JP2020046282A - Visual inspection device and visual inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、回転軸まわりに回転する、歯車やフランジ継手などの回転部品の外観を検査する外観検査技術に関するものであり、特に回転部品において回転軸に対して同心に凸形状または凹形状に仕上げられた同心部を検査する技術に関するものである。 The present invention relates to a visual inspection technique for inspecting the appearance of a rotating part such as a gear or a flange joint that rotates around a rotating axis, and particularly to a finishing of a convex or concave shape concentric with the rotating axis in a rotating part. The present invention relates to a technique for inspecting concentric parts.
歯車やフランジ継手などの回転部品の外観検査を自動的に行うために、例えば特許文献1に記載されているようにデジタルカメラを用いた計測技術を利用して回転部品の外観検査を行うことが検討されている。この特許文献1に記載の計測技術では、デジタルカメラにより検査対象となる回転部品を撮像して二次元画像を取得し、当該二次元画像の画像データから回転部品の外形寸法を計測する。そして、計測結果から回転部品が良品であるか否かを判定することができる。
In order to automatically perform the appearance inspection of rotating parts such as gears and flange joints, it is possible to perform the appearance inspection of rotating parts using a measurement technique using a digital camera as described in
上記特許文献1に記載の技術を利用することで回転部品の寸法や形状を計測することができるが、近年、回転部品の検査内容が高度化している。より具体的には、回転部品において同心部が公差の範囲内で形成されているか否かを検査することが要求されている。ここで、「同心部」とは、回転部品の回転軸に対して同心に凸形状または凹形状に仕上げられた部位を意味しており、例えば特許文献2に記載されているように歯車に設けられたコーンが本発明の「凸形状に仕上げられた同心部」の一例に相当し、沈む溝が本発明の「凹形状に仕上げられた同心部」の一例に相当している。以下の説明においては、同心部に対する上記検査を「同心部検査」と称する。
Utilizing the technology described in
同心部検査を含めて回転部品の検査を精度よく行うためには、同心部の寸法、つまり同心部の直径を求める必要がある。しかしながら、それに関する具体的な記載は特許文献1にない。また、同心部の直径を算出して同心部についても検査する外観検査技術は従来存在しなかった。
In order to accurately inspect a rotating component including the concentric portion inspection, it is necessary to determine the size of the concentric portion, that is, the diameter of the concentric portion. However, there is no specific description about that in
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、回転軸に対して同心に凸形状または凹形状に仕上げられた同心部を有するとともに回転軸まわりに回転する、回転部品の外観を精度良く検査することができる外観検査装置および外観検査方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has an accurate inspection of the appearance of a rotating component having a concentric portion finished in a convex or concave shape concentrically with respect to a rotating shaft and rotating around the rotating shaft. It is an object of the present invention to provide a visual inspection device and a visual inspection method that can perform the above.
この発明の一態様は、回転軸に対して同心に凸形状または凹形状に仕上げられた同心部を有するとともに前記回転軸まわりに回転する、回転部品の外観を検査する外観検査装置であって、前記回転軸の延長上に一方端部が位置するとともに他方端部が前記回転軸と直交する方向に延設されて前記回転部品のライン画像を撮像するラインセンサと、前記ラインセンサに対して前記回転軸まわりに前記回転部品を相対的に回転させる回転部と、前記ラインセンサに対して前記回転部品が相対的に回転する間に前記ラインセンサにより撮像される極座標系で表される極座標画像を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶される前記極座標画像を極座標系から直交座標系へ変換して直交座標画像を取得する座標変換部と、前記直交座標画像から前記同心部のエッジの少なくとも一部を検出するエッジ検出部と、前記エッジ検出部により検出された前記エッジの位置情報に対して円フィッティングを実行し、前記同心部に対応する円の直径を算出する直径算出部と、前記直径算出部により算出された直径に基づいて前記同心部の良否を検査する検査部とを備えることを特徴としている。 One embodiment of the present invention is an appearance inspection device that inspects the appearance of a rotating component, which has a concentric portion finished in a convex or concave shape concentrically with respect to a rotation axis and rotates around the rotation axis, A line sensor having one end positioned on the extension of the rotation axis and the other end extending in a direction orthogonal to the rotation axis to capture a line image of the rotating component; A rotating unit that relatively rotates the rotating component about a rotation axis, and a polar coordinate image represented by a polar coordinate system captured by the line sensor while the rotating component relatively rotates with respect to the line sensor. A storage unit for storing, a coordinate conversion unit for converting the polar coordinate image stored in the storage unit from a polar coordinate system to a rectangular coordinate system to obtain a rectangular coordinate image, and the concentricity from the rectangular coordinate image. An edge detecting unit that detects at least a part of the edge of the edge, and performing a circle fitting on the position information of the edge detected by the edge detecting unit, and calculating a diameter of a circle corresponding to the concentric portion And a testing unit for checking the quality of the concentric portion based on the diameter calculated by the diameter calculating unit.
また、この発明の他の態様は、回転軸に対して同心に凸形状または凹形状に仕上げられた同心部を有するとともに前記回転軸まわりに回転する、回転部品の外観を検査する外観検査方法であって、前記回転軸の延長上に一方端部が位置するとともに他方端部が前記回転軸と直交する方向に延設されて前記回転部品のライン画像を撮像するラインセンサに対し、前記回転軸まわりに前記回転部品を相対的に回転させて前記ラインセンサにより極座標系で表される極座標画像を取得する工程と、前記極座標画像を極座標系から直交座標系へ変換して直交座標画像を取得する工程と、前記直交座標画像から前記同心部のエッジの少なくとも一部を検出する工程と、前記エッジ検出部により検出された前記エッジの位置情報に対して円フィッティングを実行し、前記同心部に対応する円の直径を算出する工程と、前記算出された直径に基づいて前記同心部の良否を検査する工程とを備えることを特徴としている。 Another aspect of the present invention is an appearance inspection method for inspecting the appearance of a rotating component, which has a concentric portion finished in a convex or concave shape concentrically with respect to a rotation axis and rotates around the rotation axis. A line sensor that has one end positioned on an extension of the rotation axis and the other end extends in a direction orthogonal to the rotation axis and captures a line image of the rotation component. A step of relatively rotating the rotating part around to obtain a polar coordinate image represented by a polar coordinate system by the line sensor; and obtaining the rectangular coordinate image by converting the polar coordinate image from a polar coordinate system to a rectangular coordinate system. Detecting at least a part of the edge of the concentric portion from the rectangular coordinate image; and performing circle fitting on the position information of the edge detected by the edge detection unit. Run, calculating a diameter of a circle corresponding to the concentric portion is characterized by comprising a step of inspecting the quality of the concentric portion based on the calculated diameters.
このように構成された発明では、同心部を有する回転部品の極座標画像が直交座標画像に変換される。そして、直交座標画像から同心部のエッジの少なくとも一部が検出される。当該エッジの位置情報に対して円フィッティングが実行されて同心部に対応する円の直径が算出される。さらに、算出された直径に基づいて同心部の良否が検査される。 In the invention configured as described above, the polar coordinate image of the rotating component having the concentric portion is converted into the rectangular coordinate image. Then, at least a part of the edge of the concentric portion is detected from the rectangular coordinate image. A circle fitting is performed on the position information of the edge to calculate a diameter of a circle corresponding to the concentric portion. Further, the quality of the concentric portion is checked based on the calculated diameter.
以上のように、回転部品のうち従来検査対象となっていなかった同心部の良否を検査しており、回転部品の外観を精度良く検査することができる。 As described above, the quality of the concentric portion of the rotating component, which has not been conventionally inspected, is inspected, and the appearance of the rotating component can be inspected with high accuracy.
図1は、本発明に係る外観検査装置の第1実施形態の全体構成を示す図である。また、図2は、図1に示す外観検査装置の電気的構成を示すブロック図である。この外観検査装置100は、回転軸AXまわりに回転する、歯車やフランジ継手などの回転部品(以下、「ワークW」と称する)の外観を検査する装置であり、ローディングユニット1、ワーク保持ユニット2、撮像ユニット3、アンローディングユニット4および制御ユニット5を有している。なお、ここでは、ワークWは、図1に示すように、軸部Wa上に回転軸AXに対して同心で、しかもコーン状に仕上げられた同心部Wbを有する回転部品であり、例えば鍛造や鋳造処理によって形成される。そして、部品製造後に当該ワークWは外部搬送ロボットあるいはオペレータによってローディングユニット1に搬送される。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a first embodiment of a visual inspection apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the appearance inspection apparatus shown in FIG. The
ローディングユニット1には、テーブルやストッカーなどのワーク収容部(図示省略)が設けられている。そして、外部搬送ロボットなどによりワークWがワーク収容部に一時的に収容されると、ワーク収容部に設けられたワーク検出センサ11(図2)がワークWを検出し、その旨の信号が装置全体を制御する制御ユニット5に送信される。また、ローディングユニット1には、ローダ12(図2)が設けられており、制御ユニット5からの動作指令に応じてワーク収容部に収容されている未検査のワークWを受け取り、ワーク保持ユニット2に搬送する。
The
図3はワーク保持ユニットの構成を示す斜視図である。ワーク保持ユニット2は、ローダ12により搬送されてきたワークWを保持する保持テーブル21A、21Bを装備している。これらの保持テーブル21A、21Bはともに同一構成を有し、同心部Wbが水平状態となる姿勢でワークWの軸部Waの一部を把持して保持可能となっている。以下、図3を参照しつつ保持テーブル21Aの構成について説明する一方、保持テーブル21Bは保持テーブル21Aと同一構成であるため、保持テーブル21Bについては同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the work holding unit. The
保持テーブル21Aでは、図3に示すように、チャック機構22、水平位置決め機構23、回転機構24および鉛直位置決め機構25が鉛直方向に積層配置されている。チャック機構22は、側面視で略L字状の可動部材221〜223と、制御ユニット5からの移動指令に応じて可動部材221〜223を放射状に連動して移動させる移動部224とを有している。各可動部材221〜223の上端面には突起部材225が突設されており、上端面と突起部材225とで軸部Waの段差部位と係合可能となっている。このため、制御ユニット5からの把持指令に応じて移動部224が可動部材221〜223を互いに近接移動させることでチャック機構22の中心軸(図示省略)と軸部Waの軸芯とを一致させながらワークWを保持することができる。一方、制御ユニット5からの解放指令に応じて移動部224が可動部材221〜223を互いに離間移動させることで、ローディングユニット1による未検査ワークWのローディングやアンローディングユニット4による検査済ワークWのアンローディングを行うことが可能となる。
In the holding table 21A, as shown in FIG. 3, a
このように構成されたチャック機構22は水平位置決め機構23に支持されている。水平位置決め機構23は水平方向において互いに直交する方向に移動させる、いわゆるXYテーブルを有している。このため、制御ユニット5からの移動指令に応じてXYテーブルが駆動されてチャック機構22を水平面で高精度に位置決めすることが可能となっている。なお、XYテーブルとしては、モータとボールネジ機構とを組み合わせたものや、水平方向において互いに直交する2つのリニアモータを組み合わせたものなどを用いることができる。
The
回転機構24はモータ241を有している。モータ241の回転シャフト(図示省略)が鉛直上方に延設されており、その上端部に水平位置決め機構23が連結されている。このため、制御ユニット5から回転指令が与えられると、モータ241が作動してモータ241の回転軸(図示省略)まわりに水平位置決め機構23、チャック機構22、ならびにチャック機構22により把持されたワークWを一体的に回転させる。
The
ここで、本実施形態では、チャック機構22と回転機構24との間に水平位置決め機構23を設けているが、その技術的意義はチャック機構22の中心軸、チャック機構22に把持されたワークWの同心部Wbの回転対称軸(回転軸AX)およびモータ241の回転軸の相対的な位置関係を水平位置決め機構23によって調整可能とする点にある。すなわち、チャック機構22の中心軸とモータ241の回転軸とを一致させておくことで、チャック機構22で把持したワークWを軸部Waまわりに回転させることができる。しかしながら、ワークWの回転軸AXが所望位置から外れている場合には、モータ241に対して芯ズレが発生しており、同心部Wbは偏心して回転してしまう。そこで、水平位置決め機構23を設け、ズレ量とズレ方向を補正するように駆動させることでワークWの回転軸AXとモータ241の回転軸とを一致させることが可能となる。これによって、撮像ユニット3によるワークWの画像を高精度に撮像することが可能となり、ワークWの検査精度を向上させることができる。
Here, in the present embodiment, the
鉛直位置決め機構25は、モータ241を保持する保持プレート251と、モータ241の下方位置に配置されたベースプレート252と、保持プレート251およびベースプレート252を連結する4本の連結ピン253と、ベースプレート252を鉛直方向に昇降させる昇降部254とを有している。昇降部254は制御ユニット5からの昇降指令に応じてベースプレート252を昇降させることで鉛直方向において回転機構24、水平位置決め機構23およびチャック機構22を一体的に移動させ、次に説明するプリアライメント位置PAおよび検査位置PIにおいてワークWの高さ位置を適正化することができる。
The
このように構成された保持テーブル21A、21Bは、図3に示すように、支持プレート261上に一定距離だけ離間して固定されている。また、保持テーブル21A、21Bの中間位置で支持プレート261が旋回駆動部262に支持されている。この旋回駆動部262は制御ユニット5からの旋回指令に応じて鉛直方向に延びる旋回軸AX1まわりに支持プレート261を180゜旋回可能となっており、図3に示すように保持テーブル21A、21Bがそれぞれプリアライメント位置PAおよび検査位置PIに位置する第1ポジションと、保持テーブル21A、21Bがそれぞれ検査位置PIおよびプリアライメント位置PAに位置する第2ポジションとの間で切替可能となっている。例えばプリアライメント位置PAに位置する保持テーブル21Aに保持されたワークWに対してプリアライメント処理および同心部検査を施すのと並行して、旋回駆動部262によって第1ポジションから第2ポジションに切り替えることで保持テーブル21Aがプリアライメント位置PAから検査位置PIにシフトし、プリアライメント処理および同心部検査を完了したワークWを検査位置PIに位置決めすることができる。また、当該ワークWの検査を終了した後、逆方向に旋回することで保持テーブル21Aが検査位置PIからプリアライメント位置PAにシフトし、検査処理済のワークWをプリアライメント位置PAに位置決めすることができる。このように本実施形態では、支持プレート261および旋回駆動部262によりワークWの位置を切り替えるポジション切替機構26が構成されている。
As shown in FIG. 3, the holding tables 21A and 21B configured as described above are fixed on the
プリアライメント位置PAは上記したようにプリアライメント処理および同心部検査を行う位置であり、プリアライメント位置PAに位置決めされた保持テーブル21A(または21B)の上方にラインセンサ27が配置されている。このラインセンサ27は図3に示すようにワークWに対してモータ241の反対側、つまりワークWの上方側に配置されている。ラインセンサ27は、その一方端部が回転軸AXの延長線上に位置するとともに他方端部が回転軸AXと直交する水平方向に延設されており、ワークWの回転軸AXに対して径方向外側に延設された直線状のセンシング領域271を有している。このセンシング領域271でワークWを撮像することでワークWのライン画像を取得可能となっている。このため、ワークWを回転させながら当該センシング領域271によりワークWを上方から撮像可能となっており、ワークWを少なくとも1周回転させることで同心部Wbのドーナツ状の平面を含む画像が得られる。
The pre-alignment position PA is a position where the pre-alignment processing and the concentric inspection are performed as described above, and the
また、図3への図示を省略しているが、当該保持テーブル21A(または21B)に保持されたワークWを照明してアライメント処理および同心部検査を良好に行うためのラインセンサ照明部28(図2)が設けられている。このため、回転機構24によりワークWを回転させるとともに、ラインセンサ照明部28によりワークWを照明しながらラインセンサ27によりワークWを撮像することができる。そして、ワークWの画像データが制御ユニット5に送られ、後で詳述するようにして同心部検査を行うとともに、芯ズレを補正してワークWの回転軸AXとモータ241の回転軸とを一致させる、つまりプリアライメント処理とが実行される。
Although not shown in FIG. 3, the line sensor illuminating unit 28 (for illuminating the work W held on the holding table 21A (or 21B) and performing the alignment process and the concentric inspection properly is provided. FIG. 2) is provided. Therefore, the work W can be imaged by the
一方、検査位置PIは検査処理を行う位置であり、検査位置PIに位置決めされた保持テーブル21A(または21B)の上方に撮像ユニット3が配置されている。この検査位置PIでは、ワークWの回転軸AXとモータ241の回転軸とが一致した状態でワークWを回転させながらワークWを撮像ユニット3によって撮像することができる。そして、ワークWの画像データが制御ユニット5に送られ、ワークWにおける傷や欠陥などの有無を検査する検査処理が実行される。
On the other hand, the inspection position PI is a position where the inspection processing is performed, and the
この撮像ユニット3は、図2に示すように、複数の検査カメラ31と複数の検査照明部32とを有している。この撮像ユニット3では、検査位置PIに位置決めされた保持テーブル21A(または21B)に保持されるワークWを種々の方向から照明するように複数の検査照明部32が配置されている。そして、回転機構24によりワークWを回転させるとともに、検査照明部32によりワークWを照明しながら複数の検査カメラ31によりワークWを種々の方向から撮像することが可能となっている。これら複数の画像データが制御ユニット5に送られ、制御ユニット5によりワークWの検査が実行される。
This
こうして検査されたワークWを保持する保持テーブル21A(または21B)は上記したようにポジション切替機構26により検査位置PIからプリアライメント位置PAにシフトされる。そして、アンローディングユニット4により保持テーブル21A(または21B)から検査済のワークWが搬出される。なお、アンローディングユニット4は基本的にローディングユニット1と同一である。つまり、アンローディングユニット4は、検査済のワークWを一時的に収容するワーク収容部(図示省略)、ワーク検出センサ41(図2)およびアンローダ42(図2)を有しており、制御ユニット5からの動作指令に応じて検査済のワークWを保持テーブル21A(または21B)からワーク収容部に搬送する。
The holding table 21A (or 21B) holding the work W thus inspected is shifted from the inspection position PI to the pre-alignment position PA by the
制御ユニット5は、図2に示すように、論理演算を実行する周知のCPU(Central Processing Unit)、初期設定等を記憶しているROM(Read Only Memory)、装置動作中の様々なデータを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)等から構成されている。制御ユニット5は、機能的には、演算処理部51、記憶部52、駆動制御部53、外部入出力部54、画像処理部55および照明制御部56を備えている。
As shown in FIG. 2, the control unit 5 includes a well-known CPU (Central Processing Unit) for executing a logical operation, a ROM (Read Only Memory) for storing initial settings and the like, and temporarily stores various data during operation of the apparatus. It is composed of a RAM (Random Access Memory) and the like for temporarily storing. The control unit 5 functionally includes an
上記駆動制御部53は、装置各部に設けられた駆動機構、例えばローダ12、チャック機構22などの駆動を制御する。外部入出力部54は、装置各部に装備されている各種センサ類からの信号を入力する一方、装置各部に装備されている各種アクチュエータ等に対して信号を出力する。画像処理部55は、ラインセンサ27および検査カメラ31から画像データを取り込み、二値化等の画像処理を行う。照明制御部56はラインセンサ照明部28および検査照明部32の点灯および消灯等を制御する。
The
上記演算処理部51は、演算機能を有するものであり、上記記憶部52に記憶されているプログラム521に従って駆動制御部53、画像処理部55、照明制御部56などを制御することで次に説明する一連の処理を実行する。これによって、ワークWが回転軸AXまわりに回転する間に極座標系で表される極座標画像522がラインセンサ27により撮像され、記憶部52に記憶される。また、演算処理部51は極座標画像522に基づいて座標変換、エッジ検出、同心部Wbの直径算出および良否検査を実行しており、座標変換部511、エッジ検出部512、直径算出部513および検査部514として機能する。また、記憶部52は検査部514による検査を行うための判定情報としてワークWの寸法公差523を記憶している。
The
なお、図2中の符号6はオペレータとのインターフェースとして機能する表示ユニットであり、制御ユニット5と接続され、外観検査装置100の動作状態を表示する機能のほか、タッチパネルで構成されてオペレータからの入力を受け付ける入力端末としての機能も有する。また、この構成に限定されるものではなく、動作状態を表示するための表示装置と、キーボードやマウス等の入力端末を採用しても良い。
図4は図1に示す外観検査装置によるワークの検査動作を示すフローチャートである。また、図5は同心部検査動作を模式的に示す図である。なお、図5においては、撮像された画像において、同心部Wbの上面Wb1(図1参照)を示す部位と、スカート状に広がる傾斜面Wb2(図1参照)を示す部位とを明確に区別するために、上面Wb1に対応する画像部分にハッチングを付す一方、傾斜面Wb2に対応する画像部分にドットを付している。 FIG. 4 is a flowchart showing a work inspection operation by the visual inspection apparatus shown in FIG. FIG. 5 is a diagram schematically showing the concentric portion inspection operation. In FIG. 5, in the captured image, a portion indicating the upper surface Wb1 (see FIG. 1) of the concentric portion Wb is clearly distinguished from a portion indicating the inclined surface Wb2 (see FIG. 1) spreading like a skirt. To this end, hatching is applied to the image portion corresponding to the upper surface Wb1, while dots are added to the image portion corresponding to the inclined surface Wb2.
この外観検査装置100では、制御ユニット5の記憶部52に予め記憶された検査プログラムにしたがって演算処理部51が装置各部を制御して以下の動作を実行する。ここでは、1つのワークWに着目して当該ワークWに対して実行される各種動作について図4および図5を参照しつつ説明する。制御ユニット5は、プリアライメント位置PAに位置している保持テーブル21AにワークWが存在せず、しかもワーク検出センサ11により未検査のワークWがローディングユニット1のワーク収容部に収容されていることを確認すると、保持テーブル21AへのワークWのローディングを開始する(ステップS1)。このローディング工程では、ローダ12がワーク収容部の未検査ワークWを把持し、ローディングユニット1から保持テーブル21Aに搬送する。なお、本実施形態では、ローディング工程および後の芯ズレの検出工程を円滑に行うために、保持テーブル21AへのワークWの搬送前に、水平位置決め機構23によりチャック機構22の中心軸とモータ241の回転軸とを一致させるとともに、3本の可動部材221〜223を互いに離間させてワークWの受け入れ準備を行っている。
In the
ローダ12によりワークWが保持テーブル21Aに搬送されてくると、チャック機構22が上記したように3本の可動部材221〜223を互いに近接移動させてワークWの軸部Waの一部を挟み込んでワークWを把持する。より詳しくは、ローディング動作中に、可動部材221〜223は互いに近接移動し、可動部材221〜223の各上端面と突起部材225とが軸部Waの段差部位に係合してチャック機構22の中心軸と軸部Waの軸芯とを一致させながらワークWを保持する。こうして、ローディング工程が完了し、この完了時点では、モータ241の回転軸、チャック機構22の中心軸および軸部Waの軸芯は一致している。しかしながら、鍛造や鋳造処理によって製造されたワークWでは、例えばワークWの回転軸AXが軸部Waの軸芯から外れ、モータ241に対するワークWの芯ズレが発生していることがある。
When the work W is conveyed to the holding table 21A by the
そこで、本実施形態では、ラインセンサ照明部28(図2)により未検査ワークWを照明するとともに、保持テーブル21Aのモータ241により未検査ワークWを少なくとも1回転させながらラインセンサ27により同心部Wbを含めてワークWを上方から撮像し、ワークWの極座標画像522を記憶部52に記憶する(ステップS2)。
Therefore, in the present embodiment, the uninspected work W is illuminated by the line sensor illumination unit 28 (FIG. 2), and the concentric part Wb is sensed by the
この撮像完了後に、旋回駆動部262により第1ポジションから第2ポジションへの切替を行う。すなわち、旋回駆動部262が支持プレート261を旋回軸AX1まわりに180゜旋回させ、これによって未検査のワークWを保持する保持テーブル21Aがプリアライメント位置PAから検査位置PIに移動するとともに昇降部254によってワークWを撮像ユニット3により撮像可能な高さ位置に移動させる(ステップS3)。
After the completion of the imaging, the
また、本実施形態では、上記移動と並行して、記憶部52からワークWの極座標画像522の画像データを読み出し、回転機構24(モータ241)に対するワークWの芯ズレを検出し(ステップS4)、それに続いて保持テーブル21Aにおける芯ズレ補正を行う(ステップS5)。また、本実施形態では、芯ズレ検出および芯ズレ補正のみならず、同心部Wbの直径を検出し(ステップS6)、さらに検出結果に基づいて同心部Wbの良否検査を行う(ステップS7)。なお、この同心部検査動作については後で詳述する。
Further, in the present embodiment, in parallel with the movement, the image data of the polar coordinate
上記ステップS5の芯ズレ補正は上記ステップS4で検出された芯ズレを解消するように水平位置決め機構23によりチャック機構22を移動させる。これによって、保持テーブル21Aが検査位置PIに到達した時点あるいは到達前後でワークWの回転軸AXとモータ241の回転軸とが一致し、直ちにワーク撮像工程(ステップS8)を開始することができる。
In the misalignment correction in step S5, the
このステップS8では、検査位置PIに位置決めされた保持テーブル21Aの回転機構24が作動し、ワーク回転を開始する。このとき、保持テーブル21Aに保持されたワークWは上記芯ズレ補正を受けた、いわゆる芯出し状態であり、回転軸AXまわりに回転する。また、その回転に対応して複数の検査照明部32が点灯して回転中のワークWを複数の方向から照明する。なお、ここではワーク回転後に検査照明部32を点灯させているが、点灯タイミングはこれに限定されるものではなく、回転開始と同時、あるいは回転開始前に検査照明部32の点灯を開始してもよい。
In step S8, the
こうしてワークWの回転と照明とを行っている間に、複数の検査カメラ31がワークWを種々の方向から撮像し、複数方向からのワークWの画像(以下「ワーク画像」という)の画像データを制御ユニット5に送信する。一方、制御ユニット5では上記ワーク画像を記憶部52に記憶し、以下のタイミングで当該ワーク画像の画像データに基づいてワークWの検査(ただし、同心部Wbの検査を除く)を行う。
While the work W is being rotated and illuminated in this way, the plurality of
こうした画像取得後、保持テーブル21Aではワーク回転が停止され、撮像ユニット3では検査照明部32が消灯される。また、旋回駆動部262が支持プレート261を旋回軸AX1まわりに180゜反転旋回させ、これによって保持テーブル21Aが検査済のワークWを保持したまま検査位置PIからプリアライメント位置PAに移動するとともに昇降部254によってワークWが元の高さ位置に移動する(ステップS9)。このワークWの移動と並行して、制御ユニット5は記憶部52からワーク画像の画像データを読み出し、ワーク画像に基づいてワークWに傷や欠陥などが存在しているか否かを判定して保持テーブル21Aに保持されたワークWについてワーク検査を行う(ステップS10)。
After such image acquisition, the work rotation is stopped in the holding table 21A, and the
プリアライメント位置PAに戻ってきたワークWはアンローダ42によって把持された後、可動部材221〜223による把持の解除により保持テーブル21Aからアンローダ42に受け渡される。それに続いて、アンローダ42がワークWをアンローディングユニット4に搬送し、ワーク収容部(図示省略)に搬送する(ステップS11)。上記した一連の工程(ステップS1〜S11)が保持テーブル21A、21Bにより交互に繰り返される。
The work W returned to the pre-alignment position PA is gripped by the
次に、本実施形態において実行される同心部の直径算出工程(ステップS6)について図5を参照しつつ詳述する。図5は図1に示す外観検査装置で実行される同心部の直径算出処理を示す図である。同図では、中央部において直径算出処理の動作フローチャートが示されているのに対し、左部においてステップS61、S63、S65の動作が模式的に示されるとともに右部においてステップS62、S64、S66の動作が模式的に示されている。演算処理部51は記憶部52に記憶されたプログラム521にしたがって装置各部を制御して図5に示す動作を実行する。以下、その内容について図5中の動作フローチャートと模式図とを関連付けて説明する。
Next, the concentric diameter calculation step (step S6) executed in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a process of calculating the diameter of the concentric portion, which is performed by the visual inspection apparatus shown in FIG. In the figure, while the operation flowchart of the diameter calculation process is shown in the center, the operations of steps S61, S63, and S65 are schematically shown in the left, and steps S62, S64, and S66 are shown in the right. The operation is shown schematically. The
同心部Wbの直径算出工程(ステップS6)では、ステップS2により撮像されたワークWの極座標画像522の画像データが記憶部52から読み出され、演算処理部51のRAMに展開される(ステップS61)。こうして取得された画像データに対して極座標系から直交座標系に変換する変換処理を演算処理部51が実行し、極座標画像522を直交座標画像Gに変換する(ステップS62)。この変換処理自体は周知のものを使用することができ、当該変換処理により取得される直交座標画像Gには、同図に示すように、同心部Wbの上面Wb1を撮像して得られる上面画像G1(ハッチング付与部位)と傾斜面Wb2を撮像して得られる傾斜面画像G2(ドット付与部位)とが含まれている。
In the step of calculating the diameter of the concentric portion Wb (step S6), the image data of the polar coordinate
ここで、同心部Wbの良否検査を行うために、直交座標画像Gをそのまま用いたり、傾斜面画像G2を用いることも可能であるが、上面画像G1には同心部Wbの形状および寸法を求めるための特徴部分、つまり同心部Wbのエッジ情報が明瞭に表れている。そこで、本実施形態では、直交座標画像Gの画像データに対して二値化処理を施して上面画像g1を検出している(ステップS63)。このように傾斜面画像G2を取り除くことで傾斜面画像G2に含まれるエッジ情報を排除し、エッジ抽出の範囲を限定している。これによって、ステップS63により取得された二値化画像gには、同心部Wbの上面Wb1に対応する画像g1のみが含まれる。 Here, in order to perform the quality inspection of the concentric portion Wb, the rectangular coordinate image G can be used as it is, or the inclined surface image G2 can be used, but the shape and dimensions of the concentric portion Wb are obtained in the upper surface image G1. , The edge information of the concentric portion Wb is clearly shown. Therefore, in the present embodiment, the upper surface image g1 is detected by performing binarization processing on the image data of the rectangular coordinate image G (step S63). By removing the inclined surface image G2 in this manner, edge information included in the inclined surface image G2 is excluded, and the range of edge extraction is limited. As a result, the binarized image g acquired in step S63 includes only the image g1 corresponding to the upper surface Wb1 of the concentric portion Wb.
次に、演算処理部51は画像g1からエッジ検出を行う(ステップS64)。本実施形態では、エッジ検出の処理時にノイズの影響を取り除き、所望のエッジ抽出、つまり同心部Wbの形状を示す円形状のエッジEGを抽出するために、演算処理部51は、二値化画像gの画像データのうちエッジ検出領域EDに対応するデータを複数個抽出する。なお、図5においては、複数のエッジ検出領域EDのうちの一つのみを破線で示している。また、抽出個数は任意であるが、本実施形態ではエッジEGの約1/3に相当する個数に設定している。
Next, the
そして、各エッジ検出領域EDの画像データに基づいて演算処理部51は同心部Wbのエッジを検出する(ステップS65)。この実施形態では、同図中の太線で示すように、同心部Wbの約1/3のエッジについてエッジ検出をそれぞれ行って各エッジ検出領域EDの位置情報を取得する。また、これらのエッジ検出結果、つまり各エッジの位置情報に基づく円フィッティング処理により、真円G3を演算処理部51は求め、直交座標画像Gに描画する(ステップS66)。なお、円フィッティング自体は公知であるため、本明細書では円フィッティング処理の説明は省略する。
Then, the
さらに、こうして描画された真円G3の直径φを演算処理部51は同心部Wbの外径として算出する(ステップS67)。同心部Wbの直径算出工程(ステップS6)が完了すると、図4に示すように、演算処理部51は、ステップS6で算出した直径φを、記憶部52に記憶されているワークWの寸法公差523と対比して検査する(ステップS7)。より具体的には、演算処理部51は、算出された直径φが記憶部52に記憶されている寸法公差523の範囲内であるときには同心部Wbが良好であると判定し、寸法公差の範囲を超えているときに同心部Wbが不良品であると判定する。
Further, the
以上のように、本実施形態によれば、同心部Wbを有するワークWの極座標画像522を直交座標画像Gに変換し、直交座標画像Gから同心部Wbのエッジの少なくとも一部を検出し、円フィッティング処理により同心部Wbに対応する円の直径を算出している。そして、算出された直径に基づいて同心部Wbの良否を検査している。このように従来から検査対象から除外されていた同心部Wbについても検査することができ、ワークWの外観を精度良く検査することが可能となっている。
As described above, according to the present embodiment, the polar coordinate
また、上記実施形態では、エッジEGのうち約1/3にエッジの位置情報を求め、これらに対して円フィッティング処理を施して同心部Wbに対応する円の直径φを算出している。このため、エッジEGの全周についてエッジEGの位置情報を求める場合に比べて検査に要する時間を短縮することができる。なお、エッジEGの位置情報の範囲は、エッジEGの約1/3に限定されるものではなく、例えば約1/2であってもよい。もちろん、エッジEGの全周であってもよい。 In the above embodiment, the position information of the edge is obtained for about one third of the edge EG, and a circle fitting process is performed on the edge position information to calculate the diameter φ of the circle corresponding to the concentric portion Wb. Therefore, the time required for the inspection can be reduced as compared with the case where the position information of the edge EG is obtained for the entire circumference of the edge EG. The range of the position information of the edge EG is not limited to about 1 / of the edge EG, but may be, for example, about 1 /. Of course, the entire circumference of the edge EG may be used.
このように上記した実施形態では、コーン状に仕上げられた同心部Wbが本発明の「凸形状に仕上げられた同心部」の一例に相当し、これを有するワークWが本発明の「回転部品」の一例に相当している。また、回転機構24が本発明の「回転部」の一例に相当している。
As described above, in the embodiment described above, the concentric portion Wb finished in a cone shape corresponds to an example of the “concentric portion finished in a convex shape” of the present invention, and the workpiece W having the concentric portion Wb is a “rotating component” of the present invention. ". In addition, the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、ラインセンサ27を芯ズレ検出と同心部Wbの良否検査とに併用しているが、同心部Wbの良否検査を行うための専用のラインセンサを設けてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes other than those described above can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、ラインセンサ27を固定した状態でワークWを回転させてワークWの極座標画像522を取得しているが、ワークWを固定した状態でラインセンサ27の一方端部を回転中心としてラインセンサ27を回転させて極座標画像522の取得を行ってもよい。また、ワークWおよびラインセンサ27をともに回転させてもよい。要は、ラインセンサ27に対して回転軸AXまわりにワークWを相対的に回転させてワークWの極座標画像522を取得すればよい。
In the above embodiment, the polar coordinate
また、上記実施形態では、芯ズレ検出および芯ズレ補正を行う外観検査装置100に対して本発明を適用しているが、これらを行わない外観検査装置に対しても本発明を適用することができる。
Further, in the above embodiment, the present invention is applied to the
また、上記実施形態では、凸形状に仕上げられた同心部Wbを有するワークWを検査する外観検査装置100に対して本発明を適用しているが、例えば特許文献2に記載された沈む溝を有する歯車を検査する外観検査装置に対して本発明を適用することができる。ここでは、「沈む溝」が本発明の「凹形状に仕上げられた同心部」の一例に相当している。もちろん、凸形状に仕上げられた同心部と凹形状に仕上げられた同心部とを兼ね備えた回転部品を検査する外観検査装置に対して本発明を適用することができる。
Further, in the above embodiment, the present invention is applied to the
この発明は、回転軸まわりに回転する、歯車やフランジ継手などの回転部品の外観を検査する外観検査技術全般に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to all appearance inspection techniques for inspecting the appearance of rotating parts such as gears and flange joints that rotate around a rotation axis.
24…回転機構(回転部)
27…ラインセンサ
51…演算処理部
52…記憶部
100…外観検査装置
511…座標変換部
512…エッジ検出部
513…直径算出部
514…検査部
522…極座標画像
523…寸法公差
AX…回転軸
G…直交座標画像
G3…真円
ED…エッジ検出領域
EG…エッジ
W…ワーク
g…二値化画像
φ…直径
24 ... Rotating mechanism (rotating part)
27
Claims (5)
前記回転軸の延長上に一方端部が位置するとともに他方端部が前記回転軸と直交する方向に延設されて前記回転部品のライン画像を撮像するラインセンサと、
前記ラインセンサに対して前記回転軸まわりに前記回転部品を相対的に回転させる回転部と、
前記ラインセンサに対して前記回転部品が相対的に回転する間に前記ラインセンサにより撮像される極座標系で表される極座標画像を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶される前記極座標画像を極座標系から直交座標系へ変換して直交座標画像を取得する座標変換部と、
前記直交座標画像から前記同心部のエッジの少なくとも一部を検出するエッジ検出部と、
前記エッジ検出部により検出された前記エッジの位置情報に対して円フィッティングを実行し、前記同心部に対応する円の直径を算出する直径算出部と、
前記直径算出部により算出された直径に基づいて前記同心部の良否を検査する検査部とを備えることを特徴とする外観検査装置。 An appearance inspection device that inspects the appearance of a rotating component, which has a concentric portion finished in a convex or concave shape concentrically with respect to the rotation axis and rotates around the rotation axis,
A line sensor that has one end located on an extension of the rotation axis and the other end extends in a direction orthogonal to the rotation axis and captures a line image of the rotating component,
A rotating unit that relatively rotates the rotating component around the rotation axis with respect to the line sensor,
A storage unit that stores a polar coordinate image represented by a polar coordinate system captured by the line sensor while the rotating component relatively rotates with respect to the line sensor,
A coordinate conversion unit that converts the polar coordinate image stored in the storage unit from a polar coordinate system to a rectangular coordinate system to obtain a rectangular coordinate image,
An edge detection unit that detects at least a part of the edge of the concentric portion from the rectangular coordinate image,
A diameter calculation unit that performs a circle fitting on the position information of the edge detected by the edge detection unit, and calculates a diameter of a circle corresponding to the concentric portion,
An inspection unit for inspecting the concentric portion based on the diameter calculated by the diameter calculation unit.
前記検査部は、前記直径算出部により算出された直径が前記記憶部に記憶されている寸法公差の範囲内であるときに前記同心部が良好であり、寸法公差の範囲を超えているときに前記同心部が不良品であると判定する外観検査装置。 The visual inspection device according to claim 1,
The inspection unit, when the diameter calculated by the diameter calculation unit is within the range of the dimensional tolerance stored in the storage unit, the concentric portion is good, when the diameter exceeds the range of the dimensional tolerance An appearance inspection device that determines that the concentric portion is defective.
前記回転部は前記回転部品を少なくとも1回転させる外観検査装置。 The appearance inspection device according to claim 1 or 2,
An appearance inspection device in which the rotating unit rotates the rotating component at least once.
前記エッジ検出部は前記同心部のエッジのうち互いに異なる複数個のエッジ検出領域を検出し、
前記直径算出部は各エッジ検出領域に含まれる前記エッジの位置情報に円フィッティングを実行し、前記円の直径を算出する外観検査装置。 The visual inspection device according to claim 1, wherein:
The edge detection unit detects a plurality of different edge detection regions among the edges of the concentric portion,
The visual inspection device, wherein the diameter calculation unit performs a circle fitting on the position information of the edge included in each edge detection area to calculate a diameter of the circle.
前記回転軸の延長上に一方端部が位置するとともに他方端部が前記回転軸と直交する方向に延設されて前記回転部品のライン画像を撮像するラインセンサに対し、前記回転軸まわりに前記回転部品を相対的に回転させて前記ラインセンサにより極座標系で表される極座標画像を取得する工程と、
前記極座標画像を極座標系から直交座標系へ変換して直交座標画像を取得する工程と、
前記直交座標画像から前記同心部のエッジの少なくとも一部を検出する工程と、
エッジ検出部により検出された前記エッジの位置情報に対して円フィッティングを実行し、前記同心部に対応する円の直径を算出する工程と、
前記算出された直径に基づいて前記同心部の良否を検査する工程と
を備えることを特徴とする外観検査方法。 An appearance inspection method for inspecting the appearance of a rotating component, which has a concentric portion finished in a convex or concave shape concentrically with respect to a rotation axis and rotates around the rotation axis,
One end is located on the extension of the rotation axis and the other end is extended in a direction orthogonal to the rotation axis, and a line sensor that captures a line image of the rotating component is provided around the rotation axis. A step of relatively rotating a rotating component to obtain a polar coordinate image represented in a polar coordinate system by the line sensor,
Converting the polar coordinate image from a polar coordinate system to a rectangular coordinate system to obtain a rectangular coordinate image,
Detecting at least a part of the edge of the concentric portion from the rectangular coordinate image,
Performing a circle fitting on the position information of the edge detected by an edge detection unit, and calculating a diameter of a circle corresponding to the concentric part;
Inspecting the quality of the concentric portion based on the calculated diameter.
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