(57)【要約】【課題】鋳造品のワレ不良又はしわ不良を自動的に検出し、かつ、不良原因を特定できる自動検査装置を提供する。【解決手段】形状測定器１は、ワーク４の形状を３ＤイメージＩＭＧとして取得する。比較装置２は。３ＤイメージＩＭＧを基準３ＤイメージＲＥＦと比較し、比較結果ＣＯＭを出力する。不良検出装置３は、３ＤイメージＩＭＧと基準３ＤイメージＲＥＦとの深さ方向の差異と、差異が存在する領域の幅及び長さと、に基づいてワレ不良又はしわ不良を検出し、不良の周辺部の深さ方向の変化率に基づいて不良の原因を凝固収縮であると判定し、又は、不良のエッジ部の形状に基づいて不良の原因を湯流れ不良であると判定し、不良の原因が凝固収縮及び湯流れ不良のいずれでもない場合に検出した不良の原因を機械的な破断であると判定する。【選択図】図１
2018119860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造品のワークの形状を３Ｄイメージとして取得する形状測定器と、
前記３Ｄイメージを、予め格納されたワークの良品の形状を示す基準３Ｄイメージと比較し、比較結果を出力する比較装置と、
前記比較結果に基づいて前記ワークのワレ不良又はしわ不良を検出するとともに、検出した不良の原因を特定する不良検出装置と、を備え、
前記不良検出装置は、
前記比較結果に基づいて、前記３Ｄイメージと前記基準３Ｄイメージとの深さ方向の差異と、前記差異が存在する領域の幅及び長さと、に基づいて、不良を検出し、
検出した不良の周辺部の深さ方向の変化率に基づいて、検出した不良の原因を凝固収縮であると判定し、又は、前記検出した不良のエッジ部の形状に基づいて、前記検出した不良の原因を湯流れ不良であると判定し、
前記検出した不良の原因が凝固収縮及び湯流れ不良のいずれでもない場合に、前記検出した不良の原因を機械的な破断であると判定する、
自動検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部品を鋳造品として製造する場合、鋳造後に鋳造品の検査が行われる。このような検査を行う装置として、鋳造品の空洞、すなわち鋳巣を検出する画像解析装置が提案されている（特許文献１）。この画像解析装置では、鋳造品の表面の外観特徴部位を撮像するカメラを有し、カメラにより撮像された撮像画像を画像処理することにより外観特徴部位における凹部発生量を定量化し、凹部発生量と鋳造品の内部における鋳巣発生量との相関関係に基づいて鋳巣発生量を推定する。これにより、短時間かつ高精度に鋳巣発生量を推定することができ、鋳巣による不良の早期検出を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−６８１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の画像処理装置では、鋳造品の内部の鋳巣を検出することはできても、鋳造品の表面に発生するワレやしわなどの他の不良を検出することはできない。そのため、鋳造品の微小なワレ不良やしわ不良を検出するには、断面を研磨して走査型電子顕微鏡で金属組織を観察するような破壊検査が必要であり、不良原因の解析については経験による推定が行われてきた。しかし、こうした不良解析を自動化するのは困難であるので手作業を要し、かつ、経験による不良原因の推定は経験が不足する者にとっては困難である。したがって、ワレ不良やしわ不良を自動的に検出し、かつ不良原因を特定できる自動検査装置が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様である自動検査装置は、鋳造品のワークの形状を３Ｄイメージとして取得する形状測定器と、前記３Ｄイメージを、予め格納されたワークの良品の形状を示す基準３Ｄイメージと比較し、比較結果を出力する比較装置と、前記比較結果に基づいて前記ワークのワレ不良又はしわ不良を検出するとともに、検出した不良の原因を特定する不良検出装置と、を備え、前記不良検出装置は、前記比較結果に基づいて、前記３Ｄイメージと前記基準３Ｄイメージとの深さ方向の差異と、前記差異が存在する領域の幅及び長さと、に基づいて、不良を検出し、検出した不良の周辺部の深さ方向の変化率に基づいて、検出した不良の原因を凝固収縮であると判定し、又は、前記検出した不良のエッジ部の形状に基づいて、前記検出した不良の原因を湯流れ不良であると判定し、前記検出した不良の原因が凝固収縮及び湯流れ不良のいずれでもない場合に、前記検出した不良の原因を機械的な破断であると判定するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、鋳造品のワレ不良又はしわ不良を自動的に検出し、かつ、不良原因を特定できる自動検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１にかかる自動検査装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】実施の形態１にかかる自動検査装置の不良検出動作を示すフローチャートである。
【図３】形状測定器が取得した３Ｄイメージと基準３Ｄイメージとの深さ方向の差異を示す図である。
【図４】深さ方向に垂直な平面における３Ｄイメージと基準３Ｄイメージとの深さ方向の差異の分布とｚ＝１０におけるワレの断面とを示す。
【図５】３Ｄイメージと基準３Ｄイメージとの深さ方向の差異の分布のＣ１−Ｃ２線における断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１
実施の形態１にかかる自動検査装置について説明する。図１は、実施の形態１にかかる自動検査装置の構成を模式的に示す図である。図１に示すように、自動検査装置１０は、形状測定器１、比較装置２及び不良検出装置３を有する。
【０００９】
形状測定器１は、鋳造により製造されたワーク４の外観の形状情報を三次元（３Ｄ）イメージＩＭＧとして取得することができるように構成される。
【００１０】
比較装置２は、ワーク良品の外観の形状を示す基準３ＤイメージＲＥＦが予め格納されており、形状測定器１が取得した３ＤイメージＩＭＧと基準３ＤイメージＲＥＦとを比較し、比較結果ＣＯＭを出力する。
【００１１】
不良検出装置３は、比較結果ＣＯＭを参照して、３ＤイメージＩＭＧと基準３ＤイメージＲＥＦとの間の差異を抽出する。そして、不良検出装置３は、抽出した際に基づいて、ワークに生じた不良を検出するとともに、不良原因を判定する。また、例えば、不良検出装置３は、不良の検出結果ＯＵＴを外部に出力するように構成してもよい。
【００１２】
以下、図２を参照して、自動検査装置１０の動作について説明する。図２は、実施の形態１にかかる自動検査装置１０の不良検出動作を示すフローチャートである。
【００１３】
ステップＳ１
まず、形状測定器１が、ワーク４の外観の形状情報を測定し、３ＤイメージＩＭＧを取得する。
【００１４】
ステップＳ２
比較装置２は、形状測定器１が取得した３ＤイメージＩＭＧと基準３ＤイメージＲＥＦとを比較する。
【００１５】
ステップＳ３
比較装置２は、形状測定器１が取得した３ＤイメージＩＭＧと基準３ＤイメージＲＥＦとの差異を示す比較結果ＣＯＭを、不良検出装置３に出力する。図３に、形状測定器１が取得した３ＤイメージＩＭＧと基準３ＤイメージＲＥＦとの深さ方向ｙの差異を示す。図３に示す数値の単位は、ｍｍである。
【００１６】
不良検出装置３は、ステップＳ４以降のステップで、以下の通りにワークのワレ不良又はしわ不良を検出し、その不良原因を特定する。
【００１７】
ステップＳ４
不良検出装置３は、３ＤイメージＩＭＧと基準３ＤイメージＲＥＦとの深さ方向の偏差ｄｙが基準値Ｙ０以上である範囲（図３の領域Ａ）が存在するかを検出し、検出した範囲の幅Ｗが基準幅Ｗ０以下、かつ、検出した範囲の長さＬが基準長さＬ０以上であるかを検出する。
【００１８】
不良検出装置３は、３ＤイメージＩＭＧと基準３ＤイメージＲＥＦとの深さ方向の偏差ｄｙが基準値Ｙ０以上である範囲が存在し、検出した範囲の幅Ｗが基準幅Ｗ０以下、かつ、検出した範囲の長さＬが基準長さＬ０以上である場合、すなわちｄｙ≧Ｙ０、Ｗ≦Ｗ０及びＬ≧Ｌ０である場合、検出した範囲にワレ不良又はしわ不良が存在するものと判定する。
【００１９】
不良検出装置３は、３ＤイメージＩＭＧと基準３ＤイメージＲＥＦとの深さ方向の偏差ｄｙが基準値Ｙ０以上である範囲が存在しない場合（ｄｙ＜Ｙ０）、又は、深さ方向の偏差ｄｙが基準値Ｙ０以上である範囲が存在していても、検出した範囲の幅Ｗが基準幅Ｗ０よりも大きい場合、及び、検出した範囲の長さＬが基準長さＬ０よりも小さい場合のいずれか一方が成立する場合（ｄｙ≧Ｙ０が成立するが、Ｗ≦Ｗ０及びＬ≧Ｌ０のいずれか一方が成立しない場合）、検出した範囲にワレ不良又はしわ不良が存在しないと判定し、不良検出動作を終了する。
【００２０】
ステップＳ５
ステップＳ３においてワレ不良又はしわ不良が存在しないと判定された場合、不良検出装置３は、不良が検出された範囲の周辺の所定範囲の表面形状を確認する。
【００２１】
ステップＳ６
不良検出装置３は、深さ方向ｙに直交する方向をｘとすると、ワーク表面の深さ方向の変化率、すなわちｄｙ／ｄｘを所定範囲内で算出する。図４に、深さ方向に垂直なｘ−ｚ平面における３ＤイメージＩＭＧと基準３ＤイメージＲＥＦとの深さ方向ｙの差異の分布と、ｚ＝１０におけるワレの断面と、を示す。図４に示す数値の単位は、ｍｍである。不良検出装置３は、図４に示した断面の傾き（図４の線Ｂの傾き）を示すｄｙ／ｄｘが、閾値Ｔ以上であるかを判定する。
【００２２】
ステップＳ７
一般に、凝固収縮によるワレ又はしわが発生している場合には、不良が検出された範囲の周辺が急激に凹む現象が生じる。よって、不良検出装置３は、算出したｄｙ／ｄｘが閾値Ｔ以上の場合、不良が検出された範囲に凹みが発生していると判定し、不良原因が凝固収縮によるワレ又はしわであると判定する。
【００２３】
ステップＳ８
算出したｄｙ／ｄｘが閾値Ｔよりも小さい場合、不良検出装置３は、深さ方向のプロファイルを参照し、検出された領域のワレ又はしわのエッジ部を特定する。図５に、３ＤイメージＩＭＧと基準３ＤイメージＲＥＦとの深さ方向ｙの差異の分布のＣ１−Ｃ２線における断面を示す。図５に示す数値の単位は、ｍｍである。ここで、例えば、エッジ部（図５のエッジ部Ｅ）の形状について曲率半径を算出し、算出した曲率半径に基づいて、エッジ部を特定することができる。
【００２４】
ステップＳ９
不良検出装置３は、エッジ部（図５のエッジ部Ｅ）が丸みを帯びているか否かを判定する。例えば、不良検出装置３は、エッジ部の輪郭の曲率半径に基準値を設けることで、エッジ部が丸みを帯びているか否かを判定することができる。
【００２５】
ステップＳ１０
一般に、鋳造工程において、溶融したアルミなどの金属が固まりかけた状態で衝突した場合、衝突界面が溶融せずに境界が残って凹みが生じる、湯流れ不良が発生することがある。この場合、固まりかけた金属の表面は表面張力によって丸みを帯びているため、凹みのエッジ部にも丸みが残ることとなる。よって、不良検出装置３は、ワレ又はしわのエッジ部が丸みを帯びている場合には、不良原因が湯流れ不良によるワレ又はしわであると判定する。
【００２６】
ステップＳ１１
また、ワレの原因が機械的な引張による破断が原因である場合には、ワレのエッジ部は丸みを帯びずに、切り立った形状になることが知られている。よって、不良検出装置３は、ワレ又はしわのエッジ部が丸みを帯びていない場合には、不良原因が機械的な破断であると判定する。
【００２７】
以上説明したように、本構成によれば、鋳造品のワレ不良又はしわ不良を自動的に検出し、かつ、検出した不良の原因を特定することができる自動検査装置を提供することが可能である。
【００２８】
これにより、鋳造品の表面に発生するワレ不良やしわ不良について、凝固収縮を原因とするものか、湯流れ不良を原因とするものか、機械的な破断を原因とするものかを判別でき、手作業に頼っていた検査の自動化や不良対策の短期化を実現することが可能となる。
【００２９】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述では、凝固収縮、湯流れ不良の順に不良原因の特定を行っているが、これは例示に過ぎない。つまり、湯流れ不良、凝固収縮の順に不良原因の特定を行ってもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  形状測定器
２  比較装置
３  不良検出装置
４  ワーク
１０  自動検査装置
【図１】
2018119860.tif 000003
【図２】
2018119860.tif 000004
【図３】
2018119860.tif 000005
【図４】
2018119860.tif 000006
【図５】
2018119860.tif 000007