JPH0340813B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は歯車の歯当たりの測定方法およびその
装置に係り、とくに測定する歯車またはこの歯車
と噛合う歯車の歯面に塗料を塗布し、上記一対の
歯車の回転に伴なう上記塗料の剥離あるいは転写
の度合から歯車の歯当たりを測定する方法および
その装置に関する。

歯車の歯当たりの測定による歯面の精度の評価
は比較的容易に行なわれることから、生産現場等
で広く行なわれている。また歯車を機械装置に組
込む段階において、その噛合い状態を知る上でも
歯車の歯当たりの測定は有効な方法である。この
ような歯当たりの良否は歯車の振動や騒音に深く
関係し、また歯車の歯の損傷にも影響を及ぼす。
そこでこのような影響を知るために従来より用い
られている歯当たりの測定はほとんどが人間の目
視による測定であつて、互に噛合う一対の歯車の
内の一方の歯面に塗料、例えば光明丹を塗布し、
この光明丹が歯車の回転に伴なつて他方の歯車の
歯面と接触することにより剥離あるいは転写され
た場合の、その度合から歯車の歯当たりを目視に
よつて判断していた。

このような従来の人間の目視判断による歯当た
りの測定は、測定に技能を必要とし、また測定者
の主観によつて結果に大きな影響を及ぼすため
に、客観的な評価を行なうことがむずかしかつ
た。さらにこのような人間の目視判断による歯当
たりの測定によれば、測定値が主観に影響されて
信頼性に欠け、数値による定量化に馴染まないと
いう欠点があつた。また測定データを記録する場
合には、まず光明丹の剥離あるいは転写の度合を
計測し、これを表等に書写さなければならず、こ
のためにデータの蓄積に工数がかかるという欠点
があつた。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、極めて信頼性の高い測定値が自動的
に得られ、しかも測定データの蓄積が簡単にでき
るようにした歯車の歯当たりの測定方法およびそ
の装置を提供することを目的とするものである。

以下本発明を図示の一実施例につき説明する。
第１図および第２図は本発明の一実施例を示すも
のであつて、測定しようとするテストギヤ１は回
転軸２の先端部に固着されて取付けられるように
なつている。なお回転軸２は軸受３によつて回転
可能に支持されている。そして回転軸２の他端に
はブレーキデイスク４が固着されるとともに、こ
のブレーキデイスク４の端面にはブレーキシユー
５が接触している。ブレーキシユー５はスプリン
グ６によつてブレーキデイスク４に圧着されるよ
うになつており、これによつてテストギヤ１に負
荷を与えるようになつている。そして上記テスト
ギヤ１はドライブギヤ７と噛合つている。ドライ
ブギヤ７はモータ８の出力軸に固着されるように
なつている。

上記テストギヤ１とドライブギヤ７の内の一方
の歯面には、塗料、例えば螢光塗料が塗布される
ようになつており、この状態においてモータ８に
よつてドライブギヤ７を介してテストギヤ１を回
転駆動すると、上記の塗料がテストギヤ１の歯面
から剥離され、あるいはこのテストギヤ１の歯面
に転写されることになる。この塗料の剥離あるい
は転写の度合を、TVカメラ９によつて撮像して
歯当たりに関する画像情報を得るようにしてい
る。TVカメラ９はＡ／Ｄ変換器１０と接続され
ており、この変換器１０によつて２値化し、画像
情報を画像メモリ１１に蓄えるようにしている。
コンピユータ１２はこのメモリ１１に蓄えられた
画像情報を処理し、あるいはまたこの画像情報を
読取つてＸ−Ｙプロツタ１３によつて出力するよ
うになつている。

以上のような構成に係る歯当たりの測定装置に
よる測定方法をさらに詳細に説明すると、この測
定は第３図に示すフローチヤートに基いて行なわ
れる。まず測定の最初に、テストギヤ１の歯面の
歯すじ長さおよび歯たけ長さを測つておく。そし
てこの後は塗料が塗布された歯面から剥離した塗
料あるいは歯面に転写された塗料の度合をTVカ
メラ９によつて画像として取込む。そしてTVカ
メラ９によつて取込まれた画像であつてアナログ
信号から成る画像信号を２値化するとともに、画
像メモリ１１に取込む。そしてこの画像メモリ１
１に取込まれた画像をコンピユータ１２によつて
画像処理する。この処理は後述する９画素移動平
均処理および穴埋め処理である。そして画像処理
を行なつた後に、特徴抽出を行ない、この特徴抽
出に基いて歯当たりを測定する。以上のような操
作をテストギヤ１の全歯について繰返す。そして
この後に判定を行なうようにしている。

それぞれの歯についての歯当たりの測定は、ま
ず近接スイツチ１４によつてテストギヤ１の歯面
の割出しを行ない、TVカメラ９による画像の取
込みのタイミングを得る。そしてこのタイミング
でTVカメラ９は歯面の撮像を行なう。このとき
のTVカメラ９による映像信号はアナログ信号で
あるから、第４図に示すように、適当なしきい値
を設定してアナログ信号をデジタル信号に変換す
る。この処理がＡ／Ｄ変換器１０によつてなされ
る。そしてデジタル化された画像情報が画像メモ
リ１１に蓄えられることになる。

このようにして得られた画像情報は、上記しき
い値如何によつてノイズの影響を受け、第５図に
示すように、その周囲の部分が複雑な形状になる
とともに、周囲には小さな島状部分を有してい
る。また中央部であつて大陸状の部分には、その
内部に多数の穴が存在することになる。大陸の周
囲の複雑な形状、周囲の小さな島状部分、および
大陸の内部の穴は何れも中心位置の測定等に誤差
を及ぼす可能性がある。

そこでこのようなデータをそのまま使うことな
く、コンピユータ１２を用いて画像処理を行な
う。すなわちまず９画素移動平均を行なう。この
操作は、画像情報のＸ方向およびＹ方向にそれぞ
れ３画素ずつの正方形内の９画素の平均をとり、
その中心の画素の値とする９画素平均の処理を歯
面のエリア内の総ての画素について行なうもので
ある。換言すれば、その画素の２値化された情報
をそのまま用いることなく、その画素を中心にＸ
方向およびＹ方向の３画素ずつ、すなわち９画素
の１の合計を行なう。そして９画素の内５画素以
上が１の場合にはその中心の画素を１とする。こ
れに対して１の画素が４画素以下の場合には、中
心の値を画素を０とする。

このような９画素移動平均の処理を行なうこと
によつて、大陸状部分の周囲の複雑な形状を単純
化することができる。また大陸の周囲に離ればな
れに存在する島状部分が消える。またこのような
９画素移動平均によつて大陸状部分の中の小さな
穴を埋めることができる。ところが大陸状部分の
中に残つている大きな穴は埋めることができな
い。そして大きな穴は歯当たりの中心を求める場
合に結果に影響を及ぼすので、穴埋め処理をコン
ピユータ１２によつて行なう。

この穴埋め処理は第７図に示すフローチヤート
に基いて行なわれる。この動作を第８図および第
９図を参照しながら説明する。なお以下の説明に
おいて用いられる手順〜は第７図のフローチ
ヤートの各ステツプの右上の部分に付されている
〜に対応するとともに、第８図および第９図
における〜に対応するものである。

原点（１、１）の点からＹ方向に走査を始め
る。

画素の値が１から０に変化する点Ａを捜す。
発見できなければつぎつぎに走査を続ける。Ａ
が発見できればＡを記憶する。

Ａから走査を続け、つぎに画素の値が１の点
Ｂを探す。その列で発見できないとき、または
ＡとＢの間隔が広すぎる場合は、新しいＡを探
す作業を行なう。

ＡとＢとが発見できた場合はＡから図の輪郭
をたどる。Ａから図の輪郭をたどつてＡに戻つ
た場合には走査の開始点をＢにし、の作業に
戻る。Ａから図の輪郭をたどつてはじめにＢに
着いた場合には以下の作業に進む。

輪郭に沿つてＡの隣の画素Ｃを探す。この作
業は注目するＡのまわりの８個の画素の値をＡ
のすぐ上の１から右まわりに調べ、１から０に
変化する前の最後の１をＣとするものである。
発見できない場合は、Ａのまわりの総ての画素
が１であるか、Ａ自身が非常に特別な場合なの
で、作業を中止する。そして走査開始点をＢに
しての作業に戻る。発見できた場合はＣを記
憶する。

ＡからＹ方向に０をつぎの１がくるまで総て
１に変える。

Ｃを新なＡとみなし、の作業に戻る。この
作業の中で、ＣがＡから輪郭をたどつたＡのす
ぐ隣の画素であり、この作業を続けて行なうと
Ａから順に図形の輪郭をたどることになる。

の作業でエリア内を総て走査したら処理を
終了する。

このようなコンピユータ１２による画像処理に
よつて、歯当たりの画像の中の穴埋めを行なうと
ともに、複雑な輪郭を滑らかにすることができ
る。

このような穴埋め処理によつて、画像の処理を
行なつた後に、コンピユータ１２を通してＸ−Ｙ
プロツタ１３によつて画像情報を打出すことによ
り、第６図に示すような歯当たりに関する画像情
報が得られることになる。そしてさらにこの画像
情報を基にして、歯当たりの面積比や、歯当たり
の歯すじ方向あるいは歯たけ方向の長さ比、ある
いは歯当たりの歯すじ方向および歯たけ方向の中
心位置をそれぞれコンピユータ１２によつて計算
することができる。さらに第１０図に示すよう
に、歯すじ方向および歯たけ方向の歯当たりの最
大長さ、歯すじ方向および歯たけ方向の重心偏差
等の計算を行なうこともできる。

なお上記実施例においては、しきい値を一定の
値に設定し、第６図に示すような画像情報を打出
すようにしているが、複数のしきい値でビデオ信
号をデジタル化することによつて、数段階に分け
て歯当たりを表示することができる。第１１図は
このような方法によつて得られた画像情報を示す
ものであつて、歯当たりの強弱に関する情報をも
得ることができるようになる。

以上本発明を図示の一実施例につき述べたが、
本発明は上記実施例によつて限定されることな
く、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が
可能である。例えば上記実施例は、第２図に示す
ように平歯車１の歯当たりの測定に関するもので
あるが、本発明は円筒歯車、かさ歯車、円筒ウオ
ームギヤ等各種の歯車の歯当たりの測定に適用可
能である。また本発明において使われるTVカメ
ラは、撮像管を用いたカメラばかりでなく、半導
体を使用したCCDカメラ等各種のTVカメラが利
用可能である。

以上に述べたように本発明は、一対の歯車の噛
合いによる塗料の剥離あるいは転写の度合をTV
カメラによつてビデオ信号に変換し、このカメラ
によつて得られたビデオ信号をＡ／Ｄ変換器によ
つてデジタル信号に変換し、このデジタル信号か
ら画像情報を得るようにしたものである。従つて
本発明によれば、人間の目視判断を全く必要とせ
ずに自動的に歯車の歯当たりの測定を行なうこと
ができるようになり、しかもその測定は客観的に
なされるために信頼性の高いデータが得られるこ
とになる。さらに電気信号として画像情報が得ら
れるために、この情報を蓄積することができるば
かりでなく、加工して各種の歯当たりの測定に関
する情報を得ることが可能になる。しかもTVカ
メラで取込まれた画像をデジタル画像に変換し、
各画素の複数画素移動平均処理と穴埋め処理とを
行なうようにしているために、ノイズによる誤差
をなくして正確な結果を得ることができるように
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る歯車の歯当た
りの測定を示すブロツク図、第２図は同要部斜視
図、第３図はこの実施例の測定方法の全体を示す
フローチヤート、第４図は２値化の方法を示すグ
ラフ、第５図はコンピユータによる画像処理を行
なう前の画像情報を示す線図、第６図はコンピユ
ータによる画像処理を終つた画像を示す線図、第
７図はコンピユータによる穴埋め処理の動作を示
すフローチヤート、第８図および第９図はこの穴
埋め処理の動作を示すグラフ、第１０図はこの測
定によつて得られるデータの例を示す線図、第１
１図は変形例に係る画像の線図である。 なお図面に用いた符号において、１……テスト
ギヤ、７……ドライブギヤ、８……モータ、９…
…TVカメラ、１０……Ａ／Ｄ変換器、１１……
画像メモリ、１２……コンピユータ、１３……Ｘ
−Ｙプロツタである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測定する歯車またはこの歯車と噛合う歯車の
   歯面に塗料を塗布し、前記一対の歯車の回転に伴
   なう前記塗料の剥離あるいは転写の度合をTVカ
   メラで撮像し、このTVカメラで得られるビデオ
   信号をデジタル信号に変換し、得られた画像情報
   の各画素の複数画素移動平均処理と穴埋め処理を
   行ない、歯当たりの測定データを得るようにした
   ことを特徴とする歯車の歯当たりの測定方法。 ２ 前記歯当たりの測定データをプリンタ、プロ
   ツタまたはTVモニタによつて２次元の図形情報
   として得るようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の歯車の歯当たりの測定方
   法。 ３ 測定する歯車またはこの歯車と噛合う歯車の
   歯面に塗料を塗布し、前記一対の歯車の回転に伴
   なう前記塗料の剥離あるいは転写の度合から歯車
   の歯当たりを測定する装置において、前記塗料の
   剥離あるいは転写の度合をビデオ信号に変換する
   TVカメラと、このTVカメラによつて得られる
   ビデオ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
   器と、このＡ／Ｄ変換器によつて得られるデジタ
   ル信号から成る画像の各画素の複数画素移動平均
   処理と穴埋め処理を行なう処理手段と、この処理
   手段の出力を画像情報として出力する出力機器と
   をそれぞれ具備することを特徴とする歯車の歯当
   たりの測定装置。