DE4121464A1 - Vorrichtung zur feststellung von oberflaechendefekten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Oberflächendefekten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In einer Produktionslinie eines Fahrzeugs, beispielsweise ei­ nes Automobils, wird das Fahrzeug bzw. die Karosserie norma­ lerweise in einer Lackierstation lackiert, die in der Produk­ tionslinie angeordnet ist. Nach der Lackierung der Karosserie in der Lackierstation wird geprüft, ob ein Lackierfehler bzw. ob Lackierfehler vorliegen, die durch den Lackierprozeß er­ zeugt worden sind. Der Lackierfehler wird normalerweise durch visuelle Inspektion mittels einer Person inspiziert. Bei einer visuellen Inspektion muß ein kleiner defekter Bereich aus ei­ ner lackierten Oberfläche herausgefunden werden. Aus diesem Grund stellt die visuelle Inspektion eine seelisch und physi­ kalisch schwere Belastung für die inspizierende Person dar.

In der japanischen Patentanmeldung 62-2 33 710 ist eine Technik zur Inspizierung eines Lackierdefektes ohne Verwendung einer visuellen Inspektion durch eine Person beschrieben, wobei ein Licht auf die Oberfläche des zu prüfenden Objektes gerichtet wird, das von der Oberfläche reflektierte Licht auf einen Schirm projeziert wird und ein Oberflächenfehler automatisch auf der Grundlage der Schärfe des projezierten Bildes erfaßt wird.

Somit kann bei Anwendung dieser bekannten Technik ein Lackier­ fehler einer lackierten Oberfläche einer Fahrzeugkarrosserie automatisch erfaßt werden und es erübrigt sich die konventio­ nelle visuelle Überprüfung.

Wird die bekannte Oberflächenüberprüfung mittels Lichtstrah­ lung gemäß dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik bei einer automatischen Überprüfung der Lackierung einer Karosse­ rie durchgeführt, wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann vorschlags­ gemäß die folgende Vorrichtung benutzt werden. Diese Vorrich­ tung nützt das Rückstrahlungsvermögen einer Spiegeloberfläche einer lackierten Oberfläche Y aus, wobei ein lineares (oder punktförmiges) Licht von einer Lichtquelle A₁ auf die lackierte Oberfläche Y gestrahlt wird, wodurch ein Lichtstrahlbereich geschaffen wird, der ausreichend kleiner ist als ein Kamera­ feld F einer CCD-Kamera B, wie dies nachstehend erläutert wird. Das von dem Lichtstrahlbereich reflektierte Licht bzw. das durch den bestrahlten Bereich reflektierte Licht wird von der CCD-Kamera B empfangen.

Bei dieser Vorrichtung wird ein aufgrund des empfangenen Lich­ tes durch die CCD-Kamera B erzeugtes Bild C erhalten, das in Fig. 2 gezeigt ist; der mit Licht bestrahlte Bereich der lac­ kierten Oberfläche Y wird als helle Linie D in dem insgesamt völlig dunklen empfangenen Lichtbild C erfaßt, welches das Kamerafeld B abdeckt. Wenn in diesem Fall ein Lackierfehler­ bereich X mit beispielsweise einer sphärischen Oberfläche in dem mit Licht bestrahlten Bereich vorliegt, tritt eine regulä­ re Reflexion auf der sphärischen Oberfläche des defekten Lac­ kierbereiches X auf. Im einzelnen wird aus diesem defekten Lackierbereich X ein umgebender Hintergrundbereich, der den defekten Bereich X enthält, als relativ breiter Bereich ein­ schließlich der Lichtquelle A₁ in reduziertem Maßstab proje­ ziert. Das auf den Bereich X projezierte Bild beinhaltet die Lichtquelle A₁, die hell ist, jedoch in verkleinertem Maßstab projeziert wird, und einen breiten dunklen umgebenden Bereich. Daher wird bei Berücksichtigung des einfallenden Lichtbetrages gegenüber dem Abschnitt X im Vergleich zu der lichtempfangen­ den Oberfläche der Kamera der Lichtbetrag in einem Bereich reduziert, welcher dem dunklen umgebenden Abschnitt ent­ spricht, der um die Lichtquelle A herumliegt und infolgedessen wird der Bereich X in der hellen Linie D schwarz projeziert.

Auf diese Weise wird der schwarze Punkt durch die Bildverar­ beitungstechnik hervorgehoben bzw. unterschieden, wodurch die Erfassung des defekten Lackierbereichs X gestattet wird. Da bei dieser Vorrichtung Licht linear in einem schmalen Bereich auf die lackierte Oberfläche Y gerichtet wird, auch wenn der Betrag an Lichtstrahlung klein ist, wird eine reguläre Refle­ xionsrichtung des Lichtes, das auf den mit Licht bestrahlten Bereich auftrifft, durch den defekten Lackierbereich X verän­ dert und es wird eine deutliche Differenz des Lichtbetrages, der von der Kamera B empfangen wird, zwischen dem Bereich X und dem übrigen Bereich erzeugt. Infolgedessen kann ein klei­ ner Fehler erfaßt werden.

Da jedoch eine Lichtstrahlung innerhalb eines schmalen Be­ reichs vorliegt, ist der mit Licht bestrahlte Bereich zu klein für das Kamerafeld F, während der defekte Abschnitt X, der von der Kamera B erfaßt werden kann, innerhalb oder nahe des mit Licht bestrahlten Bereichs liegen muß (d. h. ein Zeilenbild in dem empfangenen Lichtbild). Aus diesem Grund kann nur eine Oberflächeninspektion unter Verwendung eines Bereichs des Ka­ merafeldes F durchgeführt werden, was in einer geringen Effi­ zienz in der Überprüfung resultiert.

Wenn ein zu prüfender Gegenstand eine lackierte Oberfläche eines Fahrzeugs bzw. einer Karosserie ist, wird die Überprü­ fung durchgeführt durch Bewegung der Lichtquelle A₁ und der CCD-Kamera B entlang der lackierten Oberfläche der Karosserie mittels eines Roboters. Die Karosserie besteht jedoch aus vie­ len gekrümmten Oberflächen mit unterschiedlichen Krümmungen. Wenn ein zu überprüfender Abschnitt zu diesen gekrümmten Ober­ flächenabschnitten bewegt wird, wird somit ein lineares Strah­ lungsmuster auf der Oberfläche der Karosserie durch die Lichtquelle A₁ erzeugt und somit wird das Zeilenbild oder li­ nienförmige Bild D in dem von der Kamera B empfangenen Licht­ bild C verzerrt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Demzufolge kann im schlechtesten Fall das Bild D außerhalb des Kamerafel­ des F fallen. Aus diesem Grund wird eine normale Überprüfung verschlechtert.

Für eine Fahrzeugkarrosserie, beispielsweise eine Autokarros­ siere, ist es schwierig, eine normale Überprüfung einer lac­ kierten Oberfläche durchzuführen, und der Roboter muß einer komplizierten Steuerung ausgesetzt sein, damit das zeilenför­ mige Bild D jeweils innerhalb des Kamerafeldes F fällt.

Um das oben erwähnte Problem zu beseitigen, wird gemäß Fig. 4 die lackierte Oberfläche Y mit Licht von einer Lichtquelle A₂ bestrahlt, die einen breiten Lichtstrahlungsbereich aufweist, so daß das Licht zweidimensional, d. h. in einem Bereich weit ausgestrahlt bzw. gestreut wird, der äquivalent ist zu dem bzw. größer ist als das Kamerafeld F. Der weite mit Licht be­ strahlte Bereich wird durch die Kamera B erfaßt.

Wenn jedoch die lackierte Oberfläche Y mit einem Licht über einen weiten Bereich bestrahlt wird, wird der Lichtstrahlungs­ bereich beträchtlich erhöht und es tritt eine Lichthofbildung auf dem Lackierungsschadstellenbereich X auf. Infolgedessen kann der defekte Abschnitt X nicht klar erfaßt werden. Ein auf den defekten Abschnitt X projeziertes Bild entspricht genau genommen beinahe nur der Lichtquelle A₂ und der Abschnitt X wird auch hell projeziert. Hinsichtlich des auf den Abschnitt X auffallenden Lichtbetrages gegenüber der Licht empfangenden Oberfläche der Kamera ist festzustellen, daß der Lichtbetrag auf einen mit Licht von einer Lichtquelle A₂ bestrahlten Ab­ schnitt nahezu gleich wird dem Lichtbetrag auf einem Ab­ schnitt, der auf den Abschnitt X projeziert wird. Demzufolge wird der Abschnitt X mit heller Oberfläche in die helle Linie D projeziert und die CCD-Kamera B kann nicht klar den kleinen defekten Abschnitt X erfassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, welche die vorste­ hend angegebenen Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung schafft insbesondere eine Vorrichtung zur Ober­ flächenüberprüfung, die präzise und effizient die Höhe und/oder Tiefe von Oberflächenschäden auf der zu überprüfenden Oberfläche erfaßt.

Weiterhin schafft die Erfindung eine Vorrichtung, mit der prä­ zise und effizient die Position und das dreidimensionale Mu­ ster einer auf der überprüften Oberfläche vorhandenen Schad­ stelle erfaßt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein kleiner Schad­ bereich durch Bildverarbeitung exakt erfaßt werden, auch dann, wenn die zu überprüfende Oberfläche mit einem Licht über einen breiten Bereich bestrahlt wird, um auf einer Oberfläche be­ findliche Schadstellen oder Defekte zu erfassen einschließlich solcher auf einer gekrümmten Oberfläche.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Licht emittierende Einrichtung auf, d. h. eine Lichtstrahlungsquelle, die vorgesehen ist, um eine zu überprü­ fende und als Spiegeloberfläche dienende Oberfläche einer Lichtstrahlung auszusetzen, bzw. Licht in Richtung auf die zu überprüfende Oberfläche zu richten, wobei das Licht ein sich in vorbestimmter Weise änderndes Muster hat; ferner ist eine Einrichtung zur Abbildung eines Bildes der Lichtstrahlungs­ quelle, das von der zu überprüfenden Oberfläche und zur Erzeu­ gung eines Empfangslichtbildes entsprechend der Musteränderung der lichtstrahlerzeugenden Einrichtung vorgesehen und eine Bildbearbeitungseinrichtung zur Erfassung eines Oberflächende­ fektabschnittes auf der inspizierten Oberfläche durch Diskri­ minierung eines Bereiches, dessen Musteränderung sich in gro­ ßem Umfang unterscheidet von der Musteränderung auf der Grund­ lage des empfangenen Lichtbildes, das von der abbildenden Ein­ richtung erzeugt wurde.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird von der den Lichtstrahl erzeugenden Quelle Licht auf die zu über­ prüfende Oberfläche gerichtet, das eine Leuchtstärkeverteilung aufweist, die Bereiche mit hohem und niedrigem Pegel enthält.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erzeugt die Licht­ quelle ein Licht in Richtung auf die zu überprüfende Oberflä­ che, das eine Leuchtstärkeverteilung besitzt, die so einge­ stellt ist, daß die Leuchtstärke von einem hohen Pegel allmäh­ lich auf einen niedrigen Pegel entlang einer vorbestimmten Richtung sich ändert.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Lichtquelle vorgesehen, die ein Licht abstrahlt, das eine Leuchtintensi­ tätsverteilung hat, die derart eingestellt ist, daß Bereiche mit hohem Pegel und Bereiche mit niedrigem Pegel alternativ auftreten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Lichtquelle bzw. Lichtstrahlungsquelle vorgesehen, die Licht in Richtung auf die zu überprüfende Oberfläche richtet, das eine Wellenlängenverteilung hat, die derart eingestellt ist, daß die Wellenlänge sich allmählich von einer langen Wellen­ länge auf eine kurze Wellenlänge in einer vorbestimmten Rich­ tung ändert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erzeugt die Lichtstrahlungsquelle ein Licht in Richtung auf die zu über­ prüfende Oberfläche mit einem Farbmuster, dessen Farbe sich sequentiell in einer vorbestimmten Ordnung entlang der vorbe­ stimmten Richtung ändert.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung zur Erläuterung weiterer Merkmale und Vorteile beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer bekannten Anordnung zur Überprüfung von Oberflächendefekten,

Fig. 2 eine Ansicht zur Erläuterung eines Gestaltungs­ zustandes eines Bildes, das durch eine Kamera mit der Vorrichtung nach Fig. 1 erhalten wird,

Fig. 3 eine Ansicht eines Gestaltungszustandes eines Bil­ des, das mittels einer Kamera erhalten wird, wenn die zu überprüfende Oberfläche gekrümmt ist,

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer weiteren bekannten Vorrichtung zur Überprüfung von Oberflächendefekten, die sich gegenüber der Vorrichtung nach Fig. 1 un­ terscheidet,

Fig. 5A und 5B Darstellungen zur Erläuterung des Arbeits­ prinzips einer Vorrichtung zur Feststellung von Oberflächendefekten gemäß einer ersten Ausführungs­ form der Erfindung,

Fig. 6A und 6B Darstellungen zur Erläuterung des Gestal­ tungszustandes von Bildern, die durch eine Kamera erhalten werden, wenn konvexe und konkave Defekte auf der überprüften Oberfläche vorliegen,

Fig. 7A und 7B schematische Ansichten zur Darstellung der Auffallrichtung von Licht, wenn kleine und große konvexe Defekte auf der überprüften Oberfläche vor­ liegen,

Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung eines Zustandes, bei welchem ein regulärer Reflexionswinkel des Lich­ tes bei gekrümmten Mustern von Oberflächendefekten bestimmt wird,

Fig. 9A und 9B graphische Darstellungen zur Erläuterung der Änderungen des Signalpegels auf der Abtastzeile ei­ nes Videosignales nahe eines Abschnittes, an welchem ein defekter Bereich vorliegt,

Fig. 10 eine graphische Darstellung einer Signalwellenform, die erhalten wird, nachdem das Videosignal nach Fig. 9A und 9B einer differentiellen Verarbeitung und einer Verarbeitung des Absolutwertes unterzogen wur­ de,

Fig. 11 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Aufbaues einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf die Feststellung von Lackierschäden bei einer Fahrzeugkarrosserie,

Fig. 12 eine auseinandergezogene Perspektivansicht der lichterzeugenden Einheit bei der Vorrichtung nach Fig. 11,

Fig. 13A und 13B Darstellungen zur Erläuterung der Arbeits­ weise einer Vorrichtung gemäß der Erfindung entspre­ chend einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 14A und 14B Darstellungen zur Erläuterung von Gestal­ tungsarten der Bilder, die von einer Kamera erhalten werden, wenn konvexe bzw. konkave Defekte auf der zu überprüfenden Oberfläche vorliegen,

Fig. 15 eine Perspektivansicht des Aufbaus einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Überprüfung von Lackierdefekten an einem Fahrzeug,

Fig. 16 eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Einrichtung zur Licht- bzw. Lichtstrahlerzeugung bei der Vorrichtung nach Fig. 15,

Fig. 17A und 17B Ansichten des Aufbaues einer ersten Abwand­ lung bei der zweiten Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung,

Fig. 18 eine Darstellung zur Erläuterung des Arbeitsprinzips einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 19 eine Darstellung zur Erläuterung des Gestaltungszu­ standes eines Bildes, das von einer Kamera erzeugt wird, wenn ein konvexer Defekt auf der zu überprü­ fenden Oberfläche vorliegt,

Fig. 20 eine Perspektivansicht des Aufbaus einer dritten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Überprüfung von Lackierdefekten bei einem Fahrzeug,

Fig. 21 eine Darstellung, bei welcher ein Bild der die Lichtstrahlung erzeugenden Einrichtung von einer lackierten Oberfläche reflektiert und durch eine Kamera abgebildet wird,

Fig. 22 eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Einrichtung zur Lichtstrahlungserzeugung bei der Vorrichtung nach Fig. 20, und

Fig. 23 eine schematische Ansicht der die Lichtstrahlung erzeugenden Einrichtung gemäß einer Abwandlung bei der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläu­ tert.

Das Arbeitsprinzip der ersten Ausführungsform wird in Verbin­ dung mit den Fig. 5A bis 10 erläutert. Fig. 5A zeigt ein Bei­ spiel, bei welchem eine zu überprüfende Oberfläche 11 einen konvexen defekten Bereich bzw. Schadstellenbereich 12 auf­ weist, während Fig. 5B ein Beispiel veranschaulicht, bei wel­ chem die zu überprüfende Oberfläche 11 einen konkaven Schad­ stellenabschnitt 12 aufweist.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 5A und 5B ist eine Lichtquelle 13 als die Lichtstrahlung erzeugende Einrichtung vorgesehen und derart eingestellt, daß die Leuchtintensität (ausgedrückt durch die Länge einer Linie bzw. Zeile m) des Lichtes, was von der Lichtausgangsfläche 13a austritt, von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel in einer Richtung geändert wird, die durch einen Pfeil X₁ veranschaulicht ist.

Das von der Lichtaustrittsfläche 13a der Lichtquelle 13 aus­ tretende Licht ist so eingestellt, daß die Leuchtintensität in einer Richtung zur Ausgangsfläche 13a gleichförmig geändert wird, wie dies durch einen Pfeil A₁ veranschaulicht wird; ins­ besondere verringert sich die Leuchtintensität allmählich in der Richtung, die durch den Pfeil A₁ veranschaulicht ist. Ein Bild der Lichtquelle 13, d. h. der Strahl der Lichtquelle 13 wird durch die zu überprüfende Fläche 11 reflektiert und über eine Videokamera 14 als Videosignal erzeugende Einrichtung abgebildet. Mit anderen Worten heißt dies, daß die Videokamera 14 so angeordnet ist, daß sie der zu überprüfenden Fläche 11 gegenüberliegt und neben der Lichtquelle 13 angeordnet ist, so daß ein Kamerafeld F vorliegt, das so gewählt bzw. eingestellt ist, daß das von der Lichtquelle 13 emittierte Licht nach Re­ flexion durch die Oberfläche 11 direkt empfangen werden kann.

Bei dieser Anordnung wird gemäß Fig. 6A und 6B in dem Bild 15 des empfangenen Lichtes, das von der Videokamera 14 empfangen wird, die das von der Oberfläche 11 reflektierte Licht erfaßt, die Helligkeit von einem hohen Wert auf einen niedrigen Wert entlang einer Richtung geändert, die durch einen Pfeil X₂ be­ zeichnet ist, entsprechend der Richtung X₁, entlang welcher die Leuchtintensität des aus der Fläche 13a austretenden Lichtes der Lichtquelle 13 von einem hohen Wert auf einen niedrigen Wert geändert wird. Bezüglich der Fig. 6A und 6B ist zu beach­ ten, daß bei geringerer Dichte der vertikalen Linien die Hel­ ligkeit größer wird, während mit größerer Dichte der vertika­ len Linien die Helligkeit geringer wird.

Wenn in diesem Zustand ein defekter Bereich 12 auf der zu überprüfenden Oberfläche 11 vorliegt, wird die reguläre Refle­ xionsrichtung des Lichtes von der Lichtquelle 13 her durch den defekten Bereich 12 geändert. Aufgrund der Änderung der regu­ lären Reflexionsrichtung des Lichtes wird eine Änderung in der Helligkeit des bzw. aufgrund des defekten Abschnitts 12 unter­ schiedlich gegenüber derjenigen des übrigen Abschnittes, wäh­ rend die Leuchtintensität, d. h. die Leuchtkraft des empfange­ nen Lichtes in Richtung des Pfeiles X₂ in dem empfangenen Bild 15 der Videokamera 14 geändert wird.

Wenn der defekte Abschnitt 12 konvex ausgebildet ist, wie Fig. 5A veranschaulicht, wirkt der defekte Abschnitt 12 im wesent­ lichen wie ein sogenannter konvexer Spiegel. Infolgedessen wird auf den konvexen defekten Abschnitt 12 Licht von einem Abschnitt 16 mit hoher Leuchtkraft, das von der Fläche 13a der Lichtquelle 13 herrührt, hauptsächlich auf die Oberfläche 12a des defekten Abschnittes 12 gerichtet, die der Ausgangsfläche 13a gegenüberliegt, entsprechend der Reflexionstheorie eines konvexen Spiegels, und die reguläre Reflexionsrichtung wird geändert. Das durch den defekten Abschnitt 12 reflektierte Licht fällt auf die Videokamera 14 als Objektlicht des defek­ ten Abschnittes 12 auf. Der Brennpunkt der Videokamera 14 ist so eingestellt, daß er auf der zu prüfenden Fläche 11 liegt, damit ein scharfes Bild des defekten Abschnittes 12 in dem empfangenen Licht-Bild erfaßt wird.

Nur Licht von einem Abschnitt 17 mit relativ niedriger Leucht­ kraft fällt von der Ausgangsoberfläche 13a auf eine Oberfläche 12b auf der rückwärtigen Seite des defekten Abschnittes 12 auf, von der Ausgangsfläche 13a aus gesehen. Infolgedessen wird praktisch kein Licht durch die rückwärtige Oberfläche 12b des defekten Abschnittes 12 auf die Videokamera 14 auftreffen.

In dem Bild 15 der Videokamera 14 ist, wie Fig. 6A zeigt, der defekte Abschnitt 12 heller als der übrige Abschnitt, wenn der Abschnitt 12 konvexe Form hat, und der Abschnitt 12 schaut dunkler aus als der übrige Abschnitt nach dem hellen Abschnitt in Richtung des Pfeiles X₂, der von einem hellen Bereich in Richtung auf einen dunklen Bereich des Bildes 15 der Videoka­ mera 14 gerichtet ist.

Die Helligkeit des defekten Abschnittes 12 in dem empfangenen Licht-Bild der Videokamera 14 wird abhängig von der Höhe und dem Kurvenverlauf (ein Neigungswinkel, definiert zwischen ei­ ner Ebene, welche die Außenfläche an einem Reflexionspunkt kontaktiert, und der zu überprüfenden Fläche 11) der Außenflä­ che des defekten Abschnittes 12 geändert. Wenn beispielsweise der defekte Abschnitt 12 ein konvexer Abschnitt 121 ist, der eine kleine Höhe (Fig. 7A) besitzt, ist seine Neigung mäßig (kleiner Neigungswinkel) und der einfallende Winkel (auf der anderen Seite 12a) des Lichtes, das regulär auf einer Seite 12a auf Seiten der Lichtquelle 13a reflektiert wird und auf die Videokamera 14 fällt, ist klein. Infolgedessen ist die Helligkeit auf einer Seite 12a des Abschnitts 12 relativ hoch. In gleicher Weise ist die Helligkeit auf der anderen Seite 12b des konvexen Abschnittes 121 relativ niedrig.

Wenn andererseits der defekte Abschnitt 12 ein konvexer Ab­ schnitt 122 ist mit einer großen Höhe (Fig. 7B), wird seine Neigung steigen (großer Neigungswinkel) und der Einfallswinkel (auf einer Seite 12a) des Lichtes, das regulär auf eine Seite 12a auf Seiten der Lichtquelle 13 reflektiert wird und auf die Videokamera 14 auftrifft, ist groß. Infolgedessen ist die Hel­ ligkeit auf einer Seite 12a sehr hoch. Die Helligkeit auf der anderen Seite 12b des konvexen Abschnittes 122 ist sehr nied­ rig.

Daher kann eine Änderung in der Helligkeit des empfangenen Lichtbildes 15 der Videokamera 14, das von dem defekten Ab­ schnitt 12 herrührt, so analysiert werden, um die Höhe des defekten Abschnittes 12 zu erfassen bzw. zu messen.

Wenn konvexe Abschnitte 126, 127 und 128 die gleiche Krümmung bzw. das gleiche Krümmungsmuster (Neigungswinkel) haben, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, d. h. unterschiedliche Krüm­ mungsradien aufweisen, sind die Einfallswinkel (auf den konve­ xen Abschnitten 126, 127 und 128) der Lichtstrahlenteile 13b, welche auf auf einer Seite liegende Abschnitte dieser konve­ xen Bereiche 126, 127 und 128 normal reflektiert werden und auf die Videokamera 14 einfallen, einander gleich. Wen daher die Höhe erfaßt wird, muß die Größe (Außendurchmesser) des defekten Abschnittes 12 zusätzlich zur Änderung der Helligkeit analysiert werden.

Wenn der defekte Abschnitt 12 eine konkave Form hat, stellt die Oberfläche dieses Abschnittes 12 eine sogenannte konkave Oberfläche dar. Infolgedessen wird auf die Oberfläche des kon­ kaven Abschnittes 12 Licht vom Abschnitt 16 mit einer hohen Leuchtstärke, das von der Ausgangsfläche 13a der Lichtquelle 13 her kommt, hauptsächlich auf die Fläche 12c des Abschnittes 12 weit von der Fläche 13 her gerichtet, und seine normale Reflexionsrichtung wird entsprechend der Reflexionstheorie eines konkaven Spiegels geändert. Einige Lichtstrahlenkompo­ nenten, die von der Fläche 12c reflektiert werden, fallen auf die Videokamera 14. Jedoch fällt nur Licht vom Abschnitt 17 mit einer relativ niedrigen Leuchtstärke auf eine Fläche 12d, die der Fläche 12c des Abschnittes 12 gegenüberliegt (d. h. eine Fläche nahe der Ausgangsfläche 13a) und praktisch kein Licht von der Fläche 12d des Abschnittes 12 trifft auf die Videokamera 14.

Wenn somit der defekte Abschnitt 12 ein konkaver Abschnitt ist, sieht in dem von der Videokamera 14 empfangenen Licht- Bild der defekte Abschnitt 12 zuerst dunkler aus als der ver­ bleibende Bereich und dann schaut dieser Bereich heller aus als der übrige Bereich nach bzw. hinter dem dunklen Bereich in Richtung des Pfeiles X₂, der von einem hellen Bereich in Rich­ tung auf einen dunklen Bereich des von der Kamera 14 empfange­ nen Licht-Bildes 15 gerichtet ist.

Wenn der defekte Abschnitt 12 eine ausgesparte bzw. vertiefte Form hat, wird auf diese Weise eine Änderung in der Helligkeit und die Größe (Außendurchmesser) des defekten Abschnittes in dem empfangenen Licht-Bild 15 der Videokamera 14 analysiert, so daß die Tiefe des defekten Abschnittes 12 berechnet werden kann.

Die Videokamera 14 gibt ein Videosignal als Ausgangssignal ab, das sich in Übereinstimmung mit der Helligkeitsänderung des Bildes 15 ändert. Danach wird das Videoausgangssignal der Vi­ deokamera 14 einer arithmetischen Einheit 18 zugeführt. Der Signalpegel des Videosignales auf einer Abtastzeile des defek­ ten Abschnittes 12, welches der arithmetischen Einheit 18 zu­ geführt wird, bildet eine Wellenform, wie sie in Fig. 9A ge­ zeigt ist, wenn der defekte Abschnitt 12 eine konvexe Form hat, oder es ergibt sich eine Wellenform entsprechend Fig. 9B, wenn der defekte Abschnitt 12 konkave Form hat.

Das Videosignal unterliegt in der arithmetischen Einheit 18 einer differentiellen Verarbeitung und danach wird sein abso­ luter Wert berechnet.

Die Videosignale mit den Signalpegeln gemäß Fig. 9A und 9B werden in ein Signal mit drei Spitzen (Fig. 10) umgewandelt. Von diesen drei Spitzen repräsentieren die Spitzen A und C die Außendurchmesserabschnitte des defekten Abschnittes 12. Eine Spitze B repräsentiert einen Abschnitt, in welchem der Signal­ pegel im Bereich des defekten Abschnittes 12 stark geändert ist. Auf der Grundlage dieser Spitzen A und C kann die Posi­ tion des Oberflächendefektes und die Größe (Außendurchmesser) des Abschnittes 12 ermittelt werden.

In der arithmetischen Einheit 18 wird die Helligkeit des de­ fekten Abschnittes 12 in dem empfangenen Licht-Bild auf der Grundlage des Signalpegels des Videosignals an der Stelle des defekten Abschnittes 12 erfaßt und die Höhe (Tiefe) des Ab­ schnittes 12 wird berechnet unter Verwendung der erfaßten Hel­ ligkeit und der Größe (Außendurchmesser) des Abschnittes 12, die gemäß vorstehender Beschreibung erhalten werden.

Die erfaßten Positions- und Höhen(Tiefen)-Daten des Abschnit­ tes 12 werden von der arithmetischen Einheit 18 ausgegeben und einer vorbestimmten Einheit zur Defektabschnitt-Verarbeitung zugeführt, oder dergleichen.

Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Oberflächendefekterfassung unter Verwendung des vorstehen­ den Arbeitsprinzipes zur Erläuterung von Einzelheiten unter Bezugnahme auf Fig. 11 und 12 beschrieben.

Eine Station 20 zur Lackierungsüberprüfung einer Fahrzeugka­ rosserie weist eine Inspektionsrobotereinheit 21 auf, die auf einer Basis 19 montiert ist und dazu dient, eine lackierte Oberfläche 27 einer vorbeibewegten Karosserie zu überprüfen und das Vorliegen/Fehlen eines Lackierdefektabschnittes 28 festzustellen, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist.

Die Robotereinheit 21 weist einen an einem entfernt liegenden Ende befindlichen Arm 22 auf, der in eine beliebige Position bewegbar ist und eine beliebige Haltung einnehmen kann. Eine einen Lichtstrahl bzw. eine Lichtstrahlung erzeugende Einrich­ tung 23, die der bereits beschriebenen Lichtquelle 13 (Fig. 5A und Fig. 5B) entspricht und eine CCD-Kamera 24, die der be­ reits beschriebenen Videokamera 14 (Fig. 5A und 5B) ent­ spricht, sind an dem fernliegenden Ende des Armes 22 mittels eines lagernden Metallgliedes 25 befestigt. Die Einrichtung 23 und die Kamera 24, die auf der Robotereinheit 21 angeordnet bzw. gelagert sind, tasten die lackierte Oberfläche 27 (die der zu überprüfenden Oberfläche 11 gemäß Fig. 5A und 5B ent­ spricht) der Fahrzeugkarosserie 26 ab, welche in der die Lac­ kierung inspizierenden Station 20 bewegt bzw. transportiert wird. Licht der Einrichtung 21 wird von der lackierten Ober­ fläche 27 der Karosserie 26 reflektiert und fällt auf die CCD- Kamera 24. Die Positionsverhältnisse bzw. -beziehungen zwi­ schen der Einrichtung 23 und der Kamera 24 sind so bestimmt, daß die Einrichtung 23 hauptsächlich in ein empfangenes Licht- Bild 15 der Kamera 24 über die lackierte Oberfläche 27 proji­ ziert wird, welche als Spiegelfläche fungiert.

In der Einheit 21, welche die eine Lichtstrahlung erzeugende Einrichtung 23 und die CCD-Kamera 24 enthält, wird die Steuer­ operation einer Robotersteuerung 32 entsprechend einem Befehl gesteuert, der von einem Hauptkomputer 31 abgegeben wird und die Robotereinheit 21 wird durch die Roboter-Steuerung 32 an­ getrieben.

Die Robotereinheit 21 bewegt die den Lichtstrahl erzeugende Einrichtung 23 und die Kamera 24 derart, daß die Oberfläche der Karosserie 26 nach Betätigung eines internen, nicht ge­ zeigten Betätigungselementes abgetastet wird und es wird ein Videosignal von der Kamera 24 zu einem Bildprozessor 33 abge­ geben.

Der Bildprozessor 33 verstärkt das Videosignal, wie dies vor­ stehend beschrieben wurde und dann wird das verstärkte Video­ signal differenziert. Eine Abtastzeile des Videosignales, be­ züglich welcher das differenzierte Signal einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wird erfaßt, und es wird eine Zeit­ messung bzw. Zeitberechnung (Timing) bezüglich der erfaßten Abtastzeile ermittelt. Diese Daten werden zu dem Computer bzw. Verarbeitungsrechner 31 geleitet und von ihm analysiert. Mit dieser Analyse wird die Koordinatenposition des Lackierungs­ defektabschnittes 26 erfaßt und es wird festgestellt, ob der defekte Abschnitt 28 konvexe oder konkave Form hat.

Dann werden Daten, die einen Helligkeitspegel des lackierten Defektabschnittes 28 im Videosignal repräsentieren und solche Daten, welche die Größe des Lackierungsdefektabschnittes 28 anzeigen, sowie anzeigen, ob der Abschnitt 28 eine konvexe oder konkave Form hat, zu der Rechenanlage 31 geführt und von dieser analysiert, wodurch die Höhe (oder Tiefe) des Abschnit­ tes 28 berechnet wird.

Auf der Basis des Berechnungs- bzw. Meßergebnisses, das sich als Folge der vorerwähnten Datenverarbeitung ergibt, wird eine Reparatur entsprechend dem dreidimensionalen Muster des De­ fektabschnittes 28, der auf der lackierten Oberfläche der Ka­ rosserie 26 vorliegt, durchgeführt. Wenn der defekte Abschnitt 28 konvexe Form hat, wird während der Reparatur der projizier­ te Abschnitt in einen kleinen Bereich geschnitten. Wenn dage­ gen der defekte Abschnitt 28 konkave Form hat, wird die Lackschicht in einen relativ breiten Bereich geschnitten, der den defekten Abschnitt 28 enthält.

Die Reparatur kann manuell durchgeführt werden. Im allgemeinen jedoch wird die Reparatur automatisch durch die vorher be­ schriebene Robotereinheit 21 durchgeführt oder durch eine an­ dere, nicht gezeigte Reparatur-Robotereinheit.

Die die Lichtstrahlung erzeugende Einrichtung 21 besteht aus einem Gehäuse 41 mit einer offenen Seitenfläche, die der lac­ kierten Fläche 27 gegenüberliegt, und aus einer Vielzahl von fluoreszierenden Lampen 42, die innerhalb des Gehäuses 41 an­ geordnet sind, wie Fig. 12 zeigt; anstelle fluoreszierenden Lampen können auch andere Strahlungserzeuger verwendet werden. Ein optisches Filter 43 befindet sich an der offenen Seiten­ fläche des Gehäuses 41 und ein Streuschirm 44 ist angeordnet, daß es die gesamte Oberfläche des optischen Filters 43 ab­ deckt.

Das optische Filter 43 ändert eine Leuchtintensitätsverteilung des von der fluoreszierenden Lampe 42 emittierten Lichtes in einer Richtung der Lichtausgangsfläche 43, welche durch die Fläche des Streuschirmes 44 definiert ist. Im einzelnen ist das optische Filter 43 derart konzipiert bzw. eingestellt, daß Punkte, welche den gleichen X-Koordinatenwert im X-Y-Koordina­ tensystem haben, das an der Lichtausgangsfläche 13a (Fig. 12) vorliegt, den gleichen Lichtübertragungswert haben, und daß Punkte, die unterschiedliche Y-Koordinatenwerte haben, unter­ schiedliche Lichtübertragungswerte entsprechend den Y-Koordi­ natenwerten aufweisen. Somit wird ein Lichtstrahlungsbereich S (Fig. 5A und 5B), in welchem die Beleuchtung in einer Richtung verändert wird, auf der Lackierungsoberfläche 27 der Karosse­ rie 26 gebildet, wie in Fig. 11 gezeigt ist.

Der Streu- bzw. Diffusionsschirm 44 streut Licht, das durch das optische Filter 43 hindurchgeht, so daß keine Bereiche mit niedriger Leuchtstärke auf den Abschnitten der Ausgangsfläche 13a gebildet werden, die denjenigen Abschnitten zwischen be­ nachbarten Leuchtstofflampen 42 entsprechen, wenn die Leucht­ stoffröhren 42 in vorgegebenen Intervallen angeordnet sind.

Es kann eine Einrichtung 34 zur Steuerung der Lichtstrahlung angeordnet sein, wie dies in Fig. 11 durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, und eine Änderung (Gradient) in der Be­ leuchtungsstärke, die von der Einrichtung 23 erzeugt wird, kann durch Änderung der angelegten Spannungen an die Leucht­ stoffröhre 42 durch die Steuereinheit 34 definiert werden. In diesem Fall kann das optische Filter 43 entfallen.

Bei einer Vorrichtung zur Überprüfung einer Lackierschicht mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird der Betrieb zur Er­ mittlung eines Lackierschadens begonnen, wenn eine lackierte Karosserie 26 in die Lackierstation 20 transportiert wird. Unter Steuerung der Robotersteuerung 32 bewegt die Roboterein­ heit 21 die lichtstrahlerzeugende Einrichtung 23 und die CCD- Kamera 24 derart, daß das Oberflächenmuster der Karosserie 26 "abgetastet" wird, während eine vorbestimmte Positionsbezie­ hung zwischen der Einrichtung 23 und der Kamera 24 beibehalten wird sowie eine geeignete Distanz zwischen der Einrichtung 23 und der Kamera 24, und der Oberfläche der Karosserie 26.

Wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5A und 5B beschrieben wurde, wird in diesem Fall ein optisches Bild - das von der lackierten Oberfläche 27 reflektiert wird, die als Spiegel­ oberfläche fungiert - der Lichtausgangsfläche 13a, an welcher die Leuchtstärkeverteilung gleichförmig in einer Richtung ge­ ändert wird, in das Kamerafeld F projeziert. Dies bedeutet, daß die Kamera 24 das Bild 15 erzeugt, dessen Helligkeit gleichförmig in Übereinstimmung mit der Leuchtstärkenvertei­ lung der lichtstrahlerzeugenden Einrichtung 23 geändert wird.

Wenn daher der Lackierdefektabschnitt 28 auf der lackierten Oberfläche 27 vorliegt, wird die übliche Reflexionsrichtung des Lichtes, das von der Lichtquelle 13 emittiert, an diesem Abschnitt geändert. Wie dies in Verbindung mit dem Arbeits­ prinzip gemäß Fig. 5A und 5B und Fig. 6A und 6B erläutert wur­ de, sieht ein Abschnitt des empfangenen Lichtbildes 15, der dem Lackierungsdefekt 28 entspricht und in dem von der Kamera 24 empfangenen Bild 15 enthalten ist, heller aus als der übri­ ge Abschnitt und er sieht dann dunkler aus als der übrige Ab­ schnitt nach dem hellen Abschnitt entlang der Richtung X₂, in welcher die Helligkeit des empfangenen Lichtbildes 15 von ei­ nem hohen Wert zum niedrigen Wert geändert wird, wie Fig. 6A veranschaulicht.

Wenn der Lackierungsdefektabschnitt 28 eine konkave Form hat, sieht ein Abschnitt des empfangenen Lichtbildes 15 der Kamera 14, welcher dem Lackierdefektabschnitt 28 entspricht, dunkler aus als der übrige Abschnitt und er schaut dann heller aus als der übrige Abschnitt nach dem dunklen Abschnitt entlang der Richtung X₂, in welcher die Helligkeit des Bildes 15 vom hohen Wert auf den niedrigen Wert verändert wird, wie dies aus Fig. 6B hervorgeht.

Die Kamera 24 erzeugt ein Videosignal, das sich entsprechend der Änderung in der Helligkeit des Bildes 15 ändert, zum Bild­ prozessor 33.

Bei Empfang des Videosignales ermittelt der Bildprozessor 33 die Abtastzeile des Videosignals, in welchem das differenzier­ te Signal des Videosignalausgangs der Kamera 24 einen vorbe­ stimmten Schwellwert auf der Grundlage des Vorliegens eines defekten Abschnittes 28 überschreitet, ferner einen Zeitab­ lauf bzw. eine Zeitberechnung, bei welchem bzw. welcher das differenzierte Signal den Schwellwert auf der abgetasteten Zeile überschreitet, und eine Änderung im Vorzeichen des dif­ ferenzierten Signales nahe dem erfaßten Zeitablauf. Entspre­ chend den ermittelten Ergebnissen wird die Position und die Größe des defekten Abschnittes 28 im Bild 15 und das dreidi­ mensionale Muster des Abschnittes 28 erfaßt. Diese Erfassungs- oder Meßdaten und die Position des entfernt liegenden Armes 22 der Robotereinheit 21 werden in einem Speicher gespeichert. Wenn der Lackierdefekt 28 repariert werden soll, wird der Speicherinhalt des Speichers ausgelesen und die Reparatur des Abschnittes 28 wird durchgeführt, wie vorstehend beschrieben wurde.

Auf diese Weise wird der Abschnitt 28 auf der Grundlage der erhaltenen Höhen- (Tiefen-)Daten des Abschnittes 28 repariert. Daher wird gemäß der ersten Ausführungsform der Einrichtung zur Überprüfung von Lackierungsdefekten der Lackierdefektab­ schnitt 28 präzis und schnell repariert.

Die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform der Einrich­ tung zur Überprüfung von Oberflächendefekten wird zur Erfas­ sung von Lackierdefektabschnitten einer lackierten Oberfläche einer Karosserie benutzt. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt, sondern läßt sich auf verschiede­ nen anderen Gebieten verwenden, solange ein Defekt auf einer Oberfläche vorliegt, die als Spiegelfläche fungiert.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird die Stärke des Lichtes, das von einer Lichtaus­ trittsfläche 13a einer Lichtquelle 13 austritt, gleichmäßig geändert. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Wellenlänge des aus der Austrittsflä­ che 13a der Lichtquelle 13 austretende Licht gleichmäßig ge­ ändert werden, wie dies nachfolgend unter Bezugnahme auf eine zweite Ausführungsform erläutert wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 13A bis 16 wird nachfolgend eine Vorrichtung zur Überprüfung einer Oberfläche gemäß einer zwei­ ten Ausführungsform erläutert. In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile, wie sie unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschrieben sind, so daß deren Beschreibung entfällt.

Das Arbeitsprinzip der zweiten Ausführungsform wird nachfol­ gend unter Bezugnahme auf die Fig. 13A bis 14B erläutert.

Fig. 13A zeigt ein Beispiel, in welchem eine zu überprüfende Oberfläche 11 einen konvexen defekten Abschnitt 12 aufweist, während Fig. 13A denjenigen Fall veranschaulicht, in welchem die Oberfläche 11 einen konkaven defekten Abschnitt 12 ent­ hält.

In den Fig. 13A und 13B ist eine Lichtquelle 50 als lichtab­ strahlende Einrichtung so eingestellt, daß die Wellenlänge des aus der Lichtaustrittsfläche 50a austretenden Lichtes in vor­ bestimmter Reihenfolge in einer Richtung zur Ausgangsfläche 50a in einer Richtung geändert wird, die durch einen Pfeil X₁ bezeichnet ist, d. h. die Wellenlänge wird allmählich im sicht­ baren Bereich entlang der Richtung des Pfeiles X₁ erhöht. Die Lichtquelle 50 hat eine solche Austrittsfläche 50a zur Ab­ strahlung von Licht, daß es ein vorbestimmtes Farbmuster hat, das sich entlang der beschriebenen Richtung X₁ ändert. Dies bedeutet, daß die Austrittsfläche 50a in einen ersten Aus­ trittsbereich A, einen zweiten Austrittsbereich B, einen drit­ ten Austrittsbereich C, usw. entlang der Richtung des Pfeiles X₁ aufgeteilt ist. Die jeweiligen Austrittsbereiche erzeugen Lichtkomponenten mit unterschiedlichen Farben in vorgegebener Reihenfolge, so daß die Wellenlänge im sichtbaren Lichtbereich allmählich zunimmt. Z. B. gibt der erste Austrittsbereich A Licht in einer Farbe (z. B. violett) ab, dessen kürzeste Wel­ lenlänge im sichtbaren Bereich liegt, der zweite Austrittsbe­ reich B erzeugt Licht mit einer Farbe (z. B. bläulich violett), das eine Wellenlänge hat, die geringfügig größer ist als vio­ lett, der dritte Austrittsbereich C erzeugt Licht mit einer Farbe (z. B. blau), dessen Wellenlänge geringfügig länger ist als bläulich-violett, und der letzte Austrittsbereich Z, der auf einer Seite gegenüber dem ersten Austrittsbereich A liegt, erzeugt ein Licht mit einer Farbe (z. B. rot), das die längste Wellenlänge im sichtbaren Bereich hat.

Ein Bild der Lichtquelle 50, das durch die zu überprüfende Oberfläche 11 reflektiert wird, wird in einem Kamerafeld F einer Farbvideokamera 54 erfaßt. Die Lichtaustrittsfläche 50a der Lichtquelle 50 wird direkt als empfangenes Lichtbild 15 der Farbvideokamera 54 gemäß den Fig. 14A und 14B projeziert. Infolgedessen wird ein Bild, dessen Farbe sich allmählich in Richtung eines Pfeiles X₂ ändert, als Bild 15 entsprechend dem Farbmuster, mit welchem die Farben der Lichtkomponenten aus der Austrittsfläche 50a austreten, sequentiell der Reihe nach von violett ausgehend entlang der Richtung X₁ geändert.

Wenn ein defekter Abschnitt 12 auf der überprüften Oberfläche 11 ausgebildet ist, wird die normale Reflexionsrichtung des Lichtes der Lichtquelle 50 an diesem Abschnitt geändert und das Farbmuster der Austrittsfläche 50a, das durch die Oberflä­ che 11 reflektiert wird, wird in der Reihenfolge geändert. Der Defektabschnitt kann durch die umgeänderte Farbmusterfolge wie folgt unterschieden werden.

Wenn der defekte Abschnitt 12 konvexe Form hat, wie in Fig. 13A veranschaulicht ist, fungiert die Oberfläche des defekten Abschnittes 12 als sogenannter konvexer Spiegel. Infolgedessen werden von den Lichtkomponenten der Austrittsfläche 50a der Lichtquelle 50 Lichtkomponenten von dem ersten Austrittsbe­ reich A (Bereich zum Abgeben von Licht mit einer kurzen Wel­ lenlänge), die auf der hinteren Seite der Richtung des Pfeiles X₁ sich befinden, beispielsweise violette Lichtkomponenten, hauptsächlich auf eine Oberfläche 28a des konvexen defekten Abschnittes 12 gerichtet, die der Austrittsfläche 50a gegen­ überliegt und die normale Reflexionsrichtung dieser Lichtkom­ ponenten wird entsprechend der Reflexionstheorie des konvexen Spiegels geändert. Dann treffen einige Lichtkomponenten auf die Videokamera 54 auf.

Wenn daher der defekte Abschnitt eine konvexe Form hat, wird in einem Abschnitt des empfangenen Lichtbildes 15 der Videoka­ mera 54 gemäß Fig. 14A, der dem defekten Abschnitt 12 ent­ spricht, ein Bild mit einem Farbmuster, dessen Wellenlänge sequentiell von einer kurzen Wellenlängenlichtkomponente in Richtung des Pfeiles X₂ erhöht wird, entsprechend dem Farbmu­ ster der Lichtkomponenten, die aus der Austrittsfläche 50a austreten, in reduziertem Maßstab auf beispielsweise einen grünen Bereich unabhängig projeziert.

Wenn andererseits der Defektabschnitt 12 eine konkave Form hat, wie in Fig. 13B gezeigt ist, fungiert die Oberfläche des defekten Abschnittes 12 als sogenannter konkaver Spiegel. In­ folgedessen werden von den Lichtkomponenten der Austrittsflä­ che 50a der Lichtquelle 50 Lichtkomponenten von dem letzten Ausgangsbereich Z (Bereich für die Ausgabe von Licht mit einer langen Wellenlänge), der an der vorderen Seite der Richtung des Pfeiles X₁ liegt, beispielsweise rote Lichtkomponenten hauptsächlich auf eine Fläche 28b des konvexen defekten Ab­ schnittes 12 gerichtet, wobei die Oberfläche 28b der Aus­ trittsfläche 50a gegenüberliegt, und die normale Reflexions­ richtung dieser Lichtkomponenten wird entsprechend der Refle­ xionstheorie eines konvexen Spiegels geändert. Damit fallen einige Lichtkomponenten auf die Videokamera 54.

Daher wird in einem Teil des empfangenen Lichtbildes 15 der Kamera 54, der dem defekten Abschnitt 12 entspricht, gemäß Fig. 14B bei einem defekten Abschnitt 12 mit konkaver Form ein Bild mit einem Farbmuster, dessen Wellenlänge sequentiell von einer langwelligen Lichtkomponente entlang der Richtung des Pfeiles X₂ entsprechend einer umgekehrten Reihenfolge zu derje­ nigen des Farbmusters der Lichtkomponenten verringert wird, die aus der Austrittsfläche 50a austreten, unabhängig in ver­ kleinertem Maßstab beispielsweise auf einen grünen Bereich projeziert.

Auf diese Weise wird das Farbmuster auf der Austrittsfläche 50a der Lichtquelle 50, welches nicht die Farben der Lichtkom­ ponenten wiederspiegelt, die ursprünglich auf die lichtempfan­ gende Oberfläche der Farbvideokamera 54 aufgefallen sind, in einem verkleinerten Maßstab fokussiert. Als Ergebnis wird das Vorliegen (die Position) des defekten Abschnittes 12 erfaßt. Wenn die geänderte Richtung des reduzierten Farbmusters ent­ lang der Richtung des Pfeiles X die gleiche ist wie die Rich­ tung des Pfeiles X₁ gegenüber der Austrittsfläche 50a, wird der konvexe defekte Abschnitt 12 erfaßt; andernfalls wird der kon­ kave defekte Abschnitt 12 erfaßt.

Die Position und das dreidimensionale Muster des defekten Ab­ schnittes 12 gemäß dem vorstehend erwähnten Arbeitsprinzip werden auf der Basis der Chrominanzsignale, die in einem Vi­ deosignal enthalten sind, von der Farbfernsehkamera 54 durch einen noch zu beschreibenden Bildprozessor voneinander unter­ schieden.

Der Aufbau der zweiten Ausführungsform unter Verwendung des vorstehenden Arbeitsprinzips wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 15 und 16 erläutert.

Der Aufbau der zweiten Ausführungsform ist im wesentlichen der gleiche, wie derjenige der ersten Ausführungsform gemäß vor­ stehender Beschreibung mit Ausnahme der die Lichtstrahlung erzeugenden Einrichtung 52, welche der Lichtquelle 50 zur Er­ zeugung von Licht entspricht, das ein vorbestimmtes Farbmuster aufweist, und der Farbfernsehkamera 54, die als Farb-Scanner zur Unterscheidung von Farben in Einheiten von Pixel, die das empfangene Lichtbild 15 ergeben, und zur Ausgabe von Chromi­ nanzsignalen entsprechend den jeweiligen Farben fungiert. Ein Bildprozessor 53 erfaßt eine abzutastende Linie bzw. Zeile, wo das vorbestimmte Farbmuster der aus der Einrichtung 52 austre­ tenden Lichtstrahlung in einem verkleinerten Maßstab in Farbe (z. B. grün) des ursprünglich auffallenden Lichtes in dem Bild 15 (Fig. 14A und 14B) der Farbfernsehkamera 54 vorliegt, und eine Zeitablauferfassung auf der erfaßten, abgetasteten Zeile auf der Grundlage der Chrominanzsignale, die in einem Video­ signal enthalten sind, das von der Kamera 54 eingegeben wird. Die Daten werden zu einem Rechner 31 gesandt und von diesem analysiert. Somit wird die Koordinatenposition des defekten Abschnittes 12 erfaßt und es wird ferner erfaßt, ob ein Lac­ kierdefektabschnitt 28 eine konvexe oder konkave Form hat auf der Basis einer Änderung der Richtung des erfaßten Farb­ musters.

Gemäß den Ergebnissen dieser Messung bzw. Erfassung wird die Reparatur gemäß einem dreidimensionalen Muster des Lackierde­ fektabschnittes 28 ausgeführt, der auf einer Lackierungsober­ fläche 27 einer Fahrzeugkarosserie 26 vorliegt.

In der die Lichtstrahlung erzeugenden Einrichtung 52 ist gemäß Fig. 16 ein optisches Filter 56 dicht zur offenen Fläche eines Gehäuses 41 im Gegensatz zur ersten Ausführungsform vorgese­ hen.

Das Filter 56 ist derart ausgebildet, daß Licht mit einem vor­ bestimmten Farbmuster abgegeben wird, in welchem die Wellen­ längen der Farben des Lichtes, die von den Leuchtröhren 42 emittiert werden, sequentiell in der Reihenfolge von z. B. vio­ lett, blauviolett, blau usw. in einer Richtung der Lichtaus­ trittsfläche 50a erhöht werden, die durch das optische Filter 56 gebildet wird. Bei diesem optischen Filter 56 haben Licht­ komponenten die gleiche Farbe an Punkten, welche im X-Y-Koor­ dinatensystem den gleichen X-Koordinatenwert haben, welches an der Lichtaustrittsfläche 50a eingegeben ist, wie Fig. 16 zeigt, und Lichtkomponenten haben unterschiedliche Farben an Punkten, die unterschiedliche Y-Koordinatenwerte haben.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß vorstehen­ dem Aufbau wird die Wellenlänge sequentiell entlang der Rich­ tung X₁ anstelle der Leuchtstärke bei der beschriebenen ersten Ausführungsform geändert, so daß die Position des Lackierde­ fektabschnittes 28, der auf der lackierten Oberfläche 27 vor­ liegt, und dessen Ausbildungszustand, d.h. ob der defekte Ab­ schnitt 28 konkave oder konvexe Form hat, festgestellt werden kann.

Die zweite Ausführungsform ist nicht auf die vorstehend be­ schriebene Anordnung beschränkt. Beispielsweise können gemäß Fig. 17A und 17B als erste Abwandlung der zweiten Ausführungs­ form Lichtkomponenten der jeweiligen Farben, die aus der Lichtaustrittsfläche 50a der Lichtquelle 50 austreten, einen Leuchtintensitätsgradienten (z. B. 256 Abstufungspegel) aufwei­ sen. Da entsprechend Fig. 17A und 17B die Dichte der Zeilen in jedem Bereich niedriger wird, wird die Leuchtkraft höher, und wenn sie höher wird, wird die Leuchtkraft niedriger.

Bei der zweiten Ausführungsform wird ein defekter Abschnitt 12 durch den Bildprozessor 33 erfaßt. Alternativ hierzu kann ein defekter Abschnitt 12 durch Überwachung eines Videosignals der Videokamera 54 durch eine Überwachungsperson am Monitor über­ wacht werden und Daten wie beispielsweise ein Muster, eine Position und dergleichen des defekten Abschnittes können in einer Speichereinheit gespeichert werden.

Bei der zweiten Ausführungsform strahlt die lichterzeugende Einheit 52 Licht im sichtbaren Bereich aus. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann Licht außerhalb des sichtbaren Bereichs abgestrahlt werden. Zusätz­ lich muß das Farbmuster nicht geändert werden, so daß die Wel­ lenlänge sequentiell erhöht wird, aber es kann so geändert werden, daß die Wellenlänge sequentiell verringert wird. Au­ ßerdem kann das Farbmuster so eingestellt werden, daß diese Farben in willkürlicher Ordnung unabhängig von der Wellenlänge geändert werden.

Bei der ersten und zweiten Ausführungsform wird ein Bild der lichterzeugenden Einheit 23 oder 52 erzeugt, derart, daß es eine Leuchtkraft bzw. -stärke oder Wellenlängenverteilung hat, die durch Änderung einer Leuchtstärke oder Wellenlänge des aus der Austrittsfläche in einer Richtung austretenden Lichtes erhalten wird, und das Licht wird durch die lackierte Oberflä­ che 27 reflektiert, die als Spielgelfläche fungiert. Das re­ flektierte Bild wird durch eine Videokamera 24 oder 54 abge­ bildet und das Abbildungsergebnis durch einen Bildprozessor 33 verarbeitet, wodurch die Position des Lackierdefektabschnittes 12 erfaßt wird, der auf der lackierten Oberfläche 27 vorliegt, sowie dessen Formzustand (z. B. ob der Abschnitt 12 konkave oder konvexe Form hat). Jedoch ist vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Austrittsfläche der lichtstrahlerzeugenden Einheit Licht abgeben mit einer Leuchtstärkenverteilung, bei der der Leuchtstärkenpegel wie­ derholt geändert wird, wie dies in Verbindung mit der nachfol­ genden dritten Ausführungsform beschrieben wird.

Eine Anordnung zur Ermittlung von Oberflächendefekten gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den Fig. 18 bis 22 beschrieben.

Das Arbeitsprinzip der dritten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 18 und 19 erläutert.

Gemäß Fig. 18 ist eine Lichtquelle 16 als lichtstrahlerzeugen­ de Einrichtung vorgesehen und weist eine breite Austrittsflä­ che 60a auf und erzeugt Licht auf die zu überprüfende Oberflä­ che 11 über einen breiten Bereich. Abschnitte 62a mit einer niedrigen Leuchtstärke und Abschnitte 62b mit einer hohen Leuchtstärke sind abwechselnd auf der Austrittsfläche 60a der Lichtquelle 60 ausgebildet, so daß Abschnitte mit hohem Pegel und Abschnitte mit niedrigem Pegel in sich wiederholender Wei­ se in der Leuchtstärkenverteilung auftreten. Die Leuchtstärke einer Grenze zwischen den einander benachbarten Abschnitten 62a und 62b wird "weich" geändert. Eine Kamera 14 als bilder­ zeugende Einheit ist neben der Lichtquelle 60 vorgesehen. Die Kamera 14 erzeugt ein Bild der Lichtquelle 60 und der dazwi­ schenliegenden Oberfläche 11, die als Spiegelfläche 11 fun­ giert.

Da Abschnitte mit hohem Pegel und mit niedrigem Pegel abwech­ selnd in der Leuchtstärkenverteilung der Lichtquelle 60 auf­ treten, empfängt die Licht aufnehmende Oberfläche der Kamera 14 zur Erfassung des reflektierten Lichtes des lichtbestrahl­ ten Abschnittes ein reflektiertes Licht, dessen Lichtbetrag entsprechend geändert ist, und ein Bild einschließlich heller und dunkler Abschnitte entsprechend der Leuchtstärkenvertei­ lung der Lichtquelle 60 wird als empfangenes Lichtbild er­ zeugt. Fig. 19 zeigt das Bild 15 des empfangenen Lichtes. In Fig. 19 ist mit 64a ein dunkler Abschnitt bezeichnet und mit 64b ein heller Abschnitt.

Wie bereits beschrieben ist, fungiert die zu überprüfende Flä­ che 11 als Spiegelfläche und ein auf der Fläche 11 vorliegen­ der defekter Abschnitt 12 dient ebenfalls als Spiegelfläche. Bei der dritten Ausführungsform wird angenommen, daß der de­ fekte Abschnitt 12 eine mäßig konvex gekrümmte Oberfläche ist. Infolgedessen fungiert der Abschnitt 12 als sogenannter kon­ vexer Spiegel. Auf der Oberfläche (gekrümmte Oberfläche) des defekten Abschnitts 12 tritt eine normale Reflexion in einer Richtung auf, die unterschiedlich ist von der Reflexion auf der zu überprüfenden Oberfläche 11 mit Ausnahme des defekten Abschnitts 12. Daher wird die Lichtquelle 60 mit einer Leucht­ stärkenverteilung, welche Abschnitte mit hohem und mit niedri­ gem Pegel einschließt, in verkleinertem Umfang auf die Ober­ fläche des defekten Abschnitts 12 projiziert. Eine Änderung in der Leuchtstärke des reflektierten Lichtes entsprechend der Leuchtstärkenverteilung der Lichtquelle 14 wird auf dem defek­ ten Abschnitt 12 erzeugt, und benachbarte Abschnitte 66a und 66b, die niedrige bzw. hohe Leuchtstärkenreflexionspegel ha­ ben, bilden insgesamt eine Licht reflektierende Oberfläche. Licht, das vom defekten Abschnitt 12 reflektiert wird, dient als Gegenstandslicht des defekten Abschnitts 12. Die Licht empfangende Oberfläche der Kamera 14 zur Aufnahme des reflek­ tierten Lichtes (z. B. Objektlicht) von dem defekten Abschnitt 12 empfängt auch reflektiertes Licht, dessen Lichtbetrag ent­ sprechend der vorstehend beschriebenen Verteilung geändert ist und es wird ein Bild einschließlich heller und dunkler Berei­ che entsprechend der Leuchtstärkenverteilung der Lichtquelle 60 als Bild des defekten Abschnittes 12 erzeugt.

Unter dieser Voraussetzung wird ein Oberflächendefekt in der Oberfläche 11 überprüft. Wenn bei der Oberflächenüberprüfung ein defekter Abschnitt 12 auf einem Abschnitt der Fläche 11 vorliegt, der ein Bild des Bereichs 62a mit niedriger Leucht­ stärke (ein Bereich entsprechend dem dunklen Abschnitt 64a in dem empfangenen Licht-Bild) der Lichtquelle hat, tritt eine normale Reflexion in eine Richtung auf, die unterschiedlich ist von der des übrigen Abschnittes bezüglich des defekten Abschnittes 12. Wie vorstehend beschrieben wurde, fällt Gegen­ standslicht mit benachbarten Bereichen 66b und 66a, die je­ weils hohe bzw. niedrige Reflexionsleuchtstärkenpegel haben, auf die Licht empfangende Oberfläche der Kamera. Aus diesem Grund wird als Bild 15 des empfangenen Lichtes der defekte Abschnitt 12, in welchem helle und dunkle Abschnitte 66b und 66a abwechselnd nebeneinander in dem dunklen Bereich 64a vor­ liegen, projiziert. Auf diese Weise wird der helle Bereich 66b des defekten Abschnitte 12 als weißer Punkt in dem dunklen Abschnitt 64a projiziert.

Wenn ein defekter Abschnitt 12 auf einen Bereich der inspi­ zierten Oberfläche 11 gebildet wird, der ein Bild des Bereichs 62b mit hoher Leuchtstärke (ein Bereich entsprechend dem hel­ len Abschnitt 64b in dem empfangenen Licht-Bild) der Licht­ quelle 60 reflektiert, tritt eine normale Reflexion in einer Richtung unterschiedlich von derjenigen des übrigen Bereiches im defekten Abschnitt 12 in gleicher Weise auf. Aus diesem Grund wird der defekte Abschnitt 12, in welchem helle und dun­ kle Bereiche 66b und 66a abwechselnd nebeneinander in dem hel­ len Bereich 64a vorliegen, als empfangenes Licht-Bild proji­ ziert. Auf diese Weise wird der dunkle Abschnitt 66a des de­ fekten Abschnittes 12 als dunkler Punkt in hellen Bereich 64b projiziert.

Auch wen die zu überprüfende Oberfläche mit Licht über einen zweidimensionalen breiten Bereich bestrahlt wird, kann der defekte Abschnitt 12 als klares Bild erfaßt werden, das eine Differenz in der Helligkeit gegenüber dem umgebenden Abschnitt besitzt. Daher kann sogar ein kleiner defekter Abschnitt zu­ verlässig erkannt werden.

Das für den Fall eines konvexen defekten Abschnittes Gesagte trifft auch zu für einen defekten Abschnitt 12, der durch eine konkave gekrümmte Oberfläche definiert ist.

Die Anordnung gemäß der dritten Ausführungsform der Vorrich­ tung zur Überprüfung von Oberflächendefekten unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Arbeitsprinzipes, die in Bezug auf eine Vorrichtung zur Überprüfung der lackierten Oberfläche einer Fahrzeugkarosserie angewandt wird, wird nachfolgend in Verbindung mit den Fig. 20 bis 22 erläutert.

Die dritte Ausführungsform der Erfindung entspricht im wesent­ lichen der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme einer Ein­ richtung 70 zur Lichtstrahlerzeugung, welche der Lichtquelle 60 entspricht, die eine Leuchtstärkenverteilung aufweist ein­ schließlich sich wiederholender hoher und niedriger Leucht­ stärkenpegel.

Bei einer Überprüfung von Lackierdefekten mittels der eine Lichtstrahlung erzeugenden Einrichtung 70 und einer Videokame­ ra 24 wird eine Robotersteuerung 32 durch einen Befehl ange­ steuert, der von einem Verarbeitungsrechner 31 erhalten wird. Die Robotersteuerung 32 erzeugt ein Steuersignal zu einer Ro­ botereinheit 21 und ein nicht gezeigtes internes Betätigungs­ element der Robotereinheit 21 wird betätigt. Damit bewegt die Robotereinheit 21 die Einrichtung 70 und die Videokamera 24 zur Abtastung der Oberfläche einer Fahrzeugkarosserie. Das von der Videokamera 24 erhaltene Bild des empfangenen Lichtes (entspricht dem Bild gemäß Fig. 19) wird an einen Bildprozes­ sor 33 geleitet. Der Bildprozessor 33 führt eine Bildverarbei­ tung durch Unterscheidung einer Pegeldifferenz in der Hellig­ keit des empfangenen Licht-Bildes aus und sendet Bildverarbei­ tungsdaten zu dem Rechner 31, um sie zu analysieren. Der Rech­ ner 31 erfaßt das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Lackierde­ fektes und berechnet die Koordinaten der defekten Position.

Wie Fig. 22 veranschaulicht, besteht die die Lichtstrahlung erzeugende Einrichtung 70 aus einem kastenförmigen Gehäuse 72 mit einer offenen Fläche, einer Vielzahl von Leuchtstoffröhren 74 (die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Leucht­ stoffröhren beschränkt), die in dem kastenförmigen Gehäuse 72 angeordnet sind, einem Filter 76, das vor diesen Leuchtstoff­ röhren 74 angeordnet ist, und einem Streuschirm 78, der ange­ ordnet ist, um die Vorderfläche des Filters 76 abzudecken und um die offene Fläche des Behältnisses 72 abzudecken. Das opti­ sche Filter 76 ist vorgesehen, um Abschnitte mit hohem und mit niedrigem Pegel in einer Leuchtstärkenverteilung des Lichtes zu erzeugen, das von den Leuchtröhren 74 emittiert wird. Das optische Filter 76 ist derart ausgebildet, daß unterschiedli­ che Übertragungswerte abhängig von den Übertragungspositionen erzeugt werden. Die Oberfläche des Streuschirmes 78 der Licht abstrahlenden Einrichtung 70 dient als Austrittsfläche 70a mit einer Änderung in der Leuchtstärke, wie sie vorstehend be­ schrieben ist. Der Streuschirm 78 erreicht eine sanfte Ände­ rung der Leuchtstärke an der Grenze zwischen den Bereichen mit hohem und niedrigem Leuchtstärkenpegel, die an der Austritts­ fläche 70a ausgebildet sind. Der Schirm 78 erzeugt eine unbe­ stimmte Änderungsgrenze der Leuchtstärke des Lichtes, das hierdurch übertragen wird, um zu verhindern, daß eine klare Grenze der Leuchtstärkenänderung gebildet wird.

Eine Änderung der Leuchtstärke der Einrichtung 70 kann durch Änderung der an den Leuchtstoffröhren 74 anliegenden Spannun­ gen erreicht werden. In diesem Fall kann das optische Filter 76 entfallen.

Die Vorrichtung zur Überprüfung von Lackierschäden mit vorste­ hendem Aufbau beginnt die Überprüfungsoperation, wenn eine lackierte Fahrzeugkarosserie in eine Lackierüberprüfstation 20 bewegt bzw. transportiert wird. Wenn die Überprüfoperation eingeleitet wird, bewegt die Robotereinheit 21 die Einrichtung 70 und die Videokamera 24 derart, daß die Oberflächenstruktur der Fahrzeugkarosserie abgetastet wird, während die vorbe­ stimmte Positionsbeziehung zwischen letzteren beibehalten wird, ferner eine geeignete Distanz zwischen der Fahrzeugka­ rosserie, der Einrichtung 70 und der Videokamera 24 und der Steuerung der Robotersteuereinheit 32. Bei dieser Bewegung strahlt die Einrichtung Licht mit einer Leuchtstärkenvertei­ lung, in welche hohe und niedrige Intensitätspegel abwechselnd über einen relativ breiten Bereich auftreten, der wenigstens ein Kamerafeld abdeckt, wie aus Fig. 21 ersichtlich ist. Gemäß Fig. 21 repräsentiert die Länge jedes Zeilensegmentes einen Leuchtstärkenpegel. Aus diesem Grund wird das Bild der Ein­ richtung 70 durch die lackierte Oberfläche 27, die als Spie­ gelfläche fungiert, reflektiert und die Videokamera 24 erzeugt ein Bild des empfangenen Licht-Bildes mit hellen und dunklen Abschnitten, welche der Leuchtstärkenverteilung der licht­ strahlungserzeugenden Einrichtung 70 entspricht.

Wie bereits in Verbindung mit dem Arbeitsprinzip unter Bezug­ nahme auf die Fig. 18 und 19 beschrieben ist, tritt eine reguläre Reflexion im Lackierungsdefektabschnitt 28 in einer Richtung auf, die unterschiedlich ist zum normalen Abschnitt, wenn ein Lackierdefekt 28 auf einem Gebiet der lackierten Oberfläche 27 der Fahrzeugkarosserie vorliegt, wobei dieses Gebiet ein Bild des Abschnittes 62 reflektiert, das eine nied­ rige Leuchtstärke der Einrichtung 70 aufweist. Wie vorstehend beschrieben, werden die benachbarten Bereiche 66b und 66a mit hohem bzw. niedrigem reflektiertem Leuchtstärkepegel auf die Licht empfangende Fläche der Kamera gerichtet. Aus diesem Grund wird als Bild des empfangenen Lichtes der Lackierdefekt­ abschnitt 28, in dem helle und dunkle Abschnitte 66b und 66a abwechselnd nebeneinander vorliegen, in den dunklen Bereich 64a projiziert und der helle Abschnitt 66b wird als weißer Punkt projiziert.

Wenn ein Lackierdefektabschnitt 28 in einem Bereich der lac­ kierten Oberfläche 27 der Fahrzeugkarosserie vorliegt, welcher ein Bild des Abschnittes 62a mit einer niedrigen Leuchtstärke gegenüber der Einrichtung 70 aufweist, tritt eine reguläre Reflexion im Lackierdefektabschnitt 28 in einer Richtung auf, die unterschiedlich ist zur Richtung des normalen Abschnittes. Aus diesem Grund wird als Bild des empfangenen Lichtes der Lackierdefektabschnitt 26, in welchem nebeneinander helle und dunkle Abschnitte 66b und 66a abwechselnd nebeneinander vor­ liegen, in den hellen Bereich 64b projiziert und der dunkle Abschnitt 66a wird als schwarzer Punkt projiziert.

Da eine klare Differenz in der Helligkeit zwischen dem weißen und dem dunklen Punkt 66b und dem schwarzen Punkt 64a erzeugt wird oder zwischen dem schwarzen Punkt 66a und dem hellen Bereich 64b, kann die Rechenanlage 31 zuverlässig eine Pegel­ differenz bezüglich der Helligkeit bei der Bildverarbeitung überprüfen und kann den defekten Lackierabschnitt exakt erfas­ sen.

Gemäß der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung kann damit eine Überprüfung von Lackierdefekten wirk­ sam und genau durchgeführt werden, auch wenn die Lichtstrah­ lung über einen relativ breiten Bereich abgestrahlt wird, so daß eine Überprüfung auf einem gekrümmten Oberflächenabschnitt der Fahrzeugkarosserie 26 ohne Auftreten eines Problemes durchführbar ist.

Bei der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform wer­ den die Einrichtung 70 und die Kamera 24 bewegt um die Ober­ fläche der Fahrzeugkarosserie abzutasten, während die vorbe­ stimmte Positionsbeziehung zwischen diesen Einheiten beibehal­ ten wird. Die dritte Ausführungsform ist jedoch nicht auf die­ sen Aufbau beschränkt, sondern es kann gemäß Fig. 23 eine zweite Abwandlung vorgesehen sein.

Bei der Abwandlung nach Fig. 23 strahlt die lichtstrahlerzeu­ gende Einrichtung 70, die einen breiten Lichtbestrahlungsbe­ reich mit einer Leuchtstärkenverteilung aufweist, in welcher hohe und niedrige Intensitätspegel abwechselnd auftreten, auf das gesamte zu überprüfende Gebiet der lackierten Oberfläche 27. Bei der Oberflächendefektüberprüfung wird bei dieser Aus­ führungsvariante nur die Videokamera 24 entlang einer lackier­ ten Oberfläche 27 bewegt. Dies bedeutet, daß die lackierte Oberfläche 27 durch die Kamera 24 zur Defektüberprüfung abge­ tastet wird, während die gesamte lackierte Oberfläche 27 mit Licht von der Einrichtung 77 bestrahlt wird, das eine Leucht­ stärkenverteilung mit hohen und niedrigen Intensitätspegeln aufweist. Wie bei der dritten Ausführungsform kann der defekte Lackierabschnitt 28 als ein Bild projiziert werden, das eine deutliche Helligkeitspegeldifferenz in dem empfangenen Bild des Lichtes aufweist.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß bei der dritten Ausführungsform die zu überprüfende Oberfläche als Spiegelfläche dient und mit Licht bestrahlt wird, das eine Leuchtstärkeverteilung besitzt, die Pegelabschnitte mit hohem und niedrigem Pegel beinhaltet anstelle einer Bestrahlung mit Licht, das eine vorbestimmte Leuchtstärkenverteilung hat; hel­ le und dunkle Abschnitte können in dem empfangenen Bild des Lichtes der Kamera zur Erfassung des reflektierten Lichtes von der lichtstrahlerzeugenden Einrichtung erzeugt werden und hel­ le und dunkle Abschnitte entsprechend den Bereichen mit hohem und niedrigem Pegel der Leuchtstärkeverteilung können eben­ falls mit verkleinertem Maßstab auf einem defekten Lackierab­ schnitt erzeugt werden. Wenn ein Lackierdefektabschnitt auf einem Gebiet bzw. Teil der lackierten Oberfläche vorliegt, das ein Bild des Bereichs mit niedriger Leuchtstärke von Gebieten zur Reflexion eines Bildes der lichtstrahlerzeugenden Einrich­ tung reflektiert, wird der helle Bereich, der auf dem Lackier­ defektabschnitt erzeugt ist, als ein weißer Punkt in dem dunk­ len Abschnitt des Bildes dem empfangenen Lichtes projiziert. Wenn ein Lackierdefektabschnitt auf einem Gebiet vorliegt, das eine hohe Leuchtstärke von Gebieten zur Reflexion eines Bildes der Lichtstrahlung erzeugenden Einrichtung auf der lackierten Oberfläche aufweist, wird eine dunkle Region, die auf dem Lac­ kierdefektabschnitt vorliegt, als dunkler Punkt in dem hellen Bereich in einem Bild des empfangenen Lichtes projiziert.

Wenn eine Schadens-bzw. Defektüberprüfung durchgeführt wird, während Licht auf einen relativ breiten Bereich der zu über­ prüfenden Oberfläche gestrahlt wird, kann der Lackierdefekt­ abschnitt deutlich als eine Änderung in der Helligkeit des Bildes des empfangenen Lichtes festgestellt werden. Somit kann auch ein kleiner Defektabschnitt zuverlässig bei der Bildver­ arbeitung erkannt bzw. erfaßt werden und gleichzeitig kann ein weiter Bereich und ein Bereich mit gekrümmter Oberfläche einer wirksamen Defektüberprüfung unterworfen werden.

Eine Vorrichtung zur Oberflächendefektüberprüfung weist eine Lichtstrahlung erzeugende Einrichtung auf, die so angeordnet ist, daß sie einer zu überprüfenden Oberfläche gegenüberliegt, wobei die zu überprüfende Oberfläche als Spiegelfläche fun­ giert. Die Lichtstrahlung erzeugende Einrichtung erzeugt Licht mit einem vorbestimmten sich ändernden Muster in Richtung auf die zu überprüfende Oberfläche. Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Bildes des Lichtes der lichtstrahlerzeu­ genden Einrichtung vorgesehen, welches von der zu überprüfen­ den Oberfläche reflektiert wird, und zur Erzeugung eines Bil­ des des empfangenen Lichtes entsprechend dem Änderungsmuster des von der lichtstrahlerzeugenden Einrichtung erzeugten Lichtes. Eine Bildverarbeitungseinrichtung dient zur Erfassung eines Oberflächendefektabschnittes auf der zu überprüfenden Oberfläche durch Unterschreitung eines Bereiches, dessen Ände­ rungsmuster stark unterschiedlich ist von dem Änderungsmuster auf der Grundlage des Bildes des empfangenen Lichtes, das durch die Bild erzeugende Einrichtung geliefert wird.

Claims (21)

1. Vorrichtung zur Feststellung bzw. Überprüfung von Ober­ flächendefekten,
mit einer Einrichtung (13, 15, 60) zur Erzeugung einer Lichtstrahlung, die zur überprüfenden Oberfläche (11) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die Oberfläche als Spiegelfläche fungiert und das Licht in Richtung auf die zu überprüfende Oberfläche gerichtet wird,
mit einer Einrichtung (14, 54) zur Erzeugung eines Bildes der lichtstrahlungerzeugenden Einrichtung (13, 50, 60) nach Reflexion durch die zu überprüfende Oberfläche (11), und
mit einer Einrichtung (33) zur Bildverarbeitung, welche einen Oberflächendefektabschnitt der zu überprüfenden Oberfläche (11) auf der Basis des Bildes (15) erfaßt, das von der bilderzeugenden Einrichtung (14, 15) von dem emp­ fangenen Licht gemacht wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die die Lichtstrahlung bzw. die lichtstrahlerzeugende Einrichtung (13, 50, 60) ein Licht abstrahlt, das ein vorbestimmtes Änderungsmuster in Richtung auf die zu überwachende Oberfläche (11) richtet,
daß die bilderzeugende Einrichtung (14, 54) einen Ab­ schnitt, dessen Änderungsmuster äußerst unterschiedlich ist zu dem Änderungsmuster des empfangenen Licht-Bildes auf der Basis des durch die bilderzeugende Einrichtung (14, 54) erzeugenden empfangenen Licht-Bildes unterschei­ det, so daß der Oberflächendefektabschnitt (12) auf der zu überprüfenden Oberfläche (11) erfaßt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die lichtstrahlungerzeugende Einrichtung (13, 60) Licht abstrahlt, dessen Leuchtstärkeverteilung Abschnitte mit hohem Pegel und mit niedrigem Pegel enthält, wobei das Licht auf die zu überprüfende Oberfläche (11) gerich­ tet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die lichtstrahlungerzeugende Einrichtung (13) Licht in Richtung auf die zu überprüfende Oberfläche (11) strahlt, das eine Leuchtstärkeverteilung bzw. Leucht­ kraftverteilung hat, welche so eingestellt ist, daß eine Leuchtstärke allmählich von einem hohen Wert auf einen niedrigen Wert entlang einer vorbestimmten Richtung ge­ ändert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Bild erzeugende Einrichtung (14) das Bild der lichtstrahlungerzeugenden Einrichtung (13) nach Reflexion durch die zu überprüfende Oberfläche abbildet und das Bild (15) des aufgenommenen Lichtes entsprechend der Leuchtstärkeverteilung der lichtabstrahlenden Einrichtung (13) erzeugt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bildverarbeitende Einrichtung (13) einen Ab­ schnitt, dessen Änderungszustand der Leuchtstärkevertei­ lung wesentlich unterschiedlich ist gegenüber einem Ände­ rungszustand eines Umgebungsabschnittes, auf der Grundla­ ge des empfangenen Licht-Bildes unterscheidet, das durch die bilderzeugende Einrichtung (14) erzeugt wird, so daß der festgestellte bzw. unterschiedene Abschnitt als Ober­ flächendefektabschnitt (12) auf der zu überprüfenden Oberfläche (11) erfaßt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bildverarbeitungseinrichtung (33) eine Unter­ scheidung trifft, daß derjenige Oberflächendefektab­ schnitt (12) konvexe Form hat, wenn der Änderungszustand der Leuchtstärkeverteilung des Abschnittes, der als Ober­ flächendefektabschnitt (12) erfaßt würde, der gleiche ist wie der Änderungszustand der Leuchtstärkeverteilung des umgebenden Bereichs, und
daß die Bildverarbeitungseinrichtung (33) die Unterschei­ dung trifft, daß der Oberflächendefektabschnitt (12) eine konkave Form hat, wenn der Änderungszustand der Leucht­ stärkeverteilung des als Oberflächendefektabschnitt (12) erkannten Abschnittes entgegengesetzt ist bzw. unter­ schiedlich ist zu dem Änderungszustand der Leuchtstärke­ verteilung des umgebenden Bereichs.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bilderzeugende Einrichtung (14, 54) eine Kamera enthält, die ein Betrachtungsfeld besitzt, das so einge­ stellt ist, daß das Bild der lichtstrahlungerzeugenden Einrichtung (13, 50, 60), das durch die zu überprüfende Oberfläche (11) reflektiert wurde, über einen gesamten Entstehungsbereich bzw. Formationsbereich des empfangenen Licht-Bildes abgebildet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die bilderzeugende Einrichtung (14, 54) eine Einrich­ tung zur Erzeugung eines Widersignals aufweist, um das empfangene Licht-Bild (15) in ein Videosignal umzuwan­ deln.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bildverarbeitende Einrichtung (33) den Videosi­ gnalausgang der das Videosignal erzeugenden Einrichtung verarbeitet und eine Unterscheidung trifft gegenüber ei­ ner Position und einem dreidimensionalen Muster des Ober­ flächendefektabschnittes (12) auf der Basis einer Zeit­ messung bzw. Zeitsteuerung (Timing), zu welchem der ver­ arbeitete Wert einen vorbestimmten Wert überschreitet und einem Änderungszustand des verarbeiteten Wertes.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Lichtstrahlung erzeugende Einrichtung (60) Licht abstrahlt, derart, daß es eine Leuchtstärkevertei­ lung hat, die so eingestellt ist, daß abwechselnd Berei­ che mit hohen und niedrigen Pegeln auftreten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die bilderzeugende Einrichtung (14) das Bild der lichtstrahlungerzeugenden Einrichtung (60) nach Reflexion durch die zu überprüfende Oberfläche abbildet und das Bild (15) des empfangenen Lichtes derart erzeugt, daß es helle und dunkle Abschnitte hat, die der Leuchtstärkever­ teilung der lichtstrahlungerzeugenden Einrichtung (60) entsprechen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die bildverarbeitende Einrichtung (33) einen Ab­ schnitt unterscheidet, dessen Helligkeit wesentlich un­ terschiedlich ist von einem umgebenden Bereich in jedem der hellen und dunklen Abschnitte auf der Basis des von den bilderzeugenden Einrichtung erzeugten Bildes des emp­ fangenen Lichtes, so daß der festgestelle bzw. herausge­ fundene Abschnitt als Oberflächendefektabschnitt (12) der zu überprüfenden Oberfläche (11) erkannt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtstrahlungerzeugende Einrichtung (50) in Richtung auf die zu überprüfende Oberfläche (11) Licht abstrahlt, dessen Wellenlängenverteilung so eingestellt ist, daß eine Wellenlänge allmählich von einer langen Wellenlänge auf eine kurze Wellenlänge in einer vorbe­ stimmten Richtung geändert wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die bilderzeugende Einrichtung (54) das Bild der die Lichtstrahlung erzeugenden Einrichtung (50) nach Refle­ xion durch die zu überprüfende Oberfläche (11) abbildet und das Bild des empfangenen Lichtes so erzeugt, daß es eine Wellenlängenverteilung hat, die der Wellenlängenver­ teilung der Einrichtung (50) entspricht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die bildverarbeitende Einrichtung (33) einen Ab­ schnitt unterscheidet bzw. erkennt, dessen Änderungszu­ stand der Wellenlängenverteilung unterschiedlich ist von einem Änderungszustand eines umgebenden Abschnittes auf der Grundlage des von der bilderzeugenden Einrichtung (54) erzeugten Bildes des empfangenen Lichtes, so daß der erkannte bzw. als unterschiedlich festgestellte Abschnitt als Oberflächendefektabschnitt (12) auf der zu überprü­ fenden Oberfläche (11) erkannt wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die bildverarbeitende Einrichtung (33) eine Unter­ scheidung trifft, daß der Oberflächendefektabschnitt (12) konvex geformt ist, wenn der Änderungszustand der Wellen­ längenverteilung des als Oberflächendefektabschnitt (12) erkannten Abschnittes der gleiche ist wie der Änderungs­ zustand der Wellenlängenverteilung des umgebenden Be­ reichs, und
daß die bildverarbeitende Einrichtung (33) denjenigen Oberflächendefektabschnitt (12) als konkav geformt fest­ stellt, wenn der Änderungszustand der Wellenlängenvertei­ lung des als Oberflächendefektabschnitt (12) erkannten Abschnittes unterschiedlich ist zum Änderungszustand der Wellenlängenverteilung des umgebenden Abschnitts.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des durch die lichtstrahlungerzeugen­ de Einrichtung (50) abgestrahlten Lichtes auf den sicht­ baren Bereich eingestellt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtstrahlungerzeugende Einrichtung (50) in Richtung auf die zu überprüfende Oberfläche (11) Licht abstrahlt, dessen Farbmuster derart ist, daß die Farben sequentiell in einer vorbestimmten Reihenfolge entlang einer vorbestimmten Richtung geändert werden.

19. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die bilderzeugende Einrichtung (54) das Bild der lichtstrahlungerzeugenden Einrichtung (50) nach Reflexion durch die zu überprüfende Oberfläche (11) abbildet und das Bild (15) des empfangenen Lichtes so erzeugt, daß es ein Farbmuster entsprechend dem Farbmuster der die licht­ strahlungerzeugende Einrichtung (50) aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die bildverarbeitende Einrichtung eine Unterscheidung trifft gegenüber einem Abschnitt, dessen Änderungszustand des Farbmusters wesentlich unterschiedlich ist gegenüber dem Änderungszustand eines umgebenden Abschnittes auf der Grundlage des von der bilderzeugenden Einrichtung (54) erzeugten Bildes des empfangenen Lichtes, so daß der er­ kannte bzw. durch Unterscheidung ermittelte Abschnitt als Oberflächendefektabschnitt (12) auf der zu überprüfenden Oberfläche (11) erkannt wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die bildverarbeitende Einrichtung (33) eine Unter­ scheidung derart trifft, daß der Oberflächendefektab­ schnitt (12) eine konvexe Form hat, wen der Änderungs­ zustand des Farbmusters des als Oberflächendefektab­ schnitt (12) erkannten Bereichs der gleiche ist wie der Änderungszustand des Farbmusters des umgebenden Abschnit­ tes, während die bildverarbeitende Einrichtung (33) er­ kennt, daß der Oberflächendefektabschnitt (12) konkave Form hat, wenn der Änderungszustand des Farbmusters des als Oberflächendefektabschnitt (12) erkannten Abschnittes entgegengesetzt ist zum Änderungszustand des Farbmusters des umgebenden Bereichs.