(57)【要約】【課題】円筒状体の外周端面のような被検査物の画像を短時間で処理し、正確な角度位置の測定を行うこと。【解決手段】パレット９に載置され、ターミナル群２が配置された被検査物１の周囲に反射板３を配置する。テレビカメラ５に広角レンズ４を設け、リング状照明装置６により照明して、被検査物１を撮像する。広角レンズ４で被検査物を撮像するので、ターミナル群２を放射状に展開して撮像することができ、検出すべき角度位置を正確に把握処理できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物を撮像する撮像部と、
前記被検査物に光を照射する照射部と、
前記被検査物を保持する保持部と、
前記撮像部で撮像した前記被検査物の角度位置を計測する演算部とからなる角度位置計測装置であって、
前記撮像部に広角レンズを設けたことを特徴とする角度位置計測装置。
【請求項２】
前記被検査物の外形は円筒状であることを特徴とする請求項１記載の角度位置計測装置。
【請求項３】
前記照射部からの光は前記撮像部の撮像方向と同方向から前記被検査物を照射することを特徴とする請求項１又は２記載の角度位置計測装置。
【請求項４】
前記照射部は被検査物の端面を照射し、前記端面外周部近傍に設けられた切り欠きもしくは突起の角度位置を計測することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の角度位置計測装置。
【請求項５】
前記被検査物の周囲に反射板を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の角度位置計測装置。
【請求項６】
前記反射板は移動可能であることを特徴とする請求項５記載の角度位置計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査物の角度位置を計測する角度位置計測装置に関し、例えば円筒状の被検査物の端面外周部近傍に設けられた切り欠きもしくは突起の角度位置を計測する角度位置計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車等の車両に用いられているオルタネータのステータのような円筒状の部材を組付けるためには位置決めする必要があり、位置決めのためにその角度位置を計測する必要があった。ステータの場合、円筒状部材の端面から突出する端子の配置位置を基準に角度位置が計測され決定されているが、従来の角度位置計装装置には、次に述べるような問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の角度位置計測装置には、突起もしくは切り欠き（ステータの場合は端子）に嵌合する位置決め具を被検査物に押圧しながら回転し、嵌合した位置決め具の位置を計測する機械的な方法がある。しかし、この方法では柔軟性のある材料の場合、押圧により切り欠き形状や突起が変形して、正確な角度位置が計測できないという問題があった。これについては、変形を防止するために押圧力を小さくし、嵌合するまでの回転速度を遅くして位置決め具の位置を計測することが可能であるが、計測に時間がかかることになる。
【０００４】
また、複雑な形状の場合確実に所定の形状の特徴を捉えて位置計測するには、撮像装置を用いて画像処理を行って位置計測することが考えられるが、例えば円筒状の被検査物の端面形状によっては画像の濃淡では正確に捉えることができなかった。
【０００５】
そのために、円筒状の被検査物の内側からその側面を撮影して測定する手段が従来採用されていた。これは、図８に示すように、円筒照明１０を対象ワーク１の中に挿入して、その側面画像をレンズ１５を通してテレビカメラ５で撮像し、その画像内のターミナル群２の個々のターミナルの位置を検出するもので、撮像・回転を対象ワークの１周にわたり行い、視覚装置７により、ワーク回転テーブル１６の回転角度と画像内のターミナル位置から、ターミナルの角度位置を求め、各ターミナルの角度間隔より対象ワーク１の角度位置を決定するものである。なお、８は、モニタテレビである。しかしながら、このような内部から照明して側面から撮像する従来の装置では、撮像・回転を繰り返しながらターミナル位置を測定するため、測定に時間がかかっていた。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、例えば円筒状体の外周端面のような被検査物の形状の特徴を短時間に把握処理し、正確な角度位置の測定ができる角度位置計測装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、被検査物を撮像する撮像部を備えた角度位置計測装置において、撮像部に広角レンズを設けたものである。本発明によれば、広角レンズで被検査物を撮像することにより、周縁形状を放射状に展開して撮像することができ、検出すべき角度位置を正確に把握処理できる。
【０００８】
本発明によれば、例えば被検査物の外形が円筒状であるときにも、有効であり、また、被検査物を照射する照射部からの光は前記撮像部の撮像方向と同方向から照射することが可能である。
【０００９】
照射部は被検査物の端面を照射することにより、前記端面外周部近傍に設けられた切り欠きもしくは突起の角度位置を計測することができる。
さらに、本発明によれば、被検査物の周りに反射板を設けることによって、被検査物の外周背景を隠すことができ、被検査物の外周形状を明りょうに捉えることができる。
さらに、反射板を移動可能に設けることにより、被検査物の検査位置への出し入れが容易になり、短時間に計測できるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の１実施形態である角度位置計測装置を示す図であり、図２は、測定対象ワークの外観を模式的に示す説明図であり、図３は、その一部の詳細な説明図である。本例では、対象ワークは、外形が円筒リングであるオルタネータのステータである。図２に示す対象ワークを図１に示す角度位置計測装置により計測する場合を、以下説明する。
【００１１】
図２に示すように、測定対象である対象ワーク１は、コイルの端子部分である６本のターミナル２１〜２６が軸方向に引き出されている。オルタネータは３相交流発電機であるから、ステータは３対の引き出線であるターミナルを備えている。すなわち、６本のターミナル２１〜２６は、円周方向に所定の間隔をもって配置される２本づつの３組（２１と２２、２３と２４及び２５と２６）に分かれ、ターミナルの各組の位置を判別し易くするために、各組は円周方向に約９０度間隔で配置され、残りの９０度方向にはターミナルが存在しない。１２は、円筒リングの上部端面に現れた、ステータに巻回されたコイル端を模式的に表したものである。
【００１２】
図３に示すように、ステータの内周には、上下に延びる多数のスロット１３が形成され、所定のコイル１１がスロット１３に収納されている。本例は、１つのスロット１３に２つのコイル辺が重なって入る二層巻である。図では省略したが、すべてのスロット１３にコイル１１が収納されるものである。このようにコイル１１が配置されるので、円筒リングの端面にコイル端１２が露出することになる。上述のように、図２ではコイル端１２を太線で模式的に示した。
【００１３】
図１に示す角度位置計測装置は、広角レンズ４を有するテレビカメラ５を備え、テレビカメラ５の背後から対象ワーク１を照明するリング状の照明装置を備えている。テレビカメラ５は、ワーク保持パレット９に保持されたターミナル群２を有する対象ワーク１と対象ワーク１の周囲の反射板３を撮影することができる。反射板３は、中心に対象ワーク１の大きさの穴があいており、通常は対象ワークの上方に退避しており、対象ワーク１が撮影位置に搬送されると下降するものである。テレビカメラ５により撮像された画像は視覚装置７に送られ、対象ワーク１の角度位置が計測され、モニタテレビ８は、撮像された画像や計測結果を表示する。
【００１４】
次に、その測定動作を説明する。
まず、対象ワーク１はワーク保持パレット９に載置され、広角レンズ４を備えるテレビカメラ５の下に搬送される。このとき反射板３は対象ワーク１やターミナル群２にぶつからない上方位置に退避している。対象ワーク１の搬送が完了すると反射板３は下降し、反射板３の穴に対象ワーク１が入る位置で停止する。
【００１５】
次に、テレビカメラ５は広角レンズ４を通して、対象ワーク１と反射板３の画像を映し、その画像を視覚装置７に送る。図４に撮像された画像の一例を示す。図４に示すように、広角レンズを使用したことによって、レンズ周辺部分が外側に放射状に展開して撮像され、ターミナル２１〜２６が明りょうに映し出される。ターミナル２１〜２６の画像は長く放射状に伸び、円筒リングの上端の凹凸にまぎれることなく、たとえターミナルが曲がっていても、その位置を明確に捉えることができる。なお、図４においても、円筒リングの上端は模式的に示されている。
【００１６】
反射板３は、テレビカメラ５の背後に設けられたリング状の照明装置６が照射する光を拡散反射し、あたかもその位置に照明装置があるかのように作用するため、図４に示すように、対象ワーク１とターミナル２１〜２６がシルエットとなって黒く映り、反射板は白く映ることになる。反射板は、対象ワークの保持部を隠すことにより、撮像に悪影響を与える保持部からの反射光を遮る機能も果たしている。
【００１７】
図５は、視覚装置７の内部を示すブロック図である。視覚装置７は、入出力部７１、画像記憶部７２、画像認識部７３からなり、テレビカメラ５から送られた画像データは、入出力部７１を通って画像記憶部７２に記憶される。そして、画像認識部７３は記憶された画像データを用いて、対象ワークの角度位置を認識する。
【００１８】
図６は、角度位置を求める処理の流れを示すフローチャートであり、図７は、ターミナル検出結果の一例を示す図である。
ここでは、対象ワークの角度位置を求めるために、中央のターミナルを特定し、その角度を求めることが目標である。
本例における角度位置を求めるフローは、次のとおりである。
まず、ステップＳ１で、テレビカメラ５から送られた画像が画像記憶部に記憶される。
【００１９】
ステップＳ２では、対象ワーク１の外径より大きな円周上を反時計方向に走査し、各ターミナル毎に走査線上で白から黒へ変化する点を求める。本例では、反時計方向の走査は、５１２×４８０の画素で構成された画像の中心の画素から所定の距離にある画素の輝度を、反時計方向に順次比較してゆくことになる。変化点の角度は、予め決められた０度（３６０度）の点から測った角度で求められ、その角度を各ターミナル２１〜２６の角度θ１〜θ６とする。
【００２０】
ステップＳ３では、各ターミナルの角度差（θ２−θ１）、（θ３−θ２）、（θ４−θ３）、・・・（θ１−θ６）を求め、その値の小さい順に３組のターミナルに組合わせる。ターミナル２１と２２、２３と２４、２５と２６とがターミナルの各組となる。
【００２１】
ステップＳ４では、各組のターミナルの中心角度θ１２、θ３４、θ５６を次の式により求める。
【００２２】
θ１２＝（θ２＋θ１）／２、θ３４＝（θ４＋θ３）／２、θ５６＝（θ６＋θ５）／２
【００２３】
次にステップＳ５では、各中心角度θ１２、θ３４、θ５６間の角度差θ３４−θ１２、θ５６−θ３４、θ１２−θ５６（この場合θ１２には３６０度を加えることになる。）を求める。そして、その値の小さい順の２つに共通するターミナルを選択し、その中心角度θ１２を得る。
【００２４】
最後のステップＳ６では、ステップＳ５で得た中心角度をその対象ワークの位置角度とする。
このように、本発明によれば、対象ワークの角度位置が短時間に正確に計測できることになる。
【００２５】
なお、本例では、オルタネータのステータを例にとって円筒形状のワークを対象に説明したが、対象ワークがステータ等の円筒形状に限定されないことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の角度位置計測装置の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の測定対象である対象ワークの一例を示す図である。
【図３】図２に示す対象ワークの部分説明図である。
【図４】対象ワークの一例を本発明による広角レンズで撮像した画像を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態の視覚装置を示す内部ブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態のターミナル検出結果の一例を示す図である。
【図８】従来の角度位置計測装置を説明する図である。
【符号の説明】
１…対象ワーク
２…ターミナル群
２１〜２６…ターミナル
３…反射板
４…広角レンズ
５…テレビカメラ
６…リング状照明装置
７…視覚装置
８…モニタテレビ
９…ワーク保持パレット
【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】
2004163268.tif 000008
【図７】
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【図８】
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