TWI654406B - 軸心偏移檢測裝置及軸心偏移檢測方法 - Google Patents

Abstract

本發明高精度地檢測具有以繞對稱軸旋轉對稱之形狀週期性地重複設置有凸部與凹部之外周部之工件相對於旋轉部之軸心偏移。

本發明之軸心偏移檢測裝置具備：拍攝部，其拍攝藉由旋轉部旋轉之工件之外周部之角度Φ(90°≦Φ)之圖像作為檢測對象圖像；邊緣波形導出部，其求出表示檢測對象圖像所包含之工件之外周部之形狀之邊緣波形；及軸心偏移運算部，其基於藉由邊緣波形導出部導出之邊緣波形，求出工件相對於旋轉部之軸心偏移。

Description

軸心偏移檢測裝置及軸心偏移檢測方法

本發明係關於一種將具有以繞對稱軸旋轉對稱之形狀週期性地重複設置有凸部與凹部之外周部之工件作為檢測對象物，檢測工件相對於旋轉部之軸心偏移之軸心偏移檢測技術。

[相關申請案之相互參照]

關於以下所示之日本申請案之說明書、圖式及申請專利範圍中之揭示內容，藉由參照而將其全部內容併入至本說明書中：日本專利特願2017-47283(2017年3月13日申請)

日本專利特願2017-47286(2017年3月13日申請)。

作為檢查繞對稱軸旋轉對稱之工件之外觀之裝置，例如已知有日本專利特開2012-63268號公報所記載之工件檢查裝置。於該工件檢查裝置中係藉由連結於馬達之固持部保持工件。而且，一面藉由上述馬達使工件旋轉，一面利用複數台相機對該工件進行拍攝，基於該等拍攝圖像檢查工件之外觀。

日本專利特開2012-63268號公報所記載之裝置係將齒輪作為工件者，檢查齒輪是否存在損傷或缺陷等。於該裝置中， 固持部具有：軸部，其穿過於軸向貫通工件之貫通孔；及夾持機構，其將工件與軸部同軸地夾持。而且，藉由馬達之旋轉軸旋轉，而使軸部與工件一體地旋轉。此處，若工件之外周面為平滑面，則即便於由夾持機構保持之工件之對稱軸與馬達之旋轉軸不一致之情形時，藉由對所拍攝之圖像進行處理，亦能夠將上述檢查以相對較高之精度進行檢查。與此相對，例如於將齒輪般相對於外周面週期性地重複有凹部與凸部之工件作為檢查對象之情形時，難以僅利用圖像處理進行上述檢查。因此，為了精度良好地檢查此種工件，期待準確地掌握工件相對於馬達之軸心偏移。然而，習知並不存在高精度地檢測上述軸心偏移之技術。

本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種高精度地檢測具有以繞對稱軸旋轉對稱之形狀週期性地重複設置有凸部與凹部之外周部之工件相對於旋轉部之軸心偏移的軸心偏移檢測技術。

本發明之一態樣係一種軸心偏移檢測裝置，其係檢測具有以繞對稱軸旋轉對稱之形狀週期性地重複設置有凸部與凹部之外周部之工件相對於使工件旋轉之旋轉部的軸心偏移者，其特徵在於具備：拍攝部，其拍攝藉由旋轉部旋轉之工件之外周部之角度Φ(90°≦Φ)之圖像作為檢測對象圖像；邊緣波形導出部，其求出表示檢測對象圖像所包含之工件之外周部之形狀之邊緣波形；及軸心偏移運算部，其基於藉由邊緣波形導出部導出之邊緣波形，求出工件相對於旋轉部之軸心偏移。

又，本發明之另一態樣係一種軸心偏移檢測方法，其特徵在於具備：第1步驟，其係藉由工件保持部保持具有以繞對稱 軸旋轉對稱之形狀週期性地重複設置有凸部與凹部之外周部之工件；第2步驟，其係藉由旋轉部使保持有工件之工件保持部旋轉，而使工件繞旋轉部之旋轉軸旋轉；第3步驟，其係於利用旋轉部之工件之旋轉中，取得工件之外周部之角度Φ(90°≦Φ)之圖像作為檢測對象圖像；第4步驟，其係求出表示檢測對象圖像所包含之工件之外周部之形狀之邊緣波形；及第5步驟，其係基於邊緣波形，算出工件相對於旋轉部之軸心偏移。

於發生工件相對於旋轉部之軸心偏移之情形時，於一面藉由旋轉部使工件旋轉、一面對工件之外周部進行拍攝而獲得之檢測對象圖像中包含反映軸心偏移之資訊。例如於工件之外周部之1周之圖像中，包含如後文詳細敍述般與軸心偏移相關地反映4個特徵部位(2個極值+2個反曲點)之資訊。該等4個特徵部位以90°間隔而出現，於工件之外周部之角度Φ(90°≦Φ)之檢測對象圖像中必然包含1個特徵部位。因此，於本發明中，使工件旋轉而拍攝上述檢測對象圖像，基於該檢測對象圖像，求出反映工件之外周部之形狀之邊緣波形，基於該邊緣波形，算出工件相對於旋轉部之軸心偏移。

如上所述，根據本發明，自工件之外周部之角度Φ(90°≦Φ)之圖像求出邊緣波形，基於該邊緣波形算出工件相對於旋轉部之軸心偏移，故而能夠高精度地檢測工件相對於旋轉部之軸心偏移。

上述本發明之各態樣所具有之複數個構成要素並非全部為必需，為了解決上述課題之一部分或全部，或為了達成本說明書所記載之效果之一部分或全部，可適當對上述複數個構成要素 之一部分構成要素進行其變更、刪除、與新的另一構成要素之替換、限定內容之一部分之刪除。又，為了解決上述課題之一部分或全部，或為了達成本說明書所記載之效果之一部分或全部，亦可將上述本發明之一態樣所包含之技術特徵之一部分或全部與上述本發明之其他態樣所包含之技術特徵之一部分或全部組合，而成為本發明之獨立之一形態。

1‧‧‧裝載單元

2‧‧‧工件保持單元

3‧‧‧拍攝單元

4‧‧‧卸載單元

5‧‧‧控制單元

6‧‧‧顯示單元

11、41‧‧‧工件檢測感測器

12‧‧‧裝載器

21A、21B‧‧‧保持平台(工件保持部)

22‧‧‧夾盤機構

23‧‧‧水平定位機構

24‧‧‧旋轉機構(旋轉部)

25‧‧‧鉛垂定位機構

26‧‧‧位置切換機構

27‧‧‧對準相機(拍攝部)

28‧‧‧對準照明部

31‧‧‧檢查相機

32‧‧‧檢查照明部

42‧‧‧卸載器

51‧‧‧運算處理部(邊緣波形導出部、軸心偏移運算部)

52‧‧‧記憶體

53‧‧‧驅動控制部

54‧‧‧外部輸入輸出部

55‧‧‧圖像處理部

56‧‧‧照明控制部

100‧‧‧檢查裝置

221、222、223‧‧‧可動構件

224‧‧‧移動部

225‧‧‧突起構件

241‧‧‧馬達(旋轉部)

242‧‧‧(馬達241之)轉軸

251‧‧‧保持板

252‧‧‧底板

253‧‧‧連結銷

254‧‧‧升降部

261‧‧‧支撐板

262‧‧‧回旋驅動部

271‧‧‧線感測器

A‧‧‧振幅

AR1‧‧‧第1拍攝區域

AR2‧‧‧第2拍攝區域

AV‧‧‧平均值

AX1‧‧‧回旋軸

AX2‧‧‧(夾盤機構22之)中心軸

AX3‧‧‧(馬達241之)旋轉軸

AX4‧‧‧對稱軸

a1、a2‧‧‧極值

b1、b2‧‧‧反曲點

CP‧‧‧交點

d1、d2‧‧‧偏移距離

E1~E3‧‧‧極值點

F、F11‧‧‧邊緣波形

Fn、Fz、Fz1、Fz2‧‧‧函數

Fs、Fs0、Fs1‧‧‧移動平均波形

I1‧‧‧工件圖像

I3‧‧‧連續圖像

I11‧‧‧工件部分圖像

Is‧‧‧平滑化圖像

k‧‧‧偏移方向

L‧‧‧像素數

L1‧‧‧1相位之像素數

LN0、LN1‧‧‧線

PA‧‧‧預對準位置

PI‧‧‧檢查位置

R‧‧‧半徑

S1~S9、S401~S411、S421~S430、S441~S450‧‧‧步驟

T‧‧‧斜率

W‧‧‧工件

Wa‧‧‧軸部

Wb‧‧‧齒輪

X2‧‧‧像素位置

Xmax‧‧‧像素位置

Xmin‧‧‧像素位置

Y1~Y3‧‧‧邊緣位置

Yav‧‧‧平均值

Ymax‧‧‧極大值

Ymin‧‧‧極小值

△‧‧‧偏移量

Φ‧‧‧角度

θ‧‧‧工件旋轉角度

圖1係表示配備本發明之軸心偏移檢測裝置之第1實施形態之檢查裝置之整體構成的圖。

圖2係表示圖1所示之檢查裝置之電性構成之方塊圖。

圖3係表示工件保持單元之構成之立體圖。

圖4係表示利用圖1所示之檢查裝置之工件之檢查動作之流程圖。

圖5(a)至(c)係示意性地表示檢查動作之圖。

圖6係表示作為本發明之軸心偏移檢測方法之第1實施形態之軸心偏移之檢測步驟的流程圖。

圖7(a)至(d)係表示於圖6所示之軸心偏移檢測方法中取得之各種波形之一例的圖。

圖8係表示作為本發明之軸心偏移檢測方法之第2實施形態之軸心偏移之檢測步驟的流程圖。

圖9(a)至(c)係示意性地表示利用圖8所示之軸心偏移檢測方法取得之各種波形之一例及軸心偏移之導出方法的圖。

圖10係表示配備本發明之軸心偏移檢測裝置之第3實施形態 之工件保持單元之構成的圖。

圖11係示意性地表示第3實施形態中之工件保持單元中之線感測器與工件之位置關係的俯視圖。

圖12係表示基於在第3實施形態中利用第1拍攝區域及第2拍攝區域拍攝之圖像而導出之表示工件之軸心偏移狀態之函數的曲線圖。

圖13係表示作為本發明之軸心偏移檢測方法之第3實施形態之軸心偏移之檢測步驟的流程圖。

圖14係表示特徵部位之出現態樣與軸心偏移導出方式之組合的圖。

圖15係示意性地表示第4實施形態中之工件保持單元中之線感測器與工件之位置關係之俯視圖。

圖16係表示基於在第4實施形態中利用第1拍攝區域及第2拍攝區域拍攝之圖像而導出之表示工件之軸心偏移狀態之函數的曲線圖。

圖1係表示配備本發明之軸心偏移檢測裝置之第1實施形態之檢查裝置之整體構成之圖。又，圖2係表示圖1所示之檢查裝置之電性構成之方塊圖。該檢查裝置100係對如齒輪或葉輪等般具有以繞對稱軸旋轉對稱之形狀週期性地重複設置有凸部與凹部之外周部之工件W之外觀進行檢查的裝置，具有裝載單元1、工件保持單元2、拍攝單元3、卸載單元4及控制單元5。再者，此處，工件W係如圖1所示般於軸部Wa之上部設置有齒輪Wb之機械零件，例如藉由鍛造或鑄造處理而形成。而且，於零件製造後，該工 件W由外部搬送機械手或操作員搬送至裝載單元1。

於裝載單元1設置有平台或儲藏庫等工件收納部(省略圖示)。而且，若藉由外部搬送機械手等將工件W暫時收納至工件收納部，則設置於工件收納部之工件檢測感測器11(圖2)檢測工件W，將該意旨之信號發送至控制裝置整體之控制單元5。又，於裝載單元1設置有裝載器12(圖2)，根據來自控制單元5之動作指令接收被收納於工件收納部之未檢查之工件W，搬送至工件保持單元2。

圖3係表示工件保持單元之構成之立體圖。工件保持單元2配備有保持由裝載器12搬送來之工件W之保持平台21A、21B。該等保持平台21A、21B均具有相同構成，能夠以齒輪Wb變成水平狀態之姿勢固持並保持工件W之軸部Wa之一部分。以下，一面參照圖3，一面對保持平台21A之構成進行說明，另一方面，保持平台21B因係與保持平台21A相同構成，故而對保持平台21B標註相同符號並省略說明。

於保持平台21A中，如圖3所示，於鉛垂方向積層配置有夾盤機構22、水平定位機構23、旋轉機構24及鉛垂定位機構25。夾盤機構22具有：可動構件221~223，其等側視下為大致L字狀；及移動部224，其根據來自控制單元5之移動指令，使可動構件221~223呈放射狀地連動而移動。於各可動構件221~223之上端面突設有突起構件225，能夠利用上端面及突起構件225與軸部Wa之段差部位扣合。因此，根據來自控制單元5之固持指令，移動部224使可動構件221~223相互接近移動，藉此能夠一面使夾盤機構22之中心軸(圖5中之符號AX2)與軸部Wa之軸芯一致一 面保持工件W。另一方面，根據來自控制單元5之解除指令，移動部224使可動構件221~223相互離開移動，藉此能夠進行利用裝載單元1之未檢查工件W之裝載或利用卸載單元4之已檢查完畢工件W之卸載。

以此方式構成之夾盤機構22支撐於水平定位機構23。水平定位機構23具有於水平方向朝相互正交之方向移動之所謂之XY平台。因此，能夠根據來自控制單元5之移動指令驅動XY平台，將夾盤機構22於水平面高精度地定位。再者，作為XY平台，可使用將馬達與滾珠螺桿機構組合而成者、或將於水平方向上相互正交之2個線性馬達組合而成者等。

旋轉機構24具有馬達241。馬達241之轉軸(圖5中之符號242)朝鉛垂上方延伸設置，於其上端部連結有水平定位機構23。因此，若自控制單元5給出旋轉指令，則馬達241作動，使水平定位機構23、夾盤機構22、以及藉由夾盤機構22固持之工件W一體地繞馬達241之旋轉軸(圖5中之符號AX3)旋轉。

此處，於本實施形態中，於夾盤機構22與旋轉機構24之間設置有水平定位機構23，其技術意義在於如下方面：能夠藉由水平定位機構23調整夾盤機構22之中心軸、固持於夾盤機構22之工件W之齒輪Wb之對稱軸(圖5中之符號AX4)及馬達241之旋轉軸之相對位置關係。即，藉由使夾盤機構22之中心軸與馬達241之旋轉軸一致，能夠使利用夾盤機構22固持之工件W繞軸部Wa旋轉。然而，於齒輪Wb之對稱軸偏離軸部Wa之情形時，相對於馬達241發生軸心偏移，齒輪Wb偏心旋轉。因此，設置水平定位機構23，以修正偏移量及偏移方向之方式使其驅動，藉此能 夠使齒輪Wb之對稱軸與馬達241之旋轉軸一致。藉此，能夠利用拍攝單元3高精度地拍攝齒輪Wb之圖像，能夠提高工件W之檢查精度。

鉛垂定位機構25具有：保持板251，其保持馬達241；底板252，其配置於馬達241之下方位置；4根連結銷253，其等連結保持板251及底板252；及升降部254，其使底板252於鉛垂方向升降。升降部254能夠藉由根據來自控制單元5之升降指令使底板252升降，而於鉛垂方向上使旋轉機構24、水平定位機構23及夾盤機構22一體地移動，從而於後續說明之預對準位置PA及檢查位置PI使工件W之高度位置適當。

如圖3所示，以此方式構成之保持平台21A、21B於支撐板261上離開一定距離而固定。又，於保持平台21A、21B之中間位置，支撐板261支撐於回旋驅動部262。該回旋驅動部262能夠根據來自控制單元5之回旋指令，使支撐板261繞於鉛垂方向延伸之回旋軸AX1回旋180°，如圖3所示，能夠於保持平台21A、21B分別位於預對準位置PA及檢查位置PI之第1位置與保持平台21A、21B分別位於檢查位置PI及預對準位置PA之第2位置之間切換。例如，對保持於位於預對準位置PA之保持平台21A之工件W實施預對準處理，與之並行地，藉由回旋驅動部262自第1位置切換至第2位置，藉此使保持平台21A自預對準位置PA移位至檢查位置PI，從而能夠將經預對準處理過之工件W定位於檢查位置PI。又，於結束該工件W之檢查後，能夠藉由逆向回旋，使保持平台21A自檢查位置PI移位至預對準位置PA，從而將經檢查處理後之工件W定位於預對準位置PA。如此，於本實施形態中，藉由支 撐板261及回旋驅動部262構成切換工件W之位置之位置切換機構26。

預對準位置PA係如上所述進行預對準處理之位置，於定位於預對準位置PA之保持平台21A(或21B)之上方配置有對準相機27。如圖3所示，該對準相機27配置於相對於工件W為馬達241之相反側、亦即工件W之上方側，具有相對於工件W之對稱軸AX4朝徑向外側延伸設置之線感測器271。因此，能夠一面使工件W旋轉，一面藉由該線感測器271拍攝工件W之上表面，藉由使工件W至少旋轉1周，能獲得包含形成於齒輪Wb之外周部之凸部(齒頂)及凹部(齒根)之全部之圖像。

又，雖然省略了於圖3中之圖示，但設置有用以對保持於該保持平台21A(或21B)之工件W進行照明而良好地進行對準處理之對準照明部28(圖2)。因此，能夠藉由旋轉機構24使工件W旋轉，並且一面藉由對準照明部28對工件W進行照明，一面藉由對準相機27對工件W進行拍攝。然後，將工件W之圖像資料送至控制單元5，對軸心偏移進行修正而使齒輪Wb之對稱軸與馬達241之旋轉軸一致，亦即執行預對準處理。

另一方面，檢查位置PI係進行檢查處理之位置，於定位於檢查位置PI之保持平台21A(或21B)之上方配置有拍攝單元3。於該檢查位置PI，能夠於齒輪Wb之對稱軸與馬達241之旋轉軸一致之狀態下，一面使工件W旋轉，一面藉由拍攝單元3對工件W進行拍攝。然後，將工件W之圖像資料送至控制單元5，執行檢查齒輪Wb中有無損傷或缺陷等的檢查處理。

如圖2所示，該拍攝單元3具有複數個檢查相機31 及複數個檢查照明部32。於該拍攝單元3，以自各個方向對保持於定位於檢查位置PI之保持平台21A(或21B)之工件W進行照明之方式配置有複數個檢查照明部32。而且，能夠藉由旋轉機構24使工件W旋轉，並且一面藉由檢查照明部32對工件W進行照明，一面藉由複數個檢查相機31自各個方向對工件W進行拍攝。將該等複數個圖像資料送至控制單元5，藉由控制單元5執行工件W之檢查。

保持以此方式經過檢查之工件W之保持平台21A(或21B)如上所述藉由位置切換機構26自檢查位置PI移位至預對準位置PA。然後，藉由卸載單元4將已檢查完畢之工件W自保持平台21A(或21B)搬出。再者，卸載單元4基本係與裝載單元1相同。亦即，卸載單元4具有暫時收納已檢查完畢之工件W之工件收納部(省略圖示)、工件檢測感測器41(圖2)及卸載器42(圖2)，根據來自控制單元5之動作指令，將已檢查完畢之工件W自保持平台21A(或21B)搬送至工件收納部。

如圖2所示，控制單元5係由如下構件等構成：周知之中央處理單元(CPU，Central Processing Unit)，其執行邏輯運算；唯讀記憶體(ROM，Read Only Memory)，其記憶初始設定等；及隨機存取記憶體(RAM，Random Access Memory)，其暫時記憶裝置動作中之各種資料。控制單元5功能上具備運算處理部51、記憶體52、驅動控制部53、外部輸入輸出部54、圖像處理部55及照明控制部56。

上述驅動控制部53控制設置於裝置各部之驅動機構例如裝載器12、夾盤機構22等之驅動。外部輸入輸出部54輸入來 自配備於裝置各部之各種感測器類之信號，另一方面，對配備於裝置各部之各種致動器等輸出信號。圖像處理部55自對準相機27及檢查相機31取入圖像資料，進行二值化等圖像處理。照明控制部56控制對準照明部28及檢查照明部32之點燈及熄燈等。

上述運算處理部51係具有運算功能者，根據記憶於上述記憶體52之程式控制驅動控制部53、圖像處理部55、照明控制部56等，藉此執行後續說明之一系列處理。

再者，圖2中之符號6係作為與操作員之介面發揮功能之顯示單元，與控制單元5連接，不僅具有顯示檢查裝置100之動作狀態之功能，而且亦具有由觸控面板構成而作為受理來自操作員之輸入之輸入終端之功能。又，並不限定於該構成，亦可採用用以顯示動作狀態之顯示裝置及鍵盤或滑鼠等輸入終端。

圖4係表示利用圖1所示之檢查裝置之工件之檢查動作之流程圖。又，圖5係示意性地表示檢查動作之圖。再者，於圖5中，為了明確區分保持平台21A、21B之動作，對保持平台21B及由該保持平台21B保持之工件W劃點。

於該檢查裝置100中，根據預先記憶於控制單元5之記憶體52之檢查程式，運算處理部51控制裝置各部而執行以下之動作。此處，著眼於1個工件W，一面參照圖4及圖5，一面對針對該工件W執行之各種動作進行說明。若如圖5之(a)欄所示，在位於預對準位置PA之保持平台21A未存在有工件W，並且藉由工件檢測感測器11確認到未檢查之工件W被收納於裝載單元1之工件收納部，則控制單元5開始向保持平台21A裝載工件W(步驟S1)。於該裝載步驟中，裝載器12固持工件收納部之未檢查工件W， 自裝載單元1搬送至保持平台21A。再者，於本實施形態中，為了順利地進行裝載步驟及其後之軸心偏移之檢測步驟，向保持平台21A搬送工件W之前，如圖5之(a)欄所示，藉由水平定位機構23使夾盤機構22之中心軸AX2與馬達241之旋轉軸AX3一致，並且使3根可動構件221~223相互離開而進行工件W之承收準備。

若藉由裝載器12將工件W搬送至保持平台21A，則夾盤機構22以如上方式，使3根可動構件221~223相互接近移動，夾入工件W之軸部Wa之一部分而固持工件W。更詳細而言，於裝載動作中，可動構件221~223相互接近移動，可動構件221~223之各上端面與突起構件225扣合於軸部Wa之段差部位，而一面使夾盤機構22之中心軸AX2與軸部Wa之軸芯一致一面保持工件W(參照圖5之(b)欄)。如此，裝載步驟完成，於該完成時刻，馬達241之旋轉軸AX3、夾盤機構22之中心軸AX2及軸部Wa之軸芯一致。然而，於藉由鍛造或鑄造處理而製造之工件W中，例如圖5之(b)欄所示，存在齒輪Wb之對稱軸AX4偏離軸部Wa之軸芯，而發生工件W相對於馬達241之軸心偏移之情況。

因此，於本實施形態中，藉由對準照明部28(圖2)對未檢查工件W進行照明，並且一面藉由保持平台21A之馬達241使未檢查工件W旋轉，一面藉由對準相機27對齒輪Wb進行拍攝，將其圖像資料記憶至記憶體52(步驟S2)。

於該拍攝完成後，藉由回旋驅動部262進行自第1位置向第2位置之切換。即，回旋驅動部262使支撐板261繞回旋軸AX1回旋180°，藉此如圖5之(c)欄所示，將保持未檢查之工件W之保持平台21A自預對準位置PA移動至檢查位置PI，並且藉由升 降部254使工件W移動至能夠利用拍攝單元3拍攝之高度位置(步驟S3)。

又，於本實施形態中，與上述移動並行地，自記憶體52讀出工件W之圖像資料，檢測工件W相對於旋轉機構24(馬達241)之軸心偏移(於本實施形態中，相當於包含偏移量△及偏移方向之資訊)(步驟S4)，繼而，進行保持平台21A中之軸心偏移修正(步驟S5)。再者，關於該軸心偏移之檢測步驟(步驟S4)，將於後文進行詳細敍述。該軸心偏移修正係以消除於上述步驟S4中檢測出之軸心偏移之方式，藉由水平定位機構23使夾盤機構22移動。藉此，如圖5之(c)欄所示，於保持平台21A到達至檢查位置PI之時刻或到達前後使齒輪Wb之對稱軸與馬達241之旋轉軸一致，能夠立即開始工件拍攝步驟(步驟S6)。

於該步驟S6中，定位於檢查位置PI之保持平台21A之旋轉機構24運作，開始工件旋轉。此時，保持於保持平台21A之工件W為受到上述軸心偏移修正之所謂之定芯狀態，繞對稱軸AX4旋轉。又，對應於該旋轉，複數個檢查照明部32點燈，自複數個方向對旋轉中之工件W照明。再者，此處係於工件旋轉後使檢查照明部32點燈，但點燈時機並不限定於此，亦可與旋轉開始同時或於旋轉開始前開始檢查照明部32之點燈。

於以此方式進行工件W之旋轉與照明期間，複數個檢查相機31自各個方向對工件W進行拍攝，將來自複數個方向之工件W之圖像(以下稱為「工件圖像」)之圖像資料發送至控制單元5。另一方面，於控制單元5中，將上述圖像資料記憶至記憶體52，於以下之時機，基於該圖像資料進行工件W之檢查。

於取得此種圖像後，於保持平台21A停止工件旋轉，於拍攝單元3，檢查照明部32熄燈。又，回旋驅動部262使支撐板261繞回旋軸AX1反轉回旋180°，藉此，保持平台21A於保持已檢查完畢之工件W之狀態下自檢查位置PI移動至預對準位置PA，並且藉由升降部254使工件W移動至原來之高度位置(步驟S7)。與該工件W之移動並行地，控制單元5自記憶體52讀出圖像資料，基於工件圖像，判定齒輪Wb是否存在損傷或缺陷等，針對保持於保持平台21A之工件W進行工件檢查(步驟S8)。

返回至預對準位置PA之工件W由卸載器42固持之後，藉由利用可動構件221~223之固持之解除自保持平台21A交付至卸載器42。繼而，卸載器42將工件W搬送至卸載單元4，搬送至工件收納部(省略圖示)(步驟S9)。藉由保持平台21A、21B交替重複上述一系列步驟(步驟S1~S9)。

其次，一面參照圖6及圖7，一面對在本實施形態中作為本發明之軸心偏移檢測方法之第1實施形態而執行之軸心偏移之檢測步驟(步驟S4)進行說明。

圖6係表示本發明之軸心偏移檢測方法之第1實施形態之流程圖，圖7係表示利用圖6所示之軸心偏移檢測方法所取得之各種波形之一例之圖。軸心偏移之檢測步驟係藉由運算處理部51根據預先記憶於控制單元5之記憶體52之軸心偏移檢測程式以如下方式動作而執行。

於本實施形態中，於執行軸心偏移之檢測步驟之前，藉由水平定位機構23使夾盤機構22之中心軸AX2與馬達241之旋轉軸AX3一致，由夾盤機構22保持之工件W之軸部Wa與馬達 241之旋轉軸AX3一致。然而，於藉由鍛造等而成形之工件W中，存在齒輪Wb之對稱軸AX4自軸部Wa之軸芯偏移，而發生相對於馬達241之軸心偏移之情況。因此，於本實施形態中，根據以下詳細敍述之順序，檢測裝載於保持平台21A之工件W之軸心偏移。再者，針對保持於保持平台21B之工件W亦完全同樣地檢測軸心偏移，故而省略關於該工件W之軸心偏移檢測之說明。

若未檢查工件W向保持平台21A之裝載完成，則於藉由對準照明部28對工件W照明之狀態下，一面使該工件W旋轉，一面藉由對準相機27自上方對齒輪Wb進行拍攝。藉此，取得齒輪Wb之1周之工件圖像I1，並將工件圖像I1之圖像資料送至圖像處理部55(步驟S401)。於圖像處理部55，製成將3個工件圖像I1連接而成之工件3周之連續圖像I3(步驟S402)。又，藉由平滑化過濾處理將雜訊成分去除而製成平滑化圖像Is(步驟S403)。進而，藉由大津之方法(Otsus method)等二值化處理將平滑化圖像Is轉換成二值圖像，並且提取工件W之相當於齒輪Wb之區域(以下稱為「邊緣區域」)之二值圖像資料作為邊緣圖像資料(步驟S404)。

然後，運算處理部51執行以下之一系列處理(步驟S405~S412)，藉此，根據邊緣圖像資料求出工件W之軸心偏移。即，將表示邊緣區域之邊緣圖像資料轉換成運行長度資料(Run-Length data)，藉此例如圖7之(a)欄所示，導出表示3周之邊緣區域之形狀之邊緣波形F(步驟S405)。再者，圖7之(a)欄及(b)欄所示之各曲線圖中之橫軸X表示平滑化圖像Is之像素位置(相當於工件W之旋轉角及齒輪Wb之周向上之位置)，縱軸Y表示線感測器271之長度方向(齒輪Wb之徑向)上之邊緣位置。再者，邊緣 波形F之導出方法並不限定於上述邊緣圖像資料之向運行長度資料之轉換，亦可藉由其他方法導出邊緣波形F。關於此點，於後文說明之實施形態中亦相同。

又，對該邊緣波形F實施移動平均處理，導出該圖7之(b)欄所示之移動平均波形Fs(步驟S406)。此處，於工件W之齒輪Wb(相當於本發明之「工件之外周部」之一例)重複設置有凸部及凹部，存在週期性之相位，故而於本實施形態中，若將1相位之像素數(旋轉角之範圍)設為L1，則將移動平均過濾器之過濾大小設定為(L1/2)。於以此方式獲得之移動平均波形Fs中之各相位，分別各存在1點極大值及極小值，其中之一相當於齒輪Wb之齒頂位置，另一個相當於齒底位置。

於本實施形態中，提取移動平均波形Fs所包含之各相位之極大值，自其等之離散點導出表示伴隨工件W之旋轉之齒頂位置(或齒底位置)之變化之函數Fn(步驟S407)。再者，圖7之(c)欄所示之曲線圖係該函數Fn之一例，該曲線圖之左端部分變得陡峭係導出函數時之資料處理上之問題，該部分之資料並非表示齒頂位置(齒底位置)者。因此，於本實施形態中，排除該左端部分之陡峭資料，導出函數Fn之平均值AV(步驟S408)。此處，如由圖7之(c)欄明確可知，於未發生軸心偏移之情形時，齒頂位置(齒底位置)無論工件W之旋轉角為何均位於平均值AV之線(圖中之虛線)上。另一方面，於發生軸心偏移之情形時，如圖中之實線所示，以工件W之旋轉週期變動，自平均值AV之變動量之最大值相當於偏移量△(參照圖5)，表示最大值之旋轉角係相當於偏移方向。

因此，於本實施形態中，如圖7之(d)欄所示，針對工 件W之1周，提取表示自平均值AV之相對變動量之函數Fz(步驟S409)，基於該函數Fz導出偏移方向(步驟S410)，並且導出偏移量△(步驟S411)。更具體而言，基於函數Fz表示極大之像素位置Xmax與相當於工件W之1周之像素數L，藉由下式偏移方向=Xmax/L×360°

求出偏移方向。當然，亦可使用函數Fz表示極小之像素位置Xmin來代替像素位置Xmax。又，自函數Fz之極大值Ymax及極小值Ymin，根據下式A=(Ymax-Ymin)/2

求出振幅A，將對該振幅A乘以線感測器271之解析度而求出之值作為偏移量△。

如上所述，於第1實施形態之軸心偏移檢測技術中係自基於一面使工件W旋轉、一面拍攝而獲得之工件圖像I1而製成之平滑化圖像Is提取邊緣圖像資料(齒輪Wb之外周部之圖像資料)，並且將該邊緣圖像資料轉換成運行長度資料而求出邊緣波形F。該邊緣波形F準確地表示齒輪Wb之外周部之形狀，基於該邊緣波形F而能夠高精度地算出工件W相對於馬達241之旋轉軸AX3之軸心偏移。而且，藉由以消除如此導出之軸心偏移(=偏移方向+偏移量△)之方式驅動水平定位機構23，而能夠良好地修正軸心偏移。進而，由於在修正軸心偏移之後，一面使工件W旋轉，一面對工件W進行拍攝而檢查工件W，故而能夠高精度地進行工件檢查。

又，於第1實施形態中係將3個齒輪Wb之1周之工件圖像I1連接而製成連續圖像I3，基於該連續圖像I3檢測軸心偏 移，故而可獲得如下作用效果。例如亦可於預對準位置PA使工件W旋轉3周而取得連續圖像I3，但是軸心偏移檢測所需之工件W之旋轉量變多，而使軸心偏移之檢測時間變長。與此相對，於第1實施形態中，可將工件W之旋轉量設為1周，從而能夠縮短軸心偏移之檢測所需之時間。

然而，為了有效率地藉由檢查裝置檢查工件W，縮短軸心偏移檢測所需之時間係有效果。於上述第1實施形態中，將工件W之旋轉量限制於1周(工件W之外周部之角度Φ=360°)，並且拍攝1周之工件圖像作為本發明之「檢測對象圖像」。為了進一步實現時間縮短，使旋轉量進一步減少至未滿1周為有效。例如亦可執行圖8及圖9所示之軸心偏移之檢測步驟(步驟S4)(本發明之軸心偏移檢測方法之第2實施形態)。

圖8係表示作為本發明之軸心偏移檢測方法之第2實施形態之軸心偏移之檢測步驟的流程圖，圖9係示意性地表示利用圖8所示之軸心偏移之檢測方法取得之各種波形之一例及軸心偏移之導出方法的圖。軸心偏移之檢測步驟係藉由運算處理部51根據預先記憶於控制單元5之記憶體52之軸心偏移檢測程式以如下方式動作而執行。再者，以下，與上述第1實施形態之說明同樣地，對裝載於保持平台21A之工件W之軸心偏移檢測進行說明，省略關於保持於保持平台21B之工件W之軸心偏移檢測之說明。關於此點，針對後文說明之第3實施形態或第4實施形態亦相同。

於第2實施形態之軸心偏移檢測方法中，對於各種工件，針對定芯狀態之工件W求出移動平均波形Fs0(圖9之(c)欄中之虛線)，並記憶於記憶體52。然後，自記憶體52讀出對應於裝載 在保持平台21A之工件W之種類之移動平均波形Fs0(步驟S421)。再者，於針對同一種類之工件W重複進行軸心偏移之檢測之情形時，亦可僅針對最初之第1次進行移動平均波形Fs0之取得(步驟S421)，其後省略步驟S421。關於此點，針對後文說明之第3實施形態或第4實施形態亦相同。

於未檢查工件W向保持平台21A之裝載完成之時刻，與上述比較例同樣地，夾盤機構22之中心軸AX2與馬達241之旋轉軸AX3及軸部Wa之軸芯一致。然後，於藉由對準照明部28對工件W進行照明之狀態下，一面使該工件W旋轉，一面藉由對準相機27自上方對齒輪Wb進行拍攝。於本實施形態中，為了實現檢測時間之縮短，使工件W僅旋轉工件旋轉角度θ而取得齒輪Wb之角度Φ之工件部分圖像I11(步驟S422)。於該實施形態中，為了獲得Φ=90°之工件部分圖像I11，而設定為旋轉角度θ=90°。此處，設定為Φ=90°之理由如下。

如於第1實施形態之軸心偏移檢測方法之說明中所詳細說明般，若自工件W之外周部之1周之圖像I1求出邊緣波形F11，則於該邊緣波形F11之1周中，如圖7所示，以90°間隔依序出現4個特徵部位(亦即，反曲點b1、極值a1、反曲點b2及極值a2)。各特徵部位係對應於軸心偏移者，藉由將對應於該特徵部位之邊緣波形(或移動平均波形)與預先定芯狀態下之邊緣波形(或移動平均波形)比較，能夠導出軸心偏移。其意味著，90°之工件部分圖像I11中包含足以檢測軸心偏移之資訊，於第2實施形態中係利用其檢測軸心偏移。再者，於本實施形態中，為了排除雜訊影響並提高檢測精度，而使用與邊緣波形同質之移動平均波形。

以此方式取得齒輪Wb之Φ(=90°)之工件部分圖像I11，將工件部分圖像I11之圖像資料送至圖像處理部55。於圖像處理部55，藉由平滑化過濾處理將雜訊成分去除而製成平滑化圖像Is1(步驟S423)。進而，藉由大津之方法等二值化處理，將平滑化圖像Is1轉換成二值圖像，並且提取工件W之邊緣區域之二值圖像資料作為邊緣圖像資料(步驟S424)。

然後，運算處理部51執行以下之一系列處理(步驟S425~S431)，藉此，基於特徵部位求出工件W之軸心偏移。即，藉由將表示邊緣區域之邊緣圖像資料轉換成運行長度資料，例如圖9之(a)欄所示，導出表示90°之邊緣區域之形狀之邊緣波形F11(步驟S425)。再者，如上所述，特徵部位可分為極值a1、a2與反曲點b1、b2之2種，因軸心偏移之檢測原理根據種類而不同，故而圖9中分為「基於極值之軸心偏移之導出」及「基於反曲點之軸心偏移之導出」而進行圖示。又，圖9所示之各曲線圖中之橫軸X表示圖像之像素位置(相當於工件W之旋轉角及齒輪Wb之周向上之位置)，縱軸Y表示線感測器271之長度方向(齒輪Wb之徑向)上之邊緣位置。

對邊緣波形F11實施移動平均處理，導出該圖9之(b)欄所示之移動平均波形Fs1(步驟S426)。此處，於工件W之齒輪Wb之外周部重複設置有凸部及凹部，存在週期性之相位，故而與比較例同樣地，將移動平均過濾器之過濾大小設定為(L1/2)。於以此方式獲得之移動平均波形Fs1中之各相位，分別各存在1點極大值及極小值，其中之一相當於齒輪Wb之齒頂位置(凸部之位置)，另一個相當於齒底位置(凹部之位置)。

然後，如圖9之(b)及(c)欄所示，提取移動平均波形Fs1所包含之各相位之極值點(步驟S427)。然後，基於其等中之表示極大值之連續3個極值點E1~E3間之相對關係，選擇工件部分圖像I11所包含之特徵部位為極值a1、a2抑或為反曲點b1、b2。更具體而言，如圖9所示，於極值點E1~E3之Y座標值、亦即邊緣位置Y1~Y3為如下關係Y2>Y1及Y2>Y3

或Y2<Y1及Y2<Y3

之情形時，作為軸心偏移之導出方式，判定為使用「基於極值之軸心偏移之導出」之極值類型。另一方面，於極值點E1~E3之邊緣位置Y1~Y3為如下關係Y1<Y2<Y3

或Y1>Y2>Y3

之情形時，作為軸心偏移之導出方式，判定為使用「基於反曲點之軸心偏移之導出」之反曲點類型(步驟S428)。而且，於在步驟S428中判定為極值類型時，進入至步驟S429，進行基於極值之軸心偏移之導出，另一方面，於判定為反曲點類型時，進入至步驟S430，進行基於反曲點之軸心偏移之導出。

於步驟S429(基於極值之軸心偏移之導出)中，分別求出極值點E2之X座標值(利用線感測器271之像素位置X2)及Y座標值(邊緣位置Y2)。然後，藉由下式求出偏移方向，偏移方向=X2/L×360°

其中，L為相當於工件W之1周之像素數。

又，藉由下式求出偏移量，偏移量△=Y2-Yav

其中，Yav為定芯狀態之工件W之移動平均波形Fs0所包含之各相位之極大值之平均值。

再者，亦可使用極小值來代替極大值。

另一方面，於步驟S430(基於反曲點之軸心偏移)中，如圖9之(c)欄所示，求出於定芯狀態之工件W之移動平均波形Fs0中連結極大值而成之線(直線或曲線)LN0、及於成為檢查對象之工件W之移動平均波形Fs1中連結極大值而成之線(直線或曲線)LN1。於圖9中，將連結極值點E1、E2而成之直線設為線LN1。然後，於求出兩線LN0、LN1之交點CP之座標(Xc，Yc)之後，根據下式T=(Y1-Y2)/(X1-X2)

求出交點CP處之線LN1之斜率T。進而，根據下式導出偏移量△，△=T/ω

其中，ω=2π/L。

此處，對能夠利用上述式求出偏移量△之理由進行說明。如上所述，若假定連結相鄰之極值點E1、E2而成之曲線為sin波，則表示軸心偏移之函數Fz可定義為Fz=A‧sin(ωX+k)

其中，A為振幅(相當於偏移量)，k為偏移方向。

而且，函數Fz之微分值Fz'成為 Fz'=A‧ω‧cos(ωX+k)。

該波形之斜率於反曲點成為cos(ωX+k)=1，故而成為Fz'=T=A‧ω。

因此，能夠藉由上述式求出偏移量△。又，因工件W之1周之像素數為L，故而偏移方向k成為k=X2/L×2π+π/2。

如上所述，第2實施形態之軸心偏移檢測方法係使工件W旋轉90°，拍攝工件W之外周部之角度Φ(=90°)之工件部分圖像作為本發明之「檢測對象圖像」，並且基於該工件部分圖像，求出局部地表示工件W之外周部之形狀之邊緣波形F，基於該邊緣波形F，算出工件W相對於旋轉機構24之軸心偏移。因此，能夠以短時間高精度地檢測工件W之軸心偏移。

然，於第2實施形態中，雖然取得了90°之工件部分圖像，但是取得超過90°之角度(但未滿360°之角度)之工件部分圖像亦能夠獲得同樣之作用效果。但是，隨著角度Φ擴大，使工件W旋轉之角度θ亦增大，故而為了實現軸心偏移檢測時間之縮短效果，較理想為將角度Φ設定為接近90°之值。又，雖然為相同角度Φ，但是亦可如下述所說明般，藉由增加拍攝區域而將角度θ設為一半，而進一步縮短軸心偏移檢測時間(第3實施形態、第4實施形態)。

圖10係表示配備本發明之軸心偏移檢測裝置之第3實施形態之工件保持單元之構成的圖。又，圖11係示意性地表示圖10所示之工件保持單元中之線感測器與工件之位置關係之俯視圖。第3實施形態之檢查裝置100與第2實施形態之不同點在於線 感測器271之配置及軸心偏移檢測步驟中之處理內容，其他構成與第2實施形態基本相同。因此，以下以不同點為中心進行說明，對相同構成標註相同符號並省略說明。

於第3實施形態中，線感測器271相對於馬達241之旋轉軸AX3偏移既定距離d1而配置。該偏移距離d1可利用下式表示，偏移距離d1=R‧sin(Φ/4)

其中，R為工件W之齒輪Wb之半徑(對稱軸AX4至齒輪之外周面之距離)，於與第2實施形態同樣地將角度Φ設定為90°之第3實施形態中，線感測器271與馬達241之旋轉軸AX3相隔偏移距離d1=R‧sin(90°/4)

而配置。因此，線感測器271之受光元件(省略圖示)之排列方向相對於旋轉軸AX3之徑向正交，能夠利用於該正交方向上相隔一定距離且直線狀地設置之2個拍攝區域AR1、AR2對工件W之外周部進行局部拍攝。因此，基於在使軸心偏移狀態之工件W旋轉1週期間利用第1拍攝區域AR1拍攝之工件圖像並藉由與第2實施形態相同之方法求出之表示工件W之軸心偏移狀態之函數Fz1成為圖12之上段所示之曲線圖。又，同樣地，基於利用第2拍攝區域AR2拍攝之工件圖像求出之表示工件W之軸心偏移狀態之函數Fz2成為圖12之下段所示之曲線圖。

如自兩曲線圖明確可知，於以如上方式構成之檢查裝置100中，即便於將工件W之旋轉角度θ設定為角度Φ之一半之情形時，亦藉由第1拍攝區域AR1拍攝角度(Φ/2)之工件局部圖像(以 下稱為「第1工件局部圖像」)，與此同時，藉由第2拍攝區域AR2拍攝角度(Φ/2)之工件局部圖像(以下稱為「第2工件局部圖像」)。並且，因線感測器271相對於馬達241之旋轉軸AX3偏移了偏移距離d1，故而可獲得合計角度Φ(於本實施形態中為90°)之工件部分圖像(=第1工件局部圖像+第2工件局部圖像)，並且自第1工件局部圖像及第2工件局部圖像中之任一者求出之邊緣波形或移動平均波形必然包含特徵部位(參照後文說明之圖14)。例如於圖12所示之例中，於由虛線所夾之範圍(Φ/2之角度範圍)中，於利用第2拍攝區域AR2拍攝之第2工件局部圖像出現了極值a2。因此，能夠根據基於第2工件局部圖像而製成之邊緣波形或移動平均波形所包含之連續3個極值點求出軸心偏移。

如此，於第3實施形態中，能夠將工件W之旋轉角度θ設定為角度Φ之一半，並且檢測工件W之軸心偏移。具體而言，檢查裝置100於根據圖13所示之流程圖檢測軸心偏移之後，與第2實施形態同樣地，執行步驟S3~S7而進行工件W之檢查。

圖13係表示作為本發明之軸心偏移檢測方法之第3實施形態之軸心偏移之檢測步驟之流程圖，圖14係表示特徵部位之出現態樣與軸心偏移導出方式之組合之圖。該軸心偏移之檢測步驟係藉由運算處理部51根據預先記憶於控制單元5之記憶體52之軸心偏移檢測程式以如下方式動作而執行。

於第3實施形態中，亦與第2實施形態同樣地，關於工件之每一種類，針對定芯狀態之工件W求出移動平均波形Fs0，並記憶於記憶體52。而且，對應於裝載在保持平台21A之工件W之種類，自記憶體52讀出移動平均波形Fs0(步驟S441)。

於未檢查工件W向保持平台21A之裝載完成之時刻，與上述比較例同樣地，夾盤機構22之中心軸AX2與馬達241之旋轉軸AX3一致。而且，於藉由對準照明部28對工件W進行照明之狀態下，一面使該工件W旋轉，一面藉由對準相機27自上方對齒輪Wb進行拍攝。於本實施形態中，為了實現檢測時間之進一步縮短，將工件旋轉角度θ設定為角度(Φ/2)，針對每一拍攝區域AR1、AR2於旋轉中取得齒輪Wb之角度(Φ/2)之工件局部圖像(步驟S442)。於該實施形態中，為了獲得Φ=90°之工件部分圖像，設定為旋轉角度θ=45°，藉由第1拍攝區域AR1取得角度(Φ/2)之第1工件局部圖像，並且藉由第2拍攝區域AR2取得角度(Φ/2)之第2工件局部圖像，將該等圖像資料送至圖像處理部55。於圖像處理部55，針對每一工件局部圖像，藉由平滑化過濾處理將雜訊成分去除而製成平滑化圖像(步驟S443)。進而，針對每一平滑化圖像，藉由大津之方法等二值化處理，將平滑化圖像轉換成二值圖像，並且提取工件W之邊緣區域之二值圖像資料作為邊緣圖像資料(步驟S444)。

然後，運算處理部51執行以下之一系列處理(步驟S445~S451)，藉此，基於特徵部位求出工件W之軸心偏移。即，針對每一邊緣區域，將邊緣圖像資料轉換成運行長度資料，藉此導出表示45°之邊緣區域之形狀之邊緣波形(步驟S445)。又，針對每一邊緣波形，實施移動平均處理，導出移動平均波形(步驟S446)。

然後，針對每一移動平均波形，提取各相位之極值點(步驟S447)。然後，基於對應於第1工件局部圖像之極值點中之表示極大值之連續3個極值點間之相對關係，決定於第1工件局部圖 像中是否包含特徵部位。又，於包含特徵部位之情形時，決定其為極值a1、a2抑或為反曲點b1、b2。該決定亦針對第2工件局部圖像而執行。此處，關於特徵部位之決定，可使用第2實施形態中說明之方法。另一方面，關於不存在特徵部位之決定，可基於極值點E1~E3與定芯狀態之工件W之移動平均波形Fs0所包含之各相位之極大值之平均值Yav而進行。亦即，當確認到極值點E1~E3單調遞增或單調遞減，並且極值點E1~E3之Y座標值均大於或小於平均值Yav時，能夠決定不存在特徵部位。

如此，於本實施形態中，於第1工件局部圖像及第2工件局部圖像中之任一者不存在特徵部位，但於另一者出現特徵部位，特徵部位之出現樣式係圖14所示之8樣式。因此，於本實施形態中，根據特徵部位之出現樣式選擇軸心偏移導出方式。亦即，於在第1工件局部圖像及第2工件局部圖像中之任一者出現極值a1(或a2)之情形時，選擇已敍述之「基於極值之軸心偏移之導出」作為軸心偏移導出方式，另一方面，於出現反曲點b1(或b2)之情形時，選擇已敍述之「基於反曲點之軸心偏移之導出」作為軸心偏移導出方式，進入至步驟S449，進行基於極值之軸心偏移之導出，另一方面，於判定為反曲點類型時，進入至步驟S450，進行基於反曲點之軸心偏移之導出。再者，關於其等之導出方法，因係與第2實施形態相同，故而省略重複說明。

如上所述，第3實施形態係與第2實施形態同樣地，拍攝工件部分圖像，並且基於該工件部分圖像，求出局部地表示工件W之外周部之形狀之邊緣波形，並基於該邊緣波形，算出工件W相對於旋轉機構24之軸心偏移。因此，能夠高精度地檢測工件 W之軸心偏移。並且，將工件W之旋轉角度θ設為第2實施形態之一半而進行，能夠進一步縮短工件W之軸心偏移檢測所需之時間。

再者，於上述第3實施形態中係將線感測器271之偏移距離設定為距離d1，亦可如圖15所示，將偏移距離以偏移距離d2=R‧cos(Φ/4)

表示之方式設定(第4實施形態)。

於該第4實施形態中，基於在使軸心偏移狀態之工件W旋轉1週期間利用第1拍攝區域AR1拍攝之第1工件局部圖像並藉由與第2實施形態相同之方法求出之表示工件W之軸心偏移狀態之函數Fz1成為圖16之上段所示之曲線圖。又，同樣地，基於利用第2拍攝區域AR2拍攝之第2工件局部圖像求出之表示工件W之軸心偏移狀態之函數Fz2成為圖16之下段所示之曲線圖。

如自兩曲線圖明確可知，於以如上方式構成之檢查裝置100中，即便於將工件W之旋轉角度θ設定為角度Φ之一半之情形時，亦能夠拍攝第1工件局部圖像，同時拍攝第2工件局部圖像。並且，因線感測器271相對於馬達241之旋轉軸AX3偏移了偏移距離d2，故而可獲得合計角度Φ(於本實施形態中為90°)之工件部分圖像，並且自第1工件局部圖像及第2工件局部圖像中之任一者求出之邊緣波形或移動平均波形必然包含至少1個特徵部位。例如於圖16所示之例中，於由虛線所夾之範圍(Φ/2)之角度範圍中，於利用第2拍攝區域AR2拍攝之第2工件局部圖像出現了反曲點b1。因此，能夠根據基於第2工件局部圖像製成之邊緣波形或移動平均波形所包含之連續3個極值點而求出軸心偏移。

如此，於第4實施形態中，亦能夠獲得與第2實施形態相同之作用效果，能夠以較第2實施形態更短時間高精度地檢測工件W之軸心偏移。如此，第3實施形態與第4實施形態除了偏移距離外，實現相同構成，且執行相同動作。又，於上述第3實施形態及第4實施形態中係將角度Φ設定為90°，但角度Φ可為90°以上且未滿360°之範圍內之任意角度。但是，偏移距離d1、d2根據角度Φ之值而不同。例如若為角度Φ=90°，則偏移距離d1短於偏移距離d2，就減小工件局部圖像之歪曲之技術意義而言，第3實施形態有利。於角度Φ變大，偏移距離d2變得短於偏移距離d1之情形時，第4實施形態變得有利。因此，當進行裝置設定時，較理想為考慮偏移距離d1、d2，採用較短一方之實施形態。

上述實施形態中之旋轉機構24相當於本發明之「旋轉部」之一例，對準相機27相當於本發明之「拍攝部」之一例。又，運算處理部51作為本發明之「邊緣波形導出部」及「軸心偏移運算部」而發揮功能。又，極值點E1~E3之座標值相當於本發明之「位置資訊」之一例。而且，由旋轉機構24、對準相機27、運算處理部51及圖像處理部55構成本發明之「軸心偏移檢測裝置」。又，保持平台21A、21B相當於本發明之「工件保持部」之一例。又，移動平均波形相當於本發明之「邊緣波形」之一例。

再者，本發明並不限定於上述實施形態，只要不脫離其主旨，則可除上述者以外進行各種變更。例如於上述實施形態中，於特徵部位之決定及軸心偏移之導出時使用表示極大值之極值點E1~E3，但亦可使用表示極小值之極值點E1~E3。

又，於上述實施形態中係將具有齒輪Wb之工件W 作為檢測對象物，但藉由使用本發明，能夠針對具有以繞對稱軸旋轉對稱之形狀週期性地重複設置有凸部與凹部之外周部的所有工件高精度地檢測軸心偏移。

又，於上述實施形態中係對使2個保持平台21A、21B交替地位於預對準位置PA而檢測軸心偏移之檢查裝置100應用本發明之軸心偏移檢測裝置，但亦可對具有單個或3個以上之保持平台之檢查裝置應用本發明。又，於上述實施形態中係對使預對準位置PA與檢查位置PI離開之檢查裝置100應用本發明，但亦可對使預對準位置PA與檢查位置PI一致、亦即於檢查位置進行軸心偏移檢測及軸心偏移修正之後進行檢查處理之檢查裝置應用本發明。又，於以此方式構成之檢查裝置中，亦可使檢查相機31之一部分亦作為對準相機27而發揮功能。

又，於上述實施形態中，為了進行軸心偏移檢測，以較少之資訊特定出4個特徵部位中之一者，但可基於該經特定之特徵部位之相關資訊，補全伴隨軸心偏移之sin波(參照圖7之(d)欄、圖12、圖16)。即，能夠不使工件W旋轉1周，而導出函數Fz。

以上，根據特定之實施例對發明進行了說明，但該說明並非意圖以限定性之意義進行解釋。若參照發明之說明，則與本發明之其他實施形態同樣地，所揭示之實施形態之各種變形例對於精通該技術者而言自可明瞭。因此，認為隨附之申請專利範圍於不脫離發明之真正之範圍之範圍內包含該變形例或實施形態。

本發明可應用於檢測於繞對稱軸旋轉對稱之外周部週期性地重複而設置有凸部與凹部之工件相對於旋轉部之軸心偏移的所有軸心偏移檢測技術。

Claims (8)

1. 一種軸心偏移檢測裝置，其係檢測具有以繞對稱軸旋轉對稱之形狀週期性地重複設置有凸部與凹部之外周部之工件相對於使上述工件旋轉之旋轉部的軸心偏移者，其特徵在於具備：拍攝部，其拍攝藉由上述旋轉部旋轉之上述工件之外周部之角度Φ(90°≦Φ)之圖像作為檢測對象圖像；邊緣波形導出部，其求出表示上述檢測對象圖像所包含之上述工件之外周部之形狀之邊緣波形；及軸心偏移運算部，其基於藉由上述邊緣波形導出部導出之上述邊緣波形，求出上述工件相對於上述旋轉部之軸心偏移；上述拍攝部拍攝上述工件之外周部之角度Φ(90°≦Φ<360°)之工件部分圖像作為上述檢測對象圖像，上述軸心偏移運算部自上述邊緣波形取得表示上述凸部之位置之位置資訊或表示上述凹部之位置之位置資訊，基於上述位置資訊求出上述工件相對於上述旋轉部之軸心偏移。
2. 如請求項1之軸心偏移檢測裝置，其中，上述拍攝部具有於藉由上述旋轉部使上述工件僅旋轉與上述角度Φ相同之角度θ期間拍攝上述工件部分圖像之拍攝區域，上述邊緣波形導出部基於由上述拍攝區域拍攝之圖像求出上述邊緣波形。
3. 如請求項1之軸心偏移檢測裝置，其中，上述拍攝部係，具有於互不相同之位置對上述工件之外周部進行拍攝之第1拍攝 區域及第2拍攝區域，於上述工件藉由上述旋轉部僅旋轉角度θ(其中，Φ/2≦θ<Φ)之期間，上述第1拍攝區域拍攝上述角度θ之第1工件局部圖像，並且上述第2拍攝區域拍攝上述角度θ之第2工件局部圖像，藉此取得上述工件部分圖像。
4. 如請求項3之軸心偏移檢測裝置，其中，上述角度θ為Φ/2。
5. 如請求項4之軸心偏移檢測裝置，其中，上述拍攝部係上述第1拍攝區域及上述第2拍攝區域直線狀地設置並且自上述旋轉部之旋轉軸於徑向上偏移距離d而配置之線感測器，滿足如下數式中之任一者，即，d=R‧sin(Φ/4)…(式1) d=R‧cos(Φ/4)…(式2)其中，R為上述工件之對稱軸至外周面之距離。
6. 如請求項5之軸心偏移檢測裝置，其中，上述線感測器於利用上述式1求出之距離d短於利用上述式2求出之距離d之情形時，以滿足上述式1之方式配置，另一方面，於利用上述式2求出之距離d短於利用上述式1求出之距離d之情形時，以滿足上述式2之方式配置。
7. 如請求項1至6中任一項之軸心偏移檢測裝置，其中，上述軸心偏移運算部基於連續之3個以上之位置資訊，算出上述工件相對於上述旋轉部之軸心偏移。
8. 一種軸心偏移檢測方法，其特徵在於具備： 第1步驟，其係藉由工件保持部保持具有以繞對稱軸旋轉對稱之形狀週期性地重複設置有凸部與凹部之外周部之工件；第2步驟，其係藉由利用旋轉部使保持上述工件之上述工件保持部旋轉，而使上述工件繞上述旋轉部之旋轉軸旋轉；第3步驟，其係於利用上述旋轉部所進行之上述工件之旋轉中，取得上述工件之外周部之角度Φ(90°≦Φ)之圖像作為檢測對象圖像；第4步驟，其係求出表示上述檢測對象圖像所包含之上述工件之外周部之形狀之邊緣波形；及第5步驟，其係基於上述邊緣波形，算出上述工件相對於上述旋轉部之軸心偏移；上述第2步驟具有如下步驟：使保持上述工件之上述工件保持部旋轉角度Φ(90°≦Φ<360°)；上述第3步驟具有如下步驟：於上述工件之旋轉中，取得上述工件之外周部之角度Φ之工件部分圖像作為上述檢測對象圖像。