JP6685777B2 - 部材の検査装置及び部材の補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、航空機や自動車などを構成する各種の部材における表面の不良を検出するための部材の検査装置、検出した不良部を補修する部材の補修方法に関するものである。

例えば、航空機や自動車などを構成する各種の部材は、金属部品、樹脂部品、複合材部品などがあり、その形状に加工した後、表面に下地塗装と本塗装を行う。このとき、下地塗装後や本塗装後に、部材の表面に不良個所がないかどうかの検査を実施している。この検査は、作業者が塗装後の部材の表面を目視確認することで実施している。

ところが、多数の部材に対して作業者が個別に目視による検査作業を行うことは、重労働であって作業者に係る負担が大きく、また、作業時間も長くなってしまい、作業性が良くない。そこで、部材の検査作業を自動化することが、例えば、下記特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたワークの加工方法は、ワークが搬送される搬送ラインの検査ステーションとその下流の加工ステーションに検査用ロボットと加工用ロボットを夫々配置し、検査用ロボットによりワークの表面状態を検査し、検知した加工が必要な加工部位に対して検査用ロボットによりマーキングを施すものである。

特開昭６２−２７９９３１号公報

上述した特許文献１のワークの加工方法では、ワークの表面状態を検査し、検知した加工が必要な加工部位に対してマーキングを施している。ところが、ワークにおける加工が必要な加工部位は、その不良形状により補修方法が相違する。例えば、不良形状が凹部形状である場合、凹部に補修材を埋め込む必要があり、不良形状が凸部形状である場合、凸部を研磨して除去する必要がある。そのため、ワークの加工が必要な加工部位にマーキングを行うだけでは、その後、作業者がマーキングされた加工部位の形状を確認し、補修作業を選択しなければならず、作業性がよくないという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、検査作業や補修作業における作業性の向上を図る部材の検査装置及び部材の補修方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の部材の検査装置は、部材の被検査面に対して光を照射する照射装置と、前記被検査面における前記光の照射部を撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された撮影画像に基づいて不良個所を検出する不良検出装置と、前記不良検出装置により検出された前記不良個所における形状種別を行う判定装置と、を備えることを特徴とするものである。

従って、照射装置が部材の被検査面に光を照射すると、撮像装置が被検査面における光の照射部を撮像し、不良検出装置が撮影画像に基づいて不良個所を検出し、判定装置が不良個所における形状種別を行う。そのため、不良個所の形状に応じて異なるマーキングなど実施することができ、作業者は、不良個所の形状を特定することで、不良個所の形状に応じた最適な補修処理を実施することができ、その結果、検査作業や補修作業における作業性の向上を図ることができる。

本発明の部材の検査装置では、補修材を供給する補修材供給装置が設けられ、前記判定装置は、前記不良個所が凹部であると判定したとき、前記補修材供給装置により前記凹部に補修材を供給することを特徴としている。

従って、不良個所が凹部であるとき、補修材供給装置が凹部に補修材を供給することで、作業者は、凹部に供給された補修材の形状を整えるだけで不良個所を補修することができ、補修作業における作業性の向上を図ることができる。

本発明の部材の検査装置では、前記判定装置は、前記不良個所が凹部であると判定したとき、前記補修材供給装置により前記凹部に前記凹部の容積より多量の補修材を供給することを特徴としている。

従って、不良個所が凹部であるとき、補修材供給装置が凹部の容積より多量の補修材を凹部に供給することで、作業者は、凹部から盛り上がった補修材を除去するだけで不良個所を補修することができ、補修作業における作業性の向上を図ることができる。

本発明の部材の検査装置では、前記判定装置は、前記不良個所が凹部であると判定したとき、前記凹部の容積を計測し、前記補修材供給装置により前記凹部に前記凹部の容積以上の量の補修材を供給することを特徴としている。

従って、不良個所が凹部であるとき、補修材供給装置が凹部の容積以上の量の補修材を凹部に供給することで、凹部に対して補修材が不足したり、多過ぎたりすることはなく、作業者は、凹部の形状を整えるだけで不良個所を容易に短時間で補修することができる。

本発明の部材の検査装置では、前記不良個所に対してマーキングを行うマーキング装置が設けられ、前記判定装置は、前記不良個所が凹部でないと判定したとき、前記マーキング装置により前記不良個所にマーキングを行うことを特徴としている。

従って、不良個所が凹部でないとき、不良個所にマーキングを行うことで、作業者は、不良個所が凹部以外の不良形状であると特定することができ、迅速に不良個所の形状に応じた最適な補修処理を実施することができる。

また、本発明の部材の補修方法は、部材の被検査面に対して光を照射する工程と、前記光の照射部を撮像する工程と、撮影画像に基づいて不良個所を検出する工程と、前記不良個所が凹部であるかどうかを判定する工程と、前記不良個所が前記凹部であるときに前記凹部に補修材を供給する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、部材の被検査面に光を照射し、被検査面における光の照射部を撮像し、撮影画像に基づいて不良個所を検出し、不良個所が凹部であるときには、この凹部に補修材を供給する。そのため、作業者は、不良個所である凹部に供給された補修材の形状を整えるだけでよく、その結果、検査作業や補修作業における作業性の向上を図ることができる。

本発明の部材の検査装置及び部材の補修方法によれば、部材の被検査面の不良個所を検出し、この不良個所における形状種別を行うので、作業者は、不良個所の形状を特定することで、不良個所の形状に応じた最適な補修処理を実施することができ、その結果、検査作業や補修作業における作業性の向上を図ることができる。

図１は、本実施形態の部材の検査装置を表す平面図である。 図２は、部材の検査装置を表す正面図である。 図３は、部材の検査方法を表すフローチャートである。 図４−１は、部材の不良形状を表す概略図である。 図４−２は、部材の不良形状を表す概略図である。 図４−３は、部材の不良形状を表す概略図である。 図５−１は、部材の補修作業を表す概略図である。 図５−２は、部材の補修作業を表す概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の部材の検査装置及び部材の補修方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本実施形態の部材の検査装置を表す平面図、図２は、部材の検査装置を表す正面図である。

本実施形態において、図１及び図２に示すように、部材の検査装置１０は、部材１００の被検査面（表面）１０１に対して不良個所を検出するものである。部材１００は、表面に下地塗装が施された後、その上に本塗装が施されて製品となる。本実施形態の部材の検査装置１０は、下地塗装が施された後の部材１００の表面の不良個所を検出する。部材の検査装置１０は、照明装置１１と、撮像装置１２と、不良検出装置１３及び判定装置１４を有する制御装置１５と、表示装置１６と、多関節ロボット１７とを備えている。

支持盤２１は、床面に水平をなして設置され、上面部に平坦な支持面２２が形成され、この支持面２２上に検査する部材１００を載置可能となっている。また、支持盤２１は、幅方向（Ｙ方向）の両側に長手方向（Ｘ方向）に沿ってガイドレール２３が固定されている。移動体２４は、平面視が枠状をなし、幅方向（Ｙ方向）の両側にそれぞれ脚部２５が設けられ、各脚部２５の下端部に設けられたガイド部材（例えば、ローラ）２６がガイドレール２３に沿って移動自在となっている。そのため、移動体２４は、支持盤２１の（Ｘ方向）に沿って移動自在となっている。

支持部材２７は、移動体２４の中央部に固定され、移動体２４と一体に移動自在となっている。支持部材２７は、照明装置１１と撮像装置１２が装着されている。照明装置１１は、部材１００の被検査面１０１に対して光を照射するものである。この場合、照明装置１１は、部材１００の被検査面１０１の全域にわたって光を照射することができる。

照射装置１１は、複数（本実施形態では、２個）の照明器３１，３２により構成され、照明器３１，３２は、支持部材２７の外周部に設けられている。照明器３１，３２は、異なる２方向に向けて光を照射可能となっている。即ち、照明器３１は、支持部材２７におけるＹ方向の一側部に固定され、Ｙ方向の他側部側に向けて所定の照射角度で支持面２２に向けて光を照射可能となっている。照明器３２は、支持部材２７におけるＸ方向の一側部に固定され、Ｘ方向の他側部側に向けて所定の照射角度で支持面２２に向けて光を照射可能となっている。

撮像装置１２は、被検査面１０１における光の照射部を撮像するものである。撮像装置１２は、支持部材２７の下部に設けられている。この場合、撮像装置１２は、部材１００の被検査面１０１の全域にわたって撮像することができる。この撮像装置１２は、１個（または、複数であってもよい。）のラインカメラであって、被検査面１０１における光の照射部を撮像する。

そのため、照射装置１１が所定の照射角度で部材１００の被検査面１０１の全域にわたって光を照射したとき、被検査面１０１に凹凸があると、凹凸が陰影として表れる。撮像装置１２は、被検査面１０１における光の照射部を撮像することで、この凹凸により陰影を撮影する。

支持部材２７は、照明装置１１及び撮像装置１２の出入力部３３が設けられている。この出入力部３３は、有線または無線により制御装置１５に接続されており、各種データのやり取りが可能となっている。

制御装置１５は、不良検出装置１３と判定装置１４を有している。不良検出装置１３は、撮像装置１２により撮像された撮影画像に基づいて不良個所を検出するものであり、判定装置１４は、不良検出装置１３により検出された不良個所における形状種別を行うものである。

図４−１から図４−３は、部材の不良形状を表す概略図である。部材１００の被検査面１０１に形成される不良個所としては、凹部、凸部、塗装不良が考えられる。図４−１に示すように、部材１００の表面に凹部１００ａが形成されていると、一定厚さの下地塗装１１１が施されても、表面に凹部１１１ａが表れる。また、図４−２に示すように、部材１００の表面に凸部１００ｂが形成されていると、一定厚さの下地塗装１１１が施されても、表面に凸部１１１ｂが表れる。更に、図４−３に示すように、部材１００の表面が平坦であったとしても、一定厚さの下地塗装１１１が施されないと、表面に微細な凹凸部１１１ｃが表れる。

不良検出装置１３は、撮像装置１２により撮像された撮影画像に基づいて凹部１１１ａ、凸部１１１ｂ、凹凸部１１１ｃを不良個所として検出する。そして、判定装置１４は、不良検出装置１３により検出された不良個所が凹部１１１ａであるか、それ以外、つまり、凸部１１１ｂや凹凸部１１１ｃであるかを判定する。

具体的に、照射装置１１が所定の照射角度で部材１００の被検査面１０１に光を照射すると、被検査面１０１の凹凸が陰影として表れる。撮像装置１２は、この凹凸により形成された陰影を撮影して制御装置１５に出力する。不良検出装置１３は、撮像装置１２により撮像された撮影画像に基づいて、例えば、二値化処理により陰影を検出し、この陰影の大きさにより不良個所を検出する。この場合、凹部１１１ａ、凸部１１１ｂ、凹凸部１１１ｃは、その長さや深さにより、陰影の大きさが相違することから、予め実験により不良個所と判定する陰影の大きさの判定値を設定しておく。不良検出装置１３は、陰影の大きさがこの判定値より大きいとき、不良個所として検出する。

判定装置１４は、不良検出装置１３が不良箇所として検出した陰影の形状と大きさに応じて凹部１１１ａ、凸部１１１ｂ、凹凸部１１１ｃの判定処理を行う。具体的に、凹部１１１ａと凸部１１１ｂとでは、陰影の形状が相違する。また、凹部１１１ａ及び凸部１１１ｂと凹凸部１１１ｃでは、陰影の大きさや数が相違する。ここでも、予め実験により凹部１１１ａ及び凸部１１１ｂと凹凸部１１１ｃとを差別化する大きさの判定値を設定しておく。判定装置１４は、陰影の大きさがこの判定値より大きいとき、凹部１１１ａまたは凸部１１１ｂであると判定し、または、陰影における凹凸形状が連続していると凹凸部１１１ｃであると判定する。

制御装置１５は、表示装置１６が接続されている。表示装置１６は、不良検出装置１３が検出した不良個所と、判定装置１４が判定した凹部１１１ａ、凸部１１１ｂ、凹凸部１１１ｃを表示する。作業者は、表示装置１６の表示内容により部材１００の補修が必要であるかどうかを確認する。

また、部材の検査装置１０は、移動体２４に多関節ロボット１７が装着されている。この多関節ロボット１７は、多関節アーム４１を有しており、多関節アーム４１の先端部に補修材供給ガン（補修材供給装置）４２と、マーキングガン（マーキング装置）４３が装着されている。補修材供給ガン４２は、下地塗装材（補修材）を噴射して凹部１１１ａに供給することができる。マーキングガン４３は、凸部１１１ｂや凹凸部１１１ｃに対してマーキング材を噴射してマーキングを行うことができる。

即ち、制御装置１５は、判定装置１４の判定結果に応じて多関節ロボット１７を制御可能である。制御装置１５は、不良個所が凹部１１１ａであるとき、補修材供給ガン４２により下地塗装材を凹部１１１ａに供給する。一方、制御装置１５は、不良個所が凸部１１１ｂや凹凸部１１１ｃであるとき、マーキングガン４３によりマーキング材を凸部１１１ｂや凹凸部１１１ｃに供給する。

この場合、制御装置１５は、判定装置１４が判定した不良個所が凹部１１１ａであるとき、補修材供給ガン４２により凹部１１１ａに対して、この凹部１１１ａの容積より多量の下地塗装材を供給する。この場合、実験等により不良個所として形成される凹部１１１ａの最大容積を把握し、供給する規定量を設定しておき、補修材供給ガン４２が規定量の下地塗装材を凹部１１１ａに供給する。また、制御装置１５は、判定装置１４が判定した不良個所が凹部１１１ａであるとき、陰影の大きさから凹部１１１ａの容積を推定し、推定した凹部１１１ａの容積から供給する規定量を設定し、補修材供給ガン４２が規定量の下地塗装材を凹部１１１ａに供給してもよい。

ここで、本実施形態の部材の補修方法について、図３のフローチャートを用いて説明する。図３は、部材の検査方法を表すフローチャート、図５−１及び図５−２は、部材の補修作業を表す概略図である。

本実施形態の部材の補修方法は、部材１００の被検査面１０１に対して光を照射する工程と、光の照射部を撮像する工程と、撮影画像に基づいて不良個所を検出する工程と、不良個所が凹部１１１ａであるかどうかを判定する工程と、不良個所が凹部１１１ａであるときに凹部１１１ａに下地塗装材を供給する工程と、不良個所が凹部１１１ａでないときに不良個所にマーキング材を供給する工程とを有している。

図３に示すように、ステップＳ１１にて、部材１００の表面に下地塗装が施された被検査面１０１に対する不良検出処理を実行する。即ち、移動体２４を支持盤２１に対して所定の速度で走行させ、このとき、照射装置１１が部材１００の被検査面１０１に対して光を照射し、撮像装置１２がこの光の照射部を撮像し、出入力部３３を介して撮影画像を制御装置１５に出力する。

ステップＳ１２にて、不良検出装置１３は、撮影画像に基づいて不良個所を検出する。ここで、不良検出装置１３が不良個所を検出しない（Ｎｏ）と、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、不良検出装置１３が不良個所を検出する（Ｙｅｓ）と、ステップＳ１３にて、判定装置１４は、検出した不良個所が凹部１１１ａであるかどうかを判定する。ここで、制御装置１５は、判定装置１４が不良個所は凹部１１１ａであると判定（Ｙｅｓ）すると、ステップＳ１４にて、補修材供給ガン４２により凹部１１１ａに下地塗装材を供給する。

即ち、図５−１に示すように、補修材供給ガン４２は、凹部１１１ａに向けて下地塗装材を噴射することで、凹部１１１ａは、内部に下地塗装材１２１が充填されて山盛り状態となる。そして、ステップＳ１５にて、部材１００の被検査面１０１の表面加工処理を実施することで、図５−２に示すように、凹部１１１ａから突出した下地塗装材１２１を除去し、下地塗装材１２１の表面１２１ａを部材１００の表面と均一にする。

一方、ステップＳ１３にて、制御装置１５は、判定装置１４が不良個所は凹部１１１ａでないと判定（Ｎｏ）すると、ステップＳ１６にて、マーキングガン４３により凸部１１１ｂや凹凸部１１１ｃにマーキング材を供給する。そして、ステップＳ１７にて、不良個所に対して補修処理を行う。例えば、凸部１１１ｂに対しては、突出した下地塗装材を除去して部材１００の表面と均一にする。また、凹凸部１１１ｃに対しては、必要に応じて下地塗装材を塗布し、表面を研磨して部材１００の表面と均一にする。

このように本実施形態の部材の検査装置にあっては、部材１００の被検査面１０１に対して光を照射する照射装置１１と、被検査面１０１における光の照射部を撮像する撮像装置１２と、撮像装置１２により撮像された撮影画像に基づいて不良個所を検出する不良検出装置１３と、不良検出装置１３により検出された不良個所における形状種別を行う判定装置１４とを設けている。

従って、照射装置１１が部材１００の被検査面１０１に光を照射すると、撮像装置１２が被検査面１０１における光の照射部を撮像し、不良検出装置１３が撮影画像に基づいて不良個所を検出し、判定装置１４が不良個所における形状種別を行う。そのため、不良個所の形状に応じて異なるマーキングなどを実施することができ、作業者は、不良個所の形状を特定することで、不良個所の形状に応じた最適な補修処理を実施することができ、その結果、検査作業や補修作業における作業性の向上を図ることができる。

本実施形態の部材の検査装置では、補修材としての下地塗装材１２１を供給する補修材供給ガン４２を設け、制御装置１５は、不良個所が凹部１１１ａであると判定したとき、補修材供給ガン４２により凹部１１１ａに下地塗装材１２１を供給する。従って、作業者は、凹部１１１ａに供給された下地塗装材１２１の形状を整えるだけで不良個所を補修することができ、補修作業における作業性の向上を図ることができる。

本実施形態の部材の検査装置では、制御装置１５は、不良個所が凹部１１１ａであると判定したとき、補修材供給ガン４２により凹部１１１ａに凹部１１１ａの容積より多量の下地塗装材１２１を供給する。従って、作業者は、凹部１１１ａから盛り上がった下地塗装材１２１を除去するだけで不良個所を補修することができ、補修作業における作業性の向上を図ることができる。

本実施形態の部材の検査装置では、制御装置１５は、不良個所が凹部１１１ａであると判定したとき、凹部１１１ａの容積を計測し、補修材供給ガン４２により凹部１１１ａに凹部１１１ａの容積以上の量の下地塗装材１２１を供給する。従って、凹部１１１ａに対して下地塗装材１２１が不足したり、多過ぎたりすることはなく、作業者は、凹部１１１ａの形状を整えるだけで不良個所を容易に短時間で補修することができる。

本実施形態の部材の検査装置では、不良個所に対してマーキングを行うマーキングガン４３を設け、制御装置１５は、不良個所が凹部１１１ａでないと判定したとき、マーキングガン４３により不良個所にマーキングを行う。従って、作業者は、不良個所が凹部１１１ａ以外の不良形状であると特定することができ、迅速に不良個所の形状に応じた最適な補修処理を実施することができる。

また、本実施形態の部材の補修方法にあっては、部材１００の被検査面１０１に対して光を照射する工程と、光の照射部を撮像する工程と、撮影画像に基づいて不良個所を検出する工程と、不良個所が凹部１１１ａであるかどうかを判定する工程と、不良個所が凹部１１１ａであるときに凹部１１１ａに下地塗装材１２１を供給する工程とを有する。

従って、作業者は、不良個所である凹部１１１ａに供給された下地塗装材１２１の形状を整えるだけでよく、その結果、検査作業や補修作業における作業性の向上を図ることができる。

なお、上述した実施形態では、補修材を下地塗装材１２１としたが、この構成に限定されるものではなく、下地塗装材１２１とは異なる材料の補修材を用いてもよい。また、本実施形態では、下地塗装が施された後の部材１００の被検査面１０１に対して検査を行ったが、下地塗装が施される前の部材１００の被検査面１０１に対して検査を行ったり、本塗装が施された後の部材１００の被検査面１０１に対して検査を行ったりしてもよい。

また、上述した実施形態では、支持盤２１に部材１００を載置し、照明装置１１と撮像装置１２が搭載された移動体２４を支持盤２１に対して走行させ、このときに部材１００の被検査面１０１に対して検査を行ったが、この構成に限定されるものではない。例えば、照明装置１１と撮像装置１２が搭載された支持部材２７を移動不能に固定し、支持盤２１に設けられた移動体２４に部材１００を載置し、部材１００を走行させて被検査面１０１に対して検査を行ってもよい。

１０ 部材の検査装置
１１ 照明装置
１２ 撮像装置
１３ 不良検出装置
１４ 判定装置
１５ 制御装置
１６ 表示装置
１７ 多関節ロボット
４２ 補修材供給ガン（補修材供給装置）
４３ マーキングガン（マーキング装置）
１００ 部材
１０１ 被検査面
１１１，１２１ 下地塗装材（補修材）
１１１ａ 凹部
１１１ｂ 凸部
１１１ｃ 凹凸部

Claims (6)

1. 部材の被検査面に対して光を照射する照射装置と、
   前記被検査面における前記光の照射部を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置により撮像された撮影画像に基づいて不良個所を検出する不良検出装置と、
   前記不良検出装置により検出された前記不良個所における形状種別を行う判定装置と、
   を備え、
   前記不良個所に対してマーキングを行うマーキング装置が設けられ、前記判定装置は、前記不良個所が凹部でないと判定したとき、前記マーキング装置により前記不良個所にマーキングを行う、
   ことを特徴とする部材の検査装置。
2. 補修材を供給する補修材供給装置が設けられ、前記判定装置は、前記不良個所が凹部であると判定したとき、前記補修材供給装置により前記凹部に補修材を供給することを特徴とする請求項１に記載の部材の検査装置。
3. 前記判定装置は、前記不良個所が凹部であると判定したとき、前記補修材供給装置により前記凹部に前記凹部の容積より多量の補修材を供給することを特徴とする請求項２に記載の部材の検査装置。
4. 前記判定装置は、前記不良個所が凹部であると判定したとき、前記凹部の容積を計測し、前記補修材供給装置により前記凹部に前記凹部の容積以上の量の補修材を供給することを特徴とする請求項２に記載の部材の検査装置。
5. 異なる２方向に向けて光を照射する２個の照明器により構成されて部材の被検査面に対して光を照射する照射装置と、
   前記被検査面における前記光の照射部を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置により撮像された撮影画像に基づいて不良個所を検出する不良検出装置と、
   前記不良検出装置により検出された前記不良個所における形状種別を行う判定装置と、
   補修材を供給する補修材供給装置と、
   前記不良個所に対してマーキングを行うマーキング装置と、
   多関節アームの先端部に前記補修材供給装置および前記マーキング装置が装着される多関節ロボットと、
   を備え、
   前記判定装置は、前記不良個所が凹部であると判定したとき、前記補修材供給装置により前記凹部に補修材を供給する、
   ことを特徴とする部材の検査装置。
6. 部材の被検査面に対して光を照射する工程と、
   前記光の照射部を撮像する工程と、
   撮影画像に基づいて不良個所を検出する工程と、
   前記不良個所が凹部であるかどうかを判定する工程と、
   前記不良個所が前記凹部であるときに前記凹部に補修材を供給する工程と、
   前記不良個所が凹部でないと判定したときに前記不良個所にマーキングを行う工程と、
   を有することを特徴とする部材の補修方法。

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