WO2021132629A1 - シート層の検査装置及び検査方法 - Google Patents

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WO2021132629A1
WO2021132629A1 PCT/JP2020/048919 JP2020048919W WO2021132629A1 WO 2021132629 A1 WO2021132629 A1 WO 2021132629A1 JP 2020048919 W JP2020048919 W JP 2020048919W WO 2021132629 A1 WO2021132629 A1 WO 2021132629A1
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sheet layer
dimensional shape
shape data
laminated
inspection
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PCT/JP2020/048919
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雅隆 小山
智裕 木下
大晴 鈴木
元博 仲上
塙　裕樹
省吾 兒島
勇作 石田
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川崎重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an inspection device and an inspection method for a sheet layer laminated on a base base material such as a mold.
  • a method of laminating a composite material sheet such as a metal sheet, a resin sheet, or a fiber reinforced resin sheet and subjecting the laminated body to a heat-pressurizing treatment to obtain a molded part (or a complicated-shaped part) is known.
  • a sheet piece having a predetermined shape is pasted on a mold having a required outer shape to form one first sheet layer, and further, the sheet piece is placed on the first sheet layer. It is manufactured by sequentially laminating the sheet layers to a required thickness, such as pasting them to form a second sheet layer.
  • Patent Document 1 by measuring the surface shape of a laminated body of sheet pieces with a three-dimensional shape sensor using an infrared camera, the presence or absence of foreign matter mixed in the laminated body and the laminated state of the sheet layers can be determined. An inspection system to evaluate has been proposed.
  • An object of the present invention is to provide an inspection device and an inspection method for a sheet layer, which can reduce costs while automating the inspection of the laminated state of the sheet layers.
  • the sheet layer inspection device is an inspection device that inspects the sheet layer laminated on the base base material, and is a laser that measures the two-dimensional shape of the inspection object using laser slit light.
  • a scanning device including a sensor and a moving mechanism for moving the laser sensor in a predetermined direction, a plurality of two-dimensional shape data obtained by the laser sensor, and a position of the laser sensor when measuring the two-dimensional shape.
  • the first recognition unit that obtains the three-dimensional shape data of the inspection object by associating the data with the data, and the first that shows the three-dimensional shape of the first inspection object before the sheet layer is laminated on the base base material.
  • the sheet is obtained. It includes a second recognition unit that derives the three-dimensional shape of the layer.
  • the sheet layer inspection method is an inspection method for inspecting the sheet layer laminated on the base base material, and measures the two-dimensional shape of the inspection object using laser slit light.
  • the laser sensor is moved so as to scan the inspection object with the laser slit light, and a plurality of two-dimensional shape data obtained by the laser sensor and the position of the laser sensor at the time of measuring the two-dimensional shape.
  • the three-dimensional shape data of the inspection object is obtained, and the first three-dimensional shape data showing the three-dimensional shape of the first inspection object before the sheet layer is laminated on the base base material.
  • the three-dimensional shape of the sheet layer by obtaining the difference from the second three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape of the second inspection object after the sheet layer is formed on the base base material. Is derived.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a sheet layer inspection device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 (A) to 2 (D) are schematic views showing the mode of laminating the sheet layers.
  • FIG. 3 is a schematic view showing an mode in which a tape piece is attached to a mold.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a mode of scanning with laser slit light for recognizing the shape of the sheet layer.
  • 5 (A) and 5 (B) are schematic views showing the association between the two-dimensional shape detected by the laser slit light and one data of the laser sensor.
  • FIG. 6A is a diagram showing an example of obtaining the shape of the first layer of the sheet by the difference data, and FIG.
  • FIG. 6B is a diagram showing an example of obtaining the shape of the second layer of the sheet layer by the difference data.
  • 7 (A) is a perspective view showing an example in which a sheet layer is provided across a plurality of surfaces
  • FIG. 7 (B) is a side view thereof
  • FIGS. 7 (C) to 7 (E) are views of each surface. It is a figure which shows the mode of a scan.
  • 8 (A) to 8 (E) are diagrams listing specific examples of problems in sticking the tape onto the mold.
  • FIG. 9 is a schematic view showing an example in which a tape-attached head and a laser sensor are mounted on an articulated robot.
  • FIG. 10A is a diagram showing an example in which the tape is obliquely attached to the mold
  • FIG. 10B is a diagram showing a defect in the tape attachment angle.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a sheet layer inspection device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the inspection device 1 includes a scanning device S including an articulated robot 2A (moving mechanism) and a laser sensor 3, a work rotation mechanism 4 (supporting mechanism), and a controller 5 that controls these operations and performs necessary arithmetic processing. including.
  • the inspection device 1 is a device that inspects the sheet layer constituting the work W laminated on the mold 6 (laminated mold) as the base base material.
  • the scanning device S is a device that optically scans the work W formed on the mold 6 in order to recognize the three-dimensional shape of the work W.
  • the laser sensor 3 measures the two-dimensional shape of the inspection object by the optical cutting method using the laser slit light 3R.
  • the laser sensor 3 includes a laser light source, an optical component that converts the laser light emitted by the laser light source into a laser slit light 3R that spreads in a fan shape and irradiates the inspection object, and reflection of the laser slit light 3R from the inspection target. It is provided with a light receiving unit that receives light.
  • the inspection object is a mold 6 alone, or a mold 6 on which a work W made of a laminated body of one or a plurality of sheet layers is formed.
  • the articulated robot 2A is a moving mechanism that moves the laser sensor 3 in a predetermined scanning direction.
  • the laser sensor 3 measures the two-dimensional shape of the inspection object at a predetermined measurement pitch while being moved by the articulated robot 2A.
  • the articulated robot 2A may be provided with a function other than the moving mechanism of the laser sensor 3, for example, a function of forming a work W on a mold 6 (exemplified in FIG. 9).
  • a camera that captures a 2D image of the work W and the mold 6 may be mounted.
  • the articulated robot 2A includes a base 20, a plurality of robot arms 21 erected on the base, a plurality of joint shafts 22 connecting the robot arms 21, and a wrist portion arranged at the tip of the robot arm 21. 23 and is included.
  • the laser sensor 3 is mounted on the robot tip 2T, which is the arm tip of the articulated robot 2A, and its position can be freely changed. When long-distance scanning is required, it is desirable to assemble the base 20 on a stage that can move at least in either the X or Y direction so that the articulated robot 2A itself can move.
  • the articulated robot 2A for example, a general-purpose industrial robot having six rotation axes can be used.
  • the moving mechanism of the laser sensor 3 is not limited to the articulated robot 2A.
  • an orthogonal axis robot 2B is also shown as another example of the moving mechanism.
  • the orthogonal axis robot 2B includes an X-axis frame 24X, a Y-axis frame 24Y, and a Z-axis frame 24Z, which are three moving axes orthogonal to each other.
  • the X-axis frame 24X supports the Z-axis frame 24Z so as to be movable in the X-axis direction.
  • the Z-axis frame 24Z supports the Y-axis frame 24Y so as to be movable in the Z-axis direction.
  • the Y-axis frame 24Y moves the robot tip 2T in the Y direction.
  • the laser sensor 3 is mounted on the robot tip 2T, which is the tip of the Y-axis frame 24Y. Such an orthogonal axis robot 2B may be used instead of the articulated robot 2A. Further, the laser sensor 3 may be configured to move in a predetermined direction by a moving mechanism other than the industrial robot, for example, a ball screw mechanism or the like.
  • the work rotation mechanism 4 is a mechanism for changing the posture of the mold 6 on which the work W is formed.
  • the work rotation mechanism 4 includes a work holding portion 41 and a drive motor 42.
  • the work holding portion 41 includes a rotating shaft that rotatably supports the mold 6 around the shaft, and an input portion for rotating driving force.
  • the drive motor 42 applies a rotational driving force to the input portion to rotate the mold 6 about an axis.
  • the work rotation mechanism 4 can be omitted when it is not necessary to rotate the mold 6, that is, when the work W is formed only on one surface that can always face the laser sensor 3.
  • the controller 5 is electrically connected to the scanning device S and the work rotation mechanism 4. Further, a monitor 11 and a data server 12 are connected to the controller 5.
  • the monitor 11 is a display for displaying various displays related to the inspection device 1, and in the present embodiment, the inspection result of the work W and the like are displayed.
  • the data server 12 stores various setting values and data related to the inspection device 1. For example, data relating to the size of the mold 6 and the tape constituting the work W, shape data preset as design values of the mold 6 after laminating the sheet layers, and the like are stored in the data server 12.
  • the controller 5 is composed of a microcomputer or the like, and when a predetermined program is executed, the robot control unit 51, the sensor control unit 52, the work rotation control unit 53, the first recognition unit 54, the second recognition unit 55, and the determination unit It operates so as to functionally include the 56 and the display control unit 57.
  • the robot control unit 51 moves the laser sensor 3 to a required position by controlling the operation of the articulated robot 2A (or the orthogonal axis robot 2B). Specifically, the robot control unit 51 controls the laser sensor 3 to move from the scan start position to the scan end position in a predetermined direction and speed.
  • the sensor control unit 52 controls the laser sensor 3 to measure the two-dimensional shapes of the mold 6 and the work W. Specifically, the sensor control unit 52 causes the laser light source of the laser sensor 3 to emit light at each measurement position in the scanning direction, and irradiates the mold 6 and the work W with the laser slit light 3R.
  • the work rotation control unit 53 controls the work rotation mechanism 4 to change the posture of the mold 6 to a required rotation posture.
  • the first recognition unit 54 associates the plurality of two-dimensional shape data obtained by the laser sensor 3 with the position data of the laser sensor 3 at the time of measuring the two-dimensional shape, thereby causing the mold 6 and the work W to be tertiary. Performs an operation to obtain the original shape data.
  • the second recognition unit 55 performs an operation to derive the three-dimensional shape of the sheet layer by obtaining the difference of the three-dimensional shape data before and after laminating the sheet layers constituting the work W. The operations of the first recognition unit 54 and the second recognition unit 55 will be described in more detail later.
  • the determination unit 56 performs a process of determining whether or not the sheet layer is normal based on the three-dimensional shape of the sheet layer derived by the second recognition unit 55.
  • the display control unit 57 controls the monitor 11 to display the determination result of the determination unit 56 in a predetermined display form. For example, when a defect is detected in the laminated state of the sheet layers, the display control unit 57 calls the operator to correct the defect by displaying the defect portion in color.
  • the work W on the mold 6 is formed by laminating a plurality of sheet layers.
  • 2 (A) to 2 (D) are schematic views showing the mode of laminating the sheet layers.
  • FIG. 2A is a side view (left view) and a perspective view (right view) of the mold 6.
  • a simple mold 6 made of a rectangular parallelepiped long in one direction is illustrated.
  • the mold 6 has a surface 61 on which the sheet layers are laminated.
  • the surface 61 is a surface that forms the shape of the work W.
  • the surface 61 is a horizontal plane as shown in FIG. 2 (A).
  • the surface 61 is a surface having a surface shape along the intended curved surface.
  • a plurality of sheet layers are sequentially laminated using the mold 6 having such a surface 61 as a base base material.
  • FIG. 2B shows a state in which the first sheet layer W11 is laminated on the surface 61 of the mold 6.
  • the first sheet layer W11 is, for example, placed or attached to the surface 61 of a sheet body having a predetermined thickness processed in advance into a required shape, or the tape-shaped sheet pieces are arranged in parallel (FIG. 3). Formed by.
  • a sheet made of metal, resin or rubber, a composite sheet of resin such as FRP and reinforcing fibers, or the like can be used.
  • the next-stage sheet layer a product in which the first sheet layer W11 is formed on the mold 6 serves as a base base material. That is, the first sheet layer W11 becomes the foundation sheet layer WB on which the next-stage sheet layers are laminated.
  • FIG. 2C shows a state in which the second sheet layer W12 is laminated on the first sheet layer W11.
  • the mode of forming the second sheet layer W12 is the same as that of the first sheet layer W11.
  • FIG. 2D shows a state in which the third sheet layer W13 is further laminated on the second sheet layer W12. That is, the second sheet layer W12 is used as the base sheet layer WB, and the third sheet layer W13 is laminated. In the next-stage stacking of the sheet layers, the third sheet layer W13 becomes the foundation sheet layer WB. After that, the same sheet layer laminating work is performed for the required number of layers.
  • next stage treatment is applied to the formed product.
  • the next-stage treatment is, for example, vacuum treatment and heat treatment.
  • the mold 6 on which the work W is formed is covered with a sealed bag and evacuated to remove air and volatile substances between the sheet layers.
  • heat treatment is performed under a predetermined pressure to integrate the plurality of sheet layers constituting the work W.
  • the work W is separated from the mold 6 to obtain a required molded part (or complicated shape part).
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a formation example of one sheet layer (for example, the first sheet layer W11).
  • a sheet layer is formed by attaching a plurality of tape pieces 7 (sheet pieces) cut out from the tape roll 70.
  • the tape roll 70 is, for example, a roll in which a tape having a predetermined tape width is wound.
  • the tape 7A unwound from the tape roll 70 is pressed against the surface 61 of the mold 6 by the sticking roller 26 provided on the sticking head, and is stuck to the surface 61.
  • the tape 7A When the tape 7A is attached from one end to the other end of the surface 61, the tape 7A is cut by the cutter shown in the figure. By this operation, one pass of tape pieces 7 is laminated on the surface 61. Similarly, the next one pass of the tape piece 7 is laminated adjacent to the side of the laminated tape piece 7.
  • the first sheet layer W11 formed by arranging a plurality of tape pieces 7 in parallel is laminated on the surface 61.
  • a plurality of tape rolls 70 and a plurality of sticking rollers 26 may be arranged in parallel, and a plurality of tape pieces 7 may be pasted on the surface 61 at the same time.
  • the second sheet layer W12 and the third sheet layer W13 laminated on the first sheet layer W11 can be formed by arranging the tape pieces 7 in parallel.
  • whether or not the sheet layers W11, W12, and W13 are laminated as specified is important for maintaining the quality of the work W.
  • overlapping or gaps between the tape pieces 7 may occur. Therefore, every time the sheet layers W11, W12, and W13 are laminated, it is necessary to inspect the laminated state of the sheet layer, and if a defect is detected, modify the sheet layer.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which the shape recognition operation of the first sheet layer W11 and the mold 6 is performed for the inspection of the first sheet layer W11 (work W).
  • the laser slit light 3R is emitted from the laser sensor 3 attached to the robot tip 2T, which is the tip of the robot arm 21.
  • the laser slit light 3R is irradiated over the entire width of the first sheet layer W11.
  • the robot control unit 51 moves the robot tip 2T in the scanning direction F in the drawing.
  • the laser sensor 3 also moves in the scanning direction F, and the first sheet layer W11 is scanned by the laser slit light 3R.
  • the two-dimensional shape of the first sheet layer W11 is measured at a predetermined pitch by the optical cutting method. Then, by connecting the acquired two-dimensional shape data, the three-dimensional shape of the first sheet layer W11 can be obtained.
  • the evaluation of the laminated state of the sheet layer has been evaluated based only on the three-dimensional shape data of the sheet layer.
  • the evaluation is performed only based on the recognition result of the three-dimensional shape of the mold 6 on which the first sheet layer W11 is laminated, which is acquired by the method shown in FIG. Was there.
  • it is necessary to recognize the three-dimensional shape with high accuracy in order to detect minute irregularities and the like. Therefore, it is necessary to use a laser sensor 3 having a high resolution.
  • the high-resolution laser sensor 3 is extremely expensive, and the application of the laser sensor 3 leads to an increase in the cost of the inspection device 1. Further, the higher the resolution is required, the narrower the inspection width by the laser slit light 3R tends to be. Therefore, as illustrated in FIG. 4, a high-resolution laser sensor 3 having an inspection width capable of inspecting the entire width of the first sheet layer W11 in one scan has not been put on the market. is there. Therefore, inspecting one sheet layer requires a plurality of scans, and as a result, there arises a problem that the tact time of the inspection process becomes long.
  • a relatively inexpensive laser sensor 3 having a wide inspection width is used although it does not have a high resolution.
  • a laser sensor 3 having a resolution of about 0.04 mm to 1.6 mm, preferably about 0.1 mm to 1.2 mm, and an inspection width by the laser slit light 3R of about 50 mm to 200 mm, preferably about 80 mm to 160 mm is used. Then, while using such a laser sensor 3, an inspection method capable of accurately evaluating the laminated state of the sheet layer is provided.
  • FIG. 5A is a diagram showing the state of FIG. 2A, that is, the measurement mode of the three-dimensional shape of the mold 6 (first inspection object) before the first sheet layer W11 is laminated. ..
  • the laser slit light 3R is irradiated from the laser sensor 3 to the surface 61 of the mold 6. If the long side direction of the mold is defined as the X direction, the robot control unit 51 (FIG. 1) of the controller 5 controls the articulated robot 2A so that the laser slit light 3R moves in the X direction and scans the surface 61. To do.
  • the two-dimensional shape data of the surface 61 of No. 6 is measured.
  • Each measurement pitch between p1 and pn is, for example, 0.1 mm.
  • the first recognition unit 54 associates the measurement points p1 to pn acquired by the laser sensor 3 with the position data of the laser sensor 3 at each measurement point p1 to pn, and provides three-dimensional shape data of the surface 61 of the mold 6. (Referred to as "first three-dimensional shape data”) is obtained.
  • the position control data of the robot tip 2T by the robot control unit 51 can be used.
  • the first recognition unit 54 associates the measurement points p1 to pn acquired by the laser sensor 3 with the position data of the laser sensor 3 at each measurement point p1 to pn, and the gold provided with the first sheet layer W11.
  • the three-dimensional shape data of the mold 6 (referred to as "second three-dimensional shape data") is obtained.
  • FIG. 6A schematically shows the processing by the second recognition unit 55 on the first sheet layer (first sheet layer W11).
  • the second three-dimensional shape data D12 includes the shape portion DA projecting upward from the first three-dimensional shape data D11 by the amount in which the first sheet layer W11 is laminated.
  • the difference between the shape data (1) and the shape data (2) becomes the evaluation data of the first sheet layer W11. That is, when the difference is taken, the protruding shape portion DA in the second three-dimensional shape data D12 remains without being canceled.
  • This shape portion DA has a three-dimensional shape of the first sheet layer W11 laminated on the mold 6.
  • the determination unit 56 evaluates the three-dimensional shape of the first sheet layer W11 based on the three-dimensional shape derived by the second recognition unit 55. In other words, based on the first three-dimensional shape data D11, it is evaluated based on the second three-dimensional shape data D12 whether or not the thickness corresponding to the thickness of the first sheet layer W11 is increased as designed. Is.
  • FIG. 6B schematically shows the difference processing by the second recognition unit 55 with respect to the second sheet layer (second sheet layer W12).
  • the formation in which the foundation sheet layer composed of the laminate of the first sheet layer W11 is formed on the mold 6 serves as the base base material (the first inspection object). Therefore, in the second layer, the shape data (2) obtained by the previous measurement becomes the first three-dimensional shape data D21.
  • the three-dimensional shape data becomes the second three-dimensional shape data D22 in the second layer.
  • the second three-dimensional shape data D22 includes the shape portion DB that protrudes upward from the first three-dimensional shape data D21 by the amount that the second sheet layer W12 is further laminated.
  • the difference between the shape data (2) and the shape data (3) becomes the evaluation data of the second sheet layer W12. That is, when the difference is taken, the protruding shape portion DB in the second three-dimensional shape data D22 remains without being canceled.
  • This shape portion DB has a three-dimensional shape of the second sheet layer W12.
  • the determination unit 56 evaluates the three-dimensional shape of the second sheet layer W12 based on the three-dimensional shape.
  • the determination process in the determination unit 56 is relatively simple. If the thickness of the sheet layer of one layer is known, the sheet layer is formed in the three-dimensional shape of the sheet layer to be evaluated based on the difference where the thickness of one layer does not appear. It can be evaluated that it is not. For example, in the three-dimensional shape evaluation data of the second sheet layer W12, it is assumed that a portion where a thickness corresponding to the thickness of the second sheet layer W12 does not appear is detected. It can be found that the second sheet layer W12 is not formed as specified at that location, for example, due to a tape piece 7 (FIG. 3) coming off or a gap between the tape pieces 7. Further, if there is a portion where the thickness of two or more layers appears, it can be evaluated that the sheet layers are excessively laminated due to overlapping of the tape pieces 7.
  • the laser sensor 3 with a relatively low resolution is sufficient. That is, if the laser sensor 3 has a resolution capable of discriminating the thickness of one layer of the sheet layer (tape piece 7) to be laminated, it is possible to find out the omission or overlap of the tape pieces 7. ..
  • the thickness of one sheet layer is 0.2 mm
  • a laser sensor 3 having a resolution of about 0.1 mm can be used. Since the laser sensor 3 having such a resolution is marketed as a relatively inexpensive general-purpose laser sensor, the cost of the scanning device S can be reduced.
  • both the first three-dimensional shape data and the second three-dimensional shape data are obtained by actual measurement. That is, an example is shown in which the laser sensor 3 actually scans the mold 6 and the first sheet layer W11, and the first recognition unit 54 obtains the respective three-dimensional shape data. With this method, since both the first and second three-dimensional shape data are acquired by actual measurement, the second recognition unit 55 can obtain the difference between the two data according to the actual stacking state.
  • one of the first and second three-dimensional shape data may use the shape data preset as a design value instead of the actual measurement value.
  • the three-dimensional shape data is stored in the data server 12 (FIG. 1) in advance.
  • the second recognition unit 55 performs a process of taking a difference
  • the three-dimensional shape data may be programmed to be read from the data server 12 as the first three-dimensional shape data.
  • the three-dimensional shape data is stored in the data server 12 in advance.
  • the three-dimensional shape data of the first sheet layer W11 is used as the data server 12 It may be read from. According to this method, since one of the first and second three-dimensional shape data is acquired from the data server 12, there is an advantage that the scanning time by the scanning device S can be shortened.
  • FIGS. 5A and 5B an example in which the first sheet layer W11 is formed only on one surface 61 of the mold 6 is shown.
  • the sheet layer may be formed so as to straddle a plurality of planes and curved surfaces.
  • FIG. 7A is a perspective view showing an example in which the sheet layer WR is provided across the plurality of surfaces of the mold 60.
  • the mold 60 includes a first surface 62, a second surface 63 (a second surface having a different surface direction) orthogonal to the first surface 62, and a curved surface portion 64 located between them.
  • the sheet layer WR is formed so as to straddle the first surface 62 to the second surface 63.
  • FIG. 7B is a side view of the mold 60 showing a state before laminating the sheet layer WR and a state after laminating.
  • the first three-dimensional shape data before laminating the sheet layer WR and the sheet layer WR are similar to the examples shown in FIGS. 5A and 5B.
  • the second three-dimensional shape data after stacking of the above is acquired.
  • the work rotation control unit 53 (FIG. 1) controls the work rotation mechanism 4 (drive motor 42) to rotate the mold 60, and changes the posture of the mold 60 to a posture suitable for scanning each surface. Let me.
  • FIG. 7C is a diagram showing a state in which the first surface 62 is scanned by the laser slit light 3R.
  • the work rotation mechanism 4 supports the mold 60 in a posture in which the laser slit light 3R is applied to the first surface 62 from the direction facing the first surface 62.
  • FIG. 7D shows how the curved surface portion 64 is scanned by the laser slit light 3R.
  • the curved surface portion 64 is a curved surface located at the intersection of the first surface 62 and the second surface 63 orthogonal to each other. Therefore, the work rotation mechanism 4 rotates the mold 60 in the counterclockwise direction from the posture shown in FIG.
  • FIG. 7C shows how the laser slit light 3R is irradiated to the curved surface portion 64 from the facing direction.
  • FIG. 7E shows how the second surface 63 is scanned by the laser slit light 3R.
  • the work rotation mechanism 4 further rotates the mold 60 in the counterclockwise direction from the posture shown in FIG. 7D, and irradiates the second surface 63 with the laser slit light 3R from the facing direction. I support it.
  • the first recognition unit 54 acquires the three-dimensional shape data of the first surface 62, the second surface 63, and the curved surface portion 64 of the mold 60 by each scan and synthesizes them before laminating the sheet layer WR. Then, the first three-dimensional shape data is obtained. Then, after the sheet layer WR is laminated, the three-dimensional shape data of the first surface 62, the second surface 63, and the curved surface portion 64 of the mold 60 are acquired by each scan, and these are combined to form the second three-dimensional. Obtain shape data. The second recognition unit 55 derives the three-dimensional shape of the sheet layer WR by obtaining the difference between the first three-dimensional shape data and the second three-dimensional shape data.
  • one sheet layer is formed by sticking a tape piece 7 having a predetermined width to the surface 61 of the mold 6. If the edge edges of the adjacent tape pieces 7 are arranged without gaps and without overlapping, the sheet layer will be the sheet layer as designed if there are no other problems. On the other hand, if the surface 61 of the tape piece 7 is inadequately attached, the sheet layer becomes a defective sheet layer.
  • FIG. 8 (A) to 8 (E) are diagrams listing specific examples of problems in sticking the tape piece 7 to the mold 6.
  • FIG. 8 (A) illustrates defects such as tape dropout and tape-to-tape gap.
  • the left figure of FIG. 8A shows an example in which the tape missing portion M1 is generated due to the fact that the tape piece 7 for one pass is not attached due to some trouble.
  • the figure on the right shows an example in which a gap M21 is formed between the end edge of the tape piece 71 and the start end edge of the tape piece 72 in one pass, and a gap M22 is formed between the side edge edges of the adjacent tape pieces 7. An example of what is happening is shown.
  • the sheet layer has a three-dimensional shape in which the sheet thickness does not exist in the parts corresponding to the tape missing portions M1, the gaps M21 and M22.
  • the determination unit 56 determines that the sheet layer has a defect on the basis that the sheet thickness is not detected in the portion where the sheet thickness originally exists. Further, the display control unit 57 urges the operator to make corrections by displaying an image of the sheet layer on the monitor 11 by color-coding the portions corresponding to the tape missing portion M1, the gaps M21 and M22.
  • FIG. 8B shows a problem of tape overlap.
  • the overlapping portion M31 is formed by overlapping the end portion of the tape piece 751 on the tape piece 73 stuck in a straight line.
  • the overlapping portion M32 is formed by overlapping the end portions of the tape pieces 752 with both of the tape pieces 73 and 74 arranged in parallel.
  • the tape pieces 753 and 754 are overlapped on the tape pieces 73 and 74 in a plurality of manners to form the overlapping portion M33.
  • the overlapping portions M31 and M32 are the tape pieces 751 in the portion where the tape thickness of one layer of the tape pieces 73 and 74 originally exists.
  • the tape thickness for two layers on which the thickness of 752 is superimposed is detected.
  • a portion having a tape thickness of two layers and a portion having a tape thickness of three layers are detected.
  • FIG. 8C shows a problem of tape peeling and tape floating.
  • the left figure of FIG. 8C illustrates a floating portion M41 formed by the end portion 7E of the tape piece 7 floating from the surface 61 of the mold 6.
  • the figure on the right shows each of the floating portions M42 formed by the intermediate portion of the tape piece 7 rising from the surface 61.
  • the locations where such floating portions M41 and M42 are generated also have an excess thickness in the three-dimensional shape of the sheet layer derived by the second recognition portion 55, which is larger than the thickness of one layer of the original tape piece 7. Detected as a part.
  • FIG. 8 (D) shows a defect in tape twisting.
  • the left figure of FIG. 8D illustrates the twisted portion M51 in which the tape piece 7 is twisted once, and the right figure illustrates the twisted portion M52 in which the tape piece 7 is twisted twice. There is. In the twisted portions M51 and M52, the tape piece 7 is raised.
  • FIG. 8 (E) illustrates a folded portion M6 formed by folding back the end portion 7E of the tape piece 7. The portion where such a twisted portion M51, M52 or a bent portion M6 is generated is also excessive in the three-dimensional shape of the sheet layer derived by the second recognition portion 55 than the thickness of one layer of the original tape piece 7. It is detected as a part where the thickness exists.
  • FIG. 1 illustrates the use of the articulated robot 2A as a mechanism for moving the laser sensor 3, but the work of attaching the tape piece 7 to the mold 6 (the work of forming the sheet layer on the base base material) is performed. It may be used for both purposes.
  • FIG. 9 is a schematic view showing an example in which the tape-attached head TH and the laser sensor 3 are mounted on the articulated robot 2A.
  • the articulated robot 2A is a 6-axis robot equipped with a robot arm 21 and 6 joint axes J1, J2, J3, J4, J5, and J6.
  • the articulated robot 2A is placed and fixed on a base 20 that can move in the X direction.
  • the base 20 is equipped with a tape supply 7S that houses a plurality of tape rolls 70 that are winding bodies of the long tape 7A.
  • a tip attachment 25 is attached to the robot tip 2T.
  • the tip attachment 25 can freely move in the XYZ direction and rotate around the pitch, low, and yaw axes by the movements of the six joint axes J1 to J6.
  • a tape sticking head TH and a laser sensor 3 are attached to the tip mounting tool 25.
  • the tape supply 7S supplies the long tape 7A to the tape sticking head TH.
  • the tape sticking head TH includes a sticking roller 26, a guide roller 27, and a tape cutter (not shown).
  • the sticking roller 26 presses the long tape 7A supplied from the tape supply 7S against the surface 61 of the mold 6 while rotating in the arrow F direction (scanning direction F).
  • the guide rollers 27 are a pair of rollers to which a rotational driving force is applied, and a long tape 7A is attached and fed toward the rollers 26.
  • the tape cutter (not shown) cuts the long tape 7A to a length corresponding to the tape sticking length for one pass from one end to the other end of the surface 61 to form one tape piece 7.
  • the laser sensor 3 is attached to the rear side of the sticking roller 26 in the traveling direction (arrow F). Therefore, it is possible to immediately inspect the sticking state of the long tape 7A while performing the sticking work of the long tape 7A on the mold 6 by the sticking roller 26. That is, after the tape pieces 7 for one pass are attached, it is possible to inspect the laminated state of the tape pieces 7. Therefore, the inspection time can be shortened. In addition, it is possible to immediately correct the sticking defect of the tape piece 7. In this case, the tape piece 7 for one pass is based on the difference between the three-dimensional shape data of the surface 61 before sticking the tape piece 7 and the three-dimensional shape data after sticking the tape piece 7 for one pass. The stacking mode of is evaluated.
  • orthogonal axis robot It is difficult for the orthogonal axis robot 2B to also perform the work of attaching the tape piece 7 to the mold 6.
  • the laser sensor 3 inspects the entire one sheet layer formed by the parallel attachment of the plurality of tape pieces 7. It is difficult to take an aspect.
  • the orthogonal axis robot 2B uses a laser sensor 3 that emits a laser slit light 3R having a wide irradiation width, and moves the laser sensor 3 after all the arrangement of the tape pieces 7 for one sheet layer is completed (). It is easy to take the aspect (to scan).
  • An advantage of this aspect is that the tilt angle of the tape piece 7 can be determined.
  • FIG. 10A is a plan view showing an example in which the tape piece 7 is diagonally attached to the mold 60A provided with the reference hole for determining the XY coordinates.
  • the tape piece 7 is FRP, in order to direct the fiber direction in the intended direction, the tape piece 7 may be attached with an inclination with respect to the reference XY direction of the mold 60A. If the inclination angle of the tape piece 7 deviates from a predetermined directivity angle, the quality of the work W may be deteriorated.
  • FIG. 10B is a diagram showing a defect in the inclination angle of the tape piece 7. If the inclination angle D degree per length L (mm) of the tape piece 7 is larger than a predetermined threshold angle, sticking is defective.
  • the mold 60A is provided with four reference holes 6R-1, 6R-2, 6R-3 and 6R-4 at the corners outside the area where the tape piece 7 on the surface 61 is attached.
  • These reference holes 6R-1 to 6R4 are holes whose shapes can be recognized by scanning with the laser slit light 3R.
  • the straight line connecting the reference holes 6R-1 and 6R-2 is the X-direction reference line
  • the straight line connecting the reference holes 6R-1 and 6R-3 is the Y-direction reference line. That is, by scanning including the reference holes 6R-1 to 6R4, the inspection device 1 can know the XY coordinates on the surface 61. Then, the inclination angle of the tape piece 7 can be evaluated based on the XY coordinates.
  • the first three-dimensional shape data and the second three-dimensional shape data are not dependent only on the three-dimensional shape data after the sheet layers are laminated.
  • the three-dimensional shape of the sheet layer is evaluated based on the difference from the three-dimensional shape data of. That is, based on the first three-dimensional shape data, it is evaluated based on the second three-dimensional shape data whether or not the sheet layer is increased by the amount corresponding to the one-layer thickness as designed. Therefore, as the laser sensor 3 of the scanning device S, it is possible to use an inexpensive general-purpose laser sensor having a relatively low resolution. Therefore, according to the inspection device 1 of the present embodiment, it is possible to automate the inspection of the laminated state of the sheet layers and to reduce the cost.
  • the sheet layer inspection device is an inspection device that inspects the sheet layer laminated on the base base material, and is a laser that measures the two-dimensional shape of the inspection object using laser slit light.
  • a scanning device including a sensor and a moving mechanism for moving the laser sensor in a predetermined direction, a plurality of two-dimensional shape data obtained by the laser sensor, and a position of the laser sensor when measuring the two-dimensional shape.
  • the first recognition unit that obtains the three-dimensional shape data of the inspection object by associating the data with the data, and the first that shows the three-dimensional shape of the first inspection object before the sheet layer is laminated on the base base material.
  • the sheet is obtained. It includes a second recognition unit that derives the three-dimensional shape of the layer.
  • the sheet layer inspection method is an inspection method for inspecting the sheet layer laminated on the base base material, and measures the two-dimensional shape of the inspection object using laser slit light.
  • the laser sensor is moved so as to scan the inspection object with the laser slit light, and a plurality of two-dimensional shape data obtained by the laser sensor and the position of the laser sensor at the time of measuring the two-dimensional shape.
  • the three-dimensional shape data of the inspection object is obtained, and the first three-dimensional shape data showing the three-dimensional shape of the first inspection object before the sheet layer is laminated on the base base material.
  • the three-dimensional shape of the sheet layer by obtaining the difference from the second three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape of the second inspection object after the sheet layer is formed on the base base material. Is derived.
  • the sheet is not only dependent on the three-dimensional shape data after stacking the sheet layers, but also based on the difference between the first three-dimensional shape data and the second three-dimensional shape data.
  • the three-dimensional shape of the layer is evaluated. That is, based on the first three-dimensional shape data, it is evaluated based on the second three-dimensional shape data whether or not the sheet layer is increased by the amount corresponding to the one-layer thickness as designed. Then, if the thickness of the sheet layer is known, it can be evaluated that the sheet layer is not formed in the portion where the thickness of one layer does not appear in the three-dimensional shape based on the difference. Further, it can be evaluated that the sheet layers are excessively laminated in the portion where the thickness of two or more layers appears.
  • the resolution of the laser sensor may be relatively low. That is, scanning using a relatively inexpensive general-purpose laser sensor that measures the two-dimensional shape of the inspection object using laser slit light is sufficient. Therefore, according to the above-mentioned inspection apparatus, it is possible to automate the inspection of the laminated state of the sheet layers and to reduce the cost.
  • the base base material to be the first inspection object is a laminated type having a surface on which the sheet layers are laminated, or a single layer or a plurality of sheet layers on the laminated type. It is a product in which a laminated base sheet layer is formed, and the second inspection object is a product in which a sheet layer is formed on the surface of the laminated type, or a sheet layer further on the base sheet layer. It is desirable that the product is formed.
  • the first three-dimensional shape data and the second three-dimensional shape data and the second three-dimensional shape data show the laminated state of the sheet layer first laminated in the laminated mold and the sheet layers sequentially laminated on the sheet layer after that. It can be evaluated sequentially based on the difference from the three-dimensional shape data.
  • both the first three-dimensional shape data and the second three-dimensional shape data are data obtained by actual measurement by the scanning device and the first recognition unit. desirable.
  • both the first and second three-dimensional shape data are acquired by actual measurement, so that the difference between the two data according to the actual stacking state can be obtained.
  • one of the first three-dimensional shape data and the second three-dimensional shape data is shape data preset as a design value.
  • the scanning time of the inspection object by the scanning device can be shortened.
  • one said sheet layer is formed by arranging a plurality of sheet pieces in parallel on the base base material, and the moving mechanism of the scanning apparatus is said. It is desirable to move the laser sensor after all the arrangement of the plurality of sheet pieces is completed.
  • the scanning operation can be simplified as compared with the case where the laser sensor is moved every time one sheet piece is arranged.
  • the support mechanism for supporting the base base material in a posture-changeable manner is further provided, and the base base material has a first surface and a second surface whose surface directions are different from those of the first surface.
  • the sheet layer is laminated so as to straddle the first surface and the second surface, and the support mechanism has a posture in which at least the laser slit light is applied to the first surface and the laser slit. It is desirable to support the base substrate so that the posture can be changed from the posture in which the light is applied to the second surface.
  • the laminated state of the sheet layers laminated over a plurality of surfaces having different surface directions can be efficiently evaluated by changing the posture of the base base material by the support mechanism.
  • the mode in which the moving mechanism is an articulated robot and the laser sensor is mounted on the robot tip of the articulated robot is one of the desirable modes.
  • the laser sensor is mounted on the tip of the robot of the articulated robot, it is possible to easily scan the inspection object with the laser slit light even if the surface shape of the sheet layer is complicated. it can.
  • the articulated robot is a robot that also performs the work of forming the sheet layer on the base base material.
  • this inspection device it is possible to inspect the laminated state of the sheet layer while forming the sheet layer on the base base material.
  • the mode in which the moving mechanism is an orthogonal axis robot and the laser sensor is mounted on the robot tip of the orthogonal axis robot is one of the desirable modes.
  • the laser sensor is mounted on the tip of the orthogonal axis robot, it is possible to quickly scan the inspection target with the laser slit light.
  • an inspection device and an inspection method for a sheet layer that can reduce costs while automating the inspection of the laminated state of the sheet layers.

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Abstract

検査装置（１）は、スキャン装置（Ｓ）、第１認識部（５４）及び第２認識部（５５）を含む。スキャン装置（Ｓ）は、二次元形状を計測するレーザスリット光（３Ｒ）を発するレーザセンサ（３）と、レーザセンサ（３）を所定方向に移動させる移動機構（２Ａ）とを備える。第１認識部（５４）は、レーザセンサ（３）により得られた複数の二次元形状データと、二次元形状の計測時におけるレーザセンサ（３）の位置データとを関連付けることにより、検査対象物（６）及びワーク（Ｗ）の三次元形状データを求める。第２認識部（５５）は、金型（６）上にワーク（Ｗ）が積層される前の三次元形状を示す第１の三次元形状データと、金型（６）上にワーク（Ｗ）が積層された後の三次元形状を示す第２の三次元形状データとの差分を求めることにより、ワーク（Ｗ）の三次元形状を導出する。

Description

シート層の検査装置及び検査方法
　本発明は、金型等のベース基材上に積層されるシート層の検査装置及び検査方法に関する。
　例えば金属シートや樹脂シート、又は繊維強化樹脂シートのような複合材シートを積層し、その積層体に加熱加圧処理を施す等して成形部品（若しくは複雑形状部品）を得る方法が知られている。前記積層体は、例えば、所要の外形形状を有する金型の上に、所定形状を有するシート片を貼って一つの第１シート層を形成し、さらに前記第１シート層の上にシート片を貼って第２シート層を形成するというように、シート層を所要の厚さまで順次積層することによって製造される。
　このような成形部品（若しくは複雑形状部品）の製造において、規定の通りにシート層が積層されていないと、当該部品の品質が低下することがある。このため、シート層の積層状態の良否を検査する必要がある。従来、この検査は専ら作業員の目視により実行されている。また、特許文献１には、シート片の積層体の表面形状を、赤外線カメラを用いた三次元形状センサで計測することで、前記積層体への異物の混入の有無やシート層の積層状態を評価する検査システムが提案されている。
　しかしながら、シート層の積層状態の検査を作業員の目視に依存すれば、省人化が図れないばかりでなく、どうしても判断ミスや見落としが発生する。このため、成形部品（若しくは複雑形状部品）の品質安定化の面で問題が生じる。また、特許文献１の検査システムのような積層体の表面形状を計測する装置を導入する場合、当該積層体の三次元形状を高精度に計測する高価なセンサシステムが必要となり、コスト面で問題が生じる。
特開２０１８－０３１７７５号公報
　本発明は、シート層の積層状態の検査を自動化する一方で、コストダウンを図ることができるシート層の検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
　本発明の一局面に係るシート層の検査装置は、ベース基材上に積層されるシート層を検査する検査装置であって、レーザスリット光を用いて検査対象物の二次元形状を計測するレーザセンサと、前記レーザセンサを所定方向に移動させる移動機構とを備えたスキャン装置と、前記レーザセンサにより得られた複数の二次元形状データと、前記二次元形状の計測時における前記レーザセンサの位置データとを関連付けることにより、検査対象物の三次元形状データを求める第１認識部と、前記ベース基材上にシート層が積層される前の第１検査対象物の三次元形状を示す第１の三次元形状データと、前記ベース基材上に前記シート層が積層された後の第２検査対象物の三次元形状を示す第２の三次元形状データとの差分を求めることにより、前記シート層の三次元形状を導出する第２認識部と、を備える。
　本発明の他の局面に係るシート層の検査方法は、ベース基材上に積層されるシート層を検査する検査方法であって、レーザスリット光を用いて検査対象物の二次元形状を計測するレーザセンサを、前記レーザスリット光にて前記検査対象物をスキャンするように移動させ、前記レーザセンサにより得られた複数の二次元形状データと、前記二次元形状の計測時における前記レーザセンサの位置データとを関連付けることにより、検査対象物の三次元形状データを求め、前記ベース基材上にシート層が積層される前の第１検査対象物の三次元形状を示す第１の三次元形状データと、前記ベース基材上に前記シート層が形成された後の第２検査対象物の三次元形状を示す第２の三次元形状データとの差分を求めることにより、前記シート層の三次元形状を導出する。
図１は、本発明の一実施形態に係るシート層の検査装置の全体構成を示すブロック図である。 図２（Ａ）～（Ｄ）は、シート層の積層の態様を示す模式図である。 図３は、テープ片の金型への貼り合わせの態様を示す模式図である。 図４は、シート層の形状認識のための、レーザスリット光によるスキャンの態様を示す模式図である。 図５（Ａ）、（Ｂ）は、レーザスリット光によって検知される二次元形状と、レーザセンサの一データとの関連付けを示す模式図である。 図６（Ａ）は、シートの１層目の形状を差分データにより求める例を、図６（Ｂ）はシート層の２層目の形状を差分データにより求める例を各々示す図である。 図７（Ａ）は、複数の面に跨がってシート層が設けられる例を示す斜視図、図７（Ｂ）はその側面図、図７（Ｃ）～（Ｅ）は、各面のスキャンの態様を示す図である。 図８（Ａ）～（Ｅ）は、金型上へのテープの貼り付け不具合の具体例を列挙する図である。 図９は、多関節ロボットにテープ貼りヘッドと、レーザセンサとを搭載する例を示す模式図である。 図１０（Ａ）は、金型に斜めにテープが貼られる例を示す図、図１０（Ｂ）は、テープ貼り角度の不具合を示す図である。
　［検査装置の全体構成］
　以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るシート層の検査装置１の全体構成を示すブロック図である。検査装置１は、多関節ロボット２Ａ（移動機構）及びレーザセンサ３を含むスキャン装置Ｓと、ワーク回転機構４（支持機構）と、これらの動作を制御すると共に所要の演算処理を行うコントローラ５とを含む。検査装置１は、ベース基材としての金型６（積層型）上に積層されるワークＷを構成するシート層を検査する装置である。
　スキャン装置Ｓは、金型６上に形成されたワークＷの三次元形状認識のために、当該ワークＷを光学的にスキャンする装置である。レーザセンサ３は、レーザスリット光３Ｒを用いて、光切断法によって検査対象物の二次元形状を計測する。レーザセンサ３は、レーザ光源と、当該レーザ光源が発するレーザ光を扇型に広がるレーザスリット光３Ｒに変換して検査対象物に照射する光学部品と、検査対象物からのレーザスリット光３Ｒの反射光を受光する受光部とを備えている。本実施形態では、前記検査対象物は金型６単体、若しくは一層又は複数層のシート層の積層体からなるワークＷが形成された金型６である。
　多関節ロボット２Ａは、レーザセンサ３を所定のスキャン方向へ移動させる移動機構である。レーザセンサ３は、多関節ロボット２Ａによって移動されつつ、所定の計測ピッチで検査対象物の二次元形状を計測する。多関節ロボット２Ａには、レーザセンサ３の移動機構以外の他の機能を具備させても良く、例えばワークＷを金型６に形成する機能を具備させたり（図９に例示している）、ワークＷ及び金型６の２Ｄ画像を撮像するカメラを搭載させたりしても良い。
　多関節ロボット２Ａは、基台２０と、基台上に立設された複数のロボットアーム２１と、ロボットアーム２１を繋ぐ複数の関節軸２２と、ロボットアーム２１の先端部に配置される手首部２３とを含む。レーザセンサ３は、多関節ロボット２Ａのアーム先端であるロボット先端部２Ｔに搭載されており、自在に位置変更が可能である。長い距離のスキャンが必要な場合、基台２０を、少なくともＸ方向又はＹ方向のいずれかに移動可能なステージ上に組み付け、多関節ロボット２Ａ自体を移動可能とすることが望ましい。多関節ロボット２Ａとしては、例えば６つの回転軸を備えた汎用の産業用ロボットを用いることができる。
　レーザセンサ３の移動機構は、多関節ロボット２Ａに限られない。図１には、前記移動機構の他の例として、直交軸ロボット２Ｂも併記されている。直交軸ロボット２Ｂは、互いに直交する３つの移動軸であるＸ軸フレーム２４Ｘ、Ｙ軸フレーム２４Ｙ及びＺ軸フレーム２４Ｚを備えている。Ｘ軸フレーム２４Ｘは、Ｚ軸フレーム２４ＺをＸ軸方向へ移動可能に支持する。Ｚ軸フレーム２４Ｚは、Ｙ軸フレーム２４ＹをＺ軸方向へ移動可能に支持する。Ｙ軸フレーム２４Ｙは、ロボット先端部２ＴをＹ向へ移動させる。レーザセンサ３は、Ｙ軸フレーム２４Ｙの先端であるロボット先端部２Ｔに搭載されている。このような直交軸ロボット２Ｂを、多関節ロボット２Ａに代替して用いても良い。また、産業用ロボット以外の他の移動機構、例えばボールねじ機構等によって、レーザセンサ３を所定方向へ移動させるように構成しても良い。
　ワーク回転機構４は、ワークＷが形成される金型６の姿勢を変更するための機構である。ワーク回転機構４は、ワーク保持部４１及び駆動モータ４２を含む。ワーク保持部４１は、金型６を軸回りに回転自在に支持する回転軸と、回転駆動力の入力部とを含む。駆動モータ４２は、前記入力部に回転駆動力を与え、金型６を軸回りに回転させる。なお、金型６を回転させる必要が無い場合、すなわち、レーザセンサ３と常に対向可能な一の面だけにワークＷが形成されるようなケースでは、ワーク回転機構４を省くことができる。
　コントローラ５は、スキャン装置Ｓ及びワーク回転機構４と電気的に接続されている。また、コントローラ５には、モニター１１及びデータサーバ１２が接続されている。モニター１１は、検査装置１に関する各種の表示を行うためのディスプレイであり、本実施形態では、ワークＷの検査結果等を表示する。データサーバ１２は、検査装置１に関する各種の設定値やデータが格納されている。例えば、金型６やワークＷを構成するテープのサイズに関するデータや、シート層の積層後の金型６の設計値として予め設定された形状データ等が、データサーバ１２に格納される。
　コントローラ５は、マイクロコンピュータ等からなり、所定のプログラムが実行されることによって、ロボット制御部５１、センサ制御部５２、ワーク回転制御部５３、第１認識部５４、第２認識部５５、判定部５６及び表示制御部５７を機能的に具備するように動作する。
　ロボット制御部５１は、多関節ロボット２Ａ（又は直交軸ロボット２Ｂ）の動作を制御することによって、レーザセンサ３を所要の位置へ移動させる。詳しくは、ロボット制御部５１は、レーザセンサ３をスキャン開始位置から終了位置まで、所定の方向及び速度で移動させる制御を行う。センサ制御部５２は、レーザセンサ３を制御し、金型６及びワークＷの二次元形状を計測させる。具体的にはセンサ制御部５２は、スキャン方向の各計測位置においてレーザセンサ３のレーザ光源を発光させ、レーザスリット光３Ｒを金型６及びワークＷに照射させる。ワーク回転制御部５３は、ワーク回転機構４を制御し、金型６を所要の回転姿勢に姿勢変更させる。
　第１認識部５４は、レーザセンサ３により得られた複数の二次元形状データと、前記二次元形状の計測時におけるレーザセンサ３の位置データとを関連付けることにより、金型６及びワークＷの三次元形状データを求める演算を行う。第２認識部５５は、ワークＷを構成するシート層の積層前後の三次元形状データの差分を求めることにより、前記シート層の三次元形状を導出する演算を行う。第１認識部５４及び第２認識部５５の動作については、後記でさらに詳述する。
　判定部５６は、第２認識部５５が導出した前記シート層の三次元形状に基づき、当該シート層が正常であるか否かを判定する処理を行う。表示制御部５７は、判定部５６の判定結果を、所定の表示形態でモニター１１に表示させる制御を行う。例えば、表示制御部５７は、前記シート層の積層状態に不具合が検出された場合、その不具合の箇所を色付きで表示する等して、作業者に修正を喚起する。
　［シート層の形成について］
　既述の通り本実施形態では、金型６上のワークＷは、複数のシート層の積層によって形成される。図２（Ａ）～（Ｄ）は、シート層の積層の態様を示す模式図である。図２（Ａ）は、金型６の側面図（左図）及びその斜視図（右図）である。ここでは、図示簡略化のため、一方向に長い直方体からなる単純な金型６を例示している。
　金型６は、前記シート層が積層される表面６１を備えている。表面６１は、ワークＷの形状を形作る面である。例えば、ワークＷが単純な平板状部材ならば、図２（Ａ）に示すように、表面６１は水平面となる。ワークＷが曲面を有する部材であれば、表面６１は、企図する曲面に沿った面形状を有する面となる。このような表面６１を有する金型６をベース基材として、複数のシート層が順次積層される。
　図２（Ｂ）は、金型６の表面６１上に第１シート層Ｗ１１が積層された状態を示している。第１シート層Ｗ１１は、例えば、予め所要形状に加工された所定厚さのシート体の表面６１への載置又は貼り付け、或いは、テープ型のシート片の並列的な配置（図３）などによって形成される。前記シート体又はシート片としては、金属、樹脂やゴムからなるシート、ＦＲＰのような樹脂と強化繊維との複合シート等を用いることができる。次段のシート層においては、金型６上に第１シート層Ｗ１１が形成された形成物がベース基材となる。つまり、第１シート層Ｗ１１が、次段のシート層が積層される基礎シート層ＷＢとなる。
　図２（Ｃ）は、第１シート層Ｗ１１の上に第２シート層Ｗ１２が積層された状態を示している。第２シート層Ｗ１２の形成の態様は、第１シート層Ｗ１１と同様である。図２（Ｄ）は、第２シート層Ｗ１２の上にさらに第３シート層Ｗ１３が積層された状態を示している。すなわち、第２シート層Ｗ１２を基礎シート層ＷＢとして、第３シート層Ｗ１３が積層されている。次段のシート層の積層においては、この第３シート層Ｗ１３が基礎シート層ＷＢとなる。以降、所要の層数だけ、同様なシート層の積層作業が行われる。
　シート層の積層作業が完了し、所定形状のワークＷが金型６上に形成されると、その形成物に対して次段の処理が施される。次段の処理は、例えば、真空処理及び加熱処理である。具体的には、ワークＷが形成された金型６を密封されたバッグで覆って真空引きし、シート層間の空気や揮発物を除去する。次いで、所定の圧力下で加熱処理を行い、ワークＷを構成している複数のシート層を一体化させる。そして、当該ワークＷを金型６から離型させ、所要の成形部品（若しくは複雑形状部品）を得るものである。
　図３は、一つのシート層（例えば第１シート層Ｗ１１）の形成例を模式的に示す図である。ここでは、テープロール７０から切り出された複数のテープ片７（シート片）の貼り付けによってシート層が形成される例を示している。テープロール７０は、例えば所定のテープ幅を備えたテープが巻回されたロールである。テープロール７０から繰り出されるテープ７Ａは、貼り付けヘッドに備えられた貼り付けローラ２６によって金型６の表面６１に押し付けられ、当該表面６１に貼り付けられてゆく。
　表面６１の一端から他端までテープ７Ａが貼られると、図略のカッターによってテープ７Ａがカットされる。この動作により、表面６１には１パス分のテープ片７が積層されることになる。同様にして、積層済みのテープ片７の側方に隣接して、次の１パス分のテープ片７が積層される。このような作業によって、表面６１上には、複数のテープ片７が並列的に配置されることで形成された第１シート層Ｗ１１が積層される。なお、テープロール７０及び貼り付けローラ２６を複数並列的に配置し、複数のテープ片７を同時に表面６１へ貼り付けることもできる。第１シート層Ｗ１１上に積層される第２シート層Ｗ１２、第３シート層Ｗ１３も同様に、テープ片７の並列配置によって形成することができる。
　ここで、各シート層Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３が規定通りに積層されているか否かが、ワークＷの品質保持のために肝要となる。とりわけ、図３に例示したように、複数のテープ片７の並列配置で１つのシート層が形成される場合、テープ片７間の重なりやギャップ等が発生することがある。従って、シート層Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３の積層の毎に、当該シート層の積層状態を検査し、不具合が検出された場合にはそのシート層に修整を加える必要がある。
　図４は、第１シート層Ｗ１１（ワークＷ）の検査のために、第１シート層Ｗ１１及び金型６の形状認識動作が行われている状態を示す図である。ロボットアーム２１の先端であるロボット先端部２Ｔに取り付けられたレーザセンサ３から、レーザスリット光３Ｒが放射されている。レーザスリット光３Ｒは、第１シート層Ｗ１１の全幅に亘って照射されている。ロボット制御部５１は、ロボット先端部２Ｔを図中の走査方向Ｆに移動させる。これに伴い、レーザセンサ３も走査方向Ｆに移動し、レーザスリット光３Ｒによって第１シート層Ｗ１１がスキャンされる。このスキャンの際に、光切断法によって所定のピッチで第１シート層Ｗ１１の二次元形状が計測される。そして、取得された複数の二次元形状データを繋ぎ合わせることで、第１シート層Ｗ１１の三次元形状が求められる。
　従来、シート層の積層状態の評価は、当該シート層の三次元形状データのみに基づいて評価されていた。例えば、第１シート層Ｗ１１の検査を行う場合、図４に示す手法で取得された、第１シート層Ｗ１１が積層された金型６の三次元形状の認識結果のみに基づいて評価が為されていた。この場合、微少な凹凸の検知等のために、高精度な三次元形状の認識が必要となる。従って、レーザセンサ３としては、高い分解能を備えたものを使用する必要がある。
　一般に、高分解能のレーザセンサ３は極めて高価であり、当該レーザセンサ３の適用は、検査装置１のコストアップを招来する。また、高分解能を求めるほど、レーザスリット光３Ｒによる検査幅が狭くなる傾向がある。このため、図４に例示しているように、第１シート層Ｗ１１の全幅を、１回のスキャンで検査できる検査幅を持つような高分解能のレーザセンサ３は上市されていないのが実情である。従って、一つのシート層の検査において複数回のスキャンが必要となり、結果として検査工程のタクトタイムが長くなるという問題が生じる。
　このような問題に鑑み、本実施形態では、高い分解能は具備していないものの、広い検査幅を具備する比較的安価なレーザセンサ３を用いる。例えば、分解能が０．０４ｍｍ～１．６ｍｍ程度、好ましくは０．１ｍｍ～１．２ｍｍ程度、レーザスリット光３Ｒによる検査幅が５０ｍｍ～２００ｍｍ程度、好ましくは８０ｍｍ～１６０ｍｍ程度のレーザセンサ３を用いる。そして、このようなレーザセンサ３を用いながらも、シート層の積層状態の評価を的確に行い得る検査方法を提供する。
　［差分による形状認識］
　本実施形態では、シート層の積層前後の三次元形状データの差分を求めることにより、当該シート層の三次元形状を導出し、評価する。この手法について、図５及び図６を参照して説明する。図５（Ａ）は、図２（Ａ）の状態、つまり、第１シート層Ｗ１１が積層される前の金型６（第１検査対象物）の三次元形状の計測態様を示す図である。レーザセンサ３からレーザスリット光３Ｒが、金型６の表面６１に照射される。金型の長辺方向をＸ方向と定義すると、コントローラ５のロボット制御部５１（図１）は、レーザスリット光３ＲがＸ方向へ移動し、表面６１をスキャンするように多関節ロボット２Ａを制御する。
　センサ制御部５２は、レーザセンサ３に、Ｘ方向の各計測点Ｘ＝ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５・・・ｐ（ｎ－２）、ｐ（ｎ－１）及びｐｎにおいて、金型６の表面６１の二次元形状データを計測させる。ｐ１～ｐｎ間の各計測ピッチは、例えば０．１ｍｍである。第１認識部５４は、レーザセンサ３が取得した各計測点ｐ１～ｐｎと、各計測点ｐ１～ｐｎにおけるレーザセンサ３の位置データとを関連付けて、金型６の表面６１の三次元形状データ（「第１の三次元形状データ」という）を求める。レーザセンサ３の位置データとしては、ロボット制御部５１によるロボット先端部２Ｔの位置制御データを用いることができる。
　図５（Ｂ）は、図２（Ｂ）の状態、つまり、金型６の表面６１上に第１シート層Ｗ１１が積層された後の形成物（第２検査対象物）の三次元形状の計測態様を示す図である。第１シート層Ｗ１１が積層された後、上記と同様の手順で三次元形状データが求められる。すなわち、ロボット制御部５１は、レーザスリット光３Ｒで前記形成物をスキャンするよう、多関節ロボット２Ａを制御する。センサ制御部５２は、レーザセンサ３に、Ｘ方向の各計測点Ｘ＝ｐ１～ｐｎにおいて、第１シート層Ｗ１１を備えた金型６の二次元形状データを計測させる。そして、第１認識部５４は、レーザセンサ３が取得した各計測点ｐ１～ｐｎと、各計測点ｐ１～ｐｎにおけるレーザセンサ３の位置データとを関連付けて、第１シート層Ｗ１１を備えた金型６の三次元形状データ（「第２の三次元形状データ」という）を求める。
　第１認識部５４によって、第１の三次元形状データ及び第２の三次元形状データが取得されたならば、第２認識部５５は、これら２つの三次元形状データの差分を取る処理を行う。図６（Ａ）は、１層目のシート層（第１シート層Ｗ１１）に対する、第２認識部５５による前記処理を模式的に示している。左側の形状データ（１）は、計測点Ｘ＝ｐ２における第１の三次元形状データＤ１１を示している。換言すると、第１シート層Ｗ１１が積層される前の、Ｘ＝ｐ２の位置における金型６の形状データである。
　一方、形状データ（２）は、計測点Ｘ＝ｐ２における第２の三次元形状データＤ１２を示している。つまり、金型６をベース基材として第１シート層Ｗ１１が積層された後の形成物の、Ｘ＝ｐ２の位置における形状データである。第２の三次元形状データＤ１２は、第１シート層Ｗ１１が積層された分だけ、第１の三次元形状データＤ１１よりも上方へ突出した形状部分ＤＡを含むことになる。
　従って、形状データ（１）と形状データ（２）との差分が、第１シート層Ｗ１１の評価データとなる。すなわち、前記差分を取ると、第２の三次元形状データＤ１２における突出した形状部分ＤＡが打ち消されずに残存することになる。この形状部分ＤＡが、金型６に積層された第１シート層Ｗ１１の三次元形状となる。判定部５６は、第２認識部５５が導出した前記三次元形状に基づき、第１シート層Ｗ１１の三次元形状を評価する。換言すると、第１の三次元形状データＤ１１を基準として、第１シート層Ｗ１１の厚さ相当分だけ設計通りに増加しているか否かを、第２の三次元形状データＤ１２に基づき評価するものである。
　図６（Ｂ）は、２層目のシート層（第２シート層Ｗ１２）に対する、第２認識部５５による差分処理を模式的に示している。２層目のシート層の積層においては、金型６上に第１シート層Ｗ１１の積層体からなる基礎シート層が形成された形成物がベース基材（第１検査対象物）となる。このため、２層目では、先の計測によって得られた形状データ（２）が、第１の三次元形状データＤ２１となる。
　形状データ（３）は、第２シート層Ｗ１２が前記基礎シートの第１シート層Ｗ１１上にさらに積層された後の、計測点Ｘ＝ｐ２における三次元形状データである。当該三次元形状データが、２層目においては第２の三次元形状データＤ２２となる。第２の三次元形状データＤ２２は、第２シート層Ｗ１２がさらに積層された分だけ、第１の三次元形状データＤ２１よりも上方へ突出した形状部分ＤＢを含むことになる。そして、形状データ（２）と形状データ（３）との差分が、第２シート層Ｗ１２の評価データとなる。すなわち、前記差分を取ると、第２の三次元形状データＤ２２における突出した形状部分ＤＢが打ち消されずに残存することになる。この形状部分ＤＢが、第２シート層Ｗ１２の三次元形状となる。判定部５６は、当該三次元形状に基づき、第２シート層Ｗ１２の三次元形状を評価する。以下、第３層、第４層・・・のシート層についても同様である。
　判定部５６における判定処理は、比較的簡易なものとなる。一層のシート層の厚さが既知であれば、前記差分に基づいて得られた評価対象のシート層の三次元形状において、一層分の厚さが現れていない箇所は、当該シート層が形成されていないと評価できる。例えば、上記の第２シート層Ｗ１２の三次元形状評価データにおいて、当該第２シート層Ｗ１２の厚さに相当する厚みが現れていない箇所が検出されたとする。その箇所は、例えばテープ片７（図３）の抜けやテープ片７間のギャップ等により、第２シート層Ｗ１２が規定通りに形成されていないということを知見できる。また、二層分以上の厚さが現れている箇所があれば、テープ片７が重なり合う等してシート層が過剰に積層されていると評価できる。
　以上のように、シート層の積層前後の差分に基づく評価手法を採用することは、レーザセンサ３の分解能が比較的低いもので足りることを意味する。つまり、積層対象となるシート層（テープ片７）の１層分の厚さを判別できる分解能を持つレーザセンサ３であれば、上記のテープ片７の抜けや重なりを知見することが可能である。例えば、１つのシート層の厚さが０．２ｍｍであるならば、レーザセンサ３としては分解能＝０．１ｍｍ程度のものを使用できる。この程度の分解能のレーザセンサ３は、比較的安価な汎用のレーザセンサとして上市されていることから、スキャン装置Ｓのコストダウンを図ることができる。シート層の存在識別を可能とする一方で、過剰な分解能を求めないという観点より、シート層の１層分の厚さをＴとすると、レーザセンサ３の分解能Ｒは、Ｒ＝０．８Ｔ～０．２Ｔ、好ましくは０．３Ｔ～０．６Ｔの範囲から選択することができる。
　図５（Ａ）、（Ｂ）に示した例では、第１の三次元形状データ及び第２の三次元形状データの双方を、実測により求める例を示した。すなわち、レーザセンサ３にて実際に金型６及び第１シート層Ｗ１１をスキャンし、第１認識部５４が各々の三次元形状データを求める例を示した。この手法であれば、第１及び第２の三次元形状データが共に実測によって取得されるので、第２認識部５５は実際の積層状態に応じた両データの差分を求めることができる。
　これに代えて、第１及び第２の三次元形状データのうちの一方を、実測値ではなく、設計値として予め設定された形状データを用いるようにしても良い。例えば、金型６の三次元形状が既知であれば、その三次元形状データを予めデータサーバ１２（図１）に格納しておく。そして、当該三次元形状データを、第２認識部５５が差分を取る処理を行う際に、第１の三次元形状データとしてデータサーバ１２から読み出すようにプログラミングしても良い。あるいは、第１シート層Ｗ１１の三次元形状が既知であれば、その三次元形状データを予めデータサーバ１２に格納しておく。そして、金型６の三次元形状を実測して第１の三次元形状データを取得する一方で、第２の三次元形状データとしては、第１シート層Ｗ１１の三次元形状データをデータサーバ１２から読み出すようにしても良い。この手法によれば、第１及び第２の三次元形状データの一方をデータサーバ１２から取得するので、スキャン装置Ｓによるスキャン時間を短縮することができる利点がある。
　［複数の面に跨がるシート層の場合］
　また、図５（Ａ）、（Ｂ）に示した例では、金型６の一つの表面６１だけに第１シート層Ｗ１１が形成される例を示した。シート層は、複数の平面及び曲面に跨がって形成されるものであっても良い。図７（Ａ）は、金型６０の複数の面に跨がってシート層ＷＲが設けられる例を示す斜視図である。金型６０は、第１表面６２と、当該第１表面６２と直交する第２表面６３（面方向が異なる第２表面）と、これらの間に位置する曲面部６４とを含む。シート層ＷＲは、第１表面６２から第２表面６３に跨がって形成されている。
　図７（Ｂ）は、シート層ＷＲの積層前の状態と、積層後の状態とを示す金型６０の側面図である。このようなシート層の積層態様であっても、図５（Ａ）、（Ｂ）に示した例と同様にして、シート層ＷＲの積層前の第１の三次元形状データと、シート層ＷＲの積層後の第２の三次元形状データとが取得される。但し、１回のスキャンでは、第１表面６２、第２表面６３及び曲面部６４の全ての三次元形状データを取得できないので、各面に対して各々スキャンを実行する。この際、ワーク回転制御部５３（図１）がワーク回転機構４（駆動モータ４２）を制御して、金型６０を回転させ、各々の面のスキャンに適した姿勢に金型６０を姿勢変更させる。
　図７（Ｃ）～（Ｅ）は、各面のスキャンの態様を示す図である。図７（Ｃ）は、第１表面６２がレーザスリット光３Ｒにてスキャンされている様子を示す図である。この際、ワーク回転機構４は、レーザスリット光３Ｒが第１表面６２に正対方向から照射される姿勢で、金型６０を支持している。図７（Ｄ）は、曲面部６４がレーザスリット光３Ｒにてスキャンされている様子を示している。曲面部６４は、互いに直交する第１表面６２及び第２表面６３の交差部分に位置する曲面である。このため、ワーク回転機構４は、図７（Ｃ）の姿勢から金型６０を反時計方向に回転させ、曲面部６４へレーザスリット光３Ｒが正対方向から照射される姿勢で、金型６０を支持している。図７（Ｅ）は、第２表面６３がレーザスリット光３Ｒにてスキャンされている様子を示している。ワーク回転機構４は、図７（Ｄ）の姿勢から金型６０をさらに反時計方向に回転させ、第２表面６３へレーザスリット光３Ｒが正対方向から照射される姿勢で、金型６０を支持している。
　この場合、第１認識部５４は、シート層ＷＲの積層前に、金型６０の第１表面６２、第２表面６３及び曲面部６４の三次元形状データを各スキャンで取得し、これらを合成して第１の三次元形状データを求める。そして、シート層ＷＲが積層された後に、金型６０の第１表面６２、第２表面６３及び曲面部６４の三次元形状データを各スキャンで取得し、これらを合成して第２の三次元形状データを求める。第２認識部５５は、前記第１の三次元形状データと前記第２の三次元形状データとの差分を求めることにより、シート層ＷＲの三次元形状を導出する。
　［シート層の不具合の例］
　図３に例示したように、１つのシート層は、所定幅のテープ片７を金型６の表面６１に貼り詰めることによって形成される。隣接するテープ片７の端縁同士が隙間無く、且つ、重なり合うこと無く配置されていれば、そのシート層は他の問題が無ければ設計通りのシート層となる。これに対し、テープ片７の表面６１の貼り具合に不備があれば、そのシート層は不具合を備えたシート層となる。
　図８（Ａ）～（Ｅ）は、金型６へのテープ片７の貼り付け不具合の具体例を列挙する図である。図８（Ａ）は、テープ抜け及びテープ間ギャップの不具合を例示している。図８（Ａ）の左図は、何らかの不具合で、１パス分のテープ片７が貼られなかったことに起因して、テープ抜け部分Ｍ１が生じている例を示している。右図は、１パス中において、テープ片７１の終端縁とテープ片７２の始端縁との間にギャップＭ２１が生じている例と、隣接するテープ片７の側端縁の間にギャップＭ２２が生じている例とを示している。
　このような不具合のあるシート層について、第２認識部５５が三次元形状を導出すると、テープ抜け部分Ｍ１、ギャップＭ２１及びＭ２２に相当する部分にシート厚さが存在しない三次元形状となる。判定部５６は、本来ならばシート厚さが存在する部分にシート厚さが検出されていないことを根拠に、当該シート層に不具合が有ると判定する。また、表示制御部５７は、テープ抜け部分Ｍ１、ギャップＭ２１及びＭ２２に相当する部分を色分けしてモニター１１に当該シート層の画像を表示する等して、作業者に修整を促す。
　図８（Ｂ）は、テープ重なりの不具合を示している。テープ片７５１の端部が、直線状に貼られたテープ片７３の上に重なることで、重なり部Ｍ３１が形成されている。また、テープ片７５２の端部が、並列に並ぶテープ片７３、７４の双方に重なることで、重なり部Ｍ３２が形成されている。さらに、テープ片７５３、７５４が、テープ片７３、７４の上で多重に重なることで、重なり部Ｍ３３が形成されている。このような不具合のあるシートの三次元形状が導出された場合、重なり部Ｍ３１、Ｍ３２については、本来ならばテープ片７３、７４の１層分のテープ厚さが存在する部分に、テープ片７５１、７５２の厚みが重畳された２層分のテープ厚さが検出される。また、重なり部Ｍ３３については、２層分のテープ厚さの部分と、３層分のテープ厚さの部分とが検出されることになる。
　図８（Ｃ）は、テープ剥がれ、テープ浮きの不具合を示している。図８（Ｃ）の左図は、テープ片７の端部７Ｅが金型６の表面６１から浮き上がることで生じた浮き部Ｍ４１を例示している。右図は、テープ片７の中間部分が表面６１から浮き上がることで生じた浮き部Ｍ４２を、各々示している。このような浮き部Ｍ４１、Ｍ４２が生じている箇所も、第２認識部５５が導出するシート層の三次元形状において、本来のテープ片７の１層分の厚さよりも過剰な厚みが存在する部分として検出される。
　図８（Ｄ）は、テープ捻れの不具合を示している。図８（Ｄ）の左図は、テープ片７に１回の捻れが生じている捻れ部Ｍ５１を、右図は、テープ片７に２回の捻れが生じている捻れ部Ｍ５２を例示している。捻れ部Ｍ５１、Ｍ５２においては、テープ片７に立ち上がりが生じることになる。また、図８（Ｅ）は、テープ片７の端部７Ｅが折り返されることによって生じた折れ部Ｍ６を例示している。このような捻れ部Ｍ５１、Ｍ５２又は折れ部Ｍ６が生じている箇所も、第２認識部５５が導出するシート層の三次元形状において、本来のテープ片７の１層分の厚さよりも過剰な厚みが存在する部分として検出される。
　［多関節ロボットの好ましい使用例］
　多関節ロボット２Ａには、多様な作業を実行させることが可能である。図１では、レーザセンサ３を移動させる機構としての多関節ロボット２Ａの使用を例示しているが、テープ片７を金型６に貼り付ける作業（シート層をベース基材に形成する作業）を兼用させても良い。図９は、多関節ロボット２Ａにテープ貼りヘッドＴＨと、レーザセンサ３とを搭載する例を示す模式図である。
　多関節ロボット２Ａは、ロボットアーム２１と、６つの関節軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６を備えた６軸ロボットである。多関節ロボット２Ａは、Ｘ方向に移動可能な基台２０上に載置固定されている。基台２０には、長尺テープ７Ａの巻回体であるテープロール７０を複数本収容しているテープサプライ７Ｓが搭載されている。
　ロボット先端部２Ｔには、先端装着具２５が取り付けられている。先端装着具２５は、６つの関節軸Ｊ１～Ｊ６の動作によって、ＸＹＺ方向への移動及びピッチ、ロー、ヨー軸周りの回転が自在である。この先端装着具２５に、テープ貼りヘッドＴＨ及びレーザセンサ３が取り付けられている。テープサプライ７Ｓは、長尺テープ７Ａをテープ貼りヘッドＴＨへ供給する。
　テープ貼りヘッドＴＨは、貼り付けローラ２６、ガイドローラ２７及び図略のテープカッターを含む。貼り付けローラ２６は、矢印Ｆ方向（走査方向Ｆ）に回転走行しながら、テープサプライ７Ｓから供給される長尺テープ７Ａを、金型６の表面６１に押し付ける。ガイドローラ２７は、回転駆動力が与えられるローラ対であり、長尺テープ７Ａを貼り付けローラ２６に向けて繰り出す。図略のテープカッターは、表面６１の一端から他端までの１パス分のテープ貼り付け長に対応する長さに長尺テープ７Ａを切断し、１つのテープ片７とする。
　レーザセンサ３は、貼り付けローラ２６の進行方向（矢印Ｆ）の後ろ側に取り付けられている。このため、金型６への長尺テープ７Ａの貼り付け作業を貼り付けローラ２６によって行いつつ、当該長尺テープ７Ａの貼り付け状態を直ちに検査することが可能となる。つまり、１パス分のテープ片７の貼り付け後に、当該テープ片７の積層状態を検査することが可能となる。従って、検査時間を短縮することができる。また、直ちにテープ片７の貼り付け不具合を修正させることが可能となる。この場合、テープ片７の貼り付け前の表面６１の三次元形状データと、１パス分のテープ片７の貼り付け後の三次元形状データとの差分に基づき、当該１パス分のテープ片７の積層様態が評価される。
　［直交軸ロボットの好ましい使用例］
　直交軸ロボット２Ｂには、テープ片７を金型６に貼り付ける作業を兼用させることは難しい。一方、テープ片７の貼り付け毎に検査を行わせる上記の多関節ロボット２Ａの例では、複数のテープ片７の並列貼り付けにより形成される１つのシート層全体を、レーザセンサ３で検査させる態様を取ることは難しい。これに対し、直交軸ロボット２Ｂでは、照射幅の広いレーザスリット光３Ｒを発するレーザセンサ３を用い、１つのシート層分のテープ片７の配置が全て完了した後に、レーザセンサ３を移動させる（スキャンさせる）態様を取り易い。この態様の利点として、テープ片７の傾き角度を判別できる点が挙げられる。
　図１０（Ａ）は、ＸＹ座標を定める基準孔を備えた金型６０Ａに、斜めにテープ片７が貼られている例を示す平面図である。テープ片７がＦＲＰである場合、その繊維方向を企図する方向に指向させるため、金型６０Ａの基準ＸＹ方向に対して傾きを持たせて貼り付けが行われる場合がある。テープ片７の傾き角度が所定の指向角からズレていると、ワークＷの品質を低下させ得る。図１０（Ｂ）は、テープ片７の傾き角度の不具合を示す図である。テープ片７の長さＬ（ｍｍ）当たりの傾き角度Ｄ度が、予め定められた閾値角よりも大きい場合は、貼り付け不良となる。
　金型６０Ａは、表面６１のテープ片７が貼り付けられる領域外のコーナー部に、４つの基準孔６Ｒ－１、６Ｒ－２、６Ｒ－３及び６Ｒ－４を備えている。これらの基準孔６Ｒ－１～６Ｒ４は、レーザスリット光３Ｒによるスキャンによって、形状認識が可能な孔である。例えば、基準孔６Ｒ－１と６Ｒ－２とを結ぶ直線がＸ方向基準線となり、基準孔６Ｒ－１と６Ｒ－３とを結ぶ直線がＹ方向基準線となる。つまり、基準孔６Ｒ－１～６Ｒ４を含めてスキャンすることで、表面６１におけるＸＹ座標を検査装置１に知見させることができる。そして、当該ＸＹ座標に基づいて、テープ片７の傾き角度を評価することが可能となる。
　以上、説明した本実施形態のシート層の検査装置１（検査方法）によれば、シート層の積層後の三次元形状データだけに依存するのではなく、第１の三次元形状データと第２の三次元形状データとの差分に基づき、シート層の三次元形状を評価する。すなわち、第１の三次元形状データを基準として、シート層の一層厚さ相当分だけ設計通りに増加しているか否かを第２の三次元形状データに基づき評価する。従って、スキャン装置Ｓのレーザセンサ３として、分解能が比較的低い安価な汎用のレーザセンサを用いることが可能となる。従って、本実施形態の検査装置１によれば、シート層の積層状態の検査を自動化することができると共に、コストダウンを図ることができる。
　［上記実施形態に含まれる発明］
　本発明の一局面に係るシート層の検査装置は、ベース基材上に積層されるシート層を検査する検査装置であって、レーザスリット光を用いて検査対象物の二次元形状を計測するレーザセンサと、前記レーザセンサを所定方向に移動させる移動機構とを備えたスキャン装置と、前記レーザセンサにより得られた複数の二次元形状データと、前記二次元形状の計測時における前記レーザセンサの位置データとを関連付けることにより、検査対象物の三次元形状データを求める第１認識部と、前記ベース基材上にシート層が積層される前の第１検査対象物の三次元形状を示す第１の三次元形状データと、前記ベース基材上に前記シート層が積層された後の第２検査対象物の三次元形状を示す第２の三次元形状データとの差分を求めることにより、前記シート層の三次元形状を導出する第２認識部と、を備える。
　本発明の他の局面に係るシート層の検査方法は、ベース基材上に積層されるシート層を検査する検査方法であって、レーザスリット光を用いて検査対象物の二次元形状を計測するレーザセンサを、前記レーザスリット光にて前記検査対象物をスキャンするように移動させ、前記レーザセンサにより得られた複数の二次元形状データと、前記二次元形状の計測時における前記レーザセンサの位置データとを関連付けることにより、検査対象物の三次元形状データを求め、前記ベース基材上にシート層が積層される前の第１検査対象物の三次元形状を示す第１の三次元形状データと、前記ベース基材上に前記シート層が形成された後の第２検査対象物の三次元形状を示す第２の三次元形状データとの差分を求めることにより、前記シート層の三次元形状を導出する。
　この検査装置又は検査方法によれば、シート層の積層後の三次元形状データだけに依存するのではなく、第１の三次元形状データと第２の三次元形状データとの差分に基づき、シート層の三次元形状が評価される。すなわち、第１の三次元形状データを基準として、シート層の一層厚さ相当分だけ設計通りに増加しているか否かを第２の三次元形状データに基づき評価する。そして、シート層の厚さが既知であれば、前記差分に基づく三次元形状において、一層分の厚さが現れていない箇所は、シート層が形成されていないと評価できる。また、二層分以上の厚さが現れている箇所は、シート層が過剰に積層されていると評価できる。従って、前記スキャン装置において、前記レーザセンサの分解能は比較的低いもので足りる。つまり、レーザスリット光を用いて検査対象物の二次元形状を計測する、比較的安価な汎用のレーザセンサを用いたスキャンで足りる。よって、上記の検査装置によれば、シート層の積層状態の検査を自動化することができると共に、コストダウンを図ることができる。
　上記のシート層の検査装置において、前記第１検査対象物となる前記ベース基材は、シート層が積層される表面を備えた積層型、若しくは、前記積層型上にシート層が一層又は複数層積層された基礎シート層が形成された形成物であり、前記第２検査対象物は、前記積層型の前記表面にシート層が形成された形成物、若しくは、前記基礎シート層上にさらにシート層が形成された形成物であることが望ましい。
　この検査装置によれば、積層型に最初に積層されたシート層、並びに、その後に前記シート層上に順次積層される各シート層の積層状態を、第１の三次元形状データと第２の三次元形状データとの差分に基づき順次評価することができる。
　上記のシート層の検査装置において、前記第１の三次元形状データ及び前記第２の三次元形状データの双方が、前記スキャン装置及び前記第１認識部による実測で得られたデータであることが望ましい。
　この検査装置によれば、第１及び第２の三次元形状データが共に実測によって取得されるので、実際の積層状態に応じた両データの差分を求めることができる。
　上記のシート層の検査装置において、前記第１の三次元形状データ及び前記第２の三次元形状データのうちの一方が、設計値として予め設定された形状データであることが望ましい。
　この検査装置によれば、第１及び第２の三次元形状データの一方を設計値から取得するので、スキャン装置による検査対象物のスキャン時間を短縮することができる。
　上記のシート層の検査装置において、一つの前記シート層は、複数のシート片を前記ベース基材上に並列的に配置して形成されるものであり、前記スキャン装置の前記移動機構は、前記複数のシート片の配置が全て完了した後に、前記レーザセンサを移動させることが望ましい。
　この検査装置によれば、一つのシート片を配置する毎に前記レーザセンサを移動させる場合に比べて、スキャン動作を簡素化することができる。
　上記のシート層の検査装置において、前記ベース基材を姿勢変更可能に支持する支持機構をさらに備え、前記ベース基材は、第１表面と、前記第１表面とは面方向が異なる第２表面とを含み、前記シート層は前記第１表面及び前記第２表面に跨がって積層され、前記支持機構は、少なくとも前記レーザスリット光が前記第１表面に照射される姿勢と、前記レーザスリット光が前記第２表面に照射される姿勢との間で姿勢変更可能に、前記ベース基材を支持することが望ましい。
　この検査装置によれば、面方向が異なる複数の表面に跨がって積層されたシート層の積層状態を、前記支持機構による前記ベース基材を姿勢変更によって、効率良く評価することができる。
　上記のシート層の検査装置において、前記移動機構は、多関節ロボットであって、前記レーザセンサが、前記多関節ロボットのロボット先端部に搭載されている態様は、望ましい態様の一つである。
　この検査装置によれば、レーザセンサが多関節ロボットのロボット先端部に搭載されているので、シート層の面形状が複雑であっても、容易にレーザスリット光で検査対象物をスキャンさせることができる。
　この場合、前記多関節ロボットは、前記シート層を前記ベース基材に形成する作業を兼用するロボットであることが望ましい。
　この検査装置によれば、シート層をベース基材に形成しつつ、当該シート層の積層状態を検査することが可能となる。
　上記の検査装置において、前記移動機構は、直交軸ロボットであって、前記レーザセンサが、前記直交軸ロボットのロボット先端部に搭載されている態様は、望ましい態様の一つである。
　この検査装置によれば、レーザセンサが直交軸ロボットのロボット先端部に搭載されているので、迅速にレーザスリット光で検査対象物をスキャンさせることができる。
　本発明によれば、シート層の積層状態の検査を自動化する一方で、コストダウンを図ることができるシート層の検査装置及び検査方法を提供することができる。

Claims (10)

  1. 　ベース基材上に積層されるシート層を検査する検査装置であって、
    　レーザスリット光を用いて検査対象物の二次元形状を計測するレーザセンサと、前記レーザセンサを所定方向に移動させる移動機構とを備えたスキャン装置と、
    　前記レーザセンサにより得られた複数の二次元形状データと、前記二次元形状の計測時における前記レーザセンサの位置データとを関連付けることにより、検査対象物の三次元形状データを求める第１認識部と、
    　前記ベース基材上にシート層が積層される前の第１検査対象物の三次元形状を示す第１の三次元形状データと、前記ベース基材上に前記シート層が積層された後の第２検査対象物の三次元形状を示す第２の三次元形状データとの差分を求めることにより、前記シート層の三次元形状を導出する第２認識部と、
    を備えるシート層の検査装置。
  2. 　請求項１に記載のシート層の検査装置において、
    　前記第１検査対象物となる前記ベース基材は、シート層が積層される表面を備えた積層型、若しくは、前記積層型上にシート層が一層又は複数層積層された基礎シート層が形成された形成物であり、
    　前記第２検査対象物は、前記積層型の前記表面にシート層が形成された形成物、若しくは、前記基礎シート層上にさらにシート層が形成された形成物である、シート層の検査装置。
  3. 　請求項１又は２に記載のシート層の検査装置において、
    　前記第１の三次元形状データ及び前記第２の三次元形状データの双方が、前記スキャン装置及び前記第１認識部による実測で得られたデータである、シート層の検査装置。
  4. 　請求項１又は２に記載のシート層の検査装置において、
    　前記第１の三次元形状データ及び前記第２の三次元形状データのうちの一方が、設計値として予め設定された形状データである、シート層の検査装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のシート層の検査装置において、
    　一つの前記シート層は、複数のシート片を前記ベース基材上に並列的に配置して形成されるものであり、
    　前記スキャン装置の前記移動機構は、前記複数のシート片の配置が全て完了した後に、前記レーザセンサを移動させる、シート層の検査装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のシート層の検査装置において、
    　前記ベース基材を姿勢変更可能に支持する支持機構をさらに備え、
    　前記ベース基材は、第１表面と、前記第１表面とは面方向が異なる第２表面とを含み、前記シート層は前記第１表面及び前記第２表面に跨がって積層され、
    　前記支持機構は、少なくとも前記レーザスリット光が前記第１表面に照射される姿勢と、前記レーザスリット光が前記第２表面に照射される姿勢との間で姿勢変更可能に、前記ベース基材を支持する、シート層の検査装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載のシート層の検査装置において、
    　前記移動機構は、多関節ロボットであって、
    　前記レーザセンサは、前記多関節ロボットのロボット先端部に搭載されている、シート層の検査装置。
  8. 　請求項７に記載のシート層の検査装置において、
    　前記多関節ロボットは、前記シート層を前記ベース基材に形成する作業を兼用するロボットである、シート層の検査装置。
  9. 　請求項１～６のいずれか１項に記載のシート層の検査装置において、
    　前記移動機構は、直交軸ロボットであって、
    　前記レーザセンサは、前記直交軸ロボットのロボット先端部に搭載されている、シート層の検査装置。
  10. 　ベース基材上に積層されるシート層を検査する検査方法であって、
    　レーザスリット光を用いて検査対象物の二次元形状を計測するレーザセンサを、前記レーザスリット光にて前記検査対象物をスキャンするように移動させ、
    　前記レーザセンサにより得られた複数の二次元形状データと、前記二次元形状の計測時における前記レーザセンサの位置データとを関連付けることにより、検査対象物の三次元形状データを求め、
    　前記ベース基材上にシート層が積層される前の第１検査対象物の三次元形状を示す第１の三次元形状データと、前記ベース基材上に前記シート層が形成された後の第２検査対象物の三次元形状を示す第２の三次元形状データとの差分を求めることにより、前記シート層の三次元形状を導出する、
    シート層の検査方法。
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