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1. WO2020121784 - ワーク検査装置及びワーク検査方法

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明 細 書

発明の名称 ワーク検査装置及びワーク検査方法

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017  

図面の簡単な説明

0018  

発明を実施するための形態

0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037  

符号の説明

0038  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

明 細 書

発明の名称 : ワーク検査装置及びワーク検査方法

技術分野

[0001]
 本発明は、ワーク検査装置及びワーク検査方法に関する。

背景技術

[0002]
 従来、ガラス基板を撮影して得られた画像データを基に、ガラス基板の良否を判定する検査装置が知られている(例えば、日本国特開2002-5850号公報参照)。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2002-5850号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 ワークを撮影した画像に基づきワークを検査する装置においては、撮影画像に基づく平面画像解析やスリット光を利用した画像に基づく高低差の解析などによってワークの良否を判定する検査装置が考えられるが、一般的に検査精度を向上させるほど検査のサイクルタイムが長くなるという問題がある。
[0005]
 本発明は、以上の点に鑑み、高精度の検査を可能としつつ、且つサイクルタイムの短縮化を図ることができるワーク検査装置及びワーク検査方法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

[0006]
 [1]上記目的を達成するため、本発明は、
 ワークの表面を撮像部で撮像し、良否を判定するワーク検査装置であって、
 前記ワークを載置するテーブルと、
 前記ワークから離隔して配置された前記撮像部を固定する撮像固定部と、
 第1投光部と、
 第2投光部と、
 前記テーブルと前記撮像固定部との相対距離を直線移動して調整自在な直動機構と、
 前記直動機構の移動方向に直交する方向の回転軸を備え、前記回転軸を軸にして前記撮像固定部に対して前記撮像部を回動自在な回動機構と、
 前記撮像部の画像に基づいてワークの良否判定を行う良否判定部と、
 前記直動機構と、前記回動機構と、を制御する制御部と、
 を備え、
 前記制御部は、
 前記第1投光部によって前記ワークに光を照射し、前記撮像部で撮影する第1撮影工程と、
 前記第1撮影工程で撮影した画像に基づいて前記ワークの詳細検査を要すると判定された部分が存在する場合には、前記判定された部分を要詳細検査部分として設定する詳細検査部分判定工程と、
 前記詳細検査部分判定工程で前記要詳細検査部分が設定された場合には、前記要詳細検査部分に対して、前記第2投光部によって前記ワークに光を照射し、前記撮像部で撮影する第2撮影工程と、
 前記第2撮影工程で撮影した画像に基づいて前記要詳細検査部分の良否判定を行う良否判定工程と、
 を備えることを特徴とする。
[0007]
 本発明によれば、第1投光部によって撮影したときに詳細検査を要すると判定された部分のみを、第2投光部によって撮影して最終的なワークの良否判定を行うため、高精度の検査を可能としつつ、且つサイクルタイムの短縮化を図ることができるワーク検査装置を提供することができる。
[0008]
 [2]また、本発明においては、
 前記撮像部は、
 前記第1投光部の投光が前記ワークで正反射した反射光を受光する第1位置に前記回動機構で配置自在であり、且つ、
 前記第2投光部の投光が前記第1投光部の投光の前記ワークへの入射角度とは異なる入射角度で前記ワークに投光されて、前記ワークで正反射した反射光を受光する第2位置に前記回動機構で配置自在であり、
 前記第1投光部の反射光を受光する場合と前記第2投光部の反射光を受光する場合とで、入射角度の違いによる差によるピントずれを防止するために、ピントが合うように前記直動機構で前記テーブルと前記撮像固定部との相対距離を調整することが好ましい。
[0009]
 本発明によれば、夫々の入射角度が異なる第1投光部と第2投光部とで1つの撮影部で撮影する場合であっても、直動機構でテーブルと撮像固定部との相対距離を調整することにより、撮影部のピントを合わせることができる。
[0010]
 [3]また、本発明においては、
 前記テーブルには、前記ワークを移動させる移動機構が設けられ、
 前記撮像固定部は、前記移動機構の振動の伝達を抑制又は防止すべく前記テーブルから間隔を存して設置されていることが好ましい。
[0011]
 本発明によれば、移動機構によってワークを比較的早い速度で移動させながらワークを検査しても、移動機構の振動が撮像部に伝達し難く、高精度の検査を行うことができる。
[0012]
 [4]また、本発明においては、
 前記第1投光部は2次元形状測定用であり、
 前記第2投光部は3次元形状測定用であり、
 前記撮像部は撮像素子を備え、
 前記第1投光部による2次元形状測定時には、前記撮像素子で検出される画像データに基づいて要詳細検査部分を設定し、
 前記第2投光部による3次元形状測定時には、前記撮像素子で検出される画像データに基づいて前記ワークの良否判定することが好ましい。
[0013]
 本発明によれば、第1投光部によって撮影したときに詳細検査を要すると判定された部分のみを、第2投光部によって撮影して最終的なワークの良否判定を行うため、高精度の検査を可能としつつ、且つサイクルタイムの短縮化を図ることができるワーク検査装置を提供することができる。
[0014]
 [5]また、本発明においては、
 前記ワークは、内燃機関のシリンダブロックであり、
 前記テーブルには、前記シリンダブロックの気筒配列方向が水平方向と一致するように前記シリンダブロックのクランクケースを取り付ける側の面が前記テーブルと対向するように前記テーブルに配置した状態で前記シリンダブロックを前記テーブルに固定する固定機構を備えることが好ましい。
[0015]
 本発明によれば、第1投光部によって撮影したときに詳細検査を要すると判定された部分のみを、第2投光部によって撮影して最終的なシリンダブロックの良否判定を行うため、高精度の検査を可能としつつ、且つサイクルタイムの短縮化を図ることができるワーク検査装置を提供することができる。
[0016]
 [6]また、本発明のワーク検査方法は、
 第1投光部によってワークに光を照射し、撮像部で撮影する第1撮影工程と、
 前記第1撮影工程で撮影した画像に基づいて前記ワークの良否判定を行う第1良否判定工程と、
 前記第1良否判定工程で不良と判定された前記ワークの部分である第1不良判定部に対して、前記第2投光部によって前記ワークにスリット光を照射し、前記撮像部で撮影する第2撮影工程と、
 前記第2撮影工程で撮影した画像に基づいて、前記スリット光の縁の形状から前記ワークの表面の凹凸を検出して、前記第1不良判定部の良否判定を行う第2良否判定工程と、
 を備えることを特徴とする。
[0017]
 本発明のワーク検査方法によれば、第1投光部によって撮影したときに詳細検査を要すると判定された部分のみを、第2投光部によって撮影して最終的なワークの良否判定を行うため、高精度の検査を可能としつつ、且つサイクルタイムの短縮化を図ることができるワーク検査方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0018]
[図1] 図1は本発明のワーク検査装置の実施形態を模式的に示す説明図である。
[図2] 図2は本実施形態のワーク検査装置において第1投光部を利用した検査を示す説明図である。
[図3] 図3は本実施形態のワーク検査装置において第2投光部を利用した検査を示す説明図である。
[図4] 図4は本実施形態のワーク検査装置を模式的に示す説明図である。
[図5] 図5は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第1面の撮影順序を矢印で示す説明図である。
[図6] 図6は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第2面(ガスケット面)の撮影順序を矢印で示す説明図である。
[図7] 図7は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第3面の撮影順序を矢印で示す説明図である。
[図8] 図8は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第2面(ガスケット面)における詳細検査の撮影順序を矢印で示す説明図である。
[図9] 図9は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第4面の撮影順序を矢印で示す説明図である。
[図10] 図10は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第5面(クランクシャフト側の面)の撮影順序を矢印で示す説明図である。
[図11] 図11は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第6面の撮影順序を矢印で示す説明図である。
[図12] 図12は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第5面(クランクシャフト側の面)における詳細検査の撮影順序を矢印で示す説明図である。

発明を実施するための形態

[0019]
 図1から図12を参照して、本発明のワーク検査装置及びワーク検査方法の実施形態を説明する。本実施形態のワーク検査装置1は、図1に示すように、ワーク2を載置自在なテーブル3と、ワーク2の検査対象面に光を当てる第1投光部4と、ワーク2の検査対象面にスリット光を当てる第2投光部5と、ワーク2の検査対象面を撮影するカメラからなる撮像部6と、図4に示すように、撮像部6をワーク2の検査対象面から離隔させた位置に配置させる撮像固定部7と、テーブル3と撮像固定部7との相対距離を直線移動して調整自在な直動機構8と、直動機構8の移動方向に直交する方向の回転軸9aを有し、回転軸9aを軸にして撮像固定部7に対して撮像部6を回動自在な回動機構9と、図1に示すように、撮像部6で撮影した画像に基づいてワーク2の検査対象面の良否判定を行う良否判定部10と、第1投光部4、第2投光部5、撮像部6、直動機構8、回動機構9、を制御する制御部11と、を備える。
[0020]
 良否判定部10は、制御部11の一部で構成されており、制御部11は、CPUやメモリ等により構成された電子ユニットで構成され、メモリなどの記憶部に保持された制御プログラムをCPUで実行することにより、撮像部6で撮影した画像に基づいてワーク2の検査対象面の良否判定を行う機能を果たす。
[0021]
 制御部11は、第1投光部4によってワーク2の検査対象面に光を照射し、撮像部6で撮影する第1撮影工程と、第1撮影工程で撮影した画像に基づいてワーク2の検査対象面における詳細検査を有すると判定された部分が存在する場合には、この判定された部分を要詳細検査部分として設定する詳細検査部分判定工程と、詳細検査部分判定工程で要詳細検査部分として選択されたワーク2の検査対象面の部分に対して、第2投光部5によってワーク2に光を照射し、撮像部6で撮影する第2撮影工程と、第2撮影工程で撮影した画像に基づいて要詳細検査部分の良否判定を行う良否判定工程と、を備える。
[0022]
 撮像部6は、図2に示すように、第1投光部4の投光がワーク2の検査対象面で正反射した反射光を受光する第1位置に回動機構9及び直動機構8で配置自在であり、且つ、図3に示すように、第2投光部5の投光が第1投光部4の投光のワーク2の検査対象面への入射角度(例えば、10度)とは異なる入射角度(例えば、45度)でワーク2の検査対象面に投光されて、ワーク2の検査対象面で正反射した反射光を受光する第2位置に回動機構9及び直動機構8で配置自在である。
[0023]
 制御部11は、第1投光部4の反射光を受光する場合と第2投光部5の反射光を受光する場合とで、入射角度の違いによる差によるピントずれを防止するために、ピントが合うように、(換言すれば、第1投光部4による撮影と第2投光部5による撮影とでワーキングディスタンス(レンズ先端から被写体までの距離)が一定となるように、)直動機構8でテーブル3と撮像固定部7との相対距離を調整している。なお、図1は模式図でありワーキングディスタンスが一定となっていないように見えるが、実際には、ワーキングディスタンスが一定となるように設定されている。
[0024]
 図4に示すように、テーブル3には、ワーク2を水平方向へ左右前後に移動させる移動機構12が設けられている。また、テーブル3には、ワーク2の側面を把持して、ワーク2の後面、上面、前面を検査対象面として切り換え可能とする揺動機構13も設けられている。
[0025]
 撮像固定部7は、移動機構12の振動の伝達を抑制又は防止すべくテーブル3から間隔を存して設置されている。なお、「間隔を存して」とは、テーブル3を工場の床(地面)に設置した場合には、撮像固定部7も床(地面)に設置されることがあるが、この場合においては、テーブル3と撮像固定部7とが直接的に接触しないように隙間を空けていることを意味する。また、第1投光部4は2次元形状測定用であり、第2投光部5は3次元形状測定用である。撮像部6は撮像素子を備えている。
[0026]
 撮像部6は、第1投光部4による2次元形状測定時には、撮像部6の撮像素子で検出される画像データに基づいて詳細検査の要否を判定し、第2投光部5による3次元形状測定時には、撮像部6の撮像素子で検出される画像データに基づいて要詳細検査部分の良否を判定する。要詳細検査部分が不良であると判定された場合には、ワーク2は不良品として取り扱われる。
[0027]
 ワーク2は、例えば、内燃機関のシリンダブロックである。テーブル3には、ワーク2としてのシリンダブロックの気筒配列方向が水平方向と一致するようにシリンダブロックのクランクケースを取り付ける側の面(一方の面2a)がテーブル3と対向するようにテーブル3に配置した状態でシリンダブロックをテーブル3に固定する固定機構14を備える。
[0028]
 シリンダブロックの中でも要求精度の高いガスケット面(シリンダヘッド側の面)の検査において、気筒列方向と直交する向きに2次元計測時の測定画素及び3次元計測時のスリット光を伸ばすように配置して検査することにより、ガスケット面においては、加工時(フライス加工時)の傷が計測しやすくなり、高精度にワーク2の加工面を計測することができる。
[0029]
 本実施形態のワーク検査方法は、第1投光部4によってワーク2に光を照射し、撮像部6で撮影する第1撮影工程と、第1撮影工程で撮影した画像に基づいてワーク2の詳細検査を要すると判定された部分が存在する場合には、判定された部分を要詳細検査部分として設定する詳細検査部分判定工程と、詳細検査部分判定工程で要詳細検査部分が設定された場合には、要詳細検査部分に対して、第2投光部5によってワーク2にスリット光を照射し、撮像部6で撮影する第2撮影工程と、第2撮影工程で撮影した画像に基づいて、スリット光の縁の形状からワーク2の検査対象面(表面)の凹凸を検出して、要詳細検査部分の良否判定を行う良否判定工程と、を備えている。
[0030]
 本実施形態においては、ワーク2としてのシリンダブロックがガスケット面2b(シリンダヘッド側の面)を上面としてテーブル3に固定されている場合、揺動機構13でシリンダブロックを揺動させることにより、図6に示すガスケット面2b(シリンダヘッド側の面。第2面)のみならず、図5に示す前面2c(第1面)、及び図7に示す後面2d(第3面)の検査を行うことができる。
[0031]
 従って、本実施形態のワーク検査装置1を用いたワーク検査方法では、まず、図5~図7の順に各面を各図に付した矢印に沿って第1投光部4の光で撮影して撮影した画像を一部重複させながら繋ぎ合わせていき、繋ぎ合わされた画像に対して、輝度ムラを取り除くべく予め記憶された基準となる画像から差分を求め、差分画像を二値化処理して、要詳細検査部分を特定する。
[0032]
 次に、図8に示すように、特定された要詳細検査部分がガスケット面2b(シリンダヘッド側の面。第2面。)に2箇所存在する場合には、予め設定された基準点に基づく要詳細検査部分の位置を制御部11の記憶装置に記憶させて要詳細検査部分を設定し、要詳細検査部分に第2投光部5のスリット光を照射して、スリット光の側縁(明暗が分かれる境界部分)の段差によって、要詳細検査部分の凹凸を測定し、この凹凸判定から加工キズや面粗度不良などが存在すると判定された場合には、ワーク2は不良品として取り扱われる。
[0033]
 次に、ワーク2としてのシリンダブロックのクランクシャフト側の面2a(図10の面)を上にして、シリンダブロックの第1面2cと第3面2dを把持するようにテーブル3に載置し、図9~図12に示すように、第4面2eから、第5面2a、第6面2fの順に画像を撮影し、要詳細検査部分が設定された場合には、図12に示すように(図12では、一方の面としての第5面2aを示している)、高低差を判定する3次元検査を行う。
[0034]
 本実施形態のワーク検査装置1及びワーク検査方法によれば、第1投光部4によって撮影したときに詳細検査を要すると判定された部分のみを、第2投光部5によって撮影して制御部11の良否判定部10で最終的なワーク2としてのシリンダブロックの良否判定を行うため、高精度の検査を可能としつつ、且つサイクルタイムの短縮化を図ることができるワーク検査装置1を提供することができる。
[0035]
 また、本実施形態によれば、夫々の入射角度が異なる第1投光部4と第2投光部5とで1つの撮影部6でワーク2の検査対象面を撮影する場合であっても、直動機構8でテーブル3と撮像固定部7との相対距離を調整することにより、撮影部のピントを合わせることができる。
[0036]
 また、本実施形態においては、テーブル3には、ワーク2を移動させる移動機構12が設けられ、撮像固定部7は、移動機構12の振動の伝達を抑制又は防止すべくテーブル2から間隔を存して設置されている。このように構成することにより、移動機構12によってワーク2を比較的早い速度で移動させながらワーク2を検査しても、移動機構12の振動が撮像部6に伝達し難く、高精度の検査を行うことができる。
[0037]
 なお、ワーク2は、シリンダブロックに限らず、例えば、シリンダヘッドやクランクシャフト、動力伝達装置のケースであってもよい。

符号の説明

[0038]
1 ワーク検査装置
2 ワーク
2a 一方の面(クランクシャフト側の面。第5面。)
2b 他方の面(ガスケット面。シリンダヘッド側の面。第2面。)
2c 第1面
2d 第3面
2e 第4面
2f 第6面
3 テーブル
4 第1投光部
5 第2投光部
6 撮像部
7 撮像固定部
8 直動機構
9 回転機構
9a 回転軸
10 良否判定部
11 制御部
12 移動機構
13 揺動機構
14 固定機構
100 要詳細検査部分

請求の範囲

[請求項1]
 ワークの表面を撮像部で撮像し、良否を判定するワーク検査装置であって、
 前記ワークを載置するテーブルと、
 前記ワークから離隔して配置された前記撮像部を固定する撮像固定部と、
 第1投光部と、
 第2投光部と、
 前記テーブルと前記撮像固定部との相対距離を直線移動して調整自在な直動機構と、
 前記直動機構の移動方向に直交する方向の回転軸を備え、前記回転軸を軸にして前記撮像固定部に対して前記撮像部を回動自在な回動機構と、
 前記撮像部の画像に基づいてワークの良否判定を行う良否判定部と、
 前記直動機構と、前記回動機構と、を制御する制御部と、
 を備え、
 前記制御部は、
 前記第1投光部によって前記ワークに光を照射し、前記撮像部で撮影する第1撮影工程と、
 前記第1撮影工程で撮影した画像に基づいて前記ワークの詳細検査を要すると判定された部分が存在する場合には、前記判定された部分を要詳細検査部分として設定する詳細検査部分判定工程と、
 前記詳細検査部分判定工程で前記要詳細検査部分が設定された場合には、前記要詳細検査部分に対して、前記第2投光部によって前記ワークに光を照射し、前記撮像部で撮影する第2撮影工程と、
 前記第2撮影工程で撮影した画像に基づいて前記要詳細検査部分の良否判定を行う良否判定工程と、
 を備えることを特徴とするワーク検査装置。
[請求項2]
 請求項1に記載のワーク検査装置であって、
 前記撮像部は、
 前記第1投光部の投光が前記ワークで正反射した反射光を受光する第1位置に前記回動機構で配置自在であり、且つ、
 前記第2投光部の投光が前記第1投光部の投光の前記ワークへの入射角度とは異なる入射角度で前記ワークに投光されて、前記ワークで正反射した反射光を受光する第2位置に前記回動機構で配置自在であり、
 前記第1投光部の反射光を受光する場合と前記第2投光部の反射光を受光する場合とで、入射角度の違いによる差によるピントずれを防止するために、ピントが合うように前記直動機構で前記テーブルと前記撮像固定部との相対距離を調整することを特徴とするワーク検査装置。
[請求項3]
 請求項2に記載のワーク検査装置であって、
 前記テーブルには、前記ワークを移動させる移動機構が設けられ、
 前記撮像固定部は、前記移動機構の振動の伝達を抑制又は防止すべく前記テーブルから間隔を存して設置されていることを特徴とするワーク検査装置。
[請求項4]
 請求項3に記載のワーク検査装置であって、
 前記第1投光部は2次元形状測定用であり、
 前記第2投光部は3次元形状測定用であり、
 前記撮像部は撮像素子を備え、
 前記第1投光部による2次元形状測定時には、前記撮像素子で検出される画像データに基づいて前記要詳細検査部分を設定し、
 前記第2投光部による3次元形状測定時には、前記撮像素子で検出される画像データに基づいて前記ワークの良否判定することを特徴とするワーク検査装置。
[請求項5]
 請求項4に記載のワーク検査装置であって、
 前記ワークは、内燃機関のシリンダブロックであり、
 前記テーブルには、前記シリンダブロックの気筒配列方向が水平方向と一致するように前記シリンダブロックのクランクケースを取り付ける側の面が前記テーブルと対向するように前記テーブルに配置した状態で前記シリンダブロックを前記テーブルに固定する固定機構を備えることを特徴とするワーク検査装置。
[請求項6]
 請求項1に記載のワーク検査装置であって、
 前記テーブルには、前記ワークを移動させる移動機構が設けられ、
 前記撮像固定部は、前記移動機構の振動の伝達を抑制又は防止すべく前記テーブルから間隔を存して設置されていることを特徴とするワーク検査装置。
[請求項7]
 請求項1に記載のワーク検査装置であって、
 前記第1投光部は2次元形状測定用であり、
 前記第2投光部は3次元形状測定用であり、
 前記撮像部は撮像素子を備え、
 前記第1投光部による2次元形状測定時には、前記撮像素子で検出される画像データに基づいて前記要詳細検査部分を設定し、
 前記第2投光部による3次元形状測定時には、前記撮像素子で検出される画像データに基づいて前記ワークの良否判定することを特徴とするワーク検査装置。
[請求項8]
 請求項1に記載のワーク検査装置であって、
 前記ワークは、内燃機関のシリンダブロックであり、
 前記テーブルには、前記シリンダブロックの気筒配列方向が水平方向と一致するように前記シリンダブロックのクランクケースを取り付ける側の面が前記テーブルと対向するように前記テーブルに配置した状態で前記シリンダブロックを前記テーブルに固定する固定機構を備えることを特徴とするワーク検査装置。
[請求項9]
 第1投光部によってワークに光を照射し、撮像部で撮影する第1撮影工程と、
 前記第1撮影工程で撮影した画像に基づいて前記ワークの詳細検査を要すると判定された部分が存在する場合には、前記判定された部分を要詳細検査部分として設定する詳細検査部分判定工程と、
 前記詳細検査部分判定工程で前記要詳細検査部分が設定された場合には、前記要詳細検査部分に対して、前記第2投光部によって前記ワークにスリット光を照射し、前記撮像部で撮影する第2撮影工程と、
 前記第2撮影工程で撮影した画像に基づいて、前記スリット光の縁の形状から前記ワークの表面の凹凸を検出して、前記要詳細検査部分の良否判定を行う良否判定工程と、
 を備えることを特徴とするワーク検査方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]