そして、図中の点線は点ａから点ｆまでの各点に対
する光源ユニット（図示略）からの光軸を示す。曲面か
ら１００ｍｍおよび２００ｍｍ離れた位置に、光軸に対
して直交する直線（以下「照明面」という）４７ａ，４
７ｂ…を引いた。ｃ点に対する光軸における照明面４７
ｃの延長線を一点鎖線で示す。FIG. 6 shows that the curvature of the inspection object 3 is R = 100 m.
It is a specific example showing the regular reflection characteristic at the time of m. The installation angle θ 1 (see FIG. 5) of the light receiving means (CCD camera) is set to 20 degrees. Points a to f indicate the reflection surfaces on the surface of the inspection object 3. The dotted line in the figure indicates the optical axis from a light source unit (not shown) for each point from point a to point f. Straight lines (hereinafter, referred to as “illumination surfaces”) 47a, 4 that are orthogonal to the optical axis at positions 100 mm and 200 mm away from the curved surface.
7b ... was subtracted. Illumination surface 47 on the optical axis for point c
An extension line of c is indicated by a dashed line.
【００２４】平面状の照明手段で曲面を照明しようとす
る場合、一点鎖線４９上に照明手段を置くとすると、点
ａまたは点ｆでは、各光軸と各照明面４７ａ，４７ｆの
角度が点ｃに対する照明面４７ｃの場合と比べて狭くな
ってしまい、均一な照明が得られないという欠点があ
る。即ち、即ち、各光源ユニットから出力される最も光
度の高い検査光は、一点鎖線と直交する方向となる。こ
こで、点ｃに対する光軸と一点鎖線とは略直交している
ため、高光度の検査光が点ｃに照射される。一方、点ａ
用の検査光５ａの光軸と一点鎖線とは直交していない。
このため、点ａに照射される検査光５ａの光度は、点ｃ
に比較して低下してしまう。When the curved surface is to be illuminated by the planar illuminating means, if the illuminating means is placed on the one-dot chain line 49, at point a or point f, the angle between each optical axis and each of the illuminating surfaces 47a, 47f becomes There is a disadvantage that the illumination surface 47c for c becomes narrower than in the case of the illumination surface 47c, and uniform illumination cannot be obtained. That is, the inspection light having the highest luminous intensity output from each light source unit is in a direction orthogonal to the dashed line. Here, since the optical axis with respect to the point c and the dashed line are substantially orthogonal, the inspection light with high luminous intensity is applied to the point c. On the other hand, point a
The optical axis of the inspection light 5a is not orthogonal to the dashed line.
For this reason, the luminous intensity of the inspection light 5a applied to the point a is
It is lower than that of.
【００２５】一方、図６に示すように、各光源ユニット
の照明面４７ａ，４７ｂ…を、被検査物への検査光５
ａ，５ｂ…の光軸と直交させると、いずれの光源ユニッ
トからの検査光５ａ，５ｂ…も高光度のものとなる。即
ち、本発明において使用する照明手段７では、各点ａ，
ｂ…への検査光５ａ，５ｂ…の光軸と各照明面４７ａ，
４７ｂとが直交するように、各光源ユニットの角度を調
整することによって、常に光度の均一な検査光５ａ，５
ｂ…を照射することができ、同様に光度の均一な反射光
９ａ，９ｂ…を受光手段１１で得ることができる。On the other hand, as shown in FIG. 6, the illumination surfaces 47a, 47b...
When the light beams are orthogonal to the optical axes of a, 5b, etc., the inspection light beams 5a, 5b,. That is, in the illumination means 7 used in the present invention, each point a,
b and the optical axes of the inspection lights 5a, 5b,.
By adjusting the angle of each light source unit so that the inspection light beams 5a and 47b are perpendicular to each other, the inspection light beams 5a and 5
.. can be irradiated, and similarly, reflected light 9a, 9b,.
【００２６】ここで、各光源ユニット間相互の角度の求
め方について概説する。図５に示すように、曲面上の各
点の光軸の角度は下記の数式で求まる。Here, a method of obtaining the mutual angle between the light source units will be outlined. As shown in FIG. 5, the angle of the optical axis at each point on the curved surface is obtained by the following equation.
【００２７】θ3＝θ1＋θ2 Θ 3 = θ 1 + θ 2
【００２８】このことから、図６において、点ｃと点ｄ
に対する光軸５ｃ，５ｄの角度差は、以下の式によって
求めることができる。From this, in FIG. 6, points c and d
The angle difference between the optical axes 5c and 5d with respect to can be obtained by the following equation.
【００２９】θ3d−θ3c＝θ1＋θ2d−θ1−θ2c よって、 θ3d−θ3c＝θ2d−θ2c θ3d−θ3c＝（ｘd-c）／ｒ ［ｒ：被検査物の曲率
半径］ ここで、ｘd-c は、曲面上の点ｃと点ｄの相互間距離で
あり、予め所定値に設定されている。具体的には、表面
欠陥検査をしたい領域の全長をｘf-a とし、使用する光
源ユニットの数を５個とすると、以下の式で求められ
る。Since θ 3d −θ 3c = θ 1 + θ 2d −θ 1 −θ 2c , θ 3d −θ 3c = θ 2d −θ 2c θ 3d −θ 3c = (x dc ) / r [r: object to be inspected Here, x dc is a distance between the points c and d on the curved surface, and is set to a predetermined value in advance. Specifically, assuming that the entire length of the area where the surface defect inspection is to be performed is x fa and the number of light source units to be used is five, the following equation is obtained.
【００３０】ｘd-c＝（ｘf-a）／５X dc = (x fa ) / 5
【００３１】以上のことから、照明手段の各光源ユニッ
ト間の角度は、計測したｒの値から求めることができ、
各光源ユニットの最適な角度を制御することができる。From the above, the angle between each light source unit of the lighting means can be obtained from the measured value of r.
The optimum angle of each light source unit can be controlled.
【００３２】以上の照明装置で検査光を照射して、被検
査物３の表面に欠陥が存在すると、欠陥の部分が黒くな
る。これは、欠陥の凹凸によって検査光は正反射しない
からである。特に、本発明の照明手段７では、各部に照
射される検査光５ａ，５ｂ…の光度が均一であるので、
精度良く広い範囲の表面欠陥検査を行うことができる。When a defect is present on the surface of the inspection object 3 by irradiating the inspection light with the above-mentioned illumination device, the defect portion becomes black. This is because the inspection light is not regularly reflected due to the unevenness of the defect. In particular, in the illumination means 7 of the present invention, since the luminous intensity of the inspection lights 5a, 5b,.
A wide range of surface defect inspection can be performed with high accuracy.
【００３３】図７は、具体的に光源ユニット７ａ，７ｂ
を用いて検査光５を照射している状態を説明する図であ
る。尚、図７では説明の便宜上２個の光源ユニット７
ａ，７ｂを用いた場合を説明する。そして、それぞれの
光源ユニット７ａ，７ｂの各ＬＥＤ２１の系統に、Line
１〜Line１０と番号を付ける。ここで例えば、Line２の
ＬＥＤの光によって曲面上の欠陥を検出しようとする場
合、他のLineのＬＥＤもすべて点灯していると、Line７
やLine８などのＬＥＤの拡散光によって、Line２による
検出が妨げられてしまうという欠点がある。即ち、Line
７は本来点ｂを照射するためのものであるが、Line７か
ら照射される検査光の一部が点ａにも照射されて、実際
に点ａに照射される光の光度が高まってしまうからであ
る。これは、従来提案されている平面の照明手段を使用
した場合でも同様である。FIG. 7 specifically shows the light source units 7a and 7b.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which inspection light 5 is radiated by using FIG. In FIG. 7, two light source units 7 are provided for convenience of explanation.
The case where a and 7b are used will be described. The line of each LED 21 of each light source unit 7a, 7b is
Numbered 1 to Line10. Here, for example, when trying to detect a defect on the curved surface by the light of the LED of Line 2, if all the LEDs of the other Line are turned on, the Line 7
There is a disadvantage that the detection by Line 2 is hindered by the diffused light of the LED such as Line 8 and Line 8. That is, Line
Reference numeral 7 is intended to irradiate the point b, but a part of the inspection light radiated from the line 7 is also radiated to the point a, and the luminous intensity of the light actually radiated to the point a is increased. It is. This is the same even when the conventionally proposed flat illumination means is used.
【００３４】そこで、この問題を解決するために、Line
２を点灯している間は他のLineはすべてオフにすること
によって、周囲の光の影響を除去しする。これは、光源
としてＬＥＤを用いることによる効果である。ＬＥＤは
他の光源よりも高速にオン／オフの制御ができる、とい
う特性を利用している。尚、実際に表面欠陥の検査を行
う場合には、順次隣接するLineを発光させて順に異なる
領域の表面欠陥検査を行うが、被検査物３の形状によっ
ては、例えばLine１を発光させた後Line２の発光をせず
にLine３を発光させたり、或いはLine２及びLine３を発
光させずにLine４を発光させるようにしてもよい。In order to solve this problem, Line
By turning off all other lines while 2 is lit, the influence of ambient light is eliminated. This is an effect of using an LED as a light source. The LED utilizes the characteristic that ON / OFF can be controlled faster than other light sources. When actually inspecting a surface defect, adjacent lines are sequentially emitted, and surface defect inspections of different areas are sequentially performed. However, depending on the shape of the inspection object 3, for example, after the line 1 is emitted, the line 2 is emitted. Alternatively, Line 3 may emit light without emitting light, or Line 4 may emit light without causing Line 2 and Line 3 to emit light.
【００３５】［表面欠陥検査行程］次に、本発明の表面
欠陥検査装置の方法について、図１に基づいて説明す
る。先ず、曲率検出手段１７で被検査物３の表面の曲率
を検出する（図３参照）。そして、検出された曲率に基
づいて、照明制御部３４で照明手段７の各光源ユニット
７ａ，７ｂ…の被検査物の表面に対する検査光５の光軸
角度、光度が調整される。調整された検査光５を被検査
物３の表面に照射する。被検査物３の表面で反射された
反射光９を受光手段１１としてのＣＣＤカメラで撮像し
て画像を得る。そして、得られた画像に基づいて、表面
欠陥の有無を判定する。[Surface Defect Inspection Step] Next, a method of the surface defect inspection apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. First, the curvature detecting means 17 detects the curvature of the surface of the inspection object 3 (see FIG. 3). Then, based on the detected curvature, the illumination control unit 34 adjusts the optical axis angle and luminous intensity of the inspection light 5 with respect to the surface of the inspection object of each of the light source units 7a, 7b,. The adjusted inspection light 5 is applied to the surface of the inspection object 3. An image is obtained by imaging the reflected light 9 reflected on the surface of the inspection object 3 by a CCD camera as the light receiving means 11. Then, the presence or absence of a surface defect is determined based on the obtained image.
【００３６】図８に画像の取り込み方法を示す。照明手
段７の光源ユニット７ａ，７ｂ…を各Lineごとに順次点
灯させ、そのときの画像を上記したようにＣＣＤカメラ
で撮り、欠陥認識部４５のメモリに取り込む。取り込ん
だ画像は、Ｍ×Ｎドットの二次元画像で、１ドットあた
り２N 階調の濃度値で表される。例えば、Ｎ＝８ならば
２５６階調（０〜２５５）となる。ここで、一般的に０
が黒で２５５が白である。図９は、被検査物の３箇所の
欠陥検査をした場合を示している。FIG. 8 shows a method of capturing an image. The light source units 7a, 7b,... Of the illuminating means 7 are sequentially turned on for each line, and the image at that time is taken by the CCD camera as described above, and is taken into the memory of the defect recognition unit 45. The captured image is a two-dimensional image of M × N dots, and is represented by a density value of 2 N gradations per dot. For example, if N = 8, there are 256 gradations (0 to 255). Here, generally 0
Is black and 255 is white. FIG. 9 shows a case where defect inspection is performed at three places on the inspection object.
【００３７】１Lineの画像を取り込み欠陥認識を行った
ら、次のLineを点灯させ、画像の取り込みと欠陥認識を
行う。以下、順次繰り返す。図９は欠陥の判定のフロー
チャートを示す。即ち、画像を取り込んだ後（ステップ
Ｓ１）に認識ブロックの描出を行う（ステップＳ２）。
この認識ブロックの抽出は、１LineのＬＥＤによって検
査光が照射され、白くなっている部分のみを認識対象と
し、それ以外は認識対象外とする。そして、以下の処理
は認識対象部分だけについて行う。After the image of one line is taken in and the defect is recognized, the next line is turned on, and the image is taken in and the defect is recognized. Hereinafter, the process is sequentially repeated. FIG. 9 shows a flowchart for determining a defect. That is, after capturing an image (step S1), a recognition block is drawn (step S2).
In the extraction of the recognition block, only the white portion irradiated with the inspection light by the LED of one line is to be recognized, and the other portions are not to be recognized. Then, the following processing is performed only on the recognition target portion.
【００３８】認識ブロックの描出をした後には、ある濃
度値を閾値として閾値未満の画素を０（黒）、閾値以上
の画素を２５５（白）とする二値化処理を行う（ステッ
プＳ３）。閾値の決定は、画像処理の手法で一般的に用
いられている、モード法、Ｐ−タイル法、判別分析法な
どを用いる。二値化処理の後には、ラベリング処理を行
う（ステップＳ４）。ラベリング処理では、濃度値が０
の画素が連結している部分を一つの固まりとして、その
面積（固まりの画素数）を計算する。After the recognition block is drawn, a binarization process is performed with a certain density value as a threshold, with pixels below the threshold being 0 (black) and pixels above the threshold being 255 (white) (step S3). The determination of the threshold value uses a mode method, a P-tile method, a discriminant analysis method, etc., which are generally used in image processing techniques. After the binarization process, a labeling process is performed (step S4). In the labeling process, the density value is 0
The area (the number of pixels in a block) is calculated by taking the portion where the pixels are connected as one block.
【００３９】次に、ラベリング処理の結果得られた黒の
画素の固まりのうち、面積がある所定値以上のものを、
欠陥として描出する（ステップＳ５）。これは、通常被
検査物３の表面の欠陥は、僅かな凹凸が形成されてお
り、欠陥に照射された検査光５は正反射せず、異なる方
向に反射し、受光手段１１によって反射光９を捉えるこ
とができず、欠陥領域が黒くなるからである。図１０
は、認識時の原画像（図１０（Ａ））と二値化処理後の
画像例（図１０（Ｂ））をそれぞれ示す。尚、図１０
は、被検査物３の検査範囲内に２個の欠陥が検出された
場合を示している。Next, a set of black pixels obtained from the labeling process and having an area equal to or more than a predetermined value is determined as follows.
It is drawn as a defect (step S5). This is because a defect on the surface of the inspected object 3 usually has slight irregularities, and the inspection light 5 applied to the defect is not specularly reflected but reflected in a different direction. This is because the defect area cannot be captured, and the defect area becomes black. FIG.
Shows an original image at the time of recognition (FIG. 10A) and an image example after the binarization processing (FIG. 10B). Note that FIG.
Shows a case where two defects are detected in the inspection range of the inspection object 3.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面欠陥
検査装置では、曲面状の被検査物の表面に所定のパター
ンの検査光を照射する照明手段と、被検査物からの反射
光を受光する受光手段とを備え、光源として少なくとも
２組の光源ユニットを装備すると共に、これら各光源ユ
ニットの相互間を所定の曲折部材を介して連結した。こ
れにより、被検査物の表面に対して任意の角度で検査光
を照射することができ、異なる検査面についても、均一
な光度の正反射光を得ることができ、被検査物の曲面部
分においても、欠陥の認識が可能となり、またその認識
の精度を向上させることができる、という優れた効果を
生じる。即ち、各領域の反射光による画像の光度は均一
であるので、画像処理する場合にも作業が簡略化され
る。更には、照明手段を一度位置決めすることにより、
広い範囲の欠陥の検査を連続的に行うことができる、と
いう優れた効果を生じる。As described above, in the surface defect inspection apparatus of the present invention, the illuminating means for irradiating the surface of the curved inspection object with inspection light of a predetermined pattern and the reflected light from the inspection object are used. A light receiving means for receiving light is provided, and at least two sets of light source units are provided as light sources, and the respective light source units are connected to each other via a predetermined bending member. As a result, the inspection light can be applied to the surface of the inspection object at an arbitrary angle, and even for different inspection surfaces, regular reflection light having a uniform luminous intensity can be obtained. This also provides an excellent effect that the defect can be recognized and the accuracy of the recognition can be improved. That is, since the luminous intensity of the image due to the reflected light in each region is uniform, the operation is simplified even when performing image processing. Furthermore, by positioning the lighting means once,
An excellent effect is obtained that inspection of a wide range of defects can be performed continuously.
【００４１】また、本発明では、表面欠陥検査装置に被
検査物の曲率を測定する曲率検出手段を装備すると共
に、この曲率検出手段の検出値に基づいて曲折部材の曲
折動作及び光源ユニットの発光動作を制御する主制御部
を装備した。このため、被検査物の表面の曲率に応じた
適切な光源ユニットの光軸方向を求めることができ、欠
陥検査の効率化及び迅速化を高めることができる、とい
う優れた効果を生じる。Further, according to the present invention, the surface defect inspection apparatus is provided with a curvature detecting means for measuring the curvature of the inspection object, and the bending operation of the bending member and the light emission of the light source unit are performed based on the detected value of the curvature detecting means. Equipped with main control unit to control operation. For this reason, it is possible to obtain an appropriate optical axis direction of the light source unit according to the curvature of the surface of the inspection object, and an excellent effect that the efficiency and speed of defect inspection can be improved.
【００４２】また、本発明の表面欠陥検査装置の主制御
部は、各光源ユニットの光度を調節する光度調整機能を
有している。このため、照明手段から被検査物の各検査
領域までの距離や表面の曲率に対応して、最適な光源ユ
ニットの光度を調整することができる、という優れた効
果を生じる。The main control section of the surface defect inspection apparatus of the present invention has a luminous intensity adjusting function for adjusting the luminous intensity of each light source unit. For this reason, there is an excellent effect that the luminous intensity of the light source unit can be adjusted optimally according to the distance from the illumination means to each inspection area of the inspection object and the curvature of the surface.
【００４３】更に、曲折部材に所定の駆動モータを装備
したので、自動で各光源ユニットの角度を調整すること
ができ、表面欠陥検査ラインの自動化を促進させること
ができる、という優れた効果を生じる。Further, since the bending member is provided with a predetermined drive motor, the angle of each light source unit can be automatically adjusted, and an excellent effect that the automation of the surface defect inspection line can be promoted is produced. .
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】図１に開示した表面欠陥検査装置に使用される
照明手段を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an illumination unit used in the surface defect inspection apparatus disclosed in FIG.
【図３】図２に開示した照明手段の詳細図であり、図３
（Ａ）は照明手段の正面図を示し、図３（Ｂ）は側面図
を示す。FIG. 3 is a detailed view of the lighting means disclosed in FIG. 2, and FIG.
3A shows a front view of the lighting means, and FIG. 3B shows a side view.
【図４】図１に開示した表面欠陥検査装置に使用される
曲率検出手段を示す図であり、図４（Ａ）は斜視図を示
し、図４（Ｂ）は正面図を示す。4 is a diagram showing a curvature detecting means used in the surface defect inspection apparatus disclosed in FIG. 1, wherein FIG. 4 (A) shows a perspective view and FIG. 4 (B) shows a front view.
【図５】検査光の正反射特性を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing specular reflection characteristics of inspection light.
【図６】検査光の光軸と反射光との関係を説明する図で
ある。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between an optical axis of inspection light and reflected light.
【図７】実際の欠陥検査時の検査光の照射方法を説明す
る図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a method of irradiating inspection light at the time of actual defect inspection.
【図８】図１に開示した受光手段によって取り込まれた
画像を示す図であり、図８（Ａ）は被検査物の左方に検
査光を照射している場合であり、図８（Ｂ）は被検査物
の中央に検査光を照射している場合であり、図８（Ｃ）
は被検査物の右方に検査光を照射している場合を示す。FIG. 8 is a diagram showing an image captured by the light receiving means disclosed in FIG. 1; FIG. 8A shows a case where inspection light is irradiated to the left of the inspection object; ) Shows a case where the inspection light is irradiated to the center of the inspection object, and FIG.
Indicates a case where the inspection light is irradiated to the right of the inspection object.
【図９】欠陥検査のフローチャートを示す。FIG. 9 shows a flowchart of a defect inspection.
【図１０】欠陥検査の画像を示す図であり、図１０
（Ａ）は原画像を示し、図１０（Ｂ）は二値化処理後の
画像を示す。FIG. 10 is a view showing an image of a defect inspection, and FIG.
10A shows an original image, and FIG. 10B shows an image after the binarization processing.
１ 表面欠陥検査装置 ３ 被検査物 ５ 検査光 ７ 照明手段 ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ 光源ユニット ９ 反射光 １１ 受光手段 １５ 曲折部材 １７ 曲率検出手段 １８ 主制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface defect inspection apparatus 3 Inspection object 5 Inspection light 7 Illumination means 7a, 7b, 7c, 7d, 7e Light source unit 9 Reflected light 11 Light receiving means 15 Bending member 17 Curvature detecting means 18 Main control unit
Claims (4)
の検査光を照射する照明手段と、前記被検査物からの反
射光を受光する受光手段とを備えた表面欠陥検査装置に
おいて、 前記照明手段として少なくとも２組の光源ユニットを装
備すると共に、これら各光源ユニットの相互間を当該光
源ユニットの光軸の方向を可変設定する所定の曲折部材
を介して連結したことを特徴とする表面欠陥検査装置。1. A surface defect inspection apparatus comprising: an illumination unit that irradiates a surface of a curved inspection object with inspection light of a predetermined pattern; and a light receiving unit that receives light reflected from the inspection object. A surface defect wherein at least two sets of light source units are provided as illumination means, and the respective light source units are connected to each other via a predetermined bending member which variably sets the direction of the optical axis of the light source unit. Inspection equipment.
曲率を検出する曲率検出手段を装備すると共に、この曲
率検出手段の検出値に基づいて前記曲折部材の曲折動作
及び光源ユニットの発光動作を制御する主制御部を装備
したことを特徴とする請求項１記載の表面欠陥検査装
置。2. The surface defect inspection apparatus is provided with a curvature detecting means for detecting a curvature of the inspection object, and a bending operation of the bending member and a light emitting operation of the light source unit based on a detected value of the curvature detecting means. 2. The surface defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising a main control unit for controlling the surface defect.
度を調節する光度調整機能を有することを特徴とする請
求項２記載の表面欠陥検査装置。3. The surface defect inspection apparatus according to claim 2, wherein the main control unit has a luminosity adjustment function for adjusting the luminosity of each of the light source units.
したことを特徴とする請求項１，２又は３記載の表面欠
陥検査装置。4. The surface defect inspection apparatus according to claim 1, wherein a predetermined drive motor is provided on the bending member.
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