(57)【要約】【課題】            構造物の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼付状態について、自動で迅速かつ検査品質の再現性を保ちつつ、検査する装置を提供する。【解決手段】          構造物の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置であって、  観察用照明光を照射する照明部と、被検査領域からの反射光を観察する観察部と、テープの貼付状態を検査する検査部とを備え、  照明部は、同時に点灯する複数の照射ユニットを含んで構成されており、同時に点灯する複数の照射ユニットは、被検査領域の法線に対してお互いが対称となる方向から一対の観察用照明光を照射するように配置されており、  照明部には、照明部から照射される前記一対の観察用照明光の方向を前記法線周りに変更する照明方向変更部が備えられている。【選択図】          図１
2014035183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置であって、
前記繊維強化プラスチックテープの被検査領域に向けて観察用照明光を照射する照明部と、
前記被検査領域からの反射光を観察する観察部と、
前記観察部で観察された画像に基づいて前記繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する検査部とを備え、
前記照明部は、同時に点灯する複数の照射ユニットを含んで構成されており、
前記同時に点灯する複数の照射ユニットは、前記被検査領域の法線に対してお互いが対称となる方向から一対の観察用照明光を照射するように配置されており、
前記照明部には、前記照明部から照射される前記一対の観察用照明光の方向を前記法線周りに変更する照明方向変更部が備えられている
ことを特徴とする、繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置。
【請求項２】
前記観察部と前記構造物の表面との距離を一定に保ちつつ、前記構造物に対する前記観察部の観察場所を相対的に移動させる相対移動部を備えている
ことを特徴とする、請求項１に記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置。
【請求項３】
前記同時に点灯する複数の照明ユニットは、少なくとも２方向から前記被検査領域に向けて観察用照明光を照射するように配置されており、
前記照明方向変更部は、前記同時に点灯する複数の照射ユニットを所定の角度で固定保持させる照明ホルダ部を更に備え、
前記照明ホルダ部には、前記同時に点灯する複数の照射ユニットを前記法線周りに回転させる照明ホルダ回転部が備えられている
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置。
【請求項４】
前記照明部は、前記被検査領域に向けて前記法線に対して全周方向から照射されるように配置されており、
前記照明方向変更部は、前記同時に点灯する複数の照射ユニットを選択的に点灯させる
スイッチング部を更に備え、
前記スイッチング部は、前記全周方向のうち、少なくとも所定の２方向を選択することで、前記観察用照明光を切り替えて照射する
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置。
【請求項５】
前記観察部で観察された画像を記録する画像記録部を備え、
前記相対移動部は、前記構造物に対する前記観察部の観察場所を検出する位置検出部を備え、
前記照明方向変更部は、照明方向検出部を備え、
前記構造物に対する前記観察部の観察場所を相対的に移動させながら、前記照明方向を変更して連続的に画像を観察する連続観察制御部を備え、
前記連続的に観察された画像のうち、前記観察用照明光の照射方向が同じものをグルーピングして検査するグルーピング検査機能を備える
ことを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置。
【請求項６】
前記観察用照明光には、６００ｎｍ以上の波長の光が含まれており、
前記観察部は、前記反射光のうち、６００ｎｍ以上の波長の光を観察する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置。
【請求項７】
前記観察部は、前記反射光のうち、６００ｎｍ以下の波長の光を減衰させるフィルタ部を備えることを特徴とする、請求項６に記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置。
【請求項８】
前記観察部は、偏光フィルタと、偏光フィルタを保持する偏光フィルタホルダとを更に備え、
前記偏光フィルタホルダには、前記観察カメラの観察光軸周りに前記偏光フィルタの偏光方向を調節する偏光方向調節部が備えられている
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置。
【請求項９】
前記検査部における検査項目について、欠陥位置の指示機能を更に備える
ことを特徴とする、請求項８に記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、構造物の軽量かつ高性能が要求される航空宇宙用途やスポーツ用途において、繊維強化プラスチックシートが使用されている。特に航空機用途では、プリプレグと呼ばれる炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた半硬化状態のシート状成形用中間材料が数多く採用されている。このプリプレグは、構造物上を多層積層された後、熱で硬化させることで成形が行われている。
【０００３】
さらに、航空機胴体に代表される円筒等の湾曲した面を形成する場合、幅の広いシート状のプリプレグを湾曲した構造物の表面形状に倣って貼り付けようとすると、プリプレグに皺が生じやすい。そのため、湾曲した面にプリプレグを貼り付け積層する場合は、シートを適宜スリットして細幅のテープ状にして貼り付け、均一に積層してゆく手法が採用されている。
【０００４】
また、プリプレグは、繊維の伸びる方向と、それに交差する方向とでは、強度が異なる。そのため、航空機の胴体部分についての貼り付け、積層については、繊維の伸びる方向が縦・斜め・横・斜めというように、必ず下の層と４５度以上向きを変えて積層され、この積層は、５０層から１００層程度行われる。また、１つの層に貼り付けられるプリプレグは、数本から５０本程度を並べて、一度に貼り付けられるのが一般的である。
【０００５】
そして、上記のようにして細幅のテープ状にして貼り付けられたプリプレグは、互いに所定の間隔で並べられているか、お互いに重なり合っていないかなど、貼付状態の検査が行われている。
【０００６】
この検査は、プリプレグを貼り付けながら自動で検査を行われる場合もある（例えば、特許文献１，２）が、プリプレグの貼り付け開始・終了端部の位置の不揃いや、供給経路の不具合で発生するような異物の付着についてまでは、検査することが出来なかった。そのため、１つの層についての貼り付け作業が済んだ後に、人の目視による検査が必要不可欠であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４６９１５６２号公報
【特許文献２】特表２００９−５３１７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、検査対象が、航空機胴体部等のように、何十層もプリプレグを積層され、ある階層では縦方向、次の階層では斜め方向、さらに次の階層では横方向と、様々な方向にプリプレグの繊維の方向を変えながら積層してゆく形態の場合、下層のテープ間のすき間による段差などの影響により、人の目視による検査では、熟練者の確保、検査時間の迅速性、検査品質の再現性など多くの課題を伴う。
【０００９】
そこで本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構造物の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼付状態について、自動で迅速かつ検査品質の再現性を保ちつつ、検査する装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
構造物の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置であって、
前記繊維強化プラスチックテープの被検査領域に向けて観察用照明光を照射する照明部と、
前記被検査領域からの反射光を観察する観察部と、
前記観察部で観察された画像に基づいて前記繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する検査部とを備え、
前記照明部は、同時に点灯する複数の照射ユニットを含んで構成されており、
前記同時に点灯する複数の照射ユニットは、前記被検査領域の法線に対してお互いが対称となる方向から一対の観察用照明光を照射するように配置されており、
前記照明部には、前記照明部から照射される前記一対の観察用照明光の方向を前記法線周りに変更する照明方向変更部が備えられている
ことを特徴とする、繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、
前記観察部と前記構造物の表面との距離を一定に保ちつつ、前記構造物に対する前記観察部の観察場所を相対的に移動させる相対移動部を備えている
ことを特徴とする、請求項１に記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、
前記同時に点灯する複数の照明ユニットは、少なくとも２方向から前記被検査領域に向けて観察用照明光を照射するように配置されており、
前記照明方向変更部は、前記同時に点灯する複数の照射ユニットを所定の角度で固定保持させる照明ホルダ部を更に備え、
前記照明ホルダ部には、前記同時に点灯する複数の照射ユニットを前記法線周りに回転させる照明ホルダ回転部が備えられている
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、
前記照明部は、前記被検査領域に向けて前記法線に対して全周方向から照射されるように配置されており、
前記照明方向変更部は、前記同時に点灯する複数の照射ユニットを選択的に点灯させる
スイッチング部を更に備え、
前記スイッチング部は、前記全周方向のうち、少なくとも所定の２方向を選択することで、前記観察用照明光を切り替えて照射する
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置である。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、
前記観察部で観察された画像を記録する画像記録部を備え、
前記相対移動部は、前記構造物に対する前記観察部の観察場所を検出する位置検出部を備え、
前記照明方向変更部は、照明方向検出部を備え、
前記構造物に対する前記観察部の観察場所を相対的に移動させながら、前記照明方向を変更して連続的に画像を観察する連続観察制御部を備え、
前記連続的に観察された画像のうち、前記観察用照明光の照射方向が同じものをグルーピングして検査するグルーピング検査機能を備える
ことを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置である。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、
前記観察用照明光には、６００ｎｍ以上の波長の光が含まれており、
前記観察部は、前記反射光のうち、６００ｎｍ以上の波長の光を観察する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置である。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、
前記観察部は、前記反射光のうち、６００ｎｍ以下の波長の光を減衰させるフィルタ部を備えることを特徴とする、請求項６に記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置である。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、
前記観察部は、偏光フィルタと、偏光フィルタを保持する偏光フィルタホルダとを更に備え、
前記偏光フィルタホルダには、前記観察カメラの観察光軸周りに前記偏光フィルタの偏光方向を調節する偏光方向調節部が備えられている
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置である。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、
前記検査部における検査項目について、欠陥位置の指示機能を更に備える
ことを特徴とする、請求項８に記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置である。
【発明の効果】
【００１９】
繊維強化プラスチックテープの繊維方向に適した方向から照明光を選択して照射するため、下層の繊維方向に影響されず、最上層のテープの貼付状態に着目して検査が行えるようになる。
【００２０】
そのため、積層状態の検査を人手に頼ることなく自動化するので、検査精度を向上するとともに、検査費用や検査時間を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る検査装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る検査装置の照明部と観察部の配置を示す図である。
【図３】本発明に係る検査装置のブロック図である。
【図４】本発明に係る検査装置で検査対象物を観察した状態を示す図である。
【図５】本発明に係る別の形態の検査装置の概略構成を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る照明回転式の照明方向変更部を備えた検査装置の外観図である。
【図７】本発明に係る照明スイッチング式の照明方向変更部を備えた検査装置の外観図である。
【図８】本発明に係る検査装置で連続的に検査対象物を観察する様子を示す図である。
【図９】本発明に係る検査装置で連続的に検査対象物を観察した状態を示す図である。
【図１０】本発明に係る検査装置の照明光が検査対象物で反射する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る繊維強化プラスチックテープ（以下、単にテープと呼ぶ場合もある）の貼付状態を検査する装置（以下、検査装置という）について、図１を用いながら説明をする。図中、検査対象物の被検査領域面をＸ，Ｙ方向とし、それに直交するテープ厚み方向をＺ方向と表現する（以下同じ）。
【００２３】
図１は、本発明に係る検査装置の概略構成を示す斜視図であり、平板状の検査対象となる構造物（以下、検査対象物という）ｗ１について検査をする１つの形態について例示したものである。この検査対象物１は、構造物ｗ１ｓの表面上に繊維強化プラスチックテープｗ１ｐが方向を変えながら何層も積層されている。
【００２４】
検査装置１は、照明部２と、観察部３と、検査部４とを備えて構成されている。検査装置１は、検査対象物ｗ１の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置である。
【００２５】
照明部２は、複数の照明ユニット２１ａ，２１ｂと、それらを同時に点灯させる光源ユニット（不図示）とをを含んで構成されている。複数の照明ユニット２１ａ，２１ｂは、検査対象である繊維強化プラスチックテープの被検査領域ｆに向けて観察用照明光２２ａ，２２ｂを照射するものであり、被検査領域ｆよりも広い照明光照射領域２４に対して、所定の方向から、所定の角度で均一な光を照射するように配置されて構成されている。具体的には、複数の照明ユニット２１ａ，２１ｂは、ＬＥＤ照明やハロゲン照明が例示できるが、それ以外にも、レーザ光やその他の可視光線、紫外線、赤外線を照射するものが例示できる。
【００２６】
観察部３は、観察カメラ３１と、レンズ３２とを含んで構成されている。観察部３は、被検査領域ｆからの反射光ｒを観察するものである。なお、ここでいう反射光ｒは、正反射成分の光に限定されず、いわゆる散乱成分の光も含む。観察カメラ３１は、詳細を後述する検査部４に対して観察画像を出力するものである。具体的には、観察カメラ３１としては、ＣＣＤやＣＭＯＳに代表されるような、エリアイメージセンサを備えるものが例示できる。また、レンズ３２は、検査対象物ｗ１の表面に設定された被検査領域ｆの像を、観察カメラ３１のエリアイメージセンサに投影するものである。具体的には、レンズ３２としては、凸レンズや凹レンズを複数組み合わせて備えるものを用いることができ、一般に入手可能なＣＣＴＶやテレセントリックレンズ、光学顕微鏡の対物レンズ等が例示できる。
【００２７】
図２は、本発明に係る検査装置の照明部と観察部の配置を示す図であり、図１で示した検査装置１の照明部２と観察部３について、Ｙ方向から見た様子を示している。
同時に点灯する複数の照射ユニット２１ａ，２１ｂは、検査対象物ｗ１に設定した被検査領域ｆの法線ｎに対して、お互いが対称となる方向（図中のα１，α２）から一対の観察用照明光２２ａ，２２ｂを照射するように配置されている。
【００２８】
図３は、本発明に係る検査装置のブロック図であり、検査装置１を構成する各部について詳細を示している。
【００２９】
検査部４は、詳細を後述するが、画像入力部４１と、画像処理部４３と、項目別検査部４４と、検査結果出力部４５とを備えている。検査部４は、観察カメラ３１で観察された画像に基づいて前記繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査するものである。
各部の詳細について、以下に述べる。
【００３０】
具体的には、検査部４は、一般に入手可能な画像処理装置を用いることができ、観察カメラ３１から出力される画像データを入力する画像入力部４１と、入力した画像データを予めプログラミングされた手順に従って画像処理を行う画像処理部４３と、画像処理部４３から出力されたデータに対して予め規定された検査基準とを比較して項目別に検査を行う項目別検査部４４と、項目別に検査した結果を検査結果出力部４５から結果を出力するように構成されている。
【００３１】
画像処理部４３は、２値化処理部４３ａと、２値計測部４３ｂと、領域認識部４３ｃを備えている。
２値化処理部４３ａは、画像入力部４１で取得した画像データを２値化して、明るく写っているテープ部分を白画像、暗く写っている下層のテープ層を黒画像として抽出するものである。２値計測部４３ｂは、２値化処理部４３ａで白黒に２値化された画像データに対して、白部分の塊毎に、面積や幅、長さ、方向などを演算して算出するものである。
【００３２】
領域認識部４３ｃは、白部分の塊のうち、所定の面積、幅、長さ、方向の範囲に入っている塊をテープ部分として認識し、このテープ部分が存在する領域を検査対象領域として認識するものである。領域認識部４３ｃは、テープ部分と認識した範囲それぞれに対して、例えば外接長方形フィッティング処理を行う。この外接長方形フィッティング処理は、テープ部分として認識した白部分の塊について、長方形が外接するように最小二乗法に基づいてフィッティング処理を行い、Ｘ，Ｙ方向それぞれの端部の位置座標を算出する。
【００３３】
具体的には、画像処理部４３は、画像処理装置のハードウェアと、上述した２値化処理部４３ａ、２値計測部４３ｂ、領域認識部４３ｃそれぞれの機能を具現化する実行プログラム（ソフトウェア）を組み合わせて構成されている。
【００３４】
項目別検査部４４は、端部位置検査部４４ａ、間隔計測部４４ｃ、間隔検査部４４ｄ、重なり検査部４４ｅ、異物検査部４４ｆを備えている。
【００３５】
図４は、本発明に係る検査装置で検査対象物を観察した状態を示す図であり、図４（ａ）は被検査領域ｆ内の検査対象物ｗ１の外観を示した図で、図４（ｂ）は観察画像を示したイメージ図である。
図４（ａ）には、検査対象物ｗ１ついて、下記の様な種々のエラーが生じている様子が表わされている。
１）矢印４０１で示した部分は、他のテープと端部の位置がＹ方向にずれており、「端部不揃い」と呼ばれるエラーが生じている
２）矢印４０２で示した部分は、隣り合うテープ同士のＸ方向の間隔が規定値よりも広いため、「ギャップ異常」と呼ばれるエラーが生じている。
３）矢印４０３で示した部分は、隣り合うテープ同士が重なり合っており、「ラップ異常」と呼ばれるエラーが生じている。
４）矢印４０４で示した部分は、テープの表面に異物が付着しており、「異物付着」と呼ばれるエラーが生じている。
【００３６】
図４（ｂ）には、図４（ａ）に対応する領域を観察カメラ３１で撮像し、２値化処理により白黒の画像イメージとして出力された状態が表されている。
この図４（ａ），（ｂ）に示したテープは、それぞれの繊維がＹ方向に伸びている状態で貼り付けられており、本発明を適用して検査対象物ｗ１を観察すると、最も上の層のテープ部分は白く（明部として）観察され、それより下の層のテープは黒く（暗部として）観察される。そのため、検査対象となる層を形成するテープが貼り付けられた部分が白く表示され、上述の種々のエラーが生じている部分は、次のように表示される。
１）矢印５０１で示す、端部不揃いのエラーが生じている場所は、白部分と黒部分の境目がずれている。
２）矢印５０２で示す、ギャップ異常のエラーが生じている場所は、黒部分の間隔が広くなっている。
３）矢印５０３で示す、ラップ異常のエラーが生じている場所は、黒部分が無い、或いは、白部分の間隔が所定の幅の２倍近くになっている。
４）矢印５０４で示す、異物付着のエラーが生じている場所は、白色であるべき領域の中に黒い領域が入り込んでいる。
これらのエラーについては、上述した項目別検査部４４の各検査部にて、検出を行う。
【００３７】
端部位置検査部４４ａは、領域認識部４３ｃで算出した各テープ部分のＹ方向の端部の位置座標を直線近似させ、規定の範囲から外れた端部位置の外接長方形があれば、当該テープ部分を「エラー」と判定するものである。これにより、端部不揃いのエラーが検出できる。
【００３８】
間隔計測部４４ｃは、領域認識部４３ｃで算出した各テープ部分のＸ方向の端部の位置を測定し、各テープ部分の隙間（つまり、黒部分のＸ方向）の幅を測定するものである。間隔検査部４４ｄは、この黒部分の幅が、規定値の範囲内にあれば「ＯＫ」とし、規定値の範囲を外れれば、「エラー」と判定するものである。これにより、ギャップ異常のエラーが検出できる。重なり検査部４４ｅは、白部分の幅が、規定値の範囲内にあれば「ＯＫ」とし、規定値の範囲を外れれば、「エラー」と判定するものである。これにより、ラップ異常のエラーが検出できる。
【００３９】
異物検査部４４ｆは、領域認識部４３ｃで矩形近似した白色部分の領域内に存在する、黒部分の面積を測定し、所定面積以上の黒部分がなければ「ＯＫ」とし、所定面積以上の黒部分があれば「エラー」と判定するものである。これにより、異物付着のエラーが検出できる。
【００４０】
具体的には、項目別検査部４４は、画像処理装置のハードウェアと、上述した端部位置検査部４４ａ、間隔計測部４４ｃ、間隔検査部４４ｄ、重なり検査部４４ｅ、異物検査部４５ｆそれぞれの機能を具現化する実行プログラム（ソフトウェア）を組み合わせて構成されている。
【００４１】
検査結果出力部４５は、項目別検査部４４で検出したエラーを外部へ出力するものである。具体的には、検査結果出力部４５は、画像処理装置に備えられた信号出力部やデータ送信部、或いは画像処理装置に接続された信号出力ユニットやデータ送信ユニットを例示できる。
【００４２】
本発明に係る検査装置１は、上述の様な構成をしているので、最も上の層を形成するテープの貼付状態について、良好に検査を行うことができる。つまり、繊維強化プラスチックテープの繊維方向に適した方向から照明光を選択して照射するため、下層の繊維方向に影響されず、最上層のテープの貼付状態に着目して検査が行えるようになる。そのため、積層状態の検査を人手に頼ることなく自動化するので、検査精度を向上するとともに、検査費用や検査時間を低減することができるという効果を奏する。
【００４３】
［他の実施形態（１）］
上記構成のような検査装置１を用いて繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査することができるが、他の実施形態としての検査装置１ａを用いた検査を行うこともできる。検査装置１ａは、上述の検査装置１の構成を含み、さらに相対移動部５を含んで構成されている。
【００４４】
例えば、平板上の検査対象物ｗ１について検査する場合、次のような相対移動部の形態が例示できる。
１）平板状の検査対象物ｗ１を固定させたまま、検査装置１側を２軸が直交するようなスライダー機構上に設置する。ここで例示するスライダー機構とは、一直線に伸びるレールと、その上に取り付けられたスライダーと呼ばれる移動体と、当該スライダーをモータとボールネジ又はリニアモータを用いて当該レール上の所定の位置へ移動させたり静止させたりできる機構のことを意味する（以下同様）。
２）検査装置１を固定させた状態で、平板状の検査対象物ｗ１を２軸が直交するようなスライダー機構上に設置する。
３）平板状の検査対象物ｗ１と、検査装置１とを、それぞれ１軸スライダー機構上に載置して、１軸スライダー機構同士が直交するように設置する。
【００４５】
そして、相対移動部５を移動させて、検査対象物ｗ１上の被検査領域ｆの場所を変更し、被検査領域毎に検査を行うといった一連の動作をさせ、検査対象物ｗ１の全面に対して検査を行う。このような構成を備えた検査装置１ａを用いれば、検査対象物ｗ１の全面に対して、自動検査を行うことができる。
【００４６】
［他の実施形態（２）］
一方、円筒状の検査対象となる構造物ｗ２（以下、検査対象物ｗ２という）については、次に説明する検査装置２のような構成にすることができる。
【００４７】
図５は、本発明に係る別の形態の検査装置の概略構成を示す斜視図であり、検査対象物ｗ２について検査をする１つの形態について例示したものである。この検査対象物ｗ２は、円筒状の構造物の表面上に繊維強化プラスチックテープが方向を変えながら何層も積層されている。
【００４８】
他の実施形態としての検査装置１ｂは、上述の検査装置１の構成を含み、さらに相対移動部５ａを含んで構成されている。
【００４９】
相対移動部５ａは、観察部３と検査対象物ｗ２との表面との距離を一定に保ちつつ、検査対象物ｗ２に対する観察部３の観察場所を相対的に移動させるものである。具体的には、検査対象物ｗ２の表面と平行に配置されたレール５１と、レール５１上を自在に移動しつつ、所定の位置で静止できるスライダー５２と、スライダー上に取り付けられた固定ブラケット５５を含んで構成されている。これにより、相対移動部５のスライダー５２は、検査対象物ｗ２の表面との距離を一定に保ちつつ、矢印５３で示す方向に照明部２と観察部３とを移動させることができる。
【００５０】
検査対象物ｗ２は、検査対象物ｗ２の両端からマンドレル１４と呼ばれる保持部材で挟んで保持されている。さらに、マンドレル１４は、床面あるいは床面に設置したプレート１１上に配置した支柱１２に設けられた回転軸１３を回転中心として、回転可能なように配置され、取り付けられている。さらに回転軸１３には、回転駆動用モータや位置検出器、減速機、ブレーキ機構など（不図示）が取り付けられており、マンドレル１４で挟んで保持された検査対象物ｗ２を、矢印１５の方向に所定の角度だけ回転させ、所定の位置で静止させることができるように構成されている。
【００５１】
相対移動部は、これ以外の形態であっても良く、多軸制御が可能な多関節ロボットを用いて、検査対象物ｗ２の表面上を相対移動するように構成してもよい。
【００５２】
［他の実施形態（３）］
また、複数の照明ユニット２１ａ，２１ｂは上述したとおり、お互いが被検査領域ｆの法線を挟んで対称となる方向から一対の観察用照明光２２ａ，２２ｂを照射するように配置されている。さらに、照明部２には、複数の照明ユニット２１ａ，２１ｂから照射される一対の観察用照明光２２ａ，２２ｂの方向を、被検査領域ｆの法線周りに変更する照明方向変更部が備えられている。
【００５３】
照明方向変更部は、詳細を後述するが、観察用照明光２２ａ，２２ｂが被検査領域ｆに向けられたままで、複数の照明ユニット２１ａ，２１ｂを、被検査領域ｆの法線を回転中心として、破線２５で示す軌道上を矢印２６に示す方向に回転移動させるものや、全周方向に多数並べられた照明をスイッチングにより選択する形態のもので具現化することができる。なお、被検査領域ｆの法線と観察部３の観察光軸３５とが一致する形態であれば、複数の照明ユニット２１ａ，２１ｂを、観察部３の観察光軸３５を回転中心として観察光軸３５周りに回転移動等させれば良い。
【００５４】
図６は、本発明に係る照明回転式の照明方向変更部を備えた検査装置の外観図であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）に対応する部分面側面図である。
照明回転式の照明方向変更部を備えた検査装置１ｃは、上述の検査装置１の構成に加え、照明ホルダ部６０と、照明ホルダ回転部６２とを備えて構成されている。さらに、複数の照明ユニット２１ａ，２１ｂは、少なくとも２方向から被検査領域ｆに向けて観察用照明光２２ａ，２２ｂを照射するように配置されている。
【００５５】
照明ホルダ部６０は、複数の照射ユニット２１ａ，２１ｂを所定の角度で固定保持するものである。具体的には、以下の構成により具現化できる。貫通穴６１ｈを有するリング状の固定用ブラケット６１を用意して、その上に観察カメラ３１を保持する固定ブラケット６２を取り付ける。さらに、リング状の固定用ブラケット６１に、観察光軸３５と等距離で、観察光軸３５周りに移動できるリング状のガイド部６３を設けておく。このガイド部６３は、ベアリングガイド、湾曲したレール、連続溝などを用いて具現化できる。そして、ガイド部６３に沿って移動できる、リング状のブラケット６４を配置し、リング状のブラケット６４の上に複数の照明ユニット２１ａ，２１ｂを配置する。このとき、複数の照明ユニット２１ａ，２１ｂ同士は、お互いが観察光軸３５を挟んで対称となる方向から、被検査領域ｆに向けて、被検査領域ｆより広い範囲に対して観察用照明光２２ａ，２２ｂを照射するように配置しておく。
【００５６】
照明ホルダ回転部は、前記同時に点灯する複数の照射ユニットを観察部３の観察光軸３５周りに回転させるものである。
具体的には、以下の構成により具現化できる。リング状のブラケット６４は、その内周面の一部を歯車状にしておく。一方、リング状の固定用ブラケット６１には、モータ６５を取り付けておき、モータ６５に取り付けた歯車６６は、歯車状にされたリング状のブラケット６４の内周面とかみ合う状態にしておく。
【００５７】
そうすることで、モータ６５を駆動することで、リング状のブラケット６４が観察光軸３５周りに回転し、リング状のブラケット６４に取り付けられた複数の照明ユニット２１ａ，２１ｂが、矢印２６の方向に一対で回転移動する。それにより、同時に点灯する複数の照明ユニット２１ａ，２１ｂから照射される一対の観察用照明光２２ａ，２２ｂの方向を被検査領域ｆの法線周りに変更することができる。
【００５８】
［他の実施形態（４）］
図７は、本発明に係る照明スイッチング式の照明方向変更部を備えた検査装置の外観図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に対応する側面図である。
照明スイッチング式の照明方向変更部を備えた検査装置１ｄは、以下の構成をしている。
【００５９】
照明部３には複数の照明ユニット２１ａ〜２１ｈが備えられており、被検査領域ｆに向けて被検査領域ｆの法線に対して全周方向から観察用照明光が照射されるように配置されている。
【００６０】
照明方向変更部は、同時に点灯する複数の照射ユニットを選択的に点灯させるスイッチング部を更に備えている。
【００６１】
このスイッチング部は、前記全周方向のうち、少なくとも所定の２方向を選択することで、前記観察用照明光を切り替えて照射するものである。
【００６２】
図７では、同時に点灯する複数の照射ユニット２１ａ，２１ｂのみから、被検査領域ｆの法線に対してお互いが対称となる方向から一対の観察用照明光２２ａ，２２ｂを照射している様子が示されている。
【００６３】
複数の照射ユニット２１ａと２１ｂが一対で同時に点灯する。同様に、複数の照射ユニット２１ｃと２１ｄ、２１ｅと２１ｆ、２１ｇと２１ｈが、それぞれ一対で同時に点灯する。そして、これら一対となった複数の照明ユニットのうち、どの対を点灯させるかは、スイッチング部で切換をして選択する。
【００６４】
［他の実施形態（５）］
上述した形態の検査装置では、予め検査対象となる最上層のテープの貼付方向が分かっていれば、それに直交する方向から観察用照明光を照射させ、図４（ｂ）に示すような白黒のコントラストが十分な画像を取得し、規定の検査を行うことができる。しかし、予めテープの貼付方向が把握できていない場合や、把握していたとしても実際に角度ずれを伴う場合、予め観察用照明光の方向を決めて検査をしても、コントラストが十分でない画像を取得してしまうおそれがある。
【００６５】
そのため、本発明に係る検査装置は、上述の構成に加え、画像記録部と、位置検出部と、照明方向検出部と、連続観察制御部と、グルーピング検査機能とを備えることが望ましい。
【００６６】
画像記録部は、観察部３で観察された画像を記録するものである。
位置検出部は、検査対象物となる構造物に対する観察部３の観察場所を検出するものであり、相対移動部５に備えられている。
照明方向検出部は、観察カメラ３１の視野に対してどの方向から観察用照明が照射されるかを検出するもので、照明方向変更部２５に備えられている。
【００６７】
連続観察制御部は、前記構造物に対する前記観察部の観察場所を相対的に移動させながら、前記照明方向を変更して連続的に画像を観察するものである。
グルーピング検査機能は、前記連続的に観察された画像のうち、前記照明方向が同じものをグルーピングして検査するものである。
【００６８】
図８は、本発明に係る検査装置で連続的に検査対象物を観察する様子を示す図であり、時間変化毎に検査対象物のどの部位を観察しているかを表している。
つまり、時刻ｔ１では、ｆ１１に示す部位を被検査領域として観察し、時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４では、それぞれｆ２１，ｆ３１，ｆ４１に示す部位を被検査領域として観察する。そして、時刻ｔ５，ｔ６，ｔ７，ｔ８では、それぞれｆ１２，ｆ２２，ｆ３２，ｆ４２に示す部位を被検査領域として観察し、以下同様にして隣の被検査領域を観察してゆく。このとき、被検査領域ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１，ｆ４１，ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２，ｆ４２は、それぞれ１／４ピッチずつ、位置ずれた状態で観察される。
【００６９】
さらに、観察用照明光は、以下のように照射方向を変えながら照射する。
時刻ｔ１では、紙面縦方向と直交する方向から観察用照明光を照射し、時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４では、その位置から時計回りに４５度ずつ、ずらした方向から観察用照明光を照射する。そして時刻ｔ５では、再び紙面縦方向と直交する方向から観察用照明光を照射し、時刻ｔ６，ｔ７，ｔ８では、上記と同様にその位置から時計回りに４５度ずつ、ずらした方向から観察用照明光を照射する。
【００７０】
そうすれば、繊維の伸びる方向が０度の層、４５度の層、９０度の層、１３５度の層に対して、ｆ１１とｆ２１、ｆ２１とｆ２２、ｆ３１とｆ３２、ｆ４１とｆ４２のいずれかで、白黒のコントラストがハッキリした状態の観察画像を得ることができ、同様の観察を続けることで、検査対象物全面に対してすき間無く観察画像を取得し、テープの貼付状態を検査することができる。
【００７１】
図９は、本発明に係る検査装置で連続的に検査対象物を観察した状態を示す図である。
図９（ａ）は、テープの貼付方向（つまり、繊維の伸びる方向）が紙面縦方向（Ｙ方向）と一致（０度）のある場合に、ｆ１１とｆ１２で観察された観察画像を表している。なお、他の部位で観察された観察画像は全体的に黒っぽくコントラストの低い画像しか得られない。
図９（ｂ）は、テープの貼付方向が紙面縦方向に対して時計回りに４５度をなす場合に、ｆ２１とｆ２２で観察された観察画像を表している。なお、他の部位で観察された観察画像は全体的に黒っぽくコントラストの低い画像しか得られない（以下同様）。
図９（ｃ）は、テープの貼付方向が紙面縦方向に対して時計回りに９０度をなす場合に、ｆ３１とｆ３２で観察された観察画像を表している。
図９（ｄ）は、テープの貼付方向が紙面縦方向に対して時計回りに１３５度をなす場合に、ｆ４１とｆ４２で観察された観察画像を表している。
【００７２】
時刻ｔ１，ｔ５で取得した画像と、その後に同様の手順で取得した画像は、観察用照明光の照射方向が同じで、紙面縦方向と直交する方向（０度）であり、観察用照明光の照射方向が同じものをグルーピングして検査を行う。
時刻ｔ２，ｔ６で取得した画像と、その後に同様の手順で取得した画像は、観察用照明光の照射方向が同じで、紙面縦方向と直交する方向に対して４５度である。
時刻ｔ３，ｔ７で取得した画像と、その後に同様の手順で取得した画像は、観察用照明光の照射方向が同じで、紙面縦方向と直交する方向に対して９０度である。
時刻ｔ４，ｔ８で取得した画像と、その後に同様の手順で取得した画像は、観察用照明光の照射方向が同じで、紙面縦方向と直交する方向に対して１３５度である。
【００７３】
上記の検査装置は、観察用照明光の照射方向が同じものをグルーピングして検査するグルーピング検査機能を備えることで、予め検査対象となる最上層のテープの貼付方向が分かっていなくても、白黒のコントラストが十分な画像を取得し、規定の検査を行うことができる。さらに、上記では被検査領域を１／４ピッチずつ、照明の方向を４５度ずつ、ずらして観察する例を示したが、更に分割数を上げるとともに、照明の方向も細かくずらすようにしても良い。そうすることで、予め把握していたテープの貼り付け角度が、実際には角度ずれを伴う場合でも、十分コントラストの高い画像を取得して検査を行うことができる。
【００７４】
［他の実施形態（６）］
図１０は、本発明に係る検査装置の照明光が検査対象物で反射する様子を示す図である。上述した形態の検査装置では、図１０（ａ）に示すように、繊維強化プラスチックテープｗ１ｐは、貼り付けた後、時間が経過するにつれて、含浸させていた樹脂ｗ１ｒ中に含まれる溶剤成分が揮発し、樹脂ｗ１ｒの体積が減少（いわゆる肉痩せ）してゆく。そうすると、、観察用照明光（図中２２ａ）の内、繊維ｗ１ｆの表面で反射する光ｒ１が観察部３で多く観察される。そのため、いわゆる可視光領域、紫外光領域の波長を用いて良好に検査することができる。
【００７５】
しかし、図１０（ｂ）に示すように、繊維強化プラスチックテープｗ１ｐが貼付直後であって、含浸する樹脂ｗ１ｒが多い状態である場合、比較的波長の短い光を観察用照明光（図中２２ａ）とすると、樹脂ｗ１ｒの表面で反射する光ｒ２が増加し、繊維ｗ１ｆの表面で反射する光ｒ１が減少してしまうため、観察画像のコントラストが低くなる傾向にある。そのため、観察用照明光には、６００ｎｍ以上の波長の光が含まれており、観察部３は、反射光ｒのうち、６００ｎｍ以上の波長の光を観察することが、より好ましい。具体的には、白熱灯やハロゲンランプ、赤外ＬＥＤ、レーザ光などを観察用照明光に用いる形態が例示できる。そうすれば、図１０（ｃ）に示すように、比較的波長の長い光を観察用照明光（図中２２ａ）とすると、樹脂ｗ１ｒの表面を通過しやすくなり、樹脂ｗ１ｒの表面で反射する光ｒ２が減少し、繊維ｗ１ｆの表面で反射した光ｒ１が増加するため、観察画像のコントラストが高くなる。そのため、画像処理部４３での２値化処理が容易となり、より検査精度を向上させたり、検査時間を短縮させたりすることができる。
【００７６】
［他の実施形態（７）］
上述した他の実施形態（６）の検査装置では、６００ｎｍ以上の波長の光を照射し、観察するため、繊維表面から反射される光の光量は増える。しかし、６００ｎｍ未満の光が照射されていれば、コントラストを高めることに限界がある。そのため、観察部３は、反射光ｒのうち、６００ｎｍ以下の波長の光を減衰させるフィルタ部を備えることが、より好ましい。そうすれば、樹脂表面で反射した比較的波長の短い光をカットし、繊維の表面で反射した光だけを効率よく観察することができるので、観察画像のコントラストが極めて高くなる。そのため、画像処理部４３での２値化処理が極めて容易となり、より一層、検査精度を向上させたり、検査時間を短縮させたりすることができる。
【００７７】
［他の実施形態（８）］
上述した形態の検査装置では、所定の方向から光を照射するようにしているが、各光源からは様々な偏光成分の光が照射されている。そのため、繊維強化プラスチックテープを貼り付けた後、時間が経過して含浸させていた樹脂が肉痩せてくれば、観察用照明光のうち、繊維が延びる方向と偏光方向が同じ光の成分だけが、繊維表面で反射する。しかし、繊維強化プラスチックテープが貼付直後であって、含浸する樹脂が多い状態であり、さらに当該樹脂が比較的長い波長成分の光に対しても反射率が高く、様々な偏光方向を含む散乱成分の反射光が観察部３で観察される場合、所望のコントラストの画像を得られにくなる。
【００７８】
そのため、観察部３は、偏光フィルタと、偏光フィルタを保持する偏光フィルタホルダとを更に備え、当該偏光フィルタホルダには、観察光軸３５に対する前記偏光フィルタの偏光方向を調節する偏光方向調節部が備えられていることがより好ましい。
【００７９】
そうすれば、偏光フィルタの偏光方向を、検査対象となる層の繊維強化プラスチックテープの繊維の延びる方向と同じになる様に設定し、当該偏光方向の反射光を選択して観察するので、ノイズ成分となる他の偏光方向の反射光がカットされ、観察画像のコントラストが極めて高くなる。そのため、画像処理部４３での２値化処理が極めて容易となり、より一層、検査精度を向上させたり、検査時間を短縮させたりすることができる。
【００８０】
［他の実施形態（９）］
上述した形態の検査装置では、検査結果出力部４５から各検査項目についての検査結果を出力する様に構成されている。そして、上述した種々のエラーが生じた場所については、その状態で放置したまま成形を続けると、成形品の強度が低下してしまう。そのため、次の層を形成する前に一連の検査を実施する。そして、エラーが生じた場所については、エラーの原因となっているテープを剥いで、新しいテープを貼り付けたり、異物を取り除く等のリペアを行う。
【００８１】
そのため、本発明に係る検査装置は、検査部４における検査項目や検査結果について、エラーが生じている場所が検査対象物上のどの部分であるかを指し示す、欠陥位置の指示機能を更に備えることが、より好ましい。このとき、エラーが生じた検査項目とその位置を示しても良いし、エラーが生じた検査項目と検査結果を合わせても良いし、或いは、何らかのエラーが生じた旨とその位置を示すだけでも良い。また、欠点位置を指し示す形態としては、検査対象物上に設定したマトリクス状のアドレスを用いて検査部と接続した表示器に表示したり、検査対象物を全体的又部分的にマップ化してどの場所に欠点があるかを検査部と接続した表示器に表示したり、実際にエラーが生じた部分をレーザポインタなどで１箇所ずつ又は、複数箇所を同時に指し示したりするものが例示できる。
【００８２】
そうすることで、ある層のテープ貼り付け工程を終えた後、リペアすべき場所を探す手間や時間が省け、迅速にリペア処理を行うことができる。その結果、次の層のテープ貼り付け工程に進めるまでの待ち時間を短縮することができる。
【００８３】
上記エラーが生じた場合、検査項目や検査結果については、履歴を保存し、前工程の管理情報にフィードバックしたり、トレーサビリティの観点から製品出荷後の履歴管理を行いたい場面がある。そのため、本発明に係る検査装置は、検査結果出力部から出力された検査項目や検査結果を保存する検査結果保存部をさらに備えることが好ましい。そうすれば、履歴管理を行うことができ、前工程の管理情報にフィードバックしたり、製品出荷後のトレーサビリティを確保することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１    検査装置
１ａ  検査装置
２    照明部
３    観察部
４    検査部
５    相対移動部
１１    プレート
１２    支柱
１３    回転軸
１４    マンドレル
１５    矢印
２１ａ  照明ユニット
２１ｂ  照明ユニット
２２ａ  観察用照明光
２２ｂ  観察用照明光
２５    破線（照明光が回転移動する軌道）
２６    矢印
３１    観察カメラ
３２    レンズ
３５    観察光軸
４１    画像入力部
４３    画像処理部
４３ａ  ２値化処理部
４３ｂ  ２値計測部
４３ｃ  領域認識部
４４    項目別検査部
４４ａ  端部位置検査部
４４ｃ  間隔計測部
４４ｄ  間隔検査部
４４ｅ  重なり検査部
４４ｆ  異物検査部
４５    検査結果出力部
５１    レール
５２    スライダー
５３    矢印
５５    ブラケット
６０    照明方向変更部
６１    照明ホルダ部
６２    照明ホルダ回転部
６３    ガイド部
６４    ブラケット
６５    モータ
６６    歯車
７０    照明方向変更部
７１    ブラケット
７２    照明ホルダ部
ｆ    被検査領域
ｎ    法線
ｒ    反射光
ｑ    他の反射光
ｗ１    平面状の検査対象物
ｗ１ｓ  構造物
ｗ１ｐ  強化繊維プラスチックテープ
ｗ１ｆ  繊維
ｗ１ｒ  樹脂
ｗ２    円筒状の検査対象物
【図１】
2014035183.tif 000003
【図２】
2014035183.tif 000004
【図３】
2014035183.tif 000005
【図４】
2014035183.tif 000006
【図５】
2014035183.tif 000007
【図６】
2014035183.tif 000008
【図７】
2014035183.tif 000009
【図８】
2014035183.tif 000010
【図９】
2014035183.tif 000011
【図１０】
2014035183.tif 000012