JP5882131B2 - 円筒状ピン検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、多量の円筒状ピンを高速に検査する検査装置に関する。

検査対象物を搬送する経路上において、検査対象物の画像を取得して、得られた画像データを解析することによって検査を実施するという方法は、すでに様々な技術分野で利用されている。

例えば、特許文献１には、そのような態様で樹脂ペレットの欠陥を検知する方法が開示されている。

特開２００１− ２７６１０

本件発明者は、前記のような態様をベースにして、自動車や二輪車等、搬送機械用チェーンピン、産業機械用ピン、及び同様形状の金属機械部品を高速に検査する検査装置の設計開発をしていた。そこで、円筒状ピンを搬送する搬送ベルト上に、当該搬送ベルトの搬送方向に対して傾斜する方向に複数のガイドレールを設置することで、円筒状ピンを回転させながら搬送することができることを知見した。

この現象を利用すれば、搬送ベルトの上方において、円筒状ピンの一部周面のみならず全周面の画像を取得することができる。

本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、多量の円筒状ピンの全周面を高速に検査することができる検査装置を提供することにある。

本発明は、搬送ベルトと、前記搬送ベルト上に、当該搬送ベルトの搬送方向に対して傾斜する方向に、互いに略平行に、搬送対象の円筒状ピンの直径の１〜２倍の間隔の搬送経路を２以上規定する複数のガイドレールと、前記搬送ベルトの搬送方向上流側に多量の円筒状ピンを供給するフィーダと、前記搬送ベルト上の画像を取得する画像取得装置と、前記画像取得装置によって取得された画像を処理して各円筒状ピンの状態を評価する画像処理装置と、前記搬送ベルトの搬送方向下流側に配置され、いずれの円筒状ピンにも異常が見出されなかった集合体といずれかの円筒状ピンに異常が見出された集合体とで排出方向が異なるように、一群の円筒状ピンの集合体単位で一括的に切り換えるための切換装置と、を備えたことを特徴とする円筒状ピン検査装置である。

本発明によれば、搬送ベルト上に当該搬送ベルトの搬送方向に対して傾斜する方向に、互いに略平行に、搬送対象の円筒状ピンの直径の１〜２倍の間隔の搬送経路を２以上規定する複数のガイドレールを設けて、円筒状ピンの外周面を５４０°回転させて検査している。もっとも、円筒状ピンのアスペクト比が変化すれば、任意でガイドレールの角度を変更させることが可能である。円筒状ピンが当該搬送経路上を回転しながら搬送されるため、搬送ベルト上の画像を取得する画像取得装置によって円筒状ピンの全周面の画像が取得され得る。これらの画像を適宜に処理することにより、円筒状ピンの全周面を高速に検査することができる。

好ましくは、前記搬送ベルトの搬送方向下流側に、円筒状ピンの排出方向を切り換えるための切換装置が配置され、当該切換装置は、前記画像処理装置による評価結果に基づいて制御される。例えば、いずれの円筒状ピンにも異常が見出されなかった場合と、いずれかの円筒状ピンに異常が見出された場合とで、円筒状ピンの排出方向を切り換えることができる。

本発明は、極めて高速に多量の円筒状ピンを検査することを目的としており、画像の取得ないし処理も極めて高速に行われる。これに対応するべく、前記切換装置の制御は、一群の円筒状ピンの集合体に対して、一括的に行われるようになっていることが好ましい。すなわち、異常が見出された円筒状ピンを含む一群の円筒状ピンの集合体が、当該集合体単位で、異常用の排出方向に排出されるようになっていることが好ましい。例えば、前記一群の円筒状ピンの数は、２０〜１００、好ましくは２０〜３０である。

また、本発明の円筒状ピン検査装置は、好ましくは、前記画像取得装置によって取得された画像を記録する画像記録装置を更に備えている。これにより、例えば、異常が見出された円筒状ピンの画像（当該円筒状ピンを含む複数の円筒状ピンの画像）を、検査後に詳細に解析することが可能で、円筒状ピンの不良発生の原因究明に極めて有用である。

例えば、前記画像処理装置は、円筒状ピンの異常パターンのデータ群を有しており、前記画像取得装置を介して得られる各円筒状ピンの画像を当該データ群と照合することで、各円筒状ピンが異常であるか否かを判別するようになっている。この場合、例えば、前記画像処理装置は、前記画像取得装置を介して得られた各円筒状ピンの画像と前記データ群との照合度を算出し、当該照合度と所定のしきい値とを比較することによって、各円筒状ピンが異常であるか否かを判別するようになっている。

前記のような判別方法によれば、各円筒状ピンについて、傷の程度、肌荒れの程度、色むらの程度、異物付着の程度、青光りの程度、のうちのいずれかの異常を判別することが可能である。円筒状ピンの搬送速度（検査速度）によっては、前記の５種類の検査対象の内の２または３の異常を同時に判別することも可能である。前記の５種類の検査対象を高速に検査するためには、例えば、前記画像取得装置が１００μｍ以上の分解能を有するカメラによって構成されていることが好ましい。

あるいは、前記画像処理装置は、前記画像取得装置を介して得られた各円筒状ピンの画像から当該円筒状ピンの長さを割り出して、当該長さと所定のしきい値とを比較することによって、各円筒状ピンの長さが異常であるか否かを判別するようになっている。

このような検査を高速に行うためには、例えば、前記画像取得装置が２０μｍ以上の分解能を有するカメラによって構成されていることが好ましい。

本発明が検査対象とする円筒状ピンは、一般には、アスペクト比が１：１．５〜１：５．０の範囲内である。特に本発明が検査対象とする円筒状ピンは、自転車のチェーン用のピンである。もっとも、自動車や二輪車等、搬送機械用チェーンピン、産業機械用ピン、及び、同様形状の金属機械部品であってもよい。

本発明によれば、搬送ベルト上に当該搬送ベルトの搬送方向に対して傾斜する方向に、互いに略平行に、搬送対象の円筒状ピンの直径の１〜２倍の間隔の搬送経路を２以上規定する複数のガイドレールが設けられたことにより、円筒状ピンが当該搬送経路上を回転しながら搬送されるため、搬送ベルト上の画像を取得する画像取得装置によって円筒状ピンの全周面の画像が取得され得る。これらの画像を適宜に処理することにより、円筒状ピンの全周面を高速に検査することができる。

本発明の一実施の形態の円筒状ピン検査装置の概略図である。 円筒状ピンが回転しながら搬送される状態を示す概略図である。 画像取得装置の配置例を示す図である。 取得された画像の表示例を示す図である。 取得された画像が記録される構成を説明するための図である。 円筒状ピンの排出方向を切り換えるための切換装置の構成例を示す概略図である。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態の円筒状ピン検査装置の概略図である。本実施の形態の円筒状ピン検査装置１００は、搬送ベルト上を搬送される多量の円筒状ピンを、搬送しながら検査する装置として構成されている。検査対象である円筒状ピンの仕様は、直径が３．６ｍｍ程度、長さが７ｍｍ程度である。

図２は、円筒状ピンが回転しながら搬送される状態を示す概略図である。図１及び図２に示すように、本実施の形態の搬送ベルトは、２段階に分離して構成されており、上流側が整列用コンベヤベルト３、下流側が検査用コンベヤベルト４、と呼ばれている。

図２に示すように、整列用コンベヤベルト３上には、搬送対象の円筒状ピンのための搬送経路が徐々に細くなって、最終的に円筒状ピンの直径の１〜２倍の間隔となるように、複数のガイドレール３ｇが配置されている。本実施の形態では、５本のガイドレール３ｇが設けられていて、４列の搬送経路が形成されている。

また、図２に示すように、検査用コンベヤベルト４上には、当該搬送ベルトの搬送方向（進行方向）に対して傾斜する方向（例えば、２５°〜３５°程度）に、互いに略平行に、搬送対象の円筒状ピンの直径の１〜２倍の間隔の搬送経路を複数列規定するように、複数のガイドレール４ｇが配置されている。本実施の形態では、５本のガイドレール４ｇが設けられていて、４列の搬送経路が形成されている。検査用コンベヤベルト４は、例えば、コンベヤ幅１５０ｍｍ、搬送長さ３００ｍｍ、という寸法である。

さらに、図１及び図２に示すように、整列用コンベヤベルト３の上流側に、多量の円筒状ピンを供給するフィーダ２が設けられている。そして、図１に示すように、フィーダ２の上流側には、多量の円筒状ピンが投入されるホッパー１が設けられている。また、図１に示すように、検査用コンベヤベルト４の上方には、画像処理装置としての３台のカメラ５ａ、５ｂ、５ｃを有するカメラボックス５が配置されている。

図３は、画像取得装置の配置例を示す図である。本実施の形態では、図３に示すように、検査用コンベヤベルト４の搬送方向（進行方向）に直列に、３台の画素カメラ５ａ、５ｂ、５ｃが設けられている。本実施の形態では、第１カメラ５ａと第２カメラ５ｂは、３０万画素カメラ（６４０×４８０ピクセル）によって構成され、第３カメラ５ｃのみ、２００万画素カメラ（１６００×１２００ピクセル）によって構成されている。そして、第１カメラ５ａと第２カメラ５ｂは、５５ｍｍ×３５ｍｍの領域を撮像することにより、１００μｍの分解能を実現している。一方、第３カメラ５ｃは、３６ｍｍ×２７ｍｍの領域を撮像することにより、２２．５μｍの分解能を実現している。

各画素カメラ５ａ、５ｂ、５ｃには、それぞれ、画像処理装置６ａ、６ｂ、６ｃが接続されている。各画像処理装置６ａ、６ｂ、６ｃは、予め設定されたプログラムに従って、対応する画素カメラ５ａ、５ｂ、５ｃによって取得された画像を処理して各円筒状ピンの状態を評価するようになっている。

各画像処理装置６ａ、６ｂ、６ｃは、具体的には、キーエンス製のＸＧ−７５００によって構成されているが、実装されるプログラムの相違により、それぞれ異なる画像処理を実施するようになっている。

具体的には、画像処理装置６ａは、円筒状ピンについての、傷の程度、肌荒れの程度、色むらの程度、異物付着の程度、青光りの程度、のうちのいずれか３種類の異常パターンのデータ群（データベース）を有しており、第１カメラ５ａを介して得られる各円筒状ピンの画像を当該データ群と照合することで、各円筒状ピンが異常であるか否かを判別するようになっている。特に、本実施の形態の画像処理装置６ａは、第１カメラ５ａを介して得られた各円筒状ピンの画像と前記データ群との照合度を算出し、当該照合度と所定のしきい値（予め設定可能であり、変更も可能）とを比較することによって、各円筒状ピンが異常であるか否かを判別するようになっている。本実施の形態では、第１カメラ５ａが１００μｍの分解能を有するので、０．１ｍｍ以上の長さを有する傷の存在、サビや異物粒子の付着程度、洗浄処理の不足、などの検出が可能である。

後述する画像保存用ＰＣ１５への画像記録処理が、相対的に最も時間を要する処理であるため、各画像処理装置６ａ、６ｂ、６ｃによる画像処理速度と画像記録速度との和に応じて円筒状ピンの搬送速度（検査速度）が決まってくる。本実施の形態では、３０００個／１分という円筒状ピンの検査速度が実現されるが、その速度であれば、前記５種類の評価指標のうちの３種類まで、同時に評価可能である。換言すれば、検査速度を落としてよいなら、次に説明する画像処理装置６ｂによる画像処理機能を画像処理装置６ａに担わせることもできる。この場合、画像処理装置６ｂ及び第２カメラ５ｂは設置不要となる。

本実施の形態では、画像処理装置６ｂが設置されていて、円筒状ピンについての、傷の程度、肌荒れの程度、色むらの程度、異物付着の程度、青光りの程度、のうちの残りの２種類の異常パターンのデータ群（データベース）を有しており、第２カメラ５ｂを介して得られる各円筒状ピンの画像を当該データ群と照合することで、各円筒状ピンが異常であるか否かを判別するようになっている。特に、本実施の形態の画像処理装置６ｂは、第２カメラ５ｂを介して得られた各円筒状ピンの画像と前記データ群との照合度を算出し、当該照合度と所定のしきい値（予め設定可能であり、変更も可能）とを比較することによって、各円筒状ピンが異常であるか否かを判別するようになっている。

機能的には、画像処理装置６ａと画像処理装置６ｂとで、カメラを共用する（第１カメラ５ａと第２カメラ５ｂとのいずれか一方を省略する）ことが可能であるが、各種機器の調整やメンテナンスの便宜上、各画像処理装置６ａ、６ｂと各カメラ５ａ、５ｂとを対にしておく方が都合がよい。

また、本実施の形態では、画像処理装置６ｃが設置されていて、第３カメラ５ｃを介して得られる各円筒状ピンの画像から当該円筒状ピンの長さを割り出して、当該長さと所定のしきい値とを比較することによって、各円筒状ピンの長さが異常であるか否かを判別するようになっている。本実施の形態では、第３カメラ５ｃが２２．５μｍの分解能を有するので、寸法誤差±０．０２２５ｍｍを超える円筒状ピンを異常として検知することができる。

本実施の形態では、４列の軌道経路によって搬送される各円筒状ピンについて必ず３画像（回転速度に合わせて全周面を網羅できるように取得される：例えば設計値で約１２０°〜１８０°ずつ回転された３画像が取得される）が処理されて検査されるように、円筒状ピンの供給ないし搬送の速度と画像の取得（撮像）の周期とが決定されている。１つの画像内に何個の円筒状ピンが入っているかは、処理の精度に特段の影響を与えない。

さて、図１に示すように、各カメラ５ａ、５ｂ、５ｃによって取得された画像や、各画像処理装置６ａ、６ｂ、６ｃによって処理された評価結果などは、液晶モニタ８によって表示可能となっている。液晶モニタ８は、図３に示すように、モニタ切替器９を介して各画像処理装置６ａ、６ｂ、６ｃに接続されている。モニタ切替器９は、ＰＣ本体１０にも接続されていて、各種の設定が可能となっている。図４に、取得された画像の表示例を示す。

また、図６に示すように、各カメラ５ａ、５ｂ、５ｃによって取得された画像や、各画像処理装置６ａ、６ｂ、６ｃによって処理された評価結果などは、画像保存用ＰＣ１５（画像記録装置）によって保存（記録）可能となっている。画像保存用ＰＣ１５は、図６に示すように、スイッチングハブ１３を介して各画像処理装置６ａ、６ｂ、６ｃに接続されている。特に、各画像処理装置６ａ、６ｂ、６ｃが異常を検知した円筒状ピンが含まれる画像について、画像保存用ＰＣ１５によって保存されることが好ましい。そのような画像を検査後に詳細に解析することによって、不良な円筒状ピンが発生したことの原因を究明できる可能性があるからである。

また、図１に示すように、検査用コンベヤベルト４の搬送方向下流側に、円筒状ピンの排出方向を切り換えるための切換装置２０が配置されており、当該切換装置２０は、各画像処理装置６ａ、６ｂ、６ｃによる評価結果に基づいて制御されるようになっている。具体的には、切換装置２０が、いずれの円筒状ピンにも異常が見出されなかった場合と、いずれかの円筒状ピンに異常が見出された場合とで、円筒状ピンの排出方向を切り換えるようになっている。

本実施の形態の円筒状ピン検査装置１００は、極めて高速に多量の円筒状ピンを検査することを目的としており、画像の取得ないし各画像の処理（各画像中に含まれる円筒状ピンの全周面についての評価）も極めて高速に行われる。これに対応するべく、本実施の形態の切換装置２０の制御は、一群の円筒状ピンの集合体に対して、一括的に行われるようになっている。すなわち、異常が見出された円筒状ピンを含む一群の円筒状ピンの集合体が、当該集合体単位で、異常用の排出方向に排出されるようになっている。例えば、前記一群の円筒状ピンの数は、２０〜１００、好ましくは２０〜３０である。

図６は、本実施の形態の切換装置２０の構成を示す概略図である。図６に示すように、本実施の形態の切換装置２０は、検査用ベルトコンベヤ４を通過した円筒状ピンが排出される排出口２１と、当該排出口２１の下流側にスライド移動可能に設けられた切換スライダ２２と、当該切換スライダ２２の下流側に設けられた排出シューター２３と、を有している。切換スライダ２２は、エアーの圧力によって極めて高速にスライド移動するようになっている。切換スライダ２２の位置に応じて、排出口２１から排出される円筒状ピンが、正常ピン用排出路２３ｂと異常ピン用排出路２３ａのいずれか一方に案内されるようになっている（図６（ａ）は正常ピン用排出路２３ｂに円筒状ピンが案内される状態を示し、図６（ｂ）は異常ピン用排出路２３ｂに円筒状ピンが案内される状態を示している）。

次に、本実施の形態の円筒状ピン検査装置１００の作用について説明する。まず、多量の円筒状ピンが、ホッパー１に投入され、フィーダ２を介して、整列用ベルトコンベヤ３上に供給される。整列用ベルトコンベヤ３上では、ガイドレール３ｇの存在によって、円筒状ピンが各搬送経路内にて整列される（図２参照）。

整列用ベルトコンベヤ３上で整列された円筒状ピンは、検査用ベルトコンベヤ４上に搬送される。検査用ベルトコンベヤ４上では、ガイドレール４ｇの存在によって、各円筒状ピンが回転しながら各搬送経路内を搬送される（図２参照）。

当該搬送中に、カメラボックス５の各カメラ５ａ、５ｂ、５ｃによって、各円筒状ピンの画像が周期的に取得される。

そして、画像処理装置６ａが、傷の程度、肌荒れの程度、色むらの程度、異物付着の程度、青光りの程度、のうちのいずれか３種類の評価指標について、取得された画像に含まれる各円筒状ピンが異常であるか否かを判別する。また、画像処理装置６ｂが、傷の程度、肌荒れの程度、色むらの程度、異物付着の程度、青光りの程度、のうちの残りの２種類の評価指標について、取得された画像に含まれる各円筒状ピンが異常であるか否かを判別する。そして、画像処理装置６ｃが、寸法について、取得された画像に含まれる各円筒状ピンが異常であるか否かを判別する。

切換装置２０は、いずれの円筒状ピンにも異常が見出されなかった場合、正常ピン用排出路２３ｂに円筒状ピンを案内する状態を維持する(図６（ａ）参照）。一方、いずれかの円筒状ピンに異常が見出された場合には、切換装置２０の切換スライダ２２が高速にスライド移動されて、異常ピン用排出路２３ａに円筒状ピンを案内する状態に切り換えられる(図６（ｂ）参照）。このような切り換えにより、異常が見出された円筒状ピンを含む一群の円筒状ピンの集合体が、当該集合体単位で、異常用の排出方向に排出される。

以上の通り、本実施の形態によれば、検査用ベルトコンベヤ４上において円筒状ピンが回転しながら搬送されるため、検査用ベルトコンベヤ４上の画像を取得する各カメラ５ａ、５ｂ、５ｃによって、各円筒状ピンの全周面の画像が取得され得る。これらの画像を適宜に処理することにより、各円筒状ピンの全周面を高速に検査することができる。具体的には、３０００個／１分という検査速度を実現することができる。さらに、カメラの増補や検査テーブルの延長等によって、本実施の形態の円筒状ピン検査装置は６０００個以上／１分まで実現可能である。

本実施の形態では、そのような高速の検査速度に対応させるべく、いずれかの円筒状ピンに異常が見出された場合、異常が見出された円筒状ピンを含む一群の円筒状ピンの集合体が、当該集合体単位で、異常用の排出方向に排出される。これにより、いずれかの円筒状ピンに異常が見出された場合でも、検査工程を減速ないし停止する必要がない。

１ ホッパー
２ フィーダ
３ 整列コンベヤ
３ｇ 整列用ガイドレール
４ 検査コンベヤ
４ｇ 斜行用ガイドレール
５ カメラボックス
５ａ 第１カメラ
５ｂ 第２カメラ
５ｃ 第３カメラ
６ａ 第１画像処理装置
６ｂ 第２画像処理装置
６ｃ 第３画像処理装置
７ タッチパネル
８ 液晶モニタ
９ モニタ切替器
１０ ＰＣ本体
１１ 制御盤
１３ スイッチングハブ
１５ 画像保存用ＰＣ
２０ 切換装置
２１ 排出口
２２ 切換スライダ
２３ 排出シューター
２３ａ 異常ピン用排出路
２３ｂ 正常ピン用排出路
１００ 円筒状ピン検査装置。

Claims (12)

1. 搬送ベルトと、
   前記搬送ベルト上に、当該搬送ベルトの搬送方向に対して傾斜する方向に、互いに略平行に、搬送対象の円筒状ピンの直径の１〜２倍の間隔の搬送経路を２以上規定する複数のガイドレールと、
   前記搬送ベルトの搬送方向上流側に多量の円筒状ピンを供給するフィーダと、
   前記搬送ベルト上の画像を取得する画像取得装置と、
   前記画像取得装置によって取得された画像を処理して各円筒状ピンの状態を評価する画像処理装置と、
   前記搬送ベルトの搬送方向下流側に配置され、いずれの円筒状ピンにも異常が見出されなかった集合体といずれかの円筒状ピンに異常が見出された集合体とで排出方向が異なるように、一群の円筒状ピンの集合体単位で一括的に切り換えるための切換装置と、
   を備えたことを特徴とする円筒状ピン検査装置。
2. 前記切換装置は、前記搬送ベルトを通過した前記円筒状ピンが搬出される排出口と、
   正常ピン用排出路と異常ピン用排出路とを有する排出シューターと、
   前記排出口の下流側にスライド移動可能に設けられ、前記排出口が前記正常ピン用排出路または異常ピン用排出路の一方に接続するように切り換える切換スライダと、
   当該切換スライダの切換操作は、前記画像処理装置による評価結果に基づいて制御されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の円筒状ピン検査装置。
3. 前記画像取得装置によって取得された画像を記録する画像記録装置が更に設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の筒状ピン検査装置。
4. 前記画像処理装置は、円筒状ピンの異常パターンのデータ群を有しており、前記画像取得装置を介して得られる各円筒状ピンの画像を当該データ群と照合することで、各円筒状ピンが異常であるか否かを判別するようになっている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の円筒状ピン検査装置。
5. 前記画像処理装置は、前記画像取得装置を介して得られた各円筒状ピンの画像と前記データ群との照合度を算出し、当該照合度と所定のしきい値とを比較することによって、各円筒状ピンが異常であるか否かを判別するようになっている
   ことを特徴とする請求項４に記載の円筒状ピン検査装置。
6. 前記画像処理装置は、各円筒状ピンについて、傷の程度、肌荒れの程度、色むらの程度、異物付着の程度、青光りの程度、のうちのいずれかの異常を判別するようになっていることを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の円筒状ピン検査装置。
7. 前記画像処理装置は、各円筒状ピンについて、傷の程度、肌荒れの程度、色むらの程度、異物付着の程度、青光りの程度、のうちの２または３の異常を同時に判別するようになっている
   ことを特徴とする請求項６に記載の円筒状ピン検査装置。
8. 前記画像取得装置は、１００μｍ以上の分解能を有するカメラによって構成されていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の円筒状ピン検査装置。
9. 前記画像処理装置は、前記画像取得装置を介して得られた各円筒状ピンの画像から当該円筒状ピンの長さを割り出して、当該長さと所定のしきい値とを比較することによって、各円筒状ピンの長さが異常であるか否かを判別するようになっている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の円筒状ピン検査装置。
10. 前記画像取得装置は、２２．５μｍ以上の分解能を有するカメラによって構成されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の円筒状ピン検査装置。
11. 前記円筒状ピンは、アスペクト比が１：１．５〜１：５．０の範囲内である
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の円筒状ピン検査装置。
12. 前記複数のガイドレールは、２以上の搬送経路を規定するように設けられており、
    前記円筒状ピンは、３０００個以上／１分の速度で搬送されつつ検査される
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の円筒状ピン検査装置。

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