WO2004015831A1

WO2004015831A1 - 突起状付着物検出方法及びそれを用いたスパークプラグの製造方法

Info

Publication number: WO2004015831A1
Application number: PCT/JP2002/008075
Authority: WO
Inventors: Masato Ito; Shinichiro Mitsumatsu
Original assignee: Ngk Spark Plug Co., Ltd.
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2004-02-19
Also published as: US7483562B2; CN1650491A; JP2002298123A; JP3566222B2; US20050271263A1; DE60239966D1; EP1553672A4; EP1553672B1; EP1553672A1; CN1650491B

Abstract

本発明の解決すべき課題は、金属部材の接合に起因して突起状付着物が生じた場合にそれを精度高く検出し、ひいては高品質の製品の提供、歩留まり向上等を効果的に達成し得る突起状付着物検出方法及びそれを用いたスパークプラグの製造方法を提供することにある。本発明においては、接合ワーク部材(10)の外面外形線(L2)(被検出ワーク外形線(L2))の周囲に、被検出ワーク外形線(L2)の存在を許容する非許容領域と、該被検出ワーク外形線(L2)の存在を許容しない非許容領域とを接合ワーク部材の基準となる基準ワーク部材の外形線(基準外形線)の形状に基づいて設定し、非許容領域における被検出ワーク外形線(L2)の有無を判断することとなる。具体的には、許容領域と非許容領域の境界となる検出線を、基準外形線に沿う形状として事前に形状登録しておき、その検出線と基準外形線の位置関係に基づいて、被検出ワーク外形線(L2)と対応する検出線(102')を生成する。そして、これら検出線(102')及び被検出ワーク外形線(L2)を同一画像にて対応付け。さらにその画像上においた、検出線(102)上に被検出ワーク外形線(L2)が存在するか否かを判断することとなる。

Description

突起状付着物検出方法及びそれを用いたスパの製造方法

<技術分野 >

本発明は金属部材の接合時において金属部材表面に付着する突起状付着物を検出する方法及びそれを用いたスパークプラグの製造方法に関する。

明

ぐ背景技術〉細

従来、溶接等による金属部材の接合において、いわゆるスパッタとも称される金属片が飛散し、接合される金属部材表面における突起状付着物として付着する現象が発生する場合がある。このような、突起状付着物は、正常な表面形成を阻害し、製品の品質低下の一因となる可能性があるため、接合において金属付着物が発生しない方法、又は製品における突起状付着物の有無を正確に検出する方法の確立が望まれている。

本発明の解決すべき課題は、金属部材の接合に起因して突起状付着物が生じた場合にそれを精度高く検出し、ひいては高品質の製品の提供、歩留まり向上等を効果的に達成し得る突起状付着物検出方法及びそれを用いたスパークプラグの製造方法を提供することにある。

<発明の開示 >

上記のような課題を解決するために本発明は、

複数の金属部材が接合された接合ワーク部材の外面に付着した突起状付着物を検出する突起状付着物検出方法であって、

接合ワーク部材を撮影手段により撮影して撮影画像を生成する撮影工程と、突起状付着物の存在を許容しない非許容領域を含む領域に、撮影画像における接合ワーク部材の外面外形線（以下、「被検出ワーク外形線」ともいう）を対応付け、非許容領域における被検出ワーク外形線の存在の有無を確認する確認工程と、その確認工程において、非許容領域に被検出ワーク外形線の存在が確認された場合に、接合ワーク部材の外面において突起状付着物が存在すると判断する判断工程と、

を含むことを特徴とする突起状付着物検出方法を提供する。

このように、撮影画像における接合ワーク部材の外面外形線と、突起状付着物の存在を許容しない非許容領域を含む領域とを対応付けるようにすれば、その対応付けられた非許容領域に基づいて接合ワーク部材の外面外形線形状が異常であるか否か（即ち、非許容領域内に外面外形線が存在するような、許容されない形状であるか否か）を判断できるようになり、突起状付着物の存在を確認するための指標を定めることができる。なお、この非許容領域は、事前に接合ワーク部材の基準となる基準ワーク部材の外面外形線（基準ワーク外形線）に基づいて設定することができ、これにより非許容領域を精度良く接合ワーク部材の外面外形に対応付けられる。

そして、突起状付着物の存在を確認するにあたっては、確認工程において、非許容領域を含む領域を形成する領域形成線を事前に設定しておき、設定された領域形成線を X軸、 Y軸に移動させて撮影画像における被検出ワーク外形線に対応付け、非許容領域に被検出ワーク外形線が存在するか否かを確認する方法を採用することができる。また具体的には、確認工程において、基準ワーク外形線に基づいて、非許容領域とその非許容領域に隣接して設けられる該基準ワーク外形線の存在を許容する許容領域の境界となる検出線を事前に設定しておき、検出線及び撮影画像における被検出ワーク外形線とを対応付け、検出線上に被検出ワーク外形線が存在するか否かを確認する方法を用いることができる。そして、被検出ワーク外形線と非許容領域との対応付け、さらに被検出ワーク外形線と検出線との対応付けは、接合ワーク部材が撮影された撮影画像上にて行うことができ、それにより迅速にかつ精度の良い対応付けが実現できる。このように非許容領域内 (検出線上）における検出ワーク外形線の存在の有無を確認する方法によって突起状付着物の存在を判断することで、その判断を下すために予め用意するマスタ一データは非許容領域（検出線）を規定するためのデータのみでよく、データの読出し、参照等についても扱うデータ量が少なくなり、高速処理が可能となる。また、接合ワーク部材として接合された複数の金属部材において、部材別に部材別基準点をそれぞれ定め、それら部材別基準点に基づく形で、各々の金属部材毎に検出線の位置決めを行うようにしてもよい。このように部材ごとに部材別基準点を設け、その部材別基準点に基づいて各々の検出線を設定する方法を用いることにより、検出線と各金属部材との位置関係を部材毎に正確に設定することができる。例えば、接合の状態により溶接部に対して略直交する方向に対する寸法が変化して金属部材間の位置関係が多少変化しても（例えば、溶接状態に起因して溶接部の厚み寸法が多少ばらついても）、溶接部を跨いで接合される各々の部材ごとを基準にして検出線が設定されるため、検出線は各部材と対応付けられて精度高く設定されることとなる。それにより、接合ワーク部材の外面に付着する突起状付着物の検出精度を高めることができる。

複数の金属部材が、径の異なる 2つの金属部材を含むようにし、それら 2つの金属部材の少なくとも一方の部材において、被検出ワーク外形線上における径の変化位置を部材別基準点として設定するようにできる。このように、径の変化位置を部材別基準点として定めるようにすれば、取得した撮影画像において、複雑な処理を行わずとも特徴となる径の変化位置を検出しさえすれば良いため、容易に部材別基準点を定められる。そして、容易に部材別基準点が設定されることに起因して検出線の設定も容易となり、被検出ワーク外形線と検出線を撮影画像上にてより迅速にかつ精度高く対応付けることができる。なお、具体的には、径の異なる 2つの金属部材からなる接合ワーク部材の被検出ワーク外形線のうちで、径の大きい金属部材における角状に突出する凸部の頂点を径の変化位置とし、その凸部頂点を部材別基準点として採用することができる。このように角状に突出する凸部の頂点を部材別基準点とすれば、取得した撮影画像において部材別基準点の位置決めを正確に行うことができ、それにより検出線の生成を精度良く行い、ひいては接合ワーク部の外表面に付着する突起状付着物の検出精度をより高められる。ぐ図面の簡単な説明 >

図 1は、金属部材の接合における突起状付着物の発生について概念的に説明する説明図。

図 2は、基準ワーク部材の画像に基づく基準点及び検出線規定点について説明する説明図。

図 3は、第一側検出線規定点に基づく第二側検出線規定点の設定について説明する説明図。

図 4は、図 3の別例について示す図。

図 5は、本発明の突起状付着物検出方法の具体的な流れの一例を示すフローチヤート。

図 6は、接合ワーク部材の撮影画像における検出線の設定について説明する説明図。

図 7は、検出装置を模式的に示す模式図。

図 8は、各角度位置における撮影について概念的に説明する説明図。

図 9は、回転角度の設定について説明する説明図。

図 1 0は、図 7の検出装置の電気的構成の一例について示すブロック図。

図 1 1は、接合ワーク部材の別例について示す図。

図 1 2は、基準点の検出方法例について示す図。

図 1 3は、第一部材基準点の設定方法について示す説明図。

図 1 4は、突起状付着物の検出対象となるスパークプラグの一例を示す縦断面図及びその要部拡大図。

図 1 5は、図 1 4のスパークプラグの溶接工程の一例を示す説明図。

尚、図中の符号、 1は検査装置、 1 0は接合ワーク部材、 1 2は撮影カメラ（撮影手段）、 1^は基準ワーク外形線、 L ₂は被検出ワーク外形線、 1 0 2 , 1 0 2 ' は検出線、 Sは突起状付着物、 S i。は基準ワーク部材の影像中心軸線、 S ₂。は接合ワーク部材の影像中心軸線である。

<発明を実施するための最良の形態〉本発明の実施の形態を図面に示す実施例を参照しつつ説明する。

まず、本発明の概要について述べると、本発明の突起状付着物検出方法は複数の金属部材の接合後において、その複数の金属部材が接合されてなる接合ワーク部材を被付着物検出体として撮影手段により撮影する撮影工程と、その撮影工程により得られた接合ワーク部材の撮影画像上において、当該接合ワーク部材の外面に突起状付着物が存在しているか否かを確認する確認工程を含むものとされる。図 1には、金属部材の接合に関する概念図を示しており、本実施例においては 2 つの金属部材 1 0 a、 1 ◦ bが溶接（例えばレーザ溶接、抵抗溶接又は電子ビーム溶接等）されて接合ワーク部材 1 0が形成されている。そして、本発明に係る方法では、この接合において突起状付着物（いわゆるスパッタ等） Sが接合ヮーク部材 1 0の表面に生じているか否かを検出することとなる。

なお、本実施例においては、各々の金属部材において少なくとも一部に円柱部が形成され、かつそれら円柱部が同軸状となる配置にて接合される接合ワーク部材を突起状付着物の検出対象としている。図 1 ( a )の例では、接合前において、第一金属部材 1 0 aは円柱形状をなし、第二金属部材 1 0 bは径の異なる 2つの円柱部が軸線方向に連続して段状に形成されている。なお、径の小さい円柱部を接合部 1 0 c、大きい円柱部を台座部 1 0 dとし、その接合部 1 0 cの端面と、上記第一金属部材 1 0 aの端面とがそれぞれ接合面とされる形にて互いに接合され、図 1 ( b ) のごとく接合ワーク部材 1 0が形成される。

また、突起状付着物の検出処理としては、事前に設定された接合ワーク部材 1 0の基準となる後述する基準ワーク部材 1 0 0 (図 2参照）の外面外形線 1^ (以下、基準ワーク外形線 1^ともいう）の周囲において定められる、基準ワーク外形線の存在を許容しない（換言すれば、スパッタ等の突起状付着物の存在を許容しない）非許容領域と、同基準ワーク外形線 1^の存在を許容する許容領域とを、図 6のごとく撮影画像における接合ワーク部材 1 0の外面外形線 L ₂ (以下、被検出ワーク外形線 L ₂ともいう）の周囲において、被検出ワーク外形線 L ₂ 上に設定される基準点に基づいて対応付ける。そして、非許容領域内における被検出ワーク外形線 L ₂の有無を確認することとなる。なお、詳細には図 6に示すように、非許容領域と許容領域の境界となる検出線 102' が被検出ワーク外形線 L₂上に設定される基準点に基づいて設定され、その検出線 102，上に被検出ワーク外形線 L ₂が存在するか否かを確認することとなる。以下この設定方法及びそれに基づく突起状付着物の検出方法について具体的に説明する。

非許容領域と許容領域の設定については、まず、図 2のように、許容領域と非許容領域の境界となる検出線 10 2を、基準ワーク外形線 1^に沿う形状として事前に形状登録しておく。そして、検出線 102と基準ワーク外形線 1^の位置関係を反映させる形にて、被検出ワーク外形線 L₂に対応する検出線 1 02' を生成するために、基準ワーク部材 100に基づく検出線 102及び被検出ワーク外形線 L ₂を図 6のように接合ワーク部材が撮影された撮影画像上にて対応付け (撮影画像上にて対応づけられた検出線 1 02が検出線 102，となる）、さらにその対応付けられた撮影画像上において、検出線 102，上に被検出ワーク外形線 L₂が存在するか否かを確認することとなる。

基準ワーク部材 1 00に基づく検出線 1 02の位置設定については以下のごとく行うことができる。まず、図 2のように接合ワーク部材 10の基準となる正常な形状を有するもの（突起状付着物が存在しないもの）として基準ワーク部材 1 00を予め撮影手段により撮影する（具体的には、後述する接合ワーク部材の撮影方法と同様な方法にて撮影される）。そして、その撮影された基準ワーク部材 1 00において各々の部材ごとに基準点（部材別基準点）を設定する。図 2の例を参照すると、第一基準部材 100 aにおいて部材別基準点として第一部材基準点 F が定められており、その第一部材基準点 Fェと対応させた形にて検出線規定点 A, B及び A'、 B' がそれぞれ設定されている。

また、第二基準部材 100 bにおいては部材別基準点として第二部材基準点 G いが定められており、第二部材基準点と対応付けた形にて検出線規定点 C、 D、 Eが、第二部材基準点と対応付けた形にて検出線規定点 C'、 D'、 E' がそれぞれ設定される。なお、このように設定される各検出線規定点は、図 6のような接合ワーク部材 10の撮影画像におけるそれら基準点 Fi、 G_ls G_x' の位置を反映して設定される基準点 F₂、 G₂、 G₂' と対応付けられて、その接合ワーク部材 1 0の外面外形線 L ₂に沿った検出線 1 0 2 ' (図 6参照）を設定するための基準位置となる。

基準ワーク部材 1 0 0における基準点の設定は以下のごとく行うことができる。まず、撮影された基準ワーク部材 1 0 0の画像に基づいて、その撮影画像上での基準ワーク部材 1 0 0の暫定の中心軸線 S （以下、単に中心軸線 S iともいう）を（後述する暫定の影像中心軸線 S iに相当）設定する。具体的には、図 2のように、基準ワーク部材 1 0 0うちの第二金属部材 1 0 0 bの所定区間（図 2では区間 W) の複数位置において測定線（測定線 P。一 P。 · · · Ρ _η— P _n) を設定し、その測定線の方向を幅方向として第二金属部材 1 0 0 bの幅を測定する。具体的には、撮影画像における所定座標方向の測定線が平行に一定間隔で設定される。さらに、それら測定線と基準ワーク外形線 1^の交点（交点 Ρ ₀、 Ρ。 · ■ '交点 Ρ _η、 Ρ _η) が定められ、その交点間を幅とする形にて、その幅の中心となる中心点をそれぞれ設定する。そして、図 1 3に示されるように、それら設定される複数の中心点に基づいて暫定の中心軸線 _{S l}を規定するための直線式を、それら複数の中心点に基づく回帰式（例えば最小二乗法に基づく直線式）により求める。そして、設定された直線式を暫定の中心軸線 S iとするとともに、その暫定の中心軸線 S 1における基準ワーク外形線 1^と交差する点を暫定の第一部材基準点 F！⁵ とすることとなる。具体的には第一金属部材 1 0 0 a側における基準ヮーク外形線 1^との交点を暫定の第一部材基準点としている。

なお、上記暫定の第一部材基準点をそのまま正規の基準点として利用し、暫定の影像中心軸線 S を正規の影像中心軸線として利用してもよいが、以下のように正規の基準点及び正規の影像中心軸線を定めることにより、さらに設定精度を高めることができる。図 1 3において示されるように、上記のように設定される暫定の第一部材基準点から予め設定された寸法だけ図中下側（第二部材側に向かって）にシフトさせた所定区間 Zの複数位置において、第 1金属部材 1 0 0 aの測定線を所定座標方向において平行に複数本設定する。さらに、それら測定線と基準ワーク外形線 1^の交点（交点 R ₀、 R。 ' ■ '交点 R _n、 R _n) が定められ、その交点間を幅とする形にて、その幅の中心となる中心点をそれぞれ設定する。そして、それら設定される複数の中心点に基づいて中心軸線 s _{1 Q} (後述する影像中心軸線 s₁₀に相当）を規定するための直線式を、それら複数の中心点に基づく回帰式（例えば最小二乗法に基づく直線式）により求める。そして、撮影画像上での第一金属部材 1 00 aに対する中心軸線 S i。を図 1 3のごとく設定し、この中心軸線 Si。と基準ワーク外形線 1^との交点を最終的に第一部材基準点ェとして設定することとなる。このように、第一金属部材 100 aの中心軸線 Si。を設けて、第一部材基準点 Fiを設定することで、溶接により第一金属部材 1 00 aが上記中心軸線 S iに対して多少オフセットしたとしても、精度良く第一金属部材 10◦ aに対する部材別基準点が設定されるので、検出線の設定の精度及ぴスパッタの検出の精度を高めることができる。なお、図 1 3においては説明上検出線を省略しているが、図 2と同様の手法により基準点 G₁ に基づいて検出線が定められることとなる。また、図 2は、中心軸線。と暫定の中心軸線 Sェとが一致する例として示している。

また、第二金属部材 1 00 b側においては、基準ワーク外形線 1^上における幅の変化位置を部材別基準点 G として設定する。図 2の例では、基準ヮ一ク外形線 Lェが不連続となる点が幅の変化位置となっており、その不連続点を頂点とする形にて突出部 100 k， 100 kが形成されている。そして、その突出部 10 O k, 100 kの頂点が部材別基準点（第二部材基準点 G_x') となる。なお、図 2の例では、直角形状の突出部が形成されているが、これに限定されず、例えば、図 1 1のように基準ワーク外形線が鈍角となる突出部 10 eが形成される接合ワーク部材 10を対象としてもよい。また、略角状であってもよい。例えば、基準ワーク外形線が曲線状となるよう突出する突出部 10 eに基づいて部材別基準点を定めるようにしてもよい。

なお、突出部における部材別基準点の設定方法としては、図 1 2のように、被検出ワーク外形線 L₂ (基準ワーク外形線でも同様である）の、突出部 1 0 e の頂点を挟んだ両側における直線部 Nい N₂の、又はそれら直線部 Nい N₂の延長線上の交点を部材別基準点（第二部材基準点として定めるようにできる。具体的には、まず、図 1 2 (a) のように、突出部 10 eの基準となる角状形状のテンプレート Tを用意しておく。さらに図 1 2 ( b ) のごとく、被検出ワーク外形線 L ₂におけるそのテンプレート Tの形状に最もマッチする位置を探す。図 1 2 ( b ) においては、 ②の位置においてマッチしており、その適合した位置におけるテンプレート Tの頂点を突出部頂点（即ち、部品別基準点（第二部材基準点として設定する。尚、図 1 2 ( c ) のように、被検出ワーク外形線 L ₂ が曲線となるよう曲面形状にて突出する突出部 1 0 eであっても、又は、図 1 2 ( d ) のように、突出部が良好な表面状態でなくとも（例えばバリ等の突起が突出部 1 0 eの近傍に存在していても）部品別基準点（第二部材基準点を設定することが可能となる。

さらに、図 2のように基準ワーク部材 1 0 0は、自身の中心軸線（図示略：なお、ここでいう自身の中心軸線とは、基準ワーク部材 1 0 0自体の中心軸線であり、投影画像上での中心軸線とは区別している）と平行な仮想平面に投影した場合に、その投影画像上での中心軸線 S i。を（以下、影像中心軸線 S i。ともいう）対称軸とする形にて線対称形状となるものを用いている。当然ながら、図 6のごとく接合ワーク部材 1 0も同様の対称形状となる。そして図 2に示されるような基準ワーク部材 1 0 0において、基準ワーク外形線 1^における影像中心軸線 S i 。に関する一方側を第一側、他方側を第二側とした場合に、互いに対称となる基準点をそれら第一側及び第二側においてそれぞれ設定する（なお、図 2においては図面右側を第一側、反対側を第二側としている。）。そして、第一側における基準点（第一側基準点）に基づいてその第一側の検出線位置を規定する規定点（以下、第一側検出線規定点ともいう）を定め、同様に第二側における基準点（第二側基準点）に基づいて第二側における規定点（第二側検出線規定点）を定めることとなる。

具体的には、第二側基準点と第二側検出線規定点の位置関係が、第一側基準点と第一側検出線規定点の位置関係に対し、影像中心軸線 S i。に関し対称となるように、その第二側検出線規定点をそれら第一側基準点、第二側基準点及び第一側検出線規定点の位置情報に基づいて自動的に設定するようにできる。ここでいう自動的設定とは、人手に基づく入力ではなく、各点の情報に基づいて第二側検出線規定点を自動生成する処理を行うことを意味する。なお、図 3および図 4にはその自動的設定に関する具体的手法例について示している。

図 3は、設定された検出線規定点 A及び対称軸 S _{1 0} (即ち、上述した影像中心軸線 S _{1 Q} ) に基づいて検出線規定点 A ' を設定する例を、図 4は検出線規定点 D 及び対称軸 S i。基づいて検出線規定点 D，を設定する例を示している。図 3は、検出線規定点 Aの対称軸（影像中心軸線 S i。）に関する対称位置に検出線規定点 A ' を設定している。即ち、基準点のように基準点が対称軸線上にある場合には、第一側基準点と第二側基準点の両基準点として機能することとなる。また、図 4においては、検出線規定点 D及び第二部材基準点 (第一側基準点）の対称軸（影像中心軸線 S _{1 ()} ) に関する対称位置 (破線部）を定め、その対称位置と第二部材基準点 (第二側基準点）の位置関係に基づいて検出線規定点 Dの対称位置 D " の補正を行い、検出線規定点 D ' を設定する形となる。これによれば、第二部材基準点 (第一側基準点）と第二部材基準点 (第二側基準点）の対称軸 S i。に関する対称関係において誤差が生じても、第二部材基準点の位置に基づいて正確に検出線規定点 D ' を自動設定することができる。そして、上記のような方法を用いることにより、検出線規定点 A〜Eに基づいて検出線規定点 Α ' ~ Ε ' を自動的に定めることができ、検出線規定点を設定するための労力を大幅に軽減することができる。

なお、上記説明においては対称軸を影像中心軸線 S i。としたが、第一金属部材 1 0 0 a及び第二金属部材 1 0 0 bにおいて各々別々の対称軸を設定し、上記のような基準点の設定を行うようにしてもよい。即ち、第一基準部材 1 0 0 aにおいては、影像中心軸線 S i。を対称軸として定め、一方の第二基準部材 1 0 0 においては暫定の影像中心軸線 S 1を対称軸として定めるようにしてもよい。

そして、各検出線規定点 A〜E及び Α ' 〜Ε ' の基準ワーク外形線に対する相対位置を規定するデータ（相対位置データ）が予め記憶手段に記憶されることとなる。この相対位置データは、具体的には基準ワーク部材 1 0 0の部材別基準点と各々の検出線規定点との座標関係を定めた相対座標データを記憶するようにできる。例えば、第一部材基準点と対応する検出線規定点 Aの相対座標データとしては、当該画像平面を XY平面とした場合の第一部材基準点 F iを基点とする検出線規定点 Aの X座標値、 Y座標値をそれぞれ記憶するようにできる。このようにすれば、被検出ワーク部材 1 0において第一部材基準点エと対応して基準点 F 2が定められた場合に、その相対座標データにより基準点 F₂を基点とする形にて検出線規定点 Aを定めることができる。なお、第二部材基準点と対応させて検出線規定点 C、 D、 Eの相対位置データを定める場合、第二部材基準点と対応させて検出線規定点 C'、 D'、 E' を定める場合においても同様とできる。

このように基準点（第一部材基準点 Fい第二部材基準点 Gい G ) に基づいて規定された各検出線規定点 A〜E及び Α' 〜Ε' に関するデータは確認工程において読出し可能となるように図 10における記憶装置 1 25において検出線規定点データ 1 25 aとして記憶されることとなる。そして、この検出線規定点データ 1 2 5 aを用いることにより、例えば、基準ワーク外形線 1^における基準点 F iと対応する基準点 F ₂が被検出ヮ一ク外形線 L ₂において決定すれば、その基準点 F₂と対応させて検出線規定点 A、 A'、 B、 B' を定めることができ、同様に基準点 Gi、と対応する基準点 G₂、 G₂' が判明すれば、対応して検出線規定点 C、 C'、 D、 D'、 E、 E，がその取得した画像上において定められることとなる。

次に、突起状付着物検出方法の具体的な流れについて説明する。

まず、図 10を参照して装置構成について説明する。図 10は本発明に係る検出方法に用いる検査装置 1 (図 7参照）の電気的構成例に関するブロック図を示している。検査装置 1は、図示しないフレーム上に支持された、撮影手段として機能する撮影カメラ 1 2と、これに接続される解析部 1 10とを含む形にて構成される。解析部 1 10は、 I/Oポート 1 1 1とこれに接続される C PU 1 1 2、 ROMl 1 3、 RAMI 14等からなるマイクロプロセッサにより構成できる。なお、 CPU 1 1 2は、 ROMl 1 3に格納される画像解析プログラム 1 1 3 a に基づいて、後述するフローチャートに基づく処理（図 5) を実行する手段としての機能を果たす。また、撮影カメラ 1 2は、例えば二次元 CCDセンサ 1 1 5 を画像検出部とし、センサコントローラ 1 1 6を有して成る CCDカメラとして構成されており、図 7のごとく接合ワーク部材 1 0の中心軸線 S₂' に対する直交方向を撮影方向とするよう配置される。

図 5には検出処理の流れの一例についてのフローチャートを示しており、この検出処理は図 10にて示される画像解析プログラム 1 1 3 aに基づき C PU 1 1 2が主体となって実行される。まず、当該検出処理が開始されると、図 7のように検査装置 1のワーク保持部 22において、接合ワーク部材 10をチャック部 2 0にて狭圧保持することにより固定する（S 100)。なお、ワーク保持部 22は、接合ワーク部材 1 0の中心軸線 S ₂' を回転軸線とする形にて回転可能に構成される。また、撮影手段としての撮影カメラ 1 2がその回転軸線方向と直交する向きを撮影方向とするよう配置される。さらに、撮影カメラ 1 2と、接合ワーク部材 10を挟んで対向する状態にて照明手段たる照明装置 14が設けられ、接合ヮ一ク部材 10の背後から光源 14 aによる照射光が撮影カメラ 1 2に向かって照射される。

次いで、撮影カメラ 1 2により接合ワーク部材 1 0を撮影し、撮影画像を取得する（S 1 10)。なお、撮影においては接合部 10 cをその画像内に含むように撮影画像を取得することとなる。そして、その撮影画像上における接合ワーク部材 10の外面外形線 L₂ (被検出ワーク外形線 L₂) 上の、基準ワーク部材 100 にて定められる基準点 Fい G_1; と対応する位置に F₂， G₂, G₂' を基準点として定めることとなる（S 1 20)。なお、第一金属部材 10 aにおける部材別基準点 F 2の設定については、第一基準部材 100 aにおいて部材別基準点 F iを定める場合と同様の手法を撮影画像に施して暫定の影像中心軸線 S ₂及び影像中心軸線 S ₂。を設定し、影像中心軸線 S ₂。と被検出ワーク外形線 L ₂の交点を求めることにより行うことができる（なお、手法については図 1 3のごとく行うことができるが、図 6においては暫定の影像中心軸線 S ₂と影像中心軸線 S ₂。とが一致する例を示している）。また、第二金属部材 10 bにおける部材別基準点 G₂, G₂，についても、第二基準部材 100 bにおける第二部材基準点

の設定手法と同様に、図 1 2のような手法にて行うことができる。そして、撮影画像において図 6のごとく基準点を設定し、それら基準点に基づいて検出線規定点を定めることとなる（S 1 30)。なお、各検出線規定点の位置決めについては、検出線規定点データ 1 25 aとして記憶される相対座標データを用いて行うことができる。さらに、位置決めされた検出線規定点 A〜E及び A ' 〜E，に基づいて、 E点〜 E' 点間において検出線 102' を設定することとなる（S 140)。さらには、その設定される検出線 102，上において被検出ヮーク外形線 L₂が存在するか否かを確認するとともに存在しない場合には、その検出対象たる接合ワーク部材 10の外面において突起状付着物が存在しないという判断を下す。逆に、検出線 102' 上において被検出ワーク外形線 L₂が存在する場合には、接合ワーク部材 10の外面において突起状付着物が存在すると判断することとなる（S 1 50)。そして、画像処理（S 1 50)が終了した場合には、 S 1 60に進むとともに検査すべき角度範囲がすべて完了したか否かを判断し、完了していなければ、 S 1 70に進み、接合ワーク部材 1 0を所定角度回転させて新たな撮影画像を取得し、さらに S 1 1 0〜S 1 50までの処理を繰り返すこととなる。

図 8は、接合ワーク部材 10の複数の回転変位状態を示し、各回転変位状態と対応する撮影画像をそれぞれ示している。なお図 8では、撮影する全角度範囲を 1 80° とし、 45° 毎に接合ワーク部材 10を、中心軸線 S ₂' (図 7) を回転軸線とする形にて回転させ、各々の角度位置において撮影画像を取得している。図 8 (a) 〜（e) には、各角度位置にて取得した画像例を示しているが、それら各々の角度位置において取得した撮影画像に対して、図 6と同様の手法にて画像処理を施して突起状付着物の検出を行うこととなる。なお、回転する角度間隔は、対象とする接合ワーク部材の径のサイズ、或いは突起状付着物の許容すべき高さ（後述する許容高さ HI)、検出精度に応じて任意に設定することができるが、角度間隔を大きくしすぎると、突起状付着物 Sの検出漏れの可能性が増加するが処理を高速に行える。また、角度間隔を小さくすると、計測回数が増加するが、検出が高精度に行えて検出漏れを極めて小さくできる。

なお、上述した検出処理を行う前に、基準ワーク外形線 1^からの突起状付着物 Sの存在が許容される高さ (許容高さ t^)を予め定めるようにする。なお、基準ワーク外形線と検出線 102との距離を Lとした場合に、それら許容高さ H Iと距離 Lの関係が、 0. S

9を満たすように設定することができる。この、 LZt^が 0. 3未満であると、異常状態の検出が過剰となる可能性がある。また、 0. 9を超えると、計測回数を多数とせねばならず処理の遅延の要因となる。

また、上記のごとく許容高さをとし、接合ワーク部材における検出すべき位置の径を Rとした場合に、設定される回転角度 Θは以下の式を満たすように調整することができる。

[数 1] θ≥2 cos ^x

R ただし 0< θく 180°

上記式を満たさないように回転角度 Θを大きくすると、撮影画像において突起状付着物が現れなくなる可能性がある。なお、図 9には、突起状付着物 Sが撮影画像上に現れなくなる可能性のある角度範囲の境界を 0₂としている。さらには、以下の式を満たすように回転角度 0を調整することが望ましい。

[数 2]

d≤0. 1

R (1— cos0) H2

ただし d:

Hi Hi

0 < 0 < 1 80°

なお、数 2にて示される式においては、撮影画像にて検出される突起状付着物 Sの高さと、実際の突起状付着物 Sとの高さの差 H ₂が 1 0 %以内となるように Θが設定されている。なお、図 9において、 H

O . 1である場合、回転角度 øは、 e ^ S iとなる。以下のごとく調整すると、計測を高精度に行いつつも計測回数を少なくできる。

なお、上記した突起状付着物検出方法は、スパークプラグにおける突起状付着物検出方法に適用でき、スパークブラグの製造方法の一工程として適用することができる。具体的には、.例えばスパークプラグの中心電極における貴金属チップと電極母材とを溶接する（例えば、レーザ溶接する）溶接工程後において、上記突起状付着物検出方法を用いて中心電極表面における突起状付着物の有無を検出する突起状付着物検出工程を設けるようにすることができる。以下、スパークプラグ及びその溶接工程について一例を挙げつつ説明する。

図 1 4に示すスパークプラグ 2 0 0は、筒状の主体金具 3 1、先端部 3 2 aが突出するようにその主体金具 3 1の内側に嵌め込まれた絶縁体 3 2、先端に形成された貴金属発火部（以下、単に発火部ともいう） 3 3を突出させた状態で絶縁体 3 2の内側に設けられた中心電極 3 4、及び主体金具 3 1に一端が溶接等により結合されるとともに他端側が側方に曲げ返されて、その側面が中心電極 3の先端部と対向するように配置された接地電極 3 5等を備えている。また、接地電極には上記発火部に対向する貴金属発火部（以下、単に発火部ともいう） 3 6が形成されており、それら発火部 3 3と、対向する発火部 3 6との間の隙間が火花放電ギヤップ gとされている。

中心電極 3 4及び接地電極 3 5のチップ被固着面形成部位を含む電極母材は、 N i又は F eを主成分とする耐熱合金にて構成されている。

一方、上記発火部 3 3及び対向する発火部 3 6は、 I r、 P t及び R hのいずれかを主成分とする貴金属を主体に構成されている。これらの貴金属の使用により、中心電極の温度が上昇しやすい環境下においても、発火部の耐消耗性を良好なものとすることができる。また、上記のような耐熱合金を母材とする中心電極 3 4及び接地電極 3 5に対する溶接性も良好である。例えば P tをベースにした貴金属を使用する場合には、 P t単体の他、 P t— N i合金（例えば P t— 1〜 30質量％N i合金）、 P t一 I r合金（例えば P t— 1〜20質量。/。 I r合金）、 P t— I r— N i合金等を好適に使用できる。また、 I rを主成分とするものとしては、 I r _Ru合金（例えば I r— 1〜30質量⁰ /₀Ru合金）、 I r一 P t合金（例えば I r一 1〜： L 0質量％ P t合金）、 I r一 R h合金（例えば I r一 5〜 25質量％ 11合金）、 I r一 R h _N i合金（例えば、 I r— 1〜40質量％R h-O. 5〜 8質量％N i合金）等を使用できる。

中心電極 34は、図 1 5 (a) に示すように、先端側が円錐台状のテーパ面 3

4 tにより縮径されるとともに、その先端面 34 sに上記発火部 33を構成する合金組成からなる円板状の貴金属チップ 3 3' を重ね合わせる。さらに 1 5 (b) に示すように、その接合面外縁部に沿ってレーザービーム L Bを照射することにより全周レーザー溶接部（以下、単に溶接部ともいう） 202を形成して貴金属チップ 33 ' を固着することにより発火部 33が形成される。（これにより、前述の接合ワーク部材 1 0となる）また、対向する発火部 36は、発火部 33に対応する位置において接地電極 35に貴金属チップを位置合わせし、その外縁部に沿つて同様に溶接部を形成してこれを固着することにより形成される。ただし、中心電極 34側の発火部 33を I r系金属にて構成し、接地電極 35側の発火部 3 6を P t系金属にて構成する場合、後者を抵抗溶接接合にて形成することも可能である。上記で用いられる貴金属チップは、例えば直径 Dが 0. 4〜1. 2mm、厚さ Hが 0. 5~1. 5mmのものを使用する。

そして、上記のような溶接工程を行った後に、前述した突起状付着物の検出方法を用いた検出工程を行うとともに、その検出結果を用い、接合後において中心電極表面に突起状付着物が生じていた場合にはその部材を除去する除去工程を後処理工程として行うようにすれば、結果として高品質なスパークプラグの製造に寄与することとなる。このとき、電極母材が図 6における第二金属部材 10 bに、貴金属チップ（貴金属発火部）が図 6における第一金属部材 10 aとなる。なお、後処理工程としては、除去工程に限定されず、例えば、突起状付着物の発生が確認された部材に対して更なる検査を行う再検査工程、或いは、その突起状付着物の発生が確認された部材に対し、望まれる製品仕様を満たすよう再加工を行う再加工工程、その他当業者が推測し得る様々な後処理工程を行うことができる。また、後処理工程としては、検出結果に基づいて製品データを生成する製品データ生成工程を用いてもよい。製品データ生成工程は、例えば、突起状付着物の検出結果に基づいてその製品が不良製品であるという情報が得られた場合に、当該製品における不良に関する情報（不良の有無に関する情報、不良の種別に関する情報等)' と、当該製品に関する製品基礎情報（品番、検査日、ロット番号等のデータ）と関連付けてデータベースに記憶する方法を採ることができる。これにより、正常製品と不良製品を精度高く区別した上での統計的管理が可能となる。

<産業上の利用可能性 >

なお、本実施例においては、図 6に示される方法等を用いて接合ワーク部材への基準点の設定を行ったが、撮影工程にて取得した撮影画像上の接合ワーク部材において、基準点の設定を行う際に、基準点の設定ができず（例えば、図 6のような方法を用いても基準点の検出が行えず）、所定時間が経過しても基準点の設定ができない場合には、基準点となるべき位置に突起状付着物（スパッタ等）が付着しているものとみなすことができる。即ち、基準点の設定に要する時間に基づいて、その基準点を含む位置、又はその基準点の近傍において突起状付着物が生じているか否かを判断する工程を用いるようにしてもよいのである。このような工程を用いることにより、例えば図 5の S 1 2 0において基準点が設定されなかつた場合には、その時点で突起状付着物が生じていると判断できるため、検出線の設定等を行わずとも迅速に突起状付着物を検出することも可能である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にもおよび、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 複数の金属部材が接合された接合ワーク部材の外面に付着した突起状付着物を検出する突起状付着物検出方法であって、

前記接合ワーク部材を撮影手段により撮影して撮影画像を生成する撮影工程と、前記突起状付着物の存在を許容しない非許容領域を含む領域に、前記撮影画像における前記接合ワーク部材の外面外形線（以下、「被検出ワーク外形線」ともいう）を対応付け、前記非許容領域における前記被検出ワーク外形線の存在の有無を確認する確認工程と、

その確認工程において、前記非許容領域に前記被検出ワーク外形線の存在が確認された場合に、前記接合ワーク部材の外面において突起状付着物が存在すると判断する判断工程と、

を含むことを特徴とする突起状付着物検出方法。

2 . 前記確認工程において、前記被検出ワーク外形線と、前記非許容領域を含む領域とを前記撮影画像において対応付け、さらにその対応付けられた撮影画像上において、前記非許容領域における前記被検出ワーク外形線の存在の有無を確認する請求の範囲第 1項に記載の突起状付着物検出方法。

3 . 前記非許容領域は、事前に前記接合ワーク部材の基準となる基準ヮーク部材の外面外形線（以下、「基準ワーク外形線」ともいう）に基づいて設定される請求の範囲第 1項に記載の突起状付着物検出方法。

4 . 前記確認工程において、前記基準ワーク外形線に基づいて、前記非許容領域とその非許容領域に隣接して設けられる該基準ワーク外形線の存在を許容する許容領域の境界となる検出線を事前に設定しておき、前記検出線及び前記撮影画像における被検出ワーク外形線とを対応付け、前記検出線上に前記被検出ヮーク外形線が存在するか否かを確認する請求の範囲第 3項に記載の突起状付着物検出方法。

5 . 前記確認工程において、前記被検出ワーク外形線と、前記検出線とを前記撮影画像において対応付け、さらにその対応付けられた撮影画像上において、前記検出線上に前記被検出ワーク外形線が存在するか否かを確認する請求の範囲第 4項に記載の突起状付着物検出方法。

6 . 前記被検出ワーク外形線上における所定位置に、その被検出ワーク外形線に対応する前記検出線の位置決め基準となる基準点を設定し、その基準点に基づいて前記被検出ワーク外形線に対する前記検出線の位置決めを行う請求の範囲第 4項又は第 5項に記載の突起状付着物検出方法。

7 . 前記接合ワーク部材の要素として接合される前記複数の金属部材において、部材別に部材別基準点をそれぞれ定め、それら部材別基準点に基づく形で、各々の金属部材毎に前記検出線の位置決めを行う請求の範囲第 4項又は第 5項に記載の突起状付着物検出方法。

8 . 前記複数の金属部材は、径の異なる 2つの金属部材を含み、それら 2 つの金属部材の少なくとも一方の部材において、前記被検出ワーク外形線上における径の変化位置を前記部材別基準点として設定する請求の範囲第 7項に記載の突起状付着物検出方法。

9 . 前記接合ワーク部材は軸状に形成されてなり、その中心軸線と平行な仮想平面に対して投影したときに、その正射影像での前記被検出ワーク外形線が、当該正射影像上での接合ワーク部材の中心軸線（以下、「影像中心軸線」ともいう）に対して線対称形状となる請求の範囲第 4項ないし第 8項のいずれか 1項に記載の突起状付着物検出方法。

1 0 . 前記線対称形状とされる前記被検出ワーク外形線の前記影像中心軸線に関する一方側を第一側、他方側を第二側とした場合に、互いに対称となる基準点をそれら第一側及び第二側においてそれぞれ設定するとともに、前記第一側における基準点（以下、第一側基準点ともいう）に基づいてその第一側の検出線位置を規定する規定点（以下、第一側検出線規定点ともいう）を定め、

さらに、前記第一側基準点と前記第一側検出線規定点の位置関係と、前記第二側基準点と該第二側基準点に基づく形で前記第二側における検出線を規定する規定点（以下、第二側検出線規定点ともいう）の位置関係とが前記中心軸線に関し対称となるように、前記第二側検出線規定点をそれら第一側基準点、第二側基準点及び第一側検出線規定点に基づいて自動的に定める請求の範囲第 9項に記載の突起状付着物検出方法。

1 1 . 前記撮影工程は、前記中心軸線を回転軸線として前記接合ワーク部材を所定角度毎に回転するとともに、各々の角度において前記接合ワーク部材の前記撮影画像を生成し、その生成される各々の撮影画像に基づいて前記確認工程を行う請求の範囲第 9項又は第 1 0項に記載の突起状付着物検出方法。

1 2 . 前記基準ワーク外形線上における、前記突起状付着物の存在が許容される高さ (以下、許容高さともいう）が予め定められる一方、前記基準ワーク外形線と前記検出線との距離を Lとした場合に、それら許容高さ H iと距離 Lの関係が、 0 . S L ZH i ^ O . 9を満たすよう設定される請求の範囲第 1項ないし第 1 1項のいずれか 1項に記載の突起状付着物検出方法。

1 3 . 前記接合ワーク部材は、前記複数の金属部材がレーザ溶接又は抵抗溶接により接合されてなる請求の範囲第 1項ないし第 1 2項のいずれか 1項に記載の突起状付着物検出方法。

1 4 . 請求の範囲第 1項ないし第 1 3項のいずれか 1項に記載の突起状付着物検出方法を用いて突起状付着物の検出を行う突起状付着物検出工程と、その突起状付着物検出工程により得られた検出結果に基づいて後処理を行う後処理工程とを含むことを特徴とするスパークブラグの製造方法。