JPH02115706A - 円筒状部品の表面を自動的に非接触で検査する方法及び装置 - Google Patents

円筒状部品の表面を自動的に非接触で検査する方法及び装置

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JPH02115706A
JPH02115706A JP1240493A JP24049389A JPH02115706A JP H02115706 A JPH02115706 A JP H02115706A JP 1240493 A JP1240493 A JP 1240493A JP 24049389 A JP24049389 A JP 24049389A JP H02115706 A JPH02115706 A JP H02115706A
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JP
Japan
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inspected
electronic camera
rotating prism
light
light source
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JP1240493A
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English (en)
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Nandor Karafa
ナンドール・カラファ
Lutz Liebers
ルッツ・リーベルス
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KOLB GmbH
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KOLB GmbH
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Publication date
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/952—Inspecting the exterior surface of cylindrical bodies or wires

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、円筒状部品の表面を自動的に非接触で検査す
る方法及びこの方法を実施する装置に関する。
［従来の技術］ 今日産業界では全ての組立て部品に対し要求が高まって
いる。こうした要求に応じるには、品質を保証する多数
の措置が必要である。上記の部品の表面の状態の検査も
こうした措置の１つである。
この検査は、現在、視覚的に行われる。即ち、例えば、
部品は、製造中に、２人の人間により、２つの平行に設
けられた視覚検査ラインにおいて常時監視されるのであ
って、それは、表面に欠陥のある部品を見付けて手で選
り分けるためである。
製造中に、表面の損傷があるか否か、又、工具のグリッ
プに異物が侵入しているのか否かを見るため、表面及び
接触面が検査される。これにより、使用者が検査済み部
品をオートメ化により組み立てることが出来るようにし
なければならない。
こうした検査で余り有利と見なされ得ないのであるが、
検査の確実性は専ら人間に依存するのみであるので、検
査要員は甚だしく連続的な精神的ストレス、これは検査
過程中の被検査部品の供給量にもよるが、に晒され、ゼ
ロエラーへの要求に無条件に応じることが出来ないので
ある。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、円筒状部品の表面を全自動の機械的な画像処
理ステーションにより自動的に非接触で検査することに
よって、従来の技術の上記の欠点を防止することが出来
る方法を示すことである。
同時に、以下の欠陥の種類を識別することが出来なけれ
ばならない。
一溝及び傷 一全般的に余りに粗い表面 一半径方向に延びる凹み 一当たり及び打撲傷 一縁部の成形における表面の不完全度 一部品の端面の、内側の力作用面に異物があるか否かと
いうこと 一不可避或いは許容される潤滑剤の残滓と円筒状表面の
実際の欠陥との区別。
本発明の他の課題は、方法を実施する適切な装置を開発
することにある。
方法に関する課題は、詳しくは、複数の被検査部品を対
称軸を中心に回転させ、これらに、平行度の高い光を照
射し、被検査部品の表面より反射した光の拡散部分を光
電子工学的に評価することにより解決されるのに対し、
装置に関する課題は、被検査部品を収容し、電気モータ
で駆動される回転装置と、被検査部品を照射する少なく
とも１つの光源と、被検査部品を時間的に連続して走査
する少なくとも１つの電子カメラと、電子カメラから送
られた画像情報を評価し、電子カメラの後方に接続され
たデジタルコンピュータとを有することにより解決され
る。
被検査部品の照射中に指向性をもって反射され、又、光
電子工学的な走査の際に妨害を引き起こす先部分を広範
囲に除去するため、被検査部品の円筒状表面に光線を好
ましくは３５°の鋭角で照射することが考慮される。
偶然に入ってしまうことがある異物があるか否かについ
て、被検査部品の端面の、内側の力作用面を検査するた
め、本発明に基づき、被検査部品の端面をその回転軸に
対称な照明により照射することが考慮される。
本発明の方法に関する他の有利な特徴によれば、光の拡
散部分を電子カメラにより走査し、被検査部品を走査中
に３６０＠回転させる。
本発明の装置の特に有利な改良によれば、被検査部品の
円筒状表面を照射する第１の光源と、被検査部品を走査
する第１の電子カメラと、被検査部品の端面を照射する
第２の光源と、被検査部品を走査する第２の電子カメラ
とが設置されている。
本発明の他の実施例では、第１の光源は、光線を収束す
る反射体を後方に備えたハロイゲンランブである。この
措置により、ランプ電圧により適切に調節される十分な
光度が得られる。他の特徴として、所望の指向性をもっ
た光、長い寿命、補充ランプの低いコストが挙げられる
。
装置の改良において、第１の光源はストロボスコピック
・フラッシュチューブである。この措置により、全く鮮
鋭な画像が得られる。何故ならば、動きによる不鮮鋭が
、非常に短いフラッシュ（典型的に１０−５秒以下）に
よって、動きによる鮮鋭さを欠くことが起きないからで
ある。
本発明の他の有利な特徴によれば、第１の光源の全サイ
ズを小さくするため、第１の光源は極めて明るい発光ダ
イオードであってもよく、この措置により一定の幾何学
的な配置（例えば輪として）と脈動的な光の放出とを可
能にする。
本発明の装置の他の有利な改良に基づき、第２の光源が
複数の白熱電球を回転対称に配置したものであることが
考慮される。放射される光は、全ての側から空所中の異
物を照射するが、空所の内部には直接的に侵入すること
が出来ないので、この場合、空所はカメラに黒として写
る。
被検査部品の表面を走査する電子カメラは、好ましくは
マトリックスカメラである。マトリックスカメラの原理
により延長された露出時間によって引き起こされる動き
による不鮮鋭さを防止するため、本発明によれば、電子
カメラと被検査部品との間に、同期的に回転する回転プ
リズムが設置されており、これが反射された光路を平行
移動させるように考慮されており、この措置によって円
筒状部品の回転する表面から放出された光路が一定の領
域内におさめられる。
好ましくは少なくとも４つの面を有する回転プリズムは
、同期モータ又はステップモータにより駆動可能であり
、電子カメラの撮像サイクルと回転プリズムの回転角と
の間で固定の位相関係を調整することが出来る電子回路
が設置されている。
本発明の他の有効な改良により、被検査部品の端面と、
この端面を走査する電子カメラとの間に、第２の回転プ
リズムが設置されており、これが電子カメラに直線的な
光路を供給することが考慮されている。この配置は注目
すべき特徴を有する。
即ち、プリズムを角度αだけ回転させると、プリズムの
後方の背景が２倍のαだけ回転するように見える。この
効果は以下のように利用される。即ち、端面を走査する
カメラは、このプリズムを通して、回転する端面を見る
。プリズムは、ピボット軸受を備えたハウジング内へ組
み込まれており、小型の歯車モータにより、回転する被
検査部品の半分の回転数で駆動される。円筒状部品とプ
リズムとの回転方向は互いに逆である。従って、電子カ
メラは静止している円筒状部品を見ていることになる。
この円筒状部品の周囲に回転装置が回転している。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を実施例に基づいて説明す
る。
図面は、円筒状部品の表面を自動的に非接触で検査し、
電動モータで駆動される回転装置２を有する本発明の装
置の実施例を示している。搬送装置（図示せず）により
時間的に連続的に送られる円筒状部品、この実施例にお
けるボルト１は、回転装置２により、矢印１３の方向に
回転される。
回転するボルト１に光線を照射するため、２つの光源３
．４が設置されている。第１の光源３は、ハロゲンラン
プ、ストロボスコピック・フラッシュチューブ又は極め
て明るい発光ダイオードであってもよく、これが、ボル
ト１の円筒状表面に光線を例えば約３５６の鋭角で照射
することが出来るように設置されていることが好ましい
。第１の光源３から放出される平行度の高い光の、矢印
１４により象徴的に示された拡散反射部分は、第１の回
転プリズム８を介して、第１の電子カメラ５、好ましく
はマトリックスカメラへ達する。電子カメラ５の出力信
号は、破線で示された信号用導線１５を介して、デジタ
ルコンピュータ７へ送られる。少なくとも４つの面を有
する第１の回転プリズム８は、同期モータ又はステップ
モータ９により駆動される。同期モータ又はステップモ
ータ９は、第１のカメラ５の撮像周波数と第１の回転プ
リズム８の回転角との間の一定の位相関係が達成される
ように、電子回路１０により制御される。
検査されるボルト１の端面１６は複数の力作用面１８を
有し、例えば照明リングとして形成された第２の光源４
により照射され、第２の回転プリズム１１を介して第２
のマトリックスカメラ６により走査される。このマトリ
ックスカメラ６の出力信号は、第２の信号用導線１７を
介してデジタルコンピュータ７へ送られる。好ましくは
直視プリズムとして形成された第２の回転プリズム１１
は、歯車モータ１２により駆動される。２つの回転プリ
ズム８．１１の好ましい配置は、第１の回転プリズム８
の回転軸が第１のマトリックスカメラ５の光軸に対し９
０″の角度を形成しているのに対し、第２の回転プリズ
ム１１の回転軸が第２のマトリックスカメラ６の光軸に
平行に延びていることである。
本発明の装置の機能方法を以下に記載する。
回転するボルト１の円筒状表面１９に光を照射すると、
円筒状表面１９に当たる光は２つの異なった方法で反射
される。光の大部分は指向性をもって反射される。即ち
、円筒状表面】、９に当たった時と同じ角度で円筒状表
面１９から反射されるのである。光の極く住かな部分は
拡散反射される。
即ち、四方バカへ散乱されるのである。指向性をもって
反射された光線は画像情報の評価可能な部分を有しない
ので、光線はマトリックスカメラ５の近傍を通る。拡散
反射された光線は評価可能な画像情報を有し、第１の回
転プリズム８を通って第１のマトリックスカメラ５のレ
ンズへ達する。
第１の回転プリズム８の回転方向（矢印２０）は、回転
するボルト１の回転方向と逆方向である。第１の回転プ
リズム８は、ボルト１の円筒状表面１９の走査済みの領
域が同様に回転移動した分だけ、光路を平行に移動させ
る。この措置により、必要な画像の鮮鋭度が得られる。
上記の電子回路１０により、光の拡散部分の光路が適切
な時点に第１のマトリックスカメラ５へ入ることが保証
される。第１のマトリックスカメラ５により記録された
画像情報は、次いで、デジタルコンピュータ内で、個々
のプログラムに従って評価される。こうしたプログラム
は、特に、一定の種類の欠陥の検知用に決められている
。
ボルト１の端面１６の走査により、力作用面１８中に異
物があるか否かが検査される。第２の光源４は力作用面
１８（例えば六角穴）の底部に直接的な入射光がないよ
うに配置されていることが好ましい。端面１６によって
反射された光路２２は第２のマトリックスカメラ６へ入
り、回転するボルト１と反対方向（矢印２１）に回転す
る第２の回転プリズム１１を通過する。回転プリズム１
１を用いることにより、画質の、従って又、コンピュー
タによる評価の可能性の重要な改良が達成される。何故
ならば、回転するボルト１の動きによる画像の不鮮鋭度
が補整されるからである。
第２のマトリックスカメラ６の画像情報は、デジタルコ
ンピュータ７内で、適切なプログラムに従って再度評価
される。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例における装置の概略図である。 １・・・被検査部品、２・・・回転装置、３．４・・・
光源、５．６・・・カメラ、７・・・デジタルコンピュ
ータ、８・・・回転プリズム、９・・・同期モータ又は
ステップモータ、１０・・・電子回路、１１・・・回転
プリズム、１２・・・歯車モータ、１６・・・端面、１
９・・・円筒状表面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、複数の被検査部品を対称軸を中心に回転させ、これ
    らに、平行度の高い光を照射し、前記被検査部品の表面
    より反射した前記光の拡散部分を光電子工学的に評価す
    ることを特徴とする、円筒状部品の表面を自動的に非接
    触で検査する方法。 ２、前記被検査部品の円筒状表面を好ましくは３５°の
    傾斜角で照射することを特徴とする請求項１に記載の方
    法。 ３、前記被検査部品の端面を回転対称の照明により照射
    することを特徴とする請求項１に記載の方法。 ４、前記光の前記拡散部分を電子カメラにより走査し、
    前記被検査部品を走査中に３６０°回転させることを特
    徴とする請求項２又は３に記載の方法。 ５、ａ）前記被検査部品（１）を収容し、電気モータで
    駆動される回転装置（２）と、 ｂ）前記被検査部品（１）を照射する少なくとも１つの
    光源（３、４）と、 ｃ）前記被検査部品（１）を時間的に連続して走査する
    少なくとも１つの電子カメラ（５、６）と、ｄ）前記電
    子カメラ（５、６）から送られた画像情報を評価し、前
    記電子カメラ（５、６）の後方に接続されたデジタルコ
    ンピュータとを有することを特徴とする、請求項１乃至
    ４項のいずれか１つに記載の方法を実施する装置。 ６、前記被検査部品（１）の円筒状表面（１９）を照射
    する第１の前記光源（３）と、前記被検査部品（１）を
    走査する第１の前記電子カメラ（５）と、前記被検査部
    品（１）の端面（１６）を照射する第２の前記光源（４
    ）と、前記被検査部品（１）を走査する第２の前記電子
    カメラ（６）とを有することを特徴とする請求項５に記
    載の装置。 ７、前記第１の光源（３）は、光線を収束する反射体を
    後方に備えたハロイゲンランプであることを特徴とする
    請求項６に記載の装置。 ８、前記第１の光源（３）はストロボスコピック・フラ
    ッシュチューブであることを特徴とする請求項６に記載
    の装置。 ９、前記第１の光源（３）は極めて明るい発光ダイオー
    ドであることを特徴とする請求項６に記載の装置。 １０、前記第２の光源（４）は複数の白熱電球を回転対
    称に配置したものであることを特徴とする請求項６に記
    載の装置。 １１、前記被検査部品（１）の表面を走査する前記電子
    カメラ（５、６）はマトリックスカメラであることを特
    徴とする請求項５に記載の装置。 １２、前記第１の電子カメラ（５）と前記被検査部品（
    １）との間に、前記第１の電子カメラ（５）の撮像周波
    数と同期して回転する第１の回転プリズム（８）が設置
    されており、これは反射された光路を平行移動させるこ
    とを特徴とする請求項６に記載の装置。 １３、前記第１の回転プリズム（８）は同期モータ又は
    ステップモータ（９）により駆動可能であり、前記第１
    の電子カメラ（５）の撮像サイクルと前記第１の回転プ
    リズム（８）の回転角との間で固定の位相関係を調整す
    ることが出来る電子回路（１０）が設置されていること
    を特徴とする請求項１２に記載の装置。 １４、前記第１の回転プリズム（８）は少なくとも４つ
    の面を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記
    載の装置。 １５、前記被検査部品（１）の端面（１６）と前記第２
    の電子カメラ（６）との間に、第２の回転プリズム（１
    １）が設置されており、これは前記第２の電子カメラ（
    ６）に直線的な光路を送ることを特徴とする請求項６に
    記載の装置。 １６、前記第２の回転プリズム（１１）は歯車モータ（
    １２）により駆動可能であることを特徴とする請求項１
    ５に記載の装置。 １７、前記第２の回転プリズム（１１）の回転数は前記
    被検査部品（１）の半分の回転数に等しいことを特徴と
    する請求項１６に記載の装置。 １８、前記第１の回転プリズム（８）は前記被検査部品
    （１）に対し逆方向に回転することを特徴とする請求項
    １２乃至１４のいずれかの１に記載の装置。 １９、前記第２の回転プリズム（１１）は前記被検査部
    品（１）に対し逆方向に回転することを特徴とする請求
    項１５乃至１７のいずれかの１に記載の装置。 ２０、前記第１の回転プリズム（８）の回転軸は前記第
    ２の電子カメラ（６）の光軸に対し９０°の角度を形成
    していることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれ
    かの１に記載の装置。 ２１、前記第２の回転プリズム（１１）の回転軸は前記
    第２の電子カメラ（６）の光軸に平行に延びているか、
    これと一致していることを特徴とする請求項１５乃至１
    ７のいずれかの１に記載の装置。
JP1240493A 1988-09-15 1989-09-16 円筒状部品の表面を自動的に非接触で検査する方法及び装置 Pending JPH02115706A (ja)

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DE3831401A DE3831401A1 (de) 1988-09-15 1988-09-15 Verfahren und vorrichtung zur automatisierten beruehrungsfreien oberflaechenkontrolle von zylindrischen teilen
DE3831401.0 1988-09-15

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JPH02115706A true JPH02115706A (ja) 1990-04-27

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