物体検査装置および不良品選別システム
【課題】 ３次元物体の歪み、隔壁厚みのばらつき、内部の空胞の有無を解析する物体検査装置、不良品を選別除去する不良品選別システムを提供する。
【解決手段】 垂直型スキャナ１０の画像読み取りガラス面１１は垂直に設けられている。重量計２０が垂直型スキャナ１０の前方に設けられている。被検査対象の資材などの３次元物体が重量計２０の計量皿２１の上に載せ置かれ、３次元物体の垂直断面が画像読み取りガラス面１１の前方の所定位置となる。３次元物体は所定位置において、３次元物体の少なくとも重心が重量計２０の上に位置し、かつ、垂直型スキャナ１０の焦点が、画像読み取りガラス面１１ではなく３次元物体の垂直断面となるように調整されており、３次元物体の重量情報および垂直断面の画像情報を取得し、さらに３次元物体を９０度回転させて長さを測定し、単位長さあたりの重量を算出する。基準の画像情報と基準の単位長さあたりの重量情報と比較することにより良品・不良品の判定をする。
【解決手段】 垂直型スキャナ１０の画像読み取りガラス面１１は垂直に設けられている。重量計２０が垂直型スキャナ１０の前方に設けられている。被検査対象の資材などの３次元物体が重量計２０の計量皿２１の上に載せ置かれ、３次元物体の垂直断面が画像読み取りガラス面１１の前方の所定位置となる。３次元物体は所定位置において、３次元物体の少なくとも重心が重量計２０の上に位置し、かつ、垂直型スキャナ１０の焦点が、画像読み取りガラス面１１ではなく３次元物体の垂直断面となるように調整されており、３次元物体の重量情報および垂直断面の画像情報を取得し、さらに３次元物体を９０度回転させて長さを測定し、単位長さあたりの重量を算出する。基準の画像情報と基準の単位長さあたりの重量情報と比較することにより良品・不良品の判定をする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は３次元物体の製造品質検査に用いる物体検査装置および不良品選別システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生産現場において製作している加工品のサンプルを抜き取ってその製造品質を検査するというニーズが存在する。例えば、プラスチック、アルミニウム、ステンレス鋼などを材料として異形押し出し工法により加工され、押し出された連続体を切断して単品成型した設備資材、建築資材、土木資材などの製造品質検査など多様な場面で求められている。異形押し出し工法により押し出し加工、切断加工された設備資材の一例を図１１に示す。図１１に示した例の切断面を見れば内部に多数のしきり壁（隔壁）や構造物により多数の空隙が設けられた複雑な断面となっていることが分かる。異形押し出し加工されているので押し出し方向にはこの断面構造が連続したものとなっている。
【０００３】
これら設備資材などは細部に至るまで寸法が設計により定められており、押し出し加工により製作された設備資材が設計どおりの仕様にて製作されているか確認する必要がある。そこで生産現場では適宜に加工品のサンプルを抜き取って加工の出来具合を検査するが、このサンプル抜き取り検査の検査項目には様々なものがある。そのうちの一つとして切断面における外形の歪み、隔壁の肉厚など特定箇所のサイズを測り、それらサイズが仕様範囲内にあるかを調べるという検査項目がある。例えば図１２の切断面において、特定箇所の隔壁間のサイズＢ，特定箇所の隔壁の肉厚Ｃなどを実測し、それら実測値が要求仕様の範囲内にあるかをチェックする。
なお、押し出し加工された設備資材の肉厚の中に空胞、いわゆる「す」が入った状態も不良品である。
【０００４】
従来技術では、抜き取りサンプルの切断面の特定箇所を人手によりスケールなどにより実測することが多いが、抜き取りサンプルの切断面の画像をスキャナで読み取り、読み取り画像において特定箇所を計測して解析するという処理が想定できる。抜き取りサンプルの切断面画像をスキャナで読み取る処理を検討してみると、例えば、水平型のフラットベッド型スキャナを用いる場合、サンプルを回転させ、読み取る切断面を下面とし、画像読み取りガラス面に切断面を密着させて読み取るという作業が想定できる。
【０００５】
この水平型フラットベッド型スキャナを用いた切断面の読み取りにおいて、後工程となる画像処理を簡素化するために、読み取り対象となる特定箇所をスキャン方向に対して傾き（スキュー）なく画像読み取りガラス面上にセットすることが好ましい。つまり、読み取り対象となる特定箇所をスキャン方向（主方向、副方向）に対して正確に０度または９０度となるようにセットすることが好ましい。
【０００６】
この切断面検査では切断面の内部にある隔壁の幅を正確に読み取ることに加え、切断面全体の外形エッジそのものも正確に読み取る必要がある。つまり、特定箇所の内部の隔壁の肉厚を計測する検査に加え、外形エッジ間のサイズ（全体のサイズ）や、特定箇所の外形エッジからある特定箇所の隔壁までのサイズなど、計測すべきサイズは外形エッジを基準にするものもあるからである。また、異形押し出し加工により加工・成型した設備資材の検査項目として外形エッジの歪みやバリの存在を検査する項目もあり得る。この場合外形エッジ全体を正確に読み取る必要がある。
外形エッジ部分の読み取り・解析が難しいという点については、他の先行出願でも従来技術における課題として指摘されている。例えば、特開平１０−２２４５６３号には外形エッジが正しく解析されるためには、理想的にはエッジ（画像中の白黒の境界線）がスキャン方向（主方向、副方向）に対して正確に０度または９０度で真っ直ぐに連続していることが好ましいと指摘されている。
また、垂直型スキャナを用いて外形エッジ全体を正確に読み取る方式を開示した技術として、本出願人による特開２００６−１８５２８５号が知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２２４５６３号公報 特開２００６−１８５２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の水平型スキャナを用いて３次元物体の垂直断面の画像を読み取る場合は、抜き取りサンプルの切断面を下に向け、画像読み取りガラス面の所定位置へセットする作業は手作業で行う必要がある。例えば、画像読み取りガラス面の右上のフレーム隅に読み取り対象物の右上角を合わせ、読み取り対象物の上辺エッジを上端フレームガイド、右辺エッジを右端フレームガイドに合わせてセットすることとなる。
【０００９】
ここで、水平型スキャナを用いて設備資材などの抜き取りサンプルの垂直断面を読み取る場合、以下のような問題が生じる。
通常のフレームガイドを用いて、設備資材などの抜き取りサンプルをセットした場合、フレームガイドと抜き取りサンプルの外形エッジが接する状態となっており、外形エッジそのものを正確に読み取るには不適切な状態にある。抜き取りサンプルの外形エッジを正確に読み取るためには、抜き取りサンプルの外形エッジをフレームガイドには直接沿わせず、多少のオフセットを設けて画像読み取りガラス面の少し中央側に載せ置けば外形エッジの読み取り条件は改善する。しかし、目測で正確な位置、正確な角度で抜き取りサンプルをスキューなく載せ置くことは難しい。
【００１０】
なお、読み取り対象物の画像読み取りガラス面への載せ置き方については自由とし、後工程の画像処理において、スキュー角を検出し、画像上での回転補正を行うという考え方がある。つまり、３次元物体の断面形状全体をパターンマッチングすることにより画像の読み取り姿勢と位置を特定し、画像の移動補正、回転補正を行う手法によれば、パターンマッチングの計算コストが高くなったり、処理に時間がかかったり、性能の高いコンピュータの導入が必要になったりする場合がある。
【００１１】
次に、特開２００６−１８５２８５号公報に開示した垂直型スキャナを用いた技術は、物体の垂直断面を読み取る技術として優れた技術であり、今後も有望な技術として発展して行くことが期待されている。
ここで、押し出し加工された設備資材等の不具合は、外形の歪み、隔壁の肉厚のばらつきだけではなく、設備資材の肉厚の中の空胞の存在、いわゆる「す」が入った状態も不良品である。
垂直型スキャナを用いた垂直断面形状の検査では、この空胞がちょうど垂直断面にあれば確認することが可能な場合もあり得るが、空胞が設備資材の内部に入り込んでいる場合、垂直型スキャナによる垂直断面形状の画像の解析のみでは分からない。
【００１２】
上記問題点に鑑み、本発明は、生産現場において、押し出し加工された設備資材等の歪み、さらには、内部に空胞があるか否かを簡単に解析することができる物体検査装置、不良品と判別された場合に当該不良品を選別除去する不良品選別システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明にかかる物体検査装置は、
画像読み取りガラス面が垂直に設けられ、３次元物体の垂直断面の画像を読み取る垂直型スキャナと、
前記垂直型スキャナの前方に設けられ、被測定物を載せ置く計量皿を備え、前記計量皿に載せ置かれた前記３次元物体の重量を計測するための重量計と、
前記垂直型スキャナの画像読み取りガラス面の前方に設けられ、前記３次元物体の垂直断面が前記画像読み取りガラス面の前方の所定位置Ｐ１となるように前記３次元物体を制止するストッパーを備え、
前記３次元物体が前記ストッパーにより制止される所定位置Ｐ１において、前記３次元物体の少なくとも重心が前記重量計の上に位置し、かつ、前記垂直型スキャナの焦点が、前記画像読み取りガラス面ではなく前記３次元物体の垂直断面となるように調整されており、前記３次元物体の重量情報および前記垂直断面の画像情報を同時に取得することを特徴とする。
【００１４】
なお、上記構成において、前記所定位置Ｐ１が、前記垂直型スキャナの前記画像読み取りガラス面から離れた位置であり、
前記重量計の計量皿の周縁のうち前記画像読み取りガラス面にもっとも近い縁が前記所定位置Ｐ１よりさらに前記垂直型スキャナの前記画像読み取りガラス面から離れた所定位置Ｐ２となっていることが好ましい。
【００１５】
上記構成により、垂直型スキャナの焦点が３次元物体の垂直断面のみに垂直型スキャナの焦点が合わされ、重量計の計量皿の周縁には合わされていないので、重量計の計量皿の存在にかかわらず３次元物体の垂直断面全体の画像情報を他の構造物の写り込みを排除しつつ取得することができ、かつ、３次元物体の重量情報をも同時に正確に取得することができる。
【００１６】
また、焦点深度の位置が撮像装置の画像読み取りガラス面上となっていないので、３次元物体の垂直断面を画像読み取りガラス面まで移動せず、撮像装置の焦点深度の位置まで移動させれば正確にその垂直断面を読み取ることが可能となり、３次元物体の垂直断面を画像読み取りガラス面まで移動して密着させる必要がなくなる。例えば、押し出し加工されて切断加工された３次元物体の切断面には切りくずなどの小片やゴミが付着しているケースも多いが、この切断面が撮像装置の画像読み取りガラス面に接することは、撮像装置の画像読み取りガラス面に汚れが付着するリスクが大きくなる。しかし、本発明の垂直断面形状読み取り装置では、３次元物体の垂直切断面を直接、撮像装置の画像読み取りガラス面に密着させることはなく、当該リスクを小さくすることができる。
また、押し出し加工の生産現場は空中にゴミや塵などが多い場合もあり、撮像装置の画像読み取りガラス面に汚れが付着することが多いが、撮像装置の焦点深度の位置が画像読み取りガラス面には合わされていないので、撮像装置の画像読み取りガラス面に付着した汚れの影響が少なくなるという有利な効果も得られることとなる。
【００１７】
なお、上記構成において、前記ストッパーの構造物を移動させる駆動機構を備え、前記駆動機構により、前記３次元物体の移動を制止する時点において前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接する状態とし、前記垂直型スキャナによる前記３次元物体の垂直断面の画像読み取り処理を実行する前に前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接しない状態とすることが好ましい。
【００１８】
上記構成により、前記３次元物体を制止させる時点では前記３次元物体に当接させて３次元物体を制止し、その後、画像読み取りを開始する前には前記ストッパーの構造物を当該空間から一時的に除去することができる。３次元物体にストッパー構造物が当接していない状態では３次元物体の垂直断面形状全体のみを正しく読み取ることができる。
【００１９】
さらに、上記構成において、前記駆動機構と前記重量計とを連動させることも好ましい。
つまり、前記ストッパーの構造物を移動させる駆動機構を備え、前記駆動機構により、前記３次元物体の移動を制止する時点において前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接する状態とし、前記重量計による前記３次元物体の重量計測処理を実行する前に前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接しない状態とすることが好ましい。
上記構成により、ストッパーの構造物が与える重量計への影響を除去し、正確に３次元物体の重量情報を得ることができる。
【００２０】
なお、上記構成において、前記ストッパーの構造物が前記３次元物体に当接している状態が、前記３次元物体の垂直断面に前記ストッパーの構造物表面が沿うように当接した状態であり、前記ストッパーの構造物が前記３次元物体に当接しない状態となるように移動する軌跡が、垂直方向の移動軌跡ではなく、前記３次元物体の垂直断面に触れないように斜め下方向の移動する移動軌跡とすることが好ましい。
上記のようにストッパー構造物の移動軌跡を工夫することにより、３次元物体の載せ置いた位置を動かしてしまったり、生じる摩擦力によりストッパー構造物や重量計に影響を与えることを回避することができる。
【００２１】
次に、上記目的を達成するため、本発明にかかる不良品選別システムは、
ＸＹ平面の垂直断面とＺ軸方向の長さを持つ外形概略が直方体の資材を検査する物体検査装置であり、
上記した物体検査装置と、
前記物体検査装置を用いて、前記３次元物体のＸＹ平面を前記画像読み取りガラス面に対向させる姿勢で得た前記３次元物体の垂直断面の画像情報と設計上の垂直断面の基準画像情報とを比較し、前記３次元物体が設計上の許容誤差範囲内の良品かそれ以外の不良品かを判別する画像処理解析装置と、
前記物体検査装置により得た前記３次元物体の重量情報と、前記物体検査装置を用いて、前記３次元物体のＺ軸を前記画像読み取りガラス面に対向させる姿勢で得た前記３次元物体の長さ方向の画像情報より計測した前記３次元物体の長さ情報より得た前記３次元物体の単位長さあたりの重量情報と、前記３次元物体の重量情報と設計上の３次元物体の重量情報とを比較し、前記３次元物体の肉厚幅のばらつきおよび空胞の存在が設計上の許容誤差範囲内の良品かそれ以外の不良品かを判別する肉厚・空胞解析装置と、
前記画像処理解析装置および前記肉厚・空胞解析装置による前記３次元物体の良品か不良品かの判別に従い、不良品と判別されたもののはじき出しを行なう選別装置を備えたものである。
【００２２】
上記構成により、画像処理解析装置による３次元物体の外形の歪みの有無の判別、さらに、肉厚・空胞解析装置による肉厚のばらつきの有無、空胞の有無の判別を基に良品・不良品の別を自動的に評価し、選別することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の物体検査装置は、重量計の計量皿の存在にかかわらず３次元物体の垂直断面全体の画像情報を他の構造物の写り込みを排除しつつ取得することができ、かつ、３次元物体の重量情報をも同時に正確に取得することができる。
また、本発明の不良品選別システムは、画像処理解析装置による３次元物体の外形の歪みの有無の判別、さらに、肉厚・空胞解析装置による空胞の有無の判別を基に良品・不良品の別を自動的に評価し、選別することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の物体検査装置の実施例を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施例に示した具体的な用途、形状、個数などには限定されないことは言うまでもない。
【実施例１】
【００２５】
実施例１にかかる本発明の物体検査装置の例を示す。
ここでは、一例として、読み取り対象物として、プラスチックを材料として異形押し出し工法により加工され、押し出された連続体を切断して単品成型した設備資材などを挙げ、本発明の物体検査装置は抜き取りサンプル品の垂直断面の画像を読み取り、さらに、重量も計測するものとする。
【００２６】
図１は切断面の検査対象となるプラスチック材料の資材１の一例を示す図である。垂直切断面を正面から見た斜視図となっている。全体がブロック状であり、例えば、高さ（Ｈ）５０ｍｍ、正面の幅（Ｗ）４００ｍｍ、側面の長さ（Ｌ）５００ｍｍとする。ここで、以降の説明を分かりやすくするため、資材１の垂直切断面をＸＹ平面、長さ方向をＺ軸方向として当てはめておく。
資材１は、上流工程において異形押し出し装置（図示せず）により押し出し加工され、切断装置（図示せず）により切断されて単品成型されたものである。押し出し工法により押し出されて当初連続体となっている状態から切断装置により垂直に切断して形成された切断面が図１では正面方向に示されている。
【００２７】
なお、この例の資材１は、正面から背面にかけて貫通している多数の貫通孔２が内部に設けられている。つまり、押し出し加工の過程でこのような貫通孔２が多数形成されたものである。貫通孔２の用途は特に限定されないが、資材１の用途に応じて、例えば、ケーブルを挿入したり、パイプを挿入したり、粉体を収納したりすることも可能である。また、貫通孔２の形状も四角形に限定されず、多角形、円形、楕円形など多様な形状があり得る。また、貫通孔２は資材１の重量を小さくしつつ構造的強度を高める目的で設けられる場合もある。例えば、資材１の中にいわゆるハニカム構造を設け、全体の重量を軽くしつつ、外界からの圧力に抗する構造的強度を与えることがある。
【００２８】
図１に示した資材１が上流工程において押し出し加工、切断加工されて単品成型され、検査工程に受け入れられる。その過程で資材１の切断面を検査する。なお、検査は全品を対象に切断面形状を検査する全品検査、適宜サンプルを抜き取って切断面形状を検査するサンプル検査であっても良い。
上記に示したような資材１が仕様どおりに製作されているか否かを確認する事項として、資材１の外形の歪みがあるか否かという事項と、資材１の内部に空胞、いわゆる「す」が入った状態か否かという事項が挙げられる。なお、どの程度空胞が入っていても許容されるのかは仕様による。
【００２９】
まず、資材１の外形の歪みがあるか否かの確認と、資材１の隔壁の肉厚が薄くなったり厚くなったりしてばらつきがあるか否かの確認は、本実施例１の物体検査装置では、資材１の切断面の画像を読み取り、当該切断面のパターンが仕様どおりの正解パターンと比較する手法、つまりパターンマッチング手法を用いて確認する。切断面の画像読み取りには、資材１の外形に基づく外形エッジの形状と、資材１の内部構造としての貫通孔２を形成する隔壁の両者を正確に読み取る必要がある。
【００３０】
さらに、資材１の内部に空胞、いわゆる「す」が入った状態か否かの確認は、本実施例１の物体検査装置では、資材１の重量と資材１の長さ（押し出し方向の長さ）を計測し、当該資材１の単位長さあたりの重量が仕様どおりの単位長さあたりの重量と比較する手法、つまり重量比を用いて確認する。空胞体積がどの程度許容されるかは仕様により定められるが、その許容範囲は重量で表現され得る。なぜならば、空胞に相当する体積分は重量がゼロでありその分全体の重量が軽くなるので、単位長さあたりの空胞体積の許容範囲は重量で表現され得る。つまり、資材１の重量と資材１の長さを計測し、その単位長さあたりの重量が一定以下であれば許容範囲を超える空胞が存在することが分かる。
なお、本発明では、この切断面形状の画像読み取り処理と重量計測処理とを同時に実行することを特徴とする。
【００３１】
図２は、実施例１にかかる本発明の物体検査装置１００の構成例を示したブロック図である。
【００３２】
１０は垂直型スキャナ装置である。ここでは画像読み取りガラス面１１が垂直に設けられた垂直型スキャナ装置とする。後述するように画像読み取りガラス面１１に対向する３次元物体である資材１の切断面を光学的にスキャンして受光素子で受け取ることにより切断面の画像を読み取るものである。
【００３３】
２０は重量計である。重量計２０は被測定物を載せ置く計量皿２１を備えており、計量皿２１に載せ置かれた資材１の重量を計測する。重量計２０は垂直型スキャナ１０の前方に設けられている。つまり、重量計２０の計量皿２１の上に載せ置かれた資材１は垂直型スキャナ１０の画像読み取りガラス面１１に対向する位置関係にある。
【００３４】
３０はガイドである。資材１を画像読み取りガラス面１１に対向する位置に載せ置くためのガイドである。資材１の側面をこのガイド３０に沿わせつつ画像読み取りガラス面１１に近づけることにより資材１の垂直切断面を画像読み取りガラス面１１に対向する位置にセッティングする。
【００３５】
４０はストッパーである。ストッパー４０は資材１の垂直断面が画像読み取りガラス面１１の前方の所定位置（位置Ｐ１とする）に到達したときに資材１を制止するものである。資材１の切断面が制止する所定位置Ｐ１は垂直型スキャナ１０の画像読み取りガラス面１１の前方のやや離れた位置である。
【００３６】
以上の構成要素を備えた本発明の物体検査装置において、資材１の切断面の画像読み取り処理と重量計量処理を同時に行うことができるように配置が工夫されている。
資材１がストッパー４０により制止された位置において、資材１の少なくとも重心が重量計２０の計量皿２１上に位置し、かつ、垂直型スキャナ１０の焦点が、画像読み取りガラス面１１ではなく３次元物体の垂直断面となるように調整されている。このように資材１がストッパー４０で制止された状態における、資材１の切断面の位置と垂直型スキャナの焦点の関係、資材１の重心位置と重量計２０の計量皿２１の位置の関係という２つの関係が同時に満たされるように調整しておくことにより、資材１の重量情報および垂直断面の画像情報を同時に取得できるよう工夫されている。
また、資材１を９０度回して載せ置いて画像読み取りを行うことにより、資材１の長さＬ（奥行き方向の長さ）を計測することができる。
【００３７】
図３は、画像読み取りガラス面１１の位置、資材１の切断面の位置、垂直型スキャナの焦点位置、資材１の重心位置、重量計２０の計量皿２１の位置を分かりやすく示した図である。
図３（ａ）に見るように、資材１が制止された状態における垂直切断面の位置は所定位置Ｐ１である。例えば、ストッパー４０の表面が所定位置Ｐに来るように駆動し、押し出されて来る資材１の垂直切断面に当接して資材１の移動を制止する。資材１はその垂直切断面が位置Ｐにおいて制止する。
なお、所定位置Ｐ１は画像読み取りガラス面１１から離れた位置にある。ここでは例えば２０ｍｍ離れているとする。所定位置Ｐ１が画像読み取りガラス面１１から２０ｍｍ離れた位置とする場合、垂直型スキャナ１０の焦点距離を画像読み取りガラス面１１上ではなくさらに２０ｍｍ長く設定し、ちょうど資材１の切断面の位置（所定位置Ｐ１）に合うように設定しておく。このように、資材１の切断面の所定位置Ｐ１と垂直型スキャナの焦点を合わせておくことで資材１が制止された状態において垂直切断面の画像読み取りが可能となり垂直切断面の画像情報を得ることができる。
【００３８】
ここで、ストッパー４０が資材１を制止する所定位置Ｐ１が画像読み取りガラス面１１の前方のやや離れた位置とする理由は、切りくずなどの小片やゴミの影響を低減するためである。例えば、押し出し加工されて切断加工された３次元物体の切断面には切りくずなどの小片やゴミが付着しているケースが多いが、この切断面が直接に画像読み取りガラス面１１に接すると、画像読み取りガラス面１１に汚れが付着するリスクが大きくなる。しかし、本発明の物体検査装置では、垂直切断面を前方として資材１を画像読み取りガラス面１１に近づいてゆき、ストッパー４０により資材１の垂直切断面が所定位置Ｐ１に来た時点で制止されるので、資材１の切断面が画像読み取りガラス面１１の前方やや離れた位置にあり画像読み取りガラス面１１に密着することはない。
また、押し出し加工の生産現場は空中にゴミや塵などが多い場合もあり、撮像装置の画像読み取りガラス面に汚れが付着することが多いが、撮像装置の焦点深度の位置が画像読み取りガラス面１１には合わされていないので、撮像装置の画像読み取りガラス面１１に付着した汚れの影響が少なくなるという有利な効果も得られることとなる。
【００３９】
次に、ストッパー４０の構造物を移動させる工夫について述べる。
例えば、ストッパー４０の構造物を移動させる駆動機構４１を備える。
資材１の移動を制止する時点において、図３（ａ）に示すように、駆動機構４１によりストッパー４０の構造物を資材１に当接する状態とする。
【００４０】
資材１の切断面の画像を読み取る際、ストッパー４０の構造物の有無についても検討しておく必要がある。ストッパー４０の構造には多様なものが想定されるが、資材１に当接することにより資材１の移動を制止するものが想定される。この場合、資材１の外形のいずれかの部分にストッパー４０の構造物が当接する。このようにストッパー４０の構造物が資材１に当接している場合、そのまま垂直型スキャナ１０による画像読み取り処理を実行すると資材１の切断面の画像とともにストッパー４０の構造物も写り込んだ状態で画像読み取りが行われてしまう。ストッパー４０の構造物が写りこんでいる状態では正しいパターンマッチングが実行できない。
【００４１】
そこで本発明は、図３（ｂ）に示すように、垂直型スキャナ１０により資材１の垂直断面の画像読み取り処理実行前に、駆動機構４１により、資材１に当接しているストッパー４０の構造物を除去するようにストッパー４０の構造物を駆動し、資材１に当接しているストッパー４０の構造物を除去する。この駆動機構４１によるストッパー４０の構造物の駆動により資材１の制止位置の制御と垂直型スキャナ１０の画像読み取り処理を適切に行うことができる。
なお、駆動機構４１は自動制御するものでも良く手動制御するものでも良い。
【００４２】
さらに本発明では、図３（ａ）に見るように、重量計２０の計量皿２１の周縁のうち画像読み取りガラス面１１にもっとも近い縁が所定位置Ｐ１よりさらに画像読み取りガラス面１１から離れた位置（位置Ｐ２）となっている。
このように重量計２０の計量皿２１の周縁のうち画像読み取りガラス面１１にもっとも近い縁が所定位置Ｐ１よりさらに画像読み取りガラス面１１から離れた位置とする理由は以下のとおりである。
【００４３】
本実施例の物体検査装置は、資材１の垂直切断面の全面をその外形エッジを含めて垂直の姿勢のまま正確に読み取るものであり、資材１が重量計の計量皿と触れているとその境界面での画像がうまく読み取れないおそれがある。
そこで、重量計２０の計量皿２１の周縁のうち画像読み取りガラス面１１にもっとも近い縁が所定位置Ｐ１よりさらに画像読み取りガラス面１１から離れた位置（位置Ｐ２）とすれば、所定位置Ｐ１における資材１の切断面は外形エッジも含めて重量計の計量皿と触れている部分がなく、垂直型スキャナの切断面に焦点が合っている以上、資材１の切断面の画像を何にも遮られずにそのまま読み取ることができる。
【００４４】
次に、資材１の重心位置と重量計２０の計量皿２１との関係について述べる。資材１は押し出し成型であるので、資材１の重心位置は資材１の幅により決まり、資材１の切断面から資材１の幅の１／２の位置となる。重量計２０により資材１の全重量を正確に測るには、図３（ａ）に示すように、資材１の重心が重量計２０の計量皿２１の上に位置し、計量皿２１の上に全重量がかかる関係にある必要がある。
【００４５】
さらに、ストッパー４０の駆動機構４１により、重量計２０を用いた重量の計測時におけるストッパー４０の構造物の影響を除去する工夫について述べる。
上記したように、資材１の移動を制止する時点において、図３（ａ）に示すように、駆動機構４１によりストッパー４０の構造物が資材１に当接する状態となっている。ここで、ストッパー４０の構造物が資材１の垂直切断面に当接している状態では、両者間に摩擦力が働き、そのままで重量計２０により資材１の重量を計測すると資材１の重量が多少軽く計測されてしまう。本発明の物体検査装置は資材１内に生じる空胞の存在も検査するので重量情報が正しく得られないことは問題である。そこで、図３（ｂ）に示すように、ストッパー４０の構造物が確実に除去された後に重量計２０の計測処理を行えば資材１には重力と重量計からの抗力以外には何の外力も働いていないので正しい重量情報を得ることができる。
上記のように、本発明の物体検査装置では、ストッパー４０の構造物が移動することにより、資材１の垂直切断面の画像読み取り処理と重量計量処理を同時にかつ正確に行うことができるように配置が工夫されている。
【００４６】
上記は資材１のＸＹ平面の垂直断面の画像を読み取る場合を例に説明したが、資材１を９０度回して載せ置いて資材１のＺ軸方向の長さＬを計測するときも同様である。
【００４７】
次に、本発明の物体検査装置の外観の例と検査処理の流れの例を説明する。
図４は本発明の物体検査装置の外観の例を示す図である。
図４は本発明の物体検査装置の外観の平面図、正面図、右側面図の３方向の図を示している。垂直型スキャナ１０、画像読み取りガラス面１１、重量計２０、計量皿２１、ストッパー４０、駆動機構４１は、上記に説明してきたそれぞれの構成要素である。４２は、駆動機構を制御するための操作レバーである。この例では操作レバーとしたが、操作ボタンなど入力手段は特に限定されずその形や数なども一例に過ぎない。この例では操作レバー押し下げでストッパー４０が下降、操作レバー引き上げでストッパー４０が上昇する仕組みとなっている。
【００４８】
図５に示すように、資材１の移動を制止する時点においてはストッパー４０の構造物を資材１に当接する状態とし、資材１の垂直切断面の画像を読み取る時点においては操作レバー４２を押し下げ、駆動機構４１によりストッパー４０の構造物を下降させて垂直切断面の前から除去する。
【００４９】
図６（ａ），（ｂ）は図４に示した構成例において資材１を載せ置いた状態を示す図である。なお、資材１を計量皿上に載せ置く方式は特に限定されず、例えばベルトコンベアーなどの搬送系を用いた自動式であっても良く、人手で資材１を押し入れる手動式であっても良い。図６（ｃ）は駆動機構４１によりストッパー４０の構造物を下降させて垂直切断面の前から除去し、垂直切断面の画像読み取り処理を実行する様子を示す図である。
重量は、画像読み取り処理を実行中、計量皿に載せ置かれている資材１の重量を測ることにより同時に得ることができる。
【００５０】
資材１のＸＹ平面である垂直切断面の画像読み取り処理が終われば、資材１の長さＬを計測するため一度資材１を計量皿上から一旦取り上げ、再び資材１を９０度回して資材１のＺ軸を画像読み取りガラス面に対向させて計量皿に載せ置く。その際、ストッパー４０を再び上昇させて画像読み取りガラス面の前を塞いでおき、再びストッパー４０に沿わせるように９０度回した資材１を計量皿に載せ置けば良い。図７（ａ），（ｂ）は９０度回した資材１を計量皿に載せ置いた様子を示す図である。図７（ｃ）は図７（ａ）の状態から駆動機構４１によりストッパー４０の構造物を下降させて垂直切断面の前から除去し、垂直切断面の画像読み取り処理を実行する様子を示す図である。
現在の資材１の計測が終われば、次の資材１の処理に向けて操作レバー４２を引き上げて駆動機構４１によりストッパー４０を上昇させる。
このように資材１のＸＹ平面の垂直断面形状、Ｚ軸方向の長さ、重量を計測して行く。
【実施例２】
【００５１】
実施例２は、実施例１に示した構成例においてストッパー４０の駆動軌跡について工夫を施したものである。
実施例１では、駆動機構４１によるストッパー４０の移動軌跡が垂直方向（上下方向）であった。ストッパー４０が垂直方向（上下方向）に移動した場合、資材１の垂直断面とストッパー４０が沿い合った状態でストッパー４０が下降するため、資材１の垂直断面の外形に歪みがあるとストッパー４０により擦られて資材１の載せ位置が微妙にずれたりする恐れがある。また、資材１の垂直断面とストッパー４０が擦れ合うことにより摩擦力が生じ、資材１の検査を繰り返すうちに、ストッパー４０に傷をつけたり重量計２０に影響を与えたりするなどの機械的な劣化が蓄積してゆく恐れがある。
そこで、実施例２では、ストッパー４０の駆動軌跡について工夫を施している。
【００５２】
ストッパー４０の構造物が資材１に当接している状態は、実施例１と同様、資材１の垂直断面にストッパー４０の表面が沿うように当接した状態であるが、ストッパー４０の移動する軌跡が実施例１のような垂直方向の移動軌跡ではなく、資材１の垂直断面に触れないように斜め下方向に移動する移動軌跡とする工夫を施す。
【００５３】
図８は、ストッパー４０の移動軌跡と資材１の垂直断面の関係を判りやすく示した図である。
図８（ａ）は実施例１において説明したストッパー４０の移動軌跡を表わす図である。図８（ａ）に示した移動軌跡は垂直下方となっており、駆動機構４１によりストッパー４０が上下垂直方向に昇降する仕組みとなっている。
【００５４】
図８（ｂ）は実施例２におけるストッパー４０の移動軌跡を表わす図である。図８（ｂ）に示した移動軌跡は資材１の垂直断面に触れないように斜め下方向に移動する移動軌跡となっており、駆動機構４１によりストッパー４０が図示したような斜め方向に昇降する仕組みとなっている。このように移動軌跡を工夫しておくことにより、ストッパー４０が移動を開始した直後に資材１の垂直断面から離れるため、ストッパー４０の移動の最中において資材１の垂直断面の外形歪みによる影響や摩擦力による影響などが介在する余地はなくなる。
【００５５】
上記のようにストッパー構造物の移動軌跡を工夫することにより、３次元物体の載せ置いた位置を動かしてしまったり、生じる摩擦力によりストッパー構造物や重量計に影響を与えることを回避することができる。
【実施例３】
【００５６】
本発明にかかる不良品選別システムの構成例を示す。
本発明にかかる不良品選別システムは、上記した本発明の物体検査装置を含み、少なくとも画像解析と重量解析を行い、いずれかの解析結果において不良品と判断されたものを除去する機能を備えている。
【００５７】
図９は本発明にかかる不良品選別システム２００のブロック図である。
１００は本発明の物体検査装置であり、例えば実施例１に示した物体検査装置や実施例２に示した物体検査装置である。
【００５８】
１１０は画像処理解析装置であり、設計上の垂直断面の基準画像情報を記憶した画像情報データベース１１１を備えている。画像処理解析装置１１０は、物体検査装置１００を用いて得た資材１の垂直断面の画像情報と画像情報データベース１１１に記憶されている設計上の垂直断面の基準画像情報とを比較し、資材１が設計上の許容誤差範囲内の良品かそれ以外の不良品かを判別する。画像処理解析装置１１０は、例えば、コンピュータハードウェアとソフトウェアを備え、判別処理はソフトウェアとして記述されており、コンピュータハードウェアに読み込まれて実行される。許容誤差範囲をいくらとするかは資材１に対する要求仕様により決められるものであり、ソフトウェアにより参照される。
【００５９】
１２０は肉厚・空胞解析装置であり、設計上の３次元物体の単位長さあたりの重量情報を記憶した重量情報データベース１２１を備えている。
肉厚・空胞解析装置１２０は、物体検査装置１００により得た資材１の重量情報と、資材１を９０度回転させてＺ軸を画像読み取りガラス面１１に対向させる姿勢で得た資材１の長さ方向の画像情報より計測した資材１の長さ情報から、資材１の単位長さあたりの重量を計算する機能を備えている。
さらに、肉厚・空胞解析装置１２０は、計算した資材１の単位長さあたりの重量情報と、重量情報データベース１２１に記憶されている設計上の３次元物体の重量情報とを比較し、３次元物体の肉厚幅のばらつきおよび空胞の存在が設計上の許容誤差範囲内の良品かそれ以外の不良品かを判別する機能を備えている。
【００６０】
肉厚・空胞解析装置１２０は、例えば、コンピュータハードウェアとソフトウェアを備え、判別処理はソフトウェアとして記述されており、コンピュータハードウェアに読み込まれて実行される。許容誤差範囲をいくらとするかは資材１に対する要求仕様により決められるものであり、ソフトウェアにより参照される。
【００６１】
例えば、資材１の隔壁の肉厚が設計よりも薄くなっている場合には計測した単位長さあたりの重量は設計上の単位長さあたりの重量よりも軽くなる。また、同様に空胞が存在すれば計測した単位長さあたりの重量は設計上の単位長さあたりの重量よりも軽くなる。例えば、計測重量が基準重量の９９％であった場合に不良品と判別する。もっとも、計測重量が同じ９９％であったとしても空胞が資材１の内部の一箇所である場合と複数箇所に分散している場合では一つあたりの空胞の大きさは異なるため、空胞一つ一つの大きさを判別する場合は、他の非破壊検査手段による必要があるが、ここでは空胞の有無による不良品の判別は重量比較で行うものとする。
【００６２】
１３０は選別装置である。選別装置１３０は画像処理解析装置１１０および肉厚・空胞解析装置１２０による資材１の良品か不良品かの判別に従い、不良品と判別されたもののはじき出しを行なう。
【００６３】
次に、本発明の不良品選別システム２００による良品・不良品の判別を行う手順について説明する。
図１０は、抜き取りサンプル品の良品・不良品の判別処理の基本的流れを示したフローチャートである。
上記したように、あらかじめ、基準画像情報が画像情報データベース１１１に記憶され、基準重量情報が重量情報データベース１２１に記憶され、画像解析装置１１０および重量解析装置１２０には判別処理ソフトウェアがインストールされているものとする。
【００６４】
まず、使用者が読み取り対象である資材１をガイド３０に沿わせつつ、そのＸＹ平面の垂直切断面を垂直型スキャナ装置１０の画像読み取りガラス面１１上に対向させてスライドさせていく。資材１の切断面をストッパー４０に押し当てて資材１を載せ置く（ステップＳ１００１）。例えば、実施例１で示した図６の状態となる。垂直切断面の位置は所定位置Ｐ１となっている。
なお、この例では、操作レバー４２を押し下げて駆動機構４１によりストッパー４０を移動させる（ステップＳ１００２）。例えば、実施例２の図８に示したようにストッパー４０を斜め下方に移動させる。
【００６５】
次に、垂直型スキャナ１０により資材１の垂直切断面をスキャンし、画像情報を得るとともに、重量計２０により資材１の重量を計測し、重量情報を得る（ステップＳ１００３）。
次に、資材１を取り上げ、操作レバー４２を引き上げてストッパー４０を再び画像読み取りガラス面１１の前面に位置するように移動し（ステップＳ１００４）、資材１を９０度回転させてＺ軸を画像読み取りガラス面１１に対向するように計量皿２１の上に載せ置いて資材１の側面をストッパー４０に押し当てて資材１を載せ置く（ステップＳ１００５）。例えば、実施例１で示した図７の状態となる。
操作レバー４２を押し下げて駆動機構４１によりストッパー４０を移動させ（ステップＳ１００６）、垂直型スキャナ１０により資材１のＺ軸方向の画像情報を得る（ステップＳ１００７）。
物体検査装置１００から画像解析装置１１０にＸＹ平面の画像情報およびＺ軸方向の画像情報が渡され、肉厚・重量解析装置１２０から重量情報が渡される。
【００６６】
肉厚・重量解析装置１２０において、物体検査装置１００から得た長さ情報と重量情報より単位長さあたりの重量情報を計算する（ステップＳ１００８）。
画像解析装置１１０において、物体検査装置１００から得た画像情報と画像情報データベース１１１の基準画像情報と比較し、良品・不良品の判定を行うとともに、肉厚・重量解析装置１２０において計算した単位長さあたりの重量情報と重量情報データベース１２１の基準の単位長さあたりの重量情報と比較し、良品・不良品の判定を行う（ステップＳ１００９）。画像解析装置１１０の良品・不良品判定結果と肉厚・重量解析装置１２０の良品・不良品判定結果は選別装置１３０に渡される。
【００６７】
選別装置１３０は画像解析装置１１０、肉厚・重量解析装置１２０の判定結果のいずれもが良品判定であるか否かをチェックし（ステップＳ１０１０）、いずれもが良品判定結果であれば（ステップＳ１０１０：Ｙ）、当該検査にかかる資材１を良品と選別する（ステップＳ１０１１）。例えば、良品を示す表示ランプを点灯させたり、モニタなどの表示部において良品である旨を表示させたりしても良い。一方、いずれかが不良品判定結果であれば（ステップＳ１０１０：Ｎ）、当該検査にかかる資材１を不良品と選別する（ステップＳ１０１２）。例えば、不良品を示す表示ランプを点灯させたり、モニタなどの表示部において不良品である旨を表示させたりしても良い。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明は、押し出し加工された資材などの垂直断面形状の歪みの検査および空胞有無の検査に限られず、３次元物体の垂直断面形状の歪みの検査および空胞有無の検査に広く適用することができる。
本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。従って本発明の技術的範囲は添付された特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】切断面の検査対象となるプラスチック材料の資材１の一例を示す図
【図２】実施例１にかかる本発明の物体検査装置１００の構成例を示したブロック図
【図３】画像読み取りガラス面１１の位置、資材１の切断面の位置、垂直型スキャナの焦点位置、資材１の重心位置、重量計２０の計量皿２１の位置を分かりやすく示した図
【図４】本発明の物体検査装置の外観の例を示す図
【図５】ストッパー４０の構造物の駆動の様子を示す図
【図６】資材１を載せ置いた状態および駆動機構４１によりストッパー４０の構造物を下降させて垂直切断面の前から除去した様子を示す図
【図７】資材１を９０度回転させて載せ置いた状態および駆動機構４１によりストッパー４０の構造物を下降させて垂直切断面の前から除去した様子を示す図
【図８】ストッパー４０の移動軌跡と資材１の垂直断面の関係を判りやすく示した図
【図９】本発明にかかる不良品選別システムの構成例を示したブロック図
【図１０】抜き取りサンプル品の良品・不良品の判別処理の基本的流れを示したフローチャート
【図１１】異形押し出し工法により押し出し加工、切断加工された設備資材の一例を示す図
【図１２】資材の切断面の例を示す図
【符号の説明】
【００７０】
１ 資材
２ 貫通孔
１０ 垂直型スキャナ装置
１１ 画像読み取りガラス面
２０ 重量計
２１ 計量皿
３０ ガイド
４０ ストッパー
４１ 駆動機構
４２ 操作レバー
１００ 物体検査装置
１１０ 画像処理解析装置
１１１ 画像情報データベース
１２０ 重量解析装置
１２１ 重量情報データベース
１３０ 選別装置
２００ 不良品選別システム
【技術分野】
【０００１】
この発明は３次元物体の製造品質検査に用いる物体検査装置および不良品選別システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生産現場において製作している加工品のサンプルを抜き取ってその製造品質を検査するというニーズが存在する。例えば、プラスチック、アルミニウム、ステンレス鋼などを材料として異形押し出し工法により加工され、押し出された連続体を切断して単品成型した設備資材、建築資材、土木資材などの製造品質検査など多様な場面で求められている。異形押し出し工法により押し出し加工、切断加工された設備資材の一例を図１１に示す。図１１に示した例の切断面を見れば内部に多数のしきり壁（隔壁）や構造物により多数の空隙が設けられた複雑な断面となっていることが分かる。異形押し出し加工されているので押し出し方向にはこの断面構造が連続したものとなっている。
【０００３】
これら設備資材などは細部に至るまで寸法が設計により定められており、押し出し加工により製作された設備資材が設計どおりの仕様にて製作されているか確認する必要がある。そこで生産現場では適宜に加工品のサンプルを抜き取って加工の出来具合を検査するが、このサンプル抜き取り検査の検査項目には様々なものがある。そのうちの一つとして切断面における外形の歪み、隔壁の肉厚など特定箇所のサイズを測り、それらサイズが仕様範囲内にあるかを調べるという検査項目がある。例えば図１２の切断面において、特定箇所の隔壁間のサイズＢ，特定箇所の隔壁の肉厚Ｃなどを実測し、それら実測値が要求仕様の範囲内にあるかをチェックする。
なお、押し出し加工された設備資材の肉厚の中に空胞、いわゆる「す」が入った状態も不良品である。
【０００４】
従来技術では、抜き取りサンプルの切断面の特定箇所を人手によりスケールなどにより実測することが多いが、抜き取りサンプルの切断面の画像をスキャナで読み取り、読み取り画像において特定箇所を計測して解析するという処理が想定できる。抜き取りサンプルの切断面画像をスキャナで読み取る処理を検討してみると、例えば、水平型のフラットベッド型スキャナを用いる場合、サンプルを回転させ、読み取る切断面を下面とし、画像読み取りガラス面に切断面を密着させて読み取るという作業が想定できる。
【０００５】
この水平型フラットベッド型スキャナを用いた切断面の読み取りにおいて、後工程となる画像処理を簡素化するために、読み取り対象となる特定箇所をスキャン方向に対して傾き（スキュー）なく画像読み取りガラス面上にセットすることが好ましい。つまり、読み取り対象となる特定箇所をスキャン方向（主方向、副方向）に対して正確に０度または９０度となるようにセットすることが好ましい。
【０００６】
この切断面検査では切断面の内部にある隔壁の幅を正確に読み取ることに加え、切断面全体の外形エッジそのものも正確に読み取る必要がある。つまり、特定箇所の内部の隔壁の肉厚を計測する検査に加え、外形エッジ間のサイズ（全体のサイズ）や、特定箇所の外形エッジからある特定箇所の隔壁までのサイズなど、計測すべきサイズは外形エッジを基準にするものもあるからである。また、異形押し出し加工により加工・成型した設備資材の検査項目として外形エッジの歪みやバリの存在を検査する項目もあり得る。この場合外形エッジ全体を正確に読み取る必要がある。
外形エッジ部分の読み取り・解析が難しいという点については、他の先行出願でも従来技術における課題として指摘されている。例えば、特開平１０−２２４５６３号には外形エッジが正しく解析されるためには、理想的にはエッジ（画像中の白黒の境界線）がスキャン方向（主方向、副方向）に対して正確に０度または９０度で真っ直ぐに連続していることが好ましいと指摘されている。
また、垂直型スキャナを用いて外形エッジ全体を正確に読み取る方式を開示した技術として、本出願人による特開２００６−１８５２８５号が知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２２４５６３号公報 特開２００６−１８５２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の水平型スキャナを用いて３次元物体の垂直断面の画像を読み取る場合は、抜き取りサンプルの切断面を下に向け、画像読み取りガラス面の所定位置へセットする作業は手作業で行う必要がある。例えば、画像読み取りガラス面の右上のフレーム隅に読み取り対象物の右上角を合わせ、読み取り対象物の上辺エッジを上端フレームガイド、右辺エッジを右端フレームガイドに合わせてセットすることとなる。
【０００９】
ここで、水平型スキャナを用いて設備資材などの抜き取りサンプルの垂直断面を読み取る場合、以下のような問題が生じる。
通常のフレームガイドを用いて、設備資材などの抜き取りサンプルをセットした場合、フレームガイドと抜き取りサンプルの外形エッジが接する状態となっており、外形エッジそのものを正確に読み取るには不適切な状態にある。抜き取りサンプルの外形エッジを正確に読み取るためには、抜き取りサンプルの外形エッジをフレームガイドには直接沿わせず、多少のオフセットを設けて画像読み取りガラス面の少し中央側に載せ置けば外形エッジの読み取り条件は改善する。しかし、目測で正確な位置、正確な角度で抜き取りサンプルをスキューなく載せ置くことは難しい。
【００１０】
なお、読み取り対象物の画像読み取りガラス面への載せ置き方については自由とし、後工程の画像処理において、スキュー角を検出し、画像上での回転補正を行うという考え方がある。つまり、３次元物体の断面形状全体をパターンマッチングすることにより画像の読み取り姿勢と位置を特定し、画像の移動補正、回転補正を行う手法によれば、パターンマッチングの計算コストが高くなったり、処理に時間がかかったり、性能の高いコンピュータの導入が必要になったりする場合がある。
【００１１】
次に、特開２００６−１８５２８５号公報に開示した垂直型スキャナを用いた技術は、物体の垂直断面を読み取る技術として優れた技術であり、今後も有望な技術として発展して行くことが期待されている。
ここで、押し出し加工された設備資材等の不具合は、外形の歪み、隔壁の肉厚のばらつきだけではなく、設備資材の肉厚の中の空胞の存在、いわゆる「す」が入った状態も不良品である。
垂直型スキャナを用いた垂直断面形状の検査では、この空胞がちょうど垂直断面にあれば確認することが可能な場合もあり得るが、空胞が設備資材の内部に入り込んでいる場合、垂直型スキャナによる垂直断面形状の画像の解析のみでは分からない。
【００１２】
上記問題点に鑑み、本発明は、生産現場において、押し出し加工された設備資材等の歪み、さらには、内部に空胞があるか否かを簡単に解析することができる物体検査装置、不良品と判別された場合に当該不良品を選別除去する不良品選別システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明にかかる物体検査装置は、
画像読み取りガラス面が垂直に設けられ、３次元物体の垂直断面の画像を読み取る垂直型スキャナと、
前記垂直型スキャナの前方に設けられ、被測定物を載せ置く計量皿を備え、前記計量皿に載せ置かれた前記３次元物体の重量を計測するための重量計と、
前記垂直型スキャナの画像読み取りガラス面の前方に設けられ、前記３次元物体の垂直断面が前記画像読み取りガラス面の前方の所定位置Ｐ１となるように前記３次元物体を制止するストッパーを備え、
前記３次元物体が前記ストッパーにより制止される所定位置Ｐ１において、前記３次元物体の少なくとも重心が前記重量計の上に位置し、かつ、前記垂直型スキャナの焦点が、前記画像読み取りガラス面ではなく前記３次元物体の垂直断面となるように調整されており、前記３次元物体の重量情報および前記垂直断面の画像情報を同時に取得することを特徴とする。
【００１４】
なお、上記構成において、前記所定位置Ｐ１が、前記垂直型スキャナの前記画像読み取りガラス面から離れた位置であり、
前記重量計の計量皿の周縁のうち前記画像読み取りガラス面にもっとも近い縁が前記所定位置Ｐ１よりさらに前記垂直型スキャナの前記画像読み取りガラス面から離れた所定位置Ｐ２となっていることが好ましい。
【００１５】
上記構成により、垂直型スキャナの焦点が３次元物体の垂直断面のみに垂直型スキャナの焦点が合わされ、重量計の計量皿の周縁には合わされていないので、重量計の計量皿の存在にかかわらず３次元物体の垂直断面全体の画像情報を他の構造物の写り込みを排除しつつ取得することができ、かつ、３次元物体の重量情報をも同時に正確に取得することができる。
【００１６】
また、焦点深度の位置が撮像装置の画像読み取りガラス面上となっていないので、３次元物体の垂直断面を画像読み取りガラス面まで移動せず、撮像装置の焦点深度の位置まで移動させれば正確にその垂直断面を読み取ることが可能となり、３次元物体の垂直断面を画像読み取りガラス面まで移動して密着させる必要がなくなる。例えば、押し出し加工されて切断加工された３次元物体の切断面には切りくずなどの小片やゴミが付着しているケースも多いが、この切断面が撮像装置の画像読み取りガラス面に接することは、撮像装置の画像読み取りガラス面に汚れが付着するリスクが大きくなる。しかし、本発明の垂直断面形状読み取り装置では、３次元物体の垂直切断面を直接、撮像装置の画像読み取りガラス面に密着させることはなく、当該リスクを小さくすることができる。
また、押し出し加工の生産現場は空中にゴミや塵などが多い場合もあり、撮像装置の画像読み取りガラス面に汚れが付着することが多いが、撮像装置の焦点深度の位置が画像読み取りガラス面には合わされていないので、撮像装置の画像読み取りガラス面に付着した汚れの影響が少なくなるという有利な効果も得られることとなる。
【００１７】
なお、上記構成において、前記ストッパーの構造物を移動させる駆動機構を備え、前記駆動機構により、前記３次元物体の移動を制止する時点において前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接する状態とし、前記垂直型スキャナによる前記３次元物体の垂直断面の画像読み取り処理を実行する前に前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接しない状態とすることが好ましい。
【００１８】
上記構成により、前記３次元物体を制止させる時点では前記３次元物体に当接させて３次元物体を制止し、その後、画像読み取りを開始する前には前記ストッパーの構造物を当該空間から一時的に除去することができる。３次元物体にストッパー構造物が当接していない状態では３次元物体の垂直断面形状全体のみを正しく読み取ることができる。
【００１９】
さらに、上記構成において、前記駆動機構と前記重量計とを連動させることも好ましい。
つまり、前記ストッパーの構造物を移動させる駆動機構を備え、前記駆動機構により、前記３次元物体の移動を制止する時点において前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接する状態とし、前記重量計による前記３次元物体の重量計測処理を実行する前に前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接しない状態とすることが好ましい。
上記構成により、ストッパーの構造物が与える重量計への影響を除去し、正確に３次元物体の重量情報を得ることができる。
【００２０】
なお、上記構成において、前記ストッパーの構造物が前記３次元物体に当接している状態が、前記３次元物体の垂直断面に前記ストッパーの構造物表面が沿うように当接した状態であり、前記ストッパーの構造物が前記３次元物体に当接しない状態となるように移動する軌跡が、垂直方向の移動軌跡ではなく、前記３次元物体の垂直断面に触れないように斜め下方向の移動する移動軌跡とすることが好ましい。
上記のようにストッパー構造物の移動軌跡を工夫することにより、３次元物体の載せ置いた位置を動かしてしまったり、生じる摩擦力によりストッパー構造物や重量計に影響を与えることを回避することができる。
【００２１】
次に、上記目的を達成するため、本発明にかかる不良品選別システムは、
ＸＹ平面の垂直断面とＺ軸方向の長さを持つ外形概略が直方体の資材を検査する物体検査装置であり、
上記した物体検査装置と、
前記物体検査装置を用いて、前記３次元物体のＸＹ平面を前記画像読み取りガラス面に対向させる姿勢で得た前記３次元物体の垂直断面の画像情報と設計上の垂直断面の基準画像情報とを比較し、前記３次元物体が設計上の許容誤差範囲内の良品かそれ以外の不良品かを判別する画像処理解析装置と、
前記物体検査装置により得た前記３次元物体の重量情報と、前記物体検査装置を用いて、前記３次元物体のＺ軸を前記画像読み取りガラス面に対向させる姿勢で得た前記３次元物体の長さ方向の画像情報より計測した前記３次元物体の長さ情報より得た前記３次元物体の単位長さあたりの重量情報と、前記３次元物体の重量情報と設計上の３次元物体の重量情報とを比較し、前記３次元物体の肉厚幅のばらつきおよび空胞の存在が設計上の許容誤差範囲内の良品かそれ以外の不良品かを判別する肉厚・空胞解析装置と、
前記画像処理解析装置および前記肉厚・空胞解析装置による前記３次元物体の良品か不良品かの判別に従い、不良品と判別されたもののはじき出しを行なう選別装置を備えたものである。
【００２２】
上記構成により、画像処理解析装置による３次元物体の外形の歪みの有無の判別、さらに、肉厚・空胞解析装置による肉厚のばらつきの有無、空胞の有無の判別を基に良品・不良品の別を自動的に評価し、選別することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の物体検査装置は、重量計の計量皿の存在にかかわらず３次元物体の垂直断面全体の画像情報を他の構造物の写り込みを排除しつつ取得することができ、かつ、３次元物体の重量情報をも同時に正確に取得することができる。
また、本発明の不良品選別システムは、画像処理解析装置による３次元物体の外形の歪みの有無の判別、さらに、肉厚・空胞解析装置による空胞の有無の判別を基に良品・不良品の別を自動的に評価し、選別することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の物体検査装置の実施例を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施例に示した具体的な用途、形状、個数などには限定されないことは言うまでもない。
【実施例１】
【００２５】
実施例１にかかる本発明の物体検査装置の例を示す。
ここでは、一例として、読み取り対象物として、プラスチックを材料として異形押し出し工法により加工され、押し出された連続体を切断して単品成型した設備資材などを挙げ、本発明の物体検査装置は抜き取りサンプル品の垂直断面の画像を読み取り、さらに、重量も計測するものとする。
【００２６】
図１は切断面の検査対象となるプラスチック材料の資材１の一例を示す図である。垂直切断面を正面から見た斜視図となっている。全体がブロック状であり、例えば、高さ（Ｈ）５０ｍｍ、正面の幅（Ｗ）４００ｍｍ、側面の長さ（Ｌ）５００ｍｍとする。ここで、以降の説明を分かりやすくするため、資材１の垂直切断面をＸＹ平面、長さ方向をＺ軸方向として当てはめておく。
資材１は、上流工程において異形押し出し装置（図示せず）により押し出し加工され、切断装置（図示せず）により切断されて単品成型されたものである。押し出し工法により押し出されて当初連続体となっている状態から切断装置により垂直に切断して形成された切断面が図１では正面方向に示されている。
【００２７】
なお、この例の資材１は、正面から背面にかけて貫通している多数の貫通孔２が内部に設けられている。つまり、押し出し加工の過程でこのような貫通孔２が多数形成されたものである。貫通孔２の用途は特に限定されないが、資材１の用途に応じて、例えば、ケーブルを挿入したり、パイプを挿入したり、粉体を収納したりすることも可能である。また、貫通孔２の形状も四角形に限定されず、多角形、円形、楕円形など多様な形状があり得る。また、貫通孔２は資材１の重量を小さくしつつ構造的強度を高める目的で設けられる場合もある。例えば、資材１の中にいわゆるハニカム構造を設け、全体の重量を軽くしつつ、外界からの圧力に抗する構造的強度を与えることがある。
【００２８】
図１に示した資材１が上流工程において押し出し加工、切断加工されて単品成型され、検査工程に受け入れられる。その過程で資材１の切断面を検査する。なお、検査は全品を対象に切断面形状を検査する全品検査、適宜サンプルを抜き取って切断面形状を検査するサンプル検査であっても良い。
上記に示したような資材１が仕様どおりに製作されているか否かを確認する事項として、資材１の外形の歪みがあるか否かという事項と、資材１の内部に空胞、いわゆる「す」が入った状態か否かという事項が挙げられる。なお、どの程度空胞が入っていても許容されるのかは仕様による。
【００２９】
まず、資材１の外形の歪みがあるか否かの確認と、資材１の隔壁の肉厚が薄くなったり厚くなったりしてばらつきがあるか否かの確認は、本実施例１の物体検査装置では、資材１の切断面の画像を読み取り、当該切断面のパターンが仕様どおりの正解パターンと比較する手法、つまりパターンマッチング手法を用いて確認する。切断面の画像読み取りには、資材１の外形に基づく外形エッジの形状と、資材１の内部構造としての貫通孔２を形成する隔壁の両者を正確に読み取る必要がある。
【００３０】
さらに、資材１の内部に空胞、いわゆる「す」が入った状態か否かの確認は、本実施例１の物体検査装置では、資材１の重量と資材１の長さ（押し出し方向の長さ）を計測し、当該資材１の単位長さあたりの重量が仕様どおりの単位長さあたりの重量と比較する手法、つまり重量比を用いて確認する。空胞体積がどの程度許容されるかは仕様により定められるが、その許容範囲は重量で表現され得る。なぜならば、空胞に相当する体積分は重量がゼロでありその分全体の重量が軽くなるので、単位長さあたりの空胞体積の許容範囲は重量で表現され得る。つまり、資材１の重量と資材１の長さを計測し、その単位長さあたりの重量が一定以下であれば許容範囲を超える空胞が存在することが分かる。
なお、本発明では、この切断面形状の画像読み取り処理と重量計測処理とを同時に実行することを特徴とする。
【００３１】
図２は、実施例１にかかる本発明の物体検査装置１００の構成例を示したブロック図である。
【００３２】
１０は垂直型スキャナ装置である。ここでは画像読み取りガラス面１１が垂直に設けられた垂直型スキャナ装置とする。後述するように画像読み取りガラス面１１に対向する３次元物体である資材１の切断面を光学的にスキャンして受光素子で受け取ることにより切断面の画像を読み取るものである。
【００３３】
２０は重量計である。重量計２０は被測定物を載せ置く計量皿２１を備えており、計量皿２１に載せ置かれた資材１の重量を計測する。重量計２０は垂直型スキャナ１０の前方に設けられている。つまり、重量計２０の計量皿２１の上に載せ置かれた資材１は垂直型スキャナ１０の画像読み取りガラス面１１に対向する位置関係にある。
【００３４】
３０はガイドである。資材１を画像読み取りガラス面１１に対向する位置に載せ置くためのガイドである。資材１の側面をこのガイド３０に沿わせつつ画像読み取りガラス面１１に近づけることにより資材１の垂直切断面を画像読み取りガラス面１１に対向する位置にセッティングする。
【００３５】
４０はストッパーである。ストッパー４０は資材１の垂直断面が画像読み取りガラス面１１の前方の所定位置（位置Ｐ１とする）に到達したときに資材１を制止するものである。資材１の切断面が制止する所定位置Ｐ１は垂直型スキャナ１０の画像読み取りガラス面１１の前方のやや離れた位置である。
【００３６】
以上の構成要素を備えた本発明の物体検査装置において、資材１の切断面の画像読み取り処理と重量計量処理を同時に行うことができるように配置が工夫されている。
資材１がストッパー４０により制止された位置において、資材１の少なくとも重心が重量計２０の計量皿２１上に位置し、かつ、垂直型スキャナ１０の焦点が、画像読み取りガラス面１１ではなく３次元物体の垂直断面となるように調整されている。このように資材１がストッパー４０で制止された状態における、資材１の切断面の位置と垂直型スキャナの焦点の関係、資材１の重心位置と重量計２０の計量皿２１の位置の関係という２つの関係が同時に満たされるように調整しておくことにより、資材１の重量情報および垂直断面の画像情報を同時に取得できるよう工夫されている。
また、資材１を９０度回して載せ置いて画像読み取りを行うことにより、資材１の長さＬ（奥行き方向の長さ）を計測することができる。
【００３７】
図３は、画像読み取りガラス面１１の位置、資材１の切断面の位置、垂直型スキャナの焦点位置、資材１の重心位置、重量計２０の計量皿２１の位置を分かりやすく示した図である。
図３（ａ）に見るように、資材１が制止された状態における垂直切断面の位置は所定位置Ｐ１である。例えば、ストッパー４０の表面が所定位置Ｐに来るように駆動し、押し出されて来る資材１の垂直切断面に当接して資材１の移動を制止する。資材１はその垂直切断面が位置Ｐにおいて制止する。
なお、所定位置Ｐ１は画像読み取りガラス面１１から離れた位置にある。ここでは例えば２０ｍｍ離れているとする。所定位置Ｐ１が画像読み取りガラス面１１から２０ｍｍ離れた位置とする場合、垂直型スキャナ１０の焦点距離を画像読み取りガラス面１１上ではなくさらに２０ｍｍ長く設定し、ちょうど資材１の切断面の位置（所定位置Ｐ１）に合うように設定しておく。このように、資材１の切断面の所定位置Ｐ１と垂直型スキャナの焦点を合わせておくことで資材１が制止された状態において垂直切断面の画像読み取りが可能となり垂直切断面の画像情報を得ることができる。
【００３８】
ここで、ストッパー４０が資材１を制止する所定位置Ｐ１が画像読み取りガラス面１１の前方のやや離れた位置とする理由は、切りくずなどの小片やゴミの影響を低減するためである。例えば、押し出し加工されて切断加工された３次元物体の切断面には切りくずなどの小片やゴミが付着しているケースが多いが、この切断面が直接に画像読み取りガラス面１１に接すると、画像読み取りガラス面１１に汚れが付着するリスクが大きくなる。しかし、本発明の物体検査装置では、垂直切断面を前方として資材１を画像読み取りガラス面１１に近づいてゆき、ストッパー４０により資材１の垂直切断面が所定位置Ｐ１に来た時点で制止されるので、資材１の切断面が画像読み取りガラス面１１の前方やや離れた位置にあり画像読み取りガラス面１１に密着することはない。
また、押し出し加工の生産現場は空中にゴミや塵などが多い場合もあり、撮像装置の画像読み取りガラス面に汚れが付着することが多いが、撮像装置の焦点深度の位置が画像読み取りガラス面１１には合わされていないので、撮像装置の画像読み取りガラス面１１に付着した汚れの影響が少なくなるという有利な効果も得られることとなる。
【００３９】
次に、ストッパー４０の構造物を移動させる工夫について述べる。
例えば、ストッパー４０の構造物を移動させる駆動機構４１を備える。
資材１の移動を制止する時点において、図３（ａ）に示すように、駆動機構４１によりストッパー４０の構造物を資材１に当接する状態とする。
【００４０】
資材１の切断面の画像を読み取る際、ストッパー４０の構造物の有無についても検討しておく必要がある。ストッパー４０の構造には多様なものが想定されるが、資材１に当接することにより資材１の移動を制止するものが想定される。この場合、資材１の外形のいずれかの部分にストッパー４０の構造物が当接する。このようにストッパー４０の構造物が資材１に当接している場合、そのまま垂直型スキャナ１０による画像読み取り処理を実行すると資材１の切断面の画像とともにストッパー４０の構造物も写り込んだ状態で画像読み取りが行われてしまう。ストッパー４０の構造物が写りこんでいる状態では正しいパターンマッチングが実行できない。
【００４１】
そこで本発明は、図３（ｂ）に示すように、垂直型スキャナ１０により資材１の垂直断面の画像読み取り処理実行前に、駆動機構４１により、資材１に当接しているストッパー４０の構造物を除去するようにストッパー４０の構造物を駆動し、資材１に当接しているストッパー４０の構造物を除去する。この駆動機構４１によるストッパー４０の構造物の駆動により資材１の制止位置の制御と垂直型スキャナ１０の画像読み取り処理を適切に行うことができる。
なお、駆動機構４１は自動制御するものでも良く手動制御するものでも良い。
【００４２】
さらに本発明では、図３（ａ）に見るように、重量計２０の計量皿２１の周縁のうち画像読み取りガラス面１１にもっとも近い縁が所定位置Ｐ１よりさらに画像読み取りガラス面１１から離れた位置（位置Ｐ２）となっている。
このように重量計２０の計量皿２１の周縁のうち画像読み取りガラス面１１にもっとも近い縁が所定位置Ｐ１よりさらに画像読み取りガラス面１１から離れた位置とする理由は以下のとおりである。
【００４３】
本実施例の物体検査装置は、資材１の垂直切断面の全面をその外形エッジを含めて垂直の姿勢のまま正確に読み取るものであり、資材１が重量計の計量皿と触れているとその境界面での画像がうまく読み取れないおそれがある。
そこで、重量計２０の計量皿２１の周縁のうち画像読み取りガラス面１１にもっとも近い縁が所定位置Ｐ１よりさらに画像読み取りガラス面１１から離れた位置（位置Ｐ２）とすれば、所定位置Ｐ１における資材１の切断面は外形エッジも含めて重量計の計量皿と触れている部分がなく、垂直型スキャナの切断面に焦点が合っている以上、資材１の切断面の画像を何にも遮られずにそのまま読み取ることができる。
【００４４】
次に、資材１の重心位置と重量計２０の計量皿２１との関係について述べる。資材１は押し出し成型であるので、資材１の重心位置は資材１の幅により決まり、資材１の切断面から資材１の幅の１／２の位置となる。重量計２０により資材１の全重量を正確に測るには、図３（ａ）に示すように、資材１の重心が重量計２０の計量皿２１の上に位置し、計量皿２１の上に全重量がかかる関係にある必要がある。
【００４５】
さらに、ストッパー４０の駆動機構４１により、重量計２０を用いた重量の計測時におけるストッパー４０の構造物の影響を除去する工夫について述べる。
上記したように、資材１の移動を制止する時点において、図３（ａ）に示すように、駆動機構４１によりストッパー４０の構造物が資材１に当接する状態となっている。ここで、ストッパー４０の構造物が資材１の垂直切断面に当接している状態では、両者間に摩擦力が働き、そのままで重量計２０により資材１の重量を計測すると資材１の重量が多少軽く計測されてしまう。本発明の物体検査装置は資材１内に生じる空胞の存在も検査するので重量情報が正しく得られないことは問題である。そこで、図３（ｂ）に示すように、ストッパー４０の構造物が確実に除去された後に重量計２０の計測処理を行えば資材１には重力と重量計からの抗力以外には何の外力も働いていないので正しい重量情報を得ることができる。
上記のように、本発明の物体検査装置では、ストッパー４０の構造物が移動することにより、資材１の垂直切断面の画像読み取り処理と重量計量処理を同時にかつ正確に行うことができるように配置が工夫されている。
【００４６】
上記は資材１のＸＹ平面の垂直断面の画像を読み取る場合を例に説明したが、資材１を９０度回して載せ置いて資材１のＺ軸方向の長さＬを計測するときも同様である。
【００４７】
次に、本発明の物体検査装置の外観の例と検査処理の流れの例を説明する。
図４は本発明の物体検査装置の外観の例を示す図である。
図４は本発明の物体検査装置の外観の平面図、正面図、右側面図の３方向の図を示している。垂直型スキャナ１０、画像読み取りガラス面１１、重量計２０、計量皿２１、ストッパー４０、駆動機構４１は、上記に説明してきたそれぞれの構成要素である。４２は、駆動機構を制御するための操作レバーである。この例では操作レバーとしたが、操作ボタンなど入力手段は特に限定されずその形や数なども一例に過ぎない。この例では操作レバー押し下げでストッパー４０が下降、操作レバー引き上げでストッパー４０が上昇する仕組みとなっている。
【００４８】
図５に示すように、資材１の移動を制止する時点においてはストッパー４０の構造物を資材１に当接する状態とし、資材１の垂直切断面の画像を読み取る時点においては操作レバー４２を押し下げ、駆動機構４１によりストッパー４０の構造物を下降させて垂直切断面の前から除去する。
【００４９】
図６（ａ），（ｂ）は図４に示した構成例において資材１を載せ置いた状態を示す図である。なお、資材１を計量皿上に載せ置く方式は特に限定されず、例えばベルトコンベアーなどの搬送系を用いた自動式であっても良く、人手で資材１を押し入れる手動式であっても良い。図６（ｃ）は駆動機構４１によりストッパー４０の構造物を下降させて垂直切断面の前から除去し、垂直切断面の画像読み取り処理を実行する様子を示す図である。
重量は、画像読み取り処理を実行中、計量皿に載せ置かれている資材１の重量を測ることにより同時に得ることができる。
【００５０】
資材１のＸＹ平面である垂直切断面の画像読み取り処理が終われば、資材１の長さＬを計測するため一度資材１を計量皿上から一旦取り上げ、再び資材１を９０度回して資材１のＺ軸を画像読み取りガラス面に対向させて計量皿に載せ置く。その際、ストッパー４０を再び上昇させて画像読み取りガラス面の前を塞いでおき、再びストッパー４０に沿わせるように９０度回した資材１を計量皿に載せ置けば良い。図７（ａ），（ｂ）は９０度回した資材１を計量皿に載せ置いた様子を示す図である。図７（ｃ）は図７（ａ）の状態から駆動機構４１によりストッパー４０の構造物を下降させて垂直切断面の前から除去し、垂直切断面の画像読み取り処理を実行する様子を示す図である。
現在の資材１の計測が終われば、次の資材１の処理に向けて操作レバー４２を引き上げて駆動機構４１によりストッパー４０を上昇させる。
このように資材１のＸＹ平面の垂直断面形状、Ｚ軸方向の長さ、重量を計測して行く。
【実施例２】
【００５１】
実施例２は、実施例１に示した構成例においてストッパー４０の駆動軌跡について工夫を施したものである。
実施例１では、駆動機構４１によるストッパー４０の移動軌跡が垂直方向（上下方向）であった。ストッパー４０が垂直方向（上下方向）に移動した場合、資材１の垂直断面とストッパー４０が沿い合った状態でストッパー４０が下降するため、資材１の垂直断面の外形に歪みがあるとストッパー４０により擦られて資材１の載せ位置が微妙にずれたりする恐れがある。また、資材１の垂直断面とストッパー４０が擦れ合うことにより摩擦力が生じ、資材１の検査を繰り返すうちに、ストッパー４０に傷をつけたり重量計２０に影響を与えたりするなどの機械的な劣化が蓄積してゆく恐れがある。
そこで、実施例２では、ストッパー４０の駆動軌跡について工夫を施している。
【００５２】
ストッパー４０の構造物が資材１に当接している状態は、実施例１と同様、資材１の垂直断面にストッパー４０の表面が沿うように当接した状態であるが、ストッパー４０の移動する軌跡が実施例１のような垂直方向の移動軌跡ではなく、資材１の垂直断面に触れないように斜め下方向に移動する移動軌跡とする工夫を施す。
【００５３】
図８は、ストッパー４０の移動軌跡と資材１の垂直断面の関係を判りやすく示した図である。
図８（ａ）は実施例１において説明したストッパー４０の移動軌跡を表わす図である。図８（ａ）に示した移動軌跡は垂直下方となっており、駆動機構４１によりストッパー４０が上下垂直方向に昇降する仕組みとなっている。
【００５４】
図８（ｂ）は実施例２におけるストッパー４０の移動軌跡を表わす図である。図８（ｂ）に示した移動軌跡は資材１の垂直断面に触れないように斜め下方向に移動する移動軌跡となっており、駆動機構４１によりストッパー４０が図示したような斜め方向に昇降する仕組みとなっている。このように移動軌跡を工夫しておくことにより、ストッパー４０が移動を開始した直後に資材１の垂直断面から離れるため、ストッパー４０の移動の最中において資材１の垂直断面の外形歪みによる影響や摩擦力による影響などが介在する余地はなくなる。
【００５５】
上記のようにストッパー構造物の移動軌跡を工夫することにより、３次元物体の載せ置いた位置を動かしてしまったり、生じる摩擦力によりストッパー構造物や重量計に影響を与えることを回避することができる。
【実施例３】
【００５６】
本発明にかかる不良品選別システムの構成例を示す。
本発明にかかる不良品選別システムは、上記した本発明の物体検査装置を含み、少なくとも画像解析と重量解析を行い、いずれかの解析結果において不良品と判断されたものを除去する機能を備えている。
【００５７】
図９は本発明にかかる不良品選別システム２００のブロック図である。
１００は本発明の物体検査装置であり、例えば実施例１に示した物体検査装置や実施例２に示した物体検査装置である。
【００５８】
１１０は画像処理解析装置であり、設計上の垂直断面の基準画像情報を記憶した画像情報データベース１１１を備えている。画像処理解析装置１１０は、物体検査装置１００を用いて得た資材１の垂直断面の画像情報と画像情報データベース１１１に記憶されている設計上の垂直断面の基準画像情報とを比較し、資材１が設計上の許容誤差範囲内の良品かそれ以外の不良品かを判別する。画像処理解析装置１１０は、例えば、コンピュータハードウェアとソフトウェアを備え、判別処理はソフトウェアとして記述されており、コンピュータハードウェアに読み込まれて実行される。許容誤差範囲をいくらとするかは資材１に対する要求仕様により決められるものであり、ソフトウェアにより参照される。
【００５９】
１２０は肉厚・空胞解析装置であり、設計上の３次元物体の単位長さあたりの重量情報を記憶した重量情報データベース１２１を備えている。
肉厚・空胞解析装置１２０は、物体検査装置１００により得た資材１の重量情報と、資材１を９０度回転させてＺ軸を画像読み取りガラス面１１に対向させる姿勢で得た資材１の長さ方向の画像情報より計測した資材１の長さ情報から、資材１の単位長さあたりの重量を計算する機能を備えている。
さらに、肉厚・空胞解析装置１２０は、計算した資材１の単位長さあたりの重量情報と、重量情報データベース１２１に記憶されている設計上の３次元物体の重量情報とを比較し、３次元物体の肉厚幅のばらつきおよび空胞の存在が設計上の許容誤差範囲内の良品かそれ以外の不良品かを判別する機能を備えている。
【００６０】
肉厚・空胞解析装置１２０は、例えば、コンピュータハードウェアとソフトウェアを備え、判別処理はソフトウェアとして記述されており、コンピュータハードウェアに読み込まれて実行される。許容誤差範囲をいくらとするかは資材１に対する要求仕様により決められるものであり、ソフトウェアにより参照される。
【００６１】
例えば、資材１の隔壁の肉厚が設計よりも薄くなっている場合には計測した単位長さあたりの重量は設計上の単位長さあたりの重量よりも軽くなる。また、同様に空胞が存在すれば計測した単位長さあたりの重量は設計上の単位長さあたりの重量よりも軽くなる。例えば、計測重量が基準重量の９９％であった場合に不良品と判別する。もっとも、計測重量が同じ９９％であったとしても空胞が資材１の内部の一箇所である場合と複数箇所に分散している場合では一つあたりの空胞の大きさは異なるため、空胞一つ一つの大きさを判別する場合は、他の非破壊検査手段による必要があるが、ここでは空胞の有無による不良品の判別は重量比較で行うものとする。
【００６２】
１３０は選別装置である。選別装置１３０は画像処理解析装置１１０および肉厚・空胞解析装置１２０による資材１の良品か不良品かの判別に従い、不良品と判別されたもののはじき出しを行なう。
【００６３】
次に、本発明の不良品選別システム２００による良品・不良品の判別を行う手順について説明する。
図１０は、抜き取りサンプル品の良品・不良品の判別処理の基本的流れを示したフローチャートである。
上記したように、あらかじめ、基準画像情報が画像情報データベース１１１に記憶され、基準重量情報が重量情報データベース１２１に記憶され、画像解析装置１１０および重量解析装置１２０には判別処理ソフトウェアがインストールされているものとする。
【００６４】
まず、使用者が読み取り対象である資材１をガイド３０に沿わせつつ、そのＸＹ平面の垂直切断面を垂直型スキャナ装置１０の画像読み取りガラス面１１上に対向させてスライドさせていく。資材１の切断面をストッパー４０に押し当てて資材１を載せ置く（ステップＳ１００１）。例えば、実施例１で示した図６の状態となる。垂直切断面の位置は所定位置Ｐ１となっている。
なお、この例では、操作レバー４２を押し下げて駆動機構４１によりストッパー４０を移動させる（ステップＳ１００２）。例えば、実施例２の図８に示したようにストッパー４０を斜め下方に移動させる。
【００６５】
次に、垂直型スキャナ１０により資材１の垂直切断面をスキャンし、画像情報を得るとともに、重量計２０により資材１の重量を計測し、重量情報を得る（ステップＳ１００３）。
次に、資材１を取り上げ、操作レバー４２を引き上げてストッパー４０を再び画像読み取りガラス面１１の前面に位置するように移動し（ステップＳ１００４）、資材１を９０度回転させてＺ軸を画像読み取りガラス面１１に対向するように計量皿２１の上に載せ置いて資材１の側面をストッパー４０に押し当てて資材１を載せ置く（ステップＳ１００５）。例えば、実施例１で示した図７の状態となる。
操作レバー４２を押し下げて駆動機構４１によりストッパー４０を移動させ（ステップＳ１００６）、垂直型スキャナ１０により資材１のＺ軸方向の画像情報を得る（ステップＳ１００７）。
物体検査装置１００から画像解析装置１１０にＸＹ平面の画像情報およびＺ軸方向の画像情報が渡され、肉厚・重量解析装置１２０から重量情報が渡される。
【００６６】
肉厚・重量解析装置１２０において、物体検査装置１００から得た長さ情報と重量情報より単位長さあたりの重量情報を計算する（ステップＳ１００８）。
画像解析装置１１０において、物体検査装置１００から得た画像情報と画像情報データベース１１１の基準画像情報と比較し、良品・不良品の判定を行うとともに、肉厚・重量解析装置１２０において計算した単位長さあたりの重量情報と重量情報データベース１２１の基準の単位長さあたりの重量情報と比較し、良品・不良品の判定を行う（ステップＳ１００９）。画像解析装置１１０の良品・不良品判定結果と肉厚・重量解析装置１２０の良品・不良品判定結果は選別装置１３０に渡される。
【００６７】
選別装置１３０は画像解析装置１１０、肉厚・重量解析装置１２０の判定結果のいずれもが良品判定であるか否かをチェックし（ステップＳ１０１０）、いずれもが良品判定結果であれば（ステップＳ１０１０：Ｙ）、当該検査にかかる資材１を良品と選別する（ステップＳ１０１１）。例えば、良品を示す表示ランプを点灯させたり、モニタなどの表示部において良品である旨を表示させたりしても良い。一方、いずれかが不良品判定結果であれば（ステップＳ１０１０：Ｎ）、当該検査にかかる資材１を不良品と選別する（ステップＳ１０１２）。例えば、不良品を示す表示ランプを点灯させたり、モニタなどの表示部において不良品である旨を表示させたりしても良い。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明は、押し出し加工された資材などの垂直断面形状の歪みの検査および空胞有無の検査に限られず、３次元物体の垂直断面形状の歪みの検査および空胞有無の検査に広く適用することができる。
本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。従って本発明の技術的範囲は添付された特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】切断面の検査対象となるプラスチック材料の資材１の一例を示す図
【図２】実施例１にかかる本発明の物体検査装置１００の構成例を示したブロック図
【図３】画像読み取りガラス面１１の位置、資材１の切断面の位置、垂直型スキャナの焦点位置、資材１の重心位置、重量計２０の計量皿２１の位置を分かりやすく示した図
【図４】本発明の物体検査装置の外観の例を示す図
【図５】ストッパー４０の構造物の駆動の様子を示す図
【図６】資材１を載せ置いた状態および駆動機構４１によりストッパー４０の構造物を下降させて垂直切断面の前から除去した様子を示す図
【図７】資材１を９０度回転させて載せ置いた状態および駆動機構４１によりストッパー４０の構造物を下降させて垂直切断面の前から除去した様子を示す図
【図８】ストッパー４０の移動軌跡と資材１の垂直断面の関係を判りやすく示した図
【図９】本発明にかかる不良品選別システムの構成例を示したブロック図
【図１０】抜き取りサンプル品の良品・不良品の判別処理の基本的流れを示したフローチャート
【図１１】異形押し出し工法により押し出し加工、切断加工された設備資材の一例を示す図
【図１２】資材の切断面の例を示す図
【符号の説明】
【００７０】
１ 資材
２ 貫通孔
１０ 垂直型スキャナ装置
１１ 画像読み取りガラス面
２０ 重量計
２１ 計量皿
３０ ガイド
４０ ストッパー
４１ 駆動機構
４２ 操作レバー
１００ 物体検査装置
１１０ 画像処理解析装置
１１１ 画像情報データベース
１２０ 重量解析装置
１２１ 重量情報データベース
１３０ 選別装置
２００ 不良品選別システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像読み取りガラス面が垂直に設けられ、前記画像読み取りガラス面に対向する３次元物体の垂直面の画像を読み取る垂直型スキャナと、
前記垂直型スキャナの前方に設けられ、被測定物を載せ置く計量皿を備え、前記計量皿に載せ置かれた前記３次元物体の重量を計測するための重量計と、
前記垂直型スキャナの画像読み取りガラス面の前方に設けられ、前記３次元物体の垂直断面が前記画像読み取りガラス面の前方の所定位置Ｐ１となるように前記３次元物体を制止するストッパーを備え、
前記３次元物体が前記ストッパーにより制止される所定位置Ｐ１において、前記３次元物体の少なくとも重心が前記重量計の上に位置し、かつ、前記垂直型スキャナの焦点が、前記画像読み取りガラス面ではなく前記３次元物体の垂直面となるように調整されており、前記３次元物体が前記計量皿に載せ置かれた状態において前記３次元物体の重量情報および前記画像読み取りガラス面に対向している垂直面の画像情報を同時に取得することを特徴とする物体検査装置。
【請求項２】
前記所定位置Ｐ１が、前記垂直型スキャナの前記画像読み取りガラス面から離れた位置であり、
前記重量計の計量皿の周縁のうち前記画像読み取りガラス面にもっとも近い縁が前記所定位置Ｐ１よりさらに前記垂直型スキャナの前記画像読み取りガラス面から離れた所定位置Ｐ２となっていることを特徴とした請求項１に記載の物体検査装置。
【請求項３】
前記ストッパーの構造物を移動させる駆動機構を備え、前記駆動機構により、前記３次元物体の移動を制止する時点において前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接する状態とし、前記垂直型スキャナによる前記３次元物体の垂直断面の画像読み取り処理を実行する前に前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接しない状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の物体検査装置。
【請求項４】
前記ストッパーの構造物を移動させる駆動機構を備え、前記駆動機構により、前記３次元物体の移動を制止する時点において前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接する状態とし、前記重量計による前記３次元物体の重量計測処理を実行する前に前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接しない状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の物体検査装置。
【請求項５】
前記ストッパーの構造物が前記３次元物体に当接している状態が、前記３次元物体の垂直断面に前記ストッパーの構造物表面が沿うように当接した状態であり、
前記ストッパーの構造物が前記３次元物体に当接しない状態となるように移動する軌跡が、垂直方向の移動軌跡ではなく、前記３次元物体の垂直断面に触れないように斜め下方向の移動する移動軌跡とした請求項３または４に記載の物体検査装置。
【請求項６】
ＸＹ平面の垂直断面とＺ軸方向の長さを持つ外形概略が直方体の資材を検査する物体検査装置であり、
請求項１から５のいずれかに記載の物体検査装置と、
前記物体検査装置を用いて、前記３次元物体のＸＹ平面を前記画像読み取りガラス面に対向させる姿勢で得た前記３次元物体の垂直断面の画像情報と設計上の垂直断面の基準画像情報とを比較し、前記３次元物体が設計上の許容誤差範囲内の良品かそれ以外の不良品かを判別する画像処理解析装置と、
前記物体検査装置により得た前記３次元物体の重量情報と、前記物体検査装置を用いて、前記３次元物体のＺ軸を前記画像読み取りガラス面に対向させる姿勢で得た前記３次元物体の長さ方向の画像情報より計測した前記３次元物体の長さ情報より得た前記３次元物体の単位長さあたりの重量情報と、前記３次元物体の重量情報と設計上の３次元物体の重量情報とを比較し、前記３次元物体の肉厚幅のばらつきおよび空胞の存在が設計上の許容誤差範囲内の良品かそれ以外の不良品かを判別する肉厚・空胞解析装置と、
前記画像処理解析装置および前記肉厚・空胞解析装置による前記３次元物体の良品か不良品かの判別に従い、不良品と判別されたもののはじき出しを行なう選別装置を備えた不良品選別システム。
【請求項１】
画像読み取りガラス面が垂直に設けられ、前記画像読み取りガラス面に対向する３次元物体の垂直面の画像を読み取る垂直型スキャナと、
前記垂直型スキャナの前方に設けられ、被測定物を載せ置く計量皿を備え、前記計量皿に載せ置かれた前記３次元物体の重量を計測するための重量計と、
前記垂直型スキャナの画像読み取りガラス面の前方に設けられ、前記３次元物体の垂直断面が前記画像読み取りガラス面の前方の所定位置Ｐ１となるように前記３次元物体を制止するストッパーを備え、
前記３次元物体が前記ストッパーにより制止される所定位置Ｐ１において、前記３次元物体の少なくとも重心が前記重量計の上に位置し、かつ、前記垂直型スキャナの焦点が、前記画像読み取りガラス面ではなく前記３次元物体の垂直面となるように調整されており、前記３次元物体が前記計量皿に載せ置かれた状態において前記３次元物体の重量情報および前記画像読み取りガラス面に対向している垂直面の画像情報を同時に取得することを特徴とする物体検査装置。
【請求項２】
前記所定位置Ｐ１が、前記垂直型スキャナの前記画像読み取りガラス面から離れた位置であり、
前記重量計の計量皿の周縁のうち前記画像読み取りガラス面にもっとも近い縁が前記所定位置Ｐ１よりさらに前記垂直型スキャナの前記画像読み取りガラス面から離れた所定位置Ｐ２となっていることを特徴とした請求項１に記載の物体検査装置。
【請求項３】
前記ストッパーの構造物を移動させる駆動機構を備え、前記駆動機構により、前記３次元物体の移動を制止する時点において前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接する状態とし、前記垂直型スキャナによる前記３次元物体の垂直断面の画像読み取り処理を実行する前に前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接しない状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の物体検査装置。
【請求項４】
前記ストッパーの構造物を移動させる駆動機構を備え、前記駆動機構により、前記３次元物体の移動を制止する時点において前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接する状態とし、前記重量計による前記３次元物体の重量計測処理を実行する前に前記ストッパーの構造物を前記３次元物体に当接しない状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の物体検査装置。
【請求項５】
前記ストッパーの構造物が前記３次元物体に当接している状態が、前記３次元物体の垂直断面に前記ストッパーの構造物表面が沿うように当接した状態であり、
前記ストッパーの構造物が前記３次元物体に当接しない状態となるように移動する軌跡が、垂直方向の移動軌跡ではなく、前記３次元物体の垂直断面に触れないように斜め下方向の移動する移動軌跡とした請求項３または４に記載の物体検査装置。
【請求項６】
ＸＹ平面の垂直断面とＺ軸方向の長さを持つ外形概略が直方体の資材を検査する物体検査装置であり、
請求項１から５のいずれかに記載の物体検査装置と、
前記物体検査装置を用いて、前記３次元物体のＸＹ平面を前記画像読み取りガラス面に対向させる姿勢で得た前記３次元物体の垂直断面の画像情報と設計上の垂直断面の基準画像情報とを比較し、前記３次元物体が設計上の許容誤差範囲内の良品かそれ以外の不良品かを判別する画像処理解析装置と、
前記物体検査装置により得た前記３次元物体の重量情報と、前記物体検査装置を用いて、前記３次元物体のＺ軸を前記画像読み取りガラス面に対向させる姿勢で得た前記３次元物体の長さ方向の画像情報より計測した前記３次元物体の長さ情報より得た前記３次元物体の単位長さあたりの重量情報と、前記３次元物体の重量情報と設計上の３次元物体の重量情報とを比較し、前記３次元物体の肉厚幅のばらつきおよび空胞の存在が設計上の許容誤差範囲内の良品かそれ以外の不良品かを判別する肉厚・空胞解析装置と、
前記画像処理解析装置および前記肉厚・空胞解析装置による前記３次元物体の良品か不良品かの判別に従い、不良品と判別されたもののはじき出しを行なう選別装置を備えた不良品選別システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２３２８７２（Ｐ２００８−２３２８７２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７３８８９（Ｐ２００７−７３８８９）
【出願日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【出願人】（５０１１７００８０）株式会社創発システム研究所 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【出願人】（５０１１７００８０）株式会社創発システム研究所 (10)
【Ｆターム（参考）】
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