JPH0750669Y2 - 指針型メータの調整検査装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は指針型メータの調整と検査を行う装置に関す
る。

B.考案の概要 本考案による指針型メータの調整検査装置は、メータの
表示部をテレビカメラで撮影し、その出力信号を画像処
理して針及び目盛の検出を行い、この検出結果とメータ
に印加した試験信号の値から、メータの調整、指度検査
及び引っ掛かり検査を行う。この場合、メータ又はテレ
ビカメラをXY移動機構に設置し、両者の相対移動により
テレビカメラの観察範囲を拡大できるようにしている。

メータの調整としては、演算制御手段が試験信号発生器
に規定の値の試験信号を出力させ、このときの目盛と針
の指示誤差が許容範囲内に入るように、回転機構に指令
を与え、メータの指示を調整させる。

また、指示検査としては、メータ調整後、演算制御手段
が試験信号発生器に別の値の試験信号を出力させ、この
ときの目盛と針の指示誤差が許容範囲に入っているか否
かを判定する。

更に、引っ掛かり試験としては、先ず、少なくとも二箇
所の針の回動位置から針の中心を演算する。そして、試
験信号をメータに印加してから、この演算された針の中
心を中心として一定の動作時間内にメータの針が回動す
る角度を測定し、これに対する許容値以内か否かにより
判定する。

C.従来の技術 従来、指針型メータの試験をする場合、第17図に示すよ
うに、メータ１を試験信号発生器２にリード線３で接続
し、人間が試験信号発生器２のレベルを操作し、針４の
位置を目視して試験を行っている。

ここで、試験には指度検査と引っ掛かり検査がある。指
度検査の場合、試験に先立って調整が必要である。先
ず、試験信号発生器を操作して規定値の試験信号をメー
タ２に与える。そして、第16図に示すようにメータ１の
指示調整用ボリューム（可変抵抗）のねじ６をドライバ
７で手動回転して調整して、この規定値に合う位置に針
４（実線で示す）が指すように調整しておく。この後、
別の値の試験信号を与えて目盛５と針（破線で示す）４
の間の指示誤差φを目視で検査する。

指示誤差を目視する代わりに、第18図に示すように、検
査対象の各目盛５の中心付近に対向して光ファイバ形式
の近接スイッチ８を取付板に固定して配置し、試験信号
発生器２からメータに試験信号を与え、針４が所定の規
格の範囲内に入っているか否かを近接スイッチ８のオ
ン，オフで判定する方法もある。

また、引っ掛かり試験では、メータ２に与える試験信号
の値を連続的に変化させて、針４が全動作範囲ないで円
滑に動くか否か目視で検査している。

D.考案が解決しようとする課題 しかしながら、目視検査では、作業者の個人的疲労に影
響され易く、調整及び検査の品質が安定しないという欠
点がある。また、長時間の連続作業が困難である。

また、近接スイッチ８を用いる検査では、近接スイッチ
取付板に対するメータ１の取付精度を維持するのが困難
であり、特に、メータ１の目盛の印刷精度が充分でない
ときに検査内容が不十分なものとなる。

更に、本願考案者が先に提出した特願平1-123590号で
は、等間隔（等角度）で生成した２点間の検査パターン
上をメータの針が通過する時間を計測していたが、この
方法では、２点間でのメータの針の動きを正確に把握す
ることはできなかった。即ち、２点間での通過時間は許
容範囲に入っていたとしても、その間に動作速度の早い
部分と遅い部分とが混在する場合があり、このような場
合には不良品とすべきもかかわらず良品と判断されてい
たのである。

本考案は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、
容易且つ確実な引っ掛かり検査を行えるメータ調整検査
装置を提供することを目的とするものである。

E.課題を解決するための手段 本考案による指針型メータの調整検査装置はメータに針
駆動用試験信号を出力する試験信号発生器と、メータの
表示部を撮影するテレビカメラと、テレビカメラ及びメ
ータのうち一方が設置されるXY移動機構と、メータの指
示調整用回転部が結合される回転機構と、テレビカメラ
の出力信号を画像処理し、メータの針及び目盛の検出を
行う画像処理手段と、画像処理手段の目盛検出に必要な
XY移動機構に対する移動指令、試験信号発生器に対する
出力信号値の指令、メータの目盛と針間の指示誤差の算
出、指示誤差と許容範囲との比較、指示誤差を許容範囲
に入れるための回転機構に対する回転指令、メータの針
の回転中心の演算、メータの針の回動角度の計測、該回
動角度を一定の動作時間に対する許容値との比較を行う
演算制御手段とを具備することを特徴とする。

F.作用 上記構成において、メータの表示部をテレビカメラで撮
影し、その出力信号を画像処理することにより、画像処
理手段により針と目盛幅を非接触に検出する。この検出
結果とメータに印加した試験信号との値から、演算制御
手段がメータの調整、指度検査及び引っ掛かり検査を自
動的に行う。

この場合、メータの種類によっては、テレビカメラの観
測範囲に収まらないこともあるが、これを解消するた
め、メータの針、目盛を検出することができるようにXY
移動機構を制御して両者の相対位置を変更する。これに
より、観察視野が等価的に拡大する。

検査前のメータ調整では、或る規定値の試験信号をメー
タに印加し、この規定値に対応する目盛と実際の針の位
置とから指示誤差を求め、回転機構を制御してメータの
指示調整回転部を回し、指示誤差が許容範囲内に入るよ
うに調整する。

メータの指度調整では、メータの調整後、別に規定値の
試験信号をメータに印加し、この規定値に対応する目盛
と実際の針の位置から指示誤差を求め、指示誤差が許容
範囲のとき良とする。

メータの引っ掛かり試験では、先ず、少なくとも二箇所
の針の回動位置から針の中心を演算する。そして、この
演算された中心を中心として一定時間に針が回動する角
度を演算し、この角度が許容範囲に入るか否かにより良
否を判定する。

G.実施例 以下、本考案について、図面に示す実施例を参照して詳
細に説明する。

第１図に本考案の一実施例を示す。同図に示すように、
テレビカメラ11が固定位置に設置され、XY移動機構（テ
ーブル）12にメータ１が取付られている。XY移動機構12
には回転機構13が設置され、後述するようにこの回転機
構13の出力軸によりメータ１の指示調整用ねじが操作で
きるようになっている。

画像処理装置15は一つのCPU（中央演算回路）17により
画像処理と演算制御の各機能部分17a,17bを実現したも
のであり、テレビカメラ11のビデオ出力をA/D変換器14
を介して画像処理部15aに接続し、更に演算処理部15cに
試験信号発生器2,XY移動機構12及び回転機構13を接続し
てある。15bは画像バスである。

演算処理部15cはCPU17と、これにマルチバス18を介して
接続した数値制御モジュール19、データ入出力用インタ
ーフェース（DI/O）20及び外部通信用インターフェース
（GPIB）21とからなる。そして、CPU17は数値制御モジ
ュール19を介してXY移動機構12及び回転機構13を制御
し、インターフェース20を介して上位のパーソナルコン
ピュータ（パソコン）22と通信を行う。また、画像処理
の演算、各種判定処理を行う。

尚、画像処理部15aの処理出力をD/A変換器23を介して画
像モニタ24に接続し、処理結果を画面に表示できるよう
になっている。

次に、本実施例に係る装置の外観を第２図、第３図に示
す。両図に示すように台車25上にスライドレール16aを
介して摺動可能に試験台兼用のケース26が載置され、こ
のケース26に画像処理装置15とインターフェース盤16と
が収納されている。ケース前面の上部は後方に傾斜して
おり、この傾斜部27の前方にピン28を介してアーム29が
回動自在に取りつけられている。アーム29には、テレビ
カメラ11、XY移動機構12及び回転機構13が配置されてい
る。尚、図中、29aはアーム29の基部、30は投光器、31,
32はXY移動機構のモータ、33はメータの目盛板、34は操
作ボックスである。

第４図〜第８図はXY移動機構12、回転機構13及びメータ
取付台53の構成を示すものである。即ち、第４図に示す
ように、XY移動機構12のベース35はアーム29の基部29a
に固定されている。XY移動機構12では、Ｘ軸テーブル36
がベース35上のＸ方向（第４図の左右方向）に摺動自在
に取りつけられ、更に、Ｙ軸テーブル37がＸ軸テーブル
36上にＹ方向（第４図の紙面と垂直方向）に摺動自在に
取り付けられている。各テーブル36,37はそれぞれモー
タ31,32により移動できるように構成されている。

回転機構13においては、第４図、第５図に示すように、
ドライバ38が軸39の上端に固定され、この軸39がモータ
40で回転させられるようになっている。即ち、ブランケ
ット42aと軸受41を介して軸39が板42に垂直に取り付け
られ、更に、板42にブランケット43を介してモータ40が
垂直に固定されている。そして、ドライバ38の取り付け
られた軸39とモータ40の出力軸40aがそれぞれプーリ44,
45を取り付け、第６図に示すようにベルト46を巻き掛け
ている。

この回転機構13では、ドライバ38を上下（Ｚ方向）に移
動可能にしてある。即ち、XY移動機構12のＹ軸テーブル
37上に四隅のスペーサ47を介して板48が固定され、この
板48の四隅にガイドロッド49を立設し、更に、ガイドロ
ッド49に筒50を介して回転機構13の板42が上下方向に移
動可能に取り付けられている。尚、板48のうち、モータ
40及び軸受41に対応する部分に穴48aが設けられ、この
穴48aにモータ40及び軸受41を貫通させている。

回転機構13の上下駆動源として第５図に示すように板48
に流体圧シリンダ等のアクチュエータ50を垂直に固定し
ている。このアクチュエータ50のロッド51に対応して板
42の下面に受け金具52が固定され、この受け金具52を介
して回転機構13全体を押し上げるようにしている。ま
た、回転機構13の全体に平均して押し下げ力を付与する
ように、ガイドロッド49の上端にメータ取付台53を固定
し、ガイドロッド49に沿ってばね54を取り付けている。

ここで、メータを試験用に取り付ける部分としては、次
の様な構成となっている。即ち、台４図及び第７図に示
すようにメータ取付台53の上面にメータ１を挟持するた
めのブロック55,56が間を空けて平行に配置されてい
る。一方のブロック55が固定とさ、他方のブロック56が
ガイド57により一方のブロック55方向へ摺動自在として
ある。そして、ブロック56を引き戻すためのばね58をブ
ロック56とメータ取付台53との間に設け、又ブロック59
を押し出すためのカム59がメータ取付台53に回転可能に
取り付けられている。尚、60はカム手動操作用のレバ
ー、61はカム59の支承軸である。更に、第５図、第８図
に示すように、回転機構13の板42上に、メータ１の端子
との接触をとるための電極62,63,64を有する端子台65が
固定されている。メータ取付台53のうち、ドライバ38及
び電極62〜64に対応する部分には、これらがメータ１に
届くように穴66が設けられている。台５図中、67はメー
タ１に振動を与えるための加振器としてのエアシリンダ
であり、先端に弾性部材68を被せたロッドでメータ１つ
ついて振動を加える。

次に、画像処理装置15の画像処理部15a及び演算制御部1
5cについて、第９図〜第19図を参照して説明する。ここ
で、画像処理部15aはテレビカメラ11のビデオ出力信号
から、メータの目盛及び針を検出する機能を有する。

即ち、画像処理部15aはテレビカメラ11からのビデオ信
号を入力して２値化する２値化処理部と、任意の検査ラ
インを記憶する記憶部と、検査ラインの上で２値画像デ
ータ（1,0）の変化から目盛の位置を計算する計算部と
を有する。

ここで、座標系は第９図に示すように、XY移動機構12の
原点（0,0）を基準としたものとし、この座標系の絶対
座標を用いて計算を行う。従って、第９図のようにテレ
ビカメラ11の座標系とXY移動機構12の座標系が同じ場合
には次のようになる。

Ｘ＝XY移動機構12のＸ方向移動量（mm）＋カメラ視野69
のＸ方向画素数（PIX）×解像度（mm/PIX） Ｙ＝XY移動機構12のＹ方向移動量（mm）＋カメラ視野69
のＹ方向画素数（PIX）×解像度（mm/PIX） 座標系が一致しない場合には、適当な変換を行うものと
し、第10図のばあいは、次のようになる。

Ｘ＝XY移動機構12のＸ方向移動量（mm）＋カメラ視野69
のＸ方向画素数（PIX）×解像度（mm/PIX） Ｙ＝XY移動機構12のＹ方向移動量（mm）−カメラ視野69
のＹ方向画素数（PIX）×解像度（mm/PIX） 目盛についての検査ラインの設定は、人間が画像モニタ
24を見ながらパソコン22のキーボードを操作して第15図
のフローチャートに従って行う。即ち、キーボード上の
矢印キー、←，→、↑，↓でモニタ上のカーソルを動か
しながら、第11図に示すように、二つの点70（Ｘ_S,Y_S）
と点71（Ｘ_E,Y_E）を登録することにより、画像処理装置
15aが自動的に二点間を結ぶ線72を検査ラインとして生
成し、記録する。第11図中、73は目盛の像であり、各メ
モリに対して検査ライン72を先ず設定しておく。

次に、第12図に示すように、２値画像の背影がクロック
（ｏ）、目盛が白（１）であるとすると、点70（Ｘ_S,
Y_S）から点71（Ｘ_E,Y_E）までの検査ライン上で２値画像
データを調べ、黒から白に変化する点74（Ｘ₁,Y₁）と白
から黒に変化する点75（Ｘ₂,Y₂）とを求める。更に、両
者の中間点76（Ｘ_C,Y_C）を次の様に計算して、目盛の中
間点を検出し記録しておく。

Ｘ_C＝（Ｘ₁＋Ｘ₂）/2 Ｙ_C＝（Ｙ₁＋Ｙ₂）/2 針の検出も同様である。但し、針の角度を検出する必要
上、第13図に示すように、針検査ライン77,78を内外２
本設定し、各検査ライン上での針の像79の中点80,81を
求める。更に、針の回転中心82を求めるため、針の位置
を変え、別に設定した針検査ライン83,84を用いて各検
査ライン上で針の像79の中点85,86を求める。

針の回転中心82は前述した四つの点から幾何学的計算式
により求める。

引き続き、第14図に示すように、針の回転中心を中心と
する検査用円弧パターン90を生成する。この検査用円弧
パターン90上における針の中点91を計測し、この針の中
点91の回転中心82に対応する針の絶対角度を計算する。
この様に針の絶対角度は針の往路、復路、往復路のいず
れかについて終了するまで連続的に行って、予め、一定
時間に回動すべき角度に対する許容範囲を定めておく。

次に、演算制御部15cの機能にいて説明する。演算制御
部15cは、メータ調整、指度検査及び引っ掛かり検査等
を行うものである。即ち、メータ調整としては、メータ
の機種を照合し、試験信号発生器２に指令して規定信号
を出力させ、第15図に示すように画像処理部15aが検出
した目盛に対する許容範囲に針が入るように調整され
る。次いで、指度検査としては、上述したように設定さ
れた許容範囲に、他の規定信号の与えた場合に入るか否
か試験する。この範囲に入れば良品と判断するが、そう
でない場合には不良品として処理する。

引っ掛かり試験においては、第15図に示すフローチャー
トに示すように、先ず検査ライン77,78により中点80,81
を計測し、また、検査ライン83,84により中点85,86を計
測する。次いで、四点80,81,83,84から回転中心82を演
算し、この回転中心82を中心として検査用円弧パターン
90を生成する。引き続き、試験信号検出器２に特定の信
号を出力させて、一定時間に回動する検査用円弧パター
ン90上の針の中点91を計測し、この針の中点91の回転中
心82に対する絶対角度を計算し、この角度が許容範囲に
有るか否かにより良否を判定する。

上記構成を有する本実施例の指針型メータの調整試験装
置によれば、作業者の個人差による誤差が生じることな
く検査品位が安定すると共に長時間の自動高速試験が可
能となり、メータ試験の自動化が図れる。更に、検査パ
ターンに到達するまでの針の動作時間を計測するのでは
なく、一定時間に回動する針の角度を測定し、この角度
が許容範囲に有るか否かにより良否を判定するので、こ
の計測時間を容易に変更することができ、このため、実
質的に針の回動する全範囲について引っ掛かり検査を実
施することができる。

H.考案の効果 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本考
案は画像処理技術を利用してメータの調整、指度検査及
び引っ掛かり試験を行うに際して、引っ掛かり試験とし
ては針の動作時間ではなく針の回動角度を測定するた
め、実質的に針の回動する全範囲を正確に測定すること
ができる。この為、本考案によれば、作業者の個人差に
よる誤差が生じることなく検査品位が安定すると共に長
時間の自動高速試験が可能となり、メータ試験の自動化
が図れるだけでなく、部分的に引っ掛かりが生じている
場合でも、その引っ掛かり部分の検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に関する装置のブロック図、
第２図はその装置全体の概略側面図、第３図はその装置
全体の概略正面図、第４図はXY移動機構と回転機構の一
部破断正面図、第５図は第４図中を一部破断して矢印Ｖ
方向から見た矢視図、第６図は第４図中のVI-VI線断面
図、第７図はメータ取付台の平面図、第８図は第５図中
の矢印VIIIから見た矢視図、第９図は実施例の座標系の
説明図、第10図は他の座標系の説明図、第11図は検査ラ
インの登録の説明図、第12図は目盛検出の説明図、第13
図は針の回転中心を算出する過程の説明図、第14図は検
査用円弧パターンの説明図、第15図は本実施例のフロー
チャート、第16図はメータの外観図、第17図、第18図は
それぞれ従来のメータ試験の説明図である。 図面中、 １はメータ、２は試験信号発生器、６はメータの調整ね
じ、11はテレビカメラ、12はXY移動機構、13は回転機
構、14はドライバ、15は画像処理装置、15aは画像処理
部、15cは演算制御部である。

フロントページの続き (72)考案者 井倉 浩司 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内 (72)考案者 野村 悟 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内 (56)参考文献 特開 昭61−260121（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−63822（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−4233（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】メータに針駆動用試験信号を出力する試験
   信号発生器と、メータの表示部を撮影するテレビカメラ
   と、テレビカメラ及びメータのうち一方が設置されるXY
   移動機構と、メータの指示調整用回転部が結合される回
   転機構と、テレビカメラの出力信号を画像処理し、メー
   タの針及び目盛の検出を行う画像処理手段と、画像処理
   手段の目盛検出に必要なXY移動機構に対する移動指令、
   試験信号発生器に対する出力信号値の指令、メータの目
   盛と針間の指示誤差の算出、指示誤差と許容範囲との比
   較、指示誤差を許容範囲に入れるための回転機構に対す
   る回転指令、メータの針の回転中心の演算、メータの針
   の回動角度の計測、該回動角度を一定の動作時間に対す
   る許容値との比較を行う演算制御手段とを具備すること
   を特徴とする指針型メータの調整検査装置。