(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査すべきワークの先端切断面に向けて光を照らすための照明と、
前記ワークの先端切断面によって光が遮られた影を画像として走査し、画像データに変換するためのCCDカメラと、
該CCDカメラから送信される画像データを受信し、該画像データに基づいてワークの良品・不良品を判定するワーク形状判定システムを備えたワーク形状判定装置とからなり、
前記ワーク形状判定システムが、
ワークの先端断面におけるｎ点のエッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)を検出するワークエッジ位置検出手段と、
判定基準距離Sdを格納するための格納領域と、
検出区間におけるエッジ検出数ＳＬを格納するための格納領域と、
前記エッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)からそれぞれＸ軸方向に判定基準距離Ｓｄだけ離れた位置Q1(X1+Sd,Y1)〜Qn(Xn+Sd,Yn)のｎ点のうち、検出区間におけるエッジ検出数ＳＬに相当する距離をもって互いに離れた２点(QK,QK+SL)Fを結んだ判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）を作成する判定直線作成手段と、
前記判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）上に前記ワークの画像データの画素があるかどうかによって、ワークの良否を判定する良否判定手段とを備えた
ことを特徴とするワークの先端切断面形状の検査装置。
【請求項２】
前記ワークをその軸廻りに回転させるためのワーク回転機構が設けられており、
前記照明およびCCDカメラが、ワークの先端切断面を中心にして水平面に対してそれぞれ上下に角度θをもって配設されている
ことを特徴とする請求項１記載のワークの先端切断面形状の検査装置。
【請求項３】
ワークの先端断面における左右両側のエッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)を検出する第１ステップと、
前記エッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)からそれぞれＸ軸方向に判定基準距離Ｓｄだけ離れた位置Q1(X1+Sd,Y1)〜Qn(Xn+Sd,Yn)のｎ点のうち、検出区間におけるエッジ検出数ＳＬに相当する距離をもって互いに離れた２点(QK,QK+SL)を結んだ判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）を作成する第２ステップと、
判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）上にワークの画像データの画素があるかどうかを判定する第３ステップとからなる
ことを特徴とする切断面形状検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの先端切断面形状の検査装置および検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来のワークの先端切断面形状の検査装置の配設図であって、(A) は平面図、(B) は正面図である。同図に示すように、従来のワークの先端切断面形状の検査装置において、支持台101 によって樹脂チューブやガラス管等のワークｗが垂直な状態で支持されている。ワークｗの先端部（上端部）に向けて、かつ同じ高さに、照明２が配設されている。照明２からワークｗの先端部を結ぶ直線の延長線上には、前記ワークｗの先端部と同じ高さに、CCDカメラ３がそのレンズを水平に向けて配設されている。
このため、照明２の光はワークｗの先端部によって遮られて、その影がCCDカメラ３によって画像として走査（スキャニング）される。このCCDカメラ３で走査された画像は、画像データとしてコンピュータ等のワーク形状判定装置４に送信され、モニタＭに映し出される。したがって、モニタＭに映し出されたワークｗの先端部の影の形状を見ることによって、当該ワークｗが良品か不良品かを検査することができる。
【０００３】
また、ワークｗの先端部に不良箇所があるかどうかを自動的に検出する方法として、段差による検出方法が知られている。この段差による検出方法は、図１２に示すように、ワークｗの先端部の外縁と複数本の等間隔な走査線Ｅ１〜Ｅｎとが交わる交点のＸ軸方向の成分Ｘ１〜Ｘｎを検出し、段差Dk=|Ｘk-Ｘk+m|(k=1，2，3,…,n-m)（mは任意の値） を算出し、各段差Ｄｋがしきい値αを超えたかどうかで、ワークｗが良品か不良品かを判定する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来の段差による切断面形状検査方法には、以下の(i)〜(iii)に示す問題点がある。
(i) 図１３(A)は従来の段差による検出方法による判定とワークｗの切断面の真の形状との関係を示す検査相関図である。図１３(A)に示すように、ワークｗの先端面が水平面の場合には、切断面に不良箇所があれば不良品と判定し、不良箇所がなければ良品と判定できる。また、ワークｗの切断面が傾斜面の場合には、不良がなければ良品と判定できる。
しかし、ワークｗの切断面が傾斜面の場合には、切りくずやほこり等の突起並びに切断傷等の凹み等の不良箇所があっても、良品と判断してしまうことがある。これは、図１３(B) に示すように、ワークｗの切断面の不良箇所がCCDカメラ３側に向けられている場合には、不良箇所が影にかくれてしまい、影が凸状や凹状の形状とならないからである。このため、ワークｗの切断面に不良箇所があるにも拘らず、良品として判定してしまうという誤りが生じてしまうのである。
(ii)従来の段差による検査方法では、図１４(A) のように走査線Ｅｂがうまい具合に突起等の頂点に合っていなければ、ＸａとＸｂとの間の段差Ｄは実際の段差に比べて小さくなってしまう。さらに、図１４(B) のように、走査線Ｅａ，Ｅｂ間に突起等がある場合には、ＸｂとＸｃとの間の段差は０となり、突起等があるということすら検出することができない。
(iii) かと云って、走査線Ｅａ，Ｅｂ間の間隔を狭くすると、上記(ii)の問題を解決することができても、図１４(C) のように先端切断面が緩やかな曲線のワークｗを不良品として判定できなくなる。走査線Ｅａ，Ｅｂ間の間隔が狭い場合には、ワークｗの先端部が滑らかな曲線であれば、相対的に段差が小さくなりすぎて、不良箇所があっても、段差Ｄがしきい値αを超えることがなくなるからである。しかも、走査線Ｅａ，Ｅｂ間の間隔が狭い場合には、走査線の本数が増えるために、処理回数が増加し、処理時間が長くなったりメモリが足りなくなるという問題が発生する。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑み、ワークの先端切断面が平滑であれば水平面だけでなく斜めに傾斜した傾斜面であっても良品として判定でき、ワークの先端切断面が斜めに傾斜した傾斜面であっても、突起や凹み等の不良箇所が形成されていたり、緩やかな曲面であれば不良品として判定することができるワークの先端切断面形状の検査装置および検査方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１のワークの先端切断面形状の検査装置は、検査すべきワークの先端切断面に向けて光を照らすための照明と、前記ワークの先端切断面によって光が遮られた影を画像として走査し、画像データに変換するためのCCDカメラと、該CCDカメラから送信される画像データを受信し、該画像データに基づいてワークの良品・不良品を判定するワーク形状判定システムを備えたワーク形状判定装置とからなり、前記ワーク形状判定システムが、ワークの先端断面におけるｎ点のエッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)を検出するワークエッジ位置検出手段と、判定基準距離Sdを格納するための格納領域と、エッジ検出数ＳＬを格納するための格納領域と、前記エッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)からそれぞれＸ軸方向に判定基準距離Ｓｄだけ離れた位置Q1(X1+Sd,Y1)〜Qn(Xn+Sd,Yn)のｎ点のうち、検出区間におけるエッジ検出数ＳＬをもって互いに離れた２点(QK,QK+SL)を結んだ判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）を作成する判定直線作成手段と、前記判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）上に前記ワークの画像データの画素があるかどうかによって、ワークの良否を判定する良否判定手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２のワークの先端切断面形状の検査装置は、請求項１記載の発明において、前記ワークをその軸廻りに回転させるためのワーク回転機構が設けられており、前記照明およびCCDカメラが、ワークの先端切断面を中心にして水平面に対してそれぞれ上下に角度θをもって配設されていることを特徴とする。
請求項３のワークの先端切断面形状の検査方法は、ワークの先端断面における左右両側のエッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)を検出する第１ステップと、前記エッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)からそれぞれＸ軸方向に判定基準距離Ｓｄだけ離れた位置Q1(X1+Sd,Y1)〜Qn(Xn+Sd,Yn)のｎ点のうち、検出区間におけるエッジ検出数ＳＬをもって互いに離れた２点(QK,QK+SL)を結んだ判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）を作成する第２ステップと、判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）上にワークの画像データの画素があるかどうかを判定する第３ステップとからなることを特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、第１ステップとしてワークエッジ位置検出手段によって、ワークの先端断面におけるｎ点のエッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)が検出される。第２ステップとして判定直線作成手段によって、前記エッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)からそれぞれＸ軸方向に判定基準距離Ｓｄだけ離れた位置Q1(X1+Sd,Y1)〜Qn(Xn+Sd,Yn)のｎ点のうち、検出区間におけるエッジ検出数ＳＬに相当する距離をもって互いに離れた２点(QK,QK+SL)を結んだ判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）が作成される。第３ステップとして判定手段によって、判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）上にワークの画像データの画素があるかどうかが判定される。このため、ワークの先端切断面が平滑であれば水平面だけでなく斜めに傾斜した傾斜面であっても良品として判定でき、ワークの先端切断面が傾斜した傾斜面であっても、突起や凹み等の不良箇所が形成されていたり、緩やかな曲面であれば不良品として判定することができる。
請求項２の発明によれば、ワーク回転機構によって、ワークをその軸廻りに回転させると、ワークの先端部を３６０°回転させて検査することができる。しかも前記照明およびCCDカメラが、ワークを中心にして水平面に対してそれぞれ上下に角度θを設けて配設されている。このため、ワークの先端切断面が斜めに傾斜した傾斜面であっても、突起や凹み等の不良箇所の有無を検出することができる。
請求項３の発明によれば、第１ステップとして、ワークの先端断面におけるｎ点のエッジの位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)が検出される。第２ステップとして、前記エッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)からそれぞれＸ軸方向に判定基準距離Ｓｄだけ離れた位置Q1(X1+Sd,Y1)〜Qn(Xn+Sd,Yn)のｎ点のうち、検出区間におけるエッジ検出数ＳＬに相当する距離をもって互いに離れた２点(QK,QK+SL)を結んだ判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）が作成される。第３ステップとして、判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）上にワークの画像データの画素があるかどうかが判定される。このため、ワークの先端切断面が平滑であれば水平面だけでなく斜めに傾斜した傾斜面であっても良品として判定でき、ワークの先端切断面が傾斜した傾斜面であっても、突起や凹み等の不良箇所が形成されていたり、緩やかな曲面であれば不良品として判定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態のワークの先端切断面形状の検査装置の概略模式図であって、(A) は平面図、(B) は正面図である。同図において、符号ｗはワークを示している。このワークｗは、被検出材であり、例えば樹脂チューブやガラス管であって、その先端部が切断されたものである。
なお、ワークｗは、円柱状で先端がカットされたものであればよく、種々の素材を採択しうる。
【０００９】
本実施形態のワークの先端切断面形状の検査装置（以下では単に検査装置という）は、ワーク回転機構１、照明２、CCDカメラ３およびワーク形状判定装置４から構成されたものである。
ワーク回転機構１は、ワークｗをその軸廻りに回転させるための装置である。このワーク回転機構１によって、ワークｗは垂直な状態で支持されており、ワークｗをその軸廻りに回転させることができる。このワーク回転機構１としては、パルスモータ等を使用すればよい。
【００１０】
ワークｗの先端切断面を中心にして左右両側に、照明２およびCCDカメラ３が配設されている。
照明２は、検査すべきワークｗの先端切断面に向けて光を照らすためのものである。この照明２は、公知のハロゲン、LED光源、蛍光灯等が好適であり、光を発するものであれば、特に限定はない。
【００１１】
照明２からワークｗの先端部を結ぶ直線の延長線上には、CCDカメラ３が配設されている。このため、照明２の光がワークｗの先端部によって遮られて、その影がCCDカメラ３によって画像として走査される。
これら照明２およびCCDカメラ３は、互いに連動して上下に揺動するようになっており、照明２およびCCDカメラ３を水平面から所望の角度θに調整することができる。
このCCDカメラ３で走査された画像は、画像データとして次述するワーク形状判定装置４に送信され、モニタＭに映し出される。
【００１２】
つぎに、ワーク形状判定装置４を説明する。
ワーク形状判定装置４は、CCDカメラ３から送られるワークｗの画像データを入力データとして、ワークｗの先端断面形状の良否判定し、ワークｗを検査するための装置である。ワーク形状判定装置４は、プログラムやデータを格納できるメモリ、並びにプログラムを実行しうる演算装置を備えたコンピュータであり、これに内蔵されたハードディスクやDVDディスク、CD-ROM等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体には、ワーク形状判定システム１０が記録されている。
このワーク形状判定装置４には、前記CCDカメラ３から送信されるワークｗの画像データを受信するための入力インタフェースを備えている。
【００１３】
つぎに、ワーク形状判定システム１０を説明する。
図２はワーク形状判定システム１０のシステム構成図である。同図に示すように、ワーク形状判定システム１０は、データ格納領域として、エッジ検出位置総数ｎ、エッジ検出ピッチＣ、エッジ検出数ＳＬ、判定基準距離Ｓｄおよびしきい値εを備えている。
【００１４】
エッジ検出位置総数ｎは、ワークｗの影のエッジ位置を検出するときの位置の総数を格納するための格納領域である。
エッジ検出ラインピッチＣは、隣接するエッジ検出間隔を格納するための格納領域である。
エッジ検出数ＳＬは、ｎ点のエッジ検出位置のうち、検出区間におけるエッジ検出数を格納するための格納領域である。
判定基準距離Ｓｄは、ワークｗが良品であるか不良品であるかを判定するときの基準距離、すなわちワークｗの切断面における左右両側のエッジからどれくらいの凹凸が良品であると判定するかの許容距離のデータを格納するための領域である。判定基準距離Ｓｄの設定値を小さく決めれば高い精度で判定できるのである。
【００１５】
ワーク形状判定システム１０は、処理プログラムとして、ワークエッジ位置検出手段１１、判定直線作成手段１２および判定手段１３を備えている。
【００１６】
ワークエッジ位置検出手段１１は、ワークｗの先端断面におけるｎ点のエッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)を検出するためのプログラムである。ｎの値は任意に決めればよい。
【００１７】
判定直線作成手段１２は、前記エッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)からそれぞれＸ軸方向に判定基準距離Ｓｄだけ離れた位置Q1(X1+Sd,Y1)〜Qn(Xn+Sd,Yn)のｎ点のうち、検出区間におけるエッジ検出数ＳＬに相当する距離ＳＬ×Ｃをもって互いに離れた２点(QK,QK+SL)を結んだ判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）を作成するためのプログラムである。
【００１８】
判定手段１３は、判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）上にワークｗの画像データの画素があるかどうかを判定するためのプログラムである。
【００１９】
つぎに、本実施形態のワークの先端切断面形状の検査装置による検査方法を説明する。
図３はワーク形状判定システム１０による判定工程の説明図である。同図に示すように、予め、ワーク形状判定システム１０において、エッジ検出位置総数ｎ、エッジ検出ピッチＣ、エッジ検出数ＳＬ、判定基準距離Ｓｄおよびしきい値εに初期値を与えておく。
【００２０】
図１に示すように、ワーク回転機構１によって、ワークｗをその軸廻りに回転させると、ワークｗの先端部を３６０°回転させ、ワーク形状判定装置によって検査することができる。しかも、前記照明２およびCCDカメラ３が、ワークｗを中心にして水平面に対してそれぞれ上下に角度θを設けて配設されている。このため、ワークｗの先端切断面が斜めに傾斜した傾斜面であっても、突起や凹み等の不良箇所の有無を検出することができるという効果を奏する。
【００２１】
図３に示すように、第１ステップとしてワークエッジ位置検出手段１１によって、ワークｗの先端断面におけるｎ点のエッジの位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)が検出される(S1)。
【００２２】
第２ステップとして判定直線作成手段１２によって、前記エッジ位置P1(X1,Y1)〜Pn(Xn,Yn)からそれぞれＸ軸方向に判定基準距離Sdだけ離れた位置Q1(X1+Sd,Y1)〜Qn(Xn+Sd,Yn)のｎ点のうち、検出区間におけるエッジ検出数ＳＬに相当する距離ＳＬ×Ｃをもって互いに離れた２点(QK,QK+SL)を結んだ判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）が作成される(S2)。
【００２３】
第３ステップとして判定手段１３によって、判定直線fK(QK,QK+SL)（k=1,2,…,n-SL）上にワークの画像データの画素があるかどうかが判定される(S3)。
【００２４】
つぎに、本実施形態のワークの先端切断面形状の検査装置による効果を説明する。
図４はワークｗの先端に凸状の突起がある場合の説明図である。図５は図４の作用の説明図である。図４および図５(1)、(2)、(3)に示すように、判定直線ｆ1(Q1,Q5)、判定直線ｆ2(Q2,Q6)、判定直線ｆ3(Q3,Q7)は、ワークｗの影と接触もしくは交わることはない。しかし、図５(4)、(5)に示すように、判定直線ｆ4(Q4,Q8)、判定直線ｆ5(Q5,Q9)は、ワークｗの影と交わる。
したがって、ワークｗの先端に凸状の突起がある場合には、少なくとも１つの判定直線ｆK(QK,QK+SL)がワークｗの影と接触または交わるので、手段１３によって、ワークｗは不良品として正しく判定されるのである。
【００２５】
図６は、ワークｗの先端が緩やかな曲面である場合の説明図である。図７は、図６の作用説明図である。図６および図７(1)に示すように、判定直線ｆ1(Q1,QSL+1)は、ワークｗの影と接触もしくは交わることはない。しかし、図７(2)、(n-SL-1)、(n-SL)に示すように判定直線ｆ2(Q2,QSL+1)、判定直線ｆn-SL-1(Q n-SL-1,Qn-1)、判定直線ｆn-SL(Qn-SL,Qn)は、ワークｗの影と交わる。
したがって、ワークｗの先端が緩やかな曲線である場合には、少なくとも１つの判定直線ｆK(QK,QK+SL)がワークｗの影と接触または交わるので、判定手段１３によって、ワークｗは不良品として正しく判定されるのである。
【００２６】
図８はワークｗの先端に傷等の凹みがある場合の説明図である。図９は図８の作用説明図である。図８および図９(1)、(5)に示すように、判定直線ｆ1(Q1,Q5)、判定直線ｆ5(Q5,Q9)は、ワークｗの影と接触もしくは交わることはない。しかし、図９(2)、(3)、(4)に示すように、判定直線ｆ2(Q2,Q6)、判定直線ｆ3(Q3,Q7)、判定直線ｆ4(Q4,Q8)は、ワークｗの影と交わる。
したがって、ワークｗの先端に傷等の凹みがある場合には、少なくとも１つの判定直線ｆK(QK,QK+SL)がワークｗの影と接触または交わるので、判定手段１３によって、ワークｗは不良品として正しく判定されるのである。
【００２７】
図示しないが、ワークｗの先端が平滑であれば、判定直線ｆK(QK,QK+SL)の傾きは常に一定であるから、水平面だけでなく斜めに傾斜した傾斜面であっても良品として判定できる。
【００２８】
上記のごとく、図１０に示すように、本実施形態のワークの先端切断面形状の検査装置によれば、ワークｗの先端切断面が平滑であれば水平面だけでなく斜めに傾斜した傾斜面であっても良品として判定でき、ワークｗの先端切断面が傾斜した傾斜面であっても、突起や凹み等の不良箇所が形成されていたり、緩やかな曲面であれば不良品として判定することができるという効果を奏する。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ワークの先端切断面が、平滑であれば斜めに傾斜した傾斜面であっても良品として判定でき、斜めに傾斜した傾斜面であっても、突起や凹み等の不良箇所があれば不良品として判定することができる。
請求項２の発明によれば、ワークの先端切断面が斜めに傾斜した傾斜面であっても、突起や凹み等の不良箇所の有無を検出することができる。
請求項３の発明によれば、ワークの先端切断面が、平滑であれば斜めに傾斜した傾斜面であっても良品として判定でき、斜めに傾斜した傾斜面であっても、突起や凹み等の不良箇所があれば不良品として判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態のワークの先端切断面形状の検査装置の概略模式図であって、(A) は平面図、(B) は正面図である。
【図２】  ワーク形状判定システム１０のシステム構成図である。
【図３】  ワーク形状判定システム１０による判定工程のフローチャートである。
【図４】  ワークｗの先端に凸状の突起がある場合の説明図である。
【図５】  図４の作用説明図である。
【図６】  ワークｗの先端が緩やかな曲面である場合の説明図である。
【図７】  図６の作用説明図である。
【図８】  ワークｗの先端に傷等の凹みがある場合の説明図である。
【図９】  図８の作用説明図である。
【図１０】  本発明の検査技術による判定結果表である。
【図１１】  従来のワークの先端切断面形状の検査装置の配設図であって、(A) は平面図、(B) は正面図である。
【図１２】  従来のワークの先端切断面形状の検査装置による判定とワークｗの先端面の形状との関係を示す検査相関図である。
【図１３】    (A)は従来の段差によるワーク形状検査技術による判定結果表であり、(B)はワークｗの拡大正面図である。
【図１４】  従来の段差によるワーク形状検査技術の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１  ワーク回転機構
２  照明
３  CCDカメラ
４  ワーク形状判定装置
１０  ワーク形状判定システム
１１  ワークエッジ位置検出手段
１２  判断直接作成手段
１３  判定手段
ｎ    エッジ検出位置総数
Ｃ    エッジ検出ピッチ
ＳＬ  エッジ検出数
Ｓｄ  判定基準距離
【図１】
0003800041.tif 000002
【図２】
0003800041.tif 000003
【図３】
0003800041.tif 000004
【図４】
0003800041.tif 000005
【図５】
0003800041.tif 000006
【図６】
0003800041.tif 000007
【図７】
0003800041.tif 000008
【図８】
0003800041.tif 000009
【図９】
0003800041.tif 000010
【図１０】
0003800041.tif 000011
【図１１】
0003800041.tif 000012
【図１２】
0003800041.tif 000013
【図１３】
0003800041.tif 000014
【図１４】
0003800041.tif 000015