[发明专利]表面检查装置

说明书

技术领域

本发明涉及表面检查装置，用于确定在诸如涂膜的汽车车身 表面这样的平坦、光滑的表面上，是否存在诸如微小凸起或凹坑之类的 缺陷。

背景技术

在汽车工厂的生产线上，例如，检查在汽车车身的涂膜表面 上是否存在诸如微小的凸起或凹坑的缺陷的检查操作是通过工人直接 地、视觉地检查涂膜表面来进行的。

另外，作为用于检查表面状态或状况的方法，已经实现了四 种方法，即，1)使用扩散型平面照明的检查，2)使用平行光束照明的 检查，3)使用具有图案的扩散型平面照明的检查，和4)使用排列成行 的多个小的照明器的检查。

日本专利申请公开第2003-28805号(JP-A-2003-28805)公 开了量化地评价涂漆(painting)或涂层(coating)质量的表面状态评价 装置。JP-A-2003-28805所公开的表面状态评价装置包括：照明单元，具 有多个照明器，所述多个照明器被放置成使各个照明器所发出的光束以 不同入射角入射到所要测量的物体上；控制单元，用于按时间序列切换 照明单元的照明器，使得物体由从照明器轮流发出的照明光所照射；成 像单元，用于捕获来自物体的反射光束，以创建相应的图像；以及评价 值计算单元，用于基于照明光的入射角的改变来计算表示物体表面的反 射特征的评价值。

另外，日本专利申请公开第11-237210号(JP-A-11-237210) 公开了一种使用由相机捕获的图像数据来对物体的缺陷进行检查的检查 装置。JP-A-11-237210所公开的检查装置包括：分光光学系统，使入射 光分光为与三个不同波长范围对应的不同方向；成像器件，对由入射光 分光而成的每个波长范围中的光进行成像；照明单元，具有三个照明器， 对这三个照明器分配了利用分光光学系统将入射光分光到的三个不同波 长范围；和检查单元，用于同时开启这些照明器，以使得成像器件能对 每个波长范围的光进行成像，并基于由成像器件所获得的图像数据，对 物体执行缺陷检查。

上述由工人进行的视觉检查对工人强加了极大的身体负担， 因而对于工人而言难以持续长时间的检查操作，这使得难以提高生产率。 另外，视觉检查极大地依赖于工人的能力或效率，并且检查质量对于不 同工人而言差别很大，这使得难以保持一致的质量。

在以上1)中所述的使用扩散型平面照明的检查的情况下， 如果被照明的表面的区域增大，那么在诸如涂装表面上的浮泡这样的微 小凸起或凹坑处，光在所有方向上衍射，并且凸起或凹坑不显示为特征 点，导致检查能力降低。如果被照明的表面的区域减小以避免光的衍射， 那么由一次检查操作所检查的区域或范围被显著地缩小，对诸如汽车车 身这样的大面积(例如10平方米)的涂敷表面的检查不能在承载着所要 检查的物体的传送带的节拍时间(tact time)(例如约60秒)内完成。

如果采用以上2)中所述的使用平行光束照明的检查，则能 够控制光的方向性，因此能够避免作为上述照明类型1)的缺点的光衍 射。然而，如果所要检查的物体具有曲面，那么光接收部分所接收的镜 面反射光的面积被减小，一次检查操作所覆盖的视野被显著地缩小。因 而，如上述情况1)中那样，对诸如汽车车身这样的大面积的涂敷表面 的检查不能在传送带的节拍时间内完成。另外，取决于涂料中所包含的 金属粉末或云母的取向，金属粉末或云母可能被错误地检测成缺陷。

在以上3)中所述的使用具有图案的扩散型平面照明的检查 的情况下，检测能力与上述1)类型的检查相比有所改善，并且检查速 度与上述2)类型的检查相比有所改善。然而，在对图案的亮部和暗部 之间的边界处的检测精度方面存在问题。为了解决这个问题，在一个单 元内安装两个或更多的相机，以移动亮图案和暗图案的相位(phase)。 然而，需要与相机相同数量的图像处理板、个人电脑、镜头和其它设备， 导致投资成本的增加。

在以上4)中所述的使用排列成行的多个小照明器的检查的 情况下，需要逐个开启多个照明器以使得相机能够对于所要检查的物体 上的一个点进行照相。因此，每次在一个点上进行检查时，都需要停止 所要检查的物体的运动，导致检查速度降低。另外，如果进行高速摄影， 那么光量减少，因此信噪(SN)比降低。