JPS5822965B2 - 歯先噛み合い長さの計測方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、歯車やクラッチ、ラチェツ’ｒｌＬどの歯先
噛み合い長さの計測方法に関するものである。

従来、歯車などの歯先噛み合い長さの計測は検査員がそ
の都度ノギスなどを使用することにより行っていること
が多かったが、客観的な計測方法による検査結束の信頼
性向上が望まれていた。

すなわち、従来より採用されてきた計測方法では完全な
噛み合い長さを有していないラチェット部品等が検査時
の見逃しにより時々発生し、事故の原因となっていた。

本発明の目的は、自動的に歯先の噛み合い長さを計測し
てクラッチなどのラチェットや歯車を有する機械装置等
の組み立ての信頼性を向上させることができる歯先噛み
合い長さの計測方法を提供すること（こある。

本発明の特徴とするところは、相噛み合う歯１と歯２の
噛み合い長さや、ラチェット機構などの歯とつめの噛み
合い長さをテレビジョン走査方式（ラスタ・スキャン方
式））こよって計測できるようにした点にあり、さらに
詳しくは、歯１の歯元部の位置検出は、ラスタを歯の中
心より逐時走査したとき歯元より歯中心に近いラスタは
歯元部より広い像中を走査中に示し、歯元より歯先部で
は歯元部より狭い像中を走査中に示すことを利用して行
ない、歯２の先端あるいはラチェットのつめ先端の位置
検出は、ラスタを歯１の歯元部より逐時走査したとき歯
１の中心より離れることにより像中が減少し、歯２の歯
先またはつめとの接触部ではこの像中が増加することを
利用して噛み合い長さの計測を行う点にある。

これをさらに図面に基いて説明すると、第１図に示す歯
車の歯１と歯車またはつめの歯２との噛み合い長さは第
２図に示す如くｔである。

この噛み合い部分をテレビジョンで撮像すると、第３図
に示すごとく背景とのコントラストを利用して映像信号
に適当ないき値をかけることにより白黒の二値化映像を
得ることができる。

この場合、第３図に示すように歯先長さをＨＰ。

噛み合い長さをＫＰと呼ぶこと（こする。

この二値化映像から歯元点Ｈのｙ方向位置とつめ先祖に
のｙ方向位置とを検出することにより、噛み合い長さに
子を光学的な倍率と電気的な倍率とにより換算して計測
することができる。

これらのうち、歯元点■１のｙ方向位置のラスタを検出
する方法は以下の如くである。

すなわち、ラスタを上から見ていくと、ｉ番目のラスク
ｉ以前のラスタ（こついて各々のラスタの白の最大像中
Ｗｍ ａ ｘは２Ｂ以上の巾を有する（ここでＢは歯１
の各歯元の巾を示す）。

しかしラスタ１＋１の最大像中Ｗ１＋１・ｍａｘはＢ以
下となる。

即ち、各ラスタの白の最大像中Ｗｍａｘをラスタ毎に記
憶して、Ｂと２Ｂの間の適当な数Ｚ（即ちＢ（Ｚ（２Ｂ
）と逐時比較し、Ｚより大きな最大像中Ｗｍ ａ ｘを
有する最後の（すなわち臨界位置にある）ラスタｉとＺ
より小さな最大１象巾Ｗｍ ａ ｘを有する最初の（す
なわち臨界位置にある）ラスタｉ ＋ １とを検出すれ
ば、この２本のラスタの間に山元点Ｈが存在する事が判
る。

またつめ光点にのｙ方向位置のラスタを検出する方法は
以下の如くである。

すなわち、第３図で歯先の途中のラスタｊ、ｊ＋１の各
々の白の単一の像中をＸ方向に時系列的に比較すると、
歯先は先端の巾が狭いので当然０こ上のラスタ（ラスタ
ｊ）の方が各単一像中が長くなる。

しかし、ラスタＪ＋１とｊ＋２とを比べると、ツメ先部
を含むラスタｊ＋２の単−像中Ｗ−Ｘ−はラスタｊ＋１
の乍−像中よりも広くなる。

即ち、ラスタｉ ＋ １より相隣り合う二本づつの単−
像中を比較して、上位のラスタが下位のラスタよりも全
て単−像中が広ければこの間（こつめは無いが、一つの
単一像１〕の比較で下位のラスタの方が広ければこの間
につめの先端があると認識される。

つまり、歯１の歯先０こ向って単−像中が小さくなる臨
界ラスタと、この像中が歯先部で増加する臨界ラスタと
を検出すれば、このラスタ間でつめ光点にの存在位置を
検出できる。

また第４図に示す如く、位置決めが回転方向に一歯分程
度ずれていてもラスタｉの最大像中Ｗｉｍａｘは約３Ｂ
となり、次の最大像中Ｗｉ士１・ｍａｘは約Ｂとなるの
でＺがＢ（Ｚ（２Ｂの範囲の値上なっており問題はない
。

第５図はつめ先の検出の為に単−像中を比較するタイミ
ングを示す説明図である。

比較は両者が黒となって初めて行なわれる。

即ち、黒になる時刻が遅いラスタの白の単−像中の立ち
下がりで行う。

例えは図１・こ示すイ９９ロ、ハ二の時刻でその間の１
１＋ｊ２＋１３．ｔｎの白の単−像中が比較される。

第５図ａにおいて特（こ時刻ハで比較される１３時間内
ではラスタにの単−像中は零、ラスタに十１の単−像中
はＷｔとなり明瞭につめ先が認識される。

また第５図すにおいて時刻二で比較されるｔｎ時間内の
単−像中ではラスタＳとｓ＋１の単−像中は明らかにｓ
＋１の方が広い。

なお、一つのラスタＪとｊ＋１とを同時に比較する為に
は、前に発生したラスタを後のラスタの発生まで待たせ
ねばならないことになる。

その方法として前に出るラスタＪをアナログ信号のまま
記憶しておくか、あるいはディレィラインなどにより１
ラスタ時間分だけ遅らせて次のラスタｊ＋１の発生とタ
イミングをとるか、さらにはディジタル的に二値化信号
とクロックパルスをＡＮＤで通し白黒（＋＋、 ｌｌ
、 ｆｆ０＋−の値をシフト・レジスタに逐時記憶させ
て次のラスタｊ＋１の発生とタイミングをとる方法等の
従来技術が使用出来る。

また単−像中を計る方法としては上記のクロックパルス
を用いる方法の他に、単一像中の時間だけ一定電流でコ
ンデンサーをチャージし、その電圧を測定して時間（こ
換算する方法等がある。

次に本発明の一実施例における計測装置を第６図に基い
て説明する。

歯１，２の噛み合い部分はランプ３（こより照射され、
レンズ４を装着した撮像装置すなわちテレビカメラ５に
より撮像される。

これはモニタ１２により写し出される。

映像信号は二値化処理回路６で白黒二値化映像にされる
とともに同期分離回路７により水平同期信号（ｉ（−ｓ
ｙｎｃ）および垂直同期信号（Ｖ−ｓｙｎｃ）が各々抽
出される。

二値化映像は歯元検出回路９およびつめ光検出回路１０
に送られる。

又同期分離されたＨｓｙｎｃおよびＵ−ｓｙｎｃは演算
回路８に送られる。

そして、演算回路８で噛み合い長さＫＰが算出されて表
示回路１１（こて表示される。

すなわち、二値化処理回路６で二値化された二値化信号
は歯元検出回路９Ｉこ演算回路８からの■−３ｙｎｃに
同期されて送られる。

なお予め、歯元検出回路９にはＺ （Ｈ（Ｚ（２Ｂ ）
の値がデジスイッチにより設定されており、各ラスタの
最大の白の像中を抽出してＺと比較される。

４以上の最大像中を有するラスタと次々に比較して最初
のＺ以下の最大像中を有するラスタのラスタ番号！を演
算回路８に送る。

次に演算回路８はラスタｉ ＋１から次々にラスタを歯
（つめ）光検出回路１０に送るゲート１３を開く信号Ｓ
を送り、歯先検出回路１０は二つの隣接するラスタの単
一（家中を比較し、上位ラスタの単−像中が下位ラスタ
の単−像中より狭くなる最初のラスタの組うスクに、に
＋１を抽出する。

また歯先検出回路１０の中には、信号Ｓの発生の後上記
に、に＋１を抽出するまでのＨ５ｙｎｃのカウント数を
記憶するカウンタが内蔵されており、このカウンタ内の
値は抽出後に演算回路８に送られる。

即ちこのカウンタの値は第３図のＨＫ間のラスタ本数を
示すこととなり、予め演算回路８に歯先長さＨＰｉこ相
当するラスタ本数をセットしておくことにより噛み合い
長さＫＰ（−ＨＰ−ＨＫ）が算出され、これが表示回路
１１に表示される。

以上説明したように、従来の図形の認識においてはパタ
ーンマツチング法などの絵素のメモリヲ必要とする方法
が用いられていたのに対して、本発明では−ラスク分の
メモリを有するのみで他はすべてラスク毎のオンライン
処理とすることができ、装置の構成を極めて簡単にする
ことかり能であるとともに安価にすることができる。

また、ラスタの単−像中を計るパルス数は歯先形状と倍
率にもよるが第３図に示す程度の倍率であれば１ラスタ
を６４又は１２８のパルス数とすることで十分である。

さらに、たて方向の分解能は一画面（こつき２２５本（
日本標準画面）であり、歯先またはつめ先長さＨＰの３
倍程度を画面に入れた場合、歯先またはつめ先部のみで
は７０本程度となりほとんどの場合に十分である。

なお、図示例において、はラチェットの歯車とつめを用
いているが一般の歯車と歯車の場合でも同様（こ扱える
。

したがって本発明（こまれば、歯先の噛み合い長さを自
動的に計測することができるため、歯車やラチェット等
を有する機械装置などの組み立ての信頼性を著しく向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はラチェット機構の拡大斜視図、第２図はラチェ
ット機構の噛み合い部分の説明図、第３図は本発明の詳
細な説明図であって、第３図ａは噛み合い部の白黒、二
値化映像図、第３図すはラスタの二値化信号の説明図、
第４図は歯元部の検出基本説明図であって、第４図ａは
白黒二値化映像図、第４図すはラスタの二値化信号の説
明図、第５図ａ、ｂはつめ先部検出の比較のタイミング
を示す白黒二値化映像図およびラスタの二値化映像図図
、第６図は本発明の一実施例における計測装置の系統図
である。 １．２・・・・・・歯、５・・・・−・撮像装置、６・
・・・・・二値化処理回路、Ｉ・・・・・・同期分離回
路、８・・・・・・演算回路、９・・・・・・歯元検出
回路、１０・・・・・・歯先検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の歯と第２の歯との相互の噛み合い長さをラス
   タスキャン方式により計測する方法であって、最大像中
   が、Ｂ（Ｚ（２Ｂ （ただしＢは第１の歯の歯元部）の
   関係で示されるＺの値に対して大小変化する第１の臨界
   ラスタを検出すること（こよって第１の歯の歯元部の位
   置検出を行ない、像中が、第１の歯の歯先と第２の歯の
   歯先部との間で増加または減少する第２の臨界ラスタを
   検出することによって第２の歯の歯先部の位置検出を行
   い、十記第１の臨界ラスタと第２の臨界ラスタとの間の
   ラスタ本数を計数し、予め設定された第１の歯の歯先の
   −長さより上記計数された第１の歯の歯元部と第２の歯
   の歯先部間の距離を差し引いて噛み合い長さを求めるこ
   とを特徴とする歯先噛み合い長さの計測方法。