JP2020020618A - ワーク判別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間でワークの種類を判別することが可能なワーク判別装置を提供することを課題とする。【解決手段】ワークに線状のレーザ光を照射するレーザ光源と、前記レーザ光が照射された前記ワークからの反射光を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像される前記反射光の画像に基づいて前記ワークの種類を判別する判別部と、を具備するワーク判別装置。【選択図】図１

Description

本発明はワーク判別装置に関する。

生産工程ではさまざまな種類のワークが搬送される。撮像装置でワークを撮像し、得られた画像からワークの寸法を測定する技術がある（特許文献１）。

特開平８−１４８５０号公報

こうした画像解析によりワークの種類を判別することができる。しかし画像解析の処理は複雑であり、判別に時間がかかる。そこで、短時間でワークの種類を判別することが可能なワーク判別装置を提供することを目的とする。

上記目的は、ワークに線状のレーザ光を照射するレーザ光源と、前記レーザ光が照射された前記ワークからの反射光を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像される前記反射光の画像に基づいて前記ワークの種類を判別する判別部と、を具備するワーク判別装置によって達成できる。

短時間でワークの種類を判別することが可能なワーク判別装置を提供できる。

図１は第１実施形態に係るワーク判別装置を例示する模式図である。 図２（ａ）はワーク判別装置を例示する側面図である。図２（ｂ）はワーク判別装置を例示する平面図である。図２（ｃ）はレーザ光に対するカメラの位置を例示する模式図である。 図３はワーク判別装置が実行する制御を例示するフローチャートである。 図４は第２実施形態に係るワーク判別装置を例示する模式図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態のワーク判別装置１００について説明する。図１は第１実施形態に係るワーク判別装置１００を例示する模式図である。ワーク判別装置１００はレーザ光源１０、カメラ１２、制御装置１３を有する。図中のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに直交する。

図１に示すように、レーザ光源１０はワーク２０に線状のレーザ光であるラインレーザＬを照射する。ラインレーザＬは例えばワーク２０の軸方向に沿って、ワーク２０に照射され、ワーク２０の表面で反射される。ラインレーザＬの反射光はワーク２０の表面の凹凸を反映したものとなる。カメラ１２（撮像部）は反射光を撮像する。

図２（ａ）はワーク判別装置１００を例示する側面図である。図２（ｂ）はワーク判別装置１００を例示する平面図である。図２（ａ）に示すように、レーザ光源１０およびカメラ１２はワーク２０の上側（＋Ｚ側）に位置する。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、カメラ１２はワーク２０の＋Ｘ側に位置する。レーザ光源１０はワーク２０を挟んでカメラ１２とは反対側、すなわち−Ｘ側に位置する。

ワーク２０は例えばカムシャフトであり、軸方向はＹ方向である。ワーク２０は、断面が真円形状のジャーナル部２０ａおよび非真円形状のカム部２０ｂを有する。カム部２０ｂはジャーナル部２０ａより突出している。加工機２２は、例えば車種に応じた複数種類のワーク２０を加工する。

ワーク２０は加工機２２内を搬送され、図１に示す判別処理の位置まで移動する。ワーク２０にはクーラントミストが吹き付けられる。レーザ光源１０およびカメラ１２は例えば加工機２２の外に設置されている。判別時には加工機２２の一部が開いており、レーザ光の照射および撮影が可能である。ワーク２０の種類の判別後、ワーク２０は搬送され、種類に応じた加工が施される。

制御装置１３は例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personnel Computer）などのコンピュータであり、制御部１４および記憶部１６を有する。制御部１４は例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置であり、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）および記憶部１６に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。制御部１４は、カメラ１２で撮影された画像に基づいてワーク２０の種類を判別する判別部として機能する。

記憶部１６は例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）またはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などであり、マスター画像を記憶する。マスター画像は、レーザ光源１０、カメラ１２、および検査対象と同一種類の部品を検査時と同一の位置に配置して撮影される、ラインレーザＬの反射光の画像である。マスター画像は、ワーク２０の種類ごとに検査前に撮影され、記憶部１６に記憶される。制御部１４は記憶部１６からマスター画像を取り込み、かつカメラ１２が撮像した画像を取り込む。

図２（ｃ）はレーザ光に対するカメラの位置を例示する模式図である。カメラ１２の位置によっては画像にハレーションが発生し、ワーク２０の種類判別が困難になる。例えば図２（ｃ）の角度θは、ワーク２０のジャーナル部２０ａに対するラインレーザＬの反射角である。カメラ１２を角度θに対応する位置に置くと、ハレーションが発生する。そこで、図２（ｃ）に示すように、カメラ１２は、角度θに対応する位置に配置せず、当該位置から外れた場所に配置する。

例えばワーク２０がカムシャフトのように棒状の部品であり、ラインレーザＬをワーク２０に沿った広い範囲に照射する場合、ハレーションも広い範囲で起こりうる。このため、ハレーションを完全に回避することは難しい。そこで、カメラ１２をワーク２０のジャーナル部２０ａの反射角を避けて配置する。真円形状のジャーナル部２０ａからは一定の反射角においてハレーションが生じる。一方、周方向におけるカム部２０ｂの配置に応じて、カム部２０ｂからのハレーションの生じる角度が変化する。ジャーナル部２０ａの反射角を避けてワーク２０を配置することで、ジャーナル部２０ａからのハレーションは抑制することができる。また、複数のワーク２０のうち一部ではハレーションが生じても、別の一部ではハレーションを抑制することができる。さらに、カメラ１２の露光時間の調整、および画像処理ソフトウェアでハレーションを低減することも可能である。

図３はワーク判別装置１００が実行する制御を例示するフローチャートである。まず、レーザ光源１０がラインレーザＬをワーク２０に照射する（ステップＳ１０）。カメラ１２はワーク２０表面で反射された反射光を撮像する（ステップＳ１２）。制御部１４は、カメラ１２により撮像された画像と、記憶部１６に記憶されたマスター画像とを比較し（ステップＳ１４）、比較の結果に基づいてワーク２０の種類を判別する（ステップＳ１６）。具体的には、判別の前工程の段階で、車種を示す信号が制御部１４に入力される。制御部１４は車種に対応するマスター画像を記憶部１６から読み込む。制御部１４は、当該マスター画像と撮影された画像とを照合することで、ワーク２０の種類を判別する。ステップＳ１６の後，制御は終了する。

以上、本実施形態によれば、レーザ光源１０がラインレーザＬをワーク２０に照射し、カメラ１２が反射光を撮像し、制御部１４が反射光の画像に基づいてワーク２０の種類を判別する。これにより、例えばワーク２０全体の形状の判別よりも画像解析が簡略化され、短時間での判別が可能である。

例えばワーク２０全体をレーザ光で走査する光切断法では、レーザ光の走査および画像解析に時間がかかる。実施例１によれば、レーザ光源１０はラインレーザＬをワーク２０に照射すればよく、カメラ１２も反射光の画像を撮像すればよい。したがってレーザ光源１０およびカメラ１２はワーク２０の全体を走査しなくてよい。また、制御部１４はラインレーザＬの反射光の画像を解析すればよい。したがって判別処理の時間が短縮される。また、レーザ光源１０およびカメラ１２を移動させるアクチュエータを設けなくてよい。このためワーク判別装置１００の小型化が可能であり、またメンテナンスの負担も軽減される。

図２（ａ）に示すように、レーザ光源１０とカメラ１２とはワーク２０に対して同じ側である＋Ｚ側に配置する。これによりカメラ１２はワーク２０表面からの反射光を撮像することができる。

一方、図２（ｂ）に示すように、ＸＺ平面においては、レーザ光源１０とカメラ１２とはワーク２０を挟んで反対側に設けられる。これにより、レーザ光源１０をカメラ１２と同じ側に配置する場合に比べ、反射光にはワーク２０の凹凸を反映した大きな視差が生じる。したがって精度の高い判別が可能となる。

ワーク判別装置１００にはレーザ光源１０以外の照明が不要である。このため小型化が可能である。また、ワーク２０周囲に漂うクーラントミストによる光の乱反射が生じにくく、画質の低下が抑制される。したがって精度の高い判別が可能となる。カメラ１２の汚れを抑制するため、カメラ１２は加工機２２の外側に配置することが好ましい。ワーク２０はカムシャフト以外でもよく、特に表面に凹凸があるものが好ましい。ラインレーザＬが表面の凹凸を反映して反射されるため、正確な判別が可能である。

図１では、レーザ光源１０がワーク２０の軸方向に沿って一端から他端までラインレーザＬを照射する。例えばワーク２０の長さによって種類を判別する場合、ワーク２０の両端を結ぶラインレーザＬを照射する。ワーク２０の一部にラインレーザＬを照射してもよい。例えばワーク２０のうち凹凸が大きい部位など判別に用いたい部位にラインレーザＬを照射し、他の部位にはラインレーザＬを照射しなくてもよい。これにより判別の処理が簡単になり、より短時間での判別が可能となる。また、ハレーションを抑制することもできる。

ワーク判別装置１００はラインレーザＬを用いた非接触式の判別を行うため、接触式の判別装置に比べて可動部が少なく、小型化およびメンテナンス頻度の低減が可能である。

（第２実施形態）
図４は第２実施形態に係るワーク判別装置２００を例示する模式図である。第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。

図４に示すように、レーザ光源１０は複数のラインレーザＬ１およびＬ２をワーク２０に照射する。このときラインレーザＬ１およびＬ２は、ワーク２０の表面のうち互いに異なる面に照射される。例えばラインレーザＬ１が照射される面は、ラインレーザＬ２が照射される面に比べて凹凸が小さい。このため、２つの反射光のうち、ラインレーザＬ１の反射光は直線に近く、ラインレーザＬ２の反射光はより凹凸を反映したものとなる。

したがって、本実施形態によれば、ラインレーザＬ１の反射光の画像に比べ、ラインレーザＬ２の反射光の画像を用いることでワーク２０の種類の判別の精度が向上する。

なお、レーザ光源１０は２つ以上のラインレーザを照射してもよい。制御部１４は、複数の反射光のいずれかの画像、またはすべての画像を用いてワーク判別を行ってもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ レーザ光源
１２ カメラ
１３ 制御装置
１４ 制御部
１６ 記憶部
２０ ワーク
２０ａ ジャーナル部
２０ｂ カム部
２２ 加工機
１００、２００ ワーク判別装置

Claims (1)

1. ワークに線状のレーザ光を照射するレーザ光源と、
   前記レーザ光が照射された前記ワークからの反射光を撮像する撮像部と、
   前記撮像部により撮像される前記反射光の画像に基づいて前記ワークの種類を判別する判別部と、を具備するワーク判別装置。

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