JPS63191006A - 屈曲棒または屈曲管の形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は屈曲棒または屈曲管の形状測定装置、特に曲
り形状の測定の自動化に関するものである。

［従来の技術］ 従来、曲げ加工機により加工された屈曲棒または屈曲管
の曲り形状の検査は第８図に示すような検査用治具が用
いられていた。この検査用治具はＵ字状のくぼみ３１を
有するブロック３２を検査すべき屈曲棒１の形状に合わ
せて多数台座３３上に取付けて構成されている。

この検査治具においては、屈曲棒１を各ブロック３２の
くぼみ３１に入れ、各々のブロック３２のくぼみ３１に
屈曲棒１がきっちりはまるか否か等を目視で判断して、
屈曲棒１の曲り形状の検査を行なっている。

しかし、第８図に示した検査治具による屈曲棒１の曲り
形状の検査では屈曲棒１の種類が異なるごとに異なった
検査治具を用意する必要があり、検査治具の製作価格が
かさむと共に、検査治具保管のため大きなスペースを必
要とする短所があった。また屈曲棒１の種類の変更のた
びに検査治具を取り変える必要があり、重量がある検査
治具のハンドリングが重労働かつ繁雑であった。

かかる短所を改善するための検査治具も従来提案されて
いる。第９図は例えば特開昭５８−８８６０１号公報に
開示された屈曲棒１の検査治具であり、図に示すように
目的とする曲げ形状と同じ形状に曲げた定規棒３４にＵ
字状のくぼみ３１を有する受は部材３５を多数取付け、
この定規棒３４を台座３６上の支持枠３７に取付けて検
査治具を構成し、検査すべき屈曲棒１をくぼみ３１には
めながら定規棒３４と重ね合わせて、目視で屈曲棒１の
検査を行なっている。

したがって第９図に示した検査治具では、検査冶具の軽
量、小型化が図れるとともに、検査治具の製作の簡素化
を図ることができる。

［発明が解決しようとする問題点］ 屈曲棒または屈曲管の曲り形状の検査は生産性を確保す
るために短時間で行なう必要があるが、上記従来の検査
のように検査員の目視により短時間で検査を行なうと、
検査時の見落しが生じる可能性が高く、十分な品質の保
証ができないという問題点があった。

また、検査が目視により行なわれ定量的でないために屈
曲棒１の形状不良が見いだされても、これを曲げ加工機
の操業条件の変更にフィードバックすることができない
という問題点もあった。

このため屈曲棒または屈曲管の曲り形状検査の自動化が
望まれていた。

一方、棒材の曲り度を自動で判別する装置が例えば特開
昭５１−１３２８５６号公報に開示されている。

第１０図は特開昭５１−１３２８５８号公報に開示され
た棒材の曲り度判別装置の原理説明図であり、図に示す
ように曲り度を判別する棒材３８の長さ方向とほぼ直角
の光軸を持ち、棒材３８をはさんで対向した光源４１．
４２と受光部３９．４０からなる２個の光学系を互いに
直角となるように配置した１組の結像装置を複数組棒材
３８の長さ方向に配置し、各結像装置によって得られる
棒材３８のシルエット像の信号を電機信号に変えて演算
処理することによって、棒材３８の形状を自動的に検査
すものである。

この曲り度判別装置は棒材３８の曲り度が小さく、はぼ
直線とみなせる形状で、かつ棒材３８の長さ方向の形状
偏差を数点サンプリングすれは十分な対象に対しては適
用することができる。しかし曲り度が大きく、屈曲個所
が多い屈曲棒に対して適用するとなると、屈曲棒のあら
ゆる点における形状偏差を測定する必要があること１．
また屈曲棒の曲り具合によっては屈曲棒の軸が光学系の
光軸と平行に近い角度になったり、屈曲棒の２点以上の
点が受光部に重なって投影される場合が生じたりし、実
用上白り度が大きく屈曲個所が多い屈曲棒には適用でき
ないという問題点がある。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
であり、曲り度が大きく、屈曲個所が多い屈曲棒または
屈曲管の曲り形状を短時間のうちにあらゆる点で自動的
に測定することができる屈曲棒または屈曲管の形状測定
装置を提案することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段］ この発明に係る屈曲棒または屈曲管の形状測定装置は回
転スキャニング手段とシルエット像撮像手段及び形状演
算手段を備えている。

回転スキャニング手段は被測定対象物である屈曲棒また
は屈曲管を複数本のアームを用いて支持し、支持した屈
曲棒または屈曲管を回転軸のまわりに回転させる。

シルエット像撮像手段は上記回転する屈曲棒または屈曲
管に光線を投光する２組の光学系からなり、一方の光学
系の光軸は上記回転スキャニング手段の回転軸と平行に
配設されており、他方の光学系の光軸は上記回転軸と、
回転軸に平行な光軸とで作る面と重なり、かつ上記回転
軸に平行な光軸と直交するように配設されている。

形状演算手段はシルエット像撮像手段で得られた屈曲棒
または屈曲管の各点のシルエット像信号から屈曲棒また
は屈曲管の各点の形状を演算する。

［作用］ この発明においては形状を測定すべき屈曲棒または屈曲
管を回転スキャニング手段で回転させながら、この屈曲
棒または屈曲管に回転スキャニング手段の回転軸と平行
な光軸を有する光束と、この光束の光軸と直交する光軸
を有する光束を投射し、各光束により屈曲棒または屈曲
管の各点のシルエット像を撮像するから、屈曲棒または
屈曲管のあらゆる点の形状をシルエット像信号で検出す
ることができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図であり、図に
おいて２は回転スキャニング装置の回転台であり、回転
台２は中央に回転軸を有し、この回転軸を中心に不図示
の回転手段により回転できるように構成されている。３
は一端を回転台２に取付け、先端にＵ字状の支持部を存
するアームであり、アーム３は回転台２に複数本取付け
られ、各々の先端支持部により曲り形状を測定すべき屈
曲棒１を支持する。４はシルエット像影像装置であり、
シルエット像影像装置４は第２図に示すように２個の平
行光源５，６と２個の密着型イメージセンサ７．８及び
反射鏡９を備えている。平行光源５から出射される光束
１０は反射鏡９で折り曲げられ、回転台２の回転軸１２
と平行な光束１０にされて屈曲棒１に投光され、回転台
２と平行に設けられた密着型イメージセンサ７に屈曲棒
１のシルエット像を形成する。一方、平行光源６からは
光軸が回転台２の回転軸１２方向を向き、かつ回転軸１
２と平行な光束１０と直交する光束１１が出射されて屈
曲棒１に投光され、回転台２の回転軸１２と平行に設け
られた密着型イメージセンサ８に屈曲棒Ｊのシルエット
像を形成する。

ここで光源として平行光源５．６を用いたのは、平行光
源５．６から出射される光線が平行であり空間的なコヒ
ーレンスが高いため屈曲棒１の形状にかかわらずシルエ
ット像に生じるボケ量が小さくなり、測定分解能を高め
ることができ、さらに発散光や収束光でないから、屈曲
棒１との距離の変動が影響されないためである。また密
着型イメージセンサ７．８として、例えば近年小型ファ
クシミリ等で多用されている１００μｍ　Ｘ　１００μ
ｍのサイズの受光素子が１２５μｍピッチで直線状に２
０４８素子配列し、各素子の受光量に比例した電圧がシ
リアルに出力されるように構成されたラインスキャンタ
イプのリニアイメージセンサを必要に応じて１個または
複数個使用することにより光学系の結像系が必要でなく
なり装置の小型化が図れると共に光の有効利用を図るこ
とができる。

まず、上記のように回転台２にアーム３で取付けた屈曲
棒１のシルエット像をシルエット像影像装置の２組の光
学系により形成させた理由について説明する。

曲り度が大きく、屈曲個所が多い屈曲棒１の形状を第３
図に示すように（Ｘ、Ｙ、Ｚ）からなる直交座標系で見
ると、屈曲棒１の形状は多価関数になり、Ｘ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸から見たシルエット像は各々屈曲棒１のＹＺ平面、
ＺＸ平面、ＸＹ平面への投影１ｂ、ｌｃ、ｌａで表せる
。したがって第３図から明らかなように、ＹＺ平面への
投影１ｂ、ｚｘ平面への投影１ｃのように屈曲棒１の２
っの点が重なってしまい、屈曲棒１の形状が測定できな
い場合が生じる。

しかし、第４図に示すように（Ｒ，θ、Ｚ）からなる円
筒座標系で見ると、屈曲棒１の各位置におけるＲと２の
値は角度θに関する１価関数で表わされる。したがって
第４図に示すように角度θを変えながら屈曲棒ｌのＺ軸
方向の投影１ａ及びＲ方向の投影１ｄを見ると、屈曲棒
１のあらあゆる点での重なりはなく、曲り度が大きく、
屈曲個所が多い屈曲棒１であっても、その形状を正確に
判断することができる。

したがって、この発明では上記の点に着目して、屈曲棒
１の形状を測定する際に、屈曲棒１を回転させながら屈
曲棒１の２軸方向とＲ方向のシルエット像を撮像し、こ
れによって得られたシルエット像信号を演算処理して屈
曲棒１の曲り形状を測定するものである。

第５図は上記のように構成した形状測定装置の形状演算
装置の構成を示すブロック図であり、図において１３は
制御装置、１４は回転台２を回転させるステッピングモ
ータ（不図示）を駆動するモータドライバ、１５は密着
型イメージセンサ７．８と信号を授受するイメージセン
サドライバである。

１６は２値化回路、１７はアドレスカウンタ、１８はア
ドレスカウンタ制御回路、１９はアドレス演算回路、２
０はデータ入力回路、２１は形状データ演算回路である
。

上記のように構成した形状演算装置の動作を説明する。

制御装置１３はシステムクロック発生器と、このシステ
ムクロック発生器が出力するシステムクロック信号を分
周して同期信号を送り出す同期信号発生器を備え、モー
タドライバ１４．イメージセンサドライバ１５及びデー
タ入力回路２０の動作を同期させる機能を有する。この
制御装置１３に外部から屈曲棒１の形状測定開始指令信
号が与えられると、制御装置１３はモータドライバ１４
．イメージセンサドライバ１５及びデータ入力回路２０
に動作開始信号を送り、屈曲棒１の形状測定を開始させ
る。

モータドライバ１４は動作開始信号により回転スキャン
ニング装置のステッピングモータを駆動し、回転台２を
回転することにより、回転台２にアーム３で取付けられ
た屈曲棒１を一定角度ピッチで回転させる。

一方、イメージセンサドライバ１５は制御装置１３から
の同期信号を受け、屈曲棒１が１ピッチ回転する毎に密
着型イメージセンサ７．８にスタート信号を送り、ライ
ンスキャンを開始させる。

密着型イメージセンサ７．８は平行光ａｉ！５．　６か
ら投光される光が屈曲棒１により遮光されないとき、す
なわち屈曲棒１が各光路上に無いときに、全素子の出力
電圧が飽和するように設定されており、各光路上を屈曲
棒ｌが横切ると第６図に示すように屈曲棒１のシルエッ
ト像が密着型イメージセンサ７．８上に投影され、その
影像の位置の各素子の出力電圧は零となる。この密着型
イメージセンサ７．８の全素子の出力電圧はイメージセ
ンサドライバ１５に送られ、イメージセンサドライバ１
５から第７図に示すように各素子のアドレスに応じたビ
デオ信号２２が２値化回路ＩＢに出力される。

第７図において出力電圧が零である素子のアドレスが屈
曲棒１のシルエット像が投影されたアドレスであり、出
力電圧が零であるアドレスの中心アドレス２３を求める
ことにより屈曲棒１の形状を検出することができる。こ
のとき、シルエット像がボケでいる場合でも、そのボケ
かたが両エツジで同じ程度であるならば、その中心アド
レス２３を求めることで、ボケの影響を小さくすること
ができる。又出力電圧が零であるアドレスのアドレス幅
２４の変動を求めることにより、屈曲棒１を保持してい
るアーム３の位置を検出することができる。

２値化回路１６は増幅器とサンプルアンドホールド回路
及び電圧コンパレータを備え、イメージセンサドライバ
１５から送られたビデオ信号２２を増幅し、システムク
ロック信号でサンプルホールドした後に電圧コンパレー
タで適当な電圧をしきい値として２値化を行なう。この
２値化信号の両エツジに対応する密着型イメージセンサ
７．８の素子のアドレスから、シルエット像の中心アド
レス２３とアドレス幅２４を求めることができる。

密着型イメージセンサ７．８に各々影像されるシルエッ
ト像の両エツジのアドレスを求めるためにアドレスカウ
ンタ１７には４個のカウンタが設けられており、アドレ
スカウンタ１７の各カウンタはイメージセンサドライバ
１５に制御装置１３から動作開始信号が送られると同時
にリセットされ、屈曲棒１の形状測定中はシステムクロ
ック信号をカウントして、スキャン中の密着型イメージ
センサ７゜８の素子のアドレス値を示している。

一方、アドレスカウンタ制御回路１８はフリップフロッ
プ回路から構成されており、密着型イメージセンサ７．
８上に影像されるシルエット像の両エツジ部を２値化回
路１６から送られる２値化信号が零から１に立上がる時
点と、１から零に立下がる時点として検出し、検出した
エツジ信号をアドレスカウンタ１７に送り、アドレスカ
ウンタ１７内の対応するカウンタでシルエット像の両エ
ツジ部のアドレスが保持される。この保持されたシルエ
ット像の両エツジ部のアドレスがアドレス演算回路１９
に送られる。

アドレス演算回路１９は加算器と除算器及び減算器とを
備え、密着型イメージセンサ７．８に各々影像されたシ
ルエット像の両エツジ部のアドレスを加えて２分の１と
することにより中心アドレス２３を求め、また両エツジ
部のアドレスの差を演算して両エツジ部のアドレス幅２
４を求めデータ入力回路２０に送る。

データ入力回路２０ではアドレス演算回路１９で演算し
た両エツジ部の中心アドレス２３とアドレス幅２４を順
次内部メモリに書き込む。この内部メモリに対する中心
アドレス２３とアドレス幅２４の書き込みを、屈曲棒１
の形状測定開始から屈曲棒１が１ピッチ回転する毎に行
ない、回転スキャニングが終了したときにはデータ入力
回路２０の内部メモリに全てのデータが逐次的に書き込
まれている。

形状データ演算回路２１はデータ入力回路２０に記憶さ
れた中心アドレス２３とアドレス幅２４のデータを読み
出し、中心アドレス２３の各データに適当なスケール変
換を施し、屈曲棒１の曲り形状を（Ｒ。

Ｑ、Ｚ”）の円筒座標系で表わし、この結果を直交座標
系に変換して内部メモリに保持する。さらにアドレス幅
２４のデータの変動からアーム３の影が密着型イメージ
センサ７．８にかかったときのデータを検出し、このデ
ータに対応する中心アドレス２３のデータを無効とする
と共に、無効にした部分の中心アドレス２３のデータを
前後のデータで補完し、アーム３で保持している屈曲棒
１の形状をも明確にする。

なお、上記実施例においては屈曲棒１の曲り形状を測定
する場合について説明したが屈曲管にも同様に適用する
ことができる。

さらに、上記実施例においては装置の小型化を考慮して
シルエット像撮像装置として平行光源５゜６と密着型イ
メージセンサ７．８からなる光学系を使用した場合につ
いて説明したが、屈曲捧または屈曲管を回転スキャンニ
ングしながら各点におけるシルエット像を撮像し得る光
学系であれば、例えば拡散光源とりニアアレイカメラと
の組合せ等であっても上記実施例と同様な作用を奏する
ことができる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したように、形状をｎＪ定すべき屈
曲棒または屈曲管を回転スキャンニング手段で回転させ
ながら、この屈曲棒または屈曲管に回転軸と平行な光軸
を有する光束と、この光束の光軸と回転軸で作る面に重
なり、かつ回転軸と平行な光軸と直交する光軸を有する
光束を投射し、各光束により回転する屈曲棒または屈曲
管のあらゆる点のシルエット像を撮像するから、この撮
像により得たシルエット像信号で、曲り度が太き（、屈
曲個所が多くて直交座標系では検出することができない
屈曲棒または屈曲管の曲り形状を容易に測定することが
できる効果を有する。

また、回転スキャニング手段により屈曲棒または屈曲管
を回転スキャンニングする際、測定形状が変わっても、
アームにより回転半径を適当に選ぶことにより、あらゆ
る品種に適用できるから、検査治具を屈曲棒等の品種毎
に用意する必要がなく検査価格ひいては屈曲棒等の価格
低減となると共に重責がある検査治具のハンドリングか
ら開放されることができる。

さらに、屈曲棒または屈曲管の曲り形状測定を屈曲棒等
の全範囲にわたって自動で定量的に行なうから、検査の
見落しがなくなり、万全の品質保証ができるのみならず
、屈曲棒等のマスク形状を登録しておき、そのデータと
測定データを比較し、その偏差を曲げ加工機にフィード
バックすることにより、一層高度な操業管理を行なうこ
とができる効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す斜視図、第２図は上記
実施例のシルエット像撮像装置を示す構成図、第３図、
第４図は各々この発明の原理説明図、第５図は上記実施
例の形状演算装置の構成を示すブロック図、第６図は上
記シルエット像撮像装置の動作説明図、第７図は上記実
施例で形成されるビデオ信号の波形図、第８図、第９図
は各々従来例を示す斜視図、第１０図は他の従来例を示
す説明図である。 １・・・屈曲棒、２・・・回転台、３・・・アーム、４
・・・シルエット像影像装置、５，６・・・平行光源、
７．８・・・密着型イメージセンサ、９・・・反射鏡、
ｉｏ、　ｉｔ・・・光束、１２・・・回転軸、１３・・
・制御装置、１４・・・モータドライバ、１５・・・イ
メージセンサドライバ、１１３・・・２値化回路、１７
・・・アドレスカウンタ、１８・・・アドレスカウンタ
制御回路、１９・・・アドレス演算回路、２０・・・デ
ータ入力回路、２１・・・形状データ演算回路、２２・
・・ビデオ信号、２３・・・中心アドレス、２４・・・
アドレス幅。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定対象物である屈曲棒または屈曲管を複数本
   のアームを用いて支持し、回転軸のまわりに回転させる
   回転スキャニング手段と、上記回転する屈曲棒または屈
   曲管に投光する光線の一方の光軸が回転軸と平行に配設
   され、他方の光軸が上記回転軸と回転軸に平行な光軸と
   で作る面と重なり、かつ上記回転軸に平行な光軸と直交
   するように配設された２組の光学系からなるシルエット
   像撮像手段と、該シルエット像撮像手段で得られた上記
   屈曲棒または屈曲管の各点のシルエット像信号から屈曲
   棒または屈曲管の各点の形状を演算する形状演算手段と
   を備えたことを特徴とする屈曲棒または屈曲管の形状測
   定装置。
2. （２）シルエット像撮像手段各光学系が屈曲棒または屈
   曲管を挾んで対向して配設された平行光投光手段と一個
   または複数個の１次元光電変換素子アレイとを備えた特
   許請求の範囲第１項記載の屈曲棒または屈曲管の形状測
   定装置。