JPWO2005047815A1 - 雄ネジの外観検査装置 - Google Patents
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Abstract
図7に示す如く、雄ネジの外観検査装置は、基準の雄ネジのネジ外形画像に対して基準のデジタルゲージを設定し、基準の雄ネジのネジ外形画像と試験用の雄ネジのネジ部片側のネジ外形を撮影して得られたネジ外形画像42とのずれを求め、基準のデジタルゲージの位置を、雄ネジのずれに応じて位置補正し、位置補正したデジタルゲージ(上側デジタルゲージ73、下側デジタルゲージ74)と、ネジ外形画像42とを画像判定して雄ネジが正常品であるか否かを判定する。
Description
本発明は、雄ネジの外形を検査する雄ネジの外形検査装置に関する。
ターンテーブルの円周面に沿って、被検査ボルトを母線方向に向けた状態で回転自在に保持させ、該ターンテーブルの連続回転により上記ボルトを所定検査区帯に順次搬送するボルトのネジ山検査装置が従来より知られている(特開平3−195914号公報)。
上記ネジ山検査装置は、以下に示す課題がある。
一種類のネジのネジ山の検査しか行えない。
装置が大がかりになる。
ネジ山に対面させる検査ダイスが磨耗するので定期的に交換する必要がある。
検査に時間がかかる。
本発明の第1の目的は、ネジ山が正常(ピッチが正常で打痕が無い)であるか否かを高精度で、且つ短時間で検査することができる雄ネジの外観検査装置の提供にある。
本発明の第2の目的は、ピッチが正常であるか否かや、ネジ山の位相が正常であるか否(通称、二条ネジ、算盤ネジ、酔っぱらい)かを高精度で、且つ短時間で検査することができる雄ネジの外観検査装置の提供にある。
上記ネジ山検査装置は、以下に示す課題がある。
一種類のネジのネジ山の検査しか行えない。
装置が大がかりになる。
ネジ山に対面させる検査ダイスが磨耗するので定期的に交換する必要がある。
検査に時間がかかる。
本発明の第1の目的は、ネジ山が正常(ピッチが正常で打痕が無い)であるか否かを高精度で、且つ短時間で検査することができる雄ネジの外観検査装置の提供にある。
本発明の第2の目的は、ピッチが正常であるか否かや、ネジ山の位相が正常であるか否(通称、二条ネジ、算盤ネジ、酔っぱらい)かを高精度で、且つ短時間で検査することができる雄ネジの外観検査装置の提供にある。
請求項1の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、ネジ頭部を載置するか把持して等速度で回転する回転台と、回転する前記雄ネジに横方向から投光する光源と、回転する前記雄ネジを挟む様に前記光源と対向して配置され、所定時間毎に前記雄ネジのネジ部片側のネジ外形を撮影して画像信号を出力するデジタルカメラと、前記回転台の基準位置に基準の雄ネジが臨む場合に得られる基準のネジ外形画像に対して、前記ネジ外形の外側への最大許容値に相当する第1の限界線をネジ外形線の外側に画定した第1の判定エリアと、内側への最大許容値に相当する第2の限界線を前記ネジ外形線の内側に画定した第2の判定エリアとを設定する判定エリア設定手段と、撮影により得られたネジ外形画像のネジ外形線を解析し、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷の径方向位置と、前記ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央の軸方向位置とを検出して、撮影毎に雄ネジ位置を検出するネジ位置検出手段と、前記基準のネジ外形画像のネジ外形線から検出される基準の雄ネジ位置と、前記ネジ位置検出手段により検出される検査用の雄ネジの雄ネジ位置との偏差分だけ、前記判定エリア設定手段が設定した各判定エリアを撮影毎に位置補正して前記ネジ外形画像に投影する判定エリア補正手段と、前記ネジ外形画像が前記第1の判定エリアに入らず、且つ、前記ネジ外形画像から前記第2の判定エリアが食み出ていないことを判定する画像判定手段とを備え、ネジ1回転分の全てのネジ外形画像が全く前記第1の判定エリアに入っておらず、且つ、ネジ1回転分の全てのネジ外形画像から全く前記第2の判定エリアが食み出ていないと前記画像判定手段が判定した場合には、検査した雄ネジが正常品であると判定することを特徴としている。
雄ネジの検査を行う場合には、等速度で回転する回転台の上面にネジ頭部を下側にして雄ネジを載置するか、回転台の下側でネジ頭部を把持する。
回転する雄ネジには、光源が横方向から投光を行う。
回転する雄ネジを挟む様に、光源と対向してデジタルカメラが配置されている。このデジタルカメラは、所定時間毎に雄ネジのネジ部片側のネジ外形を撮影して画像信号を出力する。
判定エリア設定手段は、回転台の基準位置に基準の雄ネジが臨む場合に得られる基準のネジ外形画像に対して、ネジ外形の外側への最大許容値に相当する第1の限界線をネジ外形線の外側に画定した第1の判定エリアと、ネジ外形の内側への最大許容値に相当する第2の限界線をネジ外形線の内側に画定した第2の判定エリアとを設定する。
ネジ位置検出手段は、撮影により得られたネジ外形画像のネジ外形線を解析し、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷の径方向位置と、ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央の軸方向位置とを検出して、撮影毎に雄ネジ位置を検出する。
判定エリア補正手段は、基準のネジ外形画像のネジ外形線から検出される基準の雄ネジ位置と、ネジ位置検出手段により検出される検査用の雄ネジの雄ネジ位置との偏差分だけ、判定エリア設定手段が設定した各判定エリアを撮影毎に位置補正してネジ外形画像に投影する。
画像判定手段は、ネジ外形画像が第1の判定エリアに入らず、且つ、ネジ外形画像から第2の判定エリアが食み出ていないことを判定する。
そして、ネジ1回転分の全てのネジ外形画像が全く第1の判定エリアに入っておらず、且つ、ネジ1回転分の全てのネジ外形画像から全く第2の判定エリアが食み出ていないと画像判定手段が判定した場合には、検査した雄ネジが正常品であると雄ネジの外観検査装置が判定する。
雄ネジのネジ山が正常であるか否を、高精度で、且つ、短時間で検査(ピッチの状態、疵の有無、打痕の有無)することができる。
画像判定で検査を行う構成であるので、検査用部材が磨耗しないので、検査用部材の定期交換が不要である。
雄ネジの外観検査装置は、比較的簡単な構成であるので、低コストで製造できる。
請求項2の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、請求項1の構成に加え、第1、第2の判定エリアの設定および雄ネジ位置の検出に用いる前記ネジ外形画像は、前記デジタルカメラで撮影したネジ外形を所定の倍率で拡大したものであることを特徴としている。
デジタルカメラで撮影したネジ外形が所定の倍率で拡大されるので、判定エリア設定手段は、第1の判定エリアおよび第2の判定エリアを容易に設定できる。また、ネジ位置検出手段が雄ネジ位置を容易に検出できる。更に、画像判定手段が画像判定を精度良く行うことができる。
請求項3の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、請求項1または請求項2の構成に加え、前記第1の判定エリアおよび前記第2の判定エリアは、各々、軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリアを合わせたものであることを特徴としている。
なお、第1の判定エリアを軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリア毎に、第1の限界線の一部分を画定する。同様に、第2の判定エリアを軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリア毎に、第2の限界線の一部分を画定する。
この構成を採用すると、外観が不良であると判定した判定エリアの分割箇所に基づいて、ネジ部の不良箇所の位置を大凡、特定できる。
請求項4の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、請求項1または請求項2の構成に加え、前記回転台の回転軸から所定距離だけ離れた位置に複数個のデジタルカメラを軸方向に配置し、これら複数個のデジタルカメラにより、前記雄ネジのネジ部片側のネジ外形を分割して撮影することにより得られる複数のネジ外形画像をつなぎ合わせることを特徴としている。
この構成は、ネジ部が長い雄ネジの場合に好適であり、ネジ部片側全長のネジ外形のネジ外形画像を得ることができる。
請求項5の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、ネジ頭部を載置するか把持して等速度で回転する回転台と、回転する前記雄ネジに横方向から投光する光源と、回転する前記雄ネジを挟む様に前記光源と対向して配置され、所定時間毎に前記雄ネジのネジ部両側のネジ外形を撮影して画像信号を出力するデジタルカメラと、前記回転台の基準位置に基準の雄ネジが臨む場合に得られる基準のネジ外形画像に対して、前記ネジ外形の外側への最大許容値に相当する第1限界線を一方側のネジ外形線の外側に画定した第1判定エリアと、外側への最大許容値に相当する第2限界線を他方側のネジ外形線の外側に画定した第2判定エリアと、内側への最大許容値を示す第3限界線をネジ外形線の内側に画定した第3判定エリアとを設定する判定エリア設定手段と、撮影により得られたネジ外形画像の片側のネジ外形線を解析し、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷の径方向位置と、前記ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央の軸方向位置とを検出して、撮影毎に雄ネジ位置を検出するネジ位置検出手段と、前記基準のネジ外形画像の片側のネジ外形線から検出される基準の雄ネジ位置と、前記ネジ位置検出手段により検出される検査用の雄ネジの雄ネジ位置との偏差分だけ、前記判定エリア設定手段が設定した各判定エリアを撮影毎に位置補正して前記ネジ外形画像に投影する判定エリア補正手段と、前記ネジ外形画像が、前記第1、第2判定エリアに入らず、且つ、前記ネジ外形画像から第3判定エリアが食み出ていないことを判定する画像判定手段とを備え、ネジ半転分の全てのネジ外形画像が全く前記第1、第2判定エリアに入っておらず、且つ、ネジ半回転分の全てのネジ外形画像から前記第3判定エリアが全く食み出ていないと前記画像判定手段が判定した場合には、検査した雄ネジが正常品であると判定することを特徴としている。
雄ネジの検査を行う場合には、等速度で回転する回転台の上面にネジ頭部を下側にして雄ネジを載置するか、回転台の下側でネジ頭部を把持する。
回転する雄ネジには、光源が横方向から投光を行う。
回転する雄ネジを挟む様に、光源と対向してデジタルカメラが配置されている。このデジタルカメラは、所定時間毎に雄ネジのネジ部両側のネジ外形を撮影して画像信号を出力する。
判定エリア設定手段は、回転台の基準位置に基準の雄ネジを配した場合に得られる基準のネジ外形画像に対して、前記回転台の基準位置に基準の雄ネジが臨む場合に得られる基準のネジ外形画像に対して、前記ネジ外形の外側への最大許容値に相当する第1限界線を一方側のネジ外形線の外側に画定した第1判定エリアと、ネジ外形の外側への最大許容値に相当する第2限界線を他方側のネジ外形線の外側に画定した第2判定エリアと、ネジ外形の内側への最大許容値に相当する第3限界線をネジ外形線の内側に画定した第3判定エリアとを設定する。
ネジ位置検出手段は、撮影により得られたネジ外形画像の片側のネジ外形線を解析し、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷の径方向位置と、ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央の軸方向位置とを検出して、撮影毎に雄ネジ位置を検出する。
判定エリア補正手段は、基準のネジ外形画像の片側のネジ外形線から検出される基準の雄ネジ位置と、ネジ位置検出手段により検出される検査用の雄ネジの雄ネジ位置との偏差分だけ、判定エリア設定手段が設定した各判定エリアを撮影毎に位置補正してネジ外形画像に投影する。
画像判定手段は、ネジ外形画像が、第1、第2判定エリアに入らず、且つ、ネジ外形画像から第3判定エリアが食み出ていないことを判定する。
そして、ネジ半転分の全てのネジ外形画像が全く第1、第2判定エリアに入っておらず、且つ、ネジ半回転分の全てのネジ外形画像から第3判定エリアが全く食み出ていないと画像判定手段が判定した場合には、検査した雄ネジが正常品であると雄ネジの外観検査装置が判定する。
雄ネジのネジ山が正常であるか否を、高精度で、且つ、短時間で検査することができる。なお、ピッチの状態、疵の有無、打痕の有無以外に、ネジ山の位相のずれの有無、ピッチ違いの有無も検査することができる。
画像判定で検査を行う構成であるので、検査用部材が磨耗しないので、検査用部材の定期交換が不要である。
雄ネジの外観検査装置は、比較的簡単な構成であるので、低コストで製造できる。
請求項6の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、請求項5の構成に加え、前記第1、第2、第3判定エリアの設定および雄ネジ位置の検出に用いる前記ネジ外形画像は、前記デジタルカメラで撮影したネジ外形を所定の倍率で拡大したものであることを特徴としている。
デジタルカメラで撮影したネジ外形が所定の倍率で拡大されるので、判定エリア設定手段は、第1、第2、第3判定エリアを容易に設定できる。
また、ネジ位置検出手段が雄ネジ位置を容易に検出できる。更に、画像判定手段が画像判定を精度良く行うことができる。
請求項7の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、請求項5または請求項6の構成に加え、前記第1、第2、第3判定エリアは、各々、軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリアを合わせたものであることを特徴としている。
なお、第1判定エリアを軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリア毎に、第1限界線の一部分を画定する。同様に、第2判定エリアを軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリア毎に、第2限界線の一部分を画定する。
同様に、第3判定エリアを軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリア毎に、第3限界線の一部分を画定する
この構成を採用すると、外観が不良であると判定した判定エリアの分割箇所に基づいて、ネジ部の不良箇所の位置を大凡、特定できる。
請求項8の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、請求項5または請求項6の構成に加え、前記回転台の回転軸から所定距離だけ離れた位置に複数個のデジタルカメラを軸方向に配置し、これら複数個のデジタルカメラにより、前記雄ネジのネジ部両側のネジ外形を分割して撮影することにより得られる複数のネジ外形画像をつなぎ合わせることを特徴としている。
この構成は、ネジ部が長い雄ネジの場合に好適であり、ネジ部両側全長のネジ外形のネジ外形画像を得ることができる。
雄ネジの検査を行う場合には、等速度で回転する回転台の上面にネジ頭部を下側にして雄ネジを載置するか、回転台の下側でネジ頭部を把持する。
回転する雄ネジには、光源が横方向から投光を行う。
回転する雄ネジを挟む様に、光源と対向してデジタルカメラが配置されている。このデジタルカメラは、所定時間毎に雄ネジのネジ部片側のネジ外形を撮影して画像信号を出力する。
判定エリア設定手段は、回転台の基準位置に基準の雄ネジが臨む場合に得られる基準のネジ外形画像に対して、ネジ外形の外側への最大許容値に相当する第1の限界線をネジ外形線の外側に画定した第1の判定エリアと、ネジ外形の内側への最大許容値に相当する第2の限界線をネジ外形線の内側に画定した第2の判定エリアとを設定する。
ネジ位置検出手段は、撮影により得られたネジ外形画像のネジ外形線を解析し、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷の径方向位置と、ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央の軸方向位置とを検出して、撮影毎に雄ネジ位置を検出する。
判定エリア補正手段は、基準のネジ外形画像のネジ外形線から検出される基準の雄ネジ位置と、ネジ位置検出手段により検出される検査用の雄ネジの雄ネジ位置との偏差分だけ、判定エリア設定手段が設定した各判定エリアを撮影毎に位置補正してネジ外形画像に投影する。
画像判定手段は、ネジ外形画像が第1の判定エリアに入らず、且つ、ネジ外形画像から第2の判定エリアが食み出ていないことを判定する。
そして、ネジ1回転分の全てのネジ外形画像が全く第1の判定エリアに入っておらず、且つ、ネジ1回転分の全てのネジ外形画像から全く第2の判定エリアが食み出ていないと画像判定手段が判定した場合には、検査した雄ネジが正常品であると雄ネジの外観検査装置が判定する。
雄ネジのネジ山が正常であるか否を、高精度で、且つ、短時間で検査(ピッチの状態、疵の有無、打痕の有無)することができる。
画像判定で検査を行う構成であるので、検査用部材が磨耗しないので、検査用部材の定期交換が不要である。
雄ネジの外観検査装置は、比較的簡単な構成であるので、低コストで製造できる。
請求項2の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、請求項1の構成に加え、第1、第2の判定エリアの設定および雄ネジ位置の検出に用いる前記ネジ外形画像は、前記デジタルカメラで撮影したネジ外形を所定の倍率で拡大したものであることを特徴としている。
デジタルカメラで撮影したネジ外形が所定の倍率で拡大されるので、判定エリア設定手段は、第1の判定エリアおよび第2の判定エリアを容易に設定できる。また、ネジ位置検出手段が雄ネジ位置を容易に検出できる。更に、画像判定手段が画像判定を精度良く行うことができる。
請求項3の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、請求項1または請求項2の構成に加え、前記第1の判定エリアおよび前記第2の判定エリアは、各々、軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリアを合わせたものであることを特徴としている。
なお、第1の判定エリアを軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリア毎に、第1の限界線の一部分を画定する。同様に、第2の判定エリアを軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリア毎に、第2の限界線の一部分を画定する。
この構成を採用すると、外観が不良であると判定した判定エリアの分割箇所に基づいて、ネジ部の不良箇所の位置を大凡、特定できる。
請求項4の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、請求項1または請求項2の構成に加え、前記回転台の回転軸から所定距離だけ離れた位置に複数個のデジタルカメラを軸方向に配置し、これら複数個のデジタルカメラにより、前記雄ネジのネジ部片側のネジ外形を分割して撮影することにより得られる複数のネジ外形画像をつなぎ合わせることを特徴としている。
この構成は、ネジ部が長い雄ネジの場合に好適であり、ネジ部片側全長のネジ外形のネジ外形画像を得ることができる。
請求項5の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、ネジ頭部を載置するか把持して等速度で回転する回転台と、回転する前記雄ネジに横方向から投光する光源と、回転する前記雄ネジを挟む様に前記光源と対向して配置され、所定時間毎に前記雄ネジのネジ部両側のネジ外形を撮影して画像信号を出力するデジタルカメラと、前記回転台の基準位置に基準の雄ネジが臨む場合に得られる基準のネジ外形画像に対して、前記ネジ外形の外側への最大許容値に相当する第1限界線を一方側のネジ外形線の外側に画定した第1判定エリアと、外側への最大許容値に相当する第2限界線を他方側のネジ外形線の外側に画定した第2判定エリアと、内側への最大許容値を示す第3限界線をネジ外形線の内側に画定した第3判定エリアとを設定する判定エリア設定手段と、撮影により得られたネジ外形画像の片側のネジ外形線を解析し、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷の径方向位置と、前記ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央の軸方向位置とを検出して、撮影毎に雄ネジ位置を検出するネジ位置検出手段と、前記基準のネジ外形画像の片側のネジ外形線から検出される基準の雄ネジ位置と、前記ネジ位置検出手段により検出される検査用の雄ネジの雄ネジ位置との偏差分だけ、前記判定エリア設定手段が設定した各判定エリアを撮影毎に位置補正して前記ネジ外形画像に投影する判定エリア補正手段と、前記ネジ外形画像が、前記第1、第2判定エリアに入らず、且つ、前記ネジ外形画像から第3判定エリアが食み出ていないことを判定する画像判定手段とを備え、ネジ半転分の全てのネジ外形画像が全く前記第1、第2判定エリアに入っておらず、且つ、ネジ半回転分の全てのネジ外形画像から前記第3判定エリアが全く食み出ていないと前記画像判定手段が判定した場合には、検査した雄ネジが正常品であると判定することを特徴としている。
雄ネジの検査を行う場合には、等速度で回転する回転台の上面にネジ頭部を下側にして雄ネジを載置するか、回転台の下側でネジ頭部を把持する。
回転する雄ネジには、光源が横方向から投光を行う。
回転する雄ネジを挟む様に、光源と対向してデジタルカメラが配置されている。このデジタルカメラは、所定時間毎に雄ネジのネジ部両側のネジ外形を撮影して画像信号を出力する。
判定エリア設定手段は、回転台の基準位置に基準の雄ネジを配した場合に得られる基準のネジ外形画像に対して、前記回転台の基準位置に基準の雄ネジが臨む場合に得られる基準のネジ外形画像に対して、前記ネジ外形の外側への最大許容値に相当する第1限界線を一方側のネジ外形線の外側に画定した第1判定エリアと、ネジ外形の外側への最大許容値に相当する第2限界線を他方側のネジ外形線の外側に画定した第2判定エリアと、ネジ外形の内側への最大許容値に相当する第3限界線をネジ外形線の内側に画定した第3判定エリアとを設定する。
ネジ位置検出手段は、撮影により得られたネジ外形画像の片側のネジ外形線を解析し、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷の径方向位置と、ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央の軸方向位置とを検出して、撮影毎に雄ネジ位置を検出する。
判定エリア補正手段は、基準のネジ外形画像の片側のネジ外形線から検出される基準の雄ネジ位置と、ネジ位置検出手段により検出される検査用の雄ネジの雄ネジ位置との偏差分だけ、判定エリア設定手段が設定した各判定エリアを撮影毎に位置補正してネジ外形画像に投影する。
画像判定手段は、ネジ外形画像が、第1、第2判定エリアに入らず、且つ、ネジ外形画像から第3判定エリアが食み出ていないことを判定する。
そして、ネジ半転分の全てのネジ外形画像が全く第1、第2判定エリアに入っておらず、且つ、ネジ半回転分の全てのネジ外形画像から第3判定エリアが全く食み出ていないと画像判定手段が判定した場合には、検査した雄ネジが正常品であると雄ネジの外観検査装置が判定する。
雄ネジのネジ山が正常であるか否を、高精度で、且つ、短時間で検査することができる。なお、ピッチの状態、疵の有無、打痕の有無以外に、ネジ山の位相のずれの有無、ピッチ違いの有無も検査することができる。
画像判定で検査を行う構成であるので、検査用部材が磨耗しないので、検査用部材の定期交換が不要である。
雄ネジの外観検査装置は、比較的簡単な構成であるので、低コストで製造できる。
請求項6の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、請求項5の構成に加え、前記第1、第2、第3判定エリアの設定および雄ネジ位置の検出に用いる前記ネジ外形画像は、前記デジタルカメラで撮影したネジ外形を所定の倍率で拡大したものであることを特徴としている。
デジタルカメラで撮影したネジ外形が所定の倍率で拡大されるので、判定エリア設定手段は、第1、第2、第3判定エリアを容易に設定できる。
また、ネジ位置検出手段が雄ネジ位置を容易に検出できる。更に、画像判定手段が画像判定を精度良く行うことができる。
請求項7の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、請求項5または請求項6の構成に加え、前記第1、第2、第3判定エリアは、各々、軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリアを合わせたものであることを特徴としている。
なお、第1判定エリアを軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリア毎に、第1限界線の一部分を画定する。同様に、第2判定エリアを軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリア毎に、第2限界線の一部分を画定する。
同様に、第3判定エリアを軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリア毎に、第3限界線の一部分を画定する
この構成を採用すると、外観が不良であると判定した判定エリアの分割箇所に基づいて、ネジ部の不良箇所の位置を大凡、特定できる。
請求項8の発明に係る雄ネジの外観検査装置は、請求項5または請求項6の構成に加え、前記回転台の回転軸から所定距離だけ離れた位置に複数個のデジタルカメラを軸方向に配置し、これら複数個のデジタルカメラにより、前記雄ネジのネジ部両側のネジ外形を分割して撮影することにより得られる複数のネジ外形画像をつなぎ合わせることを特徴としている。
この構成は、ネジ部が長い雄ネジの場合に好適であり、ネジ部両側全長のネジ外形のネジ外形画像を得ることができる。
図1は、本発明の第1実施例に係るデジタルゲージ式ネジ検査装置の構成を示す説明図である。
図2は、そのデジタルゲージ式ネジ検査装置の判定装置本体のブロック図である。
図3は、そのデジタルゲージ式ネジ検査装置の判定装置本体のマイクロコンピュータの作動を示すフローチャートである。
図4は、基準の雄ネジのネジ外形画像へデジタルゲージを投影する様子を示すフローチャートである。
図5は、雄ネジのネジ外形画像からネジ位置を検出する様子を示す説明図である。
図6は、基準の雄ネジのネジ外形画像にデジタルゲージを投影した状態を示す説明図である。
図7は、試験する雄ネジのネジ外形画像にデジタルゲージを投影した状態を示す説明図である。
図8の(a)は、ネジ部に凸打痕が有る場合の雄ネジの斜視図であり、図8の(b)は、その雄ネジのネジ外形画像にデジタルゲージを投影した状態を示す説明図である。
図9の(a)は、ネジ部に凹打痕が有る場合の雄ネジの斜視図であり、図9の(b)は、その雄ネジのネジ外形画像にデジタルゲージを投影した状態を示す説明図である。
図10は、本発明の第2実施例に係に係るデジタルゲージ式ネジ検査装置の構成を示す説明図である。
図11は、試験する雄ネジのネジ外形画像にデジタルゲージを投影した状態を示す説明図である。
図12は、第2実施例に係に係るデジタルゲージ式ネジ検査装置の判定装置本体のマイクロコンピュータの作動を示すフローチャートである。
図13は、変形例1に係るデジタルゲージ式ネジ検査装置の構成を示す説明図である。
図14は、変形例2に係るデジタルゲージ式ネジ検査装置に用いるデジタルゲージの説明図である。
図2は、そのデジタルゲージ式ネジ検査装置の判定装置本体のブロック図である。
図3は、そのデジタルゲージ式ネジ検査装置の判定装置本体のマイクロコンピュータの作動を示すフローチャートである。
図4は、基準の雄ネジのネジ外形画像へデジタルゲージを投影する様子を示すフローチャートである。
図5は、雄ネジのネジ外形画像からネジ位置を検出する様子を示す説明図である。
図6は、基準の雄ネジのネジ外形画像にデジタルゲージを投影した状態を示す説明図である。
図7は、試験する雄ネジのネジ外形画像にデジタルゲージを投影した状態を示す説明図である。
図8の(a)は、ネジ部に凸打痕が有る場合の雄ネジの斜視図であり、図8の(b)は、その雄ネジのネジ外形画像にデジタルゲージを投影した状態を示す説明図である。
図9の(a)は、ネジ部に凹打痕が有る場合の雄ネジの斜視図であり、図9の(b)は、その雄ネジのネジ外形画像にデジタルゲージを投影した状態を示す説明図である。
図10は、本発明の第2実施例に係に係るデジタルゲージ式ネジ検査装置の構成を示す説明図である。
図11は、試験する雄ネジのネジ外形画像にデジタルゲージを投影した状態を示す説明図である。
図12は、第2実施例に係に係るデジタルゲージ式ネジ検査装置の判定装置本体のマイクロコンピュータの作動を示すフローチャートである。
図13は、変形例1に係るデジタルゲージ式ネジ検査装置の構成を示す説明図である。
図14は、変形例2に係るデジタルゲージ式ネジ検査装置に用いるデジタルゲージの説明図である。
本発明の第1実施例(請求項1、2に対応)を、図1〜図9に基づいて説明する。
図1に示す如く、デジタルゲージ式ネジ検査装置Aは、雄ネジ1を載置する回転台2と、雄ネジ1に投光する投光手段3と、ネジ部片側を撮影するデジタルカメラ4と、画像判定を行う判定装置本体5と、各種操作を行う操作パネル6と、判定状態等を表示するモニター7とを備える。なお、本実施例および後述する第2実施例では、雄ネジ1の上側がモニター7の右側に表示される。
雄ネジ1は、ネジ部11と頭部12とを備える金属製のネジである。なお、本実施例では、雄ネジ1のネジ部11の直径は約10mmであり、ネジ部11に五〜六個のネジ山を有する。
回転機構(図示せず)により等速度で回転している回転台2は、ネジ載置面21である水平な平坦面を上面に備え、略円柱状を呈する。なお、本実施例では、回転台2は、700msで1回転している。
回転台2には、ネジ搬入装置(図示せず)により、検査を行う雄ネジ1が頭部12を下側にしてネジ載置面21に載置される。
投光手段3は、フィルタ31(曇りガラス)の背後に光源32を配して構成され、回転台2の横方向から、回転台2上で回転する雄ネジ1に向かって光30を投光する。
なお、光源32は、短波長で発光するものが好ましく、本実施例では、数十個の白色発光ダイオードを用いている。
デジタルカメラ4は、回転台2上で回転する雄ネジ1を挟む様に、投光手段3と対向して配置され、所定時間毎に、雄ネジ1のネジ部片側のネジ外形を撮影して画像信号41を出力する。なお、本実施例では、所定時間は約18msである。
ネジ外形は、後述する画像信号処理回路51により、雄ネジ1の実寸法がモニター7上では20倍に拡大して表示される。この拡大されたネジ外形画像42は、ゲージ位置の設定や雄ネジ位置の検出に用いる。
判定装置本体5は、図2に示す様に、画像信号41を処理するための画像信号処理回路51、キーボード式の操作パネル6の操作信号を処理するための操作信号処理回路52、および液晶式のモニター7を駆動するためのモニター駆動回路53をハードウェアで構成している。
また、判定装置本体5は、ゲージ決定手段54と、ゲージ位置設定手段55(判定エリア設定手段)と、ネジ位置検出手段56と、ゲージ位置補正手段57(判定エリア補正手段)と、画像判定手段58とを、マイクロコンピュータ(図示せず)のソフトウェアで構成している。
つぎに、デジタルゲージ式ネジ検査装置Aの判定装置本体5のマイクロコンピュータの作動を、図3、図4のフローチャート、および図5〜図9に基づいて説明する。
ステップs1において、検査する雄ネジ1の種類を操作パネル6から入力する。
ステップs2において、予め登録しておいた複数のデジタルゲージの中から、検査する雄ネジ1に対応するデジタルゲージ71、72(図6参照)をゲージ決定手段54が決定する。
ステップs3において、ネジ搬入装置により、回転している回転台2に雄ネジ1をセットする。これにより、頭部12を下側にしてネジ載置面21に雄ネジ1が載置される。
ステップs4において、雄ネジ1のネジ部片側のネジ外形をデジタルカメラ4で撮影する。
そして、デジタルカメラ4から出力される画像信号41が画像信号処理回路51に入力され、実寸法に対して20倍に拡大された、図5に示すネジ外形画像42を座標上に得る。
ステップs5において、ネジ位置検出手段56が、拡大されたネジ外形画像42のネジ外形線43を画像解析し、図5に示す、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷tの径方向位置(座標の原点O’からピッチ谷tまでの径方向距離T)を検出する。
ステップs6において、ネジ位置検出手段56が、拡大されたネジ外形画像42のネジ外形線43を画像解析し、図5に示す、ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央sの軸方向位置(座標の原点O’からピッチの斜面中央sまでの軸方向距離S)を検出する。
ステップs7において、基準の雄ネジのネジ位置と、検査する雄ネジ1のネジ位置とのずれを、下記の様に求める。
両者の径方向のずれは、(原点O’からピッチ谷t’までの径方向距離T’)−(原点O’からピッチ谷tまでの径方向距離T)である。
両者の軸方向のずれは、(原点O’から斜面中央s’までの軸方向距離S’)−(原点O’から斜面中央sまでの軸方向距離S)である。
なお、基準の雄ネジにおける、原点O’からピッチ谷t’までの径方向距離T’、および原点O’から斜面中央s’までの軸方向距離S’は、図4のステップS1〜S6のフローチャートに示す手順(後述する)で求めておく。
ステップs8において、検査する雄ネジ1のネジ外形画像42に対応するポジションに、第1の判定エリアである上側デジタルゲージ73、および第2の判定エリアである下側デジタルゲージ74が投影される様に、ゲージ位置補正手段57が、原点O’を座標の原点Oに変更する(図7参照)。
これにより、基準の雄ネジのネジ外形画像44に対応する図6の実線および図7の破線で示す上側デジタルゲージ71(下側デジタルゲージ72は図示せず)の位置が、検査する雄ネジ1のネジ外形画像42に対応する図7の実線で示す上側デジタルゲージ73、下側デジタルゲージ74の位置に変更される。
ステップs9において、画像判定手段58が画像判定を行う。なお、毎回の撮影後に行う画像判定は、撮影開始から18ms以内に完了する。
画像判定は、図7に示すネジ外形画像42が第1の判定エリアである上側デジタルゲージ73に入っておらず、且つ、ネジ外形画像42から、第2の判定エリアである下側デジタルゲージ74が食み出ていないという条件が成立するか否かを判定する。
雄ネジ1の影であり暗い画素により構成されているネジ外形画像42が上側デジタルゲージ73に入ると、上側デジタルゲージ73内に暗い画素が入り込む。
例えば、図8の(a)に示す様に、ネジ部11に凸打痕が有る場合には、図8の(b)に示す様に、ネジ外形画像42のネジ外形線43が、上限線73uを越えて上側デジタルゲージ73内に入り込む。
また、雄ネジ1の影であり暗い画素により構成されているネジ外形画像42で包囲されている下側デジタルゲージ74がネジ外形画像42から食み出ると、下側デジタルゲージ74内に明るい画素が入り込む。
例えば、図9の(a)に示す様に、ネジ部11に凹打痕が有る場合には、図9の(b)に示す様に、ネジ外形画像42のネジ外形線43が、下側デジタルゲージ74の下限線74dを越えて下側デジタルゲージ74内に入り込む。
ステップs10において、1回転分の画像判定が終了したか否か判定し、終了していない場合(NO)にはステップs4に戻り、つぎの撮影を行う。また、終了した場合(YES)にはステップs11に進む。
ステップs11において、検査結果をモニター7に表示する。
例えば、ネジ1回転分の全てのネジ外形画像42が全く上側デジタルゲージ73に入っておらず、且つ、ネジ1回転分の全てのネジ外形画像42から全く下側デジタルゲージ74が食み出ていない場合には、雄ネジ1が正常品であるとモニター7に表示する。他の場合には、不良品であると表示する。
つぎに、基準の雄ネジのネジ外形画像44への上側デジタルゲージ71および下側デジタルゲージ72の投影を、図4のフローチャート、および図5、図6に基づいて説明する。
図4のステップS1において、停止している回転台2のネジ載置面21の基準位置に基準の雄ネジをセットする。
ステップS2において、基準の雄ネジのネジ部片側のネジ外形をデジタルカメラ4で撮影する。そして、デジタルカメラ4から出力される画像信号41が画像信号処理回路51に入力され、実寸法に対してモニター7上では20倍に拡大された、図5および図6において破線で示すネジ外形画像44を座標上に得る。
ステップS3において、ネジ位置検出手段56が、拡大されたネジ外形画像44のネジ外形線45を画像解析し、図5に示す、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷t’の径方向位置(座標の原点O’からピッチ谷t’までの径方向距離T’)を検出する。
ステップS4において、ネジ位置検出手段56が、拡大されたネジ外形画像44のネジ外形線45を画像解析し、図5に示す、ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央s’の軸方向位置(座標の原点O’から斜面中央s’までの軸方向距離S’)を検出する。
ステップS5において、図6において破線で示す拡大されたネジ外形画像44に対して、ゲージ位置設定手段55(判定エリア設定手段)が、ネジ部外形の外側への最大許容値に相当する上限線71u(第1の限界線)をネジ外形線45の外側に画定した上側デジタルゲージ71(第1の判定エリア)と、ネジ部外形の内側への最大許容値に相当する下限線72d(第2の限界線)をネジ外形線45の内側に画定した下側デジタルゲージ72(第2の判定エリア)とを設定する。
ステップS6において、各データをメモリに格納する。
本実施例のデジタルゲージ式ネジ検査装置Aは、以下に示す利点を有する。
雄ネジ1のネジ山が正常であるか否を、高精度で、且つ、約700msの短時間で検査することができる。なお、ネジ山が正常であるとは、雄ネジ1に疵や打痕が無く、ピッチが正常に形成されている状態をいう。
画像判定で検査を行う構成であるので、検査用部材が磨耗しないので、検査用部材の定期交換が不要である。
デジタルゲージ式ネジ検査装置Aは、比較的簡単な構成であるので、低コストで製造できる。
デジタルカメラ4で撮影した雄ネジ1のネジ外形が、モニター7上では20倍に拡大して表示されるので、ゲージ位置設定手段55がネジ外形画像にデジタルゲージを容易に設定できる。また、ネジ位置検出手段56が雄ネジ位置を容易に検出できる。更に、画像判定手段58が画像判定を精度良く行うことができる。
つぎに、本発明の第2実施例(請求項5、6に対応)を、図1、図2、図10〜図12に基づいて説明する。
デジタルゲージ式ネジ検査装置Bは、以下に示す構成および作動がデジタルゲージ式ネジ検査装置Aと異なる。
デジタルカメラ4は、回転台2上で回転する雄ネジ1を挟む様に、投光手段3と対向して配置され、所定時間(約18ms)毎に、雄ネジ1のネジ部両側のネジ外形を撮影して画像信号41を出力する。
このデジタルゲージ式ネジ検査装置Bの判定装置本体5のマイクロコンピュータの作動を、図4、図12のフローチャート、および図10、図11に基づいて説明する。
ステップst1において、検査する雄ネジ1の種類を操作パネル6から入力する。
図12のステップst2において、予め登録しておいた複数のデジタルゲージの中から、検査する雄ネジ1に対応する三組のデジタルゲージをゲージ決定手段54が決定する。
ステップst3において、ネジ搬入装置により、回転している回転台2に雄ネジ1をセットする。これにより、頭部12を下側にしてネジ載置面21に雄ネジ1が載置される。
ステップst4において、雄ネジ1のネジ部両側のネジ外形をデジタルカメラ4で撮影する。
そして、デジタルカメラ4から出力される画像信号41が画像信号処理回路51に入力され、実寸法に対して、モニター7上では15倍に拡大して表示される、図10に示すネジ外形画像81を座標上に得る。
ステップst5において、ネジ位置検出手段56が、拡大されたネジ外形画像81の片側のネジ外形線82を画像解析し、図10に示す、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷tの径方向位置(座標の原点O’からピッチ谷tまでの径方向距離T)を検出する。
ステップst6において、ネジ位置検出手段56が、拡大されたネジ外形画像81のネジ外形線82を画像解析し、図10に示す、ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央sの軸方向位置(座標の原点O’から斜面中央sまでの軸方向距離S)を検出する。
ステップst7において、基準の雄ネジのネジ位置と、検査する雄ネジ1のネジ位置とのずれを、下記の様に求める。
両者の径方向のずれは、(原点O’からピッチ谷t’までの径方向距離T’)−(原点O’からピッチ谷tまでの径方向距離T)である。
両者の軸方向のずれは、(原点O’から斜面中央s’までの軸方向距離S’)−(原点O’から斜面中央sまでの軸方向距離S)である。
なお、基準の雄ネジにおける、原点O’からネジ部中間に螺刻されたピッチ谷t’までの径方向距離T’や、原点O’からネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央s’までの軸方向距離S’は、図4のステップS1〜S6のフローチャートに示す手順に準じて求めておく。
ステップst8において、図11に示す様に、検査する雄ネジ1のネジ外形画像81に対応するポジションに、第1判定エリアである上側デジタルゲージ91、第2判定エリアである下側デジタルゲージ92、および第3判定エリアである内側デジタルゲージ93が投影される様に、原点O’を座標の原点Oに変更する。
これにより、図10の破線で示す様に、基準の雄ネジのネジ外形画像83に対応する上側デジタルゲージ、下側デジタルゲージ、および内側デジタルゲージの各位置が、検査する雄ネジ1のネジ外形画像81に対応する図11の実線で示す上側デジタルゲージ91、下側デジタルゲージ92、および内側デジタルゲージ93の各位置に変更される。
ステップst9において、画像判定手段58が画像判定を行う。なお、毎回の撮影後に行う画像判定は、撮影開始から18ms以内に完了する。
画像判定は、図11に示す如く、ネジ外形画像81が第1判定エリアである上側デジタルゲージ91に入っておらず、ネジ外形画像81が第2判定エリアである下側デジタルゲージ92に入っておらず、且つ、第3判定エリアである内側デジタルゲージ93がネジ外形画像81から食み出ていないという条件が成立するか否かを判定する。
雄ネジ1の影であり暗い画素により構成されているネジ外形画像81が上側デジタルゲージ91に入ると、上側デジタルゲージ91内に暗い画素が入り込む。また、雄ネジ1の影であり暗い画素により構成されているネジ外形画像81が下側デジタルゲージ92に入ると、下側デジタルゲージ92内に暗い画素が入り込む。
下記に示す場合には、ネジ外形画像81のネジ外形線82が、上限線91uや上限線92uを越えて、上側デジタルゲージ91や下側デジタルゲージ92内に入り込む。
ネジ部11に凸打痕が有る場合。
製造時に、二つのダイズの位置づれに伴って発生し、ネジ山に位相のずれやピッチ違いが有る(通称、二条ネジ、算盤ネジ、酔っぱらい)場合。
また、雄ネジ1の影であり暗い画素により構成されているネジ外形画像81で包囲されている内側デジタルゲージ93がネジ外形画像81から食み出ると、内側デジタルゲージ93内に明るい画素が入り込む。
下記に示す場合には、ネジ外形画像81のネジ外形線82が、内側デジタルゲージ93の下限線93dを越えて内側デジタルゲージ93内に入り込む。
ネジ部11に凹打痕が有る場合。
製造時に、二つのダイズの位置づれに伴って発生し、ネジ山に位相のずれやピッチ違いが有る(通称、二条ネジ、算盤ネジ、酔っぱらい)場合。
ステップst10において、1/2回転分の画像判定が終了したか否か判定し、終了していない場合(NO)にはステップst4に戻り、つぎの撮影を行う。また、終了した場合(YES)にはステップst11に進む。
ステップst11において、検査結果をモニター7に表示する。
例えば、ネジ1/2回転分の全てのネジ外形画像81が全く上側デジタルゲージ91および下側デジタルゲージ92に入っておらず、且つ、ネジ1/2回転分の全てのネジ外形画像81から全く内側デジタルゲージ93が食み出ていない場合には、雄ネジ1が正常品であるとモニター7に表示する。他の場合には、不良品であると表示する。
本実施例のデジタルゲージ式ネジ検査装置Bは、以下に示す利点を有する。
雄ネジ1のネジ山が正常であるか否を、高精度で、且つ、約350msの短時間で検査することができる。なお、ネジ山が正常である状態とは、雄ネジ1に疵や打痕が無く、ネジ山の位相にずれが無く、ピッチ違いが無いことである。
画像判定で検査を行う構成であるので、検査用部材が磨耗しないので、検査用部材の定期交換が不要である。
デジタルゲージ式ネジ検査装置Bは、比較的簡単な構成であるので、低コストで製造できる。
デジタルカメラ4で撮影した雄ネジ1のネジ外形が、モニター7上では15倍に拡大して表示されるので、ゲージ位置設定手段55がネジ外形画像にデジタルゲージを容易に設定できる。また、ネジ位置検出手段56が雄ネジ位置を容易に検出できる。更に、画像判定手段58が画像判定を精度良く行うことができる。
(変形例1)
上記デジタルゲージ式ネジ検査装置A、Bにおいて、図13に示す様に、回転台2の回転軸から所定距離だけ離れた位置に複数(例えば3台)のデジタルカメラ4を軸方向に配置し、これらのデジタルカメラ4により、雄ネジ1のネジ外形のネジ部片側またはネジ部両側を分割して撮影することにより得られる複数のネジ外形画像をつなぎ合わせる様にしても良い(請求項1、2、4、5、6、8に対応)。
この構成は、ネジ部11が長い雄ネジ1の場合に好適であり、ネジ部11が長い雄ネジ1であっても、ネジ部片側全長またはネジ部両側全長のネジ外形のネジ外形画像を得ることができる。
(変形例2)
上記デジタルゲージ式ネジ検査装置Aにおいて、図14に示す様に、上側デジタルゲージ71や下側デジタルゲージ72を、軸方向位置に応じて複数(例えば三つ)のデジタルゲージに分割しても良い(請求項1、2、3に対応)。
この場合、各デジタルゲージ毎に、上限線71u、下限線72dの一部分を画定する。
この構成を採用すると、外観が不良であると判定したデジタルゲージの分割箇所に基づいて、ネジ部11の不良箇所の位置を大凡、特定できる。
(変形例3)
上記デジタルゲージ式ネジ検査装置Bにおいても同様に、軸方向位置に応じて複数のデジタルゲージに分割しても良い(請求項4、5、6に対応)。
(変形例4)
光源の投光色は、白色以外(例えば赤色)であっても良い。また、所定時間(撮影タイミング)は18msに限定されない。
図1に示す如く、デジタルゲージ式ネジ検査装置Aは、雄ネジ1を載置する回転台2と、雄ネジ1に投光する投光手段3と、ネジ部片側を撮影するデジタルカメラ4と、画像判定を行う判定装置本体5と、各種操作を行う操作パネル6と、判定状態等を表示するモニター7とを備える。なお、本実施例および後述する第2実施例では、雄ネジ1の上側がモニター7の右側に表示される。
雄ネジ1は、ネジ部11と頭部12とを備える金属製のネジである。なお、本実施例では、雄ネジ1のネジ部11の直径は約10mmであり、ネジ部11に五〜六個のネジ山を有する。
回転機構(図示せず)により等速度で回転している回転台2は、ネジ載置面21である水平な平坦面を上面に備え、略円柱状を呈する。なお、本実施例では、回転台2は、700msで1回転している。
回転台2には、ネジ搬入装置(図示せず)により、検査を行う雄ネジ1が頭部12を下側にしてネジ載置面21に載置される。
投光手段3は、フィルタ31(曇りガラス)の背後に光源32を配して構成され、回転台2の横方向から、回転台2上で回転する雄ネジ1に向かって光30を投光する。
なお、光源32は、短波長で発光するものが好ましく、本実施例では、数十個の白色発光ダイオードを用いている。
デジタルカメラ4は、回転台2上で回転する雄ネジ1を挟む様に、投光手段3と対向して配置され、所定時間毎に、雄ネジ1のネジ部片側のネジ外形を撮影して画像信号41を出力する。なお、本実施例では、所定時間は約18msである。
ネジ外形は、後述する画像信号処理回路51により、雄ネジ1の実寸法がモニター7上では20倍に拡大して表示される。この拡大されたネジ外形画像42は、ゲージ位置の設定や雄ネジ位置の検出に用いる。
判定装置本体5は、図2に示す様に、画像信号41を処理するための画像信号処理回路51、キーボード式の操作パネル6の操作信号を処理するための操作信号処理回路52、および液晶式のモニター7を駆動するためのモニター駆動回路53をハードウェアで構成している。
また、判定装置本体5は、ゲージ決定手段54と、ゲージ位置設定手段55(判定エリア設定手段)と、ネジ位置検出手段56と、ゲージ位置補正手段57(判定エリア補正手段)と、画像判定手段58とを、マイクロコンピュータ(図示せず)のソフトウェアで構成している。
つぎに、デジタルゲージ式ネジ検査装置Aの判定装置本体5のマイクロコンピュータの作動を、図3、図4のフローチャート、および図5〜図9に基づいて説明する。
ステップs1において、検査する雄ネジ1の種類を操作パネル6から入力する。
ステップs2において、予め登録しておいた複数のデジタルゲージの中から、検査する雄ネジ1に対応するデジタルゲージ71、72(図6参照)をゲージ決定手段54が決定する。
ステップs3において、ネジ搬入装置により、回転している回転台2に雄ネジ1をセットする。これにより、頭部12を下側にしてネジ載置面21に雄ネジ1が載置される。
ステップs4において、雄ネジ1のネジ部片側のネジ外形をデジタルカメラ4で撮影する。
そして、デジタルカメラ4から出力される画像信号41が画像信号処理回路51に入力され、実寸法に対して20倍に拡大された、図5に示すネジ外形画像42を座標上に得る。
ステップs5において、ネジ位置検出手段56が、拡大されたネジ外形画像42のネジ外形線43を画像解析し、図5に示す、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷tの径方向位置(座標の原点O’からピッチ谷tまでの径方向距離T)を検出する。
ステップs6において、ネジ位置検出手段56が、拡大されたネジ外形画像42のネジ外形線43を画像解析し、図5に示す、ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央sの軸方向位置(座標の原点O’からピッチの斜面中央sまでの軸方向距離S)を検出する。
ステップs7において、基準の雄ネジのネジ位置と、検査する雄ネジ1のネジ位置とのずれを、下記の様に求める。
両者の径方向のずれは、(原点O’からピッチ谷t’までの径方向距離T’)−(原点O’からピッチ谷tまでの径方向距離T)である。
両者の軸方向のずれは、(原点O’から斜面中央s’までの軸方向距離S’)−(原点O’から斜面中央sまでの軸方向距離S)である。
なお、基準の雄ネジにおける、原点O’からピッチ谷t’までの径方向距離T’、および原点O’から斜面中央s’までの軸方向距離S’は、図4のステップS1〜S6のフローチャートに示す手順(後述する)で求めておく。
ステップs8において、検査する雄ネジ1のネジ外形画像42に対応するポジションに、第1の判定エリアである上側デジタルゲージ73、および第2の判定エリアである下側デジタルゲージ74が投影される様に、ゲージ位置補正手段57が、原点O’を座標の原点Oに変更する(図7参照)。
これにより、基準の雄ネジのネジ外形画像44に対応する図6の実線および図7の破線で示す上側デジタルゲージ71(下側デジタルゲージ72は図示せず)の位置が、検査する雄ネジ1のネジ外形画像42に対応する図7の実線で示す上側デジタルゲージ73、下側デジタルゲージ74の位置に変更される。
ステップs9において、画像判定手段58が画像判定を行う。なお、毎回の撮影後に行う画像判定は、撮影開始から18ms以内に完了する。
画像判定は、図7に示すネジ外形画像42が第1の判定エリアである上側デジタルゲージ73に入っておらず、且つ、ネジ外形画像42から、第2の判定エリアである下側デジタルゲージ74が食み出ていないという条件が成立するか否かを判定する。
雄ネジ1の影であり暗い画素により構成されているネジ外形画像42が上側デジタルゲージ73に入ると、上側デジタルゲージ73内に暗い画素が入り込む。
例えば、図8の(a)に示す様に、ネジ部11に凸打痕が有る場合には、図8の(b)に示す様に、ネジ外形画像42のネジ外形線43が、上限線73uを越えて上側デジタルゲージ73内に入り込む。
また、雄ネジ1の影であり暗い画素により構成されているネジ外形画像42で包囲されている下側デジタルゲージ74がネジ外形画像42から食み出ると、下側デジタルゲージ74内に明るい画素が入り込む。
例えば、図9の(a)に示す様に、ネジ部11に凹打痕が有る場合には、図9の(b)に示す様に、ネジ外形画像42のネジ外形線43が、下側デジタルゲージ74の下限線74dを越えて下側デジタルゲージ74内に入り込む。
ステップs10において、1回転分の画像判定が終了したか否か判定し、終了していない場合(NO)にはステップs4に戻り、つぎの撮影を行う。また、終了した場合(YES)にはステップs11に進む。
ステップs11において、検査結果をモニター7に表示する。
例えば、ネジ1回転分の全てのネジ外形画像42が全く上側デジタルゲージ73に入っておらず、且つ、ネジ1回転分の全てのネジ外形画像42から全く下側デジタルゲージ74が食み出ていない場合には、雄ネジ1が正常品であるとモニター7に表示する。他の場合には、不良品であると表示する。
つぎに、基準の雄ネジのネジ外形画像44への上側デジタルゲージ71および下側デジタルゲージ72の投影を、図4のフローチャート、および図5、図6に基づいて説明する。
図4のステップS1において、停止している回転台2のネジ載置面21の基準位置に基準の雄ネジをセットする。
ステップS2において、基準の雄ネジのネジ部片側のネジ外形をデジタルカメラ4で撮影する。そして、デジタルカメラ4から出力される画像信号41が画像信号処理回路51に入力され、実寸法に対してモニター7上では20倍に拡大された、図5および図6において破線で示すネジ外形画像44を座標上に得る。
ステップS3において、ネジ位置検出手段56が、拡大されたネジ外形画像44のネジ外形線45を画像解析し、図5に示す、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷t’の径方向位置(座標の原点O’からピッチ谷t’までの径方向距離T’)を検出する。
ステップS4において、ネジ位置検出手段56が、拡大されたネジ外形画像44のネジ外形線45を画像解析し、図5に示す、ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央s’の軸方向位置(座標の原点O’から斜面中央s’までの軸方向距離S’)を検出する。
ステップS5において、図6において破線で示す拡大されたネジ外形画像44に対して、ゲージ位置設定手段55(判定エリア設定手段)が、ネジ部外形の外側への最大許容値に相当する上限線71u(第1の限界線)をネジ外形線45の外側に画定した上側デジタルゲージ71(第1の判定エリア)と、ネジ部外形の内側への最大許容値に相当する下限線72d(第2の限界線)をネジ外形線45の内側に画定した下側デジタルゲージ72(第2の判定エリア)とを設定する。
ステップS6において、各データをメモリに格納する。
本実施例のデジタルゲージ式ネジ検査装置Aは、以下に示す利点を有する。
雄ネジ1のネジ山が正常であるか否を、高精度で、且つ、約700msの短時間で検査することができる。なお、ネジ山が正常であるとは、雄ネジ1に疵や打痕が無く、ピッチが正常に形成されている状態をいう。
画像判定で検査を行う構成であるので、検査用部材が磨耗しないので、検査用部材の定期交換が不要である。
デジタルゲージ式ネジ検査装置Aは、比較的簡単な構成であるので、低コストで製造できる。
デジタルカメラ4で撮影した雄ネジ1のネジ外形が、モニター7上では20倍に拡大して表示されるので、ゲージ位置設定手段55がネジ外形画像にデジタルゲージを容易に設定できる。また、ネジ位置検出手段56が雄ネジ位置を容易に検出できる。更に、画像判定手段58が画像判定を精度良く行うことができる。
つぎに、本発明の第2実施例(請求項5、6に対応)を、図1、図2、図10〜図12に基づいて説明する。
デジタルゲージ式ネジ検査装置Bは、以下に示す構成および作動がデジタルゲージ式ネジ検査装置Aと異なる。
デジタルカメラ4は、回転台2上で回転する雄ネジ1を挟む様に、投光手段3と対向して配置され、所定時間(約18ms)毎に、雄ネジ1のネジ部両側のネジ外形を撮影して画像信号41を出力する。
このデジタルゲージ式ネジ検査装置Bの判定装置本体5のマイクロコンピュータの作動を、図4、図12のフローチャート、および図10、図11に基づいて説明する。
ステップst1において、検査する雄ネジ1の種類を操作パネル6から入力する。
図12のステップst2において、予め登録しておいた複数のデジタルゲージの中から、検査する雄ネジ1に対応する三組のデジタルゲージをゲージ決定手段54が決定する。
ステップst3において、ネジ搬入装置により、回転している回転台2に雄ネジ1をセットする。これにより、頭部12を下側にしてネジ載置面21に雄ネジ1が載置される。
ステップst4において、雄ネジ1のネジ部両側のネジ外形をデジタルカメラ4で撮影する。
そして、デジタルカメラ4から出力される画像信号41が画像信号処理回路51に入力され、実寸法に対して、モニター7上では15倍に拡大して表示される、図10に示すネジ外形画像81を座標上に得る。
ステップst5において、ネジ位置検出手段56が、拡大されたネジ外形画像81の片側のネジ外形線82を画像解析し、図10に示す、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷tの径方向位置(座標の原点O’からピッチ谷tまでの径方向距離T)を検出する。
ステップst6において、ネジ位置検出手段56が、拡大されたネジ外形画像81のネジ外形線82を画像解析し、図10に示す、ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央sの軸方向位置(座標の原点O’から斜面中央sまでの軸方向距離S)を検出する。
ステップst7において、基準の雄ネジのネジ位置と、検査する雄ネジ1のネジ位置とのずれを、下記の様に求める。
両者の径方向のずれは、(原点O’からピッチ谷t’までの径方向距離T’)−(原点O’からピッチ谷tまでの径方向距離T)である。
両者の軸方向のずれは、(原点O’から斜面中央s’までの軸方向距離S’)−(原点O’から斜面中央sまでの軸方向距離S)である。
なお、基準の雄ネジにおける、原点O’からネジ部中間に螺刻されたピッチ谷t’までの径方向距離T’や、原点O’からネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央s’までの軸方向距離S’は、図4のステップS1〜S6のフローチャートに示す手順に準じて求めておく。
ステップst8において、図11に示す様に、検査する雄ネジ1のネジ外形画像81に対応するポジションに、第1判定エリアである上側デジタルゲージ91、第2判定エリアである下側デジタルゲージ92、および第3判定エリアである内側デジタルゲージ93が投影される様に、原点O’を座標の原点Oに変更する。
これにより、図10の破線で示す様に、基準の雄ネジのネジ外形画像83に対応する上側デジタルゲージ、下側デジタルゲージ、および内側デジタルゲージの各位置が、検査する雄ネジ1のネジ外形画像81に対応する図11の実線で示す上側デジタルゲージ91、下側デジタルゲージ92、および内側デジタルゲージ93の各位置に変更される。
ステップst9において、画像判定手段58が画像判定を行う。なお、毎回の撮影後に行う画像判定は、撮影開始から18ms以内に完了する。
画像判定は、図11に示す如く、ネジ外形画像81が第1判定エリアである上側デジタルゲージ91に入っておらず、ネジ外形画像81が第2判定エリアである下側デジタルゲージ92に入っておらず、且つ、第3判定エリアである内側デジタルゲージ93がネジ外形画像81から食み出ていないという条件が成立するか否かを判定する。
雄ネジ1の影であり暗い画素により構成されているネジ外形画像81が上側デジタルゲージ91に入ると、上側デジタルゲージ91内に暗い画素が入り込む。また、雄ネジ1の影であり暗い画素により構成されているネジ外形画像81が下側デジタルゲージ92に入ると、下側デジタルゲージ92内に暗い画素が入り込む。
下記に示す場合には、ネジ外形画像81のネジ外形線82が、上限線91uや上限線92uを越えて、上側デジタルゲージ91や下側デジタルゲージ92内に入り込む。
ネジ部11に凸打痕が有る場合。
製造時に、二つのダイズの位置づれに伴って発生し、ネジ山に位相のずれやピッチ違いが有る(通称、二条ネジ、算盤ネジ、酔っぱらい)場合。
また、雄ネジ1の影であり暗い画素により構成されているネジ外形画像81で包囲されている内側デジタルゲージ93がネジ外形画像81から食み出ると、内側デジタルゲージ93内に明るい画素が入り込む。
下記に示す場合には、ネジ外形画像81のネジ外形線82が、内側デジタルゲージ93の下限線93dを越えて内側デジタルゲージ93内に入り込む。
ネジ部11に凹打痕が有る場合。
製造時に、二つのダイズの位置づれに伴って発生し、ネジ山に位相のずれやピッチ違いが有る(通称、二条ネジ、算盤ネジ、酔っぱらい)場合。
ステップst10において、1/2回転分の画像判定が終了したか否か判定し、終了していない場合(NO)にはステップst4に戻り、つぎの撮影を行う。また、終了した場合(YES)にはステップst11に進む。
ステップst11において、検査結果をモニター7に表示する。
例えば、ネジ1/2回転分の全てのネジ外形画像81が全く上側デジタルゲージ91および下側デジタルゲージ92に入っておらず、且つ、ネジ1/2回転分の全てのネジ外形画像81から全く内側デジタルゲージ93が食み出ていない場合には、雄ネジ1が正常品であるとモニター7に表示する。他の場合には、不良品であると表示する。
本実施例のデジタルゲージ式ネジ検査装置Bは、以下に示す利点を有する。
雄ネジ1のネジ山が正常であるか否を、高精度で、且つ、約350msの短時間で検査することができる。なお、ネジ山が正常である状態とは、雄ネジ1に疵や打痕が無く、ネジ山の位相にずれが無く、ピッチ違いが無いことである。
画像判定で検査を行う構成であるので、検査用部材が磨耗しないので、検査用部材の定期交換が不要である。
デジタルゲージ式ネジ検査装置Bは、比較的簡単な構成であるので、低コストで製造できる。
デジタルカメラ4で撮影した雄ネジ1のネジ外形が、モニター7上では15倍に拡大して表示されるので、ゲージ位置設定手段55がネジ外形画像にデジタルゲージを容易に設定できる。また、ネジ位置検出手段56が雄ネジ位置を容易に検出できる。更に、画像判定手段58が画像判定を精度良く行うことができる。
(変形例1)
上記デジタルゲージ式ネジ検査装置A、Bにおいて、図13に示す様に、回転台2の回転軸から所定距離だけ離れた位置に複数(例えば3台)のデジタルカメラ4を軸方向に配置し、これらのデジタルカメラ4により、雄ネジ1のネジ外形のネジ部片側またはネジ部両側を分割して撮影することにより得られる複数のネジ外形画像をつなぎ合わせる様にしても良い(請求項1、2、4、5、6、8に対応)。
この構成は、ネジ部11が長い雄ネジ1の場合に好適であり、ネジ部11が長い雄ネジ1であっても、ネジ部片側全長またはネジ部両側全長のネジ外形のネジ外形画像を得ることができる。
(変形例2)
上記デジタルゲージ式ネジ検査装置Aにおいて、図14に示す様に、上側デジタルゲージ71や下側デジタルゲージ72を、軸方向位置に応じて複数(例えば三つ)のデジタルゲージに分割しても良い(請求項1、2、3に対応)。
この場合、各デジタルゲージ毎に、上限線71u、下限線72dの一部分を画定する。
この構成を採用すると、外観が不良であると判定したデジタルゲージの分割箇所に基づいて、ネジ部11の不良箇所の位置を大凡、特定できる。
(変形例3)
上記デジタルゲージ式ネジ検査装置Bにおいても同様に、軸方向位置に応じて複数のデジタルゲージに分割しても良い(請求項4、5、6に対応)。
(変形例4)
光源の投光色は、白色以外(例えば赤色)であっても良い。また、所定時間(撮影タイミング)は18msに限定されない。
雄ネジの外観検査装置は、ネジ山が正常であるか否かを高精度で、且つ短時間で検査することができる。
Claims (8)
- ネジ頭部を載置するか把持して等速度で回転する回転台と、
回転する前記雄ネジに横方向から投光する光源と、
回転する前記雄ネジを挟む様に前記光源と対向して配置され、所定時間毎に前記雄ネジのネジ部片側のネジ外形を撮影して画像信号を出力するデジタルカメラと、
前記回転台の基準位置に基準の雄ネジが臨む場合に得られる基準のネジ外形画像に対して、前記ネジ外形の外側への最大許容値に相当する第1の限界線をネジ外形線の外側に画定した第1の判定エリアと、内側への最大許容値に相当する第2の限界線を前記ネジ外形線の内側に画定した第2の判定エリアとを設定する判定エリア設定手段と、
撮影により得られたネジ外形画像のネジ外形線を解析し、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷の径方向位置と、前記ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央の軸方向位置とを検出して、撮影毎に雄ネジ位置を検出するネジ位置検出手段と、
前記基準のネジ外形画像のネジ外形線から検出される基準の雄ネジ位置と、前記ネジ位置検出手段により検出される検査用の雄ネジの雄ネジ位置との偏差分だけ、前記判定エリア設定手段が設定した各判定エリアを撮影毎に位置補正して前記ネジ外形画像に投影する判定エリア補正手段と、
前記ネジ外形画像が前記第1の判定エリアに入らず、且つ、前記ネジ外形画像から前記第2の判定エリアが食み出ていないことを判定する画像判定手段とを備え、
ネジ1回転分の全てのネジ外形画像が全く前記第1の判定エリアに入っておらず、且つ、ネジ1回転分の全てのネジ外形画像から全く前記第2の判定エリアが食み出ていないと前記画像判定手段が判定した場合には、検査した雄ネジが正常品であると判定することを特徴とする雄ネジの外観検査装置。 - 前記第1、第2の判定エリアの設定および雄ネジ位置の検出に用いる前記ネジ外形画像は、前記デジタルカメラで撮影したネジ外形を所定の倍率で拡大したものであることを特徴とする請求項1に記載の雄ネジの外観検査装置。
- 前記第1の判定エリアおよび前記第2の判定エリアは、各々、軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリアを合わせたものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の雄ネジの外観検査装置。
- 前記回転台の回転軸から所定距離だけ離れた位置に複数個のデジタルカメラを軸方向に配置し、
これら複数個のデジタルカメラにより、前記雄ネジのネジ部片側のネジ外形を分割して撮影することにより得られる複数のネジ外形画像をつなぎ合わせることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の雄ネジの外観検査装置。 - ネジ頭部を載置するか把持して等速度で回転する回転台と、
回転する前記雄ネジに横方向から投光する光源と、
回転する前記雄ネジを挟む様に前記光源と対向して配置され、所定時間毎に前記雄ネジのネジ部両側のネジ外形を撮影して画像信号を出力するデジタルカメラと、
前記回転台の基準位置に基準の雄ネジが臨む場合に得られる基準のネジ外形画像に対して、前記ネジ外形の外側への最大許容値に相当する第1限界線を一方側のネジ外形線の外側に画定した第1判定エリアと、外側への最大許容値に相当する第2限界線を他方側のネジ外形線の外側に画定した第2判定エリアと、内側への最大許容値を示す第3限界線をネジ外形線の内側に画定した第3判定エリアとを設定する判定エリア設定手段と、
撮影により得られたネジ外形画像の片側のネジ外形線を解析し、ネジ部中間に螺刻されたピッチ谷の径方向位置と、前記ネジ部中間に螺刻されたピッチの斜面中央の軸方向位置とを検出して、撮影毎に雄ネジ位置を検出するネジ位置検出手段と、
前記基準のネジ外形画像の片側のネジ外形線から検出される基準の雄ネジ位置と、前記ネジ位置検出手段により検出される検査用の雄ネジの雄ネジ位置との偏差分だけ、前記判定エリア設定手段が設定した各判定エリアを撮影毎に位置補正して前記ネジ外形画像に投影する判定エリア補正手段と、
前記ネジ外形画像が、前記第1、第2判定エリアに入らず、且つ、前記ネジ外形画像から第3判定エリアが食み出ていないことを判定する画像判定手段とを備え、
ネジ半転分の全てのネジ外形画像が全く前記第1、第2判定エリアに入っておらず、且つ、ネジ半回転分の全てのネジ外形画像から前記第3判定エリアが全く食み出ていないと前記画像判定手段が判定した場合には、検査した雄ネジが正常品であると判定することを特徴とする雄ネジの外観検査装置。 - 前記第1、第2、第3判定エリアの設定および雄ネジ位置の検出に用いる前記ネジ外形画像は、前記デジタルカメラで撮影したネジ外形を所定の倍率で拡大したものであることを特徴とする請求項5に記載の雄ネジの外観検査装置。
- 前記第1、第2、第3判定エリアは、各々、軸方向位置に応じて分割した複数の判定エリアを合わせたものであることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の雄ネジの外観検査装置。
- 前記回転台の回転軸から所定距離だけ離れた位置に複数個のデジタルカメラを軸方向に配置し、
これら複数個のデジタルカメラにより、前記雄ネジのネジ部両側のネジ外形を分割して撮影することにより得られる複数のネジ外形画像をつなぎ合わせることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の雄ネジの外観検査装置。
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