JPH06307829A - ネジ欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ネジ先端面取部の欠陥等も好適に検出できる
ネジ欠陥検査装置を提供すること。 【構成】 ステップ１２０では、ネジの原画像を作成
し、ステップ１３０では、原画像の反転画像を作成し、
ステップ１４０では、原画像を１ピッチ分下方へシフト
して後画像を作成する。そして、ステップ１５０では、
反転画像と後画像とを重ね合わせ、即ち画像メモリ間演
算（Ａ ＮＯＲ Ｂ）を行なって、重なり部分（欠陥
部）を抽出する。ステップ２００では、各面積和Ｐｎの
最大値Ｐｍとトータル値Ｐｔを求める。ステップ２１０
では、最大値Ｐｍを基準値ＰｍLと比較し、最大値Ｐｍ
が基準値ＰｍL以上であればネジ１に欠陥があると判定
する。また、トータル値Ｐｔを基準値ＰｔLと比較し、
トータル値Ｐｔが基準値ＰｔL以上であれば、ネジ１の
一部が未加工であると判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ネジの欠陥を検査する
装置に関し、特にネジの先端部分の打痕等の欠陥を確実
に検出することができるネジ欠陥検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ネジの打痕等の欠陥を検出す
ることは、ネジが相手側のナットに入らないという重大
事態が発生することを防止するために非常に重要であっ
た。このネジの欠陥を検出する方法としては、例えば目
視でネジの全周を検査する方法が考えられるが、当然な
がら欠陥の見落としがあるので、近年では、ネジの欠陥
の検出を自動的に行なう各種の自動検査装置が提案され
ている。

【０００３】例えば、ネジの根元側の（ネジ山形状が同
一である）完全ネジ部については、ネジの周期性を利用
して検査を行なう装置が知られている。この装置では、
図７（ａ）に示す様に、検査対象となる被検ネジ部に特
定方向から光を照射し、ネジの打痕等のある部分（欠陥
部）では反射光に乱れが生じることを利用し、この反射
光の乱れによって生ずる出力信号の変化によって、ネジ
の欠陥を検出している。具体的には、受光部に入射した
反射光によって生ずる出力信号の状態の変化に基づい
て、ネジの欠陥を検出している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置では、ネジの全ての部分における欠陥を確実に検
出できるとは限らなかった。例えば、規則的なパターン
の繰り返し形状である完全ネジ部では、従来の装置でも
ネジの欠陥を検出することができるが、規則的なパター
ンの繰り返し形状から外れるネジ先端面取部について
は、ネジの欠陥を確実に検出できないことがあった。

【０００５】これは、図７（ｂ）に示す様に、ネジ先端
面取部でも前記完全ネジ部の欠陥と同様な反射光の乱れ
が生ずるためであり、従来の装置では、このネジ先端面
取部の乱れとネジの欠陥よる反射光の乱れとを判別でき
ないために、ネジの欠陥を完全には検出できないという
問題があった。

【０００６】しかも、一般に、ネジ先端面取部付近は打
痕等の欠陥が生じ易い場所であり、そのため、このネジ
先端面取部の欠陥を完全に検出できないという点は、一
層大きな問題となっていた。本発明は、前記課題を解決
するためになされ、ネジ先端面取部の欠陥も好適に検出
できるネジ欠陥検査装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１記載の発明は、図１に例示する様に、ネジを
撮影した画像を入力し、該画像に基づいてネジの欠陥を
検出するネジ欠陥検査装置において、前記ネジの原画像
を画像情報として作成する原画像作成手段Ｍ１と、該原
画像作成手段Ｍ１によって作成された原画像を反転し
て、ネジの反転画像を作成する反転画像作成手段Ｍ２
と、前記原画像作成手段Ｍ１によって作成された原画像
を所定ピッチ分ずらして、ネジの後画像を作成する後画
像作成手段Ｍ３と、該後画像作成手段Ｍ３によって作成
された後画像と前記反転画像作成手段によって作成され
た反転画像とを重ね合わせて、両画像の干渉部分を求め
る画像比較手段Ｍ４と、該画像比較手段Ｍ４によって得
られた両画像の干渉部分に基づいて、ネジの欠陥を検出
するネジ欠陥検出手段Ｍ５と、を備えたことを特徴とす
るネジ欠陥検査装置を要旨とする。

【０００８】

【作用】以上述べた本発明では、原画像作成手段Ｍ１に
よって、ネジを撮影して得られたネジの原画像を画像情
報として作成する。そして、反転画像作成手段Ｍ２によ
って、この原画像を反転してネジの反転画像を作成する
とともに、後画像作成手段Ｍ３によって、原画像を所定
ピッチ分ずらしてネジの後画像を作成する。そして、画
像比較手段Ｍ４により、後画像作成手段Ｍ３によって作
成された後画像と反転画像作成手段Ｍ２によって作成さ
れた反転画像とを重ね合わせて両画像が重なる干渉部分
を求め、ネジ欠陥検出手段Ｍ５によって、この両画像が
重なる干渉部分に基づいて、ネジの欠陥を検出する。

【０００９】つまり、ネジに欠陥がある場合、ネジの原
画像とその反転画像とをそのまま重ね合わせても欠陥は
検出できないが、原画像を例えば１ピッチずらすと、ず
らした後画像はネジの欠陥部だけが原画像よりはみ出る
ことになる。そこで、予め検査するネジの反転画像を作
成しておき、この反転画像とピッチをずらした後画像と
を比較すると、ネジに欠陥がある場合には、両画像に干
渉する（重なる）部分が生ずるので、この様な干渉部分
がある場合には、ネジに欠陥があると判定するものであ
る。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図２は本実施例のネジ欠陥検査置全体の構成を表す
概略構成図であり、図３はその電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【００１１】図２に示す如く、１は検査対象となるネ
ジ、２はネジ１を固定して回転する回転台、３は回転台
２を駆動するモータ、４はネジ１に光を照射する透過照
明装置、５は透過照明装置４からの光を受光するエリア
カメラ、６はエリアカメラ５からの信号を画像データに
変更する汎用画像処理装置、７は汎用画像処理装置６で
処理された種々の画像を写すモニター、１０は装置全体
の制御を行なう電子制御装置である。

【００１２】このうち、前記回転台２は、その回転の中
心にネジ１の頭部を固定するとともに、モータ３によっ
て駆動されて矢印Ａ方向に所定の定速度で回転する。前
記透過照明装置４は、ネジ１の側面から均一に光を照射
する。前記エリアカメラ５は、透過照明装置４とネジ１
との延長線上に配置されており、透過照明装置４から照
射されてネジ１の周囲を透過した光を受光し、ネジ１の
２次元の明暗シルエット画像を検出する。

【００１３】前記汎用画像処理装置６は、画像データの
処理やネジ１の欠陥の判定等を行なうコンピュータとし
てのデータ処理機能を有する装置であり、図３に示す様
に、周知のＣＰＵ６ａ、エリアカメラ５からの信号を入
力する画像信号入力回路６ｂ、入力した画像データを記
憶する画像メモリＡ，Ｂ、処理プログラム及び測定値を
記憶するＲＡＭI６ｃ、ネジ１の欠陥等を判定するため
の判定用データ（基準値ＰｍL，ＰｔL）を記憶するＲＡ
ＭII６ｄ、電子制御装置１０とデータのやりとりをする
入力ポート６ｅ及び出力ポート６ｆ、それらを接続する
バス６ｇ等からなる。そして、この装置６では、エリア
カメラ５からの信号を２値画像に変更してネジ１の原画
像を作成するとともに、原画像を１ピッチ分ネジの根元
側にシフトした後画像と原画像を反転させた反転画像と
を作成し、更に後画像及び反転画像の画像間のＮＯＲ演
算を行なう。

【００１４】前記電子制御装置１０は、ネジ欠陥検査装
置全体の制御を行なう装置であり、周知のＣＰＵ１０
ａ、ＲＡＭ１０ｂ、ＲＯＭ１０ｃ、入力ポート１０ｄ、
出力ポート１０ｅ及びそれらを接続するバス１０ｆから
なる。そして、この入力ポート１０ｄは、汎用画像処理
装置６の出力ポート６ｆに接続されており、汎用画像処
理装置６でネジ１の良否が判定された結果を示す判定信
号が入力される。一方、出力ポート１０ｅは、汎用画像
処理装置６の入力ポート６ｆに接続されており、汎用画
像処理装置６の処理を開始させるスタート信号が出力さ
れる。また、この出力ポート１０ｅには、モータ駆動回
路１８を介してモータ３が接続されて、モータ３の回転
速度等を制御するための制御信号が出力され、更に、ネ
ジ１を自動的に選別するためのネジ選別装置１９に接続
されて、その制御信号が出力される。

【００１５】次に、前記構成のネジ検査装置の動作につ
いて、図４，図５に基づいて説明する。このうち、図４
は装置全体の処理を示すフローチャートであり、ステッ
プ１１０〜２１０が汎用画像処理装置６にて行われる処
理を示す。また、図５は作成される画像及び欠陥の検出
方法を示す説明図である。

【００１６】まず、透過照明装置４からネジ１に光を照
射するとともに、その光をエリアカメラ５に受光する状
態で、図４のステップ１００にて、モータ駆動回路１８
に制御信号を出力して、ネジ１を一定速度で回転させる
処理を行なう。本実施例では、例えば１秒間に１４０゜
回転する様に制御する。

【００１７】次に、ステップ１１０にて、ネジ１の回転
中に、エリアカメラ５から汎用画像処理装置６に対し
て、まず１回目の画像入力を行なう。ステップ１２０で
は、汎用画像処理装置６にて、入力された画像の信号を
２値化して原画像を作成し、この原画像を画像メモリＢ
に記憶する。この画像メモリＢに記憶された（打痕のあ
る）ネジ先端部分の原画像を模式的に図５（ａ）に示
す。

【００１８】ステップ１３０では、画像メモリＢに記憶
した原画像を白黒反転して、図５（ｂ）に示す様な反転
画像（ネガゲージパターン）を作成し、この反転画像を
画像メモリＡに記憶する。ステップ１４０では、画像メ
モリＢに記憶した原画像を、１ピッチ分下方（ネジ１の
根元側）へシフトして、図５（ｃ）に示す様な後画像を
作成し、この後画像を再び画像メモリＢに記憶する。

【００１９】ステップ１５０では、図５（ｃ）に示す様
に、画像メモリＡに記憶した反転画像と画像メモリＢに
記憶した後画像とを重ね合わせる。これによって、ネジ
１の打痕部分（欠陥部）が、反転画像と後画像との重な
り部分で表されることになる。具体的には、画像メモリ
間演算（Ａ ＮＯＲ Ｂ）を行なって、重なり部分（即
ち欠陥部）を抽出し、各欠陥部の面積を求める。

【００２０】つまり、打痕等の欠陥のあるネジ１のシル
エットを反転した反転画像では、ネジ１の欠陥に相当す
る部分が同様なネガ形状となるため、そのままの位置で
原画像と反転画像とを重ね合わせても欠陥部は抽出でき
ないが（図６参照）、ネジ１の原画像を１ピッチ分下方
にシフトした後で重ね合わせると、欠陥部がネジ１の良
品部分にシフトすることにより、両画像の重なり合う部
分がネジ１の欠陥として抽出できる様になるのである。

【００２１】続く、ステップ１６０では、ノイズ除去を
行なって欠陥部を確定し、ステップ１７０では、確定し
た欠陥部である抽出塊のラベル付けを行なう。ステップ
１８０では、抽出塊の面積の大きい順から、１番目の抽
出塊の面積ＰＩＸ（１）と２番目の抽出塊の面積ＰＩＸ
（２）との面積和Ｐｎを求める。尚、この様にして求め
られた１回目の面積和Ｐｎの値は、何回目かを示すデー
タとともに各回別にＲＡＭI６ｃ等に記憶される。

【００２２】ステップ１９０では、ｎ＝１１か否かを判
定し、ｎ＝１１でなければステップ１２０に戻って（次
の回の）面積和Ｐｎを求める処理を行ない、一方ｎ＝１
１になればステップ２００に進む。本実施例では、ネジ
１が１．５秒間に２１０゜回転する間に、１９゜間隔に
て１１回処理されるので、１１回分の面積和Ｐｎが算出
される。

【００２３】ステップ２００では、ＲＡＭI６ｃに記憶
された各面積和Ｐｎのうち、最大値Ｐｍを求めるととも
に、全て（１１回分）の面積和Ｐｎを積算したトータル
値Ｐｔを求める。ステップ２１０では、面積和Ｐｎの最
大値ＰｍをＲＡＭII６ｄに記憶されている基準値ＰｍL
と比較し、最大値Ｐｍが基準値ＰｍL以上であれば、ネ
ジ１に打痕等の欠陥があると判定する。また、面積和Ｐ
ｎのトータル値Ｐｔを同様にＲＡＭII６ｄに記憶されて
いる基準値ＰｔLと比較し、トータル値Ｐｔが基準値Ｐ
ｔL以上であれば、ネジ１の一部が未加工であると判定
し、一旦本処理を終了する。尚、ＰｍL＜ＰｔLである。

【００２４】そして、この判定に基づいて、ネジ選別装
置１９を駆動して、欠陥のあるネジ１と良好なネジ１と
を自動的に選別する。つまり、面積和Ｐｎの最大値Ｐｍ
が基準値ＰｍLより小さければ欠陥が僅かで問題がな
く、逆にそれ以上であれば欠陥があると判定される。ま
た、面積和Ｐｎのトータル値Ｐｔが基準値ＰｔL以上で
あれば、全周にわたって欠陥があると見なされ、それは
未加工であると判断される。

【００２５】この様に、本実施例では、原画像を作成す
るとともに、その反転画像及び１ピッチ分ずらした後画
像を作成し、反転画像と後画像とを比較して、両画像の
干渉部分の大きさから欠陥の有無を判定している。従っ
て、正確にかつ迅速にネジの打痕等の欠陥を検出するこ
とができるという顕著な効果を奏する。特に本実施例で
は、打痕等の欠陥を検出しにくいネジ先端面取部の欠陥
を確実に検出できるという特長がある。

【００２６】また、この様に画像処理を行なうことによ
って、その原理上、打痕だけではなく、異物の付着やネ
ジの欠損の検出、更にはネジの一部未加工も検出するこ
とができる。また、本実施例では、従来の様に反射光を
用いるのではなく、ネジの輪郭形状そのものを用いて欠
陥によるはみ出しの状態を検出できるので、「ネジ入ら
ず」か否かを高い確度で事前に察知することができる。

【００２７】更に、自分自身の画像を、画像メモリ上で
シフトして重ねる処理を行なうために、画像を重ね合わ
せる際のずれ誤差が殆どないという利点がある。その
上、本実施例では、例えば画像のシフト，通常のＮＯＲ
論理演算，画像反転等の汎用の処理を使用できるので、
一般的な画像処理装置で済み装置構成が簡単になるとい
う特長がある。

【００２８】尚、本発明は前記実施例に何等限定される
ことなく、本実施例の要旨を逸脱しない範囲内におい
て、各種の態様で実施できることは勿論である。例え
ば、前記実施例では、１ピッチ分下方にずらしたが、例
えば２ピッチ以上ずらしてもよい。

【００２９】また、面積和Ｐｎを求める回数は、必要精
度に応じて任意に設定することが可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述した様に、本発明のネジ欠陥検
査装置では、後画像と反転画像とを比較し、両画像の干
渉状態に基づいてネジの欠陥を検出している。従って、
ネジの完全ネジ部だけでなく、特に打痕等の欠陥を検出
しにくいネジ先端面取部の欠陥を確実に検出できるとい
う顕著な効果を奏する。また、打痕だけでなく、異物の
付着，ネジの欠損及びネジの一部未加工も検出すること
ができる。

【００３１】更に、従来の様な反射光を用いるのではな
く、ネジの輪郭形状そのものを用いて欠陥によるはみ出
しの状態を検出できるので、「ネジ入らず」か否かを高
い確度で事前に察知することができる。また、自分自身
の画像を、画像メモリ上でシフトして重ねる処理を行な
うために、画像を重ね合わせる際のずれ誤差が殆どない
という利点があるその上、本発明では、例えば画像のシ
フト，通常のＮＯＲ論理演算，画像反転等の汎用の処理
を使用できるので、一般的な画像処理装置で済み装置構
成が簡単になるという特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の基本的構成を例示する概略構成図で
ある。

【図２】 実施例のネジ欠陥検査装置を示すシステム構
成図である。

【図３】 実施例の電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図４】 画像処理等を示すフローチャートである。

【図５】 作成された各種の画像を示す説明図

【図６】 原画像と反転画像を組み合わせた状態を示す
説明図である。

【図７】 従来技術を示す説明図である。

【符号の説明】

Ｍ１…原画像作成手段 Ｍ２…反転画像作成手
段 Ｍ３…後画像作成手段 Ｍ４…画像比較手段 Ｍ５…ネジ欠陥検査手段 １…ネジ ２…回転台 ３…モータ ４…透過照明装置 ５…エリアカメラ ６…汎用画像処理装置 ７…モニター １０…電子制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ネジを撮影した画像を入力し、該画像に
   基づいてネジの欠陥を検出するネジ欠陥検査装置におい
   て、 前記ネジの原画像を画像情報として作成する原画像作成
   手段と、 該原画像作成手段によって作成された原画像を反転し
   て、ネジの反転画像を作成する反転画像作成手段と、 前記原画像作成手段によって作成された原画像を所定ピ
   ッチ分ずらして、ネジの後画像を作成する後画像作成手
   段と、 該後画像作成手段によって作成された後画像と前記反転
   画像作成手段によって作成された反転画像とを重ね合わ
   せて、両画像の干渉部分を求める画像比較手段と、 該画像比較手段によって得られた両画像の干渉部分に基
   づいて、ネジの欠陥を検出するネジ欠陥検出手段と、 を備えたことを特徴とするネジ欠陥検査装置。