(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたＴＶカメラおよびスポット照明を用い、スポット照明によってタップ穴のねじ山を照射し、この照明の下でＴＶカメラによりタップ穴の画像を撮像し、タップ穴のねじ山に生じる輝点を画像処理装置による画像処理で数えることにより、タップ穴のねじ山数を検査することを特徴とするタップ穴検査方法。
【請求項２】
タップ穴の中心線を中心としてタップ穴全周を指定回数で分割し、タップ穴とＴＶカメラおよびスポット照明とを相対的に回転させながらタップ穴の複数の画像を取得し、タップ穴の各画像毎にねじ山数を検査し、複数のねじ山数のうち、最大ねじ山数を出力値とすることを特徴とする請求項１記載のタップ穴検査方法。
【請求項３】
タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたＴＶカメラおよびスポット照明を用い、スポット照明によってタップ穴のねじ山を照射し、この照明の下でＴＶカメラによりタップ穴の画像を撮像し、タップ穴のねじ山に生じる輝点のねじ深さ方向の長さを画像処理装置による画像処理で計測することにより、タップ穴のねじ深さを検査することを特徴とするタップ穴検査方法。
【請求項４】
タップ穴の中心線を中心としてタップ穴全周を指定回数で分割し、タップ穴とＴＶカメラおよびスポット照明とを相対的に回転させながらタップ穴の複数の画像を取得し、タップ穴の各画像毎にねじ深さを検査し、複数のねじ深さのうち、最大ねじ深さを出力値とすることを特徴とする請求項３記載のタップ穴検査方法。
【請求項５】
タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたＴＶカメラと、このＴＶカメラの撮像視野に向けられたスポット照明と、ＴＶカメラによって撮像したタップ穴の画像からタップ穴のねじ山に生じる輝点を画像処理で数えるプログラムが組み込まれた画像処理装置とを有し、画像処理装置による画像処理で数えたねじ山数に基づいてタップ穴のねじ山数を検査することを特徴とするタップ穴検査装置。
【請求項６】
タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたＴＶカメラと、このＴＶカメラの撮像視野に向けられたスポット照明と、ＴＶカメラによって撮像したタップ穴の画像からタップ穴のねじ山に生じるねじ深さ方向の輝点の長さを画像処理で計測するプログラムが組み込まれた画像処理装置とを有し、画像処理装置による画像処理で計測したタップ穴のねじ山に生じる輝点のねじ深さ方向の長さに基づいてタップ穴のねじ深さを検査することを特徴とするタップ穴検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理によりタップ穴、つまりタップ加工により形成されためねじのねじ穴の良否を判別する検査方法および検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、民生機器やコンピュータ機器などに使われる機械部品のタップ穴を示している。タップ穴は、一般に、加工対象にタップ面側からドリルによって下穴加工をした後、タップによってねじ切り加工をしてねじ山を形成し、最後に開口部を面取して製作される。量産品の製造過程においては、これら下穴加工、タップ加工、面取り加工のすべてが自動化されており、このタップ穴を用いた機械部品の組立も自動で行われる場合が多いが、この時、タップ穴に所定数のねじ山が加工されていないと、ねじを完全に締め付けられなかったり、またはねじ（ボルト）締め付け工具の破損を起こしたりする。特に、この機械部品がハードディスクに使われるセンターハブなどの精密部品である場合には、このねじ山の管理が不可欠で、従来は抜き取り検査によって実際にねじを手作業でタップ穴に挿入し、ねじ山数を数えてしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記方法では、（１）手作業のため時間がかかり、また、（２）ねじの脱着時に生じるバリ、切粉が組立工程でトラブルを起こすため、検査したワークは廃棄処分としなければならず、（１）の問題と合わせて抜き取りでしか検査できなかった。そのため、全数検査が不可能で不良品の見逃しが発生する場合があった。
【０００４】
このような状況から、非接触な検査方法を用いて、全自動で全数検査できるタップ穴検査方法およびその検査装置が望まれていた。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、機械部品等に加工されているタップ穴のねじ山の数、またはタップ穴のねじ深さを非接触な検査方法を用いて全自動で行えるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的のもとに、本発明は、タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたＴＶカメラおよびスポット照明を用い、スポット照明によってタップ穴のねじ山を照射し、この照明の下でＴＶカメラによりタップ穴の画像を撮像し、タップ穴のねじ山に生じる輝点を画像処理装置による画像処理で数えることにより、タップ穴のねじ山数を検査する（請求項１）か、またはタップ穴のねじ山に生じる輝点のねじ深さ方向の長さを画像処理装置による画像処理で計測することにより、タップ穴のねじ深さを検査している（請求項３）。
【０００７】
また、本発明は、タップ穴の中心線を中心としてタップ穴全周を指定回数で分割し、タップ穴とＴＶカメラおよびスポット照明とを相対的に回転させながらタップ穴の複数の画像を取得し、タップ穴の各画像毎にねじ山数を検査し、複数のねじ山数のうち、最大ねじ山数を出力値とする（請求項２）か、またはタップ穴の各画像毎にねじ深さを検査し、複数のねじ深さのうち、最大ねじ深さを出力値としている（請求項４）。
【０００８】
さらに、本発明は、タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたＴＶカメラと、ＴＶカメラの撮像視野に向けられたスポット照明と、ＴＶカメラによって撮像したタップ穴の画像からタップ穴のねじ山に生じる輝点を画像処理で数えるプログラム、またはタップ穴のねじ山に生じるねじ深さ方向の輝点の長さを画像処理で計測するプログラムが組み込まれた画像処理装置とでタップ穴検査装置を構成し、画像処理装置による画像処理で数えたねじ山数に基づいてタップ穴のねじ山数を検査する（請求項５）か、または画像処理装置による画像処理で計測したタップ穴のねじ山に生じるねじ深さ方向の輝点の長さに基づいてタップ穴のねじ深さを検査する（請求項６）。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明のタップ穴検査装置１の概要を示す。タップ穴検査装置１は、タップ穴２の内部を撮像視野とするＴＶカメラ３と、ＴＶカメラ３に隣接して設置され、光軸をＴＶカメラ３の撮像視野に向けられたスポット照明４と、ＴＶカメラ３によって撮像したタップ穴２の画像を画像処理する画像処理装置６とから構成されている。画像処理装置装置６は、後述するように、本発明のタップ穴検査方法に基づいて２つのプログラムを内蔵している。
【００１０】
この例で、タップ穴２は、加工面すなわちタップ面の法線に対し平行に形成されているため、ＴＶカメラ３およびスポット照明４は、タップ面に対して斜め方向にセットされている。なお、スポット照明４は、光ファイバー付きの光源５に接続されている。また、補助照明１３としてリング状の蛍光灯がＴＶカメラ３の撮像視野外で、スポット照明４の照射の妨げとならない位置で、タップ穴２の中心線上に中心を置いて同心状態として設置されている。
【００１１】
ＴＶカメラ３の光軸７およびスポット照明４の光軸８は、タップ穴２の中心線に対して、タップ面におけるタップ中心９と交差している。ここで、光軸７と、タップ穴２の中心線とを含む平面を考える。この平面に対し直角方向から見た図２では、光軸７と光軸８は重なって見えるものとする。タップねじ最上部１０の一点とこれに対向するタップねじ最下部１１とを結んだ線がタップ面となす角度をθ１、光軸７または光軸８がタップ面となす角度をθ2 とすると、角度θ2 は角度θ１より大きくなければならない。その理由は、角度θ2 が角度θ１より小さいと、ＴＶカメラ３で撮像したときに、タップねじ最下部１１が手前のタップねじ最上部１０の陰に入り、画像上見えなくなり、また、スポット照明４の光線がタップねじ最上部１０に遮られて、タップねじ最下部１１まで届かないからである。
【００１２】
また、ねじ山の斜面のうち上側（開口側）の斜面１２の傾きと光軸８とがなす角度をθ3 、図３のタップ穴２の平面図において、光軸７と光軸８とがなす角度をθ４とすると、角度θ3 をほぼ９０°とし、かつ、角度θ４をなるべく小さくする必要がある。このようにすることで、スポット照明４からの光線は、ねじ山の斜面１２でほぼ正反射し、ＴＶカメラ３に入ることができるため、図４および図５に見られるように、タップ穴２のねじ山の斜面１２に輝点１４が生じるのである。
【００１３】
図４は、タップ穴２の断面であり、輝点１４の生じる部分を矢印により示している。これらの部分での斜面１２の法線方向がＴＶカメラ３の光軸７およびスポット照明４の光軸８とほぼ一致するため、これらの部分が明るく見え、これが輝点１４として現れる。なお、面取り部１５の傾斜角がねじ山上部と異なるため、面取り部１５は暗く見える。
【００１４】
タップ穴２の検査時に、ＴＶカメラ３は、スポット照明４からのスポット状の光線の下で、タップ穴２の内部を撮像視野として撮像し、その画像を画像処理装置６に送る。画像処理装置６は、検査の目的に応じて、２つのプログラムのうち何れかのものを実行する。一方のプログラムは、ＴＶカメラ３によって撮像したタップ穴２の画像からタップ穴２のねじ山の斜面１２に生じる輝点１４を画像処理で数え、数えた輝点１４の数に基づいてタップ穴２のねじ山数を検査するものであり、また、他方のプログラムは、ＴＶカメラ３によって撮像したタップ穴２の画像からタップ穴２のねじ山に生じる輝点１４のねじ深さ方向の長さ（輝線の長さ）を計測し、計測した輝線の長さに基づいてタップ穴２のねじ深さを検査する。
【００１５】
図５の（ａ）は、実際のタップ穴の撮像画像例を示している。本例では、スポット照明４の他に補助照明１３を用いている。補助照明１３を使わなければ、画像中にはタップ穴２のねじ部の輝点１４しか現れない。ここでは、タップ面におけるタップ穴２の位置（ＸＹ座標）をも確認するために、補助照明１３を使って面取り部１５とタップ面との境界がわかる画像を得ているが、単にタップ穴２のねじ山数またはタップ穴２のねじ深さを検査するだけなら、補助照明１３は不要である。
【００１６】
図５の（ｂ）は、タップ穴の撮像画像の模式図を示している。タップ穴２のねじ山数を検査する場合には、タップ穴２のねじ山の斜面１２に生じる輝点１４の個数を画像処理装置６による画像処理で数えればよい。また、タップ穴２のねじ深さを検査するには、タップ穴２のねじ山数にピッチを乗じるか、あるいはタップ穴２のねじ山に生じる輝点１４のねじ深さ方向の長さ、すなわち、上側の輝点上端と下側の輝点下端との距離Ｄ（不連続ないし連続的な輝線長さ）を画像処理装置６による画像処理で計測し、これをｃｏｓθ２で割ってもよい。
【００１７】
以上、本発明のタップ穴検査装置１を用いたタップ穴２のねじ山数およびタップ穴２のねじ深さを検査する方法を述べたが、上記の方法ではタップによるねじの切り始め位置と検査方向（ＴＶカメラ３の撮像方向）とが一定の関係にある場合には問題ないが、検査時に、タップによるねじの切り始め位置と検査方向とが一定でない場合には、最大で一山分のねじ山数の違いが現れ、これが計測誤差となる。これを防ぐためには、全周方向での複数回の観測が必要で、便宜上、全周を一定数だけ分割して、分割した位置毎に複数の検査を行う。
【００１８】
図６は、タップ穴２の全周方向を４等分に分割し、各４等配位置毎に４ユニットのＴＶカメラ３とスポット照明４を配置（セット）した場合を示している。この場合、４つのＴＶカメラ３から取得した４つの画像から、画像処理装置６によってねじ山数、またはねじ山数あるいは輝線長さからねじ深さをそれぞれ求め、それら４つの値の内、最大の値を出力値とする。
【００１９】
なお、ＴＶカメラ３とスポット照明４は、４等配に限らず、例えば３等配で設置してもよい。また、１ユニットのＴＶカメラ３とスポット照明４をタップ穴２を中心として相対的に回転させながら複数枚（一定数分）の画像を取得し、必要な検査をしてもよいし、機械部品が軽量であれば、１ユニットのＴＶカメラ３とスポット照明４を固定して、機械部品自体をタップ穴２を中心として相対的に回転させながら複数枚（一定数分）の画像を取得し必要な検査をしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１によれば、タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたＴＶカメラおよびスポット照明を用い、スポット照明によってタップ穴のねじ山を照射し、この照明の下でＴＶカメラによりタップ穴の画像を撮像し、タップ穴のねじ山に生じる輝点を画像処理装置による画像処理で数えるから、非接触でタップ穴のねじ山数や、ねじ山数に基づくねじ深さを検査できる。
【００２１】
請求項２によれば、タップ穴の中心線を中心として、タップ穴とＴＶカメラおよびスポット照明とを相対的に回転させながらタップ穴の画像を撮像し、タップ穴全周を指定回数で分割して複数の画像を取得し、タップ穴の各画像毎にねじ山数を検査し、複数のねじ山数のうち、最大ねじ山数を出力値とするから、ＴＶカメラから見た時のタップの切り始め位置が一定でない場合でも非接触でタップ穴のねじ山数を正確に検査できる。
【００２２】
請求項３によれば、タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたＴＶカメラおよびスポット照明を用い、スポット照明によってタップ穴のねじ山を照射し、この照明の下でＴＶカメラによりタップ穴の画像を撮像し、タップ穴のねじ山に生じる輝点のねじ深さ方向の長さを画像処理装置による画像処理で計測するから、非接触の状態ででタップ穴のねじ深さを検査できる。
【００２３】
請求項４によれば、タップ穴の中心線を中心として、タップ穴とＴＶカメラおよびスポット照明とを相対的に回転させながら画像を撮像し、タップ穴全周を指定回数で分割して、複数の画像を取得し、タップ穴の各画像毎にねじ深さを検査し、複数のねじ深さのうち、最大ねじ深さを出力値とするから、ＴＶカメラから見た時のタップの切り始め位置が一定でない場合でも非接触の状態でタップ穴のねじ深さを正確に検査できる。
【００２４】
請求項５によれば、タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたＴＶカメラと、ＴＶカメラの撮像視野に向けられたスポット照明と、ＴＶカメラによって撮像したタップ穴の画像からタップ穴のねじ山に生じる輝点を画像処理で数えるプログラムが組み込まれた画像処理装置とを有し、画像処理装置による画像処理で数えたねじ山数に基づいてタップ穴のねじ山数を検査するから、従来手作業で行われていたねじ山数の検査や、ねじ山数に基づくねじ深さの検査を全自動化することができる。また、非接触な検査のためタップ穴を痛めることがなく、かつ、検査に要する時間も短いので、従来抜き取りでしかできなかった検査を全数検査とすることができ、不良品の見逃しを防止することができる。
【００２５】
請求項６によれば、タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたＴＶカメラと、ＴＶカメラの撮像視野に向けられたスポット照明と、ＴＶカメラによって撮像したタップ穴の画像からタップ穴のねじ山に生じるねじ深さ方向の輝点の長さを画像処理で計測するプログラムが組み込まれた画像処理装置とを有し、画像処理装置による画像処理で計測したタップ穴のねじ山に生じる輝点のねじ深さ方向の長さに基づいてタップ穴のねじ深さを検査するから、従来手作業で行われていたねじ深さの検査を全自動化することができる。また、非接触な検査のためタップ穴を痛めることがなく、かつ、検査に要する時間も短いので、従来抜き取りでしかできなかった検査を全数検査とすることができ、不良品の見逃しを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タップ穴の断面図である。
【図２】本発明のタップ穴検査装置１の側面図である。
【図３】本発明のタップ穴検査装置１の要部の平面図である。
【図４】タップ穴の断面での輝点発生位置の説明図である。
【図５】（ａ）タップ穴の撮像画像の例であり、（ｂ）タップ穴の撮像画像の模式図である。
【図６】４ユニットのＴＶカメラ３とスポット照明４の設置例である。
【符号の説明】
１  タップ穴検査装置
２  タップ穴（ねじ穴）
３  ＴＶカメラ
４  スポット照明
５  光源
６  画像処理装置
７  光軸
８  光軸
９  タップ中心
１０  タップねじ最上部
１１  タップねじ最下部
１２  斜面
１３  補助照明
１４  輝点
１５  面取り部
【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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