JP2002156214A

JP2002156214A - 車体の検査方法

Info

Publication number: JP2002156214A
Application number: JP2000350700A
Authority: JP
Inventors: Michitoshi Okada; 道俊岡田; Tatsuya Matsunaga; 達也松永; Masahiro Kawachi; 雅弘河内
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】車体を構成する部材間の段差や隙間の状態を
非接触で効率良く計測する。【解決手段】光学式変位計のセンサヘッド２を車体表
面に向けて配備し、車体本体２１とドア２２との境界を
横切る方向に沿って順に計測を行う。変位計のコントロ
ーラは、しきい値ＴＨを越える計測値が得られた期間Ｃ
により部材間の隙間を検出するとともに、所定のサンプ
リング期間ａ，ｂにおける各平均計測値の差分をとるこ
とによって、部材間の段差を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、乗用車などの車
体の製造工程において、車体を構成する各部材の組立状
態を検査する技術に属し、特に、車体表面において、部
材間の隙間や段差の状態を検査する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な乗用車の車体は、一体形成され
た車体本体に、ドア，ボンネット，トランク・リッドな
どの開閉される部材を組み付けて形成される。車体表面
において、組み付けられた部材とその周囲との間には、
程度の差はあるが、隙間や段差が生じる。乗用車を購入
する際には、車体のデザイン、色など外観が重要視され
るので、車体表面の隙間や段差も出来るだけ小さくする
必要がある。また室内の気密性や静粛性を高めたり、走
行時の空気抵抗を小さくする意味からも、これらの隙間
や段差は、可能な限り小さくするのが望ましい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、車体表面
の隙間や段差を小さくする必要性があるにも関わらず、
現状の自動車メーカーでは、隙間や段差の大きさをゲー
ジにより計測する程度の対策しかとっていない。このよ
うな方法では、計測に時間がかかるため、検査部位が限
定されてしまい、十分な検査が行われないという問題が
ある。また車体を塗装した後にゲージを当てると、車体
に傷がつく虞があるため、検査の実施が可能な期間が限
定されてしまう、という問題もある。

【０００４】また組立工程においては、組立に使用され
る機械の動作量が徐々に変動して隙間や段差が広がる可
能性があるため、組立状態の時間的な変化を正確に把握
できるように車体毎の検査結果を記録していくのが望ま
しい。しかしながら人手により検査を行うと検査結果の
記録にも時間がかかるから、特に検査対象が多い場合に
は、十分な記録が行われなくなる虞がある。

【０００５】この発明は上記問題点に着目してなされた
もので、光学式変位計により組み立てられた部材間の境
界を横切る方向の変位を計測することにより、隙間や段
差の状態を非接触で効率よく検査することを第１の目的
とする。さらにこの発明では、上記光学式変位計による
検査結果を自動的に記録して、隙間や段差の経時変化を
確認したり、隙間または段差が不良に近くなる前に報知
を行うことにより、製造工程における組立状態の変化に
速やかに対応できるようにすることを、第２の目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明では、光学式変
位計を車体の表面に向けて２つの部材間の境界を横切る
方向における変位を計測し、その計測結果を用いて各部
材間の隙間または段差を検出するようにした。なお、隙
間および段差の両方を検出するようにしてもよい。

【０００７】ここでいう「部材」とは、前記した車体本
体、ならびにドア，ボンネット，トランク・リッド，可
動式ランプのランプホルダーのような車体本体に組み付
けられる部材のことである。

【０００８】光学式変位計は、レーザーダイオードなど
の光源や、ＰＳＤ，またはＣＣＤなどの受光素子が複数
配列された受光手段による光学系を具備し、光学的三角
測距の原理に基づき光学系から計測対象までの距離を計
測する。この光学式変位計を車体表面に向け、車体表面
の各位置に光を照射してその照射光に対する反射光を受
光すると、各位置毎の距離の計測結果から車体表面の変
位を計測することができる。この発明では、前記光学式
変位計を用いて２つの部材およびこれら部材間の境界部
分に対する計測を行い、その結果を用いて部材間の隙間
や段差に相当する変位を検出することができる。

【０００９】例えば光学式変位計により２つの部材間の
境界を横切る方向に沿ってスポットビームを順に照射す
ると、前記車体表面の変位の状態を示すデータとして、
観測対象部位までの距離の経時変化を示すデータが生成
される。この計測値の経時変化を用いて部材間の隙間を
検出する場合は、毎時の計測値を所定のしきい値と比較
するなどして、各部材間の隙間に対応する変位が現れた
期間（距離の計測値が大きくなる方向に変位した期間で
あり、場合によっては計測不能となった期間を含む。）
を検出する。

【００１０】前記計測値の経時変化を用いて部材間の段
差を検出する場合は、部材毎に、それぞれ前記計測値の
経時変化からその部材の計測期間に対応する計測値を抽
出し、部材間での計測値の差を求めることによって、部
材間の段差に対応する変位量を検出する。なお、各部材
の計測期間は、あらかじめサンプルの車体などを用いた
計測によって求めておくことができる。

【００１１】また光学式変位計により、２つの部材間の
境界を横切る方向にラインの長さ方向を対応させたライ
ンビームを照射すると、車体表面の変位状態を示すデー
タは、前記ラインビームの照射領域内における計測値の
分布状態、言い換えれば車体上に形成された光切断線の
長さ方向に沿った計測値の分布状態として示される。な
お、この計測値の分布状態を精度良く抽出するために
は、光学式変位計にＣＣＤなどの受光素子を２次元配列
した構成の受光部を組み込むのが望ましい。

【００１２】前記計測値の分布から部材間の隙間を検出
する場合は、領域内の各計測値を前記ラインの長さ方向
に沿って順にしきい値と比較するなどして、各部材間の
隙間に対応する変位が現れた領域（距離の計測値が大き
くなる方向に変位した領域ならびに計測不能となった領
域を含む。）を検出する。また部材間の段差を検出する
場合は、前記計測値の分布において各部材に対応する領
域内の計測値を抽出し、これら部材毎の計測値の差を求
めることにより、部材間の段差に対応する変位量を検出
する。

【００１３】上記の方法によれば、車体に接触すること
なく、車体本体に組み付けられた部材とその周囲との間
の隙間や段差を計測することができるので、車体の組立
工程の途中であっても、組立や塗装が完了した時点で
も、随時、検査を行うことができる。なお、前記計測対
象領域は１箇所に限らず、検査対象の部材の縁部にかか
る複数箇所を計測して、同様の検査を行うのが望まし
い。さらに検査対象の部材の縁部に沿って計測領域を移
動させながら、順に計測を行うようにすれば、部材の周
囲に対する隙間、段差の状態をくまなく検査することが
可能になる。

【００１４】好ましい態様では、光学式変位計またはこ
の光学式変位計からの出力を受け付ける装置において、
検出した隙間または段差の大きさを所定のしきい値と比
較し、各比較結果を出力する。このような方法によれ
ば、変位計からの出力により、発生している隙間や段差
が許容できる大きさであるか否かを簡単に判別でき、隙
間や段差の大きい車体を不良品として速やかに特定する
ことができる。

【００１５】さらに他の態様では、前記光学式変位計ま
たはこの光学式変位計からの出力を受け付ける装置にお
いて、検出した隙間または段差の大きさ、または前記大
きさを所定のしきい値と比較した結果を、車体毎に所定
の記憶手段に記憶させる。なお記憶手段とは、装置内部
のメモリのほか、所定の記録媒体（フロッピー（登録商
標）ディスクやＣＤ−ＲＯＭなど）であってもよい。こ
の態様によれば、検査の結果を自動的に蓄積することが
できるので、人手による記録をとる必要がなく、検査に
かかる手間がさらに削減される。また記録データから車
体の組立状態の経時変化を確認することができるので、
製造工程の途中で隙間や段差が大きくなるような場合
に、いずれの時点で不具合が発生したかをチェックする
など、記録データを製造工程の見直しに利用して、不良
品の発生を防止することができる。

【００１６】さらに別の態様では、光学式変位計または
この光学式変位計からの出力を受け付ける装置におい
て、検出した隙間または段差の大きさを所定のしきい値
と比較するとともに、検出値としきい値との差が所定値
以内になったとき、その状態を報知する信号を出力する
ようにしている。なお、隙間および段差の両方を検出す
る場合は、少なくともいずれか一方の検出値としきい値
との差が所定値以内になった時点で、その状態を報知す
る信号を出力するとよい。この態様によれば、組立状態
が徐々に変化して隙間または段差が大きくなっても、不
良になる前に作業員にその状態を報知することができる
から、機械の動作量を設定し直すなどの対応により、不
良の発生を防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、乗用車の外観、およびこ
の乗用車の車体の組立状態を示す。図中、車体表面を矢
印Ａの方向から見た車体の組立状態が、円内の模式図に
示されている。図中の２１は、車体本体、２２は前側ド
アであって、両者の間には、所定量の隙間と段差とが生
じている。

【００１８】なお上記の隙間や段差は、車体本体とドア
との間に限らず、前後のドア２２，２３間にも発生す
る。またドア以外に、ボンネットやトランク・リアなど
の開閉部材や可動ランプのランプホルダーのように車体
本体２１から出没する部材においても、これら部材と車
体本体２１との間には隙間や段差が生じる。

【００１９】この実施例では、車体の組立工程におい
て、または組立終了後に、前記部材間の隙間や段差の状
態を光学式変位計を用いて計測し、許容される値より大
きな隙間や段差が発生しているか否かを検査するように
している。

【００２０】図２は、前記検査に使用される光学式変位
計（以下、単に「変位計」という。）の構成を示す。こ
の実施例の変位計１は、制御主体であるコントローラ３
に、センサヘッド２，モニタ４，コンソール５などを接
続した構成のものである。センサヘッド２には、レーザ
ーダイオード１５や２次元配列されたＣＣＤ１６（いず
れも図３に示す。）などによる光学系が組み込まれてい
る。このセンサヘッド２は、車体表面に向けて配備され
て、車体表面にレーザービームを照射するとともに、こ
のビーム照射に同期するタイミングで車体からの反射ビ
ームの受光状態を示すビデオ信号を生成し、コントロー
ラ３に出力する。

【００２１】コントローラ３は、マイクロコンピュータ
による制御部１０を主体とし、そのほか、センサヘッド
２からのビデオ信号を受ける増幅回路６，前記ビデオ信
号をディジタル変換するためのＡ／Ｄコンバータ７，外
部機器１３とデータのやりとりを行うためのＩ／Ｏイン
ターフェイス８，Ｄ／Ａコンバータ９などが組み込まれ
ている。なお、外部機器１３としては、プログラマブル
コントローラやパーソナルコンピュータなどが接続され
る。

【００２２】前記制御部１０には、主要な処理を行うた
めの計測・制御システム１１と、前記モニタ４の画面上
にユーザーインターフェイスを展開するためのＧＵＩシ
ステム１２とが設定される。計測・制御システム１１
は、センサヘッド２にタイミング信号を伝送して、前記
レーザーダイオード１５や２次元ＣＣＤ１６を同期した
タイミングで駆動する。また計測・制御システム１１
は、前記Ａ／Ｄコンバータ７より反射光の受光状態を示
すディジタル画像を取り込んで車体表面の変位を計測し
た後、その計測結果から部材間における隙間や段差を検
出する。

【００２３】前記変位の計測結果や、隙間や段差の検出
結果は、モニタ４に表示されるほか、外部機器１３に出
力される。なお、この出力は、Ｉ／Ｏインターフェイス
８を介したディジタル信号と、Ｄ／Ａコンバータ９によ
り変換されたアナログ信号とにより行われる。

【００２４】図３は、前記センサヘッド２の光学系の構
成を計測処理の原理とともに示す。図３（１）におい
て、１５は光源となるレーザーダイオードを、１６は受
光部を構成する２次元ＣＣＤを、１７は受光用のレンズ
を、それぞれ示す。レーザーダイオード１５から出射さ
れた光は、図示しないスリットや投光用のレンズを介し
て計測対象物１８の上面に照射される。

【００２５】計測対象物１８からの反射光の一部は、前
記受光用レンズ１７を介して２次元ＣＣＤ１６に導かれ
るが、この反射光の２次元ＣＣＤ１６への結像位置は、
前記計測対象物１８の高さ位置によって変化する。

【００２６】図３（２）は、計測対象物１８が図３
（１）のＡの位置にあるときに得られる画像、図３
（３）は、計測対象物１８が図３（２）のＢの位置にあ
るときに得られる画像であって、それぞれ前記レーザー
ビームの反射光像１９が現れている。図３（２）（３）
において、画像の左端および右端は、それぞれ変位計１
の計測可能領域の上限、下限に対応する。この計測可能
領域において、計測対象物１８がセンサヘッド２に近づ
くほど、反射光像１９は左側に移動し、計測対象物１８
がセンサヘッド２から遠ざかるほど、反射光像１９は右
側に移動する。よって画像上の反射光像の座標位置を三
角測距の原理にあてはめることにより、センサヘッド２
から計測対象物８までの距離（具体的には、例えばレー
ザーダイオード１５から計測対象物１８の上面までの距
離）が算出されることになる。

【００２７】この実施例では、上記構成の光学系を用い
て車体を構成する部材間の境界を横切る方向における変
位の状態を計測することにより、部材間の隙間や段差を
検出するようにしている。以下、前記車体本体とドアと
の組立状態を検査する場合を例に、隙間および段差を検
出する具体的な方法を説明する。

【００２８】図４は、センサヘッド２からスポットビー
ムを照射する場合の検査方法を示す。この例では、図４
（１）に示すように、車体本体２１からドア２２の方へ
とセンサヘッド２を徐々に動かしながらビームを照射す
る。この場合、２次元ＣＣＤ１６は、光が照射される毎
の画像を生成しており、前記コントローラ３では、毎時
生成された画像を処理してセンサヘッド２から光の反射
位置までの距離を計測する。この距離の計測値は、前記
制御部１０内の図示しないメモリに順に蓄積され、図４
（２）に示すような変位状態を示すデータが作成され
る。なお、センサヘッド２は、計測開始時に、手動また
は図示しない位置決め手段により、車体の特定位置に向
けて位置決めされる。ただしセンサヘッド２を固定して
車体側を移動させてゆき、両者の位置関係が所定の状態
になった時点から計測を開始してもよい。

【００２９】図４（２）は、車体本体２１とドア２２と
の境界を挟む所定の計測領域内の変位状態（センサヘッ
ド２と計測対象部位との間の距離の経時的な変化）を示
すもので、横軸に時間、縦軸に計測された距離が示され
ている。なお時間を示す横軸は、図４（１）のセンサヘ
ッド２の進む方向に対応し、縦軸においては、距離が小
さいほど上方に対応づけられる。

【００３０】前記計測領域において、各部材２１，２２
の表面が平坦面であれば、これら部材２１，２２に対応
する計測期間（図４（２）中、Ａ，Ｂで示す）では、ほ
ぼ安定した計測値が得られる。しかしながら両部材２
１，２２間の隙間に対応する計測期間（図４（２）の
Ｃ）には、各部材に対し大きな変位が現れ、場合によっ
ては測定不可能な状態になる。また各部材２１，２２間
の計測値を比較すると、部材間の段差に対応する差異が
認められる。

【００３１】図４（２）中のＴＨは、前記隙間に対応す
る値の大きな計測値を抽出するためのしきい値であり、
ａは車体本体に対する計測値を抽出するためのサンプリ
ング期間を、ｂはドアに対する計測値を抽出するための
サンプリング期間を、それぞれ示す。これらしきい値Ｔ
Ｈ，サンプリング期間ａ，ｂは、あらかじめサンプルの
車体を計測した結果などから特定されたもので、前記制
御部１０の計測・制御システム１１内に設定される。

【００３２】計測・制御システム１１では、各時点の計
測値をしきい値ＴＨと比較し、計測値がしきい値ＴＨを
越える時間Ｃを計測するとともに、各サンプリング期間
ａ，ｂにおける計測値の平均値を算出する。さらに計測
・制御システム１１は、前記時間Ｃとセンサヘッド２の
移動速度とを用いて隙間の大きさを算出し、各サンプリ
ング期間ａ，ｂにおける平均計測値の差をとることによ
って段差の大きさを算出する。

【００３３】図５は、センサヘッド２からラインビーム
を照射する場合の検査方法を示す。この場合のセンサヘ
ッド２は、図５（１）に示すように、車体上に前記計測
領域に相当する長さのライン像を形成するラインビーム
を照射する。前記ラインビームは、隙間位置を挟んで車
体本体２１とドア２２との双方にかかる範囲に照射され
る。この場合、２次元ＣＣＤ１６による画像上には、こ
の光の照射範囲に対応する大きさの反射光像が現れてお
り、コントローラ３において、前記反射光像内の各画素
に対応する距離を計測することにより、図５（２）に示
すような変位状態（計測領域内における場所毎のセンサ
ヘッド２と計測対象物との間の距離）を示すデータが作
成される。なお、図５（２）の横軸は、前記車体上のラ
イン像の長さ方向に対応するものであり、前記図３
（２）（３）の画像の図において、紙面の縦方向に相当
する。

【００３４】図５（２）において、Ａ１は車体本体に対
応する計測値が得られた領域を、Ｂ１はドアに対応する
計測値が得られた領域を、Ｃ１は両部材間の隙間に対応
する計測値が得られた領域をそれぞれ示す。この実施例
では、図４と同様のしきい値ＴＨのほか、車体本体２１
に対する計測値を抽出するためのサンプリング領域ａ
１、およびドア２２に対応する計測値を抽出するための
サンプリング領域ｂ１を設定する。そしてしきい値ＴＨ
により抽出された領域Ｃ１の幅長さを隙間の大きさとし
て検出するとともに、各サンプリング領域ａ１，ｂ１に
おける平均計測値の差をとって、その差の値を両部材間
の段差の大きさとする。

【００３５】車体本体２１とドア２２以外の部材間にお
いても、前記図４，５と同様の方法で隙間や段差の大き
さを検出することができる。このように変位計を用いた
計測によれば、車体に接触することなく、部材間の隙間
や段差を精度良く検出することができる。しかも作業者
は、モニタ４の表示を確認することにより、隙間や段差
の大きさが許容値以内であるか否かを簡単に判別するこ
とができるので、検査にかかる時間や労力を大幅に削減
することができる。

【００３６】さらに、実際の検査においては、図６
（１）に示すように、検査対象の部材（図示例ではドア
２２）の縁部にかかる複数位置に計測領域Ｒを設定して
順に検査を行うのが望ましい。または図６（２）に示す
ように、部材２２の縁部に沿って計測領域Ｒを移動させ
つつ順次検査を行うようにすれば、部材の周囲全体に対
する隙間や段差をくまなく検出して、各位置毎に適否を
判別することができる。なお、図６（１）（２）におい
ては、計測領域Ｒの厚み（部材２２の縁部に直交する方
向の長さ）を比較的大きく示しているが、実際の計測領
域Ｒの厚みは、レーザービームに対応して比較的小さな
値をとる。

【００３７】またこの実施例では、隙間や段差の大きさ
を計測して出力するにとどめているが、さらに計測され
た隙間や段差の値をそれぞれ所定のしきい値と比較すれ
ば、隙間や段差の適否を自動的に判別することが可能と
なる。さらに隙間や段差の大きさ、または前記判別結果
を、コントローラ３または外部機器１３内のメモリに蓄
積するようにすれば、製造工程における隙間や段差の経
時変化をチェックすることが可能となる。

【００３８】さらに前記隙間や段差をしきい値と比較す
る場合に、いずれか一方の値と対応するしきい値との差
が所定値以内になったときに、コントローラ３または外
部機器１３から報知用の信号を出力するように構成して
もよい。この場合、前記製造工程において機械の動作量
の経時変化などにより車体の組立状態が変動しても、そ
の状態が不良レベルに達する前に、表示灯、警報ブザー
などの報知手段を作動させて作業者に報知することがで
きる。よって作業者は、機械の動作量を再調整するなど
の対応をとることによって、不良品の発生を未然に防ぐ
ことができる。

【００３９】

【発明の効果】上記したようにこの発明では、光学式変
位センサにより車体表面の変位を計測することによっ
て、車体を構成する部材間の隙間や段差を検出するよう
にしたから、各部材の組立状態を車体に接触することな
く効率良く検査することができ、また検査を行う時期を
随時設定することができる。またこの検出結果または検
出結果をしきい値と比較した結果を自動的に記録した
り、検出された値がしきい値に近くなった時点で報知を
行うこともできるので、製造工程における組立状態の変
化に速やかに対応して、不良品の発生を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】乗用車の外観を示す斜視図、およびその車体の
組立状態の模式図である。

【図２】光学式変位計の構成を示すブロック図である。

【図３】変位計の光学系の構成および計測処理の原理を
示す説明図である。

【図４】部材間の隙間および段差を計測する方法の具体
例を示す説明図である。

【図５】部材間の隙間および段差を計測する方法の具体
例を示す説明図である。

【図６】計測領域の設定例を示す説明図である。

【符号の説明】

１光学式変位計２センサヘッド３コントローラ１０制御部１３外部機器２１車体本体２２ドア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河内雅弘京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町 801番地オムロン株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA22 AA25 CC11 DD06 FF09 FF44 GG06 HH04 HH05 JJ03 JJ26 LL28 MM03 MM07 PP22 QQ00 QQ01 QQ03 QQ25 QQ31 QQ42 2F112 AA06 AA09 BA05 CA05 DA26 FA07 FA21 FA45 3D114 AA01 AA07 BA11 BA12 BA13 GA11 HA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車体の組立状態を検査する方法であっ
て、光学式変位計を車体の表面に向けて２つの部材間の境界
を横切る方向における変位を計測し、その計測結果を用
いて各部材間の隙間または段差を検出することを特徴と
する車体の検査方法。
【請求項２】請求項１に記載された検査方法におい
て、前記光学式変位計により２つの部材間の境界を横切る方
向に沿ってスポットビームを順に照射し、得られた計測
値の経時変化から各部材間の隙間に対応する変位が現れ
た期間、または各部材間の段差に対応する変位量の少な
くとも一方を検出する車体の検査方法。
【請求項３】請求項１に記載された検査方法におい
て、前記光学式変位計により２つの部材間の境界を横切る方
向にラインの長さ方向を対応させたラインビームを照射
し、このビームの照射領域内の計測値の分布状態から各
部材間の隙間に対応する変位が現れた領域、または各部
材間の段差に対応する変位量の少なくとも一方を検出す
る車体の検査方法。
【請求項４】請求項１に記載された検査方法におい
て、前記光学式変位計またはこの光学式変位計からの出力を
受け付ける装置において、検出した隙間または段差の大
きさを所定のしきい値と比較し、各比較結果を出力する
車体の検査方法。
【請求項５】請求項１に記載された検査方法におい
て、前記光学式変位計またはこの光学式変位計からの出力を
受け付ける装置において、検出した隙間または段差の大
きさ、または前記大きさを所定のしきい値と比較した結
果を、車体毎に所定の記憶手段に記憶させる車体の検査
方法。
【請求項６】請求項１に記載された検査方法におい
て、前記光学式変位計またはこの光学式変位計からの出力を
受け付ける装置において、検出した隙間または段差の大
きさを所定のしきい値と比較するとともに、検出値とし
きい値との差が所定値以内になったとき、その状態を報
知する信号を出力する車体の検査方法。