JP2012211836A

JP2012211836A - バリ検出装置およびバリ検出方法

Info

Publication number: JP2012211836A
Application number: JP2011077817A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Yamamoto; 匡利山本
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-01

Abstract

【課題】ワークに設けられる貫通孔の内部に生じたバリを、ロボットを用いて確実に検出する。
【解決手段】各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂにより各油孔２１ａ〜２１ｇの両端側を撮像し、ずれ算出部で各油孔２１ａ〜２１ｇの軸線と軸線Ｃ２とのずれ量を算出し、ずれ量に基づいてロボット３０を駆動制御してクランクシャフト２０をバリ検出カメラ５３と正対させる。軸線Ｃ１は軸線Ｃ２と平行なので、バリ検出カメラ５３は各油孔２１ａ〜２１ｇの内部を全域に亘ってとらえることができる。したがって、ロボット３０によりクランクシャフト２０を精度良く移動して、バリ検出カメラ５３により各油孔２１ａ〜２１ｇの内部に生じたバリを確実に検出し、バリ有無判定部により各油孔２１ａ〜２１ｇの内部に生じたバリの有無を間違えること無く判定することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ワークに設けられる貫通孔の内部に生じたバリを、画像認識により検出するバリ検出装置およびバリ検出方法に関する。

例えば、鋳造品等の加工物（ワーク）にドリル加工等の機械加工を施すことにより、加工部分の端部等には不要な残材、所謂バリが形成されることがある。バリが加工部分に残った場合には、組み付け部品を正確に組み付けられなかったり、スムーズな動作等（摺動動作等）を阻害したりする問題を生じ得る。したがって、バリを取り除く作業が必要となる。バリ取り作業を正確かつ迅速に行って歩留まりを良くするためにも、効率良くバリの有無を確認し、その後、バリが存在するワークのみについてバリ取り作業を行う必要がある。

バリの有無を確認する手段（バリ検出手段）としては、作業者による目視や撮像カメラによる画像認識等がある。前者においてはバリの有無判定にバラツキ等が生じ易く、よって、後者のように撮像カメラを用い、自動的に高効率で正確なバリの有無判定を行うようにするのが望ましい。このように、撮像カメラを用いてバリの有無判定を行う技術としては、例えば、特許文献１に記載されたバリ検査装置が知られている。

特許文献１に記載された技術は、回転装置によって回転するワークを挟むようにして、撮影カメラ（撮像カメラ）および照明装置（発光源）を設けている。そして、回転装置によりワークを回転させ、当該状態のもとで撮像カメラによりワークを撮影し、その後、画像認識によりワークの外バリ（バリ）の有無（不良品および良品）を確認するようにしている。

特開平１１−２０１７３９号公報（図１）

ところで、特許文献１に記載された技術は、回転するワークの外周部分に形成される外バリの有無を確認するための装置であり、撮像カメラと発光源との間に、円環状のワーク（Ｏリング等）を配置することで、当該ワークの外バリの有無を比較的容易に確認することができる。しかしながら、ワークにドリル加工で形成した長孔（貫通孔）の内部にある所謂内バリ（バリ）を検出するには、撮像カメラと発光源との間にワークを精度良く配置する必要がある。つまり、撮像カメラと発光源とを結ぶ軸線と、ワークに形成した貫通孔の軸線とを正確に一致させない限り、撮像カメラは長孔の内部を確実にとらえることができず、バリの有無を正確に確認することができない。よって、ワークに形成した貫通孔の内部におけるバリの有無を正確に確認すべく、撮像カメラと発光源との間に精度良くワークを配置し得る工夫が必要となっていた。

本発明の目的は、ワークに設けられる貫通孔の内部に生じたバリを、ロボットを用いて確実に検出することができるバリ検出装置およびバリ検出方法を提供することにある。

本発明のバリ検出装置は、ワークに設けられる貫通孔の内部に生じたバリを、画像認識により検出するバリ検出装置であって、前記ワークを掴むハンドを有し、前記ワークを検出ステージに移動させるロボットと、前記検出ステージに設けられ、前記貫通孔の両端側をそれぞれ撮像し、撮像結果をコントローラに送出する一対の孔検出カメラと、前記検出ステージに設けられる発光源と、前記検出ステージの前記発光源と対向する箇所で、かつ前記発光源との間の軸線が前記各孔検出カメラを結ぶ軸線と平行となる箇所に設けられ、前記貫通孔の内部を撮像し、撮像結果を前記コントローラに送出するバリ検出カメラと、前記コントローラに設けられ、前記各孔検出カメラからの撮像結果に基づき、前記貫通孔の軸線と前記各孔検出カメラを結ぶ軸線とのずれ量を算出して記憶するずれ算出部と、前記コントローラに設けられ、前記ずれ量に基づいて前記ロボットを駆動制御し、前記貫通孔を前記バリ検出カメラと正対させる駆動制御部と、前記コントローラに設けられ、前記バリ検出カメラからの撮像結果に基づき、前記貫通孔の内部におけるバリの有無を判定するバリ有無判定部と、を備えることを特徴とする。

本発明のバリ検出装置は、前記ワークは複数の前記貫通孔を有し、前記各貫通孔のそれぞれに対応した前記ずれ量を全て算出した後に、前記各貫通孔のそれぞれに対応して前記バリの有無を順に判定することを特徴とする。

本発明のバリ検出装置は、前記検出ステージを挟むようにして搬入搬出ステージおよび不良品ステージを設け、前記ロボットは、前記ワークを前記搬入搬出ステージから前記検出ステージに移動させ、良品判定となった前記ワークを前記搬入搬出ステージに戻し、不良品判定となった前記ワークを前記不良品ステージに移動させることを特徴とする。

本発明のバリ検出方法は、ワークに設けられる貫通孔の内部に生じたバリを、画像認識により検出するバリ検出方法であって、前記ワークを掴むハンドを有するロボットにより、前記ワークを検出ステージに移動させるワーク移動工程と、前記検出ステージに設けられる一対の孔検出カメラにより、前記貫通孔の両端側をそれぞれ撮像し、撮像結果をコントローラに送出する第１撮像工程と、前記コントローラに設けられるずれ算出部により、前記各孔検出カメラからの撮像結果に基づき、前記貫通孔の軸線と前記各孔検出カメラを結ぶ軸線とのずれ量を算出して記憶するずれ量算出工程と、前記コントローラに設けられる駆動制御部により、前記ずれ量に基づいて前記ロボットを駆動制御し、前記検出ステージの発光源と対向する箇所で、かつ前記発光源との間の軸線が前記各孔検出カメラを結ぶ軸線と平行となる箇所に設けられるバリ検出カメラに対して、前記貫通孔を正対させるワーク位置調整工程と、前記バリ検出カメラにより、前記貫通孔の内部を撮像し、撮像結果を前記コントローラに送出する第２撮像工程と、前記コントローラに設けられるバリ有無判定部により、前記バリ検出カメラからの撮像結果に基づき、前記貫通孔の内部におけるバリの有無を判定するバリ有無判定工程と、を備えることを特徴とする。

本発明のバリ検出方法は、前記ワークは複数の前記貫通孔を有し、前記各貫通孔のそれぞれに対応した前記ずれ量を全て算出した後に、前記各貫通孔のそれぞれに対応して前記バリの有無を順に判定することを特徴とする。

本発明のバリ検出方法は、前記検出ステージを挟むようにして搬入搬出ステージおよび不良品ステージを設け、前記ロボットは、前記ワークを前記搬入搬出ステージから前記検出ステージに移動させ、良品判定となった前記ワークを前記搬入搬出ステージに戻し、不良品判定となった前記ワークを前記不良品ステージに移動させることを特徴とする。

本発明によれば、一対の孔検出カメラにより貫通孔の両端側を撮像し、ずれ算出部で貫通孔の軸線と各孔検出カメラを結ぶ軸線とのずれ量を算出し、ずれ量に基づいてロボットを駆動制御してワークをバリ検出カメラと正対させる。発光源とバリ検出カメラとを結ぶ軸線は、各孔検出カメラを結ぶ軸線と平行なので、バリ検出カメラは貫通孔の内部を全域に亘ってとらえることができる。したがって、ロボットによってワークを精度良く移動して、バリ検出カメラによって貫通孔の内部に生じたバリを確実に検出し、バリ有無判定部によって貫通孔の内部に生じたバリの有無を間違えること無く判定することができる。よって、貫通孔の内部に生じたバリの有無を効率良く確認でき、ひいてはバリ取り作業の時間短縮が図れて、歩留まりを良くすることができる。

本発明によれば、ワークは複数の貫通孔を有し、各貫通孔のそれぞれに対応したずれ量を全て算出した後に、各貫通孔のそれぞれに対応してバリの有無を順に判定するので、ロボットによるワークの移動量（移動時間）を最短とすることができる。したがって、バリの有無をより効率良く確認することができる。

本発明によれば、検出ステージを挟むようにして搬入搬出ステージおよび不良品ステージを設け、ロボットは、ワークを搬入搬出ステージから検出ステージに移動させ、良品判定となったワークを搬入搬出ステージに戻し、不良品判定となったワークを不良品ステージに移動させる。したがって、一のロボットを駆動制御することで、ワークを迅速に搬入搬出作業，バリ有無判定作業，不良品収集作業へと移行させることができ、歩留まりをより良くすることができる。

バリ検出装置の全体構造を説明する説明図である。ロボットのハンドを示す正面図である。図２のＡ矢視図である。搬入搬出ステージの構造を説明する説明図である。検出ステージでのハンドの動作状態を説明する説明図である。不良品ステージの構造を説明する説明図である。クランクシャフトの詳細構造を説明する説明図である。（ａ）は軸線のずれが無い場合の各孔検出カメラの画像を示す図，（ｂ）は軸線にずれが有る場合の各孔検出カメラの画像を示す図である。（ａ）はバリ検出カメラの良品判定の画像を示す図，（ｂ）はバリ検出カメラの不良品判定の画像を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１はバリ検出装置の全体構造を説明する説明図を、図２はロボットのハンドを示す正面図を、図３は図２のＡ矢視図を、図４は搬入搬出ステージの構造を説明する説明図を、図５は検出ステージでのハンドの動作状態を説明する説明図を、図６は不良品ステージの構造を説明する説明図を、図７はクランクシャフトの詳細構造を説明する説明図を、図８（ａ）は軸線のずれが無い場合の各孔検出カメラの画像を示す図，（ｂ）は軸線にずれが有る場合の各孔検出カメラの画像を示す図を、図９（ａ）はバリ検出カメラの良品判定の画像を示す図，（ｂ）はバリ検出カメラの不良品判定の画像を示す図をそれぞれ表している。

図１に示すバリ検出装置１０は、自動車等の車両に搭載されるエンジンのクランクシャフト（ワーク）２０を製造する製造ライン上に設けられ、クランクシャフト２０に形成された複数の油孔（貫通孔）２１ａ〜２１ｇ（図７参照）の内部に生じたバリの有無を、画像認識により判定するようになっている。ここで、各油孔２１ａ〜２１ｇには、エンジンオイル（図示せず）が流通するようになっており、これによりコンロッド（図示せず）等の可動部品がスムーズに動作可能となっている。

バリ検出装置１０は、製造ラインの周辺にいる作業者（図示せず）がロボット３０等に触れるのを防止するための防護柵１１を備えており、この防護柵１１の内部には、搬入搬出ステージ４０，検出ステージ５０および不良品ステージ６０が配置されている。各ステージ４０，５０，６０は、それぞれ防護柵１１の内側に沿うよう略Ｌ字形状に配置され、検出ステージ５０を挟むようにして搬入搬出ステージ４０および不良品ステージ６０を設けている。これにより、ロボット３０から各ステージ４０，５０，６０までの距離を略等しくして、ロボット３０の作動範囲を最小限に抑えている。

ロボット３０は、ベース部３１，アーム部３２およびハンド３３を備えている。ベース部３１は、図示しない工場の床等に固定され、その内部にはアーム部３２を図４の矢印（６）方向に回動させるための駆動モータ（図示せず）が設けられている。また、アーム部３２の内部には、ハンド３３を図５のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動させるとともに、ハンド３３を図５の矢印（７）方向に回動させるための複数の駆動モータ（図示せず）が設けられている。

ロボット３０に設けられる各駆動モータには、ロボット３０を統括的に駆動制御するコントローラ７０が、配線Ｗを介して電気的に接続されている。コントローラ７０には、さらに、搬入搬出ステージ４０の位相調整機構４２、および検出ステージ５０の各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂ，発光源５２，バリ検出カメラ５３が、配線Ｗを介して電気的に接続されている。

図２に示すように、ハンド３３は、クランクシャフト２０の長手方向両側（図中左右側）を支持して掴むよう構成され、ロボット３０のアーム部３２の先端側（図１中右側）に装着されている。ハンド３３は、板状本体３４，一対の支持アーム３５，３６，アーム駆動機構３７および位相保持機構３８を備えている。

板状本体３４はアーム部３２の先端側に装着され、板状本体３４には、各支持アーム３５，３６がクランクシャフト２０の長手方向に沿って移動自在に設けられている（図中破線参照）。各支持アーム３５，３６の先端側（図中下側）は、板状本体３４のアーム部３２側とは反対側に延びており、各支持アーム３５，３６の先端側には、クランクシャフト２０の長手方向両側を支持する支持ピン３５ａ，３６ａがそれぞれ設けられている。

各支持アーム３５，３６の間には、クランクシャフト２０の長手方向に沿うようアーム駆動機構３７が設けられている。アーム駆動機構３７は、図示しない空圧機器から供給される圧縮空気により伸縮する空圧シリンダにより形成され、シリンダ本体３７ａとロッド３７ｂとを備えている。そして、シリンダ本体３７ａ内に圧縮空気を給排することで、シリンダ本体３７ａからロッド３７ｂが出入りし、これにより各支持アーム３５，３６はクランクシャフト２０を掴んだり放したりする。

各支持アーム３５，３６の間には、さらに位相保持機構３８が設けられている。位相保持機構３８は、図３に示すように、一対の保持アーム３８ａ，３８ｂと、各保持アーム３８ａ，３８ｂの先端側（クランクシャフト２０側）を開閉駆動する空圧シリンダ３８ｃとを備えている。そして、空圧シリンダ３８ｃに圧縮空気を給排することで、各保持アーム３８ａ，３８ｂの先端側が開閉駆動される（図中破線参照）。

各保持アーム３８ａ，３８ｂは、クランクシャフト２０に設けた複数あるウェブ２２のうちの１つを、クランクシャフト２０の径方向から掴むようになっている。これにより、クランクシャフト２０のハンド３３に対する位置（位相）をずれないようにしている。つまり、位相保持機構３８によりクランクシャフト２０の位相を保持（固定）することで、後の検出ステージ５０において、クランクシャフト２０に設けた各油孔２１ａ〜２１ｇの検出精度を向上させている。

図４に示すように、搬入搬出ステージ４０には、バリ検出装置１０による検査前の作業工程、例えばクランクシャフト２０に各油孔２１ａ〜２１ｇを穿孔する油孔穿孔工程（図示せず）から、クランクシャフト２０が搬入されるようになっている。検査前のクランクシャフト２０は、図示しないガントリーローダ（搬送装置）により搬送され、その後、搬入搬出ステージ４０に設けられた移動テーブル４１上に載置される（図中破線矢印参照）。

移動テーブル４１は、クランクシャフト２０を位置Ａと位置Ｂとの間で移動するようになっている。搬入搬出ステージ４０の位置Ａの箇所には、クランクシャフト２０をその軸心を中心に回転させる位相調整機構４２が設けられている。位相調整機構４２は、クランクシャフト２０を軸方向から支持しつつクランクシャフト２０を回転させて、クランクシャフト２０の位置（位相）を調整するようになっている。これにより、搬入搬出ステージ４０の位置Ｂの箇所で、ロボット３０のハンド３３により、クランクシャフト２０を正確かつスムーズに掴ませることが可能となっている。

ここで、検出ステージ５０（図１参照）における検査を終えて、良品判定となったクランクシャフト２０は、ロボット３０の駆動制御により位置Ｂにある移動テーブル４１上に戻って来る。そして、良品判定となったクランクシャフト２０は、移動テーブル４１により位置Ｂから位置Ａまで移動され、その後、ガントリーローダが迎えに来て、次の作業工程に搬送される（図中破線矢印参照）。

図１に示すように、検出ステージ５０には、ロボット３０の駆動制御によって検査前のクランクシャフト２０が搬送されるようになっている。検出ステージ５０には、一対の孔検出カメラ５１ａ，５１ｂ，発光源５２，バリ検出カメラ５３が設けられている。

各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂは、図５に示すように、床等から所定の高さ位置となるよう支持脚５１ｃ，５１ｄによって支持されており、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂは互いに対向するよう向き合わされている。各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂには、クランクシャフト２０に設けた各油孔２１ａ〜２１ｇの両端側の周囲をとらえるレンズＬＳ１と、レンズＬＳ１の周囲で発光する発光ダイオードＬＥＤとがそれぞれ設けられている（図示では一方側のみ示す）。ここで、発光ダイオードＬＥＤは常時発光しているが、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂの撮像タイミングと連動して発光するようにしても良い。

発光源５２およびバリ検出カメラ５３は、床等から所定の高さ位置となるよう支持脚５２ａ，５３ａによって支持されており、発光源５２およびバリ検出カメラ５３は互いに対向するよう向き合わされている。発光源５２とバリ検出カメラ５３とを結ぶ軸線Ｃ１は、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂを結ぶ軸線Ｃ２と平行となっている。そして、ロボット３０の駆動制御により、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂ間、および発光源５２とバリ検出カメラ５３との間にクランクシャフト２０が移動され、各軸線Ｃ１，Ｃ２とクランクシャフト２０に設けた各油孔２１ａ〜２１ｇの軸線とが一致されるようになっている。

発光源５２は、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂの発光ダイオードＬＥＤよりも明るいフラッシュライトＦＬを備えており、このフラッシュライトＦＬは、バリ検出カメラ５３の撮像タイミングと連動して発光するようになっている。なお、十分な明るさが得られるのであれば、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂと同様の発光ダイオードを用いることもできる。

バリ検出カメラ５３はレンズＬＳ２を備えており、レンズＬＳ２は、発光源５２によって照らされた各油孔２１ａ〜２１ｇの内部をとらえるようになっている。このようにバリ検出カメラ５３は、各油孔２１ａ〜２１ｇの内部をとらえるため、各油孔２１ａ〜２１ｇの周囲をとらえる各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂに比して、より高解像度で撮像し得る高性能カメラを採用している。なお、図中破線矢印は、発光ダイオードＬＥＤおよびフラッシュライトＦＬからの照射方向を示している。

図１，６に示すように、不良品ステージ６０は、ロボット３０の駆動制御により、検出ステージ５０で不良品判定となったクランクシャフト２０が搬送されるようになっている（図中破線矢印参照）。不良品ステージ６０にはベルトコンベア６１が設けられ、当該ベルトコンベア６１は、不良品判定となったクランクシャフト２０を、図中上方へ移動させるとともに、防護柵１１の外部にある不良品ラック（図示せず）に搬送するようになっている。なお、不良品ラックに搬送されたクランクシャフト２０は、良品とするためのバリ取り作業を施した後、再度バリ検出装置１０によって検査されるようになっている。

クランクシャフト２０は、図７に示すように、複数の油孔２１ａ〜２１ｇを備えており、そのうちの油孔２１ａ，２１ｄ，２１ｇは、クランクシャフト２０を形成する大径のクランクジャーナル２３に設けられている。一方、各油孔２１ａ〜２１ｇのうちの油孔２１ｂ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｆは、クランクシャフト２０を形成する小径のクランクピン２４に設けられている。

油孔２１ａは、第１バイパス油路２５ａを介して油孔２１ｂと連通しており、油孔２１ｄは、第２バイパス油路２５ｂおよび第３バイパス油路２５ｃを介して油孔２１ｃおよび油孔２１ｅと連通しており、さらに、油孔２１ｇは、第４バイパス油路２５ｄを介して油孔２１ｆと連通している。

各バイパス油路２５ａ〜２５ｄは、それぞれウェブ２２を貫通するようクランクシャフト２０の軸線に対して傾斜するよう設けられ、加工工具としての穿孔ドリル（図示せず）によって形成されている。穿孔ドリルは、ウェブ２２の各ドリル孔２６ａ〜２６ｄの部分に当接されて、これにより各バイパス油路２５ａ〜２５ｄが形成されるようになっている。したがって、各パイパス油路２５ａ〜２５ｄの途中に形成される合計７箇所の油路交差部（ａ）〜（ｇ）には、バリが形成されることがある。バリ検出装置１０は、これらの油路交差部（ａ）〜（ｇ）に形成されたバリを正確に検出するようになっている。

図１，４，６に示すように、ロボット３０を統括的に駆動制御するコントローラ７０は、ずれ算出部７１，駆動制御部７２およびバリ有無判定部７３を備えている。

ずれ算出部７１は、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂからの撮像結果（画像）に基づいて、クランクシャフト２０に設けた各油孔２１ａ〜２１ｇの軸線と、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂを結ぶ軸線Ｃ２（図５参照）とのずれ量を算出して記憶するようになっている。なお、ずれ算出部７１は、各油孔２１ａ〜２１ｇの軸線Ｃ２とのずれ量を、それぞれ順に続けて算出し、記憶するようになっている。

ここで、ずれ量は、クランクシャフト２０に形成した各油孔２１ａ〜２１ｇの位置のばらつきに起因する量であり、ずれ算出部７１は、軸線Ｃ２を基準として、各油孔２１ａ〜２１ｇの軸線がどの程度ずれているのかを座標データとして記憶する。図８（ａ）は、ずれ量が「ゼロ」の場合、つまり軸線Ｃ２と各油孔２１ａ〜２１ｇの軸線とが一致した場合の各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂの画像（撮像結果）を示している。この場合、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂの軸線Ｃ２の基準座標点Ｏ１（０，０）と、各油孔２１ａ〜２１ｇの両端側の座標点Ｏ２（０，０）とはそれぞれ一致し、ずれ算出部７１が記憶する座標データは「一致（０，０）」となる。したがって、バリ検出カメラ５３に対するクランクシャフト２０の位置、つまりハンド３３の位置の補正制御は行われない。

一方、図８（ｂ）は、軸線Ｃ２と各油孔２１ａ〜２１ｇの軸線とが所定量ずれている場合の各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂの画像（撮像結果）を示している。この場合、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂの軸線Ｃ２の基準座標点Ｏ１（０，０）と、各油孔２１ａ〜２１ｇの両端側の座標点Ｏ２（±Ｘ，±Ｙ）とはずれており、ずれ算出部７１が記憶する座標データは「ずれ量（±Ｘ，±Ｙ）」となる。そして、このずれ量（±Ｘ，±Ｙ）に基づいて、バリ検出カメラ５３に対するクランクシャフト２０の位置が補正制御される。つまり、ずれ量（±Ｘ，±Ｙ）を一致（０，０）とするようハンド３３の位置の補正制御を行う。

ここで、図８における網掛け部分は暗い部分を、その他の部分は明るい部分を示している。これは、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂが、自身の発光ダイオードＬＥＤで照らして自身のレンズＬＳ１で撮像するため（図５参照）、各油孔２１ａ〜２１ｇの内部が暗く周囲が明るくなるためである。

駆動制御部７２は、ずれ算出部７１に記憶されたずれ量（±Ｘ，±Ｙ）に基づいてロボット３０の各駆動モータを駆動制御し、ずれ量（±Ｘ，±Ｙ）を一致（０，０）とするようハンド３３の位置の補正制御を行う。また、駆動制御部７２は、ハンド３３の位置を補正制御した状態のもとで、ロボット３０の各駆動モータを駆動制御してクランクシャフト２０を平行移動させ、各油孔２１ａ〜２１ｇを、発光源５２およびバリ検出カメラ５３と正対させる。これにより、発光源５２とバリ検出カメラ５３とを結ぶ軸線Ｃ１（図５参照）と、各油孔２１ａ〜２１ｇの軸線とが一致される。

バリ有無判定部７３は、バリ検出カメラ５３からの撮像結果（画像）に基づいて、クランクシャフト２０に設けた各油孔２１ａ〜２１ｇの内部におけるバリの有無を判定するようになっている。具体的には、図９（ａ）に示すように、各油孔２１ａ〜２１ｇの内部に存在するバリが小さい場合には「バリ無し」として良品判定し、図９（ｂ）に示すように、各油孔２１ａ〜２１ｇの内部に存在するバリが大きい場合には「バリ有り」として不良品判定する。ここで、バリの有無判定は、例えば画像認識により、バリ（面積Ｓ１）の各油孔２１ａ〜２１ｇ（面積Ｓ２）に占める割合が０．５％未満である場合には「バリ無し」と判定し、０．５％以上である場合には「バリ有り」と判定するようにしている。

ここで、図９における網掛け部分は暗い部分を、その他の部分は明るい部分を示している。これは、バリ検出カメラ５３のレンズＬＳ２（図５参照）が、各油孔２１ａ〜２１ｇを通過する発光源５２の光を撮像するためで、各油孔２１ａ〜２１ｇの内部が明るく周囲が暗くなるためである。

次に、以上のように形成したバリ検出装置１０の動作について、図面を用いて詳細に説明する。

＜第１工程＞
まず、図４に示すように、ガントリーローダから各油孔２１ａ〜２１ｇを有するクランクシャフト２０が搬送され、当該クランクシャフト２０は、搬入搬出ステージ４０の移動テーブル４１上に載置される。すると、コントローラ７０によって位相調整機構４２が図中矢印（１）の方向に移動し、クランクシャフト２０を軸方向から支持する。次いで、図中矢印（２）のようにクランクシャフト２０を回転させて位相合わせを行う。そして、位相合わせ終えたクランクシャフト２０は、図中矢印（３）に示すように、移動テーブル４１によって位置Ａから位置Ｂに移動される。

位置Ｂに移動されたクランクシャフト２０は、コントローラ７０によるロボット３０の駆動制御により、当該ロボット３０のハンド３３によって、図２中矢印（４）に示すように掴まれるとともに、図３中矢印（５）に示すように位相保持機構３８が作動して、クランクシャフト２０の位相が保持された状態となる。その後、図４中矢印（６）に示すようにロボット３０が回動する。これにより、搬入搬出ステージ４０から検出ステージ５０に向けてクランクシャフト２０が移動される。ここで、クランクシャフト２０を搬入搬出ステージ４０から検出ステージ５０に向けて移動する工程が、本発明におけるワーク移動工程を構成している。

＜第２工程＞
検出ステージ５０に移動されたクランクシャフト２０は、図５中矢印（７）に示すように、ロボット３０の駆動制御により回動し、その軸線方向が水平方向から垂直方向に変換される。これにより、クランクシャフト２０は、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂ間、および発光源５２とバリ検出カメラ５３との間に移動可能となり、さらには各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂ、および発光源５２とバリ検出カメラ５３との双方に、各油孔２１ａ〜２１ｇが正対可能となる。

次に、コントローラ７０によりハンド３３が、図中矢印（８）に示すように各油孔２１ａ〜２１ｇの位置に合わせて回転されるとともに、図中矢印（９）に示すように、クランクシャフト２０が各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂ間に移動される。次いで、各油孔２１ａ〜２１ｇの両端側の周囲を、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂによりそれぞれ撮像し、当該撮像結果がコントローラ７０のずれ算出部７１に送出される。

ここで、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂは各油孔２１ａ〜２１ｇの全てについて、図７中矢印（i）〜（vii）の順に撮像し、各油孔２１ａ〜２１ｇの全ての撮像結果をずれ算出部７１に送出するようになっている。また、各油孔２１ａ〜２１ｇの両端側の周囲を撮像し、当該撮像結果をコントローラ７０に送出する工程が、本発明における第１撮像工程を構成している。

＜第３工程＞
ずれ算出部７１は、各油孔２１ａ〜２１ｇの両端側の撮像結果に基づいて、上述したように各油孔２１ａ〜２１ｇの軸線が軸線Ｃ２を基準として、それぞれどの程度ずれているのかを座標データとして記憶する（図８参照）。ここで、各油孔２１ａ〜２１ｇの軸線と軸線Ｃ２とのずれ量を算出して記憶する工程が、本発明におけるずれ量算出工程を構成している。

＜第４工程＞
駆動制御部７２は、第３工程で得た各油孔２１ａ〜２１ｇのずれ量（座標データ）に基づいて、ロボット３０を補正制御する。つまり、上述したようにハンド３３の位置をずれ量が「ゼロ」となるよう補正制御し、さらにクランクシャフト２０を平行移動させ、図中矢印（１０）に示すように、各油孔２１ａ〜２１ｇを発光源５２とバリ検出カメラ５３との間に移動させる。

これにより、各油孔２１ａ〜２１ｇの軸線と発光源５２とバリ検出カメラ５３とを結ぶ軸線Ｃ１とが一致した状態となる。ここで、ハンド３３の位置の補正制御および、各油孔２１ａ〜２１ｇの軸線と発光源５２とバリ検出カメラ５３とを結ぶ軸線Ｃ１とを一致させる工程が、本発明におけるワーク位置調整工程を構成している。

＜第５工程＞
続いて、コントローラ７０により発光源５２とバリ検出カメラ５３とを制御して、各油孔２１ａ〜２１ｇの内部の全てを、図７中矢印（i）〜（vii）の順に撮像し、これらの撮像結果をバリ有無判定部７３に送出する（図９参照）。ここで、バリ検出カメラ５３により各油孔２１ａ〜２１ｇの内部を撮像し、撮像結果をバリ有無判定部７３に送出する工程が、本発明における第２撮像工程を構成している。

＜第６工程＞
バリ有無判定部７３は、バリ検出カメラ５３からの撮像結果に基づいて、上述したように各油孔２１ａ〜２１ｇの内部におけるバリの有無を判定する（図９参照）。これにより、クランクシャフト２０の良品，不良品判定がなされて、良品判定の場合には搬入搬出ステージ４０に戻される（図４参照）。不良品判定の場合には、図６中矢印（１１）に示すように、ロボット３０の駆動制御により不良品ステージ６０に搬送され、その後、図６中矢印（１２）に示すようにベルトコンベア６１により図示しない不良品ラックに搬送される。ここで、各油孔２１ａ〜２１ｇの内部におけるバリの有無を判定する工程が、本発明におけるバリ有無判定工程を構成している。

以上詳述したように、本実施の形態に係るバリ検出装置１０によれば、各孔検出カメラ５１ａ，５１ｂにより各油孔２１ａ〜２１ｇの両端側を撮像し、ずれ算出部７１で各油孔２１ａ〜２１ｇの軸線と軸線Ｃ２とのずれ量を算出し、ずれ量に基づいてロボット３０を駆動制御してクランクシャフト２０をバリ検出カメラ５３と正対させる。軸線Ｃ１は軸線Ｃ２と平行なので、バリ検出カメラ５３は各油孔２１ａ〜２１ｇの内部を全域に亘ってとらえることができる。

したがって、ロボット３０によってクランクシャフト２０を精度良く移動して、バリ検出カメラ５３によって各油孔２１ａ〜２１ｇの内部に生じたバリを確実に検出し、バリ有無判定部７３によって各油孔２１ａ〜２１ｇの内部に生じたバリの有無を間違えること無く判定することができる。よって、各油孔２１ａ〜２１ｇの内部に生じたバリの有無を効率良く確認でき、ひいてはバリ取り作業の時間短縮が図れて、歩留まりを良くすることができる。

また、本実施の形態に係るバリ検出装置１０によれば、クランクシャフト２０は複数の油孔２１ａ〜２１ｇを有し、各油孔２１ａ〜２１ｇのそれぞれに対応したずれ量を全て算出した後に、各油孔２１ａ〜２１ｇのそれぞれに対応してバリの有無を順に判定するので、ロボット３０によるクランクシャフト２０の移動量（移動時間）を最短とすることができる。したがって、バリの有無をより効率良く確認することができる。

さらに、本実施の形態に係るバリ検出装置１０によれば、検出ステージ５０を挟むようにして搬入搬出ステージ４０および不良品ステージ６０を設け、ロボット３０は、クランクシャフト２０を搬入搬出ステージ４０から検出ステージ５０に移動させ、良品判定となったクランクシャフト２０を搬入搬出ステージ４０に戻し、不良品判定となったクランクシャフト２０を不良品ステージ６０に移動させる。したがって、一のロボット３０を駆動制御することで、クランクシャフト２０を迅速に搬入搬出作業，バリ有無判定作業，不良品収集作業へと移行させることができ、歩留まりをより良くすることができる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態においては、ワークとしてエンジンを形成するクランクシャフト２０を採用したものを示したが、本発明はこれに限らず、ドリル加工等により貫通孔の内部にバリが発生し得るワークであり、かつ貫通孔の内部を見渡せるワークであれば、本発明を採用することができる。

また、上記実施の形態においては、ハンド３３のアーム駆動機構３７および位相保持機構３８を、空圧シリンダによって駆動されるものとしたが、本発明はこれに限らず、油液の圧力により作動する油圧シリンダや、電動モータにより作動する電動アクチュエータ等により駆動されるものであっても良い。

１０バリ検出装置
２０クランクシャフト（ワーク）
２１ａ〜２１ｇ油孔（貫通孔）
３０ロボット
３３ハンド
４０搬入搬出ステージ
５０検出ステージ
５１ａ，５１ｂ孔検出カメラ
５２発光源
５３バリ検出カメラ
６０不良品ステージ
７０コントローラ
７１ずれ算出部
７２駆動制御部
７３バリ有無判定部
Ｃ１，Ｃ２軸線

Claims

ワークに設けられる貫通孔の内部に生じたバリを、画像認識により検出するバリ検出装置であって、
前記ワークを掴むハンドを有し、前記ワークを検出ステージに移動させるロボットと、
前記検出ステージに設けられ、前記貫通孔の両端側をそれぞれ撮像し、撮像結果をコントローラに送出する一対の孔検出カメラと、
前記検出ステージに設けられる発光源と、
前記検出ステージの前記発光源と対向する箇所で、かつ前記発光源との間の軸線が前記各孔検出カメラを結ぶ軸線と平行となる箇所に設けられ、前記貫通孔の内部を撮像し、撮像結果を前記コントローラに送出するバリ検出カメラと、
前記コントローラに設けられ、前記各孔検出カメラからの撮像結果に基づき、前記貫通孔の軸線と前記各孔検出カメラを結ぶ軸線とのずれ量を算出して記憶するずれ算出部と、
前記コントローラに設けられ、前記ずれ量に基づいて前記ロボットを駆動制御し、前記貫通孔を前記バリ検出カメラと正対させる駆動制御部と、
前記コントローラに設けられ、前記バリ検出カメラからの撮像結果に基づき、前記貫通孔の内部におけるバリの有無を判定するバリ有無判定部と、
を備えることを特徴とするバリ検出装置。
請求項１記載のバリ検出装置において、前記ワークは複数の前記貫通孔を有し、前記各貫通孔のそれぞれに対応した前記ずれ量を全て算出した後に、前記各貫通孔のそれぞれに対応して前記バリの有無を順に判定することを特徴とするバリ検出装置。
請求項１または２記載のバリ検出装置において、前記検出ステージを挟むようにして搬入搬出ステージおよび不良品ステージを設け、前記ロボットは、前記ワークを前記搬入搬出ステージから前記検出ステージに移動させ、良品判定となった前記ワークを前記搬入搬出ステージに戻し、不良品判定となった前記ワークを前記不良品ステージに移動させることを特徴とするバリ検出装置。
ワークに設けられる貫通孔の内部に生じたバリを、画像認識により検出するバリ検出方法であって、
前記ワークを掴むハンドを有するロボットにより、前記ワークを検出ステージに移動させるワーク移動工程と、
前記検出ステージに設けられる一対の孔検出カメラにより、前記貫通孔の両端側をそれぞれ撮像し、撮像結果をコントローラに送出する第１撮像工程と、
前記コントローラに設けられるずれ算出部により、前記各孔検出カメラからの撮像結果に基づき、前記貫通孔の軸線と前記各孔検出カメラを結ぶ軸線とのずれ量を算出して記憶するずれ量算出工程と、
前記コントローラに設けられる駆動制御部により、前記ずれ量に基づいて前記ロボットを駆動制御し、前記検出ステージの発光源と対向する箇所で、かつ前記発光源との間の軸線が前記各孔検出カメラを結ぶ軸線と平行となる箇所に設けられるバリ検出カメラに対して、前記貫通孔を正対させるワーク位置調整工程と、
前記バリ検出カメラにより、前記貫通孔の内部を撮像し、撮像結果を前記コントローラに送出する第２撮像工程と、
前記コントローラに設けられるバリ有無判定部により、前記バリ検出カメラからの撮像結果に基づき、前記貫通孔の内部におけるバリの有無を判定するバリ有無判定工程と、
を備えることを特徴とするバリ検出方法。
請求項４記載のバリ検出方法において、前記ワークは複数の前記貫通孔を有し、前記各貫通孔のそれぞれに対応した前記ずれ量を全て算出した後に、前記各貫通孔のそれぞれに対応して前記バリの有無を順に判定することを特徴とするバリ検出方法。
請求項４または５記載のバリ検出方法において、前記検出ステージを挟むようにして搬入搬出ステージおよび不良品ステージを設け、前記ロボットは、前記ワークを前記搬入搬出ステージから前記検出ステージに移動させ、良品判定となった前記ワークを前記搬入搬出ステージに戻し、不良品判定となった前記ワークを前記不良品ステージに移動させることを特徴とするバリ検出方法。