JPS6280505A - 渦巻ばねの形状検査装置 - 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】 技術分野 本発明は半透明の収容ケースに収容された渦巻ばねの形
状検査装置に関し、特にその渦巻ばねの形状を明確に検
出する技術に関するものである。

従来技術 ベルトの巻き戻し装置などには渦巻状に巻回された渦巻
ばねが用いられる。斯る渦巻ばねの生産に際しては、そ
の渦巻ばねの形状、とくにその末端形状が重要であるの
で、その形状が所定の範囲に有るか否かを自動的に検査
することが望まれる。

通常、渦巻ばねの側端面に螢光インクを塗布して渦巻ば
ね形状の撮像を容易にし、渦巻ばねの形状を検査するこ
とが行われているが、収容ケースの厚みが渦巻ばねの厚
み寸法よりも大きい場合には適用できない。

発明が解決すべき問題点 これに対し、収容ケース内に収容された渦巻ばねの形状
を検査するために、収容ケースの底に光を投射して渦巻
ばねの影像を上面側に生じさせる光透過法を適用するこ
とが考えられるが、上記収容ケースが庭付である場合に
は周辺部の厚みと渦巻ばねを収容する中央部の厚みとが
大きく異なって、透過光の輝度差が大きくなるため、収
容ケースの暗く映る部分と渦巻ばねの影像とを判別する
ことが困難となる場合があった。

問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その要旨とするところは、半透明の庭付収容ケース内に
収容された渦巻ばねの形状を検査する装置であって、（
１）前記収容ケースの底面および側面に光を投射して該
収容ケースの上面側に前記渦巻ばねの影像を生じさせる
投光装置と、（２）前記収容ケースの上面側に生じる前
記渦巻ばねの影像を撮像する撮像装置と、（３）その撮
像装置により撮像された影像に基づいて前記渦巻ばねの
形状を定める画像処理装置とを、含むことにある。

作用および発明の効果 このようにすれば、投光装置により収容ケースの底面お
よび側面に光が投射されるため、収容ケースの上面から
出る透過光は、収容ケースの底面に光を投射する投光装
置からの光と、収容ケースの側面に光を投射する投光装
置からの光が収容ケース内で散乱して上面に向かう光と
の和となる。

（以下、この散乱光も含めて透過光と呼ぶ）したかって
、半透明の収容ケースの上面から出る透過光の輝度差が
大幅に解消される。このため、撮像装置により前記渦巻
ばねの影像が撮像される場合には、収容ケースを透過す
る透過光と渦をばねの影像との輝度差が充分に得られて
、明確に渦巻ばねの寸法形状を検出できる。

実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図および第２図において、成行の収容ケース１０は
、白色その他の色彩などに着色されたプラスチック、ガ
ラスなどから成る半透明の厚板状容器であって、中央部
に渦巻ばね１２を収容するための収容穴１４が形成され
ることにより、外周部が厚肉とされかつ内周部が薄肉と
されている。

渦巻ばね１２は、平板状の線材が密に巻回されたもので
あって、収容穴１４の内周面に接することによりその外
径が保持されており、Ｕ字状に曲成された外周側端部１
６と半円状に曲成された内周側端部１８とを備えている
。その外周側端部１６は収容ケース１０の外周部にＵ字
状に形成された溝２０内に嵌め入れられることにより収
容ケース１０と係合させられており、渦巻ばね工２が縮
径されたときにその回転が防止されている。また、渦巻
ばね１２の内周側端部１８は、その直線部分２２の位置
、長さなどが予め定められた一定の形状となるように形
成されている。

収容ケース１０内に収容された渦巻ばね１２の形状を検
査するために、たとえば第３図に示す装置が用いられる
。収容ケース１０は図示しない透光性の板などに支持さ
れており、その底面は底面照明器２６によって光が照射
される。この底面照明器２６は透過光画像（影像）を得
るためのものであって面状光源が好ましい。収容ケース
１０の周囲には側面照明器２８および遮光板３０が配設
されており、収容ケース１０の側面に光が照射される。

この側面照明器２８は第４図に示すようにリング状の螢
光灯３２が好適に用いられるが、複数の光源を環状に配
設して構成されてもよい。上記底面照明器２６および側
面照明器２８は本実施例の投光装置として機能するもの
である。

このようにして収容ケース１０の底面および側面が照明
されると、第５図の（Ｃ）に示すような輝度分布が得ら
れ、この輝度分布に対応した画像が撮像装置であるテレ
ビカメラ３４によって撮像される。すなわち、底面照明
器２６のみによる輝度分布は第５図の（ａ）に示すよう
に収容ケース１０の中央部分に相当する部分がその肉厚
に対応して相対的に大きくなり、また側面照明器２８の
みによる輝度分布は第５図の（ｂ）に示すように収容ケ
ースｌＯの外周部分に相当する部分が相対的に大きくな
るので、底面照明器２６および側面照明器２８の両者に
よる輝度分布は上記（ａｌと（ｂｌとを加えたものとな
って、第５図の（Ｃ）に示すように収容ケースＩＯの透
過光が平均化されて全体的に明るくなるのである。

上記のように、収容ケース１０の透過光が全体的に明る
くされると、渦巻ばね１２の遮光によって生じる影像（
暗い部分）は前記テレビカメラ３４によって明確に撮像
される。そして、たとえば第５図の（Ｃ）に示すスレッ
ショルドレベルＹを境にして２値化されることにより撮
像された画像が正確にデジタル信号化されるのである。

したがって、画像処理装置３６において渦巻ばね１２の
形状が正確に検出される。

画像処理装置３６は第６図に示すように構成される。こ
の画像処理装置３６は好適には所謂ｃｐＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭを有するマイクロコンピュータを含み、第６図に示
す各手段はプログラムによって好適に実現される。図に
おいて、テレビカメラ３４によって撮像された渦巻ばね
１２の影像に対応した画像信号は、よく知られたＡ／Ｄ
変換器３８においてデジタル化された後、ビデオＲＡＭ
として知られる画像データ記憶装置４０に記憶される。

この画像データ記憶装置４０では、テレビカメラ３４に
よって撮像される画像の画素に対応した場所に各画素の
２値を記憶する。基準点検出手段４２は、第７図に示す
ように、渦巻ばね１２の中心があると推定される場所近
傍のＸ軸方向およびＹ軸方向の２値信号を取り出す。た
とえば、Ｘ軸に平行な走査線Ｘａ、走査線Ｘｂ、走査線
ＸＣに沿って取り出した画像信号において、ルベル（黒
レベル）のＡおよび已に示す部分は渦巻ば凪１２によっ
て遮光された一定幅以上の暗い部分に相当するが、この
ＡおよびＢに示す部分の間隔が最も大きい走査線を選択
する一方、Ｙ軸に平行な走査線についても同様に選択し
、このようにして選択された２走査線の交点を渦巻ばね
１２の中心点Ｔ　（Ｘｔ　、　Ｙｔ　）として決定する
とともに、その中心点Ｔから予め定められた一定の距離
および方向離隔した位置に基準点Ｃ（Ｘｏ　、　Ｙｏ　
）を定めるのである。なお、上記信号のＤに示す部分は
渦巻ばね１２の内周側端部１８に相当する部分であるが
、幅が狭い特徴があるので、本手段では予め除去あるい
は無視される。

輪郭抽出手段４４では、前記画像データ記憶装置４０に
記憶された信号から、たとえば第８図に　。

示す３×３のマスクを用いて渦巻ばね１２の輪郭が決定
される。すなわち、第９図に示すＸ軸方向の走査によっ
て最初のルベル（黒レベル）の点ａを抽出する。この走
査線の位置（Ｘ軸位置）および点ａまでの走査距離（Ｘ
軸位置）を互いに対応させてメモリに記憶する。そして
、ａ点を中心に第８図に示す３×３の画素から構成され
るマスクを設定し、ａ点を中心に左廻りの方向にみて隣
のマスク位置に相当する場所に隣の走査線上のルベル開
始点すを検出する。このとき、上記マスクにおいて１．
２．３．４の位置はルベルではないので、図の下側に位
置する走査線上の画素を調べることとなる。ｂ点におい
てもａ点と同様に走査線の位置（Ｘ軸位置）およびｂ点
までの走査距離（Ｘ軸位置）を互いに対応させてメモリ
に記憶する。次に、ｂ点を中心として同様の画素マスク
を設定し、ｂ点の下回りに隣接するルベルの点を検出し
てその位置を記憶する。このような操作が繰り返される
内、０点およびｄ点が順次検出され、再びａ点が検出さ
れると、渦巻ばね１２の影像の外側の輪郭の追跡が完了
し、得られた点をＸ−Ｙ座標上で連続させると外側の輪
郭が得られる。また、同様にして渦巻ばね１２の影像の
内側の輪郭が得られる。

極座標演算手段４６では、輪郭抽出手段４４において求
められた輪郭を構成する各点を、次式（１）および（２
）を用いて、前記基準点検出手段４２において求められ
た基準点Ｃ（ＸＯ、Ｙｏ　）を中心とする極座標系ｆ−
（ｒ、　　θ）に変換し、メモリ中の角度θおよび中心
点からの距離ｒに対応した記憶場所に記憶する。

θ＝ｊａｎ　−’　（（Ｙ−Ｙ（１）／　（Ｘ−Ｘｏ）
）　　・・（ｆ）ｒ＝　　（Ｘ−Ｘｏ）”　＋（Ｙ−Ｙ
ｏ）”　　　・・・（２１先端部検出手段４８では、極
座標に変換された座標値から渦巻ばね１２の両端部にお
ける先端位置を検出する。すなわち、たとえば第１０図
に示すように、半円状に曲成された内周側端部１８にお
いて輪郭線を矢印の方向に抽出したとすると、Ａ点（ｒ
Ａ＋　θＡ）およびＢ点（ｒｌ＋　θ３）においては角
度θが増加から減少へ或いは減少から増加へ切り替わる
変曲点となるので、このような角度の変化状態から求め
たＡ点およびＢ点の内、前記基準点Ｃ（Ｘｏ、ｙ、）と
の距離ｒが小さい方を選択することによって、渦巻ばね
１２の内周側端部１８における先端位置が求められる。

そして、指定距離演算手段５０では、上記のようにして
決定されたＡ点およびＢ点のＸ−Ｙ座標位置、（、ＸＡ
、Ｙａ　）および（Ｘｉ　、　Ｙｍ　）からＡ点とＢ点
との間隔、すなわち直線部分２２の長さく所謂フック長
さ）Ｌが次式（３）にしたがって求められる。また、第
１０図に示すように、基準点ＣとＢ点とを結ぶ角度θ３
の延長線と内周側端部１８との交点であるＤ点〔極座標
では（ｒＤｌ　０８　）　、Ｘ−Ｙ座標では（Ｘｏ　、
　Ｙｎ　）　）が求められ、Ｂ点とＤ点との間隔、すな
わちフックの開口寸法Ｋが次式（４）にしたがって求め
られる。さらに、指定距離演算手段５０では、上記操作
と同様の処理方法により前記中心点Ｔ　（ＸＴ　、Ｙｔ
　）を通過するＸ軸走査線或いはＹ軸走査線を用いて渦
巻ばね１２の内径および外径が決定される。

このようにして算出されたフックの開口寸法、直線部分
２２の長さ、渦巻ばね１２の内径および外径などの値は
、合否判定手段５２において予め記憶された判断基準値
と比較され、各寸法が合格範囲内であれば製品形状が合
格と判断されてそれが出力されるが、いずれかの寸法が
その合格範囲から外れている場合には不合格と判断され
てその判断および不良内容を表す出力が出される。

本実施例では、前述のように、上記底面照明器２６およ
び側面照明器２８から成る投光装置により収容ケース１
０の底面および側面が照明されると、収容ケース１０の
上面において肉厚に拘わらず輝度分布が均一に得られる
ので、渦巻ばね１２の影像とその周囲との輝度差が大き
く得られて、渦巻ばね１２の外形を示す画像がテレビカ
メラ３４によって明確に盪像される。このため、撮像さ
れた画像を表す信号が正確に２値化される一方、このよ
うな高信頼性のデジタル信号化された画像信号に基づい
て前記画像処理装置３６において渦巻ばね１２の形状が
正確に検出されるのである。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、第３図の検査装置の検査対象の
一例を示す平面図および第１図の■−■視断面断面図る
。第３図は本発明の一実施例の構成を示す略図である。 第４図は第３図の側面照明器の一例を示す平面図である
。第５図は、第３図の装置における収容ケースの透過光
の輝度分布を収容ケースと対比して示す図であって、（
ａ）は底面照明器のみによる輝度分布、（ｂ）は側面照
明器のみによる輝度分布、（ｅ）は底面照明器および側
面照明器による輝度分布を示す。第６図は第３図の装置
における画像処理装置の構成を示すブロック線図である
。第７図は第３図の装置における走査方法およびこれに
より得られる画像信号を説明する図である。第８図およ
び第９図は、第６図の輪郭抽出手段の作動を説明する図
であって、第８図は画素単位のマスク例、第９図は走査
方向の例および輪郭の構成例をそれぞれ示している。第
１０図は第６図の先端部検出手段および指定距離検出手
段の作動を説明する図である。 １０：収容ケース １２：渦巻ばね ３４：テレビカメラ（撮像装置） ３６：画像処理装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半透明の底付収容ケース内に収容された渦巻ばねの形状
   を検査する装置であって、 前記収容ケースの底面および側面に光を投射して該収容
   ケースの上面側に前記渦巻ばねの影像を生じさせる投光
   装置と、 前記収容ケースの上面側に生じる前記渦巻ばねの影像を
   撮像する撮像装置と、 該撮像装置により撮像された影像に基づいて前記渦巻ば
   ねの形状を定める画像処理装置と、を含むことを特徴と
   する渦巻ばねの形状検査装置。