(57)【要約】      （修正有）【課題】工程前に設定した所定のワークあるいは所定の部位を、工程後の複数のワークの中から効率よく特定することが可能な、ワークの特定方法および品質管理方法を提供する。【解決手段】仕様の同じ複数のワークを群にして所定の工程を通過させる製造ラインにおいて、前記工程前に設定した所定のワークを、前記工程後の複数のワーク内にて特定するワークの特定方法であって、前記工程前の複数のワーク内に前記所定のワークを被検査ワークとして設定し、特徴点と当該特徴点にかかる特徴量ベクトルとを取得し、前記工程後の複数のワークについて、前記所定のワークと同様にして、特徴点と当該特徴点にかかる特徴量ベクトルとを取得し、これらと、前記工程前に取得した前記所定のワークの特徴点および特徴量ベクトルとを照合することで、前記所定のワークを、前記工程後の複数のワーク内にて前記被検査ワークとして特定する。【選択図】図２
2020126400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕様の同じ複数のワークを群にして所定の工程を通過させる製造ラインにおいて、前記工程前に設定した所定のワークを、前記工程後の複数のワーク内にて特定するワークの特定方法であって、
前記工程前の複数のワーク内に前記所定のワークを被検査ワークとして設定し、特徴点と当該特徴点にかかる特徴量ベクトルとを取得し、
前記工程後の複数のワークについて、前記所定のワークと同様にして、特徴点と当該特徴点にかかる特徴量ベクトルとを取得し、これらと、前記工程前に取得した前記所定のワークの特徴点および特徴量ベクトルとを照合することで、前記所定のワークを、前記工程後の複数のワーク内にて前記被検査ワークとして特定することを特徴とするワークの特定方法。
【請求項２】
前記特徴点を、前記ワークの外観画像における局所的な輝度変化で設定されるエッジの交点とし、
前記特徴量ベクトルを、前記特徴点を形成するエッジの交点角度および前記特徴点の輝度変化を含むものとし、
前記工程前に、前記被検査ワークから取得した、特徴点および特徴量ベクトルと、前記工程後に、前記複数のワークから取得した、特徴点および特徴量ベクトルとを、幾何学的な制約条件下のマッチングにより照合し、
前記照合により一致するとみられる特徴点の個数が最多のワークを、前記被検査ワークに特定することを特徴とする請求項１に記載のワークの特定方法。
【請求項３】
前記工程前の前記被検査ワークの品質と、前記工程後に、請求項１または請求項２に記載のワークの特定方法により前記被検査ワークに特定されたワークの品質とを取得し、これらを比較可能にして保管することを特徴とするワークの品質管理方法。
【請求項４】
一つの大きなワークを所定の工程を通過させた後に仕様の同じ複数の小さなワークに分割する製造ラインにおいて、前記工程前に設定した所定の部位を、前記工程後の複数のワーク内にて特定するワークの特定方法であって、
前記工程前の大きなワーク内に所定の部位を被検査部位として設定し、特徴点と当該特徴点にかかる特徴量ベクトルとを取得し、その後、前記大きなワークを複数の小さなワークに切り出し、
前記工程後の複数のワークについて、前記所定の部位と同様にして、特徴点と当該特徴点にかかる特徴量ベクトルとを取得し、これらと、前記工程前に取得した前記所定の部位の特徴点および特徴量ベクトルを照合することで、前記所定の部位を、前記工程後の複数のワーク内にて前記被検査部位として特定することを特徴とするワークの特定方法。
【請求項５】
前記工程前の前記被検査部位の品質と、前記工程後に、請求項４に記載のワークの特定方法により前記被検査部位に特定されたワークの品質とを取得し、これらを比較可能にして保管することを特徴とするワークの品質管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仕様の同じ複数のワークを群にして所定の工程を通過させる製造ライン、あるいは、一つの大きなワークを所定の工程を通過させた後に仕様の同じ複数の小さなワークに分割する製造ラインに適用可能な、ワークの特定方法およびワークの品質管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁石、セラミック、鋳物などの製品は、原料の粉砕後、成形、焼結、加工などの複数の工程を経た後に完成する。そこで、品質の良い製品を製造するには、製造途中の工程に、半製品や製造終了時の完成品（以降、ワークと総称する）に対し、寸法測定、密度測定、外観検査など様々な検査をする必要がある。しかし、検査の実施にはコストがかかるため、全数検査ではなく、抜取検査になることもある。
【０００３】
このような抜取検査は、一般的に、仕様の同じ複数のワークが群にして所定の工程を通過するような製造ラインでは、工程後の複数のワークから無作為に選んだ数パーセントのワークについて行われる。また、一つの大きなワークが所定の工程を通過した後に仕様の同じ複数の小さなワークに分割されるような製造ラインでは、大きなワークから無作為に選んだ数箇所の部位について行われる。
【０００４】
一方、無作為に選んだワークまたは部位を一度抜取検査した後、以降の工程後にて、同じワークまたは同じ部位（同じ部位に隣接する部位のこともある）を繰り返し検査しようとすることがある。その場合、工程前に設定した所定のワークを、工程後の複数のワーク内にて特定する必要がある。
【０００５】
工程前に設定した所定のワークを、工程後の複数のワークの中から特定する方法としては、たとえば、特許文献１がある。特許文献１の方法は、部品又は生産物、すなわちワークに形成された梨地模様を含む撮像画像から、梨地模様の画像を抽出し、抽出された梨地模様の画像特徴と、予め記憶されている画像特徴とを照合することで、同一個体であるか否かを識別する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１６３０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の方法によれば、ワークに刻印やシールの貼付等をすること無しに、工程前に設定した所定のワークを、工程後の複数のワークの中から特定することが可能である。しかし、特許文献１の方法は、工程前に設定した所定のワークの画像データに対し、工程後のワークの画像データを一つずつ照合する必要があり、画像の撮像や照合に負荷がかかる問題があった。特に、ロボットでワークをピッキングするようなリアルタイム性が必要な状況への適用は難しい問題があった。
【０００８】
そこで、本発明では、仕様の同じ複数のワークを群にして所定の工程を通過させる製造ライン、あるいは、一つの大きなワークを所定の工程を通過させた後に仕様の同じ複数の小さなワークに分割する製造ラインにおいて、工程前に設定した所定のワークあるいは所定の部位を、工程後の複数のワークの中から効率よく特定することが可能な、ワークの特定方法、および、このワークの特定方法を利用したワークの品質管理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のワークの特定方法は、仕様の同じ複数のワークを群にして所定の工程を通過させる製造ラインにおいて、前記工程前に設定した所定のワークを、前記工程後の複数のワーク内にて特定するワークの特定方法であって、前記工程前の複数のワーク内に前記所定のワークを被検査ワークとして設定し、特徴点と当該特徴点にかかる特徴量ベクトルとを取得し、前記工程後の複数のワークについて、前記所定のワークと同様にして、特徴点と当該特徴点にかかる特徴量ベクトルとを取得し、これらと、前記工程前に取得した前記所定のワークの特徴点および特徴量ベクトルとを照合することで、前記所定のワークを、前記工程後の複数のワーク内にて前記被検査ワークとして特定する。
【００１０】
また、本発明のワークの特定方法は、前記特徴点を、前記ワークの外観画像における局所的な輝度変化で設定されるエッジの交点とし、前記特徴量ベクトルを、前記特徴点を形成するエッジの交点角度および前記特徴点の輝度変化を含むものとし、前記工程前に、前記被検査ワークから取得した、特徴点および特徴量ベクトルと、前記工程後に、前記複数のワークから取得した、特徴点および特徴量ベクトルとを、幾何学的な制約条件下のマッチングにより照合し、前記照合により一致するとみられる特徴点の個数が最多のワークを、前記被検査ワークに特定してもよい。
【００１１】
また、本発明のワークの品質管理方法は、前記工程前の前記被検査ワークの品質と、前記工程後に上記のワークの特定方法により前記被検査ワークに特定されたワークの品質とを取得し、これらを比較可能にして保管する。
【００１２】
また、本発明のワークの特定方法は、一つの大きなワークを所定の工程を通過させた後に仕様の同じ複数の小さなワークに分割する製造ラインにおいて、前記工程前に設定した所定の部位を、前記工程後の複数のワーク内にて特定するワークの特定方法であって、前記工程前の大きなワーク内に所定の部位を被検査部位として設定し、特徴点と当該特徴点にかかる特徴量ベクトルとを取得し、その後、前記大きなワークを複数の小さなワークに切り出し、前記工程後の複数のワークについて、前記所定の部位と同様にして、特徴点と当該特徴点にかかる特徴量ベクトルとを取得し、これらと、前記工程前に取得した前記所定の部位の特徴点および特徴量ベクトルを照合することで、前記所定の部位を、前記工程後の複数のワーク内にて前記被検査部位として特定する。
【００１３】
また、本発明のワークの品質管理方法は、前記工程前の前記被検査部位の品質と、前記工程後に、上記ワークの特定方法により前記被検査部位に特定されたワークの品質とを取得し、これらを比較可能にして保管する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、工程後の複数のワークを同時に一つの画像内に撮像して照合できるので、ワークを特定する過程において、画像の撮像や照合の負荷を軽減することができる。
これにより、仕様の同じ複数のワークを群にして所定の工程を通過させる製造ライン、あるいは、一つの大きなワークを所定の工程を通過させた後に仕様の同じ複数の小さなワークに分割する製造ラインにおいて、ワークに刻印やシール等の貼付をすること無しに、工程前に設定した所定のワークあるいは所定の部位を、工程後の複数のワーク内から効率よく特定できる。
また、上記ワークの特定方法を用いることにより、工程前後におけるワーク品質の変化を、容易に管理できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の説明に用いる製造ラインの模式図を示したものである。
【図２】図１の製造ラインにおけるワークの流れについて説明したフローチャートである。
【図３】図２のステップ１１７を詳細に説明したフローチャートである。
【図４】被検査ワークを特定した結果を示す図の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のワーク特定方法およびワーク品質管理方法について、実施形態を用いて詳細に説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の説明に用いる製造ラインは、焼成工程と加工工程とを連続して備える製造ラインである。この製造ラインでは、仕様の同じ複数のワークを群にして焼成炉１０５にて焼成した後、同じく仕様の同じ複数のワークを群にして加工装置１０８にて加工することができる。
【００１８】
また、本製造ラインでは、仕様の同じ複数のワークを、焼成工程から加工工程に移動させるのに、ロボット１０１ａを用いることができる。すなわち、ロボット１０１ａにより、トレイ１０６ａ上の仕様の同じ複数のワークを、コンベア１０７ａ上に運ぶことができる。また、上記複数のワークの中の被検査ワークを、ロボット１０１ａにより、トレイ１０６から、検査装置１０２ａ、画像撮像装置１０３ａに運んだ後、コンベア１０７ａに運んで戻すこともできる。
また、加工装置１０８に投入された仕様の同じ複数のワークは、コンベア１０７ｂ、コンベア１０７ｃに排出されるが、排出されたワークの中の被検査ワークを、ロボット１０１ｂにより検査装置１０２ｂに運んだ後、コンベア１０７ｃに戻すことができる。
【００１９】
また、検査装置１０２ａ、検査装置１０２ｂは、ロボット１０１ａ、あるいは、ロボット１０１ｂにより運ばれた被検査ワークの品質を検査することができる。
また、画像撮像装置１０３ａ、画像撮像装置１０３ｂは、ロボット１０１ａにより運ばれたワーク、あるいは、コンベア１０７ｂにより運ばれた被検査ワークを撮像することができる。
【００２０】
なお、ロボット１０１ａ、ロボット１０１ｂ、検査装置１０２ａ、検査装置１０２ｂ、画像撮像装置１０３ａ、画像撮像装置１０３ｂは、いずれも、ローカルエリアネットワーク１０４に接続されており、抜取検査制御コンピュータ１００により制御されるようにしている。また、抜取検査制御コンピュータ１００は、これらの制御以外にも、画像データの照合・保存や品質データの保管もできるようにしている。
【００２１】
また、上記製造ラインでは、ロボット、検査装置、画像撮像装置などを、夫々個別の装置としているが、例えば、検査装置１０２ａと画像撮像装置１０３ａとを一緒にして、画像撮像機能を備えた検査装置のような形態にしてもよい。同様に、ロボット１０１ｂと画像撮像装置１０３ｂとを一緒にして、画像撮像機能を備えたロボットのような形態にしてもよい。また、ローカルエリアネットワークでの画像の伝送量を低減する目的で、抜取検査制御コンピュータ１００と画像撮像装置１０３ｂを一体化してもよい。
【００２２】
次に、図２のフローチャートを用いて、図１の製造ラインのワークの流れについて説明する。
【００２３】
まず、ステップ１１１にて、焼成炉１０５から排出されたトレイ１０６に並んでいる仕様の同じ複数のワーク、すなわち、焼成工程が完了した仕様の同じ複数のワークの中から、ロボット１０１ａが無作為にあるワークをピッキングし、このワークを、被検査ワークとして検査装置１０２ａに運ぶ。
次に、ステップ１１２にて、検査装置１０２ａに運ばれた被検査ワークを、検査装置１０２ａにて検査して、焼成工程後の品質を評価する。
次に、ステップ１１３にて、検査が完了した被検査ワークを、画像撮像装置１０３ａに運び、外観画像を撮像する。撮像した画像は、画像データとして抜取検査制御コンピュータ１００に伝送する。
【００２４】
なお、ステップ１１３では、外観画像に撮像するワークの部位は、予め、次の検査までに姿や形の変化が少ない部位を設計情報から選ぶのが好ましい。加えて、次の工程がバリなどの不要な部位を除去する加工工程であるので、主に除去しない部位を撮像するのが好ましい。
【００２５】
次に、ステップ１１４にて、画像撮像装置１０３ａにて撮像が終わった被検査ワークを、ロボット１０１ａによりコンベア１０７ａに運ぶ。
また、上記ステップと平行するステップ１２１にて、トレイ１０６に並んでいる被検査ワーク以外の仕様の同じ複数のワークを、ロボット１０１ａによりコンベア１０７ａに運ぶ。
なお、被検査ワークは、検査や撮像を行った後、コンベア１０７ａに運ばれるため、他の仕様の同じ複数のワークに遅れてコンベア１０７ａに運ばれる可能性がある。しかし、本発明の品質管理方法は、このような遅れによらず、仕様の同じ複数のワークについて品質管理できるものであり、遅れを取り戻すような手当てを行う必要はない。
【００２６】
次に、ステップ１１５にて、コンベア１０７ａにより運ばれた被検査ワークを含む仕様の同じ複数のワークが、加工装置１０８を通過する。
【００２７】
次に、ステップ１１６にて、加工装置１０８から排出され、コンベア１０７ｂからコンベア１０７ｃに運ばれる途中の仕様の同じ複数のワークについて、画像撮像装置１０３ｂにより、外観画像を撮像する。そして、撮像した外観画像は、画像データとして抜取検査制御コンピュータ１００に伝送する。画像枚数の削減や後述する照合処理の負荷低減の観点から、画像撮像装置１０３ｂで撮像する外観画像には、複数のワークが同時に撮像される。
なお、この外観画像の撮像は、仕様の同じ複数のワークから被検査ワークを探索し特定するために行うものであり、上記複数のワーク全てを撮像してもよいが、被検査ワークを撮像できることを前提に、上記複数のワークの中の一部を撮像してもよい。このようにすることで、被検査ワークを特定する工数を短縮することができる。
【００２８】
次に、ステップ１１７にて、画像撮像装置１０３ａで被検査ワークを撮像した外観画像と、画像撮像装置１０３ｂで複数のワークを撮像した外観画像について、特徴点と当該特徴点にかかる特徴量ベクトルとを算出する。そして、これらを照合することで、画像撮像装置１０３ａにて外観画像を撮像した被検査ワークを、画像撮像装置１０３ｂにて撮像した複数のワークの外観画像の中から探索し特定する。なお、画像撮像装置１０３ｂにて複数のワークを撮像するが、分解能の観点から複数枚の画像を撮像した後に複数の画像データを結合してもよい。（なお、本ステップについては、以降の段落で詳細に説明する。）
【００２９】
次に、ステップ１１８にて、見つけ出した被検査ワークの外観画像に対応するワークを、コンベア１０７ｃ上からロボット１０１ｂによりピッキングし、検査装置１０２ｂに運ぶ。
次に、ステップ１１９にて、検査装置１０２ｂに運ばれたワークを、検査装置１０２ｂにて検査する。
最後に、ステップ１２０にて、検査が終了したワークを、ロボット１０１ｂにより、コンベア１０７に戻す。
【００３０】
図３は、図２のステップ１１７を詳細に説明したフローチャートであり、画像撮像装置１０３で撮像した外観画像から被検査ワークを探索し特定する処理の一例を説明したものである。
なお、この一連の処理は、抜取検査制御コンピュータ１００にて行われ、ステップ１１３にて撮像した外観画像を基にする画像データと、ステップ１１６にて撮像した外観画像を基にする画像データとの間で照合を行うものである。
【００３１】
まず、ステップ１３１にて、抜取検査制御コンピュータ１００に伝送された全ての画像について、ＯＲＢ(Oriented FAST and Rotated BRIEF)方式にて特徴量ベクトルと特徴点を算出する。このＯＲＢ方式は、Ethan Rublee氏やVincent Rabaud氏らによって開発されたオープンソースの画像処理方式であり、画像処理方式としては広く知られたものである。
このＯＲＢ方式では、外観画像中の、輝度変化が顕著な画素が直線的に連続した線分を「エッジ」として多数検出し、２つのエッジ線分の交点を「特徴点」として多数検出する。
また、ＯＲＢ方式では、特徴点にかかる「特徴量ベクトル」も算出する。特徴量ベクトルは、特徴点画素とその周囲の画素との間の輝度変化、エッジを形成する２つの線分の角度を含むものであり、特徴点にかかる複数の特徴量の集合である。
【００３２】
次に、ステップ１３２にて、ステップ１１３で撮像した画像から算出した、特徴点および特徴量ベクトルと、ステップ１１６で撮像した画像から算出した、特徴点および特徴量ベクトルとを照合し、「一致の可能性の高い特徴点ペア」を算出する。
照合は、特徴点の総当たりで特徴量ベクトルどうしのマッチングを行うのが好ましく、マッチングにおいては、適宜好ましい「しきい値」を設定して、設定値以上であれば「一致の可能性の高い特徴点ペア」とすればよい。
【００３３】
次に、ステップ１３３にて、「一致の可能性の高い特徴点ペア」について、幾何学的な検証を行い、「より一致の可能性の高い特徴点ペア」を算出する。この幾何学的な検証は、一致する特徴点ペアどうしは、幾何学的に規則的な位置関係になることに基づいて行われるものであり、この検証により、幾何学的に存在し得ない特徴点ペアを除外し、「一致の可能性の高い特徴点ペア」の精度を高めて、「より一致の可能性の高い特徴点ペア」にするものである。
【００３４】
最後に、ステップ１３４にて、幾何学的な検証により精度を高められた、特徴点ペアの内、ステップ１１６にて複数のワークが撮像された外観画像の中で、「より一致の可能性の高い特徴点ペア」が集中しているワークを被検査ワークと特定する。なお、画像からワーク自身を識別する必要はなく、ロボット１０１ｂがピッキングするワークが存在する位置を探索できればよい。そして、ロボット１０１ｂが前記ワークをピッキングして、検査装置１０２ｂに運び、加工工程後の品質を評価する。
【００３５】
図４は、ワークが圧着端子であるとき、焼成工程後に画像撮像装置１０３ａが撮像した被検査ワークの外観画像１４１と、加工工程後に画像撮像装置１０３ｂが撮像した複数のワークの外観画像１４２との照合結果である。そして、図中の多数の平行な線分は、特徴点ペアを結ぶ線分である。なお、外観画像１４１には、圧着端子が１個撮像されていて、外観画像１４２には、コンベア上の圧着端子が４個撮像されている。
【００３６】
図４では、外観画像１４１に写った圧着端子と、外観画像１４２の上段から２つ目に写った圧着端子とが同じワークであると特定されている。そして、特徴点ペアを結ぶ多数の線分が平行になって、特徴点ペアどうしが幾何学的に規則的な位置関係になっていることがわかる。
【００３７】
このように、本発明によれば、既に撮像した１個の被検査ワークの外観画像に対して、複数個のワークの外観画像を照合させることができる。このようにすることで、同じワークを特定する時間を短縮することが可能になる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態として、仕様の同じ複数のワークが群になって所定の工程を通過する製造ラインでの品質管理方法の一例について説明したが、本発明の品質管理方法の考え方は、一つの大きなワークを所定の工程を通過させた後に仕様の同じ複数の小さなワークに分割する製造ライン、たとえば、セラミック基板のように、粉砕した原料から面積の広いワーク、すなわちグリーンシートを生成し、製造が進む過程で仕様の同じ小さなワークに切断されるような製造ラインにも適用することができる。
【００３９】
例えば、切断前の面積の広い一つの大きなワークから無作為に選んだ被検査部位の密度、厚み、歪みなどを検査し、被検査部位（あるいはその近隣の部位）の外観画像を撮像する。その後、シートを切断し、焼結し、仕様の同じ複数の小さなワークを作製する。そして、作製された複数の小さなワークの外観画像を撮像し、上記実施形態と同様の手法により、複数の小さなワークから被検査部位を含む被検査ワークを探索して特定し、被検査部位を繰返し検査する。このようにすることで、一つの大きなワークから、仕様の同じ複数の小さなワークの品質の推移を、工程毎に検査して管理することができる。
【００４０】
以上、本発明について、上記実施形態を用いて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に含まれる技術範囲にて、内容を変更することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００  抜取検査制御コンピュータ
１０１  ロボット
１０２  検査装置
１０３  画像撮像装置
１０４  ローカルエリアネットワーク
１０５  焼成炉
１０６  トレイ
１０７  コンベア
１０８  加工装置
１４１  焼成工程後の被検査ワークを撮像した画像
１４２  加工工程後の複数のワークを撮像した画像
【図１】
2020126400.tif 000003
【図２】
2020126400.tif 000004
【図３】
2020126400.tif 000005
【図４】
2020126400.tif 000006