(57)【要約】  【課題】  画像計測によって、成形品に形成された凹溝部分の寸法を迅速かつ高精度に自動測定する方法を提供すること。  【解決手段】  成形品Ｗの外部形状画像情報に基づいて、前記凹溝１の二つのリブ角１１，１２の頂点Ｈ１，Ｈ２を結ぶ線Ｌの中間点ｍ１を通過する直交線ｘ、ｙの角度（傾き）と記憶手段に予め記憶されている基準点Ｏを通過する基準直交線Ｘ，Ｙの角度とを一致させることによって、前記成形品Ｗの回転方向Ｓの位置ズレを是正する「第１ステップ」と、前記成形品Ｗの外部形状画像情報に基づいて、該成形品Ｗの凹溝１の最外周部位又は最内周部位のいずれか一方から任意点（Ｐ又はＱ）を複数選択し、これらの任意点を通過する仮想円を求め、該仮想円の中心Ｖを前記成形品の中心点として仮定し、前記座標基準点Ｏと前記中心点Ｖとを一致させることによって、前記成形品Ｗの前記基準直交線を構成するＸ軸及びＹ軸方向の位置ズレを是正する「第２ステップ」と、を少なくとも実行する。  【選択図】  図２
2005156490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周囲に凹溝が形成された歯車形状の成形品を計測台の所定箇所に予め位置決めし、該成形品の外部形状における寸法計測値を自動的に計測する成形品の自動計測方法であって、
前記成形品の外部形状画像情報に基づいて、前記凹溝の二つのリブ角頂点を結ぶ線の中間点を通過する直交線（ｘ，ｙ）の角度と記憶手段に予め記憶されている基準点を通過する基準直交線（Ｘ，Ｙ）の角度とを一致させることによって、前記成形品の回転方向の位置ズレを是正する第１ステップと、
前記成形品の外部形状画像情報に基づいて、該成形品の凹溝の最外周部位又は最内周部位のいずれか一方から任意点を複数選択し、これらの任意点を通過する仮想円を求め、該仮想円の中心を前記成形品の中心点として仮定し、前記座標基準点と前記中心点とを一致させることによって、前記成形品の前記基準直交線を構成するＸ軸及びＹ軸方向の位置ズレを是正する第２ステップと、
を少なくとも備える成形品の自動計測方法。
【請求項２】
前記成形品に前記凹溝が複数形成されている場合において、凹溝毎に、前記第１ステップを繰り返して実行することによって、各凹溝の寸法を順次計測することを特徴とする請求項１記載の成形品の自動計測方法。
【請求項３】
前記凹溝が角溝である場合は、前記寸法計測値が前記角溝の開口部の幅長、深さ、底部の幅長の各値から構成されていることを特徴とする請求項１記載の成形品の自動計測方法。
【請求項４】
前記凹溝がＵ字溝である場合は、前記寸法計測値が前記Ｕ字溝の開口部の幅長、深さの各値から構成されていることを特徴とする請求項１記載の成形品の自動計測方法。
【請求項５】
前記寸法計測値には、前記凹溝の任意の深さ位置における幅が含まれることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の成形品の自動計測方法。
【請求項６】
前記寸法計測値には、前記仮想円の直径値が含まれることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の成形品の自動計測方法。
【請求項７】
前記寸法計測値には、前記凹溝の最大内接円の直径値が含まれることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の成形品の自動計測方法。
【請求項８】
前記記憶手段に予め記憶された規格値と前記寸法計測値とを比較することによって、成形品形状の合否判定を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の成形品の自動計測方法。
【請求項９】
前記成形品は、前記凹溝内に光ファイバーを収容担持するためのスロットをスライスしたものであることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の成形品の自動計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い形状精度が要求される成形品の自動計測方法に関する。より詳しくは、画像計測によって、光ファイバー担持用スロット等の精密成形品に形成された角溝やＵ字溝等の凹溝の寸法を、迅速かつ高精度に自動計測し、更にはその合否を自動判定可能な成形品の自動計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外周囲部分に角溝やＵ字溝等の凹溝が形成された種々の成形品において、この凹溝部分の寸法精度は、高いレベルで要求されている。
【０００３】
典型例として、一般に「光ファイバー担持用スロット」とも称される、光ファイバーを担持するために形成された細長棒状の合成樹脂製成形品を挙げることができる。このスロットは、抗張力線（テンションメンバー）を被覆する合成樹脂製保護部材（スロット）の外周囲に、長手方向に螺旋を描くように延設された縦断面視角形やＵ字を呈する凹溝が形成されている。この「凹溝」は、光ファイバー芯線又は光ファイバーテープ芯線が装填（担持）される部位として機能することになる。
【０００４】
前記光ファイバー担持用スロットは、通常、ボビン状の回転機能を有する供給ローラに巻回された抗張力線を引き出し、この抗張力線の外周に合成樹脂製の保護部材を被覆する構成の成形工程を経て製造される。成形品であるスロットに形成された光ファイバー担持用の凹溝部分の寸法誤差（ばらつき）は、光ファイバーの伝送損失を招来してしまう原因ともなることから、寸法加工には高い精度が求められている。このため、前記成形工程後においては、特に前記凹溝部分の形状検査を精密に行わなければならない。
【０００５】
なお、特許文献１及び２には、光ファイバー担持用スロットについて記載されている。また、同文献には、スロットのゆがみや劣化等により、光ファイバーの光伝送損失が増大することも記載されている。
【特許文献１】特開平４−２０４４０７号公報
【特許文献２】特開２０００−２８８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の成形品の自動計測方法では、慣用の画像測定機を用いて前記成形品を実写することにより得られた画像に基づいて、手作業による凹溝部分の寸法測定手順や不便な手順が含まれていたため、計測作業に非常に手間がかかり非効率的で、最終の合否判定までに時間がかかるという問題や作業者間での測定精度にばらつきが生じてしまう等の問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、画像計測によって、例えば、光ファイバー担持用スロット等の成形品に形成された光ファイバー担持用の凹溝部分等の寸法を、迅速かつ高精度に自動計測する方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記技術的課題を解決し、本発明の目的を達成するために、本発明では、以下の「成形品の自動計測方法」を提供する。
【０００９】
まず、本発明は、外周囲に凹溝が形成された歯車形状の成形品を計測台の所定箇所に予め位置決めし、該成形品の外部形状における寸法計測値を自動的に計測する成形品の自動計測方法である。
【００１０】
本発明では、まず、前記成形品の外部形状画像情報に基づいて、前記凹溝の二つのリブ角頂点を結ぶ線の中間点を通過する直交線（ｘ，ｙ）の角度と記憶手段に予め記憶されている基準点を通過する基準直交線（Ｘ，Ｙ）の角度とを一致させることによって、前記成形品の回転方向の位置ズレを是正する「第１ステップ」と、前記成形品の外部形状画像情報に基づいて、該成形品の最外周部位又は最内周部位のいずれか一方から任意点を複数選択し、これらの任意点を通過する仮想円を求め、該仮想円の中心を前記成形品の中心点として仮定し、前記座標基準点と前記中心点とを一致させることによって、前記成形品の前記基準直交線を構成するＸ軸及びＹ軸方向の位置ズレを是正する「第２ステップ」と、を少なくとも備える。
【００１１】
前記成形品に前記凹溝が複数形成されている場合においては、凹溝毎に、前記第１ステップを繰り返して実行することによって、各凹溝の寸法を順次計測するようにする。これにより、各凹溝の測定を連側的に順次行っていくにつれて、成形品の位置決め精度を高めていくことが可能となり、これにより、計測精度を高めていくことができる。
【００１２】
前記凹溝が角溝である場合は、前記寸法計測値を前記角溝の開口部の幅長、深さ、底部の幅長の各値から構成し、前記凹溝がＵ字溝である場合は、前記寸法計測値を前記Ｕ字溝の開口部の幅長、深さの各値から構成する。
【００１３】
また、前記寸法計測値には、前記凹溝の任意の深さ位置における幅長が含まれるようにしてもよく、同寸法計測値には、前記仮想円の直径値や前記凹溝の最大内接円の直径値が含まれるようにしてもよい。
【００１４】
任意の深さ位置における溝幅を計測することにより、溝幅の変形を把握することができる。また、仮想円の直径値がわかることにより、成形品の巻き取り不良や成形品（光ファイバースロット）を利用する光ファイバー（テープ）芯線挿入機での挿入不良を未然に防止できる。さらに、凹溝の最大内接円の直径値の変化を把握できることにより（最大内接円の直径値が規格外のものを除く）、凹溝に挿入された光ファイバー（テープ）芯線がどのように捻れても、凹溝内壁と衝突して圧力を受けないようにすることができ、これにより、光ファイバー（テープ）芯線に伝送損失を生じさせないようにできる。
【００１５】
そして、本発明は、例えば、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）等の記憶手段に予め記憶された規格値と前記寸法計測値とを比較することによって、成形品形状の合否判定を行う。
【００１６】
本発明に係る方法の計測対象とされる成形品は、外周囲に角溝やＵ字溝等の凹溝が形成され、この凹溝の寸法精度に対する要求が高い成形品である。代表例として、凹溝内に光ファイバーを収容担持するためのスロットをスライスしたものなどを例示できるが、これに限定されない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る成形品の自動計測方法によれば、画像計測によって得られた、光ファイバー担持用スロット等の成形品の実写画像から、角形溝やＵ字溝などの凹溝部分の寸法や成形品の外形寸法を迅速かつ高精度に自動計測できるので、検査作業者は、手作業による煩わしい検査作業から開放され、容易かつ確実な成形品検査を実施できるようになるという効果を奏する。また、作業者間の誤差を解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る成形品の自動計測方法の好適な実施方法について、計測対象の成形品が、光ファイバーを収容担持するための合成樹脂製スロットである場合を代表例として以下説明する。なお、本発明に係る方法は、前記スロットのみを対象とするものではない。
【００１９】
本発明に係る成形品の自動計測方法は、公知の画像計測機を適宜選択することにより実施可能な方法である。本発明において採用可能な前記画像計測機は、一般的に、測定対象である成形品Ｗを載置する計測台と、この計測台に載置された計測対象物の画像を取り込む画像計測ヘッドと、前記計測台及び前記画像計測ヘッドを三次元方向へ相対移動させる相対移動機構と、この相対移動機構による前記計測台及び画像計測ヘッドの相対移動量を検出する変位検出手段とを備えており、前記画像計測ヘッドから取り込まれる画像情報及び前記変位検出手段によって検出された相対移動量に基づいて、計測対象物の形状や座標を計測するという構成を備えるものなどである。
【００２０】
本発明に係る方法では、まず、前記したような画像測定機を用いて、その外周囲に凹溝が形成された上記スロットなどの成形品（測定対象物）を計測用画面内の所定箇所に予め高精度に位置決めするためのステップを行う。このステップは、以下の第１ステップ並びに第２ステップを少なくとも実行する手順からなる。
【００２１】
第１ステップ。
【００２２】
まず、適宜の画像計測機の画像計測ヘッド（図示せず。）に対向するように、成形品を計測台に載置する。なお、画像計測ヘッドは、一般に、レーザー光源、ＣＣＤカメラ、コリメータレンズ等の部品から構成されており、前記レーザー光源からの光を、前記コリメータレンズを介して成形品に照射し、その透過光又は反射光を所定の光学系に導くことによって断面画像情報を得る。
【００２３】
ここで、図１は、画像計測機によって得られる計測対象である成形品（スロット）の断面形状の一例を示した図、図２は、画面上で行われる第１ステップの手順における画像情報の様子を表す図であって、図１中の符号Ａで示された凹溝１ａ部分の周辺領域の拡大画像情報を示す図である。
【００２４】
まず、これらの図１、図２中における符号Ｗは、測定対象の成形品（スロット）のスライス断面を表している（他の図面も同様）。例えば、図１の如きに得られた断面画像情報に基づいて、成形品Ｗに形成された凹溝１（１ａ，・・・１ｌ）の中から一つの凹溝を任意に選択する（ここでは、符号１ａの凹溝を選択）。
【００２５】
続いて、この選択された一つの凹溝１ａの対向する二つのリブ角１１，１２のそれぞれの頂点Ｈ１，Ｈ２を結ぶ線Ｌの頂点Ｈ１−Ｈ２の中間点ｍ１を通過する直交座標ｘ，ｙの角度（傾き）を、コンピュータに予め記憶されている基準点Ｏを通過する基準直交線Ｘ，Ｙの角度と一致させるように調整する。
【００２６】
これによって（図２の矢印Ｇ参照）、前記成形品Ｗの回転方向Ｓ（図１参照）の位置ズレを是正する。なお、図１の符号３は、抗張力線（テンションメンバー）を表している。
【００２７】
第２ステップ。
【００２８】
前記第１ステップを少なくとも実行した後に、成形品Ｗの断面画像情報に基づいて、この成形品Ｗの各凹溝１（１ａ，・・・１ｌ）の底部１３の外形部位、即ち凹溝１の最内周部位から選ばれた複数（例えば、３点）の任意点Ｐ，Ｐ，Ｐ・・・（図３参照）を通過する仮想円（図示せず。）、あるいは、同成形品Ｗの凸部２の外形部位、即ち凹溝１の最外周部位から選ばれた複数（例えば、３点）の任意点Ｑ，Ｑ，Ｑ・・・を通過する仮想円Ｃ（図３参照）を求める（図３参照）。
【００２９】
前記したいずれかの仮想円の中心Ｖを、前記成形品Ｗの中心点として仮定し、前記座標基準点Ｏと前記中心Ｖとを一致させる手順を実行する（図３中の矢印ｇ参照）。これによって、前記成形品Ｗの基準直交線のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレを是正する。なお、一致させるひとつの方法は、例えば、成形品Ｗが載置固定された計測台（図示せず。）を移動させる手段を採用することができる。
【００３０】
以上説明した「第１ステップ」と「第２ステップ」とを少なくとも実行した後には、図４に示されたような断面画像情報を得ることができる。即ち、凹溝１ａの直交線ｘ，ｙの角度（傾き）が、基準点Ｏを通過する基準直交線Ｘ，Ｙの角度と一致しており、かつ成形品Ｗの（仮定の）中心Ｖが、前記基準点Ｏと一致している状態の断面画像情報を得ることができる。
【００３１】
凹溝寸法計測手順。
【００３２】
続いて、図４に示された断面画像情報に基づいて、最初に、任意に選択された凹溝１ａの寸法計測手順に入る。
【００３３】
この寸法計測手順は、寸法計測に使用する点座標を基準直交線Ｘ，Ｙに基づいて自動的に測定することによって行う。そして、最終的に、凹溝１ａの開口部の幅長Ｔ、深さＤ、底部の幅長Ｂを計測し、さらには、深さＤの任意の位置、例えば、中間位置ｍ２における幅長Ｍの各値を計測する（図５参照）。
【００３４】
なお、前記凹溝が、角溝ではなく、図６に示されているようなＵ字溝である場合では、少なくとも、該Ｕ字溝の開口部の幅長Ｔ、深さＤの各値を計測し、さらには、Ｕ字溝を構成する平行対向壁面の最下端位置の幅長ｂ、深さＤの任意の位置、例えば、中間位置ｍ２における幅長Ｍの各値を計測する（図６参照）。
【００３５】
本発明に係る方法において、凹溝１（１ａ〜１ｌ）の寸法計測を行う理由は、この凹溝１は、決められたサイズの収容対象物Ｆ（本実施例の場合、光ファイバー芯線又は光ファイバーテープ芯線）が収容される箇所となるためである。
【００３６】
具体的には、仮に凹溝１の寸法が不適であると、前記収容対象物Ｆが収容できなくなったり、収容時に収容対象物Ｆが、凹溝１からはみ出したり、所望の適切な状態で収容されなかったり等の不適切な収容状態となってしまうからである。
【００３７】
このような不適切な収容状態では、所定物Ｆの収容作業において支障をもたらし、また、最終製品においては、光ファイバーの光伝送損失を増大させる原因となるため、成形品（スロット）Ｗの製造者、あるいは販売者にはクレームが寄せられることになる。
【００３８】
ここで、収容対象物である光ファイバーテープ芯線Ｆの幅長を符号ｔ、深さを符号ｄで示すと（図５参照）、凹溝１（ここでは、凹溝１ａ）の開口部幅長Ｔと底部１３の幅長Ｂのいずれか一方が前記幅長ｔ以下であるか、凹溝１の深さＤが前記深さｄ以下である場合には、前記した不適切な収容状態が発生してしまう。
【００３９】
合否判定手順。
【００４０】
このため、コンピュータの記憶手段、あるいは該コンピュータで用いられるソフトウエアのデータベースには、規格寸法値として、予め前記ｔとｄに係るデータを記憶又は記録させておき、ｔとＴ及びｔとＢをそれぞれ比較するとともに、ｄとＤとを比較する。
【００４１】
そして、この比較手順を実行した結果において、ｔ−α≦Ｔ≦＜ｔ＋α（αは公差）であって、かつｄ−α≦Ｄ≦Ｄ＋α（αは公差）である場合には、凹溝１ａの寸法の「合格判定」を行うようにする。
【００４２】
前記の判定基準に基づき、すべての凹溝１ａ〜1ｌについて、上記第１ステップ、第２ステップ同様の手順を繰り返して行った上で、寸法計測手順と合否判定手順を実行する。
【００４３】
直径値算出手順。
【００４４】
ここで、成形品Ｗに関して、凹溝１の寸法に加えて、成形品Ｗの外形の直径サイズが規定範囲内であることが要求される場合が想定される。そこで、本発明に係る方法では、上記した「第２ステップ」により得られた仮想円Ｃの直径値Ｒを自動算出する手順を実行できるようにさらに工夫することもできる。
【００４５】
この「直径値算出手順」を実行するタイミングの一例を挙げると、凹溝１ａの「寸法計測手順」の前の段階が考えられる。
【００４６】
上記した「合否判定手順」の際に併せて、求められた前記直径値Ｒとコンピュータの記憶手段等に予め記憶された規格直径値ｒとを比較することによって、成形品Ｗの外形の直径サイズの合否判定を実行する。
【００４７】
即ち、ｒ−α≦Ｒ≦ｒ＋α（αは公差）の場合は、合格判定とし、直径値Ｒが前記公差範囲外の場合は、不合格判定とする。このような手順を行うことによって、成形品Ｗの外形の直径サイズの合否判定も行うことができる。
【００４８】
なお、成形品Ｗの「直径値算出手順」及び該直径値の合否判定手順を実行する場合では、凹溝１ａ〜凹溝１ｌの寸法合否判定手順において「合格判定」が得られ、かつ成形品Ｗの直径値についても「合格判定」が得られた場合に限り、成形品Ｗについて、寸法合格とする。
【００４９】
加えて、本発明では、凹溝１内に描くことが可能な最大内接円Ｅ（図５参照）を求める手順を実行できるようにしてもよい。この最大内接円Ｅは、目的に応じて、図５に示すように凹溝１の内側壁１４，１５に少なくとも内接する円、あるいは底部１３、内側壁１４，１５のすべてに内接する円（図示せず。）のいずれを採用してもよい。
【００５０】
この最大内接円Ｅを求める手順を実行するタイミングの一例を挙げれば、各凹溝１の「寸法計測手順」の後の段階が考えられる。
【００５１】
この最大内接円Ｅの直径値ｅは、凹溝１が、例えば、所定サイズの光ファイバーテープ芯線Ｆを収容可能なサイズを有しているか否かを判定するための一つの有力な基準となり得る。
【００５２】
従って、この最大内接円Ｅの直径値ｅとコンピュータ等に予め記憶された内接円規格直径値とを比較することによって、成形品Ｗの形状の合否判定に役立てることができる。
【００５３】
例えば、最大内接円Ｅの直径値ｅがコンピュータ等に予め記憶された内接円規格直径値未満である場合又は同規格値以下である場合には、光ファイバーテープ芯線Ｆが凹溝１に収容できなくなる判断基準とし、この場合、不合格の判定とする。
【００５４】
以上説明した各手順を、計測対象である成形品Ｗの各凹溝１ａ〜１ｌについて連続的に順次行っていき、すべての凹溝１ａ〜１ｌについて所定の合格判定が得られた場合、又は、この凹溝１に係る寸法合格判定に加えて、成形品Ｗの外形の直径サイズが規格を満たす旨の合格判定が得られた場合には、計測対象である当該成形品Ｗは、合格とされ、出荷可能なものとして扱うようにする。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、画像計測によって、例えば、光ファイバー担持用スロット等の成形品に形成された光ファイバー担持用の凹溝部分等の寸法を、迅速かつ高精度に自動計測する場合などに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】画像計測機によって得られる計測対象である成形品（スロット）Ｗの断面形状の一例を示した図である。
【図２】画面上で行われる「第１ステップ」の手順における画像情報の様子を表す図であって、図１中の符号Ａで示された凹溝（１ａ）部分の周辺領域の拡大画像情報を示す図である。
【図３】画面上で行われる「第２ステップ」の手順における画像情報の様子を表す図である。
【図４】凹溝（１ａ）に基づいて位置決めされた成形品（Ｗ）の画像情報の一例を示す図である。
【図５】凹溝（１ａ）の寸法計測に利用される部位などを示す図である。
【図６】凹溝がＵ字溝である場合の成形品Ｗの一部断面形状を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１（１ａ〜１ｌ）  （成形品の）凹溝
２  （成形品の）凸部
１１，１２  リブ角
Ｆ  凹溝収容対象物（光ファイバーテープ芯線）
Ｂ  凹溝の底部の幅
Ｃ  仮想円
Ｄ  凹溝）の深さ
Ｅ  凹溝の最大内接円
ｅ  最大内接円の直径値
Ｈ１，Ｈ２  リブ角の頂点
Ｌ  リブ角の頂点を結ぶ線
Ｍ  深さ中間位置の幅長
ｍ１  リブ角の頂点を結ぶ線の中間点
ｍ２  深さ中間位置
Ｏ  座標基準点
Ｐ  凹溝の最内周部位から選ばれた任意点
Ｑ  凹溝１の最外周部位から選ばれた任意点
Ｒ  仮想円の直径値
Ｓ  回転方向
Ｔ  凹溝の開口部の幅長
Ｗ  計測対象である成形品（スロット）
ｘ、ｙ  凹溝の二つのリブ角頂点を結ぶ線の中間点を通過する直交線
Ｘ，Ｙ  基準座標軸に対応する直交線
【図１】
2005156490.tif 000003
【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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