JP2002139308A

JP2002139308A - 部品寸法測定装置

Info

Publication number: JP2002139308A
Application number: JP2000333742A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Yasumura; 恒雄安村
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-17
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: JP3822789B2

Abstract

(57)【要約】【課題】無端搬送体で搬送される部品の、搬送方向と
交叉する方向の寸法を安定した精度で測定することがで
きる寸法測定装置を提供すること。【解決手段】ターンテーブルの搬送面に載置されて搬
送される部品の、搬送面からの高さとして計測される寸
法を、ターンテーブル外周付近に搬送方向と直交する方
向に配置されたＣＣＤラインセンサを用いて測定する寸
法測定装置において、搬送面をその搬送方向に複数の領
域に分割し、搬送面の高さに対応する、ＣＣＤセンサの
画素（基準画素）を、分割した各領域毎に予め格納して
おく（基準画素テーブル）。測定の際には、前記基準画
素テーブルを参照して基準画素を選択し（Ｓ２３）、部
品を走査した結果（Ｓ２５、２６）得られるエッジ情報
と（Ｓ２７）、そのとき選択されている基準画素（Ｓ２
３）とから各寸法の割り出しのための処理を行う（Ｓ２
８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品の寸法測定装
置に関し、特に、周回走行する無端搬送体で搬送される
部品の、搬送方向と交叉する方向の寸法を、イメージセ
ンサを用いて測定する寸法測定装置に関する

【０００２】

【従来の技術】例えば、ねじ等の大量生産される部品
は、主要寸法が規格寸法に合致しているかどうかの検査
を行うために、その主要寸法を効率良く測定する必要が
ある。そこで、例えば、特公平４−１２８０３号公報に
は、ねじを搬送用ベルトで連続的に搬送し、搬送経路の
途中に配置された一次元イメージセンサで、その検出位
置を通過するねじの各部寸法を次々に測定する装置が開
示されている。

【０００３】図１１（ａ）は、そのような測定装置の概
略構成を示す図である。当該測定装置は、ねじＳの径方
向の寸法の他、ねじＳの軸方向の寸法、すなわち、全長
Ｌ、頭部Ｓ１の高さｈ、首下部Ｓ２の長さｌをその測定
対象としている。ここで、頭部高さｈは、頭部座面Ｓ３
からねじＳの上端（頭頂部）までの長さであり、首下長
さｌは、頭部座面Ｓ３からねじＳの下端までの長さであ
る。

【０００４】当該測定装置は、駆動側プーリ３５０と従
動側プーリ３６０の間に２本の搬送用ベルト３１０ａ、
３１０ｂを間隙をおいて平行に張架してなる搬送装置を
備えている。ねじＳは、本図に示すように、首下部Ｓ２
が前記間隙にはまり込み、頭部座面Ｓ３が両搬送用ベル
ト３１０ａ、３１０ｂの搬送面（外周面）に支持された
状態（引っ掛けられた状態）で矢印の向きに搬送され
る。

【０００５】搬送経路の途中には、ねじＳの軸方向各部
を検知する一次元イメージセンサ（不図示）が設けられ
ており、当該一次元イメージセンサは、その基準位置が
搬送用ベルト３１０ａ、３１０ｂの位置Ｐ、すなわち搬
送面の高さに合わせて配置されている。この状態で、一
次元イメージセンサをスキャンさせると、図１１（ｂ）
に示すように、ベルト位置Ｐ（基準位置）を境にして頭
部Ｓ１の高さｈと首下長さｌ、および全長Ｌに対応する
イメージセンサ出力信号が得られる。このイメージセン
サ出力信号は、ねじが１本通過する間に百ないし数百回
前後出力されるようになっており、ねじ１本分のデータ
の中で、ねじ頭頂部の位置でスキャンしたとみなされる
最大値のデータがねじの上記各部のデータとして採用さ
れる。

【０００６】これにより、連続して搬送されるねじの各
部を次々に測定することが可能となり、効率良く測定す
ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記測
定装置では、搬送用ベルトの厚みがその長手方向（走行
方向）に不均一であると、搬送面が上下に変位してしま
う。その結果、一次元イメージセンサの前記基準位置と
現実の搬送面の位置とがずれてしまい、基準位置に基づ
いて演算される頭部高さｈと首下長さｌとに誤差が生じ
てしまう。このため、上記測定装置では、全長Ｌはとも
かく、頭部高さｈと首下長さｌの測定精度が不安定にな
ってしまうといった問題が生じるおそれがある。

【０００８】本発明は、上記した課題に鑑み、無端搬送
体で搬送される部品の、搬送方向と交叉する方向の寸法
を安定した精度で測定することができる寸法測定装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る部品寸法測定装置は、イメージセンサ
を有し、周回走行する無端搬送体の搬送部位で支持さ
れ、前記イメージセンサの検出位置を通過する部品を検
出して、搬送方向と交叉する方向の部品寸法を測定する
部品寸法測定装置であって、周回走行に伴い、前記検出
位置において、搬送方向と交叉する方向に周期的に変位
する前記搬送部位の位置に応じて、部品寸法の測定基準
となるイメージセンサの基準画素を選択する基準画素選
択手段と、前記イメージセンサにおいて、前記部品の輪
郭の一点を検出した検出画素と、当該検出が行なわれた
際に前記基準画素選択手段が選択している基準画素とか
ら前記部品寸法を割り出す寸法割出手段とを備えたこと
を特徴とする。

【００１０】また、前記基準画素選択手段は、前記搬送
部位の、走行方向複数の領域に分割された各領域と各領
域毎に定められた基準画素とを対応付けて記憶する記憶
部と、前記検出位置をどの領域が通過しているのかを特
定する特定部と、前記特定部が特定する領域が更新され
ると、前記記憶部から更新後の領域に対応する基準画素
を読み出し、これを部品寸法の測定に用いる基準画素に
選択する選択部とを有することを特徴とする。

【００１１】さらに、前記部品寸法測定装置は、前記搬
送部位を搬送面とし、当該搬送面で部品を載置支持して
部品を搬送する部品寸法測定装置であって、前記基準画
素手段は、さらに、部品寸法の測定に先立ち、部品が載
置されていない状態の前記搬送面を前記イメージセンサ
に前記各領域ごとに複数回検出させ、各領域において搬
送面を検出した画素の内、最も低い位置を示す画素を基
準画素として前記記憶部に記憶させる基準画素選定部を
有することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をねじ検査装置に適
用した場合を例にとって説明する。当該ねじ検査装置
は、ねじの主要寸法を計測して、良品・不良品判定を行
い、その選別を行う装置である。ねじの測定対象となる
箇所は、図１に示すように、軸方向の寸法として全長、
頭厚および首下長さ、軸方向と直交する方向の寸法とし
て頭径、ねじ外径および谷径である。なお、図１は、後
述する搬送部で搬送されるねじを断面で表した図であ
る。

【００１３】図２は、実施の形態に係るねじ検査装置１
の概略構成を示す斜視図である。本図に示すように、当
該ねじ検査装置１は、ねじを供給する供給部１０、供給
されたねじを搬送する搬送部２０、搬送されるねじを検
出する検出部３０、検出されたねじの良品・不良品判定
を行うコントローラ４０、および、ねじを良品と不良品
とに振り分ける選別部５０とから構成される。

【００１４】供給部１０は、ホッパ内にばら積されたね
じを整列しながら送り出す、振動式の第１パーツフィー
ダ１１と、第１パーツフィーダから送り出されたねじ
を、直線的に移送する、同じく振動式の第２パーツフィ
ーダ１２とからなり、第２パーツフィーダ１２から送り
だされるねじは、その頭部を下方に向けた倒立状態で、
搬送部２０の後述するターンテーブル２１上に間隔をも
って載置される。

【００１５】搬送部２０は、ターンテーブル２１と当該
ターンテーブル２１を図中の矢印Ａの向きに等速で回転
駆動するモータ（以下、「搬送モータ」と言う。）２２
とを有している。ターンテーブル２１は、円盤の中央部
分が同心円状にくり貫かれた形状をしており、リング状
に残存する外周部（以下、「搬送リング」と言う。）２
１ａの上面がねじの搬送面２１ｂとなる。ねじは、前記
第２のパーツフィーダ１２によって、ターンテーブル２
１の回転中心から距離Ｒ（本例では、Ｒ＝１３６mm）の
位置に載置され、距離Ｒを半径とする円周上を搬送され
る。

【００１６】そして、前記搬送モータ２２の出力軸とタ
ーンテーブル２１の回転軸とは、減速機（不図示）を介
して連結されており、搬送モータ２２の出力軸には、そ
の回転角度を検出するためのロータリエンコーダ２３が
取付けられている。前記減速機の減速比は５０であり、
ロータリエンコーダ２３の分解能は２０４８[パルス／
回転]である。したがって、ターンテーブル２１の１回
転当たり、ロータリエンコーダ２３からは１０２４００
（＝２０４８×５０）個のパルス信号が出力されること
となる。

【００１７】検出部３０は、前記搬送リング２１ａの内
周側に設けられた光源３１と搬送リングの一部を挟んで
当該光源と対向して設けられた１次元イメージセンサカ
メラ３２とを有している。当該１次元イメージセンサと
してＣＣＤラインセンサ（以下、単に「ＣＣＤセンサ」
と言う。）３３が用いられており、当該ＣＣＤセンサ３
３は、その感光画素の配列方向が、搬送リング２１ａの
搬送面２１ｂと直交する方向、すなわち、搬送されるね
じの軸の方向と平行となる姿勢で設けられている。ま
た、ＣＣＤセンサ３３の画素数は２０４８であり、画素
ピッチは０．０１４mmである。

【００１８】ＣＣＤセンサ３３は、後述するタイミング
で走査を繰り返し、当該ＣＣＤセンサ３３の検出位置を
通過するねじを走査する。図３は、ＣＣＤセンサ３３に
おける走査結果の一例を示す模式図であり、同図（ａ）
は、図１に２点鎖線で示すＣの位置を走査したときの様
子であり、同図（ｂ）は、図１に２点鎖線で示すＤの位
置を走査したときの様子である。また、図３では、光源
からの光を遮るものがなく十分受光した画素（白画素）
を白丸で、ねじやターンテーブル２１（搬送リング２１
ａ）の陰になって受光量の微少な画素（黒画素）を黒丸
で表現している。なお、ＣＣＤセンサ３３における各画
素位置は画素番号（アドレス）で識別され、最上位の画
素３３１を１番として、最下位の画素３３２（２０４８
番）まで連番が付されている。

【００１９】検出部３０は、後述するように、所定番号
の画素から昇順に所定番号の画素まで検査し、白画素か
ら黒画素または黒画素から白画素に切り替わる位置（以
下、「エッジ位置」と言う。）を抽出する回路（以下、
「エッジ抽出回路」と言う。）３００（図５）を有して
いる。エッジ位置は、画素位置（画素番号）で特定し、
図３（ｃ）に示すように、例えば、白画素３３３から黒
画素３３４に切り替わる場合には、当該黒画素３３４を
エッジ画素とし、その画素位置をエッジ位置とする。一
方、例えば、黒画素３３５から白画素３３６に切り替わ
る場合には、当該白画素３３６をエッジ画素とし、その
画素位置をエッジ位置とする。すなわち、画素の状態が
切り替わった場合に、切り替わり後の画素をエッジ画素
とし、その位置（画素番号）をエッジ位置とするのであ
る。以上の定義から明らかなように、エッジ画素は、Ｃ
ＣＤセンサ３３の走査ライン上に存するねじ（被検出
体）の輪郭上の１点（輪郭点）を示すものである。

【００２０】また、ねじの測定箇所に応じて、１番から
２０４８番までの画素の内、１回の走査において利用す
る（検査する）画素の範囲を複数設定できるようになっ
ている。この範囲を、ゲートと言い、図４に示すよう
に、ねじの外径と谷径の測定にはゲート１が用いられ、
頭厚と全長と首下長さの測定にはゲート２が用いられ
る。

【００２１】なお、各ゲートは、2個の画素番号で定ま
り、画素番号の小さい方をゲート開始番号（GateSt
r）、画素番号の大きい方をゲート終了番号（GateEnd）
とする。ゲート１のゲート開始番号Gate1Strおよびゲー
ト終了番号Gate1End並びにゲート２のゲート開始番号Ga
te2Strおよびゲート終了番号Gate2Endは、以下のように
設定される。

【００２２】 Gate1Str＝TableData[m]−HeadThick−ScrLeg×２ … （１） Gate1End＝TableData[m]−HeadThick−HeadOffSet … （２） Gate2Str＝Gate1Str … （３） Gate2End＝TableData[m]−TableOffSet … （４）ここで、 TableData[m]：ターンテーブル２１のねじ搬送面２１ｂ
の高さの位置にある画素の番号。以下、この画素を「測
定基準画素」と言う。

【００２３】HeadThick：頭厚の規格値を画素の個数に
換算した値（整数）。すなわち、頭厚を画素ピッチで除
し、小数点以下を四捨五入した値。 ScrLeg：首下長さの規格値を画素の個数に換算した値
（整数）。算出方法は、HeadThickの場合と同様。

【００２４】HeadOffSet：不完全ねじ部長さの規格値を
画素の個数に換算した値。算出方法は、HeadThickの場
合と同様。 TableOffSet：ターンテーブル２１のねじ搬送面２１ｂ
からのオフセット値（整数）。ゲートが、ねじ頭部の一
部（少なくとも最大径部分）を含み、かつ、テーブル
（搬送リング）と被らないように設定される値。

【００２５】である。すなわち、ゲート１は、ＣＣＤセ
ンサ３３における走査結果の利用を、ねじの完全ねじ部
の範囲に限定するものであり、ゲート２は、ターンテー
ブル２１を除外し、ねじのほぼ全長の範囲に限定するも
のである。なお、上記HeadThick、ScrLeg、HeadOffSe
t、TableOffSetは、ねじの種類やサイズによって異なる
ものであり、各値を求めるのに必要な各規格値などは、
検査者によって、対応するねじ毎に、キーボード４４を
介して入力されるようになっている。

【００２６】また、上記TableData[m]は、ターンテーブ
ル２１をその回転軸を中心に等角度で１００の領域（ｍ
＝０〜９９）に分割した場合の各領域におけるねじ搬送
面２１ｂに対応する画素（測定基準画素）の番号であ
る。当該TableData[m]の求め方等については、後で詳述
する。図２に戻り、コントローラ４０は、ＣＣＤセンサ
３３の検出結果とロータリエンコーダ２３からの出力結
果をもとにねじ各部の寸法を割り出し、割り出した各寸
法とＲＯＭ４２（図５）に予め格納されている各寸法毎
の設定された公差範囲とを比較して良品・不良品判定を
行う。なお、各部寸法の割り出し方法については後述す
る。

【００２７】選別部５０は、ステッピングモータからな
る選別モータ５１の回転軸の先端部分に、４枚の羽根５
２ａ〜５２ｄが９０°の等間隔で設けられた構成の選別
機を有している。当該選別モータ５１は前記コントロー
ラ４０によって回転制御され、不良品と判定されたねじ
が、図２に示す状態で静止している羽根の位置に来るタ
イミングで９０°回転される。当該不良品は、当該羽根
によって掃き出され、搬送リング２１ａ外周側に設けら
れたシュート５３を介して不良品箱（不図示）に収容さ
れる。良品と判定されたねじは、選別機を通過し、搬送
方向下流側に設けられた衝立て５４によって塞き止めら
れて、搬送リング２１ａの外周側に転げ落ち、シュート
を介して良品箱（いずれも不図示）に収容される。

【００２８】図５は、ねじ検査装置の制御ブロック図を
示す。本図に示すように、エッジ抽出回路３００がＣＰ
Ｕバス３０１を介してコントローラ４０のＣＰＵ４１と
接続されており、当該ＣＰＵ４１はロータリエンコーダ
２３と選別モータ５１に接続されている。ＣＰＵ４１か
らＣＣＤセンサ３３に走査信号が出力されると、ＣＣＤ
センサ３３は、１ライン分の画素データを保持する。保
持された画素データは、不図示のクロック発生器から入
力されるクロック信号にしたがって、1番の画素のもの
から順にシリアルに出力される。画素データは、クロッ
ク信号の１パルスに付き１個出力され、出力された画素
データは、Ａ／Ｄ変換器３０２によって２５６（０〜２
５５）階調の濃度データに変換された上で、比較器３０
３に入力される。比較器３０３は、入力された濃度デー
タと、基準濃度レジスタ３０４に格納されている基準濃
度とを比較し、濃度データが基準濃度以上の場合は、
「１」を、濃度データが基準濃度未満の場合は「０」を
出力する。ここで、この「１」と「０」で現される情報
を２値情報と言い、２値情報が「１」の画素を白画素、
「０」の画素を黒画素とする。なお、基準濃度レジスタ
３０４には、初期値として、ＲＯＭ４２に格納されてい
る値がＣＰＵ４１によって書き込まれる。また、当該基
準濃度レジスタ３０４内の基準濃度は、コントローラ４
０のキーボード４４（図１）などを介して、変更するこ
とが可能である。

【００２９】比較器３０３から出力される２値情報は、
排他的論理和（以下、「Ex-OR」と言う。）素子３０５
の一方の入力端子に入力される。Ex-OR素子３０５のも
う一方の入力端子には、比較器３０３からの２値情報
が、１Dot Delay回路３０６によって１画素分遅延され
て入力される。その結果、比較器３０３から異なる状態
を示す２値情報が連続して出力されたとき、すなわち、
比較器３０３からエッジ画素の２値情報が出力されたと
きに、Ex-OR素子３０５から「１」（以下、「エッジ信
号」と言う。）が出力されることとなる。したがって、
Ex-OR素子３０５の出力を監視することによって、比較
器３０３から出力される２値情報に対応する画素がエッ
ジ画素か否かの判定を行うことができる。

【００３０】さらに、比較器３０３から出力される２値
情報は、そのまま、桁連結回路３０７を介して、エッジ
位置・エッジ個数抽出回路３０８に入力され、Ex-OR素
子３０５の出力結果は、スイッチ素子３０９を介して
（当該スイッチ素子３０９がオンの間）、エッジ位置・
エッジ個数抽出回路３０８に入力される。また、前記ク
ロック発生器から出力されるクロックパルスの数をカウ
ントするドットカウンタ３１０が設けられている。ドッ
トカウンタ３１０は、ＣＰＵ４１から走査信号が出力さ
れると、ＣＣＤセンサ３３から画像データを出力するた
めの前記クロック信号のパルス数を１から２０４８まで
カウントする。したがって、当該ドットカウンタ３１０
のカウント値が、比較器３０３から出力される２値情報
に対応する画素の画素番号となる。ドットカウンタ３１
０のカウント値は、比較器３１１と前記桁連結器３０７
に入力される。

【００３１】比較器３１１は、入力されるカウント値
（画素番号）と、ゲート開始レジスタ３１２に格納され
ているゲート開始番号（GateStr）およびゲート終了レ
ジスタ３１３に格納されているゲート終了番号（GateEn
d）とを比較し、入力カウント値（画素番号）が、ゲー
ト開始番号からゲート終了番号までの範囲にある間、前
記スイッチ素子３０９をオンし、それ以外の間は、スイ
ッチ素子３０９をオフする。

【００３２】桁連結器３０７は、ドットカウンタ３１０
から入力されるカウント値（画素番号）と比較器３０３
から入力される２値情報とを対応付けて、エッジ位置・
エッジ個数抽出回路３０８に出力する。エッジ位置・エ
ッジ個数抽出回路３０８は、Ex-OR素子３０５から前記
エッジ信号が出力されたときにドットカウンタ３１０か
ら出力されるカウント値（画素番号）と、比較器３０３
から出力される２値情報とをエッジ情報記憶ＲＡＭ３１
４に書き込む。

【００３３】図６（ａ）は、エッジ情報記憶ＲＡＭ３１
４を示す図である。エッジ情報記憶ＲＡＭ３１４は、０
〜６３のアドレスで識別される６４個の記憶領域を有し
ており、この内、０番の記憶領域はエッジ個数の記憶
に、１〜６３番の記憶領域は画素番号（エッジ位置）と
２値情報の記憶に用いられる。同図（ｂ）は、一つの記
憶領域を示す。当該記憶領域は、３２ビットの記憶容量
を有するが、本実施の形態では、下位１６ビットが使用
される。下位１６ビットの最上位ビット、すなわち、最
下位から第１６番目のビットＢ₁₅に前記２値情報が記憶
され、最下位から第１５番目までのビット列Ｂ₀〜Ｂ₁₄
に画素番号が記憶される。なお、アドレス０番も同様な
記憶領域であるが、前記したように、エッジの個数が記
憶されるだけである。

【００３４】エッジ位置・エッジ個数抽出回路３０８
は、桁連結器を介して入力される画素番号と２値情報の
内、上述したように、エッジ画素の画素番号と２値情報
のみをアドレス１番の記憶領域から順に書き込んでい
く。画素番号２０４８が入力されると、すなわち、１走
査が終了すると、当該走査におけるエッジの個数をアド
レス０番の記憶領域に書き込む。

【００３５】なお、図５において、点線で囲まれた部分
（以下、「ＲＡＭブロック」と言う。）は、本図に示す
他５個、合計６個設けられており、ゲート別に使い分け
られるが、本実施の形態では、ゲートは２つしか設定し
ないので、実際に使用するＲＡＭブロックは２個だけで
ある。また、ゲート１に用いるＲＡＭブロックをＲＡＭ
ブロック１、ゲート２に用いるＲＡＭブロックをＲＡＭ
ブロック２とする。

【００３６】以上のようにして、ＣＣＤセンサ３３の1
回の走査において、各ゲート内で検出されたエッジ位置
と2値情報およびエッジ個数が、各ゲート毎に割り当て
られたＲＡＭブロックのエッジ情報記憶ＲＡＭ３１４に
記憶されることとなる。コントローラ４０のＣＰＵ４１
は、ドットカウンタ３１０のカウント値から１走査が終
了したのを検知すると、各エッジ情報記憶ＲＡＭ３１４
から２値情報とエッジ位置とを読み出す。このとき、先
頭番地（０番地）のエッジ個数を参照することによっ
て、何番地まで読み出せばよいのかが分かるので、不必
要な読み出し処理を行わなくて済む。その結果、全ての
番地から読み出すのと比較して、読み出し時間の短縮が
図られる。

【００３７】ＣＰＵ４１は、２個のダウンカウンタを内
蔵し（不図示）、ロータリエンコーダ２３から入力され
るパルス信号の個数をカウントしている。１つは、ター
ンテーブルの回転を１回転以上連続して検出するもの
で、初期値が２１４７４８３６４７であり、ターンテー
ブルを毎分９回転させても、約３８時間（２１４７４８
３６４７÷２０４８÷５０÷９÷６０）、桁あふれする
ことはないもので、ねじ検査時の搬送方向と交叉する方
向の部品寸法を測定するのに使用する。これを第１ダウ
ンカウンタとする。

【００３８】もう一つは、主に、ターンテーブル２１を
１００ブロックに分割するために使用するもので、一回
転分カウント値−１（１０２３９９）を初期値としてい
る。これを第２ダウンカウンタとする。ＣＰＵ４１は、
ロータリエンコーダ２３からパルス信号が入力される毎
にＣＣＤセンサ３３に走査信号を出力し、得られたエッ
ジ情報と第１ダウンカウンタのカウント値とから、以下
のようにして、前記ねじ各部の寸法を割り出す。頭径ゲート２で、エッジ０個の状態（ねじがＣＣＤセンサ３
３の検出位置にかかっていない状態）から一つでもエッ
ジが検出されると（ＣＣＤセンサ３３が、ねじ頭部の搬
送方向先端部を捉えると）、そのときの第１ダウンカウ
ンタのカウント値ＨｓをＲＡＭ４３に記憶する。その
後、再びエッジが０個になったとき（ねじ頭部の搬送方
向後端部が、ＣＣＤセンサ３３の検出位置を通過した瞬
間）の第１ダウンカウンタのカウント値ＨｅとＲＡＭ４
３に記憶した前記カウント値Ｈｓとの差から頭径を割り
出す。ねじ外径ゲート１で、エッジ０個の状態（ねじの完全ねじ部がＣ
ＣＤセンサ３３の検出位置にかかっていない状態）から
初めて2個以上エッジが検出されると（ＣＣＤセンサ３
３が、搬送方向前方のねじ山頂部を捉えると）、そのと
きの第１ダウンカウンタのカウント値ＤｓをＲＡＭ４３
に記憶する。その後、再びエッジが０個になったとき
（搬送方向後方のねじ山頂部がＣＣＤセンサ３３の検出
位置を通過した瞬間）の第１ダウンカウンタのカウント
値ＤｅとＲＡＭ４３に記憶した前記カウント値Ｄｓとの
差からねじ外径を割り出す。なお、１個ではなく、2個
以上のエッジが検出されたことをもって、ＣＣＤセンサ
３３がねじ山頂部を捉えたと判断するのは、誤検出を防
止するためである。ねじ谷径ゲート１で、エッジ０個の状態（ねじの完全ねじ部がＣ
ＣＤセンサ３３の検出位置にかかっていない状態）か
ら、初めて２個以上のエッジが検出され（ＣＣＤセンサ
３３が、搬送方向前方のねじ山頂部を捉え）、次に、エ
ッジが１個になったとき（搬送方向前方のねじ谷底部が
ＣＣＤセンサ３３の検出位置を通過した瞬間）の第１ダ
ウンカウンタのカウント値ｄｓをＲＡＭ４３に記憶す
る。その後、再び、２個以上のエッジが検出されると
（ＣＣＤセンサ３３が、搬送方向後方のねじ谷底部を捉
えると）、そのときの第１ダウンカウンタのカウント値
ｄｅとＲＡＭ４３に記憶した前記カウント値ｄｓとの差
からねじ谷径を割り出す。頭厚上記カウント値Ｈｓと上記カウント値Ｄｓとから、ねじ
頭部の搬送方向先端部と搬送方向前方のねじ山頂部との
間の中間地点を算出し、当該中間地点においてゲート２
で検出したエッジ位置（画素番号）とターンテーブル２
１のねじ搬送面２１ｂの位置（TableData[m]）との差か
ら頭厚を割り出す。すなわち、頭厚を求めるに際して
は、ゲート２における、ねじ頭部の搬送方向先端部から
搬送方向前方のねじ山頂部に至る間の走査分を、全てＲ
ＡＭ４３に格納しておき（エッジ位置と第１ダウンカウ
ンタのカウント値とを対応付けて格納しておき）、その
内の前記中間地点のデータが用いられる。全長、首下長さゲート２において検出されたエッジ位置の内、最も高い
エッジ位置（一番若い画素番号）とねじ搬送面２１ｂの
位置（TableData[m]）との差から、全長を割り出す。

【００３９】また、首下長さは、割り出された全長から
上記頭厚を差し引いて求める。続いて、測定基準画素
（TableData[m]）について説明する。上述したように、
ねじの測定箇所の内、頭厚や全長などのねじ軸心方向の
寸法は、ターンテーブル２１の搬送面２１ｂを基準位置
とし、そこからの高さとして測定される。具体的には、
測定基準画素からエッジ画素までの高さとして測定され
る。

【００４０】しかしながら、ターンテーブル２１の加工
精度などに起因して、回転に伴って、ターンテーブル２
１のねじ搬送面２１ｂの位置が上下方向に周期的に変動
してしまう。したがって、測定基準画素を固定してしま
ったのでは、測定誤差が生じてしまう。また、測定基準
画素はゲート設定の基準位置にもなっている（特に前記
式（４））。本例のねじの場合はともかく、テーブル搬
送面２１ｂから僅かな高さしかないような測定箇所を有
する部品の場合には、ゲート終了位置（画素）を、テー
ブル搬送面２１ｂすれすれに設定する必要がある。しか
し、この場合、上記した搬送面２１ｂの上下変動によっ
て、測定箇所が捉えられなかったり、ゲートがターンテ
ーブル２１（搬送リング２１ａ）に被ってしまったりし
て、測定誤差が生じるばかりでなく、そもそも測定自体
ができなくなってしまうおそれがある。

【００４１】そこで、図７に示すように、ターンテーブ
ル２１の搬送面２１ｂを回転軸を中心に等角度で１００
の領域に分割して、予め各領域の搬送面２１ｂの高さ
（上下方向の位置）を測定し、各領域ごとに測定基準画
素を設定することとしている。以下、１００分割した各
領域をブロックと言う。なお、各ブロックの測定基準画
素の画素番号は、ＲＡＭ４３に設けられた基準画素テー
ブル４３０に格納される。図８は、基準画素テーブル４
３０を示す。本図に示すように、ブロック番号ｍ（ｍ＝
０〜９９）と測定基準画素の画素番号TableData[m]とが
対応付けて格納されるようになっている。

【００４２】図９は、ＣＰＵ４１による、測定基準画素
テーブル４３０の決定処理を示すフローチャートであ
る。なお、本フローチャートをその内容とするプログラ
ムは、「測定基準画素決定」や「ねじ検査」などを項目
とするメニュー画面がコントローラ４０の表示部に表示
され、「測定基準画素決定」が選択されると起動され
る。その際、コントローラ４０のＣＰＵ４１は、搬送モ
ータ５１を起動してターンテーブル２１を回転させ、前
記エッジ抽出回路３００を動作可能な状態にする。

【００４３】また、当該決定処理においては、ＲＡＭブ
ロック１を用い、ゲートをターンテーブル２１の搬送面
２１ｂの高さ（上下方向の位置）が検出できる適当な範
囲に設定する。すなわち、ゲート終了番号をターンテー
ブル２１の搬送面２１ｂよりも十分低い位置にある画素
の番号とし、ゲート開始番号をターンテーブル２１の搬
送面２１ｂよりも十分高い位置にある画素の番号とする
のである。

【００４４】なお、本プログラムを起動する場合には
（メニュー画面で「測定基準画素決定」項目を選択する
場合には）、ターンテーブル２１の搬送面から、被検査
対象であるねじを取り除いておく必要がある。先ず、初
期設定として基準画素テーブル４３０の全ての画素番号
格納領域にゲート開始番号を格納する（ステップＳ
１）。

【００４５】ロータリエンコーダ２３からパルス信号が
入力されて、第２ダウンカウンタのカウント値が１つ減
少した時、その値を１ブロック分あたり検出されるパル
ス数１０２４で除算すれば、その商（少数点以下切り捨
て）はブロック番号（変数「ｍ」）となっている（ステ
ップＳ３）。そして、ＣＣＤセンサに走査信号を出力し
て（ステップＳ４）、走査が終了すると（ステップＳ５
でＹｅｓ）、ＲＡＭブロック１のエッジ情報記憶ＲＡＭ
３１４からエッジ情報を読みとる（ステップＳ６）。

【００４６】読み取った結果、エッジが存在し（ステッ
プＳ７でＹｅｓ）、２値情報から、最初のエッジ画素
（エッジ情報記憶ＲＡＭ３１４のアドレス１番に格納さ
れているもの）が黒画素であると判定した場合（ステッ
プＳ８でＹｅｓ）には、当該黒画素の画素番号が、変数
「ｍ」で特定される基準画素テーブル４３０の画素番号
（TableData[m]）よりも大きいか否か、すなわち、その
とき走査したエッジ画素が基準画素テーブル４３０に格
納されている画素番号の画素よりも低い位置の画素か否
かを判定し（ステップS９）、低ければ、そのとき走査
したエッジ画素の画素番号を、基準画素テーブル４３０
に上書きし（ステップS１０）、そうでなければ（ステ
ップS９でＮｏ）、そのとき走査したエッジ画素を無視
して、ステップS２へリターンする。

【００４７】なお、当該測定基準画素の決定処理の間、
１回の走査においては、必ずエッジ画素が１個（１個の
み）検出され、そのエッジ画素は黒画素（2値情報が
「１」）のはずであるので、上記ステップS７でエッジ
の有無を、ステップS８でエッジ画素の種類を確認して
いるのは、それぞれのステップでＮｏと判定された場合
には、その走査は何らかの原因による誤走査であるとみ
なし、これを無視するためである。

【００４８】以上、ステップＳ２〜ステップＳ１０をタ
ーンテーブルが１回転するまで（ステップＳ１１でＹｅ
ｓ）繰り返す。その結果、基準画素テーブル４３０に
は、各ブロック毎に、そのブロック内において検出され
たエッジ画素の内、一番低い位置のエッジ画素の画素番
号が格納されることとなり、当該画素番号がそのブロッ
クにおけるTableData（測定基準画素の画素番号）とな
る。

【００４９】ここで、一番低い位置エッジ画素を測定基
準画素とするのは、ターンテーブル２１のねじ搬送面２
１ｂに微少なごみ等が付着していた場合に、その影響を
取り除くためである。すなわち、検出された複数のエッ
ジ位置から平均のエッジ位置を求め、当該平均位置に対
応する画素を測定基準画素とすることも考えられるが、
そうすると、当該ブロック内にごみが付着していた場合
には、当該ごみの高さが前記平均値に影響をおよぼして
しまい、ねじ搬送面の正確な位置（高さ）が得られなく
なってしまうからである。一方、１００分割した内の一
つのブロック内でのねじ搬送面の上下の変動量は僅かで
あり、ねじの寸法測定に悪影響を及ぼすものではないの
で、１点の検出値（測定値）をもって、そのブロックで
のねじ搬送面の高さの代表値としても差し支えないから
である。

【００５０】また、電源ＯＦＦでテーブルの位置がわか
らなくなるので、基準画素テーブル４３０作成処理は、
電源をＯＮした後、次の「ねじ検査」の前に、必ず１回
は行う必要がある。図１０は、主に、ねじ検査の際に起
動されるプログラムのフローチャートを示す。当該プロ
グラムは、コントローラ４０の表示部に表示されたメニ
ュー画面において、「ねじ検査」の項目が選択されると
起動される。その際、コントローラ４０のＣＰＵ４１
は、搬送モータ５１を起動してターンテーブル２１を回
転させ、前記エッジ抽出回路３００を動作可能な状態に
する。なお、第１および第２のパーツフィーダ１１、１
２は、個別に設けられたスイッチ（不図示）が作業者に
よってオンされると起動される。

【００５１】本フローチャートにおいて、ロータリエン
コーダ２３からパルス信号が入力されて、第２ダウンカ
ウンタのカウント値が１つ減少した時、その値を１ブロ
ック分あたり検出されるパルス数１０２４で除算すれ
ば、その商はブロック番号となっている（ステップＳ２
２）。そして、基準画素テーブル４３０からそのブロッ
ク番号に対応した測定基準画素の画素番号（寸法の割り
出しに用いる基準画素の画素番号）を取り出し（ステッ
プＳ２３）、前記（１）〜（４）式によって、ゲート開
始番号とゲート終了番号とを算出して、各ＲＡＭブロッ
ク１，２内のゲート開始レジスタとゲート終了レジスタ
の更新を行う（ステップＳ２４）。

【００５２】そして、ＣＣＤセンサに走査信号を出力し
て（ステップＳ２５）、走査が終了すると（ステップＳ
２６でＹｅｓ）、ＲＡＭブロック１のエッジ情報記憶Ｒ
ＡＭ３１４からエッジ情報を読み取る（ステップＳ２
７）。そして、前記〜で説明したように、検出エッ
ジ個数などのねじの検出状態に応じた、各寸法の割り出
しに必要な処理を行って（ステップＳ２８）、ステップ
Ｓ２１にリターンする。

【００５３】なお、ねじが２つのブロックにまたがった
かたちで載置された場合には、当該ねじに限り、測定基
準画素を切り替えないようにしてもよい。すなわち、ゲ
ート２でねじ頭部の搬送方向先端部が捉えられてから、
ねじ頭部の搬送方向後端部がＣＣＤセンサに検出位置を
通過するまでの間にブロックの境界が来た場合には、ね
じ頭部の搬送方向後端部がＣＣＤセンサに検出位置を通
過するまでは、ねじ搬送方向前方のブロックの測定基準
画素のままとし、ねじ頭部の搬送方向後端部がＣＣＤセ
ンサに検出位置を通過したときに、測定基準画素を切り
替えるのである。

【００５４】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、ＣＣＤセンサにおいて、ターンテーブルの搬送面か
らの距離として把握されるねじの軸心方向の寸法の測定
基準となる画素が、ＣＣＤセンサの検出位置における搬
送面の上下変位に応じて切り替えられるので、精度のよ
い測定結果が得られることとなる。以上、本発明を実施
の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施の
形態に限らないことはもちろんであり、例えば、以下の
ような形態とすることもできる。（１）上記実施の形態では、ターンテーブルを１００の
ブロックに等分割したが、分割数は１００に限らず、任
意である。分割数は、ターンテーブルの単位走行距離当
たりの搬送面の上下変動の度合い、および、被検査対象
であるねじの大きさや要求される測定精度を考慮して決
定されるものである。

【００５５】すなわち、単位走行距離当たりの上下変動
の度合いが大きいほど、ねじが小さいほど、あるいは、
厳しい測定精度が要求されるほど、細かく分割し、分割
数を多くするのである。また、等分割ではなく不等分割
としてもよい。例えば、搬送面の上下変位の激しい領域
は細かく、緩やかな領域は大きく分割するのである。（２）上記実施の形態では、被検査対象（被測定対象）
にねじを例にとって説明したが、被測定対象はねじに限
られないことはもちろんであり、本発明は、他の物品
（部品）の測定に適用できることは言うまでもない。（３）上記実施の形態では、被測定対象を搬送する無端
搬送体として、ターンテーブルを用いたが、無端搬送体
はターンテーブルに限らず、例えばベルトコンベアのコ
ンベアベルトでもよい。（４）上記実施の形態では、全長、頭厚、首下長さ、頭
径、ねじ外径および谷径の全部を測定することとした
が、測定箇所は任意に選択できることは、言うまでもな
く、同様の手法により測定可能な箇所については、追加
することも可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る部品
寸法測定装置によれば、無端搬送体の搬送部位で支持さ
れた部品の、搬送方向と交叉する方向の部品寸法を測定
する部品測定装置において、搬送方向と交叉する方向に
周期的に変位する搬送部位の位置に応じて、部品寸法の
測定基準となるイメージセンサの画素が選択され、当該
イメージセンサにおいて、部品の一点を検出した検出画
素と、当該検出が行なわれた際に選択されている基準画
素とから前記部品寸法が割り出されるので、精度の良い
測定結果を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ねじの寸法測定箇所を示す図である。

【図２】ねじ検査装置の概略構成を示す図である。

【図３】ＣＣＤセンサにおける走査結果の一例を示す模
式図である。

【図４】ＣＣＤセンサにおけるゲート位置を説明するた
めの図である。

【図５】ねじ検査装置の制御ブロック図である。

【図６】エッジ情報記憶ＲＡＭを示す図である。

【図７】ターンテーブルの分割領域を説明するための図
である。

【図８】基準画素テーブルを示す図である。

【図９】測定基準画素の決定処理を示すフローチャート
である。

【図１０】ねじ検査の際に起動されるプログラムのフロ
ーチャートを示す図である。

【図１１】従来技術に係るねじ検査装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ねじ検査装置２１ターンテーブル２１ｂ搬送面２３ロータリエンコーダ３０検出部３３ＣＣＤセンサ４１ＣＰＵ４２ＲＯＭ４３ＲＡＭ３００エッジ抽出回路３１１比較器４３０基準画素テーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イメージセンサを有し、周回走行する無
端搬送体の搬送部位で支持され、前記イメージセンサの
検出位置を通過する部品を検出して、搬送方向と交叉す
る方向の部品寸法を測定する部品寸法測定装置であっ
て、周回走行に伴い、前記検出位置において、搬送方向と交
叉する方向に周期的に変位する前記搬送部位の位置に応
じて、部品寸法の測定基準となるイメージセンサの基準
画素を選択する基準画素選択手段と、前記イメージセンサにおいて、前記部品の輪郭の一点を
検出した検出画素と、当該検出が行なわれた際に前記基
準画素選択手段が選択している基準画素とから前記部品
寸法を割り出す寸法割出手段と、を備えたことを特徴とする部品寸法測定装置。
【請求項２】前記基準画素選択手段は、前記搬送部位の、走行方向複数の領域に分割された各領
域と各領域毎に定められた基準画素とを対応付けて記憶
する記憶部と、前記検出位置をどの領域が通過しているのかを特定する
特定部と、前記特定部が特定する領域が更新されると、前記記憶部
から更新後の領域に対応する基準画素を読み出し、これ
を部品寸法の測定に用いる基準画素に選択する選択部
と、を有することを特徴とする請求項１記載の部品寸法測定
装置。
【請求項３】前記部品寸法測定装置は、前記搬送部位
を搬送面とし、当該搬送面で部品を載置支持して部品を
搬送する部品寸法測定装置であって、前記基準画素手段は、さらに、部品寸法の測定に先立ち、部品が載置されていない状態
の前記搬送面を前記イメージセンサに前記各領域ごとに
複数回検出させ、各領域において搬送面を検出した画素
の内、最も低い位置を示す画素を基準画素として前記記
憶部に記憶させる基準画素選定部を有することを特徴と
する請求項２記載の部品寸法測定装置。