JPH03100435A - 歯車の歯当り検査方法 - 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状態を精度良く検査する方法に
関するものである。

（従来の技術） 歯車の歯当りの検査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パララメータを求め、この評価パ
ラメータに基づき歯当り状態の検査、すなわち歯当りの
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） しかしながらこのような従来の歯当り検査方法にあって
は、塗料として例えば光明丹を用いているため、歯車の
歯面において塗料が塗布されている部分（または転写さ
れた部分）と、この塗料が剥離した部分（または塗布さ
れていない部分）との境界を画像中の濃淡差より識別す
ることはできるものの、この濃淡差を得るためには歯面
に対する塗料の塗布技術、光明丹の種類および歯面に対
する照明装置の照射角度を特定しなければならなかった
。すなわち、検査前に歯面を十分洗浄し、塗料を濃く塗
布しないと前記濃淡差が得られず、また油分の多い光明
丹を用いるとその油分により歯面が光って歯当りが識別
できないため硬い（油分の少ない）光明丹しか使用する
ことができず、さらに照明装置として集束性の強いスポ
ット光を用いてワークの種類（車種）に応じて非常に限
定された照射角度より照明を行う必要があった。

なお照明装置として例えば紫外線ランプを用い、塗料と
して例えばこの紫外線に反応する蛍光顔料を含有する塗
料を用いる方法も考えられるが、この場合画像として取
り込む際に例えば暗室利用により外乱光をカットし、さ
らにこの紫外線自体の、歯面からの反射光をもカットし
ないと、好適な濃淡差を得るのは難しい。

本発明は歯車の歯面に塗布した蛍光顔料入り塗料が、照
射した電磁放射線に反応して放射する所定波長の電磁放
射線のみを透過するフィルタを用いて撮像を行うことに
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検査方法は、一
対の歯車の何れか一方の歯車の歯面に蛍光顔料を含有す
る塗料を塗布し、この一方の歯車を前記塗料を塗布しな
い他方の歯車と噛合させて回転させ、前記一対の歯車の
何れか一方に前記蛍光顔料を反応させる電磁放射線を照
射し、この照射に反応して前記蛍光顔料が放射する所定
波長の電磁放射線のみを透過するフィルタを介して、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
剥離状態または前記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状態を検査することを特徴
とするものである。

く作　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
に蛍光顔料を含有する塗料を塗布した後、この一対の歯
車を噛合駆動し、検査対象として選択した何れか一方の
歯車の歯面を、前記蛍光顔料を反応させる電磁放射線（
例えば紫外線）の照射の下で、後述するフィルタを装着
した撮像手段（例えばテレビカメラ）により撮像する。

なおここで使用するフィルタとしては、この照射に反応
して前記蛍光顔料が放射する所定波長の電磁放射線のみ
を透過する特性を有するものを用いる。

これにより外乱光や、照射電磁放射線自体の反射光がカ
ットされて、撮像された歯面画像において前記塗料が存
在する部分と存在しない部分との濃淡差（コントラスト
）が鮮明になって、両者の境界を、塗料の塗布技術、光
明丹の種類および照明装置の照射角度（これはワークと
しての歯車の車種が変わると再調整を必要とする）に影
響されることなく、極めて正確に識別することができる
。

さらに暗室を用いなくても検査を行うことができるから
、特別に検査ラインを設けなくても製造、組立ラインで
の歯当り検査を行うことができるという利点もある。

（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検査システム
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。

なおこの塗料１１（例えば光明丹）は蛍光顔料を含有す
るものとし、この蛍光顔料として本例ではシンロイヒカ
ラー（商標名）のオレンジを用いる。この蛍光顔料は、
第５図に蛍光スペクトル特性を示すように、６００　　
（ｎｍ）を主蛍光発光波長とする有機蛍光顔料である。

歯車１０はターンテーブル状の回転装置Ｉ２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、紫外線ランプ、本例では
３６５　　［ｎｍ）を主発光波長とし３１０〜４００（
ｎ　ｍ）の長波長紫外線のみを発光するブラックライト
（その分光特性を第６図に示す）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によりフィルタ２０を介して撮像する。なお本例
ではフィルタ２０としてケンコー社製ＣＭ−５００，０
−５８型の２枚のフィルタ（オレンジ色カラーフィルタ
および赤外線カットフィルタ）を組み合わせて用いる（
その分光特性を第７図に示す）。前記撮像は回転開始地
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からの人力情報に基づ
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面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ｒＯＫＪ、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
歯面面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「ＮＧ」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で歯面面像を取込み
、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（ｂ）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１０３０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（匂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
綴付けし、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
および歯当り図形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．　ｓ４を求
め、次のステップ１４２でこれら面積ｓ、、　ｓ２．　
ｓ、、　ｓ、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：Ｓ４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検査、すなわち歯当
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。

次に本例の作用について第５〜８図の特性図を用いて詳
細に説明する。

本例で用いる蛍光顔料、すなわちシンロイヒカラ−（商
標名）のオレンジは、第５図に示すように波長６００　
　［：ｎｍ〕付近で蛍光強度が急激なピーク値となり、
したがって本例の検査方法に適した単一波長を得ること
ができる。なお比較のため同図に点線で示す、シンロイ
ヒカラーのレモンイエローの場合には、オレンジに比べ
て波長の分布が広範囲になっている。−万葉外線ランプ
は、第６図に示すように、主発光波長として３６５［ｎ
ｍ〕のピーク値を有するとともに、発光する長波長紫外
線は３１０〜４００　　（ｎｍｌの範囲に亘って分布し
ている。

このような蛍光顔料入り塗料（光明丹）および紫外線ラ
ンプを組み合わせて使用した場合、第８図に示すように
、波長５６０〜６２０　　（ｎｍ）の範囲（図示Ａ）で
顕著なピーク値が見られ、これは塗料に前記蛍光顔料を
含有させたことの影響に他ならない。

そこでこの範囲Ａのみの波長を透過させるため、第７図
に示すような特性の２枚のフィルタを組み合わせて使用
し、結果的に範囲Ａを包含する５６０〜７２０　　Ｃｎ
ｍ〕の波長のみを透過させるフィルタを構成することが
できる。

このようにして歯面に存在する蛍光顔料入り塗料からの
光線のみを撮像して画像処理を行うから、外乱光や照射
紫外線自体をカットして前記塗料の存在部分および非存
在部分の境界を濃淡差により極めて正確に識別すること
ができる。なおこの場合、塗料の塗布技術、光明丹の種
類および照明装置の照射角度、暗室利用の有無について
限定されないから、自由度の高い歯当り検査、したがっ
て製造、組立ラインにおけるオンラインの歯当り検査が
可能になる。

（発明の効果） かくして本発明の歯車の歯当り検査方法は上述の如く、
歯車の歯面に塗布した蛍光顔料入り塗料が、照射した電
磁放射線に反応して放射する所定波長の電磁放射線のみ
を透過するフィルタを用いて撮像を行うから外乱光や照
射電磁放射線自体をカットして前記塗料の存在部分およ
び非存在部分の境界を濃淡差により極めて正確に識別す
ることができ、この場合、塗料の塗布技術、光明丹の種
類および照明装置の照射角度、暗室利用の有無について
限定されないから、自由度の高い歯当り検査、したがっ
て製造、組立ラインにおけるオンラインの歯当り検査が
可能になる。

【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検査システム
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、 第５〜７図は夫々同側に用いる蛍光顔料、紫外線ランプ
、フィルタの分光特性を示す特性図、第８図は上記蛍光
顔料および紫外線ランプを組み合わせて使用したときの
分光特性を示す特性図である。 １０・・・歯車　　　　　　　１０ａ・・・歯面１１・
・・蛍光顔料入り塗料　１２・・・回転装置１３・・・
回転開始地点位置決め装置 １４・・・照明装置（紫外線ランプ） 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　　　　２０・・・フィルタ第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 （ｄ） 第４図 （ｇ） 第４図 （ｈ） 第４図（ｉ ン 第７図 ヲ反−ｆｃ、、　　（ｎｒｎ〕 第５図 液長（ｎｍ） 第６図 〃紀＋　　（ｎｍ） 第８図 ２反（を　（ｎｍ〕 手続補正書（方式） 平成２年　１月１１日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一対の歯車の何れか一方の歯車の歯面に蛍光顔料を
   含有する塗料を塗布し、この一方の歯車を前記塗料を塗
   布しない他方の歯車と噛合させて回転させ、前記一対の
   歯車の何れか一方に前記蛍光顔料を反応させる電磁放射
   線を照射し、この照射に反応して前記蛍光顔料が放射す
   る所定波長の電磁放射線のみを透過するフィルタを介し
   て、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前記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状態を検査することを
   特徴とする歯車の歯当り検査方法。