製品検査装置及び検査方法
【課題】検査対象である製品の色調に依存することなく、極めて簡易且つ安価な構成で、製品の検査を高精度に行うことができるとともに、形状や仕様の異なる種々の製品に容易に対応することのできる製品検査装置及び検査方法を提供する。
【解決手段】製品の基準部１６ａ〜１６ｄが位置決めボルト３８ａ〜３８ｄに当接した状態において、検査部１２ａ〜１２ｄがアダプタ１０４を介して検知ブロック１０２を矢印Ｚ方向に変位させると、その変位がリンク部材７８によって増幅され、変位ブロック６８の矢印Ｘ方向に対する変位に変換される。変位した変位ブロック６８は、ＣＣＤカメラ２０によって撮影され、その画像に基づき、製品の良否が判定される。
【解決手段】製品の基準部１６ａ〜１６ｄが位置決めボルト３８ａ〜３８ｄに当接した状態において、検査部１２ａ〜１２ｄがアダプタ１０４を介して検知ブロック１０２を矢印Ｚ方向に変位させると、その変位がリンク部材７８によって増幅され、変位ブロック６８の矢印Ｘ方向に対する変位に変換される。変位した変位ブロック６８は、ＣＣＤカメラ２０によって撮影され、その画像に基づき、製品の良否が判定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の形状を基準製品の形状と比較して検査する製品検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、技術の進歩及び競争の激化に伴い、環境を配慮した高付加価値を製品に付与するとともに、製品の軽量化やコストダウンを図ることが求められている。これらの要請に対処するため、部品点数を削減することによる製品の一体化、複雑化が進行しており、このような製品の検査を行う製品検査装置も複雑且つ高価なものとなっている。
【０００３】
例えば、自動車に用いられる部品は、同じ部品であっても、対象となる車種や取り付け部位の左右、輸出先等によって細部の寸法や形状を異なる仕様とする場合がある。このような製品における製造欠陥の有無等を検査するため、車種、製造ライン、仕様等を表す識別ピンを製品の所定部位に形成し、その識別ピンの本数や寸法を確認することで製品検査を行う方法がある。なお、識別ピンには、製品を識別する目的だけでなく、生産効率を向上させるための組立案内ピンとしての機能を兼備させたものもある。従来、識別ピンの状態に基づく製品検査は、作業員の手作業によって行われていた。
【０００４】
しかしながら、製品の多品種化、複雑化に伴い、経験を積んだ作業員であっても、識別ピンを用いて個々の製品を間違いなく確実に検査することは極めて困難となっている。そのため、特に、製品のライフサイクルが短く、製品の仕様変更が頻繁に発生する自動車部品のような製品においては、作業員の手を煩わせることなく、短時間で且つ正確に製品検査を行うことができ、しかも、仕様の異なる種々の製品に容易に対応できる製品検査装置が嘱望されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、搬送される製品の画像をカメラで撮影し、その画像を処理して製品形状を求め、基準製品の形状と比較して欠陥の有無を検出する検査装置が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、搬送される製品に対して規定の検査タイミングでレーザビームを照射し、そのレーザビームを検出して製品の輪郭検査を行うことにより、不良品を抽出する検査装置が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、製品のバリに接触子を当接させ、接触子と一体に変位する変位計により接触子の変位量を検出することで、製品の外観検査を行う検査装置が開示されている。
【０００８】
特許文献４には、アームの一端部に装着された接触子を製品に押圧し、支軸を中心として回動するアームの他端部の変位をリニアセンサにより検出することで、製品寸法を測定する検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−２９３５８号公報
【特許文献２】特開平１１−３３７４９９号公報
【特許文献３】特開２００８−１０２０７２号公報
【特許文献４】特開２００７−３１５９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１、２に開示された先行技術のように、製品の画像を撮影し、あるいは、レーザビームで製品をスキャンする検査装置の場合、製品の検査部位の色と背景の色とのコントラストが小さいとき、あるいは、製品が透明であるときには、検査部位を抽出することが極めて困難となる。また、検査部位の形状は、通常、製品毎に異なっており、検査部位を確実に抽出して良否判定を行うためには、高度な画像処理技術が必要である。
【００１１】
一方、特許文献３に開示された先行技術では、製品に接触子を当接させ、その変位量を直接検出するようにしており、製品のバリの有無を高精度に検出するためには、分解能の高いセンサが必要であり、装置が高価なものとなる。
【００１２】
また、特許文献４に開示された先行技術では、アームの一端部に装着された接触子を製品に押圧し、これによって回動するアームの他端部の変位をリニアセンサで検出している。しかしながら、この構成は、接触子の変位量を直接検出する特許文献３の先行技術に代替して、アームの回転により接触子の変位方向を変換して検出するように構成したものに過ぎない。しかも、特許文献４の図２の記載からも明らかなように、アームの一端部の接触子の変位は、縮小されて他端部に伝達される構造になっている。従って、検出感度をアームを用いて高めるようにしたものではない。
【００１３】
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであって、検査対象である製品の色調に依存することなく、極めて簡易且つ安価な構成で、製品の検査を高精度に行うことができるとともに、形状や仕様の異なる種々の製品に容易に対応することのできる製品検査装置及び検査方法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】
【００１４】
本発明に係る製品検査装置は、製品の基準部が当接することで、前記製品を位置決めする位置決め手段と、前記製品の所定部位に配設された検査部により押圧されて変位する第１ブロックと、前記第１ブロックに一端部が連結され、前記第１ブロックの変位を増幅して他端部に伝達する伝達部材と、前記伝達部材の前記他端部に連結され、前記伝達部材により変位する第２ブロックと、前記位置決め手段により前記製品が位置決めされたときの前記第２ブロックの位置を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
前記製品検査装置において、前記伝達部材は、一端部が前記第１ブロックに連結され、他端部が前記第２ブロックに連結され、中間部が軸体により回動可能に支持されるリンク部材から構成され、前記リンク部材が回動することによる前記一端部の変位を増幅して前記他端部に伝達することを特徴とする。
【００１６】
前記製品検査装置において、前記検出手段により検出した前記第２ブロックの位置を所定の閾値と比較して判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果を報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
前記製品検査装置において、前記検出手段は、前記第２ブロックの画像を撮影するカメラから構成されることを特徴とする。
【００１８】
前記製品検査装置において、前記製品の外観を検査する外観検査部を備え、前記カメラは、前記外観検査部に配置された前記製品の外観を撮影することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る製品検査方法は、製品の所定部位に配設された検査部により第１ブロックを変位させる第１ステップと、前記第１ブロックの変位を増幅して第２ブロックに伝達し、前記第２ブロックを変位させる第２ステップと、前記第２ブロックの画像を撮影し、前記画像に基づいて前記第２ブロックの位置を求める第３ステップとを含み、前記第２ブロックの位置に基づいて前記製品を検査することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の製品検査装置及び検査方法では、製品の検査部による第１ブロックの変位を伝達部材で増幅し、第２ブロックを変位させて検出することにより、極めて簡易且つ安価な構成で製品の形状を高精度に検査することができる。
【００２１】
また、製品の検査部の状態を直接確認するのではなく、第２ブロックの位置に基づいて間接的に検査を行うため、例えば、第２ブロックをカメラで撮影し、その画像に基づいて製品の検査部の状態を判定する場合、製品の色が黒色等のコントラストが極めて低い色調であったとしても、その色調に関係なく、極めて良好な画像を取得し、検査部の状態を容易且つ高精度に判定することができる。
【００２２】
さらに、第１ブロックを製品の検査部の形状に応じて適宜交換し、あるいは、その位置を調整することにより、形状の異なる種々の製品に容易に対応することができる。
【００２３】
さらにまた、外観を検査するために製品を配置する外観検査部を併設し、外観検査部に配置された製品の外観をカメラにより撮影する構成とすることで、製品の形状だけでなく、製品の外観を含む検査を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態の製品検査装置の一部破断構成図である。
【図２】本実施形態の製品検査装置により検査される製品を下方向から見た斜視図である。
【図３】本実施形態の製品検査装置を構成する検査治具の斜視図である。
【図４】本実施形態の製品検査装置を構成する検査ユニットの斜視図である。
【図５】本実施形態の製品検査装置を構成する検査ユニットの側面説明図である。
【図６】本実施形態の製品検査装置の制御回路ブロック図である。
【図７】本実施形態の製品検査方法のフローチャートである。
【図８】本実施形態の製品検査装置を構成するＣＣＤカメラにより撮影した画像の説明図である。
【図９】他の実施形態の製品検査装置を構成する検査治具の斜視図である。
【図１０】図９に示す検査治具の側面説明図である。
【図１１】図９に示す検査治具を用いた製品検査方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態の製品検査装置１０の一部破断構成図である。製品検査装置１０は、検査対象である製品Ｗの製造欠陥の有無等を製品形状に基づいて検査する装置である。なお、この製品検査装置１０では、製造欠陥以外に、製品形状から製品Ｗの種別判定等を行うこともできる。
【００２７】
製品Ｗには、図２に示すように、製品Ｗの種類、製造ライン、仕様等を特定するため、あるいは、製品Ｗの製造欠陥の検査のため、所定部位に複数の検査部１２ａ〜１２ｄが形成されており、識別ピンからなる検査部１２ａ〜１２ｃの本数、有無、長さ、凹部からなる検査部１２ｄの深さ等の製品形状を検出することで、製品Ｗの種別判定や製造欠陥の検査を行うことができる。また、製品Ｗは、後述する検査治具に製品Ｗを係合させるための２つの係合孔１４ａ、１４ｂと、検査治具に製品Ｗを位置決めするための４つの基準部１６ａ〜１６ｄとを有する。識別ピンからなる各検査部１２ａ〜１２ｃは、基準部１６ａ〜１６ｄの位置を基準として長さが設定され、凹部からなる検査部１２ｄは、基準部１６ａ〜１６ｄの位置を基準として深さが設定される。
【００２８】
製品検査装置１０は、照明光源１８を有するＣＣＤカメラ２０（検出手段）を収納した支持台２２と、支持台２２上に載置される検査治具２４とを備える。検査治具２４は、位置決めされた製品Ｗの製品形状を検査するための治具であり、ボルト２６ａ〜２６ｄにより支持台２２に着脱可能である。従って、検査治具２４を交換することで、仕様の異なる製品Ｗの検査に対応することができる。なお、検査治具２４が載置される支持台２２の上面部には、ＣＣＤカメラ２０を用いて検査治具２４を下面部から撮影するための開口部２８が形成される。
【００２９】
次に、図３の斜視図に従って検査治具２４の構成を説明する。検査治具２４は、支持台２２の開口部２８（図１）にボルト２６ａ〜２６ｄにより固定される下部プレート３０と、図示しない弾性部材により上方向に付勢される伸縮自在な３本の支柱３２ａ〜３２ｃを介して、下部プレート３０に支持される上部プレート３４とを備える。
【００３０】
下部プレート３０には、上部プレート３４の開口部３６を介して上方向に延在し、上端部に製品Ｗの基準部１６ａ〜１６ｄ（図２）が当接することで、下部プレート３０に対して製品Ｗを位置決めする４本の位置決めボルト３８ａ〜３８ｄ（位置決め手段）が配置される。なお、位置決めボルト３８ａ〜３８ｄは、製品Ｗの基準部１６ａ〜１６ｄの数及び位置に応じて本数及び高さが調整可能である。また、下部プレート３０には、製品Ｗの各検査部１２ａ〜１２ｄの長さ、有無及び深さを検査するための複数の検査ユニット４０ａ〜４０ｄが配置される。検査ユニット４０ａ〜４０ｄは、製品Ｗの各検査部１２ａ〜１２ｄの位置に応じて配置される。さらに、下部プレート３０には、下部プレート３０に対して上部プレート３４が所定の位置まで接近したことを検知し、検査を開始するためのトリガ信号を生成するトリガセンサ４２と、検査治具２４を交換する作業用の取手４４ａ、４４ｂとが配設される。
【００３１】
上部プレート３４には、製品Ｗの係合孔１４ａ、１４ｂに係合する２本のガイドピン４６ａ、４６ｂと、上部プレート３４に製品Ｗが装着されたことを検知する製品検知センサ４８とが配設される。
【００３２】
検査ユニット４０ａ〜４０ｄは、図４及び図５に示すように構成される。すなわち、検査ユニット４０ａ〜４０ｄは、下部プレート３０に２本のボルト５０ａ、５０ｂによって固定されるブロック５２を有する。ボルト５０ａ、５０ｂは、ブロック５２に形成された長孔５４に係合し、これにより、ブロック５２の矢印Ｙ方向に対する位置調整が可能である。ブロック５２には、門形の支持部材５６の脚部５８ａ、５８ｂがボルト６０ａ、６０ｂによって固定される。ボルト６０ａ、６０ｂは、脚部５８ａ、５８ｂに形成された長孔６２ａ、６２ｂに係合し、これにより、支持部材５６の矢印Ｘ方向に対する位置調整が可能である。
【００３３】
支持部材５６の脚部５８ａ、５８ｂ側の部位には、下部プレート３０の面と平行に延在する長孔６４ａ、６４ｂが形成される。長孔６４ａ、６４ｂには、延在方向に所定距離離間する２本の軸体６６ａ、６６ｂが係合する。
【００３４】
支持部材５６の脚部５８ａ、５８ｂ間には、直方体形状の変位ブロック６８（第２ブロック）が配設され、この変位ブロック６８に軸体６６ａ、６６ｂが固定される。変位ブロック６８は、軸体６６ａ、６６ｂを介して長孔６４ａ、６４ｂの延在方向（矢印Ｘ方向）に変位可能である。変位ブロック６８は、支持台２２の内部に配設されたＣＣＤカメラ２０によりその画像を撮影するため、下部プレート３０に形成された開口部７０に臨む。この場合、変位ブロック６８は、ＣＣＤカメラ２０により撮影された画像から変位ブロック６８のエッジ部７２を容易に認識できる色又は光沢が選択される。また、開口部７０には、変位ブロック６８の撮影範囲を規制するマスク７４（図５）が装着される。
【００３５】
支持部材５６には、Ｔ字形状からなるリンク部材７８（伝達部材）が、支持部材５６の上部プレート３４側の部位に装着された支軸７６を介して、矢印θ１、θ２方向に回動可能な状態で軸支される。リンク部材７８の下部プレート３０側の下端部（他端部）には、支軸７６を通る直線方向に延在する長孔８０ａ、８０ｂが形成され、この長孔８０ａ、８０ｂに対して、変位ブロック６８に固定された軸体６６ａが支持部材５６の長孔６４ａ、６４ｂを介して係合する。
【００３６】
また、支持部材５６の上部プレート３４側の部位には、リンク部材７８に隣接して、連結ブロック８２が２本のボルト８４ａ、８４ｂにより固定される。ボルト８４ａ、８４ｂは、連結ブロック８２に形成された長孔８６に係合し、これにより、連結ブロック８２の矢印Ｘ方向に対する位置調整が可能である。連結ブロック８２の位置調整は、調整ねじ８８によって行われる。すなわち、図５に示すように、調整ねじ８８は、頭部が連結ブロック８２に固定されたブラケット９０に当接する一方、支持部材５６に固定されたブラケット９２に螺合する。調整ねじ８８を一方向に回転させることにより、連結ブロック８２が調整ねじ８８に押圧されてリンク部材７８側に変位し、調整ねじ８８を他方向に回転させることにより、連結ブロック８２がブラケット９０とともに反対方向に変位する。
【００３７】
なお、連結ブロック８２には、連結ブロック８２の位置を確認するための目盛り９４が形成され、この目盛り９４に対応して、支持部材５６側に指示板９６が形成される。目盛り９４に対する指示板９６の指示位置に基づき、連結ブロック８２の調整位置を確認することができる。
【００３８】
連結ブロック８２とリンク部材７８との間には、スプリング９８が配設される。リンク部材７８は、スプリング９８の弾発力により、支軸７６を中心として矢印θ１方向に回転付勢される。また、リンク部材７８の上部プレート３４側の上端部（一端部）には、連結ブロック８２を貫通する押圧ピン１００の下端部が当接する。押圧ピン１００は、スプリング９８の弾発力に抗してリンク部材７８を押圧することで、リンク部材７８を矢印θ２方向に回転させる。
【００３９】
押圧ピン１００の上端部は、略Ｌ字形状からなる検知ブロック１０２（第１ブロック）に固定される。検知ブロック１０２は、アダプタ１０４を介して検査部１２ａ〜１２ｄを検知する。なお、図４及び図５では、識別ピンからなる検査部１２ａ〜１２ｃを図示しているが、凹部からなる検査部１２ｄについても同様に、検査部１２ｄにアダプタ１０４を挿入して検知することができる。検査部１２ａ〜１２ｄにより検知ブロック１０２がアダプタ１０４を介して矢印Ｚ方向に変位することで、押圧ピン１００がリンク部材７８を押圧する。なお、アダプタ１０４は、検査部１２ａ〜１２ｄの長さや深さに応じた形状に設定される。検査部１２ａ〜１２ｄの形状によっては、アダプタ１０４を介することなく、検査部１２ａ〜１２ｄにより、直接、検知ブロック１０２を押圧するように構成してもよい。
【００４０】
図６は、製品検査装置１０の制御回路ブロック図である。製品検査装置１０は、全体の動作制御を行う制御部１０６を有する。制御部１０６には、照明光源１８、トリガセンサ４２、製品検知センサ４８、変位ブロック６８の位置の許容範囲である閾値を設定する閾値設定部１０８、画像コントローラ１１０（判定手段）、検査部１２ａ〜１２ｄの判定結果を表示するＯＫ／ＮＧランプ１１２（報知手段）、及び、ＮＧの判定結果をブザー音にて報知する警告ブザー１１４（報知手段）が接続される。画像コントローラ１１０には、閾値設定部１０８で設定した閾値を記憶する閾値メモリ１１６が接続される。画像コントローラ１１０は、ＣＣＤカメラ２０を制御して変位ブロック６８の画像を撮影し、取得した画像を処理して変位ブロック６８の位置を求め、閾値メモリ１１６に記憶された閾値と比較することで、検査部１２ａ〜１２ｄの良否判定を行う。
【００４１】
製品形状を検査する本実施形態の製品検査装置１０は、基本的には以上のように構成される。次に、その動作について、図７に示すフローチャートに従って説明する。
【００４２】
先ず、作業者は、検査対象となる製品Ｗに対応した検査治具２４を支持台２２に設置し、製品Ｗに形成された各検査部１２ａ〜１２ｄの位置、識別ピンからなる検査部１２ａ〜１２ｃの長さ、凹部からなる検査部１２ｄの深さに応じて、検査ユニット４０ａ〜４０ｄを調整する（ステップＳ１）。例えば、図４において、ボルト５０ａ、５０ｂを緩めた状態でブロック５２を矢印Ｙ方向に変位させ、また、ボルト６０ａ、６０ｂを緩めた状態で支持部材５６の脚部５８ａ、５８ｂを矢印Ｘ方向に変位させることにより、検査ユニット４０ａ〜４０ｄの矢印Ｘ、Ｙ方向に対する位置を調整することができる。また、検知ブロック１０２に装着されるアダプタ１０４を選択することにより、検査部１２ａ〜１２ｄの長さ又は深さに応じた調整を行うことができる。
【００４３】
次に、作業者は、閾値設定部１０８を用いて、製品Ｗの製品形状を特定する各検査部１２ａ〜１２ｄが正しく形成されているときの変位ブロック６８の位置の許容範囲を、検査部１２ａ〜１２ｄ毎の閾値として設定する（ステップＳ２）。設定した各閾値は、画像コントローラ１１０を介して閾値メモリ１１６に記憶される。なお、閾値の設定は、必ずしも検査治具２４の設置毎に行う必要はなく、製品Ｗに対応した複数の閾値を予め閾値メモリ１１６に記憶させておき、検査治具２４を設置した際に、検査対象である製品Ｗに対応する閾値を閾値メモリ１１６から読み出すようにしてもよい。
【００４４】
以上の段取り作業が完了した後、作業者は、検査治具２４の上部プレート３４に配設されたガイドピン４６ａ、４６ｂに製品Ｗの係合孔１４ａ、１４ｂを係合させる。このとき、上部プレート３４に配設されている製品検知センサ４８が製品Ｗを検知する（ステップＳ３）。
【００４５】
製品Ｗを上部プレート３４とともに下部プレート３０側に押圧し、上部プレート３４を所定量変位させると、下部プレート３０に配設されている位置決めボルト３８ａ〜３８ｄが製品Ｗの基準部１６ａ〜１６ｄに当接する。このとき、下部プレート３０に配設されているトリガセンサ４２が上部プレート３４を検知し、各検査ユニット４０ａ〜４０ｄに対する製品Ｗの位置決めが完了したことを示す位置決め完了信号がトリガ信号として制御部１０６に出力される（ステップＳ４）。
【００４６】
一方、製品Ｗが上部プレート３４を介して下部プレート３０側に変位するとき、製品Ｗに形成されている各検査部１２ａ〜１２ｄがアダプタ１０４を介して検知ブロック１０２を矢印Ｚ方向に変位させる（図４、図５）。検知ブロック１０２が矢印Ｚ方向に変位すると、検知ブロック１０２に固定されている押圧ピン１００も矢印Ｚ方向に変位し、その端部に当接するリンク部材７８を矢印θ２方向に回動させる。
【００４７】
リンク部材７８が支軸７６を中心として矢印θ２方向に回動すると、その端部に形成された長孔８０ａ、８０ｂに係合する軸体６６ａを介して変位ブロック６８が矢印Ｘ方向に変位する。この場合、検知ブロック１０２の矢印Ｚ方向の変位量は、図５に示すように、リンク部材７８の支軸７６から軸体６６ａの中心までの距離Ｚ１と、支軸７６から押圧ピン１００の作用点までの距離Ｘ１との比Ｚ１／Ｘ１を倍率として増幅される。なお、この倍率は、連結ブロック８２に装着された調整ねじ８８を用いて、連結ブロック８２を矢印Ｘ方向に変位させることにより、微調整することができる。また、調整位置は、目盛り９４に対する指示板９６の位置として確認できる。
【００４８】
制御部１０６は、製品検知センサ４８からの製品検知信号と、トリガセンサ４２からの位置決め完了を示すトリガ信号とが入力されると、照明光源１８を駆動して変位ブロック６８を下部プレート３０側から照明するとともに、画像コントローラ１１０を介してＣＣＤカメラ２０を駆動する。画像コントローラ１１０は、ＣＣＤカメラ２０を制御し、変位ブロック６８のエッジ部７２を含む部分を撮影する（ステップＳ５）。この場合、変位ブロック６８を、エッジ部７２が容易に認識できる色又は光沢に設定することにより、製品Ｗの色に依存することのないコントラストの高い画像を得ることができる。
【００４９】
画像コントローラ１１０は、ＣＣＤカメラ２０によって撮影された変位ブロック６８の画像を処理し、例えば、図８に示すように、下部プレート３０（図５参照）の開口部７０の所定位置に装着されているマスク７４の端部７５と、変位ブロック６８のエッジ部７２との距離Ｘ２を変位ブロック６８の位置として算出する。そして、この距離Ｘ２と、閾値メモリ１１６に記憶されている各検査部１２ａ〜１２ｄの閾値とを比較し、距離Ｘ２が許容範囲内であるか否か、すなわち、検査部１２ａ〜１２ｄの有無、長さ、深さの良否（ＯＫ／ＮＧ）を判定し、その判定結果を制御部１０６に供給する（ステップＳ６）。
【００５０】
なお、閾値として設定されている変位ブロック６８のエッジ部７２の許容位置と、画像処理により得られたエッジ部７２の位置とを比較して良否判定を行う代わりに、開口部７０に臨む変位ブロック６８の画像の面積（図８にハッチングで示す範囲）を算出し、その面積を許容範囲の面積の閾値と比較して良否判定するようにしてもよい。この場合、ハッチングで示す範囲の面積は、変位ブロック６８の画像のピクセル数（画素数）に基づいて算出することができる。
【００５１】
制御部１０６は、判定の結果、製品Ｗに形成されている全ての検査部１２ａ〜１２ｄが所望の製品形状であるとき、例えば、緑色のＯＫ／ＮＧランプ１１２を点灯させることで、作業者に対して当該製品Ｗが正常な製品形状であることを知らせる（ステップＳ７）。
【００５２】
一方、製品Ｗに形成されている検査部１２ａ〜１２ｄの１つでも不良の製品形状であれば、制御部１０６は、例えば、赤色のＯＫ／ＮＧランプ１１２を点灯させるとともに、警告ブザー１１４を鳴動させ、作業者に対して当該製品Ｗが不良品であることを知らせる。ＯＫ／ＮＧランプ１１２及び警告ブザー１１４により、製品Ｗが不良品であることが報知されると、作業者は、当該製品Ｗを廃棄する。この結果、良品である製品Ｗのみを確実に出荷することができる。
【００５３】
以上の処理を繰り返すことにより（ステップＳ８）、複雑な構成からなる多数の製品Ｗの製品形状、例えば、検査部１２ａ〜１２ｃの本数、有無、長さ、凹部からなる検査部１２ｄの深さ等の製品形状の良否判定検査を迅速且つ確実に行うことができる。
【００５４】
図９は、他の実施形態の製品検査装置を構成する検査治具１２０の斜視図である。また、図１０は、検査治具１２０の側面説明図である。検査治具１２０は、製品Ｗの形状検査を行う形状検査部１２２に対して、製品Ｗの表面の傷や汚れ等の外観検査を行う外観検査部１２４を併設させたものである。この場合、形状検査部１２２の構成は、図３に示す検査治具２４と同一であるため、検査治具２４の構成要素と同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５５】
検査治具１２０を構成する形状検査部１２２及び外観検査部１２４は、共通のプレート１２６上に配置される。検査治具１２０は、図１に示す検査治具２４に代えて、ボルト２６ａ〜２６ｄにより支持台２２に載置固定される。支持台２２の内部には、形状検査部１２２に位置決めされた製品Ｗの製品形状の検査を行うとともに、外観検査部１２４に位置決めされた製品Ｗの傷や汚れ等の外観検査を行うためのＣＣＤカメラ２０が配置される。
【００５６】
外観検査部１２４は、ＣＣＤカメラ２０により製品Ｗの外観を撮影するため、プレート１２６に形成された方形状の開口部１２８を有する。この開口部１２８の周縁部の所定位置には、製品Ｗの係合孔１４ａ、１４ｂに係合する２本のガイドピン１３０ａ、１３０ｂと、製品Ｗが外観検査部１２４に装着されたことを検知する製品検知センサ１３２とが配設される。
【００５７】
次に、図１１に示すフローチャートに基づき、検査治具１２０を用いた製品検査方法について説明する。
【００５８】
作業者は、検査対象となる製品Ｗに対応した検査治具１２０を支持台２２に設置し、形状検査部１２２に製品Ｗを位置決めして、製品Ｗの形状検査を行う（ステップＳ１１）。なお、製品Ｗの形状検査方法は、図３に示す検査治具２４を用いた検査方法と同様であるため、その説明は省略する。
【００５９】
製品Ｗの形状検査が終了すると（ステップＳ１２、ＹＥＳ）、制御部１０６（図６参照）は、製品Ｗの検査モードを、形状検査モードから外観検査モードに切り替える（ステップＳ１３）。そこで、作業者は、閾値設定部１０８を用いて、外観検査のための閾値の設定を行う（ステップＳ１４）。設定した閾値は、閾値メモリ１１６に記憶される。なお、閾値の設定は、必ずしも検査モードの切り替え毎に行う必要はなく、複数の閾値を予め閾値メモリ１１６に記憶させておき、検査モードに応じた製品Ｗに対応する閾値を閾値メモリ１１６から読み出すようにしてもよい。
【００６０】
ここで、外観検査のための閾値とは、傷や汚れ等のない理想的な状態にある製品Ｗの表面をＣＣＤカメラ２０により撮影して得られた理想画像と、検査対象である製品Ｗを撮影して得られた検査画像とを比較し、検査対象である製品Ｗの表面が許容できる状態であるか否かを判定するための閾値である。この閾値は、例えば、理想画像の全体濃度と検査画像の全体濃度とを比較するための１つの閾値、又は、理想画像及び検査画像を複数の領域に分割し、各領域の濃度を比較するための複数の閾値として設定することができる。
【００６１】
検査モードが外観検査モードに切り替えられた後、作業者は、形状検査が終了した製品Ｗを形状検査部１２２から取り外し、外観検査部１２４を構成するガイドピン１３０ａ、１３０ｂに製品Ｗの係合孔１４ａ、１４ｂを係合させる。このとき、開口部１２８の周縁部に配設されている製品検知センサ１３２が製品Ｗを検知する（ステップＳ１５）。
【００６２】
制御部１０６は、製品検知センサ１３２から製品検知信号を受信すると、画像コントローラ１１０を介してＣＣＤカメラ２０を駆動する。画像コントローラ１１０は、ＣＣＤカメラ２０を制御し、開口部１２８を介して製品Ｗの表面を撮影する（ステップＳ１６）。
【００６３】
画像コントローラ１１０は、ＣＣＤカメラ２０によって撮影された製品Ｗの表面の画像を処理し、例えば、当該画像の全体の濃度と、ステップＳ１４で設定され、閾値メモリ１１０に記憶されている閾値とを比較し、表面に不適切な傷や汚れが有るかどうかの良否判定（ＯＫ／ＮＧ判定）を行い、その判定結果を制御部１０６に供給する（ステップＳ１７）。
【００６４】
制御部１０６は、判定結果を、例えば、ＯＫ／ＮＧランプ１１２を用いて作業者に報知する（ステップＳ１８）。以上の処理を繰り返すことにより（ステップＳ１９）、多数の製品Ｗの外観検査を効率的に行うことができる。なお、形状検査部１２２による製品Ｗの形状検査に先立ち、外観検査部１２４による製品Ｗの外観検査を行うようにしてもよいことは勿論である。
【００６５】
このように、検査治具１２０を用いることにより、形状検査部１２２による製品Ｗの形状検査、例えば、検査部１２ａ〜１２ｃの本数、有無、長さ、凹部からなる検査部１２ｄの深さ等の製品形状の検査に続けて、外観検査部１２４による製品Ｗの外観検査、例えば、製品Ｗの表面の傷、汚れ、不適切な変形、部品の欠損、又は、表面に記録されている文字の認識等の外観検査を効率的に行うことができる。この結果、形状検査部１２２と外観検査部１２４とが独立に構成される検査治具に比較すると、作業工程を削減できるとともに、作業に要するコストの削減にも寄与することができる。
【００６６】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【００６７】
例えば、製品Ｗの製品形状の良否判定を行うための閾値は、製品検査装置１０の検査治具２４に対して正しい形状からなる基準製品をセットし、この基準製品を位置決めしたときに得られる変位ブロック６８の画像に基づく所定の許容範囲として自動設定することもできる。同様にして、製品Ｗの外観の良否判定を行うための閾値も、基準製品に基づいて自動設定することができる。
【００６８】
また、検査治具２４及び検査治具１２０の形状検査部１２２を構成する伝達部材としては、第１ブロックの変位を増幅して第２ブロックに伝達できるものであれば、リンク部材７８以外の機構を用いてもよい。
【００６９】
また、製品Ｗの外観検査においては、製品Ｗの表面を撮影して得られた画像をディスプレイに表示させ、作業者がその画像を目視で確認して良否判定を行うようにしてもよい。
【００７０】
また、図１０に示す検査治具１２０では、ＣＣＤカメラ２０を固定した状態で、製品Ｗの形状検査を行うための変位ブロック６８の画像と、製品Ｗの外観検査を行うための製品Ｗの画像とを同時に撮影可能としている。これに対して、形状検査部１２２の撮影位置と外観検査部１２４の撮影位置との間を、ＣＣＤカメラ２０が移動可能となるように構成し、各撮影位置において、変位ブロック６８の画像と製品Ｗの表面の画像とをそれぞれ撮影して検査を行うように構成してもよい。
【００７１】
また、検査治具１２０の外観検査部１２４において、ガイドピン１３０ａ、１３０ｂの位置を調整可能に構成することにより、形状の異なる種々の製品Ｗに対応した製品検査装置とすることができる。
【００７２】
さらに、図１に示す製品検査装置１０においては、製品形状のみを検査可能な検査治具２４を用いて製品Wの形状検査を行った後、検査治具２４を図９に示す外観検査部１２４のみを有する検査治具に置き換えて、外観検査を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０…製品検査装置
１２ａ〜１２ｄ…検査部
１４ａ、１４ｂ…係合孔
１６ａ〜１６ｄ…基準部
１８…照明光源
２０…ＣＣＤカメラ
２２…支持台
２４、１２０…検査治具
３０…下部プレート
３４…上部プレート
３８ａ〜３８ｄ…位置決めボルト
４０ａ〜４０ｄ…検査ユニット
４２…トリガセンサ
４６ａ、４６ｂ、１３０ａ、１３０ｂ…ガイドピン
４８、１３２…製品検知センサ
５６…支持部材
６８…変位ブロック
７８…リンク部材
８２…連結ブロック
９８…スプリング
１００…押圧ピン
１０２…検知ブロック
１０６…制御部
１０８…閾値設定部
１１０…画像コントローラ
１１２…ＯＫ／ＮＧランプ
１１４…警告ブザー
１１６…閾値メモリ
１２２…形状検査部
１２４…外観検査部
１２６…プレート
Ｗ…製品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の形状を基準製品の形状と比較して検査する製品検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、技術の進歩及び競争の激化に伴い、環境を配慮した高付加価値を製品に付与するとともに、製品の軽量化やコストダウンを図ることが求められている。これらの要請に対処するため、部品点数を削減することによる製品の一体化、複雑化が進行しており、このような製品の検査を行う製品検査装置も複雑且つ高価なものとなっている。
【０００３】
例えば、自動車に用いられる部品は、同じ部品であっても、対象となる車種や取り付け部位の左右、輸出先等によって細部の寸法や形状を異なる仕様とする場合がある。このような製品における製造欠陥の有無等を検査するため、車種、製造ライン、仕様等を表す識別ピンを製品の所定部位に形成し、その識別ピンの本数や寸法を確認することで製品検査を行う方法がある。なお、識別ピンには、製品を識別する目的だけでなく、生産効率を向上させるための組立案内ピンとしての機能を兼備させたものもある。従来、識別ピンの状態に基づく製品検査は、作業員の手作業によって行われていた。
【０００４】
しかしながら、製品の多品種化、複雑化に伴い、経験を積んだ作業員であっても、識別ピンを用いて個々の製品を間違いなく確実に検査することは極めて困難となっている。そのため、特に、製品のライフサイクルが短く、製品の仕様変更が頻繁に発生する自動車部品のような製品においては、作業員の手を煩わせることなく、短時間で且つ正確に製品検査を行うことができ、しかも、仕様の異なる種々の製品に容易に対応できる製品検査装置が嘱望されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、搬送される製品の画像をカメラで撮影し、その画像を処理して製品形状を求め、基準製品の形状と比較して欠陥の有無を検出する検査装置が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、搬送される製品に対して規定の検査タイミングでレーザビームを照射し、そのレーザビームを検出して製品の輪郭検査を行うことにより、不良品を抽出する検査装置が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、製品のバリに接触子を当接させ、接触子と一体に変位する変位計により接触子の変位量を検出することで、製品の外観検査を行う検査装置が開示されている。
【０００８】
特許文献４には、アームの一端部に装着された接触子を製品に押圧し、支軸を中心として回動するアームの他端部の変位をリニアセンサにより検出することで、製品寸法を測定する検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−２９３５８号公報
【特許文献２】特開平１１−３３７４９９号公報
【特許文献３】特開２００８−１０２０７２号公報
【特許文献４】特開２００７−３１５９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１、２に開示された先行技術のように、製品の画像を撮影し、あるいは、レーザビームで製品をスキャンする検査装置の場合、製品の検査部位の色と背景の色とのコントラストが小さいとき、あるいは、製品が透明であるときには、検査部位を抽出することが極めて困難となる。また、検査部位の形状は、通常、製品毎に異なっており、検査部位を確実に抽出して良否判定を行うためには、高度な画像処理技術が必要である。
【００１１】
一方、特許文献３に開示された先行技術では、製品に接触子を当接させ、その変位量を直接検出するようにしており、製品のバリの有無を高精度に検出するためには、分解能の高いセンサが必要であり、装置が高価なものとなる。
【００１２】
また、特許文献４に開示された先行技術では、アームの一端部に装着された接触子を製品に押圧し、これによって回動するアームの他端部の変位をリニアセンサで検出している。しかしながら、この構成は、接触子の変位量を直接検出する特許文献３の先行技術に代替して、アームの回転により接触子の変位方向を変換して検出するように構成したものに過ぎない。しかも、特許文献４の図２の記載からも明らかなように、アームの一端部の接触子の変位は、縮小されて他端部に伝達される構造になっている。従って、検出感度をアームを用いて高めるようにしたものではない。
【００１３】
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであって、検査対象である製品の色調に依存することなく、極めて簡易且つ安価な構成で、製品の検査を高精度に行うことができるとともに、形状や仕様の異なる種々の製品に容易に対応することのできる製品検査装置及び検査方法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】
【００１４】
本発明に係る製品検査装置は、製品の基準部が当接することで、前記製品を位置決めする位置決め手段と、前記製品の所定部位に配設された検査部により押圧されて変位する第１ブロックと、前記第１ブロックに一端部が連結され、前記第１ブロックの変位を増幅して他端部に伝達する伝達部材と、前記伝達部材の前記他端部に連結され、前記伝達部材により変位する第２ブロックと、前記位置決め手段により前記製品が位置決めされたときの前記第２ブロックの位置を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
前記製品検査装置において、前記伝達部材は、一端部が前記第１ブロックに連結され、他端部が前記第２ブロックに連結され、中間部が軸体により回動可能に支持されるリンク部材から構成され、前記リンク部材が回動することによる前記一端部の変位を増幅して前記他端部に伝達することを特徴とする。
【００１６】
前記製品検査装置において、前記検出手段により検出した前記第２ブロックの位置を所定の閾値と比較して判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果を報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
前記製品検査装置において、前記検出手段は、前記第２ブロックの画像を撮影するカメラから構成されることを特徴とする。
【００１８】
前記製品検査装置において、前記製品の外観を検査する外観検査部を備え、前記カメラは、前記外観検査部に配置された前記製品の外観を撮影することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る製品検査方法は、製品の所定部位に配設された検査部により第１ブロックを変位させる第１ステップと、前記第１ブロックの変位を増幅して第２ブロックに伝達し、前記第２ブロックを変位させる第２ステップと、前記第２ブロックの画像を撮影し、前記画像に基づいて前記第２ブロックの位置を求める第３ステップとを含み、前記第２ブロックの位置に基づいて前記製品を検査することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の製品検査装置及び検査方法では、製品の検査部による第１ブロックの変位を伝達部材で増幅し、第２ブロックを変位させて検出することにより、極めて簡易且つ安価な構成で製品の形状を高精度に検査することができる。
【００２１】
また、製品の検査部の状態を直接確認するのではなく、第２ブロックの位置に基づいて間接的に検査を行うため、例えば、第２ブロックをカメラで撮影し、その画像に基づいて製品の検査部の状態を判定する場合、製品の色が黒色等のコントラストが極めて低い色調であったとしても、その色調に関係なく、極めて良好な画像を取得し、検査部の状態を容易且つ高精度に判定することができる。
【００２２】
さらに、第１ブロックを製品の検査部の形状に応じて適宜交換し、あるいは、その位置を調整することにより、形状の異なる種々の製品に容易に対応することができる。
【００２３】
さらにまた、外観を検査するために製品を配置する外観検査部を併設し、外観検査部に配置された製品の外観をカメラにより撮影する構成とすることで、製品の形状だけでなく、製品の外観を含む検査を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態の製品検査装置の一部破断構成図である。
【図２】本実施形態の製品検査装置により検査される製品を下方向から見た斜視図である。
【図３】本実施形態の製品検査装置を構成する検査治具の斜視図である。
【図４】本実施形態の製品検査装置を構成する検査ユニットの斜視図である。
【図５】本実施形態の製品検査装置を構成する検査ユニットの側面説明図である。
【図６】本実施形態の製品検査装置の制御回路ブロック図である。
【図７】本実施形態の製品検査方法のフローチャートである。
【図８】本実施形態の製品検査装置を構成するＣＣＤカメラにより撮影した画像の説明図である。
【図９】他の実施形態の製品検査装置を構成する検査治具の斜視図である。
【図１０】図９に示す検査治具の側面説明図である。
【図１１】図９に示す検査治具を用いた製品検査方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態の製品検査装置１０の一部破断構成図である。製品検査装置１０は、検査対象である製品Ｗの製造欠陥の有無等を製品形状に基づいて検査する装置である。なお、この製品検査装置１０では、製造欠陥以外に、製品形状から製品Ｗの種別判定等を行うこともできる。
【００２７】
製品Ｗには、図２に示すように、製品Ｗの種類、製造ライン、仕様等を特定するため、あるいは、製品Ｗの製造欠陥の検査のため、所定部位に複数の検査部１２ａ〜１２ｄが形成されており、識別ピンからなる検査部１２ａ〜１２ｃの本数、有無、長さ、凹部からなる検査部１２ｄの深さ等の製品形状を検出することで、製品Ｗの種別判定や製造欠陥の検査を行うことができる。また、製品Ｗは、後述する検査治具に製品Ｗを係合させるための２つの係合孔１４ａ、１４ｂと、検査治具に製品Ｗを位置決めするための４つの基準部１６ａ〜１６ｄとを有する。識別ピンからなる各検査部１２ａ〜１２ｃは、基準部１６ａ〜１６ｄの位置を基準として長さが設定され、凹部からなる検査部１２ｄは、基準部１６ａ〜１６ｄの位置を基準として深さが設定される。
【００２８】
製品検査装置１０は、照明光源１８を有するＣＣＤカメラ２０（検出手段）を収納した支持台２２と、支持台２２上に載置される検査治具２４とを備える。検査治具２４は、位置決めされた製品Ｗの製品形状を検査するための治具であり、ボルト２６ａ〜２６ｄにより支持台２２に着脱可能である。従って、検査治具２４を交換することで、仕様の異なる製品Ｗの検査に対応することができる。なお、検査治具２４が載置される支持台２２の上面部には、ＣＣＤカメラ２０を用いて検査治具２４を下面部から撮影するための開口部２８が形成される。
【００２９】
次に、図３の斜視図に従って検査治具２４の構成を説明する。検査治具２４は、支持台２２の開口部２８（図１）にボルト２６ａ〜２６ｄにより固定される下部プレート３０と、図示しない弾性部材により上方向に付勢される伸縮自在な３本の支柱３２ａ〜３２ｃを介して、下部プレート３０に支持される上部プレート３４とを備える。
【００３０】
下部プレート３０には、上部プレート３４の開口部３６を介して上方向に延在し、上端部に製品Ｗの基準部１６ａ〜１６ｄ（図２）が当接することで、下部プレート３０に対して製品Ｗを位置決めする４本の位置決めボルト３８ａ〜３８ｄ（位置決め手段）が配置される。なお、位置決めボルト３８ａ〜３８ｄは、製品Ｗの基準部１６ａ〜１６ｄの数及び位置に応じて本数及び高さが調整可能である。また、下部プレート３０には、製品Ｗの各検査部１２ａ〜１２ｄの長さ、有無及び深さを検査するための複数の検査ユニット４０ａ〜４０ｄが配置される。検査ユニット４０ａ〜４０ｄは、製品Ｗの各検査部１２ａ〜１２ｄの位置に応じて配置される。さらに、下部プレート３０には、下部プレート３０に対して上部プレート３４が所定の位置まで接近したことを検知し、検査を開始するためのトリガ信号を生成するトリガセンサ４２と、検査治具２４を交換する作業用の取手４４ａ、４４ｂとが配設される。
【００３１】
上部プレート３４には、製品Ｗの係合孔１４ａ、１４ｂに係合する２本のガイドピン４６ａ、４６ｂと、上部プレート３４に製品Ｗが装着されたことを検知する製品検知センサ４８とが配設される。
【００３２】
検査ユニット４０ａ〜４０ｄは、図４及び図５に示すように構成される。すなわち、検査ユニット４０ａ〜４０ｄは、下部プレート３０に２本のボルト５０ａ、５０ｂによって固定されるブロック５２を有する。ボルト５０ａ、５０ｂは、ブロック５２に形成された長孔５４に係合し、これにより、ブロック５２の矢印Ｙ方向に対する位置調整が可能である。ブロック５２には、門形の支持部材５６の脚部５８ａ、５８ｂがボルト６０ａ、６０ｂによって固定される。ボルト６０ａ、６０ｂは、脚部５８ａ、５８ｂに形成された長孔６２ａ、６２ｂに係合し、これにより、支持部材５６の矢印Ｘ方向に対する位置調整が可能である。
【００３３】
支持部材５６の脚部５８ａ、５８ｂ側の部位には、下部プレート３０の面と平行に延在する長孔６４ａ、６４ｂが形成される。長孔６４ａ、６４ｂには、延在方向に所定距離離間する２本の軸体６６ａ、６６ｂが係合する。
【００３４】
支持部材５６の脚部５８ａ、５８ｂ間には、直方体形状の変位ブロック６８（第２ブロック）が配設され、この変位ブロック６８に軸体６６ａ、６６ｂが固定される。変位ブロック６８は、軸体６６ａ、６６ｂを介して長孔６４ａ、６４ｂの延在方向（矢印Ｘ方向）に変位可能である。変位ブロック６８は、支持台２２の内部に配設されたＣＣＤカメラ２０によりその画像を撮影するため、下部プレート３０に形成された開口部７０に臨む。この場合、変位ブロック６８は、ＣＣＤカメラ２０により撮影された画像から変位ブロック６８のエッジ部７２を容易に認識できる色又は光沢が選択される。また、開口部７０には、変位ブロック６８の撮影範囲を規制するマスク７４（図５）が装着される。
【００３５】
支持部材５６には、Ｔ字形状からなるリンク部材７８（伝達部材）が、支持部材５６の上部プレート３４側の部位に装着された支軸７６を介して、矢印θ１、θ２方向に回動可能な状態で軸支される。リンク部材７８の下部プレート３０側の下端部（他端部）には、支軸７６を通る直線方向に延在する長孔８０ａ、８０ｂが形成され、この長孔８０ａ、８０ｂに対して、変位ブロック６８に固定された軸体６６ａが支持部材５６の長孔６４ａ、６４ｂを介して係合する。
【００３６】
また、支持部材５６の上部プレート３４側の部位には、リンク部材７８に隣接して、連結ブロック８２が２本のボルト８４ａ、８４ｂにより固定される。ボルト８４ａ、８４ｂは、連結ブロック８２に形成された長孔８６に係合し、これにより、連結ブロック８２の矢印Ｘ方向に対する位置調整が可能である。連結ブロック８２の位置調整は、調整ねじ８８によって行われる。すなわち、図５に示すように、調整ねじ８８は、頭部が連結ブロック８２に固定されたブラケット９０に当接する一方、支持部材５６に固定されたブラケット９２に螺合する。調整ねじ８８を一方向に回転させることにより、連結ブロック８２が調整ねじ８８に押圧されてリンク部材７８側に変位し、調整ねじ８８を他方向に回転させることにより、連結ブロック８２がブラケット９０とともに反対方向に変位する。
【００３７】
なお、連結ブロック８２には、連結ブロック８２の位置を確認するための目盛り９４が形成され、この目盛り９４に対応して、支持部材５６側に指示板９６が形成される。目盛り９４に対する指示板９６の指示位置に基づき、連結ブロック８２の調整位置を確認することができる。
【００３８】
連結ブロック８２とリンク部材７８との間には、スプリング９８が配設される。リンク部材７８は、スプリング９８の弾発力により、支軸７６を中心として矢印θ１方向に回転付勢される。また、リンク部材７８の上部プレート３４側の上端部（一端部）には、連結ブロック８２を貫通する押圧ピン１００の下端部が当接する。押圧ピン１００は、スプリング９８の弾発力に抗してリンク部材７８を押圧することで、リンク部材７８を矢印θ２方向に回転させる。
【００３９】
押圧ピン１００の上端部は、略Ｌ字形状からなる検知ブロック１０２（第１ブロック）に固定される。検知ブロック１０２は、アダプタ１０４を介して検査部１２ａ〜１２ｄを検知する。なお、図４及び図５では、識別ピンからなる検査部１２ａ〜１２ｃを図示しているが、凹部からなる検査部１２ｄについても同様に、検査部１２ｄにアダプタ１０４を挿入して検知することができる。検査部１２ａ〜１２ｄにより検知ブロック１０２がアダプタ１０４を介して矢印Ｚ方向に変位することで、押圧ピン１００がリンク部材７８を押圧する。なお、アダプタ１０４は、検査部１２ａ〜１２ｄの長さや深さに応じた形状に設定される。検査部１２ａ〜１２ｄの形状によっては、アダプタ１０４を介することなく、検査部１２ａ〜１２ｄにより、直接、検知ブロック１０２を押圧するように構成してもよい。
【００４０】
図６は、製品検査装置１０の制御回路ブロック図である。製品検査装置１０は、全体の動作制御を行う制御部１０６を有する。制御部１０６には、照明光源１８、トリガセンサ４２、製品検知センサ４８、変位ブロック６８の位置の許容範囲である閾値を設定する閾値設定部１０８、画像コントローラ１１０（判定手段）、検査部１２ａ〜１２ｄの判定結果を表示するＯＫ／ＮＧランプ１１２（報知手段）、及び、ＮＧの判定結果をブザー音にて報知する警告ブザー１１４（報知手段）が接続される。画像コントローラ１１０には、閾値設定部１０８で設定した閾値を記憶する閾値メモリ１１６が接続される。画像コントローラ１１０は、ＣＣＤカメラ２０を制御して変位ブロック６８の画像を撮影し、取得した画像を処理して変位ブロック６８の位置を求め、閾値メモリ１１６に記憶された閾値と比較することで、検査部１２ａ〜１２ｄの良否判定を行う。
【００４１】
製品形状を検査する本実施形態の製品検査装置１０は、基本的には以上のように構成される。次に、その動作について、図７に示すフローチャートに従って説明する。
【００４２】
先ず、作業者は、検査対象となる製品Ｗに対応した検査治具２４を支持台２２に設置し、製品Ｗに形成された各検査部１２ａ〜１２ｄの位置、識別ピンからなる検査部１２ａ〜１２ｃの長さ、凹部からなる検査部１２ｄの深さに応じて、検査ユニット４０ａ〜４０ｄを調整する（ステップＳ１）。例えば、図４において、ボルト５０ａ、５０ｂを緩めた状態でブロック５２を矢印Ｙ方向に変位させ、また、ボルト６０ａ、６０ｂを緩めた状態で支持部材５６の脚部５８ａ、５８ｂを矢印Ｘ方向に変位させることにより、検査ユニット４０ａ〜４０ｄの矢印Ｘ、Ｙ方向に対する位置を調整することができる。また、検知ブロック１０２に装着されるアダプタ１０４を選択することにより、検査部１２ａ〜１２ｄの長さ又は深さに応じた調整を行うことができる。
【００４３】
次に、作業者は、閾値設定部１０８を用いて、製品Ｗの製品形状を特定する各検査部１２ａ〜１２ｄが正しく形成されているときの変位ブロック６８の位置の許容範囲を、検査部１２ａ〜１２ｄ毎の閾値として設定する（ステップＳ２）。設定した各閾値は、画像コントローラ１１０を介して閾値メモリ１１６に記憶される。なお、閾値の設定は、必ずしも検査治具２４の設置毎に行う必要はなく、製品Ｗに対応した複数の閾値を予め閾値メモリ１１６に記憶させておき、検査治具２４を設置した際に、検査対象である製品Ｗに対応する閾値を閾値メモリ１１６から読み出すようにしてもよい。
【００４４】
以上の段取り作業が完了した後、作業者は、検査治具２４の上部プレート３４に配設されたガイドピン４６ａ、４６ｂに製品Ｗの係合孔１４ａ、１４ｂを係合させる。このとき、上部プレート３４に配設されている製品検知センサ４８が製品Ｗを検知する（ステップＳ３）。
【００４５】
製品Ｗを上部プレート３４とともに下部プレート３０側に押圧し、上部プレート３４を所定量変位させると、下部プレート３０に配設されている位置決めボルト３８ａ〜３８ｄが製品Ｗの基準部１６ａ〜１６ｄに当接する。このとき、下部プレート３０に配設されているトリガセンサ４２が上部プレート３４を検知し、各検査ユニット４０ａ〜４０ｄに対する製品Ｗの位置決めが完了したことを示す位置決め完了信号がトリガ信号として制御部１０６に出力される（ステップＳ４）。
【００４６】
一方、製品Ｗが上部プレート３４を介して下部プレート３０側に変位するとき、製品Ｗに形成されている各検査部１２ａ〜１２ｄがアダプタ１０４を介して検知ブロック１０２を矢印Ｚ方向に変位させる（図４、図５）。検知ブロック１０２が矢印Ｚ方向に変位すると、検知ブロック１０２に固定されている押圧ピン１００も矢印Ｚ方向に変位し、その端部に当接するリンク部材７８を矢印θ２方向に回動させる。
【００４７】
リンク部材７８が支軸７６を中心として矢印θ２方向に回動すると、その端部に形成された長孔８０ａ、８０ｂに係合する軸体６６ａを介して変位ブロック６８が矢印Ｘ方向に変位する。この場合、検知ブロック１０２の矢印Ｚ方向の変位量は、図５に示すように、リンク部材７８の支軸７６から軸体６６ａの中心までの距離Ｚ１と、支軸７６から押圧ピン１００の作用点までの距離Ｘ１との比Ｚ１／Ｘ１を倍率として増幅される。なお、この倍率は、連結ブロック８２に装着された調整ねじ８８を用いて、連結ブロック８２を矢印Ｘ方向に変位させることにより、微調整することができる。また、調整位置は、目盛り９４に対する指示板９６の位置として確認できる。
【００４８】
制御部１０６は、製品検知センサ４８からの製品検知信号と、トリガセンサ４２からの位置決め完了を示すトリガ信号とが入力されると、照明光源１８を駆動して変位ブロック６８を下部プレート３０側から照明するとともに、画像コントローラ１１０を介してＣＣＤカメラ２０を駆動する。画像コントローラ１１０は、ＣＣＤカメラ２０を制御し、変位ブロック６８のエッジ部７２を含む部分を撮影する（ステップＳ５）。この場合、変位ブロック６８を、エッジ部７２が容易に認識できる色又は光沢に設定することにより、製品Ｗの色に依存することのないコントラストの高い画像を得ることができる。
【００４９】
画像コントローラ１１０は、ＣＣＤカメラ２０によって撮影された変位ブロック６８の画像を処理し、例えば、図８に示すように、下部プレート３０（図５参照）の開口部７０の所定位置に装着されているマスク７４の端部７５と、変位ブロック６８のエッジ部７２との距離Ｘ２を変位ブロック６８の位置として算出する。そして、この距離Ｘ２と、閾値メモリ１１６に記憶されている各検査部１２ａ〜１２ｄの閾値とを比較し、距離Ｘ２が許容範囲内であるか否か、すなわち、検査部１２ａ〜１２ｄの有無、長さ、深さの良否（ＯＫ／ＮＧ）を判定し、その判定結果を制御部１０６に供給する（ステップＳ６）。
【００５０】
なお、閾値として設定されている変位ブロック６８のエッジ部７２の許容位置と、画像処理により得られたエッジ部７２の位置とを比較して良否判定を行う代わりに、開口部７０に臨む変位ブロック６８の画像の面積（図８にハッチングで示す範囲）を算出し、その面積を許容範囲の面積の閾値と比較して良否判定するようにしてもよい。この場合、ハッチングで示す範囲の面積は、変位ブロック６８の画像のピクセル数（画素数）に基づいて算出することができる。
【００５１】
制御部１０６は、判定の結果、製品Ｗに形成されている全ての検査部１２ａ〜１２ｄが所望の製品形状であるとき、例えば、緑色のＯＫ／ＮＧランプ１１２を点灯させることで、作業者に対して当該製品Ｗが正常な製品形状であることを知らせる（ステップＳ７）。
【００５２】
一方、製品Ｗに形成されている検査部１２ａ〜１２ｄの１つでも不良の製品形状であれば、制御部１０６は、例えば、赤色のＯＫ／ＮＧランプ１１２を点灯させるとともに、警告ブザー１１４を鳴動させ、作業者に対して当該製品Ｗが不良品であることを知らせる。ＯＫ／ＮＧランプ１１２及び警告ブザー１１４により、製品Ｗが不良品であることが報知されると、作業者は、当該製品Ｗを廃棄する。この結果、良品である製品Ｗのみを確実に出荷することができる。
【００５３】
以上の処理を繰り返すことにより（ステップＳ８）、複雑な構成からなる多数の製品Ｗの製品形状、例えば、検査部１２ａ〜１２ｃの本数、有無、長さ、凹部からなる検査部１２ｄの深さ等の製品形状の良否判定検査を迅速且つ確実に行うことができる。
【００５４】
図９は、他の実施形態の製品検査装置を構成する検査治具１２０の斜視図である。また、図１０は、検査治具１２０の側面説明図である。検査治具１２０は、製品Ｗの形状検査を行う形状検査部１２２に対して、製品Ｗの表面の傷や汚れ等の外観検査を行う外観検査部１２４を併設させたものである。この場合、形状検査部１２２の構成は、図３に示す検査治具２４と同一であるため、検査治具２４の構成要素と同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５５】
検査治具１２０を構成する形状検査部１２２及び外観検査部１２４は、共通のプレート１２６上に配置される。検査治具１２０は、図１に示す検査治具２４に代えて、ボルト２６ａ〜２６ｄにより支持台２２に載置固定される。支持台２２の内部には、形状検査部１２２に位置決めされた製品Ｗの製品形状の検査を行うとともに、外観検査部１２４に位置決めされた製品Ｗの傷や汚れ等の外観検査を行うためのＣＣＤカメラ２０が配置される。
【００５６】
外観検査部１２４は、ＣＣＤカメラ２０により製品Ｗの外観を撮影するため、プレート１２６に形成された方形状の開口部１２８を有する。この開口部１２８の周縁部の所定位置には、製品Ｗの係合孔１４ａ、１４ｂに係合する２本のガイドピン１３０ａ、１３０ｂと、製品Ｗが外観検査部１２４に装着されたことを検知する製品検知センサ１３２とが配設される。
【００５７】
次に、図１１に示すフローチャートに基づき、検査治具１２０を用いた製品検査方法について説明する。
【００５８】
作業者は、検査対象となる製品Ｗに対応した検査治具１２０を支持台２２に設置し、形状検査部１２２に製品Ｗを位置決めして、製品Ｗの形状検査を行う（ステップＳ１１）。なお、製品Ｗの形状検査方法は、図３に示す検査治具２４を用いた検査方法と同様であるため、その説明は省略する。
【００５９】
製品Ｗの形状検査が終了すると（ステップＳ１２、ＹＥＳ）、制御部１０６（図６参照）は、製品Ｗの検査モードを、形状検査モードから外観検査モードに切り替える（ステップＳ１３）。そこで、作業者は、閾値設定部１０８を用いて、外観検査のための閾値の設定を行う（ステップＳ１４）。設定した閾値は、閾値メモリ１１６に記憶される。なお、閾値の設定は、必ずしも検査モードの切り替え毎に行う必要はなく、複数の閾値を予め閾値メモリ１１６に記憶させておき、検査モードに応じた製品Ｗに対応する閾値を閾値メモリ１１６から読み出すようにしてもよい。
【００６０】
ここで、外観検査のための閾値とは、傷や汚れ等のない理想的な状態にある製品Ｗの表面をＣＣＤカメラ２０により撮影して得られた理想画像と、検査対象である製品Ｗを撮影して得られた検査画像とを比較し、検査対象である製品Ｗの表面が許容できる状態であるか否かを判定するための閾値である。この閾値は、例えば、理想画像の全体濃度と検査画像の全体濃度とを比較するための１つの閾値、又は、理想画像及び検査画像を複数の領域に分割し、各領域の濃度を比較するための複数の閾値として設定することができる。
【００６１】
検査モードが外観検査モードに切り替えられた後、作業者は、形状検査が終了した製品Ｗを形状検査部１２２から取り外し、外観検査部１２４を構成するガイドピン１３０ａ、１３０ｂに製品Ｗの係合孔１４ａ、１４ｂを係合させる。このとき、開口部１２８の周縁部に配設されている製品検知センサ１３２が製品Ｗを検知する（ステップＳ１５）。
【００６２】
制御部１０６は、製品検知センサ１３２から製品検知信号を受信すると、画像コントローラ１１０を介してＣＣＤカメラ２０を駆動する。画像コントローラ１１０は、ＣＣＤカメラ２０を制御し、開口部１２８を介して製品Ｗの表面を撮影する（ステップＳ１６）。
【００６３】
画像コントローラ１１０は、ＣＣＤカメラ２０によって撮影された製品Ｗの表面の画像を処理し、例えば、当該画像の全体の濃度と、ステップＳ１４で設定され、閾値メモリ１１０に記憶されている閾値とを比較し、表面に不適切な傷や汚れが有るかどうかの良否判定（ＯＫ／ＮＧ判定）を行い、その判定結果を制御部１０６に供給する（ステップＳ１７）。
【００６４】
制御部１０６は、判定結果を、例えば、ＯＫ／ＮＧランプ１１２を用いて作業者に報知する（ステップＳ１８）。以上の処理を繰り返すことにより（ステップＳ１９）、多数の製品Ｗの外観検査を効率的に行うことができる。なお、形状検査部１２２による製品Ｗの形状検査に先立ち、外観検査部１２４による製品Ｗの外観検査を行うようにしてもよいことは勿論である。
【００６５】
このように、検査治具１２０を用いることにより、形状検査部１２２による製品Ｗの形状検査、例えば、検査部１２ａ〜１２ｃの本数、有無、長さ、凹部からなる検査部１２ｄの深さ等の製品形状の検査に続けて、外観検査部１２４による製品Ｗの外観検査、例えば、製品Ｗの表面の傷、汚れ、不適切な変形、部品の欠損、又は、表面に記録されている文字の認識等の外観検査を効率的に行うことができる。この結果、形状検査部１２２と外観検査部１２４とが独立に構成される検査治具に比較すると、作業工程を削減できるとともに、作業に要するコストの削減にも寄与することができる。
【００６６】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【００６７】
例えば、製品Ｗの製品形状の良否判定を行うための閾値は、製品検査装置１０の検査治具２４に対して正しい形状からなる基準製品をセットし、この基準製品を位置決めしたときに得られる変位ブロック６８の画像に基づく所定の許容範囲として自動設定することもできる。同様にして、製品Ｗの外観の良否判定を行うための閾値も、基準製品に基づいて自動設定することができる。
【００６８】
また、検査治具２４及び検査治具１２０の形状検査部１２２を構成する伝達部材としては、第１ブロックの変位を増幅して第２ブロックに伝達できるものであれば、リンク部材７８以外の機構を用いてもよい。
【００６９】
また、製品Ｗの外観検査においては、製品Ｗの表面を撮影して得られた画像をディスプレイに表示させ、作業者がその画像を目視で確認して良否判定を行うようにしてもよい。
【００７０】
また、図１０に示す検査治具１２０では、ＣＣＤカメラ２０を固定した状態で、製品Ｗの形状検査を行うための変位ブロック６８の画像と、製品Ｗの外観検査を行うための製品Ｗの画像とを同時に撮影可能としている。これに対して、形状検査部１２２の撮影位置と外観検査部１２４の撮影位置との間を、ＣＣＤカメラ２０が移動可能となるように構成し、各撮影位置において、変位ブロック６８の画像と製品Ｗの表面の画像とをそれぞれ撮影して検査を行うように構成してもよい。
【００７１】
また、検査治具１２０の外観検査部１２４において、ガイドピン１３０ａ、１３０ｂの位置を調整可能に構成することにより、形状の異なる種々の製品Ｗに対応した製品検査装置とすることができる。
【００７２】
さらに、図１に示す製品検査装置１０においては、製品形状のみを検査可能な検査治具２４を用いて製品Wの形状検査を行った後、検査治具２４を図９に示す外観検査部１２４のみを有する検査治具に置き換えて、外観検査を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０…製品検査装置
１２ａ〜１２ｄ…検査部
１４ａ、１４ｂ…係合孔
１６ａ〜１６ｄ…基準部
１８…照明光源
２０…ＣＣＤカメラ
２２…支持台
２４、１２０…検査治具
３０…下部プレート
３４…上部プレート
３８ａ〜３８ｄ…位置決めボルト
４０ａ〜４０ｄ…検査ユニット
４２…トリガセンサ
４６ａ、４６ｂ、１３０ａ、１３０ｂ…ガイドピン
４８、１３２…製品検知センサ
５６…支持部材
６８…変位ブロック
７８…リンク部材
８２…連結ブロック
９８…スプリング
１００…押圧ピン
１０２…検知ブロック
１０６…制御部
１０８…閾値設定部
１１０…画像コントローラ
１１２…ＯＫ／ＮＧランプ
１１４…警告ブザー
１１６…閾値メモリ
１２２…形状検査部
１２４…外観検査部
１２６…プレート
Ｗ…製品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品の基準部が当接することで、前記製品を位置決めする位置決め手段と、
前記製品の所定部位に配設された検査部により押圧されて変位する第１ブロックと、
前記第１ブロックに一端部が連結され、前記第１ブロックの変位を増幅して他端部に伝達する伝達部材と、
前記伝達部材の前記他端部に連結され、前記伝達部材により変位する第２ブロックと、
前記位置決め手段により前記製品が位置決めされたときの前記第２ブロックの位置を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする製品検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の製品検査装置において、
前記伝達部材は、一端部が前記第１ブロックに連結され、他端部が前記第２ブロックに連結され、中間部が軸体により回動可能に支持されるリンク部材から構成され、前記リンク部材が回動することによる前記一端部の変位を増幅して前記他端部に伝達することを特徴とする製品検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の製品検査装置において、
前記検出手段により検出した前記第２ブロックの位置を所定の閾値と比較して判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果を報知する報知手段と、
を備えることを特徴とする製品検査装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の製品検査装置において、
前記検出手段は、前記第２ブロックの画像を撮影するカメラから構成されることを特徴とする製品検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の製品検査装置において、
前記製品の外観を検査する外観検査部を備え、
前記カメラは、前記外観検査部に配置された前記製品の外観を撮影することを特徴とする製品検査装置。
【請求項６】
製品の所定部位に配設された検査部により第１ブロックを変位させる第１ステップと、
前記第１ブロックの変位を増幅して第２ブロックに伝達し、前記第２ブロックを変位させる第２ステップと、
前記第２ブロックの画像を撮影し、前記画像に基づいて前記第２ブロックの位置を求める第３ステップと、
を含み、前記第２ブロックの位置に基づいて前記製品を検査することを特徴とする製品検査方法。
【請求項１】
製品の基準部が当接することで、前記製品を位置決めする位置決め手段と、
前記製品の所定部位に配設された検査部により押圧されて変位する第１ブロックと、
前記第１ブロックに一端部が連結され、前記第１ブロックの変位を増幅して他端部に伝達する伝達部材と、
前記伝達部材の前記他端部に連結され、前記伝達部材により変位する第２ブロックと、
前記位置決め手段により前記製品が位置決めされたときの前記第２ブロックの位置を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする製品検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の製品検査装置において、
前記伝達部材は、一端部が前記第１ブロックに連結され、他端部が前記第２ブロックに連結され、中間部が軸体により回動可能に支持されるリンク部材から構成され、前記リンク部材が回動することによる前記一端部の変位を増幅して前記他端部に伝達することを特徴とする製品検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の製品検査装置において、
前記検出手段により検出した前記第２ブロックの位置を所定の閾値と比較して判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果を報知する報知手段と、
を備えることを特徴とする製品検査装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の製品検査装置において、
前記検出手段は、前記第２ブロックの画像を撮影するカメラから構成されることを特徴とする製品検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の製品検査装置において、
前記製品の外観を検査する外観検査部を備え、
前記カメラは、前記外観検査部に配置された前記製品の外観を撮影することを特徴とする製品検査装置。
【請求項６】
製品の所定部位に配設された検査部により第１ブロックを変位させる第１ステップと、
前記第１ブロックの変位を増幅して第２ブロックに伝達し、前記第２ブロックを変位させる第２ステップと、
前記第２ブロックの画像を撮影し、前記画像に基づいて前記第２ブロックの位置を求める第３ステップと、
を含み、前記第２ブロックの位置に基づいて前記製品を検査することを特徴とする製品検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１２３０５６（Ｐ２０１１−１２３０５６Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５５７１４（Ｐ２０１０−２５５７１４）
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（５００４５７６０１）山陽精工株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（５００４５７６０１）山陽精工株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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