JPH0791938A

JPH0791938A - 機械部品のキー溝位置検出方法および装置

Info

Publication number: JPH0791938A
Application number: JP5202598A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yamamoto; 一男山本; Kenichi Kushibiki; 賢一櫛引
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-07-23
Filing date: 1993-07-23
Publication date: 1995-04-07

Abstract

(57)【要約】【目的】円筒状の機械部品に形成されているキー溝
が、上記円筒状の機械部品の円周上のどの角度にあるの
かを自動的に検出できるようにする。【構成】光を透過する載置板２の上に、その軸方向が
鉛直方向となるようにして円筒形状の機械部品１を搭載
し、上記載置板２の下方から照明しながら上記機械部品
１をその上方からカメラ４で撮影するようにして、上記
機械部品１の画像を平面図の形で撮影し、上記撮影した
画像から上記円筒状機械部品１の水平平面内での中心位
置と上記機械部品の内面を表す輪郭線とを求めるととも
に、上記画像上の中心位置と上記輪郭線上の各画素との
間の距離が上記機械部品１の円周方向で変化する量を求
め、上記変化量から上記水平平面内におけるキー溝が形
成されている位置を検出するようにして、上記キー溝が
円筒状測定物の円周上のどの角度にあるのかを検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は機械部品のキー溝位置検
出方法および装置に係わり、例えば、ギヤーやカップリ
ングなどの機械部品に形成されているキー溝の位置を自
動的に検出するために用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】ギヤーやカップリングなどの機械部品を
使用するユーザーは、上記機械部品を使用する前にそれ
らの寸法チェックを行っている。特に、上記機械部品の
内径測定は、それらの部品と軸とのはめ合い具合を検査
する目的で厳密に行う必要がある。

【０００３】これらの機械部品には軸との結合を行うた
めのキーを差し込むキー溝が内面にあり、内径測定の際
には上記キー溝の位置を確認することが必要である。何
故ならば、キー溝の部分に測定器をあてて内径測定を行
うと、真の値よりも大きな測定値となってしまうからで
ある。

【０００４】ところで、機械部品製造メーカーでは、製
造ラインで同一の寸法の製品をキー溝の方向が同一方向
に向くようにして流し、内径測定器の配置を測定対象物
に対して最適にすることにより、キー溝の位置をはずし
て内径測定を行うことができるので、これらの機械部品
の内径測定を自動で行っているケースもある。

【０００５】しかし、これらの機械部品のユーザーで
は、一般に内径測定を手測定で行っている。これは、上
記キー溝の方向が一定でないので、作業者はこれらの機
械部品の内面にあるキー溝の位置を目で確認し、その位
置を避けるようにしてマイクロメータで測定しなければ
ならないからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、大規模な工
場、例えば製鉄所などでは、機械設備を長期にわたって
整備することが重要であり、そのために多くの整備要員
が必要となっている。上記機械設備の整備において、機
械部品の寸法測定も機械設備の分解後の整備の際には必
ず行われる作業であり、作業頻度としてはかなり高いも
のがある。しかし、現状ではマイクロメータによる手測
定で機械部品の寸法測定が行われており、整備の能率を
向上させるためにその自動化が強く望まれていた。

【０００７】ギヤーやカップリングなどの機械部品の内
径を測定する従来方法について、図１を参照して説明す
る。ギヤーやカップリングなどの機械部品１は、基本的
に円筒状をしており、内径測定はその軸方向の複数の箇
所で行われる。機械部品の寸法測定を、例えばマイクロ
メータを使って手測定で行う場合には、マイクロメータ
を測定物の内部に入れ、測定物の対角する２箇所に当て
てその指示値を読む作業を行って測定するようにしてい
る。

【０００８】その際に、これらの機械部品１には内面に
軸との結合を行うためのキーを差し込むキー溝１ａがあ
るため、その位置をはずした位置にマイクロメータを当
てる必要がある。すなわち、マイクロメータを上記キー
溝１ａの位置にあててしまうと、真の内径１ｂよりも大
きな測定値となってしまうからである。

【０００９】したがって、上記内径測定を自動化しよう
とした場合、測定器も手測定のマイクロメータではな
く、自動で内径を測定できる検出器を用意する必要があ
るが、一方、キー溝１ａがどの位置にあるのかを自動的
に認識する必要がある。本発明は上述の問題点にかんが
み、ギヤーやカップリングなどのキー溝のある機械部品
に対して、上記キー溝が円筒状測定物の円周上のどの角
度にあるのかを自動的に検出できるようにすることを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の機械部品のキー
溝位置検出方法は、円筒形状の機械部品の一側からその
軸方向に沿って照明するとともに、上記照明した方向と
反対側の方向から上記機械部品を撮影して影絵のような
画像を得、上記影絵のような画像の情報を画像処理装置
に入力し、上記画像処理装置において上記円筒状機械部
品の水平平面内での中心位置と上記機械部品の内面を表
す輪郭線とを求め、上記画像上の中心位置と上記輪郭線
上の各画素との間の距離が上記機械部品の円周方向で変
化する量から、上記水平平面内におけるキー溝の位置を
検出するようにしている。

【００１１】また、本発明の機械部品のキー溝位置検出
方法の他の特徴とするところは、光を透過する載置板の
上に、その軸方向が鉛直方向となるようにして円筒形状
の機械部品を搭載し、上記載置板の下方から上記載置板
に向けて照明するとともに、上記機械部品の上方からカ
メラで上記機械部品の画像を平面図の形で撮影し、上記
撮影した画像から上記円筒状機械部品の水平平面内での
中心位置と上記機械部品の内面を表す輪郭線とを求め、
上記画像上の中心位置と上記輪郭線上の各画素との間の
距離の機械部品の円周方向での変化量から上記機械部品
のキー溝の水平平面内での位置を検出するようにしてい
る。

【００１２】また、本発明の機械部品のキー溝位置検出
装置は、光を透過する材料にて形成された載置板と、上
記載置板上に載せられた機械部品に光を照射するために
上記載置板の下方に配置された照明設備と、上記載置板
の上に、その軸方向が鉛直方向となるようにして載置さ
れるとともに、上記照明設備によって照らされた機械部
品を上方から平面図の形で撮影する撮影装置と、上記撮
影装置によって撮影された撮影画像から上記円筒状機械
部品の水平平面内での中心位置と上記機械部品の内面を
表す輪郭線とを求め、上記画像上の中心位置と上記輪郭
線上の各画素との間の距離が機械部品の円周方向で変化
する量に基づいて上記水平平面内におけるキー溝の位置
を検出する画像処理装置とを具備している。

【００１３】

【作用】本発明によれば、機械部品を撮影して影絵のよ
うな画像を得るとともに、上記影絵のような画像の情報
を画像処理装置に与えて所定の処理を行って上記機械部
品の内側の輪郭を抽出するとともに輪郭状の特異な形状
の部分を検出し、キー溝の部分が特異な形をしているこ
とから上記機械部品の円周上での方向を認識することに
より、上記キー溝の位置を自動的に検出するようにして
いる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、ギヤーの全体構成を示す斜視図であ
り、キー溝１ａの位置を検出する必要のある機械部品１
の例として示している。キー溝１ａは、図１に示したよ
うに機械部品１の内面円周上の１カ所、あるいは２ケ所
に形成されていて、一般に、凹型の形状で軸方向に貫通
して形成されている。

【００１５】図２は、本発明の実施例における機械部品
のキー溝１ａを検出する方法の概略を示す構成図であ
る。機械部品１は、上述したようにギヤー、カップリン
グなどであり、その形状は基本的に円筒状である。そし
て、図２に示したように、載置板２の上に軸方向を鉛直
方向に向けた状態で載置される。

【００１６】載置板２は、光を部分的に、あるいはほと
んど透過する材質によって形成されている。このよう
に、機械部品１を載置した載置板２の下方、すなわち、
機械部品１と反対側には機械部品１の方向に向いた照明
装置３が設置されていて、載置板２を通して機械部品１
を照らしている。照明装置３から出る光は、載置板２に
対して垂直であることが望ましいが、一般的に使われる
ランプでも大きな問題はない。

【００１７】載置板２に対して機械部品１の鉛直上には
画像撮影用のカメラ４が配置されており、照明装置３で
照らされた機械部品１の画像を照明装置３の反対側から
撮影するようにしている。

【００１８】カメラ４は、工業用に広く用いられている
ＣＣＤカメラが用いられている。このようなＣＣＤカメ
ラとしては、画像をより高精度に撮影するためにできる
だけＣＣＤの画素数が多い方が望ましい。カメラ４で撮
影した画像は画像処理装置５に入力され、画像処理され
る。

【００１９】次に、画像処理により機械部品１に形成さ
れているキー溝１ａを検出する方法を、図３に従って述
べる。図３（ａ）は、本実施例の検出装置を構成するカ
メラ４で撮影した機械部品１の画像である。このよう
に、本実施例の検出装置で撮影すると、機械部品１を影
絵のようにして捉えることができ、キー溝１ａが軸方向
に貫通していることから、画像中でキー溝１ａ部分は凹
型に明確に認識できる。

【００２０】次に、図３（ａ）のように撮影した画像か
らキー溝１ａの位置を検出するには、以下のようにして
行う。すなわち、図３（ｂ）に示すように、画像内での
機械部品の水平面内の中心座標（Ｏ_x,Ｏ_y）を求める。

【００２１】この場合、機械部品１が円筒形をしている
ことから、機械部品画像のフェレ始点座標（Ｐ
_x,Ｐ_y）、およびフェレ径Ｆ_x,Ｆ_yを画像処理で求める
ことにより、次式で計算することができる。Ｏ_x＝Ｐ_x＋Ｆ_x／２ …（式１）Ｏ_y＝Ｐ_y＋Ｆ_y／２ …（式２）

【００２２】次に、画像から機械部品の内面の境界線Ｌ
の各画素の座標群Ｂ_iを抽出する。抽出した結果を図３
（ｃ）に示す。キー溝１ａが機械部品の内面にどの位置
にあるかは、図４に示す方法で、画像内での機械部品１
の水平面内の中心座標Ｏ_x,Ｏ_yと、内面の境界線Ｌの各
画素の座標群から検出可能である。

【００２３】機械部品１の中心座標Ｏ_x,Ｏ_yから境界線
Ｂの各画素の座標（Ｂ_ix,Ｂ_iy）までの距離Ｌ_iを次式
で求める。Ｌ_i＝（（Ｂ_ix−Ｏ_x）²＋（Ｂ_ix−Ｏ_x）²）^1/2 …（式３）

【００２４】図５は、このようにして求めた距離Ｌ
_iを、円周方向角度θ_iに対してプロットしたものであ
る。機械部品１が円筒形をしていることから、距離Ｌ_i
は円周方向でほぼ一定値となるが、キー溝１ａの部分だ
け凸状になる。このことから、円周方向のＬ_iの変化を
調べてゆき、｜Ｌ_i−Ｌ_i+1｜＞Ｋ …（式４）ただし、Ｋは定数を満たす点を見つける。

【００２５】このような処理を行うことにより、キー溝
１ａの両エッジがある角度θ_a,θ_bを検出できる。そし
て、キー溝１ａが機械部品１の円周方向の２ヶ所にある
場合はこの処理を繰り返すことにより、キー溝が２ヶ所
でも検出することが可能である。このようにして、円筒
形状をした機械部品１の内面のキー溝１ａの位置を検出
できる。

【００２６】図６は、上述したような画像処理を行う画
像処理装置５の機能構成を示すブロック図である。図６
に示したように、画像処理装置５は画像情報入力部５
ａ、中心座標検出部５ｂ、内面の座標群抽出部５ｃ、距
離検出部５ｄおよびキー溝位置検出部５ｅによって構成
されている。

【００２７】そして、カメラ４で撮影した機械部品１の
画像情報Ｓ１は、画像情報入力部５ａを介して中心座標
検出部５ｂおよび内面の座標群抽出部５ｃに与えられ
る。これらの中心座標検出部５ｂおよび内面の座標群抽
出部５ｃにおいては、上述したような演算処理を行う。
その結果、中心座標検出部５ｂからは中心座標の位置情
報Ｓ２が検出されて出力されるとともに、座標群抽出部
５ｃからは内面の座標群情報Ｓ３が抽出されて出力され
る。

【００２８】そして、これらの中心座標の位置情報Ｓ２
および内面の座標群情報Ｓ３が距離検出部５ｄに与えら
れ、画像上の中心位置と上記輪郭線上の各画素との間の
距離が検出される。この距離検出は、機械部品１の円周
方向について全て行われ、中心位置からの距離の変化量
が３６０度方向について検出される。

【００２９】次に、距離検出部５ｄによって検出された
中心位置からの距離の変化量情報Ｓ４が、キー溝位置検
出部５ｅに与えられ、このキー溝位置検出部５ｅにおい
て上述したような処理が行われることにより、距離の変
化量に基づいて上記水平平面内におけるキー溝の位置が
検出され、このキー溝の位置情報Ｓ５が、画像処理装置
５から出力されるように構成されている。

【００３０】なお、上記実施例においては、機械部品１
の軸を鉛直方向にむけて撮影するようにした例を示した
が、上記機械部品１の軸を横方向に向けて撮影するよう
にしてよい。この場合、軸を横方向に向けて上記機械部
品１を位置決めするとともに、上記機械部品１の一側方
向から光を照射し、他側方向から撮影すればよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明は上述したように、円筒形状の機
械部品の一側からその軸方向に沿って照明するととも
に、上記照明した方向と反対側の方向から上記機械部品
を撮影して影絵のような画像を得、上記影絵のような画
像の情報を画像処理装置に入力し、上記画像処理装置に
おいて上記円筒状機械部品の水平平面内での中心位置と
上記機械部品の内面を表す輪郭線とを求め、上記画像上
の中心位置と上記輪郭線上の各画素との間の距離が、上
記機械部品の円周方向で変化する量に基づいて上記機械
部品のキー溝の水平平面内での位置を検出するようにし
たので、円筒形状をした機械部品のキー溝の位置を自動
的に検出することが可能となる。したがって、検出した
キー溝の部分を内径測定位置からはずすことにより、内
径測定時にキー溝部分を測定してしまうことによる測定
誤差の発生を防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す機械部品の斜視図であ
る。

【図２】キー溝検出装置の一例を示す構成図である。

【図３】機械部品を撮影した状態を示す図である。

【図４】キー溝機械部品がどの位置にあるのか検出する
方法を説明する図である。

【図５】中心座標からの距離をプロットした図である。

【図６】画像処理装置の機能構成の一例を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１機械部品２載置板３照明設備４撮影装置５画像処理装置５ａ画像情報入力部５ｂ中心座標検出部５ｃ内面の座標群抽出部５ｄ距離検出部５ｅキー溝位置検出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒形状の機械部品の一側からその軸方
向に沿って照明するとともに、上記照明した方向と反対
側の方向から上記機械部品を撮影して影絵のような画像
を得、上記影絵のような画像の情報を画像処理装置に入
力し、上記画像処理装置において上記円筒状機械部品の
水平平面内での中心位置と上記機械部品の内面を表す輪
郭線とを求め、上記画像上の中心位置と上記輪郭線上の
各画素との間の距離が上記機械部品の円周方向で変化す
る量から、上記水平平面内におけるキー溝の位置を検出
するようにしたことを特徴とする機械部品のキー溝位置
検出方法。
【請求項２】光を透過する載置板の上に、その軸方向
が鉛直方向となるようにして円筒形状の機械部品を搭載
し、上記載置板の下方から上記載置板に向けて照明する
とともに、上記機械部品の上方からカメラで上記機械部
品の画像を平面図の形で撮影し、上記撮影した画像から
上記円筒状機械部品の水平平面内での中心位置と上記機
械部品の内面を表す輪郭線とを求め、上記画像上の中心
位置と上記輪郭線上の各画素との間の距離の機械部品の
円周方向での変化量から上記機械部品のキー溝の水平平
面内での位置を検出するようにしたことを特徴とする機
械部品のキー溝位置検出方法。
【請求項３】光を透過する材料にて形成された載置板
と、上記載置板上に載せられた機械部品に光を照射する
ために上記載置板の下方に配置された照明設備と、上記載置板の上に、その軸方向が鉛直方向となるように
して載置されるとともに、上記照明設備によって照らさ
れた機械部品を上方から平面図の形で撮影する撮影装置
と、上記撮影装置によって撮影された撮影画像から上記円筒
状機械部品の水平平面内での中心位置と上記機械部品の
内面を表す輪郭線とを求め、上記画像上の中心位置と上
記輪郭線上の各画素との間の距離が機械部品の円周方向
で変化する量に基づいて上記水平平面内におけるキー溝
の位置を検出する画像処理装置とを具備することを特徴
とする機械部品のキー溝位置検出装置。