JP2015087249A - Sphere position measurement method and sphere position measurement device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sphere position measurement method capable of accurately measuring a three-dimensional position of a center of a revolving sphere regardless of a deposition situation of grease on a surface of the sphere, and a sphere position measurement device.SOLUTION: While lighting a ball bearing with first and second ring illuminations and imaging a revolving ball in a first imaging direction, the ball is simultaneously imaged in a second imaging direction. On the basis of both a central position Pof a first main reflection light image included in a first captured image that is captured in the first imaging direction and a second main reflection light image included in a second captured image that is captured in the second imaging direction, a three-dimensional position of a center of the ball is calculated by arithmetic operation. In the case where the first main reflection light image is unclear, coordinates of a central position Pof a clear first sub reflection light image 42 is corrected by a vector D(Δu, Δv) and the central position Pof the first main reflection light image is calculated.

Description

この発明は、玉軸受に使用される玉等の球体の位置を計測するための球体位置計測方法および球体位置計測装置に関する。   The present invention relates to a sphere position measuring method and a sphere position measuring apparatus for measuring the position of a sphere such as a ball used in a ball bearing.

深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受等の玉軸受では、内輪と外輪との間の相対回転に伴って玉が周方向に転動（公転）する。玉軸受を設計したり、玉軸受の使用条件を定めたりするのに当たって、公転中の玉の挙動を解析することは重要である。
下記の特許文献１には、公転中の玉の挙動を解析すべく、回転状態にある玉軸受を撮像し、そのときの撮像画像に基づいて玉の位置を測定する球体位置計測方法が記載されている。特許文献１では、玉軸受の回転軸線上に中心を有する円環状の照射面を有するリング照明を配置し、かつ撮像カメラを、その撮像レンズが玉軸受の回転軸線上に位置するように配置している。そして、その状態で、玉の公転状態にある玉軸受をリング照明によって照明しながら、当該玉軸受を、撮像レンズを介して前記の回転軸線に沿う方向から撮像している。リング照明の照射面からの光が玉の表面で反射されるので、撮像画像に、玉表面におけるリング照明の反射光画像が写り込む。撮像画像に含まれるリング照明の反射光画像の位置を特定し、この特定した反射光画像に基づいて玉の中心の位置を演算により求めることにより、公転中の玉の位置を測定している。 In ball bearings such as deep groove ball bearings and angular contact ball bearings, the balls roll (revolve) in the circumferential direction with relative rotation between the inner ring and the outer ring. It is important to analyze the behavior of the ball during revolution when designing the ball bearing and determining the usage conditions of the ball bearing.
Patent Document 1 below describes a sphere position measurement method in which a ball bearing in a rotating state is imaged and a ball position is measured based on a captured image at that time in order to analyze the behavior of the ball during revolution. ing. In Patent Document 1, a ring illumination having an annular irradiation surface having a center is arranged on the rotation axis of the ball bearing, and the imaging camera is arranged so that the imaging lens is positioned on the rotation axis of the ball bearing. ing. In this state, the ball bearing in the state of revolution of the ball is illuminated with ring illumination, and the ball bearing is imaged from the direction along the rotation axis via the imaging lens. Since the light from the irradiation surface of the ring illumination is reflected on the surface of the ball, the reflected light image of the ring illumination on the surface of the ball is reflected in the captured image. The position of the ball being revolved is measured by specifying the position of the reflected light image of the ring illumination included in the captured image and calculating the position of the center of the ball based on the specified reflected light image.

特開２０１２−９８１７７号公報JP 2012-98177 A

しかしながら、特許文献１に記載の手法では、公転中の球体（玉）の平面（径方向および周方向の２方向を含む平面）中心の位置を算出できるが、球体の軸方向の中心位置を算出できない。すなわち、球体中心の二次元位置の計測は行えるが、球体中心の三次元位置の計測は行えなかった。
本願発明者は、公転中の球体を互いに異なる二方向から撮像し、これらの撮像画像にそれぞれ含まれる、球体表面におけるリング照明の反射光の画像に基づいて、球体中心の三次元位置の計測を行う方法を提案している（たとえば特願２０１３−１６２７０４号）。具体的には、この方法では、第１直線上に中心を有する第１リング照明と、第１直線に交差する第２直線上に中心を有する第２リング照明とによって玉軸受を照射しながら、第１直線に沿う第１撮像方向から第１撮像カメラに玉を撮像させるとともに、第１撮像カメラによる撮像と同時に、第２直線に沿う第２撮像方向から第２撮像カメラに当該玉を撮像させる。第１撮像カメラによって撮像された第１撮像画像に含まれる第１反射光画像に基づいて第１撮像方向から見た球体の中心位置を求め、かつ第２撮像カメラによって撮像された第２撮像画像に含まれる第２反射光画像に基づいて第２撮像方向から見た球体の中心位置を求める。そして、第１撮像方向から見た球体の中心位置と、第２撮像方向から見た球体の中心位置とに基づいて、球体中心の三次元位置を演算により求めている。 However, with the technique described in Patent Document 1, the center position of the plane of the revolving sphere (ball) (plane including two directions of the radial direction and the circumferential direction) can be calculated, but the center position of the sphere in the axial direction is calculated. Can not. That is, the two-dimensional position of the sphere center can be measured, but the three-dimensional position of the sphere center cannot be measured.
The present inventor images the revolving sphere from two different directions, and measures the three-dimensional position of the sphere center based on the reflected light image of the ring illumination on the sphere surface, which is included in each of these captured images. A method of performing this is proposed (for example, Japanese Patent Application No. 2013-162704). Specifically, in this method, while irradiating the ball bearing with the first ring illumination having the center on the first straight line and the second ring illumination having the center on the second straight line intersecting the first straight line, While causing the first imaging camera to image a ball from the first imaging direction along the first straight line, simultaneously causing the second imaging camera to image the ball from the second imaging direction along the second straight line simultaneously with imaging by the first imaging camera. . Based on the first reflected light image included in the first captured image captured by the first imaging camera, the center position of the sphere viewed from the first imaging direction is obtained, and the second captured image captured by the second imaging camera. The center position of the sphere viewed from the second imaging direction is obtained based on the second reflected light image included in the. Then, based on the center position of the sphere viewed from the first imaging direction and the center position of the sphere viewed from the second imaging direction, the three-dimensional position of the sphere center is obtained by calculation.

しかしながら、球体表面のグリースの付着状態により、計測対象になる第１反射光画像や第２反射光画像が不鮮明な場合が生じる。不鮮明な第１および／または第２反射光画像に基づいて算出した、第１および／または第２撮像方向から見た球体の中心位置の精度は悪く、この場合、玉の中心の三次元位置の計測精度が低下するおそれがある。
そこで、この発明の目的は、球体表面におけるグリースの付着状況によらずに、公転中の球体中心の三次元位置を精度良く計測できる球体位置計測方法および球体位置計測装置を提供することである。 However, the first reflected light image and the second reflected light image to be measured may be unclear due to the adhesion state of the grease on the sphere surface. The accuracy of the center position of the sphere as viewed from the first and / or second imaging direction calculated based on the unclear first and / or second reflected light image is poor, and in this case, the three-dimensional position of the center of the ball There is a risk that the measurement accuracy may decrease.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a sphere position measuring method and a sphere position measuring apparatus that can accurately measure the three-dimensional position of the center of the sphere during revolution, regardless of the state of grease adhesion on the sphere surface.

前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、円軌道（３１Ａ，３２Ａ）上を公転する球体（３３）の位置を計測するための球体位置計測方法であって、前記円軌道の内部（中心（Ｑ））を通って直線状に延びる所定の第１基準線（ＬＦ）上に中心を有する円環状の第１照明面（１２Ａ）を有する第１リング照明（１２）、および前記円軌道の内部（中心（Ｑ））を通って直線状に延びる所定の第２基準線（ＬＧ）上に中心を有する円環状の第２照明面（１７Ａ）を有する第２リング照明（１７）の双方によって前記球体を照明する照明ステップと、前記照明ステップと並行して、公転している前記球体を、前記第１基準線上に配置された第１撮像レンズ（１３）を介して、前記第１基準線に沿う第１撮像方向（ＤＥ１）から撮像する第１撮像ステップと、前記第１撮像ステップと同期して、公転している前記球体を、前記第２基準線上に配置された第２撮像レンズ（１８）を介して、前記第２基準線に沿う第２撮像方向（ＤＥ２）から撮像する第２撮像ステップと、前記第１撮像ステップで撮像された第１撮像画像（４０）に含まれる、前記球体表面における前記第１リング照明の反射光の画像である第１メイン反射光画像（４１）の位置（ＰＦ）、および前記第２撮像ステップで撮像された第２撮像画像（４３）に含まれる、前記球体表面における前記第２リング照明の反射光の画像である第２メイン反射光画像（４４）の位置（ＰＧ）を特定する反射光位置特定ステップ（Ｓ３，Ｓ４）と、特定された前記第１および第２メイン反射光画像の位置の双方に基づいて、前記球体中心（ＯＲ）の三次元位置を演算する三次元中心位置演算ステップ（Ｓ５）とを含み、前記反射光位置特定ステップは、前記第１メイン反射光画像の位置を、前記第１撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第２リング照明の反射光の画像である第１サブ反射光画像（４２）の位置に基づく演算により求め、および／または前記第２メイン反射光画像の位置を、前記第２撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第１リング照明の反射光の画像である第２サブ反射光画像（４５）の位置に基づく演算により求める代替特定ステップ（Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ２２，Ｓ２３）を含む、球体位置計測方法を提供する。 The invention according to claim 1 for achieving the above object is a sphere position measuring method for measuring the position of a sphere (33) revolving on a circular orbit (31A, 32A), wherein the circular orbit A first ring illumination (12) having an annular first illumination surface (12A) centered on a predetermined first reference line (L F ) extending linearly through the interior (center (Q)), And a second ring illumination having an annular second illumination surface (17A) centered on a predetermined second reference line (L G ) extending linearly through the inside of the circular orbit (center (Q)). The illumination step of illuminating the sphere by both (17) and the revolving sphere in parallel with the illumination step via the first imaging lens (13) disposed on the first reference line Imaging from the first imaging direction (DE1) along the first reference line And the second reference line through the second imaging lens (18) disposed on the second reference line in synchronization with the first imaging step and the first imaging step. Reflected from the first ring illumination on the surface of the sphere included in the second imaging step (DE2) along the first imaging image (40) taken in the first imaging step and the first imaging image (40) taken in the first imaging step. The second ring illumination on the surface of the sphere included in the position (P F ) of the first main reflected light image (41) that is the image of the second image and the second captured image (43) captured in the second imaging step Reflected light position specifying step (S3, S4) for specifying the position (P G ) of the second main reflected light image (44), which is an image of the reflected light, and the specified first and second main reflected light images Based on both position A three-dimensional center position calculating step (S5) for calculating a three-dimensional position of the sphere center (O R ), wherein the reflected light position specifying step determines the position of the first main reflected light image as the first main reflected light image. Obtained by calculation based on the position of the first sub-reflected light image (42) that is an image of the reflected light of the second ring illumination on the surface of the sphere included in one captured image, and / or the second main reflected light image An alternative specifying step (S12) for calculating the position of the second sub-reflected light image (45), which is an image of the reflected light of the first ring illumination on the surface of the sphere, included in the second captured image (S12) , S13, S22, S23).

なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符合を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。
この発明の方法によれば、円軌道上を公転する球体を、第１リング照明および第２リング照明によって照明しながら、第１および第２撮像方向のそれぞれから同時に撮像する。第１リング照明および第２リング照明からの光が球体の表面で反射されるために、第１撮像方向から撮像した第１撮像画像には、球体表面における第１リング照明の反射光画像である第１メイン反射光画像と、球体表面における第２リング照明の反射光画像である第１サブ反射光画像との双方が写り込む。また、第２撮像方向から撮像した第２撮像画像にも、球体表面における第２リング照明の反射光画像である第２メイン反射光画像と、球体表面における第１リング照明の反射光画像である第２サブ反射光画像との双方が写り込む。 In this section, the alphanumeric characters in parentheses represent reference signs of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited to the embodiments by these reference numerals.
According to the method of the present invention, a sphere revolving on a circular orbit is imaged simultaneously from each of the first and second imaging directions while being illuminated by the first ring illumination and the second ring illumination. Since the light from the first ring illumination and the second ring illumination is reflected on the surface of the sphere, the first captured image captured from the first imaging direction is a reflected light image of the first ring illumination on the sphere surface. Both the first main reflected light image and the first sub reflected light image that is the reflected light image of the second ring illumination on the surface of the sphere are reflected. The second captured image captured from the second imaging direction is also a second main reflected light image that is a reflected light image of the second ring illumination on the sphere surface and a reflected light image of the first ring illumination on the sphere surface. Both the second sub reflected light image is reflected.

第１撮像画像に含まれる第１メイン反射光画像と、第２撮像画像と同期して撮像された第２撮像画像に含まれる第２メイン反射光画像とに基づいて、球体の中心位置を演算により求めるのであるが、球体表面のグリースの付着状態により、計測対象になる第１メイン反射光画像や第２メイン反射光画像が不鮮明であると、玉の中心の三次元位置の計測精度が低下するおそれがある。   The center position of the sphere is calculated based on the first main reflected light image included in the first captured image and the second main reflected light image included in the second captured image captured in synchronization with the second captured image. However, if the first main reflected light image or the second main reflected light image to be measured is unclear due to the grease adhesion state on the sphere surface, the measurement accuracy of the three-dimensional position of the center of the ball is lowered. There is a risk.

本発明では、第１メイン反射光画像の位置を、第１サブ反射光画像の位置に基づく演算によって求める。あるいは、第２メイン反射光画像の位置を、第２サブ反射光画像の位置に基づく演算によって求める。第１サブ反射光画像が鮮明であれば、第１サブ反射光画像に基づいて第１メイン反射光画像の位置を求めることにより、第１メイン反射光画像の位置を精度良く算出できる。また、第２サブ反射光画像が鮮明であれば、第２サブ反射光画像に基づいて第２メイン反射光画像の位置を求めることにより、第２メイン反射光画像の位置を精度良く算出できる。ゆえに、球体表面におけるグリースの付着状況によらずに、公転中の球体中心の三次元位置を精度良く計測することができる。   In the present invention, the position of the first main reflected light image is obtained by calculation based on the position of the first sub reflected light image. Alternatively, the position of the second main reflected light image is obtained by calculation based on the position of the second sub reflected light image. If the first sub reflected light image is clear, the position of the first main reflected light image can be accurately calculated by obtaining the position of the first main reflected light image based on the first sub reflected light image. If the second sub reflected light image is clear, the position of the second main reflected light image can be accurately calculated by obtaining the position of the second main reflected light image based on the second sub reflected light image. Therefore, the three-dimensional position of the center of the sphere during revolution can be accurately measured regardless of the state of grease adhesion on the sphere surface.

請求項２に記載のように、前記代替特定ステップは、前記第１撮像方向から撮像したときの撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第１リング照明の反射光画像と前記第２リング照明の反射光画像との間の位置偏差量である第１位置偏差量（ＤＦ）、および／または前記第２撮像方向から撮像したときの撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第２リング照明の反射光画像と前記第１リング照明の反射光画像との間の位置偏差量である第２位置偏差量を算出する位置偏差量算出ステップ（Ｓ１２，Ｓ２２）と、算出された前記第１位置偏差量で前記第１サブ反射光画像の位置を補正して、前記第１メイン反射光画像の位置を算出し、および／または算出された前記第２位置偏差量（ＤＧ）で前記第２サブ反射光画像の位置を補正して、前記第２メイン反射光画像の位置を算出する補正ステップ（Ｓ１３，Ｓ２３）とを含んでいてもよい。 According to a second aspect of the present invention, in the alternative specifying step, the reflected light image of the first ring illumination on the surface of the sphere and the second ring illumination are included in a captured image captured from the first imaging direction. The second ring on the surface of the sphere, which is included in the first position deviation amount (D F ) that is a position deviation amount with respect to the reflected light image and / or the captured image captured from the second imaging direction. A positional deviation amount calculating step (S12, S22) for calculating a second positional deviation amount that is a positional deviation amount between the reflected light image of the illumination and the reflected light image of the first ring illumination, and the calculated first The position of the first sub reflected light image is corrected by the position deviation amount, the position of the first main reflected light image is calculated, and / or the second position deviation amount (D G ) is calculated. Position of 2 sub reflected light image And a correction step (S13, S23) for calculating the position of the second main reflected light image.

請求項３に記載のように、前記反射光位置特定ステップによって特定される前記第１メイン反射光画像の位置は、前記第１メイン反射光画像の中心位置（ＰＦ）を含み、前記反射光位置特定ステップによって特定される前記第２メイン反射光画像の位置は、前記第２メイン反射光画像の中心位置（ＰＧ）を含んでいてもよい。
請求項４に記載のように、前記代替特定ステップにおいて用いられる前記第１サブ反射光画像の位置は、前記第１サブ反射光画像の中心位置（ＰＳＦ）を含み、前記代替特定ステップにおいて用いられる前記第２サブ反射光画像の位置は、前記第２サブ反射光画像の中心位置（ＰＳＧ）を含んでいてもよい。 The position of the first main reflected light image specified by the reflected light position specifying step includes a center position (P F ) of the first main reflected light image, and the reflected light. The position of the second main reflected light image specified by the position specifying step may include a center position (P G ) of the second main reflected light image.
The position of the first sub reflected light image used in the alternative specifying step includes a center position (P SF ) of the first sub reflected light image, and used in the alternative specifying step. The position of the second sub reflected light image may include the center position (P SG ) of the second sub reflected light image.

前記の目的を達成するための請求項５に記載の発明は、円軌道（３１Ａ，３２Ａ）上を公転する球体（３３）の位置を計測するための球体位置計測装置（１）であって、前記円軌道の内部（中心（Ｑ））を通り直線状に延びる所定の第１基準線（ＬＦ）上に中心を有する円環状の第１照射面（１２Ａ）を有する第１リング照明（１２）と、前記円軌道の内部（中心（Ｑ））を通り直線状に延びる所定の第２基準線（ＬＧ）上に中心を有する円環状の第２照射面（１７Ａ）を有する第２リング照明（１７）と、前記第１基準線上に配置された第１撮像レンズ（１３）を介して、前記第１基準線に沿う第１撮像方向（ＤＥ１）から、前記球体を撮像するための第１撮像手段（１１）と、前記第２基準線上に配置された第２撮像レンズ（１８）を介して、前記第２基準線に沿う第２撮像方向（ＤＥ２）から、前記球体を撮像するための第２撮像手段（１６）と、公転している前記球体を前記第１および第２リング照明の双方で照明させつつ、前記第１撮像手段によって前記球体を撮像させ、それと同期して前記第２撮像手段によって前記球体を撮像させる撮像制御手段（２０）と、前記第１撮像手段によって撮像された第１撮像画像（４０）に含まれる、前記球体表面における前記第１リング照明の反射光の画像である第１メイン反射光画像（４１）の位置（ＰＦ）、および前記第２撮像手段によって撮像された第２撮像画像（４３）に含まれる、前記球体表面における前記第２リング照明の反射光の画像である第２メイン反射光画像（４４）の位置（ＰＧ）を特定する反射光位置特定手段（２１）と、特定された前記第１および第２メイン反射光画像の位置の双方に基づいて、前記球体中心（ＯＲ）の三次元位置を演算する三次元中心位置演算手段（２１）とを含み、前記反射光位置特定手段は、前記第１メイン反射光画像の位置を、前記第１撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第２リング照明の反射光の画像である第１サブ反射光画像（４２）の位置に基づく演算により求め、および／または前記第２メイン反射光画像の位置を、前記第２撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第１リング照明の反射光の画像である第２サブ反射光画像（４５）の位置に基づく演算により求める代替特定手段（２１）を含む、球体位置計測装置（１）である。 The invention according to claim 5 for achieving the above object is a sphere position measuring device (1) for measuring the position of a sphere (33) revolving on a circular orbit (31A, 32A), A first ring illumination (12) having an annular first irradiation surface (12A) having a center on a predetermined first reference line (L F ) extending linearly through the inside of the circular orbit (center (Q)). a), second ring having an inside of the circular path (center (Q)) a predetermined second reference line extending through linearly (L G) second irradiated surface of annular having a center on (17A) A first image for imaging the sphere from the first imaging direction (DE1) along the first reference line via the illumination (17) and the first imaging lens (13) disposed on the first reference line. One imaging means (11) and a second imaging lens (18) disposed on the second reference line And the second imaging means (16) for imaging the sphere from the second imaging direction (DE2) along the second reference line, and the first and second ring illuminations of the revolving sphere. The imaging control means (20) for imaging the sphere with the first imaging means and illuminating the sphere with the second imaging means in synchronism therewith, and being imaged by the first imaging means. The position (P F ) of the first main reflected light image (41), which is an image of the reflected light of the first ring illumination on the surface of the sphere, included in the first captured image (40), and the second imaging means Reflection that specifies the position (P G ) of the second main reflected light image (44) that is an image of the reflected light of the second ring illumination on the surface of the sphere included in the second captured image (43) captured by Light position A constant means (21), based on both the position of the identified first and second main reflected light image, the spherical center (O R) a three-dimensional center position calculating means for calculating a three-dimensional position of (21 The reflected light position specifying means is an image of the reflected light of the second ring illumination on the surface of the sphere, the position of the first main reflected light image included in the first captured image. Reflecting the first ring illumination on the surface of the sphere, which is obtained by calculation based on the position of the one sub-reflected light image (42) and / or the position of the second main reflected light image is included in the second captured image. A sphere position measuring device (1) including alternative specifying means (21) obtained by calculation based on the position of the second sub reflected light image (45) which is an image of light.

この構成によれば、請求項１に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。   According to this structure, there exists an effect equivalent to the effect demonstrated in relation to Claim 1.

本発明の一実施形態に係る球体位置計測装置の概略構成を示す図である（その１）。It is a figure which shows schematic structure of the spherical body position measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention (the 1). 本発明の一実施形態に係る球体位置計測装置の概略構成を示す図である（その２）。It is a figure which shows schematic structure of the spherical body position measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention (the 2). 図１の第１撮像システムの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the 1st imaging system of FIG. 計測対象の玉軸受を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the ball bearing of a measuring object. 第１および第２撮像システムによる照明および撮像を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the illumination and imaging by a 1st and 2nd imaging system. 第１撮像方向から玉軸受を撮像した第１撮像画像を、ｕ−ｖ座標系で示す図である。It is a figure which shows the 1st captured image which imaged the ball bearing from the 1st imaging direction in a uv coordinate system. 図６に示す第１撮像画像に含まれる、第１メイン反射光画像および第１サブ反射光画像を示す図である。It is a figure which shows the 1st main reflected light image and the 1st sub reflected light image which are contained in the 1st captured image shown in FIG. 第２撮像方向から玉軸受を撮像した第２撮像画像を、ｕ´−ｖ´座標系で示す図である。It is a figure which shows the 2nd captured image which imaged the ball bearing from the 2nd imaging direction in u'-v 'coordinate system. 図８に示す第２撮像画像に含まれる、第２メイン反射光画像および第２サブ反射光画像を示す図である。It is a figure which shows the 2nd main reflected light image and the 2nd sub reflected light image which are contained in the 2nd captured image shown in FIG. 公転中の玉の中心の三次元位置を算出する原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle which calculates the three-dimensional position of the center of the ball in revolution. 図１に示す画像処理部による処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content by the image process part shown in FIG. 球体表面のグリースの付着状態により、第１メイン反射光画像が不鮮明である場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the 1st main reflected light image is unclear according to the adhesion state of the grease of a spherical surface. 第１サブ反射光画像の中心位置に基づいて、第１メイン反射光画像の中心位置の座標を算出する際の処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content at the time of calculating the coordinate of the center position of a 1st main reflected light image based on the center position of a 1st sub reflected light image. 玉軸受を、ｕ−ｖ座標系で示す図である。It is a figure which shows a ball bearing by uv coordinate system. 球体表面のグリースの付着状態により、第２メイン反射光画像が不鮮明である場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the 2nd main reflected light image is unclear by the adhesion state of the grease of a spherical surface. 第２サブ反射光画像の中心位置に基づいて、第２メイン反射光画像の中心位置の座標を算出する際の処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content at the time of calculating the coordinate of the center position of a 2nd main reflected light image based on the center position of a 2nd sub reflected light image. 玉軸受を、ｕ´−ｖ´座標系で示す図である。It is a figure which shows a ball bearing by u'-v 'coordinate system.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る球体位置計測装置１の概略構成を示す図である。図２は、図１のＸ方向から見た図である。球体位置計測装置１は、玉軸受３０を計測対象とし、公転中の玉（球体）３３の中心の三次元位置を計測するための装置である。以下、互いに垂直な水平方向に沿う２方向をそれぞれＸ方向およびＺ方向とし、鉛直上方を、Ｙ方向として説明する。なお、図１および図２では、次に述べる第１撮像カメラ（第１撮像手段）１１の第１撮像レンズ１３の中心（図１参照）と、第２撮像カメラ（第２撮像手段）１６の第２撮像レンズ１８の中心（図１参照）とを結ぶ線分の中央位置を、原点Ｏ位置としている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 are diagrams showing a schematic configuration of a sphere position measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram viewed from the X direction of FIG. The sphere position measuring device 1 is a device for measuring the three-dimensional position of the center of a ball (sphere) 33 during revolution with the ball bearing 30 as a measurement target. Hereinafter, two directions along a horizontal direction perpendicular to each other will be described as an X direction and a Z direction, respectively, and a vertically upward direction will be described as a Y direction. In FIGS. 1 and 2, the center of the first imaging lens 13 (see FIG. 1) of the first imaging camera (first imaging means) 11 described below and the second imaging camera (second imaging means) 16 are described. The center position of a line segment connecting the center of the second imaging lens 18 (see FIG. 1) is the origin O position.

球体位置計測装置１は、玉軸受３０を鉛直姿勢に保持しながら、その内輪３１および外輪１２を相対回転させる回転保持機構（図示しない）と、回転状態にある玉軸受３０に対してリング状の光を照射するための第１リング照明１２および第２リング照明１７と、回転状態にある玉軸受３０を撮像するための第１撮像カメラ（第１撮像手段）１１および第２撮像カメラ（第２撮像手段）１６と、第１撮像カメラ１１および第２撮像カメラ１６を駆動するための、コンピュータからなる撮像制御部（撮像制御手段）２０と、第１および第２撮像カメラ１１，１６による撮像画像を処理するための画像処理部（反射光位置特定手段、三次元中心位置演算手段、代替特定手段）２１とを備えている。   The spherical body position measuring apparatus 1 has a rotation holding mechanism (not shown) for rotating the inner ring 31 and the outer ring 12 relative to each other while holding the ball bearing 30 in a vertical posture, and a ring-like shape with respect to the ball bearing 30 in a rotating state. First ring illumination 12 and second ring illumination 17 for irradiating light, and first imaging camera (first imaging means) 11 and second imaging camera (second imaging) for imaging the ball bearing 30 in a rotating state. An image pickup means) 16, an image pickup control unit (image pickup control means) 20 configured to drive the first image pickup camera 11 and the second image pickup camera 16, and images taken by the first and second image pickup cameras 11 and 16. And an image processing unit (reflected light position specifying means, three-dimensional center position calculating means, alternative specifying means) 21.

回転保持機構は、玉軸受３０の内輪３１および外輪３２を回転軸線回りに相対回転させる。内輪３１および外輪３２の相対回転の回転軸線（回転保持機構が撮像カメラ１１，１６から離反する方向）は、図１および図２のＺ方向を含む。この実施形態では、外輪３２を回転させながら内輪３１を静止状態とするが、内輪３１を回転させながら外輪３２を静止させるようにしてもよい。さらに、内輪３１および外輪３２の回転方向および回転速度の少なくとも一方を互いに異ならせつつ、内輪３１および外輪３２を回転させることにより、内輪３１および外輪３２を相対回転させるようにしてもよい。   The rotation holding mechanism relatively rotates the inner ring 31 and the outer ring 32 of the ball bearing 30 around the rotation axis. The rotation axis of the relative rotation of the inner ring 31 and the outer ring 32 (the direction in which the rotation holding mechanism is separated from the imaging cameras 11 and 16) includes the Z direction in FIGS. In this embodiment, the inner ring 31 is stationary while rotating the outer ring 32, but the outer ring 32 may be stationary while rotating the inner ring 31. Furthermore, the inner ring 31 and the outer ring 32 may be rotated relative to each other by rotating the inner ring 31 and the outer ring 32 while making at least one of the rotation direction and the rotation speed of the inner ring 31 and the outer ring 32 different from each other.

第１撮像カメラ１１は、たとえばＣＣＤカメラであり、時間的に連続する複数枚の画像からなる動画像を撮像するためのカメラである。第１撮像カメラ１１は、その第１撮像レンズ１３を回転保持機構に向けて水平に配置されている。第１撮像レンズ１３は、仮想レンズであり、第１撮像カメラ１１内の鏡筒１３Ａ（図３参照）内に収容配置されている。第１撮像カメラ１１のイメージセンサ等からなる受光素子１１Ａと、玉軸受３０の回転中心Ｑ［回転保持機構に配置された玉軸受３０の回転軸線（図１および図２のＺ方向）上にあり、かつ軸方向（図１および図２のＺ方向に沿う方向）の中央点］とを、水平方向に沿う所定の第１基準線ＬＦで結ぶとすると、第１撮像カメラ１１の第１撮像レンズ１３の光軸は第１基準線ＬＦに一致する。玉軸受３０を回転保持機構に配置した状態で、玉軸受３０の前面（図１の下面および図２の左面）の全体が、第１撮像カメラ１１の撮像範囲に含まれる。第１撮像カメラ１１は、第１基準線ＬＦに沿う第１撮像方向ＤＥ１（図１参照）から玉軸受３０を撮像する。 The first imaging camera 11 is a CCD camera, for example, and is a camera for capturing a moving image composed of a plurality of temporally continuous images. The first imaging camera 11 is arranged horizontally with the first imaging lens 13 facing the rotation holding mechanism. The first imaging lens 13 is a virtual lens, and is accommodated in a lens barrel 13A (see FIG. 3) in the first imaging camera 11. The light receiving element 11A including the image sensor of the first imaging camera 11 and the rotation center Q of the ball bearing 30 [on the rotation axis of the ball bearing 30 disposed in the rotation holding mechanism (the Z direction in FIGS. 1 and 2)) and an axial central point (in the direction along the Z direction in FIG. 1 and FIG. 2), when connected by the first reference line L F of predetermined along the horizontal direction, the first imaging of the first imaging camera 11 the optical axis of the lens 13 coincides with the first reference line L F. The entire front surface of the ball bearing 30 (the lower surface in FIG. 1 and the left surface in FIG. 2) is included in the imaging range of the first imaging camera 11 in a state where the ball bearing 30 is disposed in the rotation holding mechanism. First imaging camera 11 captures an image of the ball bearing 30 from a first imaging direction DE1 along the first reference line L F (see FIG. 1).

第２撮像カメラ１６は、たとえばＣＣＤカメラであり、時間的に連続する複数枚の画像からなる動画像を撮像するためのカメラである。第２撮像カメラ１６は、その第２撮像レンズ１８を回転保持機構に向けて水平に配置されている。第２撮像レンズ１８は、仮想レンズであり、第２撮像カメラ１１内の鏡筒（図示しない）内に収容配置されている。第２撮像カメラ１６のイメージセンサ等からなる受光素子１６Ａと、玉軸受３０の回転中心（中心）Ｑ［玉軸受３０の回転軸線上にあり、かつ軸方向（図１および図２のＺ方向に沿う方向）の中央点］とを、水平方向に沿う所定の第２基準線ＬＧで結ぶとすると、第２撮像カメラ１６の第２撮像レンズ１８の光軸は第２基準線ＬＧに一致する。玉軸受３０を回転保持機構に配置した状態で、玉軸受３０の前面（図１の下面および図２の左面）の全体が、第２撮像カメラ１６の撮像範囲に含まれる。第２撮像カメラ１６は、第２基準線ＬＧに沿う第２撮像方向ＤＥ２（図１参照）から玉軸受３０を撮像する。 The second imaging camera 16 is a CCD camera, for example, and is a camera for capturing a moving image composed of a plurality of temporally continuous images. The second imaging camera 16 is arranged horizontally with the second imaging lens 18 facing the rotation holding mechanism. The second imaging lens 18 is a virtual lens and is accommodated in a lens barrel (not shown) in the second imaging camera 11. The light receiving element 16A including the image sensor of the second imaging camera 16 and the rotation center (center) Q of the ball bearing 30 [on the rotation axis of the ball bearing 30 and in the axial direction (in the Z direction in FIGS. 1 and 2) and a central point on the direction) along, when connecting with a predetermined second reference line L G along the horizontal direction, the optical axis of the second imaging lens 18 of the second imaging camera 16 coincides with the second reference line L G To do. The entire front surface of the ball bearing 30 (the lower surface in FIG. 1 and the left surface in FIG. 2) is included in the imaging range of the second imaging camera 16 in a state where the ball bearing 30 is disposed in the rotation holding mechanism. The second imaging camera 16 captures an image of the ball bearing 30 from the second imaging direction DE2 along the second reference line L G (see FIG. 1).

なお、第１撮像カメラ１１の受光素子１１Ａと、第２撮像カメラ１６の受光素子１６Ａとを結ぶ直線に沿い、かつ第１撮像カメラ１１から第２撮像カメラ１６に向かう方向を、図１および図２のＸ方向とする。また、第２基準線ＬＧは、玉軸受３０の回転軸線（図１および図２のＺ方向）を中心として、第１基準線ＬＦと線対称である（玉軸受３０の回転軸線および第１基準線ＬＦがなす角度と、玉軸受３０の回転軸線および第２基準線ＬＧがなす角度は、ともに図１のαである）。 The direction from the first imaging camera 11 toward the second imaging camera 16 along the straight line connecting the light receiving element 11A of the first imaging camera 11 and the light receiving element 16A of the second imaging camera 16 is shown in FIGS. 2 in the X direction. The second reference line L G, the central rotational axis of the ball bearing 30 (Z direction in FIG. 1 and FIG. 2), the axis of rotation of a first reference line L F axisymmetrical (ball bearing 30 and the the angle of first reference line L F forms an angle formed by the rotation axis and the second reference line L G of the ball bearing 30 are both in Figure 1 alpha).

第１および第２撮像カメラ１１，１６として、３０（ｆｐｓ：frame per second）以上のフレームレートで動画を撮像するカメラを採用できるが、１００（ｆｐｓ：frame per second）以上のフレームレートで動画を撮像可能な高速度カメラの採用がより一層望ましい。一例として、マスターカメラ（SA-X）やスレーブカメラ（SA-1.1）を第１および第２撮像カメラ１１，１６として採用できる。   As the first and second imaging cameras 11 and 16, cameras that capture a moving image at a frame rate of 30 (fps: frame per second) or more can be adopted. It is even more desirable to use a high-speed camera that can capture images. As an example, a master camera (SA-X) or a slave camera (SA-1.1) can be adopted as the first and second imaging cameras 11 and 16.

第１リング照明１２は、円環状をなし、その端面に円形の第１照射面１２Ａが設けられている。第１リング照明１２は、その中心が、第１基準線ＬＦ上に位置するように配置されている。第１照射面１２Ａからは、回転保持機構に対して均一に光が照射される。第１リング照明１２は、回転保持機構による保持対象の玉軸受３０の外輪３２（より詳しくは外輪軌道面３２Ａ（図４参照）よりも大径であり、そのため、回転保持機構に保持された玉軸受３０の全体に光を照射できるようになっている。 The first ring illumination 12 has an annular shape, and a circular first irradiation surface 12A is provided on an end surface thereof. The first ring illumination 12, the center is disposed so as to be positioned on the first reference line L F. From the first irradiation surface 12A, light is evenly irradiated to the rotation holding mechanism. The first ring illumination 12 has a larger diameter than the outer ring 32 (more specifically, the outer ring raceway surface 32A (see FIG. 4)) of the ball bearing 30 to be held by the rotation holding mechanism, and therefore the ball held by the rotation holding mechanism. The entire bearing 30 can be irradiated with light.

第２リング照明１７は、円環状をなし、その端面に円形の第２照射面１７Ａが設けられている。第２リング照明１７は、その中心が、第２基準線ＬＧ上に位置するように配置されている。第２照射面１７Ａからは、回転保持機構に対して均一に光が照射される。第２リング照明１７は、回転保持機構による保持対象の玉軸受３０の外輪３２（より詳しくは外輪軌道面３２Ａ（図４参照）よりも大径であり、そのため、回転保持機構に保持された玉軸受３０の全体に光を照射できるようになっている。なお、第１および第２リング照明１２，１７として円環状のものを例に挙げて示したが、円筒状をなしていてもよい。 The second ring illumination 17 has an annular shape, and a circular second irradiation surface 17A is provided on an end surface thereof. The second ring illumination 17, the center is disposed so as to be positioned on the second reference line L G. From the second irradiation surface 17A, light is uniformly irradiated to the rotation holding mechanism. The second ring illumination 17 has a larger diameter than the outer ring 32 (more specifically, the outer ring raceway surface 32A (see FIG. 4)) of the ball bearing 30 to be held by the rotation holding mechanism, and therefore the ball held by the rotation holding mechanism. Light can be applied to the entire bearing 30. Although the first and second ring illuminations 12 and 17 have been shown as ring-shaped examples, they may be cylindrical.

以上説明した第１撮像カメラ１１（第１撮像レンズ１３を含む）および第１リング照明１２は、第１撮像システム２に含まれている。第１撮像システム
２の斜視図を、図３に示す。
また、第２撮像カメラ１６（第２撮像レンズ１８を含む）および第２リング照明１７は、第２撮像システム３に含まれている。第２撮像システム３は、第１撮像システム２の図３に示す構成と同等であるので図示を省略する。 The first imaging camera 11 (including the first imaging lens 13) and the first ring illumination 12 described above are included in the first imaging system 2. A perspective view of the first imaging system 2 is shown in FIG.
Further, the second imaging camera 16 (including the second imaging lens 18) and the second ring illumination 17 are included in the second imaging system 3. The second imaging system 3 is the same as the configuration of the first imaging system 2 shown in FIG.

図１に示すように、画像処理部２１には、第１および第２撮像カメラ１１，１６によってそれぞれ撮像された撮像画像が入力される。画像処理部２１は、ＣＰＵ、メモリおよび各種のインターフェイス等を含む構成のコンピュータにより構成されている。画像処理部２１は、入力された各撮像画像に対して、所定の画像処理を施す画像処理制御部２２と、後述するベクトルＤＦおよびベクトルＤＧを記憶する位置偏差量記憶部２３とを含む。 As illustrated in FIG. 1, captured images captured by the first and second imaging cameras 11 and 16 are input to the image processing unit 21. The image processing unit 21 is configured by a computer that includes a CPU, a memory, various interfaces, and the like. The image processing unit 21 includes for each captured image is input, the image processing controller 22 for performing predetermined image processing, and a position deviation amount storage unit 23 for storing the vector D F and vector D G described later .

図４は、球体位置計測装置１の計測対象の玉軸受３０を説明するための断面図である。
玉軸受３０は、内輪３１と、内輪３１と同心に配置された外輪３２と、内輪３１および外輪３２間に介装された複数の転動体としての玉（球体）３３と、複数の玉３３を周方向に間隔を空けて保持するための保持器３４とを備えた深溝玉軸受である。内輪３１と外輪３２とがそれらの中心軸線まわりに相対回転可能である。玉３３は、内輪３１の深溝型の内輪軌道面（円軌道）３１Ａと外輪３２の深溝型の外輪軌道面（円軌道）３２Ａとの間に介在されている。 FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the ball bearing 30 to be measured by the sphere position measuring apparatus 1.
The ball bearing 30 includes an inner ring 31, an outer ring 32 arranged concentrically with the inner ring 31, balls (spheres) 33 as a plurality of rolling elements interposed between the inner ring 31 and the outer ring 32, and a plurality of balls 33. It is a deep groove ball bearing provided with the retainer 34 for holding at intervals in the circumferential direction. The inner ring 31 and the outer ring 32 are relatively rotatable around their central axes. The ball 33 is interposed between the deep groove type inner ring raceway surface (circular track) 31A of the inner ring 31 and the deep groove type outer ring raceway surface (circular track) 32A of the outer ring 32.

なお、計測対象として、玉軸受３０は深溝玉軸受でなく、玉３３と内輪軌道面３１Ａとの接触面および玉３３と外輪軌道面３２Ａとの接触面とを結ぶ直線が、内輪３１や外輪３２の径方向に対して所定角度傾斜するアンギュラ型の玉軸受を採用することもできる。
図１〜図４に示すように、球体位置計測装置１による計測時には、一例として、100（Ｎ）のスラスト荷重と、1000（Ｎ）のラジアル荷重とが玉軸受３０に作用しながら、回転保持機構に保持された玉軸受３０の外輪３２が回転される。この状態で、外輪３２の回転に伴って、玉３３および保持器３４も、内輪軌道面３１Ａおよび外輪軌道面３２Ａ上を周方向に公転（回転）する。 As a measurement target, the ball bearing 30 is not a deep groove ball bearing, but a straight line connecting a contact surface between the ball 33 and the inner ring raceway surface 31A and a contact surface between the ball 33 and the outer ring raceway surface 32A is the inner ring 31 or the outer ring 32. An angular ball bearing that is inclined at a predetermined angle with respect to the radial direction can also be employed.
As shown in FIGS. 1 to 4, at the time of measurement by the sphere position measuring device 1, as an example, a thrust load of 100 (N) and a radial load of 1000 (N) are applied to the ball bearing 30 while rotating. The outer ring 32 of the ball bearing 30 held by the mechanism is rotated. In this state, as the outer ring 32 rotates, the balls 33 and the cage 34 also revolve (rotate) in the circumferential direction on the inner ring raceway surface 31A and the outer ring raceway surface 32A.

また、外輪３２の回転に際して、第１および第２リング照明１２，１７からの照射光が、玉軸受３０に向けて同時に照射される（照明ステップ）とともに、第１および第２撮像カメラ１１，１６による撮像が実行される（第１および第２撮像ステップ）。第１撮像カメラ１１による撮像と、第２撮像カメラ１６による撮像とは、互いに同期して（同時に）実行される。   In addition, when the outer ring 32 is rotated, irradiation light from the first and second ring illuminations 12 and 17 is simultaneously irradiated toward the ball bearing 30 (illumination step), and the first and second imaging cameras 11 and 16 are also irradiated. Imaging is performed (first and second imaging steps). The imaging by the first imaging camera 11 and the imaging by the second imaging camera 16 are executed in synchronization (simultaneously) with each other.

図５は、第１および第２撮像システム２，３による照明および撮像を説明するための断面図である。図５では、第１撮像システム２の各構成を、実線を用いて示し、第２撮像システム３の各構成を、二点鎖線を用いて示す。図５を参照して、第１および第２撮像カメラ１１，１６によって撮像された撮像画像における、玉３３の表面の反射光について説明する。   FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining illumination and imaging by the first and second imaging systems 2 and 3. In FIG. 5, each structure of the 1st imaging system 2 is shown using a continuous line, and each structure of the 2nd imaging system 3 is shown using a dashed-two dotted line. With reference to FIG. 5, the reflected light on the surface of the ball 33 in the captured images captured by the first and second imaging cameras 11 and 16 will be described.

第１撮像カメラ１１の第１撮像レンズ１３には、それぞれ、各玉３３の表面で反射した第１リング照明１２の反射光が入射される。このとき、第１照明面１２Ａの各所から照射された光は各玉３３の表面上で反射して、第１撮像レンズ１３を通して第１撮像カメラ１１に入射する。第１照明面１２Ａが円環状をなしているので、第１リング照明１２の配置側から見たとき、各玉３３の表面に、第１照明面１２Ａからの反射光による環状の模様が表れる。これにより、各玉３３の表面の反射光の像が、環状の形態で撮像される。   Reflected light of the first ring illumination 12 reflected by the surface of each ball 33 is incident on the first imaging lens 13 of the first imaging camera 11. At this time, the light emitted from each part of the first illumination surface 12 </ b> A is reflected on the surface of each ball 33 and enters the first imaging camera 11 through the first imaging lens 13. Since the first illumination surface 12A has an annular shape, when viewed from the arrangement side of the first ring illumination 12, an annular pattern due to the reflected light from the first illumination surface 12A appears on the surface of each ball 33. Thereby, the image of the reflected light on the surface of each ball 33 is picked up in an annular form.

図６は、第１撮像方向ＤＥ１から玉軸受３０を撮像した第１撮像画像４０を、ｕ−ｖ座標系で示す図である。図７は、第１撮像画像４０に含まれる反射光画像４１，４２を示す図である。
第１撮像画像４０には、複数の玉３３の画像が含まれる。このうち、計測対象になる１つの玉３３の画像（図６において矩形の枠で囲む）に着目する。第１リング照明１２からの照明と、第２リング照明１７（図１参照）の照明とが同時に行われるので、第１撮像カメラ１１によって撮像される第１撮像画像４０には、玉３３表面における第１リング照明１２の反射光画像４１（以下、この反射光画像を「第１メイン反射光画像４１」という。）と、玉３３表面における第２リング照明１７の反射光画像４２（以下、この反射光画像を「第１サブ反射光画像４２」という。）とが写り込む。なお、図６に示すように、第１撮像画像４０の２次元座標系は、第１基準線ＬＦに垂直な平面の直交座標系であるｕ−ｖ座標系であり、玉軸受３０の回転中心Ｑの座標は（ｕ０，ｖ０）である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a first captured image 40 obtained by imaging the ball bearing 30 from the first imaging direction DE1 in the uv coordinate system. FIG. 7 is a diagram illustrating reflected light images 41 and 42 included in the first captured image 40.
The first captured image 40 includes images of a plurality of balls 33. Of these, attention is focused on an image of one ball 33 to be measured (enclosed by a rectangular frame in FIG. 6). Since the illumination from the first ring illumination 12 and the illumination of the second ring illumination 17 (see FIG. 1) are performed simultaneously, the first captured image 40 captured by the first imaging camera 11 is on the surface of the ball 33. The reflected light image 41 of the first ring illumination 12 (hereinafter, this reflected light image is referred to as “first main reflected light image 41”) and the reflected light image 42 of the second ring illumination 17 on the surface of the ball 33 (hereinafter, this The reflected light image is referred to as “first sub reflected light image 42”). Incidentally, as shown in FIG. 6, the two-dimensional coordinate system of the first image 40 is a u-v coordinate system is an orthogonal coordinate system of a plane perpendicular to the first reference line L F, the rotation of the ball bearing 30 The coordinates of the center Q are (u 0 , v 0 ).

図７に示すように、第１撮像画像４０に含まれる第１メイン反射光画像４１は、所定の幅を有する円環状をなしている。第１メイン反射光画像４１から、当該第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦを特定する。この実施形態では、円環状の第１メイン反射光画像４１の外周縁に基づいて、第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦを特定する。なお、図７に示す、点ａＦ、点ｂＦ、点ｃＦおよび点ｄＦは、第１メイン反射光画像４１に含まれる、第１リング照明１２の第１照明面１２Ａの外側の横端ａ１（図１参照）からの光の反射位置、第１照明面１２Ａの上端ｂ１（図２参照）からの光の反射位置、第１照明面１２Ａの内側の横端ｃ１（図１参照）からの光の反射位置、および第１照明面１２Ａの下端ｄ１（図２参照）からの光の反射位置を、それぞれ示している。 As shown in FIG. 7, the first main reflected light image 41 included in the first captured image 40 has an annular shape having a predetermined width. From the first main reflected light image 41, it specifies the center position P F of the first main reflected light image 41. In this embodiment, based on the outer periphery of the first main reflected light image 41 of the annular identifies the center position P F of the first main reflected light image 41. Note that the points a F , b F , c F and d F shown in FIG. 7 are lateral to the outside of the first illumination surface 12 A of the first ring illumination 12 included in the first main reflected light image 41. Reflection position of light from the end a1 (see FIG. 1), reflection position of light from the upper end b1 (see FIG. 2) of the first illumination surface 12A, lateral end c1 inside the first illumination surface 12A (see FIG. 1) The light reflection position from the light source and the light reflection position from the lower end d1 (see FIG. 2) of the first illumination surface 12A are shown.

図８は、第２撮像方向ＤＥ２から玉軸受３０を撮像した第２撮像画像４３を、ｕ´−ｖ´座標系で示す図である。図９は、第２撮像画像４３に含まれる反射光画像４４，４５を示す図である。
第２撮像画像４３には、複数の玉３３の画像が含まれる。このうち、計測対象になる１つの玉３３の画像（図８において矩形の枠で囲む）に着目する。第１リング照明１２からの照明と、第２リング照明１７（図１参照）の照明とが同時に行われるので、第２撮像カメラ１６によって撮像される第２撮像画像４３には、玉３３表面における第２リング照明１７の反射光画像４４（以下、この反射光画像を「第２メイン反射光画像４４」という。）と、玉３３表面における第１リング照明１２の反射光画像４５（以下、この反射光画像を「第２サブ反射光画像４５」という。）とが写り込む。なお、図８に示すように、第２撮像画像４３の２次元座標系は、第２基準線ＬＧに垂直な平面の直交座標系であるｕ´−ｖ´座標系であり、玉軸受３０の回転中心Ｑの座標は（ｕ０´，ｖ０´）である。 FIG. 8 is a diagram illustrating a second captured image 43 obtained by imaging the ball bearing 30 from the second imaging direction DE2 in the u′-v ′ coordinate system. FIG. 9 is a diagram illustrating reflected light images 44 and 45 included in the second captured image 43.
The second captured image 43 includes images of a plurality of balls 33. Of these, attention is paid to an image of one ball 33 to be measured (enclosed by a rectangular frame in FIG. 8). Since the illumination from the first ring illumination 12 and the illumination of the second ring illumination 17 (see FIG. 1) are performed simultaneously, the second captured image 43 captured by the second imaging camera 16 is on the surface of the ball 33. The reflected light image 44 of the second ring illumination 17 (hereinafter, this reflected light image is referred to as “second main reflected light image 44”) and the reflected light image 45 of the first ring illumination 12 on the surface of the ball 33 (hereinafter, this The reflected light image is referred to as “second sub-reflected light image 45”. As shown in FIG. 8, a two-dimensional coordinate system of the second captured image 43 is u'-v 'coordinate system is an orthogonal coordinate system of a plane perpendicular to the second reference line L G, the ball bearing 30 The coordinates of the rotation center Q are (u 0 ′, v 0 ′).

図９に示すように、第２撮像画像４３に含まれる第２メイン反射光画像４４は、所定の幅を有する円環状をなしている。第２メイン反射光画像４４から、当該第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧを特定する。この実施形態では、円環状の第２メイン反射光画像４４の外周縁に基づいて、第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧを特定する。なお、図９に示す、点ａＧ、点ｂＧ、点ｃＧおよび点ｄＧは、第２メイン反射光画像４４に含まれる、第２リング照明１７の第２照明面１７Ａの外側の横端ａ２（図１参照）からの光の反射位置、第２照明面１７Ａの上端（図示しない）からの光の反射位置、第２照明面１７Ａの内側の横端ｃ２（図１参照）からの光の反射位置、および第２照明面１７Ａの下端（図示しない）からの光の反射位置を、それぞれ示している。 As shown in FIG. 9, the second main reflected light image 44 included in the second captured image 43 has an annular shape having a predetermined width. A second main reflected light image 44, specifies the center position P G of the second main reflected light image 44. In this embodiment, based on the outer periphery of the second main reflected light image 44 of the annular identifies the center position P G of the second main reflected light image 44. Note that a point a G , a point b G , a point c G and a point d G shown in FIG. 9 are lateral to the outside of the second illumination surface 17 A of the second ring illumination 17 included in the second main reflected light image 44. Reflection position of light from the end a2 (see FIG. 1), reflection position of light from the upper end (not shown) of the second illumination surface 17A, from the lateral end c2 (see FIG. 1) inside the second illumination surface 17A The light reflection position and the light reflection position from the lower end (not shown) of the second illumination surface 17A are shown.

図１０は、第１撮像画像４０および第２撮像画像４３に基づいて、公転中の玉３３の中心ＯＲの三次元位置を求める原理を説明するための図である。
第１撮像画像４０に含まれる第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦ（ｕ，ｖ）は、玉３３の中心ＯＲと第１撮像カメラ１１（図１参照）の受光素子１１Ａ（図１参照）とを結ぶ直線Ｌ１上に配置されており、第２撮像画像４３に含まれる第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧ（ｕ´，ｖ´）は、中心ＯＲと第２撮像カメラ１６（図１参照）の受光素子１６Ａ（図１参照）とを結ぶ直線Ｌ２上に配置されており、そのため、中心位置ＰＦ（ｕ，ｖ）および中心位置ＰＧ（ｕ´，ｖ´）の位置をそれぞれ特定できれば、これらの中心位置ＰＦ，ＰＧに基づいて、玉３３の中心ＯＲの三次元位置の座標を求めることが可能である。 Figure 10 is based on the first image 40 and second image 43 is a diagram for explaining the principle of obtaining the three-dimensional position of the center O R of the ball 33 in the revolving.
Center position P F (u, v) of the first main reflected light image 41 included in the first image 40, the light receiving element 11A (FIG center O R and the first imaging camera 11 of the ball 33 (see FIG. 1) 1 reference) and are arranged on the straight line L1 connecting the center position P G of the second main reflected light image 44 included in the second image 43 (u', v '), the center O R and the second It is arranged on a straight line L2 connecting the light receiving element 16A (see FIG. 1) of the imaging camera 16 (see FIG. 1), and therefore, the center position P F (u, v) and the center position P G (u ′, v if each specifying a position of '), these center positions P F, based on the P G, it is possible to determine the coordinates of the three-dimensional position of the center O R of the ball 33.

図１１は、図１に示す画像処理部２１による処理内容を示すフローチャートである。
以下、図１〜図１０を参照しつつ、玉３３の中心ＯＲの三次元位置の計測時における撮像画像の処理について説明する。以下のフローチャートでは、玉軸受３０（図４等参照）に含まれる玉３３のうち、所定の玉３３の位置を計測する場合を例に挙げて説明するが、全ての玉３３の位置を計測するものであってもよい。 FIG. 11 is a flowchart showing the processing contents by the image processing unit 21 shown in FIG.
Hereinafter, with reference to FIGS. 1-10, describes the processing of the captured image at the time of measurement of the three-dimensional position of the center O R of the ball 33. In the following flowchart, the case of measuring the positions of the predetermined balls 33 among the balls 33 included in the ball bearing 30 (see FIG. 4 and the like) will be described as an example, but the positions of all the balls 33 are measured. It may be a thing.

まず、画像処理部２１の画像処理制御部２２は、第１撮像カメラ１１からの第１撮像画像４０の入力、および第２撮像カメラ１６からの第２撮像画像４３の入力を受け付け、画像処理部２１のメモリに記憶する（Ｓ１：画像記憶）。
次いで、画像処理制御部２２は、第１撮像画像４０に含まれる、第１メイン反射光画像４１および第１サブ反射光画像４２を認識し、かつ第２撮像画像４３に含まれる、第２メイン反射光画像４４および第２サブ反射光画像４５を認識する（Ｓ２：反射光認識）。反射光画像４１，４２，４４，４５の認識のための処理は、たとえば、第１および第２撮像画像４０，４３における玉３３に対し、所定の輝度値を闇値とする２値化処理を施すことにより、反射光画像４１，４２，４４，４５をそれぞれ抽出する。換言すると、反射光画像４１，４２，４４，４５は、その周囲の玉３３の表面よりも輝度が高くなるため、輝度が高い部分と低い部分とを２階調に変換することによって反射光画像４１，４２，４４，４５を抽出できる。そして、抽出された反射光画像４１，４２，４４，４５を認識する。 First, the image processing control unit 22 of the image processing unit 21 receives an input of the first captured image 40 from the first imaging camera 11 and an input of the second captured image 43 from the second imaging camera 16, and the image processing unit 21 (S1: Image storage).
Next, the image processing control unit 22 recognizes the first main reflected light image 41 and the first sub reflected light image 42 included in the first captured image 40 and includes the second main image included in the second captured image 43. The reflected light image 44 and the second sub reflected light image 45 are recognized (S2: reflected light recognition). The process for recognizing the reflected light images 41, 42, 44, 45 is, for example, a binarization process in which a predetermined luminance value is a dark value for the ball 33 in the first and second captured images 40, 43. As a result, the reflected light images 41, 42, 44 and 45 are extracted. In other words, since the reflected light images 41, 42, 44, and 45 have higher brightness than the surface of the surrounding ball 33, the reflected light image is obtained by converting the high brightness portion and the low brightness portion into two gradations. 41, 42, 44, 45 can be extracted. Then, the extracted reflected light images 41, 42, 44, 45 are recognized.

なお、第１および第２リング照明１２，１７からの照度は、２値化処理によって反射光画像４１，４２，４４，４５が適切に抽出されるように予め適切な照度に調整されている。また、玉３３の表面での反射光画像４１，４２，４４，４５が、内輪３１の影等に重なって途切れた状態になる場合には、画像処理制御部２２は、反射光画像４１，４２，４４，４５に対して公知のクロージング処理を行うことによって形状を補正し、環状の反射光画像４１，４２，４４，４５を抽出する。   The illuminance from the first and second ring illuminations 12 and 17 is adjusted in advance to an appropriate illuminance so that the reflected light images 41, 42, 44, and 45 are appropriately extracted by the binarization process. When the reflected light images 41, 42, 44, 45 on the surface of the ball 33 overlap with the shadow of the inner ring 31, the image processing control unit 22 reflects the reflected light images 41, 42. , 44, 45 are subjected to a known closing process to correct the shape, and annular reflected light images 41, 42, 44, 45 are extracted.

次いで、画像処理制御部２２は、第１撮像画像４０に含まれる第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦの座標（ｕ，ｖ）を、演算により算出する（反射光位置特定ステップ。ステップＳ３）。中心位置ＰＦの座標（ｕ，ｖ）は、たとえば環状の第１メイン反射光画像４１の外周縁に含まれる画素の座標値の総和を当該画素の数で割ることによって求めることができる。 Then, the image processing controller 22, the coordinates of the center position P F of the first main reflected light image 41 included in the first image 40 a (u, v), is calculated by the calculation (the reflected light position specifying step. Step S3). Center position P F of coordinates (u, v), for example, the sum of the coordinate values of pixels included in the outer periphery of the first main reflected light image 41 of the annular can be determined by dividing the number of the pixel.

次いで、画像処理制御部２２は、第２撮像画像４３に含まれる第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧの座標（ｕ´，ｖ´）を、演算により算出する（反射光位置特定ステップ。ステップＳ４）。中心位置ＰＧの座標（ｕ´，ｖ´）は、たとえば環状の第２メイン反射光画像４４の外周縁に含まれる画素の座標値の総和を当該画素の数で割ることによって求めることができる。 Then, the image processing controller 22, the coordinates of the center position P G of the second main reflected light image 44 included in the second image 43 (u', v ') and (the reflected light position specifying step of calculating the operation Step S4). Center position P G coordinates (u', v '), for example the sum of the coordinate values of pixels included in the outer periphery of the second main reflected light image 44 of the annular can be determined by dividing the number of the pixel .

なお、中心位置ＰＦおよび中心位置ＰＧの座標を求める際、画素の輝度値によって重み付けを行った上でメイン反射光画像４１，４４の中心位置ＰＦおよび中心位置ＰＧを算出すれば、より正確な位置検出を実現できる。
次いで、画像処理部２１は、第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦおよび第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧの演算結果を、次の式（１）にあてはめることにより、玉３３の中心ＯＲの三次元位置を演算により求める（三次元中心位置演算ステップ。ステップＳ５）。
ＯＲ（ｘ，ｙ，ｚ）＝Ｂ／（ｕ−ｕ´）×（１／２（ｕ＋ｕ´），１／２（ｖ＋ｖ´），ｆ）
（但し、Ｂ…第１および第２撮像カメラ１１，１６の間隔（図１参照）、ｆ…撮像レンズ１３,１８のレンズ焦点距離（図１参照）） ・・・（１）
この実施形態では、撮像カメラ１１,１６を同
時に、連続的に複数回繰り返し撮像させる。そして、連続する撮像画像を解析することにより、公転中の玉３３の周方向の各所における位置を計測できる。 Incidentally, when calculating the coordinates of the center position P F and the center position P G, by calculating the center position P F and the center position P G of the main reflected light image 41 and 44 after performing weighted by brightness value of a pixel, More accurate position detection can be realized.
Then, the image processing unit 21, by fitting the calculation result of the center position P G of the center position P F and the second main reflected light image 44 of the first main reflected light image 41, the following equation (1), the ball the three-dimensional position of the center O R of 33 obtained by calculation (three-dimensional center position calculating step. step S5).
O R (x, y, z) = B / (u−u ′) × (1/2 (u + u ′), 1/2 (v + v ′), f)
(B ... interval between the first and second imaging cameras 11, 16 (see FIG. 1), f ... lens focal length of the imaging lenses 13, 18 (see FIG. 1)) (1)
In this embodiment, the imaging cameras 11 and 16 are continuously and repeatedly imaged a plurality of times. And the position in each place of the circumferential direction of the ball | bowl 33 during revolution can be measured by analyzing the continuous captured image.

ところで、図１２に示すように、玉３３の表面のグリースの付着状態により、第１メイン反射光画像４１が不鮮明である場合がある。第１サブ反射光画像４２が鮮明である場合、第１サブ反射光画像４２の中心位置ＰＳＦの座標に基づいて、第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦを算出することができる。
図１３は、第１サブ反射光画像４２の中心位置ＰＳＦに基づいて、第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦの座標を算出する際の処理内容を示すフローチャートである。図１４は、玉軸受３０を、ｕ−ｖ座標系で示す図である。計測対象である玉３３の中心位置がｕ−ｖ座標系のｕ軸の軸方向となす角度をθＦとする。 By the way, as shown in FIG. 12, the first main reflected light image 41 may be unclear due to the adhesion state of the grease on the surface of the ball 33. If the first sub reflected light image 42 is sharp, can be based on the coordinates of the center position P SF of the first sub reflected beam image 42, it calculates the center position P F of the first main reflected light image 41.
FIG. 13 is a flowchart showing the processing content when calculating the coordinates of the center position P F of the first main reflected light image 41 based on the center position P SF of the first sub reflected light image 42. FIG. 14 is a diagram showing the ball bearing 30 in the uv coordinate system. The angle at which the center position of the ball 33 to be measured is formed between the axial direction of the u axis of u-v coordinate system and theta F.

図１４に示すように、玉３３の各周方向位置（各角度θＦ）に関し、第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦ（ｕ，ｖ）の座標と、第１サブ反射光画像４２の中心位置ＰＳＦの座標との間には、所定の位置偏差がある。玉３３の各周方向位置における、第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦ（ｕ，ｖ）の座標と、第１サブ反射光画像４２の中心位置ＰＳＦの座標との間の第１位置偏差量（ベクトル量）であるベクトルＤＦ（Δｕ，Δｖ）は、角度θＦに依存している。位置偏差量記憶部２３（図１参照）には、ベクトルＤＦ（Δｕ，Δｖ）が各角度θＦに対応して記憶されている。作業者は、ベクトルＤＦ（Δｕ，Δｖ）は、θＦ＝θ１,θ２,θ３,…,θｎのときのベクトルＤＦ（Δｕ，Δｖ）を実測により求め、またθＦの中間値はその前後の値から補完して算出することにより、各角度θＦに対応するベクトルＤＦ（Δｕ，Δｖ）を予め求める。そして、求めたベクトルＤＦ（Δｕ，Δｖ）を、ベクトルＤＦ（Δｕ，Δｖ）を位置偏差量記憶部２３に記憶している。 As shown in FIG. 14, the coordinates of the center position P F (u, v) of the first main reflected light image 41 and the first sub reflected light image 42 with respect to each circumferential position (each angle θ F ) of the ball 33. between the center position P SF coordinates, there is a predetermined positional deviation. The first between the coordinates of the center position P F (u, v) of the first main reflected light image 41 and the coordinates of the center position P SF of the first sub reflected light image 42 at each circumferential position of the ball 33. A vector D F (Δu, Δv) which is a position deviation amount (vector amount) depends on the angle θ F. In the position deviation amount storage unit 23 (see FIG. 1), a vector D F (Δu, Δv) is stored corresponding to each angle θ F. The worker vector D F (Δu, Δv) is, θ F = θ 1, θ 2, θ 3, ..., vector D F when the θ n (Δu, Δv) determined by actual measurements, also the theta F The intermediate value is calculated by complementing the previous and subsequent values, so that a vector D F (Δu, Δv) corresponding to each angle θ F is obtained in advance. The obtained vector D F (Δu, Δv) and the vector D F (Δu, Δv) are stored in the position deviation amount storage unit 23.

図１３および図１４を参照して、第１サブ反射光画像４２の中心位置ＰＳＦに基づく、第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦの座標の算出について説明する。
まず、画像処理部２１（図１参照）の画像処理制御部２２（図１参照）は、第１サブ反射光画像４２の中心位置ＰＳＦの座標を特定する（ステップＳ１１）。具体的には、画像処理制御部２２は、円環状の第１サブ反射光画像４２の外周縁に基づいて、中心位置ＰＳＦの座標を特定する。次いで、画像処理制御部２２は、角度θＦを特定し、当該角度θＦに対応するベクトルＤＦ（Δｕ，Δｖ）を算出する（位置偏差量算出ステップ。ステップＳ１２）。次いで、画像処理制御部２２は、ステップＳ１２で算出したベクトルＤＦ（Δｕ，Δｖ）で中心位置ＰＳＦの座標を補正して、第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦを算出する（補正ステップ。ステップＳ１３）。このようにして求めた第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦの座標を、図１１のステップＳ３の処理において用いる。 With reference to FIGS. 13 and 14, calculation of the coordinates of the center position P F of the first main reflected light image 41 based on the center position P SF of the first sub reflected light image 42 will be described.
First, the image processing control unit 22 (see FIG. 1) of the image processing unit 21 (see FIG. 1) specifies the coordinates of the center position P SF of the first sub reflected light image 42 (step S11). Specifically, the image processing control unit 22 specifies the coordinates of the center position P SF based on the outer peripheral edge of the annular first sub reflected light image 42. Then, the image processing controller 22, identifies the angle theta F, vector D F (Δu, Δv) corresponding to the angle theta F is calculated (position deviation amount calculating step. Step S12). Next, the image processing control unit 22 corrects the coordinates of the center position P SF with the vector D F (Δu, Δv) calculated in step S12, and calculates the center position P F of the first main reflected light image 41 ( Correction step, step S13). The thus coordinates of the center position P F of the first main reflected light image 41 obtained, used in the processing of step S3 of FIG. 11.

鮮明な第１サブ反射光画像４２を補正することにより第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦを求めるので、第１メイン反射光画像４１の中心位置ＰＦを精度良く算出できる。
また、図１５に示すように、玉３３の表面のグリースの付着状態により、第２メイン反射光画像４４が不鮮明である場合がある。第２サブ反射光画像４５が鮮明である場合、第２サブ反射光画像４５の中心位置ＰＳＧの座標に基づいて、第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧを算出することができる。 By correcting the first sub reflected beam image 42 clear so obtain the center position P F of the first main reflected light image 41, the center position P F of the first main reflected light image 41 can be accurately calculated.
In addition, as shown in FIG. 15, the second main reflected light image 44 may be unclear depending on the state of adhesion of grease on the surface of the ball 33. When the second sub reflected light image 45 is sharp, can be based on the coordinates of the center position P SG of the second sub reflected light image 45, it calculates the center position P G of the second main reflected light image 44.

図１６は、第２サブ反射光画像４５の中心位置ＰＳＧに基づいて、第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧの座標を算出する際の処理内容を示すフローチャートである。図１７は、玉軸受３０を、ｕ´−ｖ´座標系で示す図である。計測対象である玉３３の中心位置がｕ´−ｖ´座標系のｕ´軸の軸方向となす角度をθＧとする。
図１７に示すように、玉３３の各周方向位置（各角度θＧ）に関し、第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧ（ｕ´，ｖ´）の座標と、第２サブ反射光画像４５の中心位置ＰＳＧの座標との間には、所定の位置偏差がある。玉３３の各周方向位置における、第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧ（ｕ´，ｖ´）の座標と、第２サブ反射光画像４５の中心位置ＰＳＧの座標との間の第２位置偏差量（ベクトル量）であるベクトルＤＧ（Δｕ´，Δｖ´）は、角度θＧに依存している。位置偏差量記憶部２３（図１参照）には、ベクトルＤＧ（Δｕ´，Δｖ´）が各角度θＧに対応して記憶されている。作業者は、ベクトルＤＧ（Δｕ´，Δｖ´）は、θＦ＝θ１,θ２,θ３,…,θｎのときのベクトルＤＧ（Δｕ´，Δｖ´）を実測により求め、またθＧの中間値はその前後の値から補完して算出することにより、各角度θＧに対応するベクトルＤＧ（Δｕ´，Δｖ´）を予め求める。そして、求めたベクトルＤＧ（Δｕ´，Δｖ´）を位置偏差量記憶部２３に記憶している。 FIG. 16 is a flowchart showing the processing contents when calculating the coordinates of the center position P G of the second main reflected light image 44 based on the center position P SG of the second sub reflected light image 45. FIG. 17 is a diagram showing the ball bearing 30 in the u′-v ′ coordinate system. An angle formed by the center position of the ball 33 to be measured and the axial direction of the u ′ axis of the u′-v ′ coordinate system is denoted by θ G.
As shown in FIG. 17, with respect to each circumferential position (each angle θ G ) of the ball 33, the coordinates of the center position P G (u ′, v ′) of the second main reflected light image 44 and the second sub reflected light. There is a predetermined positional deviation between the coordinates of the center position PSG of the image 45. Between the coordinates of the center position P G (u ′, v ′) of the second main reflected light image 44 and the coordinates of the center position P SG of the second sub reflected light image 45 at each circumferential position of the ball 33. The vector D G (Δu ′, Δv ′), which is the second position deviation amount (vector amount), depends on the angle θ G. The position deviation amount storage unit 23 (see FIG. 1) stores a vector D G (Δu ′, Δv ′) corresponding to each angle θ G. The worker vector D G (Δu', Δv') is, θ F = θ 1, θ 2, θ 3, ..., determined by theta vector D G (Δu', Δv') when n actual measurement, In addition, the intermediate value of θ G is calculated by complementing the previous and subsequent values, whereby a vector D G (Δu ′, Δv ′) corresponding to each angle θ G is obtained in advance. The obtained vector D G (Δu ′, Δv ′) is stored in the position deviation amount storage unit 23.

図１６および図１７を参照して、第２サブ反射光画像４５の中心位置ＰＳＧに基づく、第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧの座標の算出について説明する。
まず、画像処理部２１（図１参照）の画像処理制御部２２（図１参照）は、第２サブ反射光画像４５の中心位置ＰＳＧの座標を特定する（ステップＳ２１）。具体的には、画像処理制御部２２は、円環状の第２サブ反射光画像４５の外周縁に基づいて、中心位置ＰＳＧの座標を特定する。次いで、画像処理制御部２２は、角度θＧを特定し、当該角度θＧに対応するベクトルＤＧ（Δｕ´，Δｖ´）を算出する（位置偏差量算出ステップ。ステップＳ２２）。次いで、画像処理制御部２２は、ステップＳ２２で算出したベクトルＤＧ（Δｕ´，Δｖ´）で中心位置ＰＳＧの座標を補正して、第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧを算出する（補正ステップ。ステップＳ２３）。このようにして求めた第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧの座標を、図１１のステップＳ４の処理において用いる。 With reference to FIGS. 16 and 17, calculation of the coordinates of the center position P G of the second main reflected light image 44 based on the center position P SG of the second sub reflected light image 45 will be described.
First, the image processing control unit 22 (see FIG. 1) of the image processing unit 21 (see FIG. 1) specifies the coordinates of the center position PSG of the second sub reflected light image 45 (step S21). Specifically, the image processing controller 22, based on the outer periphery of the second sub reflected light image 45 of the annular identifies the coordinates of the center position P SG. Then, the image processing controller 22, identifies the angle theta G, vector D G (Δu', Δv') corresponding to the angle theta G is calculated (position deviation amount calculating step. Step S22). Then, the image processing controller 22, a vector D G (Δu', Δv') calculated in step S22 by correcting the coordinates of the center position P SG in, calculating the center position P G of the second main reflected light image 44 (Correction step; step S23). The coordinates of the center position P G of the second main reflected light image 44 obtained in this way, used in the processing of step S4 of FIG. 11.

鮮明な第２サブ反射光画像４５を補正することにより第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧを求めるので、第２メイン反射光画像４４の中心位置ＰＧを精度良く算出できる。
以上によりこの実施形態によれば、玉３３の表面におけるグリースの付着状況によらずに、公転中の玉３３の中心の三次元位置を精度良く計測することができる。 By correcting the sharp second sub reflected light image 45 so obtain the center position P G of the second main reflected light image 44, the center position P G of the second main reflected light image 44 can be accurately calculated.
As described above, according to this embodiment, it is possible to accurately measure the three-dimensional position of the center of the ball 33 during revolution without depending on the state of adhesion of grease on the surface of the ball 33.

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。   In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

１…球体位置計測装置、１１…第１撮像カメラ（第１撮像手段）、１２…第１リング照明、１２Ａ…第１照明面、１３…第１撮像レンズ、１６…第２撮像カメラ（第２撮像手段）、１７…第２リング照明、１７Ａ…第２照明面、１８…第２撮像レンズ、２１…画像処理部（反射光位置特定手段、三次元中心位置演算手段、代替特定手段）、３１Ａ，３２Ａ…軌道面（円軌道）、３３…玉（球体）、４０…第１撮像画像、４１…第１メイン反射光画像、４２…第１サブ反射光画像、４３…第２撮像画像、４４…第２メイン反射光画像、４５…第２サブ反射光画像、ＤＥ１…第１撮像方向、ＤＥ２…第２撮像方向、Ｑ…回転中心（中心）、ＬＦ…第１基準線、ＬＧ…第２基準線、ＰＦ…第１メイン反射光画像の中心位置、ＰＧ…第２メイン反射光画像の中心位置、ＰＳＦ…第１サブ反射光画像の中心位置、ＰＳＧ…第２サブ反射光画像の中心位置、ＯＲ…玉の中心（球体の中心） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sphere position measuring apparatus, 11 ... 1st imaging camera (1st imaging means), 12 ... 1st ring illumination, 12A ... 1st illumination surface, 13 ... 1st imaging lens, 16 ... 2nd imaging camera (2nd Imaging means), 17 ... second ring illumination, 17A ... second illumination surface, 18 ... second imaging lens, 21 ... image processing unit (reflected light position specifying means, three-dimensional center position calculating means, alternative specifying means), 31A , 32A ... raceway surface (circular orbit), 33 ... ball (sphere), 40 ... first captured image, 41 ... first main reflected light image, 42 ... first sub reflected light image, 43 ... second captured image, 44 ... second main reflected light image, 45 ... second sub reflected light image, DE1 ... first imaging direction, DE2 ... second imaging direction, Q ... center of rotation (center), L F ... first reference line, L G ... the second reference line, the center position of the P F ... first main reflected light image, P G ... second main The center position of the Shako image, P SF ... center position of the first sub reflected light image, the center position of the P SG ... second sub reflected light image, O R ... center of the ball (the center of the sphere)

Claims (5)

円軌道上を公転する球体の位置を計測するための球体位置計測方法であって、
前記円軌道の内部を通って直線状に延びる所定の第１基準線上に中心を有する円環状の第１照明面を有する第１リング照明、および前記円軌道の内部を通って直線状に延びる所定の第２基準線上に中心を有する円環状の第２照明面を有する第２リング照明の双方によって前記球体を照明する照明ステップと、
前記照明ステップと並行して、公転している前記球体を、前記第１基準線上に配置された第１撮像レンズを介して、前記第１基準線に沿う第１撮像方向から撮像する第１撮像ステップと、
前記第１撮像ステップと同期して、公転している前記球体を、前記第２基準線上に配置された第２撮像レンズを介して、前記第２基準線に沿う第２撮像方向から撮像する第２撮像ステップと、
前記第１撮像ステップで撮像された第１撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第１リング照明の反射光の画像である第１メイン反射光画像の位置、および前記第２撮像ステップで撮像された第２撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第２リング照明の反射光の画像である第２メイン反射光画像の位置を特定する反射光位置特定ステップと、
特定された前記第１および第２メイン反射光画像の位置の双方に基づいて、前記球体中心の三次元位置を演算する三次元中心位置演算ステップとを含み、
前記反射光位置特定ステップは、前記第１メイン反射光画像の位置を、前記第１撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第２リング照明の反射光の画像である第１サブ反射光画像の位置に基づく演算により求め、および／または前記第２メイン反射光画像の位置を、前記第２撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第１リング照明の反射光の画像である第２サブ反射光画像の位置に基づく演算により求める代替特定ステップを含む、球体位置計測方法。 A sphere position measuring method for measuring the position of a sphere revolving on a circular orbit,
A first ring illumination having an annular first illumination surface centered on a predetermined first reference line extending linearly through the circular orbit and a predetermined extending linearly through the circular orbit; Illuminating the sphere with both a second ring illumination having an annular second illumination surface centered on a second reference line of
In parallel with the illumination step, a first imaging that images the revolving sphere from a first imaging direction along the first reference line via a first imaging lens disposed on the first reference line. Steps,
In synchronization with the first imaging step, the revolving sphere is imaged from the second imaging direction along the second reference line via the second imaging lens disposed on the second reference line. Two imaging steps;
The position of the first main reflected light image, which is an image of the reflected light of the first ring illumination on the surface of the sphere, included in the first captured image captured in the first imaging step, and captured in the second imaging step A reflected light position specifying step for specifying a position of a second main reflected light image that is an image of the reflected light of the second ring illumination on the surface of the sphere included in the second captured image;
A three-dimensional center position calculating step for calculating a three-dimensional position of the center of the sphere based on both of the specified positions of the first and second main reflected light images;
The reflected light position specifying step includes a first sub reflected light image that is an image of reflected light of the second ring illumination on the surface of the sphere, the position of the first main reflected light image being included in the first captured image. And a position of the second main reflected light image is an image of the reflected light of the first ring illumination on the surface of the sphere included in the second captured image. A spherical position measurement method including an alternative specifying step obtained by calculation based on a position of a reflected light image. 前記代替特定ステップは、
前記第１撮像方向から撮像したときの撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第１リング照明の反射光画像と前記第２リング照明の反射光画像との間の位置偏差量である第１位置偏差量、および／または前記第２撮像方向から撮像したときの撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第２リング照明の反射光画像と前記第１リング照明の反射光画像との間の位置偏差量である第２位置偏差量を算出する位置偏差量算出ステップと、
算出された前記第１位置偏差量で前記第１サブ反射光画像の位置を補正して、前記第１メイン反射光画像の位置を算出し、および／または算出された前記第２位置偏差量で前記第２サブ反射光画像の位置を補正して、前記第２メイン反射光画像の位置を算出する補正ステップとを含む、請求項１に記載の球体位置計測方法。 The alternative identifying step includes:
A first deviation that is a positional deviation amount between the reflected light image of the first ring illumination and the reflected light image of the second ring illumination on the surface of the sphere, which is included in the captured image captured from the first imaging direction. Between the reflected light image of the second ring illumination and the reflected light image of the first ring illumination on the surface of the sphere, which is included in the captured image when captured from the second imaging direction, and the positional deviation amount A position deviation amount calculating step for calculating a second position deviation amount which is a position deviation amount;
The position of the first sub reflected light image is corrected with the calculated first position deviation amount, the position of the first main reflected light image is calculated, and / or the calculated second position deviation amount is used. The sphere position measuring method according to claim 1, further comprising: a correcting step of correcting the position of the second sub reflected light image and calculating the position of the second main reflected light image. 前記反射光位置特定ステップによって特定される前記第１メイン反射光画像の位置は、前記第１メイン反射光画像の中心位置を含み、
前記反射光位置特定ステップによって特定される前記第２メイン反射光画像の位置は、前記第２メイン反射光画像の中心位置を含む、請求項１または２に記載の球体位置計測方法。 The position of the first main reflected light image specified by the reflected light position specifying step includes a center position of the first main reflected light image;
The sphere position measurement method according to claim 1, wherein the position of the second main reflected light image specified by the reflected light position specifying step includes a center position of the second main reflected light image. 前記代替特定ステップにおいて用いられる前記第１サブ反射光画像の位置は、前記第１サブ反射光画像の中心位置を含み、
前記代替特定ステップにおいて用いられる前記第２サブ反射光画像の位置は、前記第２サブ反射光画像の中心位置を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の球体位置計測方法。 The position of the first sub-reflected light image used in the alternative specifying step includes a center position of the first sub-reflected light image;
The sphere position measurement method according to claim 1, wherein the position of the second sub reflected light image used in the alternative specifying step includes a center position of the second sub reflected light image. 円軌道上を公転する球体の位置を計測するための球体位置計測装置であって、
前記円軌道の内部を通り直線状に延びる所定の第１基準線上に中心を有する円環状の第１照射面を有する第１リング照明と、
前記円軌道の内部を通り直線状に延びる所定の第２基準線上に中心を有する円環状の第２照射面を有する第２リング照明と、
前記第１基準線上に配置された第１撮像レンズを介して、前記第１基準線に沿う第１撮像方向から、前記球体を撮像するための第１撮像手段と、
前記第２基準線上に配置された第２撮像レンズを介して、前記第２基準線に沿う第２撮像方向から、前記球体を撮像するための第２撮像手段と、
公転している前記球体を前記第１および第２リング照明の双方で照明させつつ、前記第１撮像手段によって前記球体を撮像させ、それと同期して前記第２撮像手段によって前記球体を撮像させる撮像制御手段と、
前記第１撮像手段によって撮像された第１撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第１リング照明の反射光の画像である第１メイン反射光画像の位置、および前記第２撮像手段によって撮像された第２撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第２リング照明の反射光の画像である第２メイン反射光画像の位置を特定する反射光位置特定手段と、
特定された前記第１および第２メイン反射光画像の位置の双方に基づいて、前記球体中心の三次元位置を演算する三次元中心位置演算手段とを含み、
前記反射光位置特定手段は、前記第１メイン反射光画像の位置を、前記第１撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第２リング照明の反射光の画像である第１サブ反射光画像の位置に基づく演算により求め、および／または前記第２メイン反射光画像の位置を、前記第２撮像画像に含まれる、前記球体表面における前記第１リング照明の反射光の画像である第２サブ反射光画像の位置に基づく演算により求める代替特定手段を含む、球体位置計測装置。 A sphere position measuring device for measuring the position of a sphere revolving on a circular orbit,
A first ring illumination having an annular first irradiation surface centered on a predetermined first reference line extending linearly through the circular orbit,
A second ring illumination having an annular second irradiation surface centered on a predetermined second reference line extending linearly through the circular orbit,
A first imaging means for imaging the sphere from a first imaging direction along the first reference line via a first imaging lens disposed on the first reference line;
A second imaging unit for imaging the sphere from a second imaging direction along the second reference line via a second imaging lens disposed on the second reference line;
Imaging that causes the first imaging means to image the sphere while the revolving sphere is illuminated by both the first and second ring illuminations, and that the second imaging means images the sphere in synchronization therewith. Control means;
The position of the first main reflected light image, which is the image of the reflected light of the first ring illumination on the surface of the sphere, included in the first captured image captured by the first imaging means, and captured by the second imaging means Reflected light position specifying means for specifying a position of a second main reflected light image that is an image of reflected light of the second ring illumination on the surface of the sphere included in the second captured image,
Three-dimensional center position calculation means for calculating a three-dimensional position of the center of the sphere based on both of the specified positions of the first and second main reflected light images;
The reflected light position specifying means includes a first sub-reflected light image that is an image of reflected light of the second ring illumination on the surface of the sphere, the position of the first main reflected light image being included in the first captured image. And a position of the second main reflected light image is an image of the reflected light of the first ring illumination on the surface of the sphere included in the second captured image. A sphere position measuring device including alternative specifying means for obtaining by calculation based on the position of the reflected light image.
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