JPH0340814B2

JPH0340814B2 -

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Publication number: JPH0340814B2
Application number: JP58193149A
Authority: JP
Priority date: 1983-10-14
Filing date: 1983-10-14
Publication date: 1991-06-20
Also published as: JPS6082906A

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、とくに判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判定するようにした
方法およびその装置に関する。

歯車はトルクの伝達を行なうための機械要素で
あつて、各種の機械装置に広く用いられている。
このような歯車の歯面の加工精度が低い場合や、
あるいは適切な組立が行なわれず、このために噛
合いが良好でない場合には、互に噛合う歯車が振
動や騒音を生じ、あるいは歯の損傷等の原因とも
なる。従つて歯車の製造段階において、あるいは
また機械装置の組立段階において、歯車の歯当た
りの判定を行なうことが重要な意味を持つてい
る。

従来より一般に用いられていた歯車の歯当たり
の判定は、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
上記一対の歯車の回転に伴なつて剥離あるいは転
写される度合から、歯車の歯当たりの合否を判定
するようにしていた。そしてこの判定は人間の目
視判断によつて行なわれていたために、判断のた
めにかなりの技能を必要とするという欠点があつ
た。また人間の目視判断による判定であるから、
その判定結果は同一の人であつてもバラツキを生
じ、あるいはまた複数の人が行なつた場合にはそ
れぞれにバラツキを生ずるという欠点を生ずる。
またこのような判定結果をデータとして蓄積する
ためには、さらに記録の工数を必要とするととも
に、定量的なデータの蓄積を行なう場合には、さ
らに何らかの計測手段によつて塗料の剥離あるい
は転写の度合を測定しなければならないという欠
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歯当たりの判定
が自動的に行ない得るようになすとともに、デー
タの蓄積も容易に行なわれ得るようにした歯車の
歯当たりの判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、判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、あるいはまた演算処理された
結果を基準値と比較し、比較の結果を表示ランプ
１５，１６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判定装置に
よる判定方法をさらに詳細に説明すると、この判
定は第３図に示すフローチヤートに基いて行なわ
れる。まず判定の最初に、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判定する。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判定は、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判定等に誤差
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
心の値を画素の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から輪郭沿いにたどつた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。

このようにして得られた画像情報を用いて、歯
当たりの評価に関する各種の計算をコンピユータ
１２が行なう。この計算は、例えば歯当たりの面
積比、歯当たりの歯すじ方向の長さ比、歯当たり
の歯たけ方向の長さ比、歯当たりの歯すじ方向お
よび歯たけ方向の中心位置、歯当たりの歯すじ方
向および歯たけ方向の重心偏差等である。

第１０図はコンピユータ１２によつて行なわれ
る演算処理の１例を示すものであつて、ここでは
歯すじ方向の歯当たりの長さの100分率を求める
フローチヤートを示している。この動作を第１１
図を参照しながら説明すると、この操作は原点
（１、１）からＸ方向に１行走査し、歯当たりの
画素の値が１であるものの数を数える。上記の操
作を繰返して最初の１行に１の画素の合計が５以
上になつた行の番号CYSを記憶する。この値が
歯当たりの一方のはじを示す。なおここで最初に
１が現われた行を歯当たりのはじとしないのは、
歯面のはじの方に雑音として１が現われている場
合に、これを除去するためである。そして上記の
手順により歯当たりの一方のはじが求められた
ら、走査開始点を（１、Ｙ）に変え、逆方向から
同様に歯当たりの他方のはじ（行番号CYE）を
探す。なおこのフローチヤートにおいて、CYS、
CYEはともに歯当たりの両端のＹ座標の値、
HSLは歯幅を画素数で表わした値である。そし
てその結果はPLYによつて与えられることにな
る。なお上記の手順において、Ｘ方向とＹ方向の
走査方向を入替えると、歯たけ方向の歯当たりの
長さを100分率で求められる。

つぎに歯当たりの面積比は、を任意の画素の
値（０または１）とするとともに、１の集合であ
る大陸状の部分の面積をＡとすると、歯当たりの
面積はつぎの式で与えられる。

Ａ＝_Y 〓^y=1 _X 〓^x=1 また大陸状部分のＸ方向の中心GxおよびＹ軸
方向の中心Gyはそれぞれつぎの式で与えられる。

Gx＝_Y 〓^y=1 _X 〓^x=1 ・ｘ／Ａ Gy＝_Y 〓^y=1 _X 〓^x=1 ・ｙ／Ａこのように大陸状部分の面積およびその中心は
画素数を数えることにより、上記の式で求められ
るようになる。

そしてこれらの演算結果を基にして、コンピユ
ータ１２はテストギヤ１の歯当たりの判定を行な
う。この判定は上記のそれぞれの値について、基
準値と比較することによつて行なわれる。従つて
判定する項目を選択するとともに、これらについ
て予め基準値を設定することにより、コンピユー
タ１２によつて行なわれることになる。歯当たり
の判定結果が合格であれば、第１図に示す青色の
表示ランプ１５が点灯される。これに対して不合
格であれば赤色の表示ランプ１６が点灯されるこ
とになる。従つてこれらのランプ１５，１６の点
灯の結果から、歯車の歯当たりの判定が確実に、
かつ客観的に行なわれることになる。

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。例えば本発明に係る歯車の歯当たり
の判定は、歯当たり試験機による歯当たりばかり
でなく、機械や装置に組込まれた歯車の歯当たり
にも利用することが可能である。またコンピユー
タ１２に選別手段を連結することによつて、歯車
の製造ラインにおける合否あるいは等級判断を行
なうとともに、この判断に応じて歯車の分類を行
なうことが可能になる。また合否判定ランプは、
ブザーや音声発生装置によつて置換えることも可
能である。

以上に述べたように本発明は、歯面の塗料の剥
離あるいは転写の具合をビデオカメラによつて撮
像し、このビデオ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、このデジタル信号を画像情報として各画素の
複数画素移動平均処理と穴埋め処理とを行ない、
このようにして画像処理されて得られた画像情報
に基いて歯当たりの面積比、歯当たりの歯すじ方
向の長さの比、歯当たりの歯たけ方向の長さ比、
歯当たりの歯すじ方向および歯たけ方向の中心位
置、歯当たりの歯すじ方向および歯たけ方向の重
心偏差の内の１種または２種以上の演算を行なう
とともに、演算処理された値から合否または等級
判断を行なうようにしたものである。従つて本発
明によれば、自動的に歯車の歯当たりを判定する
ことができ、しかもその過程で人間の判断が入り
込む余地がないために、極めて信頼性の高い結果
を得ることができる。また複数画素移動平均処理
と穴埋め処理とを行なつて判定するようにしてい
るために、ノイズによる誤差の影響を除去でき、
正確な結果が得られるようになる。さらに上記演
算処理されたデータを、記憶手段に蓄積するとと
もに、必要に応じてプリンタ等に打出すことがで
き、データの蓄積も容易に行なうことが可能にな
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
りの判定装置を示すブロツク図、第２図は同要部
外観斜視図、第３図はこの装置の全体の動作を示
すフローチヤート、第４図はこの装置のＡ／Ｄ変
換器の動作を示すグラフ、第５図はＡ／Ｄ変換さ
れた画像情報の線図、第６図は画像処理を行なつ
た後の画像情報の線図、第７図は穴埋め処理の動
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線図、第１０図は歯
車の歯幅方向の歯当たりの長さを100分率で求め
るための動作を示すフローチヤート、第１１図は
同100分率を求める動作を示す線図である。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、１５……表
示ランプ（青）、１６……表示ランプ（赤）であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１判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て画像情報を得、こ
の画像情報のデータの各画素の複数画素移動平均
処理と穴埋め処理して得られた画像情報を用いて
歯当たりの評価に関する１種または２種以上の演
算を行ない、その演算結果を基にして合否または
等級判断を行なうようにしたことを特徴とする歯
車の歯当たりの判定方法。２前記歯当たりの合否または等級判断の結果を
表示手段によつて表示す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
たりの判定方法。３判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
の歯当たりを判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画像情
報の各画素を複数画素移動平均処理する手段と、
穴埋め処理する手段と、このような画像処理され
て得られた画像情報に基いて歯当たりの面積比、
歯当たりの歯すじ方向の長さの比、歯当たりの歯
たけ方向の長さの比、歯当たりの歯すじ方向およ
び歯たけ方向の中心位置、歯当たりの歯すじ方向
および歯たけ方向の重心偏差の内の１種または２
種以上の演算を行なう演算手段と、演算処理され
た値から合否または等級判断を行なう手段と、こ
の判断結果に応じた表示を行なう手段とをそれぞ
れ具備することを特徴とする歯車の歯当たりの判
定装置。