JPH03100434A - 歯車の歯当り品質判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は噛合すべき一対の歯車の歯当りを適正にするた
め、これら歯車の歯当り品質を定量的に判定する方法に
関するものである。

（従来の技術） 歯車の歯当りについての判定を行う従来の方法としては
、例えば特開昭６０−８２９０５号公報に記載されたも
のがある。

この従来方法は、噛合する一対の歯車の一方の歯車の歯
面に塗布した塗料の、噛合駆動後の剥離状態または転写
状態をビデオカメラ等により撮像し、得られた画像を画
像処理して所定の評価バララメータを求め、この評価パ
ラメータに基づき歯当りの良否や品質等級を判定するも
のである。

（発明が解決しようとする課題） 一般に歯車の歯当り品質を判定するに際し、ＪＩＳＢ１
７４１に示されているように、歯すじ方向および歯たけ
方向の歯当りの割合が重要な評価項目となるのは勿論で
あるが、歯すじ方向および歯たけ方向の歯当り位置く以
下、夫々「歯当りポジション」、「歯当りの浮き沈み」
と称す）も極めて重要な評価項目となる。すなわち、上
記歯当りの割合が必要なだけ確保された場合であっても
、実際の歯当り位置が歯面に対して極端に偏心している
場合には総合的な歯当り品質は良好にならない。

しかしながら上述した従来方法では、上記歯当りのポジ
ションおよび浮き沈みについて直接評価しておらず、歯
面画像中の歯当りに相当する部分の図形（以下歯当り図
形と称す）の図心偏差およびこの歯当り図形の歯すじ方
向寸法および歯たけ方向寸法である歯当り長さを評価パ
ラメータとして間接的に評価しているに過ぎず、歯当り
位置の定量化は達成されていない。このため歯当り図形
の形状によっては基準とすべき歯当り位置が変動してし
まい、歯当り品質判定精度に悪影響を招く。

本発明は歯当り位置を所定パラメータにより定量化する
ことにより、上述した問題を解決することを目的とする
。

（課題を解決するための手段） この目的のため、本発明の歯車の歯当り品質判定方法は
一対の歯車の何れか一方の歯車の歯面に塗料を塗布し、
この一対の歯車を噛合させて回転させ、撮像手段により
前記一方の歯車の歯面に塗布された塗料の剥離状態また
は他方の歯車の歯面に転写された塗料の付着状態に関す
る画像を撮像し、得られた画像に基づき前記一対の歯車
の歯当り品質を判定するに際し、前記画像中の歯当りに
相当する部分の図形に、予め教示された歯面の輪郭線と
平行な複数の接線を描き、前記歯面をこれら接線により
歯すじ方向について３つの部分に区画してこれら各部分
の長さの比率を求め、得られた比率に基づき歯すじ方向
の歯当り位置を定量化し、この定量化された歯当り位置
データに基づき前記一対の歯車の歯当り品質の判定を行
うことを特徴とするものであり、また一対の歯車の何れ
か一方の歯車の歯面に塗料を塗布し、この一対の歯車を
噛合させて回転させ、撮像手段により前記−方の歯車の
歯面に塗布された塗料の剥離状態または他方の歯車の歯
面に転写された塗料の付着状態に関する画像を撮像し、
得られた画像に基づき前記一対の歯車の歯当り品質を判
定するに際し、前記画像中の歯当りに相当する部分の図
形に、予め教示された歯面の輪郭線と平行な複数の接線
を描き、前記歯面をこれら接線により歯たけ方向につい
て３つの部分に区画してこれらの長さの比率を求め、前
記複数の接線および前記歯当りに相当する部分の図形に
より画成される、これら複数の接線が形成する多角形の
、四隅部の領域の面積を夫々求め、得られた比率および
四隅部の面積に基づき歯たけ方向の歯当り位置を定量化
し、この定量化された歯当り位置データに基づき前記一
対の歯車の歯当り品質の判定を行うことを特徴とするも
のである。

（作　用） 本発明方法によれば、噛合する一対の歯車の一方の歯面
に塗布した塗料の、噛合駆動後の剥離状態または転写状
態に関する画像より、歯当りに相当する図形としての歯
当り図形を抽出し、この図形に、予め教示された歯面の
輪郭線と平行な複数の接線を描くことにより、この歯面
を歯すじ方向および歯たけ方向について夫々３つの部分
に区画してこれら各部分の長さの比率を夫々求め、さら
に前記複数の接線および前記歯当り図形により画成され
る、これら複数の接線が形成する多角形の四隅部の領域
の面積を夫々求める。得られた比率および面積を評価パ
ラメータとして、すなわち歯すじ方向の比率に基づき歯
当りポジションを定量化し、歯たけ方向の比率および四
隅部の面積に基づき歯当りの浮き沈みを定量化する。な
おこのようにして歯当りの浮き沈みを求める理由は、歯
当り図形は歯すじ方向に延在して歯たけ方向には形状が
ばらつく傾向にあるため、前記比率とともに、前記四隅
部の面積の比較値を評価パラメータとして用いることに
より、−層正確に歯当りを把握できるからである。

このようにして歯当りポジションおよび歯当りの浮き沈
みを定量化することができるから、得られた定量化デー
タを用いて、歯当り図形の形状に影響されることのない
、簡素で信頼性の高い歯車の歯当り品質判定を行うこと
ができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明方法の実施に用いる歯当り品質判定シス
テムの構成を例示する線図であり、図中１０は評価対象
としての歯車を示し、本例ではハイポイド歯車を用いて
いる。

歯車１０としては、一対の歯車の一方の歯車の歯面に塗
料１１を塗布し、図示しない駆動装置により噛合駆動し
た後の何れか一方の歯車を用いる。したがって歯面１０
ａには塗布または転写により塗料１１が付着している。

歯車１０はターンテーブル状の回転装置１２上に回動可
能に位置決め載置され、回転開始地点位置決め装置１３
により規定される所定位置で当該歯面についての以下の
計測を開始し、この歯車の金歯面の計測が完了するまで
後述する制御装置１６の制御の下で毎回所定角度ずつ回
転する。

歯車１０の歯面１０ａは照明装置１４により照明される
。この照明装置１４としては、ハロゲンランプ等可視光
線を発するものを用いる。なお周囲環境を暗窒化する必
要はないが、暗窒化した場合−層好適である。

照明装置１４により照明された歯面１０ａをテレビカメ
ラ１５により撮像する。この撮像は回転開始地点位置決
め装置１３の回転を監視する制御装置１６からの指令に
基づき、各歯面１０ａを常に同一条件で撮像できるよう
な同期したタイミングで行い、また歯面１０ａとテレビ
カメラ１５とは所定の角度を成すものとする。

テレビカメラ１５からの画像データは画像処理装置１７
に入力される。画像処理装置１７を制御装置１６に接続
し、制御装置１６にはさらに歯車の該当車種設定、計測
開始等のマニュアル操作および判定結果表示を行う操作
表示盤１８を接続する。

制御装置１６は回転開始地点位置決め装置１３、画像処
理装置１７および操作表示盤１８からの入力情報に基づ
き第２図の制御プログラムを実行して本システム全体の
制御を行い、画像処理装置１７はテレビカメラ１５およ
び制御装置１６からの人力情報に基づき第３図の制御プ
ログラムを実行して歯面画像の画像処理を行う。

すなわちまず第２図のステップ１０１でシステムを起動
し、ステップ１０２で自動運転モード選択を行い、ステ
ップ１０３でワークである歯車の対応車種の設定を行う
（このステップ１０２．１０３は例えば操作表示盤１８
の操作による）。次のステップ１０４ではワーク着座の
有無の判定を行い（この判定は例えば回転装置１２に設
けた図示しない着座センサにより行う）、ワーク着座無
しの場合には制御をステップ１０２に戻し、ワーク着座
有りならばステップ１０５で判定結果表示灯（操作表示
盤１８に設けられた「ＯＫ」、ｒＮＧＪの２つの表示灯
）をリセットして前回のワークの判定結果表示をリセッ
トし、ステップ１０６で回転開始地点の位置決めを行う
。この位置決めは回転開始地点位置決め装置１３をワー
クに接触させてワークを所定位置に固定し、その後この
装置１３をワークから開放したときに発せられる位置決
め完了信号を受けたとき完了する。

次のステップ１０７では画像処理開始指令を例えば操作
盤１８の操作により行い、ステップ１０８で後述する第
３図のサブルーチンにより現在の位置決め位置における
歯面画像の画像処理を行う。次のステップ１０９でこの
画像処理の完了信号を受信したら、ワークを次回の処理
対象歯面がテレビカメラ１５で撮像できるように、ステ
ップ１１０で回転装置１２を作動させてワークを所定角
度だけ回転させ、制御をステップ１１１−１０８〜１１
１のループに進めて当該歯面の画像処理を行う。

このようにして金歯面の画像処理が完了したら、次のス
テップ１１２で判定結果信号（これは画像処理装置１７
から送信されて来る）の判別を行う。ここで判定結果信
号が無い場合（例えば送信エラーの場合）には、制御を
ステップ１０７に戻して前記画像処理を再度行い、ＯＫ
倍信号受信したらステップ１１３で操作表示盤１８の「
ＯＫ」判定結果表示灯を点灯し、ＮＧ信号または判定エ
ラー信号を受信したらステップ１１４でｒＮＧＪ判定結
果表示灯を点灯する。なおこの場合、ステップ１１５で
この表示をリセットするものとしくこのリセットは例え
ば作業者が表示確認後、操作表示盤１８を操作して行う
）、このリセット操作を行わないとワーク着座中はステ
ップ１１６−１１５−１１６のループを繰り返して待機
状態となり、ワークを回転装置１２から取り外すとステ
ップ１１７で警報出力がなされる。この警報は、ステッ
プ１１８で前記ＮＧ、判定エラー信号をリセットした後
に、ステップ１１９でリセットするものとする。

次に画像処理について第３図および第４図を用いて説明
する。まず第３図のステップ１３１で歯面画像を取込み
、ステップ１３２でこの画像を２値化する。このとき取
込んだ画像は第４図（ａ）のようになり（なおここでは
塗料を塗布した歯車および、それと対をなす塗料を塗布
しない歯車の一方について説明するが、他方については
白黒反転を行えば同様に処理することができる）、この
画像を２値化すると同図ら）に示すように歯面内に歯当
り図形Ｐが現れる。次のステップ１３３では、第２図の
ステップ１０３の車種設定に基づく、予め教示された歯
面の輪郭形状（本例では六角形である）によってマスク
処理を行い、同図（Ｃ）に示すように、対象となる歯面
以外の部分を除外する。

次にステップ１３４でノイズ除去処理を行う。これは同
図（６）に示すように、前記マスク内にある面積最大の
部分である歯当り図形Ｐの外部の孤立部分を除去するも
のであり、歯当り図形Ｐの内部に穴があっても影響を受
けない。得られた歯当り図形Ｐにはステップ１３５で接
線探査を行う。すなわち同図（ｅ）に示すように、前記
マスクの各辺と平行な６本の接線により歯当り図形Ｐを
包囲し、これら接線が形成する六角形を接線ウィンドウ
とする。

次にステップ１３６で同図（ｆ）に示すように白黒反転
を行い、ステップ１３７で同図（区に示すように上記接
線ウィンドウによるマスク処理を行う。

次のステップ１３８では同図（社）に示すように、上記
各接線により歯すじ方向に区画される３つの部分の長さ
の比率ａ：ｂ：ｃを求める。なおここでは歯面の左右下
端点を結ぶ線分上において歯たけ方向の接線との交点を
求めることにより上記比率を求めているが、他の線分、
例えば中心線上において平均値を求めるようにしてもよ
い。この比率に基づき次のステップ１３９で歯当りポジ
ションの判定を行う。この判定は、例えば前記比率ａ：
ｂ二〇より求まる歯当りの割合 ａ＋ｂ＋ｃ および歯当りの偏差１ａ−ｃｌに基づき歯当り品質を等
縁付けし、この等級が基準を上回るか否かによりＯＫま
たはＮＧと判定するものである。

同様に次のステップ１４０では同図（社）に示すように
、上記各接線により歯たけ方向に区画される３つの部分
の長さの比率ｘ：ｙ：ｚを求める（ここでは歯面の点Ｍ
と点Ｎとを結ぶ線上において求めている）。さらにステ
ップ１４１で同図（ｉ）に示すように、接線ウィンドウ
および歯肖り図形Ｐにより画成される接線ウィンドウの
四隅部の領域の面積ｓ、、　ｓ２．　ｓ３．　ｓ、を求
め、次のステップ１４２でこれら面積Ｓｌｌ　Ｓ２．　
Ｓ３．　Ｓ４および前記比率ｘ：ｙ：ｚに基づき歯当り
の浮き沈みの判定を行う。なおこの判定は、例えば歯当
りの割合 ｘ＋ｙ＋ｚ 歯当りの偏差１ｘ−ｚｌ、および面積比率Ｓ、：Ｓ２：
Ｓ３：Ｓ、に基づきステップ１３９と同様に行うものと
する。

次のステップ１４３ではステップ１３９．１４２の判定
結果に基づき、このワークの歯当り品質の総合判定を行
う。この判定はＯＫまたはＮＧとし、判定が得られない
ときは判定エラーとするものとし、判定結果を記憶装置
に記憶しておくものとする。

このようにして歯当りポジションおよび歯当りの浮き沈
みを定量化することができるから、得られた定量化デー
タを用いて、歯当り図形の形状に影響されることのない
、簡素で信頼性の高い歯当り品質判定を行うことができ
る。

なお本システムにおいて照明装置１４としてのハロゲン
ランプの代わりに紫外線ランプを用い、テレビカメラ１
５に前記紫外線と適合するフィルタを装着するように構
成すれば、撮像される歯当り画像の白黒のコントラスト
が一層鮮明になり、分解能の向上により歯当り品質判定
精度もさらに向上する。

（発明の効果） かくして本発明の歯車の歯当り品質判定方法は上述の如
く、歯当り画像中の歯当りに相当する部分の図形と、こ
の図形を包囲する、予め教示された歯面の輪郭線と平行
な複数の接線とによって求まる、歯すじ方向および歯た
け方向における歯面の夫々３分割された部分の長さの比
率、ならびに前記接線が形成する多角形の四隅部の面積
に基づき歯当りポジションおよび歯当りの浮き沈みを定
量化することができるから、得られた定量化データを用
いて、歯当り図形の形状に影響されることのない、簡素
で信頼性の高い歯当り品質判定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に用いる歯当り品質判定シス
テムの構成を例示する線図、 第２図は同例における制御装置の制御プログラムを示す
フローチャート、 第３図は同例における画像処理装置の制御プログラムを
示すフローチャート、 第４図（ａ）〜（ｉ）は夫々第３図の制御プログラムと
対応する画像処理状況を例示する図である。 １０・・・歯車　　　　　　　１０ａ・・・歯面１１・
・・塗料　　　　　　　１２・・・回転装置１３・・・
回転開始地点位置決め装置 １４・・・照明装置　　　　　１５・・・テレビカメラ
１６・・・制御装置　　　　　１７・・・画像処理装置
１８・・・操作表示盤 第１図 第４図 （ａ） 第４図 （ｂ） 第４図 （ｅ） 第４図 （ｆ） 第４図 （Ｃ） 第４図 （ｇ） 第４図 （ｈ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の歯車の何れか一方の歯車の歯面に塗料を塗布
   し、この一対の歯車を噛合させて回転させ、撮像手段に
   より前記一方の歯車の歯面に塗布された塗料の剥離状態
   または他方の歯車の歯面に転写された塗料の付着状態に
   関する画像を撮像し、得られた画像に基づき前記一対の
   歯車の歯当り品質を判定するに際し、 前記画像中の歯当りに相当する部分の図形に、予め教示
   された歯面の輪郭線と平行な複数の接線を描き、前記歯
   面をこれら接線により歯すじ方向について３つの部分に
   区画してこれら各部分の長さの比率を求め、得られた比
   率に基づき歯すじ方向の歯当り位置を定量化し、この定
   量化された歯当り位置データに基づき前記一対の歯車の
   歯当り品質の判定を行うことを特徴とする歯車の歯当り
   品質判定方法。 ２、一対の歯車の何れか一方の歯車の歯面に塗料を塗布
   し、この一対の歯車を噛合させて回転させ、撮像手段に
   より前記一方の歯車の歯面に塗布された塗料の剥離状態
   または他方の歯車の歯面に転写された塗料の付着状態に
   関する画像を撮像し、得られた画像に基づき前記一対の
   歯車の歯当り品質を判定するに際し、 前記画像中の歯当りに相当する部分の図形に、予め教示
   された歯面の輪郭線と平行な複数の接線を描き、前記歯
   面をこれら接線により歯たけ方向について３つの部分に
   区画してこれらの長さの比率を求め、前記複数の接線お
   よび前記歯当りに相当する部分の図形により画成される
   、これら複数の接線が形成する多角形の、四隅部の領域
   の面積を夫々求め、得られた比率および四隅部の面積に
   基づき歯たけ方向の歯当り位置を定量化し、この定量化
   された歯当り位置データに基づき前記一対の歯車の歯当
   り品質の判定を行うことを特徴とする歯車の歯当り品質
   判定方法。