JP2004061311A

JP2004061311A - アルミニウム押出形材の製造装置及び製造方法

Info

Publication number: JP2004061311A
Application number: JP2002220331A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kamata; 蒲田　裕志; Yukio Matsui; 松井　幸雄
Original assignee: Shin Nikkei Co Ltd
Current assignee: Shin Nikkei Co Ltd
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: JP4108403B2

Abstract

【課題】アルミニウム押出形材に発生する外観欠陥を製造ライン中で検査し、良品のみを選択的に製造できるアルミニウム押出形材の製造装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】アルミニウム押出形材を成形する押出装置及び／又はアルミニウム押出形材を切断する切断装置に続いて、アルミニウム押出形材の平坦面を検査する外観検査装置が配設されているアルミニウム押出形材の製造装置であり、上記外観検査装置が、照明手段と、検査画像を得る撮像手段と、検査画像を押出方向に直交する主走査方向及び押出方向に平行な副走査方向にそれぞれ所定幅を有する小領域に分割し、この小領域に従って検査画像内を走査する走査手段と、走査結果から検査画像の欠陥度を検出する欠陥度検出手段と、欠陥度を基準値と比較し、欠陥度が基準値以上の場合にアルミニウム押出形材を不良品と判定する不良品判定手段とを備えている。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミニウム押出形材の製造装置において、アルミニウム押出形材に発生する欠陥、特にストリークと称される帯状の外観欠陥が発生していないかどうかについて、アルミニウム押出形材の製造ライン中で検査し、良品であるアルミニウム押出形材を選択的に製造することができるアルミニウム押出形材の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材のアルミニウム押出形材は、アルミニウム材の特性であるその表面の美しさに加えて、軽量であって加工性や成形性に優れ、しかも、その表面に酸化皮膜や塗装等を形成せしめると優れた耐蝕性が付与されることから、サッシ、カーテンウオール、ドア等の建材、新幹線車両、航空機等のボディ材等として幅広く利用されている。
【０００３】
そして、このようなアルミニウム押出形材は、ビレットと呼ばれるアルミニウム材の鋳塊を加熱し、押出装置により圧力をかけて各種の形状をもつダイス穴から押出すことで製造する。この方法によれば、他の加工方法では製造が困難な中空部を有した形材や、複雑な断面形状をもつ形材を比較的容易に製造することができ、また、寸法精度の厳しい形材を製造することもできるため、長手方向に一定形状を保つアルミニウム形材の製造方法として広く利用されている。
【０００４】
ところが、ビレットの溶体化処理が不十分でマクロ又はミクロの組織が不均一である場合、熱履歴を含む押出条件が不適当である場合、押出金型の状態が不適切である場合等には、押出装置によって成形されたアルミニウム押出形材の表面に、ストリークと称される外観欠陥であって、押出方向に沿って色調の異なる帯状模様が発生することがある。
そして、このようなアルミニウム押出形材の欠陥は、アルミニウム押出形材に外観上の目視の違和感を生じさせるといった問題を引き起こし、製品不良となってアルミニウム押出形材の歩留りを低下させるほか、再製造のための時間的、経済的な損害を与える。
【０００５】
このため、多くのアルミニウム押出形材の製造現場では、製品の抜き取り検査や全数検査等を実施して目視による製品検査を行い、製品中に不良品が混入しないようにしている。ところが、製品の抜き取り検査等で製品に欠陥が発生していることを発見したとしても、不良品の分は再び製造しなければならず、このような再製造をできるだけ減らすためには、欠陥の発生場所と考えられる押出装置付近で常時観察を行う必要が生じ、そのために各工程に専用の検査員を配置する等の必要があり、人件費等が問題とされていた。また、検査員による判定には個人差があるため、判定結果にばらつきが生じ、製品の品質を一定に保つのが難しく、良品と判定すべきものを不良品と判定したり、反対に、不良品と判定すべきものを良品と判定してしまい、後の工程で製品不良と判定されたときには、既にいくつかの処理を経ているため、結果的に余計なコストを掛けてしまうことがあるといった問題も生じていた。
【０００６】
そこで、目視による製品検査以外の方法がいくつか検討されている。例えば、特開平８−８６，７６０号公報では、アルミニウム押出形材の平坦面に二方向から光を入射し、それぞれの反射光を受光して得られる明度の比率若しくは明度差を利用してアルミニウム押出形材の表面に発生する欠陥を評価する技術を教えている。この方法によれば、アルミニウム押出形材の表面の状態を客観的に評価することができるため、これまでの人による目視検査に比べて正確に検査することができる。しかし、この方法では、一つの検査対象に対し照射する光源の方向が互いに直交する二方向になるように少なくとも２回の測定が必要となるため、一つの検査対象に対する測定に時間がかかり、実際に押出形材を製造する製造ライン中で検査する、いわゆるインラインでの製品検査には使用できない。
【０００７】
また、特開２００１−２８１，１５５号公報では、光源からの放射光束を所定幅の均等光束に集束して検査対象である金属表面に放射し、集光レンズ等により所定幅にした正反射光束をラインセンサ上に結像させる検査装置が開示されている。この技術によれば、検査対象の金属表面に所定幅の照射スポットラインに同一光量を均等に照射して照射むらを回避することで、検出精度の低下を防止し、インライン状態での製品検査を可能としている。しかし、この検査装置では、所定幅の金属表面における正常部の正反射光と表面欠陥部によって減衰される散乱光との比較によるため、正常部の正反射光の安定化が重要になるが、アルミニウム押出形材の場合にはその表面特性のために比較的大きな所定幅ではベースラインとなる正常部の正反射光が安定しない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、アルミニウム押出形材に発生する外観欠陥（ストリーク）を客観的にかつ確実に検出することができる外観検査の方法について鋭意検討した結果、アルミニウム押出形材の平坦面に光を照射し、この平坦面を検査画像として撮像し、得られた検査画像を小領域に分割して小領域毎の平均濃度を算出し、また、この算出した小領域の平均濃度を検査画像内で少なくとも他の２つの小領域と比較し、比較した平均濃度の差の絶対値が最大となるものを小領域の濃度差代表値とし、更に、このようにして求められた各小領域毎の濃度差代表値の中から最大のもの、すなわち検査画像内の中から濃度差代表値が最大のものに着目してこれを欠陥度とし、この欠陥度を指標として評価することにより、目視検査と整合性のとれた判定が可能であることを見出した。
【０００９】
更に、本発明者らは、このような外観検査をアルミニウム押出形材の製造工程の中でどのように実施するのが効果的かについて検討した結果、外観検査装置をアルミニウム押出形材の押出装置及び／又は切断装置の後に引き続いて配置することにより、製造ライン中で外観検査を行うことができると共に、不良品の発生を可及的に防止することができることを見出し、本発明を完成した。
【００１０】
従って、本発明の目的は、アルミニウム押出形材に発生する欠陥、特にストリークと称される帯状の外観欠陥の有無をこのアルミニウム押出形材の製造ライン中で検査し、不良品の発生を可及的に抑制して良品であるアルミニウム押出形材を選択的に製造することができるようにしたアルミニウム押出形材の製造装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、アルミニウム押出形材に発生する欠陥、特にストリークと称される帯状の外観欠陥の有無をこのアルミニウム押出形材の製造ライン中で検査し、不良品の発生を可及的に抑制して良品であるアルミニウム押出形材を選択的に製造することができるアルミニウム押出形材の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム押出形材を成形する押出装置及び／又はアルミニウム押出形材を所定の長さに切断する切断装置に続いて、アルミニウム押出形材の平坦面を検査する外観検査装置が配設されているアルミニウム押出形材の製造装置であり、上記外観検査装置が、アルミニウム押出形材の平坦面に光を照射する照明手段と、この平坦面を撮像して検査画像を得る撮像手段と、上記検査画像を押出方向に直交する主走査方向及び押出方向に平行な副走査方向にそれぞれ所定の幅を有する小領域に分割し、この分割された小領域に従って検査画像内を主走査方向及び副走査方向に走査する走査手段と、上記走査手段により得られた走査結果から検査画像の欠陥度を検出する欠陥度検出手段と、上記欠陥度を予め定めた基準値と比較し、欠陥度が基準値以上の場合にアルミニウム押出形材を不良品と判定する不良品判定手段とを備えており、上記欠陥度検出手段が、検査画像内の小領域毎の平均濃度を算出する平均濃度算出部と、小領域毎の平均濃度を記録する平均濃度記録部と、検査画像内のいずれか１つの小領域に注目し、この注目小領域の平均濃度と、注目小領域周辺に存在し、かつ、互いに一直線上にない少なくとも２つの対照小領域の平均濃度とを比較し、平均濃度の差の絶対値が最大の値を上記注目小領域の濃度差代表値として検出する濃度差代表値検出部と、走査終了後に検査画像内の小領域毎に検出された濃度差代表値からその最大値を検査画像の欠陥度として記録する欠陥度記録部とを備えていることを特徴とするアルミニウム押出形材の製造装置である。
【００１３】
また、本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム押出形材を成形する押出装置及び／又はアルミニウム押出形材を所定の長さに切断する切断装置に続いて、アルミニウム押出形材の平坦面を検査する外観検査装置が配設されているアルミニウム押出形材の製造装置を用いて、アルミニウム押出形材を製造するアルミニウム押出形材の製造方法において、上記外観検査装置において、照明手段によりアルミニウム押出形材の平坦面に光を照射し、この光が照射された平坦面から撮像手段により検査画像を撮像し、次いで走査手段により上記検査画像を押出方向に直交する主走査方向及び押出方向に平行な副走査方向にそれぞれ所定の幅を有する小領域に分割すると共に、この分割された小領域に従って検査画像内を主走査方向及び副走査方向に走査し、この走査手段により得られた走査結果から欠陥度検出手段により検査画像の欠陥度を検出し、不良品判定手段により上記走査手段で検出された欠陥度を予め定めた基準値と比較し、欠陥度が基準値以上の場合にアルミニウム押出形材を不良品と判定するに際し、上記欠陥度検出手段では、その平均濃度算出部で検査画像内の小領域毎の平均濃度を算出し、この算出された小領域毎の平均濃度を平均濃度記録部に記録すると共に、濃度差代表値検出部において、検査画像内のいずれか１つの小領域に注目し、この注目小領域の平均濃度と、注目小領域周辺に存在し、かつ、互いに一直線上にない少なくとも２つの対照小領域の平均濃度とを比較し、平均濃度の差の絶対値が最大の値を上記注目小領域の濃度差代表値として検出し、走査終了後に上記検査画像内の小領域毎に検出された濃度差代表値からその最大値を検査画像の欠陥度として欠陥度記録部に記録することを特徴とするアルミニウム押出形材の製造方法である。
【００１４】
本発明において、アルミニウム押出形材の製造装置については、アルミニウム押出形材を成形する押出装置及び／又は成形されたアルミニウム押出形材を所定の長さに切断する切断装置に引き続いて、アルミニウム押出形材の平坦面を検査する外観検査装置を備えた構成であればよく、通常は、上記押出装置、切断装置及び外観検査装置以外にも、アルミニウム押出形材を製造するために一般的に使用される各種の装置を含むものである。具体的には、押出装置に続いて、例えば、成形されたアルミニウム押出形材を牽引走行する引取装置、アルミニウム押出形材を冷却しながら整直装置へ移動させる移載装置、アルミニウム押出形材の曲がりを矯正する整直装置、外観検査装置により不良品と判定されたアルミニウム押出形材を製造ラインから払い出す不良品排出装置、及び良品のアルミニウム押出形材をパレットに積載する積載装置等を含むことができる。
【００１５】
また、本発明のアルミニウム押出形材の製造装置においては、押出装置に続いて配設された外観検査装置がアルミニウム押出形材を不良品と判定した場合に、この押出装置の稼動を中止するのがよく、押出装置で成形されたアルミニウム押出形材の外観を直ちに検査し、不良品であると判定された場合に直ちにこの押出装置の稼動を停止することにより、押出装置により不良品が製造されるのを可及的に低減せしめることができる。また、切断装置に続いて配設された外観検査装置が切断されたアルミニウム押出形材を不良品と判定した場合に、この不良品と判定されたアルミニウム押出形材を選別装置により取り除くようにするのがよく、これによって不良品のアルミニウム押出形材が良品のアルミニウム押出形材中に紛れ込む虞がなくなり、良品のアルミニウム押出形材のみを選択的に製造することができる。
【００１６】
本発明において、押出装置及び／又は切断装置に引き続いて配設される外観検査装置は、基本的には、照明手段、撮像手段、走査手段、欠陥度検出手段及び不良品判定手段を備えており、先ず、その照明手段によりアルミニウム押出形材の平坦面に光を照射して撮像手段により上記平坦面から所定の面積の検査画像を撮像し、次いで、走査手段により、撮像した検査画像を押出方向に直交する主走査方向及び押出方向に平行な副走査方向にそれぞれ所定の幅を有する小領域に分割しつつ、この分割された小領域に従って検査画像内を主走査方向及び副走査方向に走査し、各小領域毎の平均濃度を算出し、更に、欠陥度検出手段により、走査手段の走査結果から、検査画像の欠陥度、すなわち検査対象となったアルミニウム押出形材の欠陥度を求め、そして、不良品判定手段により、この欠陥度を予め定めた基準値と比較し、欠陥度が基準値を上回る場合にこのアルミニウム押出形材を不良品と判定するように構成されている。
【００１７】
そして、上記欠陥度検出手段においては、検査画像内のある小領域に注目し、この注目した小領域（注目小領域）の平均濃度をこの注目小領域の周辺に存在し、かつ、互いに一直線上に並ばない少なくとも２つの小領域である対照小領域の平均濃度と比較し、比較した平均濃度の濃度差の絶対値が最大となる値を注目小領域の濃度差代表値とし、更に、検査画像内の小領域毎に上記濃度差代表値を求め、この濃度差代表値が検査画像内で最大となるものを欠陥度として検出する。
【００１８】
ここで、上記の欠陥度については、次のように考えることができる。すなわち、予め目視検査により外観欠陥が存在すると判定されたアルミニウム押出形材のサンプルと、目視検査により外観欠陥が存在しないと判定されたアルミニウム押出形材のサンプルとを比較した場合、外観欠陥を有するサンプルの方が外観欠陥を有さないサンプルに比べて濃度差の値が大きくなる。これは、アルミニウム押出形材の表面に発生するストリーク等の外観欠陥は、正常な部分と比べてコントラストが強く発現する傾向にあるため、アルミニウム押出形材を検査画像として撮像した場合、欠陥部分と正常な部分との間の濃度差から生じていると考えられる。そのため、上記のようにして得た欠陥度が、予め定めた基準値以上である場合に、アルミニウム押出形材にストリーク等の外観欠陥が存在すると判定することができる。
【００１９】
以下、本発明の外観検査装置が備える各手段について説明する。
本発明の外観検査装置は、アルミニウム押出形材の平坦面に光を照射する照明手段を備えている。上記照明手段は、光を照射したアルミニウム押出形材の平坦面の照度を４０〜８０ルクス、好ましくは６０〜８０ルクスにする光源であるのがよい。アルミニウム押出形材の平坦面の照度が４０ルクスより小さいと、アルミニウム押出形材からの反射光が少なく、検査画像から検出できる欠陥度が小さくなって、外観欠陥の有無を正しく判定することができない。反対に、８０ルクスより大きいと、アルミニウム押出形材からの反射光が多くなり、ストリークのような色調の変化を検査画像に取り込むことができず、外観欠陥の有無を正しく判定することができない。
【００２０】
このような照明手段としては、具体的には、発光ダイオードを光源としたものが好ましく、発光ダイオードを光源とすれば、均一性と特定波長以外の波長をカットするフィルタをカメラに装着することにより外乱光を防止できる点で有利である。
【００２１】
また、本発明の照明手段は、照明手段による光の照射角度が、アルミニウム押出形材の平坦面の法線方向に対して、１５〜４０度、好ましくは２０〜３０度であるのがよい。アルミニウム押出形材への光の照射角度がアルミニウム押出形材の平坦面の法線方向に対し１５度より小さくても４０度より大きくてもストリークによるコントラストの変化が検査画像中で現われ難いという問題がある。
【００２２】
また、本発明の外観検査装置で用いる撮像手段は、アルミニウム押出形材の平坦面が反射した反射光を受光できるように上記照明手段と対峙してアルミニウム押出形材の平坦面の法線方向に対し１５〜４０度、好ましくは２０〜３０度の角度で配設するのがよい。撮像手段を配設する位置が、アルミニウム押出形材の平坦面の法線方向に対し１５度より小さくても４０度より大きくてもストリークによるコントラストの変化が検査画像中で明瞭に現われ難いという問題がある。
【００２３】
そして、この撮像手段は、アルミニウム押出形材の平坦面を検査画像として撮像する際、アルミニウム押出形材の押出方向に対し平行方向に１０〜５０ｍｍ、好ましくは２０〜３０ｍｍであって、押出方向に対し直交方向に１０〜５０ｍｍ、好ましくは２０〜３０ｍｍの範囲を検査画像として撮像するのがよい。このアルミニウム押出形材の平坦面を撮像する範囲が１０ｍｍより小さいと、注目小領域と対照小領域の濃度差が小さくなり、欠陥度が目視判定と整合させ難くなるという問題が生じ、また反対に５０ｍｍより大きいと、検査画像の解像度が悪くなるという問題が生じる。
【００２４】
本発明で用いる撮像手段としては、好ましくは、ＣＣＤカメラであるのがよい。このＣＣＤカメラとしては、検査画像を５１２画素以上×４８４画素以上で撮像することができるものがよい。撮像した検査画像が５１２画素×４８４画素より少なくなると解像度が落ちるという問題が生じる。また、撮像手段と検査するアルミニウム押出形材の平坦面との距離は、８０〜２５０ｍｍであるのがよく、アルミニウム押出形材の平坦面との距離が８０ｍｍより近いと検査領域が狭くなりすぎてアルミニウム押出形材全体の評価ができず、反対に２５０ｍｍより遠くなると検査画像が小さくなり、判定の分解能が低下する。
また、上記検査画像は、ＣＣＤカメラに接続したＡ／Ｄ変換装置によりＡ／Ｄ変換してもよく、下記で説明する走査手段側でＡ／Ｄ変換してもよい。このようなＡ／Ｄ変換については、２５６階調に変換するのが好ましい。２５６階調のものであれば、判定の定量化の点で有利である。
【００２５】
また、本発明の外観検査装置に設けられた走査手段においては、検査画像を分割する小領域が矩形状の小領域であるのが好ましく、この場合、当該小領域は主走査方向に０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは１．０〜２．０ｍｍ及び副走査方向に０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは１．０〜２．０ｍｍの幅を有するのがよく、この矩形状の小領域が有する幅が上記範囲内であると、注目小領域と対照小領域との距離を比較的大きくとることが可能になって、良品と不良品とを正しく判定することができる。
【００２６】
また、本発明の走査手段において、検査画像を小領域に分割しながら走査する際に、好ましくは、先に走査した小領域と次に走査する小領域とが当該小領域の主走査方向幅寸法の１／２の割合でその主走査方向に互いに重なり合うようにするのがよく、これによって、押出方向に発生する帯状の外観欠陥に対し、この帯状の外観欠陥が限りなく細いものであっても、これを確実に検出することができる。
【００２７】
上記のような走査手段として、好ましくは、撮像手段により撮像した検査画像を画素単位の情報として処理することができる装置であるのがよい。
【００２８】
そして、上記欠陥度検出手段は、上述のように、検査画像内の注目小領域の平均濃度を対照小領域の平均濃度と比較し、その濃度差の絶対値が最大となる値を注目小領域の濃度差代表値とし、検査画像内で最大の値を示す濃度差代表値を欠陥度として検出するものであり、検査画像内の小領域毎の平均濃度を算出する平均濃度算出部と、小領域毎の平均濃度を記録する平均濃度記録部と、検査画像内の注目小領域の平均濃度と少なくとも２つの対照小領域の平均濃度とを比較し、この平均濃度の差の絶対値が最大となる値を注目小領域の濃度差代表値として検出する濃度差代表値検出部と、濃度差代表値を検査画像内の小領域毎に検出し、検査画像内の濃度差代表値の最大を検査画像の欠陥度として記録する欠陥度記録部とを備えている。
【００２９】
ここで、この欠陥度検出手段については、好ましくは、注目小領域に対して２つの対照小領域と比較するものであって、これら２つの対照小領域の注目小領域に対する位置関係は、その一方が注目小領域に対してその主走査方向所定の間隔を有して直線上に位置し、また、他方が注目小領域に対してその副走査方向所定の間隔を有して直線上に位置するものであるのがよく、より好ましくは、２つの対照小領域がそれぞれ注目小領域に対して主走査方向の進行方向手前側及び副走査方向の進行方向手前側に位置するのがよい。これら注目小領域と２つの対照小領域とがこのような位置関係にあることにより、検査画像域全体の検索が可能になるという点で有利である。
【００３０】
また、上記注目小領域と対照小領域との間隔については、好ましくは、主走査方向及び副走査方向に共に４〜６小領域分の間隔を有するのがよい。これら注目小領域と対照小領域との間隔が４小領域分より短くなると注目小領域と対照小領域との間隔が近くなりすぎ、互いに同じ部分を比較することになり、反対に、６小領域分より長くなると検査画像内における注目小領域と対照小領域の比較量が少なくなるという点で好ましくない。
【００３１】
本発明における平均濃度算出部は、上記のように平均濃度を算出することができる算出装置であればよく、また、平均濃度記録部は、上記平均濃度を小領域毎に記録することができる記録装置であればよく、更に、濃度差代表値検出部は、記録された複数の小領域の平均濃度を比較し、比較した平均濃度の差のなかで絶対値が最大となるものを検出することができるような検出装置であればよく、更にまた、欠陥度記録部は、上記濃度差代表値検出装置によって検出した濃度差代表値のうち、検査画像内で最大のものを欠陥度して記録することができる記録装置であればよい。これらの装置は、各機能を発揮するような独立した装置であって、互いに算出した情報や記録情報を通信することができるように接続されたものであってもよく、また、上記いずれかの機能のうち複数を集約して処理する装置を用いてもよく、更に、欠陥度検出手段をすべて一台のパーソナルコンピューター（パソコン）等に集約させたものであってもよい。
【００３２】
更に、本発明で用いる不良品判定手段は、上記欠陥度検出手段で求められ検出された欠陥度を予め定めた基準値と比較し、この欠陥度が基準値以上の場合に検査したアルミニウム押出形材を不良品と判定できるものであればよい。そして、この不良品判定手段については、好ましくは、あるアルミニウム押出形材が不良品であると判定した場合に、その情報を押出装置及び／又は切断装置に送信することができる送信手段を有するのがよく、押出装置及び／又は切断装置側にこの情報に基づいて装置の稼動を停止するための手段を設けておくことで、不良品検出後に直ちに装置を停止させることができ、また、不良品と判定されたアルミニウム押出形材を排除するための手段を設けておくことで、不良品を製造ライン中から排除することができる。
【００３３】
ここで、不良品判定手段に予め設定する欠陥度の基準値については、好ましくは濃度差２０％以上、より好ましくは濃度差３０％以上に設定するのがよい。例えば、撮像手段がＣＣＤカメラであって、Ａ／Ｄ変換装置により２５６階調に変換した場合、６４階調は濃度差２５％を意味する。基準値を濃度差２０％より小さい値で設定すると、目視による判定との不一致が生じる。
【００３４】
上記のように不良品判定のための欠陥度の基準値を設定することにより、外観欠陥が発生した不良品と発生していない良品とを正しく判定することができ、また、人による目視検査では、不良品と良品との区別がつきにくいものについても、客観的に判定することができるため、製品の品質を一定に保つことができる。このため、アルミニウム押出形材の製造において、品質管理の面からも有効である。また、本発明による外観検査装置では、上記のように検査画像から検出した欠陥度を基準値と比較することでアルミニウム押出形材を良品と不良品とに判別できるため、標準画像のような基準画像を予め記録して保持する必要がなく、検査画像を標準画像等と比較して判定する場合とくらべ、判定の処理に要する時間が短くてすむ。その結果、アルミニウム押出形材を製造する製造ライン中に本発明における外観検査装置を配設しても、製品の製造速度に追従して検査することができ、いわゆるインラインの状態で製品検査が可能なアルミニウム押出形材の製造装置とすることができる。
【００３５】
また、上記のアルミニウム押出形材の製造装置を用いてアルミニウム押出形材を製造するに際しては、撮像手段で検査画像を撮像する際に、アルミニウム押出形材の平坦面を１／２，０００〜１／１０，０００秒の間隔で検査画像として撮像するのがよく、検査画像を撮像する間隔が１／１０，０００秒より短いと画像が暗くなるという問題が生じ、反対に、１／２，０００秒より長くなると画像が粗くなるという問題が生じる。
【００３６】
本発明のアルミニウム押出形材の製造装置によれば、アルミニウム押出形材に発生する外観欠陥を客観的に判定することができるため、本来不良品と判定すべきものを誤って良品と判定する判定ミスを可及的に減らすことができ、良品のみを選択して製造することができるほか、製造されるアルミニウム押出形材の品質を一定に保つことができるので、品質管理の面からも有効である。
【００３７】
また、本発明の外観検査装置では、上記のように検査画像から検出した濃度差に基づく欠陥度を予め設定した欠陥度の基準値と比較してアルミニウム押出形材を良品と不良品とに判別するため、標準画像を予め記録しておき、検査毎にこの標準画像と比較して判定していくような場合と比較して、判定の処理に要する時間が短くてすむ。このため、アルミニウム押出形材を製造する製造ライン中に本発明における外観検査装置を配設しても、製品の生産速度に追従して検査することができ、いわゆるインラインの状態で製品検査が可能なアルミニウム押出形材の製造装置とすることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明する。
【００３９】
〔試験例１〕
図１は、予め人による目視検査で外観欠陥が発生していると判定されたアルミニウム押出形材のサンプル３０個と、目視検査により外観欠陥が発生していないと判定されたアルミニウム押出形材のサンプル４５個とを用意し、それぞれについて本発明の外観検査装置を用いて求めた欠陥度をグラフ化したものである。
【００４０】
ここで、上記欠陥度を検出した条件は次のとおりである。
先ず、各サンプルに対し、赤色ＬＥＤ（波長６６０ｎｍ）を並べて１８０ｍｍ×１３５ｍｍとした光源を、光の照射角度が平坦面の法線方向に対して３０度となり、また、サンプルの平坦面までの距離が２００ｍｍとなるように配置し、更に、ＣＣＤカメラ（２４７８０８画素）を、サンプルの平坦面が反射する反射光が正面から入射するように平坦面の法線方向に対して３０度となり、サンプルの平坦面までの距離が２００ｍｍとなるように配置した。
【００４１】
光源から発射され、平坦面で反射された反射光をＣＣＤカメラで受光し、Ａ／Ｄ変換装置にて２５６階調に変換して検査画像（２０ｍｍ×４０ｍｍ）を撮像した。得られた検査画像（２０ｍｍ×４０ｍｍ）をサンプル（アルミニウム押出形材）の押出方向に対して直交する主走査方向に１０画素（１．５ｍｍ）及び押出方向に対し平行な副走査方向に１０画素（１．５ｍｍ）の正方形状の小領域に分割し、主走査方向の検査画像の走査については、上記の如く分割して走査する小領域が先に主走査方向に走査した隣接小領域とこの小領域の幅の１／２（半分）づつ重なり合うように走査した。
【００４２】
次いで、上記走査による矩形状の小領域について平均濃度を算出し、検査画像内の小領域毎について平均濃度を記録した。そして、検査画像内のある１つの小領域に注目し、この注目小領域の平均濃度を、この注目小領域と主走査進行方向手前側に６小領域分の間隔を有して注目小領域と直線上に並んだ主走査方向対照小領域の平均濃度と比較して平均濃度の差を求め、また、この注目小領域と副走査進行方向手前側に６小領域分の間隔を有して注目小領域と直線上に並んだ副走査方向対照小領域の平均濃度と比較して平均濃度の差を求めた。そして、上記平均濃度の差のうち、その絶対値が大きい方を当該注目小領域の濃度差代表値とした。上記と同様にして、検査画像内のすべての小領域について濃度差代表値を求め、この濃度差代表値が検査画像内で最大のものを当該検査画像の欠陥度として求めた。
【００４３】
上記のようにして各サンプルについて求めた欠陥度は、図１から分かるように、欠陥度８０（濃度差３１．２５％）を境にして二極に分布しており、欠陥度が大きい方に目視検査で外観欠陥あり（不良品）と判定されたサンプルが分布し、欠陥度が小さい方に目視検査で外観欠陥なし（良品）と判定されたサンプルが分布している。したがって、欠陥度８０付近を基準値とすることで、アルミニウム押出形材の外観検査が可能であることが分かる。
【００４４】
〔実施例１〕
図２に、本発明が適用された実施例１に係るアルミニウム押出形材の製造装置が示されている。
このアルミニウム押出形材の製造装置は、アルミニウムビレットからアルミニウム押出形材を成形する押出装置１と、この押出装置１のエンドプラテン出口１ａに配設された第１の外観検査装置２と、この第１の外観検査装置２の製造ライン下流側に配設されて押出装置１で成形されたアルミニウム押出形材を引き取る引取装置３と、この引取装置３により押出装置１から引き取られたアルミニウム押出形材を冷却する目的で所定時間保持する移載装置４と、頭部ストレッチャ５ａと尾部ストレッチャ５ｂとを有してアルミニウム押出形材を真直ぐに整える整直装置５と、アルミニウム押出形材を所定の長さに切り揃える切断装置６と、この切断装置６の切断テーブル６ａ下流側に配設された第２の外観検査装置７とを備えており、上記押出装置１の製造ライン上流側には長尺なアルミニウムビレットを適当な寸法に切断して押出装置１に供給するビレット切断機８が、また、上記第２の外観検査装置７の製造ライン下流側には積載前の空ペレットを供給するパレット解載機９がそれぞれ配設されている。
【００４５】
また、押出装置１及び切断装置６の製造ライン下流側に配設された第１及び第２の外観検査装置２及び７は、それぞれ、赤色ＬＥＤ（波長６６０ｎｍ）を並べて１８０ｍｍ×１３５ｍｍの大きさの光源とし、製造ライン上を２０〜２００ｍ／分の速度で移動するアルミニウム押出形材の平坦面への光の照射角度が当該平坦面の法線方向に対して３０度となり、かつ、この平坦面までの距離が２００ｍｍとなる位置に配置された図示外の照明と、上記アルミニウム押出形材の平坦面が反射した反射光を正面から受光するように当該平坦面の法線方向に対して３０度となり、かつ、この平坦面までの距離が２００ｍｍとなる位置に配置され、アルミニウム押出形材の平坦面から検査画像を１／２，０００〜１／１０，０００秒間隔で撮像する図示外のＣＣＤカメラ（２４７８０８画素）と、このＣＣＤカメラに接続される図示外のＡ／Ｄ変換装置と、Ａ／Ｄ変換後の検査画像を採り込む図示外のパソコンとから構成されており、このパソコンには、採り込んだ検査画像を押出方向に直交する主走査方向及び押出方向に平行な副走査方向にそれぞれ所定の幅を有する小領域に分割し、この分割された小領域に従って検査画像内を主走査方向及び副走査方向に走査する走査手段と、この走査手段により得られた走査結果から検査画像の欠陥度を検出する欠陥度検出手段と、上記欠陥度を予め定めた基準値と比較し、欠陥度が基準値以上の場合にアルミニウム押出形材を不良品と判定する不良品判定手段と、液晶モニタ画面とが設けられている。
【００４６】
そして、上記走査手段においては、図３に示すように、検査画像を押出方向に直交する主走査方向ＭＤ及び押出方向に平行な副走査方向ＳＤにそれぞれ１０画素（１．５ｍｍ）×１０画素（１．５ｍｍ）の大きさを有する多数の小領域１０に分割し、この分割された小領域１０に従って、主走査方向ＭＤには小領域の幅寸法の１／２づつ〔すなわち、５画素（０．７５ｍｍ）〕、また、検査画副走査方向ＳＤには小領域の幅寸法の１／２づつ〔すなわち、５画素（０．７５ｍｍ）〕走査するようになっている。
【００４７】
また、上記欠陥度検出手段は、図３に示すように、検査画像内の小領域１０毎の平均濃度を算出する平均濃度算出部と、小領域１０毎の平均濃度を記録する平均濃度記録部と、検査画像内のいずれか１つの小領域１０ａに注目し、この注目小領域１０ａの平均濃度と、この注目小領域１０ａから小領域４個分の比較間隔ｘ及びｙだけ主走査方向ＭＤ及び副走査方向ＳＤの進行方向手前側に位置する２つの対照小領域１０ｂ，１０ｃの平均濃度とを比較し、その平均濃度の差の絶対値が最大の値を上記注目小領域の濃度差代表値として検出する図示外の濃度差代表値検出部と、走査終了後に検査画像内の小領域毎に検出された濃度差代表値からその最大値を検査画像の欠陥度として記録する図示外の欠陥度記録部とを備えている。
【００４８】
更に、上記不良品判定手段には、良品と不良品とを判別するための欠陥度の基準値として上記試験例１で得られた欠陥度８０の値が記憶されており、上記欠陥度検出手段で求められ検出された欠陥度がこの欠陥度の基準値８０と比較され、欠陥度がこの基準値未満である場合には良品と判定され、また、この基準値以上である場合には不良品として判定されるようになっている。
【００４９】
この実施例１においては、上記第１の外観検査装置２がアルミニウム押出形材を不良品であると判定した場合には、その際の不良品検知情報が押出装置１の図示外の制御部に入力され、この押出装置１の稼動を停止させるようになっているほか、上記第２の外観検査装置７がアルミニウム押出形材を不良品であると判定した場合には、その際の不良品検知情報が切断装置６の図示外の制御部に入力され、この切断装置６の稼動を停止させると共に、押出装置１の稼動も停止させるようになっている。
【００５０】
ここで、図４には上記第１の外観検査装置２がアルミニウム押出形材を検査して、アルミニウム押出形材の製造装置の稼動を制御する場合のフローチャート図が示されている。
この実施例１におけるアルミニウム押出形材の製造装置がアルミニウム押出形材の製造を開始すると、押出装置１にはビレット切断機８により適当な寸法に切断されたアルミニウムビレットが供給されて押出装置１の準備がされる。次いで、アルミニウム押出形材の製造装置における生産管理情報が集約された図示外の生産管理情報部が生産ロットと製造完了数との比較を行い、ロットが全て終了していなければ押出装置１が稼動する。これと同時に、押出装置１から押出されたアルミニウム押出形材の平坦面を検査する外観検査装置２が始動し、押出装置１により押出されたアルミニウム押出形材の外観検査を行う。そして、上記外観検査措置２の不良品判定手段が外観欠陥なし（良品）と判定しつづけ、１つのアルミニウムビレットの押出しが全て終了した時点で、アルミニウム押出形材の製造装置を操作する操作員（オペレータ）によりアルミニウム押出形材の製造（押出しサイクル）を継続するかどうかが判断され、継続すると判断された場合には、押出装置１の稼動が続けられる。また、外観検査装置２の不良品判定手段が外観欠陥あり（不良）と判定した場合には、１つのアルミニウムビレットの押出しが全て終了した時点で、押出装置１が停止され、アルミニウム押出形材の製造装置の稼動が全て終了される。
【００５１】
【発明の効果】
本発明のアルミニウム押出形材の製造装置及び製造方法によれば、アルミニウム押出形材に発生する欠陥、特にストリークと称される帯状の外観欠陥の有無をこのアルミニウム押出形材の製造ライン中で検査し、不良品の発生を可及的に抑制して良品であるアルミニウム押出形材を選択的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、目視検査で不良品と判定したアルミニウム押出形材と、良品と判定したアルミニウム押出形材の欠陥度を表すグラフである。
【図２】図２は、本発明の実施例１に係るアルミニウム押出形材の製造装置を示す概略説明図である。
【図３】図３は、実施例１の外観検査装置に搭載されている走査手段における走査方法と欠陥度検出手段における注目小領域と対照小領域との位置関係を示す説明図である。
【図４】図４は、実施例１における第１の外観検査装置によるアルミニウム押出形材の製造装置の稼動制御を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
１…押出装置、１ａ…エンドプラテン出口、２…第１の外観検査装置、３…引取装置、４…移載装置、５…整直装置、５ａ…頭部ストレッチャ、５ｂ…尾部ストレッチャ、６…切断装置、６ａ…切断テーブル、７…第２の外観検査装置、８…ビレット切断機、９…パレット解載機、１０…小領域、１０ａ…注目小領域、１０ｂ，１０ｃ…対照小領域、ＭＤ…主走査方向、ＳＤ…副走査方向、ｘ，ｙ…比較間隔。

Claims

アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム押出形材を成形する押出装置及び／又はアルミニウム押出形材を所定の長さに切断する切断装置に続いて、アルミニウム押出形材の平坦面を検査する外観検査装置が配設されているアルミニウム押出形材の製造装置であり、
上記外観検査装置が、アルミニウム押出形材の平坦面に光を照射する照明手段と、この平坦面を撮像して検査画像を得る撮像手段と、上記検査画像を押出方向に直交する主走査方向及び押出方向に平行な副走査方向にそれぞれ所定の幅を有する小領域に分割し、この分割された小領域に従って検査画像内を主走査方向及び副走査方向に走査する走査手段と、上記走査手段により得られた走査結果から検査画像の欠陥度を検出する欠陥度検出手段と、上記欠陥度を予め定めた基準値と比較し、欠陥度が基準値以上の場合にアルミニウム押出形材を不良品と判定する不良品判定手段とを備えており、
上記欠陥度検出手段が、検査画像内の小領域毎の平均濃度を算出する平均濃度算出部と、小領域毎の平均濃度を記録する平均濃度記録部と、検査画像内のいずれか１つの小領域に注目し、この注目小領域の平均濃度と、注目小領域周辺に存在し、かつ、互いに一直線上にない少なくとも２つの対照小領域の平均濃度とを比較し、平均濃度の差の絶対値が最大の値を上記注目小領域の濃度差代表値として検出する濃度差代表値検出部と、走査終了後に検査画像内の小領域毎に検出された濃度差代表値からその最大値を検査画像の欠陥度として記録する欠陥度記録部とを備えていることを特徴とするアルミニウム押出形材の製造装置。
照明手段が、アルミニウム押出形材の平坦面の照度を４０〜８０ルクスにする光源である請求項１に記載のアルミニウム押出形材の製造装置。
照明手段による光の照射角度が、アルミニウム押出形材の平坦面の法線方向に対して１５〜４０度である請求項１又は２に記載のアルミニウム押出形材の製造装置。
撮像手段が、アルミニウム押出形材の平坦面が反射した反射光をアルミニウム押出形材の平坦面の法線方向に対して１５〜４０度の角度で受光するように配設されている請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の製造装置。
撮像手段が、アルミニウム押出形材の平坦面をアルミニウム押出形材の押出方向に対し平行方向に１０〜５０ｍｍ、押出方向に対し直交方向に１０〜５０ｍｍの範囲を撮像することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の製造装置。
小領域が矩形状の小領域であって、この小領域が主走査方向に０．５〜３．０ｍｍ及び副走査方向に０．５〜３．０ｍｍの幅を有する請求項１〜５のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の製造装置。
対照小領域が２つであり、その一方が注目小領域に対して主走査方向に所定の間隔を有して位置し、他方が注目小領域に対して副走査方向に所定の間隔を有して位置する請求項１〜６のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の製造装置。
注目小領域と主走査方向及び副走査方向の各対照小領域との間隔が、４〜６小領域分である請求項７に記載のアルミニウム押出形材の製造装置。
欠陥度判定の基準値が、濃度差２０％以上に設定されている請求項１〜８のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の製造装置。
押出装置に続いて配設された外観検査装置が不良品を検出したとき、押出装置の稼動を停止する請求項１〜９のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の製造装置。
切断装置に続いて配設した外観検査装置が不良品を検出したとき、不良品と判定されたアルミニウム押出形材を排除する請求項１〜１０のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の製造装置。
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム押出形材を成形する押出装置及び／又はアルミニウム押出形材を所定の長さに切断する切断装置に続いて、アルミニウム押出形材の平坦面を検査する外観検査装置が配設されているアルミニウム押出形材の製造装置を用いて、アルミニウム押出形材を製造するアルミニウム押出形材の製造方法において、
上記外観検査装置において、照明手段によりアルミニウム押出形材の平坦面に光を照射し、この光が照射された平坦面から撮像手段により検査画像を撮像し、次いで走査手段により上記検査画像を押出方向に直交する主走査方向及び押出方向に平行な副走査方向にそれぞれ所定の幅を有する小領域に分割すると共に、この分割された小領域に従って検査画像内を主走査方向及び副走査方向に走査し、この走査手段により得られた走査結果から欠陥度検出手段により検査画像の欠陥度を検出し、不良品判定手段により上記走査手段で検出された欠陥度を予め定めた基準値と比較し、欠陥度が基準値以上の場合にアルミニウム押出形材を不良品と判定するに際し、
上記欠陥度検出手段では、その平均濃度算出部で検査画像内の小領域毎の平均濃度を算出し、この算出された小領域毎の平均濃度を平均濃度記録部に記録すると共に、濃度差代表値検出部において、検査画像内のいずれか１つの小領域に注目し、この注目小領域の平均濃度と、注目小領域周辺に存在し、かつ、互いに一直線上にない少なくとも２つの対照小領域の平均濃度とを比較し、平均濃度の差の絶対値が最大の値を上記注目小領域の濃度差代表値として検出し、走査終了後に上記検査画像内の小領域毎に検出された濃度差代表値からその最大値を検査画像の欠陥度として欠陥度記録部に記録する
ことを特徴とするアルミニウム押出形材の製造方法。
撮像手段が、１／２，０００〜１／１０，０００秒間隔で検査画像を撮像する請求項１２に記載のアルミニウム押出形材の製造方法。