JPH08101028A - ピストン固定治具及びこれを用いたピストン撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可搬性があり表面評価処理の制御への負担を
少なくすること。 【構成】 固定するピストン２と同径で円筒状のピスト
ン支持部１Ｂと、ピストン支持部１Ｂの一端に位置しピ
ストンの装着を受け付けるピストンセット部１Ａとを備
えたピストン固定治具１と、このピストン固定治具１が
固着される回転ステージ３と、この回転ステージ３を回
転駆動する回転ステージ用モータ５と、レンズ７及びＣ
ＣＤセンサ８を有するカメラ６と、このカメラ６からピ
ストン固定治具１に固定されたピストン２までの距離を
調整する位置調整シャフト１１とを備えると共に、しか
も、カメラ６をピストン固定治具１側に付勢するカメラ
用引っ張りバネ９と、位置調整シャフト１１のピストン
固定治具１側に位置し当該ピストン固定治具１に当接す
る滑合部材１０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ピストン固定治具及び
これを用いたピストン撮像装置に係り、特に、ピストン
表面の評価を画像処理によって行うピストン表面評価シ
ステムに用いるピストン固定治具及びこれを用いたピス
トン撮像装置に関する。

【０００２】ピストン表面評価システムは、ピストンの
汚れや当たりの自動評価を行うものであり、ピストンの
磨耗状況評価方法やピストンの汚れ評価方法等を実施す
るための装置である。

【０００３】

【従来の技術】従来、ピストンの表面評価は、大きく２
種類の評価があり、ピストンの汚れ評価を行うものと、
ピストン表面の磨耗状況の評価を行うものである。これ
らのピストン表面評価は、従来、目視により行われる
か、必要な部分の精密測定で行っている。また、画像処
理を用いた手法が同一出願人により公開されている（特
開平６−２０１５９８号公報）。

【０００４】この特開平６−２０１５９８号公報記載の
円筒物検査方法に用いられているピストン表面の撮像装
置は、図１７に示すように、評価対象となるピストンを
載置する評価対象載置部Ａと，ピストンを撮影して画像
を取り込む画像取込部Ｂとを備えている。さらに、画像
処理や評価および各種制御を行う制御部Ｃを備えてい
る。

【０００５】評価対象載置部Ａは、評価対象物たるピス
トン５１を載置する回転ステージ５２と、この回転ステ
ージ５２を水平面内で回転させるステッピングモータ５
３と、ピストン５１の外面を一定の明るさに保つ照明部
５４とを備えている。

【０００６】また、画像取込部Ｂは、図１８に示すよう
にピストン１の画像を取り込む画像取込手段としてのＣ
ＣＤセンサ５５と、このＣＣＤセンサ５５上にピストン
５１の結像を行う撮影手段としての光学レンズ系５６と
を備えている。このような構成であるため、ＣＣＤセン
サ５５とレンズ系５６とピストン５１の三者の距離をあ
る程度可変できる。従って、倍率が可変となりピストン
５１の大きさを吸収した処理が可能であった。また、光
学レンズ系５６とＣＣＤセンサ５５とを結ぶ軸線の延長
線がピストン５１の中心線から幾分ずれるように、当該
ピストン５１に対して光学レンズ系５６とＣＣＤセンサ
５５とが配置されている。

【０００７】更に、この画像取込部Ｂは、ＣＣＤセンサ
５５及び光学レンズ系５６を搭載して両者を同時に移動
させるＣＣＤステージ５７と、このＣＣＤステージ５７
をピストン５１側に対し前進／後退動作させるステッピ
ングモータ５８とを備えている。そして、評価対象載置
部Ａの回転ステージ５２と画像取込部ＢのＣＣＤステー
ジ５７は、基台５９の上面に設置されている。

【０００８】制御部Ｃは、評価対象載置部Ａのステッピ
ングモータ５３を駆動する第１のモータドライバ６０
と、画像取込部Ｂのステッピングモータ５８を駆動する
第２のモータドライバ６１と、第１のモータドライバ６
０と第２のモータドライバ６１へ制御信号を送出するＰ
ＩＯボード６２と、画像取込部ＢのＣＣＤセンサ５の出
力信号を増幅するＣＣＤドライバ６３と、ＣＣＤドライ
バ６３から出力されるアナログ信号をデジタル信号へ変
換するＡ／Ｄボード６４とを備えている。

【０００９】制御部Ｃは、更に、前述したＰＩＯボード
６２へ制御信号を出力すると共にＣＣＤセンサ５５から
のデータを読み込む制御手段としてのパーソナルコンピ
ュータ６５と、このパーソナルコンピュータ６５からの
表示データを蓄積するフレームバッファ６６と、フレー
ムバッファ６６に蓄積されたデータを表示するＣＲＴ表
示部６７と、パーソナルコンピュータ６５からの所要デ
ータをハードディスクに保存するハードディスクドライ
ブ６８とを備えている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、特開平６
−２０１５９８号公報記載のピストン表面撮像装置で
は、評価対象ピストンの直径の差を吸収するために、Ｃ
ＣＤステージ（カメラステージ）５７を設け、ステッピ
ングモータ５８によりその位置を前後に調整していた。
しかも、ピストン５１の回転ステージ５２に光学用の精
密位置決めステージを使用していた。このため、ステー
ジ５２が大きく、重量も重くピストン表面撮像装置の可
搬性を阻害していた、という不都合があった。

【００１１】さらに、評価対象設置部Ａ及び画像取込部
Ｂの制御をパーソナルコンピュータ（以下ＰＣと呼称す
る）で行っており、取り込まれた大量の画像データは、
ファイルに落とさなければならなかった。このように、
データの取り込みを行いファイルに随時落とさねばなら
ないため、データの取り込みに時間が掛かる、という不
都合があった。

【００１２】また、画像取込部Ｂにメモリ機能がないた
め、大量のデータをＰＣでは処理できず、ピストン表面
評価処理をワークステーション等のＣＰＵパワーがあ
り、メモリに余裕のあるマシンでなければ処理をするこ
とができなかった。

【００１３】さらに、制御部Ｃを実現しているＰＣ側に
３枚のボード（Ａ／Ｄ，ＰＩＯ，フレームバッファ）を
増設するため、他の制御が必要とされても、新たなボー
ドを追加することが困難であり、制御の発展性が阻害さ
れていた、という不都合があった。

【００１４】

【発明の目的】本発明は、係る従来例の有する不都合を
改善し、特に、可搬性があり表面評価処理の制御への負
担を少なくすることのできるピストン撮像装置及びこれ
に用いるピストン固定治具を提供することを、その目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明によるピ
ストン固定治具は、固定するピストンと同径で円筒状の
ピストン支持部と、ピストン支持部の一端に位置しピス
トンの装着を受け付けるピストンセット部とを備えた、
という構成を採っている。

【００１６】また、本発明によるピストン撮像装置は、
上記のピストン固定治具と、このピストン固定治具が固
着される回転ステージと、この回転ステージを回転駆動
する回転ステージ用モータと、レンズ及びＣＣＤセンサ
を有するカメラと、このカメラからピストン固定治具ま
での距離を調整する位置調整シャフトとを備えると共
に、カメラをピストン固定治具側に付勢するカメラ用引
っ張りバネと、位置調整シャフトのピストン固定治具側
に位置し当該ピストン固定治具に当接する滑合部材とを
備えた、という構成を採っている。

【００１７】本発明は、これらの手段によって、上述し
た目的を達成しようとするものである。

【００１８】

【作用】表面評価を行おうとするピストンを撮像するに
は、まず、ピストン支持部の一端に位置するピストンセ
ット部にピストンを装着する。ピストンセット部に装着
されたピストンの直径はピストン支持部の直径と同一で
あるため、カメラからピストン支持部のまでの距離を一
定に保つことで、カメラからピストンの撮像面であるピ
ストン側面までの距離を一定にすることができる。

【００１９】このようにピストンがピストン固定治具に
設置されると、カメラ用引っ張りバネは、カメラをピス
トン固定治具側に付勢する。カメラからピストン固定治
具までの間には位置調整シャフトが設けられているた
め、カメラがピストン固定治具側に付勢されるとカメラ
からピストン固定治具までの距離が一定となる。従っ
て、ピストンの直径の大きさに合わせたピストン固定治
具を用いることで、ピストンの直径の大きさにかかわら
ずピストンからカメラまでの距離は一定となる。

【００２０】ピストン表面評価システムの要請に基づ
き、ここでは、ピストンの側面画像を生成する。この側
面展開画像の生成では、まず、ＣＣＤセンサが、ピスト
ン表面を上下方向に撮像する。次いで、回転ステージモ
ータは回転ステージを一定角度回転させる。回転ステー
ジが回転することでピストン固定治具及びピストンが回
転し、この回転後に再度ピストンの撮像を行う。ピスト
ン撮像装置は、このＣＣＤセンサによる撮像及び回転と
をピストン一周分について行うことで、ピストン側面の
展開画像を得ている。

【００２１】また、位置調整シャフトは、ピストン固定
治具が回転するときにも固定治具側に付勢されているた
め、位置調整シャフトのピストン固定治具への当接面に
は滑合部材が設けられている。このため、位置調整シャ
フトは、ピストン固定治具の回転を妨げることがない。

【００２２】

【実施例】次に本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２３】図１は本実施例によるピストン固定治具の
構成を示している。図１（ａ）はピストン固定治具の正
面図で、図１（ｂ）はその断面図である。ピストン固定
治具１は、固定するピストン２と同径で円筒状のピスト
ン支持部１Ｂと、ピストン支持部１Ｂの一端に位置しピ
ストンの装着を受け付けるピストンセット部１Ａとを備
えている。ピストン支持部１Ｂは、その直径が撮像しよ
うとするピストンの直径と同一となるように構成されて
いる。

【００２４】図２はピストン２がピストンセット部１Ａ
に設置された状態を示す断面図である。図中仮想線はピ
ストン２を示しており、ピストン２が、ピストンセット
部１Ａに設置されると、ピストン２の側面はピストン固
定治具１の側面と同一面となる。ここでは、ピストンセ
ット部１Ａは、乗せられたピストン２を固定するように
構成されている。ピストンの種類によってピストンセッ
ト部の高さを変更することで、良好にピストンを固定し
ている。

【００２５】図３はピストン固定治具１の回転ステージ
ベースへの固着を示す断面図である。ピストン固定治具
１の内部は有底穴１Ｃとなっていて、この有底穴１Ｃに
よってステージベース３のピストン固定治具セット部３
Ａに装着されるようになっている。さらに、ピストン固
定治具１の側面に設けられた受け穴１Ｄと回転ステージ
ベース３に装着されるボールプランジャ４の先端部との
結合によって、ピストン固定治具１と回転ステージベー
スとが固着される。また、ボールプランジャ４及びボー
ルプランジャの受け穴３Ｄはネジが切られており、これ
によって回転ステージベース３とボールプランジャ４と
が固着される。

【００２６】図４はピストン固定治具１が回転ステージ
ベース３に装着された状態を示す図で、図４（ａ）は平
面図で、図４（ｂ）は右側面図である。ピストン固定治
具１には、治具確認シャッタ１Ｅが設けられている。治
具確認シャッタ１Ｅを設けることで、回転ステージベー
ス３の原点位置との回転角の差で治具の種類を判別する
ことができる。ピストン固定治具はピストンの形状に合
わせた構成となっているため、ピストン固定治具の種類
を判別することで、セットしたピストンの種類を判別す
ることができる。一方、回転ステージベース３にも原点
確認シャッタ３Ｅが設けられていて、これらのシャッタ
１Ｅ，３Ｅは図示しない光センサによってその位置を検
出するようにしている。

【００２７】図５は本実施例によるピストン撮像装置の
構成を示す正面図である。ピストン撮像装置は、ピスト
ン固定治具１と、このピストン固定治具１が固着される
回転ステージベース３と、この回転ステージベース３を
回転駆動する回転ステージ用モータ５と、レンズ７及び
ＣＣＤセンサ８を有するカメラ６と、このカメラ６から
ピストン固定治具１に固定されたピストン２までの距離
を調整する位置調整シャフト１１とを備えている。

【００２８】しかも、カメラ６をピストン固定治具１側
に付勢するカメラ用引っ張りバネ９と、位置調整シャフ
ト１１のピストン固定治具１側に位置し当該ピストン固
定治具１に当接する滑合部材１０とを備えている。ここ
では、この滑合部材１０はピストン固定治具１のピスト
ン支持部１Ｂ側面に当接する回転用ベアリングである。
また、カメラ６には、ピストン１の反対方向にリンク機
構部１７を介してカメラ位置を後方にロックするカメラ
ロック機構が設けられている。

【００２９】図６は図５に示したピストン撮像装置の構
成を示す平面図である。カメラ６は、装置ベース１３上
のスライドレール１２に位置しており、カメラ用引っ張
りバネ９によってピストン２側に引かれる（図６の符号
Ａ）と、このスライドレール１２上を移動する。そのた
め、カメラの移動は直線運動となる。ここでは、滑合部
材１０として円筒状の部材を１つを図示しているが、ス
ライドレール１２の構成によっては円筒状の部材を２つ
用いることでカメラ用引っ張りバネ９の付勢力に対抗す
るようにしても良い。また、カメラ６は、ピストン固定
治具１にかかわらず、カメラ最前位置１２Ａで停止する
ようになっている。

【００３０】これを詳細に説明する。カメラ６位置は、
ピストン１の表面とレンズ７及びＣＣＤセンサ８との距
離がピストン１の直径が変わっても常に一定でなければ
ならない。また、ＣＣＤセンサ８の素子面の長さは、本
実施例では７０［ｍｍ］あるので、ガソリンエンジンの
ピストンはほぼ測定可能である。そのため、倍率を１倍
に固定して、且つピストンの位置とカメラの位置を一定
に保つことで、鮮明な画像を得ることができる。

【００３１】カメラ６は、常にカメラ用引っ張りバネ９
によりピストン側（図６の符号Ａ側）に引っ張られてお
り、測定中にピストン２が回転しても、ピストン固定治
具１と回転用ベアリング１０とが接してピストン１とカ
メラ６の距離は一定になる。従って、ピストン２の直径
が変わっても、ピストン固定治具１を新たなピストンの
直径に応じた交換することでピストン２とカメラ６との
間の距離を一定に保つことができ、良好な画像の取り込
みが可能となる。また、カメラ６は、装置ベース１３に
取り付けられたスライドレール１２上に固定されてお
り、このレール上をスムーズに移動することができるよ
うになっている。

【００３２】上述したように本実施例によるピストン側
面の撮像では、ピストン径の差を吸収することが可能と
なり、従来のカメラステージ、モータ、モータドライバ
等が不要になり、低コスト化と装置の簡略化が可能とな
り、制御の負担も軽減されることとなった。

【００３３】また、従来例ではピストン５１の回転ステ
ージ５２に光学用の精密位置決めステージを使用したた
めステージが大きく、従って重量も重くピストン撮像装
置の可搬性を阻害していた。これに対し本実施例では、
小型のハーモニックギア内蔵のステッピングモータ（回
転ステージ用モータ）５と専用設計の回転ステージベー
ス３を使用することで、従来例とほぼ同等の回転分解能
を維持しつつ、小型で軽量の回転ステージを提供するこ
とが可能となった。

【００３４】また、従来のピストン撮像装置では、市販
カメラを改造し、センサを取り付けていた。さらに、使
用したカメラは、センサの長さ（７０［ｍｍ］）の画角
の広いカメラを使用していた。このため、レンズもカメ
ラも大きく、焦点距離の関係から装置自体も大きいもの
となっていた。これに対し、本実施例では、専用のカメ
ラを設計したため、レンズの選択範囲が広がり、焦点距
離が短く、小型でかつセンサの長さの画角を投影可能な
レンズを使用することができ、システムの小型化と低コ
ストかが可能となった。

【００３５】さらに、回転ステージベース３を新たに設
計したため、ピストン固定治具１をワンタッチで交換で
きる構成とすることができた。これは、図３に示すよう
に、回転ステージ３ベース側に凸部を設け、ボールプラ
ンジャ４をセットすることと、ピストン固定治具１にこ
の凸部に応じた有底穴１Ｃと、ボールプランジャ４の受
け穴１Ｄとを設けることにより、ピストン固定治具１の
上下方向の位置と回転方向の位置の両方を同時に固定す
ることができる。

【００３６】このように、回転ステージベース３をモー
タシャフト５Ａに直接固定し、これにボールプランジャ
４をセットし、この回転ステージベース３にピストン固
定治具１をはめ込み、ボールプランジャ４によりピスト
ン固定治具１の回転方向，上下方向の位置を確定するた
め、脱着が容易でピストン２を固定した際の軸の倒れや
中心位置のオフセットを最小にすることができる。

【００３７】次に、上述した実施例におけるカメラのロ
ック機構について説明する。本実施例では、カメラ用引
っ張りバネ９によりカメラ６は常に位置調整シャフト１
１を介してピストン固定治具１に押しつけられている。
そのため、新たなピストン２を撮像するためにピストン
固定治具１を交換すると場合は、また、ピストン撮像装
置を移動する場合には、カメラを後方（図６中の符号Ｂ
方向）に下げておく必要がある。これを実現しているの
がカメラのロック機構である。

【００３８】カメラのロック機構は、図５及び図６に示
すように、一端が回転自在にカメラ６に固着された平板
であるリンク機構部１７と、回転運動によりカメラを後
方に下げるハンドル１６と、このハンドル１６に付随し
て回転する回転プレート１８と、この回転プレート１８
に追随してリンク機構部１７を後方へ移動させる平板１
７Ｂとを備えている。

【００３９】しかも、回転プレート１８には、ボールプ
ランジャ１９の受け穴１８Ａ，１８Ｂがそれぞれ設けら
れている。このボールプランジャ１９の受け穴１８Ａ，
１８Ｂは、カメラのロック位置及びピストン撮像中のカ
メラ位置に対応して設けられている。

【００４０】ピストン測定時（ピストン側面の展開画像
の撮像時）には、回転プレート１８はボールプランジャ
１９によって受け穴１８Ａの位置で固定されている。こ
のとき、カメラ６は、ピストンの直径に応じたピストン
固定治具１の直径によりその位置は前後している。しか
し、リンク機構部１７の遊び部分１７Ａによりロック機
構からはフリーな状態となりカメラ用引っ張りバネ９及
び位置調整シャフト１１によりカメラ位置が決定され
る。

【００４１】しかし、ピストン固定治具１を交換する際
には、カメラを図６の符号Ｂの方向へ下げておかねばな
らない。そこで、ハンドル１６により回転プレート１８
を図６中の符号Ｆの方向へ回転させ、受け穴１８Ｂでボ
ールプランジャ１９と合わせることで回転プレート１８
をロックする。すると、カメラはリンク機構１７を介し
て図６中の符号Ｂの方向へ移動し、位置調整シャフト１
１とピストン固定治具１との間隔が広がり、ピストン固
定治具１の交換が可能となる。

【００４２】図７は回転プレート１８とリンク機構部１
７の関係を示す平面図である。図中、実線はボールプラ
ンジャ１９が受け穴１８Ａで固定されている状態を示
し、二点鎖線は受け穴１８Ｂで固定されているカメラの
ロック状態を示している。

【００４３】ピストン固定治具１の交換中は、このロッ
ク機構の働きによりカメラは後方へ下がったままになっ
ている。ピストン固定治具１の交換が終了したら、ハン
ドルを図６中の符号Ｅの方向へ回転させ、再び受け穴１
８Ａでロックする。すると、カメラ６は、この回転に応
じて図６中の符号Ａ方向へカメラ用引っ張りバネ９の作
用で移動し、位置調整シャフト１１がピストン固定治具
１に当たるか、またはカメラ最前位置１２Ａまで移動す
る。

【００４４】次に、このピストン撮像装置の制御及びピ
ストン表面評価システムについて図面を参照して説明す
る。

【００４５】図８はピストン表面評価システムの構成を
示すブロック図である。このうち、データ入力装置３０
は前述したピストン撮像装置に動作制御部分を付加した
ものである。ピストン表面評価システムは、ピストン側
面の展開画像を生成するデータ入力装置３０と、このデ
ータ入力装置からの展開画像に基づいてピストン表面の
評価を行うデータ処理装置３１と、当該データ処理装置
が行った表面評価の結果を外部出力する結果出力装置３
２とを備えている。

【００４６】しかも、データ入力装置３０は、ＣＣＤか
らのデータを処理するデータ入力部３０Ａと、回転ステ
ージを駆動制御するステージコントロール部３０Ｂとを
備えている。

【００４７】さらに、データ入力部３０Ａは、ＣＣＤセ
ンサ８の動作を制御して光電変換した信号をＡ／Ｄコン
バータ３０ｂに出力するＣＣＤドライバ３０ａと、ＣＣ
Ｄドライバからのアナログ信号をデジタル信号に変換す
るＡ／Ｄコンバータ３０ｂと、ピストン側面の展開画像
の画像データの大きさに対応した容量を持つメモリ３０
ｃとを備えている。

【００４８】回転ステージベース３上にセットされたピ
ストン１への照明によって生じるピストン側面からの反
射光は、カラーＣＣＤセンサ８で光電変換される。この
ＣＣＤセンサ８からの出力信号は、ＣＣＤドライバ３０
ａにより増幅され、Ａ／Ｄ変換され、た上、メモリ３０
ｃに取り込まれる。メモリ３０ｃは、一周分のデータを
保持できるように、４ＭｂｙｔｅのＳＲＡＭとする。メ
モリ３０ｃに格納されたピストン側面の展開画像はピス
トン表面評価を行うデータ処理装置３１からアクセスさ
れる。

【００４９】ステージコントロール部３０Ｂは、回転ス
テージ用モータ５の動作を駆動制御するモータドライバ
５ｂを備えている。モータドライバ５ｂは、データ取り
込みに際して、データ処理装置３１からの回転要求に基
づいてピストン直径に合った回転角だけステージを回転
させる。回転角は、データ処理装置３１により計算さ
れ、モータドライバ５ｂへの回転角分のパルスが送ら
れ、ステージモータ５を駆動する。

【００５０】ピストン表面評価システムとしては、本実
施例では、パーソナルコンピュータに各種のボードを加
えたデータ処理装置３１で実現している。データ処理装
置３１は、市販のＰＣにフルカラーデータの処理用の画
像ボードとデータ取り込み装置とのインタフェースのた
めのＰＩＯボードを加えたものである。従って、処理時
間はＰＣの処理能力によって異なる。

【００５１】データ処理装置３１で行ったピストン側面
の評価については、評価結果を表示出力する手段が必要
となる。この結果出力装置３２は、評価結果のデータの
保存及び評価結果の表示出力を行う。評価結果を保存し
ておくためのディスク３２Ａには、色々なものが考えら
れるが、画像データが大きいことから、通常のフロッピ
ーディスク１枚には数データしか保存できない。これに
対し、ハードディスク、高密度フロッピーディスク、光
磁気ディスク等を用いることにより、データの保存効率
を上げることができる。また、結果の出力に対しても、
数値のみを出力するのであれば、通常のプリンタで充分
であるが、画像データを出力するには、フルカラー対応
のプリンタ３３Ｃが必要になる。従って、用途に応じて
決定するものとして処理ソフトをそれらと対応可能なも
のとする。

【００５２】図９はデータ入力装置３０の電気系の構成
を示すブロック図である。

【００５３】図中の各信号線の仕様は以下の通りであ
る。 ＭＯＤＥ： 汚れ評価時には、データ取り込みをＲ→Ｇ
→Ｂ→Ｒ→…の順にＣＣＤセンサ８からの信号を読み取
り、１ライン分のデータをＡ／Ｄコンバータ３０ｂへ送
る。また、当たり評価時には、Ｒの信号をＲとＧに分
け、Ｒ→Ｇ→Ｒ→…の順にＣＣＤセンサ８からの信号を
読み取り、１ラインのＯＤＤとＥＶＥＮのデータをＡ／
Ｄコンバータ３０ｂに送る。これらの為の切替信号であ
る。（Ｌ：汚れ，Ｈ：当たり）

【００５４】＃ＢＵＳ．ＣＬＴ： メモリボード上のＲ
ＡＭの書き込み、読み込みのアクセス権を変更する信
号。データの取り込み時は、書き込み可で行い、データ
の書き込みはデータ取り込み装置側が制御を行う。デー
タ処理時には、ＲＡＭはデータ取り込み装置とは切り離
され、ＰＣ側が制御を行い、データの読み込み、書き込
み可の状態で、データへのアクセスを行う。（Ｌ：デー
タ取り込み装置がＲＡＭを制御，Ｈ：ＰＣがＲＡＭを制
御）

【００５５】ＤＡＴＡ： データバスで、１６ｂｉｔの
データを扱う。 ＡＤＲ： アドレスバスで、４Ｍｂｙｔｅのデータアド
レスを扱うために、２４ｂｉｔを使用する。 ＳＴＡＴ： Ａ／Ｄ変換の実行中、Ｈを出力する。 ＲＥＱ： 測定中、Ｈを出力する。 ＬＡＴＣＨ： ＣＣＤセンサの蓄積時間を変更する場合
に使用する。（Ｌ： 初期値） ＤＩＲ： ＰＣ側からＲＡＭへのデータのアクセス方法
を決定する（Ｈ：読み込み，Ｌ：書き込み）。 Ｒ／Ｗ： ＰＣ側からＲＡＭへのデータの書き込みのタ
イミングを示す。（Ｌ： 書き込み開始で、この間にＤ
ＡＴＡを書き込む）

【００５６】ステージモータドライバ： 回転ステージ
を制御する信号である。 ＰＬＵＳ： ステッピングモータの回転パルスを出力す
る。 ＤＥＦ： 回転方向を指定する。 Ｈ．ＯＦＦ： モータ停止時の電流をカットする。 ＴＩＭ： モータのタイミング出力信号。 Ｏ．Ｈ： モータのオーバーヒート出力信号。 ドアセンサ： データ取り込み装置のピストンセット用
のドアの開閉状態をモニタするためのセンサ信号。 ステージセンサ１： 回転ステージの原点位置を検知す
るためのセンサ信号で、原点位置確認シャッタの位置に
基づく。 ステージセンサ２： ピストン固定治具の判別をするた
めのセンサ信号で、治具確認シャッタの位置に基づく。 ロックセンサ： カメラの距離調整部がロックされてい
るか否かのセンサ信号。

【００５７】図１０は各信号の測定時のフローチャート
であり、図１１は、そのタイミングチャートである。デ
ータ処理装置３１が、データ入力部３０Ａのメモリ３０
ｃへアクセスするタイミングについて説明する。データ
入力部３０Ａのメモリ３０ｃは、Ａ／Ｄコンバータ３０
ｂ側からもデータ処理部３１ａのＣＰＵ側からもアクセ
ス可能な使用になっている。そのため、メモリ３０ｃの
コントロールをＡ／Ｄコンバータ３０ｂ側が行うか、Ｃ
ＰＵ側が行うか、読み込みか書き込みかを制御する必要
がある。この時の各制御信号のタイミングチャートを図
１２及び図１３に示す。図１２はＣＰＵ側のデータの読
み込み時を示し、図１３はＣＰＵ側のデータの書き込み
時を示している。

【００５８】次に、データ入力装置３０の前述したメカ
系の仕様を詳細に開示する。図１４はメカ系の構成を示
すブロック図である。光学系２０は、レンズ７，ＣＣＤ
センサ８，センサステー，カメラボディ６，カバーとか
ら構成される。仕様は以下の通りである。なお、市販の
ものについては型式や製造者をも開示しているため、型
式等各社の商標であっても記載している。

【００５９】ＣＣＤセンサ 型 名 ＴＣＤ１４０Ｃ（東芝） Color 有効画素数 ５０００画素×３ライン 画素サイズ １４μｍ×１４μｍ（１４μｍピッ
チ） 感光部 高感度 低暗時出力 ｐｎフォトダイ
オード ライン間距離 １６８μｍ（１２ライン）Ｒ画素−Ｇ
画素−Ｂ画素間 パッケージ ２４ピンＤＩＰ（セラミックス） 色フィルタ 赤色，緑色，青色の原色系色フィルタ

【００６０】レンズ系 型 名 ７５［ｍｍ］Ｆ４Ｎ（ニコン） 焦点距離 ７４．９ｍｍ 最小絞り値 ｆ２２ レンズ構成 ３群４枚 基準倍率 ５× 標準使用倍率範囲 ２×〜１０× 画 角 ４８度（５×のとき） 色収差補正波長域 ３８０〜７００ｎｍ

【００６１】回転ステージ用モータ 型 名 ＵＰＤ５３３ＨＧ２−ＮＡ
（オリエンタル） 励磁最大静止トルク ２０ｋｇｃｍ ローター慣性モーメント １２ｇｃｍ² 定格電流 ０．７５Ａ／相 基本ステップ角 ０．００７２度 減速比 １：１００ 許容トルク ２０ｋｇｃｍ 最大トルク ２８ｋｇｃｍ 許容スラスト荷重 １０ｋｇ 許容オーバーハング荷重 ２０ｋｇ モータドライバ ＵＤＸ５１０７Ｎ（オリエン
タル）

【００６２】信号処理回路（Ａ／Ｄコンバー３０ｂタ及
びメモリ３０ｃ） 動作周波数 ２５０ｋＨｚ ラインデータ取り込み時間 １０．４ｍｓ Ａ／Ｄ処理部 １２ｂｉｔ メモリ容量 ４Ｍｂｙｔｅ ＰＣインタフェース ６４ｐｉｎハーフピッチケ
ーブル×２ 電源 ５Ｖ，±１２Ｖ

【００６３】照明 形 式 ＨＦ８０１０−Ｎ×２（高周波直管蛍光
灯） ランプ ＦＬ−１３５−Ｌ×２

【００６４】電源 形 式 ＥＲＢ０１Ａ 容量 +5v:5A, +12V:1.5A, -12V:0.5A

【００６５】センサステー 自作 ボディ 自作 カバー 自作

【００６６】スライド機構２０Ｂは、光学系を乗せ、３
０［ｍｍ］程度の移動を可能とする機構である。スライ
ド機構２０Ｂは、スライドレール１２と、カメラ用引っ
張りバネ９とから構成される。仕様は以下の通りであ
る。

【００６７】スライドウェー ＳＶＲ ２４−１６０
（ミスミ） スプリング ＡＷＳ １０−６０（ミスミ） スプリングポスト ＡＳＰＯ ８−２５（ミスミ） ＢＳＰＯ８−３５（ミスミ）

【００６８】光学系位置調節機構２０Ｃは、ピストン固
定治具１と光学系２０との間隔を一定に保つ機構であ
る。光学系位置調節機構２０Ｃは、位置調整シャフト１
１と、滑合部材１０とから構成される。仕様は次の通り
である。

【００６９】調整シャフト 自作 ベアリング ＷＢＣ５−１０ＺＺＡ（ＮＯＫ）

【００７０】回転ステージは、ピストン固定治具１を固
定し、ステージ用モータ５のシャフト５Ａに直結する。
回転ステージは、回転ステージベース３と、原点検出機
構と、治具検出機構とから構成される。これらは自作し
た。

【００７１】光学系ロック機構２０Ａは、ピストン固定
治具の交換や装置の移動時に光学系をロックしておくた
めの機構である。このロック機構は自作した。

【００７２】さらに、制御系の仕様の詳細について以下
に開示する。

【００７３】 画像ボード（フレームバッファ３１ｃ） 型 式 ＨｙＰＥＲ−ＦＲＡＭＥ＋（デジタルアーツ） 適用機種 ＰＣ−９８０１シリーズ／ＰＣ−２８６・３８６シリーズ 但し、アナログＲＧＢ出力端子のある機種に限る 画像メモリ ７６８Ｋバイト 表示サイズ ６４０Ｈ×４００Ｖ １画面 表示色数 最大１６７０万色（２４ビット） 量子化ビット ２４（ＲＧＢ各８）ビット： １，６７７，２１６色 １２（ＲＧＢ各４）ビット： ４０９６色 ６（ＲＧＢ各２）ビット： ６４色 ３（ＲＧＢ各１）ビット： ８色 映像出力 アナログＲＧＢ （縦４００ライン：水平同期周波数２４．８３ＫＨｚ固定） 入出力端子 アナログＲＧＢ出力（Ｄサブ１５ピン） アナログＲＧＢ入力（ＤＩＮ６ピン：本体表示入力用） データ入出力 バンク切替方式（Ｉ・Ｏバンク式） Ｉ／Ｏ型（Ｘ，Ｙ，Ｒ，Ｇ，Ｂ）

【００７４】ＰＩＯボード 型 式 ＰＩＯ−９６Ｗ（９８）Ｋ（ＣＯＮＴＥ
Ｃ） 入力形式 非絶縁ＴＴＬレベル入力（正論値） 入力抵抗 １０ＫΩ（１ＬＳ−ＴＴＬ付加） 入力点数 ９６点（８ポート：8bit単位、４ポー
ト：4bit単位で入出力切り換え） 出力形式 非絶縁ＴＴＬレベル出力（正論理） 出力定格 ＤＣ５Ｖ，１ｍＡ（２ＬＳ−ＴＴＬ負
荷） 占有ポート数 １６ポート 消費電流 ＤＣ５Ｖ，６００ｍＡ（ＭＡＸ）

【００７５】次に、ピストン撮像装置の動作制御につい
て、即ち、データ入力装置３０の処理工程について説明
する。まず、特開平６−２０１５９８号公報記載のもの
や、その後に出願した特願平６−５４４６０号等でのピ
ストン側面の展開画像の生成処理を図１５を参照して説
明する。

【００７６】図１５に示したピストン側面の撮像処理で
は、Ａ／ＤコンバータがＰＣ側のボードにあるため、取
り込んだデータはすぐに全てをＰＣで保存しなければな
らなかった。このためには、１ライン分のデータをＡ／
Ｄボードを介してＡ／Ｄ変換し、ＰＣ側のメモリへ直接
書き込み（Ａ／ＤボードのＤＭＡ機能）、その後、プロ
グラムでデータを読み出し、事前に求めていた補正係数
で、データを補正し、ファイルへ保存し、ピストンを回
転させる行程を一周分のデータに対して行わなければな
らない。

【００７７】これに対し、本実施例では、図１６に示す
ように、データ入力装置自体にＡ／Ｄとメモリを搭載す
ることにより、１ライン分のデータを毎回、補正し、フ
ァイルに保存する必要がなくなった。これにより、デー
タの取り込みの高速化が可能となり、データ取り込み時
間が従来の５分の１以下になった。

【００７８】また、評価データが大量の画像データであ
るため、図１５に示した処理では、メモリが大きく処理
速度の速いＥＷＳで行っている。このため一度ＰＣ上の
ファイルに落としてからＲＡＭを使用し、データを転送
しなければならなかった。

【００７９】これに対し本実施例では、データ入力装置
３０に大量のメモリを搭載し、ＰＣでのメモリコントロ
ールを可能にしているため、ＰＣ上で取り込んだ大量の
画像データを扱うことができ、ＰＣとデータ入力装置の
みで評価が可能となった。

【００８０】また、撮像したピストンの展開画像から汚
れ評価又は当たりの強さを評価する手法については、同
日出願の「ピストンの汚れ評価方法」や、「ピストン加
工溝の評価方法」に開示されている。ここでは、ハード
ウエア資源との関係についてその仕様を説明する。

【００８１】データ入力ソフトウエア（ピストン撮像装
置の制御手段） 動作条件 ＭＳ−ＤＯＳ Ver 3.x以上（ＭＳ−ＤＯ
Ｓは米マイクロソフト社の登録商標） メインメモリ６４０ｋｂｙｔｅ以上 画像ボード及びＰＩＯボードを追加 マウス及びデータ入力装置３０を接続 設定項目 ピストン形状の固有値をデータ項目として
設定できること。（新種のピストンの追加にも対応可能
とする） データ補正 必要に応じてデータの補正が可能であるこ
と。 データ表示 １ラインデータを表示可能なこと 測定 測定コマンドによりステージのコントロー
ルとデータの取り込みが可能であること。

【００８２】データ処理ソフトウエア 動作条件 同上 設定項目 同上に加え、各レベルの汚れの境界域も設定
可能なこと。 評価 自己評価が可能で、ユーザによる個別箇所の
評価も可能なこと、 結果 評価結果をプリントアウト（数値のみ、また
はカラー化した画像データのプリントアウト）

【００８３】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、ピストンセット部に装着されたピストンの直径は
ピストン支持部の直径と同一であるため、カメラからピ
ストン支持部のまでの距離を一定に保つことで、カメラ
からピストンの撮像面であるピストン側面までの距離を
一定にすることができる。すなわち、ピストンがピスト
ン固定治具に設置されると、カメラからピストン固定治
具までの間には、カメラからピストン固定治具ピストン
までの距離を調整する位置調整シャフトが設けられてい
るため、カメラがピストン固定治具側に付勢されると、
カメラからピストン固定治具までの距離を一定とするこ
とができる。従って、ピストンの直径の大きさに合わせ
たピストン固定治具を用いることで、ピストンの直径の
大きさにかかわらずピストンからカメラまでの距離を一
定にすることができる。従って、カメラの位置調節につ
いては機械的に解決されるため、電気的な制御を行う必
要が無くなる。さらに、従来例と比較すると簡略な構成
となるため、重量も軽く装置もコンパクトとなり充分な
可搬性を得ることができる。このように、可搬性があり
表面評価処理の制御への負担を少なくすることのできる
従来にない優れたピストン固定治具及びこれを用いたピ
ストン撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるピストン固定治具の構成を示す図
であり、図１（ａ）Ａはその正面図で、図１（ｂ）はそ
の側面図である。

【図２】図１に示したピストンセット部１Ａにピストン
２を設置した状態を示す断面図である。

【図３】ピストン固定治具の回転ステージベースへの固
着を示す断面図である。

【図４】ピストン固定治具１が回転ステージベースに装
着された状態を示す図で、図４（ａ）はその平面図で、
図４（ｂ）は右側面図である。

【図５】本実施例によるピストン撮像装置の構成を示す
正面図である。

【図６】図５に示したピストン撮像装置の構成を示す平
面図である。

【図７】図５に示した回転プレート１８とリンク機構部
１７の動作関係を示す平面図である。

【図８】図５に示したピストン撮像装置を用いたピスト
ン表面評価システムの構成を示すブロック図である。

【図９】図８に示したピストン表面評価システムに用い
るピストン撮像装置の電気系の構成を示すブロック図で
ある。

【図１０】図９に示した各信号の測定のフローチャート
である。

【図１１】図９に示した構成における動作のタイミング
チャートである。

【図１２】図９に示した構成におけるＣＰＵ側のデータ
読み込み時の制御信号のタイミングチャートを示す図で
ある。

【図１３】図９に示した構成におけるＣＰＵ側のデータ
書き込み時を制御信号のタイミングチャートを示す図で
ある。

【図１４】図５に示したメカ系の構成を示すブロック図
である。

【図１５】ＰＣ側にＡ／Ｄコンバータを備えた場合のピ
ストン表面評価の処理工程を示すフローチャートであ
る。

【図１６】図８に示した場合のピストン表面評価の処理
工程を示すフローチャートである。

【図１７】従来のピストン表面評価システムの構成を示
す説明図である。

【図１８】図１７に示した従来例でのピストン，ＣＣ
Ｄ，レンズ系の位置関係を示した概略図であり、図１８
（ａ）はその正面図で、図１８（ｂ）は平面図である。

【符号の説明】

１ ピストン固定治具 １Ａ ピストンセット部 １Ｂ ピストン支持部 ２ ピストン ３ 回転ステージベース ５ 回転ステージ用モータ ６ カメラ ７ レンズ ８ ＣＣＤセンサ ９ カメラ用引っ張りバネ １０ 滑合部材（回転用ベアリング） １１ 位置調整シャフト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定するピストンと同径で円筒状のピス
   トン支持部と、ピストン支持部の一端に位置しピストン
   の装着を受け付けるピストンセット部とを備えたことを
   特徴とするピストン固定治具。
2. 【請求項２】 請求項１記載のピストン固定治具と、こ
   のピストン固定治具が固着される回転ステージと、この
   回転ステージを回転駆動する回転ステージ用モータと、
   レンズ及びＣＣＤセンサを有するカメラと、このカメラ
   から前記ピストン固定治具までの距離を調整する位置調
   整シャフトとを備えると共に、 前記カメラを前記ピストン固定治具側に付勢するカメラ
   用引っ張りバネと、前記位置調整シャフトの前記ピスト
   ン固定治具側に位置し当該ピストン固定治具に当接する
   滑合部材とを備えたことを特徴とするピストン撮像装
   置。