JP2012039350A - 撮像装置及び撮像装置の撮像方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転中のワークWにおける形状部分(W1)に同期した間隔で出力されるワークパルスPWをトリガーとして、基準パルスPAを基準にした撮像タイミングで撮像し、この撮像タイミングから基準パルスPAが、ワークパルスPW間のパルス数NPだけ出力される毎に、基準パルスPAを基準にした撮像タイミングで撮像するようにした。
【選択図】図1
Description
しかしながら、上記特許文献2の構成は、引用文献1に比して回転させれば多数の検査箇所を撮像できるメリットがあるものの、ワークをステップ送りして所定の回転角度で停止させるため、ワークを精度良く停止させるための構造及び制御が必要になってしまう。また、撮像毎に停止させるため、全ての撮像が終了するまでに時間を要してしまう。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ワークを回転させるモーターと、ワークに周期的に繰り返されて形成された部分の撮像タイミングとの同期をとり、無停止撮影を実現できる撮像装置及び撮像装置の撮像方法を提供することを目的とする。
図1は、本発明の一実施形態に係る外観検査用の撮像装置を示す図である。
この撮像装置10は、ワーク(本構成では歯車)Wの製造工程に配置され、この製造工程で製造されたワークWをカメラ(撮像部)11で撮像し、外観検査に適した撮像画像を得る装置である。ここで、ワークWの製造工程は、図2に示すように、ワークWの加工工程(歯車の歯切り等)→研削行程→洗浄工程→検査工程と続き、最終工程である検査工程にてこの撮像装置10が使用される。
より具体的には、ワークWは研削行程の後に、作業者が段取り替えして洗浄工程に移行し、洗浄工程を経た後、エアブローにより洗浄液が落とされ、洗浄工程の段取り状態のまま、撮像装置での撮像処理を含む検査工程に移行するようになっている。つまり、洗浄工程と検査工程は同じ段取り状態(セッティング)で実施され、時間の短縮化を図っている。
ホルダ部21は、モーター22の回転軸22Aと連結され、回転軸22Aと同速で回転することにより、ワークWを回転させる。このホルダ部21は、ワークWを軸方向に貫通する貫通孔に通される軸部21Aと、ワークWを軸部21Aと同軸でクランプする公知のクランプ機構(不図示)とを有し、この軸部21AがワークWとキーK(図3参照)で結合される。これにより、軸部21AとワークWとが一体に回転するようにキー結合される。
ここで、本構成のワークWは、自動車のトランスミッションに使用される歯車であり、この種の歯車にはキー溝が設けられており、このキー溝を利用してホルダ部21に固定している。
図3は、このワーク検出用治具41を周辺構成と共に示す図である。
ワーク検出用治具41は、ホルダ部21に取り付けられるワークWを模した板部材であり、ワーク検出用治具41に周期的に繰り返されて形成された疑似歯部(疑似形状部)41Aを近接センサ42で検出可能にする形状を有している。
より具体的には、このワーク検出用治具41は、軸部21Aの回転中心O1を中心として軸部21Aから拡径する拡径部品であって、ワークWの歯部W1のピッチと同じ角度間隔で径方向外側に突出する凸部で形成された疑似歯部(被検出部)41Aを有する薄板形状に形成されており、言い換えれば、このワーク検出用治具41は、ワークWの側断面形状と相似形の断面形状を有する平歯車形状に形成されている。
また、ワーク検出用治具41の疑似歯部41AとワークWの歯部W1とは、軸部21Aの回転中心O1に対して同じ角度間隔で配置されている。本構成では、図3に示すように、ワーク検出用治具41と歯車Wとを共通のキーKで結合することにより、ワーク検出用治具41の疑似歯部41Aと歯車Wの歯部W1とを同一位相に揃えている。
また、図示のように、このワーク検出用治具41は薄板部材で形成されるため、このワーク検出用治具41をホルダ部21におけるワークWが装着されない基端側領域を利用して容易に配置することができる。
エンコーダ23は、モーター22の回転軸22Aに配置され、この回転軸22Aの回転速度に応じた周波数の基準パルスPAを出力する。本構成では、モーター22が一定の回転速度で駆動されるため、エンコーダ23は、一定の周波数の基準パルスPAを出力する。
このエンコーダ23には、同じ時間内に、ワークWの歯部W1の位置で出力されるワークパルスPWよりも10〜100倍のパルス数を出力するエンコーダが用いられており、つまり、ワークWの歯部W1の1ピッチ当たりの回転角度で10〜100個のパルス(例えば、16パルス)を出力する分解能とされている。このエンコーダ23には、ロータリーエンコーダが使用される。
なお、モーター駆動部24は、モーター制御機能付きのPLC(Programmable Logic Controller)で構成されているが、これに限らず、情報処理装置50に内蔵されていてもよい。
このモーター駆動部24には、表示機能付き操作装置60が接続され、この操作装置60が具備する操作盤が操作されることによって、作業者からの操作指示がモーター駆動部24に入力され、その操作指示に従ってモーター駆動部24や情報処理装置50が各種処理を行う。また、表示機能付き操作装置60は、モーター駆動部24を介して入力した各種情報を表示する表示機を備えている。
図1に示すように、ワークパルスPWは、情報処理装置50内のパルス中心検出回路51に入力され、このパルス中心検出回路51によってワークパルスPWの中心(パルス幅中心に相当)を示す中心データSPが生成され、情報処理装置50内のパルス計数部52と撮像制御部53とに入力される。
パルス計数部52は、連続するワークパルスPWの中心間で基準パルスPAのパルス数N1(基準パルス数NPと言う)を計数することにより、ワークパルスPW間の基準パルス数NPを取得し、撮像制御部53に通知する。
この撮像制御部53には、ワーク撮像用のカメラ11が配線接続され、カメラ11に撮像指示を送るとともに、カメラ11で撮像された画像データを取得する。
なお、図中、符号54は、撮像データ、基準パルス数NP、ワークWの歯数(形状部分の数)等のワーク情報等を記憶する記憶部である。この記憶部54には、磁気記録媒体、光記録媒体、半導体記録媒体等のコンピューターが読み取り可能な記録媒体が適用される。
具体的には、図1に示すように、歯面(歯部W1の表面全体)を撮影するための歯面撮影用カメラ(第1撮像部)11Aと、歯先(歯部W1の先端)を撮影するための歯先撮影用カメラ(第2撮像部)11Bと、歯部W1の端面を撮影するための端面撮影カメラ(第3撮像部)11Cとを備えている。
なお、これらカメラ11には、静止画撮像用のデジタルカメラが用いられ、回転中のワークWを撮像しても撮影画像がぶれないシャッター速度性能、外観検査に十分な画素数、各部の撮影に好適なレンズを具備している。このうち、歯面撮影用カメラ11Aにはいわゆるエリアカメラ(エリアセンサカメラとも称する)が使用され、歯先撮影用カメラ11B及び端面撮影カメラ11Cには、いわゆるラインカメラ(ラインセンサカメラとも称する)が使用されている。
まず、撮像装置10は、モーター駆動部24によりモーター22の回転駆動を開始する(ステップS1:回転工程の開始)。この場合、モーター22は予め設定された一定の回転速度で回転するように制御される。
モーター22が回転駆動されると、エンコーダ23から基準パルスPAが出力されるとともに、近接センサ42からワークパルスPWが出力される(ワークパルス出力工程)。
この場合、撮像制御部53は、まず、ワークパルスPWを撮像開始のトリガー(開始トリガー)として、基準パルスPAを基準にした撮像タイミングを検出し、この撮像タイミングで撮像トリガー信号を歯面撮影用カメラ11Aに出力することによって、歯面撮影用カメラ11Aで撮像させる。
この場合、撮像制御部53は、撮像回数を計数し、撮像回数がワークWの歯数と一致するか否かを判定し、一致しない場合(ステップS5:NO)、ステップS4の撮像処理を再び行い、撮像回数がワークWの歯数と一致すると(ステップS5:YES)、モーター22の回転を停止させ(ステップS6)、撮像処理を終了する。
つまり、2回目以降の撮像は、エンコーダ23からの基準パルスPAを基準にして撮像トリガー信号を歯面撮影用カメラ11Aに出力し、これによって、精度良く一定の間隔で撮像することができる。なお、本実施形態では、1回目の撮像については、基準パルスPAから撮像タイミングを特定していないが、本発明はこの態様に限らず、1回目の撮像についても、基準パルスPAから撮像タイミングを特定してもよい。
なお、各歯部W1の撮影位置の微調整は、歯面撮影用カメラ11Aの位置の微調整、或いは、撮像トリガー信号の出力タイミングを微少時間だけ補正することによって可能である。
この欠陥検出には、歯面の表面の欠陥(例えば、黒皮残りや傷)を、「予め撮像された歯面の良品の表面画像」や「今回撮像された隣の表面画像」との比較で探索する方法が適用される。これによって、ワークWの外観検査が行われる。
これにより、ワークWを回転させるモーター22と、ワークWに周期的に繰り返されて形成された部分の撮像タイミングとの同期をとることができ、無停止撮影を実現できる。従って、外観検査用の撮像に要する時間を短縮化できる。
しかも、この構成では、ワークWを構成する歯車部品の種類が多い場合でも、同じ歯数のワークWであれば、ワーク検出用治具41を共用でき、また、歯数が違うワークWであれば、ワーク検出用治具41を取り替えることによって容易に対応することができる。
さらに、本構成では、ワークパルスPWのパルス幅中心を検出するパルス中心検出回路51を備え、撮像制御部53がパルス中心検出回路51で検出されたパルス幅中心に対応する撮像タイミングで撮像する制御を行うので、より高精度に同期をとることができる。
また、上述の実施形態では、ワークWに歯車を用いる場合を例に説明したが、これに限らず、羽根車(タービンホイール)、スクリュー等の歯車以外の部品でもよい。要は、歯や羽根(翼)等の凸部や、内側に凹む凹部といった形状部分が周期的に繰り返された形成されたワークWの撮像装置に本発明を広く適用することが可能である。
11 カメラ(撮像部)
20 ワーク回転機構
21 ホルダ部
22 モーター
23 エンコーダ
30 撮像機構
40 パルス出力機構
41 ワーク検出用治具(回転体)
41A 疑似歯部(被検出部)
50 情報処理装置
51 パルス中心検出回路
52 パルス計数部
53 撮像制御部
PA 基準パルス
PW ワークパルス
W ワーク
W1 歯部(形状部分)
Claims (4)
- 凸部や凹部の形状部分が周期的に繰り返されて形成されたワークを回転させ、当該ワークの形状部分を撮像する撮像装置において、
前記ワークを一定の回転速度で回転させるモーターと、このモーターの回転軸に配置され、基準パルスを一定の間隔で出力するエンコーダとを備えるワーク回転機構と、
回転中の前記ワークに対し、前記基準パルスを基準にした撮像タイミングで撮像する撮像制御部と、
回転中の前記ワークにおける前記形状部分に同期した間隔でワークパルスを出力するワークパルス出力機構と、
前記ワークパルス間の間隔を、前記基準パルスで計数して前記間隔に対応するパルス数を得るパルス計数部とを備え、
前記撮像制御部は、前記ワークパルスをトリガーとして、前記基準パルスを基準にした撮像タイミングで撮像し、この撮像タイミングから前記基準パルスが前記パルス数だけ出力される毎に、前記基準パルスを基準にした撮像タイミングで撮像することを特徴とする撮像装置。 - 前記ワークパルス出力機構は、前記ワークと一体に回転し、回転中心に対して前記ワークの形状部分と同じ角度間隔で被検出部を有する回転体と、この回転体の被検出部を検出する毎に、前記ワークパルスを出力する近接センサとを備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記ワークパルスのパルス幅中心を検出するパルス中心検出回路を備え、
前記撮影制御部は、前記パルス中心検出回路で検出されたパルス幅中心に対応する撮像タイミングで撮像することを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。 - 凸部や凹部の形状部分が周期的に繰り返されて形成されたワークを回転させ、当該ワークの形状部分を撮像する撮像装置の撮像方法において、
モーターによって前記ワークを一定の回転速度で回転し、前記モーターの回転軸に配置されたエンコーダから基準パルスを一体の間隔で出力する回転行程と、
回転中の前記ワークにおける前記形状部分に同期した間隔でワークパルスを出力するワークパルス出力行程と、
前記ワークパルス間の間隔を、前記基準パルスで計数して前記間隔に対応するパルス数を得るパルス計数行程と、
前記ワークパルスをトリガーとして、前記基準パルスを基準にした撮像タイミングで撮像し、この撮像タイミングから前記基準パルスが前記パルス数だけ出力される毎に、前記基準パルスを基準にした撮像タイミングで撮像する撮像工程とを有することを特徴とする撮像装置の撮像方法。
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