特開 2023-181817 表面状態判定装置、表面状態判定方法、及び表面状態判定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023181817

(43)【公開日】2023-12-25

(54)【発明の名称】表面状態判定装置、表面状態判定方法、及び表面状態判定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/57 20060101AFI20231218BHJP

【ＦＩ】

G01N21/57

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022095167

(22)【出願日】2022-06-13

(71)【出願人】

【識別番号】515086908

【氏名又は名称】株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】110002516

【氏名又は名称】弁理士法人白坂

(72)【発明者】

【氏名】椛島 治樹

(72)【発明者】

【氏名】石田 雄貴

【テーマコード（参考）】

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G059AA02

2G059AA05

2G059BB08

2G059EE02

2G059FF01

2G059KK04

2G059MM01

2G059MM05

(57)【要約】

【課題】 測定対象物に照射光を照射する際の照射の位置の設定が容易であり、表面状態の異常の有無を非接触で容易に判定する装置を提供する。
【解決手段】 表面状態判定装置は、測定対象物の表面に照射光を照射する複数の光源を備える光源部と、測定対象物により反射される複数の反射光を撮像する撮像部と、複数の反射光画像を含む画像情報を撮像部から取得する処理部と、を備える表面状態判定装置であって、処理部は、複数の反射光画像のそれぞれの大きさを測定する測定部と、反射光画像の大きさを相互に比較して比較情報を生成する比較部と、比較情報に基づいて測定対象物の表面に生じた表面状態の異常の有無を判定する判定部と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物の表面に照射光を照射する複数の光源を備える光源部と、
前記測定対象物により反射される複数の反射光を撮像する撮像部と、
前記複数の反射光画像を含む画像情報を前記撮像部から取得する処理部と、
を備える表面状態判定装置であって、
前記処理部は、
前記複数の反射光画像のそれぞれの大きさを測定する測定部と、
前記反射光画像の大きさを相互に比較して比較情報を生成する比較部と、
前記比較情報に基づいて前記測定対象物の表面に生じた表面状態の異常の有無を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする表面状態判定装置。

【請求項2】

前記反射光画像の大きさは、前記反射光画像の面積、前記反射光画像の縦幅寸法、または前記反射光画像の横幅寸法であることを特徴とする請求項１に記載の表面状態判定装置。

【請求項3】

前記比較情報は、前記画像情報に含まれる複数の前記反射光画像の全て若しくは一部の当該反射光画像の前記面積における最大値、最小値、若しくは平均値であり、
前記反射光画像の面積は、前記反射光画像を輝度値の閾値を用いて白黒２値に変換した後の白及び黒のピクセルに上下又は左右の両側が隣接するピクセルを前記反射光画像の輪郭とした場合において、当該輪郭に内包されるピクセルの総数に基づいて算出されることを特徴とする請求項２に記載の表面状態判定装置。

【請求項4】

前記比較情報は、前記画像情報に含まれる複数の前記反射光画像の全て若しくは一部の当該反射光画像の前記縦幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値であり、
前記反射光画像の縦幅寸法は、前記反射光画像を輝度値の閾値を用いて白黒２値に変換した後の白及び黒のピクセルに上下又は左右の両側が隣接するピクセルを前記反射光画像の輪郭とした場合において、前記輪郭の縦軸における最大値と最小値との差に基づいて算出されることを特徴とする請求項２に記載の表面状態判定装置。

【請求項5】

前記比較情報は、前記画像情報に含まれる複数の前記反射光画像の全て若しくは一部の当該反射光画像の前記横幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値であり、
前記反射光画像の横幅寸法は、前記反射光画像を輝度値の閾値を用いて白黒２値に変換した後の白及び黒のピクセルに上下又は左右の両側が隣接するピクセルを前記反射光画像の輪郭とした場合において、前記輪郭の横軸における最大値と最小値との差に基づいて算出されることを特徴とする請求項２に記載の表面状態判定装置。

【請求項6】

前記光源部において、前記複数の光源の個々の光源は格子状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表面状態判定装置。

【請求項7】

前記光源部を前記測定対象物の形状に合わせて移動させる光源移動部を備え、
前記処理部は前記光源移動部の移動を制御する移動制御部を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の表面状態判定装置。

【請求項8】

前記複数の光源はＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の表面状態判定装置。

【請求項9】

前記光源部は前記光源の前記照射光を集光する集光レンズを備えることを特徴とする請求項１に記載の表面状態判定装置。

【請求項10】

測定対象物の表面に照射光を照射する複数の光源を備える光源部と、
前記測定対象物により反射される複数の反射光を撮像する撮像部と、
前記複数の反射光画像を含む画像情報を前記撮像部から取得する処理部と、
を備える表面状態判定装置における表面状態判定方法であって、
前記処理部が、
前記複数の反射光画像のそれぞれの大きさを測定する測定ステップと、
前記反射光画像の大きさを相互に比較して比較情報を生成する比較ステップと、
前記比較情報に基づいて前記測定対象物の表面に生じた表面状態の異常の有無を判定する判定ステップと、
を実施することを特徴とする表面状態判定方法。

【請求項11】

測定対象物の表面に照射光を照射する複数の光源を備える光源部と、
前記測定対象物により反射される複数の反射光を撮像する撮像部と、
前記複数の反射光画像を含む画像情報を前記撮像部から取得する処理部と、
を備える表面状態判定装置によって実行される表面状態判定プログラムであって、
前記処理部に、
前記複数の反射光画像のそれぞれの大きさを測定する測定機能と、
前記反射光画像の大きさを相互に比較して比較情報を生成する比較機能と、
前記比較情報に基づいて前記測定対象物の表面に生じた表面状態の異常の有無を判定する判定機能と、
を実現させることを特徴とする表面状態判定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属の表面状態の異常の有無を判定する表面状態判定装置、表面状態判定方法、及び表面状態判定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から金属表面の光沢等は装飾に用いられてきた。例えば、車両の窓枠に取り付けられるＳＵＳモールと呼ばれるステンレス鋼製の外装部材である。ＳＵＳモールは、成形の行程において曲げ加工が多く、表面に金属表面荒れが生じ白化と呼ばれる不具合が生じる虞がある。ＳＵＳモールの表面状態の品質判定は、現状、人による目視によって行われており、目視する人によって品質判定の結果に差がでないように品質判定の判定基準について目視する人同士の間で調整する必要があり、多くの工数を必要とする場合があった。

【0003】

そこで本件の発明者らは、特許文献１に開示の技術をＳＵＳモールの表面状態の品質判定に利用することを試みた。特許文献１に開示の技術では、光周波数コムを測定対象物に照射し、当該測定対象物の表面からの反射光を撮像することで、表面構造の大きさ、深さ、形状を非接触で正確に測定できるとしている。

【0004】

しかし、特許文献１に開示の技術では、測定対象物が曲面である場合などには照射光を当てる位置の微小なズレによってその反射光が、当該曲面の位置に影響されるために、測定結果が大きく変化するなどの不具合が生じ、照射光を対象物に照射する際の照射の位置の設定が困難で、測定対象物の表面状態の品質判定を正しく行うことができない虞があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－８５５４５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、測定対象物に照射光を照射する際の照射の位置の設定が容易であり、表面状態の異常の有無を非接触で容易に判定することができる表面状態判定装置、表面状態判定方法、及び表面状態判定プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

すなわち、第１の態様に係る表面状態判定装置は、測定対象物の表面に照射光を照射する複数の光源を備える光源部と、測定対象物により反射される複数の反射光を撮像する撮像部と、複数の反射光画像を含む画像情報を撮像部から取得する処理部と、を備える表面状態判定装置であって、処理部は、複数の反射光画像のそれぞれの大きさを測定する測定部と、反射光画像の大きさを相互に比較して比較情報を生成する比較部と、比較情報に基づいて測定対象物の表面に生じた表面状態の異常の有無を判定する判定部と、を備える。

【0008】

第２の態様は、第１の態様に係る表面状態判定装置において、反射光画像の大きさは、反射光画像の面積、反射光画像の縦幅寸法、または反射光画像の横幅寸法であることとしてもよい。

【0009】

第３の態様は、第２の態様に係る表面状態判定装置において、比較情報は、画像情報に含まれる複数の反射光画像の全て若しくは一部の当該反射光画像の面積における最大値、最小値、若しくは平均値であり、反射光画像の面積は、反射光画像を輝度値の閾値を用いて白黒２値に変換した後の白及び黒のピクセルに上下又は左右の両側が隣接するピクセルを反射光画像の輪郭とした場合において、当該輪郭に内包されるピクセルの総数に基づいて算出されることとしてもよい。

【0010】

第４の態様は、第２の態様に係る表面状態判定装置において、比較情報は、画像情報に含まれる複数の反射光画像の全て若しくは一部の当該反射光画像の縦幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値であり、反射光画像の縦幅寸法は、反射光画像を輝度値の閾値を用いて白黒２値に変換した後の白及び黒のピクセルに上下又は左右の両側が隣接するピクセルを反射光画像の輪郭とした場合において、輪郭の縦軸における最大値と最小値との差に基づいて算出されることとしてもよい。

【0011】

第５の態様は、第２の態様に係る表面状態判定装置において、比較情報は、画像情報に含まれる複数の反射光画像の全て若しくは一部の当該反射光画像の横幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値であり、反射光画像の横幅寸法は、反射光画像を輝度値の閾値を用いて白黒２値に変換した後の白及び黒のピクセルに上下又は左右の両側が隣接するピクセルを反射光画像の輪郭とした場合において、輪郭の横軸における最大値と最小値との差に基づいて算出されることとしてもよい。

【0012】

第６の態様は、第１の態様に係る表面状態判定装置において、光源部において、複数の光源の個々の光源は格子状に配置されていることとしてもよい。

【0013】

第７の態様は、第１の態様に係る表面状態判定装置において、光源部を測定対象物の形状に合わせて移動させる光源移動部を備え、処理部は光源移動部の移動を制御する移動制御部を備えることとしてもよい。

【0014】

第８の態様は、第１の態様に係る表面状態判定装置において、複数の光源はＬＥＤであることとしてもよい。

【0015】

第９の態様は、第１の態様に係る表面状態判定装置において、光源部は光源の照射光を集光する集光レンズを備えることとしてもよい。

【0016】

第１０の態様に係る表面状態判定方法は、測定対象物の表面に照射光を照射する複数の光源を備える光源部と、測定対象物により反射される複数の反射光を撮像する撮像部と、複数の反射光画像を含む画像情報を撮像部から取得する処理部と、を備える表面状態判定装置における表面状態判定方法であって、処理部が、複数の反射光画像のそれぞれの大きさを測定する測定ステップと、反射光画像の大きさを相互に比較して比較情報を生成する比較ステップと、比較情報に基づいて測定対象物の表面に生じた表面状態の異常の有無を判定する判定ステップと、を実施する。

【0017】

第１１の態様に係る表面状態判定プログラムは、測定対象物の表面に照射光を照射する複数の光源を備える光源部と、測定対象物により反射される複数の反射光を撮像する撮像部と、複数の反射光画像を含む画像情報を撮像部から取得する処理部と、を備える表面状態判定装置によって実行される表面状態判定プログラムであって、処理部に、複数の反射光画像のそれぞれの大きさを測定する測定機能と、反射光画像の大きさを相互に比較して比較情報を生成する比較機能と、比較情報に基づいて測定対象物の表面に生じた表面状態の異常の有無を判定する判定機能と、を実現させる。

【発明の効果】

【0018】

本開示に係る表面状態判定装置等は、測定対象物の表面に照射光を照射する複数の光源を備える光源部と、測定対象物により反射される複数の反射光を撮像する撮像部と、複数の反射光画像を含む画像情報を撮像部から取得する処理部と、を備える表面状態判定装置であって、処理部は、複数の反射光画像のそれぞれの大きさを測定する測定部と、反射光画像の大きさを相互に比較して比較情報を生成する比較部と、比較情報に基づいて測定対象物の表面に生じた表面状態の異常の有無を判定する判定部と、を備えるので、測定対象物が曲面である場合でも表面状態の異常の有無を非接触で容易に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施形態に係る表面状態判定装置が用いる原理について説明するための図である。

【図2】本実施形態に係る表面状態判定装置が用いる原理について説明するための図である。

【図3】本実施形態に係る表面状態判定装置の構成の概要を示した図である。

【図4】本実施形態に係る表面状態判定装置の構成を機能ブロックによって示した図である。

【図5】本実施形態に係る光源部の拡大図である。

【図6】本実施形態に係る反射光画像（白黒２値）について説明するための図である。

【図7】本実施形態に係る表面状態判定装置に係る第１の実証実験を説明するための図である。

【図8】本実施形態に係る表面状態判定装置に係る第２の実証実験を説明するための図である。

【図9】本実施形態に係る表面状態判定装置に係る第２の実証実験を説明するための図である。

【図10】本実施形態に係る表面状態判定装置に係る第２の実証実験を説明するための図である。

【図11】本実施形態に係る表面状態判定装置に係る第３の実証実験を説明するための図である。

【図12】本実施形態に係る表面状態判定プログラムのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（表面状態判定装置の構成について）
図１乃至図５を参照して本実施形態に係る表面状態判定装置１０の構成について説明する。表面状態判定装置１０の測定の対象となる測定対象物１４は、ステンレス鋼製などの金属製の外装部材であり、構造物などの装飾に用いられ、金属表面に特有の光沢などの質感を構造物の表面に与える。外装部材の金属としては、ステンレス鋼の他に、金、銀、銅、アルミニウムなども含まれる。

【0021】

本実施形態では、測定対象物１４の例として自動車のガラス窓の周囲に設けられるＳＵＳモールを採用する。ＳＵＳモールは、ガラス窓を保護するとともにガラス窓に生じる隙間を埋める機能を有し、装飾の機能も求められる。

【0022】

表面状態判定装置１０は、図１に示す様に、測定対象物１４の表面に光源１６ａの照射光１８を照射し、後述の撮像部１７を用いて照射光１８の測定対象物１４からの反射光２５（図２参照）を撮像する。表面状態判定装置１０は、反射光２５の画像を分析することで測定対象物１４の表面状態の白化などの異常の有無を判定する。

【0023】

表面状態判定装置１０は測定対象物１４の表面状態の異常の有無の判定に用いる原理について図２を参照して説明する。
照射光１８が測定対象物１４の表面（反射面）に当たり反射される。当該反射には概ね２種類あり、正反射と拡散反射とがある。照射光１８の反射面における反射光２５は正反射の特性と拡散反射の特性との両方を含む。正反射は反射光の指向角の拡がりが抑制されて殆ど拡がらない特性を持ち、拡散反射は反射光の指向角に拡がりを有する特性を持つ。

【0024】

反射面の状態によって、反射光２５に含まれる正反射の特性と拡散反射の特性との割合が異なることが分かっている。鏡の様な光沢及び艶のある反射面の反射光２５は正反射の特性の割合が拡散反射の特性に対して大きく、指向角の広がりは抑制される（図２（ａ）参照）。測定対象物１４の表面（反射面）が粗いもの、又は、光沢及び艶のない反射面の反射光２５は拡散反射の特性の割合が正反射の特性に対して大きく、指向角に広がりを有する（図２（ｂ）参照）。

【0025】

表面状態判定装置１０は、反射光画像２６の大きさと反射面の状態との相関関係を明らかにして、反射光画像２６を分析することで測定対象物１４の表面（反射面）状態の異常の有無を判定するものである。反射光画像２６とは、測定対象物１４の表面（反射面）に写る反射光２５を後述の撮像部１７で撮像して得た像のことである。

【0026】

表面状態判定装置１０は、いわゆる情報処理装置であり、例えばパーソナルコンピュータ(以下、ＰＣと言う)、ノート型ＰＣ、タブレット型ＰＣなどの汎用品を用いることができ、また、表面状態判定の機能に特化した情報処理装置の専用品としてもよい。表面状態判定装置１０は、図３に示す様に、入力装置としてのキーボード１１、マウス１３を備え、出力装置としてのディスプレイ１２を備える。

【0027】

表面状態判定装置１０は、図３に示す様に、有線若しくは無線によるデータ通信により光源移動部１５、光源部１６、及び撮像部１７と接続されている。光源移動部１５の先端部１５ａには、光源部１６及び撮像部１７が取り付けられている。
光源移動部１５は、光源部１６を測定対象物１４の形状に合わせて移動させる。

【0028】

光源移動部１５は、アーム型ロボットであり、先端部１５ａを測定対象物１４の形状に沿って移動させることで、先端部１５ａに取り付けられた光源部１６の照射光１８を測定対象物１４の表面状態の判定の対象となる領域の全域にわたって照射する。光源部１６とともに先端部１５ａに取り付けられた撮像部１７は、照射光１８の測定対象物１４からの反射光２５を撮像する。光源移動部１５は、処理部２０に構成される後述の移動制御部３０によって制御される。

【0029】

表面状態判定装置１０は、図４に示す様に、処理部２０、Read Only Memory（ＲＯＭ）２１、Random Access Memory（ＲＡＭ）２２、記憶部２３、入出力インターフェース２４等を備えて構成されている。また、処理部２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、記憶部２３、入出力インターフェース２４等は、バス１９によって相互に接続され、データの双方向の伝送を可能にしている。

【0030】

処理部２０は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）などで構成され、後述の表面状態判定プログラムを実行することで、内蔵する構成部位の機能を制御し、構成部位のそれぞれの機能を実現させる。

【0031】

ＲＯＭ２１及び記憶部２３は、記憶装置として利用でき、表面状態判定プログラム、及び表面状態判定プログラムを利用するための各種データ並びにアプリケーションなどが記憶される。

【0032】

表面状態判定装置１０は、表面状態判定プログラムをＲＯＭ２１若しくは記憶部２３に保存し、ＲＡＭ２２などで構成されるメインメモリに表面状態判定プログラムを取り込む。そして、処理部２０は、表面状態判定プログラムを取り込んだメインメモリにアクセスして、表面状態判定プログラムを実行する。

【0033】

表面状態判定装置１０は、入出力インターフェース２４を介してキーボード１１、ディスプレイ１２、マウス１３、光源移動部１５、光源部１６、撮像部１７などに接続される。

【0034】

光源移動部１５は、本実施形態ではアーム型ロボットを採用するがこれに限定されるものではなく、パラレルリンクロボット、垂直多関節ロボット、水平多関節ロボット(スカラロボット)、及び直交ロボットを含む各種産業用ロボットを用いてもよい。

【0035】

光源部１６は、測定対象物１４の表面に照射光１８を照射する複数の光源１６ａを備える。
図５も参照して光源部１６について説明する。図５は本実施形態に係る光源部１６の拡大図である。光源部１６は、例えば、光源１６ａとなるＬＥＤを６行×７列の格子状に計４２個搭載したＬＥＤモジュールである。本実施形態の光源部１６の外形寸法は縦３０ｍｍ横４０ｍｍである。光源１６ａは、チップＬＥＤと呼ばれる表面実装型ＬＥＤであり、白色光１個で全光束２０ルーメンの明るさである。

【0036】

光源１６ａは、それぞれに図示しない集光レンズを備える。集光レンズは、光源１６ａの照射光１８を集光する。照射光１８は、集光レンズを通過することで照射光１８の指向角の広がりを抑制することができ、反射光２５の輪郭を明確にすることができる。

【0037】

撮像部１７は、測定対象物１４により反射される複数の反射光２５を撮像する。
本実施形態では、撮像部１７はラズベリーパイ（登録商標）カメラモジュールを採用した。撮像部１７は、測定対象物１４に向けられて、測定対象物１４の表面における照射光１８の照射部分を撮像することで反射光２５の画像を取得する。

【0038】

処理部２０は、複数の反射光画像２６を含む画像情報を撮像部１７から取得する。
反射光画像２６とは、測定対象物１４の表面に写る反射光２５を撮像部１７で撮像して得た像のことである。
画像情報とは、撮像部１７が撮像する度に得る画像データのことであり、当該画像データの中に測定対象物１４の表面及び当該表面に写る複数の反射光画像２６が含まれる。

【0039】

表面状態判定装置１０は、表面状態判定プログラムを実行することで、移動制御部３０、測定部３１、比較部３２、判定部３３などを処理部２０に備える。

【0040】

移動制御部３０は、光源移動部１５の移動を制御する。
移動制御部３０は、光源移動部１５の先端部１５ａに取り付けられた光源部１６の照射光１８が表面状態の測定対象となる全ての範囲に照射されるように光源移動部１５の移動を制御する。

【0041】

測定部３１は、複数の反射光画像２６のそれぞれの大きさを測定する。
反射光画像２６の大きさは、反射光画像２６の面積、反射光画像２６の縦幅寸法、または反射光画像２６の横幅寸法である。
測定部３１は、反射光画像２６の面積、縦幅寸法、または横幅寸法を反射光画像２６の大きさとして用いる。

【0042】

比較部３２は、反射光画像２６の大きさを相互に比較して比較情報を生成する。
比較部３２は、複数の反射光の画像のそれぞれの面積、縦幅寸法、または横幅寸法を相互に比較して比較情報を生成する。

【0043】

比較情報は、画像情報に含まれる複数の反射光画像２６の全て若しくは一部の反射光画像２６の面積における最大値、最小値、若しくは平均値であり、反射光画像２６の面積は、反射光画像２６を輝度値の閾値を用いて白黒２値に変換した後の白及び黒のピクセルに上下又は左右の両側が隣接するピクセルを反射光画像２７の輪郭とした場合において、当該輪郭に内包されるピクセルの総数に基づいて算出される。

【0044】

或いは、比較情報は、画像情報に含まれる複数の反射光画像２６の全て若しくは一部の当該反射光画像２６の縦幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値であり、反射光画像２６の縦幅寸法は、反射光画像２６を輝度値の閾値を用いて白黒２値に変換した後の白及び黒のピクセルに上下又は左右の両側が隣接するピクセルを反射光画像２７の輪郭とした場合において、輪郭の縦軸における最大値と最小値との差に基づいて算出される。

【0045】

或いは、比較情報は、画像情報に含まれる複数の反射光画像２６の全て若しくは一部の当該反射光画像２６の横幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値であり、反射光画像２６の横幅寸法は、反射光画像２６を輝度値の閾値を用いて白黒２値に変換した後の白及び黒のピクセルに上下又は左右の両側が隣接するピクセルを反射光画像２７の輪郭とした場合において、輪郭の横軸における最大値と最小値との差に基づいて算出される。

【0046】

従って、反射光画像２６の大きさを当該反射光画像２７の面積を用いて表す場合、比較情報とは、画像情報に含まれる複数の反射光画像２６の全て若しくは一部の反射光画像２６の面積における最大値、最小値、若しくは平均値のことである。

【0047】

或いは、反射光画像２６の大きさを当該反射光画像２７の縦幅寸法を用いて表す場合、比較情報とは、画像情報に含まれる複数の反射光画像２６の全て若しくは一部の反射光画像２６の縦幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値のことである。

【0048】

或いは、反射光画像２６の大きさを当該反射光画像２７の横幅寸法を用いて表す場合、比較情報とは、画像情報に含まれる複数の反射光画像２６の全て若しくは一部の反射光画像２７の横幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値のことである。

【0049】

図６を参照して実施形態に係る反射光画像（白黒２値）２７について説明する。図６は本実施形態に係る反射光画像（白黒２値）２７について説明するための図である。本実施形態では、撮像部１７によって取得された画像情報はカラー画像であり、当該カラー画像を８ビットのグレースケール画像に変換した後、さらに白黒２値の画像（図６参照）に変換する。８ビットのグレースケール画像は輝度値０が黒、輝度値２５５が白となる。

【0050】

本実施形態に係るグレースケール画像は、輝度値の閾値を用いて白黒２値の画像に変換される。例えば、輝度値の閾値を２００とした場合、グレースケール画像において、輝度値０から輝度値１９９のピクセルは黒のピクセル（図６の符号２７ａ）に変換され、輝度値２００から輝度値２５５のピクセルは白のピクセル（図６の符号２７ｂ）に変換される。

【0051】

反射光画像（白黒２値）２７は、白（図６の符号２７ｂ）及び黒（図６の符号２７ａ）のピクセルに上下又は左右の両側が隣接するピクセル（図６の符号２７ｃのハッチング部分）を輪郭とする。

【0052】

本実施形態における反射光画像２７の面積は、輪郭２７ｃに内包されるピクセルの総数に基づいて算出され、単位をピクセルで表す。

【0053】

また、本実施形態における反射光画像２７の縦幅寸法は、輪郭２７ｃの縦軸における最大値と最小値との差に基づいて算出され、単位をピクセルで表す。

【0054】

また、本実施形態における反射光画像２７の横幅寸法は、輪郭２７ｃの横軸における最大値と最小値との差に基づいて算出され、単位をピクセルで表す。

【0055】

反射光画像２６の大きさが反射光画像２７の面積とした場合、比較情報は、画像情報に含まれる複数の反射光画像２７の全ての当該反射光画像２７の面積における最大値、最小値、若しくは平均値とすることができる。

【0056】

また、反射光画像２６の大きさが反射光画像２７の面積とした場合、比較情報は、画像情報に含まれる複数の反射光画像２７の一部の当該反射光画像２７の面積における最大値、最小値、若しくは平均値とすることができる。例えば、反射光画像２７の一部とは、画像情報に含まれる複数の反射光画像２７のうち所定の列又は行にある複数の反射光画像２７の面積における最大値、最小値、若しくは平均値とすることができる。

【0057】

反射光画像２６の大きさが反射光画像２７の縦幅寸法とした場合、比較情報は、画像情報に含まれる複数の反射光画像２７の全ての当該反射光画像２７の縦幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値とすることができる。

【0058】

また、反射光画像２６の大きさが反射光画像２７の縦幅寸法とした場合、比較情報は、画像情報に含まれる複数の反射光画像２７の一部の当該反射光画像２７の縦幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値とすることができる。例えば、反射光画像２７の一部とは、画像情報に含まれる複数の反射光画像２７のうち所定の列又は行にある複数の反射光画像２７の縦幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値とすることができる。

【0059】

反射光画像２６の大きさが反射光画像２７の横幅寸法とした場合、比較情報は、画像情報に含まれる複数の反射光画像２７の全ての当該反射光画像２７の横幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値とすることができる。

【0060】

また、反射光画像２６の大きさが反射光画像２７の横幅寸法とした場合、比較情報は、画像情報に含まれる複数の反射光画像２７の一部の当該反射光画像２７の横幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値とすることができる。例えば、反射光画像２７の一部とは、画像情報に含まれる複数の反射光画像２７のうち所定の列又は行にある複数の反射光画像２７の横幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値とすることができる。

【0061】

判定部３３は、比較情報に基づいて測定対象物１４の表面に生じた表面状態の異常の有無を判定する。
判定部３３は、測定対象物１４の所定数の良品、即ち異常の無い表面状態に基づいて表面状態の異常の有無の判定に用いる閾値を導き出し、当該比較情報と当該閾値とを比較して、測定対象物１４の表面状態の異常の有無を判定する。

【0062】

比較情報が画像情報に含まれる複数の反射光画像２７の全て若しくは一部の当該反射光画像２７の面積における最大値、最小値、若しくは平均値である場合は、この比較情報に対応する上記閾値を測定対象物１４の所定数の良品の反射光画像２７の面積から導き出す。

【0063】

また、比較情報が画像情報に含まれる複数の反射光画像２７の全て若しくは一部の当該反射光画像２７の縦幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値である場合は、この比較情報に対応する上記閾値を測定対象物１４の所定数の良品の反射光画像２７の縦幅寸法から導き出す。

【0064】

また、比較情報が画像情報に含まれる複数の反射光画像２７の全て若しくは一部の当該反射光画像２７の横幅寸法における最大値、最小値、若しくは平均値である場合は、この比較情報に対応する上記閾値を測定対象物１４の所定数の良品の反射光画像２７の横幅寸法から導き出す。

【0065】

図７乃至図１１を参照して表面状態判定装置１０に係る実証実験について説明する。図７は本実施形態の表面状態判定装置１０に係る第１の実証実験を説明するための図であり、図８乃至図１０は本実施形態の表面状態判定装置１０に係る第２の実証実験を説明するための図であり、図１１は本実施形態の表面状態判定装置１０に係る第３の実証実験を説明するための図である。

【0066】

図７を参照して表面状態判定装置１０に係る第１の実証実験について説明する。
第１の実証実験では、粗さの異なる反射面の反射光２５の反射光画像（白黒２値）２７及び反射面の光沢度を比較した。図７上段は反射面の粗さの違いを示し、図７中段は反射光画像（白黒２値）２７の反射光形状（拡散光の範囲）の違いを示し、図７下段は反射面の光沢度の違いを棒グラフに示した。

【0067】

反射面の粗さについては、粗さの手番の異なるヤスリ（サンドペーパー）を用いて鏡面を加工することで差異を施した。

【0068】

図７上段において、（ａ）はヤスリによる加工を施していない鏡面のままの反射面とし、（ｂ）は手番＃５０００のヤスリを用いて鏡面を加工した反射面を用い、（ｃ）は手番＃２０００のヤスリを用いて鏡面を加工した反射面を用い、（ｄ）は手番＃１０００のヤスリを用いて鏡面を加工した反射面を用いた。

【0069】

図７中段の画像情報の中に示されている白の破線で描かれた円は反射光画像（白黒２値）２７の輪郭を示し、当該輪郭の縦幅寸法を拡散光の範囲２９として示している。図７の（ｅ）から（ｈ）に行くに従って、図７中段から拡散光の範囲２９となる反射光画像（白黒２値）２７の縦幅寸法が大きくなることが分かり、更に反射面の光沢度が低くなることが分かる（図７の（ｉ）から（ｌ）参照）。従って、図７より、反射面の光沢度が低くなるにつれて反射光画像（白黒２値）２７の縦幅寸法が大きくなり、反射面の光沢度と反射光画像（白黒２値）２７の縦幅寸法との間に相関関係があることが示された。

【0070】

次に図８乃至図１０を参照して表面状態判定装置１０に係る第２の実証実験について説明する。
第２の実証実験では、既に白化判定が行われ判定結果を得ているＳＵＳモールを測定対象物１４に使用して、白化判定の２種類の不良品と１種類の良品とを比較した。

【0071】

図８は、測定対象物１４における反射光２５の（ａ）測定位置１、（ｂ）測定位置２、及び（ｃ）測定位置３を示し、測定位置１は測定対象物１４の左端部分、測定位置２は中央部分、測定位置３は右端部分である。図８上段に白化判定の第１の不良品であるＴＰ１（×）を表示し、図８中段に白化判定の第２の不良品であるＴＰ２（×）を表示し、図８下段に白化判定の良品であるＴＰ３（○）を表示した。

【0072】

図９は、ＴＰ１～３のそれぞれの測定位置１～３における反射光画像（白黒２値）２７を示した。図９の（ａ）に測定位置１の反射光画像（白黒２値）を示し、（ｂ）に測定位置２の反射光画像（白黒２値）を示し、（ｃ）に測定位置３の反射光画像（白黒２値）を示した。図１０は、図９に示した反射光画像（白黒２値）２７の面積を棒グラフにして示した。図１０の（ａ）に測定位置１の反射光画像（白黒２値）の面積を示し、（ｂ）に測定位置２の反射光画像（白黒２値）の面積を示し、（ｃ）に測定位置３の反射光画像（白黒２値）の面積を示した。

【0073】

図１０から分かるように、２種類の不良品（ＴＰ１及びＴＰ２）の反射光画像（白黒２値）２７の面積は、測定位置１～３の何れにおいても良品（ＴＰ３）の反射光画像（白黒２値）２７の面積より大きい。従って、白化判定において、不良品の反射光画像（白黒２値）２７の面積は良品の反射光画像（白黒２値）２７の面積より大きくなることが分かり、反射面の白化の有無と反射光画像（白黒２値）２７の面積との間に相関関係があることが示された。

【0074】

次に図１１を参照して表面状態判定装置１０に係る第３の実証実験について説明する。
図１１は、本実施形態に係る光源部１６が搭載する４２個の光源１６ａの照射光１８の反射光２５を撮像した反射光画像２６であり、図１１（ａ）は白化判定の良品の反射光画像２６を表示し、図１１（ｂ）は白化判定の不良品の反射光画像２６を表示する。

【0075】

図１１から分かるように、反射光画像２６の縦幅寸法及び面積は、良品より不良品の方が大きいことが分かり、反射面の白化の有無と反射光画像２６の縦幅寸法及び面積との間に相関関係があることが示された。

【0076】

上記した第１から第３の実証実験によれば、反射面の異常（白化）の有無と反射光画像２６、２７の大きさとの間に相関関係が有ることが確認でき、表面状態判定装置１０を用いて反射光画像（白黒２値）２７の大きさを分析することで測定対象物の表面状態の異常の有無を判定できることを確認できた。

【0077】

次に図１２を参照して、本実施形態の表面状態判定装置１０における表面状態判定方法について、表面状態判定装置１０によって実行される表面状態判定プログラムとともに説明する。図１２は本実施形態に係る表面状態判定プログラムのフローチャートである。

【0078】

図１２に示す様に、表面状態判定プログラムは、移動制御ステップＳ３０、測定ステップＳ３１、比較ステップＳ３２、及び判定ステップＳ３３などを含む。
表面状態プログラムは、ＲＡＭ２２などで構成されるメインメモリに取り込まれて、当該メインメモリにアクセスする処理部２０によって実行される。表面状態判定プログラムは、処理部２０に対して、移動制御機能、測定機能、比較機能、及び判定機能など実現させる。

【0079】

これらの機能は図１２に示す順序で処理を行う場合を例示したが、これに限らず、これらの順番を適宜入れ替えて表面状態判定プログラムを実行しても良い。なお、上記した各機能は、前述の表面状態判定装置１０の移動制御部３０、測定部３１、比較部３２、及び判定部３３の説明と重複するため、その詳細な説明は省略する。

【0080】

移動制御機能は、光源移動部１５の移動を制御する。（Ｓ３０：移動制御ステップ）。
測定機能は、複数の反射光画像のそれぞれの大きさを測定する（Ｓ３１：測定ステップ）。

【0081】

比較機能は、反射光画像の大きさを相互に比較して比較情報を生成する（Ｓ３２：比較ステップ）。

【0082】

判定機能は、比較情報に基づいて測定対象物１４の表面に生じた表面状態の異常の有無を判定する（Ｓ３３：判定ステップ）。

【0083】

上記した本実施形態に係る表面状態判定装置１０によれば、光源部１６及び撮像部１７は光源移動部１５であるアーム型ロボットの先端部１５ａに取り付けられるので、測定対象物１４の形状に合わせて光源部１６及び撮像部１７を移動させることができる。

【0084】

また、上記した本実施形態に係る表面状態判定装置１０によれば、光源部１６に市販品のＬＥＤモジュールを採用し、撮像部１７に市販品のカメラモジュールを採用したので、光源部１６及び撮像部１７の装置構成を容易にすることができる。

【0085】

また、上記した本実施形態に係る表面状態判定装置１０によれば、光源部１６に集光レンズを備えたので、照射光１８が集光レンズを通過することで照射光１８の指向角の広がりを抑制することができ、反射光２５の輪郭を明確にすることができる。

【0086】

また、上記した本実施形態に係る表面状態判定装置１０によれば、光源部１６に複数の光源１６ａを備え、複数の反射光２５に基づいて反射面の表面状態を判定する。従って、照射光１８を照射する位置の微小なズレによって判定結果が大きく変化することは無いため、測定対象物１４に照射光１８を照射する際の位置の設定が容易である。

【0087】

また、上記した本実施形態に係る表面状態判定装置１０によれば、測定対象物１４に照射光１８を照射し、その反射光２５を分析することで反射面の表面状態を判定するので、測定対象物１４に接触すること無く反射面の表面状態を判定することができる。

【0088】

本開示は上記した実施形態に係る表面状態判定装置１０、表面状態判定方法、及び表面状態判定プログラムに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の変形例、若しくは応用例により実施可能である。

【符号の説明】

【0089】

１０ 表面状態判定装置
１１ キーボード
１２ ディスプレイ
１３ マウス
１４ 測定対象物
１５ 光源移動部（アーム型ロボット）
１５ａ 先端部
１６ 光源部
１６ａ 光源（ＬＥＤ）
１７ 撮像部
１８ 照射光
１９ バス
２０ 処理部
２１ ＲＯＭ
２２ ＲＡＭ
２３ 記憶部
２４ 入出力インターフェース
２５ 反射光
２６ 反射光画像
２７ 反射光画像（白黒２値）
２７ａ 黒
２７ｂ 白
２７ｃ 輪郭
２８ 画像情報
２９ 拡散光の範囲
３０ 移動制御部
３１ 測定部
３２ 比較部
３３ 判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】