JP6626241B2 - 対象物検査装置 - Google Patents

Description

この発明は、検査対象物を撮像して、良品であるか不良品であるかを検査する装置に関するものである。

ボルトなどの頭部を有する軸体を検査するための装置として、特許文献１に記載のものがある。この検査装置は、回転する円盤の周囲に切り欠きを設け、これに軸体の頭部を保持し、カメラによって軸体を撮像して検査を行うものである。この検査装置によれば、軸体を効率よく、しかも正確に検査することができる。

特開２０１２−１６６９３３

しかしながら、上記従来技術では、頭部によって軸体を支え、移動させながら検査を行うようにしている。このため、ピンなどのように頭部のないものは、検査を行うことができないという問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解決して、頭部がなく吊り下げて保持することの困難な対象物に対し、効率よく正確に検査することのできる検査装置を提供することを目的とする。

(1)この発明に係る対象物検査装置は、検査対象物を保持部に保持して所定方向に移動させる保持移動手段であって、少なくとも前記保持部の底面が透明性を有する部材で構成された保持移動手段と、前記保持部に保持された検査対象物を撮像する第一の撮像手段と、前記透明性を有する部材を介して前記保持部に保持された検査対象物を撮像する第二の撮像手段と、前記第一の撮像手段、第二の撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて、検査対象物の欠陥の有無を判断する判断手段とを備えている。

したがって、どのような形状のものであっても(特に、頭部のない形状であっても）、その両面の検査を行うことができる。

(2)この発明に係る対象物検査装置は、保持移動手段は、上面に複数の保持部を有し、回転駆動される円盤であることを特徴としている。

したがって、対象物を回転移動させながら検査を行うことができる。

(3)この発明に係る対象物検査装置は、前記複数の各保持部を直接的または間接的に検出する検出手段と、検出手段の出力に基づいて、前記第一の撮像手段、前記第二の撮像手段の撮像タイミングを決定する制御手段とをさらに備えたことを特徴としている。

したがって、適切なタイミングにて撮像を行うことができる。

(4)この発明に係る対象物検査装置は、判断手段によって不良品であると判断された検査対象物を不良品排出通路に排出する不良品排出手段と、判断手段によって良品であると判断された検査対象物を良品排出通路に排出する良品排出手段とをさらに備え、制御手段は、検出手段の出力に基づいて、前記不良品排出手段および良品排出手段の排出タイミングを決定することを特徴としている。

したがって、適切に良品と不良品を区分して排出することができる。

(5)この発明に係る対象物検査装置は、保持移動手段の保持部に向けて検査対象物を搬送する搬送手段をさらに備えたことを特徴としている。

したがって、検査対象物を自動的に供給することができる。

(6)この発明に係る対象物検査装置は、搬送手段は、検査対象物を一旦停止させ、当該停止を解除することによって前記保持部に向けて検査対象物を送り出す一旦停止手段を備えており、前記制御手段は、検出手段の出力に基づいて、前記一旦停止手段の停止解除のタイミングを決定することを特徴としている。

したがって、検査対象物を１つずつ適切に保持部に送り出すことができる。

(7)この発明に係る対象物検査装置は、搬送手段は、前記保持部の移動方向側に、開放、閉鎖可能なゲート手段を備えており、前記制御手段は、一旦停止させた検査対象物を送り出す際に、前記ゲート手段を開放することを特徴としている。

したがって、保持部に適切に収納されなかった検査対象物によって、装置が損壊するおそれがない。

(8)この発明に係る検査方法は、検査対象物を保持部に保持して所定方向に移動させながら、検査対象物を検査する検査方法であって、前記保持部を透明性を有する部材で構成し、保持部に保持された検査対象物を上面および下面から撮像して検査を行うようにしている。

したがって、どのような形状のものであっても(特に、頭部のない形状であっても）、その両面の検査を行うことができる。

この発明において、「保持移動手段」は、実施形態においては円盤６がこれに対該当する。

「第一の撮像手段」は、実施形態においては、上カメラ２４がこれに該当する。

「第二の撮像手段」は、実施形態においては、下カメラ２６がこれに該当する。

「判断手段」は、実施形態においては、ＣＰＵ８０および制御プログラム８８がこれに該当する。

この発明の一実施形態による検査装置の概要を示す図である。 円盤６の詳細を示す図である。 ハードウエア構成を示す図である。 搬送部の詳細を示す図である。 搬送部の詳細を示す図である。 検査対象物である割ピンを示す図である。 制御プログラム８８の送り出し制御の部分のフローチャートである。 制御プログラム８８の送り出し制御の部分のフローチャートである。 送り出し時の状態を説明するための図である。 センサの構造を示す図である。 ゲート６９の機能を説明するための図である。 インデックスセンサ３０による制御を説明するための図である。 良品回収ボックス４５、仕掛品回収ボックス４９を示す図である。

１．対象物検査装置の全体構成
図１に、この発明の一実施形態による対象物検査装置の全体構成を示す。搬送ガイド２によって軸体などの検査対象物が矢印４の方向に、滑りながら搬送される。搬送された検査対象物は、保持手段である円盤６に設けられた保持部である窪部８に送り込まれる。

図２に、円盤６の詳細を示す。図２Ａが平面図、図２Ｂが断面図である。この円盤６は、ガラス等の透明性部材１０の上に、金属などの保持部形成板１２が設けられている。透明性部材１０、保持部形成板１２の中央部には貫通穴１４、１６が設けられている。この貫通穴１４、１６に回転軸（図示せず）が挿入され、ナット１８によって、透明性部材１０、保持部形成板１２が回転軸に固定される。回転軸は、モータなどによって回転される。

透明性部材１０は、これを通してカメラによる撮像が可能な程度の透明性を有することが必要である。また、屈折率が小さいことが好ましい。保持部形成板１２には、その外周において、等間隔のピッチ（あるいは、既知の異なるピッチ）にて複数の凹部２０が設けられている。この実施形態では、凹部２０と、その底面の透明性部材１０とによって、窪部８が形成されている。

図１に戻って、搬送ガイド２から送り込まれた検査対象物は、円盤６の窪部８に保持される。円盤６の回転に伴って、窪部８に保持された検査対象物も回転方向２２に移動する。

カメラ２４が、円盤６の上側から、窪部８に保持された検査対象物を撮像するように設けられている。また、カメラ２６が、円盤６の下側から、透明性部材１０を介して、窪部８に保持された検査対象物を撮像するように設けられている。カメラ２４、カメラ２６の撮像タイミングは、窪部８（凹部２０）を検出する光電センサ３０の出力に基づいて、制御手段４０が決定している。上記のように、検査対象物の上側と下側を撮像するようにしているので、上下両面を検査することができる。特に、円柱状のものであれば、ほぼ全周にわたった検査を行うことができる。

判断手段４２は、撮像された画像に基づいて、検査対象物の寸法が規格内であるかや、傷の有無などを判断する。判断手段４２が「良品」であると判断した場合、制御手段４０は、当該検査対象物が良品排出ガイド４４の位置まで来たときに、排出ノズル４８を駆動する。これにより、良品と判断された検査対象物は、良品排出ガイド４４をとおって、良品回収容器（図示せず）に収納される。

判断手段４２が「不良品」であると判断した場合、制御手段４０は、当該検査対象物が不良品排出ガイド４６の位置まで来たときに、排出ノズル５０を駆動する。これにより、不良品と判断された検査対象物は、不良品排出ガイド４６をとおって、不良品回収容器（図示せず）に回収される。

上記のようにして、検査対象物に対する検査を、迅速にかつ正確に実行することができる。

２．制御手段４０、判断手段４２のハードウエア構成
制御手段４０、判断手段４２を、ＣＰＵを用いて実現した場合のハードウエア構成を、図３に示す。ＣＰＵ８０には、タッチパネル８２、不揮発性メモリ８４、センサ３０〜３８、不良品ノズル４８、良品ノズル５０、上カメラ２４、下カメラ２６などが接続されている。

不揮発性メモリ８４には、オペレーティングシステム８６、判断・制御プログラム８８が記録されている。判断・制御プログラム８８は、オペレーティングシステム８６と協働してその機能を発揮するものである。

３．搬送ガイド２の詳細
図４に、搬送ガイド２の詳細を示す。図４Ａが平面図、図４Ｂが断面図である。この実施形態においては、搬送ガイド２は、ガイド底板６０の上に、検査対象物の幅よりも少し大きな間隔で２枚のガイド立板６２が設けられている。この実施形態では、図６に示すような割ピン１００を検査対象物とする場合について説明する。パーツフィーダから供給される割ピン１００は、上面から見て図６Ａの様な状態（図では、頭部が左にあるが、頭部が右になる場合もある）になるように送られてくる。この時の側面図は、図６Ｂのとおりである。

上記のような割ピン１００を対象とする場合には、２枚のガイド立板６２の間隔は、割ピン１００の頭部の幅Ｗよりも少し大きくすることが好ましい。ガイド立板６２の左端に対し、パーツフィーダ（図示せず）からの割ピン１００が供給される。

図４Ｂにおいて、供給された割ピン１００は、ストッパ７０に当たって停止し、整列することになる。ストッパ７０は、ストッパシリンダ６６によって上下に移動する。ストッパ７０を上げることにより、割ピン１００が先端部６３から円盤６の窪部８に送られる。

また、整列した２つ目の割ピン１００は、セパレータ６８によって押さえつけられて停止している。このセパレータ６８は、セパレータシリンダ６４によって上下に移動する。また、ガイド立板６２の一方側の先端部には、ゲート６９が設けられている。このゲート６９は、ゲートシリンダ６５によって上下動する。窪部８に上手く収納されず、窪部８から突出した状態で保持された割ピン１００が回転させられた場合であっても、そのタイミングにてゲート６９を上げることにより、割ピンが引っかかることを防ぐためのものである。

４．制御プログラム
ＣＰＵ８０は、セパレータシリンダ６８、ストッパシリンダ６６、ゲートシリンダ６５の上下動を制御し、割ピン１００を、一つずつ、円盤６の保持部８に送り出す。判断・制御プログラム８８のうち、この送り出し制御の部分のフローチャートを図７ａ、図７ｂに示す。ＣＰＵ８０は、開始時に初期設定を行う（ステップＳ１）。初期設定では、ストッパシリンダ６６によってストッパ７０を下げ、セパレータシリンダ６４によってセパレータ６８を上げる。この状態で、パーツフィーダ（図示せず）から割ピン１００を供給する。これにより、先頭の割ピン１００がストッパ７０によって止まり、その後ろに割りピンが並んだ状態となる。さらに、ＣＰＵ８０は、セパレータ６８を下げる。このようにして、図４Ｂに示すように、初期設定が完了する。また、ＣＰＵ８０は、このとき、ゲート６９を下げるようにしている。

次に、ＣＰＵ８０は、ストッパ上昇センサ３８が窪部８を検出したかを判断する（ステップＳ２）。検出すると、ストッパシリンダ６６を制御し、ストッパ７０を上昇させる（ステップＳ３）。

この実施形態では、図９Ａに示すように、発光素子２００と、これに対向する受光素子２０２によって、ストッパ上昇センサ３８を構成している。したがって、円盤６の回転に伴い、窪部８のない部分では受光素子２０は受光せず、窪部８のある部分では受光素子２０が受光し、窪部８を検出することができる。この実施形態では、図１に示すように、搬送ガイド２の先端部６３が窪部８に合致する位置より少し早いタイミングにて、検出信号が出るような位置に、ストッパ上昇センサ３８が設けられている。

ストッパ７０が、上昇すると、図８Ａに示すように、割ピン１００ａが傾斜した搬送ガイド２を矢印の方向に滑り、さらに、円盤６の窪部８に保持される。このとき、ゲート６９（図４参照）は下降しているので、割ピン１００は、正しい方向にガイドされる。

次に、ＣＰＵ８０は、ストッパ下降センサ３４が窪部８を検出したかを判断する（ステップＳ４）。その構成は、ストッパ上昇センサ３８と同様である。検出すると、ストッパシリンダ６６を制御し、ストッパ７０を下降させる（ステップＳ５）。このときの状態を、図８Ｂに示す。

また、ＣＰＵ８０は、このとき、ゲートシリンダ６５を制御して、ゲート６９を上昇させる（ステップＳ６）。これは、窪部８に適切に収納されなかった割ピン１００によって、装置が傷ついたり故障したりしないようにするためのである。たとえば、図１０Ａに示すように、割ピン１００が窪部８に収納しきれずに飛び出した状態となった場合でも、ゲート６９を上げておけば、ゲート６９と割ピン１００が干渉して障害をもたらすことを避けられるからである。

次に、ＣＰＵ８０は、セパレータ上昇センサ３６が窪部８を検出したかを判断する（ステップＳ７）。その構成は、ストッパ上昇センサ３８と同様である。検出すると、セパレータシリンダ６４を制御し、セパレータ６８を上昇させる（ステップＳ８）。これにより、図８Ｃに示すように、割ピン１００ｂがストッパ７０に当接するように移動する。また、ＣＰＵ８０は、このとき、ゲートシリンダ６５を制御して、ゲート６９を下降させる（ステップＳ９）。

続いて、ＣＰＵ８０は、セパレータ下降センサ３２が窪部８を検出したかを判断する（ステップＳ１０）。その構成は、ストッパ上昇センサ３８と同様である。検出すると、セパレータシリンダ６４を制御し、セパレータ６８を下降させる（ステップＳ１１）。これにより、図４Ｂと同じ状態となる。

以後は、ステップＳ２以下を繰り返して実行し、窪部８に対して、割ピン１００を順次供給する。

ＣＰＵ８０は、上記の送り出し制御と並行して、検査処理を行う。インデックスセンサ３０（ストッパ上昇センサ３８と同様の構成である）が、窪部８を検出すると、ＣＰＵ８０は、窪部８のそれぞれにＩＤを付して、各窪部８がどの位置にあるかを認識する。

たとえば、図１１に示すように、インデックスセンサ３０の窪部８の検出に応じて、ＣＰＵ８０が、各窪部８に、１〜１８までのインデックスＩＤを付す。インデックスセンサ３０、搬送ガイド２、上カメラ２４、下カメラ２６、良品ノズル４８、不不良品ノズル５０の位置関係は決まっているので、ＣＰＵ８０は、搬送ガイド２から供給された割ピン１００が現在どの位置にあるかを特定することができる。

まず、インデックスセンサ３０の検出に応じて、ＣＰＵ８０は、上カメラ２４、下カメラ２６による撮像を指示する。なお、上カメラ２４、下カメラ２６によって撮像される位置に対しては、照明手段（図示せず）が設けられている。ＣＰＵ８０は、撮像の指示とともに、この照明手段による照明も指示している。

上カメラ２４によって撮像された割ピン１００は、ＣＰＵ８０の画像処理によって、その寸法などが算出される。たとえば、図６Ａ、図６Ｂに示すように、全長Ｌ1、短長Ｌ2、内径φ、ピン外形Ｄなどの寸法が算出される。ＣＰＵ８０は、これらの寸法が、予め定められた規格内にあるかどうかを判断する。全てが規格内であれば、図１１Ｂに示す検査テーブルにおいて、対応するインデックスＩＤに「良」を記録する。一つでも規格外のものがあれば、対応するインデックスＩＤに「不良」を記録する。

下カメラ２６による撮像画像についても同様に、判断がなされる。なお、この実施形態では、円盤６の窪部８の底面を透明性のある部材で構成しているので、下カメラ２６によって、下側から撮像することができる。

ＣＰＵ８０は、インデックスセンサ３０の検出に応じて、上カメラ２４、下カメラ２６ともに「良」である割ピン１００が、良品ノズル４８の位置に来れば、吹きつけを行う。これにより、良品であると判断された割ピン１００は、吹き付けられて良品排出ガイド４４に排出される。図１２に示すように、良品排出ガイド４４の先には、良品回収ボックス４５が置かれており、良品が回収されることになる。

また、ＣＰＵ８０は、少なくともいずれか一方のカメラにて「不良」であると判断された割ピン１００が、不良品ノズル５０の位置に来れば、吹きつけを行う。これにより、不良品であると判断された割ピン１００は、吹き付けられて不良品排出ガイド４６に排出される。不良品排出ガイド４６の先には、不良品回収ボックス（図示せず）が置かれており、不良品が回収されることになる。

なお、この実施形態においては、図１に示すように、不良品吹き損ねセンサ３３が設けられている。不良品吹き損ねセンサ３３の構成を、図９Ｂに示す。発光素子２００に対向するように、受光素子２０２が設けられている。なお、発光素子２００、受光素子２０２は、透明性部材１０のみの最外周部９に設けられている。したがって、通常は、発光素子２００の光は、受光素子２０２において受光される。しかし、吹き損ねがあると、この最外周部９に割ピン１００が位置することになる。したがって、割ピン１００によって、受光素子２０２による受光が途絶えると、不良品の吹きそこねがあったと判断できる。

この実施形態においては、ＣＰＵ８０は、不良品の吹き損ねを検出すると、その時点で円盤６に保持されている全ての割ピン１００について、エラー処理を行う。具体的には、ＣＰＵ８０は、上記吹き損ねた割ピン１００を含め、保持されている全ての割ピン１００に対して、良品ノズル４８によって吹きつけを行い、良品排出ガイド４４に排出する。このとき、ＣＰＵ８０は、良品排出ガイド４４の底板４７を、図１２の二点鎖線で示すように開く。これにより、エラー処理の対象となった割ピン１００は、仕掛品回収ボックス４９に回収されることになる。なお、エラー処理の対象となった割ピン１００の中には「良品」も含まれているが、ここでは、全て、仕掛品として回収するようにしている。このようにすることで、「良品」の中に「不良品」が紛れるのを防止している。

上記と同様に、ＣＰＵ８０は、図１０Ａに示す投入不良センサ３１（不良品吹き損ねセンサ３３と同様の構成である）が割ピン１００を検出した場合も、上記と同じようにエラー処理を行うようにしている。

５．その他の実施形態
(1)上記実施形態では、検査対象として割ピンを例として説明した。しかし、シャフト、ネジ、ナットなどについても同様に適用することができる。

(2)上記実施形態では、ガラス等の透明性部材１０の上に、凹部２０を持つ保持部形成板１２を重ねることで、当該凹部２０により窪部８を形成し、これを保持部としている。このように、物理的な壁を設けることによって保持部を形成している。しかし、磁石などによって、対象物を所定の位置に保持するようにしてもよい。

(3)上記実施形態では、通常のカメラによる撮像画像によって検査を行っているが、赤外線カメラ、距離画像を出力するカメラなどを用いてもよい。また、他の検査（寸法測定器などによる検査）を行うようにしてもよい。

(4)上記実施形態では、保持移動手段として回転する円盤６を用いている。しか
しながら、リニアに移動する保持移動手段（たとえば、直線的な無限軌道）を用いてもよい。

(5)上記実施形態では、良品と不良品を回収箱に回収している。しかし、不良品を脱落させ、良品をそのまま製造工程に移送して使用するようにしてもよい。

(6)上記実施形態では、光電センサによって窪部８の位置を検出するようにしている。しかし、磁気センサなど、他のセンサを用いるようにしてもよい。また、窪部８が等間隔(あるいは既知の異なる間隔）に設けられていることから、異なる窪部８の位置を検出することで、タイミングを決定するようにしている。たとえば、ストッパ７０を上昇させるタイミングは、対象物の投入位置ではなく反対側において検出している。つまり、間接的に、所望の窪部８の位置を検出するようにしている。しかし、所望の窪部８を直接的に検出する位置にセンサを設けてもよい。

Claims (7)

1. 検査対象物を保持部に保持して所定方向に移動させる保持移動手段であって、少なくとも前記保持部の底面が透明性を有する部材で構成された保持移動手段と、
   前記保持部に保持された検査対象物を撮像する第一の撮像手段と、
   前記透明性を有する部材を介して前記保持部に保持された検査対象物を撮像する第二の撮像手段と、
   前記第一の撮像手段、第二の撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて、検査対象物の欠陥の有無を判断する判断手段と、
   を備えた対象物検査装置において、
   前記保持移動手段は、回転駆動される円盤であり、当該円盤の上面に複数の保持部を有し、当該保持部は前記円盤の回転に沿って検査対象物が移動するように窪部として形成され、
   当該保持部は透明に、隣接する保持部と保持部の間は非透明に構成されており、
   前記隣接する保持部と保持部の間は光が通過せず、前記透明な各保持部を光が通過することを検出することで、保持部の位置を検出する光センサを有する検出手段と、
   前記検出手段の出力に基づいて、前記第一の撮像手段、前記第二の撮像手段の撮像タイミングを決定する制御手段と、
   をさらに備えたことを特徴とする対象物検査装置。
2. 請求項１の対象物検査装置において、
   前記判断手段によって不良品であると判断された検査対象物を不良品排出通路に排出する不良品排出手段と、
   前記判断手段によって良品であると判断された検査対象物を良品排出通路に排出する良品排出手段と、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、検出手段の出力に基づいて、前記不良品排出手段および良品排出手段の排出タイミングを決定することを特徴とする対象物検査装置。
3. 請求項１または２の対象物検査装置において、
   前記保持移動手段の保持部に向けて検査対象物を搬送する搬送手段をさらに備えたことを特徴とする対象物検査装置。
4. 請求項３の対象物検査装置において、
   前記搬送手段は、検査対象物を一旦停止させ、当該停止を解除することによって前記保持部に向けて検査対象物を送り出す一旦停止手段を備えており、
   前記制御手段は、検出手段の出力に基づいて、前記一旦停止手段の停止解除のタイミングを決定することを特徴とする対象物検査装置。
5. 請求項４の対象物検査装置において、
   前記搬送手段は、前記保持部の移動方向側に、開放、閉鎖可能なゲート手段を備えており、
   前記制御手段は、一旦停止させた検査対象物を送り出す際に、前記ゲート手段を開放することを特徴とする対象物検査装置。
6. 円盤状に形成された透明性を有する透明性部材と、
   透明性部材の上に設けられ、外周部に複数の凹部を有することで、検査対象物を保持するための窪部を形成するための非透明の保持部形成板と、
   を備え、
   回転駆動によって検査対象物を移動し、当該検査対象物を上方向および透明性部材を介して下方向から撮像して検査するための検査用円盤。
7. 検査対象物を保持移動部材に保持して所定方向に移動させながら、検査対象物を検査する検査方法であって、
   前記保持移動部材の少なくとも窪部底面を透明性を有する部材で構成し、
   隣接する窪部底面と窪部底面の間を非透明とし、
   前記保持移動部材は、窪部に保持した検査対象物を前記移動に合致して移動させ、
   前記隣接する保持部と保持部の間は光が通過せず、前記透明な各保持部を光が通過することを光センサで検出することで、保持部の位置を検出し、
   当該検出結果に基づいて、前記窪部の上下からの撮像タイミングを決定し、前記窪部に保持された検査対象物を上面および下面から撮像して検査を行う検査方法。
   
   

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