JP4108402B2

JP4108402B2 - アルミニウム押出形材の外観検査装置及び外観検査方法

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Publication number: JP4108402B2
Application number: JP2002220330A
Authority: JP
Inventors: 裕志蒲田; 幸雄松井
Original assignee: 新日軽株式会社
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: JP2004061310A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミニウム押出形材に発生する欠陥、特にストリークと称される帯状の外観欠陥が発生していないかどうかについてアルミニウム押出形材を検査し、検査したアルミニウム押出形材が良品であるか不良品であるかどうかを容易にかつ客観的に判定することができるアルミニウム押出形材の外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材のアルミニウム押出形材は、アルミニウム材の特性であるその表面の美しさに加えて、軽量であって加工性や成形性に優れ、しかも、その表面に酸化皮膜や塗装等を形成せしめると優れた耐蝕性が付与されることから、サッシ、カーテンウオール、ドア等の建材、新幹線車両、航空機等のボディ材等として幅広く利用されている。
【０００３】
そして、このようなアルミニウム押出形材は、ビレットと呼ばれるアルミニウム材の鋳塊を加熱し、押出装置により圧力をかけて各種の形状をもつダイス穴から押出すことで製造する。この方法によれば、他の加工方法では製造が困難な中空部を有した形材や、複雑な断面形状をもつ形材を比較的容易に製造することができ、また、寸法精度の厳しい形材を製造することもできるため、長手方向に一定形状を保つアルミニウム形材の製造方法として広く利用されている。
【０００４】
ところが、ビレットの溶体化処理が不十分でマクロ又はミクロの組織が不均一である場合、熱履歴を含む押出条件が不適当である場合、押出金型の状態が不適切である場合等には、押出装置によって成形されたアルミニウム押出形材の表面に、ストリークと称される外観欠陥であって、押出方向に沿って色調の異なる帯状模様が発生することがある。
そして、このようなアルミニウム押出形材の欠陥は、アルミニウム押出形材に外観上の目視の違和感を生じさせるといった問題を引き起こし、製品不良となってアルミニウム押出形材の歩留りを低下させるほか、再製造のための時間的、経済的な損害を与える。
【０００５】
このため、多くのアルミニウム押出形材の製造現場では、製品の抜き取り検査や全数検査等を実施して目視による製品検査を行い、製品中に不良品が混入しないようにしている。ところが、製品の良否の判定には、後工程での処理を考慮し、処理後のアルミニウム押出形材が良品とされるか、不良品とされるかどうかの判定をする必要があり、この判定を行う検査員はある程度の熟練者であることが要求される。また、このような検査員の判定でも個人差があるため、目視による製品検査では、判定結果にばらつきが生じ、製品の品質を一定に保つのが難しく、場合によっては、良品と判定すべきものを不良品と判定したり、反対に、不良品と判定すべきものを良品と判定してしまったりするなどして、後の工程で製品不良と判定されたときには、既にいくつかの処理を経ているため、結果的に余計なコストを掛けてしまうことがあるといった問題も生じていた。
【０００６】
そこで、目視による製品検査以外の方法がいくつか検討されている。例えば、特開平8-86,760号公報では、アルミニウム押出形材の平坦面に二方向から光を入射し、それぞれの反射光を受光して得られる明度の比率若しくは明度差を利用してアルミニウム押出形材の表面に発生する欠陥を評価する技術を教えている。この方法によれば、アルミニウム押出形材の表面の状態を客観的に評価することができるため、これまでの人による目視検査に比べて正確に検査することができる。しかし、この検査方法では、一つの検査対象に対し照射する光源の方向が互いに直交する二方向になるように少なくとも２回の測定が必要となるため、測定時間が長くなり作業性が悪いといった問題が生じ、また、この検査方法では、測定器の治具をアルミニウム押出形材に直接押圧しなければならないため、被検査材のアルミニウム押出形材形状に制約が生じるといった問題が生じる。
【０００７】
また、特開2001-281,155号公報では、光源からの放射光束を所定幅の均等光束に集束して検査対象である金属表面に放射し、集光レンズ等により所定幅にした正反射光束をラインセンサ上に結像させる検査装置が開示されている。この技術によれば、検査対象の金属表面に所定幅の照射スポットラインに同一光量を均等に照射して照射むらを回避することで、検出精度の低下を防止している。しかし、この検査装置では、所定幅の金属表面における正常部の正反射光と表面欠陥部によって減衰される散乱光との比較によるため、正常部の正反射光の安定化が重要になるが、アルミニウム押出形材の場合にはその表面特性のために比較的大きな所定幅ではベースラインとなる正常部の正反射光が安定しない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、アルミニウム押出形材に発生する外観欠陥（ストリーク）を客観的にかつ確実に検出することができる外観検査の方法について鋭意検討した結果、アルミニウム押出形材の平坦面に光を照射し、この平坦面を検査画像として撮像し、得られた検査画像を小領域に分割して小領域毎の平均濃度を算出し、また、この算出した小領域の平均濃度を検査画像内で少なくとも他の２つの小領域と比較し、比較した平均濃度の差の絶対値が最大となるものを小領域の濃度差代表値とし、更に、このようにして求められた各小領域毎の濃度差代表値の中から最大のもの、すなわち検査画像内の中から濃度差代表値が最大のものに着目してこれを欠陥度とし、この欠陥度を指標として評価することにより、目視検査と整合性のとれた判定が可能であることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
従って、本発明の目的は、アルミニウム押出形材に発生する欠陥、特にストリークと称される帯状の外観欠陥の有無についてアルミニウム押出形材を検査し、この検査したアルミニウム押出形材が良品であるか不良品であるかどうかを容易にかつ客観的に判定することができるアルミニウム押出形材の外観検査装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、アルミニウム押出形材に発生する欠陥、特にストリークと称される帯状の外観欠陥の有無についてアルミニウム押出形材を検査し、この検査したアルミニウム押出形材が良品であるか不良品であるかどうかを容易にかつ客観的に判定することができ、且つ、アルミニウム押出形材の製造に関する各製造工程での品質の統一が可能なアルミニウム押出形材の外観検査方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム押出形材の平坦面を検査する外観検査装置であり、アルミニウム押出形材の平坦面に光を照射する照明手段と、この平坦面を撮像して検査画像を得る撮像手段と、上記検査画像を押出方向に直交する主走査方向及び押出方向に平行な副走査方向にそれぞれ所定の幅を有する小領域に分割し、この分割された小領域に従って検査画像内を主走査方向及び副走査方向に走査する走査手段と、上記走査手段により得られた走査結果から検査画像の欠陥度を検出する欠陥度検出手段と、上記欠陥度を予め定めた基準値と比較し、欠陥度が基準値以上の場合にアルミニウム押出形材を不良品と判定する不良品判定手段とを備えており、上記欠陥度検出手段が、検査画像内の小領域毎の平均濃度を算出する平均濃度算出部と、小領域毎の平均濃度を記録する平均濃度記録部と、検査画像内のいずれか１つの小領域に注目して、この注目小領域の平均濃度と注目小領域から主走査方向に同一直線上に位置し、かつ、注目小領域との間に所定の小領域分の間隔を有する第１の対照小領域の平均濃度とを比べて第１の平均濃度の差を求めると共に、注目小領域の平均濃度と注目小領域から副走査方向に同一直線上に位置し、かつ、注目小領域との間に所定の小領域分の間隔を有する第２の対照小領域の平均濃度とを比べて第２の平均濃度の差を求め、得られた第１及び第２の平均濃度の差の絶対値が最大の値を上記注目小領域の濃度差代表値として検出する濃度差代表値検出部と、走査終了後に検査画像内の小領域毎に検出された濃度差代表値からその最大値を検査画像の欠陥度として記録する欠陥度記録部と、を備えていることを特徴とするアルミニウム押出形材の外観検査装置である。
【００１２】
また、本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム押出形材の平坦面を検査する外観検査方法であり、照明手段によりアルミニウム押出形材の平坦面に光を照射し、この光が照射された平坦面から撮像手段により検査画像を撮像し、次いで走査手段により上記検査画像を押出方向に直交する主走査方向及び押出方向に平行な副走査方向にそれぞれ所定の幅を有する小領域に分割すると共に、この分割された小領域に従って検査画像内を主走査方向及び副走査方向に走査し、この走査手段により得られた走査結果から欠陥度検出手段により検査画像の欠陥度を検出し、不良品判定手段により上記走査手段で検出された欠陥度を予め定めた基準値と比較し、欠陥度が基準値以上の場合にアルミニウム押出形材を不良品と判定するに際し、上記欠陥度検出手段では、その平均濃度算出部で検査画像内の小領域毎の平均濃度を算出し、この算出された小領域毎の平均濃度を平均濃度記録部に記録すると共に、濃度差代表値検出部において、検査画像内のいずれか１つの小領域に注目して、この注目小領域の平均濃度と注目小領域から主走査方向に同一直線上に位置し、かつ、注目小領域との間に所定の小領域分の間隔を有する第１の対照小領域の平均濃度とを比べて第１の平均濃度の差を求めると共に、注目小領域の平均濃度と注目小領域から副走査方向に同一直線上に位置し、かつ、注目小領域との間に所定の小領域分の間隔を有する第２の対照小領域の平均濃度とを比べて第２の平均濃度の差を求め、得られた第１及び第２の平均濃度の差の絶対値が最大の値を上記注目小領域の濃度差代表値として検出し、走査終了後に上記検査画像内の小領域毎に検出された濃度差代表値からその最大値を検査画像の欠陥度として欠陥度記録部に記録することを特徴とするアルミニウム押出形材の外観検査方法である。
【００１３】
本発明における外観検査装置は、基本的には、照明手段、撮像手段、走査手段、欠陥度検出手段及び不良品判定手段を備えており、先ず、その照明手段によりアルミニウム押出形材の平坦面に光を照射して撮像手段により上記平坦面から所定の面積の検査画像を撮像し、次いで、走査手段により、撮像した検査画像を押出方向に直交する主走査方向及び押出方向に平行な副走査方向にそれぞれ所定の幅を有する小領域に分割しつつ、この分割された小領域に従って検査画像内を主走査方向及び副走査方向に走査し、各小領域毎の平均濃度を算出し、更に、欠陥度検出手段により、走査手段の走査結果から、検査画像の欠陥度、すなわち検査対象となったアルミニウム押出形材の欠陥度を求め、そして、不良品判定手段により、この欠陥度を予め定めた基準値と比較し、欠陥度が基準値を上回る場合にこのアルミニウム押出形材を不良品と判定するように構成されている。
【００１４】
また、本発明における外観検査装置は、上記以外にも、例えば、検査するアルミニウム押出形材を保持する保持手段、バキューム装置、アームロボット装置等を含んだ構成であってもよい。
【００１５】
そして、上記欠陥度検出手段においては、検査画像内のある小領域に注目し、この注目した小領域（注目小領域）の平均濃度をこの注目小領域の周辺に存在し、かつ、主走査方向又は副走査方向に互いに一直線上に並ばない少なくとも２つの小領域である対照小領域（このうち一方を「第１の対照小領域」といい、他方を「第２の対照小領域」という場合がある。）の平均濃度と比較し、比較した平均濃度の濃度差（注目小領域の平均濃度と第１の対照小領域の平均濃度との差を「第１の平均濃度の差」という場合がある。同様に第２の対照小領域との比較から得られたものを「第２の平均濃度の差」という場合がある。）の絶対値が最大となる値を注目小領域の濃度差代表値とし、更に、検査画像内の小領域毎に上記濃度差代表値を求め、この濃度差代表値が検査画像内で最大となるものを欠陥度として検出する。
【００１６】
ここで、上記の欠陥度については、次のように考えることができる。すなわち、予め目視検査により外観欠陥が存在すると判定されたアルミニウム押出形材のサンプルと、目視検査により外観欠陥が存在しないと判定されたアルミニウム押出形材のサンプルとを比較した場合、外観欠陥を有するサンプルの方が外観欠陥を有さないサンプルに比べて濃度差の値が大きくなる。これは、アルミニウム押出形材の表面に発生するストリーク等の外観欠陥は、正常な部分と比べてコントラストが強く発現する傾向にあるため、アルミニウム押出形材を検査画像として撮像した場合、欠陥部分と正常な部分との間の濃度差から生じていると考えられる。そのため、上記のようにして得た欠陥度が、予め定めた基準値以上である場合に、アルミニウム押出形材にストリーク等の外観欠陥が存在すると判定することができる。
【００１７】
以下、本発明の外観検査装置が備える各手段について説明する。
本発明の外観検査装置は、アルミニウム押出形材の平坦面に光を照射する照明手段を備えている。上記照明手段は、光を照射したアルミニウム押出形材の平坦面の照度を４０〜８０ルクス、好ましくは６０〜８０ルクスにする光源であるのがよい。アルミニウム押出形材の平坦面の照度が４０ルクスより小さいと、アルミニウム押出形材からの反射光が少なく、検査画像から検出できる欠陥度が小さくなって、外観欠陥の有無を正しく判定することができない。反対に、８０ルクスより大きいと、アルミニウム押出形材からの反射光が多くなり、ストリークのような色調の変化を検査画像に取り込むことができず、外観欠陥の有無を正しく判定することができない。
【００１８】
このような照明手段としては、具体的には、発光ダイオードを光源としたものが好ましく、発光ダイオードを光源とすれば、均一性と特定波長以外の波長をカットするフィルタをカメラに装着することにより外乱光を防止できる点で有利である。
【００１９】
また、本発明の照明手段は、照明手段による光の照射角度が、アルミニウム押出形材の平坦面の垂線方向に対して、１５〜４０度、好ましくは２０〜３０度であるのがよい。アルミニウム押出形材への光の照射角度がアルミニウム押出形材の平坦面の垂線方向に対し１５度より小さくても４０度より大きくてもストリークによるコントラストの変化が検査画像中で現われ難いという問題がある。
【００２０】
また、本発明の外観検査装置で用いる撮像手段は、アルミニウム押出形材の平坦面が反射した反射光を受光できるように上記照明手段と対峙してアルミニウム押出形材の平坦面の垂線方向に対し１５〜４０度、好ましくは２０〜３０度の角度で配設するのがよい。撮像手段を配設する位置が、アルミニウム押出形材の平坦面の垂線方向に対し１５度より小さくても４０度より大きくてもストリークによるコントラストの変化が検査画像中で明瞭に現われ難いという問題がある。
【００２１】
そして、この撮像手段は、アルミニウム押出形材の平坦面を検査画像として撮像する際、アルミニウム押出形材の押出方向に対し平行方向に１０〜５０mm、好ましくは２０〜３０mmであって、押出方向に対し直交方向に１０〜５０mm、好ましくは２０〜３０mmの範囲を検査画像として撮像するのがよい。このアルミニウム押出形材の平坦面を撮像する範囲が１０mmより小さいと、注目小領域と対照小領域の濃度差が小さくなり、欠陥度が目視判定と整合させ難くなるという問題が生じ、また反対に５０mmより大きいと、検査画像の解像度が悪くなるという問題が生じる。
【００２２】
また、検査するアルミニウム押出形材が、押出方向にストリーク等の外観欠陥を発生していることが目視等によって確認できる場合は、このアルミニウム押出形材の平坦面を検査画像として撮像する際、アルミニウム押出形材の押出方向に対し直交方向については、上記外観欠陥が押出方向に対し直交方向に有する幅の２〜１０倍、好ましくは３〜６倍の幅であって、押出方向に対し平行方向に１０〜５０mm、好ましくは２０〜３０mmの範囲を検査画像として撮像するのがよい。この外観欠陥を発生しているアルミニウム押出形材の平坦面を撮像する範囲が、アルミニウム押出形材の押出方向に対し直交方向が上記範囲となるように検査画像を撮像すれば十分な数の小領域を検査画像内に設定できるので、再現性よくアルミニウム押出形材に発生した外観欠陥が不良品と判定する程度のものか、良品と判定する程度のものか正しく客観的に判定することができる。この幅が２倍より小さいと、多少の位置ずれにより検査した値がずれてしまい再現性の点で問題があり、反対に１０倍より大きいと測定に時間がかかるという点で問題である。
【００２３】
本発明で用いる撮像手段としては、好ましくは、ＣＣＤカメラであるのがよい。このＣＣＤカメラとしては、検査画像を５１２画素以上×４８４画素以上で撮像することができるものがよい。撮像した検査画像が５１２画素×４８４画素より少なくなると解像度が落ちるという問題が生じる。また、撮像手段と検査するアルミニウム押出形材の平坦面との距離は、８０〜２５０mmであるのがよく、アルミニウム押出形材の平坦面との距離が８０mmより近いと検査領域が狭くなりすぎてアルミニウム押出形材全体の評価ができず、反対に２５０mmより遠くなると検査画像が小さくなり、判定の分解能が低下する。
また、上記検査画像は、ＣＣＤカメラに接続したＡ／Ｄ変換装置によりＡ／Ｄ変換してもよく、下記で説明する走査手段側でＡ／Ｄ変換してもよい。このようなＡ／Ｄ変換については、２５６階調に変換するのが好ましい。２５６階調のものであれば、判定の定量化の点で有利である。
【００２４】
また、本発明の外観検査装置に設けられた走査手段においては、検査画像を分割する小領域が矩形状の小領域であるのが好ましく、この場合、当該小領域は主走査方向に０．５〜３．０mm、好ましくは１．０〜２．０mm及び副走査方向に０．５〜３．０mm、好ましくは１．０〜２．０mmの幅を有するのがよく、この矩形状の小領域が有する幅が上記範囲内であると、注目小領域と対照小領域との距離を比較的大きくとることが可能になって、良品と不良品とを正しく判定することができる。
【００２５】
また、本発明の走査手段において、検査画像を小領域に分割しながら走査する際に、好ましくは、先に走査した小領域と次に走査する小領域とが当該小領域の主走査方向幅寸法の１／２の割合でその主走査方向に互いに重なり合うようにするのがよく、これによって、押出方向に発生する帯状の外観欠陥に対し、この帯状の外観欠陥が限りなく細いものであっても、これを確実に検出することができる。
【００２６】
上記のような走査手段として、好ましくは、撮像手段により撮像した検査画像を画素単位の情報として処理することができる装置であるのがよい。
【００２７】
そして、上記欠陥度検出手段は、上述のように、検査画像内の注目小領域の平均濃度を対照小領域の平均濃度と比較し、その濃度差の絶対値が最大となる値を注目小領域の濃度差代表値とし、検査画像内で最大の値を示す濃度差代表値を欠陥度として検出するものであり、検査画像内の小領域毎の平均濃度を算出する平均濃度算出部と、小領域毎の平均濃度を記録する平均濃度記録部と、検査画像内の注目小領域の平均濃度と少なくとも２つの対照小領域の平均濃度とを比較し、この平均濃度の差の絶対値が最大となる値を注目小領域の濃度差代表値として検出する濃度差代表値検出部と、濃度差代表値を検査画像内の小領域毎に検出し、検査画像内の濃度差代表値の最大を検査画像の欠陥度として記録する欠陥度記録部とを備えている。
【００２８】
ここで、この欠陥度検出手段については、好ましくは、注目小領域に対して２つの対照小領域と比較するものであって、これら２つの対照小領域の注目小領域に対する位置関係は、その一方が注目小領域に対してその主走査方向所定の間隔を有して直線上に位置し、また、他方が注目小領域に対してその副走査方向所定の間隔を有して直線上に位置するものであるのがよく、より好ましくは、２つの対照小領域がそれぞれ注目小領域に対して主走査方向の進行方向手前側及び副走査方向の進行方向手前側に位置するのがよい。これら注目小領域と２つの対照小領域とがこのような位置関係にあることにより、検査画像域全体の検索が可能になるという点で有利である。
【００２９】
また、上記注目小領域と対照小領域との間隔については、好ましくは、主走査方向及び副走査方向に共に４〜６小領域分の間隔を有するのがよい。これら注目小領域と対照小領域との間隔が４小領域分より短くなると注目小領域と対照小領域との間隔が近くなりすぎ、互いに同じ部分を比較することになり、反対に、６小領域分より長くなると検査画像内における注目小領域と対照小領域の比較量が少なくなるという点で好ましくない。
【００３０】
本発明における平均濃度算出部は、上記のように平均濃度を算出することができる算出装置であればよく、また、平均濃度記録部は、上記平均濃度を小領域毎に記録することができる記録装置であればよく、更に、濃度差代表値検出部は、記録された複数の小領域の平均濃度を比較し、比較した平均濃度の差のなかで絶対値が最大となるものを検出することができるような検出装置であればよく、更にまた、欠陥度記録部は、上記濃度差代表値検出装置によって検出した濃度差代表値のうち、検査画像内で最大のものを欠陥度して記録することができる記録装置であればよい。これらの装置は、各機能を発揮するような独立した装置であって、互いに算出した情報や記録情報を通信することができるように接続されたものであってもよく、また、上記いずれかの機能のうち複数を集約して処理する装置を用いてもよく、更に、欠陥度検出手段をすべて一台のパーソナルコンピューター（パソコン）等に集約させたものであってもよい。
【００３１】
更に、本発明で用いる不良品判定手段は、上記欠陥度検出手段で求められ検出された欠陥度を予め定めた基準値と比較し、この欠陥度が基準値以上の場合に検査したアルミニウム押出形材を不良品と判定できるものであればよい。
【００３２】
ここで、不良品判定手段に予め設定する欠陥度の基準値については、好ましくは濃度差２０%以上、より好ましくは濃度差３０%以上に設定するのがよい。例えば、撮像手段がＣＣＤカメラであって、Ａ／Ｄ変換装置により２５６階調に変換した場合、６４階調は濃度差２５%を意味する。基準値を濃度差２０%より小さい値で設定すると、目視による判定との不一致が生じる。
【００３３】
上記のように不良品判定のための欠陥度の基準値を設定することにより、外観欠陥が発生した不良品と発生していない良品とを正しく判定することができ、また、人による目視検査では、不良品と良品との区別がつきにくいものについても、客観的に判定することができるため、製品の品質を一定に保つことができる。このため、アルミニウム押出形材の製造において、品質管理の面からも有効であり、例えば、アルミニウム押出形材の製造に関する各製造工程間での品質を統一することができるほか、顧客との製品納入等での品質契約の明確化の点で有効である。また、本発明による外観検査装置では、上記のように検査画像から検出した欠陥度を基準値と比較することでアルミニウム押出形材を良品と不良品とに判別できるため、標準画像のような基準画像を予め記録して保持する必要がないため、外観検査装置の構成が複雑にならず、製造コストも低く抑えることができ、更には検査画像を標準画像等と比較して判定する場合とくらべ、判定の処理に要する時間も短く、容易にできることから、これまでの目視検査において要求された検査員の熟練度等を問わず誰でも容易にアルミニウム押出形材の外観検査を行うことができる。
【００３４】
また、上記のアルミニウム押出形材の外観検査装置を用いてアルミニウム押出形材の平坦面を検査するに際しては、撮像手段で検査画像を撮像する際に、アルミニウム押出形材の平坦面を１／２，０００〜１／１０，０００秒の間隔で検査画像として撮像するのがよく、検査画像を撮像する間隔が１／１０，０００秒より短いと画像が暗くなるという問題が生じ、反対に、１／２，０００秒より長くなると画像が粗くなるという問題が生じる。
【００３５】
本発明のアルミニウム押出形材の外観検査装置によれば、アルミニウム押出形材に発生する外観欠陥、特にストリークと称される帯状の外観欠陥が発生していないかどうかについて検査し、このアルミニウム押出形材が良品であるか不良品であるかどうかを正しく客観的に判定することができるため、本来不良品と判定すべきものを誤って良品と判定する判定ミスを可及的に減らすことができるほか、製造されるアルミニウム押出形材の品質を一定に保つことができ、品質管理の面からも有効である。また、上記のように検査画像から検出した濃度差に基づく欠陥度を予め設定した欠陥度の基準値と比較してアルミニウム押出形材を良品と不良品とに判別するため、標準画像を予め記録しておき、検査毎にこの標準画像と比較して判定していくような場合と比較して、判定の処理に要する時間が短く、不良品と判定された場合には直ちにアルミニウム押出形材を製造するアルミニウム押出形材の製造装置を停止することができるため、アルミニウム押出形材を製造しながらの抜き取り検査で用いる場合でも有効である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明する。
【００３７】
〔試験例１〕
図１は、予め人による目視検査で外観欠陥が発生していると判定されたアルミニウム押出形材のサンプル３０個と、目視検査により外観欠陥が発生していないと判定されたアルミニウム押出形材のサンプル４５個とを用意し、それぞれについて本発明の外観検査装置を用いて求めた欠陥度をグラフ化したものである。
【００３８】
ここで、上記欠陥度を検出した条件は次のとおりである。
先ず、各サンプルに対し、赤色ＬＥＤ（波長６６０nm）を並べて１８０mm×１３５mmとした光源を、光の照射角度が平坦面の垂線方向に対して３０度となり、また、サンプルの平坦面までの距離が１３０mmとなるように配置し、更に、ＣＣＤカメラ（２４７８０８画素）を、サンプルの平坦面が反射する反射光が正面から入射するように、平坦面の垂線方向に対して３０度となり、サンプルの平坦面までの距離が１３０mmとなるように配置した。
【００３９】
光源から発射され、平坦面で反射された反射光をＣＣＤカメラで受光し、Ａ／Ｄ変換装置にて２５６階調に変換して検査画像（２０mm×４０mm）を撮像した。得られた検査画像（２０mm×４０mm）をサンプル（アルミニウム押出形材）の押出方向に対して直交する主走査方向に１０画素（１．５mm）及び押出方向に対し平行な副走査方向に１０画素（１．５mm）の正方形状の小領域に分割し、主走査方向の検査画像の走査については、上記の如く分割して走査する小領域が先に主走査方向に走査した隣接小領域とこの小領域の幅の１／２（半分）づつ重なり合うように走査した。
【００４０】
次いで、上記走査による矩形状の小領域について平均濃度を算出し、検査画像内の小領域毎について平均濃度を記録した。そして、検査画像内のある１つの小領域に注目し、この注目小領域の平均濃度を、この注目小領域と主走査進行方向手前側に６小領域分の間隔を有して注目小領域と直線上に並んだ主走査方向対照小領域の平均濃度と比較して平均濃度の差を求め、また、この注目小領域と副走査進行方向手前側に６小領域分の間隔を有して注目小領域と直線上に並んだ副走査方向対照小領域の平均濃度と比較して平均濃度の差を求めた。そして、上記平均濃度の差のうち、その絶対値が大きい方を当該注目小領域の濃度差代表値とした。上記と同様にして、検査画像内のすべての小領域について濃度差代表値を求め、この濃度差代表値が検査画像内で最大のものを当該検査画像の欠陥度として求めた。
【００４１】
上記のようにして各サンプルについて求めた欠陥度は、図１から分かるように、欠陥度８０（濃度差３１.２５％）を境にして二極に分布しており、欠陥度が大きい方に目視検査で外観欠陥あり（不良品）と判定されたサンプルが分布し、欠陥度が小さい方に目視検査で外観欠陥なし（良品）と判定されたサンプルが分布している。したがって、欠陥度８０付近を基準値とすることで、アルミニウム押出形材の外観検査が可能であることが分かる。
【００４２】
〔実施例１〕
図２〜４に、アルミニウム押出形材の平坦面を検査するために本発明が適用された実施例１に係るアルミニウム押出形材の外観検査装置が示されている。
本発明における外観検査装置１は、成形されたアルミニウム押出形材２を吸着して保持するバキューム保持機３と、赤色ＬＥＤ（波長６６０nm）を並べて１８０mm×１３５mmの大きさの光源とし、アルミニウム押出形材２の平坦面への光の照射角度が当該平坦面の垂線方向に対して３０度となり、かつ、この平坦面までの距離が１３０mmとなる位置に配置された照明と４と、上記アルミニウム押出形材２の平坦面から反射した反射光を正面から受光するようにアルミニウム押出形材２の平坦面の垂線方向に対して３０度となり、かつ、この平坦面までの距離が１３０mmとなる位置に配置された検査画像を撮像するＣＣＤカメラ５と、パソコン６とを備えており、このパソコン６には、上記ＣＣＤカメラ５で撮像された検査画像を採り込み、この検査画像を押出方向に直交する主走査方向及び押出方向に平行な副走査方向にそれぞれ所定の幅を有する小領域に分割し、この分割された小領域に従って検査画像内を主走査方向及び副走査方向に走査する走査手段と、この走査手段により得られた走査結果から検査画像の欠陥度を検出する欠陥度検出手段と、上記欠陥度を予め定めた基準値と比較し、欠陥度が基準値以上の場合にアルミニウム押出形材を不良品と判定する不良品判定手段と、液晶モニタ画面とが設けられている。尚、ＣＣＤカメラ５で撮像された検査画像は、ＣＣＤカメラ５によりＡ／Ｄ変換されてもよく、また、検査画像を採り込んだパソコン６によりＡ／Ｄ変換されてもよい。
【００４３】
そして、上記走査手段においては、図５に示すように、検査画像を押出方向に直交する主走査方向ＭＤ及び押出方向に平行な副走査方向ＳＤにそれぞれ１０画素（１．５mm）×１０画素（１．５mm）の大きさを有する多数の小領域７に分割し、この分割された小領域７に従って、主走査方向ＭＤには小領域の幅寸法の１／２づつ〔すなわち、５画素（０．７５mm）〕、また、検査画副走査方向ＳＤには小領域の幅寸法の１／２づつ〔すなわち、５画素（０．７５mm）〕走査するようになっている。
【００４４】
また、上記欠陥度検出手段は、図５に示すように、検査画像内の小領域７毎の平均濃度を算出する平均濃度算出部と、小領域７毎の平均濃度を記録する平均濃度記録部と、検査画像内のいずれか１つの小領域７ａに注目し、この注目小領域７ａの平均濃度と、この注目小領域７ａから小領域４個分の比較間隔ｘ及びｙだけ主走査方向ＭＤ及び副走査方向ＳＤの進行方向手前側に位置する２つの対照小領域７ｂ，７ｃの平均濃度とを比較し、その平均濃度の差の絶対値が最大の値を上記注目小領域の濃度差代表値として検出する図示外の濃度差代表値検出部と、走査終了後に検査画像内の小領域毎に検出された濃度差代表値からその最大値を検査画像の欠陥度として記録する図示外の欠陥度記録部とを備えている。
【００４５】
更に、上記不良品判定手段には、良品と不良品とを判別するための欠陥度の基準値として上記試験例１で得られた欠陥度８０の値が記憶されており、上記欠陥度検出手段で求められ検出された欠陥度がこの欠陥度の基準値８０と比較され、欠陥度がこの基準値未満である場合には良品と判定され、また、この基準値以上である場合には不良品として判定されるようになっている。
【００４６】
【発明の効果】
本発明のアルミニウム押出形材の外観検査装置及び外観検査方法によれば、アルミニウム押出形材に発生する欠陥、特にストリークと称される帯状の外観欠陥の有無についてアルミニウム押出形材を検査し、この検査したアルミニウム押出形材が良品であるか不良品であるかどうかを容易にかつ客観的に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、目視検査で不良品と判定したアルミニウム押出形材と、良品と判定したアルミニウム押出形材の欠陥度を表すグラフである。
【図２】図２は、本発明の実施例１に係るアルミニウム押出形材の外観検査装置の概略を示す側面説明図である。
【図３】図３は、図２の正面説明図である。
【図４】図４は、図２の平面説明図である。
【図５】図５は、図２の外観検査装置に搭載されている走査手段における走査方法と欠陥度検出手段における注目小領域と対照小領域との位置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１…外観検査装置、２…アルミニウム押出形材、３…バキューム保持機、４…照明、５…ＣＣＤカメラ、６…パソコン、７…領域、7a…注目小領域、7b,7c…対照小領域、ＭＤ…主走査方向、ＳＤ…副走査方向、ｘ,ｙ…比較間隔。

Claims

アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム押出形材の平坦面を検査する外観検査装置であり、
アルミニウム押出形材の平坦面に光を照射する照明手段と、この平坦面を撮像して検査画像を得る撮像手段と、上記検査画像を押出方向に直交する主走査方向及び押出方向に平行な副走査方向にそれぞれ所定の幅を有する小領域に分割し、この分割された小領域に従って検査画像内を主走査方向及び副走査方向に走査する走査手段と、上記走査手段により得られた走査結果から検査画像の欠陥度を検出する欠陥度検出手段と、上記欠陥度を予め定めた基準値と比較し、欠陥度が基準値以上の場合にアルミニウム押出形材を不良品と判定する不良品判定手段とを備えており、
上記欠陥度検出手段が、
検査画像内の小領域毎の平均濃度を算出する平均濃度算出部と、
小領域毎の平均濃度を記録する平均濃度記録部と、
検査画像内のいずれか１つの小領域に注目して、この注目小領域の平均濃度と注目小領域から主走査方向に同一直線上に位置し、かつ、注目小領域との間に所定の小領域分の間隔を有する第１の対照小領域の平均濃度とを比べて第１の平均濃度の差を求めると共に、注目小領域の平均濃度と注目小領域から副走査方向に同一直線上に位置し、かつ、注目小領域との間に所定の小領域分の間隔を有する第２の対照小領域の平均濃度とを比べて第２の平均濃度の差を求め、得られた第１及び第２の平均濃度の差の絶対値が最大の値を上記注目小領域の濃度差代表値として検出する濃度差代表値検出部と、
走査終了後に検査画像内の小領域毎に検出された濃度差代表値からその最大値を検査画像の欠陥度として記録する欠陥度記録部と、
を備えていることを特徴とするアルミニウム押出形材の外観検査装置。
小領域の幅が、主走査方向に０．５〜３．０ｍｍ、及び副走査方向に０．５〜３．０ｍｍであり、注目小領域の平均濃度に対して、注目小領域から主走査方向に４〜６小領域分の間隔を有して位置する第１の対照小領域の平均濃度を比べると共に、注目小領域から副走査方向に４〜６小領域分の間隔を有して位置する第２の対照小領域の平均濃度を比べる請求項１に記載のアルミニウム押出形材の外観検査装置。
走査手段が、小領域の主走査方向幅寸法の1/2の割合で主走査方向に互いに重なり合うように、検査画像を小領域に分割しながら走査する手段である請求項１又は２に記載のアルミニウム押出形材の外観検査装置。
照明手段が、アルミニウム押出形材の平坦面の照度を４０〜８０ルクスにする光源である請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の外観検査装置。
照明手段による光の照射角度が、アルミニウム押出形材の平坦面の垂線方向に対して１５〜４０度である請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の外観検査装置。
照明手段が、発光ダイオードを光源とする請求項１〜５のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の外観検査装置。
撮像手段が、アルミニウム押出形材の平坦面が反射した反射光をアルミニウム押出形材の平坦面の垂線方向に対して１５〜４０度の角度で受光するように配設されている請求項１〜６のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の外観検査装置。
撮像手段が、アルミニウム押出形材の平坦面をアルミニウム押出形材の押出方向に対し平行方向に１０〜５０ｍｍ、押出方向に対し直交方向に１０〜５０ｍｍの範囲を撮像することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の外観検査装置。
検査対象が外観欠陥の発生しているアルミニウム押出形材であって、このアルミニウム押出形材の平坦面を撮像する撮像手段が、アルミニウム押出形材の押出方向に対し直交方向に上記外観欠陥が押出方向に対し直交方向に有する幅の２〜１０倍の幅、押出方向に対し平行方向に１０〜５０ｍｍの範囲を撮像することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の外観検査装置。
撮像手段が、ＣＣＤカメラである請求項１〜９に記載のアルミニウム押出形材の外観検査装置。
撮像手段とアルミニウム押出形材の平坦面との距離が８０〜２５０ｍｍの範囲である請求項１〜１０のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の外観検査装置。
欠陥度判定の基準値が、濃度差２０％以上に設定されている請求項１〜１１のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の外観検査装置。
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム押出形材の平坦面を検査する外観検査方法であり、
照明手段によりアルミニウム押出形材の平坦面に光を照射し、この光が照射された平坦面から撮像手段により検査画像を撮像し、次いで走査手段により上記検査画像を押出方向に直交する主走査方向及び押出方向に平行な副走査方向にそれぞれ所定の幅を有する小領域に分割すると共に、この分割された小領域に従って検査画像内を主走査方向及び副走査方向に走査し、この走査手段により得られた走査結果から欠陥度検出手段により検査画像の欠陥度を検出し、不良品判定手段により上記走査手段で検出された欠陥度を予め定めた基準値と比較し、欠陥度が基準値以上の場合にアルミニウム押出形材を不良品と判定するに際し、
上記欠陥度検出手段では、その平均濃度算出部で検査画像内の小領域毎の平均濃度を算出し、この算出された小領域毎の平均濃度を平均濃度記録部に記録すると共に、濃度差代表値検出部において、検査画像内のいずれか１つの小領域に注目して、この注目小領域の平均濃度と注目小領域から主走査方向に同一直線上に位置し、かつ、注目小領域との間に所定の小領域分の間隔を有する第１の対照小領域の平均濃度とを比べて第１の平均濃度の差を求めると共に、注目小領域の平均濃度と注目小領域から副走査方向に同一直線上に位置し、かつ、注目小領域との間に所定の小領域分の間隔を有する第２の対照小領域の平均濃度とを比べて第２の平均濃度の差を求め、得られた第１及び第２の平均濃度の差の絶対値が最大の値を上記注目小領域の濃度差代表値として検出し、走査終了後に上記検査画像内の小領域毎に検出された濃度差代表値からその最大値を検査画像の欠陥度として欠陥度記録部に記録することを特徴とするアルミニウム押出形材の外観検査方法。
小領域の幅が、主走査方向に０．５〜３．０ｍｍ、及び副走査方向に０．５〜３．０ｍｍであり、注目小領域の平均濃度に対して、注目小領域から主走査方向に４〜６小領域分の間隔を有して位置する第１の対照小領域の平均濃度を比べると共に、注目小領域から副走査方向に４〜６小領域分の間隔を有して位置する第２の対照小領域の平均濃度を比べる請求項１３に記載のアルミニウム押出形材の外観検査方法。
走査手段が、小領域の主走査方向幅寸法の1/2の割合で主走査方向に互いに重なり合うように、検査画像を小領域に分割しながら走査する手段である請求項１３又は１４に記載のアルミニウム押出形材の外観検査方法。
撮像手段が、１／２，０００〜１／１０，０００秒間隔で検査画像を撮像する請求項１３〜１５のいずれかに記載のアルミニウム押出形材の外観検査方法。