(57)【要約】【課題】同一のスパークプラグワークに対し、倍率及び視野の異なる２つの画像を撮影し、その画像を用いてスパークプラグワークの検査を行なう際に、カメラの倍率や視野の調整にほとんど手間がかからず、また、カメラアングルの補正も不要な検査方法を提供する。【解決手段】スパークプラグワーク５０に対する共通の対物光学系１５を設け、該対物光学系１５に導かれた画像ビームをビームスプリッタ１６により２以上の画像ビームＢ１，Ｂ２に分離する。それら分離された画像ビームＢ１，Ｂ２を、個別の結像光学系１７，１８を介して互いに異なる倍率にて像拡大した後、各々対応する複数のカメラ３，４に導く。これにより、同一のスパークプラグワーク５０に対し、アングルが同じで倍率の異なる画像を撮影し、それら画像を用いて該スパークプラグワーク５０の検査を行なう。【選択図】　図１
2004028761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパークプラグワークに対する共通の対物光学系を設け、該対物光学系に導かれた画像ビームをビームスプリッタにより２以上の画像ビームに分離し、それら分離された画像ビームを、個別の結像光学系を介して互いに異なる倍率にて像拡大した後、各々対応する複数のカメラに導くことにより、同一のスパークプラグワークに対し、アングルが同じで倍率の異なる画像を撮影し、それら画像を用いて該スパークプラグワークの検査を行なうことを特徴とするスパークプラグの検査方法。
【請求項２】
前記スパークプラグワークは、中心電極と、基端側が主体金具の端面に接合されるとともに先端側が前記中心電極と対向するように配置され、前記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えたものであり、
前記画像のうち最低倍率のものを軸線決定用画像とし、該軸線決定用画像を用いて、前記スパークプラグワークの軸線位置を決定する請求項１記載のスパークプラグの検査方法。
【請求項３】
前記軸線決定用画像よりも高倍率にて、前記スパークプラグの火花放電ギャップを挟んで対向する前記接地電極と前記中心電極との拡大画像を撮影し、該拡大画像を用いて前記接地電極と前記中心電極との偏心量δを求めるとともに、
前記軸線決定用画像を用いて決定された前記スパークプラグワークの軸線の傾きに応じて、前記拡大画像における前記接地電極と前記中心電極との偏心量δの規定方向を定める請求項２記載のスパークプラグの検査方法。
【請求項４】
前記スパークプラグワークは、スパークプラグの中心電極を含むものであり、該中心電極は、軸状の電極本体と、その電極本体の先端面に溶接された貴金属チップとを有し、
前記軸線決定用画像を用いて前記電極本体の軸線位置を決定するとともに、
該軸線決定用画像よりも高倍率にて前記貴金属チップの拡大画像を撮影し、該拡大画像を用いて該貴金属チップの軸線位置を決定し、さらに、前記軸線決定用画像を用いて決定された前記電極本体の軸線に対する、該貴金属チップの軸線の傾きを決定する請求項２記載のスパークプラグの検査方法。
【請求項５】
前記複数のカメラにて位置固定の基準被写体を予め撮影し、当該基準被写体上に定められた被写体側基準方向を、各カメラの視野上に定められた基準方向と一致させることにより、それらカメラの視野間の方向合わせがなされる請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスパークプラグの検査方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の検査方法に基づいて前記スパークプラグワークの検査を行い、
その検査結果に基づいて前記スパークプラグワークの選別及び／又は検査の結果発見されたスパークプラグワークの不具合の修正を行なうことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項７】
前記スパークプラグワークに対する共通の対物光学系を設け、該対物光学系に導かれた画像ビームをビームスプリッタにより２以上の画像ビームに分離し、それら分離された画像ビームを、個別の結像光学系を介して互いに異なる倍率にて像拡大した後、各々対応する複数のカメラに導くことにより、同一のスパークプラグワークに対し、アングルが同じで倍率の異なる画像を撮影する撮影装置と、
それら画像を用いて該スパークプラグワークの検査に係る画像解析を行なう解析装置と、
を有することを特徴とするスパークプラグの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパークプラグの検査方法、スパークプラグの製造方法及びスパークプラグの検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に使用されるスパークプラグにおいては、接地電極及び中心電極の位置決め精度が重要である。例えば、火花放電ギャップを挟んで対向する接地電極の中心軸線と、中心電極の中心軸線とが、接地電極の曲げ加工の不具合や、電極に固着された貴金属チップの位置ずれ等により偏心することがある。このような位置ずれが生ずると、例えば電極の偏った消耗による寿命低下や、発火ミスといったトラブルにつながる。
【０００３】
接地電極と中心電極との偏心検査は、一般的には、火花放電ギャップ周辺の拡大画像に基づいて偏心量を測定することにより行なわれる。偏心量の規定方向は、例えばパークプラグの軸線と直交する向きに定められる。カメラ位置を固定しておけば、撮影用のホルダに装着されたスパークプラグワークの撮影アングルは常に一定となる。従って、偏心量の規定方向も、視野内にて一定になるはずである。しかし、ワークの中心電極の組み付け精度や、主体金具へのバリや異物の付着によって、ホルダに装着されたワークの軸線の向きが必ずしも一定とはならず、視野上の基準方向から傾いてしまうこともありえる。そこで、ワークの軸線の視野上での傾きを画像によりその都度特定し、その傾きの方向に応じて偏心量の規定方向を定めることが望ましいといえる。
【０００４】
また、中心電極側の貴金属チップは、Ｎｉ合金等からなる電極本体の先端面に、レーザー溶接等により接合して用いられるが、この溶接時に貴金属チップが傾いてしまうことがある。貴金属チップが傾いていると、貴金属チップの先端面上の位置によって火花放電ギャップの間隔が異なり、偏消耗等の不具合を生じやすい。この場合も、画像により、貴金属チップの軸線が電極本体の軸線に対してどの程度傾斜しているかを検査する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スパークプラグワークの軸線の傾きを正確に決定するには、該軸線をなるべく長い区間にてカバーできる、比較的低倍率の視野の広い画像を用いることが望ましい。他方、電極間の偏心や、矮小な貴金属チップ単独の軸線を決定したい場合は、該当部位をなるべく高倍率にて拡大した画像を用いることが望ましい。すなわち、同一のスパークプラグワークに対し、倍率及び視野の異なる２つの画像の撮影を行なわなければならない。
【０００６】
具体的な方法としては、独立した光学系を有する２台のカメラで、倍率の異なる画像を個別に撮影する方法が考えられる。しかし、２台のカメラのアングルが異なっていると、スパークプラグワークの軸線の、各カメラの視野上での向きが、カメラアングルの影響を受けてずれてしまう可能性がある。もちろん、２台のカメラのそれぞれのアングルが知れていれば、画像上でそのアングル補正を行なうことも可能であるが、補正演算処理が必要となる分だけ煩雑である。また、ズームレンズを用いた光学系を用い、光学系の焦点距離（つまり、倍率）を変化させて、１台のカメラで撮影することも考えられる。しかし、この方法は、撮影を繰り返して行なう際に、視野や倍率の調整が面倒であり、その再現性にも問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、同一のスパークプラグワークに対し、倍率及び視野の異なる２つの画像を撮影し、その画像を用いてスパークプラグワークの検査を行なう際に、カメラの倍率や視野の調整にほとんど手間がかからず、また、カメラアングルの補正も不要な検査方法及び装置と、それを用いたスパークプラグの製造方法とを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記の課題を解決するために、本発明のスパークプラグの検査方法は、
スパークプラグワークに対する共通の対物光学系を設け、該対物光学系に導かれた画像ビームをビームスプリッタにより２以上の画像ビームに分離し、それら分離された画像ビームを、個別の結像光学系を介して互いに異なる倍率にて像拡大した後、各々対応する複数のカメラに導くことにより、同一のスパークプラグワークに対し、アングルが同じで倍率の異なる画像を撮影し、それら画像を用いて該スパークプラグワークの検査を行なうことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のスパークプラグの検査装置は、
スパークプラグワークに対する共通の対物光学系を設け、該対物光学系に導かれた画像ビームをビームスプリッタにより２以上の画像ビームに分離し、それら分離された画像ビームを、個別の結像光学系を介して互いに異なる倍率にて像拡大した後、各々対応する複数のカメラに導くことにより、同一のスパークプラグワークに対し、アングルが同じで倍率の異なる画像を撮影する撮影装置と、
それら画像を用いて該スパークプラグワークの検査に係る画像解析を行なう解析装置と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明のスパークプラグの製造方法は、上記検査方法に基づいてスパークプラグワークの検査を行い、その検査結果に基づいてスパークプラグワークの選別及び／又は検査の結果発見されたスパークプラグワークの不具合の修正を行なうことを特徴とする。
【００１１】
上記本発明のように、複数のカメラに対して共通の対物光学系が設けられ、対物光学系からの画像ビームを、ビームスプリッタにて複数の結像光学系及びカメラに分配するようにしたことにより、全てのカメラの間でスパークプラグワークに対するアングルが同一となる。従って、各カメラの画像に対するアングル補正が全く不要となる。さらに、結像光学系毎に倍率を固定的に設定してしまえば、焦点距離やフォーカスの調整を行なう必要がなくなり、カメラを選択するだけで所望の倍率の画像を直ちに得ることができる。すなわち、倍率の異なる画像を正確かつ迅速に得ることができるので、検査精度と検査能率が向上する。その結果、検査結果を受けてスパークプラグワークを選別する場合は、その選別の精度が向上し、不良率の低減に寄与する。また、検査の結果判明した不具合の修正を行なう場合は、修正精度が向上し、製品歩留まりの向上に寄与する。
【００１２】
なお、本明細書においてスパークプラグワークとは、スパークプラグの中間製品であればどのようなものであってもよく、例えば中心電極のみを取り出したようなものもスパークプラグワークの概念に属するものとみなす。
【００１３】
例えば、スパークプラグワークは、中心電極と、基端側が主体金具の端面に接合されるとともに先端側が中心電極と対向するように配置され、中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えたものとすることができる。このようなスパークプラグワークは、スパークプラグの生産のために、測定用のホルダに対して次々と着脱が繰り返される。ホルダへのスパークプラグワークの装着姿勢は常に一定であることが望ましいが、スパークプラグへの中心電極の組み付け精度や、主体金具へのバリや異物の付着によって、必ずしも一定の姿勢とはならず、軸線が傾いて装着される場合がある。他方、カメラ位置は固定であるから、スパークプラグワークの軸線が傾いていると、画像上においても該軸線は当然に傾いて現れる。しかし、こうしたことを考慮せずに軸線の方向を一定と考え、画像視野上にて軸線の向きを固定的に定めると、軸線が傾いて装着されたワークの場合は、視野上の設定軸線方向と実際の軸線方向とが一致しなくなる。軸線方向が問題となる検査内容の場合、当然、その検査精度に影響を及ぼす。従って、傾斜を含めた軸線の位置を画像上にて正確に特定することは、検査精度の向上を図る上で重要である。
【００１４】
そこで、本発明においては、上記複数の画像のうち最低倍率のものを軸線決定用画像とし、該軸線決定用画像を用いて、スパークプラグワークの軸線位置を決定することができる。最低倍率の画像は視野が最も広く、決定すべき軸線を最も長い区間にてカバーできるから、軸線の決定精度を向上することができる。
【００１５】
決定された軸線を用いて、本発明においては、例えば次のような検査が可能である。すなわち、軸線決定用画像よりも高倍率にて、スパークプラグの火花放電ギャップを挟んで対向する接地電極と中心電極との拡大画像を撮影し、該拡大画像を用いて接地電極と中心電極との偏心量δを求める。そして、軸線決定用画像を用いて決定されたスパークプラグワークの軸線の傾きに応じて、拡大画像における接地電極と中心電極との偏心量δの規定方向を定める。スパークプラグワークの軸線の傾きに応じて、接地電極と中心電極との偏心量δの規定方向が定められるので、ホルダにワークが傾いて装着された場合も、偏心量δを正確に算出することができるようになる。
【００１６】
一方、本発明の検査方法は、次のように具体化することもできる。まず、スパークプラグワークは、スパークプラグの中心電極を含むものであり、該中心電極は、軸状の電極本体と、その電極本体の先端面に溶接された貴金属チップとを有するものとする。そして、軸線決定用画像を用いて電極本体の軸線位置を決定する。また、該軸線決定用画像よりも高倍率にて貴金属チップの拡大画像を撮影し、該拡大画像を用いて該貴金属チップの軸線位置を決定し、さらに、軸線決定用画像を用いて決定された電極本体の軸線に対する、該貴金属チップの軸線の傾きを決定する。このようにすると、電極本体と貴金属チップとの径差が大きく異なっている場合においても、それぞれ倍率の異なる画像にて個別に軸線位置を特定するから精度が高く、また、両画像のカメラアングルが同一なので、画像間のアングル補正が不要である。
【００１７】
なお、各カメラは、それぞれ対応する結像光学系に対し、光軸周りのカメラの回転に自由度を生ずるから、軸線もこの回転によって、視野上にて傾きを生ずる可能性がある。そこで、光軸周りの各カメラ角度位置を調整して、カメラの視野上での基準方向を合わせこんでおくことが必要である。具体的には、複数のカメラにて位置固定の基準被写体を予め撮影し、当該基準被写体上に定められた被写体側基準方向を、各カメラの視野上に定められた基準方向と一致させることにより、それらカメラの視野間の方向合わせを行なうようにする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明のスパークプラグの検査装置の、撮影系の一例を示す模式図である。スパークプラグワーク（以下、単にワークともいう）５０は、中心電極５３と、基端側が主体金具５１の端面５１ａに接合されるとともに先端側が中心電極５３と対向するように配置され、中心電極５３との間に火花放電ギャップｇを形成する接地電極５４とを備えたものである。具体的には、ワーク５０は、接地電極５４の先端側が中心電極５３側に曲げ返されるとともに、該接地電極５４の先端部側周面が中心電極５３の先端面に対向して火花放電ギャップｇが形成されたものである。本実施形態においては、中心電極５３の先端部が、Ｎｉ合金からなる電極本体の先端に溶接された貴金属チップ５３ａ（以下、先端部５３ａと呼ぶこともある）とされている。
【００１９】
本実施形態においては、ワーク５０の接地電極５４と中心電極５３との偏心量が測定される。カメラ３から見て中心電極５３が前方側、接地電極５４の基端部が後方側となるように、当該中心電極５３と接地電極５４の基端部とが互いに重なって見える方向を正面方向として、カメラ３は、ワーク５０の火花放電ギャップｇ及びその周辺部分を、上記正面方向から撮影する。図３に示すように、該アングルでは、中心電極５３の火花放電ギャップｇに臨む部位の画像が、接地電極５４の画像の前方に重なって現れる。
【００２０】
撮影系２２は、切換可能な第一の照明１９及び第二の照明２４を有する。第一の照明１９は、接地電極５４の先端面５４ａを正面方向から照らすものである。本実施形態において第一の照明１９は、面発光型ＬＥＤあるいは多数のＬＥＤを平面的に配列したＬＥＤ照明とされ、画像ビームＢの通る位置に貫通部（あるいは透光部）が設けられている。図１６は、該第一の照明１９による第一の拡大画像の撮影例を模式的に示すものであり、接地電極５４の平坦な先端面５４ａにより光がカメラ３側に一様に反射され、他のスパークプラグ部分よりも明るく浮き立って撮影される。つまり、接地電極５４の先端面５４ａの輪郭線を明瞭に識別することができる。
【００２１】
次に、第二の照明２４は、図５に示すように、接地電極５４の、中心電極５３の背後にある側面部位５４ｂを照射するものであり、本実施形態においては、接地電極５４と中心電極５３との隙間に、斜め前方側から光を照射する光ファイバー照明が用いられている。図１９は、該第二の照明２４による第二の拡大画像の撮影例を模式的に示すものであり、中心電極５３の先端部５３ａがシルエットとなり、その輪郭線が明るい背景とのコントラストにより明瞭化している。
【００２２】
図１に示すように、撮影系２２は、レンズユニット２に取り付けられた第一のカメラ３と第二のカメラ４とを有する。該レンズユニット２内には、ワーク５０に対する共通の対物光学系１５が設けられ、その対物光学系１５に導かれた画像ビームＢが、ビームスプリッタ１６（ハーフプリズム（ハーフミラーでもよい）により構成されている）により２つの画像ビームＢ１，Ｂ２に分離される。第一の拡大画像ビームＢ１は、ミラー１６ａにて方向転換された後、第一の結像光学系１７にて第一の倍率にて拡大され、第一のカメラ３により撮影される（後述する第一の拡大画像又は第二の拡大画像）。他方、第二の拡大画像ビームＢ２は、第二の結像光学系１８により第一の倍率よりも小さい第二の倍率にて像拡大された後、第二のカメラ４にて撮影される（後述する軸線決定用画像）。対物光学系１５が第一のカメラ３と第二のカメラ４との間で共用化されるため、両カメラ３，４は、倍率が異なるのみで、ワーク５０への撮影アングルは同一となる。図３に示すように、第一のカメラ３は、火花放電ギャップｇの近傍が拡大されるように撮影視野ＶＡ２が定められている。また、第二のカメラ４は、端面５１ａを含む主体金具５１の画像が取得できるように撮影視野ＶＡ１が定められている。
【００２３】
また、カメラ３，４による撮影方向においてワーク５０の背後には、背景ユニット２０が配置されている。図４に示すように、該背景ユニット２０は、接地電極５４の背景を形成する暗色部２０ｂと、中心電極５３及びその背後の接地電極部分の背景を形成するとともに、前記暗色部２０ｂよりも外観明度の高い明色部２０ａとを有する。暗色部２０ｂは、つや消しの黒色板等として構成され、正面からの第一の照明１９（図１）により接地電極５４の撮影を行なう際に、その背景部分の明度を小さくして、明るく撮影される接地電極５４とのコントラストを強め、先端面５４ａの輪郭線をより明瞭化させる役割を果たす。また、明色部２０ａは、つや消しの白色板等により構成され、第二の照明２４（図５）によりシルエット化される中心電極５３の先端部５３ａの背景明度を大きくして、暗く撮影される中心電極５３とのコントラストを強め、その輪郭線をより明瞭化させる役割を果たす。なお、本実施形態では、暗色部２０ｂと明色部２０ａとの境界は、接地電極５４の先端面５４ａの、火花放電ギャップｇに面する外形線に対して位置合わせされている。
【００２４】
図２は、本発明の検査装置の概念を用いた、スパークプラグの製造装置の全体構成の一例を示すブロック図である。該製造装置１は、検査用の解析装置と装置全体の制御部として機能するコンピュータ１０を有する。コンピュータ１０は、ＣＰＵ１０２、該ＣＰＵ１０２のワークエリアを与え、かつ、制御処理及び解析処理にて使用する種々のデータのメモリ１９８〜２２２として機能するＲＡＭ１０４、コンピュータの基本システムプログラムを格納したＲＯＭ１０３、及び入出力インターフェース１０１などを有する。製造装置１の制御機能を実現する制御ソフトウェア２３０は、ハードディスクドライブ等で構成された記憶装置１０５にインストールされている。また、該記憶装置１０５には、画像上における接地電極あるいは中心電極の輪郭線抽出・確定処理などの、検査用の画像処理を行なう画像処理ソフトウェア２３１、その抽出された輪郭線のデータに基づき、接地電極と中心電極との偏心量を解析する偏心解析ソフトウェア２３２もインストールされている。さらに、入出力インターフェース１０１には、キーボードやマウスなどで構成された入力部１０６（種々の設定入力に使用される）と、モニタ１０７とが接続されている。
【００２５】
また、コンピュータ１０の入出力インターフェース１０１には、前記した第一のカメラ３及び第二のカメラ４（いずれもデジタルカメラにて構成されている）、第一の照明１９及び第二の照明２４（点灯制御ユニットの図示は省略している）が接続されている。また、ホルダに対するワークの着脱を行なうワークロード／アンロード機構１４、固定金具駆動機構１３、チャック駆動機構１２、加工装置５及び加工検知部１１も入出力インターフェース１０１に接続されている。
【００２６】
図６に示すように、ホルダ３１は、ワーク５０を火花放電ギャップｇ側が上となるように挿通するためのワーク装着孔３１ａを有し、その開口周縁部にて、主体金具５１の六角部５７を支持する。ワーク５０の主体金具５１には、取付ねじ部５６の基端側にフランジ状の突出部５５が設けられている。固定金具３０，３０は、合わせ面３０ｓ，３０ｓにおいて型合わせされる２部材からなり、固定金具駆動機構１３により軸線Ｏに向けて水平に接近・離間し、かつ型合わせ状態にて、突出部５５の上面に向け軸線Ｏ方向に接近・離間するように駆動される。なお、合わせ面３０ｓ，３０ｓには、取付ねじ部５６との干渉を避けるための半円状の切欠３０ａが形成されている。また、金具３０，３０の下面には、切欠３０ａ，３０ａに沿うガイド３０ｂ，３０ｂが突出形成されている。固定金具３０，３０は、接地電極５４に曲げ加工を施す際の、ワーク固定用に用いられるものであり、切欠３０ａの下面周縁にて突出部５５の上面に当接し、ホルダ３１に向けてこれを軸線Ｏ方向に押し付けることにより、ワーク５０をホルダ３１の上面に密着させる。また、ガイド３０ｂ，３０ｂの内周面にて突出部５５の外周面と当接し、軸線Ｏに関する半径方向へのワーク５０の移動やがたつきを規制する。
【００２７】
次に、図７に示すように、加工装置５は、接地電極５４に調整用の曲げ加工を施すためのものであり、加工工具３２を有する。加工工具３２は、下面側に接地電極５４を受け入れる加工溝３２ｇが形成され、その加工溝３２ｇの幅方向の両内側面が、それぞれ接地電極５４の幅方向における第一方向及び第二方向への曲げ作用面３２ａ１，３２ａ２とされている。加工工具３２は、例えばこれと一体に設けられた雌ねじ部３３に螺合するねじ軸３４を、加工駆動モータ８により正逆いずれかの向きに駆動され、曲げ作用面３２ａ１，３２ａ２にて接地電極５４と当接することにより、これに曲げ加工力を加える。
【００２８】
加工駆動モータ８の回転角度位置は、パルスジェネレータＰＧ６により検出される。図２に示すように、加工駆動モータ８のサーボ駆動ユニット９がコンピュータ１０の入出力インターフェース１０１に接続されており、ＰＧ６からの角度位置は、サーボ駆動ユニット９とともに、入出力インターフェース１０１を介してコンピュータ１０にも入力される。
【００２９】
また、図２において加工検知部１１は、加工工具３２と接地電極５４との接触を検知するものである。例えば、図７に示すように、金属製のホルダ３１と加工工具３２との間に検知電源電圧Ｖｃｃを印加しておき、加工検知部１１は、接地電極５４及び主体金具５１を介した加工工具３２とホルダ３１との間の短絡電流を検出するものとして構成することができる。
【００３０】
図２に戻り、コンピュータ１０からサーボ駆動ユニット９には、接地電極５４への曲げ調整方向に応じた正方向又は逆方向への駆動指令が出される。そして、加工駆動モータ８の回転が開始すると、ＰＧ６からのパルスがコンピュータ１０に入力される。接地電極５４は、最初は加工工具３２と非当接状態にあり、加工検知部１１は接触非検知の信号をコンピュータ１０に入力している。そして、所定量加工駆動モータ８が回転すると、接地電極５４と加工工具３２とが接触状態となり、加工検知部１１による接触検知信号がコンピュータ１０に入力される。接地電極５４へは、加工工具３２と接触後に、後述の偏心量測定結果から算出された調整量ｕに相当する加工変位を付与する必要がある。そこでコンピュータ１０は、上記接触検知信号を受信したタイミングにて、調整量ｕに対応する角度量だけ加工駆動モータ８を回転駆動する指令をサーボ駆動ユニット９に与える。そして、該角度量の回転が完了すれば、加工駆動モータ８を逆転駆動して工具３２による加工付勢状態を解除し、曲げ加工を終了する。なお、コンピュータ１０からサーボ駆動ユニット９へ加工終了を指令する制御形態としては種々の形態がありえる。例えば、加工終了角度位置（あるいはパルス数）をサーボ駆動ユニット９に指令しておき、サーボ駆動ユニット９が、ＰＧ６からのパルスカウントと加工終了の角度位置の認識とを自発的に行なうように構成することができる。他方、ＰＧ６からのパルスカウントをコンピュータ１０側にて行い、加工終了の角度位置が到来した時点で、コンピュータ１０からサーボ駆動ユニット９に対し、モータ９の停止及び逆転指令を出すように構成することもできる。
【００３１】
以下、上記装置を用いたスパークプラグの検査及び製造方法の実施形態について、詳細に説明する。まず、図１の第一のカメラ３と第二のカメラ４との光軸周りのカメラ角度位置を調整して、２つのカメラの視野上での基準方向を合わせ込む操作を行なう。ワークの代わりに、図８に示すような棒状の治具２７（基準被写体）を、ホルダ３１を固定する図示しないベースに垂直に取り付け、各カメラ３，４の焦点を該治具２７に合わせる。そして、カメラ３，４のファインダ（撮影視野ＶＡ２，ＶＡ１）に形成された基準線Ｂが、治具２７の垂直な外形線（基準方向Ａ０（図１１）を表す）Ａと平行になるように、各カメラ３，４を光軸周りに回転させて調整を行なう。なお、第一のカメラと第二のカメラについて、カメラ視野上での基準方向を合わせ込んでおくことは、必ずしも不可欠な要件ではない。例えば解析装置側にて認識されている基準座標系において、各カメラの光軸（撮影方向）の３次元的な位置関係を把握することができれば、少なくとも一方のカメラの画像に対し、基準方向を合わせ込むための座標変換を行なうことにより、撮影後において、両画像データの基準方向を合わせ込むことが可能である。
【００３２】
次に、図６に示すホルダ３１をベースに装着し、周知のロボットアーム機構等で構成されたワークロード／アンロード機構１４（図２）を用いて、ワーク５０をホルダ３１に装着する。以下の処理の流れを図１０に示している。また、図１１及び図１２は、主要工程を抜き出して示す工程説明図である。図１０のＳ１及びＳ２において、ホルダ３１に装着されたワーク５０は、図１に示すように、接地電極５４の先端面５４ａがカメラ３，４の方向、すなわち正面方向を向くように整列させられる。具体的には、図１２の（Ｓ１）及び（Ｓ２）に示すように、１対のチャック３５，３５をワーク５０の上方から接地電極５４に向けて下降させ、該接地電極５４を幅方向両側からチャック把持する。このチャック３５，３５の把持面が前記正面方向に一致するように定めてあり、ワーク５０は、接地電極５４のチャック把持に伴い回転して正面方向に整列する。
【００３３】
図１０に戻り、ワーク５０の整列が終了したら、Ｓ３において図１の第一の照明１９を点灯させる。Ｓ４において、コンピュータ１０（図２）により、第二のカメラ４により軸線決定用画像の取り込みを行なう。そして、Ｓ５（図１１及び図１２も参照）において、その軸線決定用画像を用いてワーク５０の軸線Ｏの基準方向Ａ０からの傾き角度θ１を測定する。Ｓ６では、第一のカメラ３に切り替え、第一の照明１９の点灯を継続したまま、第一の拡大画像の取り込みを行なう。Ｓ７（図１１及び図１２も参照）においては、その第一の拡大画像に基づいて、接地電極５４の先端面５４ａの幅方向中心位置、すなわち接地電極中心位置Ｅ１を求める。
【００３４】
次に、Ｓ８に進み、照明を第二の照明２４（図１）に切り替える。Ｓ９では、第一のカメラ３により第二の拡大画像の取り込みを行なう。Ｓ１０（図１１及び図１２も参照）において、その第二の拡大画像に基づいて、中心電極５３の先端面の中心位置、すなわち中心電極中心位置Ｅ２を求める。そして、Ｓ１１において、接地電極中心位置Ｅ１、中心電極中心位置Ｅ２及び軸線の傾き角度θ１とを用いて両電極の偏心量δを算出する。
【００３５】
接地電極中心位置Ｅ１及び中心電極中心位置Ｅ２は、異なる２つの画像、つまり、第一の拡大画像及び第二の拡大画像により決定されるものであるが、同じ第一のカメラ３により撮影されるものであり、視野は完全に共通している（第二の視野ＶＡ２）。従って、接地電極中心位置Ｅ１及び中心電極中心位置Ｅ２は、第二の視野ＶＡ２上に定められた共通のＸ−Ｙ座標系上での絶対座標にて、相互の位置関係を把握でき、偏心量δの算出も問題なく行うことができる。しかし、第一の画像及び第二の画像に、共通の被写体からなるマーカ画像を組み入れておき、そのマーカ画像上の基準位置に対する相対座標表示より、接地電極中心位置Ｅ１及び中心電極中心位置Ｅ２の相互の位置関係把握を行うことができる。
【００３６】
以下、各処理の詳細について説明する。画像取り込みと画像解析は、コンピュータ１０が画像処理ソフトウェア２３１の実行により行い、偏心量δ及び調整量ｕの算出は、同じく偏心解析ソフトウェア２３２により行われる。なお、各視野において、ワーク５０の軸線に対する基準方向Ａ０の向き（つまり、鉛直方向）をＹ軸方向と定め、これと直交する方向（つまり、水平方向）をＸ軸方向と定める。また、画像はいずれも画素に濃淡階調が設定されたグレースケール画像である。
【００３７】
図１３及び図１５は、Ｓ３〜Ｓ５の処理の詳細を示すものである。図１３の工程１に示すように、第二のカメラ４により、倍率の小さい視野ＶＡ１による画像が軸線決定用画像としてメモリ２００に取り込まれる。これを用いて、まず、視野内にワーク５０が存在するかどうかのチェックを行なう。このチェックは種々の方法により実行できるが、本実施形態では以下のような方法を採用している。すなわち、軸線決定用画像上において、主体金具５１を横切るように、Ｙ軸方向幅が一定の帯状のワーク有無判定領域６０をＸ方向に設定する（図１４（ａ））。そして、Ｙ軸方向に画素濃度を平均しながら（平均値をｇｉとする）、ワーク有無判定領域６０のＸ方向濃度分布を求める（図１４（ｂ））。なお、本明細書では、画素の輝度が低いほど（つまり、黒に近づくほど）、画素濃度は低くなるものとして取り扱う。
【００３８】
ワーク５０が存在すれば、第一の照明１９を用いた場合、主体金具５１の背景は、背景ユニット２０の明色部２０ａ（図４）により明るくなる。従って、ワークサンプリング位置（Ｘｍ：例えば、視野ＶＡ１のＸ方向中央位置）での画素濃度は、視野ＶＡ１のＸ方向両端近傍に定められた背景サンプリング位置（Ｘ１０１，Ｘ１０２）での画素濃度よりも低くなる。そこで、背景サンプリング位置での画素濃度（例えば、Ｘ１０１とＸ１０２との平均にて求める）と、ワークサンプリング位置Ｘｍでの画素濃度とを平均して得られる閾値ｔｈがある上限値を超えている場合はワークなしと判定し、以降の工程を行わないようにする。また、第一の照明１９と第二の照明２４との切り替え忘れなど、何らかの事情により第一の照明１９が正常に動作していない場合は、視野全体が暗くなり、閾値ｔｈは正常な場合よりも低くなる。そこで、閾値ｔｈがある下限値未満になっている場合もワークなしと同様の取り扱いとし、以降の工程を行わないようにする。
【００３９】
一方、ワークありと判定された場合は、工程２に進み、主体金具５１の端面サーチ処理を行う。まず、上記のＸ方向濃度分布において、ワーク左右端位置Ｘ１０３，Ｘ１０４を、Ｘ方向濃度分布において濃度変化率が最大となる位置として決定する。すなわち、図１４（ｃ）に示すように、濃度ｇｉの列方向隣接値同士の差分演算を行い、その差分が最大となる位置をワーク端位置とする。次に、このワーク左右端位置Ｘ１０３，Ｘ１０４からＸ方向に一定画素数だけ主体金具５１側に入り込んだ位置に、Ｙ方向の金具端面サーチ線６１，６２を設定する。これら金具端面サーチ線６１，６２のＹ方向濃度分布を、ワーク有無判定領域６０のＸ方向濃度分布と同様にして求め、図１４と同様の方法により、各金具端面サーチ線６１，６２の金具端面位置を決定する（サーチ線を用いた端点あるいはエッジ点の決定は、本明細書では基本的に上記と同様の手法にて行うので、以下においては説明を繰り返さない）。そして、図１５に示すように、これら２つの金具端面位置を結ぶ直線Ｌ１を、金具端面位置Ｙ１として決定し、メモリ２０１に記憶する。
【００４０】
そして、この直線Ｌ１と直交する直線Ｌ０と、前記した基準方向Ａ０とのなす角度をワーク傾き角度θ１として算出し、メモリ２０５に記憶する。なお、上記実施の形態の場合、金具端面サーチ線を２本設定する場合について説明しているが、金具端面サーチ線は、３本以上設定することが可能である。この場合、それぞれの金具端面サーチ線に対応する３点以上の金具端面位置に対して、最小二乗回帰を行い、得られた直線を金具端面位置Ｙ１を表す直線Ｌ１として求めることができる。
【００４１】
図１６〜図１８は、接地電極中心位置Ｅ１の決定処理の詳細を示すものである。図１６及び図１７は、接地電極５４側に貴金属チップが接合されていないか、又は、接合されていても、接地電極５４の先端面５４ａに貴金属チップが露出していないタイプのワークについての実施形態である。まず、工程４において、第一の画像の視野ＶＡ２のほぼ中央において、適当な幅を有するＹ方向の帯状の接地電極上下端サーチ領域６６を設定し、幅方向の濃度平均を取る前述の方法を用いて、該接地電極上下端サーチ領域６６のＹ方向濃度分布から接地電極上下端位置Ｙ２，Ｙ３を決定し、メモリ２０７に記憶する。工程５では、上記上下端位置Ｙ２，Ｙ３間の距離に幅が一致するＸ方向の接地電極左右端サーチ領域６７を設定し、そのＸ方向濃度分布から接地電極の左右端位置Ｘ３，Ｘ４を見出して、メモリ２０８に格納する。
【００４２】
次に、図１７の工程６に進み、得られる左右端位置Ｘ３、Ｘ４により挟まれるとともに、接地電極左右端サーチ領域６７の上下１／３の領域を除いた中央１／３の領域を用いて重心Ｋを求め、メモリ２１０に記憶する。また、工程７に進み、このＫを通って、既に求めてある軸線傾き角度θ１だけ傾いた直線を中心線Ｌ２として決定し、メモリ２１１に記憶する。そして、この中心線Ｌ２上において、既に求めてある接地電極５４の下端位置（Ｙｍとする）に対応するＸ座標を求めてＸｍとし、（Ｘｍ，Ｙｍ）を接地電極中心位置Ｅ１としてメモリ２１３に記憶する。
【００４３】
次に、図１８は、接地電極５４の火花放電ギャップに面する位置に貴金属チップ５８が接合され、かつ、先端面５４ａに該貴金属チップ５８が露出しているタイプのワークについての実施形態である。図１８の工程７では、貴金属チップ５８の正確な位置を、いわゆるパターンマッチングの手法により決定する。具体的には、標準的なワークの貴金属チップ５８及びその周辺部分を同一撮影することにより、グレースケールによるモデル画像５８’を予め作成し、メモリ２１５に登録しておく。このモデル画像５８’を、第一の画像の視野ＶＡ２上で平行移動しながら、該第一の画像との適合位置が検索される。すなわち、モデル画像５８’と、これと重なり合う第一の画像上の領域との間で、対応する画素間の濃度差（あるいはその絶対値）を演算し、その総計（あるいは平均値）を算出する。そして、各位置毎に算出した上記総計の値が最小となる撮影画像部分を適合部分として選定する。なお、上記のパターンマッチングは、パターンマッチング用メモリ２１６を用いて行う。本実施形態では、第一の画像上の適合位置に位置決めされたモデル画像５８’の中心位置Ｅ１’を、そのまま接地電極中心位置Ｅ１として用いる。
【００４４】
図１９は、中心電極中心位置の決定処理を示すものである。この実施形態では、工程８において、中心電極５３の先端部（貴金属チップ）５３ａの存在が見込まれる領域に、Ｙ方向に一定幅を有する判定領域７１をＸ方向に設定し、Ｘ方向の各画素位置において、それぞれＹ方向濃度分布を求め、図１４（ｃ）の方法により求めた端点の平均を上端点位置Ｙ４として設定し、メモリ２１８に記憶する。
【００４５】
次に、図１９の工程９に進み、上記仮上端位置Ｙ４からＹ方向に所定距離（例えば０．１ｍｍ程度）だけ下がった位置に、Ｘ方向の中心電極左右端サーチ線７３を設定する。このサーチ線７３に沿ってＸ方向の画素濃度分布を求め、図１４（ｃ）に示すのと同様の手法により中心電極左右端Ｘ７，Ｘ８を決定して、メモリ２２０に記憶する。
【００４６】
そして、工程１０に進み、中心電極左右端のＸ座標平均値をＸ座標Ｘｍとし、上端点位置Ｙ４をＹ座標Ｙｍとして、中心電極中心位置Ｅ２を（Ｘｍ，Ｙｍ）として決定し、メモリ２２１に記憶する。
【００４７】
図２０に示すように、既に算出されている接地電極中心位置Ｅ１を通り、角度θ１だけ傾斜した接地電極中心線Ｌ２を基準として、中心電極中心点Ｅ２のＸ座標がＬ２よりも右側にあるか左側にあるかを判定し、偏心量δの符号を決定する。この符号は、接地電極５４の曲げ加工の向きを規定するものである。そして、接地電極中心線Ｌ２と中心電極中心位置Ｅ２との距離を偏心量δとして算出し、メモリ２２２に記憶する。この偏心量δが規定の範囲外となっていた場合は、図２及び図７に示す加工装置５により、接地電極５４に対し、上記偏心量δが縮小される向きに曲げ加工を行なう。
【００４８】
以上、本発明を、接地電極５４と中心電極５３との偏心量検査に適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図２１に示すように、スパークプラグワークを、軸状の電極本体５３Ｗと、その電極本体５３Ｗの先端面に溶接された貴金属チップ５３ａとを有する中心電極５３とすることもできる。
【００４９】
中心電極５３の製造工程は以下の通りである。すなわち、電極本体５３Ｗは、要部をなす径大部１７１の先端側に、該径大部１７１よりも短い径小部１７２が一体化されており、さらに、その先端側に一体化された溶接部形成用縮径部１７３の上に貴金属チップ５３ａを重ね合わせ、その重ね合わせ面の外周縁に沿ってレーザービームを照射することにより、周方向の溶接部ＷＢを形成する。この場合、溶接部ＷＢの溶け不良等により貴金属チップ５３ａが過度に傾いたものは、不良（ＮＧ）判定がなされる。本発明により、その検査を以下のようにして行なうことができる。
【００５０】
まず、該貴金属チップ５３ａ及びその近傍を拡大する拡大画像Ｐ１を、図２の第一のカメラ３にて撮影する。また、軸線Ｏ方向において電極本体５３Ｗを拡大画像Ｐ１よりも長い区間カバーする軸線決定用画像Ｐ２を、図２の第二のカメラ４にて撮影する。径小部１７２は切削加工等により縮径形成されるので、電極本体全体の軸線を決定するためには精度上必ずしも十分ではない。そこで、本実施形態では、拡径部１７１が一定長さカバーされる位置まで軸線決定用画像Ｐ２の視野を広げることができるように、結像光学系１７の焦点距離を定めておく。
【００５１】
そして、貴金属チップ５３ａの軸線Ｌ６を、拡大画像Ｐ１を用いて例えば以下のようにして求める。すなわち、Ｙ方向に一定幅を有するＸ方向のエッジサーチ領域７６を貴金属チップ５３ａの画像領域にかかるように設定し、ｙ方向の画素位置毎にＸ方向画素濃度分布を求め、図１４（ｃ）の方法により、それぞれ左右のエッジ点を決定する。左右のエッジ点は、各々Ｙ座標の同じもの毎にＸ方向の中点位置を求め、その中点位置に最小二乗回帰を行って貴金属チップ５３ａの軸線Ｌ６を決定する。また、軸線決定用画像Ｐ２においては、電極本体５３Ｗの拡径部１７２に係るようにエッジサーチ領域７５を設定し、電極本体５３Ｗの軸線Ｌ５を同様に決定する。そして、軸線Ｌ６と軸線Ｌ５とのなす角度を、貴金属チップ５３ａの傾き角θ２として算出し、これが規定の値よりも大きかった場合には不良と判定することができる。
【００５２】
また、図１においては、対物光学系１５に対する画像ビームを、単一のビームスプリッタにより２つの画像ビームに分離する例を示したが、２以上のビームスプリッタを用いて、３以上の画像ビームに分離し、それぞれ異なる倍率の結像光学系を用いて画像撮影することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検査装置の撮影系の構成例を示す模式図。
【図２】本発明の検査装置を用いたスパークプラグの製造装置の電気的構成の一例を示すブロック図。
【図３】第一のカメラと第二のカメラとの視野の関係を模式的に示す図。
【図４】背景ユニットの説明図。
【図５】第二の照明の説明図。
【図６】ワークを保持するホルダ及び固定金具の説明図。
【図７】加工装置の模式図。
【図８】基準被写体となる治具の例を示す正面図。
【図９】図８の治具の使用方法の説明図。
【図１０】図２の装置を用いたスパークプラグの製造方法の概略的な工程の流れを示すフローチャート。
【図１１】図１０の製造方法の要旨を示す説明図。
【図１２】図１０の製造方法の主要な工程を抜き出して説明する図。
【図１３】ワークの傾き角度の決定処理の詳細を示す工程説明図。
【図１４】図１３に続く工程説明図。
【図１５】図１４に続く工程説明図。
【図１６】接地電極中心位置の決定処理の詳細を示す工程説明図。
【図１７】図１６に続く工程説明図。
【図１８】接地電極中心位置の決定処理の別例を示す工程説明図。
【図１９】中心電極中心位置の決定処理の詳細を示す工程説明図。
【図２０】偏心量の決定方法を説明する図。
【図２１】中心電極の貴金属チップの傾き検査に本発明を適用した例を示す説明図。
【符号の説明】
３　第一のカメラ
４　第二のカメラ。
１０　コンピュータ（解析装置）
１５　対物光学系
１６　ビームスプリッタ
１７　第一の結像光学系
１８　第二の結像光学系
１９　第一の照明
２４　第二の照明
ＶＡ２　第一のカメラの撮影視野
ＶＡ１　第二のカメラの撮影視野
２７　治具（基準被写体）
５０　スパークプラグワーク
５３　中心電極
５３ａ　貴金属チップ
５３Ｗ　電極本体
ｇ　火花放電ギャップ
５４　接地電極
【図１】
2004028761.tif 000003
【図２】
2004028761.tif 000004
【図３】
2004028761.tif 000005
【図４】
2004028761.tif 000006
【図５】
2004028761.tif 000007
【図６】
2004028761.tif 000008
【図７】
2004028761.tif 000009
【図８】
2004028761.tif 000010
【図９】
2004028761.tif 000011
【図１０】
2004028761.tif 000012
【図１１】
2004028761.tif 000013
【図１２】
2004028761.tif 000014
【図１３】
2004028761.tif 000015
【図１４】
2004028761.tif 000016
【図１５】
2004028761.tif 000017
【図１６】
2004028761.tif 000018
【図１７】
2004028761.tif 000019
【図１８】
2004028761.tif 000020
【図１９】
2004028761.tif 000021
【図２０】
2004028761.tif 000022
【図２１】
2004028761.tif 000023