JP2006010586A - 金属リングの側縁検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＶＴのベルト等に用いられる金属リングの側縁検査装置であって、従来よりもさらに精度の高い検査装置を提供する。
【解決手段】側縁検査装置１は、回転テーブル２と、その上方に設けられた照明装置３及びカメラ４と、撮影された画像の処理を行う画像処理装置５等を備えている。回転テーブル２に載置された積層リング７ａの撮像位置Ｐに周方向両側から照明装置３の平面発光部９により照明を行う。この平面発光部９は、積層リング７ａの撮像位置Ｐから見ると、積層リング７ａの周方向から径方向に向けて１４゜から８４゜の間の角度領域に延在している。このような照明を行うことにより、凹部２３の形状がどのようなものであっても当該凹部２３からの反射光をカメラ４で撮像し、画像処理装置５で凹部２３の検出を行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車用無段変速機（ＣＶＴ）等のベルトに使用される無端状の金属リングについて、その側縁に生じた傷や打痕等を検査する装置に関する。

従来より、自動車等の無段変速機の動力伝達のために、複数の金属リングを積層して積層リングを形成し、該積層リングを所定形状のエレメントに組み付けて保持した無段変速機用ベルトが用いられている。前記金属リングは、製造工程や搬送工程、積層工程などでその側縁に傷や打痕等が生じることがある。

そこで、前記金属リングの傷等を検出するために、金属リングの側縁に光を当ててその側縁をカメラで撮像し、その画像によって金属リングの傷等を検出する装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−７７４２５号公報（明細書００１２，００１６、図３，４，５）

しかしながら、特許文献１に開示された検査方法で金属リングの側縁の検査を行ってみると、本来傷等として検出されなければならない箇所があるにもかかわらず、当該傷等が検出されない例が散見された。このように、従来の検査方法では検出することのできない傷等があることが判明した。

本願発明者等は、その原因は以下のようなものであることを知見した。まず、従来は照明用の光源として集中光（スポット光）を照射するものを用い単層の金属リングに向けて一方向からスポット光を当てていた。一方、打痕等によって生じる凹部の傾斜面では、光源からの光の方向に対してある程度の角度範囲がないと当該傾斜面で反射された光はカメラに入らない。従って、カメラで前記凹部の存在部分を撮像しても、凹部の略半分程度しか画像に現れず、あとの半分は影になってしまうため、凹部の形状によっては検査時に傷等として認識されない事態が生じうる。

本発明は、前記不都合を解消するために、従来よりもさらに精度の高い側縁検査装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の金属リングの側縁検査装置は、無端状に形成された金属リングの側縁を検査する装置であって、前記金属リングを周方向に回転させる回転手段と、前記回転手段により回転されている前記金属リングの軸方向から側縁を撮像する撮像手段と、前記金属リングの側縁の前記撮像手段による撮像位置に、前記金属リングの周方向両側から前記金属リングの軸方向に対し周方向に傾いた光を照射する照明手段と、前記撮像手段により得られた画像を処理して前記金属リングの側縁の検査を行う画像解析手段とを備えていることを特徴とする。

本発明の側縁検査装置では、前記照明手段が前記撮像位置の両側から光を照射するため、打痕等によって生じた凹部の傾斜面のすべてを照射することができる。従って、前記撮像手段によって得られた画像には前記凹部の全体が現れるため、前記画像解析手段によって従来のように傷等を見落とすことなく検出することができる。尚、本願において周方向とは、撮像位置の接線方向を含む概念である。

また、本発明の側縁検査装置においては、前記照明手段は、拡散光を照射する面状の発光部を有し、前記発光部が前記撮像位置から見て前記金属リングの周方向から前記金属リングの軸方向に傾斜した所定の角度範囲に亘って延在していることが好ましい。金属リングの側縁に生じる打痕等の凹部はその傾斜面の角度も様々であるが、本発明の側縁検査装置では前記撮像位置に前記発光部からの拡散光が所定の角度に亘って照射されるため、これらの様々な角度の傾斜も前記撮像手段で撮像することができる。従って、前記画像解析手段によりもれなく傷等を検出することができる。

次に、本発明の側縁検査装置の実施形態の一例について、図１乃至図７を参照して説明する。本実施形態の側縁検査装置１は、図１及び図２に示すように、回転テーブル２と、回転テーブル２の上方に設けられた照明装置３と、回転テーブル２及び照明装置３の上方に設けられたカメラ４と、カメラ４によって撮影された画像の処理を行う画像処理装置５と、回転テーブル２の回転を制御する回転テーブル制御装置６とを備えている。

回転テーブル２は、図２に示すように、複数の金属リング７が積層された積層リング７ａを積層状態で保持して当該積層リング７ａを円周方向に回転させるものである。回転テーブル２には、積層リング７ａの内周面に当接して積層リング７ａを円形の状態で保持する保持部（図示せず）が設けられている。また、回転テーブル２の側方には、積層リング７ａに傷等が検出された場合、傷等がある箇所にマーキングを行うマーキング装置８が設けられている。このマーキング装置８は、積層リング７ａに向けて進退自在のマーカー８ａを有している。

照明装置３は、図２に示すように、２個の平面発光部９と、これらの平面発光部９を支持する支持板１０と、支持板１０を角度調節自在に固定する固定板１１と、平面発光部９に光を送る光ファイバ１２とを有しており、光ファイバ１２は光源１３に接続されている。平面発光部９は、図２に示すように正方形であり、本実施形態では３０ｍｍ四方のものを使用している。この平面発光部９では、その全面から拡散光が照射される。また、平面発光部９は、積層リング７ａの撮像位置Ｐから見ると、図３に示すように積層リング７ａの周方向から積層リング７ａの軸方向に向けて１４゜から８４゜の範囲に延在している。

カメラ４は、一般に用いられているＣＭＯＳカメラであり、積層リング７ａ、即ち金属リング７の軸方向からその側縁を撮像するものである。また、カメラ４はケーブル１４により画像処理装置５に接続されている。

画像処理装置５は、図４に示すように、機能的構成として、画像記憶手段１５、２値化手段１６、選択手段１７、幅検出手段１８、判定手段１９、結果表示手段２０及び傷位置検出手段２１とを備えている。また、画像記憶手段１５はカメラ４に接続され、結果表示手段２０は画像処理装置５に内蔵されたモニタ２２に接続され、傷位置検出手段２１は回転テーブル制御装置６に接続されている。

回転テーブル制御装置６は、図４に示すようにマーキング制御手段６ａを内蔵している。マーキング制御手段６ａはマーキング装置８に接続され、傷位置検出手段２１から通知される傷等がある箇所の信号を基にマーキング装置８によって積層リング７ａにマーキングを行うものである。

積層リング７ａは、図５に示すように、複数枚（本実施形態では１２枚）の金属リング７を積層したものである。各金属リング７はそれぞれ隣り合う金属リング７と僅かな隙間を存して積層されている。また、単層の金属リング７の側縁は、図５に示すように角部が面取りされた略円弧状となっている。

次に、本実施形態の側縁検査装置１の作動について説明する。ここでは、図５に示すように、撮像位置Ｐにおける最外周の金属リング７に打痕による凹部２３が生じている例について説明する。まず、図示しない積層装置によって複数の金属リング７が積層され、積層リング７ａとなる。この積層リング７ａは、図示しない移送装置により回転テーブル２上に移送され、回転テーブル２の保持部により円形に保持される。積層リング７ａが回転テーブル２上にセットされた後、回転テーブル制御装置６が回転テーブル２を所定の速度で回転させる。

積層リング７ａの撮像位置Ｐでは、照明装置３によって積層リング７ａの周方向（本実施形態においては撮像位置Ｐにおける接線方向）両側から平面発光部９の拡散光が照射されている。このように、積層リング７ａが回転され、照明装置３によって照明がなされている状態で、カメラ４によって積層リング７ａの側縁の映像が撮影される。平面発光部９は、上述のように面状の発光部であるため、積層リング７ａの積層方向、即ち金属リング７の径方向へも広がりを有している。このため、従来のスポット光とは異なり広い範囲に亘って照明を行うことができる。これにより、金属リング７を積層して積層リング７ａとした状態でも検査を行うことができる。

本実施形態における金属リング７は、その側縁の角部が面取りされて断面視で略円弧状となっているため、積層リング７ａの側縁に周方向から光を当てて撮像すると、図５の拡大図に示すように、各金属リング７の厚さ方向の中心付近は反射によってカメラ４まで到達する光の量が多いため明るい画像となり、面取りされた部分は反射角度が大きくなり反射光がカメラ４に到達しないため暗い映像となる。

このような積層リング７ａにおいて、金属リング７の側縁に打痕による凹部２３が存在すると、金属リング７の側縁は当該凹部２３により一部が潰され、その潰された部分にも平面発光部９の拡散光が当たって反射光がカメラ４に到達する。また、凹部２３の形状は様々であるが、本願発明者等が平面発光部９と積層リング７ａの周方向との角度を１４゜から８４゜にしたところ、打痕のみならず、設備等に接触して側縁に傷が付いた場合であっても、カメラ４によってこのような凹部２３を認識することができた。

このカメラ４によって撮像された画像は、ケーブル１４を介して画像処理装置５に送られ、画像記憶手段１５に記憶される。画像処理装置５では、画像記憶手段１５に記憶された画像について、２値化手段１６が所定の２値化閾値を用いて２値化処理を行い、さらに２値化された画像のラベリングを行う。２値化及びラベリングされた画像は、図６に示すように、金属リング７の側縁が緩やかに湾曲した複数の円弧状の明部像７ｂとして現れ、凹部２３は上下に突出する形状２３ａとして現れる。なお、図６及び図７において、金属リング７の周方向をＸ軸方向、金属リング７の径方向をＹ軸方向とする。また、２値化された画像は明部像７ｂと暗部像とに別れ、暗部像は黒となるが、図６及び図７においては便宜上暗部像を黒ではなく網掛けで表している。

次に、画像処理装置５は、選択手段１７によって２値化及びラベリングされた複数の明部像７ｂの中から単層の明部像７ｂを選択する。本実施形態においては、図６に示す各明部像７ｂを上から順に選択し、幅検出手段１８に選択した明部像７ｂを送信する。

幅検出手段１８においては、選択手段１７によって選択された明部像７ｂに対し、Ｘ軸方向に所定幅を有する検査ウィンドウ２４を当てはめ、検査ウィンドウ２４内において明部像７ｂの径方向の幅を求める。この検査ウィンドウ２４は、Ｘ軸方向には短く、Ｙ軸方向に長く設定されている。そして、この検査ウィンドウ２４を図７においてＸ軸方向の左から右側に移動させながらそれぞれの領域における明部像７ｂのＹ軸方向の幅を求めていく。例えば、図７の左側の領域においては明部像７ｂの太さそのものが幅になる。また、略中央部の領域においては、幅方向に突出する領域２３ａの幅がＹ軸方向の幅となる。

このように、幅検出手段１８では、Ｘ軸方向に検査ウィンドウ２４を順次移動させ、明部像７ｂのＹ軸方向の幅の最大値を検出する。本実施形態においてこのようにＸ軸方向に短い検査ウィンドウ２４を移動させながら明部像７ｂの幅の検出を行うのは、明部像７ｂ全体の形状は円弧状であるため、その曲がり量を幅として算出しないようにするためである。

幅検出手段１８によって検出された金属リング７の径方向の幅の最大値は、次の判定手段１９に送信される。判定手段１９では、当該幅の最大値と所定の判定値とを比較し、検出された幅の最大値が当該判定値以上の場合は、当該金属リング７は使用不可であると判定する。当該判定結果は、結果表示手段２０からモニタ２２に送信されて表示される。また、判定手段１９により使用不可であると判断された場合は、傷位置検出手段２１から回転テーブル制御装置６に凹部２３の位置の信号が送られる。

回転テーブル制御装置６では、傷位置検出手段２１からの信号により回転テーブル２を回転させて積層リング７ａの打痕等がある箇所をマーキング装置８の位置まで移動させ、マーキング制御手段６ａによりマーカー８ａを積層リング７ａに向けて突出させてマーキングを行う。また、本実施形態では、各金属リング７毎にはマーキングは行わず、打痕等が検出された積層リング７ａの外周面にマーキングを行っている。

そして、本実施形態の側縁検査装置１により側縁が検査された積層リング７ａは、凹部２３を含む傷等がなければ正常な積層リング７ａとして組み付け工程等の次の工程に払い出される。一方、傷等が発見された積層リング７ａは、使用不可品の候補として再度検査員による検査を行い、検査員による検査によっても使用不可品と判断された場合は、傷等のある金属リング７を取り除く等の作業が行われる。

このように本実施形態では、金属リング７を積層した状態で検査を行うことができる。従来は、単層の金属リングの検査を行っていたため、一組の積層リングにおけるすべての金属リングの検査を行うには多くの時間を必要としていたが、本発明では従来に比べて大幅に検査の作業時間の短縮を行うことができる。

尚、上記実施形態においては、金属リング７が積層された積層リング７ａについて検査を行っているが、回転テーブル２に単層の金属リング７をセットすることにより、単層の金属リング７の検査も行うことができる。また、平面発光部９の角度は、図３において左右対称としているが、これに限らず、どちらかの角度を変えて異なる角度から光を照射してもよい。また、マーキング装置８によるマーキングは、上記実施形態のように積層リング７ａの全体にしてもよく、或いは積層リング７ａの側縁に対向するインクジェットプリンタ等を用いて傷等のある金属リング７のみにマーキングを行ってもよい。また、上記実施形態ではカメラ４としてＣＭＯＳカメラを使用しているが、ＣＣＤカメラ等の他のカメラを用いてもよい。

本発明の実施形態の一例である側縁検査装置の概要を示すブロック図。 本実施形態の側縁検査装置の主要部の構成を示す説明図。 積層リングと照明装置とカメラとの関係を示す説明図。 画像処理装置の機能的構成を示す説明図。 積層リングの一部拡大断面図。 画像処理装置により処理された積層リングの側縁の画像を示す説明図。 画像処理装置における側縁検査の処理状況を示す説明図。

符号の説明

１…側縁検査装置、２…回転手段、３…照明手段、４…カメラ（撮像手段）、５…画像処理装置（画像解析手段）、７…金属リング。

Claims (2)

1. 無端状に形成された金属リングの側縁を検査する装置であって、
   前記金属リングを周方向に回転させる回転手段と、
   前記回転手段により回転されている前記金属リングの軸方向から側縁を撮像する撮像手段と、
   前記金属リングの側縁の前記撮像手段による撮像位置に、前記金属リングの周方向両側から前記金属リングの軸方向に対し周方向に傾いた光を照射する照明手段と、
   前記撮像手段により得られた画像を処理して前記金属リングの側縁の検査を行う画像解析手段とを備えていることを特徴とする金属リングの側縁検査装置。
2. 前記照明手段は、拡散光を照射する面状の発光部を有し、前記発光部が前記撮像位置から見て前記金属リングの周方向から前記金属リングの軸方向に傾斜した所定の角度範囲に亘って延在していることを特徴とする請求項１に記載の金属リングの側縁検査装置。

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