応用課程 開発課題20周年史

239 2. 全体概要および仕様 2.1 全体概要 本装置の検査工程を図 5 に示す．また，製作した装置 の全体構成を図6 に示す． 目標とする装置仕様は，検査台への部品のセット（図 5， 図6の①）及び検査後の部品の取り出しは人手で行う．投 入された部品は，まず画像処理部（図 5，図 6 の②）で大 きなスパッタの有無を判定する．スパッタが検出された場 合には次工程を省略することも可能な装置とした．次工程 は検査用ナット着脱部（図 5，図 6 の③及び④）で，自動 で検査用ナットを回転させながらM8 ボルトへ挿入および 取出しを行い，ボルトへの強固なスパッタの付着状態お よびボルト底部から 0.5mm 以上の大きさのスパッタの有 無を検査する．最終工程は仕分部（図 5，図 6 の⑤排出 部）となり，良品と不良品をピッキング装置により選別し良 品用と不良品用のどちらかのコンベヤへ搬送する．１個 の部品については検査時間を15秒以内とした．以上， ① 投入部から ⑤ 排出部までのワーク搬送は主コンベヤ（ス テッピングモータ駆動）で行う． 図5 検査工程 図6 装置の全体構成 2.2 装置仕様 開発装置の主な仕様を表１に示す．タクトタイムは， ワーク 2000 個を８時間で処理する設定とした．理由として， 依頼企業では現在人手により昼夜含めて 2000 個のワー クを検査している．しかし，夜間に人が集まらず，昼（８時 間）のみで同数を処理する装置との要望から設定した． 装置サイズは設置する場所の周辺装置との兼ね合いより 企業の要望により設定した．また，作業高さも作業者の疲 労を軽減することを考慮した．検査用ナットのボルトへの 締め付けトルクの設定は，当初依頼企業より 0.49～1.47 [N･m]であったが，この値は製品として M8 ボルトにナット を締結する場合の値であり，検査のため一時的にナット を締結する場合とは異なる．予備実験を行った結果より 0.1～0.3[N･m]で十分であることが検証されその値で依頼 企業より承認を頂いた． 全ワークのエビデンス保存が必要なことから撮影した ワークの画像は１カ月間全て保存処理する仕様とした．ま た，画像処理により 1㎜を超えるスパッタ検出は企業要求 ではなく学生が主体的に自らの目標として設定した．ス パッタ検出の企業要求は，ボルトへ強固に付着したス パッタの検出とボルト底部へ付着した 0.5 ㎜以上のスパッ タ検出である． ワークの投入及び排出は人手で行い装置内でのワー クは自動搬送し，ワークは２種類（図 3）に対応した検査装 置の仕様とした． 表1 開発仕様 項目 開発仕様 タクトタイム 15秒/個 装置サイズ 1500(W)×900(D)×1200(H) 突出部・配電盤を除く 作業高さ 腰高(最大1000 mm) 締め付けトルク 0.1～0.3 N・m 画像処理 1mmを超えるスパッタの検出 全ワークの画像(エビデンス)保存 ワークの移動 自動（投入・排出は手動） 検査項目 0.5㎜以上のスパッタを判別 ワークの対応 2種類ワーク対応 3. 画像処理機能 3.1 概要 画像処理部は，画像処理によるスパッタ有無の検 査機能および検査対象である全てのワークの撮影・ 保存機能で構成される．検査対象となるワークは，図 3 に示すようにボルト 2 本が対称的に配置された 2 種 ある．そこで，画像処理を使った検査のため，ワーク の種類ごとに 2 台 1 組，合計 4 台のカメラをボルトの 真上に配置し，ボルトの画像を撮影する． 画像処理部の構成を図 7 に示す．シングルボード コンピュータ（Raspberry Pi 3 B+）をメインコントローラ とし，画像処理用FPGAボード（PINQ Z2）および周辺 装置で構成する．シングルボードコンピュータの専用 カメラ接続用ポートが 1 個のみであるため，専用の拡 張ボードを使用し，4 台のカメラを切替えて接続する． 239