(57)【要約】【課題】歯車の歯面の歯底、歯側面、歯先を含んだ全面を細かくカバーできる歯車の歯面の外観検査システムを提供する。【解決手段】歯車の歯面の外観検査システムであって、撮像装置及びＬＥＤ照明を用い、被検査体の歯車を回転させながら１／ｎピッチ毎（但し、ｎは２以上の正の整数）に歯面の撮像を行う撮像手段と、撮像した画像を、画像処理を用いて欠陥を検出する画像処理手段を有する歯車の歯面の外観検査システム。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車の歯面の外観検査システムであって、撮像装置及びＬＥＤ照明を用い、被検査体の歯車を回転させながら１／ｎピッチ毎（但し、ｎは２以上の正の整数）に歯面の撮像を行う撮像手段と、撮像した画像を、画像処理を用いて欠陥を検出する画像処理手段を有する歯車の歯面の外観検査システム。
【請求項２】
前記被検査体を回転させながら１／２ピッチ毎（ｎ＝２）に撮像を行う撮像手段を有する請求項１に記載の歯車の歯面の外観検査システム。
【請求項３】
ＬＥＤ照明を用い、被検査体に垂直に照射する請求項１又は請求項２に記載の歯車の歯面の外観検査システム。
【請求項４】
前記ＬＥＤ照明が検査台に対して垂直方向で被検査体から８〜１０ｃｍ離れた位置に配置される請求項１〜３のいずれか一項に記載の歯車の歯面の外観検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車の歯面の巣、打痕、傷などの欠陥を検査するための歯車の歯面の外観検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の面で表面が形成された被検査体として、例えば、歯車が挙げられる。金属歯車を製造する方法として、圧縮成形された粉末合金を焼結して製造する粉末冶金法が、よく用いられる。粉末冶金法による歯車の製造工程において、焼結する前の歯車の状態は、圧粉体なので表面に欠けが生じやすく、欠けが生じた圧粉体をそのまま焼結してしまうと表面に欠けが残った状態になる。また、焼結する際に、歯車の柔らかい表面にごみが付着した場合には、そのゴミが焼結時に焼けてしまうと、欠けが発生してしまう場合もある。欠けは、例えば歯車の歯部における先端エッジ部に発生すると、その歯車の動力伝達不足の原因になる虞がある。
【０００３】
従来、歯車の表面、特に歯部の先端部を検査する場合は、作業者が目視によって欠陥があるか否かの判別を行っていた。しかし、人的に外観検査を行う場合、長時間検査を行ったときには、緊張による疲労感から見逃しや誤判定を起こしやすいし、官能的な感覚に頼るため、個人差による判定バラツキが大きく、安定した検出能力を全数にわたって保証できない。
【０００４】
特許文献１に開示されている外観検査装置は、被検査体の被検査面に平行光を一定方向から照射し、被検査体に当たって反射した光を撮像手段で受光して画像処理を行い、モニタ画像上に明暗パターンとして映し出し、その明暗パターンを正常時のパターンと比較して被検査面の異常を検出するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−１５７７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の特許文献１の検査方法は多数のカメラを使用するが、被検査体を回転させながらどのタイミングで撮像を行うのか特に言及がないため、歯側面（歯面）上にある欠陥などを見逃す可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記した問題に着目してなされたもので、歯車の歯面の歯底、歯側面、歯先を含んだ全面を細かくカバーできる歯車の歯面の外観検査システムを提供することを目的とする。更に、使用するカメラは１台で経済性を顧慮する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために検討した結果、本発明に係る外観検査システムは、歯車の歯面の外観検査システムであって、撮像装置及びＬＥＤ照明を用い、被検査体の歯車を回転させながら１／ｎピッチ毎（但し、ｎは２以上の正の整数）に歯面の撮像を行う撮像手段と、撮像した画像を、画像処理を用いて欠陥を検出する画像処理手段を有する。
また、本発明に係る外観検査システムは、前記被検査体を回転させながら１／２ピッチ毎（ｎ＝２）に撮像を行う撮像手段を有すると好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る外観検査システムは、ＬＥＤ照明を用い、被検査体に垂直に照射することが好ましい。
【００１０】
更に、本発明に係る外観検査システムは、前記ＬＥＤ照明が検査台に対して垂直方向で被検査対象物から８〜１０ｃｍ離れた位置に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る歯車の歯面の外観検査システムによれば、従来の外観検査装置では困難であった、歯車の歯面の歯底、歯側面、歯先の欠陥検出が可能になる。欠陥を検出できず、「見逃し」のケースを激減させる効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】外観検査システムの概略構成図である。
【図２】従来の１ピッチ毎の撮像の概念図である。
【図３】本発明の１／２ピッチ毎の撮像の概念図である。
【図４】外観検査アルゴリズムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は実施の形態の歯車の歯面の外観検査システムの概略の全体構成図である。この外観検査システムである外観検査装置は、被検査体として歯車の歯面（ギヤの側面）の欠陥を検査する装置であり、歯車の歯面の外観検査を実行する。
ここで、歯車の歯面とは、図２に示した歯車の歯底、歯側面、歯先を含む面の総称である。また、本発明の歯車は平歯車がメインであるが、平行軸の歯車であるラック、内歯車、はすば歯車、はすばラック、やまば歯車にも適用でき、交差軸の歯車であるすぐばかさ歯車、まがりばかさ歯車、ゼロールかさ歯車、食い違い軸の歯車である円筒ウォームギア、ねじ歯車、その他のフェースギヤ、鼓形ウォームギア、ハイポイドギアの各歯車にも適用できる。
【００１５】
図１に示すように本発明の歯車の歯面の外観検査システムは、被検査体である歯車の歯面に光を照射し画像を撮像する光学系と、光学系から送られた画像を処理し、欠陥を検出し歯車の良否の判定結果を出力する画像処理装置を備えている。
【００１６】
ここで、光学系にはＬＥＤ照明及びカメラの撮像装置を備え、被検査物近傍の背景に、ＬＥＤ照明から正反射光及び乱反射光照射し撮像装置によって画像を撮像する。
【００１７】
前記カメラの撮像装置としては、エリアセンサ方式カメラ、ラインセンサ方式カメラ等が挙げられ、パターンサーチを行う点からエリアセンサ方式モノクロカメラであることが好ましく、例えば、５ｃｍ×５ｃｍの視野範囲の検査を行う場合２００万画素程度の解像度であることが好ましい。
【００１８】
青色、赤色などの照明でも欠陥検出はできるが、前記ＬＥＤ照明はコントラストを明確にする観点から白色ＬＥＤ照明を用いることが好ましい。又、これらの照明光は平行光であることが好ましい。
【００１９】
前記ＬＥＤ照明は、外径が１００〜１５０ｍｍであることが好ましく、それ以上になると被検査体の端付近の画像が不明瞭となることがある。前記のＬＥＤ照明は、円環状に配置された複数のＬＥＤを有し、カメラの撮像装置は、その円環と同じ面か、円環内の被検査体の反対側空間に配置される構成が好ましい。
【００２０】
前記ＬＥＤ照明が検査台に対して垂直方向で被検査体から８〜１０ｃｍ離れた位置に配置されることが好ましい。このように設置することにより、より背景と被検査物のコントラストが明確となる。
【００２１】
図２は従来の歯車１ピッチ毎に撮像する状態を示す断面模式図であり、図３は本発明の歯車半ピッチ毎に撮像する状態を示す断面模式図である。
例えば、欠陥が歯側面上にあるとしたら、図２の場合、歯先を中心に撮像を行うため、欠陥が完全に映らないこともある。図３のように半ピッチ毎に撮像を行うと、歯車（ギヤ）側面の全面を細かく検査することができる。欠陥検出の検出精度を高めるには、１／ｎピッチ毎（但し、ｎは２以上の正の整数）に歯面の撮像を行い、ｎを３以上とすることで達成される。しかし、一般的には、１／２ピッチ毎で欠陥検出を行うことができる。
【００２２】
例えば、被検査体の歯数が１６個の場合、半ピッチ毎に撮像を行うので歯車１回転あたり３２回の撮像が行われる。検査のタクトタイム上シャッタースピード０．５ｍｓｅｃ、撮像タイミング３５ｍｓｅｃ間隔が好ましく、撮像時間は３５ｍｓｅｃ×３２回＝１．１２ｓｅｃ／周になる。
【００２３】
図４は外観検査アルゴリズムのフローチャートである。まず、ステップＳ１では、撮像して被検査物の画像を得る。
ステップＳ２とＳ３では位置補正を行う。特定のパターンを認識させて、被検査体の位置が多少ずれても、毎回同じ検査領域を撮るようにする。
【００２４】
ステップＳ４ではリアルタイム濃淡補正を行う。背景と被検査物のコントラストがより明確になり、細かいノイズが除去される。
【００２５】
ステップＳ５では２値化処理を行う。下限の輝度値を指定して、２値化する。この処理を行うことにより、欠陥部分が顕著化される。
【００２６】
ステップＳ６では、Ｓ５で得られた２値化画像に対して膨張処理を行う。ステップＳ５までに除去することができなかったノイズを除去する。
【００２７】
ステップＳ７でＳ６の処理結果が決められた閾値の範囲内にあるかどうかを判断し、結果を出力する。
そして１／２ピッチ毎の検査の場合、Ｓ１〜Ｓ７を歯数の２倍の回数を繰り返し行い、歯車の検査を終了する。
【実施例】
【００２８】
本発明の詳細を以下の実施例で説明する。但し、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【００２９】
図１に示す歯車の歯面の外観検査システムを用いて、良品と不良品サンプルの検査を行った。
比較例としては、歯数１６個で、従来の１ピッチ毎に撮像（１６回／周）を行い、実施例では同一サンプルを半ピッチ毎に撮像（３２回／周）を行い、同一検査アルゴリズムを適用して欠陥検出を実行した。
【００３０】
被検査体は、従来の目視検査により良品及び不良品として判定されたサンプルを使用した。使用したサンプルの内訳は、歯面に欠陥がない良品３個（良品１、良品２、良品３）、歯先の巣不良（巣１）、歯側面の巣不良（巣２）、歯底の巣不良（巣３）、歯側面の打痕不良（打痕１）、歯底の打痕不良（打痕２）である。
判定は、目視検査の判定と一致し正確な合否判定ができる場合を「○」、目視検査の判定と一致せず正確な合否判定ができない場合を「×」、合否判定は正しいが、欠陥部の大きさを正しく認識できない場合を「△」として評価した。
検査結果を表１に示した。
【００３１】
【表１】
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○：目視検査の判定と一致し正確な合否判定ができる。
×：目視検査の判定と一致せず正確な合否判定ができない。
△：合否判定は正しいが、欠陥部の大きさを正しく認識できない。
【００３２】
表１において、実施例ではいずれも目視検査の判定と一致する正確な合否判定を得ることができた。一方、比較例では、歯側面にある欠陥が検査領域からはずれることで欠陥検出できない見逃しが発生した。歯底にある一部欠陥に関しては、検出はできるが、画像上欠陥が正面から鮮明に映っていないため、欠陥部の大きさまでは正しく認識できないケースも存在する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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