(57)【要約】【課題】リング状に成形された物品の検査を短時間で精度よく行ない得る物品の検査装置を提供する。【解決手段】リング状物品１０を載置するステージ１２に、リング状物品１０の孔の内径より大きく、かつ該物品１０の外径より小さい内径に設定されて上下に貫通する第１光透過部が形成される。ステージ１２に、上下に貫通すると共に第１光透過部から放射状に延びる複数の第２光透過部が形成される。ステージ１２に下方から光を照射する第１照明手段１４と、該第１照明手段１４からの照射光で形成される投影像をステージ１２の上方から撮像する第１カメラ１８とを備える。第１カメラ１８で撮像した画像からリング状物品１０の輪郭寸法を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状に成形された物品(10)の検査装置であって、
孔(10a)の開口が上下に向いた前記物品(10)が載置されるステージ(12)と、
前記ステージ(12)に形成されて上下に貫通し、該ステージ(12)に載置された前記物品(10)の孔(10a)が内側に臨む第１光透過部(24)と、
前記ステージ(12)に形成されて上下に貫通し、前記孔(10a)を第１光透過部(24)の内側に臨ませてステージ(12)に載置された物品(10)の外縁が臨む第２光透過部(26)と、
前記ステージ(12)に上方または下方から光を照射する照明手段(14)と、
前記ステージ(12)を挟んで照明手段(14)と対向し、該照明手段(14)からの照射光で形成される投影像を撮像する撮像手段(18)と、
前記撮像手段(18)で撮像した画像から物品(10)の形状を認識する認識手段(34)とを備えた
ことを特徴とする物品の検査装置。
【請求項２】
前記ステージ(12)に側方から光を照射する第２の照明手段(16)と、
前記ステージ(12)を挟んで第２の照明手段(16)と対向し、該第２の照明手段(16)からの照射光で形成される投影像を撮像する第２の撮像手段(20)と、
前記ステージ(12)の物品載置面に形成され、前記第２の照射手段(16)からの照射光を第２の撮像手段(20)側に通過可能な溝(28)とを備え、
前記認識手段(34)は、前記第２の撮像手段(20)で撮像した画像から物品(10)の形状を認識するよう構成した請求項１記載の物品の検査装置。
【請求項３】
前記ステージ(12)に、前記第２光透過部(26)が前記第１光透過部(24)から放射状に延びるように複数形成されている請求項１または２記載の物品の検査装置。
【請求項４】
前記撮像手段(18,20)には、テレセントリックレンズ(30)が装着されている請求項１〜３の何れか一項に記載の物品の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リング状に成形された物品の検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、転がり軸受の内輪や外輪等に用いられる鍛造成形されたリング状物品は、内径、外径、厚み、真円度、偏肉等の各種検査項目の寸法が、予め設定された規格の公差内に収まっているか否かの検査を経て製品として出荷される。この検査は、従来ダイヤルゲージを用いて作業者が人手によって各種検査項目の寸法を測定していたため、検査に時間が掛かると共に、作業者の熟練度の違いにより検査精度にバラツキが発生する問題があった。そこで、特許文献１に開示されているように、コンベヤに載置したリング状物品に側方から光を照射して、反対側に配置したＣＣＤカメラによって撮像したリング状物品の投影画像から該リング状物品の形状を測定するものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の検査装置では、リング状物品の外形形状や真円度等を測定する場合には、リング状物品を回転して物品の全体を撮像する必要があり、検査時間が長くなる難点が指摘される。また、特許文献１に開示の検査装置では、リング状物品の内径や偏肉の測定を行なうことができず、別の検査が必要となる問題がある。更に、鍛造成形されるリング状物品は、孔を打抜いた際に、該孔の端縁から軸方向外方に突出するバリが発生することがある。従って、バリのあるままリング状物品をコンベヤに載置した際には、該リング状物品が傾いてしまい、測定誤差が発生するために高い検査精度を保証することができない問題も指摘される。
【０００５】
すなわち本発明は、前記従来の技術に内在する前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、リング状に成形された物品の検査を短時間で精度よく行ない得る物品の検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項１の発明に係る物品の検査装置は、
リング状に成形された物品の検査装置であって、
孔の開口が上下に向いた前記物品が載置されるステージと、
前記ステージに形成されて上下に貫通し、該ステージに載置された前記物品の孔が内側に臨む第１光透過部と、
前記ステージに形成されて上下に貫通し、前記孔を第１光透過部の内側に臨ませてステージに載置された物品の外縁が臨む第２光透過部と、
前記ステージに上方または下方から光を照射する照明手段と、
前記ステージを挟んで照明手段と対向し、該照明手段からの照射光で形成される投影像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した画像から物品の形状を認識する認識手段とを備えたことを要旨とする。
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、物品における孔の開口方向から投影像を撮像するよう構成したので、物品を回転させることなく短時間で該物品の形状を認識することができる。すなわち、認識した物品の形状に基づいて、該物品の内径や真円度等の各種検査項目の値を求めることができる。また、物品における孔の端縁に発生するバリをステージに形成した第１光透過部に臨ませることで、物品をステージに傾くことなく載置することができ、検査精度を向上し得る。
【０００８】
請求項２に係る発明では、前記ステージに側方から光を照射する第２の照明手段と、
前記ステージを挟んで第２の照明手段と対向し、該第２の照明手段からの照射光で形成される投影像を撮像する第２の撮像手段と、
前記ステージの物品載置面に形成され、前記第２の照射手段からの照射光を第２の撮像手段側に通過可能な溝とを備え、
前記認識手段は、前記第２の撮像手段で撮像した画像から物品の形状を認識するよう構成したことを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、ステージ上で物品の姿勢を変えなくても厚み方向の形状を認識することができる。
【０００９】
請求項３に係る発明では、前記ステージに、前記第２光透過部が前記第１光透過部から放射状に延びるように複数形成されていることを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、寸法の異なる物品の検査に対応することができる。
【００１０】
請求項４に係る発明では、前記撮像手段には、テレセントリックレンズが装着されていることを要旨とする。
請求項４に係る発明によれば、撮像手段により歪みのない画像を撮像することができ、検査精度をより向上し得る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る物品の検査装置によれば、物品の検査を短時間で精度よく行ない得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例に係る物品の検査装置を示す概略図である。
【図２】実施例に係る検査装置のステージを示す概略平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】実施例に係るステージに形成した第２光透過部とリング状物品との関係を示す要部拡大平面図である。
【図５】実施例に係る検査装置の制御ブロック図である。
【図６】実施例に係る第１カメラにより撮像した画像を画像処理した後の状態で示す説明図である。
【図７】実施例に係る第２カメラにより撮像した画像を画像処理した後の状態で示す説明図である。
【図８】実施例に係る第２カメラにより撮像した画像を画像処理した後の状態で示す要部拡大説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る物品の検査装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、実施例に係る物品の検査装置を示す概略図であり、該検査装置は、鍛造成形されたリング状物品(物品)１０を載置するステージ１２と、該ステージ１２に載置されたリング状物品１０に光を照射する照明手段１４,１６と、照明手段１４,１６から光が照射されたリング状物品１０の投影像を撮像するカメラ１８,２０と、カメラ１８,２０で撮像された画像を処理して物品形状を認識すると共に内径、外径、厚み、真円度、偏肉等の各種検査項目を測定し、更に各測定値が規格の公差内に収まっているか否かを判定する画像処理装置２２とを基本的に備える。前記リング状物品１０として、円筒状に成形されたものを挙げている。
【００１５】
前記ステージ１２は、非光透過性で金属製の矩形板材で構成され、該ステージ１２は均一な厚みで、リング状物品１０が載置される上面(物品載置面)は平坦に形成されており、該ステージ１２に対してリング状物品１０は、孔１０ａの開口が上下に向く姿勢で載置される。またステージ１２は、検査対象となるリング状物品１０より充分に大きく設定されて、ステージ１２上にリング状物品１０を載置した際に、該リング状物品１０がステージ１２から外方にはみ出すことがないようになっている。このステージ１２の中央に、リング状物品１０における孔１０ａの内径より大きく、かつリング状物品１０の外径より小さい内径に設定された第１光透過部２４が上下方向に貫通するように形成されており(図２,図３参照)、ステージ１２上に、孔１０ａが第１光透過部２４の内側に臨む状態でリング状物品１０を載置し得るよう構成される。実施例では、第１光透過部２４は、円筒状に成形されたリング状物品１０の円形の孔１０ａに合わせて円形に形成されている。なお、第１光透過部２４の内径とリング状物品１０における孔１０ａの内径との差は、ステージ１２上にリング状物品１０を載置する自動搬送手段(図示せず)の位置決め精度を考慮して、自動搬送手段で発生するおそれのある最大誤差より大きく設定される。すなわち、ステージ１２に設定されたリング状物品１０の載置位置に対して、自動搬送手段で載置されるリング状物品１０に位置ずれが発生しても、リング状物品１０の孔１０ａの全体が常に第１光透過部２４に重なるよう構成される。
【００１６】
前記ステージ１２には、上下方向に貫通する第２光透過部２６が形成されている。実施例では、前記第１光透過部２４に中央側で連通する複数の第２光透過部２６が、該第１光透過部２４から径方向外方に向けて放射状に形成されている。各第２光透過部２６は、図２に示す如く、リング状物品１０を孔１０ａの全体が第１光透過部２４と重なる位置でステージ１２に載置した状態で、該物品１０の外周縁(外縁)１０ｂより径方向外方に延在する長さに設定される。実施例では、８本の第２光透過部２６が周方向に一定間隔で形成されているが、第２光透過部２６の形成本数は、リング状物品１０の検査項目(例えば真円度)を保証する精度に応じて設定すればよく、４本以上が好適である。なお、第２光透過部２６の幅寸法は、図４に示す如く、第２光透過部２６を覆うリング状物品１０の外周縁１０ｂの投影像からリング状物品１０の外周縁１０ｂの弧の曲率が測定可能な値に設定される。例えば、第２光透過部２６の幅寸法は、１０ｍｍ程度に設定される。
【００１７】
前記ステージ１２の物品載置面には、図２および図３に示す如く、上方に開口する長溝(溝)２８が形成されている。実施例では、ステージ１２におけるリング状物品１０が載置される領域において、複数の長溝２８が平行に形成されている。また各長溝２８は、後述する第２照明手段(第２の照明手段)１６と第２カメラ(第２の撮像手段)２０との対向方向に延在している。長溝２８は、前記第１光透過部２４または第２光透過部２６と交差する部分では該第１光透過部２４内または第２光透過部２６内に開口すると共に、ステージ１２の端縁では外側方に開口するよう構成されて、第２照明手段１６からステージ１２に向けて側方から照射された光を、長溝２８、第１光透過部２４および第２光透過部２６を介して第２カメラ２０側に通過可能に構成される。すなわち、実施例では、長溝２８、第１光透過部２４および第２光透過部２６によって、ステージ１２の一端から他端まで光が通過可能な上方に開口する光通路が形成されている。
【００１８】
図１に示す如く、前記ステージ１２の下方に、第１照明手段(照明手段)１４が配置され、該第１照明手段１４から上向きに照射された光が、ステージ１２を下方から照らすよう構成される。また、ステージ１２における前記長溝２８が開口する一端縁に対向する一側方に、第２照明手段１６が配置され、該第２照明手段１６から横向きに照射された光が、ステージ１２を横から照らすよう構成される。第１照明手段１４は、ステージ１２に形成した第１光透過部２４および第２光透過部２６を照らすと共に、第２照明手段１６は、ステージ１２に形成した長溝２８および該ステージ１２に載置したリング状物品１０の上端より上方の領域までを照らすことが可能に構成されている。各照明手段１４,１６は、第１光透過部２４および第２光透過部２６または長溝２８およびリング状物品１０に対して平行光を照射し得る面発光照明が用いられ、その光源としては、ＬＥＤ、蛍光灯、その他各種のランプを用いることができる。
【００１９】
前記ステージ１２の上方に、前記第１照明手段１４からの照射光により形成される投影像を撮像可能な第１カメラ(撮像手段)１８が配置され、該第１カメラ１８で撮像された画像が画像処理装置２２に取り込まれるよう構成される(図５参照)。また、ステージ１２を挟んで第２照明手段１６とは反対側の他側方に、第２照明手段１６からの照射光によって形成される投影像を撮像可能な第２カメラ(第２の撮像手段)２０が配置され、該第２カメラ２０で撮像された画像が画像処理装置２２に取り込まれるよう構成される。各カメラ１８,２０としては、ＣＣＤセンサ等の撮像素子を備えたものが好適に使用される。また、各カメラ１８,２０には、主光線が光軸に対して平行になるよう構成されたテレセントリックレンズ３０が夫々装着され、対応する照明手段１４,１６から照射されて第１光透過部２４、第２光透過部２６または長溝２８を通過した光の光軸と平行な成分のみがカメラ１８,２０にて撮像されるよう構成される。
【００２０】
前記両カメラ１８,２０が接続される画像処理装置２２は、カメラ１８,２０で撮像された画像を画像処理することで、リング状物品１０の輪郭形状を得る画像処理部(認識手段)３２と、該画像処理部３２で得られたリング状物品１０の輪郭形状から外径、内径、厚み、真円度、偏肉等の各種検査項目を測定する測定部３４と、該測定部３４で測定した各種検査項目の測定値が、予め設定された規格値に対して公差内に収まっているか否かを判定する判定部３６とを備える(図５参照)。なお、図示しないが、画像処理装置２２には、判定部３６で判定された結果を表示する表示手段が接続されている。また、画像処理としては、例えば、２値化処理や多値化処理が挙げられ、該処理により得られた白黒画像や白黒の濃淡画像から形状を認識可能とする等、その他各種の処理を採用し得る。
【００２１】
〔実施例の作用〕
次に、前述のように構成された本実施例の物品の検査装置の作用につき説明する。
【００２２】
前記ステージ１２の物品載置面に、図２および図３に示す如く、リング状物品１０を、孔１０ａの全体が第１光透過部２４に重なって、該孔１０ａの内周端縁が第１光透過部２４の内側に臨むように載置する。これにより、リング状物品１０の孔１０ａの端縁に生じたバリによって該物品１０が傾くのを防ぐことができ、リング状物品１０をステージ１２に対して下面が平行となる姿勢で載置し得る。ステージ１２にリング状物品１０を載置した状態で、前記第１照明手段１４からの光をステージ１２に下方から照射し、該照射光により形成される投影像をステージ１２の上側から前記第１カメラ１８で撮像して画像処理装置２２へ取り込む。画像処理装置２２に取り込まれた撮像画像は、画像処理部３２で画像処理されて、リング状物品１０の輪郭形状の画像が得られる。図６は、画像処理部３２で処理された処理画像を示すものであって、第１カメラ１８の撮像領域Ｓ１内において、ステージ１２およびリング状物品１０によって光が遮られた部分は暗部(図ではドットで示す)として表われ、リング状物品１０の孔１０ａおよび第２光透過部２６を光が通過した部分が明部(図では白抜き部分)として表われる。
【００２３】
前記画像処理装置２２の測定部３４では、図６に示す処理画像におけるリング状物品１０の孔１０ａに対応する明部と暗部との境界線Ｌ１に基づいて、該リング状物品１０の内径を測定すると共に孔１０ａの中心座標を得る。また測定部３４は、複数の第２光透過部２６に対応する明部と孔１０ａ側の暗部との境界線Ｌ２に基づいて、該リング状物品１０の外径を測定すると共に外径の中心座標を得る。ここで、実施例の第２光透過部２６の幅は、図４に示す如く、該第２光透過部２６を覆うリング状物品１０の外周縁１０ｂの曲率を判別し得る寸法に設定されているので、各境界線Ｌ２から測定される曲率を基に８つの境界線Ｌ２を結ぶ円を演算により求めることで、リング状物品１０の外径および中心座標を得ることができる。更に、測定部３４では、内径および外径の中心座標からリング状物品１０の偏肉を測定すると共に、外径を複数箇所で測定することで真円度を測定する。そして、画像処理装置２２の判定部３６では、得られた各種検査項目の測定値が、予め設定された規格値に対して公差内に収まっているか否かを判定する。
【００２４】
次に、前記第１照明手段１４を消灯したもとで、前記第２照明手段１６からの光をステージ１２に側方から照射し、該照射光により形成される投影像をステージ１２の他側方から前記第２カメラ２０で撮像して画像処理装置２２へ取り込む。画像処理装置２２に取り込まれた撮像画像は、画像処理部３２で画像処理されて、リング状物品１０の輪郭形状の画像が得られる。図７は、画像処理部３２で処理された処理画像を示すものであって、第２カメラ２０の撮像領域Ｓ２内において、ステージ１２およびリング状物品１０によって光が遮られた部分は暗部(図ではドットで示す)として表われ、ステージ１２およびリング状物品１０で光が遮られない部分が明部(図では白抜き部分)として表われる。また、前記第２照明手段１６から照射されて長溝２８に一方の開口から入射された光は、該長溝２８、第１光透過部２４および第２光透過部２６を介してステージ１２の他側方に通過するので、当該長溝２８の他方の開口に対応する部分が明部として表われる。すなわち、ステージ１２に載置されたリング状物品１０における長溝２８上に位置する下面に対応する部分が明部と暗部との境界線Ｌ３として表われるので、画像処理装置２２の測定部３４では、該境界線Ｌ３とリング状物品１０の上面に対応する明部と暗部との境界線Ｌ４とに基づいて、該リング状物品１０の厚みを測定する。そして、画像処理装置２２の判定部３６では、得られた厚みの測定値が、予め設定された規格値に対して公差内に収まっているか否かを判定する。
【００２５】
実施例の検査装置では、ステージ１２にリング状物品１０を載置した状態で、上方および側方からリング状物品１０の投影像を撮像するだけで、該リング状物品１０の輪郭形状を認識すると共に、認識した輪郭形状から内径、外径、厚み、真円度および偏肉等の各種検査項目を測定することができ、検査に掛かる時間を短縮することができる。また、ステージ１２に、リング状物品１０の孔１０ａの内径より大きな第１光透過部２４を形成してあるので、該リング状物品１０の孔１０ａの端縁にバリが発生していたとしても、該バリによってリング状物品１０が傾くことはなく、高い検査精度を保証することができる。更に、第１照明手段１４からの光を透過する第２光透過部２６を放射状に形成してあるので、各種寸法のリング状物品１０に対応することができ、リング状物品１０の品種変更による外径寸法の変化が所定範囲内であればステージ１２を交換することなく対応し得る。更にまた、第１カメラ１８および第２カメラ２０には、テレセントリックレンズ３０を装着しているから、該カメラ１８,２０で撮像された画像の歪みは小さく、前記境界線Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３,Ｌ４に基づく寸法の測定精度をより高くすることができる。
【００２６】
また、実施例の検査装置では、前記第２カメラ２０で撮像された画像から、図８に示すようにリング状物品１０の正確な輪郭形状を認識可能であるので、該リング状物品１０の外周面が軸方向に傾斜しているか否かを判定することができる。従って、外周面がテーパー形状のリング状物品１０のテーパー角度等を測定することも可能である。
【００２７】
ここで、実施例ではステージ１２を金属製の非光透過性の板材で構成し、下方からの光が通過可能な第１光透過部２４および第２光透過部２６を形成することで、該ステージ１２に載置したリング状物品１０の投影像を撮像するよう構成したが、ステージ１２を光透過性の合成樹脂製とすることで、下方からの光によってリング状物品１０の投影像を撮像することは可能である。しかしながら、実施例において検査対象となる鍛造成形されたリング状物品１０は、表面が粗く、ステージ１２にリング状物品１０を載置する際にステージ表面を傷付けて白化させてしまい、透明性を経時的に低下させてリング状物品１０の投影像を撮影した画像から輪郭形状を精度よく認識できなくなるおそれがある。これに対し、金属製のステージ１２を採用することで、リング状物品１０によってステージ１２の表面が傷付けられたとしても、第１光透過部２４や第２光透過部２６を通過する光に影響を与えることはなく、長期に亘ってリング状物品１０の輪郭形状を精度よく認識することができる利点がある。
【００２８】
〔変更例〕
本発明は、実施例の構成に限定されず、種々の変更が可能であり、例えば以下の構成を採用し得る。
(1) 実施例では、ステージに長溝を形成したが、該長溝は、リング状物品の厚みを測定する必要がある場合において設けるようにすればよい。また、第２カメラおよび第２照明手段に関しても、リング状物品の厚みを測定する必要がある場合において設けるようにすればよい。
(2) 実施例では、ステージを矩形状としたが、該ステージの形状は矩形状に限定されるものではなく、リング状物品を載置可能であれば円形やその他の形状であってもよい。
(3) 実施例では、物品として円筒状の物品を挙げたが、該物品の形状としては角筒状であってもよく、該物品の形状に応じて第１光透過部や第２光透過部の形状を設定すればよい。
(4) 実施例では、第１光透過部と第２光透過部とを連通した１つの貫通孔をステージに形成した場合で説明したが、第１光透過部および第２光透過部は連通しない個別の貫通孔であってもよい。
(5) 実施例では、第２光透過部や長溝を複数形成した場合で説明したが、該第２光透過部や長溝は１つであってもよい。
(6) 実施例では、第２光透過部を放射状に延在する長孔として形成したが、ステージ上に載置された物品の外縁が臨む孔であれば、開口形状は限定されるものではなく、例えば第１光透過部より外側において第２光透過部としての丸孔を所定パターンで形成した構成を採用可能である。
(7) 実施例では、ステージを挟んで下方に第１照明手段を配置すると共に上方に第１カメラを配置したが、ステージの上方に第１照明手段を配置すると共に下方に第１カメラを配置し、第１照明手段からの光をステージに上方から照射し、該照射光により形成される投影像をステージの下側から第１カメラで撮像する構成を採用し得る。
(8) 実施例の画像処理装置は、カメラで撮像した画像からリング状物品の輪郭寸法(各種検査項目)を測定すると共に、測定値が規格値に対して公差内に収まっているか否かを判定するよう構成したが、判定部を省略することも可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１０ リング状物品(物品)，１０ａ 孔，１２ ステージ
１４ 第１照明手段(照明手段)，１６ 第２照明手段(第２の照明手段)
１８ 第１カメラ(撮像手段)，２０ 第２カメラ(第２の撮像手段)
２４ 第１光透過部，２６ 第２光透過部，２８ 長溝(溝)
３０ テレセントリックレンズ，３２ 画像処理部(認識手段)
【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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