JP6340237B2 - ばね端末検出装置、プログラム、記録媒体、及び方法 - Google Patents
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Description
図1は、形状測定装置の構成概略図である。
[検出の特徴]
本実施例1のコイルばねの形状測定等に供する形状測定装置、プログラム、記録媒体、及び方法は、特許文献1のようにCMOSカメラで撮影される撮影画像をデータとするのではなく、レーザー変位センサーの検出データを用いている。
[計算処理概要]
(概要)
図6は、座標値群のデータを示す説明図である。図6の横軸はコイル中心からの半径r/mm、縦軸は垂直方向のコイル高さz/mmである。
前記のように測定されたデータは、
・サンプリングが垂直座標に対して必ずしも等間隔ではない。
といった特徴を持つ。
密着巻部の密着巻きの連続した円弧を分離するため、グラフの傾きに注目する。線材の外側の変位を計測するため、線材部では半円弧状に測定点が並ぶ。したがって、線材部での変位は最初に最大の増加方向の勾配があり、傾きは単調に減少し徐々に緩やかになる。頂点で0となり、その後減少に転じ最後に最大の減少方向の勾配となる。したがって、一連の傾きの変化の中で最大値が円弧の始点、最小値が同終点となる。
(円回帰)
図7は、円回帰を示す説明図である。図7の横軸はコイル中心からの半径r/mm、縦軸は垂直方向のコイル高さz/mmである。
求められた各円は線材の断面に相当する。各円が巻きばね上のどの巻数に対応するのかを求める。ある回転座標で検出された円弧について、回転座標を巻数の基準として、以降垂直座標が小さい順に360度ずつ大きな巻数の断面として扱う。左巻きばねでは巻き方向と回転座標が逆であるため、座標を反転させる。
図8は、コイルばねの密着巻部の測定例を示す説明図である。図8の横軸はコイル中心からの半径r/mm、縦軸は垂直方向のコイル高さz/mmである。図8において、黒点のデータが回帰に使用された点の集まり、細めの円が回帰結果である。
[始点・終点候補の抽出概念]
図9は、円弧の始点・終点候補の抽出概念を示す説明図である。図9において横軸は、垂直方向のコイル高さz/mm、縦軸の左側は、コイル中心からの半径r/mm、縦軸の右側は、円弧上の各点の傾きを示す微分値(differential)である。
・レーザー変位計が測定可能な最大の傾斜角度に制限があること
・コーンと芯金の段差等の段差による円弧以外の大きな勾配を拾わないこと
・異常値・外れ点等による大きな勾配を拾わないこと
などを考慮して、閾値を選択する。
[円弧の抽出概念]
図10は、円弧の抽出概念を示す説明図である。図10において横軸は、垂直方向のコイル高さz/mm、縦軸の左側は、コイル中心からの半径r/mm、縦軸の右側は、円弧上の各点の傾きを示す微分値(differential)である。
[形状測定プログラム及び方法]
(全体処理)
図11は、形状測定における計算処理のフローチャートである。
図12は、始点候補抽出のサブルーチンの実施例であり、S8の「始点・終点候補の抽出」の始点候補の処理を行う。ここで、サブルーチンへの入力は「微分値配列」にz軸座標昇順に並べられた配列として用意されている。「微分値配列長」はこの配列のデータ数を表す。「グループ内」は論理型の変数、「グループ内最大微分値」は実数型の変数、「グループ内最大微分値番号」及び「i」は整数型の変数を示し、処理の為の一時変数である。「:=」は左辺の変数に右辺の式を評価した値を代入することを示す。
図13は、終点候補抽出のサブルーチンの実施例であり、S8の「始点・終点候補の抽出」の終点候補の処理を行う。
図14は、円弧候補抽出のサブルーチンの実施例であり、S9の「円弧部の抽出」の処理を行う。
[端末位置検出方法]
前記方法による測定においては、得られる線材中心の位置座標のうち回転方向の座標は、上下方向座標、半径方向座標と異なり、上下方向での測定が行われた位置座標だけを取る。したがって、測定対象であるコイルばねのある特定の回転座標位置での値を得るためには、その位置で測定を行う必要があり、そのためコイルばねの回転座標原点と、装置の回転座標原点との位置を合わせておく必要がある。そこで、ばね端末(巻き始め、巻き終わり)位置を基準として、装置と測定対象の回転方向座標を合わせた上で測定を行う。
[端末位置検出プログラム]
図17は、端末位置の検出機能をコンピュータに実現させる端末位置検出プログラムに係るフローチャートである。
[その他]
上記実施例1では、レーザー変位センサー7側を、固定したコイルばね3の周囲に回転移動させるようにしたが、レーザー変位センサー7を固定し、コイルばね3を自転する構成にすることもできる。
3 コイルばね
3d 下端末
7 レーザー変位センサー
11 制御部
13 演算部
15 表示部
L1 上限位置(端末検出範囲限界位置)
L2 下限位置(端末検出範囲限界位置)
e 仮の端末位置
f 基準位置
O´ 仮の下端末高さ
O 端末高さ
Claims (9)
- 断面円形の線材で形成されたコイルばねの端末位置を検出する機能を有する端末位置検出装置であって、
前記コイルばねのコイル径方向の一側からレーザー光を照射し反射する測定点の座標値を前記コイルばねのコイル軸方向及び回転方向で前記線材の外形形状の一側に沿った複数の測定点で検出するレーザー変位センサーと、
前記断面円形の中心位置の演算及び前記複数の測定点の座標値群から端末位置の演算をする演算部とを備え、
前記レーザー変位センサーは、回転方向で検出範囲として予め設定された一対の端末検出範囲限界位置間に位置する前記コイルばねの端末に対し前記端末検出範囲限界位置の一方で前記複数の測定点の座標値群を検出すると共に、前記端末検出範囲限界位置に存在する断面円形の中心位置高さで回転方向での複数の測定点を検出し、且つ前記端末の変形の影響を避けるために該端末から設定オフセット離れた位置で前記外形形状の一側に沿った複数の測定点の座標値群を検出し、
前記演算部は、前記端末検出範囲限界位置の一方で前記断面円形の中心位置を演算すると共に、前記回転方向での複数の測定点から前記端末を演算して仮の端末位置とし、この仮の端末位置から前記設定オフセット離れた位置で前記断面円形の中心位置を演算することに基づき端末位置を求める、
ことを特徴とする端末位置検出装置。 - 請求項1記載の端末位置検出装置であって、
前記演算部は、前記各座標値での微分値を求め相互に比較して前記コイル軸方向で前記線材の外形形状の一側に沿った円弧に対応する座標値群の両端点を求め、この両端点間に連続する座標値から前記円弧の近似を行う、
ことを特徴とする端末位置検出装置。 - 請求項2記載の端末位置検出装置であって、
前記円弧に対応する座標値群は、前記微分値が連続した座標値の連続である、
ことを特徴とする端末位置検出装置。 - 請求項2又は3記載の端末位置検出装置であって、
前記演算部は、前記求められた一の端点に対し前記円弧に対応する座標値群の両端点を構成する相手の端点候補が存在しないとき前記一の端点を無視する、
ことを特徴とする端末位置検出装置。 - 請求項2〜4の何れか1項記載の端末位置検出装置であって、
前記演算部は、前記円弧に対応する座標値群の両端点を前記微分値の最大値・最小値判定に基づき特定する、
ことを特徴とする端末位置検出装置。 - 請求項2〜5の何れか1項記載の端末位置検出装置であって、
前記レーザー変位センサーは、前記コイル軸方向の各円弧での前記座標値を検出し、
前記演算部は、前記各円弧に対応する座標値群を前記微分値について設定した閾値により前記各円弧に対応してグループ化したグループ毎に前記端点を求める、
ことを特徴とする形状測定装置。
- 断面円形の線材で形成されたコイルばねの端末位置を検出する機能をコンピュータに実現させる端末位置検出プログラムであって、
前記機能は、前記コイルばねのコイル径方向の一側からレーザー光を照射し反射する測定点の座標値を前記コイルばねのコイル軸方向及び回転方向で前記線材の外径形状の一側に沿う複数の測定点で検出し、前記断面円形の中心位置を演算する演算機能及び前記コイルばねのコイル回転方向で前記線材の外形形状の一側に沿う複数の測定点で検出した座標値群から前記端末位置を演算する演算機能を備え、
前記演算機能は、回転方向での検出範囲として予め設定された一対の端末検出範囲限界位置間に位置する前記コイルばねの端末に対し前記端末検出範囲限界位置の一方で前記断面円形の中心位置を演算すると共に、この中心位置高さで回転方向での複数の測定点から前記端末を仮の端末位置として演算し、前記端末の変形の影響を避けるために前記仮の端末位置から設定オフセット離れた位置で前記断面円形の中心位置を演算することに基づき端末位置を求める、
ことを特徴とする端末位置検出プログラム。 - 断面円形の線材で形成されたコイルばねの端末位置を検出する機能をコンピュータに実現させる端末位置検出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な端末位置検出プログラム記録媒体であって、
前記機能は、前記コイルばねのコイル径方向の一側からレーザー光を照射し反射する測定点の座標値を前記コイルばねのコイル軸方向及び回転方向で前記線材の外径形状の一側に沿う複数の測定点で検出し、前記断面円形の中心位置を演算する演算機能及び前記コイルばねのコイル回転方向で前記線材の外形形状の一側に沿う複数の測定点で検出した座標値群から前記端末位置を演算する演算機能を備え、
前記演算機能は、回転方向での検出範囲として予め設定された一対の端末検出範囲限界位置間に位置する前記コイルばねの端末に対し前記端末検出範囲限界位置の一方で前記断面円形の中心位置を演算すると共に、この中心位置高さで回転方向での複数の測定点から前記端末を仮の端末位置として演算し、前記端末の変形の影響を避けるために前記仮の端末位置から設定オフセット離れた位置で前記断面円形の中心位置を演算することに基づき端末位置を求める、
ことを特徴とする端末位置検出プログラム記録媒体。 - 断面円形の線材で形成されたコイルばねの端末位置を検出する端末位置検出方法であって、
レーザー変位センサーにより前記コイルばねのコイル径方向の一側からレーザー光を照射し反射する測定点の座標値を前記コイルばねのコイル軸方向及び回転方向で前記線材の外形形状の一側に沿った複数の測定点で検出する検出工程と、
前記断面円形の中心位置の演算及び前記複数の測定点の座標値群から端末位置の演算をする演算工程とを備え、
前記検出工程は、回転方向で検出範囲として予め設定された一対の端末検出範囲限界位置間に位置する前記コイルばねの端末に対し前記端末検出範囲限界位置の一方で前記複数の測定点の座標値群を検出すると共に、前記端末検出範囲限界位置に存在する断面円形の中心位置高さで回転方向での複数の測定点を検出し、且つ前記端末の変形の影響を避けるために該端末から設定オフセット離れた位置で前記外形形状の一側に沿った複数の測定点の座標値群を検出し、
前記演算工程は、前記端末検出範囲限界位置の一方で前記断面円形の中心位置を演算すると共に、前記回転方向での複数の測定点から前記端末を演算して仮の端末位置とし、この仮の端末位置から前記設定オフセット離れた位置で前記断面円形の中心位置を演算することに基づき端末位置を求める、
ことを特徴とする端末位置検出方法。
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