JP2001249060A - 重心検出装置および試験体検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】精度良く且つ容易に試験体の重心を検出するこ
とが可能な重心検出装置および該重心検出装置を利用し
た試験体検査装置を提供することを目的とする。 【解決手段】被試験体を積載する積載板と、該被試験体
の重心位置と該積載板の重心位置とが一致しない場合に
該積載板の重心を支点として傾くように該積載板を支持
する積載板支持手段と、該積載板の傾きを検知するため
の傾き検知手段と、該被試験体を移動させることにより
該積載板の傾きを水平に保持するように制御する傾き制
御手段と、から成ることを特徴とする重心検出装置、お
よび該重心検出装置と、該重心検出装置によって検出さ
れた被試験体の重心位置と被試験体の規格上の重心位置
とのずれ量を検出する位置ずれ検出手段と、該位置ずれ
検出手段により検出されたずれ量と予め設定した許容ず
れ量との比較を行う良不良判定手段と、で構成されるこ
とを特徴とする試験体検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重心検出装置およ
び試験体検査装置に関し、さらに詳しくは物体の重心を
精度良く且つ容易に試験体の重心を検出することのでき
る重心検出装置および試験体検査装置に関すものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、糸で被試験体を吊りバランスをみ
る重心計測方法が用いられていた。従来の方法では、手
動で作業を行わなければならず、その測定精度は良いも
のではなかった。

【０００３】また、試験体を積載する台の下方に複数の
荷重計を配置した装置を使用して、重心を測定する方法
も、広く用いられている。しかし、各荷重計の測定値か
ら重心を求めるために複雑な演算処理を行わなければな
らず、試験体の重量にあわせて荷重計を選定する必要が
あった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの欠
点を考慮し、精度良く且つ容易に試験体の重心を検出す
ることが可能な重心検出装置および該重心検出装置を利
用した試験体検査装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の重心検出装置
は、被試験体を積載する積載板と、該被試験体が該積載
板に積載されていない場合に該積載板を水平に保持し、
該被試験体の重心位置と該積載板の重心位置とが一致し
ない場合に該積載板の重心を支点として傾くように該積
載板を支持する積載板支持手段と、該積載板の傾きを検
知するための傾き検知手段と、該被試験体を移動させる
ことにより該積載板の傾きを水平に保持するように制御
する傾き制御手段と、から成ることを特徴とするもので
ある。

【０００６】本発明において、重心検出装置は、積載板
支持手段が、先端の尖った形状を持つ支持柱と、該支持
柱を固定する支持台と、該支持柱を中心とした円周上に
等角度で該支持台に設置した複数のばねとで構成され、
積載板の重心位置に設けた凹部と該支持柱先端を接触さ
せて用いることを特徴とするものである。

【０００７】本発明において、重心検出装置は、傾き検
知手段が、積載板重心位置を中心とした円周上の等角度
の複数位置における載置板との距離を測定する複数の変
位センサーと、該変位センサーの測定値をデジタル信号
に変換する変換器と、被試験体の積載前後の該デジタル
信号を用いて該積載板の傾き方向と傾き角度を演算する
演算装置と、で構成されることを特徴とするものであ
る。

【０００８】本発明において、重心検出装置は、傾き制
御手段が、被試験体を移動する手段と、該傾き検知手段
で検知した積載板の傾き方向と傾き角度を入力する手段
と、該積載板の傾き方向と傾き角度を制御量とし、該被
試験体の移動方向と移動量を操作量とし、該積載板の傾
きが水平となるようにフィードバック制御演算を行う制
御演算装置と、で構成されることを特徴とするものであ
る。

【０００９】また、本発明の試験体検査装置は、上記発
明の重心検出装置と、該重心検出装置によって検出され
た被試験体の重心位置と被試験体の規格上の重心位置と
のずれ量を検出する位置ずれ検出手段と、該位置ずれ検
出手段により検出されたずれ量と予め設定した許容ずれ
量との比較を行う良不良判定手段と、で構成されること
を特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明の重心検出装置の概略図で
ある。試験体１を積載する積載板２が、後述する積載板
支持手段により、該被試験体１が該積載板２に積載され
ていない場合には該積載板２を水平に保持し、該被試験
体１の重心位置と該積載板２の重心位置とが一致しない
場合に該積載板２の重心を支点として傾くように支持さ
れ、後述する傾き検知手段により、積載板２の傾き方向
と傾き角度が検知され、後述する傾き制御手段により、
積載板２が水平となるように積載板上の試験体１が移動
される。

【００１２】次に、前記積載板支持手段の一実施形態に
ついて説明する。先端が尖った形状を持つ支持柱３が、
支持台４上に垂直に固定される。さらに、支持台４上に
は、支持柱３を中心とする円周上に、等角度間隔で複数
のばね５が垂直に設置される。さらに、積載板２の積載
面とは反対の面の積載板２の重心位置に凹部が設けら
れ、この凹部が支持柱３の先端と接触するように積載板
２が配置される。

【００１３】以上の構成により、試験体１が積載された
ときに、積載板２の重心位置上に試験体１の重心が存在
しない場合には、積載板２の重心位置を支点として、試
験体１の重心側に傾くことになる。図６に、試験体１の
重心が図面左側にずれている場合の前記一実施形態の概
略図を示す。積載板２の傾く角度は、前記ばね５のばね
定数、前記ばね５の支持柱３からの距離、試験体１の重
心位置などにより決定される。

【００１４】以上で説明した一実施形態の構成以外であ
っても、積載板２の重心を支点として、積載板２が自由
に傾くことの出来るような装置であれば、いかなる装置
も使用可能である。

【００１５】次に、図１の本発明の重心検出装置の概略
図を用いて、傾き検知手段の一実施形態を説明する。前
記支持台４の支持柱３を中心とする円周上に、等角度間
隔で複数の変位センサー６が設置される。前記変位セン
サー６により、支持台４上の複数の地点での支持台４か
ら積載板２までの距離が測定される。測定された測定値
は、図示しない変換器によってデジタル信号に変換さ
れ、変換されたデジタル信号を用いて図示しない傾き演
算装置により積載板２の傾き方向と傾き角度が演算され
る。

【００１６】以上で説明した一実施形態の構成以外であ
っても、積載板２の傾き方向、傾き角度が検出できるよ
うな構成であれば良く、何ら限定されない。例えば、前
記の一実施形態では、変位センサー６を積載板２の下側
に設置したが、上方に設置する構成であっても構わな
い。

【００１７】前記変位センサーは非接触で測定を行うも
のであることが望ましいが、接触測定を行う変位センサ
ーを使用することも可能である。

【００１８】また、積載板２に傾斜角センサーを複数設
置し、傾き方向と傾き角度を検知する方法も可能であ
る。

【００１９】次に、図１の本発明の重心検出装置の概略
図を用いて、傾き制御手段の一実施形態を説明する。前
記傾き検知手段により検知された積載板２の傾き方向と
傾き角度が図示しない制御演算装置に入力され、該制御
演算装置によって該積載板２の傾き方向と傾き角度を制
御量とし、該被試験体１の移動方向と移動量を操作量と
し、該積載板２の傾きが水平となるように制御するため
のフィードバック制御演算が行われる。制御演算装置に
より演算された操作量は、積載板２上の試験体１を移動
させる移動装置７に送られ、積載板が水平となるまで制
御される。

【００２０】試験体１を移動させる移動装置７は、試験
体１を移動することが出来ればよく、何ら限定されな
い。試験体１の側面より試験体１を押し引きする装置
や、試験体１を吸着等の方法を用い吊り上げて水平移動
し積載板へ降ろす装置などが使用可能である。

【００２１】次に、本発明の試験体検査装置について説
明する。重量バランスを良品あるいは不良品の判定とす
る試験体は、その重心位置が常に規格で決められた位置
にあることが望ましい。本発明の試験体検査装置は、前
述した試験体の良否判定を行う装置である。

【００２２】図２は、試験体検査装置の概略図である。
前述した本発明の重心検出装置により、試験体１の重心
位置が検出される。図示しない後述する位置ずれ検出手
段８は、前記重心検出装置によって検出された試験体の
実際の重心位置から試験体の規格上の重心位置までの距
離をずれ量として検出する。図示しない良不良判定手段
は、位置ずれ検出手段８で検出したずれ量と予め設定し
た許容ずれ量とを比較し、試験体の良否判定を行う。

【００２３】図７は前記位置ずれ検出手段の一実施形態
の概略図である。位置ずれ検出手段は、前記重心検出装
置の積載板２の重心位置を中心として試験体１を撮影可
能な位置に固定されたカメラ９と、撮影された画像を処
理する画像演算処理装置で構成される。

【００２４】次に、前記位置ずれ検出手段がずれ量を検
出する方法を説明する。まず、試験体内の特定可能な複
数の位置、例えば試験体のエッジ、角など、から試験体
の規格上の重心位置までの距離が、重心位置情報として
前記画像演算処理装置に予め設定される。

【００２５】次に、前記画像演算処理装置は、撮影され
た画像中から前記特定可能な複数の位置を検出する。

【００２６】次に、前記画像演算処理装置は、前記検出
した特定可能な複数の位置と前記設定された重心位置情
報を用いて、試験体の規格上の重心位置が画像中のどこ
に位置するかを検出する。なお、試験体の実際の重心位
置は、前記カメラ９が積載板２を重心位置を中心に撮影
するように設置されていることにより、重心検出後に撮
影された画像の中心に存在する。

【００２７】次に、前記画像演算処理装置は、前記検出
された規格上の重心位置から画像の中心との距離を演算
し、ずれ量を検出する。以上が、前記位置ずれ検出手段
がずれ量を検出する方法である。

【００２８】位置ずれ検出手段は、前述した一実施形態
に限らず、前記ずれ量を検出することが可能であればな
んら限定されない。

【００２９】例えば、変位センサーを用いて試験体の位
置を特定し、ずれ量を演算により求める方法を用いる装
置も使用可能である。

【００３０】次に、良不良判定手段について説明する。
良不良判定手段は、位置ずれ検出手段により測定された
ずれ量と、予め設定した許容ずれ量の差分を演算装置に
より演算し、ずれ量が許容ずれ量より大きくなった場合
に、被試験体を不良と判定する。

【００３１】本発明の試験体検査装置に、不良品を製造
ラインから除去するための除去装置が付随している場合
には、該除去装置に前記良不良判定手段により判定され
た良不良を信号として送信することにより、自動で不良
品除去を行うことも可能である。

【００３２】

【実施例】本発明の重心検出装置を用いた試験体検査装
置の実施例を以下に説明する。

【００３３】実施例１ 図３は試験体１１の良品不良品を判定するための試験体
検査装置の部分斜視図、図４は積載板上方からの上面
図、図５は積載板を除いた支持台を上面から見た上面図
である。前記試験体検査装置は、ガラス板の検査を行う
ために設計した装置である。以下に試験体検査装置の構
成を説明する。

【００３４】円形の支持台１６の中心に高さ３０ｍｍで
先端が尖った形状を有する支持柱１３が垂直に固定され
る。さらに、高さ３０ｍｍの４個のばね１４が、図５に
示すごとく、支持柱１３を中心とする円周上に９０°間
隔で固定される。さらに、４個のばね１４の外側にそれ
ぞれ高さ２５ｍｍの矩形上のストッパー２５が固定され
る。

【００３５】さらに、４個の赤外線レーザー式変位セン
サー１５が、測定方向を垂直上方に向け、センサーヘッ
ドが支持台表面と水平となるように、図５に示すごと
く、支持柱１３を中心とする円周上に９０°間隔で、支
持台内部に埋め込み固定される。

【００３６】前記赤外線レーザー式変位センサー１５
は、赤外線レーザーを投光する投光部２３と対象物で反
射した光を受光する受光部２４により、対象物までの距
離を測定する。前記使用した赤外線レーザー式変位セン
サー１５は、測定基準距離３０ｍｍで測定範囲が２５ｍ
ｍから３０ｍｍであり、１μｍの分解能を有する。

【００３７】さらに、円形の積載板１２の下面の中心に
半径１ｍｍの半球状の凹部を設け、該積載板１２は前記
支持柱１３の先端に該凹部が接触するように設置され
る。

【００３８】さらに、積載板１２上に試験体１１が積載
され、水平平面状の４方向より試験体１１を移動させる
ことの出来る４組の移動装置２６が、図４に示すごと
く、支持柱１３を中心とする円周上に９０°間隔で固定
される。

【００３９】前記移動装置２６は、押し出しプレート１
７と、押し出し棒１８と、押し出し棒駆動装置１９と、
駆動装置支持台２０と、トラバース装置２１と、図示し
ないコントローラーで構成される。前記コントローラー
は、前記押し出し棒駆動装置１９と前記トラバース装置
２１の制御を行う。前記駆動装置支持台２０は、トラバ
ース装置２１によって、支持柱中心方向を前として前後
に移動する。また、押し出しプレート１７は、押し出し
棒駆動装置１９と押し出し棒１８により、支持柱中心方
向を前として前後に移動する。

【００４０】さらに、積載板１２の上方から支持柱１３
の中心軸上を中心として試験体１１を撮影するＣＣＤカ
メラ２２が図示しない方法で固定される。

【００４１】さらに、後述する処理を行うための図示し
ないコンピュータと試験体１１が良品であるか、あるい
は不良品であるか、を表示するための図示しないＣＲＴ
が設置される。以上が試験体検査装置の構成である。

【００４２】次にコンピュータが行う処理を説明する。
図示しないＡＤ変換器によってデジタル信号に変換され
た４組の前記赤外線レーザー式変位センサー１５の測定
値、すなわち支持台１６から積載板１２までの距離がコ
ンピュータに入力される。コンピュータは、入力された
測定値を用いて積載板１２の傾き方向と傾き角度を演算
する。

【００４３】さらに、前記演算した積載板１２の傾き方
向と傾き角度を制御量とし、４組の前記移動装置２６の
押し出し棒１８の押し引き量を操作量として、積載板１
２の傾き角度が０°となるようにフィードバック制御演
算を行い、４組の前記移動装置２６の押し出し棒１８の
押し引き量をコントローラーに送信する。

【００４４】コンピュータは、前述の積載板１２の傾き
方向と傾き角度を求める演算と押し出し棒１８の押し引
き量を求める演算を、積載板１２の傾き角度がコンピュ
ータに予め設定された角度より小さくなるまで繰り返し
行う。

【００４５】さらに、前記ＣＣＤカメラ２２により撮影
された画像が、画像情報としてコンピュータに入力され
る。また、試験体１１の画像から特定可能な複数の位
置、例えば試験体１１の四隅の位置、から試験体１１の
規格上の重心位置までの距離が、位置情報として予めコ
ンピュータに入力される。コンピュータは、前記画像情
報と前記位置情報を用いて、試験体１１の規格上の重心
位置が撮影された画像中のどの位置にあるかを演算し、
画像の中心と規格上の重心位置との距離を演算する。前
記演算された距離をずれ量とする。

【００４６】さらに、予め設定した許容ずれ量が、コン
ピュータに入力される。コンピューターは、前記ずれ量
と前記許容ずれ量の比較を行う。前記ずれ量が前記許容
ずれ量よりも大きい場合には、試験体１１が不良品であ
ると判定し、前記ずれ量が前記許容ずれ量よりも小さい
場合には、試験体１１が良品であると判定する。前記判
定結果は図示しないＣＲＴに表示される。以上がコンピ
ュータの行う処理である。

【００４７】次に、試験体の検査手順を説明する。ま
ず、積載板１２上に試験体１１が積載される。次に、前
記移動装置２６の４組の押し出しプレート１７が試験体
１１に接触するように駆動装置支持台２０を移動させ
る。

【００４８】次に、前述した方法で積載板１２の傾き方
向と傾き角度を検知し、積載板１２の傾きが水平となる
ように４組の移動装置２６の押し出し棒１８を押し引き
し、積載板１２の傾きが予め設定した角度より小さくな
った時点で、該押し出し棒１８の押し引きを終了する。

【００４９】次に、ＣＣＤカメラ２２により、試験体１
１の撮影を行い、前述した方法で試験体の良否判定を行
い、判定結果をＣＲＴに表示する。以上が試験体の検査
手順である。

【００５０】以上で説明した試験体検査装置により、試
験体の良否判定を行うことが可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の重心検出
装置によれば、試験体の重心を容易に精度良く検出する
ことが可能である。さらに本発明の試験体検査装置によ
れば、重量バランスを良品あるいは不良品の判定とする
試験体の、良不良判定を容易に行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の重心検出装置の概略図。

【図２】本発明の試験体検査装置の概略図。

【図３】本発明の試験体検査装置の実施の一態様を示す
部分斜視図。

【図４】本発明の試験体検査装置の実施の一態様を示す
積載板上方からの上面図。

【図５】本発明の試験体検査装置の実施の一態様を示す
積載板を除いた支持台上方からの上面図。

【図６】本発明の重心検出装置に重心が左にずれている
試験体を載せた場合の概略図。

【図７】本発明の試験体検査装置の位置ずれ検出手段の
一実施形態の概略図。

【符号の説明】

１ 試験体 ２ 積載板 ３ 支持柱 ４ 支持台 ５ ばね ６ 変位センサー ７ 移動装置 ８ 位置ずれ検出手段 ９ カメラ １１ 試験体 １２ 積載板 １３ 支持柱 １４ ばね １５ 赤外線レーザー式変位センサー １６ 支持台 １７ 押し出しプレート １８ 押し出し棒 １９ 押し出し棒駆動装置 ２０ 駆動装置支持台 ２１ トラバース装置 ２２ ＣＣＤカメラ ２３ 投光部 ２４ 受光部 ２５ ストッパー ２６ 移動装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被試験体を積載する積載板と、該被試験
   体が該積載板に積載されていない場合に該積載板を水平
   に保持し、該被試験体の重心位置と該積載板の重心位置
   とが一致しない場合に該積載板の重心を支点として傾く
   ように該積載板を支持する積載板支持手段と、該積載板
   の傾きを検知するための傾き検知手段と、該被試験体を
   移動させることにより該積載板の傾きを水平に保持する
   ように制御する傾き制御手段と、を備えてなることを特
   徴とする重心検出装置。
2. 【請求項２】 積載板支持手段が、先端が尖った形状を
   持つ支持柱と、該支持柱を固定する支持台と、該支持柱
   を中心とした円周上に等角度で該支持台に設置した複数
   のばねとで構成され、積載板の重心位置に設けた凹部と
   該支持柱先端を接触させて用いることを特徴とする請求
   項１記載の重心検出装置。
3. 【請求項３】 傾き検知手段が、積載板重心位置を中心
   とした円周上の等角度の複数位置における積載板との距
   離を測定する複数の変位センサーと、該変位センサーの
   測定値をデジタル信号に変換する変換器と、被試験体の
   積載前後の該デジタル信号を用いて該積載板の傾き方向
   と傾き角度を演算する傾き演算装置と、で構成されるこ
   とを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の重心
   検出装置。
4. 【請求項４】 傾き制御手段が、被試験体を移動する手
   段と、該傾き検知手段で検知した積載板の傾き方向と傾
   き角度を入力する手段と、該積載板の傾き方向と傾き角
   度を制御量とし、該被試験体の移動方向と移動量を操作
   量とし、該積載板の傾きが水平となるようにフィードバ
   ック制御演算を行う制御演算装置と、で構成されること
   を特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の重心検
   出装置。
5. 【請求項５】 前記請求項１記載の重心検出装置と、該
   重心検出装置によって検出された被試験体の重心位置と
   被試験体の規格上の重心位置とのずれ量を検出する位置
   ずれ検出手段と、該位置ずれ検出手段により検出された
   ずれ量と予め設定した許容ずれ量との比較を行う良不良
   判定手段と、で構成されることを特徴とする試験体検査
   装置。