(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜部を有する端面を備えた被検体の端面形状を検査する外観検査装置において、前記端面に対向して非球面レンズを有する撮像手段を配設し、前記端面を全体に照射する第一照明部材と、前記端面の傾斜部を部分的に照射する第二照明部材を備えていて、前記第一照明手段による照明下で撮影する第一撮影による端面全体の第一画像と、前記第二照明手段による照明下で撮影する第二撮影による前記傾斜部の一部である頂点から外周縁までの第二画像とから、前記被検体の端面形状を測定するようにしてなることを特徴とする外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリル等各種被検体の端面形状を検査するための外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械において、穴明け工具として用いられるドリルは、一般的に図９及び図１０に示すような基本形状を呈している。
ドリル１のドリル本体１ａは中心軸線Ｌを中心に螺旋状に捻られており、ドリル本体１ａの先端面２は、中心軸線Ｌと交差する中央の点を頂点Ｏとする略々円錐形状とされ、平面視で略々鼓形状とされている一対のランド部２ａを形成している（図１０参照）。そして、切刃３の逃げ面をなすランド部２ａには、その頂点Ｏに対して対称に一対の油孔４，４が設けられている。
先端面２の形状は、図１０に示すように頂点Ｏに対してほぼ回転対称とされている。
このような油孔付きのドリル１を製作した際、製品検査として先端面２の頂点Ｏに対する油孔４の位置ズレや先端面２の外周縁に対する残肉厚が許容誤差の範囲内にあるか否か検査している。これらの寸法誤差は切削精度や工具寿命に影響を与えるために、この検査は、投影機を用いて全数目視検査していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような目視検査では、検査に時間がかかり、検査員の熟練度等により検査精度にバラツキが生じるという欠点がある。
本発明は、このような実情に鑑みて、端面形状を短時間で簡単かつ高精度に自動測定できるようにした外観検査装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による外観検査装置は、傾斜部を有する端面を備えた被検体の端面形状を検査する外観検査装置において、端面に対向して非球面レンズを有する撮像手段を配設し、端面を全体に照射する第一照明部材と、端面の傾斜部を部分的に照射する第二照明部材を備えていて、第一照明手段による照明下で撮影する第一撮影による端面全体の第一画像と、第二照明手段による照明下で撮影する第二撮影による前記傾斜部の一部である頂点から外周縁までの第二画像から被検体の端面形状を測定するようにしてなることを特徴とするものである。
【０００５】
ここで、被検体と撮像手段はいずれも固定配置した状態で第一及び第二撮影が行われる。
これらの第一及び第二画像は、非球面レンズにより撮像手段からの距離の変化によらず鮮明で全体に焦点の合った画像となる。
第一画像は端面全体が合焦状態で撮影されている画像であるから、ドリル等の被検体の直径、油孔の内径等の形状を測定することができる。
第二画像は頂点から外周縁までの範囲が部分的に撮影されているので、頂点を測定することができる。異なる方向からの照明下で第二画像を複数枚得ることで、高精度に端面の頂点を測定することができる。また、１枚の第二画像で端面の頂点を求めることもできる。
第二画像から求めた端面の頂点を第一画像にプロットすることにより、第一画像の外周縁から論理的に算出された頂点位置と実測値とのブレ、油孔、切刃の頂点位置からの相対位置等を測定することができる。
【０００６】
尚、第一画像と第二画像はいずれを先に撮影してもよい。
複数の第二画像を得る場合、被検体に対して第二照明部材を回転移動して第二撮影を行ってもよいし、被検体の周囲に複数の第二照明部材を配置して切り替えて選択的に照明して第二撮影を行ってもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１及び図２により説明する。図１は実施の形態による外観検査装置の概略構成を示すものでリングライトで照明した状態の図、図２は図１と同じ外観検査装置の概略構成を示すもので頂点検知用ライトで照明した状態の図である。
図１に示す外観検査装置２０において、ドリル本体１ａの中心軸線Ｌの延長線上に、先端面２に対向して非球面レンズ（テレセントリック撮影レンズ）が取り付けられた撮像カメラ（高解像度撮像子）１０がほぼ同軸状に配設されている。そして、撮像カメラ１０の先端側の撮影光路外に第一照明部材として、例えばリング状のリングライト１１が配設され、撮影時にドリル１の先端面２を全体に均一に照明するようになっている。
また、ドリル本体１ａに対して中心軸線Ｌから外れた一方向には、第二照明部材として頂点検知用ライト１２が配設され、この頂点検知用ライト１２は、その照射光の光軸Ｍが中心軸線Ｌに斜めに交差し、しかも傾斜面を成す先端面２の一部を頂点Ｏから外周縁まで照射するように位置している。
尚、検知用ライト１２は図１，２では１つしか示されていないが、中心軸線Ｌの周囲に全周に亘って所定間隔で配設されているものとする。
【０００８】
本実施の形態は、上述のように構成されており、次にこの外観検査装置２０による外観検査方法について説明する。
ドリル１と撮像カメラ１０を所定の合焦距離に固定配置する。まず第一撮影として、前方からリングライト１１をドリル１の先端面２に均一に照射した状態で、撮像カメラ１０で先端面２を撮影する。先端面２は頂点Ｏを有する略々円錐形状に形成されているために、撮像カメラ１０方向から見た場合、頂点Ｏが最も先端側に位置し、二番取り面とマージンでなす外周縁７が最も後端側に位置するものとなるが、撮像カメラ１０の先端に非球面レンズが配置されているために、得られた第一画像は、例えば図３に示すように、通常のカメラによる撮影画像と比較して被検体の位置変化による倍率の変化が非常に少ない像となる。
【０００９】
そのため、図３に示すドリル１の先端面２は、第一画像上で頂点Ｏから二番取り面及びマージンでなす外周縁７までの全体が、ほぼ合焦状態で鮮明に現れる。
次に第二撮影として、リングライト１１を消灯し、１つの頂点検知用ライト１２で同一位置にあるドリル１の先端面２を斜め方向から部分的に照明し、撮像カメラ１０で先端面２を撮影する。次に別の頂点検知用ライト１２を点灯した状態で、先端面２の別の部分を同様に撮影する。このようにして得られた第二画像の数枚が図４乃至図６に示されている。
得られた多値画像である第一及び第二画像から、図示しない画像処理装置によりドリル１の先端面２の境界や各種寸法を測定できる。
即ち、図３に示す第一画像は端面全体が合焦状態で撮影されている画像であるから、ドリルの先端面２の直径、油孔４の内径等の形状を測定することができる。
【００１０】
また図４乃至図６に示す第二画像は、照明が中心軸線Ｌに斜めに交差する方向から先端面２に照射されているために、照明が当たった頂点Ｏから外周縁にかけての略扇状部分のみが異なる方向から撮影され、その他の部分は影になっている。
第二画像は頂点Ｏから外周縁７までの範囲が部分的に撮影されているので、頂点Ｏを測定することができる。第二画像を異なる方向からの照明下で複数枚撮影することで、統計的に最も確からしい点を頂点Ｏとして定め、高精度に先端面２の頂点Ｏを測定することができる。また、先端面２の変形等の異常も検知できる。
このようにして第二画像から求めた先端面２の頂点Ｏを第一画像にプロットすることにより、第一画像の外周縁７から論理的に算出された頂点位置と実測値とのブレ、油孔４、切刃の頂点位置からの相対位置を測定することができる。
【００１１】
そして、第一画像を画像処理することで、頂点Ｏに対する油孔４の位置を検出でき、設計値との比較で先端面２における油孔４の位置ズレや対称性、油孔４と外周縁との間の残肉厚等を測定検査できる。
これ以外にも、第一画像から、二番取り面の直径、マージンの幅、ランド２ａの幅、先端面２の真円度、凹溝の幅等を測定でき、更に油孔４の変形度（最大径等）、先端角、先端面２の芯ズレ、軸ズレ等、各種の形状や寸法を測定できる。また、切刃の境界を解析することで、欠け等の異常の有無を検知できる。
そして、これらの測定データを評価することで、総合的にドリル１の合否判別がなされる。各ドリルの検査データを製造工程にフィードバックすることもできる。
製造されたドリル１を搬送する搬送路に外観検査装置２０を配置することで、上述の外観検査を自動的にしかも連続的に行える。
【００１２】
上述のように本実施の形態によれば、ドリル先端部の略々円錐形状の先端面２について、照明方向の異なる二種類の鮮明な撮影画像を得ることができる上に、これらの画像に基づいて、頂点Ｏ、外周縁７等を確定して、油孔４の位置ズレや残肉厚等、先端面２についての各種形状データを測定、検査できる。しかも、目視検査によらず、画像処理技術を用いて自動的にかつ連続的に全数検査できるので、短時間で均一かつ高精度な検査ができる。
【００１３】
図７、図８は別の先端面形状を有するドリルの第一画像を示すものである。
上述の実施の形態では、第二画像から頂点Ｏを確定する際、精度を上げるために異なる方向から照明した複数枚の画像を用いて頂点Ｏを確定したが、１枚の画像で判断してもよい。
また、頂点検知用ライト１２を１基だけ設け、ドリル１を中心に回転させて複数回撮影してもよい。或いは、リングライト１１を複数のＬＥＤランプや分割されたファイバー等で周方向に分割して構成し、その内の一部のＬＥＤランプやファイバー等のみを照射することで、頂点検知用ライト１２に代えてもよい。
尚、実施の形態では、ドリル１の先端面２の検査方法について説明したが、これに限らず、略円錐状、角錐状等の各種の傾斜面を有する各種被検体について撮影して検査測定することができる。
また、周辺光により十分な照度が得られるなら、リングライト１１はなくてもよく、その場合、周辺光が第一照明部材に相当する。
【００１４】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る外観検査装置は、端面に対向して非球面レンズを有する撮像手段を配設し、端面を全体に照射する第一照明部材と、端面の傾斜部を部分的に照射する第二照明部材を備えていて、第一照明手段による照明下で撮影する第一撮影による端面全体の第一画像と、第二照明手段による照明下で撮影する第二撮影による傾斜部の一部である頂点から外周縁までの第二画像とから、被検体の端面形状を測定するようにしたから、これらの画像は撮像手段からの距離によらず鮮明で全体に焦点の合った画像となり、第二画像から端面の頂点を確定して第一画像上にプロットすることで、頂点との関係で端面の外周縁位置や真円度等の各種端面形状や寸法を確定でき、端面についての各種データを測定、検査できる。しかも、端面形状についての検査を、目視検査によらず、画像処理技術を用いて自動的にかつ連続的に全数検査できるので、短時間で均一かつ高精度な検査ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による外観検査装置のリングライトで照明した状態の概略構成図である。
【図２】頂点検知用ライトで照明した状態の図１と同様の概略構成図である。
【図３】リングライトで照明された先端面全体を撮影した図である。
【図４】頂点検知用ライトで照明された先端面を撮影した図である。
【図５】ドリルを図４の位置から或る角度回転した先端面を、頂点検知用ライトで照明された状態で撮影した図である。
【図６】ドリルを図４の位置から或る角度回転した先端面を、頂点検知用ライトで照明された状態で撮影した図である。
【図７】リングライトで照明された別のドリルの先端面全体を撮影した図である。
【図８】リングライトで照明された別のドリルの先端面全体を撮影した図である。
【図９】一般的なドリルの刃部の側面図である。
【図１０】図９に示すドリルの先端面図である。
【符号の説明】
１  ドリル
２  先端面
４  油孔
１０  撮像カメラ
１１  リングライト
１２  頂点検知用ライト
２０  外観検査装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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