(57)【要約】【課題】安価かつ簡単な方法で、棒状回転工具の逃げ面の特徴及び逃げ面内の欠陥の特徴を抽出することが出来る画像を撮像する棒状回転工具の検査方法及び装置を提供する。【解決手段】検査対象である角度が相互に相違する複数の逃げ面を有する棒状回転工具の刃先に照明装置により照射しつつ撮像し、得られた画像を基に検査対象の棒状回転工具の良否を判定する棒状回転工具の検査方法であって、棒状回転工具の先端部から外周までを同心円状に撮像すると共に、棒状回転工具の刃先と該棒状回転工具の刃先の一部または全部をその周囲から照射する照明装置との距離を変えて、棒状回転工具の特定の角度をなす逃げ面が他の角度をなす逃げ面に対して明暗が相互に逆転する画像が得られる複数の位置で撮像する棒状回転工具の検査方法及び検査装置。【選択図】図１
2010164368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象である角度が相互に相違する複数の逃げ面を有する棒状回転工具の刃先に照明装置により照射しつつ撮像し、得られた画像を基に検査対象の棒状回転工具の良否を判定する棒状回転工具の検査方法であって、
前記撮像は、前記棒状回転工具の先端部から外周までを同心円状に撮像すると共に、前記棒状回転工具の刃先と該棒状回転工具の刃先の一部または全部をその周囲から照射する前記照明装置との距離を変えて、棒状回転工具の特定の角度をなす逃げ面が他の角度をなす逃げ面に対して明暗が相互に逆転する画像が得られる複数の位置で撮像するものであることを特徴とする棒状回転工具の検査方法。
【請求項２】
前記複数の位置は、前記棒状回転工具の刃先と棒状回転工具の刃先をその周囲から照射する前記照明装置との距離を変えていく際に、棒状回転工具の刃先から所定の位置に在る撮像装置に付属した表示部に表示される棒状回転工具の刃先の映像を検査員が確認しつつ決定するものであることを特徴とする請求項１に記載の棒状回転工具の検査方法。
【請求項３】
前記複数の位置は、前記棒状回転工具の刃先と棒状回転工具の刃先をその周囲から照射する前記照明装置との距離を変えていく際に、照明の明るさをも変化させ、棒状回転工具の刃先から所定の位置に在る撮像装置に付属した表示部に表示される被写体の映像を検査員が確認しつつ決定するものであることを特徴とする請求項１に記載の棒状回転工具の検査方法。
【請求項４】
前記棒状回転工具は角度が相互に相違する２種類の逃げ面を有し、
前記複数の位置は、２箇所であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の棒状回転工具の検査方法。
【請求項５】
照明装置と撮像装置およびこれらを保持して垂直、水平方向に移動可能な保持移動装置を有し、検査対象である角度が相互に相違する複数の逃げ面を有する棒状回転工具の刃先を撮像し、得られた画像を基に検査対象の棒状回転工具の良否を判定する棒状回転工具の検査装置であって、
前記保持移動装置は、前記照明装置に対して相互に反対の側に在る前記棒状回転工具と前記撮像装置を所定の間隔に保持し、さらに保持した状態で前記照明装置に対して直交する方向に相対移動させることが可能であり、
前記照明装置は、棒状回転工具の刃先をその周囲から照射することが可能であり、
前記撮像装置は、前記棒状回転工具の先端部から外周までを同心円状に撮像すると共に、前記保持移動装置により前記照明装置に対して直交する方向に前記棒状回転工具と共に相対移動した際に、前記棒状回転工具の特定の角度をなす逃げ面が他の角度をなす逃げ面に対して明暗が相互に逆転する様子を表示する表示部を有していることを特徴とする棒状回転工具の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は棒状回転工具の検査方法及び検査装置に関し、詳しくは棒状回転工具の形状検査や欠陥検査において、各逃げ面の明暗が変化する複数の箇所で撮影した画像を用いて検査する非接触式の棒状回転工具の検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
先端の刃先で穿孔や切削を行うドリルやタップ等の棒状回転工具の外観検査においては、逃げ面の形状及び逃げ面の欠陥を抽出することが一般的に行われている。ドリルを例に挙げると、現在、人の目視検査に代わって、ＣＣＤカメラ等を用いた光学式撮像装置によってドリルの画像を取得し、その後画像内の逃げ面の形状や欠陥の有無や形状を画像処理にて抽出し、予め作成しておいた良品と判明しているドリルの画像と比較することにより、検査対象のドリルの良否を判定する検査方法が用いられている。
【０００３】
逃げ面の形状の抽出に際しては、逃げ面と背景や、複数の逃げ面相互の区別を、画像の明暗が相違することに着目して行っている。逃げ面と背景の相違は、例えば明暗について両者を区別する閾値を用いる方法等が採用されている。
【０００４】
逃げ面相互の区別は、平面形状となっている複数の逃げ面の先端角となす角度は相互に相違しているため、複数の逃げ面には明暗差が生じることを利用する。
【０００５】
また、逃げ面内の欠陥の検出は、欠陥は逃げ面と異なる角度を持つため、逃げ面と明暗差ができることを利用する。
【０００６】
なお、撮像装置としては、ＣＣＤカメラ、テレセントリックレンズ、照明装置等周知のものが用いられる。
【０００７】
複数の逃げ面相互、各逃げ面とその欠陥の明暗が顕著な画像とするためには、単に焦点が合った位置で撮像するだけでなく、照明装置の光量、照明装置からドリルの逃げ面に照射する光の角度、逃げ面で反射して撮像装置へ入射する光の角度等を調整して撮像する必要がある。
【０００８】
しかし、ドリルの種類に応じて先端角と平面形状となっている逃げ面同士の角度が異なる。また、ドリルの外径の大小により光の照射範囲が変化する。
【０００９】
そのため、上記した逃げ面の形状及び逃げ面の欠陥を抽出するには、検査対象のドリルの外径、先端角、平面形状となっている逃げ面相互角度等に応じて、適切な位置、角度、範囲等から照明を行なう必要がある。そこで、複数の角度から撮像できる様に複数の撮像装置を用いたり、照射角度を切り替える照明装置を用いたり、多方向から光を照射することが可能なお椀形のドーム照明を用いたりすることがなされている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−２８５９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記の手段では、装置が大型化して高価となることや、一度に多方向から光を照射することにより欠陥の特徴の撮像が困難となる恐れがある。
【００１２】
このようなことは、ドリルだけでなく、タップ等ドリル以外の先端の刃先で穿孔や切削を行う棒状回転工具についても同様である。
【００１３】
このため、安価かつ簡単な方法で、棒状回転工具の逃げ面の特徴及び逃げ面内の欠陥の特徴を抽出することが出来る画像を撮像する技術の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記の課題を解決することを目的としてなされたものであり、逃げ面の種類毎に棒状回転工具の主軸方向となす角度が相違するため、照明の位置を変化させて撮像することにより、各逃げ面相互の区別や欠陥が明暗の差として顕著に現れることに着目したものである。以下、各請求項の発明を説明する。
【００１５】
請求項１に記載の発明は、
検査対象である角度が相互に相違する複数の逃げ面を有する棒状回転工具の刃先に照明装置により照射しつつ撮像し、得られた画像を基に検査対象の棒状回転工具の良否を判定する棒状回転工具の検査方法であって、
前記撮像は、前記棒状回転工具の先端部から外周までを同心円状に撮像すると共に、前記棒状回転工具の刃先と該棒状回転工具の刃先の一部または全部をその周囲から照射する前記照明装置との距離を変えて、棒状回転工具の特定の角度をなす逃げ面が他の角度をなす逃げ面に対して明暗が相互に逆転する画像が得られる複数の位置で撮像するものであることを特徴とする棒状回転工具の検査方法である。
【００１６】
本請求項の発明においては、棒状回転工具の刃先と照明装置との距離を変えるという極めて簡便な手段により、棒状回転工具の特定の角度をなす逃げ面が他の角度をなす逃げ面に対して明暗が相互に逆転する画像を撮像することができるため、安価かつ簡単な方法で、棒状回転工具の検査を行なうことが出来る。
【００１７】
なお、被写体である棒状回転工具の逃げ面とＣＣＤカメラとの距離が同じであることが、レンズの焦点距離を変更したり複雑な光学系を用いたりする必要がないため好ましい。このため、照明装置でなく、棒状回転工具の刃先の方を照明装置に対して移動させる場合には、ＣＣＤカメラも同様に移動させて両者の距離を一定に保っておく。
【００１８】
また、大量生産等においては、最初の被検査棒状回転工具を用いて一旦撮像位置が決定されれば、後は自動的に当該位置で撮像するようにしても良い。
【００１９】
また、棒状回転工具の直径、刃先の角度等を基に予め最適な位置を計算等で求めておき、最後に検査員がその位置を確認する様にしても良い。
【００２０】
そして、撮像後の良否の判定は、複数の撮像位置にて取得した画像を用い、画像ごとに抽出可能な逃げ面の特徴及び欠陥の特徴を利用して、予め作成されている合格品の画像と比較する等の方法にて行われる。
【００２１】
本請求項の発明を実施する為には、ＣＣＤカメラ、テレセントリックレンズ、棒状回転工具やＣＣＤカメラと照明装置の位置を相互にかつ微細、精密に移動させる装置等が必要であるが、これらがコストをアップさせることはほとんどない。なお、各逃げ面についてその検査に使用する画像を撮影する際には、同じ大きさの画像を得るために、焦点位置は被写体とＣＣＤカメラとの距離が同じとなる様に調整され、例えば、棒状回転工具の外周の境界付近に焦点が合わせられる。
【００２２】
なお、本発明において、「棒状回転工具の刃先の一部または全部をその周囲から照射する」照射装置の好ましい例としてリング照明装置を挙げることができるが、リング照明装置に限定されるものではない。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、
前記複数の位置は、前記棒状回転工具の刃先と棒状回転工具の刃先をその周囲から照射する前記照明装置との距離を変えていく際に、棒状回転工具の刃先から所定の位置に在る撮像装置に付属した表示部に表示される棒状回転工具の刃先の映像を検査員が確認しつつ決定するものであることを特徴とする請求項１に記載の棒状回転工具の検査方法である。
【００２４】
本請求項の発明においては、前記距離の変化に応じてＣＣＤカメラの付属装置としての表示部（ＣＣＤカメラに接続されたパソコンの液晶表示装置等も含む）に表示された棒状回転工具の各刃先の明暗がどの様に変化するかを検査員が確認して位置を決めるという簡便な手段を用いているため、本発明の効果が一層発揮される。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、
前記複数の位置は、前記棒状回転工具の刃先と棒状回転工具の刃先をその周囲から照射する前記照明装置との距離を変えていく際に、照明の明るさをも変化させ、棒状回転工具の刃先から所定の位置に在る撮像装置に付属した表示部に表示される被写体の映像を検査員が確認しつつ決定するものであることを特徴とする請求項１に記載の棒状回転工具の検査方法である。
【００２６】
本請求項の発明においては、前記距離の変化に応じてＣＣＤカメラの付属装置としての表示部（ＣＣＤカメラに接続されたパソコンの液晶表示装置等も含む）に表示された棒状回転工具の各刃先の明暗がどの様に変化するかを検査員が確認して位置を決める際に、照明装置の明るさをも調節するため、複雑な形状の棒状回転工具に対してもより容易に検査を行うことができる。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、
前記棒状回転工具は角度が相互に相違する２種類の逃げ面を有し、
前記複数の位置は、２箇所であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の棒状回転工具の検査方法である。
【００２８】
本請求項の発明は、角度が相互に相違する２種類の逃げ面を有する通常の棒状回転工具を、２箇所の位置から、即ち合計２度の撮像を行なうだけで検査することが可能であり、簡便な手段で棒状回転工具の検査を行うことができるという本発明の効果が最も良好に発揮される。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、
照明装置と撮像装置およびこれらを保持して垂直、水平方向に移動可能な保持移動装置を有し、検査対象である角度が相互に相違する複数の逃げ面を有する棒状回転工具の刃先を撮像し、得られた画像を基に検査対象の棒状回転工具の良否を判定する棒状回転工具の検査装置であって、
前記保持移動装置は、前記照明装置に対して相互に反対の側に在る前記棒状回転工具と前記撮像装置を所定の間隔に保持し、さらに保持した状態で前記照明装置に対して直交する方向に相対移動させることが可能であり、
前記照明装置は、棒状回転工具の刃先をその周囲から照射することが可能であり、
前記撮像装置は、前記棒状回転工具の先端部から外周までを同心円状に撮像すると共に、前記保持移動装置により前記照明装置に対して直交する方向に前記棒状回転工具と共に相対移動した際に、前記棒状回転工具の特定の角度をなす逃げ面が他の角度をなす逃げ面に対して明暗が相互に逆転する様子を表示する表示部を有していることを特徴とする棒状回転工具の検査装置である。
【００３０】
本請求項の発明は、方法の発明である請求項１を装置の発明として捉えたものであり、保持移動装置を設けるだけで特に大型化させる必要がないため、安価であり、本検査装置を用いることにより、安価かつ簡単に棒状回転工具の逃げ面等の特徴及び逃げ面内の欠陥の特徴を抽出することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明においては、棒状回転工具の特定の角度をなす逃げ面が他の角度をなす逃げ面に対して明暗が相互に逆転する画像が得られる複数の位置で撮像した画像を用いるため、安価かつ簡単な方法で棒状回転工具の逃げ面の特徴及び逃げ面内の欠陥の特徴を抽出することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態の棒状回転工具の検査装置を用いて、ドリルの先端部を撮影している様子を概念的に示す図である。
【図２】第１の撮像位置における画像である。
【図３】第２の撮像位置における画像である。
【図４】第１の撮像位置と第２の撮像位置でドリルの２つの逃げ面の明暗が逆転する原理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００３４】
図１は、本発明の実施の形態の棒状回転工具の検査装置における撮像機構の概略を示す図である。図１において、３０は前記棒状回転工具の１つの具体例としてのドリルであり、４０はドリル３０を把持するチャックである。そして、５０はリング照明装置であり、５１はその輝面である。また、６０は撮像装置であり、テレセントリックレンズ６３およびＣＣＤカメラ６６で構成されている。
【００３５】
２本の双方向矢印は、ドリル３０を把持したチャック３０と撮像装置６０の移動方向を示す。また、Ａは第１の撮像位置、即ち第１の照射位置であり、Ｂは第２の撮像位置、即ち第２の照射位置である。
【００３６】
Ａ、Ｂ２つの位置で、焦点距離や倍率等の他の条件は同じにして撮像した画像を、図２と図３に示す。図２は、第１の撮像位置Ａにおける画像であり、図３は第２の撮像位置Ｂにおける画像である。図２において、１８は明るく照らされた逃げ面１０内に現れた暗い欠陥であり、２９は暗い逃げ面２０内に現れた明るい欠陥である。そして、図３において、１９は暗い逃げ面１５内に現れた明るい欠陥であり、２８は明るく照らされた逃げ面２５内に現れた暗い欠陥である。
【００３７】
図４は、第１の撮像位置と第２の撮像位置で、図２と図３に示す様なドリル３０の２つの逃げ面の明暗が逆転する現象が生じる原理を示す図である。図４において、５５は明るく照らされた逃げ面１０Ａを照らす光線であり、５６は暗い逃げ面２０Ａを照らす光線であり、５７は暗い逃げ面１５Ｂを照らす光線であり、５８は明るく照らされた逃げ面２５Ｂを照らす光線である。
【００３８】
図４から分かる様に、リング照明装置５０の輝面５１からでた光線と各逃げ面とのなす角は相違している。その結果、第１の撮像位置では、逃げ面１０Ａを照らす光線５５は、逃げ面１０Ａで反射してテレセントリックレンズ６３に向かい、明るい画像を形成し、一方、逃げ面２０Ａを照らす光線５６は、逃げ面２０Ａで反射してテレセントリックレンズ６３に向かわず、暗い画像を形成するため、図２に示された画像が得られる。これに対して、第２の撮像位置では前記の関係が逆になるため、図３に示された画像が得られる。
【００３９】
次に、実際の操作について説明する。
図１において、適切な撮影が可能であるように、ドリル３０を把持したチャック４０と撮像装置６０は、搬送装置（図示せず）により上下（垂直）方向（矢印方向）に微細かつ正確に移動可能に構成されている。またリング照明装置５０は中心から外周に向けて傾斜しており、これにより主光線がドリル３０で反射した後テレセントリックレンズ６３の方に向かう様に構成されている。
【００４０】
撮像は、図１に示す様に、上方にチャック４０にドリル３０をその先端部を下方に向けた状態で保持し、下方にテレセントリックレンズ６３とＣＣＤカメラ６６とで構成される撮像装置６０を配置し、ドリル３０の先端とテレセントリックレンズ６３の中間に配置したリング照明装置５０でドリル３０の先端を照射した状態で、ドリル先端部から外周まで同心円状に行なう。
【００４１】
最初に、ドリル３０を図１のＡで示す第１の位置にて撮像する。このときの画像が図２である。逃げ面１０が明るい画像となり、逃げ面２０が暗い画像となっている。また、明るい逃げ面１０内にある欠陥１８が暗く映り、暗い逃げ面２０内にある欠陥２９が明るく映っている。
【００４２】
次に、ドリル３０を把持したチャック４０と撮像装置６０を下方に動かし、Ｂに示す第２の位置にて撮像する。このときの画像が図３である。逃げ面１５が暗い画像となり、逃げ面２５が明るい画像となっている。また暗い逃げ面１５内にある欠陥１９が明るく映り、明るい逃げ面２５内にある欠陥２８が暗く映っている。
【００４３】
これら２枚の画像から抽出された逃げ面と逃げ面内にある欠陥の明暗に関する特徴を、予め作成してある良品の画像データと比較することにより、ドリルの逃げ面の外観検査及び逃げ面内の欠陥の検査が行われる。
【００４４】
尚、本実施の形態では、位置Ｂの撮像に際して照明装置に対するドリルの位置を変えたが、これは逆に照明装置を移動させても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１０、１０Ａ、１５        逃げ面
１８                      逃げ面１０内に現れた暗い欠陥
１９                      逃げ面１５内に現れた明るい欠陥
２０、２０Ａ、２５        逃げ面
２８                      逃げ面２５内に現れた暗い欠陥
２９                      逃げ面２０内に現れた明るい欠陥
３０                      ドリル
４０                      チャック
５０                      リング照明装置
５１                      輝面
５５、５６、５７，５８    光線
６０                      撮像装置
６３                      テレセントリックレンズ
６６                      ＣＣＤカメラ
【図１】
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【図２】
2010164368.tif 000004
【図３】
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【図４】
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