JP2014112051A - プレス部品用検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形後のプレス部品の割れを短時間で検出でき、事前準備に手間がかからないプレス部品用検査装置を提供する。
【解決手段】制御盤４は、プレス部品Ｆのエッジ部に対応する多数のエッジ部画素データを取得する画素データ演算部７を有し、画素データ演算部７は、各エッジ部画素データにエッジ部に沿って順に番号を付す。制御盤４は、判定部１０を有し、各エッジ部画素データの位置から最大Ｎ個離れた画素に囲まれる検査領域画素内において、各エッジ部画素データの番号にＮを加えた番号より大きな番号のエッジ部画素データが検査領域画素内に位置しているとプレス部品Ｆに割れが発生していると判定する一方、各エッジ部画素データの番号にＮを加えた番号より大きな番号のエッジ部画素データが検査領域画素内に位置していないとプレス部品Ｆに割れが発生していないと判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス部品の成形状態を検査するプレス部品用検査装置に関する。

従来より、プレス部品の生産ラインには、成形後のプレス部品に割れが発生しているか否かを検査する検査装置が配置されている。例えば、特許文献１に開示されているプレス部品用検査装置は、アーム部先端にカメラが取り付けられた産業用ロボットを備え、コンベアで搬送されるプレス部品を上記カメラで撮影するとともに、撮影した画像を制御部に取り込んで演算するようになっている。そして、制御部で演算して得た演算データを予め制御部に記憶された基準データと比較してプレス部品に割れが発生しているか否かを判定するようになっている。

特開２００５−１２１５９９号公報（段落００４３〜００８８欄、図１，８）

しかし、特許文献１では、プレス部品がコンベアに無造作に載置されて基準が明確でない状態で搬送されるので、撮影画像を演算して得られた演算データと上記基準データとを比較する際、基準データに対する演算データの位置補正を制御部にて行う必要があり、演算処理に時間がかかってしまう。

また、プレス部品は３次元形状であり、割れが発生する箇所はランダムであるため、カメラの姿勢を変えながら撮影する必要がある。したがって、各撮影位置に対してそれぞれ対応する基準データを事前に準備しておく必要があり、手間がかかり煩雑である。

本発明は、掛かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、成形後のプレス部品の割れを短時間で検出でき、しかも、事前準備に手間がかからないプレス部品用検査装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、撮影した画像からプレス部品に発生した割れを基準データを用いることなく判定できるよう画像処理に工夫を凝らしたことを特徴とする。

すなわち、第１の発明では、プレス部品を撮影するカメラと、該カメラに接続され、当該カメラで撮影されたプレス部品の画像を基に該プレス部品の成形状態を検査する検査手段とを備え、該検査手段は、上記カメラで撮影したプレス部品の画像を演算処理し、当該プレス部品のエッジ部に対応する多数のエッジ部画素データを取得するとともに該各エッジ部画素データに上記エッジ部に沿って順に番号を付す画素データ演算部と、上記各エッジ部画素データの位置から最大Ｎ個離れた画素に囲まれる検査領域画素内において、上記各エッジ部画素データの番号にＮを加えた番号より大きな番号のエッジ部画素データが上記検査領域画素内に位置しているとプレス部品に割れが発生していると判定する一方、上記各エッジ部画素データの番号にＮを加えた番号より大きな番号のエッジ部画素データが検査領域画素内に位置していないとプレス部品に割れが発生していないと判定する判定部とを備えていることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記検査手段は、上記各エッジ部画素データに対応するエッジ部座標データをそれぞれ取得する座標データ演算部と、該座標データ演算部で取得された各エッジ部座標データを番号１から順に基準とし、基準としたエッジ部座標データＶａ及び該エッジ部座標データＶａの番号から所定数ｎ加えた番号のエッジ部座標データＶｂ間のベクトルＶ１と、上記エッジ部座標データＶｂの番号から所定数ｍを加えた番号のエッジ部座標データＶｃ及び該エッジ部座標データＶｃの番号から所定数ｎを加えた番号のエッジ部座標データＶｄ間のベクトルＶ２とを順次演算するベクトル演算部とを備え、上記判定部は、上記エッジ部において上記ベクトルＶ１に対応する部分と上記ベクトルＶ２に対応する部分との間の角度が割れ除外角度Ｄ以下であるとプレス部品に割れが発生していると判定する一方、上記角度が割れ除外角度Ｄを超えるとプレス部品に割れが発生していないと判定するように構成されていることを特徴とする。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記検査手段は、上記撮影画像全体の各画素の色強度をそれぞれ演算するとともに、色強度が上記プレス部品表面の色強度に対応する設定値Ｗ未満である各画素を黒色の背景に変更する背景生成部と、該背景生成部で演算された撮影画像における端部の所定位置からＸ方向又はＹ方向に連続する各画素の色強度を順に調べ、色強度が上記設定値Ｗ以上変化する位置の画素をエッジ部に対応する基準画素データとして抽出する基準画素データ抽出部とを備え、上記画素データ演算部は、上記基準画素データ周りの８つの画素を周方向に順に調べ、色強度が上記設定値Ｗ以上変化する位置の画素を上記基準画素データに隣接するエッジ部対応隣接画素データとして抽出するとともに、抽出した隣接画素データを基準画素データとしてさらに当該基準画素データに隣接する隣接画素データを順次抽出していくことで上記エッジ部画素データを取得するよう構成されていることを特徴とする。

第１の発明では、各エッジ部画素データの番号にＮを加えた番号より大きな番号のエッジ部画素データが各エッジ部画素データの位置から最大Ｎ個離れた画素に囲まれる検査領域画素内に位置していると、検査領域画素内においてエッジ部が直線形状や緩やかに湾曲する形状ではなく大きく変化している形状であることが分かるので、プレス部品に割れが発生していることを知ることができる。また、割れが発生しているか否かの判定をする際に、特許文献１の如き基準データを用いる必要がなく、当該基準データに対して演算データを位置補正する際の演算処理の時間を省けるので、成形後のプレス部品の割れを短時間で検出することができる。さらに、特許文献１の如き基準データを用いる必要がないので、複数の基準データを事前に準備しておく必要がなく、手間がかからない。

第２の発明では、プレス部品のエッジ部における割れと判定されたくない変化部分について割れ判定から除外することができるので、プレス部品において発生する割れだけを確実に検出することができる。

第３の発明では、各エッジ部対応画素データを取得する際、撮影画像の全ての画素を順に演算してエッジ部対応画素データを抽出するのではなく、エッジ部周りの画素のみ順次演算してエッジ部対応画素データを抽出するので、画素データ演算部の演算負荷が減り、検査手段の演算処理を速くできる。

本発明の実施形態に係るプレス部品用検査装置の概略構成図である。 制御装置により演算した撮影画像における全画素の色強度分布を示すグラフである。 画素データ演算部により撮影画像を演算処理して多数のエッジ部画素データを取得した状態を示す図である。 エッジ部周りを演算処理して多数のエッジ部画素データを順次抽出していく演算方法を示す説明図であり、（ａ）は、基準画素データを抽出した直後の状態を、（ｂ）は、基準画素データに隣接する隣接画素データを抽出した直後の状態を、（ｃ）は、抽出した隣接画素データを基準画素データとしてさらに当該基準画素データに隣接する隣接画素データを抽出した直後の状態を示す図である。 （ａ）は、図３のＡ部を拡大して各画素を誇張した概略図であり、割れが発生しているプレス部品の検査をしている途中の状態を、（ｂ）は、（ａ）相当図であり、割れが発生していないプレス部品の検査をしている途中の状態をそれぞれ示す図である。 （ａ）は、図３のＡ部を拡大して各画素を誇張した概略図であり、判定部によりエッジ部画素データの湾曲部分が割れ判定の除外部分であるか否かを判定している途中の状態を、（ｂ）は、制御部に格納されたエッジ部座標データのリストを示す図である。 判定部により、プレス部品のエッジ部以外に割れが発生しているか否かを検査している図である。 判定部により、プレス部品の貫通孔周縁に割れが発生しているか否かを検査している図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１は、本発明の検査装置１を示す。該検査装置１は、所定の板材から３次元形状をなすプレス部品Ｆをプレス成形する車両の生産ラインに配置され、プレス部品Ｆに割れが発生しているか否かを検査するものである。

上記検査装置１は、上記プレス部品Ｆをパネル表面が上向く姿勢で載置して約０．７ｍ／ｓで略水平方向に搬送するベルト式のコンベア２を備えている。

該コンベア２の上方には、図示しない産業用ロボットのアーム先端に取り付けられたＣＣＤカメラ３が配置され、上記コンベア２で搬送されるプレス部品Ｆを上記ＣＣＤカメラ３の姿勢を変えながら撮影可能となっている。

上記ＣＣＤカメラ３には、当該ＣＣＤカメラ３で撮影されたプレス部品Ｆの撮影画像Ｐ（図３参照）を取り込み、当該撮影画像Ｐを基に上記プレス部品Ｆの成形状態を検査する制御盤４（検査手段）が接続されている。

該制御盤４は、上記ＣＣＤカメラ３による撮影画像Ｐの各画素の色強度（Ｒ値＋Ｂ値＋Ｇ値）を演算する背景生成部５を有し、該背景生成部５は、図２に示すように、横軸を色強度、縦軸を同じ色強度の画素数にしたグラフを出力するようになっている。そして、同じ色強度の画素数における最大値の３０％（設定値Ｗ）以上の色強度の領域が上記プレス部品Ｆ表面に対応する色強度の領域とし、上記背景生成部５は、上記撮影画像Ｐにおいて上記設定値Ｗ未満である各画素を黒色の背景に変更するようになっている。

また、上記制御盤４は、図４（ａ）に示すように、上記背景生成部５で演算された撮影画像Ｐにおける端部の所定位置からＹ方向に連続する各画素の色強度を順に調べ、色強度が上記設定値Ｗ以上変化する位置の画素をエッジ部に対応する基準画素データＢｐとして抽出する基準画素データ抽出部６を有している。

さらに、上記制御盤４は、上記撮影画像Ｐを演算処理する画素データ演算部７を有し、該画素データ演算部７は、図５（ａ）に示すように、上記プレス部品Ｆのエッジ部に対応する多数のエッジ部画素データＰｘを取得するとともに、該各エッジ部画素データＰｘに上記エッジ部に沿って順に番号を付すようになっている。

具体的には、上記画素データ演算部７は、図４（ｂ）に示すように、上記基準画素データＢｐ周りの８つの画素を周方向に順に調べ、色強度が上記設定値Ｗ以上変化する位置の画素を上記基準画素データＢｐに隣接するエッジ部対応隣接画素データＮｐとして抽出するようになっている。

さらに、上記画素データ演算部７は、図４（ｃ）に示すように、抽出した隣接画素データＮｐを基準画素データＢｐとしてさらに当該基準画素データＢｐに隣接する隣接画素データＮｐを順次抽出していくことで上記各エッジ部画素データＰｘを取得するよう構成されている。

尚、上記画素データ演算部７は、図３の矢印Ｘ１，Ｘ２で示すように、基準画素データＢｐから撮影画像Ｐの端部までＸ１方向に順次隣接データＮｐを抽出した後、基準画素データＢｐから撮影画像Ｐの端部までＸ２方向に順次隣接データＮｐを抽出するようになっている。

また、上記制御盤４は、上記各エッジ部画素データＰｘに対応するエッジ部座標データＣｄをそれぞれ取得する座標データ演算部８を有している。

該座標データ演算部８で演算された各エッジ部座標データＣｄは、図６（ｂ）に示すように、リストＬとして上記制御盤４に格納されるようになっている。

さらに、上記制御盤４は、上記プレス部品Ｆのエッジ部の形状を特定するためのベクトル演算部９を有している。該ベクトル演算部９は、図６（ａ）に示すように、上記座標データ演算部８で取得された各エッジ部座標データＣｄを番号１から順に基準とし、基準としたエッジ部座標データＶａ及び該エッジ部座標データＶａの番号から所定数ｎ加えた番号のエッジ部座標データＶｂ間のベクトルＶ１と、上記エッジ部座標データＶｂの番号から所定数ｍ加えた番号のエッジ部座標データＶｃ及び該エッジ部座標データＶｃの番号から所定数ｎ加えた番号のエッジ部座標データＶｄ間のベクトルＶ２とを順次演算するようになっている。

例えば、もし仮に図６（ａ）に示すように各エッジ部座標データＣｄに番号を付すとともに、エッジ部座標データＶａを１１番のエッジ部座標データＣｄとし、且つ、ｎ＝３,ｍ＝１０とすると、上記ベクトル演算部９は、エッジ部座標データＶｂを１４番、エッジ部座標データＶｃを２４番、エッジ部座標データＶｄを２７番としてベクトルＶ１，Ｖ２を演算するようになっている。尚、上記所定数ｎ，ｍは任意に設定することができる。

そして、上記制御盤４は、プレス部品Ｆに割れが発生しているか否かを判定する判定部１０を有し、該判定部１０は、上記各エッジ部画素データＰｘの位置から最大Ｎ個離れた画素に囲まれる検査領域画素Ｒ内において、上記各エッジ部画素データＰｘの番号にＮを加えた番号より大きな番号のエッジ部画素データＰｘが上記検査領域画素Ｒ内に位置しているとプレス部品Ｆに割れが発生している判定する一方、上記各エッジ部画素データＰｘの番号にＮを加えた番号より大きな番号のエッジ部画素データＰｘが検査領域画素Ｒ内に位置していないとプレス部品Ｆに割れが発生していないと判定するように構成されている。

例えば、もし仮に図５に示すように各エッジ部画素データＰｘに番号を付すとともに、１１番のエッジ部画素データＰｘの位置から最大４個離れた画素に囲まれた領域を検査領域画素Ｒとすると、割れが発生していないプレス部品Ｆの場合、図５（ｂ）に示すように、検査領域画素Ｒ内には、１１番のエッジ部画素データＰｘに４を加えた番号１５より大きな番号のエッジ部画素データＰｘが位置していないので、上記判定部１０は割れが発生していないと判定するが、割れが発生しているプレス部品Ｆの場合、図５（ａ）に示すように、検査領域画素Ｒ内には、１１番のエッジ部画素データＰｘに４を加えた番号１５より大きな番号２５，２６，２７のエッジ部画素データＰｘが位置しているので、上記判定部１０は割れが発生していると判定するようになっている。

また、上記判定部１０は、図６（ａ）に示すように、上記プレス部品Ｆのエッジ部において上記ベクトルＶ１に対応する部分とベクトルＶ２に対応する部分との間の角度θが割れ除外角度Ｄ（６０度）以下であるとプレス部品Ｆに割れが発生していると判定する一方、上記角度θが割れ除外角度Ｄを超えるとプレス部品Ｆに割れが発生していないと判定するように構成されている。尚、上記割れ除外角度Ｄは任意に設定することができる。

さらに、上記制御盤４は、図７に示すように、上記背景生成部５で演算された撮影画像Ｐにおける端部の複数の所定位置からＸ方向又はＹ方向に連続する各画素の色強度を順に調べ、色強度が上記設定値Ｗ以上の部分から設定値Ｗ未満になった位置の画素の番号に所定数ｓ（図７ではｓ＝８）を加えた番号の画素の色強度が上記設定値Ｗ以上であるとプレス部品Ｆのエッジ部以外に割れが発生していると判定するようになっている。

以上より、本発明の実施形態によると、各エッジ部画素データＰｘの番号にＮを加えた番号より大きな番号のエッジ部画素データＰｘが各エッジ部画素データＰｘの位置から最大Ｎ個離れた画素に囲まれる検査領域画素Ｒ内に位置していると、上記検査領域画素Ｒ内においてエッジ部が直線形状や緩やかに湾曲する形状ではなく大きく変化している形状であることが分かるので、プレス部品Ｆに割れが発生していることを知ることができる。また、撮影画像Ｐのエッジ部周りだけを演算処理して割れが発生しているか否かを判定するので、特許文献１の如き基準データを用いる必要がなく、当該基準データに対して演算データを位置補正する際の演算処理の時間を省けるので、成形後のプレス部品Ｆの割れを短時間で検出することができる。さらに、特許文献１の如き基準データを用いる必要がないので、複数の基準データを事前に準備しておく必要がなく、手間がかからない。

また、プレス部品Ｆのエッジ部における割れと判定されたくない変化部分について割れ判定から除外することができるので、プレス部品Ｆにおいて発生する割れだけを確実に検出することができる。

さらに、各エッジ部対応画素データＰｘを取得する際、撮影画像Ｐの全ての画素を順に演算してエッジ部対応画素データＰｘを抽出するのではなく、エッジ部周りの画素のみ順次演算してエッジ部対応画素データＰｘを抽出するので、画素データ演算部７の演算負荷が減り、プレス部品用検査装置１の演算処理を速くできる。

尚、本発明の検査装置１は、図８に示すように、プレス部品Ｆの貫通孔Ｆ１のエッジ部（貫通孔周縁）についても、上記制御盤４における上述と同様の演算により割れが発生しているか否かを判定することができる。

また、本発明の実施形態では、制御盤４が上記背景生成部５で演算された撮影画像Ｐにおける端部の所定位置からＹ方向に連続する各画素の色強度を順に調べて基準画素データＢｐを抽出しているが、これに限らず、Ｘ方向に連続する各画素の色強度を順に調べて基準画素データＢｐを抽出してもよい。

さらに、判定部１０にて判定した結果を撮影画像Ｐにおいて視覚的に分かり易くするために、各エッジ部画素データＰｘのうち、割れと判定された各画素を他の画素と異なる色に変更して表示するようにしてもよい。

それに加えて、本発明の実施形態の検査装置１は、車両の生産ラインに配置されているが、特に車両の生産ラインに配置されている必要はなく、配置場所にこだわらない。

本発明は、プレス部品の成形状態を検査するプレス部品用検査装置に適している。

１ プレス部品用検査装置
３ ＣＣＤカメラ
４ 制御盤（検査手段）
５ 背景生成部
６ 基準画素データ抽出部
７ 画素データ演算部
８ 座標データ演算部
９ ベクトル演算部
１０ 判定部
Ｂｐ 基準画素データ
Ｆ プレス部品
Ｎｐ 隣接画素データ
Ｐ 撮影画像
Ｐｘ エッジ部画素データ
Ｒ 検査領域画素
Ｖ１，Ｖ２ ベクトル
Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ エッジ部座標データ

Claims (3)

1. プレス部品を撮影するカメラと、
   該カメラに接続され、当該カメラで撮影されたプレス部品の画像を基に該プレス部品の成形状態を検査する検査手段とを備え、
   該検査手段は、上記カメラで撮影したプレス部品の画像を演算処理し、当該プレス部品のエッジ部に対応する多数のエッジ部画素データを取得するとともに該各エッジ部画素データに上記エッジ部に沿って順に番号を付す画素データ演算部と、
   上記各エッジ部画素データの位置から最大Ｎ個離れた画素に囲まれる検査領域画素内において、上記各エッジ部画素データの番号にＮを加えた番号より大きな番号のエッジ部画素データが上記検査領域画素内に位置しているとプレス部品に割れが発生していると判定する一方、上記各エッジ部画素データの番号にＮを加えた番号より大きな番号のエッジ部画素データが検査領域画素内に位置していないとプレス部品に割れが発生していないと判定する判定部とを備えていることを特徴とするプレス部品用検査装置。
2. 請求項１に記載のプレス部品用検査装置において、
   上記検査手段は、上記各エッジ部画素データに対応するエッジ部座標データをそれぞれ取得する座標データ演算部と、
   該座標データ演算部で取得された各エッジ部座標データを番号１から順に基準とし、基準としたエッジ部座標データＶａ及び該エッジ部座標データＶａの番号から所定数ｎ加えた番号のエッジ部座標データＶｂ間のベクトルＶ１と、上記エッジ部座標データＶｂの番号から所定数ｍを加えた番号のエッジ部座標データＶｃ及び該エッジ部座標データＶｃの番号から所定数ｎを加えた番号のエッジ部座標データＶｄ間のベクトルＶ２とを順次演算するベクトル演算部とを備え、
   上記判定部は、上記エッジ部において上記ベクトルＶ１に対応する部分と上記ベクトルＶ２に対応する部分との間の角度が割れ除外角度Ｄ以下であるとプレス部品に割れが発生していると判定する一方、上記角度が割れ除外角度Ｄを超えるとプレス部品に割れが発生していないと判定するように構成されていることを特徴とするプレス部品用検査装置。
3. 請求項１又は２に記載のプレス部品用検査装置において、
   上記検査手段は、上記撮影画像全体の各画素の色強度をそれぞれ演算するとともに、色強度が上記プレス部品表面の色強度に対応する設定値Ｗ未満である各画素を黒色の背景に変更する背景生成部と、
   該背景生成部で演算された撮影画像における端部の所定位置からＸ方向又はＹ方向に連続する各画素の色強度を順に調べ、色強度が上記設定値Ｗ以上変化する位置の画素をエッジ部に対応する基準画素データとして抽出する基準画素データ抽出部とを備え、
   上記画素データ演算部は、上記基準画素データ周りの８つの画素を周方向に順に調べ、色強度が上記設定値Ｗ以上変化する位置の画素を上記基準画素データに隣接するエッジ部対応隣接画素データとして抽出するとともに、抽出した隣接画素データを基準画素データとしてさらに当該基準画素データに隣接する隣接画素データを順次抽出していくことで上記エッジ部画素データを取得するよう構成されていることを特徴とするプレス部品用検査装置。