WO2021106767A1 - 表面検査装置および形状矯正装置、並びに表面検査方法および形状矯正方法 - Google Patents

表面検査装置および形状矯正装置、並びに表面検査方法および形状矯正方法 Download PDF

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surface inspection
shape
deformation
amount
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PCT/JP2020/043332
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達彦 川上
定岡　紀行
千春 立川目
田中　秀一
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日立Astemo株式会社
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    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures

Definitions

  • the present invention relates to a surface inspection device and a shape correction device for inspecting the surface of an object to be inspected, and a surface inspection method and a shape correction method.
  • Patent Document 1 states that the stylus is measured by a specified distance in a direction parallel to the measurement surface.
  • the magnitude in the normal direction on the measurement surface of the stylus displacement vector including the parallel movement to be moved with respect to the surface and the displacement amount and the displacement direction of the stylus position with respect to the probe is set to a predetermined pushing amount. It is stated that the position of the probe relative to the measurement surface is repeated, including the orthogonal movement that moves the probe in the normal direction of the measurement surface calculated from the difference between the current stylus position and the past stylus position. There is.
  • Die casting is a casting method in which molten metal such as an aluminum alloy is press-fitted into a precision mold to form a thin-walled, high-strength casting.
  • Molded products manufactured by such injection molding methods such as die casting may warp or bend the product itself. Therefore, in the manufacturing process of a molded product, the warp or bend of the molded product may be corrected by applying a pressing force in the opposite direction with a press device.
  • the surface shape of the product after straightening should be measured and the subsequent straightening conditions should be adjusted appropriately, or the shape of the product before straightening should be measured and based on the measurement results. It is desirable to determine and implement the correction conditions.
  • the stylus is measured by scanning while contacting the stylus with the measuring surface and sequentially reading the coordinates and the inclination of the stylus to measure the shape of the measuring surface.
  • the stylus can be operated smoothly and highly accurate shape measurement is realized. ing.
  • the shape measuring device described in Patent Document 1 has a problem that it takes time to measure the shape because the stylus is scanned while being in contact with the stylus.
  • warping or bending of the molded product occurs because the plastic deformation is not uniformly performed when the dimensions of the product are made in the manufacturing process, and the residual stress and strain distribution remain. This is due to changes in the operating conditions of manufacturing equipment and the physical characteristics of materials.
  • An object of the present invention is to provide a surface inspection device and a shape straightening device capable of evaluating the shape of a molded product such as a die-cast product with high accuracy in a shorter time than before, and a surface inspection method and a shape straightening method. And.
  • the present invention includes a plurality of means for solving the above problems, and to give an example thereof, a point measuring unit for measuring the position of a predetermined point set on the surface of the object to be inspected and the object to be inspected.
  • a surface measuring unit that measures the shape of a predetermined surface including the plurality of predetermined points by simultaneously measuring the positions of a plurality of points, the position of the predetermined point measured by the point measuring unit, and the surface measuring unit. It is characterized by including a calculation unit for obtaining the amount of deformation of the object to be inspected from the reference shape based on the measured normal direction of the predetermined surface.
  • the shape of a molded product can be evaluated with high accuracy in a shorter time than in the conventional case. Issues, configurations and effects other than those mentioned above will be clarified by the description of the following examples.
  • FIG. 1 It is a system block diagram of the surface inspection apparatus according to Example 1 of this invention. It is a schematic diagram of the measurement by the point measurement sensor of the data acquisition part of the surface inspection apparatus of Example 1. FIG. It is a schematic diagram of the measurement by the surface measurement sensor of the data acquisition part of the surface inspection apparatus of Example 1. FIG. It is explanatory drawing of the method of calculating the amount of deformation from the reference shape of the body to be inspected by the surface inspection apparatus of Example 1.
  • FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of calculating a normal vector at a predetermined point of an inspected object from the surface measurement data of the inspected object by the surface inspection apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 1 It is a flowchart which shows a series of procedures of the surface inspection method according to Example 1 of this invention. It is a system block diagram of the surface inspection apparatus according to Example 2 of this invention. It is a figure which shows the time-series change of the amount of deformation from the reference shape with respect to the number of manufactured individuals by the surface inspection apparatus of Example 2.
  • FIG. 2 It is a flowchart which shows a series of procedures of the surface inspection method by Example 2.
  • FIG. It is a system block diagram of the surface inspection apparatus according to Example 3 of this invention. It is a schematic diagram of the shape correction part of the surface inspection apparatus of Example 3.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a series of procedures of the surface inspection method according to the third embodiment.
  • the molded product is not limited to the cast product produced by die casting, and can be applied to the cast product produced by various other methods. Further, the material is not limited to metal, and can be applied to resin and the like.
  • Example 1 of the surface inspection apparatus and the surface inspection method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of a surface inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of measurement of a predetermined point 102 of the inspected body 101 by the point measurement sensor 201.
  • FIG. 3 is a schematic view of measurement of a predetermined surface 103 including a predetermined point 102 of the inspected body 101 by the surface measurement sensor 202.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method of calculating the amount of deformation of the object to be inspected 101 from the reference shape.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of calculating a normal vector at a predetermined point 102 of the inspected body 101 from the surface measurement data 306 of the inspected body 101.
  • the surface inspection device 1 is a device for inspecting the surface of the object to be inspected 101 (see FIG. 2), and is a data acquisition unit 2, a deformation amount calculation unit 3, a surface data determination unit 4, and a storage device 11. , And a display device 10.
  • the data acquisition unit 2 acquires the position data at the predetermined point 102 and the surface measurement data of the predetermined surface 103 including the predetermined point 102 on the surface of the object 101 to be inspected, and stores the acquired data in the deformation amount calculation unit 3 and the storage device. Output to 11.
  • the predetermined point 102 is not limited to one point, and may refer to a plurality of points.
  • the data acquisition unit 2 includes a point measurement sensor 201, a surface measurement sensor 202, a robot 203, an inspection stage 204, and a transfer mechanism 205.
  • the point measurement sensor 201 is a measuring device that measures the position of a predetermined point 102 set on the surface of the object to be inspected 101, and is, for example, an optical measuring instrument such as a laser displacement meter or a white interferometer, or a contact type shape measurement. Although it is a device, it is particularly desirable that it is a contact-type sensor that comes into contact with the object to be inspected 101 in terms of measurement accuracy.
  • the point measurement sensor 201 is installed at the tip of the robot 203, for example.
  • the robot 203 By driving the robot 203 to move the point measurement sensor 201 relative to the object to be inspected 101 and sequentially reading the distance between the point measurement sensor 201 and the predetermined point 102 of the object to be inspected, the location of the object to be inspected 101 The position data of the fixed point 102 can be obtained.
  • the surface measurement sensor 202 is a measuring device that measures the shape of a predetermined surface 103 including a plurality of predetermined points 102 by simultaneously measuring the positions of a plurality of points of the object to be inspected 101.
  • a 3D scanner, a laser displacement meter, and a surface measurement sensor 202 For example, a 3D scanner, a laser displacement meter, and a surface measurement sensor 202.
  • it is an optical measuring device such as a stereo camera, it is desirable that it is a non-contact type sensor that measures the shape without contacting the object to be inspected 101 in terms of measurement speed.
  • the surface measurement sensor 202 is also installed at the tip of the robot 203, for example, like the point measurement sensor 201.
  • the surface measurement sensor 202 and the point measurement sensor 201 are arranged in parallel with the tip of the robot 203.
  • the predetermined point 102 to be measured by the point measurement sensor 201 can be set to a place where the frequency of deformation such as warpage is high in the case of the object 101 to be inspected. Further, it can be appropriately determined according to various conditions such as a point on a plane at a predetermined distance from a frequently used place and a position at a predetermined distance from an end or a corner.
  • the range of the predetermined surface 103 to be measured by the surface measurement sensor 202 is determined so that the index indicating the variation in the positions of the plurality of points included in the predetermined surface 103 is equal to or less than a certain threshold value.
  • the variation in the positions of the plurality of points included in the predetermined surface 103 is reduced, and the variation in the direction of the normal vector of the predetermined surface 103 estimated from the positions of the plurality of points included in the predetermined surface 103 becomes large. Can be suppressed.
  • the number of points included in the predetermined surface 103 can be secured to some extent, the variation of individual positions can be offset, and the accuracy can be ensured.
  • the range of the predetermined surface 103 is determined so that the range is the maximum when the index indicating the variation in the positions of the plurality of points included in the predetermined surface 103 is equal to or less than a certain threshold value.
  • the robot 203 is configured so that the positions and angles of the point measurement sensor 201 and the surface measurement sensor 202 can be adjusted so that the point measurement sensor 201 and the surface measurement sensor 202 can measure the shape of the object 101 to be inspected from various angles. There is. This prevents the data acquisition unit 2 from having to include a plurality of point measurement sensors 201 and surface measurement sensors 202.
  • the robot 203 can use a biaxial movement mechanism capable of translating the object to be inspected 101.
  • a mechanism capable of three-axis movement can be used so that the inspected body 101 can be scanned from various directions.
  • the inspection stage 204 is a space for placing the inspected body 101.
  • the inspected body 101 is placed on the inspection stage 204 by the hands of an inspector or by using a robot or an articulated arm that grips the inspected body 101.
  • the inspection stage 204 can be provided with a mechanism capable of adjusting the position and angle of the object to be inspected 101 while keeping the position and angle of the point measurement sensor 201 fixed.
  • the inspection stage 204 is not shown in FIGS. 2 and 3, it is confirmed that the mechanism for fixing the position and angle of the inspected object 101 and that the inspected object 101 is correctly placed in the position and angle.
  • a sensor for confirmation may be provided.
  • the inspection stage 204 may be provided with a detachable member for fixing the inspected body 101 according to the size and shape of the inspected body 101. Since the inspection stage 204 can attach and detach such a member, the data acquisition unit 2 can obtain surface measurement data 306 for a plurality of types of objects 101 to be inspected.
  • the transport mechanism 205 moves the inspected object 101 mounted on the inspection stage 204 within the measurement range of the point measurement sensor 201 or the surface measurement sensor 202. Further, after the measurement is completed, the inspected body 101 is moved to a position where the inspector can easily take it, or to a position where a robot or an articulated arm holding the inspected body 101 can take out the inspected body 101.
  • the surface measurement sensor 202 is a measuring machine such as a laser displacement meter that acquires the surface shape of the inspected object 101 by an optical cutting method
  • the surface measurement sensor 202 is moved relative to the inspected object 101. It can be configured to measure the shape of the object to be inspected 101.
  • the surface measurement sensor 202 can be moved by the robot 203, or the inspected object 101 can be moved by the scanning mechanism provided on the inspection stage 204.
  • the deformation amount calculation unit 3 obtains the normal direction of the predetermined surface 103 from the surface measurement data measured by the surface measurement sensor 202. Then, using the position data of the predetermined point 102 of the inspected object 101 measured by the point measurement sensor 201 and the data in the normal direction, the amount of deformation of the inspected object 101 from the reference shape is obtained, and the obtained deformation amount is obtained. Is output to the surface data determination unit 4.
  • the deformation amount calculated by the deformation amount calculation unit 3 is, for example, the absolute value (magnitude) of the difference between the surface shape of the inspected body 101 and the reference shape of the inspected body 101.
  • the reference shape data of the inspected object 101 is, for example, reference data for the surface shape of the inspected object obtained from sound product data and design data, and is stored in the storage device 11.
  • the amount of deformation may be, for example, a distance from the reference position of the inspected object 101 or a distance from a surface composed of a plurality of reference positions.
  • the deformation amount calculation unit 3 has the object to be inspected at a predetermined point 102.
  • the amount of deformation from the reference shape of 101 is calculated.
  • the amount of deformation from the reference shape is calculated based on the size of the displacement vector 303 from the reference shape 301 at the predetermined point 102 of the inspected body 101 and the normal vector 302 at the predetermined point 102 of the inspected body 101.
  • the displacement vector 303 of the displacement of the predetermined point 102 of the inspected object 101 from the reference shape 301 is acquired in advance with the distance between the point measurement sensor 201 acquired by the point measurement sensor 201 and the predetermined point 102 of the inspected object 101. It is calculated by taking the difference between the distance between the point measurement sensor 201 and the reference shape 301. Alternatively, it may be calculated by acquiring the distance between the point measurement sensor 201 and another predetermined point 102 of the inspected object 101 in advance and taking the difference from the distance.
  • the normal vector 302 at the predetermined point 102 of the inspected body 101 extracts the predetermined surface 103 including the predetermined point 102 of the inspected body 101 from the surface measurement data 306 acquired by the surface measurement sensor 202. And calculate.
  • the displacement vector 303 from the reference shape 301 of the inspected object 101 is formed on the vector 304 projected in the normal vector 302 direction and the predetermined surface 103. It can be decomposed into the projected vector 305.
  • the magnitude of the vector 304 projecting the displacement vector 303 in the direction of the normal vector 302 can be obtained by (magnitude of the displacement vector 303) ⁇ Cos ⁇ using ⁇ in FIG.
  • the vector 304 projected in the normal vector 302 direction represents a displacement vector in the direction perpendicular to the inspected object 101. Therefore, it can be said that the vector 304 projected in the normal vector 302 direction represents the amount of deformation of the inspected object 101 from the reference shape in consideration of the influence of the positional deviation of the corresponding point due to the deformation of the inspected object 101.
  • the magnitude of the vector 305 projecting the displacement vector 303 onto the predetermined surface 103 can be obtained by (magnitude of the displacement vector 303) ⁇ Sin ⁇ using ⁇ in FIG.
  • the vector 305 projected onto the predetermined surface 103 represents a displacement vector in the horizontal direction with respect to the inspected body 101, and can be said to be a component corresponding to the warp of the inspected body 101 among the deformations.
  • the alignment of the point measurement data of the predetermined point 102 measured by the point measurement sensor 201 and the surface measurement data of the predetermined surface 103 measured by the surface measurement sensor 202 is, for example, a surface. This is performed by specifying the surface measurement data 306 at the position of the predetermined point 102 by deforming the surface measurement data 306 of the predetermined surface 103 measured by the measurement sensor 202 according to the data of the sound product and the design data using a template. It can, but of course is not limited to this method.
  • the surface data determination unit 4 determines whether or not the inspected body 101 is a sound product (that is, is a non-defective product) based on the amount of deformation of the inspected body 101 from the reference shape obtained by the deformation amount calculation unit 3. Whether or not it is a defective product) is determined to determine whether or not there is an abnormality in the shape of the inspected body 101.
  • the deformation amount calculation unit 3 and the surface data determination unit 4 are composed of a computer.
  • This computer is composed of an arithmetic unit such as a CPU for performing arithmetic operations using various data and processing results, a storage device 11, a display device 10, an input / output interface (omitted for convenience of illustration), and the like.
  • the arithmetic unit performs data processing according to the program stored in the storage device 11. Further, this computer can display the data processing result of the arithmetic unit, such as the determination result of the surface data determination unit 4, on the display device 10.
  • the operation control processing executed by the computers constituting the deformation amount calculation unit 3 and the surface data determination unit 4 may be integrated into one program or may be divided into a plurality of programs, respectively. It may be a combination of. Further, a part or all of the program may be realized by dedicated hardware or may be modularized.
  • the display device 10 is a device for displaying the determination result of the surface data determination unit 4, the data acquired by the surface inspection device 1, and the calculation result, and is a display device such as a liquid crystal display.
  • a touch panel type display device that also serves as an input device can be used.
  • the storage device 11 is a device for storing the determination result of the surface data determination unit 4, the data acquired by the data acquisition unit 2, and the result calculated by the deformation amount calculation unit 3, and is a semiconductor memory such as a flash memory or an HDD. Is a recording medium such as a magnetic disk.
  • the storage device 11 also records various parameters and setting values for controlling the operation of each device of the surface inspection device 1, various computer programs for executing various display processes, and the like.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a series of procedures of the surface inspection method according to the present embodiment.
  • the surface inspection method according to this embodiment is preferably executed by the surface inspection apparatus 1 shown in FIG. Further, the surface inspection method according to the present embodiment is preferably carried out in order to confirm the degree of effect of the straightening press after the straightening treatment when the object to be inspected 101 is a die-cast cast product. It is not particularly limited after the correction process.
  • the data acquisition unit 2 acquires the position data of the predetermined point 102 of the inspected body 101 and the surface measurement data 306 of the predetermined surface including the predetermined point 102 of the inspected body 101 (step).
  • This step S11 is a point measurement step for measuring the positions of predetermined points 102 set on the surface of the object to be inspected 101, and a plurality of predetermined points 102 by simultaneously measuring the positions of a plurality of points of the object to be inspected 101. It corresponds to a surface measurement step of measuring the shape of the predetermined surface 103 including the surface.
  • the data acquisition unit 2 stores the point measurement data and the surface measurement data acquired in the previous step S11 in the storage device 11 (step S12).
  • the deformation amount calculation unit 3 performs arithmetic processing for obtaining the difference between the position data of the predetermined point 102 of the inspected body 101 and the position data of the reference shape of the inspected body 101, and performs the calculation process to obtain the surface shape and the reference of the inspected body 101.
  • the difference value from the shape is obtained (step S13).
  • step S13 the amount of deformation of the inspected object 101 from the reference shape is obtained based on the position of the predetermined point 102 measured in the point measurement step and the normal direction of the predetermined surface 103 measured in the surface measurement step. Corresponds to a calculation step.
  • the surface data determination unit 4 determines whether or not there is an abnormality in the shape of the inspected object 101 based on the amount of deformation of the inspected object 101 from the reference shape obtained in the previous step S13 (step). S14).
  • the surface data determination unit 4 determines that the surface shape of the object 101 to be deformed from the reference shape is larger than the threshold value, and determines that the surface shape is abnormal. Judge that there is no abnormality in the surface shape.
  • This threshold value can be arbitrarily set in advance.
  • the surface data determination unit 4 determines whether or not there is an abnormality in the shape of all the predetermined points 102 of the inspected body 101 (step S15), and if there is no abnormality in the shape of all the predetermined points 102, the inspected body is inspected. It is determined that 101 is a sound product, and the process proceeds to step S17.
  • the surface data determination unit 4 outputs a determination result that the shape of the inspected body 101 is normal and the inspected body 101 is a sound product to the display device 10 (step S17). After that, the process proceeds to step S18.
  • step S15 in the determination of the presence or absence of an abnormality in the shape of all the predetermined points 102 of the inspected body 101 (step S15), if there is an abnormality in the shape of at least one predetermined point 102, the inspected body 101 is a defective product. Is determined, and the process proceeds to step S16.
  • the surface data determination unit 4 outputs a determination result that the shape of the inspected body 101 is abnormal and the inspected body 101 is a defective product to the display device 10 (step S16). After that, the process proceeds to step S18.
  • the surface data determination unit 4 stores each determination result in the storage device 11 (step S18).
  • the storage device 11 can also store other calculation results of the surface inspection device 1.
  • the surface inspection device 1 of the first embodiment of the present invention described above measures the positions of predetermined points 102 set on the surface of the inspected object 101, respectively, and the position of a plurality of points of the inspected object 101.
  • a surface measurement sensor 202 that measures the shape of a predetermined surface 103 including a plurality of predetermined points 102 by measuring at the same time, a position of the predetermined point 102 measured by the point measurement sensor 201, and a predetermined position measured by the surface measurement sensor 202.
  • a deformation amount calculation unit 3 for obtaining a deformation amount from the reference shape of the inspected body 101 based on the normal direction of the surface 103 is provided.
  • the amount of deformation of the inspected object 101 made of a molded product such as a die-cast product from the reference shape 301 can be evaluated with high accuracy in a shorter time than in the past, even though the number of measurement points is smaller than in the past. it can.
  • the amount of deformation in order to obtain the size of the vector 304 that projects the displacement vector from the reference shape of the object to be inspected 101 in the normal direction of the predetermined surface 103, it is necessary to grasp the value corresponding to the absolute amount of the amount of deformation. And more accurate deformation amount can be evaluated.
  • the amount of deformation by obtaining the magnitude of the vector 305 that projects the displacement vector from the reference shape of the inspected object 101 onto the predetermined surface 103, the value corresponding to the amount of warpage of the inspected object 101 can be grasped. Therefore, the amount of deformation can be evaluated with higher accuracy.
  • the point measurement sensor 201 is a contact type sensor that contacts the object to be inspected 101
  • the surface measurement sensor 202 is a non-contact type sensor that measures the shape without contacting the object to be inspected 101. Since the time required for the measurement of the object to be inspected 101 can be shortened, it contributes to obtaining the amount of deformation more quickly.
  • the time required for the measurement of the inspected object 101 can be shortened, so that the amount of deformation can be obtained more quickly. Contribute to.
  • the surface data determination unit 4 can reduce the inspection burden on the inspector by determining the presence or absence of an abnormality in the shape of the inspected object 101 based on the amount of deformation, and can manufacture a highly accurate molded product. It will be easier to manufacture than before.
  • FIG. 7 is a system configuration diagram of the surface inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a time-series change in the amount of deformation of the inspected body 101 from the reference shape 301 with respect to the number of manufactured individuals.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a series of procedures of the surface inspection method according to the present embodiment.
  • the surface inspection device 1A of this embodiment includes a tendency data determination unit 5 in addition to the surface inspection device 1 described in the first embodiment, and includes a deformation amount calculation unit 3 and a surface data determination unit.
  • the tendency data determination unit 5 constitutes the calculation unit.
  • the tendency data determination unit 5 analyzes the change tendency by analyzing the time-series change of the deformation amount from the reference shape of the object 101 to be inspected, and determines whether or not there is an abnormality in the change tendency of the deformation amount.
  • FIG. 8 plots the magnitudes of the vector 304 and / or the vector 305 projected in the direction of the normal vector 302 of the amount of deformation from the reference shape 301.
  • the tendency data determination unit 5 continuously monitors the magnitudes of the vectors 304 and 305, and when it detects the timing when the magnitudes of the vectors 304 and 305 exceed the threshold value, it determines that there is an abnormality. Output to the display device 10. As a result, it is possible to warn the worker when the bending of the object to be inspected gradually increases, and the worker receives this warning and inspects the equipment condition or updates the equipment condition at an appropriate time. be able to.
  • the threshold value includes, for example, a threshold value for issuing an alarm and N.I. G.
  • a plurality of threshold values such as a determination threshold value can be provided. Further, it is possible to calculate the time for reaching a threshold value of 1 or more from the transition of the amount of deformation, and output the timing at which maintenance or the like is likely to be required to be displayed on the display device 10.
  • the surface inspection method according to this embodiment is preferably performed by the surface inspection apparatus 1A.
  • Each step of the flowchart shown in FIG. 9 is basically the same as each step of the first embodiment shown in FIG. 6, but this flowchart is different from the flowchart of the first embodiment shown in FIG. This is a point including step S17A for determining whether or not there is an abnormality in the change tendency of the amount of deformation of the object 101 to be inspected from the reference shape 301.
  • the tendency data determination unit 5 analyzes the time-series change of the deformation amount of the inspected body 101 from the reference shape, analyzes the change tendency, and determines whether or not there is an abnormality in the change tendency of the deformation amount (step). S17A).
  • This step S17A corresponds to the trend determination step.
  • the criteria for determining the abnormality can be the determination using the threshold value as described above.
  • the surface inspection apparatus and surface inspection method of Example 2 of the present invention also have almost the same effects as the surface inspection apparatus and surface inspection method of Example 1 described above.
  • the surface inspection device 1A further includes a tendency data determination unit 5, analyzes the change tendency by analyzing the time-series change of the deformation amount, and determines whether or not there is an abnormality in the change tendency of the deformation amount to be inspected. It is possible to automatically determine whether or not there is an abnormality in the change tendency of the amount of deformation of the body 101 from the reference shape. As a result, the operator can quickly grasp the amount of deformation and also can quickly grasp the sign that the bending of the inspected object 101 gradually increases. Therefore, it becomes possible to take appropriate measures promptly as compared with the conventional case.
  • FIG. 10 is a system configuration diagram of the surface inspection apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic view of the shape correction unit 6.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a calibration curve for calculating the pushing amount of the pressing device from the deformation amount from the reference shape in the surface inspection device.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a series of procedures of the shape correction method according to the present embodiment.
  • the shape straightening device 7 of this embodiment corrects the deformation of the inspected body 101 based on the surface inspection device 1A shown in the second embodiment and the deformation amount measured by the surface inspection device 1A. It is equipped with a shape correction part.
  • the shape correction unit 6 calculates the pushing amount of the press device based on the deformation amount of the inspected body 101 from the reference shape, and corrects the inspected body 101 based on the obtained pushing amount.
  • the shape correction unit 6 drives the cylinder 602 by the servomotor 601 to push the movable mold 603 of the press device, and sandwiches the inspected body 101 between the movable mold 603 and the fixed mold 604. It is a device that corrects the shape of the object to be inspected 101 by pressing it.
  • the relationship between the amount of deformation from the reference shape 301 and the amount of pushing of the movable type 603 so that the warp or bend of the object to be inspected 101 becomes small is acquired in advance as a calibration curve, and this calibration curve is obtained.
  • the amount of deformation from the reference shape 301 into the amount of pushing of the movable type 603, the amount of pushing of the movable type 603 can be automatically set to an appropriate value.
  • the surface data of the object 101 to be inspected is acquired by the object 101 after the shape correction by the shape correction unit 6, so that the conditions of the shape correction unit 6 are reflected in the surface data. It is from the inspected body 101 whose shape has been corrected after the acquired inspected body 101.
  • the surface data of the object 101 to be inspected may be acquired before the shape correction or before or after the shape correction.
  • FIG. 10 describes a case where the shape straightening device 7 includes the surface inspection device 1A of the second embodiment as a surface inspection device, but the surface inspection device included in the shape straightening device 7 is the surface of the second embodiment.
  • the surface inspection device 1 of the first embodiment is not limited to the inspection device 1A. In this case, it is desirable that the shape correction unit 6 is connected to the surface data determination unit 4 or the deformation amount calculation unit 3.
  • the surface inspection method according to this embodiment is preferably performed by the shape straightening device 7.
  • each step of the flowchart shown in FIG. 13 is abnormal in the change tendency of the amount of deformation of the object 101 to be inspected from the reference shape 301 in step S17A. After determining whether or not there is, a step corresponding to each determination is executed, and a step for actually executing correction is added.
  • step S17A if it is determined in step S17A that there is no abnormality (step S17B), the process proceeds to step S17D.
  • step S17B if it is determined that there is an abnormality (step S17B), the process proceeds to step S17C, and the pushing amount of the movable type 603 of the shape correction unit 6 is changed based on the deformation amount calculated in step S13 (step S17B). Step S17C).
  • step S17D corresponds to a shape correction step that corrects the deformation of the object 101 to be inspected based on the amount of deformation measured in the surface inspection step.
  • the process directly shifts to step S17D after step S17 in FIG. 6, and the pushing amount of the movable type 603 is changed based on the measured deformation amount to be covered. It is desirable to perform a correction step that corrects the deformation of the inspection body 101.
  • the shape straightening device 7 of the third embodiment of the present invention is subject to the surface inspection device 1 of the first embodiment or the surface inspection device 1A of the second embodiment and the deformation amount measured by the surface inspection devices 1 and 1A. Since it is provided with a shape correction portion that corrects the deformation of the inspection body 101, the amount of deformation can be evaluated quickly and with high accuracy. Therefore, the movable push-in amount can be automatically set to an appropriate value based on the deformation amount evaluated accurately and quickly. As a result, it is possible to obtain the effect that the shape of a molded product such as a die-cast product can be corrected with high accuracy in a short time.
  • Displacement vector at a predetermined point of the inspected object 304 ... Displacement vector at a predetermined point of the inspected object Vector 305 projected in the normal direction of the predetermined surface ...
  • Vector 306 projecting the displacement vector at the predetermined point of the inspected object on the predetermined surface ...
  • Servo motor 602 ... Cylinder 603 . Movable type 604 ... Fixed type

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Abstract

成形品の形状を従来に比べて短時間で高精度に評価する表面検査装置および形状矯正装置、並びに表面検査方法および形状矯正方法を提供する。　被検査体１０１の表面に設定された所定点１０２の位置をそれぞれ計測する点計測センサ２０１と、被検査体１０１の複数点の位置を同時に計測することにより複数の所定点１０２を含む所定面１０３の形状を計測する面計測センサ２０２と、点計測センサ２０１で計測された所定点１０２の位置、および面計測センサ２０２で計測された所定面１０３の法線方向に基づいて、被検査体１０１の基準形状からの変形量を求める変形量演算部３と、を備えている。

Description

表面検査装置および形状矯正装置、並びに表面検査方法および形状矯正方法
　本発明は、被検査体の表面を検査するための表面検査装置および形状矯正装置、並びに表面検査方法および形状矯正方法に関する。
　スタイラスを測定面に沿って滑らかに走査し、高精度かつ高速な形状測定を実現するための技術の一つとして、特許文献１には、測定面と平行な方向へ指定した距離だけスタイラスを測定面に対して移動させる平行移動と、プローブに対するスタイラスの位置の変位量と変位方向とを含むスタイラス変位ベクトルの測定面に法線方向の大きさが予め定められた押込み量の設定値になるように、プローブを現在のスタイラス位置と過去のスタイラス位置との差から算出される測定面の法線方向に移動させる直交移動とを含む、プローブの測定面に対する相対位置を繰り返す、ことが記載されている。
特開２０１４－１１５１０５号公報
　ダイカスト鋳造は、アルミニウム合金などの溶融金属を精密な金型に圧入して、薄肉で強度の高い鋳物を成形する鋳造方式である。
　このようなダイカスト鋳造などの射出成形法により製造された成形品には、製品自体の反りや曲がりなどが発生することがある。このため、成形品の製造プロセスにおいては、成形品の反りや曲がりに対して逆方向の押圧力をプレス装置で加えることで矯正することがある。
　この矯正を高精度に実施するためには、矯正後の製品の表面形状を測定し、以降の矯正条件を適正に調整することや、矯正前の製品の形状を測定し、測定結果に基づいて矯正条件を決定・実行することが望まれる。
　表面形状を測定する技術の一環として、上述の特許文献１では、測定面にスタイラスを接触させながら走査し、順次座標とスタイラスの傾きを読み取ることにより測定面の形状を測定して、スタイラスを測定面と平行な方向へ指定した距離だけ移動させる平行移動と、プローブを測定面の法線方向に移動させる直交移動とを繰り返すことで、スタイラスを滑らかに操作し、高精度な形状測定を実現している。
　しかしながら、特許文献１に記載の形状測定装置は、スタイラスを接触させながら走査させるため、形状の測定に時間がかかる、という課題がある。
　ここで、成形品の反りや曲がりは、製造工程において製品の寸法を作り込む際に塑性変形が均一に行われずに、残留応力やひずみ分布が残存することで発生する。これは、製造設備の運転条件や、素材の物性条件の変化に起因するものである。
　このため、連続して製造される製品の反りや曲がりをオンラインで測定し、反りや曲がりが次第に大きくなってきたら、製造設備の運転条件を調整することが望ましい。ここで、特許文献１に記載の形状測定装置では、形状の測定に時間がかかるため、連続して製造される製品の反りや曲がりをオンラインで測定するのは困難である、あるいはネックボトルとなる、との課題がある。
　このような課題は、矯正前の表面形状を測定して矯正に反映する場合においても同様である。
　本発明は、ダイカスト品等の成形品の形状を従来に比べて短時間で高精度に評価することができる表面検査装置および形状矯正装置、並びに表面検査方法および形状矯正方法を提供することを目的とする。
　本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、被検査体の表面に設定された所定点の位置をそれぞれ計測する点計測部と、前記被検査体の複数点の位置を同時に計測することにより前記複数の所定点を含む所定面の形状を計測する面計測部と、前記点計測部で計測された前記所定点の位置、および前記面計測部で計測された前記所定面の法線方向に基づいて、前記被検査体の基準形状からの変形量を求める演算部と、を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、成形品の形状を従来に比べて短時間で高精度に評価することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
本発明の実施例１による表面検査装置のシステム構成図である。 実施例１の表面検査装置のデータ取得部の点計測センサによる測定の模式図である。 実施例１の表面検査装置のデータ取得部の面計測センサによる測定の模式図である。 実施例１の表面検査装置での被検査体の基準形状からの変形量を算出する方法の説明図である。 実施例１の表面検査装置での被検査体の面計測データから被検査体の所定点における法線ベクトルを算出する方法の説明図である。 本発明の実施例１による表面検査方法の一連の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例２による表面検査装置のシステム構成図である。 実施例２の表面検査装置での製造個体数に対する基準形状からの変形量の時系列変化を示す図である。 実施例２による表面検査方法の一連の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例３による表面検査装置のシステム構成図である。 実施例３の表面検査装置の形状矯正部の模式図である。 実施例３の表面検査装置での基準形状からの変形量からプレス装置の押込み量を算出するための校正曲線の一例を示す図である。 実施例３による表面検査方法の一連の手順を示すフローチャートである。
　以下に本発明の表面検査装置および形状矯正装置、並びに表面検査方法および形状矯正方法の実施例を、図面を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。
　また、以下の各実施例では、ダイカスト鋳造等により成形された鋳造品の表面を検査する装置と方法、および鋳造品の形状を矯正する装置と方法について説明するが、本発明における検査対象である成形品はダイカスト鋳造により作製した鋳造品に限られず、他の様々な手法により作製された鋳造品に対して適用することができる。また、材質も金属に限定されず、樹脂などにも適用することができる。
　＜実施例１＞　　本発明の表面検査装置および表面検査方法の実施例１について図１乃至図６を用いて説明する。
　最初に、表面検査装置の全体構成について図１乃至図５を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１による表面検査装置のシステム構成図である。図２は、点計測センサ２０１による被検査体１０１の所定点１０２の測定の模式図である。図３は、面計測センサ２０２による被検査体１０１の所定点１０２を含む所定面１０３の測定の模式図である。図４は、被検査体１０１の基準形状からの変形量を算出する方法を説明する図である。図５は、被検査体１０１の面計測データ３０６から被検査体１０１の所定点１０２における法線ベクトルを算出する方法の説明図である。
　図１において、表面検査装置１は、被検査体１０１（図２参照）の表面を検査するための装置であり、データ取得部２、変形量演算部３、表面データ判定部４、記憶装置１１、および表示装置１０を備えている。
　データ取得部２は、被検査体１０１の表面のうち所定点１０２における位置データ、および所定点１０２を含む所定面１０３の面計測データを取得し、取得したデータを変形量演算部３、記憶装置１１に出力する。なお、所定点１０２は、１点とは限らず、複数の点を指す場合もある。
　図２に示すように、データ取得部２は、点計測センサ２０１、面計測センサ２０２、ロボット２０３、検査ステージ２０４、および搬送機構２０５を備える。
　点計測センサ２０１は、被検査体１０１の表面に設定された所定点１０２の位置をそれぞれ計測する測定機器であり、例えばレーザ変位計、白色干渉計などの光学測定器、あるいは接触式の形状測定器であるが、特には、測定精度の面で被検査体１０１に接触する接触式のセンサであることが望ましい。
　この点計測センサ２０１は、図２に示すように、例えばロボット２０３の先端に設置されている。ロボット２０３を駆動して点計測センサ２０１を被検査体１０１に対して相対移動させて、点計測センサ２０１と被検査体の所定点１０２との距離を順次読み取ることにより、被検査体１０１の所定点１０２の位置データを得ることができる。
　面計測センサ２０２は、被検査体１０１の複数点の位置を同時に計測することにより複数の所定点１０２を含む所定面１０３の形状を計測する測定機器であり、例えば３Ｄスキャナ、レーザ変位計、およびステレオカメラなどの光学測定機であるが、測定速度の面で被検査体１０１に接触せずに形状を計測する非接触式のセンサであることが望ましい。
　この面計測センサ２０２も、図３に示すように、点計測センサ２０１と同様に、例えばロボット２０３の先端に設置される。好適には、面計測センサ２０２と点計測センサ２０１とはロボット２０３の先端に並列して配置されることが望ましい。ロボット２０３を駆動して面計測センサ２０２を被検査体１０１に対して相対的に移動させることにより、被検査体１０１の面計測データ３０６を得ることができる。
　これら点計測センサ２０１による計測と面計測センサ２０２による計測とは、同時に行われることが望ましい。
　点計測センサ２０１における測定対象である所定点１０２は、反りなどの変形が発生する頻度が高い箇所が既知の被検査体１０１の場合は、そのような頻度が高い箇所に設定することができる。また、頻度の高い箇所から所定の距離の平面の点や、端部や角部から所定の距離の位置など、様々な条件に応じて適宜決定することができる。
　また、面計測センサ２０２における測定対象である所定面１０３の範囲は、所定面１０３に含まれる複数の点の位置のばらつきを表す指標がある閾値以下となるように決定されるのが望ましい。これにより、所定面１０３に含まれる複数の点の位置のばらつきを小さくして、所定面１０３に含まれる複数の点の位置から推定される所定面１０３の法線ベクトルの方向のばらつきが大きくなることを抑制することができる。
　また、所定面１０３の範囲を狭くしすぎないことで、所定面１０３に含まれる点の数をある程度確保して、個々の位置のばらつきを相殺し、精度を担保することができる。
　したがって、所定面１０３の範囲は、所定面１０３に含まれる複数の点の位置のばらつきを表す指標がある閾値以下で、その範囲が最大となるように決定されるのが望ましい。
　ロボット２０３は、点計測センサ２０１および面計測センサ２０２が様々な角度から被検査体１０１の形状を計測できるように、点計測センサ２０１および面計測センサ２０２の位置と角度が調整可能に構成されている。これにより、データ取得部２は、複数台の点計測センサ２０１および面計測センサ２０２を備える必要を防いでいる。
　ロボット２０３は、例えば、被検査体１０１が平面状や直方体形状である場合は、被検査体１０１に対して平行移動可能な２軸移動の機構を用いることができる。また、被検査体１０１が複雑な形状の場合は、被検査体１０１を様々な方向からスキャンできるように３軸移動が可能な機構を用いることができる。
　検査ステージ２０４は、被検査体１０１を載置するためのスペースである。被検査体１０１は、検査員の手によって、または被検査体１０１を把持するロボットや多関節アームなどを用いて、検査ステージ２０４に載置される。検査ステージ２０４は、点計測センサ２０１の位置と角度を固定したままで被検査体１０１の位置と角度を調整できる機構を備えていることができる。
　検査ステージ２０４は、図２や図３には示していないが、被検査体１０１の位置と角度を固定するための機構や、被検査体１０１が位置と角度が正しく載置されていることを確認するためのセンサを備えてもよい。また、検査ステージ２０４は、被検査体１０１の大きさと形状に合わせて被検査体１０１を固定する部材を着脱可能に備えることもできる。検査ステージ２０４がこのような部材を着脱可能であることにより、データ取得部２は、複数品種の被検査体１０１に対して面計測データ３０６を得ることができる。
　搬送機構２０５は、検査ステージ２０４に載置された被検査体１０１を、点計測センサ２０１あるいは面計測センサ２０２の測定範囲内に移動させる。また、測定が終了した後に、検査員が取りやすい位置まで、あるいは被検査体１０１を把持するロボットや多関節アームなどが被検査体１０１を取り出せる位置まで被検査体１０１を移動させる。
　なお、面計測センサ２０２が、レーザ変位計などの、光切断法によって被検査体１０１の表面形状を取得する測定機である場合には、被検査体１０１に対して面計測センサ２０２を相対移動させて被検査体１０１の形状を計測するように構成することができる。このとき、ロボット２０３によって面計測センサ２０２を移動させる、あるいは検査ステージ２０４に設けた走査機構によって被検査体１０１を移動させることができる。
　図１に戻り、変形量演算部３は、面計測センサ２０２で計測された面計測データから所定面１０３の法線方向を求める。そのうえで、点計測センサ２０１で計測された被検査体１０１の所定点１０２の位置データ、およびこの法線方向のデータを用いて被検査体１０１の基準形状からの変形量を求め、求めた変形量を表面データ判定部４に出力する。
　変形量演算部３で演算する変形量は、例えば被検査体１０１の表面形状と被検査体１０１の基準形状との差分の値の絶対値（大きさ）である。被検査体１０１の基準形状のデータは、例えば健全品データや設計データから得られた、被検査体の表面形状についての基準となるデータであり、記憶装置１１に記憶されたものである。なお、変形量は、例えば被検査体１０１の基準位置からの距離、あるいは複数の基準位置からなる面との距離であってもよい。
　より具体的には、変形量演算部３は、図４に示すように、被検査体１０１に基準形状３０１に対してｚ軸の負方向の曲がりがある場合において、所定点１０２における被検査体１０１の基準形状からの変形量を算出する。基準形状からの変形量は、被検査体１０１の所定点１０２における基準形状３０１からの変位ベクトル３０３の大きさと被検査体１０１の所定点１０２における法線ベクトル３０２とに基づいて算出する。
　被検査体１０１の所定点１０２における基準形状３０１からの変位の変位ベクトル３０３は、点計測センサ２０１で取得した点計測センサ２０１と被検査体１０１の所定点１０２の距離と、あらかじめ取得しておいた点計測センサ２０１と基準形状３０１の距離との差分をとることにより、算出する。あるいは、あらかじめ点計測センサ２０１と被検査体１０１の他の所定点１０２の距離を取得しておき、その距離との差分をとることにより、算出してもよい。
　被検査体１０１の所定点１０２における法線ベクトル３０２は、図５に示すように、面計測センサ２０２で取得した面計測データ３０６から、被検査体１０１の所定点１０２を含む所定面１０３を抽出し、算出する。
　被検査体１０１の所定点１０２における法線ベクトル３０２を算出することにより、被検査体１０１の基準形状３０１からの変位ベクトル３０３は、法線ベクトル３０２方向に射影したベクトル３０４と、所定面１０３に射影したベクトル３０５と、に分解することができる。
　この変位ベクトル３０３を法線ベクトル３０２方向に射影したベクトル３０４の大きさは、図４中のθを用いると、（変位ベクトル３０３の大きさ）×Ｃｏｓθで求められる。
この法線ベクトル３０２方向に射影したベクトル３０４は、被検査体１０１に対して垂直方向の変位ベクトルを表す。したがって、法線ベクトル３０２方向に射影したベクトル３０４は、被検査体１０１の変形にともなう対応点の位置ずれの影響も考慮した被検査体１０１の基準形状からの変形量を表すと言える。
　また、変位ベクトル３０３を所定面１０３に射影したベクトル３０５の大きさは、図４中のθを用いると、（変位ベクトル３０３の大きさ）×Ｓｉｎθで求められる。この所定面１０３に射影したベクトル３０５は、被検査体１０１に対して水平方向の変位ベクトルを表しており、変形のうち、被検査体１０１の反りに相当する成分といえる。
　ここで、変形量演算部３において、点計測センサ２０１で計測された所定点１０２の点計測データと面計測センサ２０２で計測された所定面１０３の面計測データとの位置合わせは、例えば、面計測センサ２０２で計測された所定面１０３の面計測データ３０６を健全品のデータや設計データに合わせてテンプレートを用いて変形することで所定点１０２の位置における面計測データ３０６を特定することにより行うことができるが、もちろんこの方法に限定されるものではない。
　表面データ判定部４は、変形量演算部３が求めた、被検査体１０１の基準形状からの変形量に基づいて、被検査体１０１が健全品であるか否か（すなわち、良品であるか不良品であるか）を判定することで被検査体１０１の形状の異常の有無を判定する。
　これら変形量演算部３、表面データ判定部４は、コンピュータで構成される。このコンピュータは、各種データおよび処理結果等を用いた演算を行うためのＣＰＵ等の演算装置と、記憶装置１１、表示装置１０、入出力インターフェース（図示の都合上省略）等から構成されている。演算装置は、記憶装置１１に記憶されたプログラムに従ってデータ処理を行う。また、このコンピュータは、表面データ判定部４の判定結果など、演算装置のデータ処理結果を表示装置１０に表示することができる。
　なお、変形量演算部３、表面データ判定部４を構成するコンピュータで実行される動作の制御処理は、１つのプログラムにまとめられていても、それぞれが複数のプログラムに別れていてもよく、それらの組み合わせでもよい。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェアで実現してもよく、モジュール化されていても良い。
　表示装置１０は、表面データ判定部４の判定結果や、表面検査装置１が取得したデータや演算した結果を表示するための装置であり、液晶ディスプレイ等の表示機器である。なお、入力装置を兼ねたタッチパネル式の表示装置とすることができる。
　記憶装置１１は、表面データ判定部４の判定結果や、データ取得部２が取得したデータ、変形量演算部３が演算した結果を記憶するための装置であり、フラッシュメモリ等の半導体メモリやＨＤＤ等の磁気ディスク等の記録媒体である。この記憶装置１１には、表面検査装置１の各機器の動作の制御用の各種パラメータや設定値、各種表示処理等を実行するための様々なコンピュータプログラム等についても記録されている。
　次に、本実施例に係る表面検査方法について図６を参照して説明する。図６は、本実施例による表面検査方法の一連の手順を示すフローチャートである。
　本実施例による表面検査方法は、図１に示した表面検査装置１により好適に実行される。また、本実施例による表面検査方法は、好適には、被検査体１０１がダイカスト鋳造品である場合には、矯正処理後に矯正プレスの効果の程度を確認するために実施することが望ましいが、矯正処理後に特に限定されるものではない。
　図６に示すように、まず、データ取得部２は、被検査体１０１の所定点１０２の位置データ、および被検査体１０１の所定点１０２を含む所定面の面計測データ３０６を取得する（ステップＳ１１）。本ステップＳ１１が、被検査体１０１の表面に設定された所定点１０２の位置をそれぞれ計測する点計測ステップ、および被検査体１０１の複数点の位置を同時に計測することにより複数の所定点１０２を含む所定面１０３の形状を面計測する面計測ステップに相当する。
　また、このステップＳ１１における点計測ステップと面計測ステップとは、同時に行うことが望ましい。
　次いで、データ取得部２は、先のステップＳ１１で取得した点計測データおよび面計測データを記憶装置１１に記憶する（ステップＳ１２）。
　次いで、変形量演算部３は、被検査体１０１の所定点１０２の位置データと被検査体１０１の基準形状の位置データとの差分を求める演算処理を行い、被検査体１０１の表面形状と基準形状との差分値を求める（ステップＳ１３）。このステップＳ１３が、点計測ステップで計測された所定点１０２の位置、および面計測ステップで計測された所定面１０３の法線方向に基づいて、被検査体１０１の基準形状からの変形量を求める演算ステップに相当する。
　次いで、表面データ判定部４は、先のステップＳ１３で求めた、被検査体１０１の基準形状からの変形量を基に、被検査体１０１の形状に異常があるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
　本ステップＳ１４では、表面データ判定部４は、被検査体１０１の基準形状からの変形量が閾値より大きければ、その表面形状に異常があると判定し、変形量が閾値以下であれば、その表面形状に異常がないと判定する。この閾値は、予め任意に定めることができる。
　その上で、表面データ判定部４は、被検査体１０１の全ての所定点１０２について形状の異常有無を判定し（ステップＳ１５）、全ての所定点１０２に形状に異常がなければ、被検査体１０１が健全品であると判定して処理をステップＳ１７に進める。
　次いで、表面データ判定部４は、被検査体１０１の形状に異常がなく、被検査体１０１は健全品であるという判定結果を表示装置１０に出力する（ステップＳ１７）。その後、処理をステップＳ１８に進める。
　これに対し、被検査体１０１の全ての所定点１０２の形状の異常有無の判定（ステップＳ１５）において、少なくとも１つの所定点１０２に形状の異常があれば、被検査体１０１が不良品であると判定し、処理をステップＳ１６に進める。
　次いで、表面データ判定部４は、被検査体１０１の形状に異常があり、被検査体１０１は不良品であるという判定結果を表示装置１０に出力する（ステップＳ１６）。その後、処理をステップＳ１８に進める。
　次いで、表面データ判定部４は、それぞれの判定結果を記憶装置１１に記憶する（ステップＳ１８）。記憶装置１１は、表面検査装置１のその他の演算結果も記憶することができる。
　次に、本実施例の効果について説明する。
　上述した本発明の実施例１の表面検査装置１は、被検査体１０１の表面に設定された所定点１０２の位置をそれぞれ計測する点計測センサ２０１と、被検査体１０１の複数点の位置を同時に計測することにより複数の所定点１０２を含む所定面１０３の形状を計測する面計測センサ２０２と、点計測センサ２０１で計測された所定点１０２の位置、および面計測センサ２０２で計測された所定面１０３の法線方向に基づいて、被検査体１０１の基準形状からの変形量を求める変形量演算部３と、を備えている。
　これによって、従来よりも少ない計測点数であるにもかかわらず、ダイカスト品等の成形品からなる被検査体１０１の基準形状３０１からの変形量を従来に比べて短時間で高精度に評価することできる。
　また、変形量として、被検査体１０１の基準形状からの変位ベクトルを所定面１０３の法線方向に射影したベクトル３０４の大きさを求めるため、変形量の絶対量に相当する値を把握することができ、より正確な変形量を評価することができる。
　更に、変形量として、被検査体１０１の基準形状からの変位ベクトルを所定面１０３に射影したベクトル３０５の大きさを求めることで、被検査体１０１の反りの量に相当する値を把握することができるため、より高い精度で変形量を評価することができる。
　また、点計測センサ２０１は、被検査体１０１に接触する接触式のセンサであり、面計測センサ２０２は、被検査体１０１に接触せずに形状を計測する非接触式のセンサであることにより、被検査体１０１の測定に要する時間を短く済ますことができるため、より速やかに変形量を求めることに寄与する。
　更に、点計測センサ２０１による計測と面計測センサ２０２による計測とが、同時に行われることによっても、被検査体１０１の測定に要する時間を短く済ますことができるため、より速やかに変形量を求めることに寄与する。
　また、表面データ判定部４は、変形量に基づいて被検査体１０１の形状の異常の有無を判定することで、検査員の検査負担を軽減することができ、高精度な成形品の製造を従来に比べて容易に製造することができるようになる。
　＜実施例２＞　　本発明の実施例２の表面検査装置および表面検査方法について図７乃至図９用いて説明する。図７は、本発明の実施例２による表面検査装置のシステム構成図である。図８は、製造個体数に対する被検査体１０１の基準形状３０１からの変形量の時系列変化を示す図である。図９は、本実施例による表面検査方法の一連の手順を示すフローチャートである。
　図７に示すように、本実施例の表面検査装置１Ａは、実施例１で説明した表面検査装置１に加えて傾向データ判定部５を備えており、変形量演算部３、表面データ判定部４に加えて、傾向データ判定部５が演算部を構成する。
　傾向データ判定部５は、被検査体１０１の基準形状からの変形量の時系列変化を分析することで変化傾向を分析し、変形量の変化傾向の異常有無を判定する。
　図８には、基準形状３０１からの変形量の法線ベクトル３０２方向に射影したベクトル３０４、および／またはベクトル３０５の大きさをプロットしている。
　より具体的には、傾向データ判定部５は、ベクトル３０４，３０５の大きさを連続的に監視し、ベクトル３０４，３０５の大きさが閾値を超えたタイミングを検知したら、異常ありという判定結果を表示装置１０に出力する。これにより、被検査体に曲がりが次第に大きくなった時期を作業者に警告することができ、作業者はこの警告を受けて、設備状態の点検、または設備条件の更新を適切な時期に実施することができる。
　なお、傾向データ判定部５では、閾値には、例えば警報を発する閾値や、Ｎ．Ｇ．判定する閾値など複数の閾値を設けることができる。また、変形量の推移から、１以上の閾値に到達する時間を演算し、メンテナンス等の対処が必要となりそうなタイミングを表示装置１０に出力して表示させることができる。
　次いで、本実施例における被検査体１０１の表面検査方法について図９を用いて説明する。本実施例による表面検査方法は、好適には、表面検査装置１Ａにより実行される。
　図９に示したフローチャートの各ステップは、基本的には図６に示した実施例１の各ステップと同じであるが、本フローチャートが図６に示した実施例１のフローチャートと異なるのは、被検査体１０１の基準形状３０１からの変形量の変化傾向の異常有無を判定するステップＳ１７Ａを備える点である。
　ステップＳ１７の後、傾向データ判定部５は、被検査体１０１の基準形状からの変形量の時系列変化を分析して変化傾向を分析し、変形量の変化傾向の異常有無を判定する（ステップＳ１７Ａ）。このステップＳ１７Ａが、傾向判定ステップに相当する。異常判定の基準などは、上述のような閾値を用いた判定などとすることができる。
　その他の構成・動作は前述した実施例１の表面検査装置および表面検査方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
　本発明の実施例２の表面検査装置および表面検査方法においても、前述した実施例１の表面検査装置および表面検査方法とほぼ同様な効果が得られる。
　また、表面検査装置１Ａが、更に傾向データ判定部５を備え、変形量の時系列変化を分析することで変化傾向を分析し、変形量の変化傾向の異常有無を判定することにより、被検査体１０１の基準形状からの変形量の変化傾向の異常有無を自動的に求めることができる。これにより、作業者は、迅速に変形量を把握できることに加えて、被検査体１０１の曲がりが次第に大きくなる予兆を迅速に把握することができる。このため、従来に比べて適切な処置を速やかに取ることができるようになる。
　＜実施例３＞　　本発明の実施例３の形状矯正装置および形状矯正方法について図１０乃至図１３を用いて説明する。図１０は、本発明の実施例３による表面検査装置のシステム構成図である。
図１１は、形状矯正部６の模式図である。図１２は、表面検査装置での基準形状からの変形量からプレス装置の押込み量を算出するための校正曲線の一例を示す図である。図１３は、本実施例による形状矯正方法の一連の手順を示すフローチャートである。
　図１０に示すように、本実施例の形状矯正装置７は、実施例２に示した表面検査装置１Ａと、表面検査装置１Ａで測定された変形量に基づいて被検査体１０１の変形を矯正する形状矯正部と、を備えている。
　形状矯正部６は、被検査体１０１の基準形状からの変形量に基づき、プレス装置の押込み量を算出し、求めた押込み量に基づいて被検査体１０１の矯正を実行する。
　図１１に示すように、形状矯正部６は、例えば、サーボモータ６０１によりシリンダー６０２を駆動させてプレス装置の可動型６０３を押込み、可動型６０３と固定型６０４の間に被検査体１０１を挟み押圧することで、被検査体１０１の形状を矯正する装置である。
　図１２に示すように、被検査体１０１の反りや曲がりが小さくなるような基準形状３０１からの変形量と可動型６０３の押込み量の関係をあらかじめ校正曲線として取得しておき、この校正曲線を用いて、基準形状３０１からの変形量を可動型６０３の押込み量に換算することで、可動型６０３の押込み量を自動で適正な値に設定することができる。
　本実施例においては、被検査体１０１の表面データの取得は形状矯正部６による形状矯正後の被検査体１０１に行われるため、形状矯正部６の条件が反映されるのは、表面データを取得した被検査体１０１以降に形状矯正が行われた被検査体１０１からとなる。
　なお、被検査体１０１の表面データの取得は、形状矯正前に行ってもよく、形状矯正の前後どちらとも行ってもよい。
　なお、図１０では、形状矯正装置７が表面検査装置として実施例２の表面検査装置１Ａを備えている場合について説明しているが、形状矯正装置７が備える表面検査装置は実施例２の表面検査装置１Ａに限られず、実施例１の表面検査装置１とすることができる。この場合は、形状矯正部６は表面データ判定部４、あるいは変形量演算部３に接続されることが望ましい。
　次いで、本実施例における被検査体１０１の形状矯正方法について図１３を用いて説明する。本実施例による表面検査方法は、好適には、形状矯正装置７により実行される。
　図１３に示したフローチャートの各ステップは、基本的には図９に示した実施例２の各ステップに加えて、ステップＳ１７Ａにおいて被検査体１０１の基準形状３０１からの変形量の変化傾向に異常があるか否か判定した後にそれぞれ判定に即したステップが実行されるとともに、実際に矯正を実行するステップが追加されている。
　本実施例では、ステップＳ１７Ａにおいて異常がないと判定（ステップＳ１７Ｂ）された場合は処理をステップＳ１７Ｄに進める。
　これに対し、異常があると判定（ステップＳ１７Ｂ）された場合は処理をステップＳ１７Ｃに進め、ステップＳ１３で演算された変形量に基づいて形状矯正部６の可動型６０３の押込み量を変更する（ステップＳ１７Ｃ）。
　その後、形状矯正部６は、ステップＳ１７Ｃで変更された可動型６０３の押込み量、あるいは元の可動型６０３の押込み量を用いて被検査体１０１の矯正を実行する（ステップＳ１７Ｄ）。その後、処理をステップＳ１８に進める。このステップＳ１７Ｄが、表面検査ステップで測定された変形量に基づいて被検査体１０１の変形を矯正する形状矯正ステップに相当する。
　なお、実施例１の表面検査装置を備えている場合は、図６のステップＳ１７の後にステップＳ１７Ｄに直接移行して、測定された変形量に基づいて可動型６０３の押込み量を変更し、被検査体１０１の変形を矯正する矯正ステップを実行することが望ましい。
　表面検査装置や表面検査方法の他の構成・動作は前述した実施例１，２の表面検査装置や表面検査方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
　本発明の実施例３の形状矯正装置７は、前述した実施例１の表面検査装置１あるいは実施例２の表面検査装置１Ａと、表面検査装置１，１Ａで測定された変形量に基づいて被検査体１０１の変形を矯正する形状矯正部と、を備えているため、速やかにかつ高精度にその変形量を評価できる。このため、正確にかつ迅速に評価された変形量に基づき、可動型の押込み量を自動で適正な値に設定することができる。これにより、ダイカスト品等の成形品の形状を短時間で高精度に矯正することができる、との効果が得られる。
　＜その他＞　　なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。
　また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。
１，１Ａ…表面検査装置
２…データ取得部
３…変形量演算部（演算部）
４…表面データ判定部（演算部）
５…傾向データ判定部（演算部）
６…形状矯正部
７…形状矯正装置
１０…表示装置
１１…記憶装置
１０１…被検査体
１０２…被検査体の所定点
１０３…被検査体の所定点を含む所定面
２０１…点計測センサ（点計測部）
２０２…面計測センサ（面計測部）
２０３…ロボット
２０４…検査ステージ
２０５…搬送機構
３０１…基準形状
３０２…被検査体の所定点における法線ベクトル
３０３…被検査体の所定点における変位ベクトル
３０４…被検査体の所定点における変位ベクトルを所定面の法線方向に射影したベクトル
３０５…被検査体の所定点における変位ベクトルを所定面に射影したベクトル
３０６…被検査体の面計測データ
６０１…サーボモータ
６０２…シリンダー
６０３…可動型
６０４…固定型

Claims (16)

  1. 　被検査体の表面に設定された所定点の位置をそれぞれ計測する点計測部と、
    　前記被検査体の複数点の位置を同時に計測することにより前記複数の所定点を含む所定面の形状を計測する面計測部と、
    　前記点計測部で計測された前記所定点の位置、および前記面計測部で計測された前記所定面の法線方向に基づいて、前記被検査体の基準形状からの変形量を求める演算部と、を備えた　ことを特徴とする表面検査装置。
  2. 　請求項１に記載の表面検査装置において、
    　前記演算部は、前記変形量として、前記被検査体の基準形状からの変位ベクトルを前記所定面の法線方向に射影したベクトルの大きさを求める　ことを特徴とする表面検査装置。
  3. 　請求項１に記載の表面検査装置において、
    　前記演算部は、前記変形量として、前記被検査体の基準形状からの変位ベクトルを前記所定面に射影したベクトルの大きさを求める
    　ことを特徴とする表面検査装置。
  4. 　請求項１に記載の表面検査装置において、
    　前記演算部は、前記変形量の時系列変化を分析することで変化傾向を分析し、前記変形量の変化傾向の異常有無を判定する
    　ことを特徴とする表面検査装置。
  5. 　請求項１に記載の表面検査装置において、
    　前記点計測部は、前記被検査体に接触する接触式のセンサであり、
    　前記面計測部は、前記被検査体に接触せずに形状を計測する非接触式のセンサである
    　ことを特徴とする表面検査装置。
  6. 　請求項１に記載の表面検査装置において、
    　前記点計測部による計測と前記面計測部による計測とが、同時に行われる
    　ことを特徴とする表面検査装置。
  7. 　請求項１に記載の表面検査装置において、
    　前記演算部は、前記変形量に基づいて、前記被検査体の形状の異常の有無を判定する　ことを特徴とする表面検査装置。
  8. 　請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表面検査装置と、
    　前記表面検査装置で測定された前記変形量に基づいて前記被検査体の変形を矯正する形状矯正部と、を備えた
    　ことを特徴とする形状矯正装置。
  9. 　被検査体の表面に設定された所定点の位置をそれぞれ計測する点計測ステップと、
    　前記被検査体の複数点の位置を同時に計測することにより前記複数の所定点を含む所定面の形状を面計測する面計測ステップと、
    　前記点計測ステップで計測された前記所定点の位置、および前記面計測ステップで計測された前記所定面の法線方向に基づいて、前記被検査体の基準形状からの変形量を求める演算ステップと、を有する
    　ことを特徴とする表面検査方法。
  10. 　請求項９に記載の表面検査方法において、
    　前記変形量として、前記被検査体の基準形状からの変位ベクトルを前記所定面の法線方向に射影したベクトルの大きさを求める
    　ことを特徴とする表面検査方法。
  11. 　請求項９に記載の表面検査方法において、
    　前記変形量として、前記被検査体の基準形状からの変位ベクトルを前記所定面に射影したベクトルの大きさを求める
    　ことを特徴とする表面検査方法。
  12. 　請求項９に記載の表面検査方法において、
    　前記被検査体の基準形状からの変形量の時系列変化を分析して変化傾向を分析し、前記変形量の変化傾向の異常有無を判定する傾向判定ステップを更に有する
    　ことを特徴とする表面検査方法。
  13. 　請求項９に記載の表面検査方法において、
    　前記点計測ステップでは、前記被検査体に接触して前記所定点の位置を計測し、
    　前記面計測ステップでは、前記被検査体に接触せずに形状を計測する
    　ことを特徴とする表面検査方法。
  14. 　請求項９に記載の表面検査方法において、
    　前記点計測ステップによる計測と前記面計測ステップによる計測とを、同時に行う
    　ことを特徴とする表面検査方法。
  15. 　請求項９に記載の表面検査方法において、
    　前記演算ステップでは、前記変形量に基づいて、前記被検査体の形状の異常の有無を判定する
    　ことを特徴とする表面検査方法。
  16. 　請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の表面検査方法の各ステップと、
    　前記表面検査ステップで測定された前記変形量に基づいて前記被検査体の変形を矯正する形状矯正ステップと、を有する
    　ことを特徴とする形状矯正方法。
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