JP4260705B2 - 金属リングの側縁検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用無段変速機（ＣＶＴ）等のベルトに使用される無端状の金属リングについて、その側縁に生じた擦り痕や打痕等を検査する方法に関する。

従来より、自動車等の無段変速機の動力伝達のために、複数の金属リングを積層して積層リングを形成し、該積層リングを所定形状のエレメントに組み付けて保持した無段変速機用ベルトが用いられている。前記金属リングは、製造工程や搬送工程、積層工程などでその側縁に擦り痕や打痕等が生じることがあるが、基準外の擦り痕や打痕があるものは使用することができない。

そこで、前記金属リングの側縁を検査するために、金属リングの側縁に光を当ててその側縁をカメラで撮像し、その画像によって金属リングの擦り痕や打痕等を検出する検査装置が提案されている。前記検査装置は、カメラで撮像された画像の形状が金属リング側縁の断面形状によって異なることを利用し、金属リングの擦り痕や打痕等の判断を行っている（特許文献１参照）。ところが、金属リングの側縁に対する光の当て方によっては、前記金属リングの擦り痕や打痕等を検出できる範囲が異なり、また検出される擦り痕や打痕等の種類も異なってくる。

例えば、金属リングの側縁の上方に、該金属リングの側縁に対して所定の俯角で設けられた１対のスポット照明により、金属リングの周方向に沿って撮像位置の両側から照明し、その側縁をカメラで撮像することが考えられる。前記のようにして照明すると、比較的浅い凹部等であっても検出することができる。

前記比較的浅い凹部としては、前記金属リングをバレル研磨する際に該金属リングとメディアとの接触により生じる小さな凹凸の連続からなるメディア打痕と、該金属リング同士の接触により生じる擦り痕とがある。前記擦り痕とメディア打痕と擦り痕とでは、メディア打痕の方が深く、金属リングを基準外とする必要があるが、擦り痕は非常に浅い凹部であって、金属リングを基準外とするには及ばない。

しかしながら、カメラで撮像された画像の形状を解析する際に、前記メディア打痕と擦り痕とでは画像の形状が酷似しており、画像の形状によって金属リングが基準外となるかどうかを判定することが難しいという不都合がある。
特開２００４−７７４２５号公報（明細書００１２，００１６、図３，４，５）

本発明は、前記不都合を解消するために、画像の形状から基準外の金属リングを確実に判別することができる側縁検査方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、無端状に形成された金属リングの側縁を検査する方法であって、前記金属リングの側縁を、該金属リングの周方向両側から所定の俯角で照明する照明手段により照明した状態で撮像手段により撮像する撮像工程と、撮像された画像を２値化し、明部像と暗部像とに分ける２値化工程と、２値化された画像に検査対象部を設定する設定工程と、前記検査対象部における金属リングの接線方向をＸ軸、Ｘ軸に直交する方向をＹ軸として、前記明部像のＹ軸方向の長さの平均値と、前記明部像のＹ軸方向の全長に対するＸ軸方向の全長の比として縦横比とを算出し、この縦横比に対する前記平均値が所定の基準値以上であれば前記金属リングが基準外であると判定する判定工程とを有することを特徴とする。

本発明の方法では、まず、前記金属リングの側縁を前記照明手段により照明し、このとき前記撮像手段により撮像された画像を２値化処理し、明部像と暗部像とに分ける。次に、２値化処理された画像に検査対象部を設定する。

このとき、前記金属リングのバレル研磨の際に該金属リングとメディアとの接触により生じる小さな凹凸の連続からなるメディア打痕と、該金属リング同士の接触により生じる擦り痕とは、前記画像の形状が酷似しているため、形状のみからの判別が難しい。

そこで本発明の方法では、次に、前記検査対象部内の明部像における金属リングの接線方向をＸ軸、Ｘ軸に直交する方向をＹ軸として、前記明部像のＹ軸方向の長さの平均値と、前記明部像のＹ軸方向の全長に対するＸ軸方向の全長の比としての縦横比（明部像のＸ軸方向の全長／明部像のＹ軸方向の全長）とを算出する。そして、前記縦横比に対する前記平均値が、所定の基準値以上であれば前記金属リングが基準外であると判定する。

前記金属リングが基準外となるかどうかを判定する方法として、前記明部像のＹ軸方向の長さの平均値のみを用い、前記平均値が所定の閾値以上であれば基準外とすることも考えられるが、このようにすると、前記擦り痕のうち前記明部像のＹ軸方向の長さの大きいものを有する金属リングも基準外とされるおそれがある。一方、前記縦横比のみを用い、前記縦横比が所定の閾値以上であれば基準外とすることも考えられるが、このようにすると、Ｘ軸方向に長いメディア打痕を有する金属リングが基準外として検出されないおそれがある。

これに対して、上述のように、前記縦横比に対する前記平均値が、所定の基準値以上であるときに前記金属リングが基準外であると判定することにより、前記メディア打痕のある金属リングを確実に基準外として検出することができる。

前記検査対象部内の明部像のＹ軸方向の長さの平均値は、例えば、前記検査対象部内の明部像の面積を求め、この面積を前記検査対象部のＸ軸方向の全長で除することにより算出することができる。

また、前記基準値は、前記擦り痕を有する前記金属リングを基準外と判定することを低減するために、前記縦横比の増加に伴って、段階的に増加するように設定されていることが好ましい。

次に、本発明の側縁検査方法の実施形態の一例について、図１乃至図７を参照して説明する。図１は本実施形態の検査方法に用いる検査装置の構成を示すシステム構成図、図２は図１に示す画像処理装置と回転テーブル制御装置との機能的構成を示すブロック図、図３は積層リングの説明的断面図である。また、図４は本実施形態の検査方法で得られた画像を示す説明図、図５乃至図６は本実施形態の検査方法で得られた２値化画像を示す説明図、図７は本実施形態の検査方法による検査結果を示すグラフである。

本実施形態の検査方法に用いる検査装置１は、図１に示すように、回転テーブル２と、回転テーブル２の上方に設けられた照明装置３と、回転テーブル２及び照明装置３の上方に設けられたカメラ４と、カメラ４によって撮影された画像の処理を行う画像処理装置５と、回転テーブル２の回転を制御する回転テーブル制御装置６とを備えている。

回転テーブル２は、複数の金属リング７が積層された積層リング７ａを積層状態で保持して当該積層リング７ａを円周方向に回転させるものである。回転テーブル２には、積層リング７ａの内周面に当接して積層リング７ａを円形の状態で保持する保持部（図示せず）が設けられている。また、回転テーブル２の側方には、積層リング７ａにメディア打痕等が検出された場合、メディア打痕等がある箇所にマーキングを行うマーキング装置８が設けられている。このマーキング装置８は、積層リング７ａに向けて進退自在のマーカー８ａを有している。

照明装置３は、２個のスポット照明９と、スポット照明９に装着された集光レンズ１０と、スポット照明９を角度調節自在に固定する固定板１１と、スポット照明９に光を送る光ファイバ１２とを有しており、光ファイバ１２は光源１３に接続されている。照明装置３は、積層リング７ａの撮像位置Ｐに対して積層リング７ａの周方向両側から所定の角度（例えば、積層リング７ａの側縁が形成する面に対して４０°の俯角）で照明を行うようになっている。カメラ４は、一般に用いられているＣＭＯＳカメラであり、積層リング７ａの軸方向と平行な方向に設けられ、ケーブル１４によって画像処理装置５に接続されている。

画像処理装置５は、図２に示すように、機能的構成として、画像記憶手段１５、２値化手段１６、選択手段１７、検査手段１８、判定手段１９、結果表示手段２０及び位置通知手段２１とを備えている。また、画像記憶手段１５はカメラ４に接続され、結果表示手段２０は画像処理装置５に内蔵されたモニタ２２に接続され、位置通知手段２１は回転テーブル制御装置６に接続されている。

回転テーブル制御装置６は、マーキング制御手段６ａを内蔵している。マーキング制御手段６ａはマーキング装置８に接続され、位置通知手段２１から通知される基準外のメディア打痕の位置に関する信号を基にマーキング装置８によって積層リング７ａにマーキングを行う。

次に、本実施形態の検査方法について説明する。本実施形態の検査方法は、撮像工程、２値化工程、選択工程、設定工程、検査工程及び判定工程の各工程を有している。また、本実施形態においては、単層の金属リング７ではなく、所定の標準周長を備え、相互に少しずつ周長の異なる複数枚の金属リング７が相互に積層された積層リング７ａについて検査を行う場合について説明する。

まず、撮像工程としてカメラ４による撮像が行われる。積層リング７ａは、図３に示すように、複数枚（本実施形態では１２枚）の金属リング７を積層したものである。各金属リング７は、前述のように所定の標準周長を備え、相互に少しずつ周長が異なっているので、それぞれ隣り合う金属リング７と僅かな隙間を存して積層されている。また、単層の金属リング７の側縁は、図３に示すように角部が面取りされた略円弧状となっている。

このような積層リング７ａは、前工程で各金属リング７が積層された後、図示しない移送装置により回転テーブル２上に移送され、回転テーブル２の保持部により円形に保持されている。このとき、回転テーブル２は回転テーブル制御装置６によって所定の速度で回転しており、回転テーブル２と共に回転している積層リング７ａの撮像位置Ｐをカメラ４によって連続的に撮像する。前記撮像は、例えば標準周長６１５ｍｍの金属リング７が複数枚積層された積層リング７ａの場合、積層リング７ａの周長の６ｍｍを１画像とし、各画像が１ｍｍのラップ部を持つようにして、全周を１２３の分割画像とするようにして行う。

前記撮像は、積層リング７ａの撮像位置Ｐが、照明装置３によって照明されている状態で行う。前記照明は、積層リング７ａの周方向（本実施形態においては撮像位置Ｐにおける積層リング７ａの接線方向）から撮像位置Ｐを挟む両側に配置されたスポット照明９により行われる。前記撮像により、例えば、図４に示すような画像２３が得られる。

金属リング７は、前述のようにその側縁の角部が面取りされて断面視で略円弧状となっているため、前記照明により撮像すると、画像２３のように、各金属リング７の厚さ方向の中心付近は反射によってカメラ４まで到達する光の量が多いため明るくなり、面取りされた部分は反射角度が大きくなって反射光がカメラ４に到達しないため暗くなる。また、各金属リング７にメディア打痕２４ａ、擦り痕２４ｂ等の凹部がある場合、該凹部も反射によってカメラ４まで到達する光の量が多いため明るくなる。

尚、前記スポット照明９は、集光レンズ１０を装着することにより、一定方向の光軸を得ることができるため、金属リング側縁の必要な部分だけを照明することができ、傷だけを光らせることができる。また、２つのスポット照明９を用いることにより、前記略円弧状の断面を備える金属リング７の頂部のみならず、該頂部の側方まで照明することができ、検査範囲を拡げることができる。

このようにしてカメラ４により撮像された画像２３は、ケーブル１４を介して順次画像処理装置５に送られ、画像記憶手段１５に記憶される。

次に、２値化工程として、画像記憶手段１５に記憶されている画像２３が、２値化手段１６により所定の閾値を用いて２値化される。この結果、前記２値化工程で得られた画像の一部として、例えば、図５に示すような画像２３ａが得られる。画像２３ａは、前記閾値を適切に設定することにより、メディア打痕２４ａ、擦り痕２４ｂのみが明部像２５となり、他の部分は暗部像となる。尚、前記暗部像は黒となるが、添付の図面では便宜上、前記暗部像を黒ではなく網掛けで表している。また、２値化工程においては、得られた２値化画像のそれぞれにラベリング処理を行う。

次に、選択工程として明部像２５の選択が行われる。この選択工程においては、選択手段１７が２値化工程で２値化処理及びラベリング処理が行われた画像から、明部像２５を検査画像として選択する。本実施形態では、画像２３ａの２つの明部像２５がそれぞれ検査画像として選択される。

次に、設定工程として、画像２３ａの２つの明部像２５がそれぞれ、検査手段１８により図６に示す検査対象部２６に設定される。尚、図６では例としてメディア打痕２４ａに係る明部像２５を示している。検査対象部２６は、明部像２５が内接する長方形となっている。

次に、検査工程として、検査手段１８により、検査対象部２６に対し金属リング７の周方向（接線方向）をＸ軸とし、Ｘ軸と直交する金属リング７の径方向をＹ軸として、検査対象部２６における明部像２５のＸ軸方向の全長Ｗと、Ｙ軸方向の全長Ｈとが検出される。次に、検査手段１８により、検査対象部２６における明部像２５の面積が算出され、該面積を明部像２５のＸ軸方向の全長Ｗで除することにより、検査対象部２６における明部像２５のＹ軸方向の長さの平均値ｈが算出される。

次に、検査手段１８により、明部像２５のＹ軸方向の全長Ｈに対するＸ軸方向の全長Ｗの比としての縦横比ｒ（ｒ＝Ｗ／Ｈ）が算出される。

次に、判定工程として、判定手段１９により、検査対象部２６における明部像２５のＹ軸方向の長さの平均値ｈが縦横比ｒの値によって定まる基準値と比較される。そして、平均値ｈが前記基準値よりも大きいときには、図６に示す検査対象部２６における明部像２５はメディア打痕であると判定され、当該積層リング７ａは基準外とされる。前記基準値は、例えば、図７にラインＳで示されるように、前記縦横比の増加に伴って、段階的に増加するように設定されている。

この判定工程において、積層リング７ａを基準外とするメディア打痕２４ａが発見されると、結果表示手段２０からこのようなメディア打痕２４ａがある旨が送信されてモニタ２２に表示される。また、判定手段１９により積層リング７ａを基準外とするメディア打痕２４ａであると判断された場合は、位置通知手段２１から回転テーブル制御装置６に該メディア打痕２４ａの位置に関する信号が送られる。回転テーブル制御装置６では、位置通知手段２１からの信号により回転テーブル２を回転させて積層リング７ａのメディア打痕等がある箇所をマーキング装置８の位置まで移動させ、マーキング制御手段６ａによりマーカー８ａを積層リング７ａに向けて突出させてマーキングを行う。尚、本実施形態では、各金属リング７毎にはマーキングは行わず、メディア打痕２４ａが検出された積層リング７ａの外周面にマーキングを行っている。

そして、本実施形態の検査方法により側縁が検査された積層リング７ａは、該積層リング７ａを基準外とするメディア打痕２４ａがなければ組み付け工程等の次の工程に払い出される。一方、基準外と判定された積層リング７ａは、再度検査員による検査に供される。

次に、本実施形態の側縁検査方法により、積層リング７ａを検査した結果を図７に示す。図７から、本実施形態の側縁検査方法によれば、積層リング７ａを基準外とするメディア打痕２４ａは必ず基準値Ｓより大きくなるので、該メディア打痕２４ａを有する積層リング７ａが組み付け工程等の次の工程に払い出されることを確実に防止することができる。

一方、擦り痕２４ｂを有する積層リング７ａは、本来は基準外とされるべきではないが、本実施形態の側縁検査方法では、擦り痕２４ｂに係る明部像２５のＹ軸方向の長さの平均値ｈが基準値Ｓより大きくなることがある。そこで、このような積層リング７ａは、前記検査員による再検査によって基準内と判断されることにより、回収され、改めて組み付け工程等の次の工程に送られる。

また、検査員による検査によっても基準外と判断された場合は、基準外である金属リング７を取り除く等の作業が行われる。

尚、前記実施形態においては、金属リング７が積層された積層リング７ａについて検査を行っているが、回転テーブル２に単層の金属リング７をセットすることにより、単層の金属リング７の検査も行うことができる。

本発明の検査方法に用いる検査装置の構成を示すシステム構成図。 図１に示す画像処理装置と回転テーブル制御装置との機能的構成を示すブロック図。 積層リングの説明的断面図。 本発明の検査方法で得られた画像を示す説明図。 本発明の検査方法で得られた２値化画像を示す説明図。 本発明の検査方法で得られた２値化画像を示す説明図。 本発明の検査方法による検査結果を示すグラフ。

符号の説明

３…照明手段、 ４…撮像手段（カメラ）、 ７…金属リング、 ２５…明部像、 ２６…検査対象部。

Claims (3)

1. 無端状に形成された金属リングの側縁を検査する方法であって、
   前記金属リングの側縁を、該金属リングの周方向両側から所定の俯角で照明する照明手段により照明した状態で撮像手段により撮像する撮像工程と、
   撮像された画像を２値化し、明部像と暗部像とに分ける２値化工程と、
   ２値化された画像に検査対象部を設定する設定工程と、
   前記検査対象部における金属リングの接線方向をＸ軸、Ｘ軸に直交する方向をＹ軸として、前記明部像のＹ軸方向の長さの平均値と、前記明部像のＹ軸方向の全長に対するＸ軸方向の全長の比として縦横比とを算出し、この縦横比に対する前記平均値が所定の基準値以上であれば前記金属リングが基準外であると判定する判定工程とを有することを特徴とする金属リングの側縁検査方法。
2. 前記検査対象部内の明部像のＹ軸方向の長さの平均値は、前記検査対象部内の明部像の面積を求め、この面積を前記検査対象部のＸ軸方向の全長で除することにより算出することを特徴とする請求項１記載の金属リングの側縁検査方法。
3. 前記基準値は、前記縦横比の増加に伴って、段階的に増加するように設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の金属リングの側縁検査方法。

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