(57)【要約】【課題】回転軸に対して同心に凸形状または凹形状に仕上げられた同心部を有するとともに回転軸まわりに回転する、回転部品の外観を精度良く検査する。【解決手段】ラインセンサに対して回転軸まわりに回転部品を相対的に回転させてラインセンサにより極座標系で表される極座標画像を取得し、その極座標画像を極座標系から直交座標系へ変換して直交座標画像を取得し、その直交座標画像から同心部のエッジの少なくとも一部を検出し、それらのエッジの位置情報に対して円フィッティングを実行し、同心部に対応する円の直径を算出し、その直径に基づいて同心部の良否を検査する。【選択図】図５
2020046282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に対して同心に凸形状または凹形状に仕上げられた同心部を有するとともに前記回転軸まわりに回転する、回転部品の外観を検査する外観検査装置であって、
前記回転軸の延長上に一方端部が位置するとともに他方端部が前記回転軸と直交する方向に延設されて前記回転部品のライン画像を撮像するラインセンサと、
前記ラインセンサに対して前記回転軸まわりに前記回転部品を相対的に回転させる回転部と、
前記ラインセンサに対して前記回転部品が相対的に回転する間に前記ラインセンサにより撮像される極座標系で表される極座標画像を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶される前記極座標画像を極座標系から直交座標系へ変換して直交座標画像を取得する座標変換部と、
前記直交座標画像から前記同心部のエッジの少なくとも一部を検出するエッジ検出部と、
前記エッジ検出部により検出された前記エッジの位置情報に対して円フィッティングを実行し、前記同心部に対応する円の直径を算出する直径算出部と、
前記直径算出部により算出された直径に基づいて前記同心部の良否を検査する検査部とを備えることを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の外観検査装置であって、
前記検査部は、前記直径算出部により算出された直径が前記記憶部に記憶されている寸法公差の範囲内であるときに前記同心部が良好であり、寸法公差の範囲を超えているときに前記同心部が不良品であると判定する外観検査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の外観検査装置であって、
前記回転部は前記回転部品を少なくとも１回転させる外観検査装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の外観検査装置であって、
前記エッジ検出部は前記同心部のエッジのうち互いに異なる複数個のエッジ検出領域を検出し、
前記直径算出部は各エッジ検出領域に含まれる前記エッジの位置情報に円フィッティングを実行し、前記円の直径を算出する外観検査装置。
【請求項５】
回転軸に対して同心に凸形状または凹形状に仕上げられた同心部を有するとともに前記回転軸まわりに回転する、回転部品の外観を検査する外観検査方法であって、
前記回転軸の延長上に一方端部が位置するとともに他方端部が前記回転軸と直交する方向に延設されて前記回転部品のライン画像を撮像するラインセンサに対し、前記回転軸まわりに前記回転部品を相対的に回転させて前記ラインセンサにより極座標系で表される極座標画像を取得する工程と、
前記極座標画像を極座標系から直交座標系へ変換して直交座標画像を取得する工程と、
前記直交座標画像から前記同心部のエッジの少なくとも一部を検出する工程と、
エッジ検出部により検出された前記エッジの位置情報に対して円フィッティングを実行し、前記同心部に対応する円の直径を算出する工程と、
前記算出された直径に基づいて前記同心部の良否を検査する工程と
を備えることを特徴とする外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転軸まわりに回転する、歯車やフランジ継手などの回転部品の外観を検査する外観検査技術に関するものであり、特に回転部品において回転軸に対して同心に凸形状または凹形状に仕上げられた同心部を検査する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歯車やフランジ継手などの回転部品の外観検査を自動的に行うために、例えば特許文献１に記載されているようにデジタルカメラを用いた計測技術を利用して回転部品の外観検査を行うことが検討されている。この特許文献１に記載の計測技術では、デジタルカメラにより検査対象となる回転部品を撮像して二次元画像を取得し、当該二次元画像の画像データから回転部品の外形寸法を計測する。そして、計測結果から回転部品が良品であるか否かを判定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６６８６５３号
【特許文献２】特開２０１１−２５６９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術を利用することで回転部品の寸法や形状を計測することができるが、近年、回転部品の検査内容が高度化している。より具体的には、回転部品において同心部が公差の範囲内で形成されているか否かを検査することが要求されている。ここで、「同心部」とは、回転部品の回転軸に対して同心に凸形状または凹形状に仕上げられた部位を意味しており、例えば特許文献２に記載されているように歯車に設けられたコーンが本発明の「凸形状に仕上げられた同心部」の一例に相当し、沈む溝が本発明の「凹形状に仕上げられた同心部」の一例に相当している。以下の説明においては、同心部に対する上記検査を「同心部検査」と称する。
【０００５】
同心部検査を含めて回転部品の検査を精度よく行うためには、同心部の寸法、つまり同心部の直径を求める必要がある。しかしながら、それに関する具体的な記載は特許文献１にない。また、同心部の直径を算出して同心部についても検査する外観検査技術は従来存在しなかった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、回転軸に対して同心に凸形状または凹形状に仕上げられた同心部を有するとともに回転軸まわりに回転する、回転部品の外観を精度良く検査することができる外観検査装置および外観検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一態様は、回転軸に対して同心に凸形状または凹形状に仕上げられた同心部を有するとともに前記回転軸まわりに回転する、回転部品の外観を検査する外観検査装置であって、前記回転軸の延長上に一方端部が位置するとともに他方端部が前記回転軸と直交する方向に延設されて前記回転部品のライン画像を撮像するラインセンサと、前記ラインセンサに対して前記回転軸まわりに前記回転部品を相対的に回転させる回転部と、前記ラインセンサに対して前記回転部品が相対的に回転する間に前記ラインセンサにより撮像される極座標系で表される極座標画像を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶される前記極座標画像を極座標系から直交座標系へ変換して直交座標画像を取得する座標変換部と、前記直交座標画像から前記同心部のエッジの少なくとも一部を検出するエッジ検出部と、前記エッジ検出部により検出された前記エッジの位置情報に対して円フィッティングを実行し、前記同心部に対応する円の直径を算出する直径算出部と、前記直径算出部により算出された直径に基づいて前記同心部の良否を検査する検査部とを備えることを特徴としている。
【０００８】
また、この発明の他の態様は、回転軸に対して同心に凸形状または凹形状に仕上げられた同心部を有するとともに前記回転軸まわりに回転する、回転部品の外観を検査する外観検査方法であって、前記回転軸の延長上に一方端部が位置するとともに他方端部が前記回転軸と直交する方向に延設されて前記回転部品のライン画像を撮像するラインセンサに対し、前記回転軸まわりに前記回転部品を相対的に回転させて前記ラインセンサにより極座標系で表される極座標画像を取得する工程と、前記極座標画像を極座標系から直交座標系へ変換して直交座標画像を取得する工程と、前記直交座標画像から前記同心部のエッジの少なくとも一部を検出する工程と、前記エッジ検出部により検出された前記エッジの位置情報に対して円フィッティングを実行し、前記同心部に対応する円の直径を算出する工程と、前記算出された直径に基づいて前記同心部の良否を検査する工程とを備えることを特徴としている。
【０００９】
このように構成された発明では、同心部を有する回転部品の極座標画像が直交座標画像に変換される。そして、直交座標画像から同心部のエッジの少なくとも一部が検出される。当該エッジの位置情報に対して円フィッティングが実行されて同心部に対応する円の直径が算出される。さらに、算出された直径に基づいて同心部の良否が検査される。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、回転部品のうち従来検査対象となっていなかった同心部の良否を検査しており、回転部品の外観を精度良く検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る外観検査装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１に示す外観検査装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】ワーク保持ユニットの構成を示す斜視図である。
【図４】図１に示す外観検査装置によるワークの検査動作を示すフローチャートである。
【図５】同心部の直径算出動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明に係る外観検査装置の第１実施形態の全体構成を示す図である。また、図２は、図１に示す外観検査装置の電気的構成を示すブロック図である。この外観検査装置１００は、回転軸ＡＸまわりに回転する、歯車やフランジ継手などの回転部品（以下、「ワークＷ」と称する）の外観を検査する装置であり、ローディングユニット１、ワーク保持ユニット２、撮像ユニット３、アンローディングユニット４および制御ユニット５を有している。なお、ここでは、ワークＷは、図１に示すように、軸部Ｗａ上に回転軸ＡＸに対して同心で、しかもコーン状に仕上げられた同心部Ｗｂを有する回転部品であり、例えば鍛造や鋳造処理によって形成される。そして、部品製造後に当該ワークＷは外部搬送ロボットあるいはオペレータによってローディングユニット１に搬送される。
【００１３】
ローディングユニット１には、テーブルやストッカーなどのワーク収容部（図示省略）が設けられている。そして、外部搬送ロボットなどによりワークＷがワーク収容部に一時的に収容されると、ワーク収容部に設けられたワーク検出センサ１１（図２）がワークＷを検出し、その旨の信号が装置全体を制御する制御ユニット５に送信される。また、ローディングユニット１には、ローダ１２（図２）が設けられており、制御ユニット５からの動作指令に応じてワーク収容部に収容されている未検査のワークＷを受け取り、ワーク保持ユニット２に搬送する。
【００１４】
図３はワーク保持ユニットの構成を示す斜視図である。ワーク保持ユニット２は、ローダ１２により搬送されてきたワークＷを保持する保持テーブル２１Ａ、２１Ｂを装備している。これらの保持テーブル２１Ａ、２１Ｂはともに同一構成を有し、同心部Ｗｂが水平状態となる姿勢でワークＷの軸部Ｗａの一部を把持して保持可能となっている。以下、図３を参照しつつ保持テーブル２１Ａの構成について説明する一方、保持テーブル２１Ｂは保持テーブル２１Ａと同一構成であるため、保持テーブル２１Ｂについては同一符号を付して説明を省略する。
【００１５】
保持テーブル２１Ａでは、図３に示すように、チャック機構２２、水平位置決め機構２３、回転機構２４および鉛直位置決め機構２５が鉛直方向に積層配置されている。チャック機構２２は、側面視で略Ｌ字状の可動部材２２１〜２２３と、制御ユニット５からの移動指令に応じて可動部材２２１〜２２３を放射状に連動して移動させる移動部２２４とを有している。各可動部材２２１〜２２３の上端面には突起部材２２５が突設されており、上端面と突起部材２２５とで軸部Ｗａの段差部位と係合可能となっている。このため、制御ユニット５からの把持指令に応じて移動部２２４が可動部材２２１〜２２３を互いに近接移動させることでチャック機構２２の中心軸（図示省略）と軸部Ｗａの軸芯とを一致させながらワークＷを保持することができる。一方、制御ユニット５からの解放指令に応じて移動部２２４が可動部材２２１〜２２３を互いに離間移動させることで、ローディングユニット１による未検査ワークＷのローディングやアンローディングユニット４による検査済ワークＷのアンローディングを行うことが可能となる。
【００１６】
このように構成されたチャック機構２２は水平位置決め機構２３に支持されている。水平位置決め機構２３は水平方向において互いに直交する方向に移動させる、いわゆるＸＹテーブルを有している。このため、制御ユニット５からの移動指令に応じてＸＹテーブルが駆動されてチャック機構２２を水平面で高精度に位置決めすることが可能となっている。なお、ＸＹテーブルとしては、モータとボールネジ機構とを組み合わせたものや、水平方向において互いに直交する２つのリニアモータを組み合わせたものなどを用いることができる。
【００１７】
回転機構２４はモータ２４１を有している。モータ２４１の回転シャフト（図示省略）が鉛直上方に延設されており、その上端部に水平位置決め機構２３が連結されている。このため、制御ユニット５から回転指令が与えられると、モータ２４１が作動してモータ２４１の回転軸（図示省略）まわりに水平位置決め機構２３、チャック機構２２、ならびにチャック機構２２により把持されたワークＷを一体的に回転させる。
【００１８】
ここで、本実施形態では、チャック機構２２と回転機構２４との間に水平位置決め機構２３を設けているが、その技術的意義はチャック機構２２の中心軸、チャック機構２２に把持されたワークＷの同心部Ｗｂの回転対称軸（回転軸ＡＸ）およびモータ２４１の回転軸の相対的な位置関係を水平位置決め機構２３によって調整可能とする点にある。すなわち、チャック機構２２の中心軸とモータ２４１の回転軸とを一致させておくことで、チャック機構２２で把持したワークＷを軸部Ｗａまわりに回転させることができる。しかしながら、ワークＷの回転軸ＡＸが所望位置から外れている場合には、モータ２４１に対して芯ズレが発生しており、同心部Ｗｂは偏心して回転してしまう。そこで、水平位置決め機構２３を設け、ズレ量とズレ方向を補正するように駆動させることでワークＷの回転軸ＡＸとモータ２４１の回転軸とを一致させることが可能となる。これによって、撮像ユニット３によるワークＷの画像を高精度に撮像することが可能となり、ワークＷの検査精度を向上させることができる。
【００１９】
鉛直位置決め機構２５は、モータ２４１を保持する保持プレート２５１と、モータ２４１の下方位置に配置されたベースプレート２５２と、保持プレート２５１およびベースプレート２５２を連結する４本の連結ピン２５３と、ベースプレート２５２を鉛直方向に昇降させる昇降部２５４とを有している。昇降部２５４は制御ユニット５からの昇降指令に応じてベースプレート２５２を昇降させることで鉛直方向において回転機構２４、水平位置決め機構２３およびチャック機構２２を一体的に移動させ、次に説明するプリアライメント位置ＰＡおよび検査位置ＰＩにおいてワークＷの高さ位置を適正化することができる。
【００２０】
このように構成された保持テーブル２１Ａ、２１Ｂは、図３に示すように、支持プレート２６１上に一定距離だけ離間して固定されている。また、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂの中間位置で支持プレート２６１が旋回駆動部２６２に支持されている。この旋回駆動部２６２は制御ユニット５からの旋回指令に応じて鉛直方向に延びる旋回軸ＡＸ１まわりに支持プレート２６１を１８０゜旋回可能となっており、図３に示すように保持テーブル２１Ａ、２１Ｂがそれぞれプリアライメント位置ＰＡおよび検査位置ＰＩに位置する第１ポジションと、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂがそれぞれ検査位置ＰＩおよびプリアライメント位置ＰＡに位置する第２ポジションとの間で切替可能となっている。例えばプリアライメント位置ＰＡに位置する保持テーブル２１Ａに保持されたワークＷに対してプリアライメント処理および同心部検査を施すのと並行して、旋回駆動部２６２によって第１ポジションから第２ポジションに切り替えることで保持テーブル２１Ａがプリアライメント位置ＰＡから検査位置ＰＩにシフトし、プリアライメント処理および同心部検査を完了したワークＷを検査位置ＰＩに位置決めすることができる。また、当該ワークＷの検査を終了した後、逆方向に旋回することで保持テーブル２１Ａが検査位置ＰＩからプリアライメント位置ＰＡにシフトし、検査処理済のワークＷをプリアライメント位置ＰＡに位置決めすることができる。このように本実施形態では、支持プレート２６１および旋回駆動部２６２によりワークＷの位置を切り替えるポジション切替機構２６が構成されている。
【００２１】
プリアライメント位置ＰＡは上記したようにプリアライメント処理および同心部検査を行う位置であり、プリアライメント位置ＰＡに位置決めされた保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）の上方にラインセンサ２７が配置されている。このラインセンサ２７は図３に示すようにワークＷに対してモータ２４１の反対側、つまりワークＷの上方側に配置されている。ラインセンサ２７は、その一方端部が回転軸ＡＸの延長線上に位置するとともに他方端部が回転軸ＡＸと直交する水平方向に延設されており、ワークＷの回転軸ＡＸに対して径方向外側に延設された直線状のセンシング領域２７１を有している。このセンシング領域２７１でワークＷを撮像することでワークＷのライン画像を取得可能となっている。このため、ワークＷを回転させながら当該センシング領域２７１によりワークＷを上方から撮像可能となっており、ワークＷを少なくとも１周回転させることで同心部Ｗｂのドーナツ状の平面を含む画像が得られる。
【００２２】
また、図３への図示を省略しているが、当該保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）に保持されたワークＷを照明してアライメント処理および同心部検査を良好に行うためのラインセンサ照明部２８（図２）が設けられている。このため、回転機構２４によりワークＷを回転させるとともに、ラインセンサ照明部２８によりワークＷを照明しながらラインセンサ２７によりワークＷを撮像することができる。そして、ワークＷの画像データが制御ユニット５に送られ、後で詳述するようにして同心部検査を行うとともに、芯ズレを補正してワークＷの回転軸ＡＸとモータ２４１の回転軸とを一致させる、つまりプリアライメント処理とが実行される。
【００２３】
一方、検査位置ＰＩは検査処理を行う位置であり、検査位置ＰＩに位置決めされた保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）の上方に撮像ユニット３が配置されている。この検査位置ＰＩでは、ワークＷの回転軸ＡＸとモータ２４１の回転軸とが一致した状態でワークＷを回転させながらワークＷを撮像ユニット３によって撮像することができる。そして、ワークＷの画像データが制御ユニット５に送られ、ワークＷにおける傷や欠陥などの有無を検査する検査処理が実行される。
【００２４】
この撮像ユニット３は、図２に示すように、複数の検査カメラ３１と複数の検査照明部３２とを有している。この撮像ユニット３では、検査位置ＰＩに位置決めされた保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）に保持されるワークＷを種々の方向から照明するように複数の検査照明部３２が配置されている。そして、回転機構２４によりワークＷを回転させるとともに、検査照明部３２によりワークＷを照明しながら複数の検査カメラ３１によりワークＷを種々の方向から撮像することが可能となっている。これら複数の画像データが制御ユニット５に送られ、制御ユニット５によりワークＷの検査が実行される。
【００２５】
こうして検査されたワークＷを保持する保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）は上記したようにポジション切替機構２６により検査位置ＰＩからプリアライメント位置ＰＡにシフトされる。そして、アンローディングユニット４により保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）から検査済のワークＷが搬出される。なお、アンローディングユニット４は基本的にローディングユニット１と同一である。つまり、アンローディングユニット４は、検査済のワークＷを一時的に収容するワーク収容部（図示省略）、ワーク検出センサ４１（図２）およびアンローダ４２（図２）を有しており、制御ユニット５からの動作指令に応じて検査済のワークＷを保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）からワーク収容部に搬送する。
【００２６】
制御ユニット５は、図２に示すように、論理演算を実行する周知のＣＰＵ（Central Processing Unit）、初期設定等を記憶しているＲＯＭ（Read Only Memory）、装置動作中の様々なデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。制御ユニット５は、機能的には、演算処理部５１、記憶部５２、駆動制御部５３、外部入出力部５４、画像処理部５５および照明制御部５６を備えている。
【００２７】
上記駆動制御部５３は、装置各部に設けられた駆動機構、例えばローダ１２、チャック機構２２などの駆動を制御する。外部入出力部５４は、装置各部に装備されている各種センサ類からの信号を入力する一方、装置各部に装備されている各種アクチュエータ等に対して信号を出力する。画像処理部５５は、ラインセンサ２７および検査カメラ３１から画像データを取り込み、二値化等の画像処理を行う。照明制御部５６はラインセンサ照明部２８および検査照明部３２の点灯および消灯等を制御する。
【００２８】
上記演算処理部５１は、演算機能を有するものであり、上記記憶部５２に記憶されているプログラム５２１に従って駆動制御部５３、画像処理部５５、照明制御部５６などを制御することで次に説明する一連の処理を実行する。これによって、ワークＷが回転軸ＡＸまわりに回転する間に極座標系で表される極座標画像５２２がラインセンサ２７により撮像され、記憶部５２に記憶される。また、演算処理部５１は極座標画像５２２に基づいて座標変換、エッジ検出、同心部Ｗｂの直径算出および良否検査を実行しており、座標変換部５１１、エッジ検出部５１２、直径算出部５１３および検査部５１４として機能する。また、記憶部５２は検査部５１４による検査を行うための判定情報としてワークＷの寸法公差５２３を記憶している。
【００２９】
なお、図２中の符号６はオペレータとのインターフェースとして機能する表示ユニットであり、制御ユニット５と接続され、外観検査装置１００の動作状態を表示する機能のほか、タッチパネルで構成されてオペレータからの入力を受け付ける入力端末としての機能も有する。また、この構成に限定されるものではなく、動作状態を表示するための表示装置と、キーボードやマウス等の入力端末を採用しても良い。
【００３０】
図４は図１に示す外観検査装置によるワークの検査動作を示すフローチャートである。また、図５は同心部検査動作を模式的に示す図である。なお、図５においては、撮像された画像において、同心部Ｗｂの上面Ｗｂ１（図１参照）を示す部位と、スカート状に広がる傾斜面Ｗｂ２（図１参照）を示す部位とを明確に区別するために、上面Ｗｂ１に対応する画像部分にハッチングを付す一方、傾斜面Ｗｂ２に対応する画像部分にドットを付している。
【００３１】
この外観検査装置１００では、制御ユニット５の記憶部５２に予め記憶された検査プログラムにしたがって演算処理部５１が装置各部を制御して以下の動作を実行する。ここでは、１つのワークＷに着目して当該ワークＷに対して実行される各種動作について図４および図５を参照しつつ説明する。制御ユニット５は、プリアライメント位置ＰＡに位置している保持テーブル２１ＡにワークＷが存在せず、しかもワーク検出センサ１１により未検査のワークＷがローディングユニット１のワーク収容部に収容されていることを確認すると、保持テーブル２１ＡへのワークＷのローディングを開始する（ステップＳ１）。このローディング工程では、ローダ１２がワーク収容部の未検査ワークＷを把持し、ローディングユニット１から保持テーブル２１Ａに搬送する。なお、本実施形態では、ローディング工程および後の芯ズレの検出工程を円滑に行うために、保持テーブル２１ＡへのワークＷの搬送前に、水平位置決め機構２３によりチャック機構２２の中心軸とモータ２４１の回転軸とを一致させるとともに、３本の可動部材２２１〜２２３を互いに離間させてワークＷの受け入れ準備を行っている。
【００３２】
ローダ１２によりワークＷが保持テーブル２１Ａに搬送されてくると、チャック機構２２が上記したように３本の可動部材２２１〜２２３を互いに近接移動させてワークＷの軸部Ｗａの一部を挟み込んでワークＷを把持する。より詳しくは、ローディング動作中に、可動部材２２１〜２２３は互いに近接移動し、可動部材２２１〜２２３の各上端面と突起部材２２５とが軸部Ｗａの段差部位に係合してチャック機構２２の中心軸と軸部Ｗａの軸芯とを一致させながらワークＷを保持する。こうして、ローディング工程が完了し、この完了時点では、モータ２４１の回転軸、チャック機構２２の中心軸および軸部Ｗａの軸芯は一致している。しかしながら、鍛造や鋳造処理によって製造されたワークＷでは、例えばワークＷの回転軸ＡＸが軸部Ｗａの軸芯から外れ、モータ２４１に対するワークＷの芯ズレが発生していることがある。
【００３３】
そこで、本実施形態では、ラインセンサ照明部２８（図２）により未検査ワークＷを照明するとともに、保持テーブル２１Ａのモータ２４１により未検査ワークＷを少なくとも１回転させながらラインセンサ２７により同心部Ｗｂを含めてワークＷを上方から撮像し、ワークＷの極座標画像５２２を記憶部５２に記憶する（ステップＳ２）。
【００３４】
この撮像完了後に、旋回駆動部２６２により第１ポジションから第２ポジションへの切替を行う。すなわち、旋回駆動部２６２が支持プレート２６１を旋回軸ＡＸ１まわりに１８０゜旋回させ、これによって未検査のワークＷを保持する保持テーブル２１Ａがプリアライメント位置ＰＡから検査位置ＰＩに移動するとともに昇降部２５４によってワークＷを撮像ユニット３により撮像可能な高さ位置に移動させる（ステップＳ３）。
【００３５】
また、本実施形態では、上記移動と並行して、記憶部５２からワークＷの極座標画像５２２の画像データを読み出し、回転機構２４（モータ２４１）に対するワークＷの芯ズレを検出し（ステップＳ４）、それに続いて保持テーブル２１Ａにおける芯ズレ補正を行う（ステップＳ５）。また、本実施形態では、芯ズレ検出および芯ズレ補正のみならず、同心部Ｗｂの直径を検出し（ステップＳ６）、さらに検出結果に基づいて同心部Ｗｂの良否検査を行う（ステップＳ７）。なお、この同心部検査動作については後で詳述する。
【００３６】
上記ステップＳ５の芯ズレ補正は上記ステップＳ４で検出された芯ズレを解消するように水平位置決め機構２３によりチャック機構２２を移動させる。これによって、保持テーブル２１Ａが検査位置ＰＩに到達した時点あるいは到達前後でワークＷの回転軸ＡＸとモータ２４１の回転軸とが一致し、直ちにワーク撮像工程（ステップＳ８）を開始することができる。
【００３７】
このステップＳ８では、検査位置ＰＩに位置決めされた保持テーブル２１Ａの回転機構２４が作動し、ワーク回転を開始する。このとき、保持テーブル２１Ａに保持されたワークＷは上記芯ズレ補正を受けた、いわゆる芯出し状態であり、回転軸ＡＸまわりに回転する。また、その回転に対応して複数の検査照明部３２が点灯して回転中のワークＷを複数の方向から照明する。なお、ここではワーク回転後に検査照明部３２を点灯させているが、点灯タイミングはこれに限定されるものではなく、回転開始と同時、あるいは回転開始前に検査照明部３２の点灯を開始してもよい。
【００３８】
こうしてワークＷの回転と照明とを行っている間に、複数の検査カメラ３１がワークＷを種々の方向から撮像し、複数方向からのワークＷの画像（以下「ワーク画像」という）の画像データを制御ユニット５に送信する。一方、制御ユニット５では上記ワーク画像を記憶部５２に記憶し、以下のタイミングで当該ワーク画像の画像データに基づいてワークＷの検査（ただし、同心部Ｗｂの検査を除く）を行う。
【００３９】
こうした画像取得後、保持テーブル２１Ａではワーク回転が停止され、撮像ユニット３では検査照明部３２が消灯される。また、旋回駆動部２６２が支持プレート２６１を旋回軸ＡＸ１まわりに１８０゜反転旋回させ、これによって保持テーブル２１Ａが検査済のワークＷを保持したまま検査位置ＰＩからプリアライメント位置ＰＡに移動するとともに昇降部２５４によってワークＷが元の高さ位置に移動する（ステップＳ９）。このワークＷの移動と並行して、制御ユニット５は記憶部５２からワーク画像の画像データを読み出し、ワーク画像に基づいてワークＷに傷や欠陥などが存在しているか否かを判定して保持テーブル２１Ａに保持されたワークＷについてワーク検査を行う（ステップＳ１０）。
【００４０】
プリアライメント位置ＰＡに戻ってきたワークＷはアンローダ４２によって把持された後、可動部材２２１〜２２３による把持の解除により保持テーブル２１Ａからアンローダ４２に受け渡される。それに続いて、アンローダ４２がワークＷをアンローディングユニット４に搬送し、ワーク収容部（図示省略）に搬送する（ステップＳ１１）。上記した一連の工程（ステップＳ１〜Ｓ１１）が保持テーブル２１Ａ、２１Ｂにより交互に繰り返される。
【００４１】
次に、本実施形態において実行される同心部の直径算出工程（ステップＳ６）について図５を参照しつつ詳述する。図５は図１に示す外観検査装置で実行される同心部の直径算出処理を示す図である。同図では、中央部において直径算出処理の動作フローチャートが示されているのに対し、左部においてステップＳ６１、Ｓ６３、Ｓ６５の動作が模式的に示されるとともに右部においてステップＳ６２、Ｓ６４、Ｓ６６の動作が模式的に示されている。演算処理部５１は記憶部５２に記憶されたプログラム５２１にしたがって装置各部を制御して図５に示す動作を実行する。以下、その内容について図５中の動作フローチャートと模式図とを関連付けて説明する。
【００４２】
同心部Ｗｂの直径算出工程（ステップＳ６）では、ステップＳ２により撮像されたワークＷの極座標画像５２２の画像データが記憶部５２から読み出され、演算処理部５１のＲＡＭに展開される（ステップＳ６１）。こうして取得された画像データに対して極座標系から直交座標系に変換する変換処理を演算処理部５１が実行し、極座標画像５２２を直交座標画像Ｇに変換する（ステップＳ６２）。この変換処理自体は周知のものを使用することができ、当該変換処理により取得される直交座標画像Ｇには、同図に示すように、同心部Ｗｂの上面Ｗｂ１を撮像して得られる上面画像Ｇ１（ハッチング付与部位）と傾斜面Ｗｂ２を撮像して得られる傾斜面画像Ｇ２（ドット付与部位）とが含まれている。
【００４３】
ここで、同心部Ｗｂの良否検査を行うために、直交座標画像Ｇをそのまま用いたり、傾斜面画像Ｇ２を用いることも可能であるが、上面画像Ｇ１には同心部Ｗｂの形状および寸法を求めるための特徴部分、つまり同心部Ｗｂのエッジ情報が明瞭に表れている。そこで、本実施形態では、直交座標画像Ｇの画像データに対して二値化処理を施して上面画像ｇ１を検出している（ステップＳ６３）。このように傾斜面画像Ｇ２を取り除くことで傾斜面画像Ｇ２に含まれるエッジ情報を排除し、エッジ抽出の範囲を限定している。これによって、ステップＳ６３により取得された二値化画像ｇには、同心部Ｗｂの上面Ｗｂ１に対応する画像ｇ１のみが含まれる。
【００４４】
次に、演算処理部５１は画像ｇ１からエッジ検出を行う（ステップＳ６４）。本実施形態では、エッジ検出の処理時にノイズの影響を取り除き、所望のエッジ抽出、つまり同心部Ｗｂの形状を示す円形状のエッジＥＧを抽出するために、演算処理部５１は、二値化画像ｇの画像データのうちエッジ検出領域ＥＤに対応するデータを複数個抽出する。なお、図５においては、複数のエッジ検出領域ＥＤのうちの一つのみを破線で示している。また、抽出個数は任意であるが、本実施形態ではエッジＥＧの約１／３に相当する個数に設定している。
【００４５】
そして、各エッジ検出領域ＥＤの画像データに基づいて演算処理部５１は同心部Ｗｂのエッジを検出する（ステップＳ６５）。この実施形態では、同図中の太線で示すように、同心部Ｗｂの約１／３のエッジについてエッジ検出をそれぞれ行って各エッジ検出領域ＥＤの位置情報を取得する。また、これらのエッジ検出結果、つまり各エッジの位置情報に基づく円フィッティング処理により、真円Ｇ３を演算処理部５１は求め、直交座標画像Ｇに描画する（ステップＳ６６）。なお、円フィッティング自体は公知であるため、本明細書では円フィッティング処理の説明は省略する。
【００４６】
さらに、こうして描画された真円Ｇ３の直径φを演算処理部５１は同心部Ｗｂの外径として算出する（ステップＳ６７）。同心部Ｗｂの直径算出工程（ステップＳ６）が完了すると、図４に示すように、演算処理部５１は、ステップＳ６で算出した直径φを、記憶部５２に記憶されているワークＷの寸法公差５２３と対比して検査する（ステップＳ７）。より具体的には、演算処理部５１は、算出された直径φが記憶部５２に記憶されている寸法公差５２３の範囲内であるときには同心部Ｗｂが良好であると判定し、寸法公差の範囲を超えているときに同心部Ｗｂが不良品であると判定する。
【００４７】
以上のように、本実施形態によれば、同心部Ｗｂを有するワークＷの極座標画像５２２を直交座標画像Ｇに変換し、直交座標画像Ｇから同心部Ｗｂのエッジの少なくとも一部を検出し、円フィッティング処理により同心部Ｗｂに対応する円の直径を算出している。そして、算出された直径に基づいて同心部Ｗｂの良否を検査している。このように従来から検査対象から除外されていた同心部Ｗｂについても検査することができ、ワークＷの外観を精度良く検査することが可能となっている。
【００４８】
また、上記実施形態では、エッジＥＧのうち約１／３にエッジの位置情報を求め、これらに対して円フィッティング処理を施して同心部Ｗｂに対応する円の直径φを算出している。このため、エッジＥＧの全周についてエッジＥＧの位置情報を求める場合に比べて検査に要する時間を短縮することができる。なお、エッジＥＧの位置情報の範囲は、エッジＥＧの約１／３に限定されるものではなく、例えば約１／２であってもよい。もちろん、エッジＥＧの全周であってもよい。
【００４９】
このように上記した実施形態では、コーン状に仕上げられた同心部Ｗｂが本発明の「凸形状に仕上げられた同心部」の一例に相当し、これを有するワークＷが本発明の「回転部品」の一例に相当している。また、回転機構２４が本発明の「回転部」の一例に相当している。
【００５０】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、ラインセンサ２７を芯ズレ検出と同心部Ｗｂの良否検査とに併用しているが、同心部Ｗｂの良否検査を行うための専用のラインセンサを設けてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、ラインセンサ２７を固定した状態でワークＷを回転させてワークＷの極座標画像５２２を取得しているが、ワークＷを固定した状態でラインセンサ２７の一方端部を回転中心としてラインセンサ２７を回転させて極座標画像５２２の取得を行ってもよい。また、ワークＷおよびラインセンサ２７をともに回転させてもよい。要は、ラインセンサ２７に対して回転軸ＡＸまわりにワークＷを相対的に回転させてワークＷの極座標画像５２２を取得すればよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、芯ズレ検出および芯ズレ補正を行う外観検査装置１００に対して本発明を適用しているが、これらを行わない外観検査装置に対しても本発明を適用することができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、凸形状に仕上げられた同心部Ｗｂを有するワークＷを検査する外観検査装置１００に対して本発明を適用しているが、例えば特許文献２に記載された沈む溝を有する歯車を検査する外観検査装置に対して本発明を適用することができる。ここでは、「沈む溝」が本発明の「凹形状に仕上げられた同心部」の一例に相当している。もちろん、凸形状に仕上げられた同心部と凹形状に仕上げられた同心部とを兼ね備えた回転部品を検査する外観検査装置に対して本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
この発明は、回転軸まわりに回転する、歯車やフランジ継手などの回転部品の外観を検査する外観検査技術全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
２４…回転機構（回転部）
２７…ラインセンサ
５１…演算処理部
５２…記憶部
１００…外観検査装置
５１１…座標変換部
５１２…エッジ検出部
５１３…直径算出部
５１４…検査部
５２２…極座標画像
５２３…寸法公差
ＡＸ…回転軸
Ｇ…直交座標画像
Ｇ３…真円
ＥＤ…エッジ検出領域
ＥＧ…エッジ
Ｗ…ワーク
ｇ…二値化画像
φ…直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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