JP2006297759A - 不適合品発生防止成形システム - Google Patents

Abstract

【課題】成形品を検査し、その検査結果を成形条件に反映できる不適合品発生防止成形システムを提供する。
【解決手段】不適合品発生防止成形システム１は、設定された成形条件に従って、溶融した材料を金型のキャビティにおいて固化させて成形品を成形する成形機２と、成形品を撮像するカメラ１１を有する検査機４と、カメラ１１により撮像した画像に基づいて、複数種類の不良状態のうち、いずれかの不良状態が発生したか否かを判定する処理装置５と、処理装置５によりいずれかの不良状態が発生したと判定された場合に、当該不良状態の種類に応じて成形条件を補正するＰＬＣ３とを備える。
【選択図】図１

Description

樹脂等の溶融材料を金型により成形し、成形品の検査及び成形条件の設定を行う不適合品発生防止成形システムに関する。

射出成形機等の成形機により成形される製品には、ショートショットやバリ等の不良が生じる場合がある。一般に、このような不良が生じた場合、オペレータが成形条件を変更することにより対応している。不良の発生に対する成形条件の変更に係わる作業のうち、少なくとも一部を自動化する技術として、例えば特許文献１、特許文献２に記載の技術がある。

特許文献１では、ショートショットやバリ等の複数種類の不良のうち、いずれの種類の不良が生じたかをオペレータが入力し、当該入力された種類の不良の原因を、成形過程においてモニタした種々の項目から特定する技術が開示されている。

特許文献２では、成形過程において樹脂温度や金型温度等の種々のパラメータについて計測し、当該計測結果に基づいて不良の発生の有無やその原因を特定する技術が開示されている。
特開平０６−１９０８８７号公報 特開平０７−２８０６０４号公報

しかし、システム自体が成形品を検査し、その検査結果を成形条件に反映する技術はない。すなわち、特許文献１の技術では、製品の不良の種類をオペレータが判断して入力しており、システムは成形品の検査や不良内容の定量的な評価は行っていない。また、特許文献２の技術では、成形過程の情報を用いて不良原因を特定しており、成形品自体の良否の評価や当該評価結果に基づく成形条件の変更は行っていない。

本発明は、成形品を検査し、その検査結果を成形条件に反映できる不適合品発生防止成形システムを提供することにある。

本発明の不適合品発生防止成形システムは、設定された成形条件に従って、溶融した材料を金型のキャビティにおいて固化させて成形品を成形する成形機と、前記成形品を撮像する撮像手段を有する検査機と、前記撮像手段により撮像した画像に基づいて、前記成形品の不良状態の種類及び程度のうち少なくともいずれかを特定して前記成形品の不良状態を検出する処理手段と、前記処理手段により検出された不良状態の種類又は程度に応じて前記成形条件を補正する補正手段と、を備える。

好適には、前記金型は、前記成形品がウェルド部を有するように形成されており、前記補正手段は、前記処理手段によりショートショットが検出されたときは、前記材料の前記キャビティへの供給量を増加し、前記処理手段により前記ウェルド部に凹部が形成されるウェルド不良が検出されたときは、前記材料の前記キャビティへの供給量を、前記ショートショット発生時の増加量よりも少ない量だけ増加し、前記処理手段によりバリが検出されたときは、前記材料の前記キャビティへの供給量を減少させる。

好適には、前記金型は、前記成形品がウェルド部を有するように形成されており、前記処理手段は、前記画像において、前記ウェルド部となる位置の輪郭線が連続していない場合に前記不良状態としてショートショットを検出する。

好適には、前記金型は、前記成形品が平板状のウェルド部を有するように形成されており、前記撮像手段は、前記ウェルド部の板面に平行な方向において前記ウェルド部を撮像し、前記処理手段は、前記画像において、前記ウェルド部の板面の輪郭線が所定レベルの直線度を有していない場合に、前記不良状態として、前記ウェルド部に凹部が形成されるウェルド不良を検出する。

好適には、前記金型は、前記成形品がウェルド部を有するように形成されており、前記撮像手段は、前記成形品が背景よりも明度が高い状態で前記成形品を撮像し、処理手段は、前記ウェルド部の画像において、明度が所定の明度閾値よりも低くなる面積が所定の面積閾値を超える場合に、前記不良状態として、前記ウェルド部に凹部が形成されるウェルド不良を検出する。

好適には、前記金型は、前記成形品がウェルド部を有するように形成されており、前記撮像手段は、前記成形品が背景よりも明度が高い状態で前記成形品を撮像し、前記処理手段は、前記不良状態として、前記ウェルド部に凹部が形成されるウェルド不良を検出するとともに、前記ウェルド部の画像における明度が所定の閾値よりも低くなる面積に基づいて前記ウェルド不良の程度を特定し、前記補正手段は、特定された前記ウェルド不良の程度に応じて成形条件の補正量を変化させる。

好適には、前記金型は、前記成形品が所定の面にパーティングラインを有するように形成されており、前記撮像手段は、前記成形品が背景よりも明度が高い状態で前記成形品を撮像し、前記処理手段は、前記所定の面の画像において、明度が所定の明度閾値よりも低くなる面積が所定の面積閾値を超えたときに前記不良状態としてバリを検出する。

好適には、前記検査機は、前記成形品を照明する照明手段を更に備え、前記撮像手段は、前記成形品の所定の面を撮像し、前記照明手段は、前記所定の面に対して傾斜する方向において前記成形品に光を照射し、前記処理手段は、前記画像の明度分布に基づいて前記不良状態を検出する。

好適には、前記金型は、前記成形品が前記所定の面にパーティングラインを有するように形成されており、前記撮像手段は、前記照明手段が前記成形品におけるパーティング面に対して傾斜する方向において前記所定の面に光を照射している状態で前記所定の面を撮像し、前記処理手段は、前記所定の面の画像において、明度が所定の明度閾値よりも低くなる面積が所定の面積閾値を超えたときに前記不良状態としてバリを検出する。

好適には、前記金型は、前記成形品が、平板状のウェルド部と、当該ウェルド部の板面に直交する側面にパーティングラインを有するように形成されており、前記撮像手段は、前記照明手段が前記板面に平行な方向であって前記所定の面としての前記側面に傾斜する方向において前記側面に光を照射する第１の照明状態及び前記照明手段が前記板面に対して傾斜する方向において前記側面に光を照射する第２の照明状態のそれぞれにおいて前記側面を撮像し、前記処理手段は、前記第１の照明状態において撮像された画像に基づいてショートショット又は前記ウェルド部に凹部が形成されるウェルド不良を検出し、前記第２の照明状態において撮像された画像に基づいてバリを検出する。

本発明の不適合品発生防止成形システムによれば、成形品を検査し、その検査結果を成形条件に反映できる。

図１は、本発明の実施形態に係る不適合品発生防止成形システム１の全体構成を示すブロック図である。成形システム１は、溶融材料を金型により成形し、成形品の検査及び成形条件の設定を行うシステムとして構成されており、成形機２と、成形機２の制御を行うための成形用プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）３と、成形機２により成形された成形品の検査に必要な情報を収集する検査機４と、検査機４により取得された情報を処理して成形品の品質を評価する処理装置５とを備えている。

成形機２は、例えば溶融した樹脂を金型のキャビティにおいて固化させ、製品を成形する射出成形機であり、いずれも不図示であるが、例えば、固定金型が取り付けられる固定ダイプレート、移動金型が取り付けられる移動ダイプレート、移動ダイプレートを型開閉方向に駆動する駆動機構、金型のキャビティに溶融した樹脂を射出、充填する射出シリンダ等を含んで構成されている。また、成形機２には、移動ダイプレートの位置、型締力、射出シリンダによるキャビティへの材料の供給量、材料の温度、キャビティ内の圧力等の種々の成形情報を検出するための各種検出器７や、移動ダイプレート、射出シリンダ等を駆動するための各種駆動源８、当該駆動源を制御するための各種ドライバ９も設けられている。

成形用ＰＬＣ３は、所定の成形条件に従って成形機２の動作を制御する。すなわち、成形機２の検出器７からの信号に基づいて成形機２の各種の成形情報を取得し、成形情報と成形条件とを比較して制御偏差や制御量を特定して成形機２の各種ドライバ９に制御信号を出力する。成形条件は、例えば、キャビティへの材料の供給量、型締力、キャビティ内の圧力、キャビティ内の温度等である。成形用ＰＬＣ３は、成形条件として、まず、予め不図示の記憶装置に記憶された初期値又はユーザにより入力された初期値を使用し、その後、処理装置５からの検査結果に基づいて成形条件を補正する。なお、成形条件を補正するとき、成形用ＰＬＣ３は補正手段として機能する。成形用ＰＬＣ３は、処理装置５からの検査結果に加えて、検出器７からの成形情報を利用して成形条件を補正してもよい。

検査機４は、例えば、成形機２により成形された製品を撮像するカメラ１１と、カメラ１１による撮像の際に製品を照明する第１照明装置１２と、第２照明装置１３と、カメラ１１、第１照明装置１２及び第２照明装置１３の動作を制御するための検査用ＰＬＣ１４とを備えている。なお、成形機２から検査機４への製品の搬送は、例えば、不図示のアーム等の搬送装置により行われる。

カメラ１１は、例えば不図示のＣＣＤを含んで構成され、検査用ＰＬＣ１４からの制御信号に基づいて所定のタイミングで不図示のシャッタを開閉して成形品を撮像する。そして、撮像した画像のデータを生成し、検査用ＰＬＣ１４を介してあるいは直接的に画像データを処理装置５に出力する。

第１照明装置１２及び第２照明装置１３はそれぞれ、いずれも不図示であるが、光源と、光源からの光を集光して所定の方向へ照射するリフレクタと、光源のオンオフを切り換える切り換え装置とを含んで構成されている。光源のオンオフは検査用ＰＬＣ１４からの制御信号に基づいて所定のタイミングで行われる。

処理装置５は、例えばコンピュータにより構成され、検査機４から出力された画像データを処理して、成形品に不良が発生したか否かの判定、いずれの種類の不良が発生したかの特定、不良の程度の特定等を行う。つまり、検査情報の定量化を行う。定量化された検査結果は成形用ＰＬＣ３に出力され、上述のように成形条件の補正に利用される。

図２は、成形機２に取り付けられる金型及び当該金型により成形される成形品の一例を示しており、図２（ａ）は、一対の金型２１のうち、一方の金型２２又は２３の平面図、図２（ｂ）は、一対の金型２１の、図２（ａ）のＩＩ−ＩＩ線における断面図、図２（ｃ）は成形品１００の斜視図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、金型２１は、例えば、インマニテークホールドの取付部をシールするための樹脂製のガスケットを成形するための金型であり、平板状でリング状のキャビティＣａを規定する。金型２１には、キャビティＣａと不図示の射出シリンダとを連通する注入口２１ａが形成されている。注入口２１ａから注入された材料は、キャビティＣａ内を分流し、注入口２１ａの反対側の合流位置２１ｂにおいて合流する。

図２（ｃ）に示すように、金型２１の分割面が位置するパーティングラインＰＬは、平板状の成形品１００の板面１００ａ、１００ｂに直交する側面１００ｃに設定されている。従って、成形品１００の側面１００ｃにはバリが生じる可能性がある。なお、パーティングラインＰＬを含む平面であるパーティング面ＰＰは板面１００ａ、１００ｂに対して平行である。

また、成形品１００は、キャビティＣａの合流位置２１ｂに対応する位置に合流部（ウェルド部）１００ｄを有しており、ショートショットやウェルド不良が生じる可能性がある。なお、本明細書では、合流部１００ｄの位置において樹脂が合流していない不良をショートショット、樹脂が合流しているものの、凹部が形成されている不良をウェルド不良という。

図３及び図４は、検査機４におけるカメラ１１及び照明部１２の構成及び照明方法を示す図であり、図３（ａ）は、図２（ｃ）のｙ軸方向において合流部１００ｄを見た図、図３（ｂ）は、図２（ｃ）のｚ軸方向において合流部１００ｄを見た図、図４（ａ）は、図２（ｃ）のｙ軸方向において合流部１００ｄを見た図、図４（ｂ）は、図２（ｃ）のｘ軸方向において合流部１００ｄを見た図である。なお、図３においては第２照明装置１３を省略し、図４においては第１照明装置１２を省略している。

図３に示すように、カメラ１１は、合流部１００ｄの側面１００ｃに対して対向する位置から合流部１００ｄの側面１００ｃを撮像するように配置されている。具体的には、成形品１００の板面１００ａ、１００ｂに平行な方向であって、成形品１００の径方向において撮像するように、かつ、側面１００ｃの板面１００ａ、１００ｂの中間位置にレンズ中央を位置させて配置されている。

一方、第１照明装置１２は、合流部１００ｄの側面１００ｃに対して図３の紙面側方から斜めに光を照射するように配置されている。具体的には、成形品１００の板面１００ａ、１００ｂに平行な方向であって、カメラ１１の撮影方向に対して傾斜する方向において光を照射するように、かつ、側面１００ｃの板面１００ａ、１００ｂの中間位置に光源中央に位置させて配置されている。

図４に示すように、第２照明装置１３は、合流部１００ｄの側面１００ｃに対して図４の紙面上方から斜めに光を照射するように配置されている。具体的には、成形品１００の板面１００ａ、１００ｂに対して傾斜する方向において光を照射するように、かつ、成形品１００の周方向（図４のｘ軸方向）においてはカメラ１００と同一の位置に配置されている。

なお、第１照明装置１２により合流部１００ｄを照明しつつ、カメラ１１により合流部１００ｄを撮像する場合、第２照明装置１３はオフされる。逆に、第２照明装置１３により合流部１００ｄを照明しつつ、カメラ１１により合流部１００ｄを撮像する場合、第１照明装置１２はオフされる。以下では、第１照明装置１２により照明し、第２照明装置１３をオフした状態を照明方法１、第２照明装置１３により照明し、第１照明装置１２をオフした状態を照明方法２ということがある。

図５（ａ）〜図５（ｅ）は、成形品１００に各種の不良が生じた場合等における、検査機４のカメラ１１により撮像される画像を例示している。なお、各種の不良は、照明方法１で撮像された画像又は照明方法２で撮像された画像のうち、いずれかの画像に基づいて検出され、図５では、各種の不良が発生した場合の画像とともに、いずれの照明方法において撮像された画像に基づいて当該不良が検出されるかも示している。さらに、各種の不良の発生理由として、キャビティＣａへの材料の供給量に着目した場合を例示するとともに、その対策として、成形システム１において成形用ＰＬＣ３等に要求される成形条件の補正内容も示している。

図５（ａ）は、ショートショットが発生した場合の画像を示している。ショートショットは、照明方法１で撮像された画像に基づいて検出される。ショートショットは、充填された材料が大幅に不足したことにより生じる可能性が高い。成形システム１は、対策として、例えば、ショートショットが生じたことを報知する警告音の出力や警告ランプの点灯などを行い、成形機２からの成形情報に基づく作動異常の確認や成形条件の大幅な見直し、補正を行う。

図５（ｂ）は、比較的程度の大きいウェルド不良が発生した場合の画像を示している。比較的程度の大きいウェルド不良は、照明方法１で撮像された画像に基づいて検出される。比較的程度の大きいウェルド不良は、充填された材料が不足したことにより生じる可能性が高い。なお、この場合の不足量は、ショートショットが生じる場合ほどではない。成形システム１は、対策として、例えば、一つの成形品１００を成形するときにキャビティＣａに供給する材料の供給量を増加させるように成形条件を補正する。

図５（ｃ）は、比較的程度の小さいウェルド不良が発生した場合の画像を示している。比較的程度の小さいウェルド不良は、照明方法１で撮像された画像に基づいて検出される。比較的程度の小さいウェルド不良は、充填された材料が若干不足したことにより生じる可能性が高い。成形システム１は、対策として、例えば、一つの成形品１００を成形するときにキャビティＣａに供給する材料の供給量を若干増加させるように成形条件を補正する。

図５（ｄ）は、バリが発生した場合の画像を示している。バリは、照明方法２で撮像された画像に基づいて検出される。バリは、充填された材料が過多であることにより生じる可能性が高い。成形システム１は、対策として、例えば、一つの成形品１００を成形するときにキャビティＣａに供給する材料の供給量を減少させるように成形条件を補正する。

図５（ｅ）は、不良が発生しなかった場合の画像を示している。この場合、成形条件を補正することなく、成形機２における成形が継続される。

図６は、図５に示した成形品の検査と、検査結果の成形条件へのフィードバックを実現するために、成形システム１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。当該処理は、成形システム１が稼動している間、繰り返し実行される。つまり、図６は、１サイクルの処理を示している。

図６の処理のサイクルが開始されると（ステップＳ１）、検査用ＰＬＣ１４により検査が開始される。具体的には、検査機４において、まず、照明方法１により成形品１００を照明し（ステップＳ２）、当該照明下でカメラ１１により成形品１００を撮像し（ステップＳ３）、撮像した画像のデータを処理装置５に出力する。なお、照明により、成形品１００の明度が背景よりもより高い状態で、成形品１００の画像データは生成される。

処理装置５では、検査機４から出力された画像データに基づいて、判定処理１を行う（ステップＳ４）。判定処理１では、ショートショット、比較的程度の大きいウェルド不良、比較的程度の小さいウェルド不良のいずれかが生じたか否かを判定する。

処理装置５は、いずれかの不良が発生したと判定した場合は、不良の種類に応じて予め定められた処理を実行するように、成形用ＰＬＣ３及び検査用ＰＬＣ１４に要求する（ステップＳ５〜Ｓ７）。

すなわち、ショートショットが生じたと判定した場合は、検査用ＰＬＣ１４及び成形用ＰＬＣ３に、ショートショットが生じたことをユーザに報知するように要求する（ステップＳ５）。検査用ＰＬＣ１４及び成形用ＰＬＣ３では、当該要求に応じて警告音を鳴らす等するとともに、成形用ＰＬＣ３では、例えば、成形機２からの成形情報に基づいて作動異常の確認や成形条件の大幅な見直し、補正を行う。例えば、成形用ＰＬＣ３は、成形機２の動作を停止させて不図示の表示装置を介してユーザに成形条件の再設定を要求し、あるいは、一つの成形品を形成する際に供給される材料の供給量を大幅に増加するように成形条件を補正する。

比較的程度の大きいウェルド不良が生じたと判定した場合は、検査用ＰＬＣ１４に、比較的程度の大きいウェルド不良が生じたことをユーザに報知するように要求するとともに、成形用ＰＬＣ３に、一つの成形品を形成する際に供給される材料の供給量を増加するように要求する（ステップＳ６）。当該要求に応じて、検査用ＰＬＣ１４では警告音を鳴らす等し、成形用ＰＬＣ３では供給量の増加させるように成形条件を補正する。なお、この場合の増加量は、例えばショートショットが生じた場合の増加量よりも少ない。そして、成形用ＰＬＣ３は、以後、補正後の成形条件に従って成形機２を制御する。

比較的程度の小さいウェルド不良が生じたと判定した場合も、ステップＳ６と同様の処理を行う（ステップＳ７）。ただし、ステップＳ７において要求する供給量の増加量、あるいは成形用ＰＬＣ３において決定される増加量は、ステップＳ６における増加量よりも少ない。

ステップＳ４の判定処理１において、処理装置５は、ショートショット、ウェルド不良のいずれも生じていないと判定した場合、これらの不良が生じていないことを示す信号を検査機４の検査用ＰＬＣ１４に出力する。そして、検査機４は、照明方法１から照明方法２に切り換えて成形品１００を照明し（ステップＳ８）、当該照明下でカメラ１１により成形品１００を再度撮像し（ステップＳ９）、撮像した画像のデータを処理装置５に出力する。なお、照明により、成形品１００の明度が背景よりもより高い状態で、成形品１００の画像データは生成される。

処理装置５では、検査機４から出力された画像データに基づいて、判定処理２を行う（ステップＳ１０）。判定処理２では、バリが生じたか否かを判定する。バリが生じたと判定した場合、処理装置５は、バリに対応して予め定められた処理を実行するように、成形用ＰＬＣ３及び検査用ＰＬＣ１４に要求する（ステップＳ１１）。すなわち、検査用ＰＬＣ１４に、バリが生じたことをユーザに報知するように要求し、成形用ＰＬＣ３に、一つの成形品を形成する際に供給される材料の供給量を減少させるように要求する。検査用ＰＬＣ１４では、当該要求に応じて警告音を鳴らす等し、成形用ＰＬＣ３では、一つの成形品を形成する際に供給される材料の供給量を減少させるように成形条件を補正する。そして、成形用ＰＬＣ３は、以後、補正後の成形条件に従って成形機２を制御する。

ステップＳ１０の判定処理２において、処理装置５によりバリが生じていないと判定された場合、１サイクルの検査が完了する（ステップＳ１２）。なお、１サイクルの検査が完了した際、検査用ＰＬＣ１４や成形用ＰＬＣ３に不良が発生しなかったことを示す信号を出力してもよい（ステップＳ１３）。検査用ＰＬＣ１４や成形用ＰＬＣ３では、当該信号に応じて、例えば、不良が生じることなく成形品が成形されていることを示すランプ等を点灯させる。そして、再度ステップＳ１に戻り、再びサイクルが開始される。

なお、図６では、処理装置５が検査用ＰＬＣ１４や成形用ＰＬＣ３に所定の処理を実行するように要求する場合を例示したが、処理装置５は不良の発生の有無、不良の種類、不良の程度を各ＰＬＣに出力し、各ＰＬＣにおいて、当該出力された不良の種類や程度等に応じて、実行する処理を選択するように構成してもよい。

図７は、図６の判定処理１（ステップＳ４）の手順を示すフローチャートであり、図８及び図９は、当該判定処理１における画像処理方法を示す概念図である。なお、図７〜図９に示す処理は、照明方法１により撮像された画像に基づいて、処理装置５により実行される。

図７に示すように、処理装置５は、検査機４から出力された画像データにおいて、成形品１００の上下境界線、すなわち、板面１００ａ、１００ｂの輪郭線の検出を行う（ステップＳ２１）。具体的には、例えば、図８（ａ）に示すように行う。

図８（ａ）右図において、各矩形は各画素Ｐ１を示しており、矩形中の数値は、画素Ｐ１の明度を示している。図８（ａ）の画像は、照明方法１により撮像されたものであり、成形品１００により照明装置１２からの光が反射され、成形品１００の領域は周囲の領域よりも明度が高くなっている。処理装置５は、成形品１００の板面１００ａ、１００ｂの輪郭線付近において、各画素Ｐ１の明度を特定し、特定した明度が所定の閾値よりも大きいか否かを判定することにより、上方の境界線Ｌ１、下方の境界線Ｌ２を特定する。図８（ａ）の右図では、検出閾値を１００として、閾値よりも明度の高い領域を成形品１００の領域として、閾値よりも明度の低い領域（図中、ハッチングして示す領域）を背景の領域として、境界線Ｌ１、Ｌ２を特定した場合を示している。

図７のステップＳ２２では、ステップＳ２１において検出された境界線Ｌ１又はＬ２が連続しているか否かを判定する。例えば、境界線Ｌ１、Ｌ２が図８（ａ）の紙面左右方向に亘って検出できたか否か判定する。境界線Ｌ１又はＬ２が連続していないと判定した場合は、ショートショットが発生したものとみなして、ステップＳ５（図６も参照）に進む。境界線Ｌ１又はＬ２が連続していると判定した場合は、ステップＳ２３に進む。なお、図８（ｂ）は、境界線Ｌ１又はＬ２が連続していない場合の画像を示している。

図７のステップＳ２３では、境界線Ｌ１又はＬ２の直線度が所定の許容範囲を超えたか否か判定し、超えたと判定した場合は、比較的程度の大きいウェルド不良が生じたものとみなして、ステップＳ６（図６も参照）に進む。許容範囲内と判定した場合は、ステップＳ２４に進む。なお、図８（ｃ）は、比較的程度の大きいウェルド不良が発生した場合の画像を示している。図８（ｃ）では、境界線Ｌ１又はＬ２の変動幅が所定の許容幅を超えたか否かにより、直線度が所定の許容範囲を超えたか否かを判定する場合を例示している。また、図８（ｃ）では、変動幅の単位として画素数を用い、許容幅を１５ピクセルと設定したのに対し、検出された境界線Ｌ１、Ｌ２の変動幅が２０ピクセルであった場合を例示している。

図７のステップＳ２４では、成形品１００の側面１００ｃにおける明度分布を取得する。そして、明度が所定の閾値よりも低くなる暗部の有無を判定し（ステップＳ２５）、暗部が無いと判定した場合は次の工程、すなわち、図６のステップＳ８に進む。暗部があると判定した場合は、暗部の面積が所定の閾値よりも大きいか否か判定し（ステップＳ２６）、大きいと判定した場合は比較的程度の大きいウェルド不良が発生したものとみなしてステップＳ６（図６も参照）に進み、小さいと判定した場合は比較的程度の小さいウェルド不良が発生したものとみなしてステップＳ７（図６も参照）に進む。

暗部の有無の判定等は、具体的には例えば図９に示すように行われる。まず、図９（ａ）に示すように、上下境界線Ｌ１、Ｌ２の位置に基づいて検査範囲Ｒ１を設定する。そして、検査範囲Ｒ１において、各画素Ｐ１の明度が所定の閾値よりも低いか否かを判定するとともに、明度が所定の閾値よりも低いと判定された画素（欠陥画素）Ｐ１の数をカウントする。なお、図９（ａ）の右図では、明度の閾値を１３０とした場合を例示しており、図中ハッチングして示す領域が暗部である。検査範囲Ｒ１の大きさ等は適宜であるが、材料の流れる方向に直交する方向（紙面上下方向）に亘って合流部１００ｄを検査できるように、当該方向においては板面１００ａ、１００ｂを含む範囲に設定されることが望ましい。材料が流れる方向の範囲は、例えば、範囲の大きさとカメラの検出精度との相関や要求される検出精度に基づいて設定する。

ステップＳ２５の暗部の有無の判定では、例えば、検出範囲Ｒ１における総画素数に対する欠陥画素１の数の割合が所定の閾値を超えた場合に、暗部があると判定する。当該閾値は、例えばカメラ１１等における測定誤差や成形品１００に要求される精度等を考慮して設定される。なお、図９（ｃ）では、閾値として１％を設定したのに対し、特定された欠陥画素数の割合が３％であった場合を例示している。

ステップＳ２６の暗部面積の大小の判定では、例えば、図９（ｂ）に示すように、検出範囲Ｒ１における総画素数に対する欠陥画素Ｐ１の数の割合が所定の閾値を超えた場合に、暗部面積が比較的大きく、比較的程度の大きいウェルド不良が発生したと判定する。なお、図９（ｂ）では、閾値を１０％と設定したのに対し、特定された欠陥画素数の割合が１２％であった場合を例示している。

なお、上述のように、図９に示す処理は、照明方法１で撮像した画像において行われる。図９（ｂ）にも示すように、ウェルド不良は上下（材料が流れる方向に直交する方向）に長い凹部が形成されることが多いことから、図３において示したように、側方（材料が流れる方向）から光を照射しつつ撮像することにより、凹部の影を大きくした状態で撮像することができ、暗部の検出精度が向上する。

図１０は、図６の判定処理２（ステップＳ１０）の手順を示すフローチャートであり、図１１は、当該判定処理２における画像処理方法を示す概念図である。なお、図１０、図１１に示す処理は、照明方法２により撮像された画像に基づいて、処理装置５により実行される。

図１０に示すように、処理装置５は、検査機４から出力された画像データにおいて、成形品１００の上下境界線Ｌ１、Ｌ２、すなわち、板面１００ａ、１００ｂの輪郭線の検出を行う（ステップＳ３１）。この処理は、図７のステップＳ２１と同様の画像処理により行う。

図１０のステップＳ３２では、処理装置５は、成形品１００の側面１００ｃにおける明度分布を取得する。そして、明度が所定の閾値よりも低くなる暗部の有無を判定し（ステップＳ３３）、暗部が無いと判定した場合は次の工程、すなわち、図６のステップＳ１２に進む。暗部があると判定した場合は、バリが発生したものとみなしてステップＳ１１（図６も参照）に進む。

暗部の有無の判定は、具体的には、例えば図１１に示すように行われる。まず、図１１（ａ）に示すように、上下境界線Ｌ１、Ｌ２に基づいて検査範囲Ｒ２を設定し、検査範囲Ｒ２において、各画素Ｐ１の明度が所定の閾値よりも低いか否かを判定するとともに、明度が所定の閾値よりも低いと判定された画素（欠陥画素）Ｐ１の数をカウントする。なお、図１１（ａ）の右図では、閾値を１３０とした場合を例示しており、図中ハッチングして示す領域が暗部である。検査範囲Ｒ２の大きさ等は適宜であるが、パーティングライン付近のみ検査すればよいことから、パーティングラインに直交する方向（紙面上下方向）においては、板面１００ａ、１００ｂの間に設定することができる。

欠陥画素Ｐ１のカウントが終了すると、欠陥画素１の数が所定の閾値を超えるか否かを判定し、越える場合には、暗部があると判定する。当該閾値は、要求される成形精度やカメラ１１の検出精度等に応じて適宜に設定してよい。なお、図１１（ｂ）では、閾値として１２０ピクセルを設定したのに対し、特定された欠陥画素が１５３ピクセルであった場合を例示している。なお、図７のステップＳ２５やＳ２６のように、欠陥画素の検査範囲Ｒ２に対する割合で判定してもよいし、逆に、図７のステップＳ２５やＳ２６において、欠陥画素数自体を閾値と比較してもよい。

なお、上述のように、図１１に示す処理は、照明方法２で撮像した画像において行われる。図１１（ｂ）にも示すように、バリは、パーティングラインの延びる方向に長く形成されるから、図４において示したように、側面１００ｃに対して上方へ傾斜した方向（側面１００ｃ及びパーティング面に傾斜する方向）から光を照射しつつ撮像することにより、バリの影を大きくした状態で撮像することができ、暗部の検出精度が向上する。

以上の実施形態によれば、処理装置５により不良の種類が特定され、成形用ＰＬＣ３が特定された種類に応じて成形条件を補正し、当該補正した成形条件に従って成形機２が成形品を成形することから、成形品自体の品質の検査結果が成形条件にフィードバックされる。従って、不良品の生産継続が防止されることによる歩留まりの向上、成形機の周囲環境の変化に対する最適な成形条件の追従、初期の条件出しの工数削減、作業者により条件出しをする場合に比較してばらつきが低減される等の効果を奏する。

また、明度分布に基づいてウェルド不良の程度も特定し、特定された程度に応じて補正量を変化させていることから、より適切に検査結果をフィードバックすることができる。

照明装置１２又は１３により、検査対象であるウェルド部１００ｄの側面１００ｃに対して斜めに光を照射して照明することから、側面１００ｃの表面の凹凸によって生じる暗部を拡大して撮像することができ、暗部の検出精度、ひいては不良の検出精度が向上する。

照明方法を、光を照射する方向が互いに異なる照明方法１と照明方法２との間で切り換えて撮像することから、凹凸の延びる方向が互いに異なるウェルド不良やバリをそれぞれ適切に検出することができ、さらには、これらの種類の異なる不良を一台のカメラで撮像して不良を検出することができる。

本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施してよい。

成形機は、溶融した材料をキャビティにおいて固化させて成形品を成形するものであればよく、射出成形機に限定されない。例えば、ダイカストでもよいし、木粉等を成形するものでもよい。

不良の種類は、成形品に生じるものであればよく、ショートショット、ウェルド不良、バリに限定されない。例えば、色むらや気泡でもよい。

不良の程度は、いずれの種類の不良の程度でもよく、ウェルド不良に限定されない。例えば、ショートショットの程度を特定してもよい。この場合、例えば、境界線Ｌ１、Ｌ２の不連続な部分の距離に基づいてショートショットの程度を特定し、特定した程度に応じて材料の供給量の増加量を決定する。また、例えば、バリの程度を特定してもよい。この場合、暗部の面積に基づいてバリの程度を特定し、特定したバリの程度に応じて材料の供給量の減少量を決定する。また、実施形態ではウェルド不良を２段階で評価する場合を例示したが、複数段階に評価してもよいし、数値指標によりアナログ的に評価してもよい。

不良の種類や程度に応じた成形条件の補正も、各不良の種類や程度に応じて補正方法や補正量が変化するものであればよく、材料の供給量を変化させるものに限定されない。例えば、キャビティ内の圧力や温度の条件を補正してもよい。

輪郭線の連続性に基づくショートショットの検出、輪郭線の直線性や明度分布に基づくウェルド不良の検出、明度分布に基づくバリの検出は、これらの不良を検出する方法の一例であり、他の方法でこれらの不良を検出してもよい。例えば、パーティングラインの設定されている面の輪郭線の直線性に基づいてバリを検出してもよい。

照明方法の切り換えは、成形品に対する光の照射方向が変化すればよく、複数の照明装置のオンオフを切り換えることによるものに限定されない。例えば、照明装置を駆動機構により駆動して光の照射方向を変化させてもよい。また、１台のカメラと１台の照明装置の組を複数組設けるとともに、当該複数組のカメラ及び照明装置の配置を互いに異なるものとし、各組の撮像範囲に成形品を搬送して複数種類の照明方法で撮像してもよい。

本発明の実施形態の成形システムを示すブロック図である。 図１の成形システムの成形機の金型及び当該金型により成形される成形品を示す図である。 図１の成形システムの検査機の構成及び照明方法を示す図である。 図１の成形システムの検査機の構成及び照明方法を示す図である。 図１の成形システムの検査機のカメラにより撮像される画像を示す図である。 図１の成形システムが検査及び検査結果の成形条件へのフィードバックを実現するために実行する処理の手順を示すフローチャートである。 図６の処理に含まれる判定処理の手順を示すフローチャートである。 図７の判定処理における画像処理方法を示す概念図である。 図７の判定処理における画像処理方法を示す概念図である。 図６の処理に含まれる判定処理の手順を示すフローチャートである。 図１０の判定処理における画像処理方法を示す概念図である。

符号の説明

１…不適合品発生防止成形システム、２…成形機、３…プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ、補正手段）、４…検査機、５…処理装置。

Claims (10)

1. 設定された成形条件に従って、溶融した材料を金型のキャビティにおいて固化させて成形品を成形する成形機と、
   前記成形品を撮像する撮像手段を有する検査機と、
   前記撮像手段により撮像した画像に基づいて、前記成形品の不良状態の種類及び程度のうち少なくともいずれかを特定して前記成形品の不良状態を検出する処理手段と、
   前記処理手段により検出された不良状態の種類又は程度に応じて前記成形条件を補正する補正手段と、
   を備えた不適合品発生防止成形システム。
2. 前記金型は、前記成形品がウェルド部を有するように形成されており、
   前記補正手段は、
   前記処理手段によりショートショットが検出されたときは、前記材料の前記キャビティへの供給量を増加し、
   前記処理手段により前記ウェルド部に凹部が形成されるウェルド不良が検出されたときは、前記材料の前記キャビティへの供給量を、前記ショートショット発生時の増加量よりも少ない量だけ増加し、
   前記処理手段によりバリが検出されたときは、前記材料の前記キャビティへの供給量を減少させる
   請求項１に記載の不適合品発生防止成形システム。
3. 前記金型は、前記成形品がウェルド部を有するように形成されており、
   前記処理手段は、前記画像において、前記ウェルド部となる位置の輪郭線が連続していない場合に前記不良状態としてショートショットを検出する
   請求項１又は２に記載の不適合品発生防止成形システム。
4. 前記金型は、前記成形品が平板状のウェルド部を有するように形成されており、
   前記撮像手段は、前記ウェルド部の板面に平行な方向において前記ウェルド部を撮像し、
   前記処理手段は、前記画像において、前記ウェルド部の板面の輪郭線が所定レベルの直線度を有していない場合に、前記不良状態として、前記ウェルド部に凹部が形成されるウェルド不良を検出する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の不適合品発生防止成形システム。
5. 前記金型は、前記成形品がウェルド部を有するように形成されており、
   前記撮像手段は、前記成形品が背景よりも明度が高い状態で前記成形品を撮像し、
   処理手段は、前記ウェルド部の画像において、明度が所定の明度閾値よりも低くなる面積が所定の面積閾値を超える場合に、前記不良状態として、前記ウェルド部に凹部が形成されるウェルド不良を検出する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の不適合品発生防止成形システム。
6. 前記金型は、前記成形品がウェルド部を有するように形成されており、
   前記撮像手段は、前記成形品が背景よりも明度が高い状態で前記成形品を撮像し、
   前記処理手段は、前記不良状態として、前記ウェルド部に凹部が形成されるウェルド不良を検出するとともに、前記ウェルド部の画像における明度が所定の閾値よりも低くなる面積に基づいて前記ウェルド不良の程度を特定し、
   前記補正手段は、特定された前記ウェルド不良の程度に応じて成形条件の補正量を変化させる
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の不適合品発生防止成形システム。
7. 前記金型は、前記成形品が所定の面にパーティングラインを有するように形成されており、
   前記撮像手段は、前記成形品が背景よりも明度が高い状態で前記成形品を撮像し、
   前記処理手段は、前記所定の面の画像において、明度が所定の明度閾値よりも低くなる面積が所定の面積閾値を超えたときに前記不良状態としてバリを検出する
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の不適合品発生防止成形システム。
8. 前記検査機は、前記成形品を照明する照明手段を更に備え、
   前記撮像手段は、前記成形品の所定の面を撮像し、
   前記照明手段は、前記所定の面に対して傾斜する方向において前記成形品に光を照射し、
   前記処理手段は、前記画像の明度分布に基づいて前記不良状態を検出する
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の不適合品発生防止成形システム。
9. 前記金型は、前記成形品が前記所定の面にパーティングラインを有するように形成されており、
   前記撮像手段は、前記照明手段が前記成形品におけるパーティング面に対して傾斜する方向において前記所定の面に光を照射している状態で前記所定の面を撮像し、
   前記処理手段は、前記所定の面の画像において、明度が所定の明度閾値よりも低くなる面積が所定の面積閾値を超えたときに前記不良状態としてバリを検出する
   請求項８に記載の不適合品発生防止成形システム。
10. 前記金型は、前記成形品が、平板状のウェルド部と、当該ウェルド部の板面に直交する側面にパーティングラインを有するように形成されており、
    前記撮像手段は、前記照明手段が前記板面に平行な方向であって前記所定の面としての前記側面に傾斜する方向において前記側面に光を照射する第１の照明状態及び前記照明手段が前記板面に対して傾斜する方向において前記側面に光を照射する第２の照明状態のそれぞれにおいて前記側面を撮像し、
    前記処理手段は、前記第１の照明状態において撮像された画像に基づいてショートショット又は前記ウェルド部に凹部が形成されるウェルド不良を検出し、前記第２の照明状態において撮像された画像に基づいてバリを検出する
    請求項８に記載の不適合品発生防止成形システム。
    
    

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