JP2010052255A - 樹脂成型品のバリ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出が困難である薄膜状バリを精度良く検出することを可能とした樹脂成型品のバリ検出装置を提供する。
【解決手段】着色樹脂で形成される樹脂成型品２０に生じたバリを検出する樹脂成型品のバリ検出装置において、前記バリは、樹脂成型品２０に対して突出方向が推定可能な薄膜状バリであって、該突出方向に対して略直交する方向に設置され、樹脂成型品２０を撮像する撮像装置５、６と、樹脂成型品２０を挟んで撮像装置５、６とは反対側に位置され、且つ撮像装置５、６の光軸から僅かにずらした位置に設置され、薄膜状バリの推定位置に対して少なくとも短波長を含む照明光を照射する照明装置７、８と、を備え、照明装置７、８から照射された照明光が樹脂成型品２０で反射し、撮像装置５、６に入射した散乱光による画像を撮像し、該画像に基づいて画像処理装置１０にて薄膜状バリの有無を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂成型品に生じたバリを検出する樹脂成型品のバリ検出装置に関し、特に、樹脂成型品を撮像装置にて撮像し、撮像画像を画像処理することによりバリを検出するようにした樹脂成型品のバリ検出装置に関する。

樹脂成型品には、製造過程においてバリが生じることがある。バリは製品の精度低下を引き起こすため、バリが生じた製品は製造過程から取り除く必要がある。そこで、従来はバリを検査するために、バリの推定位置を撮像し、撮像画像を画像処理することによりバリを検出することが行われていた。例えば、特許文献１（特開２００２−９６３５３号公報）には、樹脂成型品を撮像装置で撮像し、これを画像処理することによりバリの有無を検査する装置が開示されている。また、特許文献２（特開平１１−２０１７３９号公報）には、周面にバリが形成されている被検査成形品を回動して回動径方向から撮像カメラで撮像し、演算回路部でバリの長さによる不良を判別する装置が開示されている。

樹脂成型品の成型方法は、例えば金型に樹脂材料を流し込んだ後これを固化させる射出成形が多く用いられるが、このような場合、成型時の不具合により肉厚の薄いバリが生じてしまうことがある。こうした薄膜状バリは、肉厚やはみ出しが僅かであっても接触による熱などによって変形したり、位置ずれを引き起こしたりする原因となり、他の部品ひいては製品自体に問題を引き起こす可能性がある。薄膜状バリは、部品本体とほぼ同色であり、またはみ出しが数十ミクロンと僅かなこともあり、部品本体の太さ、肉厚も製品の場所によって様々であるため、通常の照明下で撮像された画像を用いた画像処理の場合、色差、濃度差が殆ど無いため検出が非常に難しい。特に、軸対象の樹脂成型品を目視で検査すると、作業員の手で回転させなければならず微小な薄膜状バリの見逃しにつながっていた。

特開２００２−９６３５３号公報 特開平１１−２０１７３９号公報

上記したように、従来の画像処理を用いたバリ検出を薄膜状バリに適用した場合、バリの肉厚やはみ出しが僅かであるため、撮像画像上にて色差、濃度差が殆ど無く、検出が非常に難しいという問題があった。
従って、本発明は上記従来の技術の問題点に鑑み、検出が困難である薄膜状バリを精度良く検出することを可能とした樹脂成型品のバリ検出装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、着色樹脂で形成される樹脂成型品に生じたバリを検出する樹脂成型品のバリ検出装置において、
前記バリは、前記樹脂成型品に対して突出方向が推定可能な薄膜状バリであって、
前記突出方向に対して略直交する方向に設置され、前記樹脂成型品を撮像する撮像装置と、
前記樹脂成型品を挟んで前記撮像装置とは反対側に位置され、且つ前記撮像装置の光軸から僅かにずらした位置に設置され、前記薄膜状バリの推定位置に対して少なくとも短波長を含む照明光を照射する照明装置と、を備え、
前記照明装置から照射された照明光が、前記樹脂成型品にバリがある場合そのバリで散乱され、前記撮像装置に入射した散乱光による画像を撮像し、該画像に基づいて前記薄膜状バリの有無を検出することを特徴とする。このとき、好適には、前記照明装置からの照明光が前記撮像装置に直接入射しない範囲内で、前記撮像装置と前記薄膜状バリの推定位置と前記照明装置とが略一直線上に位置するように、前記照明装置と前記撮像装置が配置する。

薄膜状バリの無い樹脂成型品は、照明光を照射した場合、端部を構成する面によって光は反射するが、光と反対方向から見ると影になり撮像装置にて画像を取り込んだ場合暗くなる。これに対して薄膜状バリがあると、照明光を照射した場合、屈折率の揺らぎ或いは表面の微小な凹凸を持った薄膜によって光が散乱され、撮像装置で画像を取り込むと薄膜状バリの部分だけ明るく光って見える。
そこで本発明では、薄膜状バリの肉厚が薄いことを利用し、少なくとも短波長を含む照明光で照射しながら撮像装置にてバリ推定部位を撮像することによって、薄膜状バリが存在する場合にはバリの部分のみが明るく光るため、画像処理によって精度良く薄膜状バリを検出することが可能となる。
また、少なくとも短波長を含む照明光とすることで、照明光の散乱性が強くなり、撮像画像における薄膜状バリ部分の輝度が高くなり、量子化された輝度値での閾値を高く設定しても２値化で抽出し易くなる。反対に、透過性の高い赤色光では樹脂成型品が全体的に明るく撮像されるが、薄膜状バリ部分の輝度が下がり抽出し難くなるため、上記したように少なくとも短波長を含む照明光を用いることで、薄膜状バリの検出精度を向上させることが可能となる。

さらに、前記撮像装置は、焦点距離が長い光学系を有することを特徴とする。前記撮像装置は、焦点距離が３５〜８０ｍｍであることが好ましい。
このように、撮像装置が焦点距離の長い光学系を有することにより視野角（画角）が狭くなり、照明装置の直接光を受光しないため撮像画像のコントラストが明瞭となり、薄膜状バリの検出精度が向上する。
さらにまた、前記照明装置から照射される照明光が、予め設定された所定範囲内を照射する角度に調整されたスポット光若しくは平行光であることを特徴とする。好適には、前記照明装置に集光レンズを取り付け、照明光が広がらないようにするとよい。
これにより、上記と同様に薄膜状バリの検出精度を向上させることが可能となる。

また、前記撮像装置にて撮像された撮像画像が入力される画像処理装置を備え、
前記画像処理装置は、前記撮像画像を２値化処理し、処理した画像の高輝度領域が、予め設定された面積値又は面積割合又は樹脂成型品の端面から垂直方向の幅以上である時に、前記薄膜状バリが存在していると判定する薄膜状バリ検出部を備えることを特徴とする。
このように、画像処理装置にて、撮像画像を２値化処理し、高輝度領域の面積値又は面積割合又は樹脂成型品の端面から垂直方向の幅に基づいて薄膜状バリの有無を判定することにより、上記した照明光により明るく光らせた薄膜状バリのみを確実に検出することが可能となる。

さらに、前記薄膜状バリとともに前記樹脂成型品に生じた欠けを検出する樹脂成型品のバリ検出装置であって、
前記撮像装置にて撮像された撮像画像が入力される画像処理装置を備え、
前記画像処理装置は、前記欠けの存在しない樹脂成型品の形状データを予め記憶しておき、前記撮像画像と前記形状データとのパターンマッチングにより前記欠けの検出を行う欠け検出部を備えることを特徴とする。
このように、画像処理装置にて、撮像画像を形状データとパターンマッチングすることにより、薄膜状バリに加えて樹脂成型品の欠けも同時に検出することが可能となる。

以前記載のごとく本発明によれば、従来検出が困難であった薄膜状バリを精度良く検出することが可能である。即ち、薄膜状バリの肉厚が薄いことを利用し、少なくとも短波長を含む照明光で照射しながら撮像装置にてバリ推定部位を撮像することによって、バリが存在する場合にはバリの部分のみが明るく光るため、画像処理によって精度良く薄膜状バリを検出することが可能となる。
また、撮像装置が焦点距離の長い光学系を有することにより薄膜状バリの検出精度が向上する。同様に、前記照明装置の照明光を、予め設定された所定範囲内を照射する角度に調整されたスポット光若しくは平行光とすることにより薄膜状バリの検出精度が向上する。

さらに、画像処理装置にて、撮像画像を２値化処理し、高輝度領域の面積値又は面積割合又は樹脂成型品の端面から垂直方向の幅に基づいて薄膜状バリの有無を判定することにより、上記した照明光により明るく光らせた薄膜状バリのみを確実に検出することが可能となる。
さらにまた、画像処理装置にて、撮像画像を形状データとパターンマッチングすることにより、薄膜状バリに加えて樹脂成型品の欠けも同時に検出することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の一実施形態を示すバリ検出装置の全体構成図、図２は図１に示したバリ検出装置の要部拡大図、図３は図２（ｂ）のＢ部拡大図、図４は検査対象であるリング状成型品を示す図、図５は本実施形態のバリ検出装置における処理フローを示す図である。
本実施形態に示す樹脂成型品は、着色樹脂で形成されたものに限定し、透明の樹脂成型品を除く。尚、半透明（例えば乳白色）の樹脂成型品は含む。本実施形態では、特に、射出成型で形成された樹脂成型品に好適に適用される。検出対象であるバリは、樹脂成型品における発生部位、及び樹脂成型品に対して突出方向が推定可能な薄膜状バリとする。

図１乃至図３を参照して、本実施形態に係るバリ検出装置の具体的構成につき説明する。
図１に示すように、バリ検出装置１は、検査対象であるリング状成型品２０を保持し、必要に応じて移動させる保持機構と、該リング状成型品２０を撮像する撮像装置５、６と、リング状成型品２０を挟んで撮像装置５、６とは反対側に設置された照明装置７、８と、前記撮像装置５、６に電気的に接続された画像処理装置１０と、前記照明装置６、７に接続された照明用アンプ１２と、該照明用アンプ１２に接続されるとともに前記画像処理装置１０に接続されたコントローラ１１と、を備える。
尚、本実施形態では検出対象として着色樹脂製のリング状成型品２０を一例として示しているが、形状等はこれに限定されるものではない。図４にリング状成型品を示す。図４（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。リング状成型品２０は円筒形の樹脂成型品であり、円周面には外側から内側に向けて貫通した穴部２１が所定ピッチで複数設けられた形状を有している。薄膜状バリ２２は、この穴部２１の内面に生じる。

図１において、前記保持機構は、リング状成型品２０を保持し、必要に応じてこれを移動させる機構であれば特にその構成は限定されない。本実施形態では、リング状成型品２０を保持する保持部４と、該保持部４に連結されてこれを回動させるサーボモータ３と、該サーボモータ３ごとリング状成型品２０を直線移動させるレール２とを備えた構成としている。サーボモータ３には、回転の機械的変位量を検知するロータリーエンコーダが設けられている。このような構成を備えた保持機構において、保持部４に保持されたリング状成型品２０は、サーボモータ３により所定角度位置まで回動された後停止し、撮像を行った後再度回動して必要な回数だけ撮像を行ったら、レール２上を紙面手前側から奥側へ移動する。そして、次のリング状成型品２０が撮像位置まで移動し、同様に撮像を行うようになっている。前記保持部４を一定間隔で連続してレール２上に設置し、循環運転させることにより、連続自動検査を行うことが可能である。

前記撮像装置５、６は一又は複数設けられ、例えばＣＣＤカメラ等が用いられる。該撮像装置５、６は、図２及び図３に示すように、推定されるバリ突出方向に対して略直交する方向に配置される。図２（ａ）において、撮像装置５及び照明装置７は図中Ａ部の薄膜状バリ２２を検出するために設置されたものである。
即ち、バリ突出方向と撮像装置５の撮像方向との角度θ_１が略９０°となるようにする。また、該撮像装置５、６は、焦点距離が長い光学系を有することが好ましく、さらに好適には、焦点距離が３５〜８０ｍｍであるとよい。

前記照明装置７、８は一の撮像装置５、６に対して一又は複数設けられる。該照明装置７、８は、図２及び図３に示すように、撮像装置５、６の光軸（撮像方向）に対して僅かにずらして配置される。即ち、撮像方向と照明方向との角度θ_２が０°より大きいものとする。この角度θ_２は、照明装置７、８の照明光が撮像装置５、６に直接入射しない範囲内で、且つ撮像装置５、６と薄膜状バリの推定位置と照明装置７、８とが略一直線上に位置するような角度とすることが好ましい。好適には、この角度θ_２は１０〜２０°とする。また、該照明装置７、８は、少なくとも短波長を含む照明光を照射する装置である。この照明光は、波長５００ｎｍ以下の青色光若しくは青色を含んでいる白色光であることが好ましい。さらに、照明光の角度が予め設定された所定範囲内を照射するように設定されたＬＥＤ等のスポット光若しくは平行光であることが好ましい。さらにまた、照明装置に集光レンズを取り付け、照明光が広がらないようにするとよい。
リング状成型品２０のように、形状が複雑で薄膜状バリが生じる方向が複数ある場合には、撮像装置と照明装置からなる撮像ユニットを複数設けるとよい。

前記画像処理装置１０は、撮像装置５、６で撮像された画像が電気回線を介して入力され、不図示のバリ検出部にて、撮像画像に対して所定の画像処理を施すことによって薄膜状バリの有無を判定する。薄膜状バリの他に、リング状成型品２０の欠けを検出する場合には、欠け検出部（不図示）も備えるものとする。
前記コントローラ１１は、照明用アンプ１２を制御して照明装置７、８の点灯等を調整するものである。

ここで、図５を参照して、本実施形態のバリ検出装置における処理フローを説明する。尚、以下に示すのはリング状成型品２０のバリ検出と欠け検出の両方を行う場合である。
まず、リング状成型品２０の形状及び成型方法に基づいて、バリ突出方向を推定する（Ｓ１）。推定されたバリ突出方向に対して略直交する撮像方向となるように撮像装置５、６を配置するとともに、該撮像装置５、６の光軸から僅かにずれた位置に照明装置７、８を配置する。装置類のセッティングが終了したらリング状成型品２０を保持部４に保持させ、検査位置までレール２上を移動させ、撮像装置５、６及び照明装置７、８に対応した位置にバリの推定位置がくるように、リング状成型品２０をサーボモータ３で回動させた後、これを停止して撮像装置５、６により撮像を行う（Ｓ２）。このとき、照明装置７、８により少なくとも短波長を含む照明光をバリ推定位置に照射する。撮像後、サーボモータ３で回動させて次の撮像部位を撮像し、全ての撮像部位が終了したらレール２上をリリース位置まで移動させ、リング状成型品２０を放す。

撮像装置５、６で撮像された撮像画像は画像処理装置１０に入力され、該画像処理装置１０にて撮像画像を画像処理して薄膜状バリを検出する。薄膜状バリは、厚みの不均一さに起因する屈折率の揺らぎ、或いは表面の微小な凹凸を有する薄膜であると考えられる。こうした薄膜に光を照射すると直進方向の透過以外にその直進方向からずれた方向にも光が散乱される。反対に、樹脂成型品の表面は多くの場合滑らかであり、光を照射すると鏡面反射方向に強く反射され、それ以外の方向にはあまり散乱されない。この光学的な性質の差異を用いることにより樹脂成型品の端部に生じる薄膜状バリが検出できる。
即ち、薄膜状バリの無い樹脂成型品は、照明装置７、８により照明光を照射した場合、端部を構成する面によって光は反射するが、光と反対方向から見ると影になり、撮像装置５、６により画像を取り込んだ場合暗くなる。尚、端面のエッジも光の波長レベルでは丸みを帯びた形状となっている場合が多く、エッジによる回折光は殆ど無い。薄膜状バリがあると、照明光を照射した場合、屈折率の揺らぎ或いは表面の微小な凹凸を持った薄膜によって光が散乱され、撮像装置５、６で画像を取り込むと薄膜状バリの部分だけ明るく光って見える。

そこで、画像処理装置１０にて撮像画像を２値化処理し（Ｓ３）、得られた処理画像において高輝度領域を抽出する。高輝度領域は上記理由により薄膜状バリと考えられる部分である。そして、この高輝度領域を、予め設定された設定面積と比較する（Ｓ４）。設定面積は、予め画像処理装置１０内に記憶されており、所定の高輝度領域面積をバリとして判定するための閾値である。これらを比較する際には、面積値又は面積割合の何れを用いてもよい。また、判定基準となる閾値として、樹脂成型品の端面から垂直方向の幅を用いてもよく、この場合、予め設定された樹脂成型品端面から垂直方向の幅と、撮像画像から求められる樹脂成型品端面から垂直方向の幅と、を比較する。
高輝度領域≧設定面積である場合には（Ｓ５）、薄膜状バリが存在する（バリ有り）と判定する（Ｓ８）。高輝度領域＜設定面積である場合には、次いで画像処理装置１０の欠け判定部（不図示）にてリング状成型品２０の欠けの有無を判定する。これは、欠けの存在しない樹脂成型品の形状データを画像処理装置２０に予め記憶しておき、撮像画像と形状データとをパターンマッチング処理する（Ｓ６）。そして撮像画像が形状データと一致するか否かを判定し（Ｓ７）、一致しない場合には欠けが存在すると判定する（Ｓ８）。一致する場合には薄膜状バリ及び欠けが存在しない（バリ／欠け無し）と判定する（Ｓ９）。尚、ここではバリ検出した後に欠け検出を行うフローにつき説明したが、欠け検出した後にバリ検出するフロー、或いはバリと欠けを同時に検出するフローとしてもよい。
薄膜状バリ若しくは欠けが存在する場合には、コントローラ１１等を介してＮＧ信号として出力し、このＮＧ信号を、バリ検出装置１の後段に設けられた排除装置（不図示）での判断用信号とするとよい。排除装置とは、薄膜状バリ若しくは欠けが存在するリング状成型品２０を製造過程から取り除く装置である。

本実施形態によれば、薄膜状バリの肉厚が薄いことを利用し、少なくとも短波長を含む照明光で照射しながら撮像装置にてバリ推定部位を撮像することによって、バリが存在する場合にはバリの部分のみが明るく光るため、画像処理によって精度良く薄膜状バリを検出することが可能となる。
また、少なくとも短波長を含む照明光とすることで、照明光の散乱性が強くなり、撮像画像における薄膜状バリ部分の輝度が高くなり、量子化された輝度値での閾値を高く設定しても２値化で抽出し易くなる。反対に、透過性の高い赤色光では樹脂成型品が全体的に明るく撮像されるが、薄膜状バリ部分の輝度が下がり抽出し難くなるため、上記したように少なくとも短波長を含む照明光を用いることで、薄膜状バリの検出精度を向上させることが可能となる。

また、照明装置からの照明光が前記撮像装置に直接入射しない範囲内で、撮像装置と薄膜状バリの推定位置と前記照明装置とが略一直線上に位置するように、撮像装置と照明装置を設置することにより、薄膜状バリと他の部位とが明瞭に区別できる撮像画像を得ることができる。
さらに、撮像装置が焦点距離の長い光学系を有することにより視野角（画角）が狭くなり、照明装置の直接光を受光しないため撮像画像のコントラストが明瞭となり、薄膜状バリの検出精度が向上する。
同様に、前記照明装置の照明光を、予め設定された所定範囲内を照射する角度に調整されたスポット光若しくは平行光とすることにより薄膜状バリの検出精度が向上する。

また、画像処理装置にて、撮像画像を２値化処理し、高輝度領域の面積値又は面積割合に基づいて薄膜状バリの有無を判定することにより、上記した照明光により明るく光らせた薄膜状バリのみを確実に検出することが可能となる。
さらにまた、画像処理装置にて、撮像画像を形状データとパターンマッチングすることにより、薄膜状バリに加えて樹脂成型品の欠けも同時に検出することが可能となる。

本発明の一実施形態を示すバリ検出装置の全体構成図である。 図１に示したバリ検出装置の要部拡大図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 図２（ｂ）のＢ部拡大図である。 検査対象であるリング状成型品を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本実施形態のバリ検出装置における処理フローを示す図である。

符号の説明

１ バリ検出装置
２ レール
３ サーボモータ
４ 保持部
５、６ 撮像装置
７、８ 照明装置
１０ 画像処理装置
１１ コントローラ
１２ 照明用アンプ
２０ リング状成型品
２１ 穴部
２２ 薄膜状バリ

Claims (6)

1. 着色樹脂で形成される樹脂成型品に生じたバリを検出する樹脂成型品のバリ検出装置において、
   前記バリは、前記樹脂成型品に対して突出方向が推定可能な薄膜状バリであって、
   前記突出方向に対して略直交する方向に設置され、前記樹脂成型品を撮像する撮像装置と、
   前記樹脂成型品を挟んで前記撮像装置とは反対側に位置され、且つ前記撮像装置の光軸から僅かにずらした位置に設置され、前記薄膜状バリの推定位置に対して少なくとも短波長を含む照明光を照射する照明装置と、を備え、
   前記照明装置から照射された照明光が、前記樹脂成型品にバリがある場合そのバリで散乱され、前記撮像装置に入射した散乱光による画像を撮像し、該画像に基づいて前記薄膜状バリの有無を検出することを特徴とする樹脂成型品のバリ検出装置。
2. 前記撮像装置は、焦点距離が長い光学系を有することを特徴とする請求項１記載の樹脂成型品のバリ検出装置。
3. 前記撮像装置は、焦点距離が３５〜８０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の樹脂成型品のバリ検出装置。
4. 前記照明装置から照射される照明光が、予め設定された所定範囲内を照射する角度に調整されたスポット光若しくは平行光であることを特徴とする請求項１記載の樹脂成型品のバリ検出装置。
5. 前記撮像装置にて撮像された撮像画像が入力される画像処理装置を備え、
   前記画像処理装置は、前記撮像画像を２値化処理し、処理した画像の高輝度領域が、予め設定された面積値又は面積割合又は樹脂成型品の端面から垂直方向の幅以上であるときに、前記薄膜状バリが存在していると判定する薄膜状バリ検出部を備えることを特徴とする請求項１記載の樹脂成型品のバリ検出装置。
6. 前記薄膜状バリとともに前記樹脂成型品に生じた欠けを検出する樹脂成型品のバリ検出装置であって、
   前記撮像装置にて撮像された撮像画像が入力される画像処理装置を備え、
   前記画像処理装置は、前記欠けの存在しない樹脂成型品の形状データを予め記憶しておき、前記撮像画像と前記形状データとのパターンマッチングにより前記欠けの検出を行う欠け検出部を備えることを特徴とする請求項１若しくは請求項５記載の樹脂成型品のバリ検出装置。
   
   
   

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