(57)【要約】【課題】対象物の数、大きさ、鏡面形状及び材質等が逐次変化する製造工程において、カメラにて撮影した画像を用い、接点部品穴の同軸性評価による、接点部品の位置決め検査と、接点部品の接点寿命特性に重要な影響を与える穴加工形状の検査を自動的に行う組立検査装置を提供する。【解決手段】カメラ８と画像処理部９にて構成されるカメラ部と、内部を空洞にし照明５を配置し、接点部品１を載置する位置決めパレット３を備え、この位置決めパレット３の基準穴７と接点部品１の円形の穴２を通過した照明光の形状を判定することにより、接点部品１の位置や円形の穴２の加工状態を検査して、接点部品１や位置決めパレット３の材質や形状などの要素変更があっても、安定して位置決め評価と円形の穴の形状評価を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤型の接点部品をのせる位置決めパレットと、上記位置決めパレットの内部に仕込まれた照明と、位置決めパレットの内部から穴を通して外部に漏れる光を撮影するカメラと、上記カメラより取り込んだ画像信号を処理する画像処理部を有した組立検査装置であって、上記カメラで、接点部品の中央にある円形の穴と、この円形の穴と同一径で上記接点部品を位置決めしたい場所の中央部分に対応する同軸上の位置となる上記位置決めパレットに有した基準穴との二つの穴を通して外部に漏れてきた光の形状を判断し、位置決め検査または異物付着検査を行う組立検査装置。
【請求項２】
カメラにて撮影された光の形状を測定し、正確に位置決めされている場合に撮影されている円形の画像に対し、実際に撮影された画像の変形度合いを求めることで、位置決めパレットと接点部品のずれ量を測定する請求項１記載の組立検査装置。
【請求項３】
カメラにて撮影された円形の映像において、光をさえぎる影の存在を検査し、接点部品の加工工程における金型プレス等の磨耗や、上下型の歯あわせのミスによって発生する金属片のバリやヒゲの存在を検査する請求項１記載の組立検査装置。
【請求項４】
位置決めパレットに設けた基準穴は、照明を配置した位置決めパレットの内部の空洞から外部にエアー吸引して接点部品を吸着する真空吸引用経路となることを特徴とする請求項１記載の組立検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチに挿入する接点部品の組立工程において、接点部品の穴の同軸性評価による接点部品の位置決め検査と、接点部品の接点寿命特性に重要な影響を与える穴の加工形状の検査を自動的に行う組立検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラを用いた画像による組立検査装置となる自動認識検査において、部品の位置決めの評価は、まず、専用に作られたマークや特徴となる場所を基準位置と定め、カメラ上の座標を求める。そして、検査対象である接点部品の特徴点や重心を別に求めることで、この二つのカメラ上の座標より、距離を画像上の画素数で測定する。一画素当たりの分解能を事前に求めておくことにより、測定した画素数を寸法変換し評価する。
【０００３】
また、形状の評価では、良品とされる特徴を、寸法、明るさの濃淡、色、形状などの個別特徴を抽出し、良品として許される規格と比較する。また、良品画像そのものを標準登録し、実際の検査中に撮影した画像と比較し、類似度を得点評価する方式も一般的に用いられる。この場合、得点の高さにて良否判定するなどの方法が用いられる。
【０００４】
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２０００−２５８１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カメラにて撮影した画像を用い、対象物の位置決め検査や形状検査を行うためには、対象物とそれ以外の部分を明るさの濃淡、色、及び光沢等で明確に分離することが重要な要素となる。これを実現するために、背景の色、背景の表面状態、照明の数、照明の照射方向、照明と対象物の距離、及び発光色の波長帯域を工夫し、対象物と背景の分離が可能な画像を得ると共に、外乱が発生しても安定した画像を得ることができる条件を作り出すことが行われている。例えば、対象物と背景を構成する物が同一材料の場合は、境界が不明確となり、対象物の抽出が困難となる。この場合、一方に着色を施す場合や、表面を荒らすなどの加工を施すことで画像上の変化を作る。また、表面に光沢があり曲面を有する物では、照明の光が鏡面反射により、対象物の場所によっては、撮影した映像上に影が発生したり、自分自身の映りこみが発生したりする。この場合、照明を多方向に複数配置し影が発生しないようにしたり、カメラと照明の位置を移動させ、映りこみが発生しない場所を探して設定を行ったりする。しかし、対象物の数、大きさ、鏡面の形状及び材質等が逐次変化する製造工程においては、撮影条件の最適化を実施することは困難であり、生産工程におけるカメラによる自動検査を阻害している。一般的には、検査対象品を決め、これにより調整許容幅を限定して生産を行う。新たな生産品目の発生時点において調整許容幅を超えるものが発生したときは、新たな検査装置を用意したり、人による接点部品の位置決め確認用の治具を用いた位置評価を実施したり、拡大鏡を用いた目視による形状評価を行っている。また、接点部品の位置決めの機構では、置かれた場所で位置がずれないように押さえ込むチャック等の機構を用いたり、真空力を利用し接点部品を吸着して位置を保持する手段が用いられたりする。しかし、接点部品の配列が変わるたびに押さえ込み部品や真空配管の変更が必要となり、品種切り替えが煩雑になるという問題点を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【０００７】
本発明の請求項１に記載の発明は、円盤型の接点部品をのせる位置決めパレットと、上記位置決めパレットの内部に仕込まれた照明と、位置決めパレットの内部から穴を通して外部に漏れる光を撮影するカメラと、上記カメラより取り込んだ画像信号を処理する画像処理部を有した組立検査装置であって、上記カメラで、接点部品の中央にある円形の穴と、この円形の穴と同一径で上記接点部品を位置決めしたい場所の中央部分に対応する同軸上の位置となる上記位置決めパレットに有した基準穴との二つの穴を通して外部に漏れてきた光の形状を判断し、位置決め検査または異物付着検査を行う組立検査装置の構成により、接点部品を置きたい場所に接点部品の中央にある穴と同一形状の基準穴を穴加工した位置決めパレットを作り、この位置決めパレットには接点部品の穴を通して外に光を発光させる照明を仕込み、接点部品が正しく置かれた場合、二つの穴の同軸性が最高となるため、接点部品の上部で撮影しているカメラでは照明光が二つの穴を真っすぐに通り、穴と同形状の円形の明かりが撮影され、撮影される光は明るく写し出され、貫通部分以外は暗く写るようにカメラの絞りを閉じる感度調整や、周囲の明るさ調整を暗くすることで、接点部品と位置決めパレットの材質、色及び形状などの対象物の構成要素による画像状態の変化要因を無視でき、安定した位置決め検査または異物付着検査の自動検査を行うことが可能となる作用効果を有する。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の発明は、カメラにて撮影された光の形状を測定し、正確に位置決めされている場合に撮影されている円形の画像に対し、実際に撮影された画像の変形度合いを求めることで、位置決めパレットと接点部品のずれ量を測定する組立検査装置の構成であり、これにより接点部品が正しい位置に置かれた状態における円形の画像を基準画像とし、位置決めパレットに置いた接点部品の配置に多少の位置ずれが発生している場合は、撮影される画像が楕円状態となるため、重心位置を比較することで、位置決めパレットの基準穴に対する接点部品の位置ずれ量を求めることができるという作用効果を有する。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の発明は、カメラにて撮影された円形の映像において、光をさえぎる影の存在を検査し、接点部品の加工工程における金型プレス等の磨耗や、上下型の歯あわせのミスによって発生する金属片のバリやヒゲの存在を検査する組立検査装置であり、これにより接点部品をプレス工程で穴あけ加工や形状の形成加工をした際に、加工条件の不備から切断部分のバリや金属クズが発生し、これがそのまま付着する場合があることに対して、接点部品の穴と位置決めパレットの基準穴を通して撮影される円形状の画像における影の有無を検査することで、接点部品の加工工程における加工異常品（または異物付着品）を検出することができるという作用効果を有する。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の発明は、位置決めパレットに設けた基準穴は、照明を配置した位置決めパレットの内部の空洞から外部にエアー吸引して接点部品を吸着する真空吸引用経路となるように組立検査装置を構成することにより、位置決めパレット内部に照明を入れる空間を作った際、この空間全体のエアーを外部に吸引することで、真空タンクとしても使用し、これにより、照明光を接点部品の背面に照射する基準穴がそのまま接点部品の吸着経路として兼用できる。従って、接点部品を位置決めパレットの上に置いた状態で、その位置を保持したまま搬送が可能となるうえ、接点部品の数量が変化し複数の接点部品がそれぞれ任意の配置に変更される場合でも、位置決めパレットの上部を交換するだけで真空経路の交換が完了するため、容易に品種切り替えとメンテナンスが行えるという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の組立検査装置は、接点部品とこれを載置する位置決めパレットの材質、色、形状及び接点部品の数量変化が発生しても、位置ずれや加工工程の異常品を、安定して画像処理部で自動検査し、また自動搬送できるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の請求項１〜４に記載の発明について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態１における組立検査装置の構成模式図である。
【００１４】
図１において、スイッチに組み込んで使用する直径４ｍｍ、高さ０．１５ｍｍの接点部品１は、組立に使用するための位置決めパレット３に置かれている。
【００１５】
接点部品１は、スイッチ本体に組み込まれた状態において、上から押し込むことにより中央部分が下がる。中央部を最下部まで押し込むことでスイッチ本体下部に設けられた電極と接触し、オープンとなっていた二つの電極間に電気を通す機能を持つ部品である。
【００１６】
接点部品１の基本性能である導通性能を保証する際に規定される接点寿命を延ばすため、接点の中央部分には小型円形（直径０．６ｍｍ）の穴２が開けられている。位置決めパレット３の上面で接点部品１を置く場所には、基準穴７を有する。基準穴７の大きさは、接点部品１の中央の円形の穴２と同一径の丸穴とする。基準穴７を開ける場所は、接点部品１を位置決めする場所の中心とする。
【００１７】
位置決めパレット３の内部は、空洞とし照明５を配置する。照明の種類としては、接点部品１や位置決めパレット３及びカメラ８が数センチメートル程度までの近い位置関係にあるため、光の拡散による測定画像の変形誤差の影響は小さく一般的に入手しやすいＬＥＤ照明を用いる。
【００１８】
遠距離での測定を行う場合や高精度の測定を目指す場合は、光の指向性が高い発光源を配置することで対応することができる。
【００１９】
位置決めパレット３の上部では照明５が発光した光が基準穴７を通り、上に置かれた接点部品１の円形の穴２を通り外部に漏れるため、光が観測される。この光による画像を撮影するためにカメラ８を設け、撮影した画像の処理を行う画像処理部９を設置する。カメラ８に取り付けたレンズ１０の調整では、撮影対象が照明光そのものであるため、絞りを閉じる方向に調整する。これにより被写界深度（被写体深度）が深くなり、接点部品１の高さ仕様の変更が発生しても撮影画像のピントボケが発生しにくくなる効果も得られる。
【００２０】
図２は図１におけるカメラ８から見た接点部品１と位置決めパレット３の位置関係を示す平面図である。基準穴７に対し、接点部品１の位置決めが正しく置かれている状態を表しており、この状態が接点部品１の円形の穴２と基準穴７の同軸性が最高の状態である。カメラ８で撮影される光の映像は、図３に示した正常時の画像１１のように円形となる。形状は接点部品１の円形の穴２と同一径である。
【００２１】
図４は接点部品１が位置決めパレット３に正しく置かれず、接点部品１の円形の穴２と基準穴７の同軸性が下がっている（低下している）状態であり、接点部品１の位置が所定の位置に対してずれている状態である。この場合、照明５より発光された光は基準穴７を通り、接点部品１に到達した光は円形の穴２に対して位置ずれしている分だけ遮光されカメラ８には届かない。基準穴７を通る光の幅をａと表し、カメラ８で撮影された光の幅をｂと表すと、ａ＞ｂとなる。
【００２２】
図５は接点部品１と位置決めパレット３の位置ずれが発生した状態で、カメラ８から見た接点部品１と位置決めパレット３の位置関係を示す平面図である。カメラ８で撮影される光の画像は、図６に示した位置ずれ発生時の画像１２のように楕円形となる。
【００２３】
ずれ量は、正常時の画像１１の重心位置をカメラ座標上の基準（ｃｘ、ｃｙ）、位置ずれ発生時の画像１２の重心位置をカメラ座標上の測定点（ｄｘ，ｄｙ）として求める。Ｘ軸成分のずれ量＝（ｃｘ−ｄｘ）／２、Ｙ軸成分のずれ量＝（ｃｙ−ｄｙ）／２がずれ量として求められるため、これらの許容範囲を定めることで位置決め量の自動検査が行える。上記で得られる値はカメラの画素数であり、これをミリメーターに合わせるには一画素当たりの分解能を積算することで変換できる。
【００２４】
図７は接点部品１と位置決めパレット３の位置ずれが大きくなった状態である。この場合、照明５より発光された光は基準穴７を通り接点部品１に到達するが、すべての光は接点部品１の背面で遮光される。したがって、カメラ８で撮影される映像は、図８に示すように何もうつらない。したがって、撮影画像無しについては極端なずれ状態と判断できる。
【００２５】
図９は接点部品１の中央にある円形の穴２において、前工程での穴あけ加工中に金属ヒゲ１３が発生し正常な加工が行われていない状態を示す。
【００２６】
接点部品１は金属板を金型で打ち抜き製作される。金型での加工においては、上下２面の型で金属材料を挟み込むことで、曲げや切断加工を行うものである。この時、上下型の歯合わせ量が適正でなかったり、歯そのものが度重なる使用により磨耗し切れが悪くなった場合、引きちぎられた形状のバリや引きちぎられた破片が部分的につながった状態のヒゲとなったりして発生する。ポンチとダイの関係より、金属ヒゲ１３は接点部品１の内側に発生することが多い。
【００２７】
接点部品１の中央にある円形の穴２で発生する金属ヒゲ１３は、スイッチ本体に組み込まれた時、下部にある電極に接触する可能性がある。直接接触しない場合でも、本来あるべき所定の押し込み量に至る以前にスイッチの電極間が導通してしまい、スイッチが持つ電気回路の開閉を行う基本機能を満たさなくなる。
【００２８】
照明５より発光された光は基準穴７を通り、接点部品１の円形の穴２を通過してカメラ８にて撮影されたとき、金属ヒゲ１３は影を作る。撮影された光の中に影の有無を検査することで、金属ヒゲ１３を検出できる。カメラ８で撮影される光の画像は、図１１に示した影のある金属ヒゲ検出時の画像１４となる。
【００２９】
位置決めパレット３の内部に設けた空間は密閉構造とし、内部のエアーを外部に吸引することで、接点部品１の吸着用真空タンク４を作る。基準穴７は接点部品１に対し必ず１個用意されるため、これが真空吸着用の配管としても兼用できる。
【００３０】
（実施の形態２）
図１２は複数の接点部品１を一斉に位置決めした際の状態を示す概略構成図である。
【００３１】
図１２において、接点部品１は位置決めパレット３に複数個配置されている。このとき、接点部品１を配置する場所すべてに基準穴７を用意すればよい。組立検査装置による自動検査は実施の形態１で説明したものと同様であり、個数が増えた状態である。
【００３２】
接点部品１の配置が変わった場合、位置決めパレット３の基準穴７を加工している上面部分の部品のみを交換すれば良い。
【００３３】
接点部品１を同時に複数個配置し一斉に検査する場合、真空圧力が不足する場合がある。その際は、真空パレット３の内部に設ける吸着用真空タンク４の容積を大きくとることで問題解決が図れる。
【００３４】
本発明は、金属で作られた接点部品１と金属でつくられた位置決めパレット３の位置決め検査に対するものを実施例としているが、対象物に基準とできる貫通穴があるもので照明の光を遮光できるものであれば同様の検査実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の組立検査装置は、カメラによる自動認識が安定かつ汎用的に利用可能となったことで、明確な品質評価基準で均一かつ高速の品質保証が行えるようになり、スイッチに挿入する接点部品の組立工程において、接点部品の穴と同軸性評価による接点部品の位置決め検査と、接点部品の接点寿命特性に重要な影響を与える穴の加工形状の検査を自動的に行う組立検査装置などの用途として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１における組立検査装置の構成模式図
【図２】位置決めパレットに置かれた接点部品の平面図
【図３】正常品を撮影した正常時の画像の模式図
【図４】接点部品の位置ずれが発生した状態を示す断面図
【図５】接点部品の位置ずれが少し発生した状態を示す平面図
【図６】少量の位置ずれ発生時の画像の模式図
【図７】接点部品の位置ずれ量が多い状態を示す平面図
【図８】多量の位置ずれ発生時の画像の模式図
【図９】中央の円形の穴に金属ヒゲが発生した状態を示す断面図
【図１０】中央の円形の穴に金属ヒゲが発生した状態を示す平面図
【図１１】中央の円形の穴に金属ヒゲが発生した状態を撮影した画像の模式図
【図１２】複数の接点部品を一斉に位置決めした際の状態を示す概略構成図
【符号の説明】
【００３７】
１  接点部品
２  円形の穴
３  位置決めパレット
４  吸着用真空タンク
５  照明
６  照明電源
７  基準穴
８  カメラ
９  画像処理部
１０  レンズ
１１  正常時の画像
１２  位置ずれ発生時の画像
１３  金属ヒゲ
１４  金属ヒゲ検出時の画像
【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】
2007078446.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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