JP4611404B2 - ベルト検査装置 - Google Patents

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本発明は、内側平坦部と、外側平坦部と、前記内側平坦部及び前記外側平坦部間の湾曲側部とを有するベルトの表面状態を検査するベルト検査装置に関する。
例えば、自動車用の無段変速機(CVT:Continuously Variable Transmission)においては、エンジンの駆動力をドライブシャフトに伝達する手段として、金属ベルトが用いられる。金属ベルトは、薄い金属ベルトを複数枚積層して形成されており、ドライブシャフトに対して駆動力を支障なく且つ円滑に伝達するため、傷のない状態に形成されることが要求される。
そこで、金属ベルトにおける傷の有無を自動的に検査することのできるベルト検査装置が提案されている(特許文献1参照)。
図15は、薄い1本の金属ベルトの厚み方向に対する断面形状を表し、(a)は、適正な断面形状からなる定常プロファイルである。一方、(b)、(c)の実線は、金属ベルトの側面に摩耗疵や打痕疵のある不適切な断面形状からなる異常プロファイルである。特許文献1のベルト検査装置では、(a)の定常プロファイルと、(b)、(c)の異常プロファイルとの偏差を求め、その偏差に従って金属ベルトの良否判定を自動的に行うようにしている。
ところで、金属ベルトには、その製造過程においてほこりが付着する場合がある。ほこりは、金属ベルトの不合格の対象とはならないが、前記のベルト検査装置では、ほこりと傷との区別が難しく、ほこりを異常プロファイルと判定してしまうおそれがある。
特開2004−77425号公報
本発明は、前記の不具合を解消するためになされたものであり、簡易に構成することができるとともに、ベルトの表面状態を高精度に検査することのできるベルト検査装置を提供することを目的とする。
前記の課題を解決するために、本発明は、内側平坦部と、外側平坦部と、前記内側平坦部及び前記外側平坦部間の湾曲側部とを有するベルトの検査装置において、
前記内側平坦部を照明する第1照明光を出力する第1光源と、
前記外側平坦部を照明する第2照明光を出力する第2光源と、
前記湾曲側部を照明する第3照明光を出力する第3光源と、
前記内側平坦部、前記外側平坦部及び前記湾曲側部によって反射された前記第1照明光、前記第2照明光及び前記第3照明光を検出する光検出器と、
前記第1照明光を前記内側平坦部に導く一方、前記内側平坦部によって反射された前記第1照明光を前記光検出器に導く第1光学部材と、
前記第2照明光を前記外側平坦部に導く一方、前記外側平坦部によって反射された前記第2照明光を前記光検出器に導く第2光学部材と、
前記第3照明光を前記湾曲側部に導く一方、前記湾曲側部によって反射された前記第3照明光を前記光検出器に導く第3光学部材と、
を備え、前記第1照明光、前記第2照明光及び前記第3照明光は、異なる波長からなり、前記光検出器により検出した光情報に基づき、前記内側平坦部、前記外側平坦部及び前記湾曲側部の表面状態を検査することを特徴とする。
本発明のベルト検査装置では、簡易に構成することができるとともに、ベルトの表面状態を高精度に検査することができる。また、取得した光情報に従い、ベルトに付着するほこりと傷とを明確に区別することのできるベルト検査装置を提供することができる。
図1は、本発明のベルト検査装置が適用される検査対象であるCVT用の金属ベルト10の構成図である。金属ベルト10は、左右に溝12L、12Rを有した複数のエレメント14と、エレメント14の溝12L、12Rに係合する左右一対の積層金属ベルト16とから構成される。
積層金属ベルト16は、図2の部分拡大断面図に示すように、複数本の薄い金属ベルト18を積層してなる。図3は、1本の金属ベルト18の断面図である。金属ベルト18は、金属ベルト10の内周側に配置される内側平坦部20と、金属ベルト10の外周側に配置される外側平坦部22と、金属ベルト10の両側部に配置される側部平坦部24、26と、内側平坦部20と側部平坦部24との間、側部平坦部24と外側平坦部22との間、内側平坦部20と側部平坦部26との間、及び、側部平坦部26と外側平坦部22との間に形成される湾曲部28a〜28dとを有する。なお、側部平坦部24、26及び湾曲部28a〜28dは、湾曲側部を構成する。
図4は、図3に示すように構成される1本の金属ベルト18の表面状態を検査するベルト検査装置30の構成図である。
ベルト検査装置30は、基台32上に固定される3本のフリーローラ34a〜34cと、基台32上のガイドレール36a、36bに沿って移動可能な駆動ローラ38とを備え、これらのフリーローラ34a〜34c及び駆動ローラ38間に検査対象である金属ベルト18が張架される。
フリーローラ34cと駆動ローラ38との間には、金属ベルト18の一方の側部側から反射された照明光を検出するカラーカメラ40(光検出器)と、金属ベルト18の他方の側部側から反射された照明光を検出するカラーカメラ42(光検出器)と、カラーカメラ40、42に照明光を導く導光部材44、46とが配設される。
金属ベルト18の内側平坦部20側には、青色(B)の照明光(第1照明光)によって内側平坦部20を照明する青色光源48、50(第1光源)が配設され、金属ベルト18の外側平坦部22側には、赤色(R)の照明光(第2照明光)によって外側平坦部22を照明する赤色光源52、54(第2光源)が配設される。また、カラーカメラ40、42には、緑色(G)の照明光(第3照明光)によって金属ベルト18の湾曲側部を照明する緑色光源56、58(第3光源)が連設される。なお、カラーカメラ40、42と緑色光源56、58との間には、照明光を導光部材44、46に導く一方、導光部材44、46からの照明光をカラーカメラ40に導くビームスプリッタ57、59(図6)が配設される。
ここで、青色光源48、50、赤色光源52、54及び緑色光源56、58は、LEDによって構成することができる。LEDは、図5に模式的に示すように、波長Bλ、Gλ及びRλを中心として、それぞれ特定の波長域の照明光を出力するが、波長域の一部が重なっている。従って、青色光源48、50、赤色光源52、54及び緑色光源56、58には、図6に示すように、重なった波長領域の光をカットするカットフィルタ60a〜60fを配設することが好ましい。この場合、例えば、青色光源48、50に配設されるカットフィルタ60a、60bは、波長域が重なる緑色光源56、58の波長λ1以上の光をカットし、赤色光源52、54に配設されるカットフィルタ60c、60dは、波長域が重なる緑色光源56、58の波長λ2以下の光をカットし、緑色光源56、58に配設されるカットフィルタ60e、60fは、波長域が重なる青色光源48、50の波長λ1以下及び赤色光源52、54の波長λ2以上の光をカットする。
導光部材44、46は、図6及び図7に示すように、青色光源48、50から出力された照明光を金属ベルト18の内側平坦部20に導く一方、内側平坦部20によって反射された照明光をカラーカメラ40、42に導くビームスプリッタ62(第1光学部材)と、赤色光源52、54から出力された照明光を金属ベルト18の外側平坦部22に導く一方、外側平坦部22によって反射された照明光をカラーカメラ40、42に導くビームスプリッタ64(第2光学部材)と、ビームスプリッタ62、64を連結するとともに、緑色光源56、58から出力された照明光を金属ベルト18の側部平坦部24、26に導く一方、側部平坦部24、26及び湾曲部28a〜28dによって反射された照明光をカラーカメラ40、42に導く透光部材66(第3光学部材)とから構成される。
図6は、ベルト検査装置30の制御回路ブロック図である。ベルト検査装置30は、照明光を出力する青色光源48、50、赤色光源52、54及び緑色光源56、58を制御する光源制御装置68と、カラーカメラ40、42により検出した光情報を処理する情報処理装置70とを備える。
情報処理装置70は、カラーカメラ40、42により撮影された金属ベルト18の画像情報を処理する画像処理部72と、画像処理された金属ベルト18の画像を表示する表示部74と、適切な定常状態にある金属ベルト18の画像情報を記憶する定常画像情報記憶部76と、画像処理された画像情報及び定常画像情報に基づき、金属ベルト18の表面状態を判定する表面状態判定部78とを備える。
本実施形態のベルト検査装置30は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について、図8に示すフローチャートに従って説明する。
先ず、図4に示すベルト検査装置30に金属ベルト18をセットする(ステップS1)。すなわち、金属ベルト18をフリーローラ34a〜34c及び駆動ローラ38に張架し、駆動ローラ38を矢印方向に移動させて金属ベルト18に所定の張力を付加させるとともに、金属ベルト18の両側部に対して、図6に示すように、導光部材44、46をセットする。
次いで、光源制御装置68を駆動し、青色光源48、50、赤色光源52、54及び緑色光源56、58を点灯し、導光部材44、46を介して金属ベルト18に照明光を照射する(ステップS2)。この状態において、駆動ローラ38を駆動して金属ベルト18を走行させ、金属ベルト18の表面状態の検査を開始する(ステップS3)。
図7に示すように、青色光源48、50から出力された青色の一部の照明光B1は、ビームスプリッタ62を透過し、金属ベルト18の内側平坦部20で反射された後、ビームスプリッタ62により反射され、透光部材66を介してカラーカメラ40、42に導かれる。また、青色の一部の照明光B2は、ビームスプリッタ62を透過し、金属ベルト18の湾曲部28a、28cで反射された後、透光部材66を介してカラーカメラ40、42に導かれる。さらに、青色の一部の照明光B3は、ビームスプリッタ62を透過し、金属ベルト18を通過してビームスプリッタ64により反射された後、透光部材66を介してカラーカメラ40、42に導かれる。
赤色光源52、54から出力された赤色の一部の照明光R1は、ビームスプリッタ64を透過し、金属ベルト18の外側平坦部22で反射された後、ビームスプリッタ64により反射され、透光部材66を介してカラーカメラ40、42に導かれる。また、赤色の一部の照明光R2は、ビームスプリッタ64を透過し、金属ベルト18の湾曲部28b、28dで反射された後、透光部材66を介してカラーカメラ40、42に導かれる。さらに、赤色の一部の照明光R3は、ビームスプリッタ64を透過し、金属ベルト18を通過してビームスプリッタ62により反射された後、透光部材66を介してカラーカメラ40、42に導かれる。
緑色光源56、58から出力された緑色の一部の照明光G1は、透光部材66を透過し、金属ベルト18の側部平坦部24、26で反射された後、再び透光部材66を介してカラーカメラ40、42に導かれる。また、緑色の一部の照明光G2は、透光部材66を透過し、金属ベルト18の湾曲部28a、28cで反射された後、ビームスプリッタ62により反射され、透光部材66を介してカラーカメラ40、42に導かれる。さらに、緑色の一部の照明光G3は、透光部材66を透過し、金属ベルト18の湾曲部28b、28dで反射された後、ビームスプリッタ64により反射され、透光部材66を介してカラーカメラ40、42に導かれる。
カラーカメラ40、42は、入射した照明光を検出することで、金属ベルト18の内側平坦部20、外側平坦部22、側部平坦部24、26及び湾曲部28a〜28dの画像を同時に撮影する(ステップS4)。情報処理装置70は、カラーカメラ40、42によって撮影された画像情報を取得し(ステップS5)、画像処理部72により画像処理を施す(ステップS6)。画像処理された金属ベルト18の画像は、表示部74に表示される(ステップS7)。オペレータは、表示された金属ベルト18の画像を確認し、表面状態を目視で検査することができる。
図9は、金属ベルト18の表面状態が、ほこりや傷の無い良好な定常状態にあるときの画像の説明図である。この場合、表示部74には、照明光の色に従って青色(B1〜B3)、赤色(R1〜R3)、緑色(G1〜G3)に着色された一様な画像が表示される。
次に、表面状態判定部78は、定常画像情報記憶部76から読み出した図9に示す定常状態にあるときの定常画像情報と、カラーカメラ40、42から取得し、画像処理部72によって画像処理された金属ベルト18の画像情報とを比較することにより、金属ベルト18の表面に傷がなく、良好な表面状態になっているかどうかを判定する(ステップS8)。なお、この判定処理は、例えば、定常画像情報と取得した画像情報との差分値を求め、その差分値を所定の閾値と比較することで判定することができる。
ステップS8において、表面状態が良好と判定された場合、「合格判定」を行う(ステップS9)。
一方、ステップS8において、表面状態が良好でないと判定された場合、取得した画像情報に基づく画像に凸像が存在するか否かを判定する(ステップS10)。
図10は、金属ベルト18の表面にほこり又は傷による凸部80が存在する場合の説明図である。図11は、金属ベルト18の表面に傷による凹部82が存在する場合の説明図である。なお、ほこりが付着しているときには、凹部82とはなり得ない。
金属ベルト18の側部平坦部24、26に凸部80が存在するとき、図12に示すように、照明光G1、並びに、B3及びR3による3個所の画像の一部に、色又は光量が周辺画像と異なる凸像84が形成される。また、湾曲部28b、28dに凸部80が存在するときは、図13に示すように、照明光R2及びG3による2個所の画像の一部に色又は光量が周辺画像と異なる凸像84が形成される。同様に、湾曲部28a、28cに凸部80が存在するときには、照明光B2及びG2による2個所の画像の一部に凸像84が形成される。外側平坦部22に凸部80が存在するときは、図14に示すように、照明光R1による画像の一部に凸像84が形成される。同様に、内側平坦部20に凸部80が存在するときには、照明光B1による画像の一部に凸像84が形成される。
一方、金属ベルト18の側部平坦部24、26に凹部82が存在するとき、図12の照明光B3及びR3による画像には、像が形成されないため、側部平坦部24、26に存在する凸部80と凹部82とを区別することができる。金属ベルト18の内側平坦部20、外側平坦部22及び湾曲部28a〜28dに凹部82が存在するときは、図13及び図14に示す凸像84の場合と同様に、画像の一部に光量が周辺画像と異なる凹像が形成される。
次に、取得した画像情報に凸像84が存在する場合、その凸像84が無彩色であるか有彩色であるかを判定する(ステップS11)。凸部80がほこりである場合、入射した青色(B)、赤色(R)及び緑色(G)の全ての照明光を散乱反射させてカラーカメラ40、42に導くため、凸像84の色は、無彩色となる。これに対して、凸部80が傷である場合、入射した青色(B)、赤色(R)及び緑色(G)の一部が所定の方向に反射されないため、凸像84の色は、光量が減少した有彩色となる。従って、凸像84の色によって、ほこりであるのか、傷であるのかを区別することができる。ほこりであると判定された場合には、金属ベルト18を製品として支障なく使用することができるため、「合格判定」を行う(ステップS9)。
一方、ステップS11で凸像84が有彩色と判定され、あるいは、ステップS10において、画像の一部に凹像が存在すると判定された場合、凸像84又は凹像である異常画像の面積S1を算出し(ステップS12)、この面積S1と判断基準値S0とを比較する(ステップS13)。S1≦S0であれば、「合格判定」を行い(ステップS9)、S1>S0であれば、「不合格判定」を行う(ステップS14)。
以上のようにして、情報処理装置70では、金属ベルト18の表面状態を自動的に検査することができる。この場合、金属ベルト18の内側平坦部20から外側平坦部22に至る表面状態を1台のカラーカメラ40又は42を用いて検査することができるため、構造が簡単で安価なベルト検査装置30を提供することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
例えば、ベルト検査装置30では、青色光(B)、赤色光(R)、緑色光(G)の照明光を用いているが、緑色光(G)に代えて、赤外光を用いるようにしてもよい。赤外光を用いた場合、青色光(B)及び赤色光(R)と赤外光との間の波長の差を大きく設定することができるため、ほこりや傷の有無の判定を一層正確に行うことが可能となる。
また、照明光としては、青色光(B)、赤色光(R)、緑色光(G)、赤外光以外であって、金属ベルト18の材料等に応じて傷の有無を容易に判定できる波長からなる光を用いるようにしてもよい。
例えば、金属ベルト18の材料等による表面粗さや、傷の大きさに応じて、傷の有無を容易に判定できる波長を選択する。すなわち、表面粗さが比較的大きい場合や、表面に生じた傷が大きい場合には、短い波長の照明光を使用すると、表面の細かなうねりを傷として拾ってしまうため、うねりであるのか、傷であるのかを判別し難い。従って、この場合には、照明光として比較的波長の長いものを選択するとよい。一方、表面粗さが比較的小さい場合や、表面に生じた傷が小さい場合には、長い波長の照明光を使用すると、傷を拾えなくなってしまう。従って、この場合には、照明光として比較的波長の短いものを選択するとよい。
また、ベルト検査装置30は、2台のカラーカメラ40、42及び導光部材44、46を用いて、金属ベルト18の両側部の表面状態を同時に検査するように構成しているが、一方の側部の検査を行った後、金属ベルト18を架け替えて他方の側部の検査を行うようにしてもよい。
さらに、上述した実施形態では、CVT用の金属ベルト18として、側部平坦部24、26を有するものを検査する装置について説明したが、湾曲部28a、28b及び28c、28dが直接連結され、側部平坦部24、26の存在しない形状からなる金属ベルトを検査する装置にも適用することができる。
本発明のベルト検査装置が適用される検査対象であるCVT用の金属ベルトの構成図である。 積層金属ベルトの部分拡大断面図である。 図2に示す1本の金属ベルトのIII−III線断面図である。 本実施形態のベルト検査装置の構成図である。 本実施形態のベルト検査装置を構成する光源から出力される照明光の波長の説明図である。 本実施形態のベルト検査装置の制御回路ブロック図である。 本実施形態のベルト検査装置を構成する導光部材の説明図である。 本実施形態のベルト検査装置の処理フローチャートである。 金属ベルトの表面が良好な定常状態にあるときの画像の説明図である。 金属ベルトの表面に凸状のほこり又は傷がある場合の説明図である。 金属ベルトの表面に凹状の傷がある場合の説明図である。 金属ベルトの側部平坦部に凸部があるときの画像の説明図である。 金属ベルトの湾曲部に凸部があるときの画像の説明図である。 金属ベルトの外側平坦部に凸部があるときの画像の説明図である。 金属ベルトの断面形状の定常プロファイル及び異常プロファイルの説明図である。
符号の説明
10、18…金属ベルト
20…内側平坦部
22…外側平坦部
24、26…側部平坦部
28a〜28d…湾曲部
30…ベルト検査装置
40、42…カラーカメラ
44、46…導光部材
48、50…青色光源
52、54…赤色光源
56、58…緑色光源
57、59、62、64…ビームスプリッタ
66…透光部材
68…光源制御装置
70…情報処理装置
72…画像処理部
74…表示部
76…定常画像情報記憶部
78…表面状態判定部

Claims (7)

  1. 内側平坦部と、外側平坦部と、前記内側平坦部及び前記外側平坦部間の湾曲側部とを有するベルトの表面状態の検査装置において、
    前記内側平坦部を照明する第1照明光を出力する第1光源と、
    前記外側平坦部を照明する第2照明光を出力する第2光源と、
    前記湾曲側部を照明する第3照明光を出力する第3光源と、
    前記内側平坦部、前記外側平坦部及び前記湾曲側部によって反射された前記第1照明光、前記第2照明光及び前記第3照明光を検出する光検出器と、
    前記第1照明光を前記内側平坦部に導く一方、前記内側平坦部によって反射された前記第1照明光を前記光検出器に導く第1光学部材と、
    前記第2照明光を前記外側平坦部に導く一方、前記外側平坦部によって反射された前記第2照明光を前記光検出器に導く第2光学部材と、
    前記第3照明光を前記湾曲側部に導く一方、前記湾曲側部によって反射された前記第3照明光を前記光検出器に導く第3光学部材と、
    前記光検出器により検出した前記第1照明光、前記第2照明光及び前記第3照明光に基づく光情報を処理する表面状態判定部と、
    を備え、
    前記第1照明光、前記第2照明光及び前記第3照明光は、異なる波長からなり、
    前記表面状態判定部は、さらに、前記光情報である画像情報に存在する凸像を示す光が、前記第1照明光、前記第2照明光及び前記第3照明光が均等な光量で散乱反射して得られた光であるときに、前記凸像がほこりであると判定し、前記凸像を示す光が、前記第1照明光、前記第2照明光及び前記第3照明光のうち一部が所定の方向に反射されないことで、前記均等な光量で散乱反射して得られた光よりも光量が減少した光であるときに、前記凸像が傷であると判定することを特徴とするベルト検査装置。
  2. 請求項1記載の装置において、
    前記第1照明光、前記第2照明光及び前記第3照明光は、青色光、赤色光及び赤外光からなることを特徴とするベルト検査装置。
  3. 内側平坦部と、外側平坦部と、前記内側平坦部及び前記外側平坦部間の湾曲側部とを有するベルトの検査装置において、
    前記内側平坦部を照明する第1照明光を出力する第1光源と、
    前記外側平坦部を照明する第2照明光を出力する第2光源と、
    前記湾曲側部を照明する第3照明光を出力する第3光源と、
    前記内側平坦部、前記外側平坦部及び前記湾曲側部によって反射された前記第1照明光、前記第2照明光及び前記第3照明光を検出する光検出器と、
    前記第1照明光を前記内側平坦部に導く一方、前記内側平坦部によって反射された前記第1照明光を前記光検出器に導く第1光学部材と、
    前記第2照明光を前記外側平坦部に導く一方、前記外側平坦部によって反射された前記第2照明光を前記光検出器に導く第2光学部材と、
    前記第3照明光を前記湾曲側部に導く一方、前記湾曲側部によって反射された前記第3照明光を前記光検出器に導く第3光学部材と、
    前記光検出器により検出した光情報を処理し、前記ベルトの表面状態を判定する表面状態判定部と、
    を備え、
    前記第1照明光、前記第2照明光及び前記第3照明光は、異なる波長からなり、
    前記表面状態判定部は、前記光検出器により検出した光情報に基づき、前記光情報である画像情報の色が有彩色か無彩色かにより、前記内側平坦部、前記外側平坦部及び前記湾曲側部の表面状態を検査することを特徴とするベルト検査装置。
  4. 請求項1または3記載の装置において、
    前記第1照明光、前記第2照明光及び前記第3照明光は、青色光、赤色光及び緑色光からなることを特徴とするベルト検査装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置において、
    前記第1光学部材及び前記第2光学部材は、前記第1照明光及び前記第2照明光を前記光検出器に導くビームスプリッタから構成されることを特徴とするベルト検査装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置において、
    前記第1照明光、前記第2照明光及び前記第3照明光の波長領域のうち重なり合う部分の光を、当該重なりが存在する照明光の一方の照明光からカットフィルターにてカットすることを特徴とするベルト検査装置。
  7. 請求項1または3記載の装置において、
    前記光検出器により検出した前記光情報に基づく画像を表示する表示部を備えることを特徴とするベルト検査装置。
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