(57)【要約】      （修正有）【課題】三次元画像計測の手法を用いて成型品における成型不良の有無を高速かつ高精度で検査する検査装置を提供する。【解決手段】制御装置７０は、撮像部２０，３０によって特定の光学パターンが投影されて撮像されたワーク１００の画像から、ワークの三次元表面形状を計測する。制御装置は、計測されたワークの三次元表面形状と、ワークに対応する良品の三次元表面形状を表す基準形状データとを照合し、ワークにおいて良品の三次元表面形状とは異なる形状を示すと認識された箇所を成型不良の候補として検出する。制御装置は、検出された成型不良の候補のうち、その形状の寸法が成型不良の基準を表す判定基準値以上であるものについてのみ、成型不良と特定する。【選択図】図２
2019002834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の撮像範囲に特定の光学パターンを投影するように構成された少なくとも１つの照射部と、
前記撮像範囲内にある検査対象物に対して投影された光学パターンを含む画像を撮像するように構成された少なくとも１つの撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像に含まれる光学パターンに基づいて前記検査対象物の三次元表面形状を計測するように構成された計測部と、
前記計測部により計測された三次元表面形状と、前記検査対象物に対応する良品の三次元表面形状を表す所与の基準形状データとを照合し、前記検査対象物の三次元表面形状において前記良品の三次元表面形状とは異なる形状を示すと認識された箇所を、当該形状の寸法と共に成型不良の候補として検出するように構成された比較検出部と、
前記比較検出部により検出された成型不良の候補のうち、その形状の寸法が成型不良の基準を表す所定の判定基準値以上であるものについてのみ、成型不良と特定するように構成された不良特定部と、
を備える検査装置。
【請求項２】
前記判定基準値を使用者の任意により設定及び変更可能に構成されており、
前記不良特定部は、使用者の任意により設定及び変更された判定基準値を用いて成型不良を特定するように構成されている、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記基準形状データで表される三次元表面形状が複数の領域に分割された個々の領域ごとに前記判定基準値を個別に設定可能に構成されており、
前記不良特定部は、前記比較検出部により検出された成型不良の候補の位置に該当する領域の判定基準値を用いて成型不良を特定するように構成されている、
請求項１又は請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記基準形状データで表される三次元表面形状を所定の間隔ごとに区分けした区画ごとに付与された区画番号を表す情報を備え、
前記不良特定部により特定された成型不良を表す情報を、当該成型不良の位置に該当する区画の区画番号に対応付けて出力するように構成された出力部を更に備える、
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記出力部は、前記不良特定部により特定された成型不良の内容と、その当該成型不良の位置に該当する区画番号とを表す目印を、前記検査対象物に付けるように構成されている、
請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記撮像装置により撮像された画像から、前記検査対象物の表面の光沢の度合を計測するように構成された光沢計測部と、
前記計測部により計測された三次元表面形状と、前記光沢計測部により計測された光沢の度合の分布とに基づき、擦過痕に関する所定の判定基準を満たす箇所を擦過痕として特定するように構成された擦過痕特定部と、
前記擦過痕特定部により特定された擦過痕に関する警報を出力するように構成された警報出力部とを更に備える、
請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記撮像範囲内に配置される標準器を更に備え、
前記計測部は、前記撮像装置により前記検査対象物と共に撮像された前記標準器の三次元表面形状も計測するように構成されており、
前記計測部により計測された前記標準器の三次元表面形状と、前記標準器に対応する正常な三次元表面形状を表す所与の校正データとを照合し、前記標準器の三次元表面形状が前記校正データに適合するか否かに応じて、前記検査対象物に関する検査結果の是非を判定するように構成された判定部を更に備える、
請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項８】
前記検査対象物の異なる複数の部位をそれぞれ撮像するように構成された複数の前記撮像部を備え、
前記計測部は、複数の前記撮像装置それぞれに撮像された画像について、前記部位ごとの三次元表面形状を計測するように構成されており、
前記比較検出部は、前記計測部により計測された前記部位ごとの三次元表面形状と、前記部位ごとに用意された前記基準形状データとを照合して、前記成型不良の候補を検出するように構成されている、
請求項１ないし請求項７の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項９】
前段の製造工程を出た検査対象物を掴んで運び、前記検査対象物を載せて次の製造工程へ搬送する搬送装置に渡すように構成されたロボットアームと、
前記検査対象物の表裏を構成する２つの面のうち、第１の面に対して前記光学パターンを投影するように構成された第１の照射部と、
前記第１の面に投影された光学パターンを含む画像を撮像するように構成された第１の撮像部と、
前記検査対象物の表裏を構成する２つの面のうち、第２の面に対して前記光学パターンを投影するように構成された第２の照射部と、
前記第２の面に投影された光学パターンを含む画像を撮像するように構成された第２の撮像部とを備え、
前記第１の照射部及び前記第１の撮像部は、前記ロボットアームに掴まれて運ばれているときの前記検査対象物に対して前記光学パターンの投影及び撮像が可能な位置に配置されており、
前記ロボットアームは、前記検査対象物を掴んで前記第１の面を前記第１の照射部及び前記第１の撮像部に向ける動作を経て、前記検査対象物を前記搬送装置に前記第２の面を上向にして載せるように構成されており、
前記第２の照射部及び前記第２の撮像部は、前記搬送装置上に置かれた前記検査対象物の第２の面に対して前記光学パターンの投影及び撮像が可能な位置に配置されている、
請求項８に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成型品における成型不良を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレス加工や射出成型等の成型加工により生産される成型品について、成型の過程で生じるキズ、打痕、部分欠落、バリ、亀裂、ドロス、メッキはがれ等の成型不良の有無を、目視や測定器を手動により操作して検査することが行われてきた。このような検査方法は、１つの成型品を検査するのに比較的長い時間を要するため、大量生産される成型品においては全数検査に要する時間やコストを許容できなくなる場合がある。そのような場合、全体のロットから一部を抜き出して検査をする抜き取り検査を適用せざるを得なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１４３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、対象物の表面形状を高速に高精度で計測する手法として、例えば、特許文献１に記載のような三次元画像計測の手法が知られている。そこで、発明者は、この種の三次元画像計測の手法を応用し、成型品における成型不良の有無を高速かつ高精度で検査可能とし、大量生産の成型品に対する全数検査をも実現し得るシステムの開発を鋭意進めてきた。本開示の一局面は、三次元画像計測を利用して成型品における成型不良の有無を高速かつ高精度で検査できるようにすることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係る検査装置は、投影部と、撮像部と、計測部と、比較検出部と、不良特定部とを備える。投影部は、所定の撮像範囲に特定の光学パターンを投影するように構成されている。撮像部は、撮像範囲内にある検査対象物に対して投影された光学パターンを含む画像を撮像するように構成されている。計測部は、撮像装置により撮像された画像に含まれる光学パターンに基づいて検査対象物の三次元表面形状を計測するように構成されている。
【０００６】
比較検出部は、計測部により計測された三次元表面形状と、検査対象物に対応する良品の三次元表面形状を表す所与の基準形状データとを照合する。そして、比較検出部は、検査対象物の三次元表面形状において良品の三次元表面形状とは異なる形状を示すと認識された箇所を、当該形状の寸法と共に成型不良の候補として検出するように構成されている。不良特定部は、比較検出部により検出された成型不良の候補のうち、その形状の寸法が成型不良の基準を表す所定の判定基準値以上であるものについてのみ、成型不良と特定するように構成されている。
【０００７】
本開示の検査装置によれば、三次元画像計測を利用して成型品における成型不良の有無を高速かつ高精度で検査できる。具体的には、本開示の検査装置は、三次元画像計測の手法により計測された検査対象物の三次元表面形状と、良品の三次元表面形状を表す基準形状データと照合することにより、検査対象物にある成型不良の候補を検出することができる。
【０００８】
さらに、上記構成に加え、本開示の検査装置は、検出された成型不良の候補のうち、その寸法が、成型不良としての判定基準値以上となるものだけを成型不良と特定するように構成されている。三次元画像計測においては、例えば、撮像部により撮像される画像の解像度が十分に高い場合、製品として欠陥となり得ないような微小なキズでさえも検出可能になる。しかしながら、製品として欠陥となり得ないような微小なキズさえも全て成型不良と判定することは、検査に求められる品質としては過剰である。そこで、上述のように、基準値を満たさない微小なキズについては成型不良の対象から除外することで、製品として欠陥となり得る大きさの成型不良だけを、的確に検出することができる。
【０００９】
また、本開示の検査装置において、更に次のように構成されていてもよい。すなわち、検査装置は、判定基準値を使用者の任意により設定及び変更可能に構成されている。そして、不良特定部は、使用者の任意により設定及び変更された判定基準値を用いて成型不良を特定するように構成されている。このような構成によれば、製品に求められる品質に応じて成型不良の判定基準値を自在に変更することができるので便利である。
【００１０】
また、本開示の検査装置において、更に次のように構成されていてもよい。すなわち、検査装置は、基準形状データで表される三次元表面形状が複数の領域に分割された個々の領域ごとに判定基準値を個別に設定可能に構成されている。そして、不良特定部は、比較検出部により検出された成型不良の候補の位置に該当する領域の判定基準値を用いて成型不良を特定するように構成されている。
【００１１】
例えば、成型加工により素材が急峻な形状に変形した部位と、なだらかな面とでは、それぞれの表面に生じ得る成型不良の性状が異なることが考えられる。そこで、上述のような構成によれば、成型品の部位ごとの形状に応じた適切な判定基準値を設定することが可能になり、成型不良を的確に検出することができる。
【００１２】
また、本開示の検査装置において、更に次のように構成されていてもよい。すなわち、検査装置は、基準形状データで表される三次元表面形状を所定の間隔ごとに区分けした区画ごとに付与された区画番号を表す情報を備える。そして、出力部は、不良特定部により特定された成型不良を表す情報を、当該成型不良の位置に該当する区画の区画番号に対応付けて出力するように構成されている。更に、この出力部は、不良特定部により特定された成型不良の種類と、当該成型不良の位置に該当する区画番号とを表す目印を、検査対象物に付けるように構成されていてもよい。このような構成によれば、成型品を実見する際に成型不良が発生している箇所を容易に把握することができるので便利である。
【００１３】
ところで、金型により加工された成型品の表面には、金型との摩擦により擦過痕が生じることがある。金型による擦過痕は、例えば、周辺より強い光沢を呈する部位として形成される。このような擦過痕については、製品の形状に問題がなければ、通常は成型不良として扱われない。しかし、擦過痕が強く出ている場合には、金型の修正をすべき時期が近いと判断できるため、成型不良とは区別して検出できるようになっていると好ましい。
【００１４】
そこで、本開示の検査装置において、更に次のように構成するとよい。すなわち、検査装置は、光沢計測部と、擦過痕特定部と、警報出力部とを更に備える。光沢計測部は、撮像装置により撮像された画像から、前記検査対象物の表面の光沢の度合を計測するように構成されている。擦過痕特定部は、計測部により計測された三次元表面形状と、光沢計測部により計測された光沢の度合の分布とに基づき、所定の擦過痕の判定基準を満たす箇所を擦過痕として特定するように構成されている。警報出力部は、擦過痕特定部により特定された擦過痕に関する警報を出力するように構成されている。このような構成によれば、成型不良と区別して擦過痕を検出することが可能になり、金型の修正時期を的確に判断することができる。
【００１５】
また、本開示の検査装置において、更に次のように構成されていてもよい。すなわち、検査装置は、撮像範囲内に配置される標準器を更に備える。また、計測部は、撮像装置により検査対象物と共に撮像された標準器の三次元表面形状も計測するように構成されている。そして、判定部は、計測部により計測された標準器の三次元表面形状と、標準器に対応する正常な三次元表面形状を表す所与の校正データとを照合し、前記標準器の三次元表面形状が前記校正データに適合するか否かに応じて、検査対象物に関する検査結果の是非を判定するように構成されている。このような構成によれば、個々の成型品に対する検査ごとに、その検査結果の正当性を保証することができるので、検査結果に対する信頼性を向上できる。
【００１６】
また、本開示の検査装置において、更に次のように構成されていてもよい。すなわち、検査装置は、検査対象物の異なる複数の部位をそれぞれ撮像するように構成された複数の撮像部を備える。そして、計測部は、複数の撮像装置それぞれに撮像された画像について、部位ごとの三次元表面形状を計測するように構成されている。また、比較検出部は、計測部により計測された部位ごとの三次元表面形状と、部位ごとに用意された基準形状データとを照合して、成型不良の候補を検出するように構成されている。このような構成によれば、１台の撮像装置では全体を撮像しきれない大型の成型品や、表裏のある成型品、死角のある複雑な形状の成型品等について一挙に検査を行うことができ、検査の高速化を実現できる。
【００１７】
また、本開示の検査装置において、更に次のように構成されていてもよい。すなわち、検査装置は、ロボットアームと、第１の投影部と、第１の撮像部と、第２の投影部と、第２の撮像部とを備える。ロボットアームは、前段の製造工程を出た検査対象物を掴んで運び、検査対象物を載せて次の製造工程へ搬送する搬送装置に渡すように構成されている。第１の投影部は、検査対象物の表裏を構成する２つの面のうち、第１の面に対して光学パターンを投影するように構成されている。第１の撮像部は、第１の面に投影された光学パターンを含む画像を撮像するように構成されている。第２の投影部は、検査対象物の表裏を構成する２つの面のうち、第２の面に対して光学パターンを投影するように構成されている。第２の撮像部は、前記第２の面に投影された光学パターンを含む画像を撮像するように構成されている。
【００１８】
そして、第１の投影部及び第１の撮像部は、ロボットアームに掴まれて運ばれているときの検査対象物に対して光学パターンの投影及び撮像が可能な位置に配置されている。また、ロボットアームは、検査対象物を掴んで第１の面を第１の投影部及び第１の撮像部に向ける動作を経て、検査対象物を搬送装置に第２の面を上向にして載せるように構成されている。一方、第２の投影部及び第２の撮像部は、搬送装置上に置かれた検査対象物の第２の面に対して光学パターンの投影及び撮像が可能な位置に配置されている。
【００１９】
このような構成によれば、成型品が製造工程の中で搬送されていく一連の動作の中で、搬送の流れを妨げることなく成型品に対する検査を行うことができる。これにより、成型品の生産性の向上と検査の高速化とを両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】検査システムの外観を表す斜視図である。
【図２】検査システムの構成を模式的に表すブロック図である。
【図３】図３Ａは、小型単眼式カメラユニットの構成を模式的に表すブロック図である。図３Ｂは、大型２眼式カメラユニットの構成を模式的に表すブロック図である。
【図４】基準形状データの三次元表面形状に設定された区画番線の一例を表す図である。
【図５】制御装置が実行する検査処理の手順を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本開示は下記の実施形態に限定されるものではなく様々な態様にて実施することが可能である。
［検査システムの構成の説明］
実施形態の検査システム１の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、図１に付された上下前後左右の方向を示す矢印は、構成要素相互の関係を理解しやすくするために記載したものである。本開示は、図１に付された矢印の方向に限定されるものではない。
【００２２】
検査システム１は、検査対象物であるワーク１００を搬送する製造ラインに付随して設けられる。検査システム１が適用される製造ラインは、金属材料をプレス成型により加工してワーク１００を製造するプレス機械２と、プレス機械２から出たワークを次の製造工程に搬送する搬送用コンベア３と、不良品排出用コンベア４とを備える。ワーク１００は、プレス機械２により生産される成型品であり、表面形状に凹凸を有する。検査システム１は、プレス機械２から出たワーク１００が次の製造工程に搬送される過程で、全てのワーク１００について成型不良の有無を検査可能に構成されている。なお、検査システム１による検査の対象となる成型不良には、例えば、成型の過程で生じるキズ、打痕、部分欠落、バリ、亀裂、ドロス、メッキはがれ等が含まれる。
【００２３】
図１及び図２に例示されるとおり、検査システム１は、ワーク取出用ロボット１０、第１撮像部２０、第２撮像部３０、標準ゲージ４０ａ，４０ｂ、不良ワーク排出機５０、マーキングロボット６０、及び制御装置７０を備える。また、検査システム１が付随する製造ラインにおいて、プレス機械２の前方には、プレス機械２から出たワーク１００を次の製造工程に搬送するための搬送機器である搬送用コンベア３が設けられている。また、搬送用コンベア３の脇には、成型不良が検出されたワーク１００を製造ラインから排出するための搬送機器である不良品排出用コンベア４が併設されている。搬送用コンベア３及び不良品排出用コンベア４は、例えば、ベルトコンベアやローラコンベア等により具現化される。搬送用コンベア３及び不良品排出用コンベア４は、載せられたワーク１００を前方に搬送する。
【００２４】
ワーク取出用ロボット１０は、プレス機械２からワーク１００が出てくる出口付近に設けられている。ワーク取出用ロボット１０は、先端にワーク１００を吸着するための真空グリッパを備える多関節のロボットアームであり、制御装置７０による制御に基づいて動作する。ワーク取出用ロボット１０は、プレス機械２から出たワーク１００を真空グリッパで吸着して掴み上げ、搬送用コンベア３又は不良品排出用コンベア４に運んで渡す動作を実行可能な機能を有する。
【００２５】
本実施形態では、ワーク１００が表裏を構成する２つの面を有することを前提とし、その一方（例えば、裏側の面）を第１面、他方（例えば、表側の面）を第２面と称する。ワーク取出用ロボット１０は、まず、プレス機械２から出たワーク１００の第２面側を掴んで持上げる。さらに、ワーク取出用ロボット１０は、ワーク１００を掴んだまま、そのワーク１００を近傍に設けられた第１撮像部２０による所定の撮像範囲内に運び入れ、定められた姿勢でワーク１００の第１面を第１撮像部２０に向ける動作を実行する。その状態で第１撮像部２０によりワーク１００の第１面の画像が撮像される。
【００２６】
第１撮像部２０は、ワーク取出用ロボット１０により持上げられたワーク１００の第１面側を撮像する装置である。本実施形態では、第１撮像部２０が２台のカメラユニット２１ａ，２１ｂで構成される事例について説明する。これに限らず、第１撮像部２０が１台のカメラユニットからなる構成であってもよいし、３台以上のカメラユニットからなる構成であってもよい。
【００２７】
第１撮像部２０は、搬送用コンベア３の傍らに立てられた支柱５に取付けられている。カメラユニット２１ａ，２１ｂの支柱５への取付けは、ワーク取出用ロボット１０により支持されたワーク１００の第１面全体を、異なる方向からそれぞれ撮像可能な位置になされるとよい。あるいは、カメラユニット２１ａが、ワーク１００の第１面全体を２つの領域に区分けしたうちの一方の領域を撮影範囲内に納めるように取付けされ、カメラユニット２１ｂが、他方の領域を撮影範囲内に納めるように取付けてされていてもよい。カメラユニット２１ａ，２１ｂは、撮像された画像のデータを制御装置７０に出力する。
【００２８】
そして、制御装置７０において、撮像された第１面の画像からワーク１００の第１面の三次元表面形状が計測され、ワーク１００の第１面における成型不良の有無が検査される。検査の結果、ワーク取出用ロボット１０は、制御装置７０の制御に基づき、検査に合格したワーク１００を、第２面側を上にして搬送用コンベア３の上に置く。一方、ワーク取出用ロボット１０は、制御装置７０の制御に基づき、不良品と判定されたワーク１００を、不良品排出用コンベア４の上に置く。
【００２９】
第１撮像部２０における撮像の後、ワーク取出用ロボット１０により搬送用コンベア３に置かれたワーク１００は、搬送用コンベア３によって前方に搬送される。そして、搬送されるワーク１００が第２撮像部３０の所定の撮像範囲内に到達したタイミングで、制御装置７０の制御に基づき、第２撮像部３０によりワーク１００の第２面の画像が撮像される。
【００３０】
第２撮像部３０は、搬送用コンベア３により搬送されるワーク１００の第２面側を上方から撮像する装置である。本実施形態では、第２撮像部３０が２台のカメラユニット３１ａ，３１ｂで構成される事例について説明する。これに限らず、第２撮像部３０が１台のカメラユニットからなる構成であってもよいし、３台以上のカメラユニットからなる構成であってもよい。
【００３１】
第２撮像部３０は、第１撮像部２０よりも前方に設けられたフレーム架台６に取付けられている。このフレーム架台６は、並設されている搬送用コンベア３及び不良品排出用コンベア４の上方を跨ぐように設けられた柱及び梁からなるフレーム状の構造物である。カメラユニット３１ａのフレーム架台６への取付けは、搬送用コンベア３の上で搬送されるワーク１００が所定の撮像位置に到達したときに、そのワーク１００の第２面全体を、異なる方向からそれぞれ撮像可能な位置になされるとよい。あるいは、カメラユニット３１ａが、ワーク１００の第２面全体を２つの領域に区分けしたうちの第１の領域を撮影範囲内に納めるように取付けされ、カメラユニット３１ｂが、第２の領域を撮影範囲内に納めるように取付けてされていてもよい。
【００３２】
第２撮像部３０の各カメラユニット３１ａ，３１ｂは、撮像された画像のデータを制御装置７０に出力する。第２撮像部３０によりワーク１００の第２面の画像が撮像されると、制御装置７０において、撮像された画像からワーク１００の第２面の三次元表面形状が計測され、ワーク１００の第２面における成型不良の有無が検査される。
【００３３】
第１撮像部２０及び第２撮像部３０の各カメラユニット２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂは、所定の縞フリンジ状のパターンの画像を構成する所定の帯域の波長の光を照射し、その光が照射された領域（すなわち、撮像範囲）を撮像するように構成されている。なお、各カメラユニットが照射する光は、赤、緑、青の三原色から異なる組み合わせの色の光を用いることで、それぞれのカメラユニットから照射される縞フリンジパターンが干渉することを避けることができる。また、周知の位相シフト法の手法により、縞模様の１本１本の光量分布を正弦波に変調した縞フリンジパターンを、位相をずらしながら複数種類投影可能な構成を採用することで、精度の高い計測を行うことができる。
【００３４】
ここで、第１撮像部２０及び第２撮像部３０に用いられる各カメラユニット２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂの具体的な構成の例について、図３を参照しながら説明する。なお、各カメラユニット２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂを特に区別しない場合、単にカメラユニットと表記する。
【００３５】
図３Ａは、一例として、照射器２２とカメラ２３とを１つずつ備える、小型単眼式のカメラユニットの構成を表している。照射器２２は、所定の縞フリンジパターンの光で構成される画像と、無模様の光で構成される画像とを選択的に照射可能に構成された発光装置である。この照射器２２に用いられる光源としては、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等がある。また、照射器２２として、縞模様の１本１本の光量分布を正弦波に変調した縞フリンジパターンを、位相をずらしながら複数種類投影可能な構成を採用するとよい。このようにすることで、周知の位相シフト法の手法により、精度の高い計測を行うことができる。このように複数種類の縞フリンジパターンの画像を形成する手段としては、例えば、液晶パネルを用いるとよい。カメラ２３は、照射器２２により照射された光が投影される範囲の画像を撮像する撮像装置である。カメラ２３は、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の周知の撮像素子を備える。
【００３６】
図３Ａの事例では、１つの照射器２２によって光が照射される範囲と１つのカメラ２３の視野とが重なるように、照射器２２及びカメラ２３が筐体２４に位置決めされて設置されている。このような小型単眼式のカメラユニットは、比較的小さい検査対象物を撮像する用途に適している。
【００３７】
一方、図３Ｂは、一例として、１つの照射器２２と２つのカメラ２３とを備える、大型２眼式のカメラユニットの構成を表している。図３Ｂの事例では、１つの照射器２２によって光が照射される範囲を２つに分けた領域と、２つのカメラ２３の視野とがそれぞれ重なるように、照射器２２及びカメラ２３が筐体２５に位置決めされて設置されている。このような大型２眼式のカメラユニットは、比較的大きい検査対象物を撮像する用途に適している。
【００３８】
図１及び図２の説明に戻る。ワーク取出用ロボット１０のアームの先端部付近には、標準ゲージ４０ａが取付けられている。標準ゲージ４０ａは、第１撮像部２０の撮像画像に基づく三次元画像計測の精度評価に用いる標準器である。標準ゲージ４０ａのワーク取出用ロボット１０への取付けは、ワーク取出用ロボット１０がワーク１００の第１面を第１撮像部２０に向ける姿勢をとったときに、第１撮像部２０の撮影範囲内に写り込む位置になされる。
【００３９】
また、フレーム架台６の第２撮像部３０の下方には、標準ゲージ４０ｂが取付けられている。標準ゲージ４０ｂは、第２撮像部３０の撮像画像に基づく三次元画像計測の精度評価に用いる標準器である。標準ゲージ４０ｂのフレーム架台６への取付けは、第２撮像部３０の撮影範囲内に写り込む位置になされる。これらの標準ゲージ４０ａ，４０ｂには、例えば、ブロックゲージやステップゲージ等の周知の標準器を用いるとよい。
【００４０】
フレーム架台６の天井部には、不良ワーク排出機５０が設けられている。不良ワーク排出機５０は、第２撮像部３０の撮像画像に基づく検査において不良品と判定されたワーク１００を搬送用コンベア３から排出する動作を実行可能に構成されている。具体的には、不良ワーク排出機５０は、搬送用コンベア３上にあるワーク１００を掴んで持上げる掴取手段と、フレーム架台６の梁に沿って搬送用コンベア３の上方と不良品排出用コンベア４の上方との間を往復可能な移動手段とを備える。掴取手段には、例えば、ワーク１００を吸着可能な真空グリッパ等を用いるとよい。不良ワーク排出機５０は、制御装置７０の制御に基づき、不良品と判定されたワーク１００を搬送用コンベア３から持上げ、不良品排出用コンベア４の上に移動させ、不良品排出用コンベア４の上に置いて渡す。
【００４１】
第２撮像部３０の撮像画像に基づく検査において合格品と判定されたワーク１００は、そのまま搬送用コンベア３により前方へと搬送され、次の製造工程に供給される。一方、不良品と判定され不良品排出用コンベア４に置かれたワーク１００は、不良品排出用コンベア４により前方へと搬送され、製造ラインから排出される。
【００４２】
不良品排出用コンベア４の前部側方のフレーム架台６には、マーキングロボット６０が配置されている。マーキングロボット６０は、不良品排出用コンベア４により搬送されてきた不良品のワーク１００に、当該ワーク１００において検出された成型不良の内容を表すマークを付ける動作を実行する。具体的には、マーキングロボット６０は、多関節のロボットアームの先端にインクジェット方式のプリントヘッドを備え、制御装置７０の制御に基づき、成型不良の種類や成型不良の位置等を表す文字や記号を、ワーク１００の表面に印字することが可能な構成であるとよい。
【００４３】
制御装置７０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、補助記憶装置（例えば、ＨＤＤやＳＳＤ）、入出力インタフェース等を中心に構成された情報処理装置である。制御装置７０は、適宜な情報処理能力を備えたコンピュータシステム等により具現化される。制御装置７０の機能は、ＣＰＵがＲＯＭや、補助記憶装置等の実体的な記憶媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。なお、制御装置７０を構成するコンピュータの数は１つでも複数でもよい。
【００４４】
制御装置７０は、機能の構成要素として、計測処理部７１と、システム統合管理部７２とを備える。なお、制御装置７０を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素を論理回路やアナログ回路等を組合せたハードウェアを用いて実現してもよい。
【００４５】
計測処理部７１は、第１撮像部２０及び第２撮像部３０により撮像された画像を用いて、ワーク１００の三次元表面形状を計測し、その計測された三次元表面形状の中から成型不良を検出するように構成されている。具体的には、計測処理部７１は、ワーク１００から計測された三次元表面形状と、所与の基準形状データで表される三次元表面形状とを比較し、ワーク１００から計測された三次元表面形状において形状の相違する箇所を成型不良の候補として特定する。
【００４６】
なお、本実施形態では、三次元表面形状として、検査対象物に所定の縞フリンジパターンを投影し、検査対象物に投影された縞フリンジパターンの歪み度合いに基づいて三次元表面形状を計測する、周知のパターン投影法を用いる。この種のパターン投影法の一例として、位相シフト法がある。位相シフト法は、投影強度を正弦波に変調した縞フリンジパターンを、位相をずらしながら複数回投影して計測する手法である。
【００４７】
成型不良の検出に用いられる基準形状データは、ワーク１００の良品の基準となる三次元表面形状を表すデータである。基準形状データは、制御装置７０の補助記憶装置等に予め格納されている。なお、ワーク１００の表面を複数の領域に分けて、個々の領域ごとに別々に画像を撮像する場合、個々の領域に対応する複数種類の基準形状データを備えるとよい。本実施形態では、基準形状データとして、ワーク１００の第１面側の三次元表面形状に対応する基準形状データと、第２面側の三次元表面形状に対応する基準形状データとを個別に備える。
【００４８】
また、基準形状データには、その基準形状データで表される三次元表面形状に対して所定間隔（例えば、５０ｍｍ）ごとに区画線が付され、その区画線で区切られた三次元表面形状の区画ごとに固有の番号（以下、区画番号という）が付与されている。その具体例について、図４を参照しながら説明する。図４において、符合２００は、基準形状データで表される三次元表面形状を示す。符合２０１は、三次元表面形状２００のｘ軸方向及びｙ軸方向に、それぞれ等間隔に付された複数の区画線を示す。符合２０２は、複数の区画線２０１で囲まれた個々の区画を示す。複数の区画線２０１で区分けされた複数の区画２０２には、それぞれ固有の区画番号が付与されている。
【００４９】
制御装置７０は、基準形状データが新規に登録されたときに、その基準形状データで表される三次元表面形状に対して区画線及び区画番号を付与し、基準形状データと共に補助記憶装置等に保存する。計測処理部７１は、ワーク１００において検出された成型不良について、当該成型不良の位置に該当する区画番号に対応付けて位置を特定する。
【００５０】
図１及び図２の説明に戻る。計測処理部７１は、基準形状データを用いてワーク１００の三次元表面形状から検出された成型不良の候補のうち、その異形部位の長さや、深さ／高さ等を含む寸法が、所定の判定基準値以上であるものについてのみ、成型不良と特定する。この判定基準値は、製品として実用上の欠陥となり得る成型不良の寸法の基準を表す値であり、制御装置７０の補助記憶装置等に予め登録されている。また、判定基準値は、検査システム１の使用者によって任意の値に設定及び変更可能であるとよい。その場合、制御装置７０は、所定の入力装置を介して使用者によって入力された判定基準値を補助記憶装置に保存する。
【００５１】
なお、判定基準値は、あくまで製品としての実用上の欠陥となり得る成型不良の寸法を規定するものであり、撮像された画像の解像度に応じて理論上検出可能な異形部位の最小の寸法とは異なる。つまり、カメラが、例えば１００分の１ｍｍ〜１０００分の１ｍｍ単位の異形部位を検出可能な精度を有していたとしても、判定基準値として１０分の１ｍｍ単位の寸法が設定されていれば、その判定基準値に満たない微小な異形部位については成型不良と判定されない。
【００５２】
また、判定基準値は、基準形状データで表される三次元表面形状の部位ごとに異なる値を設定可能としてもよい。具体的には、制御装置７０は、基準形状データの三次元表面形状を複数の領域に分割し、その分割された個々の領域ごとに設定された判定基準値を補助記憶装置に保存する。例えば、急峻な曲げ加工がなされた部位と、なだらかに加工された部位とで異なる判定基準値を設定することで、それぞれの部位において特徴的な成型不良を的確に検出できる。
【００５３】
さらに、計測処理部７１は、成型不良の有無の検査と併せて、ワーク１００の表面に形成され得る擦過痕の状況に基づき、プレス機械２の金型の劣化を診断するように構成されている。プレス成型加工において、金属素材と金型との摩擦によって成型品の表面に形成され得る擦過痕は、強い光沢を呈する。そこで、本実施形態では、計測処理部７１は、ワーク１００の撮像画像から、形状が急峻な特定の部位について画像の各点の輝度値を算出し、算出された輝度値について金型との摩擦による擦過痕の有無を判定する。
【００５４】
システム統合管理部７２は、搬送用コンベア３と不良品排出用コンベア４とを含む製造ライン、及び検査システム１の動作を統括的に制御する。具体的には、システム統合管理部７２は、プレス機械２によるワーク１００の製造に合わせて、検査システム１の各部の動作と、搬送用コンベア３及び不良品排出用コンベア４の動作とを連動させて制御する。ここでいう検査システム１の各部とは、すなわち、ワーク取出用ロボット１０、第１撮像部２０、第２撮像部３０、不良ワーク排出機５０、及びマーキングロボット６０である。
【００５５】
例えば、システム統合管理部７２は、ワーク取出用ロボット１０を制御して、ワーク１００を第１撮像部２０の撮像範囲に配置したタイミングで、第１撮像部を制御してワーク１００の撮像を行う。また、システム統合管理部７２は、搬送用コンベア３を制御して、ワーク１００を第２撮像部３０の撮像範囲まで搬送し、そのタイミングで第２撮像部を制御してワーク１００の撮像を行う。また、システム統合管理部７２は、不良品排出用コンベア４を制御して、不良品のワーク１００をマーキングロボット６０の作業エリアまで搬送し、そのタイミングでマーキングロボット６０を制御してワーク１００の表面にマーキングを行う。
【００５６】
［検査処理の手順の説明］
制御装置７０が実行する検査処理の手順について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。この検査処理は、ワーク取出用ロボット１０及び搬送用コンベア３によって、ワーク１００が第１撮像部２０及び第２撮像部３０それぞれの撮像範囲に配置されたときに、それぞれのワーク１００を対象に実行される。
【００５７】
Ｓ１００では、制御装置７０は、ワーク１００が撮像範囲に配置された第１撮像部２０又は第２撮像部３０の各カメラユニットを制御して、当該ワーク１００の第１面又は大２面を撮影する。具体的には、制御装置７０による制御に基づき、撮像を行う各カメラユニットの照射器２２が、縞フリンジパターンの光で構成される画像と、無模様の光で構成される画像とを交互に照射する。そして、撮像を行う各カメラユニットのカメラ２３が、ワーク１００及び標準ゲージ４０ａ，４０ｂに投影された縞フリンジパターンの画像と無模様の画像とを撮像する。Ｓ１０２では、Ｓ１００において撮像を行った各カメラ２３が、撮像された縞フリンジパターンの撮像画像及び無模様の撮像画像のデータを制御装置７０の計測処理部７１に転送する。
【００５８】
Ｓ１０４では、制御装置７０は、Ｓ１０２において転送された縞フリンジパターンの撮像画像それぞれについて、当該撮像画像上の各点の高さの変位の分布を表す高さ変位マップを作成する。なお。高さ変位マップの作成には、周知の位相シフト法を用いるとよい。すなわち、制御装置７０は、正弦波に変調された縞フリンジパターンを位相をずらしながら複数回投影された撮像画像を用いて、撮像画像における画素ごとの高さ変位を算出する。また、Ｓ１０４では、制御装置７０は、Ｓ１０２において転送された無模様の撮像画像それぞれについて、当該撮像画像上の各点の輝度値の分布を表す輝度マップを作成する。
【００５９】
Ｓ１０６では、制御装置７０は、Ｓ１０４で作成された高さ変位マップを三次元座標系で表される三次元点群に変換する。そして、計測処理部７１は、その変換された三次元点群の各点に、Ｓ１０４で同じカメラによる撮像画像から作成された輝度マップにおける対応する点の輝度値を割当てて三次元点群・輝度データを作成する。
【００６０】
Ｓ１０８では、制御装置７０は、複数台のカメラユニットによる撮像画像からそれぞれ作成された三次元点群・輝度データを共通の三次元座標系に統合する。具体的には、制御装置７０は、第１撮像部２０により撮像を行った場合、第１撮像部２０を構成する２つのカメラユニット２１ａ，２１ｂによる撮像画像から作成された三次元点群・輝度データを１つに統合し、ワーク１００の第１面全体の三次元点群・輝度データを得る。あるいは、制御装置７０は、第２撮像部３０により撮像を行った場合、第２撮像部３０を構成する２つのカメラユニット３１ａ，３１ｂによる撮像画像から作成された三次元点群・輝度データを１つに統合し、ワーク１００の第２面全体の三次元点群・輝度データを得る。
【００６１】
Ｓ１１０では、制御装置７０は、Ｓ１００において撮像されたワーク１００の第１面又は第２面に対応する基準形状データから、その三次元表面形状において曲げ曲率が所定の閾値よりも小さい急峻な形状を示す急峻部分を特定する。Ｓ１１２では、制御装置７０は、Ｓ１０８で統合された三次元点群・輝度データについて、急峻部分に該当する部位に割当てられた輝度値の分布が、擦過痕に該当するか否かを判定する。具体的には、制御装置７０は、急峻部分に該当する部位において、擦過痕の基準となる輝度の閾値を超える点が所定の寸法範囲を超えて連続して分布していることを条件に、擦過痕であると判定する。
【００６２】
急峻部分に該当する輝度値の分布が擦過痕に該当しない場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、制御装置７０は処理をＳ１１６に移す。一方、急峻部分に該当する輝度値の分布が擦過痕に該当する場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、制御装置７０は処理をＳ１１４に移す。Ｓ１１４では、プレス機械２の金型が劣化していることを警告する旨の情報を、所定の出力先（例えば、表示装置や記録装置等）に出力する。
【００６３】
次のＳ１１６では、制御装置７０は、Ｓ１０８で統合された三次元点群・輝度データから、標準ゲージ４０ａ，４０ｂに該当する三次元点群のデータを抽出し、抽出された三次元点群データを用いて三次元画像計測の精度を評価する。具体的には、制御装置７０は、標準ゲージ４０ａ，４０ｂに該当する三次元点群で表される三次元表面形状と、所与の校正データで表される三次元表面形状とを照合し、その一致度合に応じて計測の精度を評価する。Ｓ１１５での精度評価に用いられる校正データは、画像の撮像が適正に行われたときの標準ゲージ４０ａ，４０ｂの基準の三次元表面形状を表すデータである。本実施形態では、構成データは、制御装置７０の記憶装置等に予め格納されている。
【００６４】
Ｓ１１８では、制御装置７０は、Ｓ１１６で評価された精度が、計測の精度に関する所定の許容範囲内であるか否かに応じて処理を分岐する。評価された精度が許容範囲を逸脱している場合（Ｓ１１８：ＮＯ）、制御装置７０は処理をＳ１２０に移す。Ｓ１２０では、制御装置７０は、ワーク１００に対する検査のやり直しを指示する旨の情報を、所定の出力先（例えば、表示装置や記録装置等）に出力する。
【００６５】
一方、評価された精度が許容範囲内であると判定された場合（Ｓ１１８：ＮＯ）、制御装置７０は処理をＳ１２２に移す。Ｓ１２２では、制御装置７０は、Ｓ１０８で統合された三次元点群・輝度データで表される検査対象の三次元表面形状と、当該検査対象に対応する基準形状データで表される三次元表面形状とを照合し、成型不良の候補となり得る異形点を特定する。具体的には、制御装置７０は、検査対象の三次元表面形状と、基準形状データの三次元表面形状とを比較し、検査対象の形状同異性を表す偏差値分布図を作成する。そして、制御装置７０は、作成した偏差値分布図において成型良否に関する許容値を超える異形点を不良要素点として検出する。
【００６６】
Ｓ１２４では、制御装置７０は、Ｓ１２２で検出された不良要素点の中から、複数点（例えば、３点以上）連続する箇所だけを成型不良候補として残し、その他の離散している不良要素点を除去する。また、制御装置７０は、選別された成型不良候補の寸法（例えば、長さ、深さ／高さ）を算出する。Ｓ１２６では、制御装置７０は、Ｓ１２４において選別された成型不良候補がなす形状の寸法が、成型不良に関する判定基準値以上である否かを判定する。
【００６７】
このＳ１２６では、検査対象物であるワーク１００に対応する１種類の判定基準値を用いて判定を行ってもよいし、ワーク１００の複数の部位それぞれに設定された複数種類の判定基準値を用いて判定を行ってもよい。複数種類の判定基準値を用いる場合、計測処理部７１は、成型不良候補が存在する部位に該当する判定基準値を判定に用いる。
【００６８】
成型不良候補の寸法が判定基準値未満である場合（Ｓ１２６：ＮＯ）、制御装置７０は処理をＳ１２８に移す。Ｓ１２８では、制御装置７０は、Ｓ１２６で判定されたワーク１００を、合格品として搬送する。具体的には、第１撮像部により撮像されたワーク１００について合格品と判定した場合には、制御装置７０は、ワーク取出用ロボット１０を制御して、ワーク取出用ロボット１０が保持しているワーク１００を搬送用コンベア３に渡す動作を実行させる。また、第２撮像部により撮像されたワーク１００について合格品と判定した場合には、制御装置７０は、搬送用コンベア３を制御して、当該ワーク１００を前方に搬送する。
【００６９】
一方、Ｓ１２６において成型不良候補の寸法が判定基準値以上である判定された場合（Ｓ１２６：ＹＥＳ）、制御装置７０は処理をＳ１３０に移す。Ｓ１３０では、制御装置７０は、Ｓ１２６において判定基準値以上と判定された成型不良候補を、成型不良として確定し、当該成型不良に関する情報を所定の記録先（例えば、補助記憶装置）に記録する。
【００７０】
具体的には、制御装置７０は、当該ワーク１００から計測された三次元点群データや、成型不良を構成する形状の寸法、成型不良の発生位置、成型不良が検出された時刻、当該ワーク１００を識別する識別番号を含む情報を記録する。本実施形態では、成型不良の発生位置を表す情報として、基準形状データに設定された区画（図４参照）ごとに付与された区画番号を用いる。つまり、制御装置７０は、検出された成型不良が存在する位置に該当する区画番号を、成型不良の発生位置として記録する。また、制御装置７０は、成型不良を構成する三次元点群で表される三次元表面形状にシェーディング処理を施して立体感を付与した画像を作成し、その作成した画像を保存する。
【００７１】
Ｓ１３２では、制御装置７０は、成型不良が検出されたワーク１００を不良品として排出する。具体的には、第１撮像部により撮像されたワーク１００について成型不良が検出された場合には、制御装置７０は、ワーク取出用ロボット１０を制御して、ワーク取出用ロボット１０が保持しているワーク１００を不良品排出用コンベア４に渡す動作を実行させる。また、第２撮像部により撮像されたワーク１００について成型不良が検出された場合には、制御装置７０は、不良ワーク排出機５０を制御して、搬送用コンベア３から当該ワーク１００を持上げ、持上げたワーク１００を不良品排出用コンベア４に運んで渡す動作を実行させる。
【００７２】
その後、制御装置７０は、不良品排出用コンベア４を動作させて不良品のワーク１００を前方に搬送する。そして、不良品排出用コンベア４に搬送されるワーク１００がマーキングロボット６０の作業エリア内に到達したときに、制御装置７０は、マーキングロボット６０を制御して、当該ワーク１００の表面に成型不良に関する情報を印字する。マーキングロボット６０がワーク１００に印字する情報には、例えば、成型不良の位置を示す区画番号や、成型不良の種類等を表す情報が含まれるとよい。成型不良の種類については、制御装置７０が、成型不良の寸法や形状に基づいて、例えば、キズ、打痕、部分欠落、バリ、亀裂、ドロス、メッキはがれ等を判別するように構成することが考えられる。
【００７３】
［効果］
実施形態の検査システム１によれば、以下の効果を奏する。
検査システム１によれば、三次元画像計測を利用してワーク１００における成型不良の有無を高速かつ高精度で検査できる。具体的には、検査システム１は、三次元画像計測の手法により計測されたワーク１００の三次元表面形状と、ワーク１００の良品の三次元表面形状を表す基準形状データと照合することにより、ワーク１００にある成型不良の候補を検出することができる。
【００７４】
そして、検査システム１は、検出された成型不良の候補のうち、その寸法が判定基準値以上となるものだけを成型不良と特定する。三次元画像計測においては、例えば、撮像される画像の解像度が十分に高い場合、製品として欠陥となり得ないような微小なキズでさえも検出され得る。そこで、判定基準値を満たさない微小なキズについては成型不良の対象から除外することで、製品として欠陥となり得る大きさの成型不良だけを、的確に検出することができる。
【００７５】
また、検査システム１において、判定基準値を使用者の任意により設定及び変更可能に構成することで、製品に求められる品質に応じて成型不良の判定基準値を自在に変更することができる。さらに、基準形状データで表される三次元表面形状が複数の領域に分割された個々の領域ごとに判定基準値を個別に設定可能に構成することで、ワーク１００の部位ごとの形状に応じて成型不良を的確に検出することができる。
【００７６】
また、検査システム１において、基準形状データで表される三次元表面形状を所定間隔で区分けした区画番号を用いて成型不良の位置を表すことができる。さらに、マーキングロボット６０によって、成型不良の種類や位置を表すマークをワーク１００の表面に直接印字することができる。このようにすることで、成型不良が検出されたワーク１００を実見する際に成型不良の箇所を容易に把握することができる。
【００７７】
また、検査システム１において、成型不良とは別に、急峻な形状に加工された部分における擦過痕を検出することで、金型の劣化に関する警告を出力できる。このような構成によれば、金型の修正時期を的確に判断することができる。
【００７８】
また、検査システム１において、第１撮像部２０及び第２撮像部３０それぞれの撮像範囲内に標準ゲージ４０ａ，４０ｂを配置したことにより、個々のワーク１００に対する検査ごとに、その検査結果の正当性を保証することができる。
【００７９】
また、検査システム１において、ワーク１００の形状や規模に応じて、第１撮像部２０及び第２撮像部３０を構成するカメラユニットの数を単数にしたり、複数にすることができる。１度の撮像において、複数台のカメラユニットを用いることで、１台のカメラユニットでは全体を撮像しきれない大型の成型品や、表裏のある成型品、死角のある複雑な形状の成型品等について一挙に検査を行うことができ、検査の高速化を実現できる。
【００８０】
また、検査システム１において、製造ラインを構成する搬送用コンベア３及び不良品排出用コンベア４と連携して、プレス機械２から出たワーク１００が次の製造工程に搬送されていく流れを妨げることなくワーク１００に対する検査を行うことができる。これにより、成型品の生産性の向上と検査の高速化とを両立でき、大量生産の成型品に対する全数検査をも実現し得る。
【００８１】
［特許請求の範囲に記載の構成との対応］
実施形態の各構成と、特許請求の範囲に記載の構成との対応は次のとおりである。
第１撮像部２０のカメラユニット２１ａ，２１ｂが、第１の照射部及び第１の撮像部に相当する。第２撮像部３０のカメラユニット３１ａ，３１ｂが、第２の照射部及び第２の撮像部に相当する。制御装置７０が実行するＳＳ１０４、Ｓ１０６、及びＳ１０８の処理が、計測部及び光沢計測部としての処理に相当する。制御装置７０が実行するＳ１２２及びＳ１２４の処理が、比較検出部としての処理に相当する。制御装置７０が実行するＳ１２６の処理が、不良特定部としての処理に相当する。
【００８２】
制御装置７０が実行するＳ１３０及びＳ１３２の処理、並びにマーキングロボット６０が、出力部に相当する。制御装置７０が実行するＳ１１０及びＳ１１２の処理が、擦過痕特定部としての処理に相当する。標準ゲージ４０ａ，４０ｂが、標準器に相当する。制御装置７０が実行するＳ１１６及びＳ１１８の処理が、判定部としての処理に相当する。ワーク取出用ロボット１０が、ロボットアームに相当する。
【００８３】
［変形例］
上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が、本開示の実施形態である。
【００８４】
上述した制御装置７０としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の実体的な記憶媒体、成型品の検査方法等の種々の形態で本開示を実現することもできる。
【００８５】
上述の検査システム１では、成型品におけるキズ等の成型不良を検査の対象とする事例について説明した。上述の検査システム１の機能に加えて、さらに、成型品の寸法に関する検査を行う機能を併せ持つように構成してもよい。ここでいう寸法に関する検査とは、幾何学形状の任意点間の距離等を計測することにより、例えば、成型品に開けられた穴と穴との距離や成型品の端部から穴までの距離といった、成型品における加工部位の寸法の正確さを検査するものである。このような寸法に関する検査は、従来の非接触三次元測定器において標準的な機能である。
【００８６】
上記実施形態の検査システム１に、成型品の寸法に関する検査を行う機能を更に付与する場合、次のように構成するとよい。すなわち、（１）成型不良の検査のみを行うモード、（２）寸法の検査のみを行うモード、及び（３）成型不良の検査及び寸法の検査を両方同時に行うモードの３種類の検査方法を使用者の任意で選択的に実行可能に構成する。
【００８７】
上述の検査システム１では、プレス加工により製造される成型品を対象に検査を行う事例について説明した。本開示は、プレス加工に限らず、射出成型や、鍛造、鋳造、押出成形等の様々な加工方法による成型品に適用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１…検査システム、２…プレス機械、３…搬送用コンベア、４…不良品排出用コンベア、５…支柱、６…フレーム架台、１０…ワーク取出用ロボット、２０…第１撮像部、２１ａ，２１ｂ…カメラユニット、２２…照射器、２３…カメラ、３０…第２撮像部、３１ａ，３１ｂ…カメラユニット、４０ａ，４０ｂ…標準ゲージ、５０…不良ワーク排出機、６０…マーキングロボット、７０…制御装置、７１…計測処理部、７２…システム統合管理部、１００…ワーク。
【図１】
2019002834.tif 000003
【図２】
2019002834.tif 000004
【図３】
2019002834.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019002834.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月8日(2018.8.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成型により加工される成形品を検査対象物として検査する検査装置であって、
所定の撮像範囲に特定の光学パターンを投影するように構成された少なくとも１つの照射部と、
前記撮像範囲内にある検査対象物に対して投影された光学パターンを含む画像を撮像するように構成された少なくとも１つの撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像に含まれる光学パターンに基づいて前記検査対象物の三次元表面形状を計測するように構成された計測部と、
前記計測部により計測された三次元表面形状と、前記検査対象物に対応する良品の三次元表面形状を表す所与の基準形状データとを照合し、前記検査対象物の三次元表面形状において前記良品の三次元表面形状とは異なる形状を示すと認識された箇所を、当該形状の寸法と共に成型不良の候補として検出するように構成された比較検出部と、
前記比較検出部により検出された成型不良の候補のうち、その形状の寸法が成型不良の基準を表す所定の判定基準値以上であるものについてのみ、成型不良と特定するように構成された不良特定部と、
前記撮像部により撮像された画像から、前記検査対象物の表面の光沢の度合を計測するように構成された光沢計測部と、
前記基準形状データから、その三次元表面形状において曲げ曲率が所定の閾値よりも小さい急峻な形状を示す急峻部分を特定するように構成された急峻部分特定部と、
前記計測部により計測された三次元表面形状と、前記光沢計測部により計測された光沢の度合の分布とに基づき、前記急峻部分特定部により特定された急峻部分に該当する部位において擦過痕に関する所定の判定基準を満たす箇所を擦過痕として特定するように構成された擦過痕特定部と、
前記擦過痕特定部により特定された擦過痕に関する警報を出力するように構成された警報出力部と、
を備える検査装置。
【請求項２】
前記判定基準値を使用者の任意により設定及び変更可能に構成されており、
前記不良特定部は、使用者の任意により設定及び変更された判定基準値を用いて成型不良を特定するように構成されている、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記基準形状データで表される三次元表面形状が複数の領域に分割された個々の領域ごとに前記判定基準値を個別に設定可能に構成されており、
前記不良特定部は、前記比較検出部により検出された成型不良の候補の位置に該当する領域の判定基準値を用いて成型不良を特定するように構成されている、
請求項１又は請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記基準形状データで表される三次元表面形状を所定の間隔ごとに区分けした区画ごとに付与された区画番号を表す情報を備え、
前記不良特定部により特定された成型不良を表す情報を、当該成型不良の位置に該当する区画の区画番号に対応付けて出力するように構成された出力部を更に備える、
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記出力部は、前記不良特定部により特定された成型不良の内容と、その当該成型不良の位置に該当する区画番号とを表す目印を、前記検査対象物に付けるように構成されている、
請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記撮像範囲内に配置される標準器を更に備え、
前記計測部は、前記撮像部により前記検査対象物と共に撮像された前記標準器の三次
元表面形状も計測するように構成されており、
前記計測部により計測された前記標準器の三次元表面形状と、前記標準器に対応する正常な三次元表面形状を表す所与の校正データとを照合し、前記標準器の三次元表面形状が前記校正データに適合するか否かに応じて、前記検査対象物に関する検査結果の是非を判定するように構成された判定部を更に備える、
請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記検査対象物の異なる複数の部位をそれぞれ撮像するように構成された複数の前記撮像部を備え、
前記計測部は、複数の前記撮像部それぞれに撮像された画像について、前記部位ごとの三次元表面形状を計測するように構成されており、
前記比較検出部は、前記計測部により計測された前記部位ごとの三次元表面形状と、前記部位ごとに用意された前記基準形状データとを照合して、前記成型不良の候補を検出するように構成されている、
請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項８】
前段の製造工程を出た検査対象物を掴んで運び、前記検査対象物を載せて次の製造工程へ搬送する搬送装置に渡すように構成されたロボットアームと、
前記検査対象物の表裏を構成する２つの面のうち、第１の面に対して前記光学パターンを投影するように構成された第１の照射部と、
前記第１の面に投影された光学パターンを含む画像を撮像するように構成された第１の撮像部と、
前記検査対象物の表裏を構成する２つの面のうち、第２の面に対して前記光学パターンを投影するように構成された第２の照射部と、
前記第２の面に投影された光学パターンを含む画像を撮像するように構成された第２の撮像部とを備え、
前記第１の照射部及び前記第１の撮像部は、前記ロボットアームに掴まれて運ばれているときの前記検査対象物に対して前記光学パターンの投影及び撮像が可能な位置に配置されており、
前記ロボットアームは、前記検査対象物を掴んで前記第１の面を前記第１の照射部及び前記第１の撮像部に向ける動作を経て、前記検査対象物を前記搬送装置に前記第２の面を上向にして載せるように構成されており、
前記第２の照射部及び前記第２の撮像部は、前記搬送装置上に置かれた前記検査対象物の第２の面に対して前記光学パターンの投影及び撮像が可能な位置に配置されている、
請求項７に記載の検査装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本開示の一態様に係る検査装置は、投影部と、撮像部と、計測部と、比較検出部と、不良特定部とを備える。投影部は、所定の撮像範囲に特定の光学パターンを投影するように構成されている。撮像部は、撮像範囲内にある検査対象物に対して投影された光学パターンを含む画像を撮像するように構成されている。計測部は、撮像部により撮像された画像に含まれる光学パターンに基づいて検査対象物の三次元表面形状を計測するように構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
そこで、本開示の検査装置において、更に次のように構成するとよい。すなわち、検査装置は、光沢計測部と、擦過痕特定部と、警報出力部とを更に備える。光沢計測部は、撮像部により撮像された画像から、前記検査対象物の表面の光沢の度合を計測するように構成されている。擦過痕特定部は、計測部により計測された三次元表面形状と、光沢計測部により計測された光沢の度合の分布とに基づき、所定の擦過痕の判定基準を満たす箇所を擦過痕として特定するように構成されている。警報出力部は、擦過痕特定部により特定された擦過痕に関する警報を出力するように構成されている。このような構成によれば、成型不良と区別して擦過痕を検出することが可能になり、金型の修正時期を的確に判断することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本開示の検査装置において、更に次のように構成されていてもよい。すなわち、検査装置は、撮像範囲内に配置される標準器を更に備える。また、計測部は、撮像部により検査対象物と共に撮像された標準器の三次元表面形状も計測するように構成されている。そして、判定部は、計測部により計測された標準器の三次元表面形状と、標準器に対応する正常な三次元表面形状を表す所与の校正データとを照合し、前記標準器の三次元表面形状が前記校正データに適合するか否かに応じて、検査対象物に関する検査結果の是非を判定するように構成されている。このような構成によれば、個々の成型品に対する検査ごとに、その検査結果の正当性を保証することができるので、検査結果に対する信頼性を向上できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本開示の検査装置において、更に次のように構成されていてもよい。すなわち、検査装置は、検査対象物の異なる複数の部位をそれぞれ撮像するように構成された複数の撮像部を備える。そして、計測部は、複数の撮像部それぞれに撮像された画像について、部位ごとの三次元表面形状を計測するように構成されている。また、比較検出部は、計測部により計測された部位ごとの三次元表面形状と、部位ごとに用意された基準形状データとを照合して、成型不良の候補を検出するように構成されている。このような構成によれば、１台の撮像部では全体を撮像しきれない大型の成型品や、表裏のある成型品、死角のある複雑な形状の成型品等について一挙に検査を行うことができ、検査の高速化を実現できる。