画像処理による微小溶接位置測定システムの開発

Author(s):
村上 健二 氏 - サンコール株式会社

Industry:
Machines/Mechanics

Products:
Motion Control, LabVIEW, Digital I/O, Machine Vision

The Challenge:
i. 自動化による測定工数の削減 ii. 画像処理とモーションによる高精度測定 iii. 内製化によるコストダウン

The Solution:
LabVIEWをメインプログラムとして画像情報の取得/解析を行い、モーション制御でピント調整、次ワークへの移動を行い、基準穴からの各溶接位置のズレ情報を解析するシステムを構築する

はじめに
HDDの小型化・大容量化（ピコ→ フェムト･スライダの移行）に伴ってサスペンション自体も小さくなり、その結果、溶接径の小スポット化（φ0.4→φ0.2）が要求されている。現在この微小溶接位置の寸法測定、品質管理を投影機とExcelで行っている為、非常に多くの工数がかかっている。また、作業者間での測定誤差が非常に大きく(GR&R 15％以上)、品質保証を維持するのがとても困難な状態である。

課題
i. 自動化による測定工数の削減。
ii. 画像処理とモーションによる高精度測定。
iii. 内製化によるコストダウン。

測定ワーク概略
・図1に測定対象ワークの写真を示す。
・白い丸い部分が溶接。

ソリュ－ション
①システム構成
LabVIEWをメインプログラムとして画像情報の取得/解析を行い、モーション制御でピント調整、次ワークへの移動を行い、基準穴からの各溶接位置のズレ情報を解析するシステムを構築する。

＜ハードウェア＞
モノクロ画像入力：PCI-1407
低コストステッパコントローラ：PCI-7314
絶縁DIO：PCI-6527
パソコン：Windows 2000

＜ソフトウェア＞
LabVIEW 7.0
Motion Assistant 7.0
Vision Assistant 1.0.1
ソリュ－ション ①システム構成

②プログラム
IMAQで取り込んだ画像に対し、パターンマッチング→LUT変換→Morphology処理を行い図3に示す濃淡画像を得る。次に、2つの基準穴をエッジ検出にて解析し、基準線の算出を行う。
次に、その画像に対し、Threshold処理→Morphology処理→ParticleFilter処理を行い図4に示すように、微小な溶接オブジェクトだけを抽出する結果を得る。
次に、抽出されたオブジェクトを粒子解析にかけて位置情報の解析を行う。
1回の撮影画像を元に、この2つ（多値/2値）の解析処理を組み合わせて溶接位置ズレ情報の解析を行うことで、非常に高速、高精度な解析が可能になった。
図5に示す解析結果画面には、各溶接点の位置/径情報と基準位置からのズレ量、公差に対する判定ランプが表示される。

結果
表1に示したように、このソリューションを開発したことで測定工数が大幅に改善され、また作業者間による測定誤差も軽減された。またシステムを内製化したことにより経費は部品代のみで済み、大幅にコスト削減することができた。

まとめ
LabVIEWやNIの製品群を使うことで、開発工数の短縮が可能になり、その分、測定システム精度向上の為のプログラミングに時間を割くことができた。今回の測定システム開発により社内で高い評価を受けた。今後もNI製品群を活用し、画像処理やモーション制御を組み合わせたシステム開発の内製化を進めて行く。

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村上 健二 氏
サンコール株式会社

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