特開 2024-173493 板材の検査装置

(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】P2024173493

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】板材の検査装置

(51)【国際特許分類】

   G06T 7/00 20170101AFI20241205BHJP

【ＦＩ】

G06T7/00 610C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023091943

(22)【出願日】2023-06-02

(71)【出願人】

【識別番号】596008231

【氏名又は名称】株式会社トーアエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100102923

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 雄二

(72)【発明者】

【氏名】野口 睦

【テーマコード（参考）】

5L096

【Ｆターム（参考）】

5L096AA06

5L096BA03

5L096CA02

5L096DA02

5L096EA07

5L096EA43

5L096FA69

5L096GA08

5L096HA09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】板材加工機の加工ラインで加工された製品板材を迅速に自動検査する製品板材の検査装置を提供する。
【解決手段】検査装置３８は、板材の加工データ１８から、コーナー形状と欠取り形状を示すマスター画像データ３０を取得し、加工ライン１２から排出される製品板材１６をカメラ３６で撮影して、撮影角度の傾きと撮影距離による撮影画像３７の歪みを補正してから、製品板材１６のコーナー形状と欠取り形状を取得するための照合領域３２を決定し、その照合領域３２に含まれたコーナー形状と欠取り形状の画像をマスター画像データ３０と比較する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下の処理による、板材加工機の加工ラインで加工された製品板材の検査方法。
（１）板材の加工データから、製品板材のコーナー部と欠取り部とを検出して、コーナー形状と欠取り形状を示す画像データを取得して、マスター画像とする。
（２）コーナー部の画像データは、予め設定した照合領域内に含まれたコーナー部の画像データとし、欠取り部の画像データは、予め設定した照合領域内に含まれた欠取り部の画像データとする。
（３）加工が完了した製品板材をカメラで撮影して、撮影角度の傾きと撮影距離による撮影画像の歪みの影響を除去するために、撮影画像とマスター画像のいずれかを補正してから、製品板材のコーナー部の画像データと欠取り部の画像データを取得するための照合領域を決定し、その照合領域に含まれた画像をマスター画像と比較する。

【請求項2】

マスター画像と撮影画像とを比較して、加工が完了した製品板材の位置を検査することを特徴とする請求項1に記載の検査方法。

【請求項3】

マスター画像と撮影画像とを比較して、加工が完了した製品板材の排出位置の水平方向の傾きを検査することを特徴とする請求項1に記載の検査方法。

【請求項4】

以下の装置を備えた、板材加工機の加工ラインで加工された製品板材の検査装置。
（１）板材の加工データから、製品板材のコーナー部と欠取り部とを検出して、コーナー形状と欠取り形状を示す画像データを取得して、マスター画像とするマスター画像生成部。
（２）コーナー部の画像データは、予め設定した照合領域内に含まれたコーナー部の画像データとし、欠取り部の画像データは、予め設定した照合領域内に含まれた欠取り部の画像データとする照合領域決定部。
（３）加工が完了した製品板材をカメラで撮影して、撮影角度の傾きと撮影距離による撮影画像の歪みの影響を除去するために、撮影画像とマスター画像のいずれかを補正してから、製品板材のコーナー部の画像データと欠取り部の画像データを取得するための照合領域を決定し、その照合領域に含まれた画像をマスター画像と比較する比較照合部。

【請求項5】

製品板材が住宅建材用合板または住宅建材用サイディングであることを特徴とする請求項４に記載の製品板材の検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、板材のそれぞれの加工位置に、加工が正確に施されているかどうかを検査するための板材の検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

板材加工機では、例えば、投入ユニットにより加工用の板素材を加工ラインに投入する。加工ラインに投入された板素材は、位置決め搬送ユニットにより搬送されて、加工ユニットの加工位置に位置決めされる。加工ユニットは、位置決めされた板素材に所定の加工を施して製品化する。加工済みの製品板材は、搬送・排出ユニットにより搬送・排出される。

【0003】

板材加工機で加工された板材の所定の位置に加工が正確に施されているかどうかを検査するには、例えば、加工後の製品を自動的に加工図面と照合する装置があればよい。こうした機能を持つ検査装置が特許文献１～５等に紹介されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２-５１３２０号公報

【特許文献2】特開２００５-１２１５４５公報

【特許文献3】特開２００３-１２１１１０公報

【特許文献4】特開２００１-１７０９０７公報

【特許文献5】特開２０２０-１４６９６７公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の既知の装置では、加工済みの板材を検査するために、加工後の板材全体を撮影して、製品全体のマスター画像との差異を判断するコンピュータ処理を行なう。しかし、板材加工機の場合には、加工済みの板材のサイズが大きいので、製品のマスター画像との差異を判別し難く比較処理にも時間がかかるという問題がある。

【0006】

さらに、住宅建築用の板材は、加工形状も多様である。ラインを稼働させる前に、この工程で加工対象になる全ての種類の板材について、実際に加工済みの板材の撮影をして、検査で使用をするためのマスター画像を保管する必要がある。この準備作業の負荷も大きいという問題があった。本発明は以上の課題を解決するためになされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。

【0008】

＜構成１＞
以下の処理による、板材加工機の加工ラインで加工された製品板材の検査方法。
（１）板材の加工データから、製品板材のコーナー部と欠取り部とを検出して、コーナー形状と欠取り形状を示す画像データを取得して、マスター画像とする。
（２）コーナー部の画像データは、予め設定した照合領域内に含まれたコーナー部の画像データとし、欠取り部の画像データは、予め設定した照合領域内に含まれた欠取り部の画像データとする。
（３）加工が完了した製品板材をカメラで撮影して、撮影角度の傾きと撮影距離による撮影画像の歪みの影響を除去するために、撮影画像とマスター画像のいずれかを補正してから、製品板材のコーナー部の画像データと欠取り部の画像データを取得するための照合領域を決定し、その照合領域に含まれた画像をマスター画像と比較する。

【0009】

＜構成２＞
マスター画像と撮影画像とを比較して、加工が完了した製品板材の位置を検査することを特徴とする構成1に記載の検査方法。

【0010】

＜構成３＞
マスター画像と撮影画像とを比較して、加工が完了した製品板材の排出位置の水平方向の傾きを検査することを特徴とする構成1に記載の検査方法。

【0011】

＜構成４＞
以下の装置を備えた、板材加工機の加工ラインで加工された製品板材の検査装置。
（１）板材の加工データから、製品板材のコーナー部と欠取り部とを検出して、コーナー形状と欠取り形状を示す画像データを取得して、マスター画像とするマスター画像生成部。
（２）コーナー部の画像データは、予め設定した照合領域内に含まれたコーナー部の画像データとし、欠取り部の画像データは、予め設定した照合領域内に含まれた欠取り部の画像データとする照合領域決定部。
（３）加工が完了した製品板材をカメラで撮影して、撮影角度の傾きと撮影距離による撮影画像の歪みの影響を除去するために、撮影画像とマスター画像のいずれかを補正してから、製品板材のコーナー部の画像データと欠取り部の画像データを取得するための照合領域を決定し、その照合領域に含まれた画像をマスター画像と比較する比較照合部。

【0012】

＜構成５＞
製品板材が住宅建材用合板または住宅建材用サイディングであることを特徴とする構成４に記載の製品板材の検査装置。

【発明の効果】

【0013】

大サイズの板材であっても、コーナー部と欠取り部の照合領域に限定した画像をマスター画像として比較照合して検査をすれば、比較照合範囲が狭くなり、一致しない画素数の比率が大きくなり、マスター画像と撮影画像の違いを見つけやすくなる。比較データ量が少ないので演算処理時間も短くなる。
排出された板材の重心位置や画像領域から、製品の加工状態の検査だけでなく、搬出制御に必要な製品の加工後の位置の検査もできる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の検査装置の実施例概略図である。

【図2】照合領域決定部の動作説明図である。

【図3】歪み補正部の動作説明図である。

【図4】位置ずれ検出動作説明図である。

【図5】製品板材の傾き検出動作説明図である。

【図6】マスター画像生成部の動作フローチャートである。

【図7】比較照合部の動作フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

【実施例0016】

図１に示した加工ライン１２は、製品板材が住宅建材用合板や住宅建材用サイディング板を加工するラインである。このラインは、素材１４を投入する投入ユニット５０と、板素材１４を加工データ１８に従って加工する加工ユニット５２と、加工後の製品板材１６を排出する搬送・排出ユニット５４とを備えている。

【0017】

この加工ライン１２の搬送・排出ユニット５４上に排出された製品板材１６の加工状態の検査のために、検査装置３８が設けられている。検査装置３８には、加工ユニット５２の上方から搬送・排出ユニット５４をめがけて加工済みの製品板材１６を撮影するカメラ３６が接続されている。

【0018】

検査装置３８を構成するコンピュータは、カメラ３６で撮影した撮影画像３７をコンピュータ処理するために、マスター画像生成部４０と照合領域決定部４２と歪み補正部４４と比較照合部４６と排出位置検査部４８を備えている。これらはいずれも検査装置３８内で動作し、以下の処理を実行するプログラムモジュールである。これらのモジュールの右側には記憶装置に記憶されたデータを図解した。

【0019】

マスター画像生成部４０は、板材の加工データ１８中の照合領域３２の製品部分と非製品部分の領域からマスター画像３０を得る。マスター画像３０は、図１に示すように、コーナー部の画像データと欠取り部の画像データとを含む。コーナー部と欠取り部の区別を図２により説明する。

【0020】

コーナー部と欠取り部とを区別するために、加工されていてもいなくても製品板材のコーナーに相当する部分をコーナー部と呼ぶことにする。コーナー部の画像データをマスター画像３０に含めて検査をすることにより、多角形の製品の形状の検査を確実にできる。コーナー部以外の加工がされている部分を欠取り部と呼び、全ての加工箇所かあるいは主要な加工箇所の画像データをマスター画像３０に含める。

【0021】

図２には、台形の板材の加工データ１８とマスター画像３０の関係を示した。照合領域決定部４２は、マスター画像３０の生成のために、コーナー部２２と欠取り部２６の形状を含むような小領域を決める。この小領域を照合領域３２と呼ぶことにする。

【0022】

この照合領域３２の形状は任意であるがこの実施例では一定のサイズの四角形にした。大きな形状の欠取り部２６は、ワンサイズ大きな照合領域３２を使用した。 加工後の形状検査には製品板材１６全体の画像ではなくて、照合領域３２に囲まれたコーナー部２２や欠取り部２６の画像データを使用する。

【0023】

照合領域３２に含まれたコーナー部や欠取り部２６の画像データは、加工データ全体の画像データに比べるとデータサイズが小さい。後で説明する比較処理では画素の差分計算をするから、比較をする画素数が少ないとマスター画像と撮影画像のずれによる画素数の比率が大きくなるので、加工状態の検査精度が向上する。

【0024】

カメラ３６(図1）は、加工ライン１２から搬送・排出ユニット５４に排出される製品板材１６を、加工ユニット５２の上部から斜めに搬送・排出ユニット５４をめがけて撮影する。斜めに搬送・排出ユニット５４を撮影するので、図３に示すように撮影画像３７は大きく歪む。しかし、加工ユニット５２の上部にカメラを固定すると、検査対象の板材とそれが置かれたテーブル等を正確に一定の角度で安定に撮影することができる。従って以下の画像歪みの補正も正確にできる。

【0025】

図３に示すとおりに、歪み補正部４４は、撮影角度の傾きと撮影距離による撮影画像３７の歪みを補正する。例えば、搬送・排出ユニット５４の支持台の形状が正常になるように補正すれば良い。

【0026】

比較照合部４６は、その照合領域３２に含まれた補正後の画像３９のコーナー部２２や欠取り部２６の画像データを、それぞれマスター画像３０（図1）と比較する。

【0027】

マスター画像３０（図1）は、照合領域に囲まれたコーナー部２２と欠取り部２６の画像データを含んでいる。それぞれの画像データと、補正後の画像３９の対応する画像データの画素値の差分を求める。例えば、二値化されたマスター画像と撮影画像とで一致しない画素数の比率や差を求める。差分が閾値以下であれば、その部分は正常に加工されたと判断できる。

【0028】

以上のように、大サイズの板材であっても、コーナー部と欠取り部の照合領域に限定した画像をマスター画像として比較照合して検査をすれば、一致しない画素数の比率が大きくなり、マスター画像と撮影画像の違いを見つけやすくなる。なお、製品板材のどの場所にあっても、全ての加工箇所について、上記の照合領域を設定して比較対象にするとよい。

【実施例0029】

上記の検査装置は、加工状態の検査だけでなく、加工ライン１２から排出された製品板材１６の排出位置の位置ずれを検査できる。

【0030】

加工ライン１２から搬送・排出ユニット５４に排出された製品板材１６は、搬送ロボット５６によって掴まれてライン外へ搬送される。製品板材１６の排出位置が大きくずれていると、搬送ロボット５６が製品板材１６を正しい姿勢で掴むことができないおそれがある。

【0031】

そこでこの検査装置３８は、加工データ１８から搬送・排出ユニット５４上の製品板材１６の重心位置を算出する。そして、正しく排出されたとしたときのテーブル上の重心位置を求めておく。図４の破線は正しく排出されたときの製品板材１６とその重心位置３４の図である。実線は実際に排出された製品板材の補正後の画像３９とその重心位置３４の図である。

【0032】

排出位置検査部４８は、両者を比較する。加工データ１８から算出した重心位置３４と、補正後の画像３９から算出した重心位置３４との差から、加工ライン１２から排出された製品板材１６の排出位置の位置ずれ量を求める。例えば、搬送ロボット５６で製品板材１６を搬送するときには、加工データ１８から算出した重心位置３４と、補正後の画像３９から算出した重心位置３４との差を搬送ロボット５６の制御装置に送れば、正確に製品板材１６を掴んで搬送出来る。

【0033】

また、例えば、これらの照合領域３２に含まれたコーナー部２２や欠取り部２６の比較照合結果が全て不一致であったとすると、図５の実線の図のように、加工ユニット５２から搬送・排出ユニット５４に排出された製品板材１６の排出位置が水平方向に傾斜していると判断することもできる。以上のような検査装置のさらに具体的な動作を実施例３のフローチャートで説明する。