JP4924286B2 - Appearance inspection apparatus and appearance inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、軸部材に複数の羽根が設けられた羽根車の外観を検査する方法、及びその検査に使用する外観検査装置に関するものである。 The present invention relates to a method for inspecting the appearance of an impeller in which a plurality of blades are provided on a shaft member, and an appearance inspection apparatus used for the inspection.
従来、自動車用エンジンのターボチャージャ等では、軸部材の周囲に複数のねじれ羽根が設けられた羽根車（タービンホイール）が用いられている。この羽根車の外観検査方法として、従来、人間が羽根車を直接目視して欠陥を見つける、いわゆる定性的な検査方法が主流であった。また検査装置を用いた検査方法として、変位計、或いは二次元測定器を用いて、羽根車に対してスキャンして得られる立体画像より形状を把握し、変形量を測定する等の定量的な検査方法が公知である（例えば特許文献１参照。）。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an automobile engine turbocharger or the like, an impeller (turbine wheel) provided with a plurality of twisted blades around a shaft member is used. Conventionally, the so-called qualitative inspection method in which a human directly looks at the impeller to find a defect is the mainstream as an appearance inspection method of the impeller. In addition, as an inspection method using an inspection apparatus, a displacement meter or a two-dimensional measuring device is used to grasp the shape from a stereoscopic image obtained by scanning the impeller and measure the amount of deformation. An inspection method is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献１に記載の検査方法は、羽根車の軸方向の両端を支持し、軸線周りに回転させて所定の回転位置を割り出し、この位置でタッチプローブの測定子を当接させ、羽根車の回転角度に対するタッチプローブの位置を測定し、この測定値に基づき、羽根輪郭等を求める方法である。 The inspection method described in Patent Document 1 supports both ends of the impeller in the axial direction, rotates around the axis to determine a predetermined rotation position, and contacts the probe of the touch probe at this position. This is a method of measuring the position of the touch probe with respect to the rotation angle and obtaining the blade contour and the like based on the measured value.
しかし、上記従来の目視による検査方法は、検査をする人によってバラツキがあり、欠陥等を見逃したり、また誤検出などが発生する可能性があり、検査の精度が低いという問題があった。また特許文献１等に記載されている、検査装置を用いた定量的な検査方法は、検査する人によるバラツキはないものの、変位計を用いた場合には、特定点での形状情報しか得ることができなかった。また、スキャン方式の３次元形状測定では、高精度に測定しようとすると処理時間が長くなってしまい、検査に時間がかかるという問題があった。 However, the above-described conventional visual inspection methods vary depending on the person performing the inspection, and there is a possibility that a defect or the like may be missed or erroneous detection may occur, resulting in low inspection accuracy. In addition, the quantitative inspection method using the inspection apparatus described in Patent Document 1 or the like does not vary depending on the person to be inspected, but when a displacement meter is used, only shape information at a specific point is obtained. I could not. Further, in the three-dimensional shape measurement of the scanning method, there is a problem that the processing time becomes long when it is attempted to measure with high accuracy, and the inspection takes time.
例えば羽根車の製造上の欠陥として、湯境欠陥と呼ばれるものがある。羽根車は、精度の高い製品を得るために、ロストワックス法で作られている。羽根車を製造する場合、ロストワックス法では湯口が複数有る為に、異なる方向からの湯の流れが合流する部分に亀裂が発生することがある。この欠陥部分は、羽根車の端部から内側に伸びた状態の亀裂として発見される。この亀裂を湯境欠陥という。羽根車に湯境欠陥の亀裂が存在すると、羽根車は欠陥の部分から破損しやすくなる。羽根車が破損すると、エンジンの内部に羽根車が破損したかけらが混入し、ひいてはエンジンのバーストを引き起こす。羽根車の検査工程で、湯境欠陥の存在する羽根車を確実に発見することは、ターボチャージャ付きエンジンの信頼性を向上させる上で重要な点である。しかしながら、上記従来の外観検査方法では、このような湯境欠陥を確実に発見することは困難であった。 For example, there is a so-called hot water defect as a defect in manufacturing an impeller. The impeller is made by the lost wax method in order to obtain a highly accurate product. When manufacturing an impeller, since there are a plurality of gates in the lost wax method, cracks may occur at portions where hot water flows from different directions merge. This defect is discovered as a crack extending inward from the end of the impeller. This crack is called a hot water defect. If the impeller has a crack due to a hot water boundary defect, the impeller easily breaks from the defective portion. When the impeller is damaged, fragments of the impeller are mixed inside the engine, which causes the engine to burst. In the impeller inspection process, it is important to improve the reliability of an engine with a turbocharger by reliably finding an impeller having a hot water defect. However, it has been difficult for the above-described conventional appearance inspection method to reliably find such a hot water defect.
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであり、羽根車の外観を検査する際に、確実に湯境欠陥を発見することができ、しかも短時間に検査を行う事が可能な外観検査方法及び外観検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and when inspecting the appearance of the impeller, it is possible to surely find a hot water defect and to perform the inspection in a short time. An object is to provide an inspection method and an appearance inspection apparatus.
本発明の外観検査装置は、軸部材の周囲に複数の羽根が設けられた羽根車の外観検査に用いる検査装置であって、前記羽根車を保持するための保持手段と、羽根車の外観を撮像して画像情報を得るための撮像手段と、撮像して得られた画像情報を二値化し、得られた二値化した画像情報を用いて相対する二方向からそれぞれエッジ検出を行い第一のエッジ及び第二のエッジを検出し、得られた二つのエッジのエッジ間距離を算出するための画像処理手段と、前記エッジ間距離を予め設定された閾値と比較して合否を判定する判定手段と、を備えていることを要旨とする。 An appearance inspection apparatus of the present invention is an inspection apparatus used for an appearance inspection of an impeller in which a plurality of blades are provided around a shaft member, and includes a holding means for holding the impeller, and an appearance of the impeller. Imaging means for obtaining image information by imaging, and binarizing the image information obtained by imaging, and using the obtained binarized image information, edge detection is respectively performed from two opposite directions. The image processing means for detecting the edge and the second edge and calculating the distance between the two obtained edges, and determining whether the result is acceptable by comparing the distance between the edges with a preset threshold value And a means.
上記外観検査装置において、前記画像処理手段が、羽根車の羽根の端部を挟んで相対する端部の外方と内方を含む二値化画像を検査領域とし、該検査領域内における羽根の端部外方から画素列の値を順次調べて第一のエッジを検出する第一のエッジ検出と、羽根の端部内方から画素列の値を順次調べて第二のエッジを検出する第二のエッジ検出とを行うものであることが好ましい。 In the above appearance inspection apparatus, the image processing means sets a binarized image including the outside and the inside of opposite ends across the end of the blade of the impeller as an inspection region, and the blades in the inspection region First edge detection that sequentially detects pixel row values from outside the edge to detect the first edge, and second edge that sequentially checks pixel row values from inside the blade edge to detect the second edge It is preferable to perform edge detection.
上記外観検査装置において、羽根車を回動自在に支持するための支持部と、羽根車を回動させるための回動機構部が前記保持手段に設けられ、前記回動機構部による羽根車の回動を制御するための機構部制御手段を備えているように構成するのが好ましい。 In the above appearance inspection apparatus, a support portion for rotatably supporting the impeller and a rotation mechanism portion for rotating the impeller are provided in the holding means, and the impeller by the rotation mechanism portion is provided. It is preferable to provide a mechanism control means for controlling the rotation.
上記外観検査装置において、前記支持部が、羽根車の端部に当接し保持するための円弧状断面を持つ凸部が先端に設けられ、後端が回動自在に支持されているホルダ部を備え、前記回動機構部が、羽根車の端部を固定するための凹部が先端に設けられ弾性を有する材料から形成されているチャック部を備えることが好ましい。 In the above-described appearance inspection apparatus, the support portion includes a holder portion in which a convex portion having an arc-shaped cross section for contacting and holding the end portion of the impeller is provided at the front end and the rear end is rotatably supported. It is preferable that the rotating mechanism portion includes a chuck portion that is formed of an elastic material having a concave portion for fixing the end portion of the impeller provided at the tip.
本発明の外観検査方法は、軸部材の周囲に複数の羽根が設けられた羽根車の外観検査に用いる検査方法であって、羽根車の外観を撮像して画像情報を得る撮像処理と、撮像して得られた画像情報を二値化し、得られた二値化した画像情報を用いて相対する二方向からそれぞれエッジ検出を行い第一のエッジ及び第二のエッジを検出し、得られた二つのエッジのエッジ間距離を算出する画像処理と、前記エッジ間距離を予め設定された閾値と比較して合否を判定する判定処理とを順次行うことを要旨とする。 An appearance inspection method of the present invention is an inspection method used for an appearance inspection of an impeller in which a plurality of blades are provided around a shaft member, and includes an imaging process for imaging the appearance of the impeller to obtain image information, and imaging The obtained image information is binarized, the obtained binarized image information is used to detect edges from two opposite directions, and the first edge and the second edge are detected. The gist is to sequentially perform image processing for calculating the distance between two edges and determination processing for comparing the distance between the edges with a preset threshold value to determine pass / fail.
上記外観検査方法において、前記画像処理が、羽根車の羽根の端部を挟んで相対する端部の外方と内方を含む二値化画像を検査領域とし、該検査領域内における羽根の端部外方から画素列の値を順次調べて端部の位置を検出する第一のエッジ検出と、羽根の端部内方から画素列の値を順次調べて第二のエッジ検出とを行うものであることが好ましい。 In the above appearance inspection method, the image processing uses a binarized image including the outside and the inside of opposite ends across the end of the blade of the impeller as an inspection region, and the end of the blade in the inspection region The first edge detection that detects the position of the edge by sequentially checking the value of the pixel row from the outside, and the second edge detection by sequentially checking the value of the pixel row from the inside of the blade edge. Preferably there is.
本発明外観検査装置は、羽根車の外観を撮像して画像情報を得るための撮像手段と、撮像して得られた画像情報を二値化し、得られた二値化した画像情報を用いて相対する二方向からそれぞれエッジ検出を行い、得られた二つのエッジのエッジ間距離を算出するための画像処理手段と、前記エッジ間距離を予め設定された閾値と比較して合否を判定する判定手段とを備えているので、従来のパターンマッチング法を用いた検査装置では検出が困難であった湯境欠陥の様な亀裂を確実に検出することができる。更に、従来の変位計や二次元測定器を用いて得られる立体画像を用いて変形量を測定する装置等と比較して短時間に検査を行うことができる。 The appearance inspection apparatus according to the present invention uses an imaging means for capturing an image of the appearance of an impeller to obtain image information, and binarizing the image information obtained by imaging, and using the obtained binarized image information. Image processing means for performing edge detection from two opposite directions and calculating the distance between the two obtained edges, and determining whether the result is acceptable by comparing the distance between the edges with a preset threshold value Therefore, it is possible to reliably detect a crack such as a hot water defect, which has been difficult to detect with an inspection apparatus using a conventional pattern matching method. Furthermore, the inspection can be performed in a shorter time than a device that measures the amount of deformation using a stereoscopic image obtained using a conventional displacement meter or a two-dimensional measuring device.
本発明の外観検査方法は、羽根車の外観を撮像して画像情報を得る撮像処理と、撮像して得られた画像情報を二値化し、得られた二値化した画像情報を用いて相対する二方向からそれぞれエッジ検出を行い、得られた二つのエッジのエッジ間距離を算出する画像処理と、前記エッジ間距離を予め設定された閾値と比較して合否を判定する判定処理とを順次行う方法を採用したことにより、従来のパターンマッチング法を用いた検査方法では検出が困難であった、湯境欠陥の様な亀裂を確実に検出することができる。更に、従来の変位計や二次元測定器を用いて得られる立体画像を用いて変形量を測定する方法等と比較して短時間に検査を行うことが可能である。 According to the appearance inspection method of the present invention, imaging processing for obtaining image information by imaging the appearance of an impeller, binarization of image information obtained by imaging, and relative processing using the obtained binarized image information. The image processing for performing edge detection from each of the two directions and calculating the distance between the edges of the two obtained edges and the determination processing for determining pass / fail by comparing the distance between the edges with a preset threshold value are sequentially performed. By adopting the method, it is possible to reliably detect a crack such as a hot water defect, which was difficult to detect by the conventional inspection method using the pattern matching method. Furthermore, it is possible to perform an inspection in a shorter time than a method of measuring a deformation amount using a stereoscopic image obtained by using a conventional displacement meter or a two-dimensional measuring device.
すなわち、従来法であるグレー処理では、画像の輝度情報を用いるため情報量が膨大となり検出速度が遅くなってしまう。また、従来法である正規化相関法では、鋳造製品の表面肌に大きく影響されて微少欠陥の検出は困難である。さらに、従来法である幾何学的パターンマッチングでは、微少欠陥の検出にその周囲の情報（特徴）が予め必要になり、煩雑である。こうした従来のパターンマッチング法を用いた検査方法と比較して、本発明では二値化した画像を用いるため、処理する情報量が少なくて済む。また単にエッジを検出し、これに基づいて欠陥の検査を行うため、対象とする画像の特徴量を予め必要とせず、微少欠陥であっても見落とすことがない。 That is, in the gray process that is the conventional method, the information amount is enormous and the detection speed becomes slow because the luminance information of the image is used. Further, in the normalized correlation method which is a conventional method, it is difficult to detect a minute defect because it is greatly influenced by the surface skin of the cast product. Furthermore, the conventional geometric pattern matching requires complicated information (features) in advance to detect minute defects, which is complicated. Compared with such an inspection method using the conventional pattern matching method, since the binarized image is used in the present invention, the amount of information to be processed can be reduced. Further, since the edge is simply detected and the defect is inspected based on the edge, the feature amount of the target image is not required in advance, and even a minute defect is not overlooked.
以下、図面を用いて本発明の実施例に係る外観検査方法及び外観検査装置について詳細に説明する。図１は本発明外観検査装置の一例の構成を示す概略図である。図１に示すように、外観検査装置１０は、被検査体（羽根車１）を所定の位置に保持するためのワーク保持手段２０、羽根車１の外観を撮像して画像情報を得るための撮像手段３０、羽根車１に光を照射するための光源装置４０、羽根車の位置を検知するためのワーク検知センサ５０、撮像した画像の画像処理や機構部の制御を行うための制御装置６０を備えている。ワーク保持手段２０は、羽根車１の軸方向両端を支持しており、羽根車１を任意に回動させることが可能である。図１の外観検査装置は、被検査体として自動車のターボチャージャ用羽根車（タービンホイール）の湯境欠陥の検出に用いられる装置である。 Hereinafter, an appearance inspection method and an appearance inspection apparatus according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an example of the appearance inspection apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1, an appearance inspection apparatus 10 captures an external appearance of a work holding means 20 for holding an object to be inspected (impeller 1) in a predetermined position and an impeller 1 to obtain image information. The imaging means 30, the light source device 40 for irradiating the impeller 1 with light, the work detection sensor 50 for detecting the position of the impeller, and the control device 60 for performing image processing of the captured image and control of the mechanism part. It has. The work holding means 20 supports both ends of the impeller 1 in the axial direction, and can arbitrarily rotate the impeller 1. The appearance inspection apparatus of FIG. 1 is an apparatus used for detecting a hot water defect of a turbocharger impeller (turbine wheel) of an automobile as an object to be inspected.
図２（ａ）、（ｂ）は外観検査に用いられる羽根車の外観を示す斜視図であり、（ａ）は羽根車を軸方向の一方側から見た図であり、（ｂ）は羽根車の軸方向の他方側から見た図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように羽根車１は、軸部材２と該軸部材２の周囲に設けられている複数のねじれ羽根３とから構成されている。この羽根車１はロストワックス法により鋳造されたものであり、材質として合金ステンレス、ＴｉＡｌ等が用いられる。本実施例の外観検査は、ねじれ羽根３の端部に発生する湯境欠陥を検出することを目的に行うものである。なお、本発明の外観検査方法及び外観検査装置は、このような軸部材２の周囲に複数の羽根３が設けられた羽根車の外観検査に用いられるものである。 2A and 2B are perspective views showing the appearance of an impeller used for appearance inspection, FIG. 2A is a view of the impeller viewed from one side in the axial direction, and FIG. It is the figure seen from the other side of the axial direction of a vehicle. As shown in FIGS. 2A and 2B, the impeller 1 includes a shaft member 2 and a plurality of twisted blades 3 provided around the shaft member 2. The impeller 1 is cast by the lost wax method, and alloy stainless steel, TiAl, or the like is used as the material. The appearance inspection of this embodiment is performed for the purpose of detecting a hot water boundary defect generated at the end of the twisted blade 3. The appearance inspection method and the appearance inspection apparatus of the present invention are used for appearance inspection of an impeller in which a plurality of blades 3 are provided around the shaft member 2.
図２（ａ）、（ｂ）に示す羽根車１は、１０枚のねじれ羽根３が設けられているものである。本発明の検査の対象とする羽根車は、通常、羽根が８〜１２枚程度設けられている。羽根車はねじれ羽根以外に、ねじれのない羽根が設けられているものであっても良い。更に上記図２に示す羽根車１は、図２（ａ）に示すように、軸部材２の一方の端部が、六角形等のボルト形状のように正多角形の凸部からなるワークボルト部４として形成されている。また羽根車１は、軸部材２の他方の端部が、図２（ｂ）に示すように、中央部が円形に窪んだクレーター状の凹部からなるシャフト保持部５が設けられている。シャフト保持部５は、別部材のシャフトを溶接等で一体化するために設けられている。 An impeller 1 shown in FIGS. 2A and 2B is provided with ten twisted blades 3. The impeller to be inspected according to the present invention is usually provided with about 8 to 12 blades. The impeller may be provided with non-twisted blades in addition to the twisted blades. Further, as shown in FIG. 2A, the impeller 1 shown in FIG. 2 includes a work bolt in which one end of the shaft member 2 is a regular polygonal convex portion such as a hexagonal bolt shape. Part 4 is formed. In addition, the impeller 1 is provided with a shaft holding portion 5 having a crater-like concave portion in which the other end portion of the shaft member 2 is circularly depressed at the center portion as shown in FIG. The shaft holding part 5 is provided in order to integrate a shaft of another member by welding or the like.
図３は外観検査装置の制御関係の構成を示すブロック図である。図３に示すように撮像手段３０は、一台の上下面検査用カメラ３１と、側面の異なる３方向に配値されている３台の側面検査用カメラ３２、３３、３４（図１では記載を省略した）の合計４方向に設置した４台のカメラにより構成されている。図４（ａ）〜（ｄ）は、上記の各検査用カメラにより撮像した画像を示す。図４（ａ）は、上下面検査用カメラ３１による画像であり、同図（ｂ）は側面検査用カメラ３２による画像であり、同図（ｃ）は側面検査用カメラ３３による画像であり、同図（ｄ）は側面検査用カメラ３４による画像である。 FIG. 3 is a block diagram showing a control-related configuration of the appearance inspection apparatus. As shown in FIG. 3, the imaging means 30 includes one upper and lower surface inspection camera 31 and three side surface inspection cameras 32, 33, and 34 arranged in three different directions (described in FIG. 1). Are omitted) and four cameras installed in a total of four directions. 4A to 4D show images captured by the above inspection cameras. 4A is an image obtained by the upper and lower surface inspection camera 31, FIG. 4B is an image obtained by the side surface inspection camera 32, and FIG. 4C is an image obtained by the side surface inspection camera 33. FIG. 4D is an image obtained by the side inspection camera 34.
図３に示すように、これらの各検査用カメラ３１〜３４は制御装置の画像処理演算装置６１に接続されていて、撮像した画像のデータ（画像情報ということもある）を画像演算処理装置６１に送信可能である。また前記画像演算処理装置６１は、検査用カメラの撮像を制御することができる。撮像手段３０の各検査用カメラ３１〜３４は、被検査体を撮影して得られる光学像の二次元画像情報を電気信号として出力可能な装置であればよい。例えば検査用カメラ３１〜３４として、ＣＣＤカメラを用いることができる。 As shown in FIG. 3, these inspection cameras 31 to 34 are connected to an image processing arithmetic device 61 of the control device, and image data (sometimes referred to as image information) of the captured image is stored in the image arithmetic processing device 61. Can be sent to. The image arithmetic processing device 61 can control the imaging of the inspection camera. Each of the inspection cameras 31 to 34 of the imaging unit 30 may be any device that can output two-dimensional image information of an optical image obtained by photographing an object to be inspected as an electrical signal. For example, a CCD camera can be used as the inspection cameras 31 to 34.
撮像手段３０の上下面検査カメラ３１は、昇降機構（図示しない）により上下動可能に支持されている。また側面検査用カメラ３２〜３４はスライド機構により前後方向に移動可能に支持されている。尚、上記上下方向とは、図１に示すように羽根車の回転軸が水平となるように配置した場合の図中上側又は図中下側のことであり、また上記前後方向とは羽根車１の方向を前方、羽根車と反対側を後方という。これらの検査カメラ３１〜３４は、制御装置６０に接続され、撮像した画像データを制御装置６０に送信するように形成されている。 The upper and lower surface inspection camera 31 of the imaging means 30 is supported by an elevating mechanism (not shown) so as to be movable up and down. The side inspection cameras 32 to 34 are supported by a slide mechanism so as to be movable in the front-rear direction. In addition, the said up-down direction is an upper side in a figure, or the lower side in a figure when arrange | positioning so that the rotating shaft of an impeller may become horizontal as shown in FIG. 1, and the said front-back direction is an impeller. The direction 1 is referred to as the front, and the side opposite to the impeller is referred to as the rear. These inspection cameras 31 to 34 are connected to the control device 60 and configured to transmit captured image data to the control device 60.
照明手段４０は、羽根車１の上方の異なる４方向から該羽根車１に光を照射するように、４つの光源が設けられている（図１では２つの光源の記載を省略した）。照明手段４０に用いられる光源としては、例えばＬＥＤライト、フラッシュライト等の各種照明装置を用いることができる。照明手段４０は、前記制御装置６０の画像処理演算装置６１に接続して、羽根車１に対する調光を制御しても良い。 The illuminating means 40 is provided with four light sources so as to irradiate the impeller 1 from four different directions above the impeller 1 (the description of the two light sources is omitted in FIG. 1). As a light source used for the illumination means 40, for example, various illumination devices such as an LED light and a flash light can be used. The illuminating means 40 may be connected to the image processing arithmetic device 61 of the control device 60 to control the light control for the impeller 1.
またワーク検知センサ５０は、羽根車１の位置を検知するためのものであり、制御装置６０に接続されている。ワーク検知センサ５０は公知の各種位置センサ等を用いることができる。 The workpiece detection sensor 50 is for detecting the position of the impeller 1 and is connected to the control device 60. Various known position sensors can be used as the work detection sensor 50.
図３に示すように制御装置６０は、画像処理演算装置６１と機構部制御装置６２とから構成される。画像処理演算装置６１は、検査用カメラ３１〜３４の撮像を制御したり、該検査用カメラ３１〜３４において撮像して得られた画像情報の信号を受信して、後述する画像処理のための各種演算処理を行うものである。具体的には、画像情報を二値化し、得られた二値化した画像情報を用いて相対する二方向からそれぞれエッジ検出を行い、得られた二つのエッジのエッジ間距離を算出するための画像処理手段として機能する。また画像処理演算装置６１は、前記エッジ間距離を予め設定された閾値と比較して合否を判定する判定手段として機能する。画像演算処理装置６１は、例えば撮像した画像や処理画像等を表示する表示装置、画像データを保存するための記録装置、入出力装置等の周辺機器や、画像の二値化処理やエッジ検出を行う画像処理ソフトウェアや画像処理で得られたデータと予め格納した閾値データ等の合否判定を行うソフトウェア等を備えたパーソナルコンピュータを用いることができる。 As illustrated in FIG. 3, the control device 60 includes an image processing arithmetic device 61 and a mechanism unit control device 62. The image processing arithmetic unit 61 controls the imaging of the inspection cameras 31 to 34 or receives image information signals obtained by imaging with the inspection cameras 31 to 34 for image processing to be described later. Various arithmetic processes are performed. Specifically, the image information is binarized, and the obtained binarized image information is used to detect edges from two opposite directions, and to calculate the distance between the edges of the two obtained edges. It functions as an image processing means. The image processing arithmetic unit 61 functions as a determination unit that determines the pass / fail by comparing the distance between the edges with a preset threshold value. The image arithmetic processing device 61 performs peripheral devices such as a display device that displays captured images and processed images, a recording device that stores image data, an input / output device, and binarization processing and edge detection of images. A personal computer provided with image processing software to be performed, software for performing pass / fail determination of data obtained by image processing and threshold data stored in advance, or the like can be used.
機構部制御装置６２は、ワーク検知センサ６０及びサーボモータ２５等に接続され、ワーク検知センサ５０からの信号を受信して、サーボモータ２５の動きを制御することができる。機構部制御装置６２は、羽根車１をステップ送りするようにサーボモータ２５の回転を制御することが可能である。また、機構部制御装置６２は、ワーク検知センサ５０の信号や、検査用カメラ３１〜３４で撮像した画像情報等に基づいて、検査用カメラ３１〜３４の昇降機構やスライド移動装置を制御して、カメラ位置を変化させることができる。機構部制御装置６２は、例えば、マイクロコンピュータ等の処理装置を用いることができる。 The mechanism control device 62 is connected to the workpiece detection sensor 60, the servo motor 25, and the like, and can receive a signal from the workpiece detection sensor 50 and control the movement of the servo motor 25. The mechanism control device 62 can control the rotation of the servo motor 25 so as to step-feed the impeller 1. Further, the mechanism control device 62 controls the lifting mechanism and slide moving device of the inspection cameras 31 to 34 based on the signal of the workpiece detection sensor 50, the image information captured by the inspection cameras 31 to 34, and the like. The camera position can be changed. As the mechanism unit control device 62, for example, a processing device such as a microcomputer can be used.
図１に示すように、ワーク保持手段２０は、羽根車１を回動自在に支持するための回動機構部２１と支持部２２とが、基台２３上に取付けられて構成されている。回動機構部２１は、羽根車１の軸部材２の軸方向端部のワークボルト部４に当接して、羽根車１のワークボルト部４側を支持するためのチャック部２４、及びチャック部２４に接続されチャック部２４を回動させるためのサーボモータ２５を備えている。また支持部２２は、羽根車１のシャフト保持部５側に当接して、チャック部２４との間で羽根車１を挟んで、羽根車１を回動自在に保持するためのホルダ部２６を備えている。羽根車１は、ワーク保持手段２０によって軸方向の両端が保持されている。そして機構部制御装置６２は、ワーク保持手段２０のワークボルト部４側に設置されたサーボモータ２５を回転させる際、所定の回転角で停止するように、段階的に回動させる、いわゆるステップ送りが可能に形成されている。機構部制御装置６２は、回動機構部による羽根車の回動を制御するための機構部制御手段として機能する。 As shown in FIG. 1, the work holding means 20 is configured by attaching a rotation mechanism portion 21 and a support portion 22 for rotatably supporting the impeller 1 on a base 23. The rotation mechanism portion 21 abuts on the work bolt portion 4 at the axial end of the shaft member 2 of the impeller 1, and a chuck portion 24 for supporting the work bolt portion 4 side of the impeller 1, and the chuck portion A servo motor 25 connected to 24 for rotating the chuck portion 24 is provided. Further, the support portion 22 abuts on the shaft holding portion 5 side of the impeller 1, holds the impeller 1 between the chuck portion 24 and the holder portion 26 for rotatably holding the impeller 1. I have. Both ends of the impeller 1 in the axial direction are held by the work holding means 20. The mechanism controller 62 rotates the servo motor 25 installed on the work bolt 4 side of the work holding means 20 in a stepwise manner so as to stop at a predetermined rotation angle. Is made possible. The mechanism control device 62 functions as a mechanism control means for controlling the rotation of the impeller by the rotation mechanism.
図５は図１のワーク保持手段のチャック部を示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、チャック部２４の中央には、羽根車のワークボルト部４が嵌合する円筒状の凹部２４Ａが設けられている。チャック部２４は弾性を有する材料により形成されている。凹部２４Ａは、その直径がワークボルト部４のボルトの径（最大径部分）よりもφ１ｍｍ小さく形成されている。チャック部２４を構成する弾性を有する材料としては、軟質ゴム、硬質ゴム等のゴムが好ましく用いられる。またチャック部２４の色は、羽根車１の撮像画像を画像処理する際に妨げとならないように、白又は黒色に形成するのが好ましい。 5A and 5B show the chuck portion of the work holding means of FIG. 1, wherein FIG. 5A is a front view, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. As shown in FIGS. 5A and 5B, a cylindrical concave portion 24 </ b> A into which the work bolt portion 4 of the impeller is fitted is provided at the center of the chuck portion 24. The chuck portion 24 is made of an elastic material. The diameter of the recess 24A is smaller than the diameter of the bolt of the work bolt part 4 (maximum diameter part) by 1 mm. As the material having elasticity constituting the chuck portion 24, rubber such as soft rubber and hard rubber is preferably used. Moreover, it is preferable to form the color of the chuck | zipper part 24 in white or black so that it may not become a hindrance when image-processing the picked-up image of the impeller 1. FIG.
図６は図５のチャック部に羽根車のワークボルト部を装着した状態を示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。羽根車４をチャック部２４に装着する場合、ワークボルト部４をチャック部２４の凹部２４Ａ中に押し込んで固定する。チャック部２４は、その凹部２４Ａの直径がワークボルト部４よりも小さく形成されているが、チャック部２４自体が弾性を有する材料により形成されているので、凹部２４Ａにワークボルト部４を強く押し込むことで、チャック部２４が拡大しワークボルト部４がチャック部の凹部２４Ａ内に密着して連結される。チャック部２４は、サーボモータ２５に接続されているので、サーボモータ２５の回転に伴い回動し、チャック部２４に装着した羽根車１を回動させることができる。 6 shows a state in which the work bolt portion of the impeller is mounted on the chuck portion of FIG. 5, (a) is a front view, and (b) is a cross-sectional view along BB of (a). When the impeller 4 is attached to the chuck portion 24, the work bolt portion 4 is pushed into the concave portion 24 </ b> A of the chuck portion 24 and fixed. The chuck portion 24 is formed so that the recess 24A has a diameter smaller than that of the work bolt portion 4, but the chuck portion 24 itself is made of an elastic material, so that the work bolt portion 4 is strongly pressed into the recess 24A. As a result, the chuck portion 24 is enlarged, and the work bolt portion 4 is in close contact with and connected to the concave portion 24A of the chuck portion. Since the chuck portion 24 is connected to the servo motor 25, the chuck portion 24 rotates as the servo motor 25 rotates, and the impeller 1 attached to the chuck portion 24 can be rotated.
このようにチャック部２４は弾性を有する材料により形成したことで、羽根車１の種類が異なり、ワークボルト部４のボルトが六角形や八角形のように形状が相違しても、ボルトの外形寸法（最大径）が略同じであれば、これらの各種ワークボルト部を保持可能であり、ボルト形状を選ばないという利点がある。またチャック部は、機械的に締めつけて固定する方法ではないので、機械的バックラッシュが存在しない。羽根車１の各羽根を検査する場合、サーボモータ２５を所定の角度ごと回動させるステップ送りをして、各羽根毎に検査位置を調節することになる。このとき、ボルト頭（ワークボルト部４）を固定するチャック部にバックラッシュが存在すると、バックラッシュによって、微妙に位置がずれてしまう。これに対し、上記チャック部２４は、機械的バックラッシュがないので、羽根車１を高精度に位置決めすることができ、検査精度を向上させることができる。 As described above, the chuck portion 24 is made of an elastic material, so that the type of the impeller 1 is different, and even if the bolt of the work bolt portion 4 has a hexagonal shape or an octagonal shape, the outer shape of the bolt is different. If the dimensions (maximum diameter) are substantially the same, these various work bolt portions can be held, and there is an advantage that the bolt shape is not selected. Further, since the chuck portion is not a method of mechanically tightening and fixing, there is no mechanical backlash. When inspecting each blade of the impeller 1, the servo motor 25 is rotated step by step at a predetermined angle, and the inspection position is adjusted for each blade. At this time, if a backlash exists in the chuck portion for fixing the bolt head (work bolt portion 4), the position is slightly shifted due to the backlash. On the other hand, since the chuck part 24 has no mechanical backlash, the impeller 1 can be positioned with high accuracy and the inspection accuracy can be improved.
また本発明の検査方法を自動化する場合等に、羽根車を取付ける際の位置決め方法及び位置決め精度は、検査の信頼性（精度）に重要な影響を与える。例えば、自動車用ターボチャージャの羽根車は、品種が多いため、羽根車の種類毎にチャッ部やホルダ部等のジグ部分を作成していたのでは、検査装置のコストが上昇してしまう。これに対し、上記のチャック部を用いることで、羽根車のワークボルト部の形状やサイズが多少異なっていても、チャック部を共通化して、検査装置の低コスト化を図ることができる。 Further, when automating the inspection method of the present invention, the positioning method and the positioning accuracy when mounting the impeller have an important influence on the reliability (accuracy) of the inspection. For example, since there are many types of impellers for automobile turbochargers, if a jig portion such as a chuck portion or a holder portion is created for each type of impeller, the cost of the inspection apparatus increases. On the other hand, by using the above-described chuck portion, even if the shape and size of the work bolt portion of the impeller are slightly different, the chuck portion can be made common and the cost of the inspection apparatus can be reduced.
図７は図１の支持部の説明図である。図７に示すように支持部２２は、前方（羽根車側）の先端が半球状の曲率を有する形状に形成されているホルダ部２６を備えている。ホルダ部２６の先端の半球部分の直径は、少なくとも羽根車１のシャフト保持部５の凹陥部の直径よりも大きく形成されている。ホルダ部２６の材質は、金属、硬質プラスチック等により形成されているのが、羽根車１にホルダ部２６を押圧した際に、ホルダ部自体が変形してしまう虞がなく、羽根車１の中心軸を良好に保持できる点から好ましい。 FIG. 7 is an explanatory diagram of the support portion of FIG. As shown in FIG. 7, the support portion 22 includes a holder portion 26 having a front (impeller side) front end formed in a shape having a hemispherical curvature. The diameter of the hemispherical portion at the tip of the holder portion 26 is formed to be at least larger than the diameter of the recessed portion of the shaft holding portion 5 of the impeller 1. The material of the holder portion 26 is formed of metal, hard plastic, or the like, but when the holder portion 26 is pressed against the impeller 1, there is no possibility that the holder portion itself is deformed, and the center of the impeller 1 This is preferable because the shaft can be held well.
図７に示すように、支持部２２のホルダ部２６の後方は、ボールベアリング２７を介して支持杆２８に回動自在に取付けられている。更にホルダ２６の中心軸は、チャック部２４の回転軸の中心と同一になるように設置されている。また支持杆２８は回転しないように固定されている。支持杆２８の後方はエアシリンダ２９等に接続されていて、ホルダ部２６を前後方向に伸縮可能に形成されている。特に図示しないが、ワーク保持手段２０に羽根車１を設置する前は、支持部の支持杆２８はエアシリンダ２９側に縮んだ状態であり、羽根車１をチャック部２４に保持しても、ホルダ部２６がシャフト保持部５に当接しないようになっている。 As shown in FIG. 7, the rear portion of the holder portion 26 of the support portion 22 is rotatably attached to a support rod 28 via a ball bearing 27. Further, the center axis of the holder 26 is installed so as to be the same as the center of the rotation axis of the chuck portion 24. The support rod 28 is fixed so as not to rotate. The rear side of the support rod 28 is connected to an air cylinder 29 or the like, and the holder portion 26 is formed to be extendable in the front-rear direction. Although not particularly illustrated, before the impeller 1 is installed on the work holding means 20, the support rod 28 of the support portion is in a contracted state toward the air cylinder 29, and even if the impeller 1 is held on the chuck portion 24, The holder part 26 does not come into contact with the shaft holding part 5.
羽根車１のワークボルト部４をチャック部２４に装着し、エアシリンダ２９を動かして支持杆２８を羽根車１側に移動させ、ホルダ部２６の先端を羽根車１のシャフト保持部５に押し付けて当接すると（図７参照）、図１に示すように、チャック部２４とホルダ２６との間に羽根車１を保持することができる。この場合、ホルダ２６は、その先端が曲率を有する半球部として形成されているので、支持杆２８をスライドさせてホルダ部２６を羽根車１のシャフト保持部５に押し付けるだけで、羽根車１の中心軸とホルダ部２６の中心軸を一致させることができる。そのため、ホルダ２６の中心軸と羽根車のシャフト保持部５の中心を一致させる位置合わせ作業が不要であり、羽根車１のワーク保持手段に対する装着を容易且つ短時間に行う事ができる。 The work bolt part 4 of the impeller 1 is mounted on the chuck part 24, the air cylinder 29 is moved, the support rod 28 is moved to the impeller 1 side, and the tip of the holder part 26 is pressed against the shaft holding part 5 of the impeller 1. (See FIG. 7), the impeller 1 can be held between the chuck portion 24 and the holder 26 as shown in FIG. In this case, since the tip of the holder 26 is formed as a hemispherical portion having a curvature, simply sliding the support rod 28 and pressing the holder portion 26 against the shaft holding portion 5 of the impeller 1 allows the holder 26 to The central axis can coincide with the central axis of the holder portion 26. Therefore, it is not necessary to align the center axis of the holder 26 with the center of the shaft holding portion 5 of the impeller, and the impeller 1 can be easily attached to the work holding means in a short time.
ホルダ部２６は羽根車１に追従して回転可能である。ホルダ部２６は、ボールベアリング２７を介して支持杆２８に支持されているので、支持杆２８に対し独立して自由に回転する。サーボモータ２５を回転させると、チャック部２４を介して羽根車１が回転し、羽根車１の回転に追従してホルダ部２６が回動する。ホルダ部２６は、先端が半球状の曲率を有する形状に形成されているので、羽根車１のシャフト保持部５に当接した際に、ホルダ部２６の芯ずれが発生せず、高精度で羽根車の回転軸と一致した状態が保持される。 The holder part 26 can follow the impeller 1 and rotate. Since the holder portion 26 is supported by the support rod 28 via the ball bearing 27, the holder portion 26 rotates freely independently of the support rod 28. When the servo motor 25 is rotated, the impeller 1 is rotated via the chuck portion 24, and the holder portion 26 is rotated following the rotation of the impeller 1. Since the holder part 26 is formed in a shape having a hemispherical curvature at the tip, the holder part 26 is not misaligned when abutting against the shaft holding part 5 of the impeller 1 with high accuracy. The state that coincides with the rotation axis of the impeller is maintained.
以下、上記の外観検査装置を用いて羽根車の湯境欠陥を見つけるための外観検査方法について説明する。図８は本発明外観検査方法の手順を示すフローチャートである。図８に示すように、本発明に係る外観検査方法は、まず、外観検査装置１０のワーク保持手段２０に羽根車１を設置して、ワークの設置を行う（Ｓ１００）。次いで、検査用カメラで撮像処理を行う（Ｓ２００）。そして撮像処理により得られた画像を処理してエッジ検出を行いエッジ間距離を算出する画像処理を行う（Ｓ３００）。そして画像処理により得られたエッジ間距離を、予め設定した閾値と比較して、欠陥の有無を判定する判定処理を行う（Ｓ４００）ものである。以下上記の各処理について説明する。 Hereinafter, an appearance inspection method for finding a hot water defect of an impeller using the above-described appearance inspection apparatus will be described. FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the appearance inspection method of the present invention. As shown in FIG. 8, in the appearance inspection method according to the present invention, first, the impeller 1 is installed on the work holding means 20 of the appearance inspection apparatus 10, and the work is installed (S100). Next, an imaging process is performed with the inspection camera (S200). Then, the image obtained by the imaging process is processed to perform edge detection, and image processing for calculating the distance between the edges is performed (S300). Then, the distance between edges obtained by the image processing is compared with a preset threshold value, and determination processing for determining the presence or absence of a defect is performed (S400). Each of the above processes will be described below.
ワークの設置（Ｓ１００）は、図１に示すように、羽根車１のワークボルト部４をチャック部２４に装着する。次いでホルダ部２６を羽根車１のシャフト保持部５に押し当てて当接し、羽根車１の軸方向の両端部を固定する。サーボモータ２５を回転させて停止し、羽根車１を所定の位置に固定する。 In the work installation (S100), the work bolt part 4 of the impeller 1 is attached to the chuck part 24 as shown in FIG. Next, the holder portion 26 is pressed against and contacted with the shaft holding portion 5 of the impeller 1 to fix both end portions of the impeller 1 in the axial direction. The servo motor 25 is rotated and stopped, and the impeller 1 is fixed at a predetermined position.
撮像処理（Ｓ２００）は、羽根車１の撮像の前に、撮像した画像の背景が黒くなり、輝度が均一となるように、背景及び撮影手段３０の各カメラ３１〜３４の位置や、照明手段４０の位置や明るさ等を調節する。次いで、検査用カメラ３１〜３４で撮像する。撮像した画像データは画像処理演算装置６１に送信される。図１１はＣＣＤカメラにより撮像された羽根車の撮像画像を示すものである。撮像処理（Ｓ２００）で得られた画像は、図１１に示すように、白、黒及び白と黒の中間のグレーの部分を含む二次元画像である。図１１において、黒く表示されている部分が背景画像ＢＧであり、白とグレーで表示されている部分が羽根車の画像ＷＰである。 In the imaging process (S200), before the impeller 1 is imaged, the background of the captured image becomes black and the luminance is uniform, and the positions of the cameras 31 to 34 of the imaging unit 30 and the illumination unit Adjust the position and brightness of 40. Next, images are picked up by the inspection cameras 31 to 34. The captured image data is transmitted to the image processing arithmetic unit 61. FIG. 11 shows a picked-up image of an impeller picked up by a CCD camera. As shown in FIG. 11, the image obtained by the imaging process (S200) is a two-dimensional image including white, black, and a gray portion intermediate between white and black. In FIG. 11, the portion displayed in black is the background image BG, and the portion displayed in white and gray is the image WP of the impeller.
図９は画像処理の手順を示すフローチャートである。画像処理は図９に示すように、先ず、撮像した画像に対し、ガウシアンフィルタや、平均化フィルタ等を用いてノイズ除去処理を行う（Ｓ３１０）。羽根車１は、鋳造した後に、表面にショットブラスト処理を施している。そのため羽根車１の表面にショットむらが存在する場合がある。羽根車１の表面にショットむらが存在すると、撮影した画像において光沢が不均一に現れてノイズとなることがある。これに対し、ノイズ除去処理（Ｓ３１０）を行うことで、光沢をぼかして平均化して、不均一な輝度を平均化させる。このノイズ除去した画像を原画像として後の画像処理を行う。 FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of image processing. As shown in FIG. 9, in the image processing, first, noise removal processing is performed on a captured image using a Gaussian filter, an averaging filter, or the like (S310). The impeller 1 is subjected to shot blasting on the surface after casting. Therefore, shot unevenness may exist on the surface of the impeller 1. If shot unevenness exists on the surface of the impeller 1, gloss may appear non-uniformly in the captured image, resulting in noise. On the other hand, by performing noise removal processing (S310), the gloss is blurred and averaged, and the uneven luminance is averaged. Subsequent image processing is performed using the noise-removed image as an original image.
次に、必要に応じパターンマッチング法を用いて位置補正処理（Ｓ３２０）を行う。位置補正処理（Ｓ３２０）は、予め羽根車の検査部位の特徴点を基準テンプレート画像としておいて、上記原画像とこのテンプレート画像との形状の相関性を算出する。原画像の図形がテンプレート画像の図形を回転した形状や、拡大縮小した形状である場合、相関性が高いと言える。相関性が高ければ、原画像とテンプレート画像との特徴点座標の差分を算出し、その差をずれ量として補正する。羽根車１の位置決め精度が良ければ、特にこの処理は必要ない。 Next, position correction processing (S320) is performed using a pattern matching method as necessary. In the position correction process (S320), the feature point of the examination site of the impeller is set as a reference template image in advance, and the correlation between the shapes of the original image and the template image is calculated. It can be said that the correlation is high when the figure of the original image is a shape obtained by rotating the figure of the template image or a scaled shape. If the correlation is high, the difference between the feature point coordinates between the original image and the template image is calculated, and the difference is corrected as a deviation amount. If the positioning accuracy of the impeller 1 is good, this process is not particularly necessary.
羽根車の画像ＷＰは、図１１に示すように、一つの画像のフレームの中で、羽根車１の羽根の輪郭となる端部の部分が水平になるように画像中に配置するのが好ましい。また図示しないが、羽根車１の端部の部分が画像中で垂直になるように配置してもよい。このように羽根車の画像ＷＰが配置されていると、後のエッジ検出処置の際に、画素列を端部と平行に選択する際に、水平線又は垂直線上の画素列が選択されることになり、後処理を容易に行うことができる。なお、画像中の羽根の輪郭となる端部の部分が水平及び垂直以外の斜めとなる画像であっても、エッジの画素列から最小自乗法等により近似曲線を算出し、この近似曲線に対する垂線方向に検査領域を設定し、該垂線方向を画素を走査する方向として処理することができる。 As shown in FIG. 11, the impeller image WP is preferably arranged in the image so that the edge portion that is the outline of the blades of the impeller 1 is horizontal in the frame of one image. . Although not shown, the end portion of the impeller 1 may be arranged so as to be vertical in the image. When the impeller image WP is arranged in this way, the pixel row on the horizontal line or the vertical line is selected when the pixel row is selected in parallel with the edge during the subsequent edge detection process. Thus, post-processing can be easily performed. Note that even if the edge part of the blade in the image is an oblique image other than horizontal and vertical, an approximate curve is calculated from the edge pixel array by the method of least squares and the perpendicular to the approximate curve. An inspection region can be set in the direction, and the perpendicular direction can be processed as a pixel scanning direction.
次に、エッジ検出エリア設定処理（Ｓ３３０）では、図１１に示すように、原画像ＯＰにおいて、エッジ検出を行う範囲として、エッジ検出エリアＤＡを設定する。エッジ検出エリアＤＡは、羽根車１の検査を行いたい所望の端部の位置における所定の幅ＡＷを有し、少なくとも端部から内方へ所定の長さＡＬを有する領域として設定することができる。エッジ検出エリアは、羽根車１において湯境欠陥が発生し易い箇所を、予め設定しておくことができる。例えば、タービンホイールは羽根の先端部分は、厚みが薄くなっている。このような薄肉部分は欠陥が発生しやすい。エッジ検出エリアＤＡは、羽根車の羽根の輪郭となる端部を挟んで相対する羽根の外方と内方の羽根面を含む領域に設定することが好ましい。 Next, in the edge detection area setting process (S330), as shown in FIG. 11, in the original image OP, an edge detection area DA is set as a range for edge detection. The edge detection area DA has a predetermined width AW at a desired end position where the impeller 1 is desired to be inspected, and can be set as an area having a predetermined length AL at least from the end inward. . In the edge detection area, a location where a hot water defect is likely to occur in the impeller 1 can be set in advance. For example, in the turbine wheel, the tip portion of the blade is thin. Such thin portions are prone to defects. The edge detection area DA is preferably set to a region including the outer and inner blade surfaces of the blades facing each other across the end portion that is the outline of the blade of the impeller.
原画像ＯＰ（ノイズ除去処理した画像も含む）では、白と黒以外の中間の輝度のグレーの領域が存在する。二値化処理（Ｓ３４０）では、上記原画像ＯＰに対し、予め定めておいた中間グレーの部分を、閾値を基準として、閾値より明るい部分が白に、閾値より暗い部分が黒になるように、原画像の中間の輝度の領域を白又は黒に変換して、白又は黒の二階調（二値）のみからなる二値化画像ＭＰを得る。得られた二値化画像ＭＰを、図１２に示す。図１２に示すように、二値化画像ＭＰが、背景ＢＧの部分が黒となり、羽根車の画像ＷＰの部分が全て白となり、湯境欠陥の欠損部分ＦＬ及び亀裂部分ＦＣは、全て黒く表示されている。 In the original image OP (including an image subjected to noise removal processing), there is a gray area having an intermediate brightness other than white and black. In the binarization process (S340), with respect to the original image OP, a predetermined intermediate gray portion is set so that a portion brighter than the threshold becomes white and a portion darker than the threshold becomes black with reference to the threshold. The intermediate luminance region of the original image is converted into white or black to obtain a binarized image MP consisting of only two gradations (binary) of white or black. The obtained binarized image MP is shown in FIG. As shown in FIG. 12, in the binarized image MP, the background BG portion is black, the impeller image WP portion is all white, and the defect portion FL and crack portion FC of the hot water defect are all black. Has been.
これは二値化処理の際の閾値の設定を適宜行うことで、上記の様に表示することができる。通常、羽根車を撮像した際、亀裂のような欠陥の部分は、光が乱反射するため、画像中に暗部として表示され易い。このように二値化した際に欠陥部分を黒くなるよう閾値を設定するのが、閾値の設定が容易であり好ましい。このように二値化画像ＭＰにおいて、羽根車の画像ＷＰは白で表示されるが、欠陥部分が存在すると、その欠陥部分は黒く表示されるので、欠陥であると明瞭に認識することができる。 This can be displayed as described above by appropriately setting a threshold value in the binarization process. Usually, when an impeller is imaged, a defect portion such as a crack is easily reflected as a dark portion in an image because light is irregularly reflected. It is preferable to set the threshold value so that the defective portion becomes black when binarization is performed in this way because it is easy to set the threshold value. In this way, in the binarized image MP, the impeller image WP is displayed in white, but if there is a defective part, the defective part is displayed in black, so that it can be clearly recognized as a defect. .
図１３は上エッジ検出処理の説明図である。上エッジ検出処理（Ｓ３５０）は、図１３に示すように、エッジ検出エリアＤＡ内において、羽根車の端部から上方の背景画像ＢＧの部分であり、端部と平行であり、端部から所定距離離れた任意の横一列の画素列（Ｕ１）を選択する。そしてこの画素列Ｕ１の値が黒か白か（０又は１）を調べる。次いで、図中矢印Ｐで示すように、画素列Ｕ１から下部方向に向かって、所定の間隔でＵ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５・・・と各列毎にその画素列の値を順次調べる。その結果、画素列の値が黒から白（或いは白から黒）に反転するところ（図中ではＵ５）を上エッジＥＵと決定する。尚、エッジ検出処理（Ｓ３５０、Ｓ３６０）では、便宜的に、画像のフレーム中に表示される処理画像の上方、下方を、それぞれ上部方向、下部方向という。上エッジＥＵは羽根車１の端部の位置に該当する。尚、上エッジＥＵは本発明の第一のエッジに該当する。 FIG. 13 is an explanatory diagram of the upper edge detection process. As shown in FIG. 13, the upper edge detection process (S350) is a portion of the background image BG above the edge of the impeller in the edge detection area DA, parallel to the edge, and predetermined from the edge. An arbitrary horizontal pixel row (U1) separated by a distance is selected. Then, it is checked whether the value of the pixel column U1 is black or white (0 or 1). Next, as indicated by an arrow P in the figure, the values of the pixel columns are sequentially examined for each column U2, U3, U4, U5,. As a result, the place where the value of the pixel column is inverted from black to white (or from white to black) (U5 in the figure) is determined as the upper edge EU. In the edge detection processing (S350, S360), the upper and lower portions of the processed image displayed in the image frame are referred to as the upper direction and the lower direction, respectively, for convenience. The upper edge EU corresponds to the position of the end of the impeller 1. The upper edge EU corresponds to the first edge of the present invention.
図１４は下エッジ検出処理の説明図である。下エッジ検出処理（Ｓ３６０）は、図１４に示すように、エッジ検出エリアＤＡ内において羽根車の画像ＷＰの端部から下方の羽根車の画像ＷＰの部分であり、端部と平行であり、端部から所定距離離れた任意の横一列の画素列（Ｄ１）を選択する。そしてこの画素列Ｄ１の値を調べる。次いで、図中矢印Ｑで示すように画素列Ｄ１から上部方向に向かって、所定の間隔でＤ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５・・・のように各列毎に、その画素列の値を順次調べる。その結果、画素列の画素の中で白から黒（或いは黒から白）に反転する画素が存在する画素列（図中ではＤ５）を下エッジＥＤとする。すなわち、下エッジＥＤは、羽根の内側部における湯境欠陥の最先端となる部分を含む画素列のことである。尚、下エッジＥＤは本発明の第二のエッジに該当する。 FIG. 14 is an explanatory diagram of the lower edge detection process. As shown in FIG. 14, the lower edge detection process (S360) is a portion of the impeller image WP below from the end of the impeller image WP in the edge detection area DA, and is parallel to the end. An arbitrary horizontal pixel row (D1) that is a predetermined distance away from the end is selected. Then, the value of this pixel column D1 is examined. Then, as indicated by an arrow Q in the figure, the value of the pixel column is sequentially examined for each column like D2, D3, D4, D5,... . As a result, a pixel row (D5 in the drawing) in which pixels that are inverted from white to black (or black to white) among the pixels in the pixel row are defined as the lower edge ED. That is, the lower edge ED is a pixel row that includes a portion that is at the forefront of a hot water defect on the inner side of the blade. The lower edge ED corresponds to the second edge of the present invention.
羽根に湯境欠陥による亀裂等の欠陥が全くない場合には、下エッジＥＤ（第二のエッジ）は上エッジＥＵ（第一のエッジ）と同じ位置に認識されるので、理論的にはエッジ間距離はゼロとなるはずである。但し、識別の際の誤差等を考慮して、エッジ間距離の閾値は所定の値に決められる。 If the blade has no defect such as a crack due to a hot water boundary defect, the lower edge ED (second edge) is recognized at the same position as the upper edge EU (first edge). The distance between them should be zero. However, the threshold for the distance between edges is determined to be a predetermined value in consideration of an error in identification and the like.
画素列の値を調べるための、画素列Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５・・・又はＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５・・・の間隔は、被検査体の大きさや、欠陥の検出精度等に応じて適宜決めることができる。 In order to examine the values of the pixel columns, the intervals between the pixel columns U1, U2, U3, U4, U5... Or D1, D2, D3, D4, D5. It can be determined appropriately according to the accuracy and the like.
エッジ間算出処理（Ｓ３７０）は、上記上エッジ検出処理及び下エッジ検出処理で得られた上エッジＥＵ及び下エッジＥＤ間の距離Ｌｅ（図１４参照）を算出する。 The edge-to-edge calculation process (S370) calculates the distance Le (see FIG. 14) between the upper edge EU and the lower edge ED obtained by the upper edge detection process and the lower edge detection process.
図１０は判定処理のフローチャートである。判定処理（Ｓ４００）では、画像処理工程で算出されたエッジ間距離Ｌｅを予め設定されている閾値と比較する比較処理（Ｓ４１０）を行う。次いで、この比較処理（Ｓ４１０）の結果に基づいて、エッジ間距離Ｌｅが閾値よりも小さい場合は欠陥のない良品であると判定し、エッジ間距離Ｌｅが閾値よりも大きい場合には欠陥のある不良品として判定する、判定処理を行う（Ｓ４２０）。 FIG. 10 is a flowchart of the determination process. In the determination process (S400), a comparison process (S410) is performed in which the inter-edge distance Le calculated in the image processing process is compared with a preset threshold value. Next, based on the result of this comparison processing (S410), when the edge distance Le is smaller than the threshold value, it is determined that the product is defect-free, and when the edge distance Le is larger than the threshold value, there is a defect. A determination process for determining as a defective product is performed (S420).
この判定処理（Ｓ４２０）を行い、羽根車の外観検査は終了する。以上説明した処理は、羽根車の一枚の羽根の一箇所の検査の例である。羽根の枚数や検査箇所に応じて、上記の処理を繰り返す。他の箇所の検査は、検査用カメラ３１〜３４を移動させたり、羽根車を回転させる等して、撮像位置を調整することで、所定の位置を選択できる。例えば、他の羽根の検査を行う場合は、羽根車をサーボモータで回転させステップ送りして撮像を行う。 This determination process (S420) is performed, and the appearance inspection of the impeller is completed. The process described above is an example of an inspection of one place of one blade of an impeller. The above process is repeated according to the number of blades and the inspection location. In the inspection of other places, a predetermined position can be selected by adjusting the imaging position by moving the inspection cameras 31 to 34 or rotating the impeller. For example, when other blades are to be inspected, the impeller is rotated by a servo motor and stepped to perform imaging.
本発明外観検査方法では、羽根車の欠陥を検出するための画像処理方法として、上記のエッジ検出方法を用いた点に大きな特徴がある。エッジ検出方法は、一般的なパターンマッチングによる画像処理方法と比較して、湯境欠陥のような端部から内部に向かって発生する亀裂状の欠陥の検出に極めて優れている。すなわち検査用カメラで撮像した二次元画像において、湯境欠陥は細い線状に表示される。パターンマッチングによる画像処理では、通常、テンプレート画像と被検査体の画像の輪郭を対比する。輪郭形状が顕著に異なる場合は、対比して相違を検出するのは容易である。しかし、湯境欠陥の様な、画像の輪郭の相違が微少であり画像中に黒い線でしか現れない場合には、このような画像をテンプレートと対比しても、黒い線を高い精度で検出するのは極めて困難である。これに対し上記したように本発明において用いたエッジ検出方法によれば、画像中に黒い線として現れる欠陥を高精度で識別できる。 The appearance inspection method according to the present invention is greatly characterized in that the edge detection method is used as an image processing method for detecting a defect of an impeller. The edge detection method is extremely superior in detecting crack-like defects that occur from the end to the inside, such as a bath boundary defect, as compared with an image processing method using general pattern matching. That is, in the two-dimensional image captured by the inspection camera, the hot water defect is displayed in a thin line shape. In image processing by pattern matching, the template image and the contour of the image of the object to be inspected are usually compared. When the contour shapes are significantly different, it is easy to detect the difference. However, if the difference in the image contours, such as a hot water defect, is so small that it appears only as a black line in the image, the black line can be detected with high accuracy even if such an image is compared with the template. It is extremely difficult to do. On the other hand, as described above, according to the edge detection method used in the present invention, defects appearing as black lines in an image can be identified with high accuracy.
上記実施例のエッジ検出方法は、羽根車の画像の端部を間に挟んで相対する上エッジと下エッジからなる二つのエッジを検出するエッジ検出を行う方法について説明したが、本発明では羽根車の画像の上下のエッジ検出のみに限定されず、羽根車の画像の端部を間に挟んで相対する任意の二方向のエッジ検出を行い二つのエッジを用いる方法であればよい。具体的には、撮像した画像中で羽根車の画像の端部を垂直に配置し、エッジ検出を羽根車の画像の端部を間に挟んでこの端部と平行な垂直線として得られる右エッジと左エッジの二つのエッジを検出し、このエッジ間距離を算出するようにエッジ検出処理を行っても良い。 Although the edge detection method of the above-described embodiment has been described with respect to the method of performing edge detection that detects two edges composed of the upper edge and the lower edge that are opposed to each other with the end portion of the image of the impeller interposed therebetween, The method is not limited to the detection of the upper and lower edges of the image of the car, but may be any method that uses two edges by detecting edges in any two directions facing each other with the end portion of the image of the impeller interposed therebetween. Specifically, the edge of the impeller image is arranged vertically in the captured image, and the edge detection is performed as a vertical line parallel to the end with the end of the impeller image in between. The edge detection process may be performed so that two edges of the edge and the left edge are detected and the distance between the edges is calculated.
１ 羽根車
２ 軸部材
３ ねじれ羽根
４ ワークボルト部
５ シャフト保持部
１０ 外観検査装置
２０ ワーク保持手段
２１ 回動機構部
２２ 支持部
２４ チャック部
２５ サーボモータ
２６ ホルダ部
３０ 撮像手段
３１ 上下面検査用カメラ
３２ 側面検査用カメラ
３３ 側面検査用カメラ
３４ 側面検査用カメラ
４０ 照明手段
５０ ワーク検知センサ
６０ 制御装置
６１ 画像処理演算装置
６２ 機構部制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Impeller 2 Shaft member 3 Torsion blade 4 Work bolt part 5 Shaft holding part 10 Appearance inspection apparatus 20 Work holding means 21 Rotating mechanism part 22 Support part 24 Chuck part 25 Servo motor 26 Holder part
30 Imaging means 31 Upper and lower surface inspection camera 32 Side surface inspection camera 33 Side surface inspection camera 34 Side surface inspection camera 40 Illumination means 50 Work detection sensor 60 Control device 61 Image processing arithmetic device 62 Mechanism part control device
Claims (6)
前記羽根車を保持するための保持手段と、
羽根車の外観を撮像して画像情報を得るための撮像手段と、
撮像して得られた画像情報を二値化し、得られた二値化した画像情報を用いて相対する二方向からそれぞれエッジ検出を行い第一のエッジ及び第二のエッジを検出し、得られた二つのエッジのエッジ間距離を算出するための画像処理手段と、前記エッジ間距離を予め設定された閾値と比較して合否を判定する判定手段と、を備えていることを特徴とする外観検査装置。 An inspection device used for appearance inspection of an impeller provided with a plurality of blades around a shaft member,
Holding means for holding the impeller;
Imaging means for capturing the image of the impeller and obtaining image information;
Obtained by binarizing the image information obtained by imaging and detecting the first edge and the second edge by performing edge detection from the two opposite directions using the obtained binarized image information. And an image processing means for calculating the distance between the two edges, and a determination means for comparing the edge distance with a preset threshold value to determine pass / fail. Inspection device.
羽根車の外観を撮像して画像情報を得る撮像処理と、
撮像して得られた画像情報を二値化し、得られた二値化した画像情報を用いて相対する二方向からそれぞれエッジ検出を行い第一のエッジ及び第二のエッジを検出し、得られた二つのエッジのエッジ間距離を算出する画像処理と、
前記エッジ間距離を予め設定された閾値と比較して合否を判定する判定処理とを順次行うことを特徴とする外観検査方法。 An inspection method used for an appearance inspection of an impeller provided with a plurality of blades around a shaft member,
An imaging process for capturing the image of the impeller and obtaining image information;
Obtained by binarizing the image information obtained by imaging and detecting the first edge and the second edge by performing edge detection from the two opposite directions using the obtained binarized image information. Image processing for calculating the distance between two edges,
A visual inspection method characterized by sequentially performing a determination process for determining pass / fail by comparing the distance between edges with a preset threshold value.
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