特開 2024-2554 表面検査支援装置及び表面検査支援方法

(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】P2024002554

(43)【公開日】2024-01-11

(54)【発明の名称】表面検査支援装置及び表面検査支援方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/47 20060101AFI20231228BHJP

【ＦＩ】

G01N21/47 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022101807

(22)【出願日】2022-06-24

(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】100114306

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 史郎

(74)【代理人】

【識別番号】100148655

【弁理士】

【氏名又は名称】諏訪 淳一

(72)【発明者】

【氏名】石田 雄貴

(72)【発明者】

【氏名】藤崎 琴音

【テーマコード（参考）】

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G059AA02

2G059AA05

2G059BB08

2G059EE02

2G059FF01

2G059GG03

2G059HH02

2G059KK04

2G059MM01

(57)【要約】

【課題】部品の表面や塗装面の光学異方性を効率よく検査すること。
【解決手段】表面検査支援装置１０は、検査対象物１００の表面Ｓからの正反射光Ｌ及び拡散光Ｌ１、Ｌ２を円周上の一点及び中心点（像側焦点位置）を通る領域（Ｘ軸）に形成された第１カラーフィルタ２１ａと、第１カラーフィルタ２１ａに直交する第２カラーフィルタ２１ｂと、該第１カラーフィルタ２１ａ及び該第２カラーフィルタ２１ｂが直交する領域に形成された第３カラーフィルタ２１ｃとで形成されているカラーフィルタ２１を介して撮像センサ２３で計測し、計測した緑色、赤色及び青色の光量に基づいて、検査対象物１００の表面Ｓの拡散光ベクトル方向を算出し、算出した拡散光ベクトル方向を線分で表わす拡散光ベクトル方向画像を表示する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

部品の表面の光学異方性の検査を支援する表面検査支援装置であって、
前記表面に光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記表面で反射した正反射光及び拡散光が入射する第１の凸レンズと、
円周上の一点及び中心点を通る領域に形成され、前記拡散光を通過させる第１のカラーフィルタと、前記第１のカラーフィルタと直交する領域に形成され、前記拡散光を通過させる第２のカラーフィルタとを含む十字構造のカラーフィルタ部と、
前記第１のカラーフィルタを通過した第１の拡散光及び前記第２のカラーフィルタを通過した第２の拡散光が入射する第２の凸レンズと、
前記第２の凸レンズを通過した拡散光を受光した画像を検査画像として取得する検査画像取得部と、
前記検査画像に含まれる第１の拡散光と前記第２の拡散光とに基づいて、前記部品の表面の光学異方性に係る情報を所定の表示部に表示制御する表示制御手段と
を備える表面検査支援装置。

【請求項2】

前記第１のカラーフィルタは、第１の色の拡散光を通過させるフィルタであり、前記第２のカラーフィルタは、第２の色の拡散光を通過させるフィルタである請求項１に記載の表面検査支援装置。

【請求項3】

前記表示制御手段は、
前記検査画像に含まれる前記第１の色の第１の拡散光と、前記第２の色の前記第２の拡散光とに基づいて、前記検査画像を形成する画素ごとにベクトル方向を算出したベクトル方向に基づく画像を前記所定の表示部に表示制御する請求項２に記載の表面検査支援装置。

【請求項4】

前記表示制御手段は、
前記第１の色の第１の拡散光の光量と、前記第２の色の前記第２の拡散光の光量の逆正接関数を用いてベクトル方向に基づく画像を算出する請求項３に記載の表面検査支援装置。

【請求項5】

前記表示制御手段は、
前記ベクトル方向を結ぶ線分を合成したベクトル方向画像を前記所定の表示部に表示制御する請求項３に記載の表面検査支援装置。

【請求項6】

前記カラーフィルタ部は、
前記第１のカラーフィルタと前記第２のカラーフィルタとが直交する領域に形成され、前記第３の色の正反射光を通過させる第３のカラーフィルタをさらに備えた請求項２に記載の表面検査支援装置。

【請求項7】

前記第１カラーフィルタは、前記第１の色である赤色の拡散光を通過させるカラーフィルタであり、
前記第２カラーフィルタは、前記第２の色である青色の拡散光を通過させるカラーフィルタであり、
前記第３カラーフィルタは、前記第３の色である緑色の正反射光を通過させるカラーフィルタである請求項６に記載の表面検査支援装置。

【請求項8】

前記表示制御手段は、

前記第３のカラーフィルタを通過した正反射光の強度が所定の閾値以上である場合に、前記検査画像に含まれる前記第１の色の第１の拡散光と、前記第２の色の前記第２の拡散光とに基づいて、前記検査画像を形成する画素ごとにベクトル方向を算出したベクトル方向に基づく画像を前記所定の表示部に表示制御する請求項６又は７に記載の表面検査支援装置。

【請求項9】

前記部品の表面の角度を制御する角度制御部をさらに備える請求項１に記載の表面検査支援装置。

【請求項10】

部品の表面に光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記表面で反射した正反射光及び拡散光が入射する第１の凸レンズと、
円周上の一点及び中心点を通る領域に形成され、前記拡散光を通過させる第１のカラーフィルタと、前記第１のカラーフィルタと直交する領域に形成され、前記拡散光を通過させる第２のカラーフィルタとを含む十字構造のカラーフィルタ部と、
前記第１のカラーフィルタを通過した第１の拡散光及び前記第２のカラーフィルタを通過した第２の拡散光が入射する第２の凸レンズと
を有する表面検査支援装置における表面検査支援方法であって、
前記第２の凸レンズを通過した拡散光を受光した画像を検査画像として取得する検査画像取得工程と、
前記検査画像に含まれる第１の拡散光と前記第２の拡散光とに基づいて、前記部品の表面の光学異方性に係る情報を所定の表示部に表示制御する表示制御工程と
を含む表面検査支援方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品の表面や塗装面の面的な光学異方性を効率よく検査することができる表面検査支援装置及び表面検査支援方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、射出成形部品の表面や車両の塗装面には、製造条件によって光学異方性が生じ、見る角度によって色合いが異なって見える場合がある。例えば、射出成形部品の場合には、金型内で溶融樹脂の合流部分が線状の跡となるウェルドラインという成型不良が発生する。

【0003】

このため、射出成型部品等の成型不良を検査する従来技術が知られており、例えば、テレセントリック性を有する光学系を用いて取得した画像データに基づいて物体に関する情報を取得する技術が知られている。例えば、特許文献１には、同心円状のカラーフィルタを介して画像データを取得し、撮像された光線の色を特定し、散乱角を算出する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－２０３７９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記の特許文献１によれば、散乱角を算出することができる反面で、同心円状のカラーフィルタを用いているために散乱角のベクトル方向を特定することができない。このため、部品の表面や塗装面の画像データを形成する各画素の画素方向を特定することができず、光学異方性を効率よく検査することが難しい。

【0006】

本発明は、上記従来技術による問題点（課題）を解決するためになされたものであって、部品の表面や塗装面の光学異方性を効率よく検査することができる表面検査支援装置及び表面検査支援方法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】

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、部品の表面の光学異方性の検査を支援する表面検査支援装置であって、前記表面に光を照射する光源と、前記光源から照射された光が前記表面で反射した正反射光及び拡散光が入射する第１の凸レンズと、円周上の一点及び中心点を通る領域に形成され、前記拡散光を通過させる第１のカラーフィルタと、前記第１のカラーフィルタと直交する領域に形成され、前記拡散光を通過させる第２のカラーフィルタとを含む十字構造のカラーフィルタ部と、前記第１のカラーフィルタを通過した第１の拡散光及び前記第２のカラーフィルタを通過した第２の拡散光が入射する第２の凸レンズと、前記第２の凸レンズを通過した拡散光を受光した画像を検査画像として取得する検査画像取得部と、前記検査画像に含まれる第１の拡散光と前記第２の拡散光とに基づいて、前記部品の表面の光学異方性に係る情報を所定の表示部に表示制御する表示制御手段とを備える。

【0008】

また、本発明は、上記発明において、前記第１のカラーフィルタは、第１の色の拡散光を通過させるフィルタであり、前記第２のカラーフィルタは、第２の色の拡散光を通過させるフィルタである。

【0009】

また、本発明は、上記発明において、前記表示制御手段は、前記検査画像に含まれる前記第１の色の第１の拡散光と、前記第２の色の第２の拡散光とに基づいて、前記検査画像を形成する画素ごとにベクトル方向を算出したベクトル方向に基づく画像を前記所定の表示部に表示制御する。

【0010】

また、本発明は、上記発明において、前記表示制御手段は、前記第１の色の第１の拡散光の光量と、前記第２の色の前記第２の拡散光の光量の逆正接関数を用いてベクトル方向に基づく画像を算出する。

【0011】

また、本発明は、上記発明において、前記表示制御手段は、前記ベクトル方向を結ぶ線分を合成したベクトル方向画像を前記所定の表示部に表示制御する。

【0012】

また、本発明は、上記発明において、前記カラーフィルタ部は、前記第１のカラーフィルタと前記第２のカラーフィルタとが直交する領域に形成され、前記第３の色の正反射光を通過させる第３のカラーフィルタをさらに備えた。

【0013】

また、本発明は、上記発明において、前記第１カラーフィルタは、前記第１の色である赤色の拡散光を通過させるカラーフィルタであり、前記第２カラーフィルタは、前記第２の色である青色の拡散光を通過させるカラーフィルタであり、前記第３カラーフィルタは、前記第３の色である緑色の正反射光を通過させるカラーフィルタである。

【0014】

また、本発明は、上記発明において、前記表示制御手段は、前記第３のカラーフィルタを通過した正反射光の強度が所定の閾値以上である場合に、前記検査画像に含まれる前記第１の色の第１の拡散光と、前記第２の色の前記第２の拡散光とに基づいて、前記検査画像を形成する画素ごとにベクトル方向を算出したベクトル方向に基づく画像を前記所定の表示部に表示制御する。

【0015】

また、本発明は、上記発明において、前記部品の表面の角度を制御する角度制御部をさらに備える。

【0016】

また、本発明は、部品の表面に光を照射する光源と、前記光源から照射された光が前記表面で反射した正反射光及び拡散光が入射する第１の凸レンズと、円周上の一点及び中心点を通る領域に形成され、前記拡散光を通過させる第１のカラーフィルタと、前記第１のカラーフィルタと直交する領域に形成され、前記拡散光を通過させる第２のカラーフィルタとを含む十字構造のカラーフィルタ部と、前記第１のカラーフィルタを通過した第１の拡散光及び前記第２のカラーフィルタを通過した第２の拡散光が入射する第２の凸レンズとを有する表面検査支援装置における表面検査支援方法であって、前記第２の凸レンズを通過した拡散光を受光した画像を検査画像として取得する検査画像取得工程と、前記検査画像に含まれる第１の拡散光と前記第２の拡散光とに基づいて、前記部品の表面の光学異方性に係る情報を所定の表示部に表示制御する表示制御工程とを含む。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、部品の表面や塗装面の面的な光学異方性を効率よく検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施形態１に係る表面検査支援装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図2】図２は、図１に示したカラーフィルタの構成を示す図である。

【図3】図３は、撮像カメラの構成と正反射光の一例を示す図である。

【図4】図４は、拡散光の一例を示す図である。

【図5】図５は、検査対象物の表面の検査画像の撮像を説明するための説明図である。

【図6】図６は、撮像された検査画像及び光拡散ベクトル方向画像の一例を示す図である。

【図7】図７は、ウェルドラインが存在する検査画像及び光拡散ベクトル方向画像の一例を示す図である。

【図8】図８は、表面検査支援装置の処理手順を示すフローチャートである。

【図9】図９は、実施形態２に係る表面検査支援装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図10】図１０は、検査対象物の表面の検査画像の撮像を説明するための説明図（その１）である。

【図11】図１１は、検査対象物の表面の検査画像の撮像を説明するための説明図（その２）である。

【図12】図１２は、検査画像及び光拡散ベクトル方向画像の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本発明に係る表面検査支援装置及び表面検査支援方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0020】

［実施形態１］
＜表面検査支援装置の構成＞
まず、本実施形態１に係る表面検査支援装置の構成について説明する。図１は、実施形態１に係る表面検査支援装置の構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように、表面検査支援装置１０は、物体側テレセントリック光学系が形成された撮像カメラ１６により、検査対象物１００の表面Ｓからの正反射光及び拡散反射光を受信し、正反射光及び拡散反射光に基づいて表面Ｓの光拡散ベクトル方向を表示する。ここで検査対象物１００は、樹脂で形成された樹脂形成部品である。なお、検査対象物１００は、樹脂形成部品に限定されることはなく、他の材質で形成された部品でもよい。

【0021】

表面検査支援装置１０は、入力部１１、表示部１２、記憶部１３及び制御部１４を有する。また、表面検査支援装置１０は、光源１５及び撮像カメラ１６が接続されている。入力部１１は、マウスやキーボードなどの入力デバイスである。表示部１２は、各種情報を表示する液晶ディスプレイなどの表示デバイスである。記憶部１３は、ハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶デバイスである。

【0022】

制御部１４は、表面検査支援装置１０の全体を制御する制御部であり、画像取得処理部１４ａ、光拡散ベクトル方向算出部１４ｂ、画像生成部１４ｃ及び表示制御部１４ｄを有する。実際には、これらのプログラムをＣＰＵにロードして実行することにより、画像取得処理部１４ａ、光拡散ベクトル方向算出部１４ｂ、画像生成部１４ｃ及び表示制御部１４ｄのそれぞれに対応するプロセスを実行させることになる。

【0023】

画像取得処理部１４ａは、光源１５及び撮像カメラ１６を操作して検査対象物１００の表面Ｓの表面画像を取得する。画像取得処理部１４ａは、光源１５から平行光を照射させ、検査対象物１００の表面Ｓで反射した正反射光及び拡散反射光を、物体側テレセントリック光学系を形成する大口径凸レンズ２０及びカラーフィルタ２１を介して撮像センサ２３を用いて撮像し検査画像を取得する。

【0024】

ここでカラーフィルタ２１の構造について説明する。図２は、図１に示したカラーフィルタの構成を示す図である。図２に示すように、カラーフィルタ２１は、円周上の一点及び中心点を通る領域（Ｘ軸）に形成され、第１の色（赤色Ｒ）の拡散光を通過させる第１カラーフィルタ２１ａと、該第１カラーフィルタ２１ａと直交する領域（Ｙ軸）に形成され、第２の色（青色Ｂ）の拡散光を通過させる第２カラーフィルタ２１ｂと、該第１カラーフィルタ２１ａと該第２カラーフィルタ２１ｂが直交する領域に形成され、第３の色（緑色Ｇ）の正反射光を通過させる第３カラーフィルタ２１ｃが形成されている。

【0025】

そして、第１カラーフィルタ２１ａ、第２カラーフィルタ２１ｂ及び第３カラーフィルタ２１ｃ以外の部分は正反射光及び拡散光を遮光する遮光フィルタ２１ｄが形成されている。

【0026】

図１にもどり、光拡散ベクトル方向算出部１４ｂは、撮像カメラ１６の撮像センサ２３で撮像した検査画像を正反射光の成分である第３カラーフィルタを通過した光量が所定の閾値以上であった場合に、第１カラーフィルタを通過した拡散反射光（赤色Ｒ）の光量及び第２カラーフィルタを通過した拡散反射光（青色Ｂ）の光量の比率の逆正接関数を算出し、光拡散ベクトル方向を算出する処理部である。

【0027】

画像生成部１４ｃは、光拡散ベクトル方向算出部１４ｂで算出された各画素の光拡散ベクトル方向を線分で結び光拡散ベクトル方向を示す画像を生成する処理部である。表示制御部１４ｄは、画像生成部１４ｃで生成された光拡散ベクトル方向を表示部１２に表示する処理を行う。

【0028】

光源１５は、検査対象物１００の表面Ｓに平行光を入射する白色光源であり、光源１５から照射された平行光が検査対象物１００の表面Ｓで反射した正反射光が、撮像カメラ１６の光軸に対して平行になるような位置に設置されている。

【0029】

撮像カメラ１６は、物体側テレセントリック光学系を形成し、光源１５からの平行光の正反射光に平行な光軸をもち検査対象物１００の表面Ｓからの反射光が入射される大口径凸レンズ２０と、大口径凸レンズ２０の像側焦点位置に配置されるカラーフィルタ２１と、正反射光及び拡散光の光量を計測する撮像センサ２３とを有する。

【0030】

＜撮像カメラの構成＞
次に、撮像カメラ１６の構成について説明する。図３及び図４は、撮像カメラ１６の構成と正反射光Ｌ及び拡散光Ｌ１、Ｌ２の一例を示す図である。

【0031】

図３及び図４に示すように、撮像カメラ１６には、光軸Ｃに平行な検査対象物１００の表面Ｓからの正反射光Ｌをすべて入力できる大口径の入力領域を有して物体側テレセントリック光学系を形成する大口径凸レンズ２０が検査対象物１００側に設けられる。大口径凸レンズ２０は、大口径であるため、光軸Ｃ方向の厚みが大きくなるので、フレネルレンズとすることが好ましい。

【0032】

大口径凸レンズ２０の像側の焦点には、カラーフィルタ２１が配置される。カラーフィルタ２１は、大口径凸レンズ２０の光軸Ｃに対して垂直に配置され、円周上の一点及び中心点（像側焦点位置）を通る領域（Ｘ軸）に形成され該第１の色（赤色Ｒ）を通過させる第１カラーフィルタ２１ａと、第１カラーフィルタ２１ａに直交し該第１の色とは異なる第２の色（青色Ｂ）を通過させる図示しない第２カラーフィルタ２１ｂと、該第１カラーフィルタ２１ａ及び該第２カラーフィルタ２１ｂが直交する領域に形成され、該第３の色（緑色Ｇ）の正反射光を通過させる第３カラーフィルタ２１ｃとが形成され、該第１カラーフィルタ２１ａ、該第２カラーフィルタ２１ｂ及び第３カラーフィルタ２１ｃ以外の部分が遮光された遮光フィルタを有する。

【0033】

絞り凸レンズ２２は、カラーフィルタ２１を通過した光を撮像センサ２３に結像させる。撮像センサ２３は、拡散光（第１の色及び第２の色）と正反射光（第３の色）の光量を計測する。

【0034】

次に正反射光Ｌの光路について説明する。図３に示すように、光源１５から照射された照射光は、検査対象物１００の表面Ｓにおいて正反射し、光軸Ｃに平行な光として大口径凸レンズ２０に入射される。そして、正反射光Ｌは、大口径凸レンズの像側焦点に配置されているカラーフィルタ２１の絞り穴に設置された第３カラーフィルタ２１ｃを通過して絞り凸レンズ２２に入射される。その後、正反射光Ｌは、絞り凸レンズ２２で光軸Ｃに平行な光となり撮像センサ２３に到達する。

【0035】

次に拡散光Ｌ１、Ｌ２の光路について説明する。ここでは、拡散光Ｌ１、Ｌ２は、Ｘ軸方向に拡散することとする。図４に示すように、光源１５から検査対象物１００の表面Ｓの位置Ｐ１に照射された光は、表面Ｓにおいて、Ｘ軸方向に拡散光Ｌ１、Ｌ２のように拡散する。

【0036】

その後、拡散光Ｌ１、Ｌ２は、大口径凸レンズ２０を介して、カラーフィルタ２１のＸ軸方向に配置された第１カラーフィルタ２１ａを通過し、絞り凸レンズ２２にて撮像センサ２３の位置Ｐ２に結像される。なお、検査対象物１００の表面Ｓの位置Ｐ１で正反射された正反射光Ｌは、カラーフィルタ２１の中心部に設置された第３カラーフィルタ２１ｃを通過して、撮像センサ２３の位置Ｐ２に結像される。

【0037】

＜拡散光ベクトル方向画像の生成＞
次に拡散光ベクトル方向画像の生成について説明する。図５は、検査対象物の表面の検査画像Ｄ１の撮像を説明するための説明図である。図５に示すように、検査対象物１００の表面Ｓからの正反射光Ｌ及び拡散光Ｌ１、Ｌ２は、大口径凸レンズ２０、カラーフィルタ２１、絞り凸レンズ２２を介して撮像センサ２３に結像される。検査対象物１００の表面Ｓの全て表面が正反射する場合は、検査画像Ｄ１の第３カラーフィルタ２１ｃを通過した緑色の光は、検査画像Ｄ１の全面で所定の閾値以上の光量が計測できる。

【0038】

また、同時に検査対象物１００の表面Ｓの位置Ｐ１で拡散反射した拡散光Ｌ１、Ｌ２は、Ｘ軸方向のみに拡散した場合は、第１カラーフィルタ２１ａを通過するため、赤色の光として撮像センサ２３の位置Ｐ２に結像する。

【0039】

光拡散ベクトル方向を算出する場合は、まず、撮像センサ２３のある画素の第３カラーフィルタ２１ｃを通過した正反射光（緑色の光）のレベルが所定の閾値以上であるか否かを判定する。正反射光のレベルが所定の閾値以上である場合に、第１カラーフィルタ２１ａを通過した赤色の光及び第２カラーフィルタ２１ｂを通過した青色の光のレベルを計測し、赤色の光レベルと青色の光レベルの比率を算出し、その比率の逆正接関数を算出する。算出された逆正接関数の値が、選択した画素の拡散光のベクトル方向である。

【0040】

次に拡散光ベクトル方向画像について説明する。図６は、撮像された検査画像及び光拡散ベクトル方向画像の一例を示す図である。ここで、検査画像Ｄ１における正反射光Ｌの緑色の光のレベルはすべての画素で閾値以上とする。図６に示すように、第１カラーフィルタ２１ａ及び第２カラーフィルタ２１ｂを通過した拡散光からなる検査画像Ｄ２は、赤色及び青色とその中間色で構成されるカラー画像である。そして検査画像Ｄ２の全ての画素での赤色の光量と青色の光量の比率の逆正接関数を算出し、算出されたベクトル方向を線で結び光拡散ベクトル方向画像Ｄ３を生成する。

【0041】

次にウェルドラインが存在する場合の光拡散ベクトル方向画像について説明する。図７は、ウェルドラインが存在する検査画像及び光拡散ベクトル方向画像の一例を示す図である。図７に示すように、第１カラーフィルタ２１ａ及び第２カラーフィルタ２１ｂを通過した拡散光からなる検査画像Ｄ２は、ウェルドラインＷが存在する位置で不連続なカラー画像となる。

【0042】

そして、検査画像Ｄ２の全ての画素で赤色の光量と青色の光量の比率の逆正接関数を算出し、算出されたベクトル方向を線で結び光拡散ベクトル方向画像Ｄ３を生成する。表面検査支援装置１０は、生成された光拡散ベクトル方向画像Ｄ３を表示部１２に表示することによって、検査対象物１００の表面の状況を表示することができる。

【0043】

＜表面検査支援装置１０の処理手順＞
次に、表面検査支援装置１０の処理手順について説明する。図８は、表面検査支援装置の処理手順を示すフローチャートである。図８に示すように、表面検査支援装置１０は、光源１５より検査対象物１００に平行光を照射する（ステップＳ１０１）。そして、表面検査支援装置１０は、撮像センサ２３により検査画像を取得する（ステップＳ１０２）。

【0044】

そして、表面検査支援装置１０は、撮像した検査画像の緑色の信号が所定の閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１０３）。緑色の信号が所定の閾値より小さい場合は（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ステップＳ１０５に移行する。一方、緑色の信号が所定の閾値以上である場合は（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、赤色の光量と青色の光量の比率（Ｂ／Ｒ）の逆正接関数よりベクトル方向（位相）を算出する（ステップＳ１０４）。

【0045】

その後、表面検査支援装置１０は、検査画像の全ての画素のベクトル方向の算出が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。全ての画素のベクトル方向の算出が完了していない場合は（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、ステップＳ１０３に移行し、ベクトル方向の算出を継続する。

【0046】

一方、全ての画素のベクトル方向の算出が完了している場合は（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、拡散光ベクトル方向画像を生成する（ステップＳ１０６）。そして、表面検査支援装置１０は、生成した画像を表示し（ステップＳ１０７）、一連の処理を終了する。

【0047】

上述してきたように、本実施形態１では、表面検査支援装置１０は、検査対象物１００の表面Ｓからの正反射光Ｌ及び拡散光Ｌ１、Ｌ２を円周上の一点及び中心点（像側焦点位置）を通る領域（Ｘ軸）に形成された第１カラーフィルタ２１ａと、第１カラーフィルタ２１ａに直交する第２カラーフィルタ２１ｂと、該第１カラーフィルタ２１ａ及び該第２カラーフィルタ２１ｂが直交する領域に形成された第３カラーフィルタ２１ｃとで形成されているカラーフィルタ２１を介して撮像センサ２３で計測し、計測した緑色、赤色及び青色の光量に基づいて、検査対象物１００の表面Ｓの拡散光ベクトル方向を算出し、算出した拡散光ベクトル方向を線分で表わす拡散光ベクトル方向画像を表示するようにしたので、部品の表面や塗装面の面的な光学異方性を効率よく検査することができる。

【0048】

［実施形態２］
ところで、上記実施形態１では、検査対象物１００は、１つの表面Ｓで構成されている場合について説明したが、実施形態２では、検査対象物１０１は、表面Ｓ１及び表面Ｓ２の２つの表面から構成される場合について説明する。なお、実施形態１と同様の部位については、同一の符号を付すこととして、その詳細な説明は省略する。ここで、検査対象物１０１は、樹脂で形成された樹脂形成部品である。なお、検査対象物１０１は、樹脂形成部品に限定されることはなく、他の物質で形成された部品でもよい。

【0049】

＜表面検査支援装置３０の構成＞
図９は、実施形態２に係る表面検査支援装置の構成を示す機能ブロック図である。図９に示すように、表面検査支援装置３０は、入力部１１、表示部１２、記憶部１３及び制御部３４を有する。また、表面検査支援装置３０は、光源１５、撮像カメラ１６及び角度変更部３１が接続されている。入力部１１は、マウスやキーボードなどの入力デバイスである。表示部１２は、各種情報を表示する液晶ディスプレイなどの表示デバイスである。記憶部１３は、ハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶デバイスである。

【0050】

制御部３４は、表面検査支援装置３０の全体を制御する制御部であり、画像取得処理部１４ａ、光拡散ベクトル方向算出部１４ｂ、画像生成部１４ｃ、表示制御部１４ｄ及び検査対象物角度制御部３４ａを有する。実際には、これらのプログラムをＣＰＵにロードして実行することにより、画像取得処理部１４ａ、光拡散ベクトル方向算出部１４ｂ、画像生成部１４ｃ、表示制御部１４ｄ及び検査対象物角度制御部３４ａのそれぞれに対応するプロセスを実行させることになる。

【0051】

検査対象物角度制御部３４ａは、表面検査支援装置３０に接続されている角度変更部３１を制御し、検査対象物１０１の角度を制御する処理部である。検査対象物１０１は、Ｓ１及びＳ２の同一平面でない表面を有し、検査対象物角度制御部３４ａは、検査対象物１０１の表面Ｓ１の検査画像Ｄ１を取得する場合に、表面Ｓ１の検査画像Ｄ１において緑色の光量が最大になるように角度変更部３１を制御する。また、検査対象物１０１の表面Ｓ２の検査画像Ｄ１を取得する場合は、表面Ｓ２の検査画像Ｄ１において緑色の光量が最大になるように角度変更部３１を制御する。

【0052】

＜検査画像の撮像について＞
次に、表面検査支援装置３０の検査画像の撮像について説明する。図１０及び図１１は、検査対象物１０１の表面の検査画像の撮像を説明するための説明図である。図１０に示すように、表面検査支援装置３０は、図示しない光源から照射された平行光が検査対象物１０１のＳ２において、正反射光Ｌが光軸Ｃと平行な光として大口径凸レンズ２０に入射される。

【0053】

一方、図示しない光源から照射された平行光は、検査対象物１０１のＳ１における正反射光Ｌａは、大口径凸レンズ２０の口径内に反射せず、撮像カメラ１６で撮像することができない。したがって、検査対象物１０１の表面Ｓ２は、大口径凸レンズ２０、カラーフィルタ２１及び絞り凸レンズ２２を介して撮像センサ２３に結像し、検査画像Ｄ１は、表面Ｓ１の部分が暗い画像となる。

【0054】

次に、検査対象物１０１の表面Ｓ１の検査を行う場合には、図１１に示すように、検査対象物１０１の表面Ｓ１で反射した図示しない光源からの平行光が、正反射光Ｌとなるように、検査対象物１０１は、角度変更部３１によりＹ軸を中心に反時計回りに角度θ回転させる。

【0055】

この場合、検査対象物１０１の表面Ｓ１で反射した正反射光Ｌは、大口径凸レンズ２０、カラーフィルタ２１及び絞り凸レンズ２２を介して撮像センサ２３に結像し、検査対象物１０１の表面Ｓ２で反射した光は、大口径凸レンズ２０の口径内に反射せず検査画像Ｄ１は、表面Ｓ２が暗い画像となる。

【0056】

＜拡散光ベクトル方向画像の生成＞
次に、表面検査支援装置３０の光格段ベクトル方向画像の生成について説明する。図１２は、検査画像及び光拡散ベクトル方向画像の一例を示す図である。図１２に示すように、検査対象物１０１の表面Ｓ１を撮像した検査画像Ｄ１及び表面Ｓ２を撮像した検査画像Ｄ１の緑色の光量が所定の閾値以上である画素を合成し、検査画像Ｄ２を生成する。

【0057】

検査画像Ｄ２は、第１カラーフィルタ２１ａ及び第２カラーフィルタ２１ｂを通過した拡散光からなる画像である。そして検査画像Ｄ２の全ての画素での赤色の光レベルと青色の光レベルの比率の逆正接関数を算出し、算出されたベクトル方向を線で結び光拡散ベクトル方向画像Ｄ３を生成することができる。光拡散ベクトル方向画像Ｄ３は、表面Ｓ１と表面Ｓ２の境界ＢＬを表わすこともできる。

【0058】

上述してきたように、本実施形態２では、表面検査支援装置３０は、検査対象物１０１の表面Ｓ１及び表面Ｓ２からの正反射光Ｌ及び拡散光Ｌ１、Ｌ２を、検査対象物１０１の角度を制御することで、円周上の一点及び中心点（像側焦点位置）を通る領域（Ｘ軸）に形成された第１カラーフィルタ２１ａと、第１カラーフィルタ２１ａに直交する第２カラーフィルタ２１ｂと、該第１カラーフィルタ２１ａ及び該第２カラーフィルタ２１ｂが直交する領域に形成された第３カラーフィルタ２１ｃとで形成されているカラーフィルタ２１を介して撮像センサ２３で計測し、計測した緑色、赤色及び青色の光量に基づいて、検査対象物１０１の表面Ｓ１及び表面Ｓ２の拡散光ベクトル方向を算出し、算出した拡散光ベクトル方向を線分で表わす拡散光ベクトル方向画像を表示するようにしたので、部品の表面や塗装面の面的な光学異方性を効率よく検査することができる。

【0059】

なお、上記実施形態２では、検査対象物１０１を角度変更部３１によりＹ軸を中心に角度の変更を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、検査対象物１０１を角度変更部３１によりＹ軸及び／またはＸ軸を中心に角度の変更を行ってもよい。

【0060】

また、上記実施形態１及び実施形態２では、カラーフィルタ２１の円周上の一点及び中心点（像側焦点位置）を通る領域（Ｘ軸）に形成された第１の色（赤色Ｒ）の第１カラーフィルタ２１ａと、第１カラーフィルタ２１ａに直交する第２の色（青色Ｂ）の第２カラーフィルタ２１ｂと、該第１カラーフィルタ２１ａ及び該第２カラーフィルタ２１ｂが直交する領域に形成された第３の色（緑色Ｇ）の第３カラーフィルタ２１ｃを配したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各フィルタの色は入れ替えてもよい。また、各色のフィルタをシャッタや局所的な絞り羽を配して正反射光Ｌ及び拡散光Ｌ１、Ｌ２の光量を計測するようにしてもよい。

【0061】

また、各色のカラーフィルタの代わりに透明で透過率が制御可能な液晶を利用し、不透過・透過の部位を順次高速に入れ替える構成にしてもよい。

【0062】

上記の各実施形態で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本発明に係る表面検査支援装置及び表面検査支援方法は、部品の表面や塗装面の面的な光学異方性を効率よく検査する場合に適している。

【符号の説明】

【0064】

１０、３０ 表面検査支援装置
１１ 入力部
１２ 表示部
１３ 記憶部
１４、３４ 制御部
１４ａ 画像取得処理部
１４ｂ 光拡散ベクトル方向算出部
１４ｃ 画像生成部
１４ｄ 表示制御部
１５ 光源
１６ 撮像カメラ
２０ 大口径凸レンズ
２１ カラーフィルタ
２１ａ 第１カラーフィルタ
２１ｂ 第２カラーフィルタ
２１ｃ 第３カラーフィルタ
２１ｄ 遮光フィルタ
２２ 絞り凸レンズ
２３ 撮像センサ
３１ 角度変更部
３４ａ 検査対象物角度制御部
１００、１０１ 検査対象物
ＢＬ 境界
Ｃ 光軸
Ｄ１、Ｄ２ 検査画像
Ｄ３ 光拡散ベクトル方向画像
Ｌ、Ｌ_a 正反射光
Ｌ１、Ｌ２ 拡散光
Ｐ１、Ｐ２ 位置
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２ 表面
Ｗ ウェルドライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】