特開 2022-179347 検査システム及びその方法並びにプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022179347

(43)【公開日】2022-12-02

(54)【発明の名称】検査システム及びその方法並びにプログラム

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/393 20170101AFI20221125BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20221125BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20221125BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20221125BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20221125BHJP

【ＦＩ】

B29C64/393

B33Y50/02

B29C64/153

B33Y10/00

B33Y30/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022064487

(22)【出願日】2022-04-08

(31)【優先権主張番号】P 2021086249

(32)【優先日】2021-05-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】橘 孝洋

(72)【発明者】

【氏名】河野 亮

(72)【発明者】

【氏名】大坪 慶之

(72)【発明者】

【氏名】山科 勇輔

(72)【発明者】

【氏名】田中 章裕

(72)【発明者】

【氏名】木村 竜也

【テーマコード（参考）】

4F213

【Ｆターム（参考）】

4F213AC04

4F213AP12

4F213AR12

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL02

4F213WL12

4F213WL67

4F213WL85

4F213WL96

(57)【要約】

【課題】検査を効率化することのできる検査システム及びその方法並びにプログラムを提供する。
【解決手段】粉体を積層して形成する造形物の検査システム６０であって、それぞれの層の表面の画像を取得する取得部６１と、取得した画像に基づいて粉体の層の表面における欠陥部（凹部または凸部）及び欠陥部の位置を特定する特定部６３と、複数の層において、欠陥部が同じ位置に複数連続して発生した場合に、異常と判定する判定部６４とを備える。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

材料を積層して形成する造形物の検査システムであって、
それぞれの層の表面の画像を取得する取得部と、
前記画像に基づいて前記層の表面における欠陥部及び前記欠陥部の位置を特定する特定部と、
複数の層において、前記欠陥部が同じ位置に複数連続して発生した場合に、異常と判定する判定部と、
を備える検査システム。

【請求項2】

前記造形物は、粉体を熱源により固着して層が形成され、
前記判定部は、前記欠陥部が同じ位置に所定層数以上連続して発生した場合に、異常と判定し、
前記所定層数は、前記熱源により粉体を固着可能な積層方向の距離を所定距離として、前記所定距離以上の積層数に設定される請求項１に記載の検査システム。

【請求項3】

取得した前記画像に対して前記欠陥部を強調する画像処理を行う処理部を備え、
前記特定部は、前記画像処理が行われた画像に基づいて、前記欠陥部及び前記欠陥部の位置を特定する請求項１に記載の検査システム。

【請求項4】

前記画像処理は、前記表面の台形補正、前記表面のトリミング、コントラスト調整、二値化、一次微分、二次微分、輪郭抽出、及びノイズ除去の少なくともいずれか１つを含む請求項３に記載の検査システム。

【請求項5】

前記処理部は、前記欠陥部を含まない前記画像を基準画像として、前記画像に対して前記基準画像の白黒反転画像を重ね合わせる処理を行う請求項３に記載の検査システム。

【請求項6】

前記処理部は、前記欠陥部を含まない前記画像を基準画像として、前記画像に対して前記基準画像を差し引く処理を行う請求項３に記載の検査システム。

【請求項7】

前記処理部は、前記欠陥部を含まない前記画像を基準画像として、前記画像に対して前記基準画像を差し引き、輝度値が０以下となった箇所の輝度値を０とし、前記画像に対して前記基準画像の白黒反転画像を足し合わせ、輝度値が上限値以上となった箇所の輝度値を前記上限値とする処理を行う請求項３に記載の検査システム。

【請求項8】

材料を積層して形成する造形物の検査方法であって、
それぞれの層の表面の画像を取得する工程と、
前記画像に基づいて前記層の表面における欠陥部及び前記欠陥部の位置を特定する工程と、
複数の層において、前記欠陥部が同じ位置に複数連続して発生した場合に、異常と判定する工程と、
を有する検査方法。

【請求項9】

材料を積層して形成する造形物の検査プログラムであって、
それぞれの層の表面の画像を取得する処理と、
前記画像に基づいて前記層の表面における欠陥部及び前記欠陥部の位置を特定する処理と、
複数の層において、前記欠陥部が同じ位置に複数連続して発生した場合に、異常と判定する処理と、
をコンピュータに実行させるための検査プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、検査システム及びその方法並びにプログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＡＭ（Ａｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）製品は、材料を積層して製造される。ＡＭ製品の品質保証としては、Ｘ線検査などの非破壊検査が行われる場合がある。

【0003】

特にＰＢＦ（Ｐｏｗｄｅｒ Ｂｅｄ Ｆｕｓｉｏｎ：粉末床溶融結合法）では、造形中において、粉末敷設状態を確認することにより、検査が行われる場合もある（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６７０８７９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＡＭ製品の検査としてＸ線などの非破壊検査を行った場合、コストアップの一因となる可能性がある。
造形中において粉末敷設状態を記録した画像を人が判定する場合には、造形物につき画像が２万枚程度となることもあり、効率的に検査を行うこと困難である。

【0006】

特許文献１等のように、粉末敷設状態として造形面の画像データを用いて判定を行う場合には、１層の造形面のみで欠陥ありとして異常と判定すると、異常判定の層数が膨大となり確認作業の負担が増加する可能性がある。

【0007】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、検査を効率化することのできる検査システム及びその方法並びにプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の幾つかの実施形態における一態様に係る検査システムは、材料を積層して形成する造形物の検査システムであって、それぞれの層の表面の画像を取得する取得部と、前記画像に基づいて前記層の表面における欠陥部及び前記欠陥部の位置を特定する特定部と、複数の層において、前記欠陥部が同じ位置に複数連続して発生した場合に、異常と判定する判定部と、を備える。

【0009】

本開示の幾つかの実施形態における一態様に係る検査方法は、材料を積層して形成する造形物の検査方法であって、それぞれの層の表面の画像を取得する工程と、前記画像に基づいて前記層の表面における欠陥部及び前記欠陥部の位置を特定する工程と、複数の層において、前記欠陥部が同じ位置に複数連続して発生した場合に、異常と判定する工程と、を有する。

【0010】

本開示の幾つかの実施形態における一態様に係る検査プログラムは、材料を積層して形成する造形物の検査プログラムであって、それぞれの層の表面の画像を取得する処理と、前記画像に基づいて前記層の表面における欠陥部及び前記欠陥部の位置を特定する処理と、複数の層において、前記欠陥部が同じ位置に複数連続して発生した場合に、異常と判定する処理と、をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、検査を効率化することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示の一実施形態に係る造形装置の概略構成を示す図である。

【図2】本開示の一実施形態に係る造形層の形成の一例を示す図である。

【図3】本開示の一実施形態に係る造形層の形成の一例を示す図である。

【図4】本開示の一実施形態に係る造形層の形成の一例を示す図である。

【図5】本開示の一実施形態に係る検査システムのハードウェア構成の一例を示した図である。

【図6】本開示の一実施形態に係る検査システムが備える機能を示した機能ブロック図である。

【図7】本開示の一実施形態に係る画像処理の一例を示す図である。

【図8】本開示の一実施形態に係る画像処理が行われた画像の一例を示す図である。

【図9】本開示の一実施形態に係る欠陥部となる異常例の画像を示す図である。

【図10】本開示の一実施形態に係る異常判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。

【図11】本開示の一実施形態に係る第１処理の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本開示に係る検査システム及びその方法並びにプログラムの一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0014】

図１は、本開示の一実施形態に係る造形装置１０の概略構成を示す図である。
定盤２２及び柱２６は、ベース２１に固定されている。ベース２１は、上面が水平となるように設置されている。定盤２２の上面も水平となっている。そして、この定盤２２の上面がステージとなり、材料である粉体が敷き詰められ、造形層が形成される。定盤２２の上面の周縁全体にフランジ上の凸部２２ａが形成されている。凸部２２ａの外周面は造形槽２３の内側面と接触しており、定盤２２の上面及び造形槽２３の内側面にて囲われた空間において粉体を保持することができる。材料としての粉体は、例えば、金属材料やセラミック材料などの材料である。すなわち、造形装置１０はＰｏｗｄｅｒ Ｂｅｄ Ｆｕｓｉｏｎ（ＰＢＦ，粉末床溶融結合法）により造形物を形成する。

【0015】

造形槽２３の造形部３５に粉体が敷設され粉体層が形成される。そして、粉体層にレーザ３２を照射することで、粉体を溶解及び固着して造形層（硬化層）を形成する。本実施形態では、粉体を固着する熱源をレーザ３２として説明する。造形槽２３は、上下方向（積層方向）に移動可能とされており、一定量上昇させて、造形層を積層形成していく。具体的には、造形槽２３のフランジ部２３ａの上面が水平となるように、フランジ部２３ａの下面を支持部２４が支持している。そして、支持部２４は駆動部２５に連結されており、造形槽２３を上下方向に移動させる。駆動部２５は、柱２６に固定されており、例えばモータ等を備えている。

【0016】

レーザスキャナ２８は、造形部３５に形成された粉体層に対してレーザ３２を照射する。レーザスキャナ２８は、支持部２７に支持されており、水平面上においてレーザ３２を走査することができる。すなわち、水平面上の任意の箇所の粉体を選択的に加熱して固化することが可能である。レーザ３２はレーザ発振器で生成されて光ファイバを介してレーザスキャナ２８へ導入される。

【0017】

造形部３５において、粉体は形成部４１から供給される。例えば、配管５１及び配管４８は分岐４７を介して供給部４６に接続されており、減圧器４９で配管４８を介して供給部４６を減圧し、貯蔵部５０から配管５１を介して粉体が供給部４６へ供給される。そして、供給部４６から配管４５を介して分配器４４へ供給される。分配器４４では粉体を計量して、所定量の粉体を形成部４１の空隙４２へ供給する。そして、形成部４１は、水平方向（鉛直方向と直交する方向）へ移動して、造形部３５に粉体層を形成する。

【0018】

具体的には、造形物３７を形成する際、駆動部２５は造形槽２３を上方向に移動させ、これにより形成済みの造形面と造形槽２３のフランジ部２３ａの上面との間に段差が形成される。そして、形成部４１が水平方向に移動することで、固着して形成された造形層の最上層の上に新たに粉体層が形成される。このとき、粉体層の最上層とフランジ部２３ａの上面とが高さが等しくなる。そして、粉体層の所定領域にレーザ３２を照射して選択的に加熱して固化する。このようにして造形層が形成されていく。造形槽２３を上方向に移動して同様の動作を繰り返すことで、各造形層が積層されていく。

【0019】

さらに、造形装置１０には、カメラ５５が設けられている。カメラ５５は、例えばレーザスキャナ２８や支持部２７に支持されており、レーザスキャナ２８の近辺に設けられている。そして、造形部３５に対する撮影を行い、形成済みの造形面の画像を生成する。造形面とは、造形対象となっている層の表面である。撮影した画像は後述する検査システム６０において使用される。カメラ５５は、欠陥部Ｄに対する所望の検出分解能に基づいて仕様が設定される。撮影された画像は、例えば白黒画像である。すなわち、画像の各ピクセルにおいて、輝度値として０から上限値までの値が設定されている。上限値とは、８ビット（２５６階調）では２５５である。輝度値が０に近いほど黒く表示され、輝度値が上限値に近いほど白く表示される。欠陥部Ｄは、白く映る場合もあれば黒く映る場合もある。

【0020】

次に、各造形層の形成の一例について図２を用いて説明する。
例えば、図２に示すように、造形層Ａ１、造形層Ａ２、造形層Ａ３が形成されると、造形層Ａ４の造形が開始され、造形層Ａ３の上部に粉体が敷設される。これにより造形層Ａ４に対応して粉末層が形成される。そして、ビーム走査がされると、敷設された粉体が固着して造形層Ａ４が形成される。そして、次層である造形層Ａ５の造形が開始される。造形層Ａ５においても同様に、粉体が敷設されて粉末層が形成され、ビーム走査によって、粉体が固着して造形層Ａ５が形成される。このようにして、造形層が積層されて造形物が形成される。

【0021】

ここで、レーザ３２は、積層方向において、溶け込み深さの範囲にある粉体を固着可能である。レーザ３２の溶け込み深さとは、レーザ（熱源）３２によって粉体の溶解及び固着が可能な積層方向の距離（深さ）である。溶け込み深さは、最上層の表面から所定距離Ｌの深さとなる。このように、レーザ３２は、最上層の粉体を固着するだけでなく、より深い位置の粉体も固着可能である。例えば、１層分の厚さに対して、溶け込み深さ（すなわち所定距離Ｌ）は数倍大きい。

【0022】

次に、造形装置１０における検査システム６０について説明する。
検査システム６０は、造形物の検査を行う。例えば、図３に示すように、造形層Ｂ１、造形層Ｂ２、造形層Ｂ３が形成されると、造形層Ｂ４の造形が開始され、造形層Ｂ３の上部に粉末が敷設される。この時に欠陥部Ｄが発生したとする。欠陥部Ｄとは、造形面の表面における凹部である。造形面表面の高さは正常な場合にはほぼ均一になるものの、正常でない場合には、一部の表面の高さが低くなる（すなわち凹部）ことがあるため、この凹部を欠陥部（異常部）Ｄとする。例えば正常な層の表面（所定高さ）から所定値以上低い箇所を凹部の欠陥部Ｄとしても良い。この異常の具体例としては、粉末陥没、粉末ショート等である。そして、ビーム走査がされると、欠陥部Ｄの部分が表面欠陥となり、造形層表面に残留する。この状態で、造形層Ｂ５の形成のために粉末が敷設されると、表面欠陥を埋めつつ造形層Ｂ５に対して粉末が敷設される。そして、ビーム走査がされると、レーザ３２の溶け込み深さは造形層Ｂ５の積層高さよりも十分深いため、造形層Ｂ４の欠陥部Ｄの粉末も固着しつつ、造形層Ｂ５が形成される。すなわち、粉末欠陥は残留しなくなり、内部品質への影響が抑制される。

【0023】

一方で、図４に示すように、造形層Ｃ１、造形層Ｃ２、造形層Ｃ３が形成され、かつ連続して同じ位置に欠陥部Ｄが発生している場合に、造形層Ｃ３の上部の造形層Ｃ４の形成のために粉末が敷設され、この時に造形層Ｃ４にも欠陥部Ｄが発生したとする。そして、ビーム走査がされると、欠陥部Ｄの部分が表面欠陥となって、造形層表面に残留する。この状態で、造形層Ｃ５の形成のために粉末が敷設されると、表面欠陥を埋めつつ造形層Ｃ５に対して粉末が敷設される。そして、ビーム走査がされると、欠陥部Ｄの粉末も固着して、造形層Ｃ５が形成される。しかしながら、レーザ３２の溶け込み深さが届かない欠陥部Ｄの粉体は固着せず内部欠陥として残留してしまう。

【0024】

検査システム６０では、図３及び図４の事例を考慮して、効率的に造形物の検査が実行可能となっている。図３及び図４の例では凹部の欠陥を例として説明したが、凸部を欠陥部（異常部）Ｄとしてもよい。例えば正常な層の表面（所定高さ）から所定値以上高い箇所が凸部の欠陥部Ｄとなる。この異常の具体例としては、粉末落下やリコータ干渉である。欠陥部Ｄが凸部の場合であっても、局所的に敷設粉末量が増えるため、溶け込み深さが届かない部分が内部欠陥となる可能性がある。

【0025】

図５は、本実施形態に係る検査システム６０のハードウェア構成の一例を示した図である。
図５に示すように、検査システム６０は、コンピュータシステム（計算機システム）であり、例えば、ＣＰＵ１１０と、ＣＰＵ１１０が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２０と、各プログラム実行時のワーク領域として機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３０と、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１４０と、ネットワーク等に接続するための通信部１５０とを備えている。なお、大容量記憶装置としては、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）を用いることとしてもよい。これら各部は、バス１８０を介して接続されている。

【0026】

また、検査システム６０は、キーボードやマウス等からなる入力部や、データを表示する液晶表示装置等からなる表示部などを備えていてもよい。

【0027】

なお、ＣＰＵ１１０が実行するプログラム等を記憶するための記憶媒体は、ＲＯＭ１２０に限られない。例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等の他の補助記憶装置であってもよい。

【0028】

後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式でハードディスクドライブ１４０等に記録されており、このプログラムをＣＰＵ１１０がＲＡＭ１３０等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭ１２０やその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

【0029】

図６は、検査システム６０が備える機能を示した機能ブロック図である。図６に示されるように、検査システム６０は、取得部６１と、処理部６２と、特定部６３と、判定部６４とを備えている。

【0030】

取得部６１は、それぞれの層の表面の画像を取得する。具体的には、取得部６１は、造形中の造形層の表面（造形面）の画像を、層ごとに取得する。すなわち、造形物を構成する造形層のすべて（一部としても良い）に対して検査を行うこととなる。特に、画像は、粉末敷設状態が記録される。画像の撮影タイミングは、粉末敷設後であって固着前（すなわちビーム照射前）に行うことが好ましい。これは、凹部の欠陥は固着前でも固着後でも確認できる一方で、凸部の欠陥は固着前では確認できるものの、ビーム照射によってならされて（高さが一様になって）固着後では確認が困難となる可能性があるためである。すなわち、欠陥部が凹部であっても凸部であっても、固着前（ビーム照射前）に撮影を行うことで効果的に欠陥の判定を行うことが可能となる。しかしながら、粉末敷設状態がわかれば、ビーム照射により粉体を固着する前の画像でも、固着したあとの画像でもよい。

【0031】

処理部６２は、取得した画像に対して画像処理を行う。具体的には、処理部６２は、取得した画像に対して欠陥部Ｄを強調する画像処理（特徴部抽出）を行う。画像処理は、台形補正、トリミング、コントラスト調整、二値化、一次微分、二次微分、輪郭抽出、及びノイズ除去の少なくともいずれか１つである。欠陥部Ｄが強調される（欠陥部Ｄを判定しやすくする）画像処理であればその他の画像処理を用いても良い。

【0032】

図７は、画像処理の一例を示す図である。図７では、矢印の方向に画像処理が進む。まず、入力画像は撮影された画像である。カメラ５５で造形面を撮影する際に、カメラ５５の撮影方向は鉛直方向に対して傾きを持つ場合がある。このような場合には、画像に現れる造形面は、図７のように台形となる。このため、処理Ｐ１として、トリミング及び台形補正を行う。トリミングは、造形面以外の部分を画像から排除する処理である。台形補正は、台形に写っている造形面を正方形（真正面から撮影したかのように）へ補正する。

【0033】

そして、次に処理Ｐ２としてコントラスト調整を行い、処理Ｐ３として二値化（一次微分あるいは二次微分としてもよい）を行う。このようにすると欠陥部Ｄが浮き彫りとなってきて、更に処理Ｐ４として輪郭抽出を行う。この状態ではノイズも画像に含まれているため、処理Ｐ５としてノイズ除去を行う。ノイズ除去では、設定したサイズ（例えば面積）以下の欠陥部Ｄも除去されることとしても良い。このようにして、欠陥部Ｄが強調される。

【0034】

図８は、画像処理が行われた後の欠陥部Ｄが強調された画像の一例を示している。また、図８では、造形面（すなわち水平面）上の座標をｘ軸及びｙ軸で表している。このように、画像から欠陥部Ｄ及び欠陥部Ｄの位置（座標）が読み取れる。

【0035】

図９は、欠陥部Ｄとなる異常例の画像を示している。図９に示すように、リコータ干渉、粉末落下、粉末ショート、及び粉末陥没といった各異常が欠陥部Ｄとして画像に現れる。

【0036】

特定部６３は、画像（画像処理が行われた画像）に基づいて層の表面における欠陥部Ｄ及び欠陥部Ｄの位置を特定する。図８で示すように、画像には欠陥部Ｄが現れている。このため、特定部６３では、画像に基づいて各欠陥部Ｄと、それぞれの欠陥部Ｄの位置である造形面上の座標を特定する。欠陥部Ｄには範囲があるため、この範囲に含まれる座標が特定されることが好ましい。

【0037】

本実施形態では、撮影した画像に対して画像処理を行うこととしているが、画像処理をしなくても欠陥部Ｄ及び欠陥部Ｄの位置が特定できれば、画像処理を行わないこととしてもよい。

【0038】

判定部６４は、複数の層において、欠陥部Ｄが同じ位置に複数連続して発生した場合に、異常と判定する。前述のように、図３のように層単体で欠陥が発生していたとしても次層の形成過程で欠陥が治ってしまうこともあり、単層で異常判定をして確認作業を行うこととすると作業負担が大きい。一方で、前述の図４のように、欠陥が連続する場合には、レーザ３２の溶け込み深さでカバーできず内部欠陥が残留してしまう可能性もある。このため、判定部６４は、欠陥部Ｄが同じ位置に所定層数以上連続して発生した場合に、異常と判定する。すなわち、特定部６３で特定された各層の欠陥部Ｄの位置に基づいて、所定層数以上で座標が等しい位置に欠陥部Ｄが発生した場合に、異常と判定する。

【0039】

具体的には、図４に示すように、レーザ３２の溶け込み深さが所定距離Ｌである場合に、この所定距離Ｌで届かない位置に固着していない粉体があると、この粉体の領域が欠陥となってしまう。このため、所定層数を、該所定距離Ｌ以上の積層距離（積層方向の距離）となるように設定する。すなわち、所定層数分の造形層の積層方向の距離は、所定距離Ｌ以上となる。そして、判定部６４は、所定層数以上連続して同じ位置に欠陥部Ｄが発生した場合に異常が発生する可能性があると判定する。異常が発生する可能性があると判定した場合には、警告を検査員等に通知することとしてもよい。

【0040】

図４の例では、レーザ３２の溶け込み深さは所定距離Ｌであり、所定距離Ｌ以上の積層数は４層となる。このため、例えば所定層数は４層として設定される。図４のように、４層連続して同じ位置に欠陥が発生した場合には、内部欠陥が発生してしまうため、異常の判定がされる。なお、内部欠陥が発生したとしても大きさが許容範囲内であれば、所定層数を所定距離Ｌよりも大きい距離に対応して設定しても良い。

【0041】

このように複数の層の欠陥部Ｄに基づいて異常判定を行うことで、積層の過程で治る欠陥に対する異常判定を抑制して、検査を効率化することができる。例えば、異常が判定された後に、必要範囲に対して非破壊検査等をすることとしてもよい。このような場合には、非破壊検査の検査範囲を抑制することができる。

【0042】

次に、上述の検査システム６０による異常判定処理の一例について図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係る異常判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。図１０に示すフローは、例えば、造形層が形成されて画像が取得される度に実施される。画像が取得される度でなくても、各造形層に対応する画像を蓄積しておいて、造形後などに実施することとしてもよい。

【0043】

まず、画像撮影を行う（Ｓ１０１）。
次に、トリミング及び台形補正を行う（Ｓ１０２）。次に、コントラスト調整を行う（Ｓ１０３）。次に、二値化（一次微分や二次微分を行っても良い）を行う（Ｓ１０４）。そして、ノイズ除去を行う（Ｓ１０５）。すなわち、Ｓ１０２からＳ１０５が画像処理となる。

【0044】

次に、欠陥部Ｄを検出したか否かを判定する（Ｓ１０６）。例えば、画像における欠陥部Ｄと想定される領域の面積が閾値以上である場合に、この領域を欠陥部Ｄと判定する。なお、画像に基づいて欠陥部Ｄを判定することができれば、判定方法は限定されない。

【0045】

欠陥部Ｄを検出しない場合（Ｓ１０６のＮＯ判定）には、正常と判定する（Ｓ１０７）。
欠陥部Ｄを検出した場合（Ｓ１０６のＹＥＳ判定）には、欠陥部Ｄの座標を記録する（Ｓ１０８）。

【0046】

次に、所定層数連続で同一座標に欠陥部Ｄが発生したか否かを判定する（Ｓ１０９）。Ｓ１０９では、判定済の下層の造形層に対する欠陥部Ｄの座標の記録（Ｓ１０８の処理）を参照して判定を行う。

【0047】

所定層数連続で同一座標に欠陥部Ｄが発生していない場合（Ｓ１０９のＮＯ判定）には、異常と判定するのを保留する（Ｓ１１０）。

【0048】

所定層数連続で同一座標に欠陥部Ｄが発生した場合（Ｓ１０９のＹＥＳ判定）には、異常と判定する（Ｓ１１１）。

【0049】

このような処理によって、品質保証の劣化を抑制しつつ検査負担を軽減することができる。

【0050】

上記では、処理部６２が行う画像処理について説明したがその他の画像処理を行うこととしても良い。例えば、欠陥部Ｄを含まない画像を基準画像として用いることで、画像にもともと含まれる成分の影響を抑制することができる。基準画像は、例えば、欠陥部Ｄが含まれないと想定される正常な造形面を撮影した画像として予め取得される。基準画像は、単に造形部３５を撮影した画像としてもよい。基準画像を用いた処理について以下に第１処理、第２処理、第３処理を説明する。これらの処理は、例えば図１０のＳ１０２とＳ１０３の間に実行されるが、Ｓ１０２の前に実行することも可能である。

【0051】

まず、基準画像を用いた第１処理について説明する。
第１処理では、処理部６２は、撮影された画像に対して基準画像の白黒反転画像を重ね合わせる処理を行う。図１１には、第１処理の例を示している。図１１に示すように、正常画像に対して、トリミング及び台形補正をして基準画像とする。そして、基準画像の白黒反転画像を生成する。この白黒反転画像を、例えば図１０の処理Ｓ１０２が実行された画像に重ね合わせ（足し合わせ）をすることで、評価用画像を得る。この評価用画像を用いて図１０の処理Ｓ１０３以降が実行される。

【0052】

このように、基準画像の白黒反転画像を用いることで、もともとある輝度のばらつきを平均化して、欠陥部Ｄを強調することができる。なお、欠陥部Ｄが黒く表れている場合（輝度が低い）において、基準画像の白黒反転画像を足し合わせると、輝度値が上限値以上となる可能性があるが、この場合には、合成後に輝度値が上限値以上の箇所（ピクセル）については輝度値を上限値として表示することとしてもよい。このようにすることで、黒く表示される欠陥部Ｄが強調される。なお、合成後に輝度値が上限値以上となる可能性がある箇所とは、評価用画像において欠陥部Ｄを除く正常な造形面に該当する箇所である。

【0053】

次に、基準画像を用いた第２処理について説明する。
第２処理では、処理部６２は、撮影された画像に対して基準画像を差し引く処理を行う。具体的には、基準画像を処理Ｓ１０２が実行された画像から差し引くことで、評価用画像を得る。この評価用画像を用いて図１０の処理Ｓ１０３以降が実行される。

【0054】

このように、基準画像を用いることで、もともと画像に含まれる輝度のばらつきを抑制して、欠陥部Ｄを強調することができる。なお、欠陥部Ｄが白く表れている場合（輝度が高い）において、基準画像を差し引くと、輝度値が０以下となる可能性があるが、この場合には、合成後に輝度値が０以下の箇所（ピクセル）については輝度値を０（下限値）として表示することとしてもよい。このようにすることで、白く表示される欠陥部Ｄが強調される。なお、合成後に輝度値が０以下となる可能性がある箇所とは、評価用画像において欠陥部Ｄを除く正常な造形面に該当する箇所である。

【0055】

次に、基準画像を用いた第３処理について説明する。
第３処理では、第１処理及び第２処理の両方を行う。すなわち、基準画像の白黒反転画像を、撮影した画像に重ね合わせ（足し合わせ）をすることで、第１評価用画像を得る。この第１評価用画像を用いて図１０の処理Ｓ１０３以降が実行される。すなわち、第１評価用画像に基づいて欠陥部Ｄの特定が行われる。なお、欠陥部Ｄが黒く表れている場合（輝度が低い）において、基準画像の白黒反転画像を足し合わせると、輝度値が上限値以上となる可能性があるが、この場合には、合成後に輝度値が上限値以上の箇所（ピクセル）については輝度値を上限値として表示することが好ましい。なお、合成後に輝度値が上限値以上となる可能性がある箇所とは、評価用画像において欠陥部Ｄを除く正常な造形面に該当する箇所である。
一方で、基準画像を処理Ｓ１０２が実行された画像から差し引くことで、第２評価用画像を得る。この第２評価用画像を用いて図１０の処理Ｓ１０３以降が実行される。このように、第２評価用画像に基づいても欠陥部Ｄの特定がされる。なお、欠陥部Ｄが白く表れている場合（輝度が高い）において、基準画像を差し引くと、輝度値が０以下となる可能性があるが、この場合には、合成後に輝度値が０以下の箇所（ピクセル）については輝度値を０として表示することが好ましい。なお、合成後に輝度値が０以下となる可能性がある箇所とは、評価用画像において欠陥部Ｄを除く正常な造形面に該当する箇所である。

【0056】

そして、第１評価用画像に基づいて特定された欠陥部Ｄ及び欠陥部Ｄの位置と、第２評価用画像に基づいて特定された欠陥部Ｄ及び欠陥部Ｄの位置と、を合成して、元の撮影した画像に対する欠陥部Ｄ及び欠陥部Ｄの位置（座標）の記録が行われる。このように第３処理では第１処理及び第２処理の両方に対応する処理が行われるため、欠陥部Ｄをより強調する処理を行うことができる。

【0057】

造形面を撮影した画像は、欠陥がないとしても輝度分布を有している。そして、輝度分布や平均の輝度は造形装置１０（特にカメラ５５）によって異なる場合がある。しかし、基準画像を用いて処理を行うことで、装置依存を抑制して、欠陥判定を行うことが可能となる。

【0058】

以上説明したように、本実施形態に係る検査システム及びその方法並びにプログラムによれば、層の表面の画像に基づいて欠陥部Ｄ及び欠陥部Ｄの位置を特定し、欠陥部Ｄが同じ位置に複数連続して発生した場合に異常判定を行うことで、内部欠陥の検査負担を軽減することができる。例えば、１つの層ごとに異常判定を行う場合には、該異常ごとに確認作業を要するが、ある層に欠陥部Ｄが発生しても次層の形成において同じ位置に欠陥部Ｄが形成されていなければ該欠陥部Ｄが改善される可能性がある。すなわち、複数層連続して同じ位置に欠陥部Ｄが発生した場合に内部品質に影響があると考えられる。このため、欠陥部Ｄが同じ位置に複数連続して発生した場合に、異常と判定することで確認作業負担を軽減して検査を効率化することができる。

【0059】

所定層数が、熱源により粉体を固着可能な積層方向の距離を所定距離Ｌとして、所定距離Ｌ以上の積層数に設定されることとして、判定部６４は、欠陥部Ｄが同じ位置に所定層数以上連続して発生した場合に、異常と判定することで、内部品質の劣化を抑制しつつ効率的に検査を行うことができる。

【0060】

本開示は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。なお、各実施形態を組み合わせることも可能である。

【0061】

以上説明した各実施形態に記載の検査システム及びその方法並びにプログラムは例えば以下のように把握される。
本開示の第１態様に係る検査システム（６０）は、材料（粉体）を積層して形成する造形物の検査システムであって、それぞれの層の表面の画像を取得する取得部（６１）と、前記画像に基づいて前記層の表面における欠陥部（Ｄ）及び前記欠陥部の位置を特定する特定部（６３）と、複数の層において、前記欠陥部が同じ位置に複数連続して発生した場合に、異常と判定する判定部（６４）と、を備える。

【0062】

本開示に係る検査システムによれば、層の表面の画像に基づいて欠陥部及び欠陥部の位置を特定し、欠陥部が同じ位置に複数連続して発生した場合に異常判定を行うことで、内部欠陥の検査負担を軽減することができる。例えば、１つの層ごとに異常判定を行う場合には、該異常ごとに確認作業を要するが、ある層に欠陥部が発生しても次層の形成において同じ位置に欠陥部が形成されていなければ該欠陥部が改善される可能性がある。すなわち、複数層連続して同じ位置に欠陥部が発生した場合に内部品質に影響があると考えられる。このため、欠陥部が同じ位置に複数連続して発生した場合に、異常と判定することで確認作業負担を軽減して検査を効率化することができる。

【0063】

本開示の第２態様に係る検査システムは、前記第１態様において、前記造形物は、粉体を熱源（３２）により固着して層が形成され、前記判定部は、前記欠陥部が同じ位置に所定層数以上連続して発生した場合に、異常と判定し、前記所定層数は、前記熱源により粉体を固着可能な積層方向の距離を所定距離（Ｌ）として、前記所定距離以上の積層数に設定されることとしてもよい。

【0064】

本開示に係る検査システムによれば、所定層数が、熱源により粉体を固着可能な積層方向の距離を所定距離として、所定距離以上の積層数に設定されることとして、判定部は、欠陥部が同じ位置に所定層数以上連続して発生した場合に、異常と判定することで、内部品質の劣化を抑制しつつ効率的に検査を行うことができる。

【0065】

本開示の第３態様に係る検査システムは、前記第１態様又は前記第２態様において、取得した前記画像に対して前記欠陥部を強調する画像処理を行う処理部（６２）を備え、前記特定部は、前記画像処理が行われた画像に基づいて、前記欠陥部及び前記欠陥部の位置を特定することとしてもよい。

【0066】

本開示に係る検査システムによれば、欠陥部が強調される画像処理が行われることで、欠陥部判定を効率化することができる。

【0067】

本開示の第４態様に係る検査システムは、前記第３態様において、前記画像処理は、前記表面の台形補正、前記表面のトリミング、コントラスト調整、二値化、一次微分、二次微分、輪郭抽出、及びノイズ除去の少なくともいずれか１つを含むこととしてもよい。

【0068】

本開示に係る検査システムによれば、表面の台形補正、表面のトリミング、コントラスト調整、二値化、一次微分、二次微分、輪郭抽出、及びノイズ除去の少なくともいずれか１つに欠陥部を強調することができる。

【0069】

本開示の第５態様に係る検査システムは、前記第３態様又は前記第４態様において、前記処理部は、前記欠陥部を含まない前記画像を基準画像として、前記画像に対して前記基準画像の白黒反転画像を重ね合わせる処理を行うこととしてもよい。

【0070】

本開示に係る検査システムによれば、欠陥部を含まない画像を基準画像として、該画像に対して基準画像の白黒反転画像を重ね合わせる処理を行うことで、画像にもともと含まれる白黒濃淡の影響を抑制して、欠陥部を強調することができる。

【0071】

本開示の第６態様に係る検査システムは、前記第３態様から前記第５態様のいずれかにおいて、前記処理部は、前記欠陥部を含まない前記画像を基準画像として、前記画像に対して前記基準画像を差し引く処理を行うこととしてもよい。

【0072】

本開示に係る検査システムによれば、欠陥部を含まない画像を基準画像として、画像に対して基準画像を差し引く処理を行うことで、画像にもともと含まれる白黒濃淡の影響を抑制して、欠陥部を強調することができる。

【0073】

本開示の第７態様に係る検査システムは、前記第３態様又は前記第４態様において、前記処理部は、前記欠陥部を含まない前記画像を基準画像として、前記画像に対して前記基準画像を差し引き、輝度値が０以下となった箇所の輝度値を０とし、前記画像に対して前記基準画像の白黒反転画像を足し合わせ、輝度値が上限値以上となった箇所の輝度値を前記上限値とする処理を行うこととしてもよい。

【0074】

本開示に係る検査システムによれば、欠陥部を含まない画像を基準画像として、画像に対して基準画像を差し引き、輝度値が０以下となった箇所の輝度値を０とすることで、画像において白に近い色（輝度値が上限値に近い）で現れた欠陥部を強調することができる。そして、画像に対して基準画像の白黒反転画像を足し合わせ、輝度値が上限値以上となった箇所の輝度値を上限値とすることで、画像において黒に近い色（輝度値が０に近い）で現れた欠陥部を強調することができる。

【0075】

本開示の第８態様に係る検査方法は、材料を積層して形成する造形物の検査方法であって、それぞれの層の表面の画像を取得する工程と、前記画像に基づいて前記層の表面における欠陥部及び前記欠陥部の位置を特定する工程と、複数の層において、前記欠陥部が同じ位置に複数連続して発生した場合に、異常と判定する工程と、を有する。

【0076】

本開示の第９態様に係る検査プログラムは、材料を積層して形成する造形物の検査プログラムであって、それぞれの層の表面の画像を取得する処理と、前記画像に基づいて前記層の表面における欠陥部及び前記欠陥部の位置を特定する処理と、複数の層において、前記欠陥部が同じ位置に複数連続して発生した場合に、異常と判定する処理と、をコンピュータに実行させる。

【符号の説明】

【0077】

１０ ：造形装置
２１ ：ベース
２２ ：定盤
２２ａ ：凸部
２３ ：造形槽
２３ａ ：フランジ部
２４ ：支持部
２５ ：駆動部
２６ ：柱
２７ ：支持部
２８ ：レーザスキャナ
３２ ：レーザ（熱源）
３５ ：造形部
３７ ：造形物
４１ ：形成部
４２ ：空隙
４４ ：分配器
４５ ：配管
４６ ：供給部
４７ ：分岐
４８ ：配管
４９ ：減圧器
５０ ：貯蔵部
５１ ：配管
５５ ：カメラ
６０ ：検査システム
６１ ：取得部
６２ ：処理部
６３ ：特定部
６４ ：判定部
１１０ ：ＣＰＵ
１２０ ：ＲＯＭ
１３０ ：ＲＡＭ
１４０ ：ハードディスクドライブ
１５０ ：通信部
１８０ ：バス
Ｄ ：欠陥部
Ｌ ：所定距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】