JP2002139449A - 円形体の形状検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円形体に形成されるバリや欠け等の欠陥を正
確かつ簡単に検出可能とする。 【構成】 画像データを入力して被検査体を一方向に配
列した複数の画素領域の集合として検出し、各画素領域
毎の濃度加算値をそれぞれ算出する濃度加算値演算部１
１と、画素領域の１つ置きの濃度加算値間の差分量を異
なる画素領域間における前記算出された濃度加算値の差
分量を１次差分として順次算出する１次差分演算部１２
と、前記算出された１次差分に基づき前記画素領域の異
なる領域間の各々の前記１次差分間の差分量を２次差分
として順次算出する２次差分演算部１３と、前記算出さ
れた２次差分に基づき前記被検査体のバリや欠け等の欠
陥を検出する欠陥検出部１４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ベアリングに使用され
るリング状のゴムシールに生じるバリや欠け等の検査用
として好適な円形体形状検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ベアリングに使用される平板リング状の
ゴムシールには、その製造時に、図１４に示すように、
ゴムシール１０１の外径部１０２や内径部１０３にバリ
１０４や欠け１０５が発生する。従って、そのバリ１０
４や欠け１０５のあるゴムシール１０１は不良品として
排除する必要がある。

【０００３】従来、これらバリや欠けを検査する場合、
リング状ゴムシールに対して図１５及び図１６に示すよ
うな、バリ検査ウィンドウ１０７及び欠け検査ウィンド
ウ１０８を設定し、これら各ウィンドウ１０７及び１０
８の範囲外にデータが存在する場合にバリまたは欠けが
あると判別するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、検査時に
は、あらかじめ被検査体であるゴムシール１０１の大き
さに合わせて作成された上記検査ウィンドウ１０７，１
０８内に入力画像が入るように位置補正をしなければな
らない。

【０００５】この位置補正を行う場合、図１７に示すよ
うに、射影ウィンドウ内の濃度を水平方向及び垂直方向
に画素データを加算したデータを求め、閾値を用いて中
心を求め、その中心を基に、図１５及び図１６に示した
ウィンドウを設定する。

【０００６】このため、上記水平方向及び垂直方向の各
々の画素数が偶数個であれば２等分でき、正確な中心が
求まるが、各々の画素数が奇数個の場合には、中心が１
画素分ずれてしまう。

【０００７】また、リング状ゴムシールの入力像が端に
ずれた場合、カメラ等（特にレンズ）の歪により、端部
の像に歪を生じ、入力像が中心部にある場合に比べて１
〜４画素の相違を生じてしまう。

【０００８】さらに、リング状ゴムシールの成形精度
が、例えば、外径１９．１０（許容範囲は、１９．１０
〜１９．２５）ｍｍ，内径１１．５５（許容範囲は、１
１．５５〜１１．７０）ｍｍの時、外径及び内径でそれ
ぞれ公差が０．１５ｍｍあるので、円形検査ウィンドウ
を設定する場合にもこの公差を考慮しなければならない
ため、小さい欠けの検出が困難であるという問題点があ
った。

【０００９】また、従来の検査ウィンドウ１０７，１０
８は円形のものが使用されているが、検査ウィンドウ１
０７，１０８を真円に作成するのは困難であり、若干楕
円となるかあるいは僅かに歪みのある円となってしま
う。このため、バリや欠けの生じる位置によっては検出
できない場合があった。

【００１０】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、円形体に形成されるバリや欠け等
の欠陥を正確かつ簡単に検出できる円形体の形状検査装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに請求項１記載の発明は、円形部を有する被検査体を
一方向に配列した複数の画素領域の集合として検出し、
各画素領域毎の濃度加算値をそれぞれ算出する濃度加算
値演算手段と、異なる画素領域間における前記算出され
た濃度加算値の差分量を１次差分として順次算出する１
次差分演算手段と、前記算出された１次差分に基づき前
記画素領域の異なる領域間の各々の前記１次差分間の差
分量を２次差分として順次算出する２次差分演算手段
と、前記算出された２次差分に基づき前記被検査体のバ
リや欠け等の欠陥を検出する欠陥検出手段とを具備する
ことを特徴としている。

【００１２】また、請求項２記載の発明は、前記被検査
体がリング状である場合の検査領域が、外径用検査領域
と内径用検査領域とから成ることを特徴としている。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明の構成によれば、円形部を
有する被検査体を一方向に配列した複数の画素領域の集
合として検出し、各画素領域毎の濃度加算値をそれぞれ
算出する。次いで、算出された濃度加算値の異なる画素
領域間における１次差分を順次算出する。さらに、算出
された１次差分間の差分量を２次差分として順次算出す
る。そして、算出された２次差分に基づき前記被検査体
のバリや欠け等の欠陥を検出する。円形体にバリや欠け
等の欠陥が有る場合には、各画素領域での順次求められ
た２次差分を正常値と比較すると、顕著な違いが生じる
ので、この違いがする箇所を欠陥として検出する。

【００１４】また、請求項２記載の発明の構成によれ
ば、前記円形体の被検査体がリング状である場合には、
外径と内径の双方にバリや欠けが生じるので、その検査
領域を、外径用検査領域と内径用検査領域とから成る検
査領域をリング状被検査体の上下左右に設定することに
より円周上に生じる全てのバリや欠け等の欠陥を検出で
きる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明に係る円形体の形状検査装置
の一実施例（第１実施例）の構成を示すブロック図であ
り、図２は、本発明に係る円形体の形状検査装置が適用
されたゴムシール検査システムの全体構成を示すブロッ
ク図である。

【００１６】初めに、図２によりゴムシール検査システ
ムを説明する。

【００１７】このゴムシール検査システムは、ベアリン
グに設けられる平板リング状のゴムシール１の欠陥を検
出するものである。このゴムシールは、図３の平面図に
示すように、平板リング状に形成された芯金２の一面に
芯金面を露出させて該芯金２をゴム部材３で被覆し外径
約２０mm、内径約１０mm程度に形成して成るものであ
る。このゴムシール１の製造時において、外周部および
内周部にバリ４や欠け５が生じている場合、芯金部分に
ゴム６が乗っている場合およびゴムシール１が変形して
いる場合等のいずれかが検出された場合には不良品とし
て排除される。このため、このゴムシール検査システム
は、その厚みを検出して変形のあるゴムシールを検出す
る変形ステージ１０と、芯金にゴムシールが乗っていな
いか否かを検出する芯金ステージ２０と、本発明が適用
されるバリ、欠けステージ３０との３つの検査ステージ
を備えている。

【００１８】また、このゴムシール検査システムの制御
・検出系としては、画像処理装置４０と、マンマシンイ
ンタフェースとなるターミナル５０と、画像モニタ６０
と、ゴムシールを搬送する搬送装置７０と、各構成部分
の制御を行うための制御盤８０と、この制御盤８０の操
作パネル９０とから構成されている。

【００１９】本実施例のゴムシール検査装置は、バリ、
欠けステージ３０と画像処理装置４０を主要部として構
成され、その機能上、図１に示すように、ＣＣＤカメラ
で撮像されたゴムシールの画像データを入力して被検査
体を一方向に配列した複数の画素領域の集合として検出
し、各画素領域毎の濃度加算値をそれぞれ算出する濃度
加算値演算部１１と、画素領域の例えば、１つ置きの濃
度加算値間の差分量を異なる画素領域間における前記算
出された濃度加算値の差分量を１次差分として順次算出
する１次差分演算部１２と、前記算出された１次差分に
基づき前記画素領域の異なる領域間の各々の前記１次差
分間の差分量を２次差分として順次算出する２次差分演
算部１３と、前記算出された２次差分に基づき前記被検
査体のバリや欠け等の欠陥を検出する欠陥検出部１４と
を備えている。

【００２０】前記濃度加算値演算部１１は、図１３に具
体的な構成例を示すように、２５６バイトの濃度変換メ
モリ、ルックアップテーブル及びセクター加算部を２組
備え、また、１つのアドレス発生部を備えて構成され、
８ビットの画像データを５１２×５１２のルックアップ
テーブルに基づいて各セクター毎に加算を行い、その結
果（濃度加算値）を２５６個の結果メモリに書き込むよ
うになっている。このように本実施例では、同時に２つ
のルックアップテーブルによってセクター加算が可能で
ある。

【００２１】なお、前記１次差分演算部１２において、
１つ置きの濃度加算値間の差分量を算出するのは、大き
いバリや欠けの場合、相隣合った濃度加算値間に差が少
なく、その差分をとっても顕著な違いが出ないからであ
る。

【００２２】図４は、本実施例における検査ウィンドウ
を示す説明図であり、この検査ウィンドウは、外径検査
ウィンドウ１５と、内径検査ウィンドウ１６とを一対と
して、上下左右の４か所の検査を可能とする。

【００２３】次に本実施例の作用を図を参照して系統的
に説明する。

【００２４】図５には、外径検査時の原理が模式的に示
されている。

【００２５】今、図５（ａ）に示すように、２画素分の
画素領域を１セクタとして、２０セクタから成る検査領
域（検査ウィンドウ）を設定したと仮定する。先ずゴム
シールの画像データを一方向に配列した複数の画素領域
の集合として検出する。次に、図５（ｂ）に示すよう
に、濃度加算値演算部１１は、各セクタ毎の濃度加算値
Ａ１〜Ａ２０を算出する。この濃度加算値データは、１
次差分演算部１２に供給される。

【００２６】１次差分演算部１２は、以下のようにして
濃度加算値の１次差分Ｂ１〜Ｂ１８を算出する。

【００２７】Ｂ１＝Ａ３−Ａ１，Ｂ２＝Ａ４−Ａ２，…
…，Ｂ１８＝Ａ２０−Ａ１８ 図５（ｃ）は、このようにして算出された１次差分をグ
ラフにしたものである。

【００２８】次に、２次差分演算部１３は、このように
して求められた１次差分Ｂ１〜Ｂ１８から２次差分Ｃ１
〜Ｃ１７（絶対値）を以下のようにして算出する。

【００２９】Ｃ１＝｜Ｂ２−Ｂ１｜，Ｃ２＝｜Ｂ３−Ｂ
２｜，……，Ｃ１７＝｜Ｂ１８−Ｂ１７｜ 図５（ｄ）は、このようにして算出された２次差分をグ
ラフにしたものである。この図５（ｄ）から分かるよう
に、２次差分の特性曲線は、その両端で急俊に立ち上が
りかつ急俊に立ち下がっており、この立ち上がりと立ち
下がりの区間を検査区間とすれば、この検査区間内の波
形から、バリ及び欠けが検出できる。

【００３０】図５は、バリ及び欠けのない正常なゴムシ
ールの検査結果を模式的に示したののであるが、外径に
バリの有る不良のゴムシールの場合は、図６に示すよう
になる。

【００３１】すなわち、図６に示すように、外径にバリ
４がある場合、その濃度加算値、１次差分及び２次差分
の各特性は、それぞれ図６（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示
すようになる。図６（ｄ）の２次差分の特性から分かる
ように、バリの有る部分の波形は、顕著に突出したもの
となる。

【００３２】内径にバリがある場合も同様の手法により
検出できる。但し、図５（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す
ように外径のものとは逆特性となる。

【００３３】欠陥検出部１４は、このような、特性デー
タからゴムシールに生じるバリや欠け等の欠陥を検出
し、欠陥が検出された場合には、排除指令を生成する。

【００３４】このように本実施例によれば、平板円形状
に形成されたゴムシールの外径部及び内径部に生じる２
画素以下のバリや欠けをも正確にかつ容易に検出するこ
とができる。

【００３５】図７は、本発明に係る円形体の形状検査装
置の他の実施例（第２実施例）の構成を示すブロック図
である。

【００３６】前記第１実施例は、図８に示すような、形
状の鋭いバリ、欠けを検査するには、好適であるが、図
９に示すように、形状のなだらかなバリ、欠けを検出す
る場合，特に内径に形成されたなだらかな欠けを検出す
る場合には、濃度加算値の１次差分をとってもその差は
僅かであり、精度の良い検出ができない。このため、本
実施例では、このなだらかなバリ、欠けを正確に検出す
るアルゴリズムが構築された装置を提供するものであ
る。

【００３７】図７に示すように、各検査領域を一方向に
配列した複数の画素領域の集合としてそれぞれ検出し、
各画素領域毎の濃度加算値をそれぞれ算出する濃度加算
値演算部２１と、前記算出された外径用検査領域または
内径用検査領域のいずれか一方の濃度加算値の内で、最
大濃度加算値を有する画素領域を検出し、検出された画
素領域と線対称となる画素領域との濃度加算値の差分を
前記外径用検査領域または内径用検査領域のいずれか他
方の濃度加算値の補正量として算出する補正量演算部２
２と、前記外径用検査領域または内径用検査領域のいず
れか他方における画素領域間の濃度加算値の差分量をそ
れぞれ算出する差分量演算部２３と、前記算出された差
分量および補正量に基づき前記被検査体のバリ、欠け等
の欠陥を検出する欠陥検出部２４とを備えている。

【００３８】本実施例の検査ウィンドウは、図４に示す
ように、外径検査ウィンドウ１５と内径検査ウィンドウ
１６とから成るとともに外径検査ウィンドウ１５および
内径用検査ウィンドウのそれぞれが前記リング状のゴム
シールの中心線に対して対称となる一対から構成されて
いる。

【００３９】次に本実施例の作用を説明する。

【００４０】この例は、内径に形成されたなだらかなバ
リ、欠けを検出するものであり、先ず、図１０に示すよ
うに、補正量演算部２２では外径の各セクタ毎の濃度加
算値の最大値を上下の各ウィンドウでそれぞれ求め、そ
の差を補正量として算出する。

【００４１】補正量＝ＹＵ_max −ＹＤ_max 次に、各検査領域（ルックアップ・テーブルの値）は線
対称に作られているので、差分演算部２３では内径検査
ウィンドウにおける相対するセクタの濃度加算値の差分
を求める。

【００４２】差分＝ＸＵ_i −ＸＤ_i そして、欠陥検出部２４では求められた補正量を演算さ
れた差分に加算し、判定しきい値と比較することによ
り、バリや欠け等の欠陥を検出する。

【００４３】 差分＋補正量＝ＸＵ_i −ＸＤ_i ＋ＹＵ_max −ＹＤ_max このように本実施例によれば、正確な位置決めがされな
い場合にあっても、なだらかなバリや欠けを容易に検出
することができる。

【００４４】ところで、図１１に示すように、ゴムシー
ルの内径が比較的大きい場合、例えば、上記の実施例に
おける外径ウィンドウ１５によってゴムシールの上下左
右の４か所を検査した場合、四隅に検査不能領域１９が
存在することとなる。

【００４５】そこで、図１２に示すように、この実施例
における外径検査ウィンドウ２５及び内径検査ウィンド
ウ２６は、円形体の円周形状に沿って、一部が曲線状に
形成されている。このように各検査ウィンドウ２５，２
６を設定することにより、前記検査不能領域１９が存在
するのを防止できる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、円
形体に形成されるバリや欠け等の欠陥を正確かつ簡単に
検出可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る円形体の形状検査装置の一実施例
の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明に係る円形体の形状検査装置が適用され
たゴムシール検査システムの構成例を示すブロック図で
ある。

【図３】本実施例の被検査体であるゴムシールの構成を
示す説明図である。

【図４】被検査体とウィンドウとの関係を示す説明図で
ある。

【図５】図１に示す実施例の動作原理の説明図である。

【図６】図１に示す実施例における外径検査時の特性を
示す説明図である。

【図７】本発明に係る円形体の形状検査装置の他の実施
例の構成を示すブロック図である。

【図８】鋭いバリ、欠けの具体例を示す説明図である。

【図９】なだらかなバリ、欠けの具体例を示す説明図で
ある。

【図１０】図９に示すなだらかなバリ、欠けを検出する
動作原理を示す説明図である。

【図１１】検査ウィンドウ形状の問題点を示す説明図で
ある。

【図１２】検査ウィンドウ形状の変形例を示す説明図で
ある。

【図１３】濃度加算値演算部の構成を示すブロック図で
ある。

【図１４】従来における円形体に形成されたバリや欠け
の説明図である。

【図１５】従来より使用されているバリ検査ウィンドウ
の説明図である。

【図１６】従来より使用されている欠け検査ウィンドウ
の説明図である。

【図１７】従来におけるバリ、欠け検査時の位置補正の
問題点を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ゴムシール ４ バリ ５ 欠け １１，２１ 濃度加算値演算部 １２ １次差分演算部 １３ ２次差分演算部 １４，２４ 欠陥検出部 １５，２５ 外径検査ウィンドウ １６，２６ 内径検査ウィンドウ ２２ 補正量演算部 ２３ 差分量演算部

【手続補正書】

【提出日】平成１３年９月２０日（２００１．９．２
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに請求項１記載の発明は、円形部を有する被検査体を
一方向に配列した複数の画素領域の集合として検出し、
前記画素領域の各々の画素データを濃度変換する濃度変
換手段と、この濃度変換手段により濃度変換された値を
前記各画素領域毎に加算する濃度加算値演算手段と、異
なる画素領域間における前記算出された濃度加算値の差
分量を１次差分として順次算出する１次差分演算手段
と、前記算出された１次差分に基づき前記画素領域の異
なる領域間の各々の前記１次差分間の差分量を２次差分
として順次算出する２次差分演算手段と、前記算出され
た２次差分に基づき前記被検査体のバリや欠け等の欠陥
を検出する欠陥検出手段とを具備することを特徴として
いる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明の構成によれば、円形部を
有する被検査体を一方向に配列した複数の画素領域の集
合として検出し、画素領域の各々の画素データを濃度変
換し、濃度変換された値を各画素領域毎に加算する。次
いで、算出された濃度加算値の異なる画素領域間におけ
る１次差分を順次算出する。さらに、算出された１次差
分間の差分量を２次差分として順次算出する。そして、
算出された２次差分に基づき前記被検査体のバリや欠け
等の欠陥を検出する。円形体にバリや欠け等の欠陥が有
る場合には、各画素領域での順次求められた２次差分を
正常値と比較すると、顕著な違いが生じるので、この違
いがする箇所を欠陥として検出する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新倉 淳一 神奈川県川崎市幸区堀川町66番２ 東芝エ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB03 CC00 EE00 FF02 FF42 GG17 HH12 HH14 HH15 JJ03 JJ05 JJ09 JJ26 QQ03 QQ13 QQ23 QQ27 QQ36 TT03 2G051 AA07 AB07 CA03 CA07 CB01 CB02 DA01 EA11 EA12 EB01 ED07 5B057 AA02 BA02 CH07 CH09 DA03 DB02 DB05 DB09 DC09 DC19 DC32

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形部を有する被検査体を一方向に配列
   した複数の画素領域の集合として検出し、各画素領域毎
   の濃度加算値をそれぞれ算出する濃度加算値演算手段
   と、 異なる画素領域間における前記算出された濃度加算値の
   差分量を１次差分として順次算出する１次差分演算手段
   と、 前記算出された１次差分に基づき前記画素領域の異なる
   領域間の各々の前記１次差分間の差分量を２次差分とし
   て順次算出する２次差分演算手段と、 前記算出された２次差分に基づき前記被検査体のバリや
   欠け等の欠陥を検出する欠陥検出手段と、 を具備することを特徴とする円形体の形状検査装置。
2. 【請求項２】 前記被検査体がリング状である場合の検
   査領域が、外径用検査領域と内径用検査領域とから成る
   ことを特徴とする請求項１記載の円形体の形状検査装
   置。