(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面に分離された複数の形状パターンとその内周側に同心円上に配置された複数の穴を有する有底円筒状ワークのサイズ及び穴の数を測定し、その測定結果に基いて上記ワークの属するグループを選定し、上記ワークの端面を撮影し、その画像信号を多値化処理してから極座標変換し、その変換画像を選定されたグループ内の登録画像と比較して最も相関のある画像を選択することにより同一のサイズ及びデザインを有するワークを選別し、そのワークについて、上記端面の上記形状パターンの一部を含む円環状領域の所定の輝度レベルを有する領域の平均輝度を算出し、その値を基準値と比較することにより、上記端面の表面状態が同一であるワークを選別し、そのワークについて、その穴の配置を基準値と比較することにより、ワークの品種を確定することを特徴とする品種判別方法。
【請求項２】
上記ワークはアルミホイールであり、上記サイズは外径、幅及びオフセットである請求項１記載のワークの品種判別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばアルミホイールのような同一デザインでサイズやオフセット量の異なる円筒状ワークの品種を判別する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のロードホイールには種々の材質、構造のものがあるが、自動車の軽量化及び外観や意匠性の向上を目的として、アルミホイールを装着する比率が増大している。このアルミホイールは、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金の溶解、鋳造又は鍛造、熱処理、機械加工、塗装、検査、梱包等の工程を経て製造される。この製造過程において、例えば塗装されたアルミホイールは、その品種を判別し、その結果に基づいてのいくつかのグループに仕分けされ、次いで次工程に搬送することが行われている。
【０００３】
このアルミホイールは外観等の要請によりディスク部のデザイン面に複数の意匠穴が形成されており、意匠穴の形状や配置はアルミホイールの種類毎に異なっている。そこで通常は、アルミホイールのデザイン面の形状を撮影し、得られた画像を基準の画像と比較することにより、撮影されたアルミホイールの種類を判別している。例えば従来の画像処理方法では、特開平８−４４８７１号公報に記載されているようにアルミホイールの表面の要素形状（意匠穴）上に設定された複数本の検出線（ホイール中心と同心円）と要素形状との交点である特徴点の位置から要素形状の特徴線を決定し、要素形状の基準点（意匠穴の重心）とホイールの基準点（中心）とを通る基準線との関係に基いて要素形状のもつ特徴量（意匠穴の傾きと長さ）を算出し、基準値との比較を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、加工されたアルミホイールには、サイズ（外径、幅、オフセット）や意匠穴の形状や配置が同じでもディスク部に設けられたホイールを車輪に取付けるための貫通穴（以下取付穴という）の数やその配置が異なるものがある。またこれらのパラメータは同じでもデザイン部の表面加工・塗装状態が異なるものがある。従って従来の画像処理法では、取付穴の数や配置又はデザイン部の表面状態のみ異なるアルミホイールの品種を効率よく判別することは極めて困難であった。
【０００５】
したがって本発明の目的は、類似した表面形状又は寸法を有する円筒状ワークの品種を効率よくかつ正確にしかも簡便に判別することのできる方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明においては、端面に分離された複数の形状パターンとその内周測に同心円上に配置された複数の穴を有する有底円筒状ワークのサイズ及び穴の数を測定し、その測定結果に基いて上記ワークの属するグループを選定し、上記ワークの端面を撮影し、その画像信号を多値化処理してから極座標変換し、その画像を選定されたグループ内の登録画像と比較して最も相関のある画像を選択することにより同一のサイズ及びデザインを有するワークを選別し、そのワークについて、上記端面の上記形状パターンの一部を含む円環状領域の所定の輝度レベルを有する領域の平均輝度を算出し、その値を基準値と比較することにより、上記端面の表面状態が同一であるワークを選別し、そのワークについて、その穴の配置を基準値と比較することにより、ワークの品種を確定する、という技術的手段を採用した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の詳細を図面により説明する。図１は本発明の対象となるアルミホイールの断面図（ａ）、同正面図（ｂ）である。アルミホイール１００は、車軸が装着されるハブ部１０１とその周囲に形成されたディスク部１０２とその外周部に形成されたリム部１０３とを有する。ディスク部１０２には、円周方向に沿って等間隔に複数の意匠穴１０４が形成され、その内周側には複数の取付穴１０６が形成されており、１０５がデザイン面となる。図中、Ｄ、Ｗ、Ｓはアルミホイールの直径、幅、オフセット量を示す。オフセット量Ｓは、アルミホイールの内径側におけるＷ／２の位置からハブ部101までの距離を示す。自動車用アルミホイールとしては、同一のデザインでも、例えばＤが１２″〜１８″（７サイズ）、Ｗが３．５〜１０．５Ｊ（１５サイズ）の場合があり、また同一のサイズ及びデザインでもオフセット量の異なるものがあり、さらに取付穴の数、その配置あるいは加工や塗装の違いに起因する表面状態の差異も考慮すると製造ラインの中には３００種類もの品種が混在することがある。このように多品種のアルミホイールの品種を速やかにかつ正確に判別するために本発明では図２及び３の装置が使用される。
図２は品種判別装置の構成を示す平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。この品種判別装置はサイズ検出部１、オフセット検出部２及び画像処理部３から構成されており、各部の構成は次の通りである。
【０００８】
サイズ検出部１は、コンベア４により矢印方向に搬送されるアルミホイール（以下ワークという）を所定位置で停止させるストッパー１０と、ワークの幅を検出するためにワークの上方に配置されるエンコーダ付シリンダー１１と、ワークの両側に配置される発光管１２ａと受光管１２ｂからなる光電管１２とを有する。
オフセット検出部２は、ワークを所定位置で停止させるストッパー２０と、ワークのハンドリングを行う一対のハンド２１を有するクランプ部材２２と、ワークの下面に設置され変位を検出するセンサーを内蔵したオフセット検出シリンダー２３を有する。
画像処理部３は、ワークに光を照射する照明装置３０と、ワークを撮影するカメラ３１と、撮影された画像を入力し、品種判別を行う画像処理装置３２とその画像を表示するモニター３３とを有する。
【０００９】
図４は、画像処理装置の構成を示す機能ブロック図である。同図において、画像取込部（ＣＣＤカメラ）３１より出力されたアナログ信号が、Ａ／Ｄ変換部３２０でデジタル信号に変換される。次に、読込画像データ記憶部３２１にデジタル化された画像データが記憶される。３２２は上記画像データの処理を行う画像処理部であり、３種類の画像処理が行われる。
画像処理部３２２ａでは、１）画像データの二値化処理にて２）取付穴の数及び３）その配置が算出される。
画像処理部３２２ｂでは、画像データの多値化処理と極座標変換と位相補正が行われる。
１）多値化処理は、画像データの画素毎に２５６階調の輝度とその位置情報（Ｘ、Ｙ座標）に変換する処理であり、２）極座標変換は画像データの位置座標（Ｘ、Ｙ）を極座標変換を用い、（ｒ、θ）に変換する処理である。また３）位相補正は、登録データ記憶部３２４に記憶されたワークデータ毎の登録画像と、カメラにより取り込まれた画像を比較する際に、正確な相関値を求めるためワーク位相を合わせる処理である。上記の処理によりコンベヤー上をランダムに搬送されてくるワークの品種判別に対応することが可能となる。
画像処理部３２２ｃでは、１）上記と同様の多値化処理と、２）ワークの表面加工・塗装違いを検出する領域（輝度領域）の設定と、３）平均輝度の算出が行われる。
処理後データ記憶部３２３には、上記の３つの画像処理部のデータが記憶される。
一方サイズデータ検出部１から検出されたワークの直径、幅のデータは読込サイズデータ記憶部３２５に記憶される。次いで、サイズデータ比較部３２６において比較され、登録サーチＧｒ決定部３２７にて、処理後データ記憶部３２３に記憶された処理後画像と比較される登録データ記憶部３２４のワークサイズ毎の登録画像サーチグループが決定される。
その処理を受けて、画像データ比較部３２８で登録データ画像記憶部３２４にサイズ毎に登録された画像データと処理後データ記憶部３２３に記憶された処理後画像の比較（相互相関演算）が行われる。これにより最大相関値の画像が選択され、ワーク品種最終確定部３３１に送られる。
ワークデータ登録時には、３１〜３２３までは品種判別時と同処理を行いワーク画像を画像処理する。そしてサイズデータを読込サイズデータ記憶部３２５に入力して、登録データ記憶部３２４にワークサイズ毎の画像データとして登録が行われる。
オフセット検出部２で検出されたオフセット量は読込オフセットデータ記憶部３２９に記憶され、次いでオフセットデータ比較部３３０に送られる。
【００１０】
次に本発明の動作を図５に示すフローチャート等により説明する。まず、サイズ検出部１では、ワークのサイズ（Ｄ、Ｗ）が測定される（Ｓ１）。即ち、シリダー１１をワークに向かって下降させシリンダー１１の先端がリム部１０３の表面に当接するまでのシリンダー１１の変位を検出することにより、Ｗが算出される。また各発光管１３ａから光を投光し受光された受光管１３ｂの数をカウントすることにより、Ｄが検出される。ＷとＤが測定されたワークはオフセット検出部２に搬送され、シリンダ２３を上昇させることによりオフセット量が検出される（Ｓ２）。このオフセット量は読込オフセットデータ記憶部３２９に記憶される。上記Ｄの値に基き、取付穴の数とそのピッチ円（ＰＣＤ）を検出する領域Ｚ１（図６参照）が設定される（Ｓ３）。次いでワークは画像処理部３に送られ、カメラ３１によりワークが撮影され、その画像は画像処理装置３２に取込まれる（Ｓ４）。
検出されたＷとＤは画像処理装置３２の読込サイズデータ記憶部３２５に記憶され、サイズデータ比較部３２６で基準サイズと比較される。
【００１１】
画像処理装置３２に取込まれた画像はＡ／Ｄ変換部３２０で電気信号に変換された後読込画像データ記憶部３２１に記憶される。その画像は画像処理部３２２にて、図６に示すようにＤに応じて設定された検出領域Ｚ１（Ｄ１内）にて取付穴１０６の数と配置（ＰＣＤ及び穴の角度）が算出される（Ｓ５）。このデータは処理後データ記憶部３２３に記憶される。読込サイズデータ記憶部３２５のサイズデータ（Ｄ、Ｗ）と処理後データ記憶部３２３の取付穴の数から登録画像サーチＧｒ決定部３２７で、登録画像のサーチグループが決定される（Ｓ６）。読込サイズデータ記憶部３２５、処理後データ記憶部３２３及び読込オフセットデータ記憶部３２３のデータは、登録データ記憶部３２４に記憶される。画像は画像処理部３２２で、図９（ａ）に示すように多値化され（Ｓ７）、次いで図９（ｂ）、（ｃ）に示すように極座標変換される（Ｓ８）。この変換画像は、位相補正されてサーチ画像が作成され（図１０（ａ））、このサーチ画像は、登録データ記憶部３２４の中から抽出された登録画像（図１０（ｂ））と比較される（Ｓ９）。画像データ比較部３２８ではサーチ画像と登録画像との相関値（意匠穴の黒部と白部との比率）が算出され、その値が基準値未満である時（例えば図９（ｂ）の３つの画像の内上、下の画像）は、品種未確定として処理される（Ｓ２３）。一方相関値が基準値以上の場合（図９（ｂ）の中央の画像）は、品種判定品と判断される（Ｓ１０）。
【００１２】
上記の品種判定品は、サイズ及びデザインは同一でも、加工又は塗装条件の差異で必ずしも表面状態が同一であるとは限らないので、表面状態の違いの有無を検出する（Ｓ１１）。表面状態に違いが無い場合は、オフセット違いの有無を判別し（Ｓ１２）、次いでオフセット違いの無い場合は、取付穴の配置の違いの有無を判別する（Ｓ１３）。Ｓ１１〜Ｓ１３のステップは、画像データ比較部３２８で行われる。取付穴の配置の違いが無い場合は、品種最終確定部３３１にて確定の可否を判断し（Ｓ１４）、確定可能であれば品種確定（Ｓ１５）と判定される。
上記において、Ｓ１１で表面状態に違いが有りと判断された場合には、輝度検出領域を検出し、領域内平均輝度を算出する（Ｓ１６）。即ち、図７に示すように、取付穴の外周側に、外円Ｄ２と内円Ｄ３とで囲まれた円環状の検出領域Ｚ２を設定する。検出領域Ｚ２内には、意匠穴とスポーク部とが存在するので、検出領域Ｚ２内で極端な輝度の違いが生じる。但し、検出領域全部の輝度の平均を求めると、品種毎の特徴が表われないので、図８に示すように輝度を複数（例えば３つ）のレベルに分け、その１つのレベル（例えば高輝度）の領域の平均を算出する。算出された平均輝度を基準値（登録データ）と比較し（Ｓ１７）、表面違いを品種最終確定部３３１に記憶する（Ｓ１８）。オフセット違いが有る場合は、登録データ（オフセット）と比較し（Ｓ１９）、オフセット違いを品種最終確定部３３１に記憶する（Ｓ２０）。取付穴配置違いが有る場合は、登録データ（穴配置）と比較を行い（Ｓ２１）、配置違いを品種最終確定部３３１に記憶する（Ｓ２２）。品種最終確定部３３１では、Ｓ１８、Ｓ２０及びＳ２２で記憶されたデータから品種確定の可否が決定される（Ｓ１４）。
本発明では、サイズ検出部でワークの属するサイズグループを決定してから画像処理を行うので、すなわち同一のデザインでかつ同一のサイズワークの中から基準ワークを選択するので、画像処理に要する時間を短縮することができる。また、サイズを検出するためのセンサとしてエンコーダ内臓型のシリンダを使用することにより、より精度が高く、簡素化された構造にすることが可能である。
本発明では、処理時間や設置スペースの条件により装置部を１つにまとめることも可能である。
【００１３】
【発明の効果】
以上に記述の如く、本発明によれば、ワークのサイズ及び取付穴の数を測定してそのワークの属するサイズグループを特定してから画像処理部でワークのデザインを予め設定された基準パターンと比較するようにしたので、同一デザインでサイズの異なるワークの品種を速やかにかつ正確に判別することができる。また本発明によれば、ワークのサイズや取付穴の数・配置をパラメータとして品種判別を行うとともにワークの表面状態もパラメータとして品種判別を行うので、ワークが極めて多品種であってもその品種を正確に判別することができる。また本発明では、機能分割による画像処理を行うので、処理時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルミホイールの正面図（ａ）、及び同断面図（ｂ）である。
【図２】本発明を実施するための装置を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施例のフローチャートである。
【図６】本発明における取付穴数とＰＣＤを検出する領域を示す図である。
【図７】本発明における表面状態の違いを検出する領域を示す図である。
【図８】ワークの輝度レベルを示す図である。
【図９】本発明における画像処理部により読込んだ画像例を示す図（ａ）、同極座標変換画像例を示す図（ｂ）、同展開図（ｃ）である。
【図１０】本発明における登録画像例を示す図である。
【符号の説明】
１  サイズ検出部、２  画像処理部、３  オフセット検出部、３１  カメラ、
３２  画像処理装置、１００  アルミホイール、１０５  デザイン面
【図１】
0003871167.tif 000002
【図２】
0003871167.tif 000003
【図３】
0003871167.tif 000004
【図４】
0003871167.tif 000005
【図５】
0003871167.tif 000006
【図６】
0003871167.tif 000007
【図７】
0003871167.tif 000008
【図８】
0003871167.tif 000009
【図９】
0003871167.tif 000010
【図１０】
0003871167.tif 000011