JPH03246405A - ばね方向判別装置 - Google Patents

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】 〈発明の分野〉 この発明は、ピッチに粗密変化を有するコイルばねが実
装される際にばね方向が適性であるか否かを判別するば
ね方向判別装置に関する。

〈発明の概要〉 この発明は、ラインウィンドウを用い、撮像されたコイ
ルばね画像の画素反転位置を検出し、その反転位置間隔
からばねピッチの粗密方向を判別するようにしたもので
ある。

〈従来技術とその問題〉 一般に自動車用エンジンのピストン部には、爆発行程の
動作をなめらかにするためにコイルばねを装着すること
がある。ここで装着されるばねは高速動作時のばね特性
を考慮して、ピッチに粗密変化を有するコイルばねが用
いられている。そのためコイルばねを実装する際に、誤
って逆方向に装着すると、コイルばねを用いた効果が得
られないばかりか、逆の作用によりエンジンの回転に対
して悪影響をおよぼすことがある。

そこでこのコイルばねの装着方向につき厳重に検査する
必要があるが、従来、この種ばね方向検査は、専ら人間
の目視確認により行われているため、検査の能率が実装
装置の作業に比較して極めて低く、また検査結果が必ず
しも完全でない等の問題がある。

〈発明の目的〉 この発明は、上記の問題点を解消するためになされたも
ので、その目的とするところは、ピッチに粗密変化を有
するコイルばねを装着する際の方向検査を自動化し、実
装工程の作業能率を向上したばね方向判別装置を提供す
ることにある。

〈発明の構成と効果〉 この発明は、上記目的を達成するために、コイルばねを
撮像して２値画像を生成する手段と、コイルばねの２値
画像にばね動作方向と平行なラインウィンドウを設定す
る手段と、ラインウィンドウ内の画素反転位置を検出す
る手段と、検出された複数の画素反転位置の間隔を比較
してその間隔の大小からコイルばねの方向を判別する手
段とでばね方向判別装置を構成している。

この発明はこのように、撮像して得たコイルばねの２値
画像からラインウィンドウにより画素反転位置を検出し
、その反転位置間隔を比較処理することによりばねピッ
チの粗密方向を判別するようにしたので、検査そのもの
が無人化され、しかも高精度の判別結果が得られて、実
装工程の完全自動化が可能となり、生産性を高めること
ができる。

〈実施例の説明〉 第１図は、コイルばね製造装置における搬送系を示して
いる。

図中、傾斜ブロック１はパーツフィーダ１１より次々に
供給されるコイルばねＷを方向転換装置１２を経てシュ
ート１日へ導くためのもので、前記傾斜ブロック１の中
間位置にこの発明にかかるばね方向判別装置１０が配備
しである。

前記方向転換装置１２は、取込口１３および放出口１４
を備えた筒状ケース１５の内部に回転体１６を正逆回動
可能に配備した構造のものである。この回転体１６には
、コイルばねＷを収容保持するための貫通孔１７が設け
てあり、この貫通孔１７の開口端が前記取込口１３と連
通ずるとき、コイルばねＷの貫通孔１７への取込みが可
能となり、また貫通孔１７の開口端が放出口１４と連通
ずるとき、コイルばねＷのシュート１８への放出が可能
となる。この場合にコイルばねＷを取り込んだ開口端よ
りそのコイルばねＷを放出すれば、コイルばねＷの方向
を反転することができる。

前記放出口１４にはシュート１８の上端が連通し、シュ
ート１８の下端開口は搬送テーブル１９上に位置してい
る。この搬送テーブル１９はコイルばねＷを一定向きの
状態で支持して、コイルばねをピストンへ装着するため
の作業工程へ搬送する。

第２図および第３図は、ばね方向判別装置１０の構成例
を示している。

同図において、コイルばねＷは傾斜ブロック１に形成さ
れたＶ？１１１ａ上をスライドしながら通過するように
なっている。傾斜した■溝１ａ上にコイルばねＷの通過
を検出する透過型の光電センサ２が配置され、この光電
センサ２がコイルばねＷの通過を検出する位置に対応し
て、コイルばねＷのスライド方向と平行に拡散板３およ
び鏡４が配置されている。拡散板３は背面側のハロゲン
ランプ５に照射されて、コイルばねＷを均一に照明する
。拡散板３の反対側に配置された鏡４は、コイルばねＷ
の投影像を反射して上方のカメラ６に送る。鏡４の反射
面の下端位置に反射型の光電センサ８が配置され、汚れ
の付着等による鏡４の反射率の低下を監視する。

カメラ６はレンズ７から入光したコイルばねＷの投影像
を撮像し、２値化信号として図示しない画像処理装置へ
送る。

なお光電センサ２．８はそれぞれ送受光部２ｂ、２ｃ、
８ｂからセンサ本体部２ａ、８ａまでがファイバにより
接続されている。

第４図（ａ）（ｂ）は、このばね方向判別装置１０が方
向判別することのできるコイルばねＷの側面および正面
形状を示し、−様な太さの線材により左端部は密に、中
央より右端部は粗に、コイルのピッチが形成されている
。

第５図は、カメラ６が撮像したコイルばねＷの投影像を
示し、コイルばねＷの側面端部が■溝１ａから突出して
いる部分の投影像が黒画素により表され、バックの部分
すなわち拡散板３が白画素として表されている。実施例
では進行方向（図中、矢印で示す）の前方側のピッチが
密になっている。

第６図は、第５図に示したコイルばねＷの投影画像が表
示されるモニタ画面Ｍを示し、コイルばねＷの投影画像
をＹ方向に表示した場合、ラインウィンドウＬをＹ方向
でしかもコイルばねＷのピッチの粗密が判別できる位置
に設定する。通常、ラインウィンドウＬはコイルばねＷ
の画像の側面端部から若干中心よりの位置に設定される
のが最適である。

第７図は、第６図に示したモニタ画面Ｍのラインウィン
ドウＬから抽出したコイルばねＷの画素パターンを表し
たものであり、斜線部がコイルばねＷを表す黒画素区間
を、白抜き部がバックの照明部を表す白画素区間である
。図に表示されている黒画素区間から次の黒画素区間ま
でがバネのピッチに相当するので、左端から順に黒画素
から白画素に変化する位置の座標を検出し、その変化位
置の間隔を比較することにより、バネピッチの粗密が判
別できる。

この実施例の場合、第２番目から第３番目の変化位置の
間隔Ｓ２を検出し、その値が所定の基準値より長い場合
（第７図（ａ）の場合）、その部分のバネピッチが粗で
あると判別する。同様にして前記の間隔Ｓ２が所定の基
準値より短い場合（第７図（ｂ）の場合）、その部分の
ハネピッチが密であると判別する。このようにして、コ
イルばねＷの一端のバネピッチを検出することでばねの
方向が判別される。図示例は、左端側のバネピッチが粗
、右端側が密である場合を正規の方向としたので、第７
図（ａ）が正方向、第７図（ｂ）が逆方向として判別さ
れる。

つぎにこの実施例における画像処理装置の動作を、第８
図に示したフローチャートに基づき、また第７図を参照
しながら系統的に説明する。

最初に電源投入等により動作が開始されると、同図のス
テップ１（図中、ｒＳＴＩＪで示す）において、各種の
初期処理が行われた後、カメラ６で撮像して得たコイル
ばねＷの２値画像が２値化信号として入力される（ステ
ップ２）。

次いで、光電センサ２がコイルばねＷの通過を検出した
タイミング等により、ラインウィンドウＬ内の画素デー
タがメモリに取り込まれる（ステップ３）。

メモリ内に取込まれた画素データを用い、黒画素から白
画素に変化する位置の座標を順次検出し、そのうちの第
２番目の変化位置から第３番目の変化位置までの間隔Ｓ
２を算出する（ステップ４）。得られた間隔Ｓ２を、予
め判別対象のコイルばねＷごとに入力しておいた基準値
と比較し、間隔Ｓ２が基準値以上であれば、ステップ５
が“ＹＥＳ”となり、第７図（ａ）のように左端側が粗
となり、正方向であると判定される（ステップ６）。間
隔Ｓ２が基準値未満であれば、ステップ５が“ＮＯ”で
あり、第７図（ｂ）のように左端側が密となり、逆方向
であると判定されて（ステップ７）、ばね方向判別装置
１０の処理が終了する。

ばね方向の判別結果が正方向であった場合、方向転換装
置１２では、一方の開口端よりそのコイルばねＷを貫通
孔１７へ取り込んだ後、回転体１５を回動させて他方の
開口端よりそのコイルばねＷをシュート１８へ放出する
もので、これによりコイルばねＷは方向転換されずに搬
送テーブル１９へ導かれることになる。

一方、ばね方向の判別結果が逆方向であった場合、方向
転換装置１２では一方の開口端よりそのコイルばねＷを
貫通孔１７へ取り込んだ後、回転体１５を回動させて同
じ開口端よりそのコイルばねＷをシュート１８へ放出す
るもので、これによりコイルばねＷは方向転換されて搬
送テーブル１９へ導かれることになる。

なおこの実施例では、ばね方向の判別結果に応じてコイ
ルばねＷの方向を一定方向に矯正しているが、これに限
らず、ばね方向の判別結果が逆方向の場合は警報を発し
たり、そのコイルばねＷを排出して正方向のコイルばね
のみを搬送テーブル１９へ導くようにしてもよい。

第９図は、このばね方向判別装置１０が方向判別するこ
とのできる他のコイルばねＷの形状を示しており、−様
な太さの線材により左端部は密に、それより右方は粗に
、コイルばねのピッチが形成されている。同図のコイル
ばねＷは。

第４図に示したコイルばねＷと比較して、ピッチが密の
部分の長さが著しく短いものとなっている。

第１０図は、カメラ６が撮像した第９図のコイルばねＷ
の投影像を示しており、同図では進行方向（図中、矢印
で示す）の前方側のピッチが密になっている。

第１２図は、第１０図の投影像に設定されたラインウィ
ンドウＬから抽出されたコイルばねＷの画素パターンを
表している。

先の実施例の場合、黒画素から白画素に変化する左から
第２番目の位置の座標と第３番目の位置の座標とを検出
した後、その変化位置の間隔Ｓ２を求めて、その値が所
定の基準値より長いか否かによりばね方向の判別を行っ
たが、この実施例では、黒画素から白画素に変化する上
記の各座標に加えて、右から第２番目の位置の座標と第
３番目の位置の座標も検出した後、それぞれ変化位置の
間隔Ｓ２，３２’を求めて、いずれの値が大きいかによ
りばね方向の判別を行っている。

第１２図に示す具体例では、Ｓ２＜３２’であるから、
左端側のバネピッチが密、右端側のバネピッチが粗であ
り、ばね方向は逆方向として判別される。

ところが密部骨の長さが短い第９図のようなコイルばね
の場合、コイルばねの回転角度位置に応じてその投影像
が変化して、上記の方法では判別不能な場合が生ずる。

第１１図は、カメラ６が撮像した第９図のコイルばねＷ
の他の回転角度位置の投影像を示すもので、この投影像
にはコイルピッチが粗の側（右端部）のばね端部が現れ
ている。

第１３図は、第１１図の投影像に設定されたラインウィ
ンドウＬから抽出されたコイルばねＷの画素パターンを
示すもので、黒画素から白画素に変化する左から第２番
目の位置と第３番目の位置との間隔Ｓ２と、黒画素から
白画素に変化する右から第２番目の位置と第３番目の位
置との間隔Ｓ２’　とを求めると、この両者はほぼ一致
してＳ２ζ３２’　となり、この両者の大小を比較する
だけの方法ではばね方向の判別は不可能である。

そこでこの実施例では、５２Ｌ＝、Ｓ２′である場合に
は、さらに黒画素から白画素に変化する左から第１番目
の位置と第２番目の位置との間隔Ｓ１と、黒画素から白
画素に変化する右から第１番目の位置と第２番目の位置
との間隔Ｓｌ’とを求めて、いずれの値が大きいかによ
りばね方向の判別を行うことにしている。

すなわちＳ２ζＳ２’　となるのは、コイルピッチが粗
の側（右端部）のばね端部が投影像に現れる場合である
ことに着目して、もしＳｌ＞３１’であれば、左端側の
バネピッチが密、右端側のバネピッチが粗であり、ばね
方向は逆方向と判別するものである。

つぎにこの実施例における画像処理装置の動作を、第１
４図に示したフローチャートに基づき、また第１２図お
よび第１３図を参照しつつ説明する。

同図のステップ１〜３（第８図のステップ１〜３と同様
）において、コイルばねＷの２値画像につきラインウィ
ンドウＬ内の画素データがメモリに取り込まれると、こ
の画素データを用い、黒画素から白画素に変化する位置
の座標を左右から順次検出し、そのうち左から第２番目
の位置と第３番目の位置との間隔　Ｓ２と、右から第２
番目の位置と第３番目の位置との間隔Ｓ２’　とを算出
した後、つぎの０式から両者の差ΔＳ２を算出する。

Δｓ、＝３２−３２’・・・・■ つぎにこの差ΔＳ２を所定の基準値（例えばゼロに近い
正価）と比較し、差ΔＳ２が基準値以上であれば、ステ
ップ５が“ＹＥＳ”となり、ばね方向は左側が粗の正方
向であると判断される（ステップ６）。もし差ΔＳ２が
基準値より小さい値であれば、ステップ５が“ＮＯ”で
あり、つぎにステップ７で差ΔＳ２がゼロ以上であるか
否かが判断される。

もし差ΔＳ２が負、すなわち３２＜３２’であれば、ス
テップ７が“ＮＯ”となり、ばね方向は右側が粗の逆方
向であると判断される（ステップ１０）。

またもし差ΔＳｚがゼロ以上、すなわち間隔Ｓ２と３２
’とがほぼ一致しておれば、ステップ７は“ＹＥＳ”で
あり、つぎに黒画素から白画素に変化する左から第１番
目の位置と第２番目の位置との間隔Ｓｌと、黒画素から
白画素に変化する右から第１番目の位置と第２番目の位
置との間隔Ｓｌ’　とを算出した後、つぎの０式から両
者の差ΔＳｌを算出する（ステップ９）。

ΔＳ、＝３１’　−５ｌ・・・・■ つぎにこの差ΔＳ１を正の基準値と比較し、差ΔＳ１が
基準値以上であれば、ステップ９が“ＹＥＳ”となり、
ばね方向は左側が粗の正方向であると判断される（ステ
ップ６）。もし差ΔＳ１が基準値より小さい値であれば
、ステップ９が“ＮＯ”であり、ばね方向は右側が粗の
逆方向であると判断される（ステップ１０）。

以上のように、コイルばねＷの２値函像からラインウィ
ンドウＬを用いて特定ライン部の画素データを抽出し、
その中の黒画素から白画素に反転する位置の間隔を比較
することによりばねピッチの粗密方向を判別するように
したので、エンジンの組立て工程に用いた場合、検査そ
のものが無人化され、しかも高精度の判別結果が得られ
てコイルばねＷのエンジンへの実装工程を完全自動化す
ることにか可能となり、エンジン組立て工場の生産性を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が実施されたコイルばね製造装置の一
部構成を示す側面図、第２図はこの発明の一実施例にか
かるばね方向判別装置の全体構成を示す正面図、第３図
は第２図に示す装置例の側面図、第４図は方向判別され
るコイルばねの形状を示す外観図、第５図は入力された
コイルばねの投影像を示す説明図、第６図はモニタ画面
に入力された画像とラインウィンドウを示す説明図、第
７図はラインウィンドウにより抽出したコイルばねの画
素パターンを示す説明図、第８図は画像処理装置の動作
手順を示すフローチャート、第９図は方向判別される他
のコイルばねの形状を示す外観図、第１０図および第１
１図は入力されたコイルばねの投影像を示す説明図、第
１２図および第１３図はラインウィンドウに抽出したコ
イルばねの画素パターンを示す説明図、第１４図は画像
処理装置の動作手順を示すフローチャートである。 ６・・・・カメラ Ｌ・・・・ラインウィンドウ Ｗ・・・・コイルばね 第 ３ 図 ＄２／：’ｎｔ３Ｔ差’ＺＭ’ｊ４ｊｆｕ（Ｂ（ａｌ （ｂ） 第 図 ）ｓｙｙ　？Ｎ：　ｖ　Ａ　Ｉｖｔｊ　ｂ、ｉ＊ａ　８
ｙＴ：　ｌ　ｔ　ＩＩＪ　（ｉｆＪ距← 怠← →署 →訃 第 図 釦を処イ也１動γ←釘 勇て１フ訃ナイート 第 図 入、ｆｉ４％−７ｔｒＩ／ａ２１２ｒＪＩ＆ｈ−ｊｒｌ
ｌｌ’ｆｌ　Ｉｊ費第 図 うＩ＞袋ンビウｌ：廊ｔｌフイレ１１ｂ−Δｌｔｉ＋ア
ン１ｉｎｅｌｆｆカ第 ３ 図 １１７Ｉ７１＞Ｖ＋７（：ＪＩＨｔ、ｒ：コ、ｌ＆（ｊ
−ｊａｍ／ｓ−ンｌＮｌｂ４ｍ縞 ４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コイルばねを撮像して２値画像を生成する手段と、 コイルばねの２値画像にばね動作方向と平行なラインウ
   ィンドウを設定する手段と、 ラインウィンドウ内の画素反転位置を検出する手段と、 検出された複数の画素反転位置の間隔を比較してその間
   隔の大小からコイルばねの方向を判別する手段とを備え
   て成るばね方向判別装置。