JP2016102717A - ねじ類の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像処理に関する専門的な知識や経験がない作業者でも簡単に判定することができるねじ類の検査方法を提供する。【解決手段】側面カメラ２０で撮像したねじＳ全体の画像を二値化処理する。この二値化画像及び頭部の上面形状でねじの種類を判定する。検査画面上に二値化画像を表示する。判定されたねじの種類に応じて各部の計測位置を囲い込む計測枠を表示する。計測枠ごとに各データを自動計測する。自動計測した各データを製品データとする。製品データに基づいてねじの良否を判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、ねじ類を首つり状で搬送する搬送装置と画像処理検査装置とを使用するねじ類の検査方法に関する。

自動車や民生品等の組み立て作業では、ねじの締付作業は自動化が進み、組立て現場での作業者による不具合品の発見や確認が困難になっている。そのため、ねじメーカーには、異品混入、未加工品混入、組立て不良品混入など、各種不良品等の混入防止が強く求められている。

現在使用されているねじ類は、頭部やねじ部など各部の形状によって多くの種類に分類されている。例えば、頭部の形状による分類や、ねじ部の形状による分類、あるいは、座金の有無による分類である。本発明においてねじ類とは、平座金やバネ座金を組込んだねじまで総称するものである。このように多くの分類ごとの製品を目視で正確に検査することは極めて困難である。そこで、従来では、画像処理により欠陥品を検査する方法が行われている（特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１に記載の検査方法は、ＣＣＤカメラに対向する状態で頭部付きねじを位置決め保持し、ＣＣＤカメラと頭部付きねじの頭部との間に照明光を照射し、ねじの頭頂部に設けられた操作穴に欠陥の凸部があるときその凸部による影を生じさせ、この状態でＣＣＤカメラによりねじの頭頂部を写し、得られた画像を判別装置で処理し、処理後の画像情報に基づいて前記操作穴の穴底に欠陥があるか否かを判定する頭部付きねじの検査方法である。

一方、特許文献２には、撮像手段によって撮像されためねじ成形部品のめねじ部分の画像を二値化処理し、この二値化画像から弧状の縞模様が明確に現れている箇所だけを分析に要するエリアとして抽出し、エリア内における白の画素数あるいは黒の画像数を分析してめねじ成形部品のめねじ成形良否を判定するめねじ成形部品の良否検査方法が記載されている。

特許第４４３７６７２号公報 特許第４７５８８２３号公報

これら従来の検査方法では、いずれもねじの一部を検査することは可能でも、ねじ全体を検査することはできない方法であった。

すなわち、特許文献１の頭部付きねじの検査方法では、ねじの頭頂部に設けられた操作穴の良否を検査する方法であるから、この検査方法によって検査することができるねじは、頭部付きねじに限定されるものである。したがって、頭部からねじ部に至る全体を検査することはできない。

一方、特許文献２に記載の検査方法は、めねじ成形良否を判定するように構成されたものであるから、検査部位は、めねじ部分に限定されている。その結果、めねじ全体を検査することはできない。

しかも、画像処理を使用したこれら従来の検査方法では、画像処理に必要な専門知識や多くの設定が必要になっており、一般の作業員が画像処理を利用して各部を判定する作業が困難になっていた。

例えば、ねじの頭部の直径を画像処理で判定する場合、作業者は、画像を表示する検査画面上で最初に頭部に相当する部位を見つけ、次に直径を計測するために必要なエッジ位置を特定する。更に、その特定したエッジ位置の座標の差から直径を求めるための設定作業が求められる。

このような設定作業は、作業者の知識や経験に基づいて検査画面上で製品画像を見ながら行われている。この結果、作業者の知識や経験の差によって、検査内容にばらつきが生じたり、検査装置が十分に活用されなかったりする状況が少なくない。

そこで本発明は上述の課題を解消すべく創出されたもので、画像処理に関する専門的な知識や経験がない作業者でも簡単に判定することができ、しかも、短時間での高速処理も可能になるねじ類の検査方法の提供を目的とするものである。

上述の目的を達成すべく本発明における第１の手段は、搬送具１１にて軸部Ｓ２を挟み頭部Ｓ１を首吊り状に支持しながらネジＳを搬送する搬送路１０と、所定の位置でねじＳ全体を搬送具１１の側面方向から撮像する側面カメラ２０と、ねじＳの頭部Ｓ１上面を撮像する上部カメラ４０と、各カメラの画像を処理する画像処理検査装置５０とを使用するねじ類の検査方法において、側面カメラ２０で撮像したねじＳ全体の画像を二値化処理し、この二値化画像から搬送具１１を境にした上部の頭部形状と下部の軸部形状との組み合わせ及び上部カメラ４０で撮像した頭部Ｓ１の上面形状からねじＳの種類を判定し、画像処理検査装置５０の検査画面５１上に二値化画像を表示すると共に、判定されたねじＳの種類に応じて予め設定登録された各部の計測位置を囲い込む矩形状の計測枠Ｔを表示し、該計測枠Ｔごとに自動計測した各データを製品データとし、該製品データに基づいてねじの良否を判定する検査方法にある。

第２の手段は、前記検査方法において、二値化処理した前記頭部Ｓ１形状全体を囲い込む前記計測枠Ｔにて前記頭部Ｓ１の直径と高さとを自動計測して前記製品データとするものである。

第３の手段は、前記検査方法において、二値化処理した前記軸部Ｓ２形状全体を囲い込む前記計測枠Ｔにて前記軸部Ｓ２の長さを自動計測して前記製品データとする。

第４の手段は、前記検査方法において、二値化処理した前記軸部Ｓ２形状からねじ部Ｓ３を囲い込む前記計測枠Ｔにてねじ部Ｓ３の長さと直径を自動計測して前記製品データとする。

第５の手段は、前記検査方法において、二値化処理した前記軸部Ｓ２形状から、左右のねじ山Ｓ４をそれぞれ前記計測枠Ｔにて囲い込み、各計測枠Ｔ内で二値化画像の濃度投影によるエッジ処理を行い、各ねじ山Ｓ４の山谷の輪郭位置からねじ山Ｓ４のピッチを自動計測して前記製品データとするものである。

本発明の請求項１に記載の如く、側面カメラ２０で撮像したねじＳ側面全体の画像を二値化処理し、この二値化画像から搬送具１１を境にした上部の頭部形状と下部の軸部形状との組み合わせ及び上部カメラ４０で撮像した頭部Ｓ１の上面形状からねじＳの種類を判定することで、このねじＳの種類に応じた検査が合理的に行えるようになる。

しかも、画像処理検査装置５０の検査画面５１上に二値化画像を表示すると共に、判定されたねじＳの種類に応じて各部の計測位置を囲い込む矩形状の計測枠Ｔを表示し、該計測枠Ｔごとに自動計測した各データを製品データとするので、ねじＳの検査対象となる項目のデータを自動で設定することができる。この結果、従来のような作業者の知識や経験に基づいて検査画面上で製品画像を見ながら行われている設定作業は一切不要になり、画像処理に関する専門的な知識や経験がない作業者でも極めて簡単な操作で検査することが可能になった。

更に、搬送具１１にて、ねじＳの軸部Ｓ２を挟み、ねじＳの頭部Ｓ１を首吊り状に支持しながら搬送する搬送路１０の上で検査するので、短時間での検査が可能になり、大量のねじＳを高速で処理することもできる。

請求項２乃至５に記載の検査方法では、ねじＳの各部の測定が計測枠Ｔによって自動的に行われるので、従来の画像処理検査装置で行っていた各種の設定作業は全く不要になった。この結果、画像処理検査装置５０の使用に際して、作業者の知識や経験は不要になるので、検査内容にばらつきが生じたり、検査装置が十分に活用されなかったりするといった従来の不都合は解消された。また、このような製品データに基づくと、異品種、異品番混入や、ねじ部未加工などの致命的な不具合なども簡単に判定することができる。

このように本発明によると、画像処理に関する専門的な知識や経験がない作業者でも簡単に判定することができ、しかも、短時間で高速処理も可能になるなどといった当初の目的を達成した。

本発明で使用する検査装置の一実施例を示す概略図である。 本発明の撮像状態を示す概略図である。 本発明の検査画面を示す図である。 本発明のデータ画面を示す図である。 本発明のデータ画面の他の例を示す図である。 本発明の二値化画像を示す図である。 本発明の二値化画像から搬送具の部分を除去した図である。 本発明の二値化画像の頭部と軸部に計測枠を表示する図である。 本発明の二値化画像のねじ部に計測枠を表示する図である。 本発明の二値化画像のねじ山に計測枠を表示する図である。

本発明の検査方法は、特に、ねじＳの軸部Ｓ２を挟む搬送具１１にて、ねじＳの頭部Ｓ１を首吊り状に支持しながら搬送する搬送路１０と、画像処理検査装置５０とを使用する検査方法である。

搬送路１０は、細いワイヤーを搬送具とするワイヤー搬送路や、外周に切欠を備えたターンテーブルを搬送具とするターンテーブル搬送路、あるいは丸ベルトを搬送具とする丸ベルト搬送路などを含むものである。図示例では、パーツフィーダＰから排出されるねじＳを細いワイヤーの搬送具１１で搬送するワイヤー搬送路１０を示している（図１参照）。

本発明で使用する装置は、この搬送路１０に加え、側面カメラ２０、照明装置３０、上部カメラ４０、画像処理検査装置５０を使用する。

側面カメラ２０は、所定の位置でねじＳ全体を搬送具１１の側面方向から撮像するＣＣＤカメラであり、照明装置３０は、ねじＳの上方に配置されるＬＥＤライトである。また、上部カメラ４０は、ねじＳの頭部Ｓ１上面を撮像するＣＣＤカメラである。

搬送具１１上のねじＳを撮像するには、ねじＳの側面に側面カメラ２０を配置し、ねじＳの上方に上部カメラ４０を配置する（図２参照）。このとき、ねじＳの上方に照明装置３０を配置し、頭部Ｓ１の上面を照らしている。図示の照明装置３０はドーナツ形状のＬＥＤライトを使用し、ドーナツ形状の中心部を通して上部カメラ４０が撮像するように構成している。

画像処理検査装置５０は、予めねじＳの計測部に関して設定されたデータと、各カメラで撮像した画像とを比較して判定する装置である。本発明では、この画像処理検査装置５０に、ねじＳの種類を設定登録しておく。この種類の設定登録は、例えば、ねじＳの基本形状に基づく設定登録など、任意の設定登録が可能である。更に、この種類ごとに各部の計測位置を設定登録しておく。例えば、頭部Ｓ１の直径や高さ、軸部Ｓ２の直径や長さ、あるいは、座金の有無により座金の直径や厚みなどである。

ねじＳの種類には、頭部の形状により、皿頭、なべ頭、トラス頭、丸頭、六角頭などに分類されている。また、ねじ部の形状により、メートルねじ、タッピングねじなどに分類されている。更に、座金の有無により、座金無し、平座金組込み、バネ座金組込み、平座金＋バネ座金組込みなどに分類されている。この他、ねじのサイズとして、全体の長さ、ねじの呼び径、座金の直径、座金の厚みなどや、ねじ先端の形状から平先、尖り先などの種類もある。これらの種類を画像処理検査装置５０に登録し、検査画面５１に表示されたねじＳの種類を判定する（図３参照）。

すなわち、側面カメラ２０で撮像したねじＳ全体の画像を二値化処理して全体用画面５３に表示する（図３参照）。一方、上部カメラ４０で撮像した画像を上部用画面５２に表示する。これらの画像に基づいてねじＳの種類を判定する。

側面カメラ２０にて撮像したねじＳ全体の画像は、二値化処理することで、頭部Ｓ１と軸部Ｓ２とが明確になる（図６参照）。この二値化画像には、搬送具１１の影が映り込んでいるが、頭部Ｓ１と軸部Ｓ２との境界部に位置しているので、頭部Ｓ１全体の長さや軸部Ｓ２の形状、軸部Ｓ２の長さや太さなどは十分に判別できる（図７参照）。そこで、この二値化画像から搬送具１１を境にした上部の頭部Ｓ１形状と下部の軸部Ｓ２形状との組み合わせと、上部カメラ４０で撮像した頭部Ｓ１の上面形状からねじＳの種類を判定することができる。

検査画面５１の全体用画面５３に表示された二値化画像には、判定されたねじＳの種類に応じてあらかじめ設定登録された各部の計測位置を囲い込む矩形状の計測枠Ｔを表示する。この計測枠Ｔは、垂直線と水平線とで構成する矩形状を成し、計測位置のエッジ部分に接し、計測枠Ｔ内の座標を基にして自動計測する。計測枠Ｔごとに自動計測した各データはデータ用画面５４に表示され、このデータを製品データとする（図４、５参照）。

図４に示すデータ用画面５４は、ねじＳの頭部Ｓ１と軸部Ｓ２のデータを表示している。すなわち、頭部Ｓ１の直径や高さ、軸部Ｓ２の全長、首下長、傾きなどである。このように軸部Ｓ２に傾きが検知されると、画像処理検査装置５０での判定時に傾きを補正した状態で判定する。また、図５に示すデータ用画面５４は、ねじＳに座金を組込み込んだ種類のデータを表示しており、頭部Ｓ１や軸部Ｓ２のデータの外に、座金の直径や厚み、面積などのデータも表示している。

撮像された画像で自動計測されたデータが製品データとして画像処理検査装置５０に設定された後は、搬送具１１にて順次搬送するねじＳを同様に撮像して製品データと比較し、ねじＳの良否を判定する。

このとき、製品データを登録するために撮像するねじＳは、予め正規の製品を選択して撮像する。また、複数のねじＳを連続撮像し、その平均値を製品データとすることも可能である。

図８は、頭部Ｓ１の直径と高さ及び、軸部Ｓ２における直径と長さを、それぞれ自動計測する際の計測枠Ｔの位置を示している。すなわち、搬送具１１の上が頭部Ｓ１として認識されるので、二値化処理した頭部Ｓ１全体を囲い込む計測枠Ｔにて頭部Ｓ１の直径と高さを自動計測して製品データとする。

一方、搬送具１１の下が軸部Ｓ２として認識されるので、二値化処理した軸部Ｓ２形状全体を囲い込む計測枠Ｔにて軸部Ｓ２の直径と長さを自動計測して製品データとする。

図９は、二値化処理した軸部Ｓ２形状から、ねじ部Ｓ３を囲い込む計測枠Ｔが表示されている。この計測枠Ｔにより、ねじ部Ｓ３の長さと直径を自動計測して製品データとする。

図１０は、二値化処理した軸部Ｓ２形状から、左右のねじ山Ｓ４をそれぞれ囲む一対の計測枠Ｔを示している。これら一対の計測枠Ｔでは、各計測枠Ｔ内で二値化画像の濃度投影によるエッジ処理を行い、各ねじ山Ｓ４の山谷の輪郭位置からねじ山Ｓ４のピッチを自動計測して製品データとするものである。

尚、計測枠Ｔの計測位置は、ねじＳの種類により予め設定登録するものであるから、計測枠Ｔの表示位置は図示例に限られるものではない。

Ｐ パーツフィーダ
Ｓ ねじ
Ｓ１ 頭部
Ｓ２ 軸部
Ｓ３ ねじ部
Ｓ４ ねじ山
Ｔ 計測枠
１０ 搬送ライン
１１ 搬送ワイヤー
２０ 側面カメラ
３０ 照明装置
４０ 上部カメラ
５０ 画像処理検査装置
５１ 検査画面
５２ 上面用画面
５３ 全体用画面
５４ データ用画面

Claims (5)

1. 搬送具にて軸部を挟み頭部を首吊り状に支持しながらネジを搬送する搬送路と、所定の位置でねじ全体を搬送具の側面方向から撮像する側面カメラと、ねじの頭部上面を撮像する上部カメラと、各カメラの画像を処理する画像処理検査装置とを使用するねじ類の検査方法において、
   側面カメラで撮像したねじ全体の画像を二値化処理し、この二値化画像から搬送具を境にした上部の頭部形状と下部の軸部形状との組み合わせ及び上部カメラで撮像した頭部の上面形状からねじの種類を判定し、
   画像処理検査装置の検査画面上に二値化画像を表示すると共に、判定されたねじの種類に応じて予め設定登録された各部の計測位置を囲い込む矩形状の計測枠を表示し、該計測枠ごとに自動計測した各データを製品データとし、該製品データに基づいてねじの良否を判定することを特徴とするねじ類の検査方法。
2. 前記検査方法において、二値化処理した前記頭部形状全体を囲い込む前記計測枠にて前記頭部の直径と高さとを自動計測して前記製品データとする請求項１記載のねじ類の検査方法。
3. 前記検査方法において、二値化処理した前記軸部形状全体を囲い込む前記計測枠にて前記軸部の長さを自動計測して前記製品データとする請求項１記載のねじ類の検査方法。
4. 前記検査方法において、二値化処理した前記軸部形状からねじ部を囲い込む前記計測枠にてねじ部の長さと直径を自動計測して前記製品データとする請求項１記載のねじ類の検査方法。
5. 前記検査方法において、二値化処理した前記軸部形状から、左右のねじ山をそれぞれ前記計測枠にて囲い込み、各計測枠内で二値化画像の濃度投影によるエッジ処理を行い、各ねじ山の山谷の輪郭位置からねじ山のピッチを自動計測して前記製品データとする請求項１記載のねじ類の検査方法。

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