JP5050994B2 - Stator coil shape inspection method and shape inspection apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載される車両駆動用モータを構成するステータコイルに好適に用いられるステータコイルの形状検査方法および形状検査装置に関する。 The present invention relates to a stator coil shape inspection method and a shape inspection apparatus suitably used for a stator coil that constitutes a vehicle drive motor mounted on, for example, a hybrid vehicle or an electric vehicle.
例えば自動車等に搭載されるモータとして、ステータコア（固定子鉄心）に複数のコイルが巻き付けられたものであるステータコイルが、アルミ製等のケースによって覆われる構成を有するものがある。具体的には、ステータコイルを構成するステータコアは、例えば円環状の外形を有するとともに、その内側に複数のティース（内歯）を有する。このステータコアに対し、コイルが、隣り合うティース間に形成されるスロットに挿入され、ティースに巻き付けられる。例えば三相モータの場合、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、およびＷ相コイルが備えられ、これら各相のコイルが所定のスロットに挿入されてティースに巻き付けられる。このようにして構成されるステータコイルにおいては、ステータコアの上下（表裏）に、コイル部分であるコイルエンドが形成される。そして、このコイルエンドの部分が、ケースによって覆われることとなる。 For example, as a motor mounted on an automobile or the like, there is a motor having a configuration in which a stator coil having a plurality of coils wound around a stator core (stator core) is covered with a case made of aluminum or the like. Specifically, the stator core constituting the stator coil has, for example, an annular outer shape and a plurality of teeth (inner teeth) on the inner side. A coil is inserted into a slot formed between adjacent teeth and wound around the stator core. For example, in the case of a three-phase motor, a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil are provided, and these phase coils are inserted into predetermined slots and wound around teeth. In the stator coil configured as described above, coil ends, which are coil portions, are formed on the top and bottom (front and back) of the stator core. And the part of this coil end will be covered with a case.
このような構成を備えるモータにおいては、ステータコイルのコイルエンドの部分とそれを覆うケースとの間の絶縁を確保する等の観点から、ステータコイルについて、そのコイルエンドの部分の形状の検査が行われる場合がある。すなわち、かかる検査においては、所定の形状を有するケースに対するコイルエンドの形状（外形）が、ケース−コイルエンド間の絶縁に必要な間隔が確保されるような形状であるか否かの判定が行われる。コイルエンドの形状の検査に関する技術文献として、例えば、特許文献１および特許文献２が挙げられる。
In a motor having such a configuration, the shape of the coil end portion of the stator coil is inspected from the viewpoint of ensuring insulation between the coil end portion of the stator coil and the case covering the stator coil. May be. That is, in such an inspection, it is determined whether or not the shape (outer shape) of the coil end with respect to the case having a predetermined shape is a shape that secures an interval necessary for insulation between the case and the coil end. Is called. For example,
特許文献１には、ステータコイルにおけるコイルエンドの部分（コイルエンド部）の拡張成形後におけるコイルエンド部の成形形状の良否を検査するための技術が開示されている。具体的には、コイルエンド部について取得された画像データに基づき、そのコイルエンド部のプロファイル（輪郭）が抽出される。そして、抽出されたコイルエンド部のプロファイルが、基準となるコイルエンド部のプロファイルと比較され、その比較結果に基づいて、コイルエンド部の成形形状の良否が判定される。基準となるコイルエンド部のプロファイルは、コイル（モータコイル）の挿入性およびコイル（相）間の絶縁性が確保される理想的な形状に基づいて求められる。ここで、そのようなコイルエンド部についての理想的な形状は、実際のステータコイルの形状測定によって得られると考えられる。
確かに、特許文献１の技術によれば、ステータコアのスロットに対するコイルの挿入性およびコイル（相）間の絶縁品質が確保されると考えられる。しかし、特許文献１の検査は、拡張成形後におけるコイルエンド部の形状についてのものである。ここで、拡張成形とは、各相のコイルがステータコアに対して複数回に分けて挿入されるに際し、コイルの挿入性の向上等のために行われる成形であり、既に挿入されているコイルによるコイルエンド部がステータコアの外周側に押し広げられるような成形である。
Certainly, according to the technique of
このため、特許文献１の技術では、前述したようなコイルエンドとケースとの間の絶縁についての品質保証は困難であると考えられる。すなわち、コイルエンドを覆うケースは、ステータコアに対して全相のコイルが挿入された後、例えば成形型によるコイルエンドの圧縮成形等が行われた状態で、ステータコイルに対して取り付けられる。したがって、特許文献１のように各相のコイルについての拡張成形後の形状検査の手法では、コイルエンドとケースとの間の絶縁保証に必要となるコイルエンドの形状検査、つまり全相のコイルがステータコアに挿入され圧縮成形等を受けた状態のコイルエンドの三次元的な形状検査に対応することが困難であると考えられる。
For this reason, with the technology of
この点、特許文献２に開示されている技術は、コイルエンドとケースとの間の絶縁品質を確保するためのコイルエンドの形状検査についてのものである。具体的には、コイルエンドの設計上の最大外形に対して所定の間隔をもって形成される内面を備える板状ゲージが用いられる。特許文献２には、板状ゲージが、内面がコイルエンドに被さった状態で、ステータコイルの周方向に回転可能かつ高さ方向（回転軸方向）にスライド可能に設けられる構成が開示されている。かかる構成において、板状ゲージの、周方向の回転および高さ方向のスライドが、コイルエンドにおいて周方向で部分的に異なる外形に対応して行われる。そして、板状ゲージが、ステータコイルに対して移動させられながら、板状ゲージの内面に対するコイルエンドの接触の有無に基づき、コイルエンドの形状不良が検査される。
In this regard, the technique disclosed in
しかし、特許文献２の検査においては、コイルエンドの形状についての良品・不良品の判定、つまりコイルエンドの板状ゲージの内面に対する接触の有無の確認が、目視により行われる。すなわち、特許文献２の検査では、目視による検査の補助的役割として、前記のとおり回転可能かつスライド可能に設けられる板状ゲージが用いられ、最終的なコイルエンドの形状の良否判定は、人（目視）に委ねられている。このため、不良品の見逃しが発生するおそれがあり、誤判定が発生しやすい。また、不良品の定量化が困難であるということもいえる。
However, in the inspection of
一方で、物体の三次元形状計測の技術として、光切断法と呼ばれるものがある。かかる技術においては、測定対象物に対して、レーザ光等によるスリット状の光（以下「スリット光」という。）が照射される。スリット光が照射された測定対象物の表面には、その断面形状に応じて光切断線（反射光の輝線）が形成される。この測定対象物の表面に形成された光切断線は、カメラ等の撮像手段によって受光され撮像される。この撮像された光切断線に基づいて、三角測量の原理が用いられて測定対象物の表面上（光切断線上）の各点の三次元座標が計測される。こうした計測が、スリット光が測定対象物に対して走査（スキャニング）されながら行われることで、測定対象物の三次元形状が計測される。 On the other hand, as a technique for measuring the three-dimensional shape of an object, there is one called an optical cutting method. In such a technique, a measurement object is irradiated with slit-shaped light (hereinafter referred to as “slit light”) by laser light or the like. A light cutting line (bright line of reflected light) is formed on the surface of the measurement object irradiated with the slit light according to the cross-sectional shape thereof. The light cutting line formed on the surface of the measurement object is received and imaged by an imaging means such as a camera. Based on the imaged light cutting line, the principle of triangulation is used to measure the three-dimensional coordinates of each point on the surface of the measurement object (on the light cutting line). Such measurement is performed while the slit light is scanned (scanned) with respect to the measurement object, whereby the three-dimensional shape of the measurement object is measured.
しかし、全相のコイルがステータコアに挿入され圧縮成形等を受けた状態のコイルエンドは、複雑形状でありかつ光沢部分である。つまり、コイルエンドは、コイルを束ねるための糸やコイル（相）間の絶縁のためにコイル（相）間に介挿される紙等を有することから、複雑形状となる。また、コイルエンドを形成するコイルは光沢物であることから、コイルエンドは光沢部分となる。このため、前記のような光切断法による形状の光学計測では、光の多重反射等によるノイズ（偽の計測点）が高い頻度で発生することとなる。このような光の多重反射等によるノイズは、光切断法による三次元形状計測における計測精度を低下させる原因となるが、これらのノイズの全除去は現状の技術では困難である。 However, the coil end in a state where the coils of all phases are inserted into the stator core and subjected to compression molding or the like has a complicated shape and a glossy portion. That is, the coil end has a complicated shape because it includes a thread for bundling the coils, a paper inserted between the coils (phases) for insulation between the coils (phases), and the like. Moreover, since the coil which forms a coil end is a glossy thing, a coil end becomes a glossy part. For this reason, in the optical measurement of the shape by the light cutting method as described above, noise (false measurement point) due to multiple reflection of light or the like is frequently generated. Such noise due to multiple reflections of light causes a reduction in measurement accuracy in three-dimensional shape measurement by the light cutting method, but it is difficult to completely remove these noises with the current technology.
すなわち、光切断法を用いたステータコイルの形状検査において十分な検査精度を得るための条件としては、良品とされる実際のワークが有する良品形状が比較対象として用いられて良否判定が行われる場合、その比較対象となる良品形状が常に一定であり、かつ、ステータコイルの形状がノイズのない状態で計測されることが必要とされる。しかし、現状では、光切断法を用いたステータコイルの形状検査において、前記のような条件を満たすことは困難である。 That is, as a condition for obtaining sufficient inspection accuracy in the shape inspection of the stator coil using the optical cutting method, a non-defective product shape that is used as a comparison object is used for a non-defective product shape. It is required that the non-defective product shape to be compared is always constant and the shape of the stator coil is measured without noise. However, at present, it is difficult to satisfy the above-described conditions in the shape inspection of the stator coil using the optical cutting method.
また、比較対象となる良品形状を得るための良品のワークについても、個々が有するコイルエンドの形状はワークごとに異なるため、良品形状のパターンが無数に存在することとなる。このため、光切断法を用いたステータコイルの形状検査において、検査対象となるワークと、実際のワークから得られる良品形状との比較は、極めて困難である。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、光の多重反射等により生じるノイズ等に起因する検査精度の低下を招くことなく、光切断法による計測を用いることができ、コイルエンドの形状について、ケースに対する絶縁不良につながる形状不良の有無を、非破壊（非接触）・自動・高速で精度良く検査することが可能となるステータコイルの形状検査方法および形状検査装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the problem to be solved is optical cutting without causing a decrease in inspection accuracy due to noise caused by multiple reflection of light or the like. Measurement of the stator coil that can be used to accurately and accurately inspect the shape of the coil end for non-destructive (non-contact), automatic, and high-speed inspection of the shape of the coil end that leads to poor insulation against the case The object is to provide a shape inspection method and a shape inspection device.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
すなわち、請求項１においては、ステータコアとこれに巻き付けられるコイルによって形成されるコイルエンドとを有するステータコイルを検査対象物とし、対象物体にスリット光を照射することで得られる反射光の撮像画像である二次元画像を取得する光切断法を用い、前記ステータコイルに対する前記スリット光の走査位置を連続的に変化させることで前記ステータコイルの各部について取得した前記二次元画像に基づき、前記コイルエンドの部分の形状の良否判定を行うステータコイルの形状検査方法であって、前記二次元画像の取得に適した表面処理が施され、前記コイルエンドの部分の外形形状について良品として許容される最大外形形状を有する部分である限界形状部を備える基準ワークを用い、前記対象物体を前記基準ワークとする前記光切断法により取得した、前記限界形状部の表面に形成される光切断線を捉えた前記二次元画像における計測点の集合である基準計測点群に基づき、前記良否判定における判定基準となる基準データを作成し、前記対象物体を前記ステータコイルとする前記光切断法により取得した、前記コイルエンドの部分の表面に形成される光切断線を捉えた前記二次元画像における計測点である実計測点を、前記基準データと比較することにより、前記良否判定を行うものである。
That is, in
請求項２においては、請求項１に記載のステータコイルの形状検査方法において、前記基準データを、前記二次元画像において前記基準計測点群を構成する計測点が複数含まれるように区画される複数の所定の領域それぞれについて、該所定の領域に含まれる計測点の平均的な座標位置である基準点を算出し、隣り合う前記基準点間を直線または曲線で結ぶことにより、前記二次元画像における境界線データとして作成するものである。 According to a second aspect of the present invention, in the stator coil shape inspection method according to the first aspect, the reference data is divided so as to include a plurality of measurement points constituting the reference measurement point group in the two-dimensional image. For each of the predetermined regions, a reference point that is an average coordinate position of the measurement points included in the predetermined region is calculated, and the adjacent reference points are connected by a straight line or a curve, so that the two-dimensional image It is created as boundary data.
請求項３においては、請求項１または請求項２に記載のステータコイルの形状検査方法において、前記実計測点のうち、前記基準データよりも、前記二次元画像における前記限界形状部に対応する領域に対する外側に位置する前記実計測点を判定対象として、判定対象の前記実計測点が、隣り合う前記実計測点間の距離が、予め設定される所定の点間距離以下であり、かつ、前記実計測点の前記二次元画像における所定の座標方向についての連続性が確保される距離が、前記コイルの径に基づいて予め設定される所定の連続距離以上である前記実計測点の集合であるコイル形状計測点群を構成するものであるか否かの判定である点間ノイズ判定を行い、該点間ノイズ判定により、前記コイル形状計測点群を構成するものでないと判定された前記実計測点を、前記良否判定における前記基準データに対する比較対象から除外するものである。
In the stator coil shape inspection method according to
請求項４においては、請求項３に記載のステータコイルの形状検査方法において、前記基準データを、前記外側に対する内側方向に、前記コイルの径に基づいて予め設定されるオフセット距離だけオフセットさせ、オフセット後の前記基準データであるオフセット基準データよりも前記外側に位置する前記実計測点を判定対象として行われる前記点間ノイズ判定により、前記コイル形状計測点群を構成するものと判定された前記実計測点のうち、前記コイル形状計測点群を構成する前記実計測点の前記オフセット基準データに対する前記外側方向の最長距離が、前記オフセット距離よりも長い前記コイル形状計測点群を構成する前記実計測点を、前記比較対象から除外しない補正であるオフセット補正を行うものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the stator coil shape inspection method according to the third aspect, the reference data is offset in an inward direction with respect to the outer side by an offset distance set in advance based on the diameter of the coil. The actual measurement points determined to constitute the coil shape measurement point group by the inter-point noise determination performed with the actual measurement points located outside the offset reference data as the later reference data as determination targets. Among the measurement points, the actual measurement that constitutes the coil shape measurement point group in which the longest distance in the outer direction with respect to the offset reference data of the actual measurement point that constitutes the coil shape measurement point group is longer than the offset distance. Offset correction, which is correction that does not exclude points from the comparison target, is performed.
請求項５においては、請求項３または請求項４に記載のステータコイルの形状検査方法において、前記点間ノイズ判定により、前記コイル形状計測点群を構成するものであると判定された前記実計測点が存在する場合、前記コイル形状計測点群が存在する前記二次元画像が取得された前記スリット光の走査位置の次の走査位置にて取得された前記二次元画像に、前記コイル形状計測点群に対して、所定の対応関係を有する前記実計測点の集合である次断面コイル形状計測点群が存在するか否かの判定であって、前記所定の対応関係は、前記コイル形状計測点群および前記次断面コイル形状計測点群それぞれについて、各計測点群を構成する前記実計測点の前記二次元画像における中心的な座標位置として算出される中心座標点の、前記二次元画像における相対的な距離について、前記二次元画像における第一の座標軸方向の距離が、前記走査位置の変化方向であって前記二次元画像の座標平面に対して近似的に直交する座標軸方向についての前記走査位置の間隔である断面間隔に基づいて予め設定される第一の許容範囲内であり、かつ、前記二次元画像における前記第一の座標軸方向に直交する第二の座標方向の距離が、前記断面間隔および前記コイルの径に基づいて予め設定される第二の許容範囲内であることである面間ノイズ判定を行い、該面間ノイズ判定により、前記次断面コイル形状計測点群が存在しないと判定された場合、前記コイル形状計測点群を構成する前記実計測点を、前記比較対象から除外するものである。
According to
請求項６においては、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のステータコイルの形状検査方法において、前記実計測点のうち、前記基準データよりも、前記二次元画像における前記限界形状部に対応する領域に対する外側に位置する前記実計測点を判定対象として、前記スリット光の基点の位置、前記コイルエンドの部分の表面に形成される光切断線の位置、および前記二次元画像として撮像される前記反射光の先端点の位置に基づいて設定される領域であって、前記スリット光の走査位置の変化による前記光切断線の位置の変化にともなって累積される空白領域を用いて、前記実計測点が、前記空白領域に含まれるか否かの判定である領域ノイズ判定を行い、該領域ノイズ判定により、前記空白領域に含まれると判定された前記実計測点を、前記良否判定における前記基準データに対する比較対象から除外するものである。
In the stator coil shape inspection method according to any one of
請求項７においては、ステータコアとこれに巻き付けられるコイルによって形成されるコイルエンドとを有するステータコイルを検査対象物とし、対象物体にスリット光を照射することで得られる反射光の撮像画像である二次元画像を取得する光切断法を用い、前記ステータコイルに対する前記スリット光の走査位置を連続的に変化させることで前記ステータコイルの各部について取得した前記二次元画像に基づき、前記コイルエンドの部分の形状の良否判定を行うステータコイルの形状検査装置であって、前記スリット光を照射する照射手段と、前記反射光を撮像する撮像手段と、前記二次元画像を取得し、前記良否判定を行う演算手段とを備え、前記演算手段は、前記対象物体を、前記二次元画像の取得に適した表面処理が施され、前記コイルエンドの部分の外形形状について良品として許容される最大外形形状を有する部分である限界形状部を備える基準ワークとする前記光切断法により取得された、前記限界形状部の表面に形成される光切断線を捉えた前記二次元画像における計測点の集合である基準計測点群に基づき、前記良否判定における判定基準となる基準データを作成する基準データ作成部と、前記対象物体を前記ステータコイルとする前記光切断法により取得された、前記コイルエンドの部分の表面に形成される光切断線を捉えた前記二次元画像における計測点である実計測点を、前記基準データ作成部により作成された前記基準データと比較することにより、前記良否判定を行う良否判定部と、前記実計測点のうち、前記基準データよりも、前記二次元画像における前記限界形状部に対応する領域に対する外側に位置する前記実計測点を判定対象として、判定対象の前記実計測点が、隣り合う前記実計測点間の距離が、予め設定される所定の点間距離以下であり、かつ、前記実計測点の前記二次元画像における所定の座標方向についての連続性が確保される距離が、前記コイルの径に基づいて予め設定される所定の連続距離以上である前記実計測点の集合であるコイル形状計測点群を構成するものであるか否かの判定である点間ノイズ判定を行う点間ノイズ判定部と、を有し、前記良否判定部は、前記点間ノイズ判定部により行われた前記点間ノイズ判定により、前記コイル形状計測点群を構成するものでないと判定された前記実計測点を、前記良否判定における前記基準データに対する比較対象から除外する、ものである。
In
請求項８においては、請求項７に記載のステータコイルの形状検査装置において、前記基準データ作成部は、前記基準データを、前記二次元画像において前記基準計測点群を構成する計測点が複数含まれるように区画される複数の所定の領域それぞれについて、該所定の領域に含まれる計測点の平均的な座標位置である基準点を算出し、隣り合う前記基準点間を直線または曲線で結ぶことにより、前記二次元画像における境界線データとして作成する、ものである。
The stator coil shape inspection apparatus according to
請求項９においては、請求項７または請求項８に記載のステータコイルの形状検査装置において、前記演算手段は、前記基準データを、前記外側に対する内側方向に、前記コイルの径に基づいて予め設定されるオフセット距離だけオフセットさせ、オフセット後の前記基準データであるオフセット基準データよりも前記外側に位置する前記実計測点を判定対象として前記点間ノイズ判定部により行われる前記点間ノイズ判定により、前記コイル形状計測点群を構成するものと判定された前記実計測点のうち、前記コイル形状計測点群を構成する前記実計測点の前記オフセット基準データに対する前記外側方向の最長距離が、前記オフセット距離よりも長い前記コイル形状計測点群を構成する前記実計測点を、前記比較対象から除外しない補正であるオフセット補正を行うオフセット補正部をさらに有する、ものである。 In a ninth aspect of the present invention, in the shape inspection apparatus for a stator coil according to the seventh or eighth aspect , the calculation means presets the reference data in an inner direction with respect to the outer side based on the diameter of the coil. Offset by the offset distance, and by the point-to-point noise determination performed by the point-to-point noise determination unit with the actual measurement point located outside the offset reference data being the reference data after the offset as a determination target, Of the actual measurement points determined to constitute the coil shape measurement point group, the longest distance in the outer direction with respect to the offset reference data of the actual measurement point constituting the coil shape measurement point group is the offset. Correction not to exclude the actual measurement points constituting the coil shape measurement point group longer than the distance from the comparison target Further comprising an offset correction unit that performs certain offset correction is intended.
請求項１０においては、請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載のステータコイルの形状検査装置において、前記演算手段は、前記点間ノイズ判定部により行われた前記点間ノイズ判定により、前記コイル形状計測点群を構成するものであると判定された前記実計測点が存在する場合、前記コイル形状計測点群が存在する前記二次元画像が取得された前記スリット光の走査位置の次の走査位置にて取得された前記二次元画像に、前記コイル形状計測点群に対して、所定の対応関係を有する前記実計測点の集合である次断面コイル形状計測点群が存在するか否かの判定であって、前記所定の対応関係は、前記コイル形状計測点群および前記次断面コイル形状計測点群それぞれについて、各計測点群を構成する前記実計測点の前記二次元画像における中心的な座標位置として算出される中心座標点の、前記二次元画像における相対的な距離について、前記二次元画像における第一の座標軸方向の距離が、前記走査位置の変化方向であって前記二次元画像の座標平面に対して近似的に直交する座標軸方向についての前記走査位置の間隔である断面間隔に基づいて予め設定される第一の許容範囲内であり、かつ、前記二次元画像における前記第一の座標軸方向に直交する第二の座標方向の距離が、前記断面間隔および前記コイルの径に基づいて予め設定される第二の許容範囲内であることである面間ノイズ判定を行う面間ノイズ判定部をさらに有し、前記良否判定部は、前記面間ノイズ判定部により行われた前記面間ノイズ判定により、前記次断面コイル形状計測点群が存在しないと判定された場合、前記コイル形状計測点群を構成する前記実計測点を、前記比較対象から除外する、ものである。 In a tenth aspect of the present invention, in the stator coil shape inspection apparatus according to any one of the seventh to ninth aspects, the calculation means is configured to perform the inter-point noise determination performed by the inter-point noise determination unit. When there is the actual measurement point determined to constitute the coil shape measurement point group, the scanning position of the slit light from which the two-dimensional image in which the coil shape measurement point group exists is acquired. Does the two-dimensional image acquired at the next scanning position include a next-section coil shape measurement point group that is a set of the actual measurement points having a predetermined correspondence with the coil shape measurement point group? Whether or not the predetermined correspondence relationship is determined in the two-dimensional image of the actual measurement points constituting each measurement point group for each of the coil shape measurement point group and the next-section coil shape measurement point group. With respect to the relative distance in the two-dimensional image of the central coordinate point calculated as the central coordinate position, the distance in the first coordinate axis direction in the two-dimensional image is the change direction of the scanning position, and It is within a first allowable range set in advance based on a cross-sectional interval that is an interval of the scanning position in the coordinate axis direction approximately orthogonal to the coordinate plane of the two-dimensional image, and in the two-dimensional image The inter-plane noise determination is performed such that the distance in the second coordinate direction orthogonal to the first coordinate axis direction is within a second allowable range set in advance based on the cross-sectional interval and the diameter of the coil. An inter-surface noise determination unit is further included, and the pass / fail determination unit determines that the next-section coil shape measurement point group does not exist by the inter-surface noise determination performed by the inter-surface noise determination unit. If it, the actual measurement points constituting the coil shape measurement point cloud, excluded from the comparison, those.
請求項１１においては、請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載のステータコイルの形状検査装置において、前記演算手段は、前記実計測点のうち、前記基準データよりも、前記二次元画像における前記限界形状部に対応する領域に対する外側に位置する前記実計測点を判定対象として、前記スリット光の基点の位置、前記コイルエンドの部分の表面に形成される光切断線の位置、および前記二次元画像として撮像される前記反射光の先端点の位置に基づいて設定される領域であって、前記スリット光の走査位置の変化による前記光切断線の位置の変化にともなって累積される空白領域を用いて、前記実計測点が、前記空白領域に含まれるか否かの判定である領域ノイズ判定を行う領域ノイズ判定部をさらに有し、前記良否判定部は、前記領域ノイズ判定部により行われた前記領域ノイズ判定により、前記空白領域に含まれると判定された前記実計測点を、前記良否判定における前記基準データに対する比較対象から除外する、ものである。 In the eleventh aspect of the present invention, in the stator coil shape inspection apparatus according to any one of the seventh to tenth aspects, the calculation means is more preferably the two-dimensional than the reference data, among the actual measurement points. With the actual measurement point located outside the region corresponding to the limit shape portion in the image as a determination target, the position of the base point of the slit light, the position of the optical cutting line formed on the surface of the coil end portion, and An area set based on the position of the front end point of the reflected light captured as the two-dimensional image, and is accumulated along with the change in the position of the light cutting line due to the change in the scanning position of the slit light. An area noise determination unit that performs area noise determination using a blank area to determine whether or not the actual measurement point is included in the blank area. By the area noise judgment made by the region noise determination section, the actual measurement point is determined to be included in the blank area is excluded from the comparison target with respect to the reference data in the quality determination, those.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。すなわち、本発明によれば、光の多重反射等により生じるノイズ等に起因する検査精度の低下を招くことなく、光切断法による形状計測を用いることができ、コイルエンドの形状について、ケースに対する絶縁不良につながる形状不良の有無を、非破壊（非接触）・自動・高速で精度良く検査することが可能となる。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained. That is, according to the present invention, it is possible to use the shape measurement by the light cutting method without causing a decrease in inspection accuracy due to noise or the like caused by multiple reflection of light, and the shape of the coil end is insulated from the case. It is possible to accurately inspect the presence or absence of a shape defect leading to a defect with non-destructive (non-contact), automatic, and high speed.
本発明は、モータを構成するステータコイルの形状検査において、コイルエンドの部分の形状の良否判定を行うに際し、光切断法を用いるとともに、判定基準（比較の対象）として、良品形状を有する実際のワークではなく、所定の形状等を有する判定基準用のワークである基準ワークを用いるものである。そして、光切断法において生じる光の多重反射によるノイズの、検査精度への影響を低減しようとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。 In the shape inspection of the stator coil constituting the motor, the present invention uses an optical cutting method to determine whether the shape of the coil end portion is good or not, and has an actual shape having a good shape as a determination criterion (a comparison target). Instead of a workpiece, a reference workpiece which is a workpiece for a determination standard having a predetermined shape or the like is used. Then, it is intended to reduce the influence of noise caused by multiple reflection of light generated in the light cutting method on the inspection accuracy. Embodiments of the present invention will be described below.
図１および図２に示すように、本実施形態に係るステータコイルの形状検査装置（以下単に「形状検査装置」という。）１は、ステータコイル１０を検査対象物（ワーク）とする。ステータコイル１０は、ステータコア１０ａとこれに巻き付けられるコイルによって形成されるコイルエンド１０ｂとを有する。ステータコイル１０は、全体として略円環形状を有する。本実施形態のステータコイル１０は、自動車等に搭載される車両駆動用の三相モータを構成するものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, a stator coil shape inspection apparatus (hereinafter simply referred to as “shape inspection apparatus”) 1 according to the present embodiment uses a
ステータコア１０ａは、円環状の外形を有するとともに、その内側に複数のティース（内歯）を有する。このステータコア１０ａに対し、コイルが、隣り合うティース間に形成されるスロットに挿入され、ティースに巻き付けられる。本実施形態のステータコイル１０は、前記のとおり三相モータを構成するものであるため、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、およびＷ相コイルが備えられ、これら各相のコイルが所定のスロットに挿入されてティースに巻き付けられる。このようにして構成されるステータコイル１０においては、ステータコア１０ａの上下（表裏）に、コイル部分であるコイルエンド１０ｂが形成される（図２参照）。そして、ステータコイル１０において、そのコイルエンド１０ｂの部分がケース（図示略）によって覆われることにより、モータが構成される。
The
形状検査装置１は、前記のような構成を備えるモータにおいて、ステータコイル１０のコイルエンド１０ｂの部分とそれを覆うケースとの間の絶縁を確保する等の観点から、ステータコイル１０について、そのコイルエンド１０ｂの部分の形状の検査を行う。すなわち、形状検査装置１は、所定の形状を有するケースに対するコイルエンド１０ｂの形状（外形）が、ケースとコイルエンド１０ｂとの間の絶縁に必要な間隔が確保されるような形状であるか否かの判定（良否判定）を行う。
In the motor having the above-described configuration, the
形状検査装置１は、ステータコイル１０のコイルエンド１０ｂの形状の良否判定に際し、対象物体にスリット光１１を照射することで得られる反射光の撮像画像である二次元画像を取得する光切断法を用いる。したがって、形状検査装置１は、光切断法を行うための装置構成を備える。
The
すなわち、図１に示すように、本実施形態に係る形状検査装置１は、照射手段としてのレーザ投光部２と、撮像手段としてのカメラ３と、演算手段としての演算制御部５を含む制御装置４とを備える。
That is, as shown in FIG. 1, the
レーザ投光部２は、ステータコイル１０に対してスリット光１１を照射する。レーザ投光部２は、例えば赤外半導体レーザ等のレーザ光の光源であるレーザ発信器やシリンドリカルレンズ（円筒レンズ）等を有するレーザ出力ユニットとして構成される。すなわち、レーザ投光部２においては、レーザ発信器から発射されたレーザ光が、シリンドリカルレンズ（図示略）を透過することでスリット光（レーザシート）１１に変換される。そして、レーザ投光部２から投光されるスリット光１１が、ステータコイル１０に照射される。レーザ投光部２からのスリット光１１が照射されたステータコイル１０の表面には、その断面形状に応じて光切断線（反射光の輝線）１２が形成される。
The
カメラ３は、レーザ投光部２によってステータコイル１０にスリット光１１が照射されることで得られる反射光を撮像する。つまり、カメラ３は、レーザ投光部２によって照射されるスリット光１１によりステータコイル１０の表面に形成される光切断線１２を撮像する。カメラ３は、光切断線１２、つまりステータコイル１０の表面にて反射するレーザ光（反射光）を受光する受光センサであり、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子により構成される。そして、カメラ３は、ステータコイル１０の表面に形成される光切断線１２を受光して撮像することにより、光切断線１２についての画像（以下「スリット画像」ともいう。）を、撮像素子の撮像面において二次元画像１３（図３参照）として取得する。カメラ３は、撮像面に対する光切断線１２の結像に際してステータコイル１０の表面からの反射光を受ける受光レンズ（図示略）を有する。
The
また、カメラ３は、レーザ投光部２からのスリット光１１の照射方向（投光軸方向）に対して光軸（受光軸）が所定角度ずらされた状態で配置される。カメラ３により撮像された光切断線１２についての画像データは、制御装置４に送られる。
The
制御装置４に備えられる演算制御部５は、カメラ３によって撮像された光切断線１２を含む二次元画像１３から光切断線１２上の各点の三次元座標を計測する。すなわち、演算制御部５は、カメラ３によって撮像された二次元画像１３の画像データに基づいて、レーザ投光部２の位置や、受光レンズのレンズ中心の位置や、ステータコイル１０の表面からの反射光のカメラ３に対する入射角度等から、三角測量の原理により、ステータコイル１０の表面における光切断線１２上の各点（照射点）についての三次元座標を計測する。つまり、この光切断線１２上の各点の三次元座標が、演算制御部５による計測データ（コイルエンド１０ｂの断面形状に対応する位置データ）となる。一つの光切断線１２についての計測データにより、コイルエンド１０ｂの輪郭線が計測されることとなる。
The
そして、演算制御部５は、ステータコイル１０にスリット光１１を照射することで得られる反射光の撮像画像である二次元画像１３を取得し、この二次元画像１３に基づいて、コイルエンド１０ｂの形状の良否判定（以下「形状良否判定」ともいう。）を行う。すなわち、演算制御部５は、後述するように形状良否判定に際して予め設定される判定基準としてのデータ（基準データ）を、検査対象物であるステータコイル１０についての計測データの比較対象とし、これらの比較によって形状良否判定を行う。かかる形状良否判定により、ステータコイル１０について良品であるか不良品であるかの判定が行われる。
Then, the
ステータコイル１０に照射されるスリット光１１の位置は、走査（スキャニング）され所定間隔ごとに更新される。これにより、ステータコイル１０に対するスリット光１１の各走査位置（照射位置）に対応する光切断線１２を含む二次元画像１３が得られる。つまり、演算制御部５は、ステータコイル１０に対するスリット光１１の各走査位置（照射位置）における計測データを連続的に求める。
The position of the
ステータコイル１０に対するスリット光１１の走査に際し、本実施形態の形状検査装置１は、次のような構成を備える。図１に示すように、本実施形態の形状検査装置１においては、レーザ投光部２とカメラ３とが、互いに所定の位置関係となる状態で、ケース６内に収容される。すなわち、レーザ投光部２およびカメラ３は、ケース６内に収容されることで、一体的なユニットである光切断スキャナ７として構成される。
When scanning the
図２に示すように、本実施形態の形状検査装置１は、四つの光切断スキャナ７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）を備える。これら四つの光切断スキャナ７は、ステータコイル１０においてステータコア１０ａを介して上下（図２における上下、以下同じ。）に形成されるコイルエンド１０ｂそれぞれに対して二つずつ設けられる。また、上下それぞれのコイルエンド１０ｂに対して設けられる二つの光切断スキャナ７は、略円環形状となるコイルエンド１０ｂに対して、一方の光切断スキャナ７が外側から、他方の光切断スキャナ７が内側からスリット光１１を照射する。
As shown in FIG. 2, the
具体的には、本実施形態の形状検査装置１は、図２に示すように、四つの光切断スキャナ７として、上側のコイルエンド１０ｂに対して外側斜め上方からスリット光１１を照射する光切断スキャナ７ａと、同じく上側のコイルエンド１０ｂに対して内側斜め上方からスリット光１１を照射する光切断スキャナ７ｂと、下側のコイルエンド１０ｂに対して外側斜め下方からスリット光１１を照射する光切断スキャナ７ｃと、同じく下側のコイルエンド１０ｂに対して内側斜め下方からスリット光１１を照射する光切断スキャナ７ｄとを備える。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
これら四つの光切断スキャナ７によって照射されるスリット光１１は、全体として略円環形状を有するステータコイル１０に対して、そのステータコイル１０の円周方向が走査方向とされる。本実施形態では、ステータコイル１０と光切断スキャナ７との関係において、ステータコイル１０がその略円環形状における中心軸方向を回転軸方向として回転することにより、スリット光１１がステータコイル１０に対して走査される。ステータコイル１０に対してスリット光１１が照射される部分は、少なくとも形状良否判定が行われるコイルエンド１０ｂの部分を含む部分となる。したがって、四つの光切断スキャナ７によってステータコイル１０に対してスリット光１１が照射された状態で、ステータコイル１０が一回転することにより、少なくともコイルエンド１０ｂの部分の全体に対して順にスリット光１１が照射されることとなる。
The
ステータコイル１０および光切断スキャナ７は、支持装置２０に対して支持される。支持装置２０は、平板状に構成される支持台２１を備える。支持台２１は、その一側（下側）の板面に対して設けられる柱状の脚部２２により、床面等に対して略平行となるように所定の高さ位置に支持される。ステータコイル１０は、支持台２１に対して支持される。支持台２１に支持されるステータコイル１０は、例えばモータ等を駆動源とする回転駆動機構によって、前記のとおり中心軸方向を回転軸方向として回転可能に設けられる（矢印Ａ参照）。
The
ステータコイル１０は、支持台２１に対して、上下のコイルエンド１０ｂが、支持台２１の上側および下側にてそれぞれ露出する状態で支持される。つまり、ステータコイル１０は、支持台２１を上下方向に貫通した状態で、支持台２１に対して支持される。そして、支持台２１の上側に露出するコイルエンド１０ｂに対して、支持台２１の上側に配置される光切断スキャナ７ａ、７ｂ（以下「上側光切断スキャナ７ａ、７ｂ」ともいう。）が設けられ、支持台２１の下側に露出するコイルエンド１０ｂに対して、支持台２１の下側に配置される光切断スキャナ７ｃ、７ｄ（以下「下側光切断スキャナ７ｃ、７ｄ」ともいう。）が設けられる。
The
上側光切断スキャナ７ａ、７ｂは、支持装置２０が備える上支持ステー２４に支持される。上支持ステー２４は、支持台２１の上面側に設けられる。上支持ステー２４は、例えば図２に示すように、支持台２１の上面に対して立設される二本の柱部２４ａと、これらを各柱部２４ａの上端部にて連結する梁部２４ｂとを有し、全体として略門状に構成される。この上支持ステー２４に対して、上側光切断スキャナ７ａ、７ｂが、スリット光１１の照射方向に応じて、支持台２１に支持されるステータコイル１０に対して所定の姿勢となるように、適宜の方法で支持される。
The upper
下側光切断スキャナ７ｃ、７ｄは、支持台２１の下側において、上側光切断スキャナ７ａ、７ｂの場合と同様の構成によって配置支持される。すなわち、下側光切断スキャナ７ｃ、７ｄは、支持台２１の下側に設けられ二本の柱部２５ａと梁部２５ｂとを有し全体として略門状に構成される下支持ステー２５に、ステータコイル１０に対して所定の姿勢となるように支持される。
The lower
このように、ステータコイル１０および四つの光切断スキャナ７を支持する支持装置２０により、各光切断スキャナ７から照射されるスリット光１１のステータコイル１０に対する走査が行われる。すなわち、支持装置２０において所定の姿勢で支持される各光切断スキャナ７からスリット光１１が照射されている状態で、支持台２１に支持されるステータコイル１０が回転させられることにより、スリット光１１のステータコイル１０に対する走査位置（照射位置）が、ステータコイル１０の円周方向に連続的に変化させられる。
In this manner, the
これにより、ステータコイル１０に対して照射され円周方向に走査されながら所定間隔ごとに更新されるスリット光１１の各走査位置についての二次元画像１３が取得される。つまり、ステータコイル１０の各部の断面形状を反映した光切断線１２を含む二次元画像１３が、所定の回数（例えば二千回程度）で更新されるスリット光１１の各走査位置にて取得される。
Thereby, the two-
なお、ステータコイル１０に対するスリット光１１の走査のための構成は、本実施形態に限定されるものではない。スリット光１１の走査に際しては、例えば、回動可能に設けられスリット光１１を反射させるミラーを備える構成が用いられてもよい。かかる構成においては、ミラーによるスリット光１１の反射方向が、ミラーの角度によって偏向されることで、スリット光１１がステータコイル１０に対して走査されることとなる。
Note that the configuration for scanning the
また、本実施形態では、ステータコイル１０に対するスリット光１１の走査のための構成として、ステータコイル１０側が移動（回転）する構成が採用されているが、これに限定されるものではない。つまり、ステータコイル１０に照射されるスリット光１１が、ステータコイル１０に対して相対的に走査方向に移動するように、ステータコイル１０および光切断スキャナ７の少なくともいずれかが移動可能に設けられる構成であればよい。また、本実施形態では四つ備えられる光切断スキャナ７の個数についても、特に限定されるものではない。
Further, in the present embodiment, a configuration in which the
制御装置４は、前記のとおりステータコイル１０の三次元形状を計測する演算制御部５に加え、入力部１４と、表示部１７とを備える。
The control device 4 includes the
演算制御部５は、形状検査装置１の一連の動作を制御する。演算制御部５は、プログラム等を格納する格納部、プログラム等を展開する展開部、プログラム等に従って所定の演算を行う演算部、演算部による演算結果等を保管する保管部等を有する。
The
演算制御部５としては、具体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成や、ワンチップのＬＳＩ等からなる構成が用いられる。演算制御部５としては、専用品のほか、市販のパーソナルコンピュータやワークステーション等に上記プログラム等が格納されたものが用いられる。
Specifically, a configuration in which a CPU, a ROM, a RAM, an HDD, or the like is connected by a bus, or a configuration that includes a one-chip LSI or the like is used as the
入力部１４は、演算制御部５に接続され、演算制御部５に形状検査装置１の動作に係る種々の情報・指示等を入力する。入力部１４としては、専用品のほか、市販のキーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、スイッチ等が用いられる。
The
表示部１７は、演算制御部５に接続され、形状検査装置１の動作状況、入力部１４から演算制御部５への入力内容、形状検査装置１による検査結果等を表示する。表示部１７による表示内容には、光切断線１２についての画像であるスリット画像１５が含まれる。表示部１７としては、専用品のほか、市販のモニターや液晶ディスプレイ等が用いられる。
The
以上のように、本実施形態の形状検査装置１は、ステータコイル１０を検査対象物とし、光切断法を用い、ステータコイル１０に対するスリット光１１の走査位置を連続的に変化させることでステータコイル１０の各部について取得した二次元画像１３に基づき、形状良否判定を行う。
As described above, the
以上のような構成を備える形状検査装置１が用いられて行われる本実施形態に係るステータコイルの形状検査方法（以下単に「形状検査方法」という。）について説明する。本実施形態の形状検査方法は、ステータコイル１０を検査対象物とし、光切断法を用い、ステータコイル１０に対するスリット光１１の走査位置を連続的に変化させることでステータコイル１０の各部について取得した二次元画像１３に基づき、形状良否判定を行うものである。
A stator coil shape inspection method (hereinafter simply referred to as “shape inspection method”) according to the present embodiment, which is performed using the
そして、本実施形態の形状検査方法では、形状良否判定における判定基準となる基準データの取得・作成のため、実際のワークとしてのステータコイル１０とは異なる基準ワーク３０（図４参照）が用いられる。つまり、基準ワーク３０が用いられて取得・作成された基準データと、検査対象物としてのステータコイル１０について取得された計測データとが比較されることにより、そのステータコイル１０についての形状良否判定が行われる。
In the shape inspection method according to the present embodiment, a reference work 30 (see FIG. 4) different from the
基準ワーク３０は、二次元画像１３の取得に適した表面処理が施され、コイルエンド１０ｂの部分の外形形状について良品として許容される最大外形形状を有する部分である限界形状部を備える。
The
図４に示すように、本実施形態における基準ワーク３０は、全体として、実際のワークであるステータコイル１０の外形形状に対する模式的な外形形状を有する。したがって、基準ワーク３０は、ステータコイル１０のステータコア１０ａに対応する部分であるステータコア部３１と、このステータコア部３１に対して上下方向（円環形状の中心軸方向）の両側に形成される、コイルエンド１０ｂに対応する部分であるコイルエンド部３２、３３とを有する。
As shown in FIG. 4, the
ステータコア部３１は、その外周面部に、周方向に略等間隔を隔てて形成される三個のボルトボス部３１ｂを有する。ボルトボス部３１ｂは、ステータコイル１０においてステータコア１０ａに設けられケース取付け用のボルト孔を有するボルトボス部（図示略）に対応する部分である。ボルトボス部３１ｂは、基準ワーク３０について、例えば二次元画像１３における計測点の座標の位置基準として用いられる。
The
ステータコア部３１の上下に形成されるコイルエンド部３２、３３は、ステータコイル１０のコイルエンド１０ｂの部分を模擬する部分である。各コイルエンド部３２、３３は、ステータコイル１０のコイルエンド１０ｂの外形形状について予め定められる最大外形形状を有する。
The
したがって、基準ワーク３０においては、各コイルエンド部３２、３３が、前記限界形状部、つまりコイルエンド１０ｂの部分の外形形状について良品として許容される最大外形形状を有する部分となる。ここで、コイルエンド部３２、３３が有する良品として許容される最大外形形状は、ステータコイル１０に取り付けられるケースとの関係における絶縁が十分に確保されるように設定される、コイルエンド１０ｂの部分の限界の外形形状に対応する。
Accordingly, in the
コイルエンド部３２、３３の外形形状は、ステータコイル１０のコイルエンド１０ｂの外形形状に比して単純である。概略的には、コイルエンド部３２、３３は、略円環形状の略平面部である端面部と、この端面部の内側（内周側）および外側（外周側）それぞれに形成される側面部とから、全体として略円環状の外形形状となるように形成される。
The outer shape of the
図４に示すように、コイルエンド部３２は、周方向に複数の異なる高さの部分を有する。ここで、コイルエンド部３２の高さは、例えばステータコア部３１の上端面３１ａを基準とする上下方向の寸法として規定される。具体的には、コイルエンド部３２は、周方向に高さの異なる三種類の形状部分として、高さの高い順に、第一形状部３２ａ、第二形状部３２ｂ、および第三形状部３２ｃを有する。なお、第二形状部３２ｂは、第一形状部３２ａと第三形状部３２ｃとの間で二箇所に分かれて存在する。これら第一形状部３２ａ、第二形状部３２ｂ、および第三形状部３２ｃの各部における周方向の断面形状（中心軸方向および径方向に平行となる断面の形状）は、それぞれの部分において同一となる。
As shown in FIG. 4, the
このようにコイルエンド部３２が有する各部の高さは、実際のワークとしてのステータコイル１０のコイルエンド１０ｂが有する高さの周方向の変化に対応したものとなる。また、図示は省略するが、ステータコア部３１の下側に形成されるコイルエンド部３３についても、ステータコア部３１の上側に形成されるコイルエンド部３２と同様に、周方向に複数の異なる高さ部分が形成される。
Thus, the height of each part which the
本実施形態の基準ワーク３０は、その外形形状が、前記のとおりコイルエンド部３２、３３について設定される最大外形形状や、ステータコイル１０のステータコア１０ａの外形形状等に基づいて作成されるＣＡＤ図面等の設計図面を基準として形成される。基準ワーク３０を構成する材料としては、例えば、アルミニウムやセラミックス等が用いられる。ただし、加工のしやすさやコスト面での有利さ等から、アルミニウムが好適に用いられる。
As for the reference | standard workpiece | work 30 of this embodiment, the CAD shape created based on the maximum external shape set about the
また、基準ワーク３０には、前記のとおり二次元画像１３の取得に適した表面処理が施されている。二次元画像１３の取得に適した表面処理とは、光切断法による光学計測に適した表面処理である。つまり、基準ワーク３０の表面が、スリット光１１が照射されることで形成される光切断線１２の抽出に適した状態となるような表面処理である。基準ワーク３０の表面に形成される光切断線１２の抽出は、二次元画像１３における光切断線１２の部分（スリット画像１５）と背景部分との輝度差が大きくなるほど容易となる。したがって、二次元画像１３の取得に適した表面処理は、基準ワーク３０表面の反射率が、二次元画像１３における光切断線１２の部分と背景部分との輝度差が相対的に大きくなるような値となるような表面処理といえる。
Further, the
基準ワーク３０に施される表面処理としては、例えばアルマイト処理やショットブラスト等の適宜の表面処理が用いられる。なお、基準ワーク３０に施される表面処理は、少なくとも形状検査の対象部分であるコイルエンド１０ｂに対応するコイルエンド部３２、３３の部分に施されていればよい。
As the surface treatment applied to the
このような基準ワーク３０が用いられることにより、形状良否判定における判定基準となる基準データが取得・作成される。すなわち、本実施形態の形状検査方法においては、基準ワーク３０が用いられ、対象物体を基準ワーク３０とする光切断法により取得された、コイルエンド部３２、３３の表面に形成される光切断線１２を捉えた二次元画像１３における計測点の集合である基準計測点群に基づき、形状良否判定における判定基準となる基準データが作成される。
By using such a
なお、以下では、説明の便宜上、本実施形態の形状検査装置１が備える四つの光切断スキャナ７のうち、一つの光切断スキャナ７（例えば上側のコイルエンド１０ｂに対して外側斜め上方からスリット光１１を照射する光切断スキャナ７ａ）によって取得される計測データである二次元画像１３を用いて説明する。ただし、以下に説明する形状検査方法は、形状検査装置１が備える四つの各光切断スキャナ７によって取得される二次元画像１３それぞれについて同様にして行われる。
In the following, for convenience of explanation, among the four
図３は、スリット光１１のある走査位置における基準データの一例を示す。つまり、図３は、スリット光１１が基準ワーク３０に対してある走査位置にある状態で撮像された二次元画像１３の一例である。したがって、図３に示す二次元画像１３においては、基準ワーク３０の表面に形成された光切断線１２についての画像部分であるスリット画像１５が存在する。
FIG. 3 shows an example of reference data at a scanning position where the
二次元画像１３におけるスリット画像１５は、基準ワーク３０（のコイルエンド部３２）の表面に形成された光切断線１２、つまりスリット光１１の反射光についての計測点の集合である。ここで、計測点は、二次元画像１３における画素に対応する。また、本実施形態では、図３に示すように、二次元画像１３において、横方向（図３における左右方向）がＸ軸方向とされ、これに直交する縦方向（図３における上下方向）がＺ軸方向とされる。つまり、二次元画像１３上に存在する計測点は、Ｘ座標およびＺ座標により二次元画像１３における位置が特定される。
The
また、スリット光１１の照射により形成される光切断線１２についての撮像画像は、線状の画像となるが、二次元画像１３において有限の幅（線の太さ）を有する。つまり、光切断線１２についての撮像画像の幅は、二次元画像１３における一つの画素（ピクセル）の長さよりも長く、複数の画素にわたることとなる。そこで、例えば二次元画像１３におけるＺ軸方向（縦方向）の輝度分布（撮像素子の出力レベルの分布）に基づいて、スリット画像中心線が抽出される。
The captured image of the
すなわち、光切断線１２についての撮像画像においては、Ｚ軸方向についての輝度分布から、そのＺ軸方向についての中心位置に対応する画素（中心点）が所定の方法によって求められ、この中心点の集合が、スリット画像中心線となる。つまり、光切断線１２についての撮像画像においては、各Ｘ座標についてＺ軸方向の中心点が求められ、この中心点が二次元画像１３における計測点となる。したがって、二次元画像１３における計測点は、各画素に対応する各Ｘ座標について一点存在することとなる。そしてこの計測点の集合、つまりスリット画像中心線が、スリット画像１５に対応する。このことは、検査対象物としてのステータコイル１０について取得される二次元画像１３についても同様である。そして、基準ワーク３０について得られる計測点の集合（スリット画像１５）が、基準計測点群１５ａとなる。
That is, in the captured image of the
このように、基準ワーク３０が用いられて取得される基準データは、基準ワーク３０が有する限界形状部であるコイルエンド部３２について得られるスリット画像１５に基づくものである。このため、基準データは、二次元画像１３において、ステータコイル１０のコイルエンド１０ｂの部分の外形形状についての許容範囲を規定する境界を形成するものとなる。
As described above, the reference data acquired by using the
また、基準ワーク３０が用いられて取得される基準データとしては、基準ワーク３０においてコイルエンド部３２が高さの異なる部分として有する第一形状部３２ａ、第二形状部３２ｂ、および第三形状部３２ｃのそれぞれの部分について、スリット光１１の走査位置によらずに共通のものとすることができる。つまり、前記のとおり第一形状部３２ａ、第二形状部３２ｂ、および第三形状部３２ｃは、各部における断面形状が同一であるため、これら各部について用いられる基準データは同一の基準データで対応することができる。このように、基準データが、断面形状が同一の部分についてスリット光１１の走査位置によらずに共用されることで、基準データとしてのデータ量の大幅低減が可能となる。
Moreover, as the reference data acquired by using the
このような基準データの作成が行われるに際し、本実施形態の形状検査装置１においては、図１に示すように、演算制御部５において、基準データ作成部５１が備えられる。すなわち、基準データ作成部５１は、対象物体を基準ワーク３０とする光切断法により取得した、コイルエンド部３２の表面に形成される光切断線１２を捉えた二次元画像１３における計測点の集合である基準計測点群１５ａに基づき、形状良否判定における判定基準となる基準データを作成する。実体的には、演算制御部５が、その格納部に格納された所定のプログラムに従って所定の演算等を行うことにより、基準データ作成部５１としての機能を果たす。基準データ作成部５１によって作成された基準データは、演算制御部５における格納部等に予め設定され記憶される。
When such reference data is created, in the
このような基準データが用いられて、ステータコイル１０について取得された計測データとの比較により、形状良否判定が行われる。すなわち、対象物体をステータコイル１０とする光切断法により取得された、コイルエンド１０ｂの部分の表面に形成される光切断線１２を捉えた二次元画像１３における計測点である実計測点が、基準データと比較されることにより、形状良否判定が行われる。
Such reference data is used, and the quality of the shape is determined by comparison with measurement data acquired for the
形状良否判定では、ステータコイル１０について取得された各実計測点について、基準データとの比較が行われる。具体的には、二次元画像１３において、各実計測点が、基準データの外側に位置するか否かの判定が行われる。ここで、基準データについての「外側」とは、二次元画像１３において、コイルエンド部３２に対応する領域に対する外側を意味する。つまり、基準データは、スリット光１１の各走査位置におけるコイルエンド部３２の断面形状に対応するものである。このため、二次元画像１３においては、基準データを介して、コイルエンド部３２の部分に対応する領域である内側の領域と、この内側の領域に対する外側の領域とが区画される。そこで、このように二次元画像１３において基準データによって区画される内側の領域に対する外側が、基準データの外側となる。
In the shape pass / fail determination, each actual measurement point acquired for the
実計測点が基準データの外側に位置するか否かの判定は、例えば二次元画像１３におけるＺ座標が用いられて行われる。すなわち、図３に示すように、二次元画像１３において、あるＸ座標Ｘ１における基準データ（計測点ＭＰｓ参照）のＺ座標がＺ１である場合とする。この場合、Ｘ座標Ｘ１について得られた実計測点のＺ座標が、Ｚ１よりも大きければ（実計測点ＭＰ１参照）、その実計測点は、基準データの外側に位置すると判定される。逆に、Ｘ座標Ｘ１について得られた実計測点のＺ座標が、Ｚ１よりも大きくなければ（Ｚ１以下であれば、実計測点ＭＰ２参照）、その実計測点は、基準データの外側に位置しないと判定される。
Whether or not the actual measurement point is located outside the reference data is determined using, for example, the Z coordinate in the two-
このような各実計測点についての、基準データの外側に位置するか否かの判定（以下「内外判定」ともいう。）が、ステータコイル１０について取得される全ての実計測点、つまりスリット光１１の各走査位置にて取得される全ての二次元画像１３における全ての実計測点について行われる。
The determination as to whether or not each actual measurement point is located outside the reference data (hereinafter also referred to as “inside / outside determination”) is all actual measurement points acquired for the
そして、内外判定において、ステータコイル１０についての全ての実計測点が、基準データの外側に位置しない（内側に位置する）と判定された場合、そのステータコイル１０は良品と判定される。一方、ステータコイル１０についての全ての実計測点のうち、基準データの外側に位置すると判定された実計測点は、そのステータコイル１０が不良品と判定される根拠となる。
In the inside / outside determination, when it is determined that all the actual measurement points of the
このような形状良否判定が行われるに際し、本実施形態の形状検査装置１においては、図１に示すように、演算制御部５において、良否判定部５２が備えられる。すなわち、良否判定部５２は、対象物体をステータコイル１０とする光切断法により取得された実計測点を、基準データ作成部５１により作成された基準データと比較することにより、形状良否判定を行う。実体的には、演算制御部５が、その格納部に格納された所定のプログラムに従って所定の演算等を行うことにより、良否判定部５２としての機能を果たす。
When such a shape quality determination is performed, the
以上のような本実施形態のステータコイル１０の形状検査によれば、光の多重反射等により生じるノイズ等に起因する検査精度の低下を招くことなく、光切断法による形状計測を用いることができ、コイルエンド１０ｂの形状について、ケースに対する絶縁不良につながる形状不良の有無を、非破壊（非接触）・自動・高速で精度良く検査することが可能となる。
According to the shape inspection of the
すなわち、実際のワークとしてのステータコイル１０のコイルエンド１０ｂは、複雑形状であり光沢部分となるため、光切断法による形状の光学計測では、光の多重反射によるノイズ（偽の計測点）が高い頻度で発生する。このため、形状良否判定において判定基準（比較の対象）となるデータが、良品形状を有するステータコイル１０が用いられて作成される場合、検査精度の確保が困難となる。この点、本実施形態の形状検査によれば、形状良否判定における判定基準となる基準データの作成に際し、比較的単純な形状を有し所定の表面処理が施されている基準ワーク３０が用いられる。このため、光切断法が用いられて行われるステータコイル１０の形状検査において、光の多重反射によるノイズ等に起因する検査精度の低下を防止することができる。
That is, the
また、本実施形態の形状検査によれば、検査対象物であるステータコイル１０に対しては、形状検査に際してスリット光１１が照射されるだけであるため、非破壊での検査が可能となる。また、形状良否判定における判定基準が、予め基準データとして存在するため、検査において人による目視等が用いられることなく、自動かつ高速での検査が可能となる。
In addition, according to the shape inspection of the present embodiment, the
さらに、形状良否判定において、ステータコイル１０についての計測データに対し、ＣＡＤ図面等の図面値との比較が行われる場合、その計測データと図面値との位置合わせ処理が必要となる。つまり、光切断スキャナ７が用いられて取得される計測データは、その計測器における座標として取得されるものであるため、計測データの図面値との比較に際しては、位置合わせ処理としての座標変換が必要となる。この点、本実施形態の形状検査によれば、計測データの比較対象となる基準データは、計測データと同じ二次元画像１３における計測点に基づくものであるため、位置合わせ処理が不要となり、簡便に形状良否判定を行うことができる。
Further, in the shape quality determination, when the measurement data for the
次に、上述のような形状良否判定において、計測データの比較対象となる基準データの好ましい作成手法について説明する。 Next, a preferred method for creating reference data to be compared with measurement data in the above-described shape quality determination will be described.
基準データは、前述したように、対象物体を基準ワーク３０とする光切断法により取得された計測点の集合である基準計測点群１５ａに基づいて作成される。そこで、この基準計測点群１５ａについて、二次元画像１３における所定の領域に含まれる計測点の集合から、その所定の領域ごとに基準点が算出される。これらの基準点間が、直線によって結ばれることにより、ポリラインが生成される。つまり、基準計測点群１５ａが、所定の基準点を通るポリラインとして近似される。そして、この基準計測点群１５ａが近似されたポリラインが、基準データとして用いられる。
As described above, the reference data is created based on the reference
基準データの作成手法の一例について、図５を用いて具体的に説明する。なお、図５は、図３におけるＢ部分を拡大したものに対応する。すなわち、図５において、四角形状の点で示される計測点ＭＰの集合が、基準計測点群１５ａ（の一部）である。
An example of a method for creating reference data will be specifically described with reference to FIG. 5 corresponds to an enlarged view of the portion B in FIG. That is, in FIG. 5, a set of measurement points MP indicated by square points is (a part of) the reference
基準データの作成に際しては、まず、基準計測点群１５ａに基づいて、二次元画像１３において基準計測点群１５ａを構成する計測点ＭＰが複数含まれるように区画される所定の領域ごとに、基準点が算出される。本実施形態では、図５に示すように、二次元画像１３において区画される複数の所定の領域として、二次元画像１３がＸ軸方向について所定の間隔ごとに区画される領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が用いられる。前述したように二次元画像１３における計測点は各Ｘ座標について一点存在することから、Ｘ軸方向の間隔が等しい各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に含まれる計測点ＭＰの数は同数となる。そして、これら各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に含まれる複数の計測点ＭＰから、各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３についての基準点が算出される。
When creating the reference data, first, based on the reference
基準点は、各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に含まれる計測点ＭＰの集合から、その領域における計測点ＭＰの平均的な座標位置として算出される。本実施形態では、基準点の算出に際し、Ｘ座標については、各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３におけるＸ座標の中間値が用いられる。したがって、例えば領域Ｒ１が、Ｘ座標でＸａ〜Ｘｂ（Ｘａ＜Ｘｂ）の範囲として設定される場合、領域Ｒ１についての基準点のＸ座標は、（Ｘａ＋Ｘｂ）／２として算出される。また、基準点の算出に際し、Ｚ座標については、各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に含まれる計測点ＭＰのＺ座標の平均値が用いられる。このような方法によって、各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３についての基準点が算出される。ここでは、各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３について算出される基準点を、それぞれ基準点ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３とする。 The reference point is calculated from the set of measurement points MP included in each region R1, R2, R3 as an average coordinate position of the measurement point MP in that region. In the present embodiment, when calculating the reference point, an intermediate value of the X coordinate in each of the regions R1, R2, and R3 is used for the X coordinate. Therefore, for example, when the region R1 is set as an X coordinate range of Xa to Xb (Xa <Xb), the X coordinate of the reference point for the region R1 is calculated as (Xa + Xb) / 2. In calculating the reference point, the average value of the Z coordinates of the measurement points MP included in the regions R1, R2, and R3 is used for the Z coordinates. By such a method, the reference point for each region R1, R2, R3 is calculated. Here, the reference points calculated for the regions R1, R2, and R3 are referred to as reference points SP1, SP2, and SP3, respectively.
このように、本実施形態では、二次元画像１３における各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３についての基準点ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３は、各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３におけるＸ座標の中間値として算出されるＸ座標と、各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に含まれる計測点ＭＰのＺ座標の平均値として算出されるＺ座標とによって特定される二次元画像１３上の座標位置となる。なお、基準点の算出方法は、本実施形態に限定されるものではない。つまり、二次元画像１３の各領域について算出される基準点としては、他の方法が用いられて算出されたり各領域に含まれる計測点ＭＰのうち所定の条件を満たす一個の計測点ＭＰの座標位置が用いられたりしてもよい。
As described above, in this embodiment, the reference points SP1, SP2, and SP3 for the regions R1, R2, and R3 in the two-
次に、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ごとに算出された基準点ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３に基づいて、基準計測点群１５ａが、ポリライン１５ｂとして近似される。具体的には、図６に示すように、基準点ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３について、隣り合う基準点間が直線Ｌ１、Ｌ２で結ばれることで、ポリライン１５ｂが形成される。つまり、隣り合う基準点間となる、領域Ｒ１についての基準点ＳＰ１と領域Ｒ２についての基準点ＳＰ２との間が、直線Ｌ１によって結ばれる。同様に、領域Ｒ２についての基準点ＳＰ２と領域Ｒ３についての基準点ＳＰ３との間が、直線Ｌ２によって結ばれる。
Next, the reference
このように、本実施形態では、各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３について算出された基準点ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３が、二次元画像１３における複数の線分（直線Ｌ１、Ｌ２）によって結ばれることで、ポリライン１５ｂが生成される。ここで、各基準点間を結ぶ各直線Ｌ１、Ｌ２は、例えばＺ＝ａＸ＋ｂ（ａ、ｂ：定数）として算出され保存される。このようにして基準計測点群１５ａに基づいて作成されたポリライン１５ｂが、形状良否判定において判定基準となる基準データとして用いられる。つまり、本実施形態では、基準計測点群１５ａに基づく基準データが、基準点間を結ぶ複数の直線が連結されたポリライン１５ｂとしての境界線データとして作成される。なお、複数の基準点が用いられて生成されるポリラインとしては、各基準点を通る連続的な曲線として生成されてもよい。つまり、各領域についての基準点間を結ぶポリラインの生成に際しては、隣り合う基準点間が曲線で結ばれてもよい。
Thus, in the present embodiment, the reference points SP1, SP2, and SP3 calculated for each region R1, R2, and R3 are connected by a plurality of line segments (straight lines L1 and L2) in the two-
このように、本実施形態のステータコイル１０の形状検査においては、基準データが、二次元画像１３において基準計測点群１５ａを構成する計測点ＭＰが複数含まれるように区画される複数の所定の領域（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）それぞれについて、この所定の領域に含まれる計測点ＭＰの平均的な座標位置である基準点（ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３）が算出され、隣り合う基準点間が直線（Ｌ１、Ｌ２）で結ばれることにより、二次元画像１３における境界線データとして作成される。
As described above, in the shape inspection of the
このような境界線データとしての基準データの作成は、本実施形態の形状検査装置１において、演算制御部５が備える基準データ作成部５１により行われる。すなわち、基準データ作成部５１は、基準データの作成に際し、まず、二次元画像１３において区画される領域（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）それぞれについて、基準点（ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３）を算出する。そして、基準データ作成部５１は、隣り合う基準点間を直線（Ｌ１、Ｌ２）で結ぶことにより、二次元画像１３における境界線データとして基準データを作成する。
The creation of the reference data as the boundary line data is performed by the reference
以上のようにして境界線データとして作成される基準データが用いられて、形状良否判定が行われる。すなわち、基準データとしてポリライン１５ｂが用いられ、ステータコイル１０について取得される全ての実計測点について、例えば前述したような二次元画像１３におけるＺ座標が用いられる内外判定が行われる。すなわち、かかる内外判定では、あるＸ座標について得られた実計測点のＺ座標が、そのＸ座標におけるポリライン１５ｂのＺ座標よりも大きければ、その実計測点は、基準データの外側に位置すると判定される。逆に、あるＸ座標について得られた実計測点のＺ座標が、そのＸ座標におけるポリライン１５ｂのＺ座標よりも大きくなければ、その実計測点は、基準データの外側に位置しない判定される。
The reference data created as the boundary line data as described above is used to determine the shape quality. In other words, the
そして、内外判定において、ステータコイル１０についての全ての実計測点が、基準データであるポリライン１５ｂの外側に位置しない（ポリライン１５ｂ以内に位置する）と判定された場合、そのステータコイル１０は良品と判定される。一方、ステータコイル１０についての全ての実計測点のうち、ポリライン１５ｂの外側に位置すると判定された実計測点（例えば図６に示すようにポリライン１５ｂの外側に位置する実計測点ＭＰ３参照）は、そのステータコイル１０が不良品と判定される根拠となる。なお、内外判定においては、ポリライン１５ｂ上に位置する実計測点は、ポリライン１５ｂの外側に位置することとされてもよい。
In the inside / outside determination, when it is determined that all the actual measurement points of the
このように、基準データが、ポリライン１５ｂのような境界線データとして作成されることにより、基準ワーク３０が用いられて作成される基準データとしてのデータ量の大幅な低減が可能となり、形状良否判定における処理の高速化を図ることが可能となる。
As described above, the reference data is created as boundary line data such as the
すなわち、基準データとして、基準ワーク３０についての計測点の集合である基準計測点群１５ａがそのまま点群データとして用いられる場合、内外判定において、基準計測点群１５ａと実計測点群（実計測点の集合）との比較、つまり計測点同士の比較計算が行われることとなる。このため、内外判定として行われる処理が煩雑となり、処理時間も膨大となると考えられる。
That is, when the reference
この点、本実施形態のように、基準データとして、直線の組み合せであるポリライン１５ｂが用いられる場合、内外判定において、実計測点について行われる比較が、実計測点と直線との比較計算のみとなる。このため、基準データが基準計測点群１５ａである場合と比べて、内外判定として行われる処理が簡素化され、高速処理が可能となる。
In this regard, when the
また、基準データとしてポリライン１５ｂが用いられることにより、基準データが基準計測点群１５ａである場合と比べて、基準データとしてのデータ量が低減される。すなわち、基準データとして基準計測点群１５ａが用いられる場合、基準データは、基準計測点群１５ａを構成する各計測点ＭＰについての座標データに対応するものとなる。しかし、基準データとしてポリライン１５ｂが用いられる場合、基準データは、二次元画像１３における所定の領域（に含まれる複数の計測点）ごとの直線データとして保持されることとなる。これにより、基準データとしてのデータ量の大幅な低減が可能となる。ここで、基準データとしてのポリライン１５ｂが、前述したように基準ワーク３０において断面形状が同一となる部分（第一形状部３２ａ、第二形状部３２ｂ、および第三形状部３２ｃ）についてスリット光１１の走査位置によらずに共用されることにより、基準データとしてのデータ量のさらなる低減が図られる。
Further, by using the
また、本実施形態の形状検査においては、ステータコイル１０について得られる実計測点について、それがノイズであるか否かの判定（以下「ノイズ判定」という。）が行われる。そして、ノイズ判定において、ノイズと判定された実計測点は、形状良否判定に用いられる計測データから除外される（無視される）。
Further, in the shape inspection according to the present embodiment, it is determined whether or not the actual measurement point obtained for the
すなわち、光切断法が用いられる形状の光学計測では、ステータコイル１０の表面形状等が原因で、ステータコイル１０に照射されるスリット光１１が多重反射する場合がある。かかる場合においては、ステータコイル１０の表面ではない位置に、偽の照射点が出現するときがある。このような偽の照射点が計測点として取得されたものが、ノイズとなる。
That is, in the optical measurement of the shape using the light cutting method, the
ここで、ノイズ発生のメカニズムの一例について、図７を用いて説明する。本例は、ノイズが、ステータコイル１０に対してレーザ光が照射されることによる光の多重反射が原因で発生する場合についてのものである。なお、本例では、説明の便宜上、図７に示すように、ステータコイル１０がその表面に誇張して図示されるような凹凸を有するものとし、また、レーザ投光部２から照射されるスリット光１１を直線状のレーザ光とする。
Here, an example of the mechanism of noise generation will be described with reference to FIG. This example relates to a case where noise is generated due to multiple reflection of light caused by laser light being applied to the
図７（ａ）は、ノイズが発生しない場合を示す図である。この場合、図７（ａ）に示すように、カメラ３によって撮像される光は、レーザ投光部２から照射されるレーザ光のステータコイル１０に対する照射点ＩＰ１からの拡散反射光のみとなる。つまりこの場合、計測点が、レーザ光の多重反射による影響を受けることなく、ステータコイル１０の表面上の照射点ＩＰ１に対応する三次元座標として取得される。
FIG. 7A shows a case where no noise is generated. In this case, as shown in FIG. 7A, the light imaged by the
一方、図７（ｂ）は、ノイズが発生する場合を示す図である。この場合、図７（ｂ）に示すように、カメラ３によって撮像される光に、ノイズとしての偽照射点ＩＰ３が含まれる。偽照射点ＩＰ３は、レーザ投光部２からのレーザ光の光軸ＬＡと、レーザ投光部２から照射されるレーザ光がステータコイル１０に対する照射点ＩＰ２を含む部分に対して多重反射することで生じる反射光との交点上に出現する。つまりこの場合、計測点が、レーザ光の多重反射による影響を受け、ステータコイル１０の表面上の照射点ＩＰ２に対応する三次元座標としてではなく、偽照射点ＩＰ３に対応する三次元座標の計測点（偽計測点）として取得されることとなる。
On the other hand, FIG. 7B is a diagram illustrating a case where noise occurs. In this case, as shown in FIG. 7B, the light imaged by the
このようにして生じるノイズ（偽計測点）は、ステータコイル１０の表面上に位置しない場合がほとんどである。このため、偽照射点が撮像されることで取得されたノイズが、形状良否判定における計測データとして混入することは、判定精度を低下させる原因となる。なお、このようなノイズを生じさせる原因としては、レーザ投光部２から照射されるレーザ光が多重反射することのほか、外部照明等による外乱光も挙げられる。
In most cases, the noise (false measurement point) generated in this way is not located on the surface of the
そこで、本実施形態の形状検査においては、ノイズ判定によってノイズと判定された実計測点が、形状良否判定に用いられる計測データから除外されるという処理（以下「ノイズ除去」という。）が行われる。 Therefore, in the shape inspection of the present embodiment, processing (hereinafter referred to as “noise removal”) is performed in which actual measurement points determined as noise by noise determination are excluded from measurement data used for shape quality determination. .
ノイズ判定としては、点間ノイズ判定と、面間ノイズ判定と、領域ノイズ判定とがある。点間ノイズ判定は、スリット光１１の各走査位置について取得される二次元画像１３に存在する実計測点について行われる二次元的なノイズ判定である。面間ノイズ判定は、点間ノイズ判定によってノイズと判定されなかった実計測点について行われるノイズ判定であり、スリット光１１の次の走査位置について取得される二次元画像１３に存在する実計測点との関係において行われるノイズ判定である。領域ノイズ判定は、かかる判定が行われる実計測点が存在する二次元画像１３が取得されたスリット光１１の走査位置以前の走査位置にて累積的に取得されたデータとの関係において行われるノイズ判定である。
Noise determination includes inter-point noise determination, inter-surface noise determination, and area noise determination. The point-to-point noise determination is a two-dimensional noise determination performed on actual measurement points existing in the two-
これらのノイズ判定は、基準データ（ポリライン１５ｂ）の外側に位置する実計測点について行われる。これは次のような理由に基づく。すなわち、基準データの外側で発生するノイズは、前述したような基準データに基づく形状良否判定において、良品であるステータコイル１０が不良品と判定される誤判定が生じることにつながる。つまり、形状良否判定において、基準データの外側に存在する実計測点は、ステータコイル１０が不良品と判定される根拠となるが、基準データの外側の実計測点がノイズである場合、実際には良品のステータコイル１０が不良品と判定されることとなる。このため、基準データの外側に位置する実計測点（以下「外側実計測点」という。）についてのノイズは、確実に除去される必要がある。一方で、基準データの内側に位置するノイズは、形状良否判定に影響を与えない。このため、基準データの内側に位置する実計測点については、ノイズ判定は不要となる。
These noise determinations are performed for actual measurement points located outside the reference data (
このように、基準データよりも外側に位置する実計測点についてのみノイズ判定が行われることで、効率的な処理が可能となり、ノイズ判定の処理時間の短縮化を図ることができる。以下、各ノイズ判定について説明する。 As described above, the noise determination is performed only for the actual measurement points located outside the reference data, so that efficient processing can be performed, and the noise determination processing time can be shortened. Hereinafter, each noise determination will be described.
まず、点間ノイズ判定について説明する。点間ノイズ判定は、スリット光１１の各走査位置について取得される二次元画像１３、つまりスリット光１１の各走査位置におけるステータコイル１０の断面形状として取得される計測データにおいて、外側実計測点を判定対象として行われるノイズ判定である。そして、点間ノイズ判定は、外側実計測点によって、所定の実計測点の集合（実計測点群）が構成されるか否か、言い換えると、判定対象となる外側実計測点が、所定の実計測点群を構成するものであるか否かの判定である。かかる判定で用いられる所定の実計測点群は、二次元画像１３において、ステータコイル１０のコイルエンド１０ｂを形成するコイルの断面形状に対応する形状に沿って存在する実計測点群となる。
First, point noise determination will be described. The point-to-point noise determination is based on the two-
すなわち、例えば図８に示すように、ステータコイル１０においては、コイルエンド１０ｂを形成するコイルがコイルエンド１０ｂの外形形状位置からはぐれて飛び出たもの（以下「はぐれ線」という。）１０ｃが存在する場合がある。かかる場合、スリット光１１が照射される位置（光切断線１２が形成される位置）に、はぐれ線１０ｃの部分が含まれることにより、二次元画像１３において、はぐれ線１０ｃからの反射光としての実計測点群が存在することとなる。このようなはぐれ線１０ｃについての実計測点群が、前述したように点間ノイズ判定で用いられる所定の実計測点群に対応する。
That is, for example, as shown in FIG. 8, in the
はぐれ線１０ｃについての実計測点群は、そのはぐれ線１０ｃとしてのコイルの断面形状（コイルの表面に形成される光切断線１２）に対応する形状に沿って連続する実計測点群となる。はぐれ線１０ｃについての実計測点群は、例えば図１０に示すように、はぐれ線１０ｃとしてのコイルの断面形状に対応する略円形状（コイルの断面形状を仮想する二点鎖線ＣＬ参照）上に存在する実計測点ＭＰｒの集合となる。また、はぐれ線１０ｃの表面に形成される光切断線１２は、スリット光１１が照射される側（光が当たる側）に形成される（図８参照）。このため、はぐれ線１０ｃについての実計測点群は、コイルの断面形状に対応する略円形状（二点鎖線ＣＬ参照）におけるスリット光１１が照射される側に対応する側（図１０における上側）の部分としての略円弧形状に沿って存在することとなる。このように、はぐれ線１０ｃについての実計測点群は、はぐれ線１０ｃとしてのコイルの断面形状に対応する略円弧形状に沿って存在する実計測点ＭＰｒの集合となる。
The actual measurement point group for the
したがって、はぐれ線１０ｃについての実計測点群は、二次元画像１３にて計測される距離として、コイルの径の大きさに対応して、隣り合う実計測点間の距離が一定の距離以下となる実計測点が、少なくとも一定の距離以上にわたって連続したものとなる。このような距離についての条件が用いられることで、判定対象となる外側実計測点が、はぐれ線１０ｃについての実計測点群を構成するものであるか否かの判定が行われる。
Therefore, the actual measurement point group for the
すなわち、前述したように、二次元画像１３においては、実計測点は各画素に対応する各Ｘ座標について一点存在することから、隣り合う実計測点間のＸ軸方向の距離は一定となる。このため、隣り合う実計測点間の距離（二点間距離）は、Ｚ軸方向の距離に依存するものとなり、はぐれ線１０ｃについての実計測点群を構成する実計測点間の二点間距離は、コイルの径に基づく一定距離以下となる。これに対し、はぐれ線１０ｃについての実計測点群ではないノイズによる実計測点群は、コイルの形状としての略円弧形状に沿うというような規則性を有することなく、実計測点間におけるＺ方向の位置、つまり二点間距離のばらつきが大きくなる。
That is, as described above, in the two-
そこで、点間ノイズ判定では、外側実計測点について、はぐれ線１０ｃについての実計測点群を構成するものであるか否かが、Ｘ方向について一定の距離以上の連続性で、Ｚ方向の距離に依存することとなる二点間距離が一定の距離以下となる実計測点群を構成するものであるか否かによって判定される。
Therefore, in the point-to-point noise determination, whether or not the outer actual measurement point constitutes the actual measurement point group for the
そして、はぐれ線１０ｃがコイルエンド１０ｂの部分の外形形状についての許容範囲を超えて存在するステータコイル１０は、不良品に該当するが、はぐれ線１０ｃについての実計測点群は、実際のはぐれ線１０ｃからの反射光が捉えられたものであるため、ノイズ（偽計測点）には該当しない。そこで、外側実計測点のうち、はぐれ線１０ｃについての実計測点群を構成するもの以外の実計測点が、形状良否判定に用いられる計測データからノイズとして除外される。かかる処理が、点間ノイズ判定によるノイズ除去となる。
The
すなわち、点間ノイズ判定は、判定対象の実計測点が、隣り合う実計測点間の距離（二点間距離）が、予め設定される所定の点間距離（以下「最大点間距離」という。）以下であり、かつ、実計測点の二次元画像１３における所定の座標方向としてのＸ軸方向についての連続性が確保される距離（以下「Ｘ軸方向連続距離」という。）が、コイルの径に基づいて予め設定される所定の連続距離（以下「最小連続距離」という。）以上である実計測点群であるコイル形状計測点群を構成するものであるか否かの判定である。
That is, in the noise determination between points, an actual measurement point to be determined is a distance between adjacent actual measurement points (a distance between two points) is a predetermined distance between points (hereinafter referred to as “maximum point-to-point distance”). .) And a distance (hereinafter referred to as “X-axis direction continuous distance”) that ensures continuity in the X-axis direction as the predetermined coordinate direction in the two-
点間ノイズ判定について、外側実計測点によって構成されるコイル形状計測点群が存在する場合を想定して具体的に説明する。かかる場合、図８に示すように、ステータコイル１０において存在するはぐれ線１０ｃについての実計測点群が、基準データの外側に存在することとなる。つまり、図９に示すように、二次元画像１３において、ステータコイル１０についての実計測点群１５ｒ（実線）に対する、前述したようにポリライン（図６、ポリライン１５ｂ参照）として作成される基準データ１８（破線）の外側に、はぐれ線１０ｃについての実計測点群であるコイル形状計測点群１６が存在することとなる。
The point-to-point noise determination will be specifically described on the assumption that there is a coil shape measurement point group constituted by outside actual measurement points. In this case, as shown in FIG. 8, the actual measurement point group for the
図１０は、図９においてコイル形状計測点群１６を含むＣ部分の部分拡大図を示す。図１０に示すように、二次元画像１３上に存在するコイル形状計測点群１６は、コイルの形状としての略円弧形状に沿って存在する実計測点群である。そして、二点間距離については、Ｚ軸方向の距離が最大となる実計測点ＭＰｒ間の二点間距離が最大となる。このため、コイル形状計測点群１６においては、Ｘ軸方向の端部に位置する実計測点ＭＰｒについての二点間距離が、最も大きくなると考えられる。
FIG. 10 is a partial enlarged view of a portion C including the coil shape
具体的には、例えば図１０に示すコイル形状計測点群１６において、Ｘ軸方向の端部（図１０において左側端部）に位置する実計測点ＭＰｒ１および実計測点ＭＰｒ２についての二点間距離Ｄ１が、コイル形状計測点群１６において最も大きな二点間距離となる。そして、コイル形状計測点群１６においては、この二点間距離Ｄ１が、最大点間距離以下となる。
Specifically, for example, in the coil shape
また、Ｘ軸方向連続距離は、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒのうち、Ｘ軸方向両端側に位置する実計測点ＭＰｒ間の距離となる。したがって、例えば図１０に示すコイル形状計測点群１６において、Ｘ軸方向連続距離は、Ｘ軸方向の一端側（図１０において左端側）に位置する実計測点ＭＰｒ１と、同じくＸ軸方向の他端側（図１０において右端側）に位置する実計測点ＭＰｒ３との間の距離Ｄ２となる。そして、コイル形状計測点群１６においては、Ｘ軸方向連続距離Ｄ２が、最小連続距離以上となる。
Further, the X-axis direction continuous distance is a distance between actual measurement points MPr located on both ends in the X-axis direction among the actual measurement points MPr constituting the coil shape
このように、点間ノイズ判定では、判定対象の実計測点ＭＰｒが、二点間距離が予め設定される最大点間距離以下であり、かつ、Ｘ方向連続距離が予め設定される最小連続距離以上である実計測点群を構成するものである場合、その実計測点ＭＰｒは、コイル形状計測点群１６を構成するものと判定される。一方、コイル形状計測点群１６を構成するものではないと判定された実計測点ＭＰｒ、つまり上記の二点間距離およびＸ方向連続距離についての条件を満たさない実計測点ＭＰｒは、ノイズとして判定され、形状良否判定に用いられる計測データから除外される。したがって、基準データ１８の外側に、二点間距離が最大点間距離以下であり、かつ、Ｘ方向連続距離が最小連続距離以上である実計測点群を構成する実計測点が存在しない場合、すべての外側実計測点は、ノイズとして判定され、形状良否判定に用いられる計測データから除外されることとなる。
Thus, in the point-to-point noise determination, the actual measurement point MPr to be determined is equal to or less than the maximum point-to-point distance in which the distance between the two points is preset, and the minimum continuous distance in which the X-direction continuous distance is preset. If the actual measurement point group is configured as described above, the actual measurement point MPr is determined to configure the coil shape
点間ノイズ判定において二点間距離の対比の対象（規定値）となる最大点間距離は、例えば、コイルエンド１０ｂを形成するコイルの径の大きさ（太さ）や、二次元画像１３において一定となるＸ軸方向の実計測点間の距離等に基づき、予め行われる実験による実験データ等が用いられることによって予め設定される。
The maximum point-to-point distance that is the target (specified value) for the point-to-point noise determination in the point-to-point noise determination is, for example, the size (thickness) of the diameter of the coil forming the
また、点間ノイズ判定においてＸ軸方向連続距離の対比の対象（規定値）となる最小連続距離は、最大点間距離と同様に、コイルエンド１０ｂを形成するコイルの径の大きさ等に基づいて予め設定される。最小連続距離としては、例えば、コイルエンド１０ｂを形成するコイルの径に対応する長さや、コイルの径の８割程度に対応する長さ等として設定される。
In addition, the minimum continuous distance that is the target (specified value) of the X-axis direction continuous distance in the point-to-point noise determination is based on the size of the diameter of the coil that forms the
また、点間ノイズ判定に用いられる最大点間距離および最小連続距離の設定に際しては、実計測点についての計測機器、つまり二次元画像１３を取得するためのカメラ３等の計測機器自身が有する計測データについてのばらつきが考慮される。計測機器が有するばらつきは、例えば平面であることが既知である基準平面に形成される光切断線１２についてのスリット画像が撮像されることで、予め実験等によりデータとして取得される。
Further, when setting the maximum point-to-point distance and the minimum continuous distance used for the point-to-point noise determination, the measurement device for the actual measurement point, that is, the measurement device itself such as the
このような点間ノイズ判定が行われるに際し、本実施形態の形状検査装置１においては、図１に示すように、演算制御部５において、点間ノイズ判定部５３が備えられる。すなわち、点間ノイズ判定部５３は、外側実計測点を判定対象として、判定対象の実計測点ＭＰｒが、二点間距離が、予め設定される最大点間距離以下であり、かつ、Ｘ軸方向連続距離が、コイルの径に基づいて予め設定される最小連続距離以上である実計測点ＭＰｒの集合であるコイル形状計測点群１６を構成するものであるか否かの判定である点間ノイズ判定を行う。実体的には、演算制御部５が、その格納部に格納された所定のプログラムに従って所定の演算等を行うことにより、点間ノイズ判定部５３としての機能を果たす。ここで、点間ノイズ判定に用いられる最大点間距離および最小連続距離は、演算制御部５における格納部等に予め設定され記憶される。
When such point-to-point noise determination is performed, in the
そして、良否判定部５２は、点間ノイズ判定部５３により行われた点間ノイズ判定により、コイル形状計測点群１６を構成するものではないと判定された実計測点ＭＰｒを、形状良否判定における基準データ１８に対する比較対象から除外する。すなわち、良否判定部５２は、点間ノイズ判定部５３による判定結果に基づき、コイル形状計測点群１６を構成するものではないと判定された外側実計測点を、形状良否判定に用いられる計測データからノイズとして除去する。したがって、外側実計測点によって構成されるコイル形状計測点群１６が存在しない場合、全ての外側実計測点がノイズとして除去され、外側実計測点が存在しないこととなるので、形状良否判定によってその検査対象のステータコイル１０は良品と判定されることとなる。
Then, the pass /
以上のように、点間ノイズ判定は、外側実計測点によって形成される点群の形状が、コイルの断面形状に近似するものであるか否かの判定となる。そして、実計測点群の形状がコイルの断面形状に近似しない場合は、それらの実計測点は点間ノイズ判定によってノイズとして除去される。一方、実計測点群の形状がコイルの断面形状に近似する場合、つまり点間ノイズ判定においてコイル形状計測点群１６を構成すると判定された実計測点ＭＰｒが存在する場合は、そのコイル形状計測点群１６が、コイルエンド１０ｂの部分の外形形状についての許容範囲の外側（基準データ１８の外側）にはぐれ線１０ｃが存在することの判定に用いられる。
As described above, the inter-point noise determination is a determination as to whether or not the shape of the point group formed by the outer actual measurement points approximates the cross-sectional shape of the coil. And when the shape of an actual measurement point group does not approximate the cross-sectional shape of a coil, those actual measurement points are removed as noise by noise determination between points. On the other hand, when the shape of the actual measurement point group approximates the cross-sectional shape of the coil, that is, when there is an actual measurement point MPr determined to constitute the coil shape
このように、点間ノイズ判定は、二次元画像１３において外側実計測点によって形成される断面形状で、コイル単線の断面形状か否かの判定を行うものである。そして、点間ノイズ判定によれば、形状不良となるコイルとしてのはぐれ線１０ｃの有無が検査される場合において、コイルの径と計測機器のばらつきが予め把握されることにより、基準データ１８の外側にて発生するコイルの有無を容易に判定することが可能となる。実計測点について発生するノイズのうちの大部分は、それらによって形成される断面形状がコイル単線の断面形状に該当しないため、このような点間ノイズ判定により、外側実計測点についてのノイズを効率的に除去することが可能となる。
As described above, the inter-point noise determination is to determine whether or not the cross-sectional shape of the coil single wire is the cross-sectional shape formed by the outer actual measurement points in the two-
ところで、前述のようにして行われる点間ノイズ判定では、判定対象となる外側実計測点が、コイル形状計測点群１６と構成するものとして認識されるためには、相当程度の数の外側実計測点が存在することが必要とされる。つまり、点間ノイズ判定において十分な判定精度が得られるための条件として、コイル形状計測点群１６と認識されるのに十分な数の実計測点が、基準データ１８の外側に存在することが挙げられる。
By the way, in the point-to-point noise determination performed as described above, in order for the outer actual measurement points to be determined to be recognized as constituting the coil shape
しかし、はぐれ線１０ｃが存在する位置やはぐれ線１０ｃの形状等によっては、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点のうちの一部のみが外側実計測点として存在し、残りの実計測点が基準データ１８の内側に存在する場合がある。このような場合、その外側実計測点として存在するコイル形状計測点群１６を構成する一部の実計測点のみが、点間ノイズ判定の判定対象となる。
However, depending on the position where the
したがって、この場合においては、そのコイル形状計測点群１６を構成する外側実計測点の数が不十分であるとき、外側実計測点がコイル形状計測点群１６を構成するものであるにもかかわらず、点間ノイズ判定においてコイル形状計測点群１６を構成するものでないとの判定が得られることとなる。結果として、他にコイル形状計測点群１６を構成する外側実計測点が存在しない場合、点間ノイズ判定により、実際は不良品としてのステータコイル１０が良品として判定されるという誤判定が生じるおそれがある。
Therefore, in this case, when the number of outer actual measurement points constituting the coil shape
具体的には、図１１に示すように、一部の実計測点ＭＰｒが基準データ１８の外側（図１１における上側）に位置するコイル形状計測点群１６ａが存在するとする。つまり、コイル形状計測点群１６ａにおいては、それを構成する一部の実計測点ＭＰｒ４、ＭＰｒ５、ＭＰｒ６が、外側実計測点として存在することとする。また、コイル形状計測点群１６ａについて外側実計測点として存在する実計測点（ＭＰｒ４、ＭＰｒ５、ＭＰｒ６）の数は、点間ノイズ判定においてコイル形状計測点群１６ａが認識されるのに不十分であるとする。
Specifically, as shown in FIG. 11, it is assumed that there is a coil shape
このようなコイル形状計測点群１６ａが存在する場合、点間ノイズ判定の判定対象となるのは、コイル形状計測点群１６ａを構成する実計測点ＭＰｒのうち、前述のように不十分な数の実計測点ＭＰｒ４、ＭＰｒ５、ＭＰｒ６のみとなる。したがって、この場合、基準データ１８よりも外側に位置する実計測点ＭＰｒ４、ＭＰｒ５、ＭＰｒ６を判定対象とする点間ノイズ判定では、これらの実計測点ＭＰｒ４、ＭＰｒ５、ＭＰｒ６は、コイル形状計測点群１６ａを構成するものとは判定されず、ノイズとして除去されることとなる。つまりこの場合、基準データ１８の外側に位置する実計測点ＭＰｒ４、ＭＰｒ５、ＭＰｒ６は、コイル形状計測点群１６ａを構成する実計測点ＭＰｒであるにもかかわらず、コイル形状計測点群１６ａを構成するものでないとする判定である誤判定がなされることにより、ノイズとして除去される。
When such a coil shape
このように、コイル形状計測点群１６ａを構成する実計測点のうちの一部（実計測点ＭＰｒ４、ＭＰｒ５、ＭＰｒ６）のみが外側実計測点として存在する場合、外側実計測点についての前記のような誤判定が生じ、不良品であるステータコイル１０が良品として判定されるおそれがある。
As described above, when only a part (actual measurement points MPr4, MPr5, MPr6) of the actual measurement points constituting the coil shape
すなわち、コイル形状計測点群１６ａが存在し、その一部の実計測点ＭＰｒが基準データ１８よりも外側に存在するということは、ステータコイル１０においてはぐれ線１０ｃが存在し、その一部がコイルエンド１０ｂの部分の外形形状についての許容範囲を超えた部分に存在するということになる。このような場合、実際にはそのステータコイル１０は不良品となる。しかし、点間ノイズ判定においてコイル形状計測点群１６ａを構成する実計測点ＭＰｒ４、ＭＰｒ５、ＭＰｒ６がノイズとして（コイル形状計測点群１６ａを構成するものでないとして）判定されることから、基準データ１８の外側に他のコイル形状計測点群１６が存在しない場合、基準データ１８の外側には実計測点ＭＰｒは存在しないこと（全てノイズ）とされ、形状良否判定によりそのステータコイル１０が良品とされてしまう。
That is, the fact that the coil shape
そこで、点間ノイズ判定においては、二次元画像１３において基準データが内側にオフセットされる補正であるオフセット補正が行われることが好ましい。オフセット補正について、図１１に示すコイル形状計測点群１６ａを用いて説明する。
Therefore, in the point-to-point noise determination, it is preferable to perform offset correction, which is correction for offsetting the reference data inward in the two-
図１１に示すように、オフセット補正では、基準データ１８が、基準データ１８の外側に対する内側方向（図１１における下側方向）に、予め設定される所定のオフセット距離ΔＰだけオフセットさせられる（矢印Ｄ参照）。ここで、オフセット距離ΔＰは、コイルエンド１０ｂを形成するコイルの径に基づいて予め設定される。オフセット距離ΔＰとしては、例えば二次元画像１３においてコイルの径に対応する距離や、コイルの径の８割程度に対応する距離等として設定される。
As shown in FIG. 11, in the offset correction, the
また、基準データ１８がオフセットさせられる方向である、基準データ１８についての内側方向とは、二次元画像１３においてコイルエンド部３２の部分に対応する領域側に向かう方向となる。したがって、基準データ１８がオフセットさせられたものであるオフセット基準データ１８ａは、例えば、二次元画像１３において基準データ１８によって描かれる基準ワーク３０（コイルエンド部３２）の外形形状に対し、基準データ１８の内側において相似的に縮小された形状を描くような態様となる。
Further, the inner direction with respect to the
このように基準データ１８がオフセットさせられた状態で、点間ノイズ判定が行われる。つまり、オフセット基準データ１８ａよりも外側に位置する実計測点ＭＰｒを判定対象とする点間ノイズ判定が行われる。このように、基準データ１８がオフセットさせられた状態で点間ノイズ判定が行われることにより、点間ノイズ判定の判定対象となるための条件が基準データ１８よりも外側に位置するということからオフセット基準データ１８ａよりも外側に位置するということになり、判定対象となる実計測点ＭＰｒの数が増加する。これにより、点間ノイズ判定においてコイル形状計測点群１６ａが構成されると認識されるに十分な数の実計測点ＭＰｒが確保される。
The point-to-point noise determination is performed in a state where the
一方で、例えば図１１に示すように、基準データ１８に対しては内側に存在するがオフセット基準データ１８ａに対しては外側に位置する実計測点ＭＰｒを有するコイル形状計測点群１６である内側コイル形状計測点群１６ｂが存在する場合がある。つまり、内側コイル形状計測点群１６ｂは、元々基準データ１８の内側に存在していたが、基準データ１８がオフセットさせられることで、少なくとも一部がオフセット基準データ１８ａの外側に位置することとなるコイル形状計測点群１６である。言い換えると、内側コイル形状計測点群１６ｂは、基準データ１８がオフセットさせられることによって点間ノイズ判定の判定対象となる実計測点ＭＰｒを有することとなるコイル形状計測点群１６である。
On the other hand, for example, as shown in FIG. 11, the inner side is a coil shape
そして、内側コイル形状計測点群１６ｂが、オフセット基準データ１８ａよりも外側に位置する実計測点ＭＰｒとして、オフセット基準データ１８ａを基準とする点間ノイズ判定においてコイル形状計測点群１６が構成されると認識されるに十分な数の実計測点ＭＰｒを有する場合がある。かかる場合、その点間ノイズ判定によって、内側コイル形状計測点群１６ｂを構成する実計測点ＭＰｒが、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒとして判定されてしまう。つまり、内側コイル形状計測点群１６ｂを構成する実計測点ＭＰｒには、基準データ１８を基準とする点間ノイズ判定では判定対象とならないが、オフセット基準データ１８ａを基準とする点間ノイズ判定では判定対象となるものが存在し、その判定対象となる実計測点ＭＰｒが、コイル形状計測点群１６を構成するものとして判定されることとなる。
Then, the coil shape
このような本来基準データ１８の内側に存在する実計測点ＭＰｒが、基準データ１８がオフセットさせられることによって、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒとして判定されることは、内外判定によっては良品と判定されるステータコイル１０が不良品として判定されるという誤判定につながる。こうした誤判定は、内外判定では内側に位置すると判定され、本来許容される内側コイル形状計測点群１６ｂの存在を認識するものであり、検査精度を確保する観点から好ましくない。そこで、オフセット補正では、このような誤判定の回避のため、次のような処理が行われる。
Such an actual measurement point MPr originally existing inside the
すなわち、オフセット補正では、オフセット基準データ１８ａを基準とする点間ノイズ判定において、コイル形状計測点群１６を構成するものであると判定された実計測点ＭＰｒのうち、オフセット基準データ１８ａに対する外側方向（図１１において上側方向）の距離がオフセット距離ΔＰよりも長くなるコイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒは、形状良否判定における基準データ１８に対する比較対象から除外されない。つまり、かかる実計測点ＭＰｒは、形状良否判定に用いられる計測データからノイズとして除去されない。
That is, in the offset correction, out of the actual measurement points MPr determined to constitute the coil shape
具体的には、図１１に示すように、オフセット基準データ１８ａを基準とする点間ノイズ判定において、実計測点ＭＰｒによって構成されるコイル形状計測点群１６として、基準データ１８に対して一部の実計測点ＭＰｒ（ＭＰｒ４、ＭＰｒ５、ＭＰｒ６）が外側に位置するコイル形状計測点群１６ａと、基準データ１８よりも内側に位置する内側コイル形状計測点群１６ｂとが存在するとする。
Specifically, as shown in FIG. 11, a part of the
このような場合において、各コイル形状計測点群１６ａ、１６ｂについて、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒのオフセット基準データ１８ａに対する外側方向（図１１において上側方向）の距離が算出される。そして、各実計測点ＭＰｒのオフセット基準データ１８ａに対する外側方向の距離のうち最も長い距離（最長距離）が算出される。すなわち、図１１に示すように、コイル形状計測点群１６ａについては、オフセット基準データ１８ａに対して外側方向に最も遠くに位置する実計測点ＭＰｒ５のオフセット基準データ１８ａに対する距離（最長距離）Ｄ３が算出される。また、内側コイル形状計測点群１６ｂについては、オフセット基準データ１８ａに対して外側方向に最も遠くに位置する実計測点ＭＰｒ７のオフセット基準データ１８ａに対する距離（最長距離）Ｄ４が算出される。
In such a case, for each coil shape
算出された各コイル形状計測点群１６ａ、１６ｂについてのオフセット基準データ１８ａに対する最長距離Ｄ３、Ｄ４は、オフセット距離ΔＰと比較される。そして、オフセット基準データ１８ａに対する最長距離がオフセット距離ΔＰよりも長いコイル形状計測点群１６のみが、点間ノイズ判定において実計測点ＭＰｒによって構成されるコイル形状計測点群１６として認識される。すなわち、図１１に示す場合においては、オフセット基準データ１８ａに対する最長距離Ｄ３がオフセット距離ΔＰよりも長いコイル形状計測点群１６ａを構成する実計測点ＭＰｒが、オフセット基準データ１８ａを基準とする点間ノイズ判定においてコイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒとして判定される。つまり、コイル形状計測点群１６ａを構成する実計測点ＭＰｒは、点間ノイズ判定によって、形状良否判定においてノイズとして除去されない。
The longest distances D3 and D4 with respect to the offset
一方で、オフセット基準データ１８ａに対する最長距離がオフセット距離ΔＰよりも長くないコイル形状計測点群１６は、点間ノイズ判定において実計測点ＭＰｒによって構成されるコイル形状計測点群１６として認識されない。すなわち、図１１に示す場合においては、オフセット基準データ１８ａに対する最長距離Ｄ４がオフセット距離ΔＰよりも長くない内側コイル形状計測点群１６ｂを構成する実計測点ＭＰｒは、オフセット基準データ１８ａを基準とする点間ノイズ判定においてコイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒとして判定されない。
On the other hand, the coil shape
以上のように、オフセット補正では、オフセット基準データ１８ａよりも外側に位置する実計測点ＭＰｒを判定対象として行われる点間ノイズ判定により、コイル形状計測点群１６を構成するものと判定された実計測点ＭＰｒのうち、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒのオフセット基準データ１８ａに対する最長距離が、オフセット距離ΔＰよりも長いコイル形状計測点群１６（１６ａ）を構成する実計測点ＭＰｒが、形状良否判定における基準データ１８に対する比較対象から除外されないという処理が行われる。
As described above, in the offset correction, the actual measurement point MPr positioned outside the offset
このように、オフセット補正において、コイル形状計測点群１６についてのオフセット基準データ１８ａに対する最長距離がオフセット距離ΔＰよりも長いという条件が用いられることは、（最長距離）−（オフセット距離）＝（コイル形状計測点群１６の基準データ１８からの突出量（突出距離））の関係が成り立つことに基づく。かかる関係は、図１１に示すコイル形状計測点群１６ａについては、（最長距離Ｄ３）−（オフセット距離ΔＰ）＝（突出量Ｄ５）となる。
Thus, in the offset correction, the condition that the longest distance with respect to the offset
つまり、コイル形状計測点群１６について、基準データ１８からの突出部分が存在するということは、その突出部分を構成する実計測点ＭＰｒ（基準データ１８の外側に位置する実計測点ＭＰｒ４、ＭＰｒ５、ＭＰｒ６）は、内外判定において基準データ１８よりも外側に位置すると判定される実計測点ＭＰｒであり、基準データ１８を基準とする点間ノイズ判定においても判定対象となる実計測点ＭＰｒである。このため、コイル形状計測点群１６について基準データ１８からの突出部分を構成する実計測点ＭＰｒは、オフセット基準データ１８ａを基準とする点間ノイズ判定において、コイル形状計測点群１６を構成するものとして認識される必要がある。
That is, for the coil shape
一方、基準データ１８からの突出部分が存在しないコイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒ（基準データ１８の内側に位置する実計測点ＭＰｒ）は、内外判定において基準データ１８よりも外側に位置しないと判定される実計測点ＭＰｒであり、基準データ１８を基準とする点間ノイズ判定においても判定対象とならない実計測点ＭＰｒである。このため、基準データ１８からの突出部分が存在しないコイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒは、オフセット基準データ１８ａを基準とする点間ノイズ判定において、コイル形状計測点群１６を構成するものとして認識される必要はない。
On the other hand, an actual measurement point MPr (actual measurement point MPr located inside the reference data 18) constituting the coil shape
このようなオフセット補正が行われるに際し、本実施形態の形状検査装置１においては、図１に示すように、演算制御部５において、オフセット補正部５４が備えられる。すなわち、オフセット補正部５４は、基準データ１８を内側方向にオフセット距離ΔＰだけオフセットさせる。そして、オフセット補正部５４は、オフセット基準データ１８ａよりも外側に位置する実計測点ＭＰｒを判定対象として点間ノイズ判定部５３により行われる点間ノイズ判定により、コイル形状計測点群１６（１６ａ、１６ｂ）を構成するものと判定された実計測点ＭＰｒのうち、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒのオフセット基準データ１８ａに対する最長距離が、オフセット距離ΔＰよりも長いコイル形状計測点群１６ａを構成する実計測点ＭＰｒを、形状良否判定における比較対象から除外しない補正であるオフセット補正を行う。実体的には、演算制御部５が、その格納部に格納された所定のプログラムに従って所定の演算等を行うことにより、オフセット補正部５４としての機能を果たす。ここで、オフセット補正に用いられるオフセット距離ΔＰは、演算制御部５における格納部等に予め設定され記憶される。
When such offset correction is performed, in the
このように、点間ノイズ判定においてオフセット補正が行われることにより、点間ノイズ判定において、基準データ１８からわずかに突出するコイル形状計測点群１６（図１１、コイル形状計測点群１６ａ参照）が存在する場合であっても、そのわずかに突出するコイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒが、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒとして確実に捉えられる。つまり、二次元画像１３において基準データ１８からわずかに突出するコイル形状計測点群１６は、ステータコイル１０においてコイルエンド１０ｂの部分の外形形状についての許容範囲をわずかに超えるはぐれ線１０ｃについての計測データである。このことから、基準データ１８からわずかに突出するコイル形状計測点群１６が、オフセット補正によって捉えられ、点間ノイズ判定において、ノイズとして除去されることなく、そのステータコイル１０が不良品であることの判定に用いられる。
Thus, by performing offset correction in the point-to-point noise determination, the coil shape measurement point group 16 (see FIG. 11, coil shape
その一方で、基準データ１８に対してわずかに内側に位置するコイル形状計測点群１６（図１１、内側コイル形状計測点群１６ｂ参照）が存在する場合であっても、オフセット基準データ１８ａを基準とする点間ノイズ判定において、そのわずかに内側に位置するコイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒが、基準データ１８からわずかに突出するコイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒと同様に捉えられることが回避される。
On the other hand, even if there is a coil shape measurement point group 16 (see FIG. 11, inner coil shape
以上のようなオフセット補正によれば、コイル形状計測点群１６の基準データ１８からの突出量が、オフセット基準データ１８ａに対する最長距離からオフセット距離ΔＰを引いた値として求められるため、ステータコイル１０についての不良品の定量化が可能となる。また、基準データ１８がオフセットさせられるオフセット補正においては、基準データ１８に対してわずかに内側に位置するコイル形状計測点群１６の検出が可能となるため、ステータコイル１０について、良品として許容される最大外形形状（限界形状）に近い良品を検出することが可能となる。このため、不良品発生前に、コイルエンド１０ｂを圧縮成形する成形設備等による前工程にて、予め対策を打つことが可能となる。
According to the offset correction as described above, the amount of protrusion of the coil shape
次に、面間ノイズ判定について説明する。面間ノイズ判定は、点間ノイズ判定によってコイル形状計測点群１６を構成すると判定された実計測点ＭＰｒ、つまりノイズとして除去されなかった実計測点ＭＰｒによって構成されるコイル形状計測点群１６を判定対象として行われるノイズ判定である。そして、面間ノイズ判定は、点間ノイズ判定が行われたスリット光１１の走査位置の次の走査位置において取得される計測データとして、コイル形状計測点群１６に対応する実計測点群が存在するか否かの判定である。ここで、コイル形状計測点群１６に対応する実計測点群とは、コイル形状計測点群１６に対して、はぐれ線１０ｃの形状に対応して所定の連続性を有する実計測点群（コイル形状計測点群１６）となる。
Next, the inter-surface noise determination will be described. The inter-surface noise determination is performed using the actual measurement point MPr determined to constitute the coil shape
すなわち、例えば図８に示すように、スリット光１１の走査位置の連続的な変化における隣り合う走査位置で、スリット光１１が照射される位置（光切断線１２が形成される位置）に、はぐれ線１０ｃの部分が含まれる場合がある。つまり、図８に示すように、スリット光１１についての所定の走査位置においてステータコイル１０の表面に形成される光切断線１２と、前記所定の走査位置に対する次の走査位置に対応する光切断線１２である次断面光切断線１２ａとのいずれもが、はぐれ線１０ｃの部分を含む部分に形成される場合がある。
That is, for example, as shown in FIG. 8, at the adjacent scanning position in the continuous change of the scanning position of the
このような場合、例えば図１２に示すように、所定の走査位置における光切断線１２に対応する二次元画像１３と、次断面光切断線１２ａに対応する二次元画像１３である次断面二次元画像１３ａとのそれぞれにおいて、コイル形状計測点群１６が存在することとなる。つまり、各二次元画像１３に存在するコイル形状計測点群１６は、共通のはぐれ線１０ｃについての計測データである。このような隣り合う各走査位置についての二次元画像１３に存在するコイル形状計測点群１６同士は、二次元画像１３においてスリット光１１の走査位置の間隔やコイルの径等に基づく所定の範囲内に納まる位置関係を有すると考えられる。
In such a case, for example, as shown in FIG. 12, the next cross-sectional two-dimensional image is a two-
そこで、面間ノイズ判定では、所定の走査位置についての二次元画像１３で行われた点間ノイズ判定によって認識されたコイル形状計測点群１６が、次断面二次元画像１３ａにおいて、共通のはぐれ線１０ｃについての計測データとして存在するか否かが、各二次元画像１３に存在するコイル形状計測点群１６同士の二次元画像１３における位置のずれ量が所定の許容範囲内であるか否かによって判定される。
Therefore, in the inter-plane noise determination, the coil shape
すなわち、前述した点間ノイズ判定は、ステータコイル１０の一断面での計測データに基づいて行われるコイル形状についての判定であるのに対し、面間ノイズ判定は、ステータコイル１０の隣り合う断面間での計測データの関係性（連続性）に基づいて行われるコイル形状についての判定である。
That is, the point-to-point noise determination described above is a determination on the coil shape that is performed based on the measurement data in one section of the
そして、点間ノイズ判定によってコイル形状計測点群１６を構成すると判定された実計測点ＭＰｒであっても、その実計測点ＭＰｒによって構成されるコイル形状計測点群１６が次の断面に対応する次断面二次元画像１３ａにおいて対応するコイル形状計測点群１６を有しない場合、それらの実計測点ＭＰｒはノイズとして除去される。つまりこの場合、隣り合う断面間で計測データの連続性がないとして、点間ノイズ判定によってコイル形状計測点群１６を構成すると判定された実計測点ＭＰｒが、形状良否判定に用いられる計測データからノイズとして除外される。かかる処理が、面間ノイズ判定によるノイズ除去となる。
And even if it is the actual measurement point MPr determined to constitute the coil shape
すなわち、面間ノイズ判定は、点間ノイズ判定により、コイル形状計測点群１６を構成するものであると判定された実計測点ＭＰｒが存在する場合、コイル形状計測点群１６が存在する二次元画像１３が取得されたスリット光１１の走査位置の次の走査位置にて取得された二次元画像１３（次断面二次元画像１３ａ）に、コイル形状計測点群１６に対して、所定の対応関係を有するコイル形状計測点群１６である次断面コイル形状計測点群１６ｃが存在するか否かの判定である。
That is, in the inter-surface noise determination, when there is an actual measurement point MPr that is determined to constitute the coil shape
そして、面間ノイズ判定において用いられる前記所定の対応関係は、コイル形状計測点群１６および次断面コイル形状計測点群１６ｃそれぞれについて、各計測点群を構成する実計測点ＭＰｒの中心的な座標位置として算出される中心座標点（図１２、符号ＣＰ１、ＣＰ２参照）の、二次元画像１３における相対的な距離についての関係（以下「断面間対応関係」という。）である。
The predetermined correspondence used in the inter-surface noise determination is the central coordinates of the actual measurement points MPr constituting each measurement point group for each of the coil shape
具体的には、図１２に示すように、断面間対応関係は、コイル形状計測点群１６について算出される中心座標点（以下「第一中心座標点」という。）ＣＰ１と、次断面コイル形状計測点群１６ｃについて算出される中心座標点（以下「第二中心座標点」という。）ＣＰ２との二次元画像１３における相対的な距離についての関係である。そして、この両中心座標点ＣＰ１、ＣＰ２間の相対的な距離の関係として、二次元画像１３における第一の座標軸方向であるＺ軸方向の距離ΔＺが、予め設定される許容範囲（第一の許容範囲）内であること、および、二次元画像１３におけるＺ軸方向に直交する第二の座標方向であるＸ軸方向の距離ΔＸが、予め設定される許容範囲（第二の許容範囲）内であることが用いられる。つまり、面間ノイズ判定においては、断面間対応関係として、第一中心座標点ＣＰ１と第二中心座標点ＣＰ２との間の相対的な距離について、距離ΔＺが第一の許容範囲内であり、かつ、距離Ｘが第二の許容範囲内であることが用いられる。
Specifically, as shown in FIG. 12, the cross-sectional correspondence relationship is such that the central coordinate point (hereinafter referred to as “first central coordinate point”) CP1 calculated for the coil shape
ここで、両中心座標点ＣＰ１、ＣＰ２間の相対的な距離についての関係を規定する距離ΔＺおよび距離ΔＸは、二次元画像１３における距離である。このため、図１２に示すように、両中心座標点ＣＰ１、ＣＰ２間の距離ΔＺおよび距離ΔＸは、例えば、次断面二次元画像１３ａにおいて、第一中心座標点ＣＰ１に対応する点（符号ＣＰ１ａ参照）と、第二中心座標点ＣＰ２との関係における距離ΔＺおよび距離ΔＸとして算出される。
Here, the distance ΔZ and the distance ΔX that define the relationship regarding the relative distance between the center coordinate points CP1 and CP2 are distances in the two-
断面間対応関係を規定する距離ΔＺについての第一の許容範囲は、スリット光１１の走査位置の変化方向であって二次元画像１３の座標平面に対して近似的に直交する座標軸方向であるＹ軸方向についての走査位置の間隔である断面間隔ΔＹに基づいて予め設定される。また、同じく断面間対応関係を規定する距離ΔＸについての第二の許容範囲は、断面間隔ΔＹおよびコイルの径に基づいて予め設定される。
The first allowable range for the distance ΔZ that defines the correspondence between the cross sections is the direction of change of the scanning position of the
面間ノイズ判定について、二次元画像１３に存在するコイル形状計測点群１６に対して断面間対応関係を有する次断面コイル形状計測点群１６ｃが存在する場合を想定して具体的に説明する。かかる場合、コイル形状計測点群１６および次断面コイル形状計測点群１６ｃは、共通のはぐれ線１０ｃについての計測データとなる。したがって、この場合、両中心座標点ＣＰ１、ＣＰ２間の相対的な距離についての関係において、距離ΔＺは第一の許容範囲内となり、距離ΔＸは第二の許容範囲内となる。
Inter-plane noise determination will be specifically described on the assumption that there is a next cross-sectional coil shape
面間ノイズ判定において、コイル形状計測点群１６および次断面コイル形状計測点群１６ｃそれぞれについての中心座標点（第一中心座標点ＣＰ１および第二中心座標点ＣＰ２）は、各計測点群を構成する実計測点ＭＰｒの二次元画像１３における中心的な座標位置として算出される。ここで、各計測点群を構成する実計測点ＭＰｒの中心的な座標位置としては、例えば次のような座標位置が採用される。
In the inter-surface noise determination, the central coordinate points (first central coordinate point CP1 and second central coordinate point CP2) for each of the coil shape
すなわち、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒについて、Ｘ軸方向およびＺ軸方向それぞれについての最大値と最小値との間の中間の値に対応する座標位置が採用される。つまりこの場合、図１２においては、Ｘ軸方向については、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒのうち左右両端に位置する実計測点ＭＰｒについてのＸ座標の値の中間の値が採用される。また、Ｚ方向については、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒのうち上下両端に位置する実計測点ＭＰｒについてのＺ座標の値の中間の値が採用される。なお、コイル形状計測点群１６についての中心座標点の算出方法は、特に限定されるものではなく、例えば、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒの座標の値の平均値等が採用されてもよい。
That is, for the actual measurement points MPr constituting the coil shape
また、面間ノイズ判定において、第一の許容範囲および第二の許容範囲の設定に際して用いられる断面間隔ΔＹの方向であるＹ軸方向は、前記のとおりスリット光１１の走査位置の変化方向であって二次元画像１３の座標平面に対して近似的に直交する座標軸方向である。すなわち、前述したように、全体として略円環形状を有するステータコイル１０に対するスリット光１１の走査方向は、ステータコイル１０の円周方向である。また、スリット光１１の走査位置の間隔は、ステータコイル１０の円周方向の長さに対して極めて短い。これらのことから、断面間隔ΔＹの方向が、Ｘ軸およびＺ軸によって規定される座標平面としての二次元画像１３に対して直交するＹ軸方向として近似される。
Further, in the inter-surface noise determination, the Y-axis direction, which is the direction of the cross-sectional interval ΔY used when setting the first allowable range and the second allowable range, is the change direction of the scanning position of the
したがって、コイル形状計測点群１６と次断面コイル形状計測点群１６ａとの関係は、二次元画像１３において設定されるＸ軸およびＺ軸、ならびにこのＸ−Ｚ平面に対して直交するＹ軸が用いられてモデル化される三次元座標空間において把握される。そして、前述したようにコイル形状計測点群１６および次断面コイル形状計測点群１６ａは、共通のはぐれ線１０ｃについての計測データであることから、この三次元座標空間においては、はぐれ線１０ｃについての計測データとしての実計測点群が存在することとなる。
Therefore, the relationship between the coil shape
続いて、面間ノイズ判定に用いられる断面間対応関係を規定する距離ΔＺについての許容範囲である第一の許容範囲について、図１３および図１４を用いて説明する。 Next, a first allowable range that is an allowable range for the distance ΔZ that defines the cross-sectional correspondence used for the inter-plane noise determination will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
図１３は、前述した三次元座標空間についてのＹ−Ｚ平面を示している。図１３に示すように、前記のとおり三次元座標空間においてはぐれ線１０ｃについての計測データとして存在する実計測点群として、はぐれ線データ４０ｃの存在を仮定する。つまりはぐれ線データ４０ｃは、各走査位置についての二次元画像１３（Ｘ−Ｚ平面）において存在するコイル形状計測点群１６がＹ軸方向に連続したものとしての実計測点群といえる。ここでは説明の便宜上、はぐれ線データ４０ｃは直線状、つまりはぐれ線１０ｃは直線状であるとする。そして、Ｙ−Ｚ平面において、直線状のはぐれ線データ４０ｃについて、その直線方向とＹ軸方向とのなす角度をθ１とする。
FIG. 13 shows the YZ plane for the three-dimensional coordinate space described above. As shown in FIG. 13, it is assumed that the
図１３に示すように、Ｙ−Ｚ平面において、第一中心座標点ＣＰ１の第二中心座標点ＣＰ２に対する移動方向、つまり第一中心座標点ＣＰ１から第二中心座標点ＣＰ２に向かうベクトルＶｚの方向は、Ｙ−Ｚ平面におけるはぐれ線データ４０ｃの直線方向に略一致する。このため、第一中心座標点ＣＰ１と第二中心座標点ＣＰ２との間のＺ軸方向の距離ΔＺは、断面間隔ΔＹとの関係において、次式（１）により表される。
ΔＺ＝ΔＹ・ｔａｎθ１ ・・・（１）
As shown in FIG. 13, in the YZ plane, the moving direction of the first center coordinate point CP1 relative to the second center coordinate point CP2, that is, the direction of the vector Vz from the first center coordinate point CP1 toward the second center coordinate point CP2. Substantially coincides with the linear direction of the
ΔZ = ΔY · tan θ1 (1)
そして、距離ΔＺについての第一の許容範囲は、角度θ１についての角度範囲として規定される。このように第一の許容範囲を規定する角度θ１についての角度範囲としては、本実施形態の形状検査装置１が備える光切断スキャナ７によるレーザ光の照射方向（光軸の方向）のＹ軸方向に対する角度範囲について、連続性を有する計測データの取得が可能な角度範囲が用いられる。これは、ノイズが発生する傾向として、取得される実計測点が不連続であること、および対象物体に対するレーザ光の照射方向からは計測データの取得が不可能となる範囲で連続性を有すること等が、実験等によって判明していることに基づく。
The first allowable range for the distance ΔZ is defined as the angle range for the angle θ1. As described above, the angle range for the angle θ1 that defines the first allowable range is the Y-axis direction of the laser beam irradiation direction (optical axis direction) by the
具体的には、図１４に示すように、Ｙ−Ｚ平面に対応する平面視において、光切断スキャナ７のレーザ投光部２から照射されるレーザ光の光軸ＬＡの方向と計測対象面の方向との角度（以下「光軸角度」という。）が用いられる。ここでは、光軸角度として、光軸ＬＡの方向に対して直交する基準直線ＳＬ（Ｙ軸方向）の方向に対する計測対象面（符号Ｓａ、Ｓｂ参照）の角度が用いられる。また、光軸角度は、光軸ＬＡの基準直線ＳＬに対する交点Ｏ１を中心として、０〜１８０°の範囲となる。つまり、光軸角度は、交点Ｏ１を通る計測対象面の基準直線ＳＬに対する角度であって、計測対象面が光軸ＬＡに一致する場合に９０°となる角度に対応する。
Specifically, as shown in FIG. 14, in the plan view corresponding to the YZ plane, the direction of the optical axis LA of the laser light emitted from the
そして、図１４に示すように、光軸角度について、連続性を有する計測データの取得が可能な角度範囲は、例えば、０°からθａ（計測対象面Ｓａ参照）となる角度範囲α（０°＜α＜θａ）と、θｂ（計測対象面Ｓｂ参照）から１８０°となる角度範囲β（θｂ＜α＜１８０°）となる。つまりこの場合、光軸角度が、角度範囲αおよび角度範囲β以外の角度範囲である角度範囲γである状態では、計測点が不連続となったり、光軸ＬＡの方向およびカメラ３に対する反射光の光軸に対して計測対象面が立ち面となることで計測データの取得が不可能となったりする。
And as shown in FIG. 14, the angle range which can acquire the measurement data which has continuity about the optical axis angle is an angle range α (0 ° from 0 ° to θa (refer to the measurement target surface Sa), for example. <Α <θa) and an angle range β (θb <α <180 °) that is 180 ° from θb (see measurement target surface Sb). That is, in this case, in a state where the optical axis angle is an angular range γ other than the angular range α and the angular range β, the measurement points are discontinuous, or the direction of the optical axis LA and the reflected light with respect to the
そこで、光軸角度についての角度範囲αおよび角度範囲βの範囲内において次断面にて対応する実計測点が存在することが、距離ΔＺについての第一の許容範囲として用いられる。つまり、第一中心座標点ＣＰ１に対して、光軸角度についての角度範囲αおよび角度範囲βの範囲内に第二中心座標点ＣＰ２が存在することが、第一の許容範囲として用いられる。 Therefore, the fact that there is a corresponding actual measurement point in the next cross section within the range of the angle range α and the angle range β with respect to the optical axis angle is used as the first allowable range for the distance ΔZ. That is, the presence of the second center coordinate point CP2 within the range of the angle range α and the angle range β with respect to the optical axis angle with respect to the first center coordinate point CP1 is used as the first allowable range.
すなわち、距離ΔＺについての第一の許容範囲を規定する角度θ１についての角度範囲は、０°＜θ１＜θａ、およびθｂ＜θ１＜１８０°となる。したがって、これらの角度範囲と、上記式（１）により、第一の許容範囲は、次式（２）、（３）により表される。
ΔＹ・ｔａｎ０°＜ΔＺ＜ΔＹ・ｔａｎθａ ・・・（２）
ΔＹ・ｔａｎθｂ＜ΔＺ＜ΔＹ・ｔａｎ１８０° ・・・（３）
That is, the angle ranges for the angle θ1 that defines the first allowable range for the distance ΔZ are 0 ° <θ1 <θa and θb <θ1 <180 °. Therefore, the first allowable range is expressed by the following expressions (2) and (3) based on these angle ranges and the above expression (1).
ΔY · tan 0 ° <ΔZ <ΔY · tan θa (2)
ΔY · tan θb <ΔZ <ΔY · tan 180 ° (3)
ここで、ｔａｎ０°＝０、ｔａｎ１８０°＝０であることから、上記式（２）および（３）は、それぞれ次式（４）および（５）となる。
０＜ΔＺ＜ΔＹ・ｔａｎθａ ・・・（４）
ΔＹ・ｔａｎθｂ＜ΔＺ＜０ ・・・（５）
Here, since tan0 ° = 0 and tan180 ° = 0, the above equations (2) and (3) become the following equations (4) and (5), respectively.
0 <ΔZ <ΔY · tan θa (4)
ΔY · tan θb <ΔZ <0 (5)
したがって、上記式（４）、（５）から、第一の許容範囲として、次式（６）が導かれる。
ΔＹ・ｔａｎθｂ＜ΔＺ＜ΔＹ・ｔａｎθａ ・・・（６）
Therefore, from the above equations (4) and (5), the following equation (6) is derived as the first allowable range.
ΔY · tan θb <ΔZ <ΔY · tan θa (6)
上記式（６）で表される距離ΔＺの範囲が、第一の許容範囲となる。このような第一の許容範囲を規定する角度θａ、θｂ、つまり光軸角度についての角度範囲α、β（以下「規定角度範囲」という。）は、実験等によって求められ予め取得される。 The range of the distance ΔZ expressed by the above formula (6) is the first allowable range. The angles θa and θb that define the first permissible range, that is, the angle ranges α and β (hereinafter referred to as “specified angle ranges”) for the optical axis angle, are obtained through experiments and acquired in advance.
規定角度範囲の取得方法の一例について説明する。規定角度範囲は、形状検査装置１における光切断スキャナ７の対象物体に対する角度範囲として取得される。したがって、規定角度範囲の取得に際しては、光切断スキャナ７からのレーザ光の所定の対象物体に対する相対的な照射角度が変化させられながら、計測データの取得が行われる。
An example of a method for obtaining the specified angle range will be described. The specified angle range is acquired as an angle range with respect to the target object of the
そして、規定角度範囲の取得に際して計測データが取得される所定の対象物体としては、例えばステータコイル１０におけるコイルエンド１０ｂと同様の表面反射率に仕上げられた平面部である基準計測面を有するテストピースが用いられる。つまり、光切断スキャナ７からのレーザ光に対する、テストピースが有する基準計測面の角度が変化させられながら、計測データの取得が行われる。なお、ここで用いられるテストピースとしては、前述した基準ワーク３０で代用することもできる。
The predetermined target object from which the measurement data is acquired when acquiring the specified angle range is, for example, a test piece having a reference measurement surface which is a flat surface finished with the same surface reflectance as that of the
規定角度範囲の取得について、図１４に示す場合を例に説明する。図１４に示す場合においては、テストピースが有する基準計測面が、計測対象面（符号Ｓａ、Ｓｂ参照）に対応する。すなわち、規定角度範囲の取得に際しては、テストピースが有する基準計測面が、光軸角度が０°から１８０°となる範囲で回転させられるとともに、所定の方向に向けてレーザ光（光軸ＬＡ）を照射する光切断スキャナ７が所定の走査方向に移動させられながら、計測データの取得が行われる。そして、このような光軸角度の変化をともなう計測データの取得において、計測データが連続性を有することとなる光軸角度の角度範囲が、規定角度範囲として取得される。
The acquisition of the specified angle range will be described by taking the case shown in FIG. 14 as an example. In the case illustrated in FIG. 14, the reference measurement surface included in the test piece corresponds to the measurement target surface (see symbols Sa and Sb). That is, when acquiring the specified angle range, the reference measurement surface of the test piece is rotated in a range where the optical axis angle is 0 ° to 180 °, and laser light (optical axis LA) is directed in a predetermined direction. Measurement data is acquired while the
したがって、図１４に示す場合においては、計測データが連続性を有することとなる規定角度範囲として、角度範囲α（光軸角度０°〜θａ）、および角度範囲β（光軸角度θｂ〜１８０°）が取得される。言い換えると、光軸角度が角度範囲αおよび角度範囲βの範囲外である場合（角度範囲γである場合）には、カメラ３によって拡散反射光を連続的に受光することができないこととなる。このため、仮に、光軸角度が角度範囲γである場合に、計測対象面からの反射光が連続的に受光されたときは、その反射光は、計測対象面からの反射光ではなく、多重反射等によるノイズとなる。
Therefore, in the case shown in FIG. 14, the angle range α (
ここで、計測データについて「連続性を有する」とは、レーザ光の走査位置の変化にともなって各走査位置にて連続的に取得される計測点が、基準計測面の形状に対応する形状に沿うように取得されることに対応する。したがって、各走査位置にて連続的に取得される計測点が、基準計測面の形状に対応することなく不連続的に取得される場合は、その計測データは連続性を有することとはならない。なお、光軸角度について、連続性を有する計測データが取得されることとなる角度範囲（規定角度範囲）は、基準計測面の反射率や、光切断スキャナ７におけるレーザ投光部２やカメラ３の配置等によって決まることが判明している。
Here, the measurement data “having continuity” means that the measurement points continuously acquired at each scanning position with a change in the scanning position of the laser light have a shape corresponding to the shape of the reference measurement surface. It corresponds to being acquired along. Therefore, when measurement points continuously acquired at each scanning position are acquired discontinuously without corresponding to the shape of the reference measurement surface, the measurement data does not have continuity. Regarding the optical axis angle, the angle range (specified angle range) from which measurement data having continuity is acquired includes the reflectance of the reference measurement surface, the
また、連続性を有する計測データとしての計測点の移動ベクトル（隣り合う走査位置にて取得された各計測点についての連続方向に向かうベクトル）は、基準計測面の形状に沿う方向に略一致する。つまり、計測点の移動ベクトルの方向（角度）は、基準計測面の方向（角度）に略一致することとなる。 Moreover, the movement vector of the measurement point as the measurement data having continuity (the vector in the continuous direction for each measurement point acquired at the adjacent scanning position) substantially coincides with the direction along the shape of the reference measurement surface. . That is, the direction (angle) of the movement vector of the measurement point substantially coincides with the direction (angle) of the reference measurement surface.
したがって、第一の許容範囲を規定する規定角度範囲は、隣り合う走査位置にて取得されるコイル形状計測点群１６および次断面コイル形状計測点群１６ｃそれぞれについて同様にして算出される第一中心座標点ＣＰ１および第二中心座標点ＣＰ２間におけるベクトルＶｚ（図１３参照）の方向（Ｙ軸に対する角度）についての許容範囲ということができる。
Therefore, the specified angle range that defines the first allowable range is calculated in the same manner for each of the coil shape
このように、ΔＺについての第一の許容範囲は、断面間隔ΔＹに基づき、予め実験等によって求められる規定角度範囲が用いられ、上記式（６）で表される範囲として予め設定される。 As described above, the first allowable range for ΔZ is set in advance as a range represented by the above formula (6) using a specified angle range obtained in advance through experiments or the like based on the cross-sectional interval ΔY.
次に、面間ノイズ判定に用いられる断面間対応関係を規定する距離ΔＸについての許容範囲である第二の許容範囲について、図１５および図１６を用いて説明する。 Next, a second allowable range that is an allowable range for the distance ΔX that defines the cross-sectional correspondence used for the inter-surface noise determination will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
図１５は、前述した三次元空間についてのＸ−Ｙ平面を示している。図１５に示すように、Ｘ−Ｙ平面において、三次元座標空間において存在する直線状のはぐれ線データ４０ｃについて、その直線方向とＹ軸方向とのなす角度をθ２とする。
FIG. 15 shows an XY plane for the above-described three-dimensional space. As shown in FIG. 15, regarding the straight
図１５に示すように、Ｘ−Ｙ平面において、第一中心座標点ＣＰ１の第二中心座標点ＣＰ２に対する移動方向、つまり第一中心座標点ＣＰ１から第二中心座標点ＣＰ２に向かうベクトルＶｘの方向は、Ｘ−Ｙ平面におけるはぐれ線データ４０ｃの直線方向に略一致する。このため、第一中心座標点ＣＰ１と第二中心座標点ＣＰ２との間のＸ軸方向の距離ΔＸは、断面間隔ΔＹとの関係において、次式（７）により表される。
ΔＸ＝ΔＹ・ｔａｎθ２ ・・・（７）
As shown in FIG. 15, in the XY plane, the moving direction of the first central coordinate point CP1 relative to the second central coordinate point CP2, that is, the direction of the vector Vx from the first central coordinate point CP1 toward the second central coordinate point CP2. Substantially coincides with the linear direction of the
ΔX = ΔY · tan θ2 (7)
また、Ｘ−Ｙ平面において、ｃｏｓθ２は、次式（８）により表される。
ｃｏｓθ２＝ｔ・ｒ／Ｄｓ ・・・（８）
In the XY plane, cos θ2 is expressed by the following equation (8).
cos θ2 = t · r / Ds (8)
上記式（８）において、ｒは、はぐれ線１０ｃのコイル径であり、ｔは、所定の係数である。同じく式（８）において、Ｄｓは、Ｘ軸方向の実計測点の連続距離である断面サイズである。断面サイズＤｓは、前述したＸ軸方向連続距離Ｄ２（図１０参照）に対応する。
In the above equation (8), r is the coil diameter of the
図１６に示すように、はぐれ線データ４０ｃについては、そのＸ−Ｙ平面における幅寸法ｔ・ｒ（はぐれ線データ４０ｃの直線方向に対する直交方向の寸法）は、コイル径ｒに基づく値となる。すなわち、前述したように、はぐれ線データ４０ｃは、はぐれ線１０ｃについての計測データとしての実計測点群である。このため、幅寸法ｔ・ｒは、はぐれ線１０ｃのコイルとしての径方向について、スリット光１１が照射される範囲の部分の寸法となる。したがって、はぐれ線データ４０ｃの幅寸法ｔ・ｒは、コイル径ｒの寸法に対して若干小さくなる。つまり、所定の係数ｔの値としては、幅寸法ｔ・ｒが、コイル径ｒの寸法に対して若干小さくなるような値（例えばｔ＝０．８）が採用される。なお、コイル径ｒに対する所定の係数ｔは、実験等によって予め求められる。
As shown in FIG. 16, for the
また、断面サイズＤｓの方向は、前記のとおりＸ軸の方向である。このため、図１５および図１６に示すように、断面サイズＤｓの方向と幅寸法ｔ・ｒの方向とのなす角度は、はぐれ線データ４０ｃの直線方向とＹ軸方向とのなす角度θ２となる。したがって、ｃｏｓθ２は、上記式（８）により表される。
The direction of the cross-sectional size Ds is the X-axis direction as described above. Therefore, as shown in FIGS. 15 and 16, the angle formed by the direction of the cross-sectional size Ds and the direction of the width dimension t · r is the angle θ2 formed by the linear direction of the
ｔａｎθ２＝ｓｉｎθ２／ｃｏｓθ２であることから、上記式（７）、（８）により、距離ΔＸは、次式（９）により表される。
ΔＸ＝（Ｄｓ・ΔＹ・ｓｉｎθ２）／ｔ・ｒ ・・・（９）
Since tan θ2 = sin θ2 / cos θ2, the distance ΔX is expressed by the following equation (9) from the above equations (7) and (8).
ΔX = (Ds · ΔY · sin θ2) / t · r (9)
そして、Ｘ−Ｙ平面については、Ｙ軸方向に沿うスリット光１１の走査位置の変化方向側（図１５における左側）に存在する全ての計測点が計測対象となる。つまり、Ｘ−Ｙ平面においては、ベクトルＶｘのＹ軸方向に対する角度について、走査位置の変化方向側の全ての角度範囲で、連続性を有する計測データの取得が可能となる。このことから、距離ΔＸについての第二の許容範囲を規定する角度θ２として、−９０°＜θ２＜９０°が用いられる。
And about XY plane, all the measurement points which exist in the change direction side (left side in FIG. 15) of the scanning position of the
したがって、上記式（９）から、第二の許容範囲として、次式（１０）が導かれる。
−（Ｄｓ・ΔＹ）／ｔ・ｒ＜ΔＸ＜（Ｄｓ・ΔＹ）／ｔ・ｒ ・・・（１０）
Therefore, the following equation (10) is derived from the above equation (9) as the second allowable range.
− (Ds · ΔY) / t · r <ΔX <(Ds · ΔY) / t · r (10)
上記式（１０）で表される距離ΔＸの範囲が、第二の許容範囲となる。 The range of the distance ΔX represented by the above formula (10) is the second allowable range.
このように、ΔＸについての第二の許容範囲は、断面間隔ΔＹおよびコイル径ｒに基づき、はぐれ線１０のコイルとしての形状特徴が利用され、上記式（１０）で表される範囲として予め設定される。
Thus, the second allowable range for ΔX is set in advance as a range represented by the above formula (10), based on the cross-sectional interval ΔY and the coil diameter r, using the shape characteristics of the
以上のようにして導かれる距離ΔＺについての第一の許容範囲、および距離ΔＸについての第二の許容範囲が第一中心座標点ＣＰ１と第二中心座標点ＣＰ２との相対的な距離についての関係において満たされることが、面間ノイズ判定における断面間対応関係として用いられる。 The first allowable range for the distance ΔZ derived as described above and the second allowable range for the distance ΔX are related to the relative distance between the first central coordinate point CP1 and the second central coordinate point CP2. Satisfying in (2) is used as the cross-sectional correspondence in the inter-surface noise determination.
このような面間ノイズ判定が行われるに際し、本実施形態の形状検査装置１においては、図１に示すように、演算制御部５において、面間ノイズ判定部５５が備えられる。すなわち、面間ノイズ判定部５５は、点間ノイズ判定部５３により行われた点間ノイズ判定により、コイル形状計測点群１６を構成するものであると判定された実計測点ＭＰｒが存在する場合、次断面二次元画像１３ａに、コイル形状計測点群１６に対して、前述した断面間対応関係を有する次断面コイル形状計測点群１６ａが存在するか否かの判定である面間ノイズ判定を行う。実体的には、演算制御部５が、その格納部に格納された所定のプログラムに従って所定の演算等を行うことにより、面間ノイズ判定部５５としての機能を果たす。ここで、面間ノイズ判定に用いられる断面間隔ΔＹや規定角度範囲やコイル径ｒの値等は、演算制御部５における格納部等に予め設定され記憶される。
When such an inter-surface noise determination is performed, in the
そして、良否判定部５２は、面間ノイズ判定部５５により行われた面間ノイズ判定により、次断面コイル形状計測点群１６ａが存在しないと判定された場合、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒを、形状良否判定における基準データ１８に対する比較対象から除外する。すなわち、良否判定部５２は、面間ノイズ判定部５５による判定結果に基づき、次断面コイル形状計測点群１６ａが存在しない場合、コイル形状計測点群１６を構成する外側実計測点を、形状良否判定に用いられる計測データからノイズとして除去する。したがって、外側実計測点によって構成されるコイル形状計測点群１６が存在する場合であっても、それに対応する次断面コイル形状計測点群１６ａが存在しない場合、コイル形状計測点群１６を構成する外側実計測点はノイズとして除去され、外側実計測点が存在しないこととなるので、形状良否判定によってその検査対象のステータコイル１０は良品と判定されることとなる。
The pass /
以上のように、面間ノイズ判定は、隣り合う断面間に存在する外側実計測点によって形成される点群の形状が、コイルの形状に近似するものであるか否かの判定となる。そして、実計測点群の形状がコイルの形状に近似しない場合は、それらの実計測点は面間ノイズ判定によってノイズとして除去される。一方、実計測点群の形状がコイルの形状に近似する場合、つまり面間ノイズ判定においてコイル形状計測点群１６に対応する次断面コイル形状計測点群１６ａが存在する場合は、そのコイル形状計測点群１６および次断面コイル形状計測点群１６ａが、コイルエンド１０ｂの部分の外形形状についての許容範囲の外側（基準データ１８の外側）にはぐれ線１０ｃが存在することの判定に用いられる。
As described above, the inter-surface noise determination is a determination as to whether or not the shape of the point group formed by the outer actual measurement points existing between adjacent cross sections approximates the shape of the coil. If the shape of the actual measurement point group does not approximate the shape of the coil, those actual measurement points are removed as noise by the inter-surface noise determination. On the other hand, when the shape of the actual measurement point group approximates the shape of the coil, that is, when the next-section coil shape
このように、面間ノイズ判定は、隣り合う走査位置についての二次元画像１３において外側実計測点によって形成される断面間の形状で、コイル単線の形状か否かの判定を行うものである。そして、面間ノイズ判定によれば、形状不良となるコイルとしてのはぐれ線１０ｃの有無が検査される場合において、コイルの径と計測機器のばらつきが予め把握されることにより、基準データ１８の外側にて発生するコイルの有無を容易に判定することが可能となる。面間ノイズ判定は、少なくとも二つの断面において同一のコイル（はぐれ線）を計測することができる場合に適用可能である。
As described above, the inter-surface noise determination is performed by determining whether or not the shape of the coil single wire is the shape between the cross sections formed by the outer actual measurement points in the two-
そして、面間ノイズ判定では、コイル形状計測点群１６の次断面に存在する計測点群（次断面コイル形状計測点群１６ａ）に対する関係についての判定が、コイル形状計測点群１６を構成する実計測点ＭＰｒから算出される一つの中心座標点（第一中心座標点ＣＰ１、第二中心座標点ＣＰ２参照）が用いられて行われる。このため、モータ等の生産ライン内での検査に適した高速度な判定が可能となる。
In the inter-surface noise determination, the determination of the relationship with respect to the measurement point group (next cross-section coil shape
すなわち、コイル形状計測点群１６を構成する全ての実計測点について上述したような判定（断面間対応関係の有無の判定）が行われる場合、多大な処理時間が必要となる。つまりこの場合、例えばコイル形状計測点群１６を構成する実計測点としてｎ個の実計測点が取得されるとすると、各断面でｎ2回以上の判定が必要となる。この点、本実施形態の面間ノイズ判定によれば、各コイル形状計測点群１６について一つ算出される中心座標点同士の関係についての判定であるため、生産ライン内での検査に適した高速度な判定を行うに十分な処理速度を得ることができる。
That is, when the above-described determination (determination of presence / absence of correspondence between cross sections) is performed for all actual measurement points constituting the coil shape
続いて、領域ノイズ判定について説明する。領域ノイズ判定は、計測データとして取得される実計測点が、前述したような三次元座標空間において所定の領域として形成される空白領域（図１７、符号ＢＳ参照）内に存在するか否かの判定である。そして、実計測点が、その空白領域内に存在する場合にノイズと判定される。ここで用いられる空白領域は、光切断スキャナ７が有するレーザ投光部２およびカメラ３の位置と、レーザ投光部２から照射されるスリット光１１の照射位置つまり光切断線１２の位置とから定まる三次元的な領域である。
Subsequently, the area noise determination will be described. In the area noise determination, whether or not an actual measurement point acquired as measurement data is present in a blank area (see reference numeral BS in FIG. 17) formed as a predetermined area in the three-dimensional coordinate space as described above. It is a judgment. And when an actual measurement point exists in the blank area | region, it determines with noise. The blank area used here is based on the positions of the
すなわち、図１７に示すように、光切断スキャナ７からステータコイル１０に対してスリット光１１が照射されている状態においては、スリット光１１の基点（符号ＶＰ１参照）と、ステータコイル１０の表面に形成される光切断線１２と、カメラ３によって撮像される反射光の先端点（符号ＶＰ２参照）とが結ばれることで、所定の形状（図１７では略四面体形状）を有する空白領域ＢＳが形成される。このような空白領域ＢＳが、前述したようなＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸によって定義される三次元座標空間において把握される。
That is, as shown in FIG. 17, in a state where the
このように、領域ノイズ判定において用いられる空白領域ＢＳは、スリット光１１の基点であるスリット光基点ＶＰ１の位置、光切断線１２の位置、および二次元画像１３として撮像される反射光（ステータコイル１０にスリット光１１を照射することで得られる反射光）の先端点である反射光先端点ＶＰ２の位置に基づいて設定される領域として形成される。なお、領域ノイズ判定の説明においては、説明の便宜上、図１７に示すように、ステータコイル１０がその表面に誇張して図示されるような凹凸を有するものとし、また、光切断線１２は直線状に形成される（スリット光１１の照射面は平面である）ものとする。また、光切断スキャナ７のステータコイル１０に対する移動方向（スリット光１１の走査方向）は、所定の直線方向であると近似する。
Thus, the blank area BS used in the area noise determination includes the position of the slit light base point VP1, which is the base point of the
空白領域ＢＳの基準の位置の一つであるスリット光基点ＶＰ１の位置としては、例えば、レーザ投光部２が有するシリンドリカルレンズにおけるスリット光１１の照射方向の先端位置が用いられる。同じく空白領域ＢＳの基準の位置の一つである反射光先端点ＶＰ２の位置としては、カメラ３が有する受光レンズにおける反射光の焦点の位置が用いられる。
As the position of the slit light base point VP1, which is one of the reference positions of the blank area BS, for example, the tip position in the irradiation direction of the
また、空白領域ＢＳは、スリット光１１の走査位置の変化による光切断線１２の位置の変化にともなって累積される。すなわち、空白領域ＢＳは、光切断スキャナ７とステータコイル１０との関係において、スリット光１１の各走査位置にて形成される。そこで、スリット光１１の各走査位置にて形成される空白領域ＢＳが、スリット光１１を照射しながら移動する光切断スキャナ７のステータコイル１０に対する相対的な位置の変化にともない、各走査位置にて形成される空白領域ＢＳが、ステータコイル１０についての空白領域ＢＳとして随時積算される。つまり、空白領域ＢＳは、スリット光１１のステータコイル１０に対する走査位置が変化することにともなって随時拡大することとなる。
Further, the blank area BS is accumulated as the position of the
そこで、領域ノイズ判定では、このような空白領域ＢＳが用いられることにより、判定対象となる外側実計測点がノイズであるか否かが、空白領域ＢＳに含まれるか否かによって判定される。つまり、領域ノイズ判定は、前述したように設定される空白領域ＢＳでは、ステータコイル１０の表面から遊離した位置に物体が存在しない限り、実計測点が取得されることはないという原理を利用したものである。
Therefore, in the area noise determination, by using such a blank area BS, it is determined whether or not the outer actual measurement point to be determined is a noise depending on whether or not it is included in the blank area BS. That is, the area noise determination uses the principle that in the blank area BS set as described above, an actual measurement point is not acquired unless an object exists at a position separated from the surface of the
そして、取得された実計測点が、空白領域ＢＳ内に存在する場合は、その実計測点は、形状良否判定に用いられる計測データからノイズとして除外される。かかる処理が、領域ノイズ判定によるノイズ除去となる。 And when the acquired actual measurement point exists in the blank area | region BS, the actual measurement point is excluded as noise from the measurement data used for shape quality determination. Such processing is noise removal by area noise determination.
すなわち、領域ノイズ判定は、スリット光基点ＶＰ１の位置、光切断線１２の位置、および、反射光先端点ＶＰ２の位置に基づいて設定される領域であって、スリット光１１の走査位置の変化による光切断線１２の位置の変化にともなって累積される空白領域ＢＳを用いて、実計測点（外側実計測点）が、空白領域ＢＳに含まれるか否かの判定である。
That is, the area noise determination is an area set based on the position of the slit light base point VP1, the position of the
領域ノイズ判定について、図１８〜図２０を用いて具体的に説明する。なお、以下の説明では、便宜上、図１８〜図２０に示すように、前記のとおり直線状であるとされる光切断線１２に対する垂直方向視（スリット光１１が直線状となる方向視）を用いて説明する。したがって、図１８〜図２０においては、空白領域ＢＳの基準の位置の一つである光切断線１２の位置が点（例えば照射線ＶＬａ参照）として表される。
The area noise determination will be specifically described with reference to FIGS. In the following description, for the sake of convenience, as shown in FIGS. 18 to 20, a vertical view with respect to the
領域ノイズ判定では、まず、図１８（ａ）に示すように、スリット光１１の走査位置、つまり光切断スキャナ７のステータコイル１０に対する相対的な位置について、所定の基準位置としての位置Ｐａが用いられ、計測データの取得が行われる。つまり、光切断スキャナ７が位置Ｐａにある状態で、レーザ投光部２からスリット光１１が照射されることでステータコイル１０の表面に形成される光切断線１２がカメラ３によって撮像され、二次元画像１３が取得される。ここで、光切断スキャナ７の位置Ｐａとしては、例えばステータコイル１０に照射されるスリット光１１の多重反射が発生しない走査位置が予め求められることで選択される。
In the area noise determination, first, as shown in FIG. 18A, the position Pa as a predetermined reference position is used for the scanning position of the
図１８（ａ）に示すように、光切断スキャナ７が位置Ｐａにある状態においては、領域ノイズ判定に用いられる空白領域として、空白領域ＢＳａが形成される。つまり、空白領域ＢＳａは、光切断スキャナ７が位置Ｐａにある状態で、レーザ投光部２におけるスリット光基点ＶＰ１と、レーザ投光部２からのスリット光１１のステータコイル１０に対する照射線ＶＬａ（光切断線１２）と、カメラ３における反射光先端点ＶＰ２とが用いられて定義される空間領域となる。
As shown in FIG. 18A, in a state where the
領域ノイズ判定で用いられる空白領域ＢＳは、前記のとおりスリット光１１の走査位置の変化にともなって累積される。以下では、随時累積された空白領域を積算空白領域ＢＳｔとする。また、ここでは、位置Ｐａについての空白領域ＢＳａが、積算空白領域ＢＳｔについての初期値として設定されるとする。 The blank area BS used in the area noise determination is accumulated as the scanning position of the slit light 11 changes as described above. Hereinafter, the blank area accumulated as needed is referred to as an accumulated blank area BSt. Here, it is assumed that the blank area BSa for the position Pa is set as an initial value for the integrated blank area BSt.
例えば図１８（ｂ）に示すように、光切断スキャナ７が位置Ｐａに対する次の走査位置に対応する位置Ｐｂにある状態で形成される空白領域ＢＳｂは、光切断スキャナ７が位置Ｐｂにある状態での、スリット光基点ＶＰ１と、照射線ＶＬｂ（光切断線１２）と、反射光先端点ＶＰ２とが用いられて定義される空間領域となる。そして、この位置Ｐｂについての空白領域ＢＳｂが、位置Ｐａについての空白領域ＢＳａに対して加算される。つまり、光切断スキャナ７が位置Ｐｂにある状態での積算空白領域ＢＳｔは、位置Ｐａについての空白領域ＢＳａと位置Ｐｂについての空白領域ＢＳｂとの和となる。
For example, as shown in FIG. 18B, the blank area BSb formed in a state where the
このようにして、領域ノイズ判定に用いられる空白領域は、スリット光１１の走査位置の変化にともなって積算空白領域ＢＳｔとして随時累積されていく。このように空白領域として積算空白領域ＢＳｔが用いられることにより、計測が進行するにしたがって空白領域が随時拡大することとなるので、計測が進行するにしたがって領域ノイズ判定による判定精度が高まっていくこととなる。 In this way, the blank area used for the area noise determination is accumulated as the accumulated blank area BSt at any time as the scanning position of the slit light 11 changes. Since the integrated blank area BSt is used as the blank area in this way, the blank area is expanded as needed as the measurement progresses, so that the determination accuracy by the area noise determination increases as the measurement progresses. It becomes.
このような空白領域が用いられる領域ノイズ判定によるノイズ判定の一例について、図１９を用いて説明する。本例は、ステータコイル１０に対してレーザ光が照射されることによる光の多重反射が発生することで、空白領域内にレーザ光の偽の照射位置が存在する場合についてのものである。
An example of noise determination by area noise determination in which such a blank area is used will be described with reference to FIG. This example relates to a case where a false irradiation position of the laser beam exists in the blank area due to multiple reflection of light caused by the laser beam being irradiated to the
図１９に示すように、本例に係る領域ノイズ判定は、光切断スキャナ７が位置Ｐｂ（図１８（ｂ）参照）に対する次の走査位置に対応する位置Ｐｃにある状態において行われるノイズ判定となる。光切断スキャナ７が位置Ｐｃにある状態では、カメラ３によって撮像される光に、偽照射位置ＶＬｆからの光が含まれる。偽照射位置ＶＬｆは、レーザ投光部２からのスリット光１１と、レーザ投光部２から照射されるスリット光１１がステータコイル１０に対する照射線ＶＬｃを含む部分に対して多重反射することで生じる反射光との交点上に出現する。
As shown in FIG. 19, the area noise determination according to this example is a noise determination performed in a state where the
このようにスリット光１１の多重反射によって生じる偽照射位置ＶＬｆは、ステータコイル１０の表面から遊離した位置に存在し、光切断スキャナ７が位置Ｐｃに達するまでの積算空白領域ＢＳｔ（＝ＢＳａ＋ＢＳｂ）内に存在する。したがって、この場合、領域ノイズ判定によって、偽照射位置ＶＬｆに対応する実計測点は、空白領域に含まれるとして判定される。つまり、偽照射位置ＶＬｆに対応する実計測点は、形状良否判定に用いられる計測データからノイズとして除外されることとなる。
As described above, the false irradiation position VLf generated by the multiple reflection of the
また、領域ノイズ判定に用いられる空白領域の積算に際しては、次のような処理が行われる。すなわち、空白領域の積算に際し、空白領域内に存在する照射位置（偽照射位置）に基づいて形成される空白領域は、積算空白領域ＢＳｔとして積算されないという処理である。 In addition, the following processing is performed when integrating the blank areas used for area noise determination. That is, in the integration of the blank areas, the blank area formed based on the irradiation position (false irradiation position) existing in the blank area is a process that is not integrated as the integrated blank area BSt.
具体的には、例えば図１９に示す場合と同様に多重反射が生じた場合を用いて説明すると、図２０に示すように、光切断スキャナ７が位置Ｐｃにある状態で生じる偽照射位置ＶＬｆが用いられることによっても、空白領域ＢＳｃが定義され得る。つまり、光切断スキャナ７が位置Ｐｃにある状態で形成される空白領域ＢＳｃは、光切断スキャナ７が位置Ｐｃにある状態での、スリット光基点ＶＰ１と、偽照射位置ＶＬｆと、反射光先端点ＶＰ２とが用いられて定義される空間領域となる。
Specifically, for example, the case where multiple reflection occurs as in the case shown in FIG. 19 will be described. As shown in FIG. 20, the false irradiation position VLf generated when the
そこで、このような積算空白領域ＢＳｔ（＝ＢＳａ＋ＢＳｂ）内に存在しノイズと判定されることとなる偽照射位置ＶＬｆに基づいて形成される空白領域ＢＳｃが、積算空白領域ＢＳｔに対して積算される空白領域から除かれる。したがってこの場合、光切断スキャナ７が位置Ｐｃに対する次の走査位置に対応する位置に移動する時点での積算空白領域ＢＳｔは、空白領域ＢＳｃが含まれることなく、位置Ｐａについての空白領域ＢＳａと位置Ｐｂについての空白領域ＢＳｂとの和となる。
Therefore, the blank area BSc that is formed in the accumulated blank area BSt (= BSa + BSb) and is determined based on the false irradiation position VLf is accumulated with respect to the accumulated blank area BSt. Removed from the blank area. Therefore, in this case, the integrated blank area BSt at the time when the
このように、空白領域の積算に際して、空白領域内に存在する照射位置（偽照射位置）に基づいて形成される空白領域が除外されるという処理が行われることにより、領域ノイズ判定において用いられる空白領域（積算空白領域ＢＳｔ）が、正常な実計測点（例えば照射線ＶＬａに対応する実計測点）に基づくものとなる。これにより、領域ノイズ判定において判定精度の向上が図られる。 As described above, when the blank area is integrated, the blank area formed based on the irradiation position (false irradiation position) existing in the blank area is excluded, thereby performing the blank used in the area noise determination. The region (integrated blank region BSt) is based on normal actual measurement points (for example, actual measurement points corresponding to the irradiation line VLa). Thereby, the determination accuracy is improved in the area noise determination.
このような領域ノイズ判定が行われるに際し、本実施形態の形状検査装置１においては、図１に示すように、演算制御部５において、領域ノイズ判定部５６が備えられる。すなわち、領域ノイズ判定部５６は、外側実計測点を判定対象として、スリット光基点ＶＰ１の位置、光切断線１２（例えば照射線ＶＬａ）の位置、および反射光先端点ＶＰ２の位置に基づいて設定され、スリット光１１の走査位置の変化による光切断線１２の位置の変化にともなって累積される空白領域ＢＳ（積算空白領域ＢＳｔ）を用いて、実計測点が、空白領域ＢＳに含まれるか否かの判定である領域ノイズ判定を行う。実体的には、演算制御部５が、その格納部に格納された所定のプログラムに従って所定の演算等を行うことにより、領域ノイズ判定部５６としての機能を果たす。ここで、領域ノイズ判定において、空白領域の定義に用いられるスリット光基点ＶＰ１と反射光先端点ＶＰ２との三次元座標空間における位置関係等は、演算制御部５における格納部等に予め設定され記憶される。
When such area noise determination is performed, the
そして、良否判定部５２は、領域ノイズ判定部５６により行われた領域ノイズ判定により、空白領域ＢＳに含まれると判定された実計測点ＭＰｒを、形状良否判定における基準データ１８に対する比較対象から除外する。すなわち、良否判定部５２は、領域ノイズ判定部５６による判定結果に基づき、空白領域ＢＳに含まれると判定された外側実計測点を、形状良否判定に用いられる計測データからノイズとして除去する。したがって、全ての外側実計測点が空白領域ＢＳに含まれる場合、全ての外側実計測点がノイズとして除去され、外側実計測点が存在しないこととなる。この場合、形状良否判定によってその検査対象のステータコイル１０は良品と判定されることとなる。
Then, the pass /
本実施形態に係る形状検査方法の一例について、図２１に示すフロー図を用いて説明する。なお、本例に係る形状検査方法に際しては、その準備段階として、基準ワーク３０（図４参照）が用いられることによる基準データとしてのポリライン１５ｂ（図６参照）の作成が行われる。また、本例に係る形状検査方法は、ノイズ判定として、点間ノイズ判定および面間ノイズ判定が行われる場合についてのものである。
An example of the shape inspection method according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the shape inspection method according to the present example, as a preparation stage, a
本例に係る形状検査方法においては、まず、検査対象物としてのステータコイル１０が有するコイルエンド１０ｂの計測が開始される（Ｓ１１０）。すなわち、光切断スキャナ７が備えるレーザ投光部２からのスリット光１１が所定の走査位置にて照射されることでコイルエンド１０ｂの表面に形成される光切断線１２が、カメラ３によって撮像される。これにより、コイルエンド１０ｂの断面形状についての二次元画像１３、つまり計測データの取得が行われる。
In the shape inspection method according to this example, first, measurement of the
次に、取得された計測データについて、基準データの外側に位置する実計測点があるか否かの判定が行われる（Ｓ１２０）。すなわち、基準データが用いられて、ステータコイル１０について取得された計測データとの比較により、形状良否判定としての内外判定が行われる。
Next, it is determined whether or not there is an actual measurement point located outside the reference data for the acquired measurement data (S120). That is, the inside / outside determination as the shape quality determination is performed by comparison with the measurement data acquired for the
基準データによる内外判定が、ステータコイル１０に対するスリット光１１の走査位置が指定の最終位置に達するまで行われる（Ｓ１３０）。すなわち、基準データによる内外判定が、ステータコイル１０に対して予め設定される全ての断面、つまりスリット光１１の全ての走査位置において取得される計測データについて行われる。
The inside / outside determination based on the reference data is performed until the scanning position of the
そして、内外判定により、基準データの外側に位置する実計測点が存在しないと判定された場合、つまり全ての実計測点が、基準データの外側に位置しない（内側に位置する）と判定された場合、そのステータコイル１０は良品と判定され（Ｓ１４０）、形状良否判定としての処理は終了する。
Then, when it is determined by the inside / outside determination that there are no actual measurement points located outside the reference data, that is, it is determined that all the actual measurement points are not located outside the reference data (positioned inside). In this case, it is determined that the
一方、上記ステップＳ１２０における内外判定により、基準データの外側に位置する実計測点が存在すると判定された場合、その基準データの外側に位置する実計測点（外側実計測点）について、ノイズ判定が行われる（Ｓ１５０〜Ｓ１９０）。 On the other hand, when it is determined by the inside / outside determination in step S120 that there is an actual measurement point located outside the reference data, noise determination is performed for the actual measurement point (outside actual measurement point) located outside the reference data. Performed (S150 to S190).
ノイズ判定としては、まず、コイルエンド１０ｂの断面形状（外側実計測点によって形成される点群の形状）が、はぐれ線１０ｃとしてのコイルの断面形状に近似するか否かの判定である点間ノイズ判定が行われる（Ｓ１５０）。すなわち、外側実計測点によって形成される点群の形状がコイル形状計測点群１６（図１０参照）を構成するものであるか否かの判定が行われる。なお、点間ノイズ判定においては、オフセット補正が適宜行われる。
As noise determination, first, it is determined whether or not the cross-sectional shape of the
点間ノイズ判定により、コイル形状計測点群１６を構成するものではないと判定された実計測点は、ノイズとしてデータ削除される（Ｓ１６０）。すなわち、実計測点が、形状良否判定における基準データに対する比較対象から除外される。
The actual measurement points determined not to constitute the coil shape
そして、点間ノイズ判定が行われた場合であっても、ステータコイル１０の全ての断面についての外側実計測点がノイズとしてデータ削除されたときは（Ｓ１３０）、そのステータコイル１０は良品と判定され（Ｓ１４０）、形状良否判定としての処理は終了する。
Even when the point-to-point noise determination is performed, when the outer actual measurement points for all cross sections of the
一方、上記ステップＳ１５０において、コイルエンド１０ｂの断面形状がコイルの断面形状に近似すると判定された場合、つまり点間ノイズ判定において外側実計測点によって構成されるコイル形状計測点群１６の存在が認識された場合、前後断面でコイルの形状として連続する計測データがあるか否かの判定である面間ノイズ判定が行われる（Ｓ１７０）。すなわち、点間ノイズ判定において認識されたコイル形状計測点群１６に対して断面間対応関係を有する次断面コイル形状計測点群１６ｃ（図１２参照）が存在するか否かの判定が行われる。
On the other hand, if it is determined in step S150 that the cross-sectional shape of the
面間ノイズ判定により、次断面コイル形状計測点群１６ｃが存在しないと判定されたコイル形状計測点群１６を構成する実計測点は、ノイズとしてデータ削除される（Ｓ１８０）。すなわち、実計測点が、形状良否判定における基準データに対する比較対象から除外される。
The actual measurement points constituting the coil shape
そして、点間ノイズ判定が行われた場合であっても、ステータコイル１０の全ての断面についての外側実計測点がノイズとしてデータ削除されたときは（Ｓ１３０）、そのステータコイル１０は良品と判定され（Ｓ１４０）、形状良否判定としての処理は終了する。
Even when the point-to-point noise determination is performed, when the outer actual measurement points for all cross sections of the
一方、上記ステップＳ１７０において、前後断面でコイルの形状として連続する計測データがあると判定された場合、つまり次断面コイル形状計測点群１６ｃが存在すると判定された場合、ステータコイル１０において形状不良コイルがあるということとなる（Ｓ１９０）。すなわち、この場合、ステータコイル１０において、形状不良コイルとしてのはぐれ線１０ｃが存在するということとなる。したがって、この場合、ステータコイル１０は不良品と判定され（Ｓ２００）、形状良否判定としての処理は終了する。
On the other hand, if it is determined in step S170 that there is continuous measurement data as the coil shape in the front-rear cross section, that is, if it is determined that the next cross-section coil shape
なお、面間ノイズ判定（Ｓ１７０）において次断面コイル形状計測点群１６ｃが存在すると判定された場合、形状良否判定としての処理は終了させることができるが、ステータコイル１０における全ての断面についての計測データの取得が行われてもよい。これにより、ステータコイル１０の形状検査として、ステータコイル１０の全体において複数のはぐれ線１０ｃが存在する場合等において、はぐれ線１０ｃが存在する位置やはぐれ線１０ｃの全体的な形状等を確認することが可能となる。
If it is determined in the inter-plane noise determination (S170) that the next cross-section coil shape
以上のようにして行われる本実施形態の形状検査は、形状不良コイルの大きさや向きに対してロバストであり、コイル上の多重反射によるノイズを自動で除去することが可能であり、コイルエンド１０ｂの成形形状や構造の設計変更にも容易に対応することが可能である。
The shape inspection of the present embodiment performed as described above is robust with respect to the size and orientation of the poorly shaped coil, and can automatically remove noise due to multiple reflection on the coil, and the
以下では、本実施形態に係る形状検査装置１が備える好ましい装置構成について説明する。
Below, the preferable apparatus structure with which the
前述したように、本実施形態の形状検査装置１は、四つの光切断スキャナ７として、上側のコイルエンド１０ｂに対してスリット光１１を照射する上側光切断スキャナ７ａ、７ｂと、下側のコイルエンド１０ｂに対してスリット光１１を照射する下側光切断スキャナ７ｃ、７ｄとを備える（図２参照）。そして、これら四つの光切断スキャナ７は、次のように配置される。
As described above, the
ここでは、支持装置２０（図２参照）に支持された状態（以下「支持状態」という。）のステータコイル１０に対する光切断スキャナ７の配置の条件として、光切断スキャナ７から照射されるスリット光１１の光軸ＬＡの角度θ３と、レーザシートであるスリット光１１のシート面方向とが用いられる。
Here, as a condition for disposing the
具体的には、スリット光１１の光軸ＬＡの角度θ３については、図２２に示すように、全体として略円環状を有するステータコイル１０が、その中心軸（回転軸）Ｏａの方向が上下方向となる状態で支持された状態において、上下方向（鉛直方向）およびステータコイル１０の径方向に沿う断面（以下「径方向鉛直断面」という。）視で４５°となるように、各光切断スキャナ７が配置される。すなわち、図２２に示すように、径方向鉛直断面視において、外側斜め上方から上側のコイルエンド１０ｂに対してスリット光１１を照射する光切断スキャナ７ａは、その光軸ＬＡが上下方向に沿う鉛直線Ｏｂに対して４５°をなすように、支持状態のステータコイル１０に対して配置される。同様にして、内側斜め上方から上側のコイルエンド１０ｂに対してスリット光１１を照射する光切断スキャナ７ｂ、外側斜め下方から下側のコイルエンド１０ｂに対してスリット光１１を照射する光切断スキャナ７ｃ、および内側斜め下方から下側のコイルエンド１０ｂに対してスリット光１１を照射する光切断スキャナ７ｄは、それぞれの光軸ＬＡが鉛直線Ｏｂに対して４５°をなすように配置される。
Specifically, with respect to the angle θ3 of the optical axis LA of the
また、スリット光１１のシート面方向については、図２２に示すように、スリット光１１のシート面が、径方向鉛直断面と平行となるように、各光切断スキャナ７が配置される。すなわち、図２２に示すように、各光切断スキャナ７から照射されるスリット光１１のシート面の面積が、径方向鉛直断面視で最も大きくなるように、四つの光切断スキャナ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄのそれぞれが配置される。言い換えると、ステータコイル１０の上面視または下面視において、面状のスリット光１１が線状となるように、かつ、その線状の方向が、ステータコイル１０の円周方向に対して垂直方向となるように（円周形状において径方向となるように）、各光切断スキャナ７が配置される。
As for the sheet surface direction of the
このように、スリット光１１の光軸ＬＡの角度θ３、およびスリット光１１のシート面方向が設定され、四つの各光切断スキャナ７が、支持装置２０に対して所定の姿勢で配置支持される。これにより、ステータコイル１０における全周のどの部位に発生する形状不良コイル（はぐれ線１０ｃ）も漏れなく検出することが可能となる。
In this way, the angle θ3 of the optical axis LA of the
すなわち、形状不良コイルとしてのはぐれ線１０ｃは、コイルエンド１０ｂを形成する巻き線の一部が引き出された形を有する。具体的には、図２３に示すように、形状不良コイルとしてのはぐれ線１０ｃは、コイルエンド１０ｂから外側に向けて引き出された環状のコイル部分となる。このようなはぐれ線１０ｃは、計測対象面となるコイル表面がスリット光１１の光軸ＬＡの方向等に対して立ち面となることや、反射光がカメラ３の死角に入ること等が原因で、コイルエンド１０ｂからの突出方向によっては、例えば突出側先端部等の一部が計測不能となる場合がある。つまり、形状不良コイルについては、その突出方向によっては、コイル表面上のスリット光１１の拡散反射量不足により、形状データ（計測データ）としての計測点群の一部が欠落する場合がある。
That is, the
はぐれ線１０ｃについての計測データの欠落例について、例えば図２３に示すように、コイルエンド１０ｂの径方向外側（図２３において右側）に向けて突出するはぐれ線１０ｄを用いて説明する。このようにコイルエンド１０ｂから径方向外側に向けて突出するはぐれ線１０ｄに対して、例えば図２４（ａ）に示すように、上側からスリット光１１が照射されるとする。かかる場合、はぐれ線１０ｄのコイル表面について、スリット光１１に対して立ち面となる部分が生じること等により、スリット光１１の拡散反射量が不足する部分が生じることとなる。
An example of missing measurement data for the
したがって、この場合に得られる形状データとしては、例えば図２４（ｂ）に示すように、スリット光１１の十分な拡散反射量が得られる部分のみについての計測点群となり、はぐれ線１０ｄ全体の形状に対して一部が欠落したものとなる。なお、図２４（ｂ）においては、実線部分１０ｄｓが取得された形状データの部分を示しており、破線部分１０ｄｂが欠落した部分を示している。
Therefore, as the shape data obtained in this case, for example, as shown in FIG. 24B, it becomes a measurement point group only for a portion where a sufficient amount of diffuse reflection of the
このように、はぐれ線１０ｃについては、その突出方向によって計測データの一部が欠落し、形状不良コイルとしてのはぐれ線１０ｃが見逃される検出漏れが生じるおそれがある。こうした形状データの欠落等がなく、形状不良コイルとしてのはぐれ線１０ｃが確実に検出されるためには、形状不良コイルを含むコイルエンド１０ｂの全体形状のうち、コイルエンド１０ｂの外形について良品として許容される最大外形（以下「最大許容外形」という。）に対して最も突出した部位（以下「最突出部」という。）が計測できればよい。
As described above, with respect to the
具体的には、図２３に示すように、コイルエンド１０ｂの外形に対して設定される最大許容外形（破線ＬＥ１参照、以下「最大許容外形ＬＥ１」とする。）は、ステータコイル１０のコイルエンド１０ｂの部分の外形形状についての許容範囲を規定する基準データによる境界位置に対応する。つまり、最大許容外形ＬＥ１が、前述した内外判定の基準位置に対応する。そして、この最大許容外形ＬＥ１に対する最突出部、つまり各はぐれ線１０ｃの突出側先端部が計測されることで、形状不良コイルとしてのはぐれ線１０ｃの検出が可能となる。
Specifically, as shown in FIG. 23, the maximum allowable outer shape (see the broken line LE1, hereinafter referred to as “maximum allowable outer shape LE1”) set for the outer shape of the
また、はぐれ線１０ｃは、前記のとおりコイルエンド１０ｂから外側に向けて引き出された環状のコイル部分となる。このため、最突出部を形成するコイル部分の向き（コイル線の向き）は、その最突出部が最も近い最大許容外形ＬＥ１の部分の方向に対して局所的に平行と考えることができる。言い換えると、はぐれ線１０ｃの突出側先端部におけるコイル線の向きは、環状の部分であるはぐれ線１０ｃについての外側先端部における略接線方向となる。そして、その略接線方向が、最突出部に最も近い最大許容外形ＬＥ１の部分の方向と平行になると考えられる。
The
これらのことから、形状不良コイルが漏れなく検出可能となることの評価指標として、スリット光１１が照射される面において、最大許容外形ＬＥ１に対して外側における所定の位置にて平行に配置されるコイルについての形状データが全て取得できるということを用いることができる。すなわち、前記評価指標として、例えば図２３に示すように、最大許容外形ＬＥ１に対して外側における所定の位置（例えばコイルエンド１０ｂから各方向に突出するはぐれ線１０ｃの突出先端部に対応する位置）にて平行に配置されるコイル（コイル表面）を仮想するコイル仮想線ＬＥ２が用いられる。そして、このコイル仮想線ＬＥ２の全体についての形状データが取得されることが、形状不良コイルが漏れなく検出可能となることの評価指標となる。
For these reasons, as an evaluation index that a defectively shaped coil can be detected without omission, the surface irradiated with the
そこで、前述したように、スリット光１１の光軸ＬＡの角度θ３が４５°、スリット光１１のシート面方向が径方向鉛直断面と平行となるような光切断スキャナ７の配置によれば、コイル仮想線ＬＥ２の全体についてスリット光１１の照射および十分な拡散反射量の取得が可能となる。したがって、支持状態のステータコイル１０に対して配置される各光切断スキャナ７の配置位置について、ステータコイル１０の中心位置（中心軸Ｏａ参照）に対する径方向（図２２における左右方向）の位置、および上下方向（図２２における上下方向）の位置は、コイル仮想線ＬＥ２の全体についてスリット光１１の照射および十分な拡散反射量の取得が可能となるように調整される。
Therefore, as described above, according to the arrangement of the
以上のように四つの光切断スキャナ７が支持状態のステータコイル１０に対して配置され、各光切断スキャナ７からスリット光１１が照射されている状態で、ステータコイル１０が回転させられながら連続的に断面形状についての計測データの取得が行われる。このような計測データの取得が行われることで、ステータコイル１０における全周のどの部位に発生する形状不良コイル（はぐれ線１０ｃ）も漏れなく検出可能となることが、実験等により実証されている。
As described above, the four
なお、形状不良コイルの検出漏れが防止できる光切断スキャナ７の配置を探るための手法として、例えば形状不良コイルについて様々な角度や大きさ等のサンプルの計測可否による判定を行うことが考えられる。しかし、かかる手法によれば、例えば形状不良コイルのサンプルについてパターンに漏れが生じる場合があり、形状不良コイルの検出漏れが生じる可能性がある。この点、前述のような光切断スキャナ７の配置によれば、形状不良コイルの検出漏れが未然に防止される。
In addition, as a method for searching for the arrangement of the
次に、本実施形態に係る形状検査装置１が備える好ましい装置構成として、ステータコイル１０を支持する支持装置２０が備える構成について説明する。
Next, the structure with which the
ステータコイル１０は、支持装置２０が備える平板状の支持台２１に対して回転可能に支持される。また、ステータコイル１０は、前述したように、上下のコイルエンド１０ｂが、支持台２１の上側および下側にてそれぞれ露出する状態、つまり支持台２１を上下方向に貫通した状態で、支持台２１に対して支持される。そこで、ステータコイル１０は、ステータコア１０ａの部分が、支持台２１によって支持される。
The
具体的には、ステータコイル１０は、支持台２１によって内側（内周面側）から保持された状態で支持される。図２２に示すように、ステータコイル１０は、ステータコア１０ａの内周側面（以下「コア内周側面」という。）１０ｅから支持台２１によって保持される。したがって、図示では省略するが、支持台２１は、ステータコイル１０を支持するための機構として、例えばステータコイル１０をコア内周側面１０ｅ側からチャックする内径チャック機構等の保持機構を有する。
Specifically, the
図２２に示すように、ステータコイル１０を支持する支持台２１は、ステータコア１０ａを内側から把持する内側板部２１ａと、ステータコア１０ａの外側に位置する外側板部２１ｂとを有する。内側板部２１ａには、支持台２１を回転させるための回転軸２６が貫通する。回転軸２６は、例えばモータ等を駆動源として中心軸Ｏａを回転軸線として回転可能に設けられる。つまり、ステータコイル１０は、回転軸２６に対してステータコア１０ａを内側から保持する内側板部２１ａを介して支持されることで、回転可能に設けられる。
As shown in FIG. 22, the
このようにしてステータコイル１０を支持する支持台２１においては、内側板部２１ａおよび外側板部２１ｂが、ステータコイル１０の上下から照射されるスリット光１１に対する遮光板として機能する。すなわち、内側板部２１ａおよび外側板部２１ｂによって、上側光切断スキャナ７ａ、７ｂから上側のコイルエンド１０ｂに対して照射されるスリット光１１が、支持台２１よりも下側に対して遮光されるとともに、下側光切断スキャナ７ｃ、７ｄから下側のコイルエンド１０ｂに対して照射されるスリット光１１が、支持台２１よりも上側に対して遮光される。
In this way, in the
したがって、内側板部２１ａの外周側面２１ｃは、ステータコア１０ａの保持に用いられるコア内周側面１０ｅに対して全周にわたって接触した状態となる。また、外側板部２１ｂの内周側面２１ｄは、ステータコア１０ａの外周側面（以下「コア外周側面」という。）１０ｆに対して全周にわたって常時接触した状態となる。外側板部２１ｂの内周側面２１ｄがコア外周側面１０ｆに対して常時接触した状態となるためには、例えばばね機構によって外側板部２１ｂが内側に向けて付勢される構成等が用いられる。
Therefore, the outer
なお、外側板部２１ｂの内周側面２１ｄのコア外周側面１０ｆに対する接触状態は、ステータコイル１０の回転を許容する。また、外側板部２１ｂの内周側面２１ｄにおいては、ステータコイル１０が有するボルトボス部（図４、基準ワーク３０が有するボルトボス部３１ｂ参照）のコア外周側面１０ｆにおける突出を許容する溝部等が適宜形成される。また、ステータコイル１０の上下から照射されるスリット光１１を遮光するための部材としては、例えば布等が用いられてもよい。
Note that the contact state of the inner
このように、ステータコイル１０が支持台２１によって内側から保持されるとともに回転可能に設けられた状態で、ステータコイル１０の上下一側から照射されるスリット光１１が上下他側に対して遮光されることにより、上下両側のコイルエンド１０ｂを同時に計測することが可能となる。
In this way, the
すなわち、本実施形態の形状計測装置１においては、四つの光切断スキャナ７によって同時に同一のステータコイル１０が計測される。また、各光切断スキャナ７からは固有のスリット光１１が照射される。このような構成においては、各光切断スキャナ７において、他の光切断スキャナ７からのスリット光１１がカメラ３の撮像範囲内に照射された場合、その光が実際とは異なる計測値（座標値）、つまりノイズとなって現れることとなる。
That is, in the
そこで、ステータコイル１０の上下から照射されるスリット光１１が支持台２１を構成する内側板部２１ａおよび外側板部２１ｂが用いられて遮光されることにより、上側光切断スキャナ７ａ、７ｂと下側光切断スキャナ７ｃ、７ｄとの関係において、上下一側の光切断スキャナ７からのスリット光１１が、上下他側の光切断スキャナ７のカメラ３の撮像範囲内に照射されることが防止される。これにより、上下間のスリット光１１の関係においては、ソフトウエアでのノイズ判定等を行うことなしに、上下両側のコイルエンド１０ｂを同時に計測することが可能となる。
Therefore, the
なお、上下間の光切断スキャナ７の関係において、上下他側の光切断スキャナ７のカメラ３の撮像範囲内へのスリット光１１の照射を防止するための手法として、上下両側のコイルエンド１０ｂを計測するに際して、各側のコイルエンド１０ｂを計測するタイミングをずらすことが考えられる。しかし、かかる手法によれば、計測時間が長期化することとなる。この点、前述のような支持台２１が有する遮光機能によれば、計測時間の長期化を招くことなく上下両側のコイルエンド１０ｂの同時計測が可能となる。
In addition, in the relationship of the
続いて、本実施形態に係る形状検査装置１が備える好ましい装置構成として、支持状態のステータコイル１０に対して外側に設けられる光切断スキャナ（以下「外側光切断スキャナ」ともいう。）７ａ、７ｃと内側に配置される光切断スキャナ（以下「内側光切断スキャナ」ともいう。）７ｂ、７ｄとの円周方向における位置についての相対的な配置関係について説明する。
Subsequently, as a preferable apparatus configuration provided in the
図２５に示すように、外側光切断スキャナ７ａおよび内側光切断スキャナ７ｂは、いずれもその照射するスリット光１１の光軸ＬＡが、回転軸２６（図２２参照）の中心軸Ｏａの位置に対応する中心位置Ｏｃに向かうように配置される。そして、これら外側光切断スキャナ７ａおよび内側光切断スキャナ７ｂの光軸ＬＡ同士がなす角度θ４として、一方の光切断スキャナ７のカメラ３の視野範囲に対して、他方の光切断スキャナ７からのスリット光１１が照射されず、かつ、一方の光切断スキャナ７のカメラ３の視野範囲に、他方の光切断スキャナ７からのスリット光１１が入らない角度（位相）が用いられる。
As shown in FIG. 25, in both the outer
具体的には、各光切断スキャナ７の光軸ＬＡ同士がなす角度θ４として、６０°が採用される。つまり、支持状態のステータコイル１０に対して、互いのスリット光１１の光軸ＬＡがなす角度が６０°となるように、外側光切断スキャナ７ａおよび内側光切断スキャナ７ｂが支持装置２０に対して配置支持される。なお、下側光切断スキャナ７ｃ、７ｄとしての外側光切断スキャナ７ｃおよび内側光切断スキャナ７ｄについても、上側光切断スキャナ７ａ、７ｂと同様の相対的な配置関係が用いられて配置される。
Specifically, 60 ° is employed as the angle θ4 formed by the optical axes LA of the respective
このように、支持状態のステータコイル１０の上下それぞれにおいて、外側光切断スキャナ７ａ、７ｃと、内側光切断スキャナ７ｂ、７ｄとのスリット光１１の光軸ＬＡの角度が６０°となるように各光切断スキャナ７が配置されることにより、上側または下側のコイルエンド１０ｂを一度に計測することが可能となる。
As described above, the angle of the optical axis LA of the
すなわち、前述したように、それぞれ固有のスリット光１１が照射される四つの光切断スキャナ７によって同時に同一のステータコイル１０が計測される構成においては、各光切断スキャナ７において、他の光切断スキャナ７からのスリット光１１がカメラ３の撮像範囲内に照射された場合、ノイズが現れることとなる。
That is, as described above, in the configuration in which the
そこで、外側光切断スキャナ７ａ、７ｃと内側光切断スキャナ７ｂ、７ｄとが、光軸ＬＡ同士がなす角度θ４が６０°となるように配置されることにより、外側光切断スキャナ７ａ、７ｃと内側光切断スキャナ７ｂ、７ｄとの関係において、内外一側の光切断スキャナ７からのスリット光１１が、内外他側の光切断スキャナ７のカメラ３の撮像範囲内に照射されることが防止される。これにより、内外間のスリット光１１の関係においては、遮光板等の設置やソフトウエアでのノイズ判定等を行うことなしに、上側または下側のコイルエンド１０ｂを一度に計測することが可能となる。
Therefore, the outer
なお、内外間の光切断スキャナ７の関係において、内外他側の光切断スキャナ７のカメラ３の撮像範囲内へのスリット光１１の照射を防止するための手法として、コイルエンド１０ｂの内外両側を計測するに際して、各側のコイルエンド１０ｂを計測するタイミングをずらすことが考えられる。しかし、かかる手法によれば、計測時間が長期化することとなる。この点、前述のような光切断スキャナ７の配置によれば、計測時間の長期化を招くことなくコイルエンド１０ｂの内外両側の同時計測が可能となる。
As a technique for preventing the irradiation of the
なお、以上説明した本実施形態では、検査対象としてのステータコイル１０が、自動車等に搭載される車両駆動用の三相モータを構成するものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、車両駆動用のモータのほか、家電や船舶や航空部品等として用いられる様々なモータを構成するステータコイルに適用することができる。
In the embodiment described above, the
１ 形状検査装置
２ レーザ光投光部（照射手段）
３ カメラ（撮像手段）
５ 演算制御部（演算手段）
７ 光切断スキャナ
１０ ステータコイル
１０ａ ステータコア
１０ｂ コイルエンド
１１ スリット光
１２ 光切断線
１３ 二次元画像
１５ａ 基準計測点群
１５ｂ ポリライン
１６ コイル形状計測点群
１６ｃ 次断面コイル形状計測点群
１８ 基準データ
３０ 基準ワーク
３２ コイルエンド部（限界形状部）
３３ コイルエンド部（限界形状部）
５１ 基準データ作成部
５２ 良否判定部
５３ 点間ノイズ判定部
５４ オフセット補正部
５５ 面間ノイズ判定部
５６ 領域ノイズ判定部
ＢＳ 空白領域
ＣＰ１ 第一中心座標点
ＣＰ２ 第二中心座標点
ＭＰｒ 実計測点
ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３ 基準点
DESCRIPTION OF
3 Camera (imaging means)
5 Calculation control unit (calculation means)
7
33 Coil end (limit shape part)
51 Reference
Claims (11)
前記二次元画像の取得に適した表面処理が施され、前記コイルエンドの部分の外形形状について良品として許容される最大外形形状を有する部分である限界形状部を備える基準ワークを用い、
前記対象物体を前記基準ワークとする前記光切断法により取得した、前記限界形状部の表面に形成される光切断線を捉えた前記二次元画像における計測点の集合である基準計測点群に基づき、前記良否判定における判定基準となる基準データを作成し、
前記対象物体を前記ステータコイルとする前記光切断法により取得した、前記コイルエンドの部分の表面に形成される光切断線を捉えた前記二次元画像における計測点である実計測点を、前記基準データと比較することにより、前記良否判定を行うことを特徴とするステータコイルの形状検査方法。 Light that obtains a two-dimensional image, which is a captured image of reflected light, obtained by using a stator coil having a stator core and a coil end formed by a coil wound around the stator as an inspection target and irradiating the target object with slit light Based on the two-dimensional image acquired for each part of the stator coil by continuously changing the scanning position of the slit light with respect to the stator coil using a cutting method, the quality determination of the shape of the coil end part is performed. A stator coil shape inspection method,
Using a reference workpiece that is subjected to surface treatment suitable for acquisition of the two-dimensional image and includes a limit shape portion that is a portion having a maximum outer shape allowed as a non-defective product with respect to the outer shape of the coil end portion,
Based on a reference measurement point group that is a set of measurement points in the two-dimensional image obtained by capturing the light cutting line formed on the surface of the limit shape portion, obtained by the light cutting method using the target object as the reference workpiece. , Create reference data to be used as a determination criterion in the quality determination,
An actual measurement point that is a measurement point in the two-dimensional image obtained by capturing the optical cutting line formed on the surface of the coil end portion obtained by the optical cutting method using the target object as the stator coil is the reference. A stator coil shape inspection method, wherein the quality determination is performed by comparing with data.
前記二次元画像において前記基準計測点群を構成する計測点が複数含まれるように区画される複数の所定の領域それぞれについて、該所定の領域に含まれる計測点の平均的な座標位置である基準点を算出し、
隣り合う前記基準点間を直線または曲線で結ぶことにより、
前記二次元画像における境界線データとして作成することを特徴とする請求項１に記載のステータコイルの形状検査方法。 The reference data is
A reference that is an average coordinate position of measurement points included in the predetermined area for each of a plurality of predetermined areas that are partitioned so that a plurality of measurement points constituting the reference measurement point group are included in the two-dimensional image. Calculate the point
By connecting the adjacent reference points with straight lines or curves,
The stator coil shape inspection method according to claim 1, wherein the method is created as boundary line data in the two-dimensional image.
判定対象の前記実計測点が、
隣り合う前記実計測点間の距離が、予め設定される所定の点間距離以下であり、かつ、前記実計測点の前記二次元画像における所定の座標方向についての連続性が確保される距離が、前記コイルの径に基づいて予め設定される所定の連続距離以上である前記実計測点の集合であるコイル形状計測点群を構成するものであるか否かの判定である点間ノイズ判定を行い、
該点間ノイズ判定により、前記コイル形状計測点群を構成するものでないと判定された前記実計測点を、前記良否判定における前記基準データに対する比較対象から除外することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステータコイルの形状検査方法。 Among the actual measurement points, the actual measurement points located outside the region corresponding to the limit shape part in the two-dimensional image than the reference data are to be determined.
The actual measurement point to be judged is
The distance between the adjacent actual measurement points is equal to or less than a predetermined distance between predetermined points, and the distance at which the continuity of the actual measurement points in the two-dimensional image in the predetermined coordinate direction is ensured. The point-to-point noise determination is a determination as to whether or not the coil-shaped measurement point group that is a set of the actual measurement points that is equal to or greater than a predetermined continuous distance set in advance based on the diameter of the coil. Done
2. The actual measurement points determined not to constitute the coil shape measurement point group by the point-to-point noise determination are excluded from comparison targets for the reference data in the pass / fail determination. The stator coil shape inspection method according to claim 2.
オフセット後の前記基準データであるオフセット基準データよりも前記外側に位置する前記実計測点を判定対象として行われる前記点間ノイズ判定により、前記コイル形状計測点群を構成するものと判定された前記実計測点のうち、
前記コイル形状計測点群を構成する前記実計測点の前記オフセット基準データに対する前記外側方向の最長距離が、前記オフセット距離よりも長い前記コイル形状計測点群を構成する前記実計測点を、前記比較対象から除外しない補正であるオフセット補正を行うことを特徴とする請求項３に記載のステータコイルの形状検査方法。 The reference data is offset in the inner direction with respect to the outer side by an offset distance set in advance based on the diameter of the coil,
The coil shape measurement point group is determined to constitute the coil shape measurement point group by the point-to-point noise determination performed on the actual measurement point located outside the offset reference data that is the reference data after the offset. Of actual measurement points,
The longest distance in the outside direction with respect to the offset reference data of the actual measurement points constituting the coil shape measurement point group is longer than the offset distance, and the actual measurement points constituting the coil shape measurement point group are compared with each other. The stator coil shape inspection method according to claim 3, wherein offset correction, which is correction not excluded from the target, is performed.
前記所定の対応関係は、
前記コイル形状計測点群および前記次断面コイル形状計測点群それぞれについて、各計測点群を構成する前記実計測点の前記二次元画像における中心的な座標位置として算出される中心座標点の、前記二次元画像における相対的な距離について、
前記二次元画像における第一の座標軸方向の距離が、前記走査位置の変化方向であって前記二次元画像の座標平面に対して近似的に直交する座標軸方向についての前記走査位置の間隔である断面間隔に基づいて予め設定される第一の許容範囲内であり、かつ、前記二次元画像における前記第一の座標軸方向に直交する第二の座標方向の距離が、前記断面間隔および前記コイルの径に基づいて予め設定される第二の許容範囲内であることである面間ノイズ判定を行い、
該面間ノイズ判定により、前記次断面コイル形状計測点群が存在しないと判定された場合、前記コイル形状計測点群を構成する前記実計測点を、前記比較対象から除外することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のステータコイルの形状検査方法。 When there is the actual measurement point determined to constitute the coil shape measurement point group by the point-to-point noise determination, the two-dimensional image in which the coil shape measurement point group exists is acquired. Next cross-sectional coil shape measurement, which is a set of the actual measurement points having a predetermined correspondence with the coil shape measurement point group in the two-dimensional image acquired at the scanning position next to the scanning position of the slit light. Whether or not a point cloud exists,
The predetermined correspondence is
For each of the coil shape measurement point group and the next cross-section coil shape measurement point group, the central coordinate point calculated as a central coordinate position in the two-dimensional image of the actual measurement point constituting each measurement point group, For relative distances in 2D images,
A cross section in which the distance in the first coordinate axis direction in the two-dimensional image is the interval between the scanning positions in the coordinate axis direction approximately perpendicular to the coordinate plane of the two-dimensional image in the change direction of the scanning position. A distance in a second coordinate direction that is within a first allowable range set in advance based on the interval and is orthogonal to the first coordinate axis direction in the two-dimensional image is the cross-sectional interval and the diameter of the coil. To determine the inter-surface noise that is within a second allowable range set in advance,
When the inter-plane noise determination determines that the next-section coil shape measurement point group does not exist, the actual measurement points constituting the coil shape measurement point group are excluded from the comparison target. The stator coil shape inspection method according to claim 3 or 4.
前記スリット光の基点の位置、前記コイルエンドの部分の表面に形成される光切断線の位置、および前記二次元画像として撮像される前記反射光の先端点の位置に基づいて設定される領域であって、前記スリット光の走査位置の変化による前記光切断線の位置の変化にともなって累積される空白領域を用いて、前記実計測点が、前記空白領域に含まれるか否かの判定である領域ノイズ判定を行い、
該領域ノイズ判定により、前記空白領域に含まれると判定された前記実計測点を、前記良否判定における前記基準データに対する比較対象から除外することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のステータコイルの形状検査方法。 Among the actual measurement points, the actual measurement points located outside the region corresponding to the limit shape part in the two-dimensional image than the reference data are to be determined.
In an area set based on the position of the base point of the slit light, the position of the light cutting line formed on the surface of the coil end portion, and the position of the tip point of the reflected light imaged as the two-dimensional image In determining whether the actual measurement point is included in the blank area by using the blank area accumulated with the change in the position of the light cutting line due to the change in the scanning position of the slit light. Make a certain area noise judgment,
6. The real measurement point determined to be included in the blank area by the area noise determination is excluded from a comparison target with respect to the reference data in the pass / fail determination. The stator coil shape inspection method according to one item.
前記スリット光を照射する照射手段と、前記反射光を撮像する撮像手段と、前記二次元画像を取得し、前記良否判定を行う演算手段とを備え、
前記演算手段は、
前記対象物体を、前記二次元画像の取得に適した表面処理が施され、前記コイルエンドの部分の外形形状について良品として許容される最大外形形状を有する部分である限界形状部を備える基準ワークとする前記光切断法により取得された、前記限界形状部の表面に形成される光切断線を捉えた前記二次元画像における計測点の集合である基準計測点群に基づき、前記良否判定における判定基準となる基準データを作成する基準データ作成部と、
前記対象物体を前記ステータコイルとする前記光切断法により取得された、前記コイルエンドの部分の表面に形成される光切断線を捉えた前記二次元画像における計測点である実計測点を、前記データ作成部により作成された前記基準データと比較することにより、前記良否判定を行う良否判定部と、
前記実計測点のうち、前記基準データよりも、前記二次元画像における前記限界形状部に対応する領域に対する外側に位置する前記実計測点を判定対象として、
判定対象の前記実計測点が、
隣り合う前記実計測点間の距離が、予め設定される所定の点間距離以下であり、かつ、前記実計測点の前記二次元画像における所定の座標方向についての連続性が確保される距離が、前記コイルの径に基づいて予め設定される所定の連続距離以上である前記実計測点の集合であるコイル形状計測点群を構成するものであるか否かの判定である点間ノイズ判定を行う点間ノイズ判定部と、
を有し、
前記良否判定部は、
前記点間ノイズ判定部により行われた前記点間ノイズ判定により、前記コイル形状計測点群を構成するものでないと判定された前記実計測点を、前記良否判定における前記基準データに対する比較対象から除外する、
ことを特徴とするステータコイルの形状検査装置。 Light that obtains a two-dimensional image, which is a captured image of reflected light, obtained by using a stator coil having a stator core and a coil end formed by a coil wound around the stator as an inspection target and irradiating the target object with slit light Based on the two-dimensional image acquired for each part of the stator coil by continuously changing the scanning position of the slit light with respect to the stator coil using a cutting method, the quality determination of the shape of the coil end part is performed. A stator coil shape inspection device,
An irradiation unit that irradiates the slit light; an imaging unit that images the reflected light; and an arithmetic unit that acquires the two-dimensional image and performs the quality determination.
The computing means is
A reference workpiece including a limit shape portion that is a portion having a maximum outer shape that is acceptable as a non-defective product with respect to the outer shape of the coil end portion, which is subjected to surface treatment suitable for acquisition of the two-dimensional image. Based on a reference measurement point group that is a set of measurement points in the two-dimensional image obtained by capturing the light cutting line formed on the surface of the limit shape portion, acquired by the light cutting method, the determination criterion in the quality determination A reference data creation unit for creating reference data to be
An actual measurement point which is a measurement point in the two-dimensional image obtained by capturing the light cutting line formed on the surface of the coil end portion obtained by the light cutting method using the target object as the stator coil, A pass / fail determination unit that performs the pass / fail determination by comparing with the reference data created by the data creation unit;
Among the actual measurement points, the actual measurement points located outside the region corresponding to the limit shape part in the two-dimensional image than the reference data are to be determined.
The actual measurement point to be judged is
The distance between the adjacent actual measurement points is equal to or less than a predetermined distance between predetermined points, and the distance at which the continuity of the actual measurement points in the two-dimensional image in the predetermined coordinate direction is ensured. The point-to-point noise determination is a determination as to whether or not the coil-shaped measurement point group that is a set of the actual measurement points that is equal to or greater than a predetermined continuous distance set in advance based on the diameter of the coil. A point-to-point noise determination unit,
I have a,
The pass / fail judgment unit
The actual measurement points determined not to constitute the coil shape measurement point group by the point-to-point noise determination performed by the point-to-point noise determination unit are excluded from comparison targets for the reference data in the pass / fail determination. To
A stator coil shape inspection apparatus.
前記基準データを、
前記二次元画像において前記基準計測点群を構成する計測点が複数含まれるように区画される複数の所定の領域それぞれについて、該所定の領域に含まれる計測点の平均的な座標位置である基準点を算出し、
隣り合う前記基準点間を直線または曲線で結ぶことにより、
前記二次元画像における境界線データとして作成する、
ことを特徴とする請求項７に記載のステータコイルの形状検査装置。 The reference data creation unit
The reference data is
A reference that is an average coordinate position of measurement points included in the predetermined area for each of a plurality of predetermined areas that are partitioned so that a plurality of measurement points constituting the reference measurement point group are included in the two-dimensional image. Calculate the point
By connecting the adjacent reference points with straight lines or curves,
Create as boundary data in the two-dimensional image,
The stator coil shape inspection apparatus according to claim 7.
前記基準データを、前記外側に対する内側方向に、前記コイルの径に基づいて予め設定されるオフセット距離だけオフセットさせ、
オフセット後の前記基準データであるオフセット基準データよりも前記外側に位置する前記実計測点を判定対象として前記点間ノイズ判定部により行われる前記点間ノイズ判定により、前記コイル形状計測点群を構成するものと判定された前記実計測点のうち、
前記コイル形状計測点群を構成する前記実計測点の前記オフセット基準データに対する前記外側方向の最長距離が、前記オフセット距離よりも長い前記コイル形状計測点群を構成する前記実計測点を、前記比較対象から除外しない補正であるオフセット補正を行うオフセット補正部をさらに有する、
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のステータコイルの形状検査装置。 The computing means is
The reference data is offset in the inner direction with respect to the outer side by an offset distance set in advance based on the diameter of the coil,
The coil shape measurement point group is configured by the point-to-point noise determination performed by the point-to-point noise determination unit with the actual measurement point located outside the offset reference data being the reference data after the offset as a determination target. Of the actual measurement points determined to be,
The longest distance in the outside direction with respect to the offset reference data of the actual measurement points constituting the coil shape measurement point group is longer than the offset distance, and the actual measurement points constituting the coil shape measurement point group are compared with each other. It further has an offset correction unit that performs offset correction, which is correction that is not excluded from the target,
The stator coil shape inspection apparatus according to claim 7 or 8, wherein
前記点間ノイズ判定部により行われた前記点間ノイズ判定により、前記コイル形状計測点群を構成するものであると判定された前記実計測点が存在する場合、前記コイル形状計測点群が存在する前記二次元画像が取得された前記スリット光の走査位置の次の走査位置にて取得された前記二次元画像に、前記コイル形状計測点群に対して、所定の対応関係を有する前記実計測点の集合である次断面コイル形状計測点群が存在するか否かの判定であって、
前記所定の対応関係は、
前記コイル形状計測点群および前記次断面コイル形状計測点群それぞれについて、各計測点群を構成する前記実計測点の前記二次元画像における中心的な座標位置として算出される中心座標点の、前記二次元画像における相対的な距離について、
前記二次元画像における第一の座標軸方向の距離が、前記走査位置の変化方向であって前記二次元画像の座標平面に対して近似的に直交する座標軸方向についての前記走査位置の間隔である断面間隔に基づいて予め設定される第一の許容範囲内であり、かつ、前記二次元画像における前記第一の座標軸方向に直交する第二の座標方向の距離が、前記断面間隔および前記コイルの径に基づいて予め設定される第二の許容範囲内であることである面間ノイズ判定を行う面間ノイズ判定部をさらに有し、
前記良否判定部は、
前記面間ノイズ判定部により行われた前記面間ノイズ判定により、前記次断面コイル形状計測点群が存在しないと判定された場合、前記コイル形状計測点群を構成する前記実計測点を、前記比較対象から除外する、
ことを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載のステータコイルの形状検査装置。 The computing means is
The coil shape measurement point group exists when the actual measurement point determined to constitute the coil shape measurement point group by the point noise determination performed by the point noise determination unit exists. The actual measurement having a predetermined correspondence with the coil shape measurement point group in the two-dimensional image acquired at the scanning position next to the scanning position of the slit light from which the two-dimensional image is acquired A determination as to whether or not there is a next-section coil shape measurement point group that is a set of points,
The predetermined correspondence is
For each of the coil shape measurement point group and the next cross-section coil shape measurement point group, the central coordinate point calculated as a central coordinate position in the two-dimensional image of the actual measurement point constituting each measurement point group, For relative distances in 2D images,
A cross section in which the distance in the first coordinate axis direction in the two-dimensional image is the interval between the scanning positions in the coordinate axis direction approximately perpendicular to the coordinate plane of the two-dimensional image in the change direction of the scanning position. A distance in a second coordinate direction that is within a first allowable range set in advance based on the interval and is orthogonal to the first coordinate axis direction in the two-dimensional image is the cross-sectional interval and the diameter of the coil. Further comprising an inter-surface noise determination unit that performs inter-surface noise determination that is within a second allowable range set in advance based on
The pass / fail judgment unit
When it is determined by the inter-surface noise determination performed by the inter-surface noise determination unit that the next-section coil shape measurement point group does not exist, the actual measurement points constituting the coil shape measurement point group are Exclude from comparison,
The stator coil shape inspection apparatus according to any one of claims 7 to 9, wherein
前記実計測点のうち、前記基準データよりも、前記二次元画像における前記限界形状部に対応する領域に対する外側に位置する前記実計測点を判定対象として、
前記スリット光の基点の位置、前記コイルエンドの部分の表面に形成される光切断線の位置、および前記二次元画像として撮像される前記反射光の先端点の位置に基づいて設定される領域であって、前記スリット光の走査位置の変化による前記光切断線の位置の変化にともなって累積される空白領域を用いて、前記実計測点が、前記空白領域に含まれるか否かの判定である領域ノイズ判定を行う領域ノイズ判定部をさらに有し、
前記良否判定部は、
前記領域ノイズ判定部により行われた前記領域ノイズ判定により、前記空白領域に含まれると判定された前記実計測点を、前記良否判定における前記基準データに対する比較対象から除外する、
ことを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載のステータコイルの形状検査装置。 The computing means is
Among the actual measurement points, the actual measurement points located outside the region corresponding to the limit shape part in the two-dimensional image than the reference data are to be determined.
In an area set based on the position of the base point of the slit light, the position of the light cutting line formed on the surface of the coil end portion, and the position of the tip point of the reflected light imaged as the two-dimensional image In determining whether the actual measurement point is included in the blank area by using the blank area accumulated with the change in the position of the light cutting line due to the change in the scanning position of the slit light. It further has an area noise determination unit for determining an area noise,
The pass / fail judgment unit
Excluding the actual measurement point determined to be included in the blank area by the area noise determination performed by the area noise determination unit from the comparison target for the reference data in the pass / fail determination;
The shape inspection apparatus for a stator coil according to any one of claims 7 to 10, wherein:
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