JPH11248638A - プレス成形品の自動表面検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレス成形品のくびれや割れ等をインライン
で精度良く定量的に測定できるプレス成形品の自動表面
検査方法を提供する。 【解決手段】 予め、試作したプレス成形品を複数点数
検査して表面欠陥の発生個所を確認し、この発生個所よ
り検査個所を特定する工程と、この特定された検査個所
の少なくとも１個所に計測装置を個別にあてがい、表面
欠陥量を計測する工程とからなり、インラインで表面欠
陥量を計測してもよい。さらに、試作したプレス成形品
の検査データに基づいて、複数の検査個所の表面欠陥量
の許容値を設定しておき、前記検査個所で計測した表面
欠陥量をこの許容値と比較して検査の合否を判定しても
よい。発生傾向により計測装置の設置位置及び方向を設
定する。また、計測結果を記録又は表示したり、不合格
品をラインオフする工程を設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレス成形品の自
動表面検査方法に関し、特には成形パネルのくびれ深
さ、割れ等を定量的にインラインで検査することができ
るプレス成形品の自動表面検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレス成形品に発生する割れやくびれ
（割れ寸前のへこみ状態）等は、プレス加工後の後工程
で検出された場合に、非常に大きな作業の無駄が発生し
たり、当該不具合品をラインから除去（ラインオフ）す
る作業の手間がかかるなどの大きな問題を生じさせてい
る。例えば自動車の成形パネル等のプレスラインにおい
ては、プレス加工後溶接し、塗装を実施しているが、塗
装後の検査工程で表面の割れやくびれ（へこみ）が検出
された場合に、これらの欠陥品の除去交換作業あるいは
手直し作業や、塗装やり直し作業、これらのやり直し部
品の再チェック等、大変多くの手間がかかる。不良品の
後工程への流出を防止し、これらのやり直し作業等を無
くすことがプレスラインの能率向上の重要な課題の一つ
である。従来から、このような物体表面や内部の傷及び
欠陥を検査する方法が多く提案されている。

【０００３】例えば、特開平７−２８６９６８号公報に
は、被検査物に光を照射し、前記被検査物からの反射光
量に基づいて前記被検査物の表面欠陥を検出するための
表面欠陥検査装置において、前記被検査物に光を照射す
る投光手段と、前記被検査物からの反射光を受光するた
めに所定の受光立体角に設定された複数個の受光手段
と、これらそれぞれの受光手段へ前記反射光を導く導光
手段と、前記受光手段からの信号を処理する信号処理手
段とを備えている表面欠陥検査装置が開示されている。

【０００４】また、特開平６−２０１６０７号公報に
は、被検査面上の検査部に、光強度が１方向へ周期的に
変化する１次元格子状のパターンを照射し、上記検出部
の像を読み取り、読み取ったパターン像情報を、格子の
縞方向に従って微分処理を行い、その結果に閾値処理を
施すことにより、上記検査部の異常個所を検出するよう
にした面検査方法が開示されている。

【０００５】また、特開平８−１５９７４３号公報に
は、被測定材の表面に斜めから超音波を入射するべく傾
斜配置された非接触式の発信プローブと、材料表面から
の表面反射波と材料内部を経由した内部反射波とをそれ
ぞれ検出するべく正反射位置に傾斜配置された２つの非
接触式の受信プローブと、２つの受信プローブにより検
出された反射波の電気信号を受け取り、表面反射波を検
出した時点から内部反射波を検出した時点までの経過時
間に基づいて被測定材の厚さを検出する信号処理系とを
備えた厚さ測定装置を提案しており、これにより、非接
触超音波プローブによって高速に、かつ、この非接触プ
ローブから被測定材表面までの距離が相殺されてその距
離変動の影響が排除されて、精度良く厚みを測定し、内
部の欠陥や被測定材の残肉厚を測定することができるよ
うになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の検査方法等においては、以下の問題が生じ
ている。前記特開平７−２８６９６８号公報に開示され
た表面欠陥検査装置は、前記投光手段に対し前記受光手
段を受光立体角に配する必要があり、複雑な３次元形状
の表面を有するプレス成形品などを検査する場合には、
前記受光手段をこの３次元的な表面に精度良く倣わせる
ことが非常に困難となる。また、この検査装置は、例え
ば高速度で搬送されている熱延鋼板の表面からの反射光
を受光し、この受光した光量の大きさを比較することに
より表面欠陥の有無を検出するのみであり、実際の欠陥
量を測定することは困難である。しかしながら、プレス
成形品のくびれや割れの深さは非常に微小（例えば十数
ミクロン程度）であり、このくびれ深さ等を定量的に測
定することは困難となっている。

【０００７】また、前記特開平６−２０１６０７号公報
による面検査方法では、被検査面の像信号の微分処理に
よって傷の有無を検出しているので、くびれ深さ等を定
量的に測定することは困難である。

【０００８】また、前記特開平８−１５９７４３号公報
に開示された厚さ測定装置においては、プレス成形品の
ような複雑な３次元曲面を形成した被検査材に対して、
発信プローブ及び２つの受信プローブを前記曲面に倣っ
て、しかも、それぞれのプローブを互いに所定位置関係
を保持しながら走査することが非常に困難である。した
がって、検出精度を高く維持することができないという
問題が生じている。

【０００９】このように、プレス成形品の成形欠陥を検
出する工程は非常に重要な工程であるにもかかわらず完
全には自動化されず、未だ作業者による目視検査に頼っ
ている部分が非常に多いのが実情である。このため、検
査時間がかかるのでインラインでの作業能率が低下する
と共に、作業者の精神的なストレスや疲労度が他の工程
に比べて大きくなり作業能率が低下する。さらに、熟練
度や疲労度によって検出精度がばらつき、この検出ミス
に伴う後工程への影響度を無視できない。

【００１０】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、プレス成形品のくびれや割れ等をインラ
インで精度良く定量的に測定できるプレス成形品の自動
表面検査方法を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、プレス
成形品の自動表面検査方法において、予め、試作した前
記プレス成形品を所定数検査して表面欠陥の発生個所を
確認し、この発生個所より検査個所を特定する工程と、
この特定された検査個所の少なくとも１個所に計測装置
を個別にあてがい、表面欠陥量を計測する工程とからな
る方法としている。

【００１２】請求項１に記載の発明によると、予め、プ
レス成形品を所定数だけ検査してその成形時に表面欠陥
が発生しやすい個所を確認し、この発生個所に基づいて
前記プレス成形品の検査すべき個所を特定しておき、こ
の特定した検査個所の内少なくとも１個所で検査装置を
個別にあてがって前記表面欠陥量を計測するようにして
いる。したがって、成形時に表面欠陥が発生する傾向の
高い個所を重点的に検査することにより、全面検査を行
う場合のような長時間の検査と大掛かりな検査装置を必
要とせず、プレス成形品の自動表面検査が実用上可能と
なるので、短時間で比較的簡単に検査することができ
る。さらに、従来のような検査工程の作業者の熟練度や
疲労度によって検査精度がばらつくことがなくなり、欠
陥の有るプレス成形品が後工程に流出してその処理作業
に時間がかからなくなるので、プレスライン全体の能率
向上が図れる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
プレス成形品の自動表面検査方法において、前記表面欠
陥量を計測する工程を、インラインで行うようにしてい
る。

【００１４】請求項２に記載の発明によると、前記表面
欠陥量の計測をインラインで行うことにより、ライン内
での自動表面検査が高精度で、かつ短時間でできるの
で、検査工程も含めたライン全体で能率的な作業ができ
る。

【００１５】また、請求項３に記載の発明は、プレス成
形品の自動表面検査方法において、予め、試作した前記
プレス成形品を所定数検査して複数個所の表面欠陥の発
生傾向を確認し、この発生傾向に基づいて複数の検査個
所を特定する工程と、試作した前記プレス成形品の検査
データに基づいて、前記複数の検査個所の表面欠陥量の
許容値を設定する工程と、インラインで各成形品毎に、
前記特定された複数の検査個所の内、少なくとも１つの
検査個所に計測装置を個別にあてがい、表面欠陥量を計
測する工程と、この計測した表面欠陥量を前記設定され
た許容値と比較して検査の合否を判定する工程とからな
る方法としている。

【００１６】請求項３に記載の発明によると、予め、試
作した複数のプレス成形品によって成形時に発生しやす
い表面欠陥の発生個所等の発生傾向を確認して、プレス
成形品の検査個所を特定しておき、この特定した検査個
所で検査装置によって前記表面欠陥量を計測するように
している。これにより、プレス成形品の自動表面検査が
実用上可能となるので、高精度で、しかも高速にインラ
イン内での検査することができる。このとき、試作した
前記プレス成形品の検査データに基づいて、前記検査個
所の表面欠陥量の許容値を設定しておき、実際に計測し
た表面欠陥量をこの設定された許容値と比較して検査の
合否を判定するので、自動表面検査時の検査結果の合否
の判定を正確に、かつ容易に行うことができる。このよ
うに、プレス成形工程を含む生産ライン内で、プレス成
形品の表面欠陥量を精度良く、確実に、かつ高速に計測
して合否判定するので、高速生産ラインでのインライン
検査が可能となる。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１、２又
は３記載のプレス成形品の自動表面検査方法において、
前記検査個所の表面欠陥の発生傾向に応じて、前記計測
装置の設置位置及び方向を設定した方法としている。

【００１８】請求項４に記載の発明によると、予め、検
査個所での表面欠陥の種類、大きさ、及び発生方向等の
発生傾向を確認しておき、この発生傾向に応じて、欠陥
量を所定の精度で計測できるように計測装置の設置位置
及び方向が設定される。これによって、測定方法に適し
たように（例えば、レーザスリット光で計測する場合に
は、このレーザスリット光を成形品に照射した線がくび
れの方向に略垂直になるように）設定して、高精度で計
測することが可能となる。

【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか記載のプレス成形品の自動表面検査方法におい
て、前記表面欠陥量等の計測結果を記録又は表示する工
程を設けた方法としている。

【００２０】請求項５に記載の発明によると、表面欠陥
量等の検査結果を記録又は表示できるので、作業者が欠
陥の発生傾向を把握することが容易となり、重大な欠陥
が発生する前に、所定の対応処置をとることができる。
この結果、前記請求項１〜４記載の発明の効果に加え
て、表面欠陥のために不合格となる成形品の数が非常に
少なくなり、生産ラインの効率化が図れる。

【００２１】請求項６に記載の発明は、請求項３記載の
プレス成形品の自動表面検査方法において、前記合否を
判定する工程の後に、不合格品をラインオフする工程を
設けた方法としている。

【００２２】請求項６に記載の発明によると、計測結果
に基づく合否判定により、不合格となった成形品をライ
ンオフする、すなわち生産ラインから除去するので、生
産ラインの後工程に対する影響がなくなる。この結果、
請求項３記載の発明の効果に加えて、ライン全体の稼働
率を向上させることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明に
係わる実施形態を詳細に説明する。図１は本発明に係わ
るプレス成形品の自動表面検査方法を採用した成形ライ
ンの概要説明図である。同図において、プレス機械１は
本体フレームの下部に設けたボルスタ２と、このボルス
タ２に対向させて本体フレームの上部に上下動自在に設
けたスライド３とを有しており、前記ボルスタ２とスラ
イド３の間には金型４が取着されている。スライド３を
上下駆動し、前記金型４により所定の成形品５をプレス
生産する。なお、同図おいては複数の金型４が取着され
たトランスファプレスの例で示しているが、本発明は金
型の数には限定されない。

【００２４】プレス機械１の成形品搬出側の外部には、
例えば汎用的な搬送ロボットで構成された搬出装置６が
設置されており、この搬出装置６は前記成形品５をプレ
ス機械１内から取り出し、次工程の検査台７の上に搬送
して設置したり、あるいは、検査結果が不合格と判定さ
れた不合格品をライン外に除去（ラインオフ）したりす
るものである。搬送装置６は、成形品５を傷付けないよ
うに把持できるハンドを有している。なお、本発明にお
いて搬送装置６は１台の搬送ロボットに限定されず、例
えば複数台の搬送ロボットで構成し、それぞれをプレス
機械１内からの取り出し用、検査台７への搬送用、そし
て不具合品のラインオフ用とすることもできる。

【００２５】検査台７の上方には、表面検査装置用の複
数の計測装置が配設されている。各計測装置は、検査台
７上の成形品５にレーザスリット光を照射するレーザ装
置８と、このレーザスリット光に対応する成形品５の表
面の画像を取り込む撮像装置９とからなっている。レー
ザ装置８は、所定幅の細い線状のスリット光を成形品５
の予め特定された所定の検査個所に所定方向から照射し
ている。また、撮像装置９は、例えば２次元に配列され
た多数の画素を有するＣＣＤ装置により構成することが
でき、対応する前記所定の検査個所近傍の画像を成形品
５に対して垂直な方向から取り込むように所定方向に向
けて設置されている。

【００２６】画像処理装置１０は各撮像装置９からの画
像信号を入力して後述の所定の画像処理を行い、各検査
個所に発生している表面欠陥の欠陥量を演算している。
そして、この欠陥量の大きさに基づいて当該成形品５の
合否判定を行う。この合否判定は、予め特定された所定
数の検査個所の表面欠陥量に対応して設定された許容値
と、前記演算された欠陥量とを比較して行われる。画像
処理装置１０は、例えばマイクロコンピュータ等を主体
にしたコンピュータ装置により構成することができる。
また、画像処理装置１０は表示装置１１を付設してお
り、この表示装置１１に前記測定した欠陥量や合否情報
等の判定結果を表示するようになっている。表示装置１
１は例えばＣＲＴ装置や液晶表示装置のようなグラフィ
ック表示装置、又は、ＬＥＤのようなキャラクタ表示器
等で構成することができる。なお、測定した欠陥量や合
否情報等の判定結果をこの表示装置１１に表示するだけ
でなく、例えば図示しないレコーダーや外部の記憶メモ
リ（フロッピーディスクやハードディスク等）等の記録
装置に記録して作業者が作業現場以外でも判定結果を参
照することができるようにすることも可能である。

【００２７】次に、図２及び図３に基づいて、プレス成
形品の表面欠陥量、ここでは成形時に表面に発生するく
びれ深さを計測する方法の一例を説明する。図２は、成
形品５の表面の欠陥（くびれ）とレーザスリット光との
関係を表わしている。同図において、成形品５の表面
に、深さｄのくびれ２１が発生したとする。このくびれ
２１は通常、成形品５の板厚、形状、成形のスライド速
度などの成形条件によって、定まった所定個所に発生す
る傾向があり、したがって、同一の成形条件でプレス成
形したときの成形品５を所定点数検査することによっ
て、この発生傾向を確認することが可能である。本発明
に係わるプレス成形品の自動表面検査方法においては、
予め同一成形条件で試作した複数個の成形品５を検査し
て、くびれ２１の発生し易い個所、そのくびれ長さ、く
びれ深さ及び方向等の発生傾向を確認し、この傾向に基
づいて、検査すべき個所を複数箇所特定しておく。ま
た、これらの予め測定した検査データに基づいて、プレ
ス成形品の合否判定のための許容値が設定され、前記画
像処理装置１０にこの許容値が記憶される。

【００２８】そして、この発生傾向に基づいて、前記レ
ーザ装置８によってレーザスリット光を照射する位置、
レーザスリット光の線２２の方向、レーザスリット光と
成形品５の表面との成す角（以後、照射方向と呼ぶ）θ
等を設定し、この設定値に従って各検査個所に対応した
それぞれのレーザ装置８を設置する。通常、レーザスリ
ット光の線２２がくびれ２１の発生方向（つまり、長さ
方向）に略直交するように、レーザ装置８が設置され
る。また、各撮像装置９は、それぞれに対応した検査個
所の成形品５の表面に対して垂直な方向に設置し、くび
れ２１の画像を上面から取り込むようにする。

【００２９】このような条件で検査したとき、発生した
くびれ２１にレーザスリット光が照射されたら、くびれ
２１の底面までレーザスリット光が到達する。このと
き、レーザスリット光は表面に対して斜めの照射方向θ
から照射されているので、くびれ２１内でのレーザスリ
ット光の線２２はくびれ２１の断面形状に応じて極端に
曲がったようになる。このくびれ２１部のレーザスリッ
ト光の画像を見ると、前記線２２はくびれ２１内で凸形
状となり、この凸形状の頂点Ｐがちょうどくびれ２１の
底面の点に相当していることになる。

【００３０】図３は、前記直線２２の方向からレーザス
リット光及びくびれ２１を眺めた図を示しており、同図
に基づいて画像処理装置１０によるくびれ深さｄの演算
処理方法を説明する。同図において、長さＹは、撮像装
置９から直線２２及び前記凸形状の頂点Ｐを平面視した
場合に、頂点Ｐから直線２２に垂直に下ろし直線ＰＱの
長さを表わしている。この長さＹは、撮像装置９により
取り込まれた画像データを画像処理して前記凸形状の頂
点Ｐと直線２２との距離を算出することにより求めるこ
とができる。そして、レーザスリット光が形成する面Ａ
と、成形品５の表面との成す角度、つまり前記直線ＰＱ
との成す角度が照射方向θに等しいことから、次のよう
な数１によって、くびれ深さｄを求めることができる。

【数１】ｄ＝（Ｇ／Ｂ）×ｙ×tanθここで、ｙは長さ
Ｙに相当する撮像装置９の画像上の長さを表わしてお
り、また、Ｇは直線ＰＱに沿った方向の撮像装置９の画
素数を表わし、Ｂは直線ＰＱに沿った方向の撮像装置９
の視野幅（画像に見える実際の長さ）を表わしている。

【００３１】次に、上記で説明した自動表面検査装置を
用いた検査方法について、手順をおって説明する。 １）まず、所定の同一の成形条件でプレス成形した複数
個の成形品５を検査して、くびれ、割れ等の欠陥の発生
傾向を確認し、この発生傾向に基づいて、発生しやすい
個所を特定する。 ２）そして、前記検査した欠陥毎の計測値に基づいて、
検査個所の表面欠陥量の許容値を設定する。

【００３２】３）次に、実際のインラインでの自動検査
で、各成形品毎に、前記特定された複数の検査個所の内
少なくとも１個所に、検査装置用の計測装置（ここで
は、レーザ装置８と撮像装置９）をあてがって各検査個
所毎の画像を取り込む。 ４）画像処理装置１０により、各検査個所毎の表面欠陥
量（ここでは、くびれ深さ）を算出する。 ５）算出した表面欠陥量と、前記許容値とを比較し、許
容範囲を満足するか否かを判断し、成形品５の合否を判
定する。 ６）この合否判定結果及び計測結果を表示装置１１に表
示したり、記録装置に記録する。 ７）合格品はそのま
ま後工程へ搬送し、不合格品はラインから除去（ライン
オフ）する。

【００３３】以上説明したように、被検査物の表面欠陥
量を検査する場合、従来は被検査物の表面全体にわたっ
て検査していたが、本発明に係わるプレス成形品の自動
表面検査方法においては、プレス成形品の表面欠陥（く
びれ、割れ等）が発生する個所が常に定まった位置に限
定される傾向があるということをふまえて、検査個所を
所定の複数個所に特定している。すなわち、予め、ライ
ンでの生産時と同一成形条件にて試作のプレス成形を行
い、所定数の成形品を製作しておき、これらの成形品を
検査して表面欠陥の発生傾向（発生個所、大きさ、方向
等）を確認する。そして、この発生傾向に基づいて、発
生しやすい個所を検査個所として特定すると共に、各検
査個所毎にその発生傾向に応じて計測装置の設置場所及
び方向を決定する。これによって、成形品をインライン
で短時間で自動表面検査することが可能となる。

【００３４】また、試作した成形品の計測された表面欠
陥量に基づいて、各検査個所に応じた許容値を設定し、
実際のラインでの自動検査時には、各成形品毎に、各検
出個所での計測値と前記許容値とを比較することによ
り、成形品の合否判定ができる。これにより、検査個所
毎に適切な合否判定がされるので、後工程において成形
時の表面欠陥により発生する不具合を減らすことができ
る。そして、前記計測結果や合否判定結果を表示装置１
１に表示したり、あるいは記録装置に記録するので、作
業者はこれらの結果に基づいて不具合の発生する傾向を
把握して重大な欠陥が発生するか否かを予測することが
可能となる。したがって、欠陥が発生する前に事前に所
定の処置を行うことができ、不具合発生を予防すること
も可能となる。さらに、不合格と判定されたものをライ
ンオフしているので、後工程での不具合品の除去作業が
なくなり、無駄作業を無くしてラインの稼動率を向上す
ることができる。

【００３５】なお、以上の説明におけるインラインで行
う検査としては、例えば抜き取りで行うような方法も含
まれ、この場合にも同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるプレス成形品の自動表面検査方
法を採用した成形ラインの概要説明図である

【図２】成形品表面のくびれとレーザスリット光との関
係を表わす。

【図３】くびれ深さの算出方法を説明する図である。

【符号の説明】

１ プレス機械 ５ 成形品 ７ 検査台 ８ レーザ装置 ９ 撮像装置 １０ 画像処理装置 １１ 表示装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレス成形品の自動表面検査方法におい
   て、 予め、試作した前記プレス成形品を所定数検査して表面
   欠陥の発生個所を確認し、この発生個所より検査個所を
   特定する工程と、 この特定された検査個所の少なくとも１個所に計測装置
   を個別にあてがい、表面欠陥量を計測する工程とからな
   ることを特徴とするプレス成形品の自動表面検査方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプレス成形品の自動表面
   検査方法において、 前記表面欠陥量を計測する工程を、インラインで行うこ
   とを特徴とするプレス成形品の自動表面検査方法。
3. 【請求項３】 プレス成形品の自動表面検査方法におい
   て、 予め、試作した前記プレス成形品を所定数検査して複数
   個所の表面欠陥の発生傾向を確認し、この発生傾向に基
   づいて複数の検査個所を特定する工程と、 試作した前記プレス成形品の検査データに基づいて、前
   記複数の検査個所の表面欠陥量の許容値を設定する工程
   と、 インラインで各成形品毎に、前記特定された複数の検査
   個所の内、少なくとも１つの検査個所に計測装置を個別
   にあてがい、表面欠陥量を計測する工程と、 この計測した表面欠陥量を前記設定された許容値と比較
   して検査の合否を判定する工程とからなることを特徴と
   するプレス成形品の自動表面検査方法。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載のプレス成形品
   の自動表面検査方法において、 前記検査個所の表面欠
   陥の発生傾向に応じて、前記計測装置の設置位置及び方
   向を設定したことを特徴とするプレス成形品の自動表面
   検査方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか記載のプレス成
   形品の自動表面検査方法において、 前記表面欠陥量等の計測結果を記録又は表示する工程を
   設けたことを特徴とするプレス成形品の自動表面検査方
   法。
6. 【請求項６】 請求項３記載のプレス成形品の自動表面
   検査方法において、 前記合否を判定する工程の後に、不合格品をラインオフ
   する工程を設けたことを特徴とするプレス成形品の自動
   表面検査方法。