JPS63165973A

JPS63165973A - 自動形状検定装置

Info

Publication number: JPS63165973A
Application number: JP61310207A
Authority: JP
Inventors: Akira Kitamura; 章北村; Kuniyuki Hoshino; 星野　邦行; Hiroyuki Kato; 博之加藤
Original assignee: METSUKU KK; Osaki Electric Co Ltd
Current assignee: METSUKU KK; Osaki Electric Co Ltd
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1988-07-09

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】（発明の利用分野）本発明は、物体、例えば電力量計の数字車などの形状（
文字、数字、目盛の形を含む）を光学的な撮像及び画像
処理により検定する自動形状検定装置に関するものであ
る。

（発明の背景）物体を光学的に撮像して画像処理することにより、物体
の形状、輪郭１文字などを判定する手法は、物体と非接
触に行えるので、入力処理の自動化、微細化処理などが
期待できる。

反面、光学的手法は、光源の照度のバラツキ、経年変化
、焦点の狂い、外乱などによって、撮像情報そのものが
大きく影響され、精度の維持が極めて不安定であるとい
う基本的欠陥を有している。

したがって、この種の従来装置として、自動寸法計測装
置、文字／マーク読取装置などが実施されているが、こ
れらは、専ら一方向からの平面的な入力に基づく判定処
理を行うものであるばかりでなく、比較的単純なアルゴ
リズムで、且つ入力データ量や管理基準値情報の少ない
分野のものに限られている。

一方、物体の検定工程全体を考えると、一方向からの平
面的処理では、全検定要素の一部しか行えない場合が多
い。歯車の検定を例にとると、少なくとも歯の寸法、歯
の数、ソリ、パリ、軸穴位置等の項目が必要で、そのた
めには、歯面の表、裏、歯の垂直面という３方向からの
撮像及び解析処理が必要になってくる。即ち、物理的に
多次元処理が必要である。ところが、多次元処理を行う
と、従来技術では検定時間が長くなってしまう。

（発明の目的）本発明の目的は、上述した問題点を解決し、光学的手法
の採用にかかわらず、高精度を達成することができ、多
次元での検定を高速度で行うことができる自動形状検定
装置を提供することである。

（発明の特徴）上記目的を達成するために、本発明は、全体の検定工程
を複数に分割する各ステージにそれぞれ設けられた複数
のステージ検定部と、該ステージ検定部を総合的に管理
する管理部とから成り、前記各ステージ検定部に、各ス
テージに割り当てられた被検定物体の検定対象面を撮像
する撮像手段と、該撮像手段により撮像されたアナログ
映像情報をディジタル映像情報に変換する変換手段と、
各検定対象面での形状の良否を検定するのに必要な管理
基準値を記憶する管理基準値記憶手段と、前記ディジタ
ル映像情報を解析し、前記管理基準値と照合することに
より形状の良否を検定する処理手段と、前記被検定物体
を移動させる移動手段とを備え、前記管理部に、前記各
ステージ検定部の起動、検定結果の受信、前記管理基準
値の送信を行う統合処理手段を備え、前記ステージ検定
部と前記管理部のいずれか一方に、前記ディジタル映像
情報の解析結果の履歴を記憶する履歴記憶手段と、該履
歴記憶手段に記憶された解析結果の履歴に基づいて前記
管理基準値を補正する補正手段とを備え、以て、ステー
ジ検定部毎に、被検定物体の撮像、画像処理、検定及び
管理基準値の記憶を独立して行うと共に、管理基準値を
固定せずに、解析結果の履歴に応じて動的に変化させる
ようにしたことを特徴とする。

（発明の実施例）第１図は電力量計の数字車の形状を検定する本発明の一
実施例のシステム構成を示す、全体の検定工程が三つの
ステージに分割され、ステージ毎に第１ステージ検定部
１、第２ステージ検定部２、第３ステージ検定部３が設
けられる。第１ステージ検定部ｌの前段には試料入力部
４が配置される。第１〜３ステージ検定部１〜３は管理
部５により総合的に管理される。信号６は、被検定物体
である数字車がピックアップできる位置にあることを示
すもので、試料入力部４から管理部５へ入力する。イン
ターフェース７〜ｌＯは、検定開始指示、検定終了報告
、検定結果、管理基準値などを各ステージ検定部１〜３
と管理部５との間で通信するものである。

第２図に示されるように、数字車１１は外周面に数字を
印刷した円形ドラムと歯車１２とを一体に連結したもの
で、円形ドラムには桁上げカム１３が一体成形されてい
る。このような数字車１１に対し、第１ステージ検定部
ｌは、第２図（Ａ）に示される数字車１１の検定対象面
Ｘの中心部近傍を検定する。第２ステージ検定部２は、
第２図（Ｂ）に示される検定対象面Ｙ−１の数字及び形
状と、第２図（Ｃ）に示される検定対象面Ｙ−２の歯車
１２の形状を検定し、第３ステージ検定部３は、検定対
象面Ｘの桁上げカム１３を含む外周近傍を検定する。こ
のように、検定対象面を３方向から設定しているので、
３次元の検定を行うことができる。

次に動作の概略を説明する。

まず、検定開始に先立ち、管理部５は、インターフェー
ス７〜ｌＯを介して各ステージ検定部１〜３に対し管理
基準値をダウンロードする。この管理基準値はロード完
了後各ステージ検定部１〜３において保持される。管理
部５は、信号６の入力によって数字車ｌｌがピックアッ
プ位置にあることを検出すると、インターフェース７を
介して第１ステージ検定部１に対し検定開始を指示する
。第１ステージ検定部ｌは、検定開始指示により試料入
力部４から数字車１１をピックアップし、検定開始位置
まで移動させた後、一定量単位ずつ数字車１１を移動さ
せながら検定対象面Ｘの中心部近傍について検定処理す
る。検定処理の途中で不良が発見されれば、該数字車１
１を不良品受は位置に移動させて、解放した後、インタ
ーフェース７により管理部５へ不良品検出を報告する。

検定対象面Ｘの中心部近傍について検定処理を終了する
と、インターフェース７により管理部５へ検定終了と検
定結果を報告する。第１ステージ検定部１による検定結
果が正しければ、管理部５はインターフェース７．８を
介して、第１ステージ検定部１及び第２ステージ検定部
２に１両ステージ検定部１，２の間に設けられた数字車
１１の受渡し位置への移動を指示する。第１ステージ検
定部１及び第２ステージ検定部２は、上記受渡し位置へ
の移動を完了すると、管理部５へその旨を報告する。管
理部５は両ステージ検定部ｌ。

２から共に移動完了が報告された時点で数字車ｌｌの引
継ぎを指示する。第２ステージ検定部２は検定対象面Ｙ
−１及び？−２の検定を開始する。

これと併行して、管理部５は次の数字車１１が準備回部
状態であれば、再び第１ステージ検定部１に対し次の数
字車１１のピックアップ及び検定開始を指示する。同様
に、第２ステージ検定部２による検定が正常に終了する
と、管理部５は第３ステージ検定部３のレディを待って
、ステージ検定部２．３に対し数字車１１の引継ぎ並び
に第３ステージ検定部３の検定開始を指示する。第３ス
テージ検定部３は最終の検定工程を行うものであり、検
定結果が正しければ、その数字車１１を良品受けに入れ
た後、管理部５へその旨を報告する。このように第１〜
３ステージ検定部１〜３が併行して検定処理を進めるの
で、全体としてはステージ検定部の数に等しい数の数字
車１１を同時に検定することができ、検定の高速化を図
ることができる。

第１ステージ検定部ｌと第３ステージ検定部３とは同一
構成のものであり、その構成の詳細を第３図に示す。

数字車１１（第２図）の移動を行う移動手段１４、移動
手段１４の移動を制御する移動制御子段１５、数字車１
１を検定対象面Ｘから撮像する撮像手段１６、アナログ
映像情報をディジタル映像情報に変換し、一時的に記憶
する映像入力手段１７、移動手段１４により数字車１１
が移動限界位置に移動させられたことを検出する位置セ
ンサ１８、画像処理や検定処理などを行う処理手段１９
、管理部５との間のインターフェース７又はｌＯを制御
する通信手段２０、管理基準値を貯える管理基準値記憶
手段２１、ディジダル映像情報の解析結果（ディジタル
映像情報自体を含む）の履歴を常に更新しながら所定量
記憶する履歴記憶手段２２、及び解析結果の履歴に基づ
いて管理基準値を補正し、補正された管理基準値を管理
基準値記憶手段２１に記憶させる補正手段２３が、第１
ステージ検定部ｌ或いは第３ステージ検定部３を構成す
る。

上記各手段の動作関連について説明する０通信手段２０
は、管理基準値のロード、検定開始、数字車１１の引継
ぎなどの管理部５からの指令を受信して処理手段１９に
伝達したり、処理手段１９から示された移動完了や検定
完了などを管理部５へ報告するためのものである。処理
手段１９及びその他の手段は、管理部５から一旦検定開
始を指示されると、所定の検定を終了するまで、或いは
検定途中で不良もしくは異常を検出して検定処理を中断
するまでの間、独立して所定の検定処理などを行う、即
ち、処理手段１９が中心となって、移動制御手段１５を
介して数字車１１を一定量単位ずつ移動させながら、撮
像手段１６により数字車１１の検定対象面Ｘの中心部近
傍或いは外周近傍を撮像した映像情報を映像入力手段１
７から取り出して、形状を解析し、管理基準値記憶手段
２１から該当する管理基準値を読み出して解析結果と照
合することにより形状の良否を検定する。

映像入力手段１７の詳細を第４図に示す、映像入力手段
１７は、アナログ映像情報をディジタル映像情報に変換
するＡ／Ｄ変換器２４、ディジタル映像情報を所定の映
像フレーム単位に記憶するＡフレームバッファ２５及び
Ｂフレームバッファ２６、両フレームバッファ２５．２
６のいずれか一方を選択するフレームバッファ切替器２
７から構成、される、一方のフレームバッファに取り込
んだ映像情報を解析している間に、次の映像情報を他方
のフレームバッファに取り込むこと、いわゆるダブルバ
ッファ方式を採用することによって検定処理速度の向上
を図ることができる。

第２ステージ検定部２の構成の詳細を第５図に示す。

第２ステージ検定部２では、二つの検定対象面Ｙ−１，
Ｙ−２を同時に検定するために、一つの移動手段２８及
び移動制御手段２９に対して二つの検定処理系を備える
。検定対象面ｙ−ｔに対応して、撮像手段３０、映像入
力手段３１、処理手段３２１通信手段３３、管理基準値
記憶手段３４、履歴記憶手段３５、補正手段３６及び同
期手段３７が設けられ、検定対象面Ｙ−２に対応して、
撮像手段３８、映像入力手段３９、処理手段４０、通信
手段４１、管理基準値記憶手段４２、履歴記憶手段４３
、補正手段４４及び同期手段４５が設けられる。同期手
段３７．４５を除く上記各手段の機能は第３図に示され
た同一名称の各手段と同じである。

二組の検定処理系３０〜３７．３８〜４５は、数字車１
１（第２図）が移動手段２８により一定量単位ずつ回転
される毎に、同期手段３７　、４５を介して同期をとり
ながら独立に動作する。移動制御手段２９への指令は処
理手段３２が受は持つ、処理手段３２は、ｌステップ（
１移動型位に　。

対応する検定処理）の検定処理が終る毎に処理手段４０
からの１ステツプ終了報告を受けた後一定量Ｃｉ位の移
動を行わせ、移動が完了すると、その旨を処理手段４０
へ伝えることにより両系の同期化を計る。検定の途中で
不良品又は異常を検出して数字車１１の検定を終了させ
る場合にも同期をとって行う、管理部５に対する検定終
了報告は、通信手段３３．４１により各検定処理系毎に
独立に行う。

管理部５の構成の詳細を第６図に示す。

管理部５は、試料入力部４からの信号６を受信するセン
サ受信手段４６、各ステージ検定部１〜３との間のイン
ターフェース７〜１０を制御する通信手段４７〜５０、
全体の検定処理の監視制御、起動、終了処理などを行う
統合処理手段５１、検定結果の出力時や起動、停止時に
オペレータと対話するためのコンソール５２、及び検定
プログラム、管理基準値情報、検定結果の統計情報など
の格納に用いられるファイル記憶装置５３から構成され
る。

具体的な数字車１１の移動と撮像方法について第７図及
び第８図を参照して説明する。

第７図は移動手段１４ａ、２８，１４ｂ及び撮像手段１
６ａ　、３０．３８　、ｉｓｂの位置関係と移動手段１
４ａ、２８，１４ｂの動きを示す、移動手段１４ａ、１
４ｂは第３図図示の移動手段１４と同一のもの、撮像手
段１６ａ、１６ｂは第３図図示の撮像手段１６と同一の
ものである。検定後の数字車１１の移動先は、良品受け
５４と不良品受け５５とがある。移動手段１４ａ、１４
ｂは数字車１１を保持する支持部材５６ａ、５６ｂを有
し、水平方向の移動機能と支持部材５６ａ、５６ｂのみ
の旋回Ｆｌｊ、俺とを備える。まず、移動手段１４ａの
動きを説明する。数字車１１をピックアップする場合、
試料入力部４の近傍まで水平方向左に移動し、支持部材
５６ａをピックアップ位置に旋回させて、数字車１１を
ビックアッ゛プする。その後、数字車１１の検定対象面
Ｘが撮像方向と合うように支持部材５６ａを旋回させて
固定する。以下、撮像毎に水平右方向に一定量単位ずつ
移動する。これによって、撮像手段１６ａにラインセン
サを用いた場合、第８図（Ａ）に示されるように撮像ラ
イン５７は数字車１１の検定対象面Ｘを左から右へ走査
する。検定の途中で不良を検出した場合、水平方向の移
動を停止し、支持部材５６ａを不良品受け５５の位置へ
旋回させ、不良の数字車１１を不良品受け５５に入れる
。また、第１ステージでの検定が正常に終了した場合、
第１ステージと第２ステージとの中間に設けられた受渡
し位置５８に向けて支持部材５６ａを旋回させた後、受
渡し位置５８まで水平方向力に移動して、第２ステージ
への引継ぎに入る。

第２ステージでの移動手段２８の動きを説明する。移動
手段２８は支持部材５９の旋回機能と数字車１１のみの
回転機能とを有する。支持部材５９を受渡し位！ｆ１５
８まで旋回させて、数字車１１を受は取り、撮像位置ま
で旋回させた後支持部材５９の旋回を停止させ、撮像毎
に数字車１１のみを一定回転角単位ずつ回転させる。こ
れによって、撮像手段３０．３８にラインセンサを用い
た場合、第８図（、Ｂ）に示されるように撮像ライン６
０．６１は数字車１．１の検定対象面ｙ−ｉ、ｙ−２を
３６０°にわたって走査する。不良品受け５５或いは第
２ステージと第３ステージの中間に設けられた受渡し位
置６２への移動は、支持部材５９の旋回により行う。

第３ステージでの移動手段１４ｂの動きは、第１ステー
ジでの移動手段１４ａと同様で、第８図（Ｃ）に示され
るように撮像ライン６３は数字車１１の検定対象面Ｘを
左から右へ走査する。第３ステージにおいて検定結果が
良である場合には検定終了となり、数字車ｊｌを良品受
け５４に入れる。

次に、管理基準値の補正について説明する。光源ムラに
よってディジタル映像情報の濃淡レベルにバラツキが生
じると、ディジタル映像情報から解析された形状の解析
値は管理基準値から外れてしまうが、濃淡間の相対レベ
ルは基準内に入る場合が多い、このような場合、絶対的
な管理基準値の偏差を大きく認めるようにすると、検定
精度が悪化してしまう、これに対して、各ステージ検定
部１〜３では、ディジタル映像情報の履歴を履歴記憶手
段２２，３５．４３に記憶させ、補正手段２３．３６．
４４はこの履歴から濃淡レベルの平均値をとり、該平均
値に応じて管理基準値を補正する。また、移動手段１４
ａ、１４ｂ、２８のバラツキについても、それによって
例えば数字車１１の中心部の位置がずれた場合を例にと
ると、記憶手段２２に記録された解析結果の履歴から補
正手段２３が数字車１１の中心部の位置を求め、それに
応じて管理基準値を補正する。そして、補正した管理基
準値を管理基準値補正記憶手段２１゜３４．４２に記憶
させる。

管理部５は、各ステージ検定部１〜３から検定結果が報
告される毎に不良率を算出し、算出不良率が予め記憶さ
れている不良率基準値と極端に異なる場合には、メツセ
ージを出力してオペレータを呼び出し、オペレータの判
断と管理基準値の緩急指示を促す。

図示実施例では三つのステージ検定部１〜３が独立に動
作するので、同時に３個の数字車を検定することができ
る。したがって、各ステージでの検定処理時間が等しく
、数字車１１の受渡し時間が検定処理時間に比べて無視
できるものとすれば、全検定時間は必要な時間の３分の
１になる。

（変形例）図示実施例では、履歴記憶手段２２，３５．４３及び補
正手段２３，３６．４４を各ステージ検定部１〜３に設
けているが、管理部５に履歴補正手段及び補正手段を設
け、各ステージ検定部１〜３から一旦解析結果を報告さ
せ、解析結果の履歴に基づいて管理基準値を補正し、補
正した管理基準値を再度ダウンロードするようにしても
よい。

図示実施例は、３ステージに分割したものであるが、必
要な検定項目と許容時間との関係で任意数のステージに
分割することができる。

また、一方向から見た検定対象面を複数領域に　　□分
割して、それぞれ独立したステージに対応させる構成に
してもよい。

撮像手段としては、ラインセンサとエリアセンサを適宜
選択して使用する。

本発明は数字車の形状検定に限定されるものではなく、
種々の物体の形状検定に適用することができる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、全体の検定工程
を複数に分割する各ステージにそれぞれ設けられた複数
のステージ検定部と、該ステージ検定部を総合的に管理
する管理部とから成り、前記各ステージ検定部に、各ス
テージに割り当てられた被検定物体の検定対象面を撮像
する撮像手段と、該撮像手段により撮像されたアナログ
映像情報をディジタル映像情報に変換する変換手段と。

各検定対象面での形状の良否を検定するのに必要な管理
基準値を記憶する管理基準値記憶手段と、前記ディジタ
ル映像情報を解析し、前記管理基準値と照合することに
より形状の良否を検定する処理手段と、前記被検定物体
を移動させる移動手段とを備え、前記管理部に、前記各
ステージ検定部の起動、検定結果の受信、前記管理基準
値の送信を行う統合処理手段を備え、前記ステージ検定
部と前記管理部のいずれか一方に、前記ディジタル映像
情報の解析結果の履歴を記憶する履歴記憶手段と、該履
歴記憶手段に記憶された解析結果の履歴に基づいて前記
管理基準値を補正する補正手段とを備え、以て、ステー
ジ検定部毎に、被検定物体の撮像、画像処理、検定及び
管理基準値の記憶を独立して行うと共に、管理基準値を
固定せずに、解析結果の履歴←応じて動的に変化させる
ようにしたから、光学的手法の採用にかかわらず、高精
度を達成することができ、多次元での検定を高速度で行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、第２
図は本発明の一実施例における被検定物体の検定対象面
を示す図、第３図は第１及び第３のステージ検定部の詳
細を示すブロック図、第４図は映像入力手段の一例を示
すブロック図、第５図は第２ステージ検定部の詳細を示
すブロック図、第６図は管理部の詳細を示すブロック図
、第７図は移動手段と撮像手段の位置関係を示す平面図
、第８図は撮像方向を示す図である。１〜３・・・・・・ステージ検定部、５・・・・・・管
理部、ｌｌ・・・・・・数字車、１４．１４ａ、１４ｂ
、２８・・・・・・移動手段、１６，１６ａ、１６ｂ、
３０．３８−・・・撮像手段、１７，３１．３９・・・
・・・映像入力手段、１９，３２．４０・・・・・・処
理手段、２１，３４．４２・・・・・・管理基準値記憶
手段、２２，３５゜４３・・・・・・履歴記憶手段、２
３，３６．４４・・・・・・補正手段、２４・・・・・
・Ａ／Ｄ変換器、５１・・・・・・統合処理手段、５２
・・・・・・コンソール、５３・・・・・・ファイル記
憶装置、５７，６０，６１．６３・・・・・・撮像ライ
ン、Ｘ、Ｙ−１、Ｙ−２・・・・・・検定対象面。特許出願人　大崎電気工業株式会社株式会社メック代　理　　人　　中　　　　村　　　　　　稔第１図第２図（Ａ）　　　　　（Ｂ）　　　　　　　（Ｃ）（Ａ）Ｇ裏ｌステージ）第８図ＣＢ）　　　　　　　　（Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）全体の検定工程を複数に分割する各ステージにそ
れぞれ設けられた複数のステージ検定部と、該ステージ
検定部を総合的に管理する管理部とから成り、前記各ス
テージ検定部に、各ステージに割り当てられた被検定物
体の検定対象面を撮像する撮像手段と、該撮像手段によ
り撮像されたアナログ映像情報をディジタル映像情報に
変換する変換手段と、各検定対象面での形状の良否を検
定するのに必要な管理基準値を記憶する管理基準値記憶
手段と、前記ディジタル映像情報を解析し、前記管理基
準値と照合することにより形状の良否を検定する処理手
段と、前記被検定物体を移動させる移動手段とを備え、
前記管理部に、前記各ステージ検定部の起動、検定結果
の受信、前記管理基準値の送信を行う統合処理手段を備
え、前記ステージ検定部と前記管理部のいずれか一方に
、前記ディジタル映像情報の解析結果の履歴を記憶する
履歴記憶手段と、該履歴記憶手段に記憶された解析結果
の履歴に基づいて前記管理基準値を補正する補正手段と
を備えた自動形状検定装置。