JP2008224523A - ネジ部品の検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査精度が高く且つ検査時間が短い、ネジ部品の検査装置および検査方法を提供すること。
【解決手段】本発明の装置１０は、各構成要素の制御を行う制御部（１１）と、ネジ部品（２０）を照射する同軸落射照明部（１６）と、該ネジ部品（２０）の２次元画像を撮影する画像化部（１２）と、撮影された画像を画像処理する画像処理部（１４）と、該ネジ部品（２０）の良否を判定する良否判定部（１５）とを備えており、上記同軸落射照明部（１６）により照射された上記ネジ部品（２０）が撮影された上記画像におけるネジ部（２１）は、上記画像処理部（１４）により２値化処理されて、該ネジ部（２１）のネジ山（２２）が抽出され、抽出された上記ネジ山（２２）の良否が、上記良否判定部（１５）により判定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネジ部品の検査装置および検査方法に関し、特に、オスネジ部品のネジ山の検査装置および検査方法に関する。

従来、ネジ部品が広く用いられている。このようなネジ部品には、ボルト等のオスネジ部品と、該部品のネジ部に螺合するナット等のメスネジ部品とがある。このオスネジ部品のネジ部には、螺旋状のネジ山が形成されており、一方メスネジ部品のネジ部には、オスネジ部品のネジ山と対応する形状のネジ山が形成されている。

オスネジ部品は、例えばドライバ等の工具を用いて回転させ、メスネジ部品と螺合させて容易に固定することができる。螺合した状態では、オスネジ部品のネジ山と、メスネジ部品のネジ山とが、大きな面接触状態を形成して密着しているので、オスネジ部品とメスネジ部品との固定した状態は、引張ったりするだけでは、開放することができない。一方、開放する際には、固定した時と同様にドライバ等を用いて、例えばオスネジ部品を逆回転することにより、容易に固定した状態を開放することができる。

このオスネジ部品のネジ部は、切削加工または転造加工等により、オスネジ部品を大量に生産することが可能である。オスネジ部品のネジ山は、尾根状に尖っており且つ露出した状態にあるので、加工時に他の部品との接触等により、打痕等の傷が生じる場合がある。また、切削加工または転造加工等のネジ部の加工時に、ネジ部に欠陥が生じる場合もある。

このように、ネジ山に傷等の欠陥があると、オスネジ部品とメスネジ部品との螺合がうまくできなくなり、両者の固定が不十分になるか、または、全く固定できない場合が起こり得る。また、オスネジ部品が、密閉容器の栓として用いられている場合には、オスネジ部品による密閉が不十分となるおそれがある。

このような問題に対して、オスネジ部品のネジ山の検査装置が提案されている。
例えば、特許文献１には、搬送路を一方向に送られてくるオスネジ部品の表面に搬送路の一方の側部の光源から光を照射してオスネジ部品表面にネジ部に起因する明暗状態を形成し、この明暗状態を撮影した画像を用いて、オスネジ部品のネジ部を検査するネジ検査装置が開示されている。

この検査装置では、オスネジ部品の光源により照射された一部分のみしか検査されないので、検査されない部分に傷等の欠陥があっても検出することができない。また、撮影した画像において、ネジ山の山部および谷部のみに注目して検査するので、ネジ山の形状に欠陥があっても検出することができない。

また、特許文献２には、ネジ先端面取部の欠陥等も好適に検出できるネジ欠陥検査装置が開示されている。この検査装置によれば、完全ネジ部だけでなく、打痕等の通常検出しにくいネジ先端面取部の欠陥が確実に検出できる。

このように、種々のネジ部の検査装置が提案されているが、さらに、検査精度が高く且つ検査時間が短い、ネジ部品の検査装置が求められている。

特開平５−２４０７３８号公報 特開平６−３０７８２９号公報

本発明は、上記問題点を解決することを課題とし、検査精度が高く且つ検査時間が短い、ネジ部品の検査装置および検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ネジ部品（２０）を照射する照明部（１６，１９）と、該ネジ部品（２０）の２次元画像を撮影する画像化部（１２）と、撮影された画像を画像処理する画像処理部（１４）と、該ネジ部品（２０）の良否を判定する良否判定部（１５）とを備えたネジ部品の検査装置において、上記照明部（１６）により照射された上記ネジ部品（２０）が撮影された上記画像におけるネジ部（２１）は、上記画像処理部（１４）により２値化処理されて、該ネジ部（２１）のネジ山（２２）が抽出され、抽出された上記ネジ山（２２）の良否が、上記良否判定部（１５）により判定されることを特徴とする。

これにより、ネジ部（２１）の広範囲の領域の画像を、短い時間で処理できるので、ネジ部品の検査を、検査精度が高く且つ検査時間が短く行える。

請求項２に記載の発明は、上記照明部（１６）が、同軸落射照明部であり、該同軸落射照明部（１６）は、縦長の光源（１６ａ）を有し、該光源（１６ａ）は、その長手方向が、上記ネジ部品（２０）の軸方向と略直交し、且つ上記ネジ部（２１）が上記同軸落射照明部（１６）に対向して照射されるように配置されていることを特徴とする。

これにより、ネジ部（２１）の広範囲の領域において、ネジ山（２２）を際立たせるようにムラなく照射できるので、ネジ山（２２）の良否判定が確かなものとなる。また、請求項２に記載の発明は、上記光源（１６ａ）の長手方向の長さが、上記ネジ部（２１）の直径よりも大きいことを特徴とするネジ部品の検査装置に適用されることが好ましい。さらに、請求項２に記載の発明は、上記同軸落射照明部（１６）は、ビームスプリッタ（１６ｂ）を有しており、上記光源（１６ａ）から照射された光の一部が、該ビームスプリッタ（１６ｂ）により反射されて、上記ネジ部品（２０）に照射されることを特徴とするネジ部品の検査装置に適用されることが好ましい。これらにより、ネジ部（２１）の広範囲の領域において、ネジ山（２２）を、より一層、際立たせるようにムラなく照射できるので、ネジ山（２２）の良否判定が一層確かなものとなる。

請求項５に記載の発明は、上記照明部（１９）が、上記ネジ部品（２０）を拡散照射する面照明部であり、該面照明部（１９）の面が、上記ネジ部品（２０）の軸方向と略直交するように配置されており、上記ネジ部品（２０）の上記軸方向と略直交する向きに反射された散乱光を用いて、該ネジ部品（２０）の画像が上記画像化部（１２）により撮影されることを特徴とする。

これにより、ネジ山（２２）の微小な欠陥等の有無を、精度よく検査することができる。

請求項６に記載の発明は、上記ネジ部品（２０）が、その上記軸を中心に所定の角度ずつ回転し、該回転ごとに、上記ネジ部（２１）の一部分が、上記画像化部（１２）により撮影され、上記ネジ部品（２０）が一回転することにより、該ネジ部（１２）の全周面が画像化されることを特徴とする。

これにより、ネジ部（２０）の全周面の欠陥等の有無を、検査することができる。また、請求項６に記載の発明は、上記回転ごとに撮影された上記画像には、画像間に重複部分があることを特徴とするネジ部品の検査装置に適用されることが好ましい。これにより、撮影された画像と画像との境界部分に存在する欠陥等も、確実に検査することができる。

請求項８に記載の発明は、上記ネジ部品（２０）を回転させるモータ駆動部（１８）を有しており、上記モータ駆動部（１８）が、上記画像処理部（１４）により制御されることを特徴とする。

これにより、ネジ部品（２０）の回転が、画像処理部（１４）により直接制御されるので、検査時間の短縮化が図れる。また、請求項８に記載の発明は、上記画像処理部（１４）は、上記モータ駆動部（１８）に対する回転の動作指令を出力した後に、上記画像の画像処理を行うことを特徴とするネジ部品の検査装置に適用されることが好ましい。これにより、ネジ部品（２０）が回転している間の時間を用いて、画像処理がなされるので、検査時間の短縮化が図れる。

請求項１０に記載の発明は、上記２値化処理が、動的２値化処理であることを特徴とする。

これにより、画像におけるネジ山（２２）が、他の部位から明確に識別できるので、ネジ山（２２）の良否判定がさらに確かなものとなる。

請求項１１に記載の発明は、ネジ部品の検査方法において、照射部（１６、１９）により、ネジ部品（２０）を照射し、画像化部（１２）により、照射されている上記ネジ部品（２０）の２次元の画像を撮影し、画像処理部（１４）により、上記ネジ部品（２０）の撮影された上記画像におけるネジ部（２１）を２値化処理して、上記ネジ部（２１）のネジ山（２２）を抽出し、上記良否判定部（１５）により、抽出された上記ネジ山（２２）の良否を判定することを特徴とする。

これにより、請求項１と同様の効果が得られる。

請求項１２に記載の発明は、縦長の光源（１６ａ）を有し、該光源（１６ａ）の長手方向がネジ部品（２０）の軸方向と略直交し、且つ該ネジ部品（２０）の上記ネジ部（２１）と対向して照射されるように配置されている同軸落射型の上記照明部（１６）により、上記ネジ部品（２０）を照射することを特徴とする。

これにより、請求項２と同様の効果が得られる。

請求項１３に記載の発明は、面状の照明部分を有し、その面が、上記ネジ部品（２０）の軸方向と略直交するように配置され、該ネジ部品（２０）を拡散照射する面型の上記照明部（１９）により、該ネジ部品（２０）を照射し、上記画像化部（１２）により、上記ネジ部品（２０）の上記軸方向と略直交する向きに反射された散乱光を用いて、該ネジ部品（２０）の画像を撮影することを特徴とする。

これにより、請求項５と同様の効果が得られる。

請求項１４に記載の発明は、上記画像化部（１２）により、上記ネジ部品（２０）の上記画像を撮影し、上記画像処理部（１４）により制御されるモータ駆動部（１８）によって、上記ネジ部品（２０）を回転させた後に、画像処理を行うことを特徴とする。

これにより、請求項８または９と同様の効果が得られる。

請求項１５に記載の発明は、上記２値化処理が、動的２値化処理であることを特徴とする。

これにより、請求項１０と同様の効果が得られる。

請求項１６に記載の発明は、上記画像処理部（１４）により、上記ネジ山（２２）のネジ山候補を抽出し判定して、上記ネジ山（２２）と判定された該ネジ山候補を、さらに、画像処理した後に上記良否判定部（１５）により判定することを特徴とする。

これにより、ネジ山（２２）の画像領域だけを画像処理し、良否判定できるので、検査時間の短縮が図れる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明のネジ部品の検査装置をその好ましい一実施形態に基づいて、図１〜図２を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１実施形態のネジ部の検査装置１０（以下、単に本装置１０ともいう）の構成図である。本装置１０は、オスネジ部品２０（以下、単に部品２０ともいう）におけるネジ部２１のネジ山２２の形状の良否を、自動的に速やかに判定する装置である。

本装置１０は、図１に示すように、各構成要素を制御する制御部１１と、部品２０を照射する照明部１６としての同軸落射照明部と、部品２０の２次元画像を撮影する画像化部１２と、撮影された画像を記憶する画像記憶部１３と、撮影された画像を画像処理する画像処理部１４と、画像処理された結果を用いて部品２０の良否を判定する良否判定部１５とを備えている。
また、本装置１０では、部品２０の撮影された画像におけるネジ部２１が、画像処理部１４により２値化処理されて、該ネジ部２１のネジ山２２が抽出され、抽出されたネジ山２２の良否が、良否判定部１５により判定される。

本装置１０により検査される部品２０は、図１および図２に示すように、概略円筒形状を有しており、その周面に螺旋状のネジ山２２が形成されているネジ部２１を有する。ネジ部２１は、部品２０の一方の端部から、該部品の軸方向に、他方の端部の近傍まで形成されている。図２（ａ）に示すように、部品２０の該他方の端部には、平面視が円形状の底板部２４が形成されている。底板部２４の外周部は、部品２０の本体部分から外方に向かって、つば状に突出している。この底板部２４の端面２４ａが、本装置１０では、画像処理において基準位置として用いられる。底板部２４とネジ部２１との間には、ネジ山２２が形成されていないオフセットの部分がある。

ネジ山２２は、ネジ部２１の周面に、図２（ａ）に示すように、螺旋状に形成されている。本装置１０により検査される部品２０では、部品２０をその軸Ｇを含む仮想面で切断した断面には、その断面の位置によって、ネジ山２２の数が、例えば４個の場合と、５個の場合とがある。
また、ネジ山２２の山頂部分には、図２（ｂ）に示すように、平らな平端部２３が形成されている。部品２０をその軸Ｇを含む仮想面で切断した断面おいて、各平端部２３を結んだ仮想線は、軸Ｇと平行となる。本装置１０は、特に、ネジ山２２における平端部２３の形状に着目して、傷等の欠陥を検査し、その良否を判定する。
部品２０は、対応したネジ形状を有するメスネジ部品に螺合して使用される。この部品２０は、例えば、切削加工により形成することができる。

以下、本装置１０について、さらに詳細に説明する。

まず、制御部１１について以下に説明する。
制御部１１は、本装置１０における各構成要素の制御を行う。本装置１０は、制御部１１の制御により、検査処理が自動的に行われる。
制御部１１は、図１に示すように、演算部１１ａと、記憶部１１ｂと、入力部１１ｃ、出力部１１ｄとを有している。
また、制御部１１には、画像化部１２と、画像記憶部１３と、画像処理部１４と、良否判定部１５と、同軸落射照明部１６とが接続されており、制御部１１がこれらを制御する。

演算部１１ａには、記憶部１１ｂと、入力部１１ｃ、出力部１１ｄとが接続されている。演算部１１ａは、記憶部１１ｂに記憶されているプログラム等に基づいて演算処理を行って、接続されている各構成要素の制御を実行する。演算部１１ａは、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）または数値演算プロセッサから構成することができる。

記憶部１１ｂには、上記演算部１１ａが使用するプログラム、各種設定ファイル、パラメータなどが記憶されている。記憶部１１ｂには、ＲＯＭまたはＲＡＭなどの半導体メモリ、ハードディスクなどの磁気記録媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ／Ｗなどの光記録媒体を用いることができる。

入力部１１ｃは、キーボード、マウス、入力インターフェース等の入力手段を有している。この入力部１１ｃを用いて、例えば、オスネジ部品２０の品番、この品番固有の情報であるネジ部２１のオフセットの長さ、ネジ部１２の検出領域の寸法、品番ごとの検査判定基準である面積、長さ等のパラメータを入力することができる。
また、入力部１１ｃを用いて、画像化部１２または同軸落射照明部１６からの要求またはデータが入力される。

出力部１１ｄは、画面、プリンタ、出力インターフェース等の出力手段を有している。この出力部１１ｄを用いて、例えば、部品２０の良否が判定された検査結果が出力される。
また、出力部１１ｄを用いて、画像化部１２または同軸落射照明部１６への指令またはデータが出力される。

上述した制御部１１は、公知の技術を用いて構成することができ、例えば、シーケンス制御装置またはパーソナルコンピュータを用いることができる。

次に、画像化部１２について以下に説明する。
画像化部１２は、２次元のデジタル画像を撮影する撮影手段を有している。本装置１０の画像化部１２は、上記撮影手段としてＣＣＤカメラ１２ａを有している。ＣＣＤカメラ１２ａの画素数は、ネジ部品２０の判定に求められる必要分解能に応じて、適宜選択されることが好ましい。具体的には、本装置１０では、ネジ山２２に対して、許容される欠陥の最小寸法が検出できるように、ＣＣＤカメラ１２ａの画素数が定められている。なお、上記撮影手段としては、ＣＭＯＳ素子等の他の手段を用いてもよい。
ＣＣＤカメラ１２ａは、モノクロ画像またはカラー画像を撮影するタイプのいずれでもよい。

また、ＣＣＤカメラ１２ａには、レンズ１２ｂが装着されている。レンズ１２ｂは、部品２０の大きさ、レンズ１２ｂと部品２０との間の距離、焦点距離等に応じて、適宜選択されることが好ましい。レンズ１２ｂは、また明るさを調節する絞り機能を有していることが好ましい。

本装置１０では、画像化部１２、同軸落射照明部１６および部品２０の配置関係、ＣＣＤカメラ１２ａおよびレンズ１２ｂの仕様等に基づき、撮影された画像において、隣り合う画素間の距離と、ネジ部品２０における距離との対応関係が定められている。

次に、同軸落射照明部１６について以下に説明する。
図２（ａ）に、同軸照明部１６と、部品２０と、ＣＣＤカメラ１２ａおよびレンズ１２ｂとの配置関係を示す。また、図２（ｂ）に部品２０のネジ山２２を拡大して示す。

本装置１０の同軸落射照明部１６は、光源１６ａとビームスプリッタ１６ｂとを有している。同軸落射照明部１６は、レンズ１２ｂと同軸上からネジ部２１を照射することにより、ネジ部２１の正反射光を入光し拡散光を逃がすことで、明暗のコントラストある画像を、ＣＣＤカメラ１２ａにより撮影可能とするものである。結果として、もっぱら平坦部２３からの正反射光のみが画像として得られる。

同軸落射照明部１６は、縦長であり、その長手方向が、光源の長手方向と一致しており、両者の長手方向の長さが同一である。
ビームスプリッタ１６ｂは、縦長であり、その長手方向が、光源１６ａの長手方向と一致している。光源１６ａの長手方向の長さは、ビームスプリッタ１６ｂと同じである。光源１６ａとビームスプリッタ１６ｂとは、それらの幅方向で連接されている。光源１６ａから照射された光は、図２（ａ）に示すように、ビームスプリッタ１６の内へ照射される。

図２（ａ）に示すように、本装置１０は、ネジ部品２０を照射する同軸落射照明部１６を有しており、該同軸落射照明部１６は、縦長の光源１６ａを有し、該光源１６ａは、その長手方向が、前記ネジ部品の軸Ｇの方向と略直交し、且つネジ部２１が該同軸落射照明部１６に対向して照射されるように配置されている。本明細書において、「略直交する」とは、厳密に直交する場合も含む意味である。

図１では、部品２０は、軸Ｇが図１の紙面と略直交する向きに配置されており、部品２０は、その正面および左右から、同軸落射照明部１６により照射されている。

ネジ部２１には、図２（ａ）に示すように、ネジ山２２が、部品２０の周面の略周方向に沿って延びるように形成されている。光源１６ａは、その長手方向が、前記周方向に沿って配置されている。したがって、ネジ山２２は、特に平端部２３は、その螺旋状に延びる向きに沿って、ネジ部２１の正面および周囲から、縦長の光源１６ａにより、均一にムラなく照射される。

本装置１０では、光源１６ａの長手方向の長さＬ１は、ネジ部２１の直径Ｄよりも大きいことが好ましい。具体的には、光源１６ａの長手方向の長さＬ１が、ネジ部２１の直径Ｄに対して、好ましくは１０倍以上、特に好ましくは１５倍以上である。ここで、ネジ部２１の直径Ｄは、軸Ｇと直交する面で、もっぱらネジ山２２の平端部２３を含むように、ネジ部２１を切断した断面積を円と考えた場合の等価直径である。

光源の長手方向の長さＬ１が、ネジ部２１の直径Ｄに対して、１０倍以上であることにより、ネジ部２１の広範囲の領域において、ネジ山２２を、より一層、際立たせるようにムラなく照射できる。したがって、ネジ部品２０が撮影された画像において、この画像の中央部分と隅の部分との間に明るさの差がないので、ネジ部２１のネジ山２２は、画像中のどこにおいても、同様の明るさを有している。

また、本装置１０では、ビームスプリッタ１６ａの幅方向の長さＬ２が、部品２０の長さＨに対して、好ましくは１倍以上、特に好ましくは１．５倍以上である。ビームスプリッタ１６ａの幅方向は、配置されている部品２０の軸Ｇと平行な方向の、ビームスプリッタ１６ａの長さである。
光源の幅方向の長さＬ２が、部品２０の長さＨに対して、１倍以上であることにより、ネジ部２１の広範囲の領域において、ネジ山２２を、より一層、際立たせるようにムラなく照射できる。

光源１６ａとしては、公知の光源を用いることができ、例えば、ＬＥＤを直線状に配置したものを用いることができる。

図２（ａ）に示すように、本装置１０では、同軸落射照明部１６が、ビームスプリッタ１６ｂを有しており、光源１６ａから照射された光の一部が、該ビームスプリッタ１６ｂにより反射されて、ネジ部品２０に照射される。

本装置１０では、上述した光源１６ａから照射され光の一部が、ビームスプリッタ１６ｂにより９０度に反射されて、部品２０を照射し、この部品２０により反射された反射光が、再びビームスプリッタ１６ｂに戻り、戻った反射光の一部が、レンズ１２ｂに入射して、ＣＣＤカメラ１２ａにより画像化される。

ネジ部２１のネジ山２２が、特に平端部２３が、画像化部１２により、均一にムラなく撮影されるためには、同軸落射照明部１６とネジ部２１との間の距離をできるだけ小さくすることが好ましい。そこで、本装置１０では、上述したような構成を採用することにより、ビームスプリッタ１６ｂとネジ山２２との間の距離Ｌ３を、本装置１０の他の制約の範囲内で最小にしている。なお、レンズ１２ｂとネジ部２１との間の距離Ｌ４は、各構成要素の配置関係およびレンズ１２ｂの仕様等に応じて、適宜設定されることが好ましい。

ネジ山２２の平端部２３は、照射する光の向きに略直行する面を有しているが、平端部２３以外のネジ部２１の部分は、照射する光に対して概ね斜めになっている。そのため、ネジ部２１が同軸落射照明部１６により照射されると、ネジ山２２の平端部２３が、光を正反射して、他の部分に対して際立つように明るく撮影された画像が得られる。

ビームスプリッタ１６ｂとしては、公知のものを用いることができ、例えば、光源からの透過・反射比率が１：１のものを用いることができる。

なお、ネジ部２１が撮影された画像の明るさは、光源１６ａの仕様以外にも、ＣＣＤカメラ１６ａのゲイン調整、レンズ１６ｂの絞りにより調整されることが好ましい。

次に、画像記憶部１３について以下に説明する。
画像記憶部１３は、制御部１１により制御され、画像化部１２により撮影された画像が記憶される。画像記憶部１３は、ダイナミックメモリ、フラッシュメモリなどの書き換え可能な半導体メモリ、ハードディスクなどの磁気記録媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ／Ｗなどの光記録媒体を用いることができる。本装置１０では、処理速度の観点から、記録速度が速い半導体メモリまたは磁気記録媒体が用いられている。

次に、画像処理部１４について以下に説明する。
画像処理部１４は、制御部１１により制御され、画像記憶部１３に記憶された部品２０の画像を用いて、ネジ部２１のネジ山２２を抽出するために、所定の画像処理を行う。

具体的には、画像処理部１４は、画像処理として、トリミング処理、ウインドウの作成、２値化処理、平均化処理、アフィン変換、画素の結合または分離処理、ラベリング処理、ラベリングした領域内の面積の計算、ラベリングした領域の重心の計算、ラベリングした領域の所定の方向における長さの計算等を実施する。

画像処理部１４は、画像化部１２により撮影された画像または画像記憶部１３に記憶された画像を読み出して、この画像を画像処理部１４内にあるワーキングエリアとしての記憶領域に記憶する。各種の画像処理は、この記憶領域の画像に対して行うことにより、処理速度が高められている。また、画像処理が行われた画像は、画像記憶部１３に転送されて記憶される。なお、画像処理部１４が、直接、画像記憶部１３に記憶されている画像を処理してもよい。

以下、画像処理部１４が行う各画像処理について、さらに説明する。
まず、画像処理部１４は、処理対象の画像における各画素の位置を特定するために、座標系を設定する。この座標系の設定方法は、各種の手法を用いることができ、例えば、２次元直角座標系を用いることができる。その原点の位置としては、画像の最左側最上部の画素の位置とすることができる。

トリミング処理は、例えば、画像化部１２により撮影された画像に対して、最初に行われる。撮影された画像のうち、ネジ部２１のネジ山２２の抽出に不要な部分が取り除かれて、残りの必要な部分だけが画像記憶部１３に記憶される。このようにして、転送される画素数を減らし、処理の高速化が図られている。

具体的には、部品２０は、その全体像が、その軸Ｇの方向が画像の長手方向と一致するようにＣＣＤカメラ１２ａにより撮影され、この撮影された画像に対して、部品２０の軸Ｇと直交する方向の両端部分が、トリミング処理により取り除かれる。本装置１０では、このトリミング処理により、画像に残されるネジ部２１の部分の軸Ｇと直行する方向の範囲が、例えば、軸Ｇを中心とした回転角度で角度５０度以内の部分となる。トリミング処理により取り除かれるネジ部２１の部分は、ビームスプリッタ１６ｂの長手方向に対して、略垂直な方向を向いているので、ＣＣＤカメラ１２ａの方向に向かって反射される光の量が少なく、画像中の明るさが低い。そのため、この部分の画像を用いても、適切な判定ができない。

ウインドウの作成は、例えば、画像内の特定の領域内だけを対象として、画像処理を行う場合に用いられる。ウインドウを作成することにより、このウインドウ内の領域だけを対象にして、各種の画像処理を行うことができる。

２値化処理は、例えば、画像内の画素が２つの属性に識別された２値画像を得たい場合に用いられる。本装置１０の画像処理部では、静的２値化および動的２値化処理を行うことができる。静的２値化処理では、その閾値として、例えば、輝度値ヒストグラムから平均値を求めて用いることができる。また、輝度値ヒストグラムから、中央値、または任意のある輝度値を閾値として用いることもできる。動的２値化は、まず２値化する画像を平均化処理した平均化画像を作成し、次ぎにこの平均化画像と平均化処理前の元の画像とを、画素ごとに比較して、２値化を行う処理である。この動的２値化は、画面内で明るさの変動に強い特性があり、本装置１０では、例えば、ネジ部２１からネジ山２２を抽出する処理で用いられている。

平均化処理は、例えば、画像からノイズを低減する場合や、上記２値化処理の前処理として用いられる。平均化処理の手法としては、例えば、ガウシアンフィルタなどの加重平均フィルタ、メディアンフィルタなどの公知の技術を用いることができる。

アフィン変換は、例えば、画像を線形変換もしくは平行移動または両者を組み合わせた変換を行う場合に用いられる。具体的には、本装置１０では、ネジ部２１のネジ山２２の向きを、画像における一方の座標軸の向きと揃えるため回転させる場合に、アフィン変換が用いられる。

画素の結合または分離処理は、例えば、所定の判断基準に基づいて、画素を結合または分離したい場合に用いられる。具体的には、ラベリング処理の前処理として用いられる。
この判断基準としては、例えば、２値化処理により同じ属性を有する画素に対して、画素間が１画素くらい離れている場合には、分離している画素同士を結合するようにすることが挙げられる。また、画素間が、１画素以上であり且つネジ山２２の高さの１／３以下の場合には、分離することが挙げられる。ここで、ネジ山２２の高さとは、画像において、部品２０の軸Ｇと略直交する方向の、ネジ山２２の長さのことである。１つのネジ山２２に着目し、このネジ山が、傷等の欠陥により分離した状態にあれば、上記の分離判断基準により、分離することができる。

ラベリング処理は、例えば、画像内に複数の領域がある場合に、対象とする領域を識別する場合に用いられる。具体的には、あるネジ山の領域と、他のネジ山の領域とを識別する場合に用いられる。

また、ラベリング処理により識別された領域に対して、画素数の計算により領域の面積を求めたり、該領域の重心位置を求めることができる。また、前記領域の特定方向の長さを求めることもできる。具体的には、画像内の画素の位置を表わす２次元直角座標系の各座標軸方向の長さを求めることができる。

図３（ａ）に、ネジ部２１が撮影され、画像処理によりネジ山２２の平端部２３が抽出された画像の例を示す。画像の長手方向の中央部に部品２０の一部分が横長に映されている。この部分は、軸Ｇを中心とした回転角度で角度５０度内の範囲に対応する。画像の上端から下端に亘る５つの細長い領域Ｓ１〜Ｓ５が、他の部分とは異なる色に着色されて示されている。この５つの領域Ｓ１〜Ｓ５が、抽出されたネジ山２２の平端部２３である。なお、図３（ａ）は、部品２０の軸Ｇと直交する方向の両端部分が、トリミング処理により取り除かれた後の画像である。
また、図３（ｂ）に示す例は、ネジ山２２に欠陥がある場合の画像である。図３（ｂ）では、領域Ｓ３〜Ｓ５は１つの結合された領域から形成されているが、領域Ｓ１およびＳ２は、途中に領域が分離した部分がある。

上述した画像処理部１４および下記に詳述する良否判定部１５は、公知の技術を用いて構成することができ、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、数値演算プロセッサ、ＲＯＭまたはＲＡＭなどの半導体メモリ、磁気記録媒体、入出力インターフェースなどから構成することができる。また、画像処理部１４および良否判定部１５それぞれは、使用するプログラム、各種設定ファイル、およびパラメータ等が、その記憶領域に記憶される。

次に、良否判定部１５について以下に説明する。
良否判定部１５は、制御部１１により制御され、画像処理部１４による画像処理の結果に基づいて、部品２０の良否を判定する。具体的には、本装置１０では、部品２０のネジ部２１におけるネジ山２２の形状が、所定の判断基準に基づいて判断される。この判断基準としては、部品２０の具体的な用途に応じて、適宜設定することができる。判断基準としては、例えばネジ山２２の位置、ネジ山２２の平端部２３の面積、平端部２３の幅、平端部２３の高さ、ネジ山２２の個数、ネジ山２２の間隔等を用いることができる。本装置１０では、すべての値が、基準値以内でなければ、不良品として判断する。

ネジ山２２の位置等の情報は、部品２０の品番と関連づけられて、制御部１１の記憶部１１ｂに記憶されている。また、画像における画素間と、部品２０上の距離との対応関係も、本装置１０に固有の情報として、記憶部１１ｂに記憶されている。制御部１１は、良否判定部１５からの要求に応じて、これらの情報を適宜、良否判定部１５へ出力する。良否判定部１５は、制御部１１から入力された、上記情報を用いて判定処理を行う。

図３（ｂ）に示す例で説明すると、良否判定部１５は、領域Ｓ３〜Ｓ５に対応する３つのネジ山２２は欠陥を有さない正常なものと判定し、一方、領域Ｓ１およびＳ２に対応する２つのネジ山２２は欠陥を有する不良なものと判定する。このようなネジ山２２を有する部品２０自体は、ネジ部２１の他の部分の判定結果に関わらず、ネジ山２２の一部に欠陥を有するので、不良品と判定される。

また、本装置１０では、部品２０が、その軸Ｇを中心に所定の角度ずつ回転し、該回転ごとに、ネジ部２１の一部分が、画像化部１２により撮影され、部品２０が一回転することにより、該ネジ部１２の全周面が画像化される。例えば、部品２０を４５度ずつ回転させた場合には、回転ごとに撮影された隣り合う画像には、画像間に重複部分がある状態で、最初の撮影後７回の回転により、８枚の画像が撮影されて、ネジ部２１の全周面が画像化される。
そこで、良否判定部１５では、各画像間におけるネジ山２２の数の推移も判定基準として用いている。以下、この判定基準について述べる。

上述した例のように、本装置１０により検査される部品２０の画像には、ネジ山２２が、４個または５個存在する。ネジ山２２が４個となるのは、ネジ部２１の軸Ｇ方向の両端部が撮影されている画像となる。

仮に、最初の画像のネジ山２２の数が４個で始まった場合には、その後の画像のネジ山の数が、４個→４個→４個→５個→５個→５個→５個といった具合に推移することがあり得る。一方、部品２０の一回転の中で、ネジ山２２の数が、４個から５個へ推移し、さらに、４個へ推移した後、さらに５個へ推移することはない。このような数の推移が生じた場合には、この部品２０は不良品であると判断される。

なお、ネジ部２１のネジ山２２の加工のしかたによっては、上述したものとは異なる数の推移があり得るので、この判定基準は、具体的なネジ部２１の加工状態に応じて、適宜設定されることが好ましい。

なお、本装置１０の良否判定部１５では、ネジ山２２の両端部分の形状については、上述したネジ山２２の数の推移を判定している以外には、検査は行っていない。これは、部品２０の用途に対して、一般にこれら両端部分の影響が少ないので、その形状の高い精度が求められていないためである。

また、本装置１０では、制御部１１にはモータ制御部１７が接続されており、このモータ制御部１７にはモータ駆動部１８が接続されている。そして、部品２０は、このモータ駆動部１８により、軸Ｇが回転させられる。このような構成により、上述した部品２０の回転が実現されている。

部品２０は、図２（ａ）に示すように、モータ駆動部１８に、底板部２４が固定されて、軸Ｇを中心に回転する。また、部品２０の全体が、画像化部１２により撮影されるように、底板部２４は、底板部２４の側面が撮影可能に露出するように、モータ駆動部１８のチャック部と固定されている。底板部２４の側面は、ビームスプリッタ１６ｂと対向して配置されるので、照射されると、光を反射して明るくなる。

本装置１０では、モータ制御部１７が、制御部１１ではなく、画像処理部１４により制御される。そして、モータ駆動部１８は、モータ制御部を経由して、画像処理部１４により制御される。このような構成により、部品２０の回転を、画像処理部１４により直接制御して、処理時間の短縮を図っている。

画像処理部１４は、モータ駆動部１８に対する回転の動作指令を出力した後に、画像の画像処理を行う。これにより、ネジ部品２０が回転している間の時間を用いて、画像処理がなされるので、処理時間の短縮が図れる。

モータ駆動部１８としては、処理時間を短くする観点から、所定の角度を回転するのに要する時間ができるだけ短い性能を有するものが好ましい。また、モータ駆動部１８の起動速度、加減速度を具体的な用途によって設定できる観点から、例えば、ステッピングモータを用いることが好ましい。また、回転角度を精度よく制御する観点からは、サーボモータを用いてもよい。

また、モータ制御部１７としては、処理速度を短くする観点から、フォワード制御を用いてもよく、また角度制御を高める観点からは、フィードバック制御を用いてもよい。

また、本装置１０を、部品２０の製造ラインの下流工程に設けることにより、製造された部品２０の良否の検査をインラインで行うことができる。その場合には、制御部１１が製造ラインの制御部との通信を行えるようにし、本装置１０の判定結果に基づいて、部品２０の選別を行えるように、検査された部品２０の流動制御を行うことが好ましい。

上述した本装置１０によれば、ネジ部２１の広範囲の領域の画像を、短い時間で処理できるので、ネジ部品の検査を、検査精度が高く且つ検査時間が短く行える。また、２値化処理として、動的２値化処理を用いれば、画像におけるネジ山２２が、他の部位から明確に識別できるので、ネジ山２２の良否判定がさらに確かなものとなる。
また、縦長の光源１６ａとビームスプリッタ１６ｂとを有する同軸落射照明部１６を用いることにより、ネジ部２１の広範囲の領域において、ネジ山２２を際立たせるようにムラなく照射できるので、ネジ山２２の良否判定が確かなものとなる。
また、回転ごとに撮影される画像間には重複部分があるので、隣り合う画像同士の境界部分に存在する欠陥等も、確実に検査することができる。
さらに、本装置１０は、ネジ部２１の全周面が画像化されて検査されるので、部品２０を取り付ける際に、特に部品の位置決めを行う必要がないので、操作性に優れる。

次に、本発明の第２実施形態のネジ部の検査装置を、図４（ａ）および（ｂ）を参照しながら以下に説明する。第２実施形態について特に説明しない点については、上述の第１実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、図４において、図１〜２と同じ構成要素に同じ符号を付してある。

本発明の第２実施形態のネジ部の検査装置１０（以下、単に本装置１０ともいう）は、図４（ａ）に示すように、部品２０を拡散照射する面照明部１９を有しており、該面照明部１６は、その面が、部品２０の軸方向と略直交するように配置されており、部品２０の軸Ｇ方向と略直交する向きに反射された散乱光を用いて、該部品２０の画像が画像化部１２により撮影される。

本装置１０は、上述した実施形態とは、照明部の種類が異なり、また、この照明部と、画像化部１２と、部品２０の配置関係が異なっている。また、本装置１０により検査される部品２０は、ネジ山２２の先端部が平坦ではなく、凹部を有する頂上部２５を有している。このような部品２０は、例えば冷鍛にて転造加工することにより製造できる。

本装置１０により検査される部品２０は、図４（ｂ）に示すように、ネジ山２２の頂上部２５に、このネジ山２２の螺旋の向きに延びる凹部が形成されている。したがって、上述した第１実施形態のように、ネジ山２２の正面から光を照射しても、頂上部２５から、光が四方八方に散乱されるため、第１実施形態のような装置構成では、ネジ山２２の画像がうまく撮影できない場合がある。

そこで、本装置１０では、この頂上部２５の形状の検査を行うため、図４(ａ)に示すように、面状の照明部分を有し、その面が、部品２０の軸方向と略直交するように配置され、該部品２０を拡散照射する面型の面照明部１９により、該部品２０を照射し、画像化部１２により、部品２０の軸Ｇ方向と略直交する向きに反射された散乱光を用いて、部品２０の画像を撮影することとした。

このように、部品２０の軸Ｇの方向から、面照射部１９により光を拡散照射することで、頂上部２５に、傷等の欠陥がある場合には、図４（ｂ）に示すように、正常な頂上部２５とは異なる向きに光が反射されるので、ネジ山２２の欠陥を有する部位が、画像で正確に捉えることができる。例えば画像において、正常な頂上部２５が直線的に明るく見えるのに対して、欠陥のある部位では、この直線性が崩れて見える。

以下、本装置１０についてさらに説明する。

まず、面照明部１９について説明する。
面照明部１９は、面状の光源を有しており、その面が、部品２０の軸Ｇの向きと略直交するように配置されている。部品２０の軸Ｇを延長した位置が、面照明部１９の中心になるように、両者の配置をとることが好ましい。面照明部１９の照射部分の面積は、ネジ部２１の断面積に対して、好ましくは８倍以上、特に好ましくは１６倍以上である。

面照明部１９の照射部分の面積が、ネジ部２１の断面積に対して、８倍以上であることにより、ネジ山２２の頂上部２５をまんべんなく照射することができる。なお、面照射部１９のとり得る最大寸法は、画像化部１２等の他の構成要素との関係にも制約を受ける場合がある。ここで、ネジ部２１の断面積は、軸Ｇと直交する面で、もっぱらネジ山２２の頂上部２５を含むように、ネジ部２１を切断した断面積である。

次に、本装置１０の画像部１２について以下に説明する。
本装置１０では、画像部１２のＣＣＤカメラ１２ａが、図４（ａ）に示すように、部品２０を、その軸Ｇの方向と略直交する方向から撮影するように配置されている。また、レンズ１２ｂの主軸の方向は、面照明部１９の面の向きと略平行である。
面照明部１９とネジ部２１の端面との間の距離Ｌ５は、具体的な装置構成により適宜設定することが好ましい。一般的には、Ｌ５は、５〜１５ｍｍの範囲に設定することが好ましい。

本装置１０は、上述した点、およびこの相違点に伴い制御部１１に入力するパラメータ等を変更する以外には、第１実施形態と同じ構成を有している。

上述した本装置１０によれば、頂上部２５のようなネジ山２２を有し、この頂上部２５に微小な欠陥を有する部品２０について、検査精度が高く且つ検査時間を短く、検査を行える。

以下、本発明のオスネジ部品の検査方法を、上述した第１実施形態の装置１０を用いた好ましい一実施態様に基づいて、図面を参照しながら説明する。

本実施態様のネジ部の検査方法は、照射部により、部品２０を照射し、画像化部１２により、照射されている部品２０の２次元の画像を撮影し、画像処理部１４により、部品２０の撮影された画像におけるネジ部２１を２値化処理して、ネジ部２１のネジ山２２を抽出し、良否判定部１５により、抽出されたネジ山２２の良否を判定するものである。
ま本実施態様では、縦長の光源１６ａを有し、該光源１６ａの長手方向が部品２０の軸方向と略直交し、且つ該部品２０のネジ部２１と対向して照射されるように配置されている同軸落射照明部１６により、部品（２０）を照射する。

図５には、部品２０の検査方法のフローチャートを示す。また、図６には、図５における画像処理の手順をフローチャートに示す。また、図７には、図６におけるネジ部領域の基準位置の決定の手順をフローチャートに示す。また、図８には、図６におけるネジ山候補の抽出の手順をフローチャートに示す。また、図９には、図６におけるネジ山候補の判定の手順をフローチャートに示す。さらに、図１０には、図６におけるネジ山のデータ処理の手順をフローチャートに示す。

はじめに、モータ駆動部１８のチャック部に検査対象の部品２０をとりつける。

まず、ステップＳ１００において、これから検査する部品２０の検査処理に必要な各種パラメータを、入力部１１ｃにより読み込む。各種パラメータとは、例えば、オスネジ部品２０の品番、この品番固有の情報であるネジ部２１のオフセット量ＯＳ、ネジ部１２の検出領域の寸法、品番ごとの検査判定基準であるネジ山の面積および寸法、また画像化部１２の設定情報等である。読み込まれた各種パラメータは、記憶部１１ｂに記憶される。

次に、ステップＳ１０１において、Ｓ１００で読み込まれたパラメータを用いて、画像化部１２の初期化を行う。具体的には、ＣＣＤカメラ１２ａで撮影される画像の幅および高さ等のパラメータをＣＣＤカメラ１２ａに設定する。画像の幅は、例えば、図３（ａ）における横方向の長さであり、画像の高さは、図３（ａ）における縦方向の長さである。

次に、ステップＳ１０２において、制御部１１からの検査スタート指令により、検査をスタートする。制御部１１からの検査スタート指令は、手動で入力部１１ｃから入力してもよいし、自動的に指令を出すようにしてもよい。この検査スタート指令がでるまでは、同軸落射照明部１６は、部品２０の照射を行わずに待機する。

次に、ステップＳ１０３において、同軸落射照明部１６が部品２０を照射する。これにより、ネジ部２１のビームスプリッタ１６ｂと対向している部分が、均一にムラなく照らされる。その結果、ネジ山２２の平端部２３が、光を正反射して、他の部分に対して際立つように明るく撮影される。

次に、ステップＳ１０４において、画像化部１２が、照射されている部品２０の２次元のデジタル画像を撮影する。本装置１０では、ＣＣＤカメラ１２ａにより、画像が撮影される。具体的には、部品２０は、その全体像を含むように、その軸Ｇの方向が画像の長手方向と一致するようにＣＣＤカメラ１２ａにより撮影される。撮影された画像は、画像処理部１４によりトリミング処理された後、画像記憶部１４に記憶される。

次に、ステップＳ１０５において、画像処理部１４が、モータ制御部１７を経由してモータ駆動部１８により、部品２０に、軸Ｇを中心に所定の角度だけステップ回転動作をさせる。この角度は、具体的な検査の用途、また各構成要素の配置等から適宜設定することが好ましい。特に、ＣＣＤカメラ１２ａの視野と対応する量だけ、回転することが好ましい。本実施態様では、軸Ｇを中心に４５度だけステップ回転動作をさせている。これは、ＣＣＤカメラ１２ａの実質的な視野に対応させたものである。したがって、ひとつの部品２０に対して、最初の撮影をした後、４５度ずつ計７回のステップ回転動作をさせて部品２０を一回転させ、ネジ部２１の全周面の画像化を行う。なお、実質的な視野とは、撮影した画像中において、ネジ山２２が正確に識別可能な範囲である。

また、１つの撮影により得られた画像でも、その画像処理には時間がかかるので、この処理を行っている間に部品２０の回転処理を行い、トータルの処理時間の短縮を図っている。したがって、画像処理部１４は、モータ制御部１７にステップ回転動作の指令を出力した後、その動作の終了の返答をまたずに、次のステップに進むことが好ましい。

次に、Ｓ１０６において、ネジ部品２０の撮影された画像におけるネジ部２１を２値化処理して、ネジ部２１のネジ山２２を抽出する。画像処理部１４は、まず、ＣＣＤカメラ１２ａが撮影した画像を、上記記憶領域に転送し、上述したトリミング処理を行い、この処理後の画像を用いて、その後の画像処理を行う。この画像処理の詳細については、後述する。

次に、ステップＳ１０７において、画像処理部１４がその画像処理が終了した後に、モータ駆動部１８のステップ回転動作が終了しているのかを判断する。モータ駆動部１８が、部品２０のステップ回転動作を終了していれば、次のステップに進む。もし、部品２０のステップ回転動作を終了していなければ、その終了まで待機する。具体的な画像処理の内容、またモータ駆動部の性能等により、画像処理にかかる時間と、ステップ回転動作にかかる時間とが異なる。本装置１０では、画像処理部１４がその画像処理が終了した時点では、モータ駆動部１８のステップ回転動作が終了している。

次に、ステップＳ１０８において、部品２０が所定のステップ回転動作の数が終了したのかどうかを判断する。所定の回数が終了していれば、Ｓ１０２へ戻り、他の部品２０の検査スタートまで待機する。もし、所定の回数が終了していなければ、Ｓ１０４へ戻り、Ｓ１０４からＳ１０８までの各処理を繰り返す。なお、Ｓ１０８から、Ｓ１０３に戻ってもよい。

以下、上述したステップＳ１０６で行う画像処理の手順を、図６を用いて詳細に説明する。

まず、ステップＳ２００において、ネジ部２１に対応する画像中のネジ部領域Ｐの基準位置の決定を行う。この基準位置を用いて、画像におけるネジ部２１に対応する領域を特定する。具体的には、本実施形態では、この基準位置が、画像における底板部２４の端面２４ａの位置である。画像中の端面２４ａの位置を用いて、画像中のネジ部２１の軸Ｇ方向における位置の補正を行う。
さらに、Ｓ２００で行う処理の手順を、図７を用いて以下に詳細に述べる。

まず、ステップＳ３００において、ＣＣＤカメラ１２ａにより撮影され、画像処理部１４によりトリミング処理がなされた画像に対して、部分ウインドウを作成する。図１１（ａ）に、この部分ウインドウ（図示せず）が作成される画像の例を示す。部分ウインドウは、画像中のあらかじめ決められた位置に設けられる基準位置検出用のウインドウである。部分ウインドウが設けられる画像における領域の情報は、パラメータとして本装置１０に入力されている。この情報を用いて、部分ウインドウを、部品２０の基準位置とされる部位が含まれるように設定する。また、この領域は、画素の所定の集まりから形成されており、領域の位置は、画素の座標から定められる。画素の座標系の設定方法は、各種の手法を用いることができ、本実施態様では、２次元直角座標系を用いている。その原点の位置としては、トリミング処理後の画像における最左側最上部の画素の位置とする。そして、この座標系の一方の座標軸の向きと、部品２０の軸Ｇとが略一致するように、部品２０を画像化部１２により撮影する。

次に、ステップＳ３０１において、画像における部分ウインドウ内の２値化を、画像処理部１４により行う。具体的には、本実施態様では、静的２値化処理を用いる。
この２値化処理により、照射により明るく照らされている底板部２４の側面と、底板部２４が固定されているモータ駆動部１８側の部分とが、明確に識別される。

次に、ステップＳ３０２において、２値化処理後の部分ウインドウ内のノイズを、画像処理部１４により除去する。このノイズの除去により、底板部２４の側面と、底板部２４が固定されているモータ駆動部１８側の部分とが、一層明確に識別される。ノイズ除去の手法としては、上述した平均化処理等の各種公知の方法を用いることができる。

次に、ステップＳ３０３において、基準位置を、画像処理部１４により決定する。２値化した部分ウインドウ内において、図１１（ｂ）に示すように、その領域内に、底板部２４およびその端面２４ａが含まれるように、四角形の新たなウインドウＷを作成する。このウインドウＷの座標情報は、入力されたパラメータ等を用いて定められる。この四角形のウインドウＷは、各辺の向きが、画像の座標系の２つの座標軸の一方と一致している。
そして、端面２４ａに対応する座標の位置が、画像処理部１４により求められる。この座標の位置が、デフォルトで設定されている基準位置の値と異なっていれば、その差を求めて、基準位置を補正して、正しい基準位置を決定する。なお、部品２０のモータ駆動部１８への固定の仕方によっては、この補正が必要でない場合もある。

次に、図６のステップＳ２０１において、ネジ部領域Ｐの座標計算を、画像処理部１４により行う。入力されたパラメータ等を用いて、図１２に示すように、基準位置とネジ部領域Ｐとの間のオフセットの長さＬ６を求め、ネジ部領域Ｐの座標を計算して、画像における該領域Ｐを求める。計算されたネジ部領域Ｐは、画像において、図１２に示すように、４角形の領域となる。この４角形の各辺の向きは、画像の座標系の２つの座標軸の一方と一致している。このようにして得たネジ部領域Ｐをさらに画像処理して、ネジ山２２の抽出を行う。

次に、ステップＳ２０２において、ネジ部領域Ｐのネジ山２２の傾きを、画像処理部１４により回転補正する。図１３（ａ）に、ネジ部領域Ｐの画像の一例を示す。この画像は、上述したように、互いに直交する座標軸を有する座標系を有している。これらの座標軸それぞれについて、画像の横方向の座標軸をｘ軸、縦方向の座標軸をｙ軸とする。この座標系の原点は、上述したように、画像の最左側最上部の画素の位置である。

ネジ部領域Ｐには、ネジ山２２が、その平端部２３が明るく光って、際立つように映されている。ネジ山２２は、ネジ部２１に螺旋状に形成されているため、平端部２３の向きは、部品２０の軸Ｇと直交する方向に対して傾きを有している。そこで、ネジ山２２の向きを、ｙ軸の向きと一致するように、原点を中心軸として、アフィン変換により回転させる。このアフィン変換により回転させる回転角度は、記憶部１１ｂに記憶されている入力パラメータ等の情報を用いて定める。ネジ山２２の向きとｙ軸とを一致させることにより、画像処理によりネジ山２２がより良く抽出されるので、良否判定の結果が、一層確実なものとなる。
回転補正後の画像を、図１３（ｂ）に示す。各平端部２３の向きが、画像の縦方向の向きと一致している。なお、回転補正後の画像において、画像の原点からｘ軸の正方向に向かって、回転補正をされていない扇型の領域が一部分存在する。ネジ部領域Ｐは、回転補正された領域のみが画像処理の対象となる。また、この扇型の回転補正をされていない領域は、図１３（ｂ）には図示されていない。以下も同様である。

次に、ステップＳ２０３において、ネジ山候補の抽出を、画像処理部１４により行う。部品２０が撮影された画像には、ネジ山２２以外にも、例えば、ネジ山２２同士の間の谷部の底などが、明るく照らし出され、光って映される場合がある。本実施形態では、平端部２３の部分と、平端部２３と同様に明るく光っている部分とを含めて、ネジ山候補と呼ぶ。
このように、本実施態様では、画像処理部１４により、ネジ山２２のネジ山候補を抽出し判定して、ネジ山２２と判定された該ネジ山候補のみを、さらに、画像処理した後に良否判定部１５により判定する。これにより、ネジ山２２の画像領域だけを画像処理し、良否判定できるので、検査時間の短縮が図れる。

Ｓ２０３で行う処理の手順を、図８を用いて以下に詳細に述べる。
まず、ステップＳ４００において、ネジ部領域Ｐ内の画像に、画像処理部１４により平均化処理を行う。この平均化は、次のステップＳ４０１で行う動的２値化処理の前処理である。平均化処理の手法としては、上述した各種公知の方法を用いることができる。

次に、ステップＳ４０１において、平均化されたネジ部領域Ｐ内の画像に、画像処理部１４により２値化処理を行う。本実施態様では、ネジ山２２と対応する領域を確実に抽出するために、２値化処理として、動的２値化処理を用いる。この動的２値化処理により、ネジ山２２と考えられる明るさを有する画素と、それよりも低い明るさを有する画素との属性を識別する。この属性には、ネジ山候補と、それ以外とがある。

次に、ステップＳ４０２において、画素の結合と分離を、画像処理部１４により行う。これは、所定の判断基準に基づいて、ネジ山候補の属性を有すると識別された画素に対して、ノイズ等により、若干分離している画素同士を結合させ、また欠陥により有意差をもって分離されていると考えられる画素を強制的に分離させる処理である。この判断基準としては、上述した例が挙げられる。

次に、ステップＳ４０３において、ラベリング処理を、画像処理部１４により行う。このラベリング処理により、ネジ山候補の属性を有すると識別された画素に対して、結合した画素同士を、１つのまとまった領域として、識別符号を付与して識別する。

次に、ステップＳ４０４において、ネジ山候補の抽出を、画像処理部１４により行う。Ｓ４０３において、ラベリング処理がなされた画像では、図３（ｂ）に示す例のように、各ネジ山２２の平端部２３に対応する領域Ｓ１〜Ｓ５が他の部位と識別される。ここで、領域Ｓ１は、領域Ｓ１ａとＳ１ｂとから構成されており、Ｓ１ａとＳ１ｂとは分離している。同様に、領域Ｓ２は、領域Ｓ２ａとＳ２ｂとから構成されており、Ｓ２ａとＳ２ｂとは分離している。また図３（ｂ）には、領域Ｓ２とＳ３との間の部分に領域Ｔ１が、領域Ｓ３とＳ４との間の部分に領域Ｔ２が、領域Ｓ４とＳ５との間の部分に領域Ｔ３が、動的２値化処理によって、ネジ山候補として識別されている。
すなわち、図３（ｂ）に示す例では、各領域Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ３、Ｓ４，Ｓ５、Ｔ１，Ｔ２およびＴ３が、ネジ山候補となる。なお、領域Ｔ１，Ｔ２およびＴ３それぞれは、図３（ｂ）では、さらに複数の領域から構成されているが、ここでは、１つの領域として説明する。

次に、図６のステップＳ２０４において、ネジ山候補の判定処理を行う。ネジ山候補の判定処理は、各ネジ山候補に対して、その領域の面積および座標と、所定の判断基準とを比較してなされる。
Ｓ２０４で行う処理の手順を、図９を用いて以下に詳細に述べる。

まず、ステップＳ５００において、各ネジ山候補の面積と座標の計算を、画像処理部１４により行う。Ｓ５００では、図３（ｂ）における各領域Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ３、Ｓ４，Ｓ５、Ｔ１，Ｔ２およびＴ３の面積と座標とを求める。なお、座標は、領域の重心座標でもよい。

次に、ステップＳ５０１において、ネジ山候補の判定処理を、良否判定部１５により行う。部品２０において、ネジ山２２における平端部２３の面積および位置は、既知であり、これらの情報は、パラメータ等として記憶部１１ｂに記憶されているので、良否判定部１５は、記憶部１１ｂから必要な情報を入力して、判断基準を作成する。そして、良否判定部１５は、この判断基準に基づいて、ネジ山候補の判定処理を行う。

図３（ｂ）に示す例では、このネジ山候補の判定処理により、領域Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ３、Ｓ４，Ｓ５が、ネジ山２２の平端部２３と判定され、領域Ｔ１，Ｔ２、Ｔ３がネジ山ではないと判定される。なお、領域Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂについては、画像における面積の大きさによっては、ネジ山ではないと判定される場合もあり得る。
このネジ山候補の判定結果を、図３（ｂ）に示す例のように、出力部１１ｄにより、画面上に出力してもよい。画面上には、例えば、画像中の領域Ｔ１，Ｔ２、Ｔ３と、領域Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５とを、それぞれ、異なる色で表示することが好ましい。

次に、ステップＳ５０２において、ネジ部領域Ｐにおけるネジ山の個数の良否判定を、良否判定部１５により行う。部品２０において、ネジ部領域Ｐにおけるネジ山２２の個数は、既知であり、これらの情報は、パラメータ等として記憶部１１ｂに記憶されているので、良否判定部１５は、記憶部１１ｂから必要な情報を入力して、判断基準を作成する。
そして、良否判定部１５は、この判断基準に基づいて、ネジ山の個数の良否判定処理を行う。その結果、部品２０が不良品であると判定された場合には、画像の部品２０が不良品であるという結果を出力部１１ｃにより出力した後に、図５のＳ１０７へ移動してもよい。本実施態様では、部品２０の欠陥の状態を調査することも目的としているため、部品２０が良品または不良品と判定された結果にかかわらず、次に、ステップＳ２０５へ進む。本実施形態では、ネジ部領域Ｐにおけるネジ山の個数が、４個または５個であれば、この画像の部品２０は良品と判断される。そして、図３（ｂ）に示す例では、ネジ山の個数が５個と判断される。

次に、ステップＳ２０５において、ネジ山のデータ処理を、画像処理部１４により行う。Ｓ２０５では、ネジ山と判定されたねじ山候補について、さらに画像処理行い、その形状を詳細に調べる。
Ｓ２０５で行う処理の手順を、図１０を用いて以下に詳細に述べる。

まず、ステップＳ６００において、ネジ山のテーブルを、画像処理部１４により作成する。このテーブルは、Ｓ２０５でネジ山と判定された領域と同じ数の行を有し、各行には、属性として、領域の座標、領域の幅、領域の長さ、領域の面積、領域の重心座標等を有する。図３（ｂ）に示す例では、領域Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ３、Ｓ４，Ｓ５に対応して、７つの行を有する表が作成される。

次に、ステップＳ６０１において、画像処理部１４により、ネジ山２２の平坦部２３に対応する領域を座標で並び替える。本実施形態では、領域のｙ座標の値を用いて、原点に近い順にネジ山２２に対応する領域を並び替える。もし、重心座標のｙ座標が同じである複数の領域がある場合には、それらの領域のｘ座標が原点に近い順に、該複数の領域が並び替えられる。図３（ｂ）に示す例では、７つの行は、例えば領域Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ３、Ｓ４，Ｓ５の順に並び替えられる。

次に、ステップＳ６０２において、画像処理部１４により、領域の幅、領域の長さ、領域の面積、領域の重心座標等を計算する。Ｓ６０２で求められたこれらの値は、上記テーブルにおける各領域に対応した行の属性それぞれに格納される。

次に、ステップＳ６０３において、画像処理部１４により、ネジ山２２の間隔の計算を行う。Ｓ６０３では、各領域の重心座標の値を用いて、ｘ座標方向に隣り合う領域同士の間隔が求められる。

さらに、Ｓ６０３では、良否判定部１５により、ネジ山の間隔の判定処理を行う。良否判定部１５は、入力されたパラメータ等を用いて、判断基準を作成して、ネジ山の間隔の判定処理を行う。その結果、画像の部品２０が不良品であると判定された場合には、画像の部品２０が不良品であるという結果を出力部１１ｃにより出力した後に、図５のＳ１０７へ移動してもよい。本実施態様では、部品２０の欠陥の状態を調査することも目的としているため、画像の部品２０が良品または不良品と判定された結果にかかわらず、ステップＳ２０６へ進む。

次に、図６のＳ２０６において、良否判定部１５により、画像の部品２０の良否判定を行う。良否判定部１５は、所定の判断基準を用いて、各領域における領域の幅、領域の長さ、領域の面積に対する良否判定を行う。この判断基準は、入力パラメータ等を用いて、良否判定部１５により作成される。図３（ｂ）に示す例では、領域Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂは、不良であり、領域Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５は良品と判断される。

次に、ステップＳ２０７において、出力部１１ｄにより、Ｓ２０６の判定結果が出力される。判定結果の出力は、出力部１１ｄにより、画面またはプリンタから出力される。出力される内容は、例えば、画面の部品２０の良否、ネジ山２２の平端部２３の抽出後の画像、良品であるネジ山の個数、ネジ山の平端部２３の面積、ネジ山同士の間隔とすることができる。出力された画面上には、良品のネジ山の領域と、不良品のネジ山の領域とを、それぞれ、異なる色で表示することが好ましい。

次に、図５のステップＳ１０７へ戻る。

また、ステップＳ１０８において、部品２０が所定のステップ回転動作の数が終了した場合には、各画像間におけるネジ山２２の数の推移についても、判定がなされる。さらに、１つの部品２０についての良否の判定結果をまとめて出力してもよい。

このように上述した本実施形態により撮影された部品２０の画像を、画像処理前の画像と、画像処理後のネジ山が抽出された画像とを比較して、図１４に示す。

図１４には、部品２０を本装置１０で撮影した回転角度０度の画像から、４５度ずつ回転させながら撮影した７枚の画像が示されている。各画像は、そのｙ軸方向の両端部分に回転角度５度ずつ、前後の画像との重複部分を有している。また図１５には、各回転角度の画像に対して、ネジ山２２の数と、良品と判断されたネジ山２２の数が記載されている。

図１４に示す例では、回転角度３１５度の画像処理前の画像をみると、図中の楕円内に示すように、画像のｘ軸方向に伸びる欠陥が、５つのネジ山にまたがって存在している。特に、画像左側の２つのネジ山２２では、上下が完全に分離している。本実施態様では、この二つのネジ山２２が、不良と判断される。一方、残りの３つのネジ山２２は良品と判断されており、結果として、回転角度３１５度の画像の部品２０は、不良品であると判定される。なお、残り３つのネジ山２２も不良と判断することは、判定基準の設定変更により可能である。

上述した本実施態様によれば、ネジ部（２１）の広範囲の領域の画像を、短い時間で処理できるので、ネジ部品の検査を、検査精度が高く且つ検査時間が短く行える。

また、図１５には、第１実施形態の装置１０を用いて、上述した実施態様により部品２０の検査を行った場合の検査処理と時間との関係が示されている。ＣＣＤカメラ１２ａにより、最初の撮影１が所要時間Ｔ１をかけて行われ、次に部品２０を４５度回転させると同時に、撮影１の画像処理１が所要時間Ｔ２をかけて行われる。部品２０を４５度回転させるために要する時間Ｔ３の方が長いので、最初の画像の撮影およびその画像処理と、部品２０の４５度の回転には、トータルでＴ１＋Ｔ３の所要時間が必要となる。その後、２回目の撮影２と、その画像処理２と、部品２０の回転が順次なされる。

図１５に示す例では、画像処理１が終了した後に、部品２０の回転が終了するまでの間に、待機する時間Ｔ３−Ｔ２がある。そこで、この待機時間を有効に活用するため、第１実施形態の装置１０の変形例として、モータ駆動部１８の駆動軸に、２つの部品２０ａ，２０ｂを、軸Ｇ方向に直列に固定して、これら２つの部品が同時に回転するようにすることが考えられる。また、画像化部１２には、２つの部品２０ａ、２０ｂそれぞれを撮影するためのＣＣＤカメラ１，２を設ける。このような装置構成を用いた場合の検査処理と時間との関係を図１６に示す。

図１６に示す例では、部品２０ａの最初の撮影１を行った後に、部品２０ｂの最初の撮影２が続けて行われる。撮影には、それぞれ所要時間Ｔ１ずつをかけられる。次に部品２０a、２０ｂを同時に４５度回転させると共に、撮影１、２の画像処理１、２が所要時間Ｔ２ずつをかけて行う。
このようにして、回転処理の待機中の時間を有効に活用し、より多くの部品２０の検査を処理して、検査数の向上が図れる。

本発明のネジ部品の検査装置および検査方法は、上述した実施形態または実施態様に制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。

例えば、上述した各実施形態または実施態様では、部品２０の全周面が、８回の撮影により画像化されていたが、この撮影回数は、オスネジ部品またはネジ山の大きさにより、適宜変更して調整することが好ましい。

また、上述した各実施形態では、画像処理部１４が、モータ制御部を経由して、モータ駆動部を制御していたが、制御部１１が、直接モータ制御部１７を経由して、モータ駆動部１８を制御していてもよい。

また、上述した各実施形態では、画像化部１２、画像記憶部１３、画像処理部１４、良否判定部１５および上記照明部が、制御部１１により制御されているが、制御部１１は備えずに、画像化部１２、画像記憶部１３、画像処理部１４、良否判定部１５および上記照明部だけで装置を構成してもよい。

また、上述した実施態様では、ネジ部領域Ｐの基準位置を決定するために２値化を用いているが、その他の手法を用いて、基準位置を求めてもよい。

また、上述した実施態様では、部品２０のネジ部２１の画像ごとに、画像処理およびその良否判定を行った後に、部品２０のステップ回転動作を行っていたが、ネジ部２１の全周面の画像の撮影を行った後に、各画像の画像処理およびその良否判定をまとめて行ってもよい。

上述した一の実施形態における要件は、適宜、実施形態間で相互に置換可能である。

図１は、本発明の第１実施形態のネジ部の検査装置の構成を示す図である。 図２（ａ）は、図１の検査装置の要部を示す図であり、図２（ｂ）は、ネジ部の要部を示す図である。 図３（ａ）は、ねじ山抽出後の画像を示す図であり、図３（ｂ）は、ねじ山抽出後の画像を示す他の例である。 図４（ａ）は、本発明の第２実施形態のネジ部の検査装置の要部を示す図であり、図４（ｂ）は、ネジ部の要部を示す図である。 図５は、本発明のネジ部の検査方法を示すフローチャートである。 図６は、図５の画像処理の手順を示すフローチャートである。 図７は、図６のネジ部領域の基準位置の決定の手順を示すフローチャートである。 図８は、図６のネジ山候補の抽出の手順を示すフローチャートである。 図９は、図６のネジ山候補の判定の手順を示すフローチャートである。 図１０は、図６のネジ山のデータ処理の手順を示すフローチャートである。 図１１（ａ）は、ネジ部領域の基準位置の決定に用いる画像を示す図であり、図１１（ｂ）は、（ａ）の要部を拡大して示す図である。 図１２は、ネジ部領域を示す画像を示す図である。 図１３（ａ）は、画像の回転前の状態を示す図であり、図１３（ｂ）は画像の回転後の状態を示す図である。 図１４は、オスネジ部品を所定の角度ずつ回転させながら撮影した画像の画像処理前後を比較して示す図である。 図１５は、ネジ部の検査処理の時間の経過を示す図である。 図１６は、本発明のネジ検査装置の変形例における検査処理の時間の経過を示す図である。

符号の説明

１０ ネジ部品の検査装置
１１ 制御部
１１ａ 演算部
１１ｂ 記憶部
１１ｃ 入力部
１１ｄ 出力部
１２ 画像化部
１２ａ ＣＣＤカメラ
１２ｂ レンズ
１３ 画像記憶部
１４ 画像処理部
１５ 良否判定部
１６ 同軸落射照明部
１６ａ 光源
１６ｂ ビームスプリッタ
１７ モータ制御部
１８ モータ駆動部
２０ オスネジ部品
２１ ネジ部
２２ ネジ山
２３ 平坦部
２４ 底板部
２４ａ 端面
２５ 頂上部
Ｗ ウインドウ
Ｐ ネジ部領域
Ｌ１ 光源の長手方向の長さ
Ｌ２ ビームスプリッタの幅方向の長さ
Ｌ３ 同軸落射照明部とオスネジ部品との間の距離
Ｌ４ レンズとネジ部品との間の距離
Ｌ５ 面照明部とオスネジ部品の端面との間の距離
Ｌ６ オフセット
Ｄ ネジ部の直径
Ｈ オスネジ部品の軸方向の長さ
Ｇ 軸

Claims (16)

1. ネジ部品（２０）を照射する照明部（１６，１９）と、該ネジ部品（２０）の２次元画像を撮影する画像化部（１２）と、撮影された画像を画像処理する画像処理部（１４）と、該ネジ部品（２０）の良否を判定する良否判定部（１５）とを備えたネジ部品の検査装置において、
   前記照明部（１６）により照射された前記ネジ部品（２０）が撮影された前記画像におけるネジ部（２１）は、前記画像処理部（１４）により２値化処理されて、該ネジ部（２１）のネジ山（２２）が抽出され、
   抽出された前記ネジ山（２２）の良否が、前記良否判定部（１５）により判定されることを特徴とするネジ部品の検査装置。
2. 前記照明部（１６）が、同軸落射照明部であり、該同軸落射照明部（１６）は、縦長の光源（１６ａ）を有し、該光源（１６ａ）は、その長手方向が、前記ネジ部品（２０）の軸方向と略直交し、且つ前記ネジ部（２１）が前記同軸落射照明部（１６）に対向して照射されるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のネジ部品の検査装置。
3. 前記光源（１６ａ）の長手方向の長さが、前記ネジ部（２１）の直径よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のネジ部品の検査装置
4. 前記同軸落射照明部（１６）は、ビームスプリッタ（１６ｂ）を有しており、前記光源（１６ａ）から照射された光の一部が、該ビームスプリッタ（１６ｂ）により反射されて、前記ネジ部品（２０）に照射されることを特徴とする請求項２または３に記載のネジ部品の検査装置。
5. 前記照明部（１９）が、前記ネジ部品（２０）を拡散照射する面照明部であり、該面照明部（１９）の面が、前記ネジ部品（２０）の軸方向と略直交するように配置されており、
   前記ネジ部品（２０）の前記軸方向と略直交する向きに反射された散乱光を用いて、該ネジ部品（２０）の画像が前記画像化部（１２）により撮影されることを特徴とする請求項１に記載のネジ部品の検査装置。
6. 前記ネジ部品（２０）が、その前記軸を中心に所定の角度ずつ回転し、該回転ごとに、前記ネジ部（２１）の一部分が、前記画像化部（１２）により撮影され、前記ネジ部品（２０）が一回転することにより、該ネジ部（１２）の全周面が画像化されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のネジ部品の検査装置。
7. 前記回転ごとに撮影された前記画像には、画像間に重複部分があることを特徴とする請求項６に記載のネジ部品の検査装置。
8. 前記ネジ部品（２０）を回転させるモータ駆動部（１８）を有しており、
   前記モータ駆動部（１８）が、前記画像処理部（１４）により制御されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のネジ部品の検査装置。
9. 前記画像処理部（１４）は、前記モータ駆動部（１８）に対する回転の動作指令を出力した後に、前記画像の画像処理を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のネジ部品の検査装置。
10. 前記２値化処理が、動的２値化処理であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のネジ部品の検査装置。
11. ネジ部品の検査方法において、
    照射部（１６、１９）により、ネジ部品（２０）を照射し、
    画像化部（１２）により、照射されている前記ネジ部品（２０）の２次元の画像を撮影し、
    画像処理部（１４）により、前記ネジ部品（２０）の撮影された前記画像におけるネジ部（２１）を２値化処理して、前記ネジ部（２１）のネジ山（２２）を抽出し、
    前記良否判定部（１５）により、抽出された前記ネジ山（２２）の良否を判定することを特徴とするネジ部品の検査方法。
12. 縦長の光源（１６ａ）を有し、該光源（１６ａ）の長手方向がネジ部品（２０）の軸方向と略直交し、且つ該ネジ部品（２０）の前記ネジ部（２１）と対向して照射されるように配置されている同軸落射型の前記照明部（１６）により、前記ネジ部品（２０）を照射することを特徴とする請求項１１に記載のネジ部品の検査方法。
13. 面状の照明部分を有し、その面が、前記ネジ部品（２０）の軸方向と略直交するように配置され、該ネジ部品（２０）を拡散照射する面型の前記照明部（１９）により、該ネジ部品（２０）を照射し、
    前記画像化部（１２）により、前記ネジ部品（２０）の前記軸方向と略直交する向きに反射された散乱光を用いて、該ネジ部品（２０）の画像を撮影することを特徴とする請求項１１に記載のネジ部品の検査方法。
14. 前記画像化部（１２）により、前記ネジ部品（２０）の前記画像を撮影し、
    前記画像処理部（１４）により制御されるモータ駆動部（１８）によって、前記ネジ部品（２０）を回転させた後に、画像処理を行うことを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載のネジ部の検査方法。
15. 前記２値化処理が、動的２値化処理であることを特徴とする請求項１１から１４のいずれか一項に記載のネジ部品の検査方法。
16. 前記画像処理部（１４）により、前記ネジ山（２２）のネジ山候補を抽出し判定して、前記ネジ山（２２）と判定された該ネジ山候補を、さらに、画像処理した後に前記良否判定部（１５）により判定することを特徴とする請求項１１から１５のいずれか一項に記載にネジ部品の検査方法。

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