JP2009204473A - Painted state inspecting device and inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、塗装面の仕上り状態を検査する装置および検査方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and an inspection method for inspecting a finished state of a painted surface.
従来、自動車や鉄道車両などの塗装面の仕上り状態を検査する方法としては、例えば、白黒縦縞格子を塗装面に投影し、反射像における明部の幅の乱れから塗装面の平滑性を判定する方法(特許文献1)や、明部と暗部の境界領域(中間階調)の幅や面積の乱れから塗装面の平滑性を判定する方法(特許文献2、3)が提案されている。 Conventionally, as a method for inspecting the finished state of a painted surface of an automobile or a railway vehicle, for example, a black and white vertical stripe grid is projected onto the painted surface, and the smoothness of the painted surface is determined from the disturbance of the width of the bright part in the reflected image. There have been proposed a method (Patent Document 1) and a method (Patent Documents 2 and 3) for determining the smoothness of a painted surface from disturbances in the width and area of a boundary region (intermediate gradation) between a bright part and a dark part.
しかし、これらの検査方法に採用されている白黒縦縞格子の明暗パターンは、いずれも明部の割合が多いため、明部における拡散反射成分によって全体の輝度が高くなり、明部と暗部に充分なコントラストが得られない問題がある(図3(b)参照)。特に、白色など明系色の塗装面では、この傾向が顕著になり、検査結果に塗装状態の良否が反映されない虞がある。 However, since the bright and dark patterns of the black and white vertical stripes employed in these inspection methods both have a high proportion of bright portions, the overall luminance increases due to the diffuse reflection component in the bright portions, which is sufficient for the bright and dark portions. There is a problem that contrast cannot be obtained (see FIG. 3B). In particular, this tendency becomes remarkable on a light-colored painted surface such as white, and there is a possibility that the quality of the painted state may not be reflected in the inspection result.
加えて、特許文献1の方法は、明部の両側が同位相で変動するような部分では、幅に変動が無い場合と区別できないという根本的な問題を有している。また、特許文献2、3の方法では、明部から暗部に移行する輝度勾配が大きい部分を境界領域として抽出しているが、特許文献2では、境界領域の単位長における面積つまり幅の変動を検出しているため上記特許文献1と同様の問題に帰着し、特許文献3では、膨張収縮処理によってノイズ除去したデータとの排他的論理和をとるため、膨張収縮処理のアルゴリズムに起因したファクターが検査結果に影響することは否めない。 In addition, the method of Patent Document 1 has a fundamental problem that the portion where both sides of the bright portion fluctuate in the same phase cannot be distinguished from the case where the width does not fluctuate. Further, in the methods of Patent Documents 2 and 3, a portion having a large luminance gradient that shifts from a bright part to a dark part is extracted as a boundary region. Since this is detected, the same problem as in the above-mentioned Patent Document 1 results. In Patent Document 3, an exclusive OR is performed with the data from which noise has been removed by the expansion / contraction process. There is no denying that it will affect the test results.
本発明は従来技術のこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、複雑な画像処理を経ることなく、塗装面の状態を精確に反映した検出値により信頼性の高い平滑性検査を安定的に行なうことができる塗装状態検査装置および検査方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of such a situation of the prior art, and the object thereof is to perform smooth smoothness with high reliability by a detection value accurately reflecting the state of a painted surface without going through complicated image processing. The present invention provides a coating state inspection apparatus and an inspection method capable of stably performing a property inspection.
上記従来技術の有する課題を解決するため、本発明は、
塗装面の仕上り状態を検査する塗装状態検査装置であって、
前記塗装面上の被検査面に、全面的な暗部と該暗部中に配置された細線状の明部で構成された明暗画像を投影する画像投影手段と、
前記被検査面の投影画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により得られる多階調画像を所定の閾値で2値化し、その2値画像における明暗境界線を抽出する画像処理手段と、
前記明暗境界線の波形を解析して塗装面の平滑性を判定する判定手段と、
を備えた、塗装状態検査装置にある。
In order to solve the above-described problems of the prior art, the present invention provides:
A coating state inspection device for inspecting the finished state of a painted surface,
Image projection means for projecting a light / dark image composed of a whole dark part and a thin line-shaped bright part arranged in the dark part on the surface to be inspected on the painted surface;
Imaging means for imaging a projected image of the surface to be inspected;
Image processing means for binarizing a multi-tone image obtained by the imaging means with a predetermined threshold value, and extracting a light-dark boundary line in the binary image;
Determination means for analyzing the waveform of the light-dark boundary line to determine the smoothness of the painted surface;
It is in the coating state inspection apparatus provided with.
本発明において、前記明暗画像の前記細線状明部が、前記暗部中に等ピッチで複数配置されていることが好適である。さらに、前記細線状明部の幅が0.7mm以下でありかつピッチの1/16以下であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that a plurality of the thin line-like bright portions of the bright and dark image are arranged at an equal pitch in the dark portion. Furthermore, it is preferable that the width of the thin linear light portion is 0.7 mm or less and 1/16 or less of the pitch.
また、本発明は、
塗装面の仕上り状態を検査する塗装状態検査方法であって、
前記塗装面上の被検査面に、全面的な暗部と該暗部中に配置された細線状の明部で構成された明暗画像を投影し、
前記被検査面の投影画像を撮像手段で撮像し、
前記撮像手段により得られる多階調画像を所定の閾値で2値化し、その2値画像における明暗境界線を抽出し、
前記明暗境界線の波形曲線を解析して塗装面の平滑性を判定することを含む、塗装状態検査方法にある。
The present invention also provides:
A coating state inspection method for inspecting the finished state of a painted surface,
Projecting on the surface to be inspected on the painted surface a light / dark image composed of a full dark part and a thin bright line arranged in the dark part,
The projected image of the surface to be inspected is imaged by an imaging means,
Binarizing a multi-tone image obtained by the imaging means with a predetermined threshold, and extracting a light and dark boundary line in the binary image;
It is in the coating state inspection method including analyzing the waveform curve of the light / dark boundary line and determining the smoothness of the painted surface.
本発明において、前記波形曲線の解析が、前記明暗境界線の所定区間における最大振幅を求め、基準値と比較することを含むことが好適である。また、前記波形曲線の解析が、前記明暗境界線の中心線を求め、該中心線と前記明暗境界線とで囲まれた面積を区間長で除算して平均振幅を求め、基準値と比較することを含んでいても良い。 In the present invention, it is preferable that the analysis of the waveform curve includes obtaining a maximum amplitude in a predetermined section of the light / dark boundary line and comparing it with a reference value. Further, the analysis of the waveform curve obtains the center line of the light / dark boundary line, divides the area surrounded by the center line and the light / dark boundary line by the section length, obtains the average amplitude, and compares it with the reference value It may include.
また、本発明において、前記2値化の過程で、前記多階調画像の各画素をその輝度に基づいてソートし、最低輝度から1/3の位置にある輝度を暗部平均輝度と仮定してそれ以下の輝度の標準偏差を求め、該標準偏差に3を乗算した値を前記暗部平均輝度に加算した第1の値と、前記暗部平均輝度に所定のオフセット値を加算した第2の値とを求め、それらのうちの大きい方を前記閾値として用いることを含むことが好適である。 Further, in the present invention, in the binarization process, the pixels of the multi-tone image are sorted based on the luminance, and the luminance at the position of 1/3 from the lowest luminance is assumed to be the dark portion average luminance. A first standard value obtained by calculating a standard deviation of luminance below that and adding a value obtained by multiplying the standard deviation by 3 to the dark part average luminance, and a second value obtained by adding a predetermined offset value to the dark part average luminance; Preferably using the larger of them as the threshold value.
前記2値化の過程で、前記多階調画像を線形変換して、前記多階調画像の輝度分布が画像フォーマットでの最大輝度と最小輝度との間に分布するように標準化し、所定の中間輝度値を前記閾値として用いることを含んでいても良い。 In the binarization process, the multi-gradation image is linearly converted and standardized so that the luminance distribution of the multi-gradation image is distributed between the maximum luminance and the minimum luminance in the image format. It may include using an intermediate luminance value as the threshold value.
本発明に係る塗装状態検査装置および検査方法は、上述のように構成されているので、以下に記載されるような効果を有する。 Since the coating state inspection apparatus and the inspection method according to the present invention are configured as described above, they have the effects described below.
第1に、検査パターンとして、全面的な暗部と該暗部中に配置された細線状の明部で構成された明暗画像を用いることによって、明暗画像中における明部の割合が少なくなり、投影画像全体の輝度上昇が抑えられ、全面的な暗部に対して明部に高いコントラストが得られるようになるので、細線状明部の両側に現れる拡散光の乱れ、すなわち、塗装面の表面性状に起因した乱反射を高精度に検出可能となる(図3(a)参照)。これにより、白色など明系色の塗装面においても、塗装色に起因した画像全体の輝度上昇が抑制され、明部と暗部とに高いコントラストが得られ、高精度の検査が可能となる。 First, by using a bright / dark image composed of an entire dark portion and a thin line-shaped bright portion arranged in the dark portion as the inspection pattern, the proportion of the bright portion in the bright / dark image is reduced, and the projected image The increase in overall brightness is suppressed, and high contrast is obtained in the bright area with respect to the entire dark area, resulting in disturbance of diffused light appearing on both sides of the thin line-shaped bright area, that is, due to the surface properties of the painted surface The irregular reflection thus made can be detected with high accuracy (see FIG. 3A). As a result, even on a light-colored painted surface such as white, an increase in the brightness of the entire image due to the painted color is suppressed, a high contrast is obtained between the bright and dark portions, and high-precision inspection is possible.
第2に、投影画像を撮像して得られる多階調画像を所定の閾値で2値化し、その2値画像における明暗境界線を抽出することにより、複雑な画像処理を経ることなく、塗装面の乱反射のみを容易かつ高精度に検出可能となり、画像処理のアルゴリズムに起因したファクターが検査結果に混入するのを回避できる。 Second, a multi-tone image obtained by capturing a projected image is binarized with a predetermined threshold value, and a light and dark boundary line in the binary image is extracted, so that the painted surface is not subjected to complicated image processing. It is possible to easily and accurately detect only the irregular reflection of the image, and it is possible to avoid the factor resulting from the image processing algorithm from being mixed into the inspection result.
第3に、塗装面の表面性状に起因した乱反射は、明暗境界線(波形曲線)の振幅や振動数およびそれらの変動となって現れるので、振幅や振動数が少なく平滑で直線的な明暗境界線を呈する良好な塗装面に対して、振幅が大きく振動数が多い不良塗装面を容易かつ確実に検出でき、しかも、単位長当たりの最大振幅値、振動数、あるいは、波形曲線の中心線の両側に現れる部分の面積など、種々の方式で塗装面の平滑度もしくは塗装不良の程度を判定することが可能となる。 Third, irregular reflection caused by the surface properties of the painted surface appears as the amplitude and frequency of the light / dark boundary line (waveform curve) and their fluctuations, so the smooth and linear light / dark boundary with low amplitude and frequency. A good painted surface with a line can be easily and reliably detected on a poorly painted surface with large amplitude and high frequency, and the maximum amplitude value per unit length, frequency, or the center line of the waveform curve The smoothness of the painted surface or the degree of painting failure can be determined by various methods such as the areas of the portions appearing on both sides.
第4に、細線状明部の両側に現れる明暗境界線を個別に抽出することにより、それらが同位相で振動する部分でも振幅および振動方向として確実に検出できる。そもそも、乱反射は、暗部には輝度増加となって現れるが、明部における更なる輝度増分は検出が困難である。逆に、本発明においては、細線状明部により投影画像全体の輝度を抑えたことで、明部における輝度の減少を検出可能となる。 Fourthly, by separately extracting the light and dark boundary lines appearing on both sides of the thin line-shaped bright portion, even the portion where they vibrate in the same phase can be reliably detected as the amplitude and the vibration direction. In the first place, irregular reflection appears as an increase in luminance in the dark part, but further increase in luminance in the bright part is difficult to detect. On the other hand, in the present invention, it is possible to detect a decrease in luminance in the bright portion by suppressing the luminance of the entire projected image by the thin line-shaped bright portion.
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明実施形態に係る塗装状態検査装置の概要を示す側断面図である。図において、検査装置1は、塗装面4の被検査面40に所定の明暗パターンを投影する画像投影手段2、被検査面40に投影された投影画像を撮像する撮像手段3、および、撮像手段3により得られる画像を処理して平滑性を判定する判定手段を兼ねた画像処理手段5から主に構成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.
FIG. 1 is a side sectional view showing an outline of a coating state inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, an inspection apparatus 1 includes an image projecting unit 2 that projects a predetermined light and dark pattern onto an inspected surface 40 of a painting surface 4, an imaging unit 3 that captures a projected image projected onto the inspected surface 40, and an imaging unit. 3 is mainly composed of an image processing means 5 which also serves as a determination means for processing the image obtained by 3 to determine smoothness.
画像投影手段2は、スクリーン20(明暗パターン)の背後に、偏光板23、拡散板22を介して光源21(バックライト)を配置し、それらをケースで覆ってなるものであり、光源21の照明光を拡散板22で拡散させて画面全体の輝度分布を一様にし、さらに偏光板23で照明光の直進成分のみをスクリーン20に透過させ、スクリーン20の明暗パターンを被検査面40に投影可能である。 The image projection means 2 is configured by arranging a light source 21 (backlight) behind a screen 20 (bright / dark pattern) via a polarizing plate 23 and a diffusion plate 22 and covering them with a case. The illumination light is diffused by the diffusing plate 22 so that the luminance distribution of the entire screen is made uniform. Further, only the linear component of the illumination light is transmitted through the screen 20 by the polarizing plate 23, and the light / dark pattern of the screen 20 is projected onto the inspection surface 40 Is possible.
撮像手段3は、投影画像を2次元配列のデジタル画像データとして取り込めるCCDカメラが好適である。この撮像手段3は、画像投影手段2と共に、ケース11(フード)内に配設され、開口10を設けたケース11の底部を、塗装面4に対して接触または非接触で位置決めすれば、画像投影手段2のスクリーン20(明暗パターン)が、開口10内に臨む被検査面40に投影され、その正反射を撮像手段3で撮像可能となる。 The imaging means 3 is preferably a CCD camera that can capture a projected image as two-dimensional array of digital image data. This image pickup means 3 is arranged in the case 11 (hood) together with the image projection means 2, and if the bottom of the case 11 provided with the opening 10 is positioned in contact or non-contact with the painted surface 4, the image is obtained. The screen 20 (light / dark pattern) of the projection unit 2 is projected onto the surface 40 to be inspected facing the opening 10, and the regular reflection can be captured by the imaging unit 3.
画像処理手段5は、図示しない中央演算処理装置(CPU)、記憶装置、画面表示装置(モニタ)、入力装置(キーボード、ポインティング・デバイスなど)などを備え、後述する各画像処理プログラムを実行可能であり、専用のマイクロコンピュータで構成するか、または、汎用のオペレーティング・システムで動作するPC(パーソナルコンピュータ)を利用することもできる。これらは、画像投影手段2と撮像手段3とを制御する制御手段を兼ねていても良い。 The image processing means 5 includes a central processing unit (CPU), a storage device, a screen display device (monitor), an input device (keyboard, pointing device, etc.), etc., not shown, and can execute each image processing program described later. Yes, it can be configured by a dedicated microcomputer, or a PC (Personal Computer) operating on a general-purpose operating system can be used. These may also serve as control means for controlling the image projection means 2 and the imaging means 3.
図2は、スクリーン20の明暗パターンを示している。図において、スクリーン20は、全面的な暗部20bに、複数の細線状の明部20aを等ピッチで平行に配置してなるものであり、例えば、偏光板23またはその表面を覆うガラス板に、各暗部20bを構成する帯状の被覆を接着、貼付、あるいは塗布するか、あるいは遮光性シート材に各明部20aに相当するスリットを設けることにより形成可能である。 FIG. 2 shows a light / dark pattern of the screen 20. In the figure, the screen 20 is formed by arranging a plurality of thin line-shaped bright portions 20a in parallel at an equal pitch on the entire dark portion 20b, for example, on a polarizing plate 23 or a glass plate covering the surface thereof. It can be formed by adhering, sticking, or applying a belt-like coating constituting each dark portion 20b, or by providing a slit corresponding to each bright portion 20a in the light-shielding sheet material.
スクリーン20による投影画像全体の輝度を低く抑えるために、明部20aの幅Wをできるだけ小さくし、かつ、明部20aのピッチPは幅Wに対して充分に大きくする必要がある。図3(a)(b)は、それぞれ明部の幅、ピッチが異なる明暗パターンによって得られる画像50、50′と、それらの輝度分布を模式的に示した図であり、図3(b)に示す、明部50a′と暗部との幅がほぼ等しい従来の明暗パターン50′では、明部50a′における拡散反射や乱反射によって画像全体の輝度が高くなり、明部50a′と暗部との間のコントラストC′が小さくなる。 In order to keep the brightness of the entire projected image on the screen 20 low, it is necessary to make the width W of the bright portions 20a as small as possible and to make the pitch P of the bright portions 20a sufficiently large with respect to the width W. 3 (a) and 3 (b) are diagrams schematically showing images 50 and 50 'obtained by light and dark patterns having different bright portion widths and pitches, and luminance distributions thereof, respectively. In the conventional light / dark pattern 50 'in which the widths of the bright part 50a' and the dark part are substantially equal to each other, the brightness of the entire image increases due to diffuse reflection and irregular reflection in the bright part 50a ', and the bright part 50a' The contrast C ′ becomes smaller.
これに対して、図3(a)に示す、明部50aの幅が狭い本発明の明暗パターン50では、画像全体の輝度が低く抑えられるため、明部50aと暗部との間に高いコントラストCが得られ、明部50aの境界付近での拡散反射の乱れを後述する2値画像に確実に反映させることが可能となる。 On the other hand, in the light / dark pattern 50 of the present invention in which the width of the bright portion 50a is narrow as shown in FIG. 3A, the luminance of the entire image can be kept low, so that a high contrast C between the bright portion 50a and the dark portion. Thus, it is possible to reliably reflect the disturbance of diffuse reflection near the boundary of the bright part 50a in the binary image described later.
以上のような理由で、検査対象とする塗装面4の色調や処理面積、スクリーン20との距離などにもよるが、明部20aの幅Wは、好適には1mm以下、さらに好適には0.7mm以下であり、かつ、ピッチPの1/16以下であることが好ましい。検出領域となる明部20aを、限られたスクリーン20内に効率良く配置するために、スクリーン20の周辺部では、暗部の幅がピッチPに満たない場合もあり得る。その場合でも、明部20aの総面積がスクリーン全体の7%以下であることが好ましい。 For the reasons described above, the width W of the bright portion 20a is preferably 1 mm or less, more preferably 0, although it depends on the color tone and processing area of the coating surface 4 to be inspected, the distance from the screen 20, and the like. 0.7 mm or less, and preferably 1/16 or less of the pitch P. In order to efficiently arrange the bright portion 20a serving as the detection region in the limited screen 20, the width of the dark portion may be less than the pitch P in the peripheral portion of the screen 20. Even in that case, it is preferable that the total area of the bright portion 20a is 7% or less of the entire screen.
次に、上記実施形態に基づく塗装面の平滑性検査方法について図面と共に説明する。 Next, a method for inspecting the smoothness of a painted surface based on the above embodiment will be described with reference to the drawings.
画像投影手段2によって塗装面4上の被検査面40に投影されたスクリーン20の明暗パターンは、撮像手段3により多階調画像50(実施例では256階調のグレースケール画像)として撮像される。図4(a)は、実際に撮像された画像50に検出された塗装不良部分を拡大したものである。図面では便宜上ディザにより2値画像としてあるが、全体の輝度が低く抑えられていること、低輝度ながらも細線状の明部(50a)の輪郭に乱れを生じていることが確認できる。 The light / dark pattern of the screen 20 projected onto the surface to be inspected 40 on the painted surface 4 by the image projecting means 2 is imaged as a multi-gradation image 50 (in the embodiment, a grayscale image of 256 gradations) by the imaging means 3. . FIG. 4A is an enlarged view of a poorly painted portion detected in the actually captured image 50. In the drawing, for convenience, a binary image is obtained by dithering, but it can be confirmed that the overall luminance is kept low and that the outline of the thin line-shaped bright portion (50a) is disturbed although the luminance is low.
この多階調画像50を後述する所定の閾値(VT)で2値化すると図4(b)の2値画像51が得られる。この2値画像51にエッジ検出処理を行なうことにより、2値画像51の明暗境界線のみを波形曲線52(52c)として抽出できる。この波形曲線52と塗装面4の微小凹凸との関係について、以下のように考察することができる。 When the multi-tone image 50 is binarized with a predetermined threshold (V T ) described later, a binary image 51 shown in FIG. 4B is obtained. By performing edge detection processing on the binary image 51, only the light and dark boundary lines of the binary image 51 can be extracted as the waveform curve 52 (52c). The relationship between the waveform curve 52 and the minute unevenness of the painted surface 4 can be considered as follows.
図1の検査装置1において、被検査面40に斜めに入射された入射光は、その入射角と同じ反射角で正反射されるが、塗装面4は完全な鏡面ではなく、拡散物体として性格を有しているため、反射光には拡散成分が含まれている。とはいえ、良好な塗装面であれば拡散反射もある程度一様に生じるため、波形曲線52は乱れの少ない、したがって振幅の小さい曲線となる。 In the inspection apparatus 1 of FIG. 1, incident light incident obliquely on the surface 40 to be inspected is specularly reflected at the same reflection angle as the incident angle, but the painted surface 4 is not a perfect mirror surface and is a diffusive object. Therefore, the reflected light contains a diffusing component. However, since the diffuse reflection also occurs to some extent if it is a good painted surface, the waveform curve 52 is a curve with little disturbance and therefore a small amplitude.
ここで、理解を容易にするために、図1と直交する方向から見ると、図5(a)に示すスクリーン20の細線状明部20a(部分)が微小な凹凸を含む被検査面40に投影されると、凹凸の程度に応じて乱反射の性質を帯びるようになる。つまり、拡散反射による明部20aの両幅方向への拡張が、乱反射に応じて変動するので、この変動の程度が塗装面4の良否を反映する指標となる。 Here, for easy understanding, when viewed from a direction orthogonal to FIG. 1, the thin-line bright portion 20a (part) of the screen 20 shown in FIG. When projected, it becomes irregularly reflective depending on the degree of unevenness. That is, the expansion of the bright portion 20a in the both width directions due to the diffuse reflection varies according to the irregular reflection, and the degree of the variation is an index reflecting the quality of the painted surface 4.
次に、多階調画像50を2値化する閾値(VT)を決定する処理について述べる。多階調画像50を2値化する閾値(VT)は、塗装面4の色調などによって異なる。そこで、以下のような処理により、多階調画像50から最適な閾値(VT)を決定する。 Next, processing for determining a threshold value (V T ) for binarizing the multi-tone image 50 will be described. The threshold value (V T ) for binarizing the multi-tone image 50 varies depending on the color tone of the painted surface 4 and the like. Therefore, an optimum threshold value (V T ) is determined from the multi-tone image 50 by the following processing.
先ず、多階調画像50の各画素を輝度に基づいてソートし、最低輝度から1/3の位置にある輝度(VB)を暗部の平均輝度と仮定し、その輝度(VB)以下の輝度の標準偏差(VD)を求める。次いで、その標準偏差σに3を乗算した値を前記1/3の位置にある輝度(VB)に加算した値を第1閾値(VB+3・VD)とする。 First, the pixels of the multi-tone image 50 are sorted based on the luminance, and the luminance (V B ) at a position 1/3 from the lowest luminance is assumed to be the average luminance in the dark portion, and is equal to or lower than the luminance (V B ). The luminance standard deviation (V D ) is obtained. Next, a value obtained by multiplying the standard deviation σ by 3 and the luminance (V B ) at the 1/3 position is defined as a first threshold value (V B + 3 · V D ).
上記第1閾値は、暗部(51b)の平均輝度(VB)と仮定した値に、それまでの輝度のばらつきを考慮して明暗部境界を低輝度側から設定した値ということができる。しかし、輝度のばらつきが極端に小さい場合には、上記第1閾値(VB+3・VD)が明暗境界部を外れる可能性がある。そこで、前記1/3の位置にある輝度値(VB)に、所定のオフセット値(VS)を加算した値を第2閾値(VB+VS)とし、上記第1閾値(VB+3・VD)と第2閾値(VB+VS)の大きい方を閾値として用いる。したがって、閾値(VT)は次式で設定される。
VT=max(VB+3・VD,VB+VS)
The first threshold value can be said to be a value obtained by setting the boundary between the light and dark areas from the low luminance side in consideration of the variation in the luminance up to the value assumed to be the average luminance (V B ) of the dark area (51b). However, when the luminance variation is extremely small, the first threshold value (V B + 3 · V D ) may deviate from the light / dark boundary. Therefore, a value obtained by adding a predetermined offset value (V S ) to the luminance value (V B ) at the 1/3 position is set as a second threshold (V B + V S ), and the first threshold (V B +3) is set. The larger of V D ) and the second threshold (V B + V S ) is used as the threshold. Therefore, the threshold value (V T ) is set by the following equation.
V T = max (V B + 3 · V D , V B + V S )
図5(c)は、多階調画像50の明部50a付近の輝度分布を示しており、上記のような閾値(VT)の設定により、2値画像51が、乱反射の影響により輝度が上昇に転じる明暗境界部を反映したものとなる。図5(d)は、上記閾値(VT)によって2値化した同部分の2値画像51を示している。 FIG. 5C shows the luminance distribution in the vicinity of the bright portion 50a of the multi-tone image 50. With the threshold value (V T ) set as described above, the binary image 51 has a luminance due to the influence of irregular reflection. It reflects the light and dark border that turns up. FIG. 5D shows a binary image 51 of the same portion binarized by the threshold value (V T ).
さらに、図5(e)は、エッジ検出処理によって抽出された同部分の明暗境界線52を示しており、明暗境界線52は、明部51aの両側に沿って延在する2本の幅のない(1画素分の幅を有する)波形曲線52cとなっており、それぞれの波形曲線52cの乱れが大きい区間は、明部での乱反射の影響が大きく、塗装面4の平滑性に問題がある部分であると言える。したがって、波形曲線52cの振幅が大きい区間や、比較的大きい振幅の振動数が多い区間を検出することで、塗装面4(被検査面40)の平滑性を判定できる。 Further, FIG. 5 (e) shows the light / dark boundary line 52 of the same part extracted by the edge detection processing, and the light / dark boundary line 52 has two widths extending along both sides of the light portion 51a. There is no waveform curve 52c (having a width corresponding to one pixel), and the section where the disturbance of each waveform curve 52c is large is greatly affected by irregular reflection in the bright part, and there is a problem in the smoothness of the painted surface 4 It can be said that it is a part. Therefore, the smoothness of the painted surface 4 (surface to be inspected 40) can be determined by detecting a section where the amplitude of the waveform curve 52c is large or a section where the frequency of the relatively large amplitude is large.
例えば、図5(e)に示すように、波形曲線52cの延在方向の所定区間における最大振幅Rを求めて基準値と比較し、基準値以上となった場合に、その区間に不良箇所があると判定することができる。実際の処理では、1つのスクリーン20に対して複数本の細線状明部20aが設定されており、各明部20aの両側の波形曲線52cについて、図中縦軸方向に所定の区間長をオーバーラップさせながら順次適用して各区間における最大振幅Rを算出し、基準値との比較を行なうことになる。 For example, as shown in FIG. 5 (e), the maximum amplitude R in a predetermined section in the extending direction of the waveform curve 52c is obtained and compared with a reference value. It can be determined that there is. In actual processing, a plurality of fine line-shaped bright portions 20a are set for one screen 20, and the waveform curve 52c on both sides of each bright portion 20a exceeds a predetermined section length in the vertical axis direction in the figure. The maximum amplitude R in each section is calculated by sequentially applying while wrapping, and compared with a reference value.
あるいは、波形曲線52cの中心線を求め、その中心線と波形曲線52cとで囲まれた面積を区間長で除算して平均振幅を求め、基準値と比較するようにしても良い。その場合に、中心線を直線として検出することもできが、曲率に下限値を設定して曲線として検出することもでき、後者の場合には、被検査面40内に曲面を含む場合にも対応できる。 Alternatively, the center line of the waveform curve 52c may be obtained, and the area surrounded by the center line and the waveform curve 52c may be divided by the section length to obtain the average amplitude and compared with the reference value. In that case, the center line can be detected as a straight line, but it can also be detected as a curve by setting a lower limit value for the curvature. In the latter case, the surface to be inspected 40 may include a curved surface. Yes.
なお、上述した実施例では、多階調画像50を2値化する閾値(VT)を、暗部の平均輝度を仮定する方法により決定する場合を示したが、閾値(VT)の設定に先立ち、多階調画像50を線形変換し、輝度分布が画像フォーマットでの最大輝度と最小輝度との間に分布するように標準化する処理を行なっても良い。多階調画像50が256階調のグレースケール画像である場合は、最小輝度が0、最大輝度が255となる。このような標準化処理行なうことで、固定の閾値を用いることもできるし、その閾値に前述のような標準偏差を考慮して校正を加えた値を閾値として用いることもできる。 In the above-described embodiment, the case where the threshold value (V T ) for binarizing the multi-tone image 50 is determined by a method that assumes the average luminance of the dark part is shown. However, the threshold value (V T ) is set. Prior to this, the multi-tone image 50 may be linearly converted and standardized so that the luminance distribution is distributed between the maximum luminance and the minimum luminance in the image format. When the multi-tone image 50 is a grayscale image with 256 tones, the minimum luminance is 0 and the maximum luminance is 255. By performing such standardization processing, a fixed threshold value can be used, or a value obtained by adding calibration to the threshold value in consideration of the standard deviation as described above can be used as the threshold value.
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、画像投影手段2および撮像手段3がケース11に配設された場合を示したが、被検査面40への写り込みを防止できれば、部分的なフードやバックスクリーンで代用することもでき、あるいは検査室自体で被検査面40への写り込みを防止して検査することもできる。また、ケース11の開口10の周囲に可撓性の遮光部材を設けて外乱光を完全に遮断することもできる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation and change are possible based on the technical idea of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where the image projecting unit 2 and the imaging unit 3 are disposed in the case 11 has been shown. Alternatively, the inspection room itself can be inspected while preventing reflection on the surface to be inspected 40. Further, a disturbance light can be completely blocked by providing a flexible light shielding member around the opening 10 of the case 11.
1 検査装置
2 画像投影手段
3 撮像手段
4 塗装面
5 画像処理手段
10 開口
11 ケース
20 スクリーン(明暗パターン)
20a,50a,51a 明部
20b,50b,51b 暗部
40 被検査面
50 多階調画像
51 2値画像
52 明暗境界線
52c 波形曲線
VT 閾値
VB 暗部平均輝度
R 最大振幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inspection apparatus 2 Image projection means 3 Imaging means 4 Paint surface 5 Image processing means 10 Opening 11 Case 20 Screen (brightness pattern)
20a, 50a, 51a bright portions 20b, 50b, 51b dark portion 40 to be inspected surface 50 multi-tone image 51 the binary image 52 dark boundary line 52c waveform curve V T threshold V B dark portion average brightness R maximum amplitude
Claims (8)
前記塗装面上の被検査面に、全面的な暗部と該暗部中に配置された細線状の明部で構成された明暗画像を投影する画像投影手段と、
前記被検査面の投影画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により得られる多階調画像を所定の閾値で2値化し、その2値画像における明暗境界線を抽出する画像処理手段と、
前記明暗境界線の波形を解析して塗装面の平滑性を判定する判定手段と、
を備えた、塗装状態検査装置。 A coating state inspection device for inspecting the finished state of a painted surface,
Image projection means for projecting a light / dark image composed of a whole dark part and a thin line-shaped bright part arranged in the dark part on the surface to be inspected on the painted surface;
Imaging means for imaging a projected image of the surface to be inspected;
Image processing means for binarizing a multi-tone image obtained by the imaging means with a predetermined threshold value, and extracting a light-dark boundary line in the binary image;
Determination means for analyzing the waveform of the light-dark boundary line to determine the smoothness of the painted surface;
A coating state inspection device with
前記塗装面上の被検査面に、全面的な暗部と該暗部中に配置された細線状の明部で構成された明暗画像を投影し、
前記被検査面の投影画像を撮像手段で撮像し、
前記撮像手段により得られる多階調画像を所定の閾値で2値化し、その2値画像における明暗境界線を抽出し、
前記明暗境界線の波形曲線を解析して塗装面の平滑性を判定することを含む、塗装状態検査方法。 A coating state inspection method for inspecting the finished state of a painted surface,
Projecting on the surface to be inspected on the painted surface a light / dark image composed of a full dark part and a thin bright line arranged in the dark part,
The projected image of the surface to be inspected is imaged by an imaging means,
Binarizing a multi-tone image obtained by the imaging means with a predetermined threshold, and extracting a light and dark boundary line in the binary image;
A paint state inspection method, comprising: analyzing a waveform curve of the light / dark boundary line to determine smoothness of a paint surface.
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|---|---|---|---|---|
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2008
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