(57)【要約】【課題】  比較的簡易な構成で、精度良く多項目に亘る形状検査を行うことが可能な円筒状部品の形状検査方法および検査装置を提供する。【解決手段】  撮像装置１と、照明装置２と、情報処理装置３とを備え、前記撮像装置１は円筒状のワークＷを上方から撮像するように配置され、前記照明装置２は円筒状のワークＷ上面を均一に照明するようにされ、前記情報処理装置３は、前記撮像装置１の撮像画像に基づいて当該円筒状のワークＷのエッジ抽出し、その抽出されたエッジに基づいて当該円筒状のワークＷの肉厚を検出する肉厚検出処理、および当該円筒状のワークＷの同軸度を判定する同軸度判定処理をなすものとされる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状部品を上面から照明する手順と、
照明された円筒状部品を上方から撮像する手順と、
前記撮像画像に基づいて円筒状部品のエッジを抽出する手順と、
抽出されたエッジにおける不良を検出する手順と、
抽出されたエッジに基づいて円筒状部品の肉厚を検出する手順と、
抽出されたエッジに基づいて円筒状部品の同軸度を判定する手順
とを含んでいることを特徴とする円筒状部品の形状検査方法。
【請求項２】
円筒状部品の上面までの距離を計測する手順と、
得られた距離に基づいて円筒状部品の上面の傾斜を検出する手順
とが付加されていることを特徴とする請求項１記載の円筒状部品の形状検査方法。
【請求項３】
円筒状部品を上面から照明する手順と、
照明された円筒状部品を上方から撮像する手順と、
前記撮像画像に基づいて円筒状部品のエッジを抽出する手順と、
抽出されたエッジに基づいて円筒状部品の中心位置を検出する手順と、
円筒状部品の検出された中心位置に関する距離を計測する手順と、
得られた距離に基づいて円筒状部品の断面形状を検出する手順
とを含んでいることを特徴とする円筒状部品の形状検査方法。
【請求項４】
撮像手段と、照明手段と、情報処理装置とを備えてなる円筒状部品の形状検査装置であって、
前記撮像手段は円筒状部品を上方から撮像するように配置され、
前記照明手段は円筒状部品上面を均一に照明するようにされ、
前記情報処理装置は、エッジ抽出処理部と、エッジ不良検出処理部と、肉厚検出処理部と、同軸度判定処理部とを備え、
前記エッジ抽出処理部は、前記撮像手段の撮像画像に基づいて当該円筒状部品のエッジ抽出処理をなすものとされ、
前記エッジ不良検出処理部は、抽出されたエッジの不良を検出するエッジ不良検出処理をなすものとされ、
前記肉厚検出処理部は、抽出されたエッジに基づいて当該円筒状部品の肉厚を検出する肉厚検出処理をなすものとされ、
前記同軸度判定処理部は、抽出されたエッジに基づいて当該円筒状部品の同軸度を判定する同軸度判定処理をなすものとされる
ことを特徴とする円筒状部品の形状検査装置。
【請求項５】
距離計測手段と、情報処理装置に備えられた面傾斜検出処理部とを備え、
前記距離計測手段は、円筒状部品の上面までの距離を計測するものとされ、
前記面傾斜検出処理部は、得られた距離に基づいて円筒状部品の上面の傾斜を検出する面傾斜検出処理をなすものとされてなる
ことを特徴とする請求項４記載の円筒状部品の形状検査装置。
【請求項６】
撮像手段と、照明手段と、距離計測手段と、距離計測手段位置調節手段と、情報処理装置とを備えてなる円筒状部品の形状検査装置であって、
前記撮像手段は円筒状部品を上方から撮像するように配置され、
前記照明手段は円筒状部品上面を均一に照明するようにされ、
前記距離計測手段は、円筒状部品までの距離を計測するものとされ、
前記情報処理装置は、エッジ抽出処理部と、中心位置検出処理部と、断面形状検出処理部とを備え、
前記エッジ抽出処理部は、前記撮像手段の撮像画像に基づいて当該円筒状部品のエッジ抽出処理をなすものとされ、
前記中心位置検出処理部は、抽出されたエッジに基づいて当該円筒状部品の中心位置を検出する中心位置検出処理をなすものとされ、
前記距離計測手段位置調節手段は、前記中心位置の経路上に前記距離計測手段が位置するようにその位置を調節するものとされ、
前記断面形状検出処理部は、得られた距離に基づいて当該円筒状部品の断面形状を検出する断面形状検出処理をなすものとされる
ことを特徴とする円筒状部品の形状検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状部品の形状検査装置および形状検査方法に関する。さらに詳しくは、円筒、段付円筒体、リングなどの円筒状部品の外径、内径、それらの同軸度、エッジ形状、高さの均一性、断面形状といった形状特性を精度良く検査するための円筒状部品の形状検査方法および形状検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、熱間鍛造によるリング状部品、円筒状部品などの形状を検査する検査方法として、外径による選別と重量測定との組み合わせが行われている。この方法は、所定幅の通路を通過する円筒状部品のみを選別することによって外径が基準値以上の部品を排除する一方で、各部品の重量を測定し、所定の重量範囲の部品のみを選別するものである。
【０００３】
この方法によればある程度の精度で形状不良品を排除することは可能であるが、検査すべき項目が増加し、要求精度が高くなると対応できなくなる場合がある。例えば、内径と外径との同軸度やエッジ形状が問題となる場合は、それを検査するための検査装置をさらに別に設ける必要があり、検査システムが複雑化して高コスト化するとともに、保守性が悪化するといった問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、比較的簡易な構成で、精度良く多項目に亘る形状検査を行うことが可能な円筒状部品の形状検査方法および検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の円筒状部品の形状検査方法の第１形態は、円筒状部品を上面から照明する手順と、照明された円筒状部品を上方から撮像する手順と、前記撮像画像に基づいて円筒状部品のエッジを抽出する手順と、抽出されたエッジにおける不良を検出する手順と、抽出されたエッジに基づいて円筒状部品の肉厚を検出する手順と、抽出されたエッジに基づいて円筒状部品の同軸度を判定する手順とを含んでいることを特徴とする。
【０００６】
本発明の円筒状部品の形状検査方法の第１形態においては、円筒状部品の上面までの距離を計測する手順と、得られた距離に基づいて円筒状部品の上面の傾斜を検出する手順とが付加されているのが好ましい。
【０００７】
本発明の円筒状部品の形状検査方法の第２形態は、円筒状部品を上面から照明する手順と、照明された円筒状部品を上方から撮像する手順と、前記撮像画像に基づいて円筒状部品のエッジを抽出する手順と、抽出されたエッジに基づいて円筒状部品の中心位置を検出する手順と、円筒状部品の検出された中心位置に関する距離を計測する手順と、得られた距離に基づいて円筒状部品の断面形状を検出する手順とを含んでいることを特徴とする。
【０００８】
本発明の円筒状部品の形状検査装置の第１形態は、撮像手段と、照明手段と、情報処理装置とを備えてなる円筒状部品の形状検査装置であって、前記撮像手段は円筒状部品を上方から撮像するように配置され、前記照明手段は円筒状部品上面を均一に照明するようにされ、前記情報処理装置は、エッジ抽出処理部と、エッジ不良検出処理部と、肉厚検出処理部と、同軸度判定処理部とを備え、
前記エッジ抽出処理部は、前記撮像手段の撮像画像に基づいて当該円筒状部品のエッジ抽出処理をなすものとされ、前記エッジ不良検出処理部は、抽出されたエッジの不良を検出するエッジ不良検出処理をなすものとされ、前記肉厚検出処理部は、抽出されたエッジに基づいて当該円筒状部品の肉厚を検出する肉厚検出処理をなすものとされ、前記同軸度判定処理部は、抽出されたエッジに基づいて当該円筒状部品の同軸度を判定する同軸度判定処理をなすものとされることを特徴とする。
【０００９】
本発明の円筒状部品の形状検査装置の第１形態においては、距離計測手段と、情報処理装置に備えられた面傾斜検出処理部とを備え、前記距離計測手段は、円筒状部品の上面までの距離を計測するものとされ、前記面傾斜検出処理部は、得られた距離に基づいて円筒状部品の上面の傾斜を検出する面傾斜検出処理をなすものとされてなるのが好ましい。
【００１０】
本発明の円筒状部品の形状検査装置の第２形態は、撮像手段と、照明手段と、距離計測手段と、距離計測手段位置調節手段と、情報処理装置とを備えてなる円筒状部品の形状検査装置であって、前記撮像手段は円筒状部品を上方から撮像するように配置され、前記照明手段は円筒状部品上面を均一に照明するようにされ、前記距離計測手段は、円筒状部品までの距離を計測するものとされ、前記情報処理装置は、エッジ抽出処理部と、中心位置検出処理部と、断面形状検出処理部とを備え、
前記エッジ抽出処理部は、前記撮像手段の撮像画像に基づいて当該円筒状部品のエッジ抽出処理をなすものとされ、前記中心位置検出処理部は、抽出されたエッジに基づいて当該円筒状部品の中心位置を検出する中心位置検出処理をなすものとされ、前記距離計測手段位置調節手段は、前記中心位置の経路上に前記距離計測手段が位置するようにその位置を調節するものとされ、前記断面形状検出処理部は、得られた距離に基づいて当該円筒状部品の断面形状を検出する断面形状検出処理をなすものとされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、前記の如く構成されているので、比較的簡易な構成で円筒状部品の多項目にわたる形状検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００１３】
実施形態１
図１に、本発明の実施形態１に係る円筒状部品の形状検査方法に適用される形状検査装置を示す。
【００１４】
形状検査装置（以下、単に検査装置という）Ｋは、例えば熱間鍛造により製造された円筒形やリング状のワークＷの形状を製造ライン上で検査する検査装置とされる。検査装置は、具体的には、図示しない搬送装置に円筒の高さ方向を上下にして載置され、図に矢印Ｘで示す方向に搬送されるワークＷを撮像する撮像装置(撮像手段)１と、ワークＷの被撮像部位を照明する照明装置(照明手段)２と、撮像装置１および照明装置２を制御するとともに、撮像装置１によるワークＷの撮像画像に基づいてワークＷの形状特性を検査するための各種処理を実行する情報処理装置３とから構成されている。
【００１５】
撮像装置１は、例えばＣＣＤカメラからなり、前記搬送装置により搬送されるワークＷの被撮像部位である上面を真上から撮像するように前記搬送装置の上方に配されるものとされる。また、撮像装置１は、ワークＷの上面を全て視野に納めるタイミングで撮像を実行するよう情報処理装置３によって制御される。
【００１６】
照明装置２は、撮像装置１による撮像画像において、ワークＷ上面の外径および内径の各エッジが明瞭に抽出し得るように、ワークＷの上面を均一に照明するように構成されている。
【００１７】
このような照明装置２は、撮像装置１の光軸と同軸心の板リング状の発光体により均一にワークＷ上面を照明するよう構成したものが考えられる。この場合、導光性および光拡散性を有する板リング状の固体媒体を用い、その外周部にＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる多数の光源を周方向に並べて埋設することによって、そのような発光体を形成することが可能である。また、このような照明装置として、好ましくは、例えばフレネルレンズと点光源とを組み合わせた平行光学ユニットなどとすることができる。
【００１８】
情報処理装置３は、撮像装置１による撮像画像に基づいてワークＷのエッジを抽出するためのエッジ抽出処理を行うエッジ抽出処理部１１と、エッジ抽出処理に付随してワークＷのエッジ部における不良を検出するためのエッジ不良検出処理を行うエッジ不良検出処理部１２と、ワークＷの肉厚を検査するための肉厚検出処理を行う肉厚検出処理部１３と、エッジ抽出処理により抽出されたエッジに関する情報に基づきワークＷの外径の中心と内径の中心との一致度、すなわち同軸度を求める同軸度判定処理を行う同軸度判定処理部１４とを含む。このような情報処理装置３は、例えばパソコンに各部１１，１２，１３，１４の有する機能に対応させたプログラムを格納し、それらのプログラムをＣＰＵに実行させることによって、前記各部１１，１２，１３，１４の有する機能を実現するものとされる。
【００１９】
しかして、かかる構成の検査装置Ｋにおいては、撮像装置１により撮像されたワークＷ上面の撮像画像からエッジ抽出処理によって、ワークＷ上面の外径および内径のエッジが抽出される。エッジ抽出処理においては、撮像画像の各ドットが、その輝度により適当な閾値で２値化され、２値化された画像における明るい部分と暗い部分との間の連続的な円形の各境界線が内径および外径のエッジの稜線として抽出される。
【００２０】
また、エッジ不良検出処理においては、エッジ抽出処理により内径および外径のエッジに対応する円形の連続的な各境界線が抽出されなかったワークＷが、エッジ形状不良であるものと認識される。
【００２１】
肉厚検出処理においては、エッジ抽出処理により抽出された当該ワークＷの２つの円の半径の差が算出され、その算出結果により当該ワークＷの肉厚が検出される。
【００２２】
同軸度判定処理においては、エッジ抽出処理により抽出された当該ワークＷの２つのエッジの図形から各図形の重心が外径および内径の中心位置として算出され、各中心のずれに基づいて当該ワークＷの同軸度が算出される。
【００２３】
このように、実施形態１の検査装置Ｋによれば、撮像装置１により撮像されるワークＷ上面（円筒状部品の高さ方向の１つの面）の画像を用いて、円筒形ワークにおけるエッジの形状不良と内径および外径の同軸度とを同時に検査することができる。したがって、エッジの形状不良と同軸度とを共に検査する必要がある場合にも、それぞれに別個のセンサを設ける必要がなく、構成の簡素化が図られる。
【００２４】
また、抽出された内径および外径のエッジからワークＷの肉厚が検出されるため、肉厚を検査する必要がある場合にも、そのためのセンサを特に設ける必要がなく、さらなる構成の簡素化が図れる。
【００２５】
実施形態２
図２に、本発明の実施形態２に係る円筒状部品の形状検査方法に適用される形状検査装置Ｋ１を示す。この検査装置Ｋ１は、簡易な構成で円筒形ワークＷ１の高さの均一性、つまり上面の傾斜を検査するものとされる。
【００２６】
検査装置Ｋ１は、その高さ方向を上下にして載置されるワークＷ１を搬送する搬送装置（不図示である）の上方に、ワークＷ１の上面までの距離を非接触にて測定するように配置された２つの距離計(距離計測手段)４、４と、情報処理装置３Ａとを主要構成要素として備えてなるものとされる。
【００２７】
距離計４，４は、例えばレーザ距離計から構成されており、ワークＷ１の搬送方向Ｘ１に対して直交する方向に並ぶようにして、それぞれが各計測において５点ずつ、合計２０点においてワークＷ１上面までの距離を測るように配されてなるものとされる。
【００２８】
情報処理装置３Ａは、面傾斜検出処理部２１を含み、２つの距離計４，４によるワークＷ上面の４点ないし１２点の距離の測定結果を用いて、ワークＷ１上面の傾きを算出し、この算出結果に基づいて、円筒形ワークＷ１の高さの均一性を検査するものとされる。このような情報処理装置３Ａは、例えばパソコンに面傾斜検出処理部２１の有する機能に対応させたプログラムを格納し、そのプログラムをＣＰＵに実行させることによって、前記面傾斜検出処理部２１の有する機能を実現するものとされる。なお、その余の情報処理装置３Ａの構成は実施形態１と同様とされている。
【００２９】
以下、図３および図４を参照して具体的な検査手順を説明する。
【００３０】
（１）距離計４，４は、所定の時間間隔（例えば、０．０２５秒ごと）にて鉛直下方の物体までの距離を計測し、その結果を情報処理装置３Ａに出力する。
【００３１】
（２）面傾斜検出処理部２１は、予め設定される閾値を用いて距離計４，４から前記所定時間毎に送られてくる測定結果が、例えば搬送装置の載置面までの距離であるかワークＷの上面までの距離であるかを判別し、搬送装置の載置面までの距離とワークＷの上面までの距離との差から、ワークＷの高さを算出する。
【００３２】
図３に、ワークＷの高さの計測結果の一例を表により示す。ここでは、測定開始時刻から０．１２５秒〜０．２２５秒と、０．４５秒〜０．５５の各時間における各距離計の測定結果からワークＷの高さ（Ｚ１、Ｚ２）が算出されている。
【００３３】
（３）面傾斜検出処理部２１は、エッジ部の面ダレによる影響を排除するために、エッジ部近傍のデータを排除して、ワークＷ１上面の傾きを算出する。
【００３４】
図３の例では、０．１２５秒、０．２２５秒、０．４５秒、０．５５秒の各データは、エッジ部の面ダレによる影響を受けている可能性があるため、ワークＷ１上面の傾きを算出するためのデータから排除され、０．１５秒、０．１７５秒、０．２秒、０．４７５秒、０．５秒、および０．５２５秒の各データが用いられる。
【００３５】
図４に、図３の測定結果をグラフ化して示す。ここでは、点ｍ１〜ｍ６およびｍ１１〜ｍ１６が、ワークＷ１上面に対応する測定結果として示されている。
【００３６】
このように、実施形態２の検査装置Ｋ１によれば、２つの距離計４，４を用いた簡易な構成で、円筒状部品Ｗの高さの均一性、つまり面傾斜を検査することが可能となる。
【００３７】
実施形態３
図５に、本発明の実施形態３に係る形状検査方法に適用される形状検査装置を示す。検査装置Ｋ２は実施形態１の検査装置Ｋを改変してなるものであって、図６に示すような、外周面に絞部を有する円筒状体のワークＷや段付円筒体の断面形状のワークＷを検出するものとされる。
【００３８】
検査装置Ｋ２は、図５に示すように、撮像装置１Ａと、照明装置２Ａと、距離計４Ａと、距離計４Ａの位置を調節する距離計位置調節装置(距離計位置調節手段)５と、情報処理装置３Ｂとを主要構成要素として備えてなるものとされる。
【００３９】
撮像装置１Ａおよび照明装置２Ａは実施形態１の撮像装置１および照明装置２と同様とされ、距離計４Ａは実施形態２の距離計４と同様とされている。
【００４０】
距離計位置調節装置５は、距離計４を搬送されているワークＷと直交する方向に移動させてその位置をワークＷの中心となるようにするものとされる。なお、距離計４Ａを搬送されているワークＷと直交する方向に移動させる機構については、公知の移動機構を好適に用いることができ、その構成について特に限定はない。
【００４１】
情報処理装置３Ｂは、撮像装置１Ａによる撮像画像に基づいてワークＷのエッジを抽出するためのエッジ抽出処理を行うエッジ抽出処理部３１と、エッジ抽出処理により抽出されたエッジに関する情報に基づきワークＷの外径または内径の中心を求める中心位置検出処理部３２と、距離計４Ａの測定結果に基づいてワークＷの断面形状の検出処理を行う断面形状検出処理部３３とを含む。このような情報処理装置３Ｂは、例えばパソコンに各部３１，３２，３３の有する機能に対応させたプログラムを格納し、それらのプログラムをＣＰＵに実行させることによって、前記各部３１，３２，３３の有する機能を実現するものとされる。なお、その余の情報処理装置３Ｂの構成は実施形態１と同様とされている。
【００４２】
しかして、検出装置Ｋ２においては、中心位置検出処理部３２により検出された中心位置の通過経路に距離計４Ａを位置させてワークＷまでの距離を連続して検出することにより、ワークＷの中心に関する断面形状を検出する。
【００４３】
このように、実施形態３は撮像装置１Ａと距離計４との組合せという簡易な構成で、ワークＷの中心に関する断面形状を検出することが可能となり、またその結果に基づいてワークＷの立体形状を推定することも可能となる。
【００４４】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態１の検査装置と実施形態２の検査装置とを一体化して、エッジの抽出と端面の傾斜の測定を同時になすようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
このように、本発明は円筒状部品の各種形状特性を検査する場合に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態１に係る形状検査装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る形状検査装置の概略図である。
【図３】同装置による測定結果例を示すテーブル図である。
【図４】同測定結果例をグラフ化した図である。
【図５】本発明の実施形態３に係る形状検査装置のブロック図である。
【図６】同検査装置による検査対象のワークの断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
Ｋ      形状検査装置
Ｗ      ワーク（部品）
１      撮像装置
２      照明装置
３      情報処理装置
４      距離計
５      距離計位置調節装置
１１      エッジ抽出処理部
１２      エッジ不良検出処理部
１３      肉厚検査部
１４      同軸度判定処理部
２１      面傾斜検出処理部
３１      エッジ抽出処理部
３２      中心位置検出処理部
３３      断面形状検出処理部
【図１】
2005134294.tif 000003
【図２】
2005134294.tif 000004
【図３】
2005134294.tif 000005
【図４】
2005134294.tif 000006
【図５】
2005134294.tif 000007
【図６】
2005134294.tif 000008