JP6337822B2 - 検査装置、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ワークが良品であるか否かについて判定する検査装置、およびプログラムに関するものである。

従来、検査装置では、製造工程において搬送コンベアに固定されているカメラでワークを撮像し、この撮像したワークの画像に対して所定の画像認識処理を行うことで、ワークが良品であるか否かを判定するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。ワークは、製品を製造する際に製造中間段階の生成物（すなわち、完成前の製品）である。

特開２００１−２６８５０９号公報

上記特許文献１の検査装置では、上述の如く、搬送コンベアに固定されているカメラでワークを撮像する。しかし、ワークは、その種類によって形状が異なる場合がある。このため、搬送コンベアに固定されているカメラでワークを撮像すると、画像認識処理に適切な撮影画像がカメラによって得られない恐れがある。したがって、複数種のワークについてワークが良品であるか否かを判定することができない恐れがある。

本発明は上記点に鑑みて、複数種の複数種のワークについてワークが良品であるか否かを判定することを可能にした検査装置、およびプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、作業者の両手が自由になるように作業者に携帯される検査装置であって、
検査対象であるワークの種類を示す識別指標を読み込む読込機器（１１）と、
ワークを撮像する撮影機器（２１）と、
複数種のワークの基準画像を記憶する記憶手段（４６ａ）と、
読込機器がワークの識別指標を読み込んだとき、撮影機器によってワークを撮像させて撮像画像を取得し、記憶手段により記憶される複数種のワークの基準画像のうち読込機器により読み込まれた識別指標に対応するワークの基準画像を選択し、この選択されたワークの基準画像に撮像画像を照合してワークが良品であるか否かを判定する検査手段（Ｓ２３０、Ｓ２４０、Ｓ２５０）と、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、撮影機器は、固定されていなく、作業者に携帯されている。このため、作業者が撮影機器およびワークの間の距離や撮影機器の向きを調整することにより、ワークの形状に応じてワークを適切に撮像することができる。したがって、ワークの種類に対応して検査に適したワークの撮影画像を取得することができる。よって、複数種のワークについてワークが良品であるか否かを判定することが可能になる。これにより、作業者の判定能力に有無に関係なく、複数種のワークについて、ワークが良品であるか否かを判定することができる。

これに加えて、請求項１に記載の発明によれば、読込機器によってワークの識別指標を読み込ませて、撮影機器によってワークを撮像させると、自動的に、ワークが良品であるか否かを判定することができる。さらに、検査装置は、そもそも、作業者の両手が自由になるように作業者に携帯される。このため、検査装置がワークが良品であるか否かを判定する際に、作業者は、撮影画像の照合等の検査の作業を実施する必要も無く、ハンズフリーの状態になる。このため、作業者は、検査以外の他の作業をしつつ、ワークの判定を行うことができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態における検査装置の構成を示す図である。 図１の検査装置を構成するタブレットである。 図１の検査装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１の検査装置が作業者の頭部に帽子を介して装着された状態を示す図である。 図１の検査装置の検査対象であるワークが搬送コンベアで搬送される状態を示す図である。 （ａ）図３のタブレットのマイクロコンピュータの検査処理を示すフローチャートであり、（ｂ）図３のコードリーダの作動を示すフローチャートであり、（ｃ）図３のカメラの作動を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における検査装置の電気的構成を示すブロック図である。 第２実施形態における検査装置が作業者の頭部に帽子を介して装着された状態を示す正面図である。 第２実施形態における検査装置が作業者の頭部に帽子を介して装着された状態を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
次に、本発明の検査装置１の第１実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。

本実施形態の検査装置１は、熱交換器等の製品の製造工程において、ワーク３（図５参照）が良品であるか否かを判定する検査装置である。ワーク３は、熱交換器を製造する際に製造中間段階の生成物（すなわち、完成前の熱交換器）である。

具体的には、検査装置１は、図１に示すように、コードリーダ１０、カメラ２０、およびバッテリ３０を備える。さらに、検査装置１は、図２のタブレット４０を備える。

コードリーダ１０は、図３に示すように、コードリーダ部１１、照明部１２、レーザポインタ部１３、および無線部１４を備える。

コードリーダ部１１は、光を出射する光源を備え、この光源から光をレンズ１０ａを通して出射してから看板４（図５参照）で反射されてレンズ１０ａを通して受光される反射光によってコードを読み込むための周知の光学式コードリードである。

本実施形態の看板４は、コードが表示されている表示板である。コードは、ワーク３の種類を示す識別指標である。コードとしては、ＱＲコード（登録商標）やバーコードなどの各種のコードが用いられる。

照明部１２は、レンズ１０ａを通してワーク３およびその周辺を照明する。レーザポインタ部１３は、レンズ１０ａを通してレーザ光線をポインタとして照射する。レーザポインタ部１３は、コードリーダ部１１がコードを読み込む被読込領域にレーザ光線をポインタとして照射して作業者が被読込領域を認識することを補助する。そして、無線部１４は、アンテナや無線回路等から構成されて、タブレット４０の無線部４１との間で無線通信する。

カメラ２０は、カメラ部２１および無線部２２を備える。カメラ部２１は、レンズ２０ａを介して受光される光によって被撮影対象としてのワーク３を撮像する。無線部２２は、アンテナや無線回路等から構成されて、タブレット４０の無線部４２との間で無線通信する。

バッテリ３０は、ハーネス３１等を介してコードリーダ１０やカメラ２０に直流電力を供給する二次電池である。

タブレット４０は、作業者に携帯可能に構成されている携帯端末であって、図３に示すように、無線部４１、４２、アンプ４３、スピーカ４４、タッチパネル４５、およびマイクロコンピュータ（図中マイコンと記す）４６を備える。

無線部４１は、アンテナや無線回路等から構成されて、コードリーダ１０の無線部１４との間で無線通信する。無線部４２は、アンテナや無線回路等から構成されて、カメラ２０の無線部２２との間で無線通信する。

本実施形態において、無線部４１、１４の間の無線通信には、各種の近距離無線通信が用いられる。同様に、無線部４２、２２の間の無線通信とには、各種の近距離無線通信が用いられる。近距離無線通信としては、Bluetooth（登録商標）やWi-Fi（登録商標）を用いることができる。

アンプ４３は、マイクロコンピュータ４６から出力されるアナログ信号を電圧増幅して増幅信号を出力する。スピーカ４４は、アンプ４３から出力される増幅信号を音に変換して出力する。タッチパネル４５は、透明のキー入力操作部と表示パネルとを組み合わせた表示ディスプレイ装置である。

マイクロコンピュータ４６は、ＣＰＵ、メモリ、デジタル−アナログ変換回路などから構成されている。マイクロコンピュータ４６は、予めメモリに記憶されているコンピュータプログラムにしたがって、検査処理を実行する。検査処理は、コードリーダ１０から取得するコード、およびカメラ２０により取得した撮影画像に基づいて、ワーク３が良品であるか否かを判定する判定処理である。

メモリには、後述するように、複数種の基準画像が予め記憶されている。基準画像は、静止画、或いは動画からなるもので、ワーク３が良品であるか否かを判別するために用いられる。１つの基準画像には、良品であるワーク３を示す良品画像と不良品であるワーク３を示す不良品画像とが含まれる。デジタル−アナログ変換回路は、ＣＰＵの指令に基づいて音声を示すアナログ信号を出力する。

このように構成されている本実施形態では、検査装置１では、コードリーダ１０、カメラ２０、およびバッテリ３０は、図４に示すように、作業者が被る帽子５０に装着されている。

ここで、コードリーダ１０のレンズ１０ａとカメラ２０のレンズ２０ａとが作業者の前方に向くように配置されている。コードリーダ１０は、レーザ光が照射される領域がコードリーダ部１１の被読込領域に一致するように設定されている。これに加えて、タブレット４０は、作業者のポケットに収納されている。

以上のように構成される検査装置１は、ウェアラブル型装置として、作業者の両手が自由になるように作業者に携帯されている。

次に、本実施形態の検査装置１の作動について図５、図６（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

検査装置１は、製品の製造工程において、搬送コンベア５（図５参照）で順次搬送されるワーク３を良品であるか否かを判定するために用いられる。搬送コンベア５は、ワーク３および看板４を順次搬送する。看板４には、ワーク３毎にワーク３の近くに配置されるもので、ワーク３の種類を示すコードが表示されている。

図６（ａ）は、タブレット４０のマイクロコンピュータ４６の検査処理を示すフローチャートである。マイクロコンピュータ４６は、図６（ａ）のフローチャートにしたがって、検査処理を実行する。図６（ｂ）はコードリーダ１０の作動を示すフローチャートである。図６（ｃ）は、カメラ２０の作動を示すフローチャートである。

まず、コードリーダ１０の電源がオンされると、レーザポインタ部１３は、レーザ光をレンズ１０ａを通してポインタとして出射する（ステップ１００）。これに加えて、コードリーダ部１１は、光源から光をレンズ１０ａを通して出射させるとともに、レンズ１０ａを通して受光される光に基づいてコードを読み込むことを繰り返し試みる。

まず、作業者は、搬送コンベア５により搬送される検査対象としてのワーク３の形状に応じて、カメラ２０およびワーク３の間の距離やレンズ２０ａの向きを調整する。

つまり、作業者は、後述するワーク３の判定に適した撮像画像をカメラ２０によって取得するために、ワーク３の形状に合わせて、カメラ２０の位置とレンズ２０ａの向きとを調整する。

さらに、作業者は、レーザポインタ部１３から出射されるレーザ光が看板４に当たるように頭を看板４側に向ける。これに伴い、コードリーダ部１１の被読込領域内に看板４が入る。被読込領域とは、コードリーダ部１１がコードを読み込む領域である。

このとき、コードリーダ部１１は、看板４からコードを含む光をレンズ１０ａを通して受光して、この受光した光によってコードを読み込む。つまり、コードリーダ部１１は、看板４に表示されるコードを識別することができる。この識別されたコードを示すコード信号は、コードリーダ部１１から無線部１４に送られる。そして、このコード信号は、無線部１４から電波を介してタブレット４０の無線部４１に送信される（ステップ１２０）。

一方、タブレット４０のマイクロコンピュータ４６は、無線部４１を介してコードリーダ１０の無線部１４からコード信号を受信すると、ステップ２００においてＹＥＳと判定する。

すると、マイクロコンピュータ４６は、上記コード信号からコードを抽出するとともに、メモリ４６ａに予め記憶された複数種の基準画像のうち上記コードに対応する基準画像を選択する（ステップ２１０）。

次に、マイクロコンピュータ４６は、ステップ２２０において、コードリーダ１０に対してワーク３を照明させるための照明指令信号を無線部４１から電波を介して送信する。この照明指令信号はコードリーダ１０の無線部１４で受信されると、この照明指令信号は照明部１２に送られる。すると、照明部１２は、照明光をレンズ１０ａを通してワーク３に出射する。このため、ワーク３およびその周辺が照明されて明るくなる。

次に、マイクロコンピュータ４６は、ステップ２３０において、カメラ部２１に対してワーク３の撮像を指令するための撮像信号を無線部４２から電波を介して送信させる。この撮像信号は、カメラ２０の無線部２２で受信されると、この撮像信号はカメラ部２１に送られる。これに伴い、カメラ部２１はレンズ２０ａを介して受光される光によってワーク３を撮像して撮像画像を取得する。

つまり、コードリーダ部１１が看板４からコードを読み込むことをトリガーとしてカメラ部２１によってワーク３を撮像させてワーク３の撮像画像を取得することになる。これに伴い、カメラ部２１は、撮像画像を含む撮像画像信号を無線部２２から電波を介して送信させる（ステップ３１０）。

その後、撮像画像信号は、タブレット４０の無線部４２を介してマイクロコンピュータ４６に受信される。このとき、マイクロコンピュータ４６は、無線部４２を介して撮像画像信号（すなわち、撮像画像）を受信したとして、ステップ２４０において、ＹＥＳと判定する。

次に、マイクロコンピュータ４６は、撮像画像信号から撮影画像を抽出し、この抽出した撮影画像を上記選択した基準画像に照合してワーク３が良品であるか否かを判定する（ステップ２５０）。

このとき、マイクロコンピュータ４６は、ワーク３が良品であるとしてステップ２５０でＹＥＳと判定した場合には、デジタル−アナログ変換回路から第1アナログ信号をアンプ４３に出力させる。第1アナログ信号は、ワーク３が良品である旨を示す音声情報を含む信号である。第1アナログ信号はアンプ４３で電圧増幅されてスピーカ４４に出力される。このため、ワーク３が良品であることを示す音（例えば、“ピンポン”）がスピーカ４４から出力される。

一方、マイクロコンピュータ４６は、ワーク３が不良品であるとしてステップ２５０でＮＯと判定したとき、デジタル−アナログ変換回路から第２アナログ信号をアンプ４３に出力させる。第２アナログ信号は、ワーク３が不良品である旨を示す音声情報を含む信号である。第２アナログ信号は、アンプ４３で電圧増幅されてスピーカ４４に出力される。このため、ワーク３が不良品である旨を示す音（例えば、“ブー”）がスピーカ４４から出力される。

このようにスピーカ４４から出力される音声情報によってワーク３が良品であるか否かの判定結果を作業者に通知することができる。

以上説明した本実施形態によれば、検査装置１は、作業者の両手が自由になるように作業者に携帯されるウェアラブル型装置であって、検査対象であるワーク３の種類を示すコードを読み込むコードリーダ１０と、ワーク３を撮像するカメラ２０とを備える。タブレット４０のマイクロコンピュータ４６は、コードリーダ１０が看板４からコードを読み込むことをトリガーとして、カメラ２０によってワーク３を撮像させて撮像画像を取得する。マイクロコンピュータ４６は、メモリ４６ａにより予め記憶される複数種のワーク３の基準画像のうちコードリーダ１０により読み込まれたコードに対応するワーク３の基準画像を選択し、この選択されたワーク３の基準画像に撮像画像を照合してワーク３が良品であるか否かを判定する。

以上により、カメラ２０は、固定されていなく、作業者に携帯されている。このため、作業者がその頭の位置や向きを変えて、カメラ２０およびワーク３の間の距離やカメラ２０の向きを調整することができる。よって、ワーク３の形状に応じてワーク３を適切に撮像することができる。したがって、ワーク３の種類に対応して検査に適したワーク３の撮影画像を取得することができる。よって、複数種のワーク３についてワーク３が良品であるか否かを判定することが可能になる。

これに加えて、本実施形態によれば、コードリーダ部１１によって看板４からコードを読み込ませて、カメラ２０によってワーク３を撮像させると、自動的に、タブレット４０がワーク３が良品であるか否かを判定することができる。そして、検査装置１は、そもそも、作業者の両手が自由になるように作業者の頭部に携帯される。このため、検査装置１がワーク３が良品であるか否かを判定する際に、作業者は、撮影画像の照合等の検査の作業を実施する必要も無く、ハンズフリーの状態になる。このため、作業者は、検査以外の他の作業（例えば、ネジ締め）をしつつ、ワーク３の判定を行うことができる。

さらに、本実施形態では、検査装置１の判定には、作業者の目視を必要としていない。このため、検査装置１の判定に並行して、作業者の目視によりワーク３が良品であるか否かを判定することができる。このため、ワーク３についてダブルチェックを実施することができる。

本実施形態では、検査装置１を携帯すれば、誰でも（例えば、判定能力が無い者であっても）検査を行うことができる。すなわち、作業者の判定能力に有無に関係なく、複数種のワーク３について、ワーク３が良品であるか否かを判定することができる。よって、生産ラインにおける作業者の誰もが検査を行うことができ、別作業の合間の所望タイミングに検査を行うこともできる。

本実施形態では、コードリーダ１０は、コードリーダ部１１によってコードが読み込まれた際に照明部１２によってワーク３を照明してワーク３およびその周知を明るくすることができる。このため、暗い場所でも良好なワーク３の撮影画像を取得することができる。

本実施形態では、コードリーダ１０は、コードリーダ部１１がコードを読み込む被読込領域にレーザ光線をポインタとして照射して作業者が被読込領域を認識することを補助する。このため、コードリーダ部１１が容易にコードを読み込むことができる。
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、コードリーダ１０とカメラ２０をそれぞれ独立して構成した例について説明したが、これに代えて、コードリーダ１０とカメラ２０を一体化して構成した本第２実施形態について説明する。

図７に本第２実施形態の検査装置１の電気的構成を示す。図７において、図３と同一の符号は、同一のものを示し、その説明を省略する。

図７の検査装置１では、カメラ２０Ａが図３中のカメラ２０に代えて用いられて、かつ図３中のコードリーダ１０が省略されている。

カメラ２０Ａは、図３のカメラ２０に図３のコードリーダ１０を組み合わせた構成になっている。このため、カメラ２０Ａは、コードリーダ部１１、照明部１２、レーザポインタ部１３、および無線部１４、２２、およびカメラ部２１を１つのケースに収納した構成になっている。

このように構成される本実施形態のカメラ２０Ａは、図８、図９に示すように、帽子５０を介して作業者の頭部に装着されている。本実施形態のカメラ２０Ａは、帽子５０に対してバンド５１によって保持されている。バッテリ３０およびタブレット４０は、作業者のポケットに収納されている。このことにより、本実施形態の検査装置１は、上記第１実施形態と同様、ウェアラブル型装置として、作業者の両手が自由になるように作業者に携帯されることになる。

（他の実施形態）
（１）上記第１、第２の実施形態では、検査装置１を構成する携帯端末として、タブレット４０を用いた例について説明したが、これに限らず、携帯端末としては、検査処理を実行するＣＰＵ、複数種の基準画像を記憶するメモリ４６ａ、および無線部４１、４２を備え、かつ携帯可能に構成されているものであれば、各種の携帯端末を用いることができる。

（２）上記第１実施形態では、タブレット４０は、互いに異なる無線部４１、４２を用いてコードリーダ１０、カメラ２０と無線通信した例について説明したが、これに代えて、タブレット４０が共通の無線部４１（或いは、４２）を用いてコードリーダ１０、カメラ２０と無線通信してもよい。つまり、タブレット４０は、１つの無線部によってコードリーダ１０、カメラ２０と無線通信してもよい。

（３）上記第１、第２の実施形態では、熱交換器のワーク３を検査装置１の検査対象とした例について説明したが、これに限らず、熱交換器以外の製品のワーク３を検査装置１の検査対象としてもよい。

（４）上記第１、第２の実施形態では、検査装置１を帽子５０を介して作業者の頭部に装着した例について説明したが、これに限らず、作業者の両手が自由になるのであれば、検査装置１を作業者のうち頭部以外の指、腕、耳、顔などの各種の部位に装着してもよい。

（５）上記第１、第２の実施形態では、検査装置１において、本発明の検査手段（ステップ２３０、２４０、２５０）としてマイクロコンピュータ４６を機能させるコンピュータプログラムを用いた例について説明したが、これに代えて、検査装置１において、本発明の検査手段（ステップ２３０、２４０、２５０）をハードウェア構成により機能させてもよい。

（６）上記第１実施形態では、コードリーダ１０、カメラ２０、バッテリ３０、およびタブレット４０から構成される検査装置１を本発明の検査装置とした例について説明したが、これに代えて、コードリーダ１０、カメラ２０、バッテリ３０、およびタブレット４０のそれぞれの機能を一体化した装置を本発明の検査装置としてもよい。つまり、コードリーダ１０、カメラ２０、バッテリ３０、およびタブレット４０のそれぞれの機能を１つのケース内に配置した装置を本発明の検査装置としてもよい。

（７）上記第１、第２の実施形態では、検査装置１の判定結果を音声により作業者に通知した例について説明したが、これに代えて、表示や振動などにより検査装置１の判定結果を作業者に通知してもよい。さらに、検査装置１の判定結果をメモリに記憶させてもよい。

（８）上記第１、第２の実施形態では、コード（すなわち、識別指標）を看板４に表示させた例について説明したが、これに代えて、ワーク３自体にコードを表示させてもよい。

（９）上記第１、第２の実施形態では、作業者によって目視により良品であるか否かを識別可能であるワーク３を、検査装置１の検査対象とした例について説明したが、これに限らず、作業者の目視により良品であるか否かを識別不可能であるワーク３を、検査装置１の検査対象としてもよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

次に、特許請求の範囲と上記実施形態の構成要素との対応関係について説明する。

ステップ２３０、２４０、２５０が本発明の検査手段を構成し、ステップ２６０、２６１が本発明の通知制御手段に対応し、ステップ２２０が本発明の照明制御手段に対応している。

１ 検査装置
１０ コードリーダ
１１ コードリーダ部（読込機器）
１２ 照明部
１３ レーザポインタ部
１４ 無線部
２０ カメラ
２１ カメラ部（撮影機器）
２２ 無線部
３０ バッテリ
４０ タブレット
４１、４２ 無線部
４３ アンプ
４４ スピーカ（通知機器）
４５ タッチパネル
４６ マイクロコンピュータ
４６ａ メモリ（記憶手段）

Claims (5)

1. 作業者の両手が自由になるように前記作業者に携帯される検査装置であって、
   検査対象であるワークの種類を示す識別指標を読み込む読込機器（１１）と、
   前記ワークを撮像する撮影機器（２１）と、
   複数種の前記ワークの基準画像を記憶する記憶手段（４６ａ）と、
   前記読込機器が前記ワークの識別指標を読み込むことをトリガーとして、前記撮影機器によって前記ワークを撮像させて撮像画像を取得し、前記記憶手段により記憶される前記複数種のワークの基準画像のうち前記読込機器により読み込まれた識別指標に対応する前記ワークの基準画像を選択し、この選択された前記ワークの基準画像に前記撮像画像を照合して前記ワークが良品であるか否かを判定する検査手段（Ｓ２３０、Ｓ２４０、Ｓ２５０）と、を備えることを特徴とする検査装置。
2. 前記作業者に情報を通知する通知機器（４４）と、
   前記検査手段により判定された判定結果を示す前記情報を前記通知機器によって前記作業者に通知させる通知制御手段（Ｓ２６０、Ｓ２６１）と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記撮影機器の撮影対象としての前記ワークを照明する照明部（１２）と、
   前記検査手段は、前記読込手段が前記ワークの識別指標を読み込んだ後、前記撮影機器によって前記ワークを撮像する際に、前記撮影対象としての前記ワークを照明させるように前記照明装置を制御する照明制御手段（Ｓ２２０）と、
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
4. 前記読込機器が前記識別指標を読み込む被読込領域にレーザ光線をポインタとして出力して前記作業者が前記被読込領域を認識することを補助するレーザポインタ（１３）を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の検査装置。
5. 検査対象であるワークの種類を示す識別指標を読み込む読込機器（１１）と、前記ワークを撮像する撮影機器（２１）と、複数種の前記ワークの基準画像を記憶する記憶手段（４６ａ）と、を備え、作業者の両手が自由になるように前記作業者に携帯される検査装置に適用されるプログラムであって、
   前記読込機器が前記ワークの識別指標を読み込むことをトリガーとして、前記撮影機器によって前記ワークを撮像させて撮像画像を取得し、前記記憶手段により記憶される複数種のワークの基準画像のうち前記読込機器により読み込まれた識別指標に対応する前記ワークの基準画像を選択し、この選択された前記ワークの基準画像に前記撮像画像を照合して前記ワークが良品であるか否かを判定する検査手段（Ｓ２３０、Ｓ２４０、Ｓ２５０）として、コンピュータを機能させるプログラム。

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