CN110168354B - 检查装置和检查方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够高精度地检查工件的检查技术，该工件具有为绕对称轴旋转对称的形状且周期性反复地设置有凸部和凹部的外周部。具备：保持台，其一边保持工件一边在使对称轴与旋转轴一致的状态下使工件绕旋转轴旋转；顶端拍摄机构，其拍摄旋转着的工件的凸部的顶端；上游拍摄机构，其拍摄上游壁面，该上游壁面从在工件的旋转方向上与凸部的上游侧相邻的凹部的底部连至凸部的顶端；下游拍摄机构，其拍摄下游壁面，该下游壁面从在旋转方向上与凸部的下游侧相邻的凹部的底部连至凸部的顶端；以及检查部，其基于由顶端拍摄机构、上游拍摄机构以及下游拍摄机构拍摄的图像检查工件。

Description

检查装置和检查方法
技术领域
本发明涉及对工件进行检查的检查装置和检查方法，该工件具有为绕对称轴旋转对称的形状且周期性反复地设置有凸部和凹部的外周部。
关联申请的相互参照
以下所示的日本申请的说明书、附图以及权利要求书中的公开内容的全部内容通过参照被编入本说明书中：
日本特愿2017-47284(2017年3月13日申请)。
背景技术
作为对绕对称轴旋转对称的工件的外观进行检查的装置，公知有例如专利文献1所记载的工件检查装置。在该工件检查装置中，工件由与马达连结起来的保持部保持。并且，一边利用上述马达使工件旋转，一边利用多台相机拍摄该工件，基于由这些相机取得的图像来检查工件的外观。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-63268号公报
发明内容
专利文献1所记载的装置以齿轮为工件，对齿轮是否存在伤痕、缺陷等进行检查。在该装置中，设置有如下合计3台相机：齿面拍摄用相机，其用于从工件的径向外侧拍摄齿面；齿顶拍摄用相机，其用于从工件的径向外侧拍摄齿顶；以及端面拍摄用相机，其用于从工件的铅垂上方拍摄齿顶。作为这些相机中的齿面拍摄用相机，使用所谓的区域相机(areacamera)，以拍摄包括至少两处以上的齿部的图像的方式进行相机设置和相机设定(镜头的选择、倍率等)。
在齿轮的齿部中，在齿轮的旋转方向上形成有两个齿面。其中的一个是从齿尖部分的顶端(齿顶)朝向旋转方向上游侧的齿根部分形成的齿面(以下称为“上游侧齿面”)，另一个是朝向旋转方向下游侧的齿根部分形成的齿面(以下称为“下游侧齿面”)。在上述专利文献1所记载的装置中，齿面拍摄用相机不仅一次性地拍摄齿尖部分和齿根部分，而且一次性地拍摄上游侧齿面和下游侧齿面，通过该拍摄取得表示齿部的整个表面的图像。因此，有时难以获得为了精密地进行上游侧齿面、下游侧齿面的检查所需要的信息。另外，根据齿轮的形状、种类的不同，也有时难以拍摄上游侧齿面和下游侧齿面。这样的问题在利用专利文献1所记载的装置检查具有与齿轮同样的特征的工件、即具有为绕对称轴旋转对称的形状且周期性反复地设置有凸部和凹部的外周部的工件的情况下也产生。
本发明是鉴于上述问题而做成的，目的在于提供一种能够高精度地检查如下工件的检查技术，该工件具有为绕对称轴旋转对称的形状且周期性反复地设置有凸部和凹部的外周部。
本发明的一方案是一种检查装置，对工件进行检查，该工件具有为绕对称轴旋转对称的形状且周期性反复地设置有凸部和凹部的外周部，该检查装置的特征在于，具备：保持台，其一边保持工件一边在使对称轴与旋转轴一致的状态下使工件绕旋转轴旋转；顶端拍摄机构，其拍摄旋转着的工件的凸部的顶端；上游拍摄机构，其拍摄上游壁面，该上游壁面从在工件的旋转方向上与凸部的上游侧相邻的凹部的底部连至凸部的顶端；下游拍摄机构，其拍摄下游壁面，该下游壁面从在旋转方向上与凸部的下游侧相邻的凹部的底部连至凸部的顶端；以及检查部，其基于由顶端拍摄机构、上游拍摄机构以及下游拍摄机构拍摄到的图像检查工件。
另外，本发明的另一方案是一种检查方法，对工件进行检查，该工件具有为绕对称轴旋转对称的形状且周期性反复地设置有凸部和凹部的外周部，该检查方法的特征在于，具备如下工序：一边保持工件一边在使对称轴与旋转轴一致的状态下使工件绕旋转轴旋转，同时利用顶端拍摄机构拍摄工件的凸部的顶端而取得顶端图像，利用上游拍摄机构拍摄上游壁面而取得上游壁面图像，利用下游拍摄机构拍摄下游壁面而取得下游壁面图像的工序，该上游壁面从在工件的旋转方向上与凸部的上游侧相邻的凹部的底部连至凸部的顶端，该下游壁面从在旋转方向上与凸部的下游侧相邻的凹部的底部连至凸部的顶端；以及基于顶端图像、上游壁面图像以及下游壁面图像检查工件的工序。
在如此构成的发明中，为了拍摄工件的凸部的顶端、上游壁面以及下游壁面，分别设置有专用的顶端拍摄机构、上游拍摄机构以及下游拍摄机构，独立地取得顶端图像、上游壁面图像以及下游壁面图像。而且，基于这些图像检查工件。
发明效果
如以上那样，根据本发明，基于分别利用顶端拍摄机构、上游拍摄机构以及下游拍摄机构拍摄工件的凸部的顶端、上游壁面以及下游壁面而取得的图像进行工件的检查，因此，能够高精度地检查各种工件。
上述的本发明的各方案所具有的多个构成要素并非全部必须，为了解决上述的问题的一部分或全部，或者，为了达成本说明书所记载的效果的一部分或全部，针对所述多个构成要素中的一部分构成要素，能够适当进行其变更、删除、与新的其他构成要素之间的替换、限定内容的局部删除。另外，为了解决上述的问题的一部分或全部，或者，为了达成本说明书所记载的效果的一部分或全部，也能够将上述的本发明的一方案所包含的技术特征的一部分或全部与上述的本发明的其他方案所包含的技术特征的一部分或全部组合而构成本发明的独立的一方案。
附图说明
图1是表示本发明的检查装置的第1实施方式的整体结构的图。
图2是表示图1所示的检查装置的电气构成的框图。
图3是表示工件保持单元的结构的立体图。
图4是表示拍摄单元的顶端拍摄机构的结构的图。
图5是表示拍摄单元的上游拍摄机构的结构的图。
图6是示意性地表示检查相机和检查照明部相对于齿轮的配设关系的图。
图7是表示检查相机对齿轮进行拍摄的拍摄方向的图。
图8是表示由图1所示的检查装置进行的工件的检查动作的流程图。
图9是示意性地表示检查动作的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的检查装置的第1实施方式的整体结构的图。另外，图2是表示图1所示的检查装置的电气构成的框图。该检查装置100是检查工件W的外观的装置，该工件W如齿轮、叶轮等那样具有为绕对称轴旋转对称的形状且周期性反复地设置有凸部和凹部的外周部，该检查装置100具有装载单元1、工件保持单元2、拍摄单元3、卸载单元4以及控制单元5。此外，在此，工件W是如图1所示那样在轴部Wa的上部设置有齿轮Wb的机械零部件，通过例如锻造、铸造处理而形成。并且，在零部件制造后，该工件W被外部输送机器人或者操作者向装载单元1输送。
在装载单元1设置有台、储料器等工件收容部(省略图示)。并且，若通过外部输送机器人等将工件W暂时收容于工件收容部，则设置到工件收容部的工件检测传感器11(图2)检测工件W，并将其检测内容的信号向控制装置整体的控制单元5发送。另外，在装载单元1设置有装载机12(图2)，根据来自控制单元5的动作指令接收被收容于工件收容部的未检查的工件W，并向工件保持单元2输送。
图3是表示工件保持单元的结构的立体图。工件保持单元2装备有对由装载机12输送来的工件W进行保持的保持台21A、21B。这些保持台21A、21B都具有相同结构，能够以齿轮Wb处于水平状态的姿势把持并保持工件W的轴部Wa的一部分。以下，参照图3对保持台21A的结构进行说明，而保持台21B是与保持台21A相同的结构，因此，对保持台21B标注相同的附图标记并省略说明。
在保持台21A中，如图3所示，卡盘机构22、水平定位机构23、旋转机构24以及铅垂定位机构25沿着铅垂方向层叠配置。卡盘机构22具有：侧视时呈大致L字状的可动部件221～223；和移动部224，该移动部224根据来自控制单元5的移动指令使可动部件221～223呈放射状联动而移动。在各可动部件221～223的上端面突出设置有突起部件225，能够利用上端面和突起部件225与轴部Wa的台阶部位卡合。因此，能够通过移动部224根据来自控制单元5的把持指令使可动部件221～223相互接近移动，从而在使卡盘机构22的中心轴(图9中的附图标记AX2)和轴部Wa的轴芯一致的同时保持工件W。另一方面，能够通过移动部224根据来自控制单元5的释放指令使可动部件221～223相互分开移动，从而进行装载单元1对未检查工件W的装载、卸载单元4对检查完毕工件W的卸载。
如此构成的卡盘机构22被支承于水平定位机构23。水平定位机构23具有沿在水平方向上相互正交的方向移动的、所谓XY台。因此，能够根据来自控制单元5的移动指令驱动XY台，将卡盘机构22在水平面上高精度地定位。此外，作为XY台，能够使用将马达和滚珠丝杠机构组合而成的XY台、将在水平方向上相互正交的两个线性马达组合而成的XY台等。
旋转机构24具有马达241。马达241的旋转轴(图9中的附图标记242)向铅垂上方延伸设置，在其上端部连结有水平定位机构23。因此，若从控制单元5发出了旋转指令，则马达241工作而使水平定位机构23、卡盘机构22、以及由卡盘机构22把持着的工件W绕马达241的旋转轴(图9中的附图标记AX3)一体地旋转。
在此，在本实施方式中，在卡盘机构22与旋转机构24之间设置有水平定位机构23，其技术意义在于能够利用水平定位机构23调整卡盘机构22的中心轴、被卡盘机构22把持的工件W的齿轮Wb的对称轴(图9中的附图标记AX4)以及马达241的旋转轴的相对位置关系这点。即，通过使卡盘机构22的中心轴和马达241的旋转轴一致，能够使由卡盘机构22把持着的工件W绕轴部Wa旋转。然而，在齿轮Wb的对称轴偏离轴部Wa的情况下，相对于马达241产生偏心，齿轮Wb会偏心地旋转。因此，通过设置水平定位机构23，并以对偏离量和偏离方向进行校正的方式驱动水平定位机构23，从而能够使齿轮Wb的对称轴和马达241的旋转轴一致。由此，能够利用拍摄单元3高精度地拍摄齿轮Wb的图像，能够使工件W的检查精度提高。
铅垂定位机构25具有：保持板251，其保持马达241；基座板252，其配置于马达241的下方位置；4根连结销253，其将保持板251和基座板252连结；以及升降部254，其使基座板252沿铅垂方向升降。升降部254能够通过根据来自控制单元5的升降指令使基座板252升降，来使旋转机构24、水平定位机构23以及卡盘机构22在铅垂方向上一体地移动，在接下来说明的预对准位置PA和检查位置PI处使工件W的高度位置适当化。
如图3所示，如此构成的保持台21A、21B以分开一定距离的方式固定于支承板261上。另外，在保持台21A、21B的中间位置处，支承板261支承于回转驱动部262。该回转驱动部262能够根据来自控制单元5的回转指令使支承板261绕沿铅垂方向延伸的回转轴AX1回转180゜，能够在如图3所示那样保持台21A、21B分别位于预对准位置PA和检查位置PI的第1位置、与保持台21A、21B分别位于检查位置PI和预对准位置PA的第2位置之间切换。例如通过与对保持在位于预对准位置PA的保持台21A上的工件W实施预对准处理并行地利用回转驱动部262从第1位置切换到第2位置，从而保持台21A从预对准位置PA转移到检查位置PI，能够将预对准处理完毕的工件W定位于检查位置PI。另外，在结束了该工件W的检查之后，通过向相反方向回转，保持台21A从检查位置PI转移到预对准位置PA，能够将检查处理完毕的工件W定位于预对准位置PA。如此，在本实施方式中，由支承板261和回转驱动部262构成对工件W的位置进行切换的位置切换机构26。
预对准位置PA是如上述那样进行预对准处理的位置，在定位到预对准位置PA的保持台21A(或21B)的上方配置有对准相机27。该对准相机27如图3所示那样相对于工件W配置于马达241的相反侧、也就是说工件W的上方侧，且具有相对于工件W的对称轴AX4延伸设置到径向外侧的线传感器(line sensor)271。因此，能够一边使工件W旋转一边利用该线传感器271拍摄工件W的上表面，通过使工件W旋转至少1圈，获得包括在齿轮Wb的外周部形成的凸部(齿尖部分)和凹部(齿根部分)的全部的图像。
另外，虽然在图3中省略了图示，但设置有用于对保持到该保持台21A(或21B)的工件W进行照明而良好地进行对准处理的对准照明部28(图2)。因此，能够一边利用旋转机构24使工件W旋转并且利用对准照明部28对工件W进行照明，一边利用对准相机27拍摄工件W。并且，工件W的图像数据被向控制单元5发送，对偏心进行校正而使齿轮Wb的对称轴与马达241的旋转轴一致，即执行预对准处理。
另一方面，检查位置PI是进行检查处理的位置，在定位到检查位置PI的保持台21A(或21B)的上方配置有拍摄单元3。在该检查位置PI，能够在齿轮Wb的对称轴与马达241的旋转轴一致的状态下，一边使工件W旋转一边利用拍摄单元3拍摄工件W。并且，工件W的图像数据被向控制单元5发送，执行检查齿轮Wb中的伤痕、缺陷等的有无的检查处理。
如图2所示，该拍摄单元3具有多个检查相机31和多个检查照明部32。在该拍摄单元3中，以从各种方向对被保持于定位到检查位置PI的保持台21A(或21B)上的工件W进行照明的方式配置有多个检查照明部32。并且，能够一边利用旋转机构24使工件W旋转并且利用检查照明部32对工件W进行照明，一边利用多个检查相机31从各种方向拍摄工件W。这多个图像数据被向控制单元5发送，通过控制单元5执行工件W的检查。
保持如此被检查后的工件W的保持台21A(或21B)如上述那样通过位置切换机构26从检查位置PI转移到预对准位置PA。并且，通过卸载单元4从保持台21A(或21B)输出检查完毕的工件W。此外，卸载单元4基本上与装载单元1相同。也就是说，卸载单元4具有暂时收容检查完毕的工件W的工件收容部(省略图示)、工件检测传感器41(图2)以及卸载机42(图2)，根据来自控制单元5的动作指令将检查完毕的工件W从保持台21A(或21B)向工件收容部输送。
如图2所示，控制单元5由执行逻辑运算的众所周知的CPU(中央处理单元，CentralProcessing Unit)、存储有初始设定等的ROM(只读存储器，Read Only Memory)、暂时存储装置动作过程中的各种数据的RAM(随机存取存储器，Random Access Memory)等构成。控制单元5在功能方面具备运算处理部51、存储器52、驱动控制部53、外部输入输出部54、图像处理部55以及照明控制部56。
上述驱动控制部53对设置于装置各部分的驱动机构、例如装载机12、卡盘机构22等的驱动进行控制。外部输入输出部54输入来自装备于装置各部分的各种传感器类的信号，并对装备于装置各部分的各种致动器等输出信号。图像处理部55从对准相机27和检查相机31取入图像数据，进行二值化等图像处理。照明控制部56控制对准照明部28和检查照明部32的点亮和熄灭等。
上述运算处理部51具有运算功能，按照存储于上述存储器52的程序控制驱动控制部53、图像处理部55、照明控制部56等，从而执行接下来说明的一系列处理。
此外，图2中的附图标记6是作为与操作者之间的界面发挥功能的显示单元，与控制单元5连接，除了具有显示检查装置100的动作状态的功能之外，还具有由触摸面板构成并受理来自操作者的输入的作为输入终端的功能。另外，并不限定于该构成，也可以采用用于显示动作状态的显示装置、键盘、鼠标等输入终端。
接着，参照图1、图4至图7，对拍摄单元3的结构和动作进行说明。图4是表示拍摄单元的顶端拍摄机构的结构的图。图5是表示拍摄单元的上游拍摄机构的结构的图。图6是示意性地表示检查相机和检查照明部相对于齿轮的配设关系的图。图7是表示检查相机对齿轮进行拍摄的拍摄方向的图。如图1所示，拍摄单元3具有顶端拍摄机构3A、上游拍摄机构3B以及下游拍摄机构3C，能够对保持于保持台21A(或21B)并且向规定的旋转方向Dw旋转的工件W的齿轮Wb的各部位进行拍摄。
顶端拍摄机构3A利用9个检查照明部32从多方向以点状对规定的照明区域进行照明，并且利用3个检查相机31从多方向对工件W的齿轮Wb的齿部中的位于上述照明区域的齿部的顶端部、即齿尖部分Wb1(参照图7)进行拍摄，并将齿尖部分Wb1的图像(以下称为“顶端图像”)的图像数据向控制单元5发送。更详细而言，如图4所示，在顶端拍摄机构3A中，基座部33相对于拍摄单元3的主体部(省略图示)固定配置，并且，支承板34相对于该基座部33设置成沿与齿轮Wb的径向平行的移动方向Dr移动自由。也就是说，在基座部33沿移动方向Dr延伸设置有两根导轨(省略图示)，并且，在导轨上沿移动方向Dr移动自由地安装有滑动件(省略图示)。并且，在滑动件上固定有支承板34。另外，在支承板34连接有顶端驱动部35，该顶端驱动部35具有使支承板34相对于基座部33沿移动方向Dr移动而对其进行定位的功能。因此，若顶端驱动部35按照来自控制单元5的指令使支承板34沿移动方向Dr移动，则如接下来说明那样借助托架、安装臂等安装到支承板34的检查相机31和检查照明部32一体地沿移动方向Dr移动。由此，能够根据工件W的种类调整顶端拍摄机构3A的照明位置和拍摄位置。
在顶端拍摄机构3A中，为了从径向外侧的多方向拍摄齿轮Wb的齿尖部分Wb1，3个检查相机31在旋转机构24的旋转轴(图9中的附图标记AX3)的轴向上配置于互不相同的位置，如图7所示那样拍摄方向Da～Dc分别不同。此外，为了区别顶端拍摄机构3A中的检查相机31来进行说明，以下，如图6和图7所示，适当将拍摄方向Da相对于水平方向Ha倾斜了角度θa(例如5゜)的检查相机31称为“检查相机31a”，将倾斜了角度θb(例如45゜)的检查相机31称为“检查相机31b”，将大致正交的检查相机31称为“检查相机31c”。
像这样检查相机31a～31c具有互不相同的拍摄方向Da～Dc，但焦点位置FA一致，而且以位于齿轮Wb的节圆PC上的方式通过顶端驱动部35而在移动方向Dr上被定位。因而，能够从侧方、斜方以及上方这3个方向高精度地拍摄齿轮Wb的齿尖部分Wb1。
另外，在本实施方式中，为了从径向外侧拍摄位于上述焦点位置FA的齿尖部分Wb1，从径向外侧的多方向对齿轮Wb的齿尖部分Wb1进行照明。更具体而言，将检查照明部32分成3个群组(侧方照明群组、斜方照明群组以及上方照明群组)，并且，在各群组中将检查照明部32沿着旋转方向Dw分开规定的角度间隔地配置。此外，为了区别顶端拍摄机构3A中的检查照明部32来进行说明，以下，适当将属于侧方照明群组的3个检查照明部32分别称为“检查照明部32a”、“检查照明部32b”、“检查照明部32c”，将属于斜方照明群组的3个检查照明部32分别称为“检查照明部32d”、“检查照明部32e”、“检查照明部32f”，将属于上方照明群组的3个检查照明部32分别称为“检查照明部32g”、“检查照明部32h”、“检查照明部32i”。
检查照明部32a～32i能够利用控制单元5的照明控制部56分别独立地点亮和熄灭，如图6的上栏所示，任一检查照明部32a～32i都以点状对检查相机31a～31c的焦点位置FA的附近进行照明。此外，在本实施方式中，任一检查照明部32a～32i都从检查相机31a～31c的光轴偏离而将照明光向齿轮Wb照射，但也可以构成为，一部分照明光与检查相机31a～31c的光轴同轴地照射齿轮Wb。针对这点，在接下来说明的上游拍摄机构3B和下游拍摄机构3C中也是同样的。
上游拍摄机构3B能够拍摄上游壁面、也就是说上游齿面Wb3(参照图7)，该上游齿面Wb3从在旋转方向Dw上与齿尖部分Wb1的上游侧相邻的齿根部分Wb2(参照图7)的底部连至该齿尖部分Wb1的顶端(齿顶)。而且，下游拍摄机构3C能够拍摄下游壁面、也就是说下游齿面Wb5，该下游齿面Wb5从在旋转方向Dw上与齿尖部分Wb1的下游侧相邻的齿根部分Wb4(参照图7)的底部连至该齿尖部分Wb1的顶端(齿顶)(参照图7)。上游拍摄机构3B和下游拍摄机构3C的拍摄对象不同，但基本结构相同，因此，以下，参照附图详细论述上游拍摄机构3B的结构和动作，对于下游拍摄机构3C，标注相同或相当的附图标记而省略结构的说明。
上游拍摄机构3B如图6所示那样隔着工件W配置于顶端拍摄机构3A的相反侧。在上游拍摄机构3B中，如图5所示，设置有6个检查照明部32，并且，设置有两个检查相机31。并且，利用检查照明部32从多方向以点状对规定的照明区域进行照明，并且，利用两个检查相机31从多方向拍摄工件W的齿轮Wb的齿部中的位于上述照明区域的齿部的上游齿面Wb3(参照图7)，并将上游齿面Wb3的图像(以下称为“上游齿面图像”)的图像数据向控制单元5发送。
更详细而言，如图5所示，在上游拍摄机构3B中，基座部36相对于拍摄单元3的主体部(省略图示)固定配置，并且，可动板37相对于该基座部36设置成，沿着与顶端拍摄机构3A中的检查相机31a～31c和检查照明部32a～32i的移动方向Dr正交的正交方向Do移动自由。该可动板37如图5所示那样被加工成俯视呈扇形状，具有以之后说明的焦点位置FB为曲率中心的弯曲形状。并且，支承板38相对于可动板37设置成，以焦点位置FB为转动中心沿转动方向Dp转动自由。也就是说，在基座部36上，两根导轨361、362沿着正交方向Do延伸设置，并且，在导轨361、362分别沿正交方向Do移动自由地安装有滑动件363、364。并且，在滑动件363、364上固定有可动板37。在该可动板37上设置有以焦点位置FB为曲率中心的弯曲形状的导轨371、372，并且，在导轨371、372上，沿着导轨371、372移动自由地安装有滑动件(省略图示)。并且，在滑动件上固定有支承板38。因而，支承板38沿正交方向Do移动自由，并且以焦点位置FB为转动中心转动自由。
另外，在上游拍摄机构3B中设置有上游驱动部39，该上游驱动部39具有：移动部39a，其使可动板37相对于基座部36沿正交方向Do移动；和转动部39b，其使支承板38相对于可动板37绕焦点位置FB转动。因此，若上游驱动部39按照来自控制单元5的指令使支承板38沿正交方向Do移动、另外使支承板38以焦点位置FB为转动中心转动，则如接下来所说明那样借助托架、安装臂等安装到支承板38的检查相机31和检查照明部32一体地沿正交方向Do和转动方向Dp被定位。由此，能够根据工件W的种类调整上游拍摄机构3B的照明位置和拍摄位置。
在上游拍摄机构3B中，如图6所示，为了从节圆PC的切线方向外侧的多方向拍摄齿轮Wb的上游齿面Wb3，两个检查相机31在旋转机构24的旋转轴(图9中的附图标记AX3)的轴向上配置于互不相同的位置，拍摄方向Dd、De分别不同。此外，为了区别上游拍摄机构3B中的检查相机31来进行说明，以下，如图6和图7所示，适当将拍摄方向Dd相对于水平方向Hb倾斜了角度(例如5゜)的检查相机31称为“检查相机31d”，将倾斜了角度(例如45゜)的检查相机31称为“检查相机31e”。
这样，检查相机31d、31e具有互不相同的拍摄方向Dd、De，但焦点位置FB一致，而且利用上游驱动部39(＝移动部39a+转动部39b)以位于齿轮Wb的节圆PC上的方式在正交方向Do和转动方向Dp上被定位。因而，能够从节圆PC的切线方向外侧对上游齿面Wb3从侧方和斜方这两个方向高精度地进行拍摄。
另外，在本实施方式中，为了从切线方向外侧拍摄位于上述焦点位置FB的上游齿面Wb3，从切线方向外侧的多方向对齿轮Wb的上游齿面Wb3进行照明。更具体而言，将检查照明部32分成两个群组(侧方照明群组和斜方照明群组)，并且，在各群组中将检查照明部32沿着旋转方向Dw分开规定的角度间隔地配置。此外，为了区别上游拍摄机构3B中的检查照明部32来进行说明，以下，适当将属于侧方照明群组的3个检查照明部32分别称为“检查照明部32j”、“检查照明部32k”、“检查照明部32l”，将属于斜方照明群组的3个检查照明部32分别称为“检查照明部32m”、“检查照明部32n”、“检查照明部32o”。
检查照明部32j～32o能够通过控制单元5的照明控制部56而分别独立地点亮和熄灭，但如图6的上栏所示，任一检查照明部32j～32都以点状对检查相机31d、31e的焦点位置FB的附近进行照明。此外，在本实施方式中，任一检查照明部32j～32o都从检查相机31d、31e的光轴偏离而将照明光向上游齿面Wb3照射，但也可以构成为，一部分照明光与检查相机31d、31e的光轴同轴地照射上游齿面Wb3。
图8是表示由图1所示的检查装置进行的工件的检查动作的流程图。另外，图9是示意性地表示检查动作的图。此外，在图9中，为了明确地区别保持台21A、21B的动作，对保持台21B和由该保持台21B保持的工件W标注了点。
在该检查装置100中，运算处理部51按照预先存储到控制单元5的存储器52的检查程序，控制装置各部分而执行以下的动作。在此，参照图8和图9，着眼于1个工件W来说明对该工件W所执行的各种动作。若如图9的(a)栏所示那样工件W未存在于位于预对准位置PA的保持台21A、而且利用工件检测传感器11确认了未检查的工件W收容于装载单元1的工件收容部这一情况，则控制单元5开始工件W向保持台21A的装载(步骤S1)。在该装载工序中，装载机12把持工件收容部的未检查工件W，将其从装载单元1向保持台21A输送。此外，在本实施方式中，为了顺利地进行装载工序和之后的偏心的检测工序，在工件W向保持台21A的输送前，如图9的(a)栏所示那样利用水平定位机构23使卡盘机构22的中心轴AX2与马达241的旋转轴AX3一致，并且，使3根可动部件221～223相互分开而进行工件W的接收准备。
若利用装载机12将工件W输送到了保持台21A，则卡盘机构22如上述那样使3根可动部件221～223相互接近移动来夹持工件W的轴部Wa的一部分而把持工件W。更详细而言，在装载动作中，可动部件221～223相互接近移动，可动部件221～223的各上端面和突起部件225与轴部Wa的台阶部位卡合，在使卡盘机构22的中心轴AX2与轴部Wa的轴芯一致的同时保持工件W(参照图9的(b)栏)。这样一来，装载工序完成，在该完成时间点，马达241的旋转轴AX3、卡盘机构22的中心轴AX2以及轴部Wa的轴芯一致。然而，在通过锻造、铸造处理制造成的工件W中，存在例如像图9的(b)栏所示那样齿轮Wb的对称轴AX4从轴部Wa的轴芯偏离、产生工件W相对于马达241的偏心的情况。
因此，在本实施方式中，利用对准照明部28(图2)对未检查工件W进行照明，并且，一边利用保持台21A的马达241使未检查工件W旋转一边利用对准相机27拍摄齿轮Wb，将其图像数据存储于存储器52(步骤S2)。
在该拍摄完成后，利用回转驱动部262进行从第1位置向第2位置的切换。即，回转驱动部262使支承板261绕回转轴AX1回转180゜，由此，如图9的(c)栏所示那样保持未检查的工件W的保持台21A从预对准位置PA移动到检查位置PI，并且，利用升降部254使工件W移动到能够利用拍摄单元3拍摄的高度位置(步骤S3)。
另外，在本实施方式中，与上述移动并行地从存储器52读出工件W的图像数据，检测工件W相对于旋转机构24(马达241)的偏心(在本实施方式中，相当于包括偏离量Δ和偏离方向的信息)(步骤S4)，接着该步骤之后，进行保持台21A处的偏心校正(步骤S5)。关于该偏心校正，利用水平定位机构23使卡盘机构22移动，以消除在上述步骤S4中检测到的偏心。由此，如图9的(c)栏所示，在保持台21A到达了检查位置PI的时间点或者到达前后，齿轮Wb的对称轴与马达241的旋转轴一致，能够立即开始工件拍摄工序(步骤S6)。
在该步骤S6中，定位到检查位置PI的保持台21A的旋转机构24工作，开始工件旋转。此时，保持到保持台21A的工件W是接受了上述偏心校正的、所谓的定心状态，绕对称轴AX4旋转。另外，与其旋转相对应地，多个检查照明部32点亮而从多个方向对旋转中的工件W进行照明。此外，在此，在工件旋转后使检查照明部32点亮，但点亮时刻并不限定于此，也可以与旋转开始同时或者在旋转开始前开始检查照明部32的点亮。
在这样进行工件W的旋转和照明的期间，多个检查相机31从各种方向拍摄工件W，将从多个方向拍摄的工件W的图像的图像数据向控制单元5发送。即，顶端拍摄机构3A的检查相机31a～31c从径向外侧的侧方、斜方以及上方这3个方向拍摄齿轮Wb的齿尖部分Wb1。另外，上游拍摄机构3B的检查相机31d、31e从节圆PC的切线方向外侧从侧方和斜方这两个方向拍摄上游齿面Wb3。而且，下游拍摄机构3C的检查相机31f、31g从节圆PC的切线方向外侧从侧方和斜方这两个方向拍摄下游齿面Wb5。这样一来，作为工件W的图像，多角度地取得顶端图像、上游齿面图像以及下游齿面图像，这些图像数据被向控制单元6发送。另一方面，在控制单元5中，将上述图像数据存储于存储器52，在以下的时刻基于该图像数据进行工件W的检查。
在这样的图像取得后，在保持台21A中使工件旋转停止，在拍摄单元3中使检查照明部32熄灭。另外，回转驱动部262使支承板261绕回转轴AX1反转回转180゜，由此，保持台21A维持保持着检查完毕的工件W的状态从检查位置PI移动到预对准位置PA，并且，工件W利用升降部254移动到本来的高度位置(步骤S7)。与该工件W的移动并行地，控制单元5从存储器52读出图像数据，基于工件图像(＝顶端图像+上游齿面图像+下游齿面图像)对在齿轮Wb是否存在伤痕、缺陷等进行判定，对保持到保持台21A的工件W进行工件检查(步骤S8)。
返回到预对准位置PA的工件W在由卸载机42把持之后，通过由可动部件221～223进行的把持的解除而被从保持台21A交接到卸载机42。继该交接之后，卸载机42将工件W向卸载单元4输送，向工件收容部(省略图示)输送(步骤S9)。上述的一系列的工序(步骤S1～S9)通过保持台21A、21B而交替地反复进行。
如以上那样，在本实施方式中，为了拍摄工件W的齿尖部分Wb1的顶端(齿顶)、上游齿面Wb3以及下游齿面Wb5，分别设置有专用的顶端拍摄机构3A、上游拍摄机构3B以及下游拍摄机构3C，单独地取得顶端图像、上游齿面图像以及下游齿面图像。因而，对于在利用单一相机拍摄上游齿面图像和下游齿面图像的现有技术中比较困难的工件W，也能够可靠地取得上游齿面图像和下游齿面图像。另外，与利用单一相机一次性地拍摄顶端图像、上游齿面图像以及下游齿面图像的现有技术相比，能够清晰地拍摄各图像。并且，基于这些图像检查工件W，因此，能够高精度地检查各种工件W。
另外，在上述实施方式中，针对每个拍摄对象物使拍摄方向不同。也就是说，对于顶端拍摄机构3A，以从工件W的径向外侧拍摄齿尖部分Wb1的顶端的方式配置，而对于上游拍摄机构3B和下游拍摄机构3C，以从节圆PC的切线方向外侧分别拍摄齿面Wb3、Wb5的方式配置。因此，能够可靠地拍摄顶端图像、上游齿面图像以及下游齿面图像，能够提高检查精度。
另外，在上述实施方式中，在顶端拍摄机构3A、上游拍摄机构3B和下游拍摄机构3C的任一个中，都使检查相机31的焦点位置位于节圆PC上。因此，能够以聚焦状态拍摄顶端图像、上游齿面图像以及下游齿面图像，能够提高检查精度。
另外，上游拍摄机构3B以焦点位置FB为转动中心沿着工件W的旋转方向Dw转动自由。因而，通过利用转动部39b使上游拍摄机构3B沿着转动方向Dp转动，能够使拍摄方向Df、Dg与齿面Wb3的面法线的朝向相对应。其结果，能够利用上游拍摄机构3B始终从恰当的方向拍摄上游齿面图像，能够良好地拍摄上游齿面图像。针对这点，对下游拍摄机构3C也是同样的。
另外，在顶端拍摄机构3A、上游拍摄机构3B以及下游拍摄机构3C的任一个中，都使多个检查相机31在旋转机构24的旋转轴AX3的轴向上配置于互不相同的位置，从互不相同的拍摄方向拍摄工件W。通过如此从多方向拍摄工件W，能够应对各种工件W，能够提高检查装置100的通用性。
另外，如图6所示，上游拍摄机构3B和下游拍摄机构3C隔着工件W配置于顶端拍摄机构3A的相反侧，因此，能够设置多个检查相机31和检查照明部32，能够高精度地检查各种工件W。
而且，在上述实施方式中，检查相机31a～31g均在铅垂方向上配置于比节圆PC高的位置，而且拍摄方向Da～Dg均朝向下方。也就是说，检查相机31a～31g均以受光面(省略图示)朝向下方的状态设置。因此，能够有效地抑制尘埃、尘土等向受光面附着，能够良好地进行工件W的拍摄，并且获得高的维护性。
如上述那样，在本实施方式中，齿轮Wb的齿尖部分Wb1、齿根部分Wb2、上游齿面Wb3、齿根部分Wb4以及下游齿面Wb5分别相当于本发明的“凸部”、“与凸部的上游侧相邻的凹部”、“上游壁面”、“与凸部的下游侧相邻的凹部”以及“下游壁面”的一个例子，上游齿面图像和下游齿面图像分别相当于本发明的“上游壁面图像”和“下游壁面图像”的一个例子。另外，检查相机31a～31c相当于本发明的“顶端拍摄部”的一个例子，检查相机31d、31e相当于本发明的“上游拍摄部”的一个例子，检查相机31f、31g相当于本发明的“下游拍摄部”的一个例子。另外，控制单元5的运算处理部51作为本发明的“检查部”发挥功能。另外，节圆PC相当于本发明的“上游侧轨迹”和“下游侧轨迹”的一个例子，焦点位置FB、FC分别相当于本发明的“上游焦点位置”和“下游焦点位置”的一个例子。
此外，本发明并不限定于上述的实施方式，只要不脱离其主旨，就能够在上述的实施方式以外进行各种变更。例如，在上述实施方式中，使用了节圆PC作为通过工件W的旋转而上游齿面Wb3所描绘的上游侧轨迹，但对于上游侧轨迹，并不限定于此，也可以使用例如上游齿面Wb3的任意一点所描绘的轨迹。针对这点，在下游侧轨迹中也是同样的。另外，在上述实施方式中，作为本发明的“上游侧轨迹”和“下游侧轨迹”，共通地使用了节圆PC，但自不待言，也可以使用互不相同的轨迹。
另外，在上述实施方式中，将具有齿轮Wb的工件W设为检查对象，但工件W的种类并不限定于此，在本发明的“工件”中包含如下所有工件，这些工件具有为绕对称轴旋转对称的形状且周期性反复地设置有凸部和凹部的外周部。
另外，在上述实施方式中，构成为利用3根可动部件221～223保持工件W，但工件W的保持形态、保持方式是任意的。另外，在上述实施方式中，将本发明适用于使两个保持台21A、21B交替地位于预对准位置PA而检测偏心的检查装置100，但也能够将本发明适用于具有单一或者3个以上的保持台的检查装置。另外，也能够将本发明适用于例如将检查相机31c兼用作对准相机而在检查位置处检测偏心的装置。
另外，在上述实施方式中，顶端拍摄机构3A、上游拍摄机构3B以及下游拍摄机构3C中的检查相机31的设置台数分别成为“3台”、“2台”和“2台”，但各设置台数并不限定于此，分别设置至少一台以上即可。另外，针对这点，检查照明部32的设置台数也与检查相机31同样地，在顶端拍摄机构3A、上游拍摄机构3B和下游拍摄机构3C分别设置至少一台以上即可。
另外，在上述实施方式中，将多个检查照明部32一次性地点亮，但也可以使工件W旋转多次，并且对每旋转1圈而点亮的检查照明部32进行切换来进行拍摄，由此，能够以各种照明条件取得顶端图像、上游齿面图像以及下游齿面图像，能够强调地拍摄各种外观上的缺陷。
而且，基于顶端图像、上游齿面图像以及下游齿面图像的检查方法可采用一直以来经常使用的方法，例如可以将合格品的图像预先登记于存储器52，利用与合格品图像之间的比较来进行检查。另外，也可以进行基于顶端图像、上游齿面图像以及下游齿面图像所包含的特征量的检查，或使用机器学习。
以上，按照特定的实施例说明了发明，但该说明并不意图以限定性的意思解释。只要参照发明的说明，与本发明的其他实施方式同样地，所公开的实施方式的各种变形例对精通该技术的人员而言得以明确。所以，应认为所附的权利要求书在不脱离发明的真正范围的范围内包括该变形例或实施方式。
工业实用性
本发明能够适用于检查如下工件的所有检查技术，该工件具有为绕对称轴旋转对称的形状且周期性反复地设置有凸部和凹部的外周部。
附图标记说明
3A：顶端拍摄机构
3B：上游拍摄机构
3C：下游拍摄机构
5：控制单元(检查部)
21A、21B：保持台
31a～31c：检查相机(顶端拍摄部)
31d、31e：检查相机(上游拍摄部)
31f、31g：检查相机(下游拍摄部)
39b：转动部
51：运算处理部(检查部)
100：检查装置
AX3：(马达241的)旋转轴
AX4：对称轴
Dw：(工件的)旋转方向
FB：(上游)焦点位置
FC：(下游)焦点位置
PC：节圆(上游侧轨迹、下游侧轨迹)
W：工件
Wb1：齿尖部分(凸部)
Wb2、Wb4：齿根部分(凹部)
Wb3：上游齿面(上游壁面)
Wb5：下游齿面(下游壁面)

Claims (15)

1.一种检查装置，对工件进行检查，该工件具有为绕对称轴旋转对称的形状且周期性反复地设置有凸部和凹部的外周部，该检查装置的特征在于，具备：
保持台，其一边保持所述工件一边在使所述对称轴与旋转轴一致的状态下使所述工件绕所述旋转轴旋转；
顶端拍摄机构，其拍摄旋转着的所述工件的所述凸部的顶端；
上游拍摄机构，其拍摄上游壁面，该上游壁面从在所述工件的旋转方向上与所述凸部的上游侧相邻的所述凹部的底部连至所述凸部的顶端；
下游拍摄机构，其拍摄下游壁面，该下游壁面从在所述旋转方向上与所述凸部的下游侧相邻的所述凹部的底部连至所述凸部的顶端；以及
检查部，其基于由所述顶端拍摄机构、所述上游拍摄机构以及所述下游拍摄机构拍摄到的图像检查所述工件，
所述顶端拍摄机构具有：
顶端拍摄部，其从所述工件的径向外侧拍摄所述凸部的顶端；和
多个顶端照明部，其从所述工件的径向外侧从互不相同的方向对所述顶端拍摄部的焦点位置的附近进行照明，
在所述顶端拍摄机构中，所述工件每旋转1圈而对点亮的所述顶端照明部进行切换并基于所述顶端拍摄部进行所述凸部的顶端的拍摄，
所述上游拍摄机构具有：
上游拍摄部，其从所述上游壁面通过所述工件的旋转而描绘的上游侧轨迹的切线方向外侧，使上游焦点位置位于所述上游侧轨迹上而拍摄所述上游壁面；和
多个上游照明部，其从所述上游侧轨迹的切线方向外侧从互不相同的方向对所述上游焦点位置的附近进行照明，
在所述上游拍摄机构中，所述工件每旋转1圈而对点亮的所述上游照明部进行切换并基于所述上游拍摄部进行所述上游壁面的拍摄，
所述下游拍摄机构具有：
下游拍摄部，其从所述下游壁面通过所述工件的旋转而描绘的下游侧轨迹的切线方向外侧，使下游焦点位置位于所述下游侧轨迹上而拍摄所述下游壁面；和
多个下游照明部，其从所述下游侧轨迹的切线方向外侧从互不相同的方向对所述下游焦点位置的附近进行照明，
在所述下游拍摄机构中，所述工件每旋转1圈而对点亮的所述下游照明部进行切换并基于所述下游拍摄部进行所述下游壁面的拍摄。
2.根据权利要求1所述的检查装置，其特征在于，
所述上游拍摄机构具有多个所述上游拍摄部，
多个所述上游拍摄部在所述旋转轴的轴向上配置于互不相同的位置，以相对于所述上游焦点位置互不相同的角度进行拍摄。
3.根据权利要求1所述的检查装置，其特征在于，
所述上游拍摄机构具有上游转动部，该上游转动部以所述上游焦点位置为转动中心而沿着所述工件的旋转方向转动。
4.根据权利要求2所述的检查装置，其特征在于，
所述上游拍摄机构具有上游转动部，该上游转动部以所述上游焦点位置为转动中心而沿着所述工件的旋转方向转动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的检查装置，其特征在于，
所述下游拍摄机构具有多个所述下游拍摄部，
多个所述下游拍摄部在所述旋转轴的轴向上配置于互不相同的位置，以相对于所述下游焦点位置互不相同的角度进行拍摄。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的检查装置，其特征在于，
所述下游拍摄机构具有下游转动部，该下游转动部以所述下游焦点位置为转动中心而沿着所述工件的旋转方向转动。
7.根据权利要求5所述的检查装置，其特征在于，
所述下游拍摄机构具有下游转动部，该下游转动部以所述下游焦点位置为转动中心而沿着所述工件的旋转方向转动。
8.根据权利要求1至4、7中任一项所述的检查装置，其特征在于，
所述顶端拍摄机构具有多个对所述凸部的顶端进行拍摄的顶端拍摄部，
多个所述顶端拍摄部在所述旋转轴的轴向上配置于互不相同的位置，以互不相同的角度拍摄所述凸部的顶端。
9.根据权利要求5所述的检查装置，其特征在于，
所述顶端拍摄机构具有多个对所述凸部的顶端进行拍摄的顶端拍摄部，
多个所述顶端拍摄部在所述旋转轴的轴向上配置于互不相同的位置，以互不相同的角度拍摄所述凸部的顶端。
10.根据权利要求6所述的检查装置，其特征在于，
所述顶端拍摄机构具有多个对所述凸部的顶端进行拍摄的顶端拍摄部，
多个所述顶端拍摄部在所述旋转轴的轴向上配置于互不相同的位置，以互不相同的角度拍摄所述凸部的顶端。
11.根据权利要求1至4、7、9、10中任一项所述的检查装置，其特征在于，
所述上游拍摄机构和所述下游拍摄机构隔着所述工件配置于所述顶端拍摄机构的相反侧。
12.根据权利要求5所述的检查装置，其特征在于，
所述上游拍摄机构和所述下游拍摄机构隔着所述工件配置于所述顶端拍摄机构的相反侧。
13.根据权利要求6所述的检查装置，其特征在于，
所述上游拍摄机构和所述下游拍摄机构隔着所述工件配置于所述顶端拍摄机构的相反侧。
14.根据权利要求8所述的检查装置，其特征在于，
所述上游拍摄机构和所述下游拍摄机构隔着所述工件配置于所述顶端拍摄机构的相反侧。
15.一种检查方法，对工件进行检查，该工件具有为绕对称轴旋转对称的形状且周期性反复地设置有凸部和凹部的外周部，该检查方法的特征在于，具备如下工序：
一边保持所述工件一边在使所述对称轴与旋转轴一致的状态下使所述工件绕所述旋转轴旋转，同时利用顶端拍摄机构拍摄所述工件的所述凸部的顶端而取得顶端图像，利用上游拍摄机构拍摄上游壁面而取得上游壁面图像，利用下游拍摄机构拍摄下游壁面而取得下游壁面图像的工序，该上游壁面从在所述工件的旋转方向上与所述凸部的上游侧相邻的所述凹部的底部连至所述凸部的顶端，该下游壁面从在所述旋转方向上与所述凸部的下游侧相邻的所述凹部的底部连至所述凸部的顶端；以及
基于所述顶端图像、所述上游壁面图像以及所述下游壁面图像检查所述工件的工序，
所述顶端拍摄机构具有：
顶端拍摄部，其从所述工件的径向外侧拍摄所述凸部的顶端；和
多个顶端照明部，其从所述工件的径向外侧从互不相同的方向对所述顶端拍摄部的焦点位置的附近进行照明，
在所述顶端拍摄机构中，所述工件每旋转1圈而对点亮的所述顶端照明部进行切换并基于所述顶端拍摄部进行所述凸部的顶端的拍摄，
所述上游拍摄机构具有：
上游拍摄部，其从所述上游壁面通过所述工件的旋转而描绘的上游侧轨迹的切线方向外侧，使上游焦点位置位于所述上游侧轨迹上而拍摄所述上游壁面；和
多个上游照明部，其从所述上游侧轨迹的切线方向外侧从互不相同的方向对所述上游焦点位置的附近进行照明，
在所述上游拍摄机构中，所述工件每旋转1圈而对点亮的所述上游照明部进行切换并基于所述上游拍摄部进行所述上游壁面的拍摄，
所述下游拍摄机构具有：
下游拍摄部，其从所述下游壁面通过所述工件的旋转而描绘的下游侧轨迹的切线方向外侧，使下游焦点位置位于所述下游侧轨迹上而拍摄所述下游壁面；和
多个下游照明部，其从所述下游侧轨迹的切线方向外侧从互不相同的方向对所述下游焦点位置的附近进行照明，
在所述下游拍摄机构中，所述工件每旋转1圈而对点亮的所述下游照明部进行切换并基于所述下游拍摄部进行所述下游壁面的拍摄。
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