レーザー走査方式プレス部品傷検査装置の開発

燃料電池自動車の分野では、2015年以降の国内自動車メーカーによる燃料電池自動車の発売に向けて、燃料電池の信頼性と性能向上のためセパレータの傷検査が求められていた。燃料電池用セパレータを手がける精密プレスメーカーをターゲットに、傷検査装置の市場獲得を目指した。従来技術のCCDカメラ式は照明条件や色の影響を受けるため、自社保有特許に基づく、より優位性のある検査装置の開発に取り組んだ。

レーザー走査方式光学ヘッドの開発では、レーザー光線とポリゴンレーザースキャナまたはガルバノメータ、f θレンズを用いて光学系を構成した。課題であったレーザー走査幅の拡大（検査の大面積化）に向けて、レーザー走査ミラーとf θレンズの組み合わせをシミュレーションし最適な組み合わせを求めた。受光光学系では、スペックルノイズを低減する受光レンズの最適化、受光幅の拡大、小型化を課題とし、受光レンズの構成と最適配置をシミュレーションと試作実験で確認し、打痕・汚れの不良サンプルで有効性を検証した。専用受光素子は素子製造メーカーに製造を依頼し、応答速度（立上り時間）30nsecを得た。光学ユニットとデータ解析装置間はイーサネット化して通信距離を10メートル以上に延長し、専用通信基板を不要としたA/D変換回路とFPGAの組み込みソフトウエアを搭載した回路基板を試作した。打痕と汚れの同時検出と検査漏れ低減を目指し、打痕高さ認識アルゴリズムを含む傷検査ソフトウエアを製作した。

切削油が付着した状態でも打痕と汚れを同時に検査でき、従来のCCDカメラ式に代わる優位性を持つ装置が完成した。画像処理技術の展示会で出品したところ、ラインCCDでは見分けにくい打痕と汚れを区別できる装置として多くの問い合わせを受けた。認識アルゴリズムの最適化により、打痕認識率94%、汚れ認識率70%を得た。

燃料電池に限らず、ラインCCDで検査している幅広い用途に打痕を見分けられる機能を提案し、市場の拡大を目指す。