JP6357046B2

JP6357046B2 - ワーク品目識別装置

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Publication number: JP6357046B2
Application number: JP2014157643A
Authority: JP
Inventors: 中村　俊介; 俊介中村
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2034-08-01
Also published as: JP2016035396A

Description

本発明は、検査対象であるワークの品目を予め登録（記憶）した複数種類の品目の中から識別（判別）するワーク品目識別装置に関する。

近年、生産ライン合理化のため、ひとつの画像検査機で複数品目の検査を行うことがあり、その場合、ひとつの搬送装置から複数品目の製品がランダムに搬送されるため、品目の識別を行うことが必要となる。

従来技術として、下記特許文献１に掲載されたように、カメラを用いて品目識別を行う技術があり、この技術は、検査対象であるワークをカメラで撮影し、撮影画像を元にワークの穴径などを計測し、識別している。

しかしながらこの技術では、撮影画像（＝２次元の濃淡情報）だけでワークの品目を識別しようとするため、穴径などが近似している複数種類の品目がある場合には、ワークがどの品目に属するか識別することができないことがある。

特開昭６４−０６８８９２号公報

本発明は以上の点に鑑みて、ワークがどの品目に属するかの識別の精度を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるワーク品目識別装置は、内外径寸法及び高さ寸法を備えるリング状ワークに対し投光装置から光を照射しながら前記ワークを撮像装置で撮像し、画像処理装置で画像処理を行うことにより、前記ワークの品目を複数種類の品目の中から識別するワーク品目識別装置であって、前記投光装置は、ワークに対し高さ方向一方からＬＥＤ光を照射するＬＥＤ光源と、ワークに対し斜めの方向からレーザ光を照射するレーザ光源とを有し、前記撮像装置は、ワークを高さ方向一方から撮像するカメラを有し、前記画像処理装置は、ＬＥＤ光を照射しながら撮像した画像をその濃淡分布からワークである部分とワークでない部分とに区別可能なしきい値で二値化した画像信号に変換する画像情報変換手段と、前記二値化した画像信号を元にワークの輪郭形状を特定しワークの内径寸法及び外径寸法を計測するワーク寸法計測手段と、レーザ光を照射しながら撮像した画像をその濃淡分布からレーザ光を照射した部分とレーザ光を照射していない部分とに区別可能なしきい値で二値化した画像信号に変換する第２画像情報変換手段と、前記レーザ光を照射した部分を示す画像信号の発信位置が前記レーザ光を照射した部分の高さ位置に従って変位するのにもとづいて変位距離を測定し、レーザ光が斜めの方向から照射されることにもとづく三角法による演算によりワークの高さ寸法を算出するワーク寸法算出手段と、前記ワーク寸法計測手段及びワーク寸法算出手段で計測・算出したワークの内外径寸法及び高さ寸法と予め記憶された前記複数種類の品目における各内外径寸法及び高さ寸法とを比較することにより、ワークが属する品目を特定する比較手段とを有し、前記比較手段からの出力によりワークの品目を複数種類の品目の中から識別することを特徴とする。

また、本発明の請求項２によるワーク品目識別装置は、上記した請求項１記載のワーク品目識別装置において、前記比較手段は、前記ワーク寸法計測手段で計測したワーク内径寸法と予め記憶された前記複数種類の品目における各内径寸法とを比較することによりワーク内径寸法に近い内径寸法を備える品目を抽出し、前記ワーク寸法計測手段で計測したワーク外径寸法と予め記憶された前記複数種類の品目における各外径寸法とを比較することによりワーク外径寸法に近い外径寸法を備える品目を抽出し、前記ワーク寸法算出手段で算出したワーク高さ寸法と予め記憶された前記複数種類の品目における各高さ寸法とを比較することによりワーク高さ寸法に近い高さ寸法を備える品目を抽出し、各抽出によるヒット数が最も多い品目をワークが属する品目として特定することを特徴とする。

また、本発明の請求項３によるワーク品目識別装置は、上記した請求項１又は２記載のワーク品目識別装置において、前記ワークは、パッキン、ガスケット又はオイルシール等の環状シール部品であることを特徴とする。

上記構成を備える本発明のワーク品目識別装置は、内外径寸法及び高さ寸法を備えるリング状ワークの品目を複数種類の品目の中から識別するに際し、ワークの内外径寸法のみならず高さ寸法を識別項目のひとつに加えている。したがって複数種類の品目の内外径寸法が近似していても高さ寸法が異なっていれば、ワークがいずれの品目に属するかを識別することが可能とされる。

本発明のワーク品目識別装置は、内外径寸法及び高さ寸法を備えるリング状ワークに対し投光装置から光を照射しながらワークを撮像装置で撮像し、画像処理装置で画像処理を行うことにより、ワークの品目を複数種類の品目の中から識別する。投光装置はＬＥＤ光源及びレーザ光源を有し、撮像装置はカメラを有している。

画像処理装置は、ＬＥＤ光源からＬＥＤ光を照射しながらカメラで撮像したワーク及びその周辺画像をその濃淡分布からワークである部分とワークでない部分とに区別可能なしきい値で二値化した画像信号に変換し出力する画像情報変換手段と、この二値化した画像信号を元にワークの輪郭形状を特定しワークの内径寸法及び外径寸法を計測し出力するワーク寸法計測手段とを有し、先ずはこれらによってワークの内外径寸法を特定する。

また、画像処理装置は、レーザ光源からレーザ光を照射しながらカメラで撮像したワーク及びその周辺画像をその濃淡分布からレーザ光を照射した部分とレーザ光を照射していない部分とに区別可能なしきい値で二値化した画像信号に変換し出力する第２画像情報変換手段と、レーザ光を照射した部分を示す画像信号の変位距離を測定し、三角法による演算によりワークの高さ寸法を算出し出力するワーク寸法算出手段とを有し、これらによってワークの高さ寸法を特定する。

また、画像処理装置は、上記計測・算出したワークの内外径寸法及び高さ寸法と予め記憶された複数種類の品目における各内外径寸法及び高さ寸法とを比較することによりワークが属する品目を特定し出力する比較手段を有し、これによってワークが複数種類の品目の中からいずれの品目に属するかを識別し出力する。

比較手段は、ワーク寸法計測手段で計測したワーク内径寸法と予め記憶された複数種類の品目における各内径寸法とを比較することによりワーク内径寸法に近い内径寸法を備える品目を抽出する。また、ワーク寸法計測手段で計測したワーク外径寸法と予め記憶された複数種類の品目における各外径寸法とを比較することによりワーク外径寸法に近い外径寸法を備える品目を抽出する。また、ワーク寸法算出手段で算出したワーク高さ寸法と予め記憶された複数種類の品目における各高さ寸法とを比較することによりワーク高さ寸法に近い高さ寸法を備える品目を抽出する。そして、上記３回に亙る各抽出によるヒット数が最も多い品目をワークが属する品目として特定し、特定した品目コードを出力・表示する。

本発明において、検査対象であるワークがどのような品目であるかは、特に限定されない。但し、ワークはその内外径寸法及び高さ寸法を元に品目を識別されるので、内外径寸法及び高さ寸法を備えている必要があり、典型例として、パッキン、ガスケット又はオイルシール等の環状シール部品を挙げることができる。内径穴としては、貫通穴のほか、先止まりの穴、すなわち凹みや、段差などであっても良い。

以上説明したように本発明によれば、複数種類の品目の内外径寸法が近似していても高さ寸法が異なっていれば、ワークがいずれの品目に属するかを識別することが可能とされる。したがってワークがいずれの品目に属するかの識別精度を向上させることができる。

本発明の実施例に係る品目識別装置に備えられる投光装置及び撮像装置の説明図（斜視図）（Ａ）は同投光装置の説明図（平面図）、（Ｂ）は同投光装置の説明図（正面図）同品目識別装置に備えられる画像処理装置の説明図（Ａ）は品目情報の説明図、（Ｂ）は比較手段による抽出の状況を示す説明図同品目識別装置のフローチャート

つぎに本発明の実施例を説明する。

図１及び図２に示すように、当該実施例に係るワーク品目識別装置１は、検査対象であるワーク（物品）ｗの品目を予め登録（記憶）した複数種類の品目の中から識別する装置である。ワークｗは、所定の内径寸法ｄ_１、外径寸法ｄ_２及び高さ寸法ｔを備えるリング状のワークとされ、具体的にはゴム状弾性体よりなるパッキンなどとされ、このワークｗが図４（Ａ）の表図に示す４種類の品目「ＢＲ１１１１」「ＢＲ２２２２」「ＢＲ３３３３」及び「ＢＲ４４４４」のうちの何れに属するかを識別（判別）することになる。

ワーク品目識別装置１は、投光装置１１、撮像装置２１及び画像処理装置３１を備えている。

投光装置１１は、ワークｗが搬送面上にその高さ方向を垂直な向きに向けて配置されることを前提として、ワークｗに対しその高さ方向一方（上方）からＬＥＤ光（図示せず）を照射するリング状のＬＥＤ光源１２と、ワークｗに対しその斜めの方向（斜め上方）から線状のレーザ光Ｌを照射するレーザ光源１３とを有し、更にこれらの支持部や作動制御部などを有している。

撮像装置２１は、ワークｗをその高さ方向一方から撮像するカメラ（ＴＶカメラ）２２を有し、更にその支持部や作動制御部などを有している。カメラ２２は、ＬＥＤ光源１２からＬＥＤ光を照射しながらワークｗを撮像し、またレーザ光源１３からレーザ光Ｌを照射しながらワークｗを撮像し、これらの撮像情報（画像情報）を画像処理装置３１へ出力する。

図２に示すように、画像処理装置３１は、画像情報変換手段３２、ワーク寸法計測手段３３、第２画像情報変換手段３４、ワーク寸法算出手段３５及び比較手段３６を有している。

画像情報変換手段３２は、ＬＥＤ光源１２からＬＥＤ光を照射しながらカメラ２２で撮像したワークｗ及びその周辺画像を、その画像上の濃淡（明暗）分布から、ワークｗである部分とワークｗでない部分とに区別可能なしきい値で二値化した画像信号に変換し、出力する。

ワーク寸法計測手段３３は、上記二値化した画像信号を受け、これを元にワークｗの輪郭形状を特定し、ワークｗの内径寸法ｄ_１及び外径寸法ｄ_２を計測し、出力する。

第２画像情報変換手段３４は、レーザ光源１３からレーザ光Ｌを照射しながらカメラ２２で撮像したワークｗ及びその周辺画像を、その画像上の濃淡（明暗）分布から、レーザ光を照射した部分とレーザ光を照射していない部分とに区別可能なしきい値で二値化した画像信号に変換し、出力する。

ワーク寸法算出手段３５は、上記二値化した画像信号を受け、レーザ光Ｌを照射した部分を示す画像信号の変位距離を測定し、三角法による演算によりワークｗの高さ寸法ｔを算出し、出力する。すなわち図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、ワークｗに対しレーザ光源１３から斜めの方向に線状のレーザ光Ｌを照射すると、ワークｗに対しレーザ光Ｌが照射された部位Ｌ_１と、ワーク載置面に対しレーザ光Ｌが照射された部位Ｌ_２とでは、レーザ光Ｌを照射した部分を示す画像信号の発信位置が平面上変位し、その変位の大きさは両部位Ｌ_１，Ｌ_２の高さ位置の相違にしたがって比例的に変化するので、測定した変位距離Ｇにもとづいて三角法による演算処理によってワークｗの高さ寸法ｔを算出する（ｔ＝Ｇ・ｓｉｎθ（θ：レーザ光Ｌの入射角度））。

比較手段３６は、上記計測・算出したワークｗの内外径寸法ｄ_１，ｄ_２及び高さ寸法ｔと予め装置３１に記憶した複数種類の品目における各内外径寸法及び高さ寸法とを比較することによりワークｗが属する品目を特定し、出力する。

このため、装置３１は別途、品目情報の記憶手段３７を有し、ここに図４（Ａ）の表図に示す４種類の品目「ＢＲ１１１１」「ＢＲ２２２２」「ＢＲ３３３３」及び「ＢＲ４４４４」に係る各内外径寸法及び高さ寸法情報を記憶し、上記計測・算出したワークｗの内外径寸法ｄ_１，ｄ_２及び高さ寸法ｔとこれら記憶した内外径寸法及び高さ寸法とを比較し、最も近いものを選定し、ワークｗが４種類の品目のうちの何れに属するかを判別する。

尚、この判別に際して、比較手段３６は、ワーク寸法計測手段３３で計測したワークｗの内径寸法ｄ_１と予め記憶した複数種類の品目における各内径寸法とを比較することにより、ワークｗの内径寸法ｄ_１に近い内径寸法を備える品目を抽出する。また、ワーク寸法計測手段３３で計測したワークｗの外径寸法ｄ_２と予め記憶した複数種類の品目における各外径寸法とを比較することによりワークｗの外径寸法ｄ_２に近い外径寸法を備える品目を抽出する。また、ワーク寸法算出手段３５で算出したワークｗの高さ寸法ｔと予め記憶した複数種類の品目における各高さ寸法とを比較することによりワークｗの高さ寸法ｔに近い高さ寸法を備える品目を抽出する。

寸法が近いと判断する基準・条件としては所定のしきい値を予め設定し、例えば寸法差が±５ｍｍ以内のときに寸法が近いと判断する（しきい値は変更可能とする）。

そして、上記３回に亙る各抽出によるヒット数が最も多い品目をワークｗが属する品目として特定し、特定した品目コードを出力し、表示する。

一層具体的には、図４（Ａ）に示すように、品目「ＢＲ１１１１」の内径寸法が５０ｍｍ、外径寸法が１２４ｍｍ、高さ寸法が１０ｍｍとする。品目「ＢＲ２２２２」の内径寸法が１０３ｍｍ、外径寸法が２００ｍｍ、高さ寸法が２０ｍｍとする。品目「ＢＲ３３３３」の内径寸法が１００ｍｍ、外径寸法が１２５ｍｍ、高さ寸法が２０ｍｍとする。品目「ＢＲ４４４４」の内径寸法が１０５ｍｍ、外径寸法が１２３ｍｍ、高さ寸法が１０ｍｍとする。一方、上記計測・算出したワークｗの内径寸法ｄ_１が１０３ｍｍ、外径寸法ｄ_２が１２３ｍｍ、高さ寸法ｔが１０ｍｍとする。

この場合、比較手段３６は図４（Ｂ）に示すように、ワークｗの内径寸法ｄ_１：１０３ｍｍと、予め記憶した品目「ＢＲ１１１１」の内径寸法：５０ｍｍ、品目「ＢＲ２２２２」の内径寸法：１０３ｍｍ、品目「ＢＲ３３３３」の内径寸法：１００ｍｍ、品目「ＢＲ４４４４」の内径寸法：１０５ｍｍとを比較し、ワークｗの内径寸法ｄ_１に近い内径寸法を備える品目として、品目「ＢＲ２２２２」、品目「ＢＲ３３３３」及び品目「ＢＲ４４４４」を抽出する。

また、ワークｗの外径寸法ｄ_２：１２３ｍｍと、予め記憶した品目「ＢＲ１１１１」の外径寸法：１２４ｍｍ、品目「ＢＲ２２２２」の外径寸法：２００ｍｍ、品目「ＢＲ３３３３」の外径寸法：１２５ｍｍ、品目「ＢＲ４４４４」の外径寸法：１２３ｍｍとを比較し、ワークｗの外径寸法ｄ_２に近い外径寸法を備える品目として、品目「ＢＲ１１１１」、品目「ＢＲ３３３３」及び品目「ＢＲ４４４４」を抽出する。

また、ワークｗの高さ寸法ｔ：１０ｍｍと、予め記憶した品目「ＢＲ１１１１」の高さ寸法：１０ｍｍ、品目「ＢＲ２２２２」の高さ寸法：２０ｍｍ、品目「ＢＲ３３３３」の高さ寸法：２０ｍｍ、品目「ＢＲ４４４４」の高さ寸法：１０ｍｍとを比較し、ワークｗの高さ寸法ｔに近い外径寸法を備える品目として、品目「ＢＲ１１１１」及び品目「ＢＲ４４４４」を抽出する。

そして、これらの抽出結果からして、品目「ＢＲ１１１１」及び「ＢＲ３３３３」はヒット数が各２回、品目「ＢＲ２２２２」はヒット数が１回であるのに対し、品目「ＢＲ４４４４」はヒット数が３回と最も多いので、この品目「ＢＲ４４４４」をワークｗが属する品目として特定する。ちなみに、上記した従来技術では、「ＢＲ３３３３」と「ＢＲ４４４４」の区別がつかず、正常な判別をすることができない。

また、品目識別の手順としては、図５に示すように、開始後、ワークｗに対してＬＥＤ光源１２からＬＥＤ光を照射し（ＳＴＥＰ１０１）、この状態でカメラ２２で１回目撮影を行い（ＳＴＥＰ１０２）、照射を停止する（ＳＴＥＰ１０３）。次いで、ワークｗに対しレーザ光源１３からレーザ光Ｌを照射し（ＳＴＥＰ１０４）、この状態でカメラ２２で２回目撮影を行い（ＳＴＥＰ１０５）、照射を停止する（ＳＴＥＰ１０６）。次いで、画像処理装置３１の画像情報変換手段３２及びワーク寸法計測手段３３にて画像処理を行ってワークｗの内外径寸法ｄ_１，ｄ_２を計測し（ＳＴＥＰ１０７）、同じく第２画像情報変換手段３４及びワーク寸法算出手段３５にて画像処理を行ってワークｗの高さ寸法ｔを算出する（ＳＴＥＰ１０８）。次いで、比較手段３６にて品目判別処理を行ってワークｗが属する品目を特定し（ＳＴＥＰ１０９）、その結果を出力する（ＳＴＥＰ１１０）。ＳＴＥＰ１０１〜１０３とＳＴＥＰ１０４〜１０６の順序は反対であっても良く、ＳＴＥＰ１０７とＳＴＥＰ１０８の順序は反対であっても良い。

１ワーク品目識別装置
１１投光装置
１２ＬＥＤ光源
１３レーザ光源
２１撮像装置
２２カメラ
３１画像処理装置
３２画像情報変換手段
３３ワーク寸法計測手段
３４第２画像情報変換手段
３５ワーク寸法算出手段
３６比較手段
３７品目情報記憶手段
ｗワーク

Claims

内外径寸法及び高さ寸法を備えるリング状ワークに対し投光装置から光を照射しながら前記ワークを撮像装置で撮像し、画像処理装置で画像処理を行うことにより、前記ワークの品目を複数種類の品目の中から識別するワーク品目識別装置であって、
前記投光装置は、ワークに対し高さ方向一方からＬＥＤ光を照射するＬＥＤ光源と、ワークに対し斜めの方向からレーザ光を照射するレーザ光源とを有し、
前記撮像装置は、ワークを高さ方向一方から撮像するカメラを有し、
前記画像処理装置は、ＬＥＤ光を照射しながら撮像した画像をその濃淡分布からワークである部分とワークでない部分とに区別可能なしきい値で二値化した画像信号に変換する画像情報変換手段と、
前記二値化した画像信号を元にワークの輪郭形状を特定しワークの内径寸法及び外径寸法を計測するワーク寸法計測手段と、
レーザ光を照射しながら撮像した画像をその濃淡分布からレーザ光を照射した部分とレーザ光を照射していない部分とに区別可能なしきい値で二値化した画像信号に変換する第２画像情報変換手段と、
前記レーザ光を照射した部分を示す画像信号の発信位置が前記レーザ光を照射した部分の高さ位置に従って変位するのにもとづいて変位距離を測定し、レーザ光が斜めの方向から照射されることにもとづく三角法による演算によりワークの高さ寸法を算出するワーク寸法算出手段と、
前記ワーク寸法計測手段及びワーク寸法算出手段で計測・算出したワークの内外径寸法及び高さ寸法と予め記憶された前記複数種類の品目における各内外径寸法及び高さ寸法とを比較することにより、ワークが属する品目を特定する比較手段とを有し、
前記比較手段からの出力によりワークの品目を複数種類の品目の中から識別することを特徴とするワーク品目識別装置。
請求項１記載のワーク品目識別装置において、
前記比較手段は、前記ワーク寸法計測手段で計測したワーク内径寸法と予め記憶された前記複数種類の品目における各内径寸法とを比較することによりワーク内径寸法に近い内径寸法を備える品目を抽出し、前記ワーク寸法計測手段で計測したワーク外径寸法と予め記憶された前記複数種類の品目における各外径寸法とを比較することによりワーク外径寸法に近い外径寸法を備える品目を抽出し、前記ワーク寸法算出手段で算出したワーク高さ寸法と予め記憶された前記複数種類の品目における各高さ寸法とを比較することによりワーク高さ寸法に近い高さ寸法を備える品目を抽出し、各抽出によるヒット数が最も多い品目をワークが属する品目として特定することを特徴とするワーク品目識別装置。
請求項１又は２記載のワーク品目識別装置において、
前記ワークは、パッキン、ガスケット又はオイルシール等の環状シール部品であることを特徴とするワーク品目識別装置。