JPS6010107A - 物体選別装置 - 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】 この発明は、生産ラインにおける製品の良否選別機構な
どに用いられる移動物体の寸法測定装置に関する。

生産ラインなどにおける製品の良否選別機構では、送ら
れてくる製品の寸法を順次測定して、測定値が所定の規
格内にあるかどうかにより良否の判定が行われる。

従来は、この種の寸法測定を、接触式の測定装置や電気
マイクロメータを用いて行っていたので、次に挙げるよ
うな問題があった。

（イ）被測定物の位置決めが必要で、測定位置へのロー
ディングおよびアンローディングのために機（￥ｑが複
雑化するだけでなく、測定の高速化がはかれない。

（ロ）多量の処理を行うと接触子が摩耗する。

（ハ）型番変更などのさいの調整に時間がかかる。

に）測定タイミングを機械的動きからとる必要があり、
装置が複雑になる。

この発明は、従来例における如上の課題を解消し、高速
処理が可能で、機械系の構成も簡単になシ調整も容易な
移動物体の寸法測定装置を提供することを目的とするも
のである。

この発明の一実施例を、第１図ないし第１０図に基づき
次に説明する。

この実施例の寸法測定装置は、第１図に示すように送り
機構１から送出される四−ラＡの長さ寸法を、シュート
２内を落下する途中において測定するようにしたもので
あって、落下途中のローラＡの上端位置及び下端位置を
検出する像倍率の等しい一対の撮像ユニツ）３Ｘ１３Ｙ
と、各撮像ユニット３Ｘ、３Ｙのイメージ・センサー４
Ｘ１４Ｙを走査してこれらイメージ・センサー４Ｘ、４
Ｙに投影されるローラ像Ａ！　ＨＡ”からローラＡの上
端位置及び下端位置に関する情報をサンプリングするサ
ンプリング処理回路５と、サンプリングされた位置情報
対（上端位置情報Ｎｘｊと下端位置情報Ｎ！１　）から
それぞれ四−ラＡの長さ寸法Ｎ１（添字１はサンプリン
グの回数番を示す）を算出しこれら算出値１１　ｒ　Ｎ
２　ｒ・・・、Ｎユの平均Ｎ＝６とを備えている。

各撮像ユニット３Ｘ１３Ｙに対しては、シュート２を挾
んでこれらに対応する照明ユニッ）　７　ｘ　＋７Ｙを
それぞれ対向配置し、撮像ユニツ）３Ｘと照明ユニツ）
７Ｘの組合せからなる一方の光学系Ｘ　’（ｚ　Ｏ−ラ
Ａの上端位置検出用とし、撮像ユニツ）３Ｙと照明ユニ
ッ）７Ｙの組合せからなる他方の光学系Ｙを下端位置検
出用としている。

照明ユニット７Ｘ１７Ｙは、ランプ８Ｘ−＋８Ｙ及び集
光レンズ９Ｘ・９Ｙからなり、各撮像ユニット３Ｘ１３
Ｍのイメージ・センサー４Ｘ、４Ｙには、それぞれ撮像
レンズ１０Ｘ１１０Ｙ’ｉ経てローラＡの倒立投影像Ａ
’　＋　Ａ！’が結像される。イメージ・センサー４Ｘ
１４Ｙの受光部では、投影像Ａ’　、Ｎ’の部分が暗部
とな９、他の部分が明部となる。イメージ・センサー４
Ｘ１４Ｙの受光部は、第３図に一部を拡大して示すよう
に、多数のフォトダイオード１１・・・を所定のピッチ
（この実施例では２８μｍ）で１列に縦列配置して構成
してお９、その配列をローラＡの落下方向に揃えている
。

したがってローラＡがシュート２内を落下するのに伴い
、ローラ像Ｎ　ｒに′は第４図に（Ａ）　、　（Ｂ）　
、　（０）で示すように変位する。なお各光学系Ｘ、Ｙ
の光軸は、対応するイメージ・センサー４Ｘ、４Ｙの中
間位置に合せている。第３図においてＳは遮光部である
。

サンプリング処理回路５は、第５図にブ四ツク図で示す
ように、２つのイメージ・センサー４Ｘ＋４Ｙを同期的
に走査するクロック信号ｌＬヲ発生するクロック電相回
路１２と、各イメージ・センサ＝４ｘ、ｒｉｘの出力ｂ
　（ｘ）　ｒ　ｂ　（ｙ）Ｉｔ：所定のスライスレベル
ｖ［Ｉと比較しこのスライスレベルＶ■を上まわるもの
だけを弁別して出力するコンパレータ１３Ｘ、１３Ｍと
、各コンパレータ１３Ｘ、１３Ｙの出力Ｃ（３）、Ｑ（
Ｙ）からイメージ・センサー４ｘ＋４Ｙにおける明細発
生位置及び暗部発生位置を検出する明部検出回路１４Ｘ
及び暗部検出回路１４Ｙと、ゲー）１５Ｘ１１５Ｙとに
より構成している。

クロック信号ａによるイメージ・センサー４Ｘ＋４Ｙの
走査は、第４図に矢符号Ｐｌ、Ｐ２で示す方向すなわち
ローラＡの落下方向に行って、各イメージ・センサー４
Ｘ１４Ｙ’ｉ構成するフォトダイオード１１・・・から
入射光量に比例したレベルの電気信号が出力ｂ（Ｘ）、
ｂ（Ｙ）として順次取り出されるようにしている。

本実施例のイメージ・センサ−４ｘ＋４ｙｔｌｉｍ荷蓄
積モードで動作するから、その出力レベルは露光量と走
査周期の積に比例する。したがってイメージ・センサー
４Ｘ、４Ｙの出力ｂ（Ｘ）、ｂ（Ｙ）は、第６図（Ａ）
　、　（Ｅ）に示すように、受光部における明部域と暗
部域の境界に相当する部分で、出力パルスのレベルが傾
斜変化する。例えば第６図（Ａ）に示す上端位置検出用
イメージ・センサー４ｘの出力す内では、受光部におけ
る前回走査時のローラ上端像に五と今回走査時のローラ
上端像Ａ′２の間の区間Ｗが、前後２回の走査の間に暗
部から明部へと変化するため、この区間Ｗでは出力パル
スのレベルは明部域に近づくにつれて漸増することにな
る。

同様の理由により第６図（Ｂ）に示す下端位置検出用イ
メージ・センサー４Ｙの出力ｔ＋（Ｙ）でも、前回走査
時と今回走査時のローラ下端像に’１　＋　Ａ’２の区
間Ｗ′において、出力パルスのレベルは暗部域に近づく
につれて漸減する。

前記したように、本実施例のイメージ・センサー４Ｘ　
、４Ｙの出力レベルは、蓄積電荷が飽和に達す不までは
入射光量に比例するから、前記出力パルスのレベル傾斜
変化は、照明光が強いほど、またローラＡの移動速度が
遅いほど、第６図（Ｎ。

（Ｂ）にそれぞれ破線で示すように急勾配となる。なお
上記説明では電荷蓄積型のイメージ・センサーを採用し
たが、これはかならずしも必要な条件ではなく、その他
の型式の半導体撮像素子を適宜用いてもよい。

サンプリング処理回路５の各コンパレータ１３Ｘ。

１３Ｙは、イメージ・センサー４Ｘ、４Ｙの前記のよう
な出力パルスのレベル変化を考慮して、スライスレベル
ｖＨ以上の出力パルスのみを検出するようにしたもので
ある。

演算処理回路６はマイクロ・コンピュータカラなシ、第
７図に７０−チャートで示すような処理を行う。

次に、この寸法測定装置の動作について説明する。

例えば第４図（Ｂ）に示すように、各イメージ・センサ
ー４　Ｘ　＋　４　Ｙの受光部に四゛−ラ上端像Ａ′お
よびローラ下端像Ａ’が投影される落下位置に四−ラＡ
があるとき、クロック信号ａにより走査されるイメージ
・センサー４ｘでは、第８図（Ｂ）に示すように走査開
始点からローラ上端像にの下縁までの暗部域に相当する
走査区間において出力パルスがなく、それ以後すなわち
明部域に相当する走査区間において出力パルスｂ（Ｘ）
がみられる。

次段のコンパレータ１３Ｘでは、前記出力パルスｂ（Ｘ
）のうちスライスレベ／ｌ／ｖ１１以上のパルスを弁別
して出力する。コンパレータ１３にの出力信号ｏ　（Ｘ
）のうち、パルス非発生区間は受光部における暗部域に
ほぼ対応することになる。

さらに次段の明部検出回路１４Ｘでは、コンパレーク１
３Ｘの出力信号０００が３パルス連続したとき始めて明
部が発生したものと認めて、次段のゲート１５Ｘに明部
発生のタイミング信号（Ｌ　（Ｘ）’を入力する。

ゲー）１５Ｘでは、明部検出回路１４Ｘから得られるタ
イミング信号ｄ（Ｘ）とクロック信号ａを受けて、走査
開始からタイミング信号発生までの区間のクロック信号
ａ（Ｘ）を上端位置情報Ｎｘ（イメージ・センサー４ｘ
の暗部域長さに相当）として出力する。このように検出
回路１４Ｘを用い、明部発生のタイミングをコンパレー
タ１３Ｘのパルス発生タイミングより少し遅らせて、暗
部域として検出される区間を増大補正することにより、
ごみなどに起因するローラ上端位置の誤認識が防止され
る。

一方、イメージ・センサー４Ｙでは、第８図（Ｋ）で示
すように走査開始点からローラ下端像の上縁までの明部
域に相当する走査区間において出力パルスｂ　（ｙ）が
みられ、それ以後すなわち暗部域に相当する走査区間に
おいて出力パルスがない。

次段のコンパレータ１３Ｙでは、前記出力パルスｂ（ｙ
のうちスライスレベル７１１以上のパルスを弁別して出
力する。コンパレータ１３Ｙの出力信号Ｃ（力のうち、
゛パルス発生区間は受光部における明部域にほぼ対応す
ることになる。

さらに次段の暗部検出回路１４Ｙでは、コンパレータ１
３Ｙの出力信号０（Ｙ）のバ・ルス非発生区間が３パル
ス分経過したとき、すなわち３パルス連続して発生しな
いとき始めて暗部が発生したものと紹めて、次段のゲー
）１５Ｙに暗部発生のタイミング信号ｄ　（Ｙ）　’ｅ
大入力る。

ゲー）１５Ｙでは、暗部検出回路１４Ｙから得られる暗
部発生タイミング信号ｄ（Ｙ）とクロック信号ａを受け
て、走査開始からタイミング信号発生までの区間のクロ
ック信号ａ（Ｙ）ｆ：下端位置情報ＮＹ（イメージ・セ
ンサー４Ｙの明部域長さに相当）として出力する。この
ように検出回路１４Ｙ’ｉ用い、暗部発生のタイミング
をコンパレータ１３Ｙのパルス停止タイミングより少し
遅らせて、明部域として検出される区間を増大補正する
ことにより、ごみなどに起因するローラ下端位置の誤認
識が防止されるとともに、先の明部検出回路１４Ｙによ
る明部発生タイミングの補正の測定結果への影響が、こ
の暗部発生タイミングの補正により相殺されることにな
る。

演算処理回路６では、明部発生タイミング信号ｄ（３）
を受けて、ローラＡが測定位置に達したことを確認する
処理（処理１）と、サンプリングされた位置情報対Ｎｘ
・ＮＹから実際にローラＡの長さ寸法を測定する処理（
処理２）が実行される。

処理１では、土鍋位置情報Ｎｘ（クロック信号ａ（Ｘ）
）のパルス数が所定値（例えば３５０＜Ｎｘ＜４００）
内になったときを、ローラＡが測定位置に達しよときと
みなして、この時点から寸法測定が行えるように処理２
のプログラムを起動する。

処理２は、明部発生タイミング信号ｄ　（Ｘ）’を受け
る毎に実行され、各走査回の位置情報対ＮＸＩＮＹを１
０回まで読み込む。１０回分の位置情報対Ｎ工。

ＮＹのうち、最大値および最小値は除去して、残る８回
分の位置情報対Ｎｚ＋Ｎアについて四−ラ長さ寸法を算
出し、これら各回の算出値Ｎｉの平均値Ｎ＝届（Ｎｌ＋
ＮＺ＋・・・十Ｎ５）ｔ−求める。

ローラＡの長さ寸法りは、前記位置情報対Ｎｘ。

Ｎ、との間の次めような関係から導き出される二第９図
において、各諸元を Ｐ：イメージ・センサー４Ｘ１４Ｙのダイオード１１１
１１間のピッチ ｍ：像倍率 ｄ；光学系Ｘ、Ｙの光軸間隔 Ｌｘ：ローラＡの上端と光学系Ｘの光軸の間の距離 Ｌｘ：ローラＡの下端と光学系Ｙの光軸の間の距離 ｄｚ＋イメージ・センサー４ｘの走査開始端位置から光
学系Ｘの光軸までの距離 ｄｒ：イメージ・センサー４Ｙの走査開始端位置から光
゛学系Ｙの光軸までの距離 のようにおくと、 ｍ　Ｌ　Ｘ　’＝　Ｎ　Ｘ　Ｐ　−ｄ　ｘ　・・・・・
・（１１ｍ　Ｌ　ｙ　＝Ｎ　ｙ　Ｐ　−ｄ　ｙ　・・・
・・・（２）ＩＩ　＝Ｌ、−ＬＹ十ｄ’・−４３１ が成り立つ。

上記ｆｉｌ　、　ｆ２＋　、　ｆａｔ式よシＬ＝＝’ｊ
；、ＣＨｘ　Ｎｙ）＋ｄ−Ｈ（ｄ、ｘ　ａｔ）・・川・
（４１が得られる。

（４）式において、Ｐ　ｒ　ｍ　ｐ　６　ｐ　６ｘ　ｐ
　ｄｙＪ’ｊ定数であるから、これよシローヲＡの長さ
寸法りが（Ｎｘ　−Ｎｙ　）に比例することが知られる
。

前述の如く、サンプリングした８回分の位置情報・対Ｎ
ｘｌ　・Ｎ　ｙ　１から、ローラＡの長さ寸法あて算出
される。

測定そのものはこの処理段階で終了するが、この処理２
では、さらにローラＡの長さ寸法の基準サンプル値Ｎｏ
　と前記測定値Ｎとを比較して、その誤差Δが上限値Δ
。、下限値Δｎをはずれると、ＮＧ扉オンの信号を出力
するとともにＮＧ表示をし、逆に測定値Ｎが許容範囲内
すなわちΔ。≧Δ≧Δユと判定されると、ＯＫ扉オンの
信号を出力するとともＶＣｏＫ表示をする。

前記演算処理回路６よシ出力されるＮＧ扉オンおよびＯ
Ｋ扉オンの信号は、第１図に示すようにシュート２の終
端部に配置される選別扉機構１４を切替駆動する制御信
号として受け入れられる。

選別扉機構１４は、第１０図に示すように仕分片１５を
一方に偏らせて良品排出路を開くソレノイド１６＆と、
仕分片１５ｉこれと反対側に偏らせて不良品排出路を開
くソレノイド１６ｂの一対を備えた双安定構成とし、前
記のＯＫ扉オンおよびｎｔＨ１オンの信号によシこれら
ソレノイド１６　ａ　＋１６ｂｌパルス駆動するように
している。パルス駆動は短時間だけソレノイド１６ａ、
１６ｂの一方を通電して仕分片１５１に切替駆動し、不
必要時には通電しない方式であるから、切替動作を高速
化でき消費電力も低減できる。

ちなみに、１つのソレノイドとコイルばねを用いて仕分
片を切替駆動するようにした従来みられるような単安定
構成では、選別扉系の質量、摩擦、ばね定数によって決
まる周波数応答性によシ高速化は困難である。また２つ
のソレノイドを用いて、その一方を選択的に常時通電状
態に保つことにより仕分片を切替設定する方式も可能で
あるが、実験によれば、この場合にはソレノイド磁気回
路の残留磁束によって、通電の切替えのさいソレノイド
の吸引力が短時間で消滅しないという結果全得ており、
同様に高速化はできない。

この実施例では、ローラＡの移動速度の影響については
無視して測定系を構成したが、ローラＡの移動速度に対
し走査周期を十分小さく設定することにより、その影Ｗ
’に排除することができる。

実験で得られた結果においても、特に問題はなかった。

しかし特に高速な物体の測定を行う隙は、ＮＸ１−Ｎ！
ｉ＋１＋　ＮＹｉ−ＮＹｉ＋１などの移動距離に相当す
るデータから測定値に対して補正演算をほどこすことが
可能なことは明らかである。

この寸法測定装置によれば、移動物体の移動前端位置及
び後端位置全検出する像倍率の等しい一対の撮像装置と
、移動前端位置及び後端位置の位置情報対を移動物体通
過中に撮像装置の検出出方から複数回サンプリングする
サンプリング処理手段と、サンプリングされた各位置情
報対からそれぞれ移動物体寸法を算出しこれら算出値の
演算値を測定値として出方する演算処理手段とで構成し
たから、次に挙げるような効果が得られる。

（イ）被検物の移動途中において寸法測定ができるので
、高速処理が可能である。

（ロ）被検物の位置決めが必要でなく、ローディング・
ア、フローディングのための構成が不要になるとともに
、接触子も不要でその摩耗もなく、機械系が簡単になり
、安価で処理動作も安定し信頼性の高い測定結果を得る
ことができる。

（ハ）被検物の型番変更などのさいにも、調整を容易に
行うことができる。

に）測定タイミングは被検物の動きからとるので、タイ
ミング設定のための調整が不要で、そのための機構も付
加しなくて済み、装置の小型・軽量化をはかることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略構成を示す図、第２
図はその概念図、第３図はイメージ・センサーの受光部
を示す部分拡大図、第４図（Ａ）　ｌ　（Ｂ）　＋（０
）はそれぞれイメージ・センサーに対するローラ像の変
位を示す説明図、第５図は信号処理系を示すブロック図
、第６図（４）、（Ｂ）はそれぞれイメージ・センサー
の出力パルスのレベル変化の説明図、第７図は演算処理
回路で実行されるプログラムを示すフローチャート、第
８図は信号処理系における各信号の波形図、第９図は位
置情報対とローラの長さ寸法の関係を示す説明図、第１
０図は選別扉機（１１’７の駆動部を示す図である。 ３Ｘ、３Ｙ・・・撮像ユニット（撮像装置）、４Ｘ。 ４Ｙ・・・イメージ・センサー、５・・・サンプリング
処理回路、６・・・演算処理回路、７Ｘ　、７Ｙ・・・
照明ユニット、８Ｘ、８Ｙ・・・ランプ、９Ｘ１９Ｙ・
・・集光レンズ１．ＩＯＸ、ＩＯＹ・・・撮像レンズ、
１１・・・ダイオード、１２・・・クロック発生回路、
１３Ｘ、１３Ｙ・・・コンパレータ、１４　Ｘ　ｒ　１
４　Ｙ・・・明部検出回路、１４Ｙ・・・暗部検出回路
、１５Ｘ、１５Ｙ・・・ゲート出願人　光洋精工株式会
社 代理人　五　歩　−敬　治 第１図 第２図 第４図 （Ａ）　ＣＢ）　（Ｃ） 第７図 第６図 （Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １０　移動物体の移動前端位置及び後端位置を検出する
   像倍率の等しい一対の撮像装置、移動前端位置及び後端
   位置の位置情報対を移動物体通過中に撮像装置の検出出
   力から複数回サンプリングするサンプリング処理手段お
   よびサンプリングされた各位置情報対からそれぞれ移動
   物体寸法を算出しこれら算出値の演算値を測定値として
   出力する演算処理手段からなる移動物体の寸法測定装置
   （２）演算処理手段は、前記算出値の平均値を測定値と
   して出力するようにした特許請求の範囲第＋１１項記載
   の移動物体の寸法測定装置（３）演算処理手段は、所定
   回目のサンプリング位置情報対から寸法演算処理を開始
   するようにした特許請求の範囲第（１）項または第（２
   ）項記載の移動物体の寸法測定装置 （４）撮像装置は、撮像部が半導体撮像素子からなり、
   ２つの撮像部が同期して同一のクロック信号で作動する
   ようにした特許請求の範囲第（１）項から第（３）項ｐ
   いずれか１つに記載の移動物体の寸法測定装置