專利名稱：工件的中心位置檢測方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工件的中心位置檢測方法及裝置，尤其涉及檢測微小工件的中心位置的工件的中心位置檢測方法及裝置。
背景技術：
作為光纖連接器零件使用的箍(フエル一ル)等微小園筒狀工件的偏心量(外徑中心和內徑中心的偏差量)，其測量方法之一是用CCD攝像機拍攝工件端面，根據(jù)其圖像數(shù)據(jù)通過圖像處理而進行測量。該方法例如按以下做法進行測量。
首先，把工件插入到工件支架上所形成的工件支承孔內。并且，從工件支承孔的內周面上向中央噴射空氣，使工件保持在工件支承孔的中心上。然后用CCD攝像機拍攝該工件端面。然后從獲得的圖像數(shù)據(jù)中求出內徑中心的位置。
在此，被插入到工件支承孔內的工件在空氣的向心作用下其外徑中心保持在一定位置上，所以，可預先求出該位置，計算出該預先求出的外徑中心的位置和通過圖像處理而求出的內徑中心位置的偏差量，這樣，即可求出工件的偏心量。
但是，投影在CCD上的工件外徑中心位置，內徑中心位置以及相對于內徑中心的外徑中心位置利用已知的標準工件來確定，在此情況下，相對于內徑中心的外徑中心位置可特別規(guī)定為偏心量及其方向。并且，該偏心方向的確定方法是，把規(guī)定偏心方向的標記附加到標準工件的端面上。
但是，在以箍等微小工件為測量對象的情況下，很難在其端面上刻印偏心方向(箍外徑為1.25mm)，其結果是不能準確地檢測外徑中心位置。
發(fā)明的內容本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種能簡單而準確地檢測出工件外徑中心位置的工件的中心位置檢測方法及裝置。
本發(fā)明為了達到上述目的，提供這樣一種工件的中心位置檢測方法，它利用攝像裝置來拍攝工件端面，對投影在該攝像裝置上的工件端面的外徑中心位置進行檢測，其特征在于使端面上具有能識別圖像的部位的工件沿園周方向旋轉，用攝像裝置來拍攝工件端面，根據(jù)取得的圖像來求出投影在攝像裝置上的工件端面的外徑中心位置。
若按照本發(fā)明，則使端面上具有能識別圖像的部位的工件沿園周方向旋轉，用攝像裝置拍攝工件端面。并且，根據(jù)已取得的圖像來求出投影在攝像裝置上的工件端面的外徑中心位置。若按照該方法，則工件端面上應具有的部位能識別圖像即可，所以，不需要形成準確的形狀，這樣，即可簡單而準確地求出工件外徑中心位置。
附圖的簡要說明

圖1是尺寸測量裝置的側視圖。
圖2是尺寸測量裝置的俯視圖。
圖3是標準工件的說明圖。
圖4是外徑中心位置檢測方法的說明圖。
圖5是工件尺寸測量方法的說明圖。
圖6是工件支架的另一實施方式的說明圖。
圖7是工件支架的另一實施方式的說明圖。
圖8是工件支架的另一實施方式的說明圖。
圖9是表示旋轉驅動機構的另一實施方式的主要部分構成的縱斷面圖。
圖10是表示旋轉驅動機構的另一實施方式的主要部分構成的縱斷面圖。
圖11是表示旋轉驅動機構的另一實施方式的主要部分構成的縱斷面圖。
圖12是外徑中心位置檢測方法的另一實施方式的說明圖。
發(fā)明的
具體實施例方式
以下根據(jù)附圖，詳細說明涉及本發(fā)明的工件的外徑中心位置檢測方法及裝置的最佳實施方式。
圖1是涉及本發(fā)明的工件的外徑中心位置檢測裝置組裝后的尺寸測量裝置的側視圖。如該圖所示，尺寸測量裝置10具有以下構成部分支持測量對象工件的工件W支持部12、使保持在該工件支持部12內的工件W圍繞軸向進行旋轉的旋轉驅動部14、對保持在工件支持部12內的工件W的前端面進行攝像的攝像部16、根據(jù)由攝像部16拍攝的圖像而求出工件W尺寸的運算處理部18、以及對各部進行控制的控制部20。
工件支持部12把測量對象工件W定位在規(guī)定的測量位置上并對其進行保持。如圖1所示，工件W保持在工件支架22內。工件支架22形成柱狀，由垂直于基座23而豎立的支柱24進行支持。在該工件支架22的中央部沿軸線形成了工件支承孔26，測量對象的工件W被插入并保持在該工件支承孔26內。
工件支承孔26的內壁面由多孔性物質(燒結金屬)28構成。多孔性物體28形成園筒狀，并被嵌到工件支架22內所形成的孔30內。沿孔30的內周面形成槽31，槽31通過空氣流路32與空氣供給口33相連通。在該空氣供給口33上通過空氣供給管道34而與空氣供給裝置35相連接，從該空氣供給裝置35供應壓縮空氣。供給到空氣供給口33內的壓縮空氣，通過空氣流路32而被供給到槽31內，從形成園筒狀的多孔性物體28的內周面上向工件支承孔26的內側均勻地噴射。
并且，在工件支承孔26的前端上安裝擋板36，擋板36形成板狀，在其中心處與工件支承孔26相同軸地形成一觀察觀38，該窗口直徑小于工件支承孔26的直徑。插入到工件支承孔26內的工件W依靠該擋板36來防止下落，同時，通過該擋板36上所形成的觀察窗38用下述CCD拍攝工件前端面的圖像。
旋轉驅動部14使桿42與保持在工件支架22內的工件W的后端面相接觸，通過該桿42的旋轉，利用接觸面的磨擦力來使工件W圍繞軸線進行旋轉。
如圖1所示，桿42被布置在工件支承孔26的同軸上，其形成的直徑小于作為測量對象的工件W的直徑。該桿42安裝在垂直布置的旋轉軸44前端同軸上。旋轉軸44依靠在升降組件46上的軸承48、48進行支承。其后端部通過聯(lián)接器50而與旋轉驅動用馬達52的輸出軸相連結。旋轉驅動用馬達52通過馬達支架54而設置在升降組件46的上部。通過對該旋轉驅動用馬達52進行驅動而使桿42圍繞軸心進行旋轉。
在升降組件46的背面如圖2所示設置一對滑動子55、55，該滑動子55、55由鋪設在支柱24前面的一對軌道56、56進行支持并能在其上面滑動自如。
再者，在升降組件46的背面，如圖1所示，設置螺母構件58。該螺母構件58與設置在一對軌道56、56之間的螺桿60進行螺合。螺桿60沿垂直方向設立，其上端部通過聯(lián)接器62而與升降驅動用馬達64的輸出軸相連結。升降驅動用馬達64通過馬達支架66由支柱24進行支持。通過對該升降驅動用馬達64進行驅動而使螺桿60進行旋轉。并且，由于該螺桿60進行旋轉，所以隨其旋轉量的大小而使升降組件46進行相應量的升降。其結果，桿42沿軸線在垂直方向上上下移動。
而且，在旋轉驅動用馬達52和升降驅動用馬達64上，分別安裝編碼器68、70，能分別檢測輸出軸的轉速。
攝像部16利用CCD攝像機來拍攝保持在工件支架22內的工件W的前端面圖像。該攝像部16由AF透鏡單元72、AF驅動單元74、CCD攝像機76和照明單元78構成。
AF透鏡單元72安裝在CCD攝像機76上，把保持在工件支架22上的工件W的前端面的圖像放大投影到CCD攝像機76內的CCD上。該AF透鏡單元72被布置在工件支架22的下方，并且面對著保持在工件支架22內的工件W的前端面。
AF驅動單元74對AF透鏡單元72進行AF驅動。該AF驅動單元74具有無圖示的測距敏感元件，根據(jù)該測距敏感元件發(fā)出的到工件端面為止的測距信息，對AF透鏡單元72進行AF驅動。也不是說，把AF透鏡單元72的焦點對準到保持在工件支架22內的工件W的端面上。
CCD攝像機76被設置在基座23上，利用裝在內部的CCD來拍攝由AF透鏡單元72放大的工件W的前端面的圖像。這時，CCD攝像機76通過觀察窗38來拍攝工件W前端面圖像，對包括工件內徑部m在內的規(guī)定區(qū)A進行放大并攝像(參見圖4)。
照明單元78面向保持在工件支架22內的工件W端面發(fā)射照明光。
運算處理部18根據(jù)由CCD攝像機76拍攝的工件W前端面圖像，而通過圖像處理求出工件W尺寸。該運算處理部18由微機80構成。由CCD攝像機76拍攝的圖像數(shù)據(jù)通過無圖示的圖像處理板(操縱臺)而被送入到微機80內，根據(jù)預先存儲的圖像處理程序進行圖像處理，進行各種檢查。
該微機80具有作為顯示裝置的顯示器(無圖示)以及作為輸入裝置的鍵盤(無圖示)，各種設定信息從鍵盤上進行輸入，同時，檢測結果顯示到顯示器上。
控制部20根據(jù)來自微機80的控制信號，對構成尺寸測量裝置10的各個裝置進行控制。
采用上述構成的尺寸測量裝置10的工件的中心位置檢測方法以及尺寸測量方法如下。
首先，進行起始設定。也就是說，利用標準工件M來求出投影在CCD上的圖像的攝像倍率X以及投影在CCD上的工件外徑中心位置O。標準工件M如圖3所示，使用與測量對象的工件W相同的園筒狀的，其內徑尺寸L使用已知的。
首先，把標準工件M插入到形成在工件支架22上的工件支承孔26內。被插入到工件支承孔26內的標準工件M，其前端與擋板36相結合，被放入到工件支承孔26內。
然后，驅動空氣供給裝置35，使規(guī)定壓力的壓縮空氣供給到空氣供給口33內。供給到該空氣供給口33內的壓縮空氣從多孔性物體28的內周面向工件支承孔26內側均勻地噴射，這樣，被插入到工件支承孔26內標準工件M在水平方向上保持在工件支承孔26的中央，以垂直方法與擋板36相結合。其結果，標準工件M被定位在規(guī)定的測量位置上。
當標準工件M被定位在規(guī)定的測量位置上時，然后對照明單元78進行驅動，把照明光照射到標準工件M的端面上。
然后，對AF驅動單元74進行驅動，對AF透鏡單元72進行AF驅動。也就是說，調整焦點，使AF透鏡單元72的焦點對準到保持在工件支架22內的標準工件M的端面上。并且，對準焦點后，利用CCD攝像機76來拍攝該標準工件M的端面(第一攝像)。
然后，對升降驅動用馬達64進行驅動，使位于規(guī)定待機位置上的桿42下降到規(guī)定的旋轉驅動位置上(圖1所示狀態(tài))。
然后，驅動工件旋轉驅動用馬達52，按規(guī)定轉速來驅動桿42。在此該桿42的前端部與標準工件M的后端面相接觸。所以，當桿42旋轉時，利用該搭接面之間的磨擦使標準工件M圍繞軸線進行旋轉。
然后，驅動工件升降驅動用馬達64，使桿42上升到規(guī)定的待機位置上。這樣，桿42離開標準工件M，使標準工件M的旋轉停止。并且，對于已停止旋轉的標準工件M，在與上述第1攝像時不同的旋轉角度的位置上，利用CCD攝像機76來拍攝標準工件M的前端面(第2攝像)。
然后，再次驅動升降驅動用馬達84，使位于規(guī)定待機位置上的桿42下降到規(guī)定的旋轉驅動位置上。并且，驅動工件旋轉驅動用馬達52，使桿42按規(guī)定轉速進行旋轉，使標準工件M圍繞軸線進行旋轉。
然后驅動工件升降驅動用馬達64，使桿42上升到規(guī)定的待機位置上，這樣，桿42離開標準工件M，標準工件M停止旋轉。并且，對于停止旋轉的該標準工件M，在與上述第1和第2攝像時不同的旋轉角度的位置上，標準工件M的前端面由CCD攝像機76進行攝像(第3攝像)。
由CCD攝像機76拍攝的3個圖像數(shù)據(jù)，被輸出到微機80內，微機80根據(jù)預先存儲的圖像處理程序按照以下方法求出投影在CCD上的標準工件M的外徑中心位置O。
如圖4所示，首先根據(jù)已拍攝的各圖像數(shù)據(jù)，求出內徑中心位置P1、P2、P3。并且，通過已求出的3個內徑中心位置P1、P2、P3求出園C的中心位置。該位置是求出該園C中心的標準工件M的外徑中心位置O。
也就是說，保持在工件2內的標準工件M利用空氣的向心作用而在其外徑中心始終位于一定位置上的狀態(tài)下進行旋轉。所以，標準工件M的內徑部m以標準工件M的外徑中心為中心而進行旋轉。因此，如果該內徑部m的中心位置至少求出3個，那么，根據(jù)這已求出的3個內徑中心位置而求出位于相等距離上的點，即可求出外徑中心位置。
這樣，微機80根據(jù)以不同的旋轉角度而拍攝的3個圖像數(shù)據(jù)，求出各內徑中心位置P1、P2、P3，求出通過這3個內徑中心位置P1、P2、P3的園C的中心位置，于是求出標準工件M的外徑中心位置O，并且，把求出的外徑中心位置設定在測量系統(tǒng)的原點上。
并且，微機80，利用已拍攝的3個圖像數(shù)據(jù)中的一個圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)已知的內徑尺寸L求出攝像倍率X。并且，把求出的攝像倍率X存儲到存儲器內。而且，該已知的內徑尺寸L，預先由操作員將其用鍵盤(無圖示)輸入到微機80內。
在以上一連串的工序中完成起始設定作業(yè)，當起始設定作業(yè)結果時，停止對空氣供給裝置35的驅動，停止向工件支承孔26內供應壓縮空氣。然后，從工件支承孔26中回收標準工件M。
當以上的起始設定結束時，對作為測量對象的工件W的內徑尺寸d和偏心量ω(外徑中心和內徑中心的偏差量)進行測量。該測量按以下方法進行。
首先，把作為測量對象的工件W插入到工件支承孔26內，被插入到工件支承孔26內的工件W，其前端與擋板36相結合，被收入到工件支承孔26內。
當工件W被插入到工件支承孔26內時，對空氣供給裝置35進行驅動，把規(guī)定壓力的壓縮空氣供給到空氣供給口33內。這樣，被插入到工件支承孔26內工件W在水平方向上保持在工件支承孔26的中央，在垂直方向上與擋板36相結合，被定位在規(guī)定的測量位置上。
當工件W被定位在規(guī)定的測量位置上時，然后驅動照明單元78，把照明光照射到工件W的前端面上。
然后，進行調焦，使AF透鏡系統(tǒng)72的焦點對準到保持在工件支架22內的工件W的前端面上，利用CCD攝像機76來拍攝工件W前端面的圖像。
由CCD攝像機76拍攝的圖像數(shù)據(jù)被輸入到微機80內，由微機80根據(jù)預先存儲的圖像處理程序，按以下方法求出內徑尺寸d和偏心量ω。
如圖5所示，首先，由微機80根據(jù)已知的攝像倍率X從已拍攝的圖像數(shù)據(jù)中求出內徑尺寸d。
然后，由微機80從已拍攝的圖像數(shù)據(jù)中求出工件W的內徑部w的中心(內徑中心)P。并且，求出已取得的內徑中心P和預先設定的原點O的距離。該距離成為欲求出的偏心量ω。
也就是說，工件W利用空氣的向心作用而保持在工件支承孔26的中央，其外徑中心位置與對標準工件M進行保持時的標準工件M的外徑中心位置O相一致。所以如果求出從標準工件M的外徑中心位置，即設定的原點O的位置起到工件W內徑中心位置止的距離，那么就能求出偏心量ω。
微機80把已求出的內徑尺寸d和偏心量ω存儲到存儲器內，同時顯示在顯示器(無圖示)上。
在以上一連串的工序中進行測量，當測量結束時，停止驅動空氣供給裝置35，停止向工件支承孔26內供應壓縮空氣。并且，驅動升降驅動用馬達64，使桿42上升到規(guī)定的待機位置。然后，從工件支承孔26中回收工件W，把下一個被測工件W送入到工件支承孔26內。以下按同樣的方法對工件W的內徑尺寸d和偏心量ω依次進行測量。
如上所述，若采用本實施方式的尺寸測量裝置10，則能簡單而準確地設定測量系統(tǒng)的原點O。并且，在設定測量系統(tǒng)的原點O時所使用的標準工件M，不需要像過去那樣使偏心量和偏心方向是預先已知的，能使其制作簡單，這對測量對象的工件是箍等極微小直徑的零件時是特別有效的。
而且，本實施方式中，標準工件M采用與測量對象相同的園筒形狀，但并非僅限于園筒形的，只要端面上具有能識別圖像的部位即可。例如，也可以采用在園柱端面上附加園形標記的工件。
并且，在本實施方式中，標準工件M采用了內徑中心相對于外徑中心產(chǎn)生偏心的工件，但也可以采用沒有偏心的。在此情況下，根據(jù)在不同旋轉角度的位置上所拍攝的3個圖像數(shù)據(jù)而求出的各內徑中心位置P1、P2、P3全部是相同位置，該內徑中心位置是欲求的外徑中心位置。
并且，在本實施方式中，在工件支承孔26的前端部上所設置的擋板36上形成觀察窗38，通過該觀測窗38把噴射到工件支承孔26內的空氣的一部分排出來。但工件支承孔26的前端部也可以用透明的擋板進行密封。在此情況下，也可以是向工件支承孔26的內周部供應的壓縮空氣從工件支承孔26的上方噴出，被插入在工件支承孔26內的標準工件M在向上方流動的空氣的作用下，被向上提升，使被向上提升的標準工件M的后端部與桿42的前端面相接觸，進行定位。并且，也可以用CCD攝像機76從透明擋板對上述已定位的標準工件M的前端面進行攝像。
并且，向工件支承孔26內周部供應的壓縮空氣，也可以不是從工件支承孔26的上方噴出，而是形成空氣排放孔，使空氣從空氣排放孔中排出。
并且，在本實施方式中根據(jù)在不同旋轉角度的位置上拍攝的3個圖像數(shù)據(jù)，求出各圖像中的內徑中心位置P1、P2、P3，并求出通過這3個內徑中心P1、P2、P3的園的中心，于是求出外徑中心位置。也可以根據(jù)在不同的旋轉角度的位置上拍攝的2個圖像數(shù)據(jù)，求出外徑中心位置。
在此情況下，首先，在不同的旋轉角度位置上對標準工件M端面進行2次拍攝，測量出這時的標準工件M的旋轉角度θ。然后根據(jù)已拍攝的2個圖像數(shù)據(jù)，求出各圖像的內徑中心位置P1、P2。然后，對通過這2個內徑中心P1、P2的園進行特別規(guī)定，求出其園的中心。求出的園的中心是標準工件M的中心。該園有2個被特定。因此，對以這2個園的中心為原點的極坐標進行設定，求出各極坐標上的內徑中心P1、P2的位置。內徑中心的位置是通過旋轉而從P1向P2移動的，所以，選擇出旋轉角度θ為正極性的一方的極坐標，把該極坐標的原點位置作為標準工件M的中心。
并且，如上所述，也可以不進行旋轉角度θ的測量，而根據(jù)2個圖像數(shù)據(jù)來求出標準工件的外徑中心位置。在此情況下，例如，在端面上具有能識別圖像的2個點P、Q的標準工件在不同的旋轉角度位置上進行2次攝像，根據(jù)這2個圖像數(shù)據(jù)求出標準工件的外徑中心位置。具體來說，首先，根據(jù)第1次攝像所得的圖像數(shù)據(jù)，求出形成在端面上的2點P、Q的位置P1、Q1。同樣根據(jù)第2次攝像所得到的圖像數(shù)據(jù)，求出P、Q的位置P2、Q2。并且，求出通過點P1、Q1的直線以及通過點P2、Q2的直線，求出這2條直線所形成的夾角θ。因為已求出的角度θ等于標準工件的旋轉角度，所以，利用該角度θ(＝旋轉角度)，即可按照與上述方法相同的方法來求出標準工件的外徑中心位置。
而且，如果是能識別形狀的標記，那么，如上所述，不必在標準工件端面上形成2個點P、Q，即可根據(jù)一個標記來求出標準工件M的旋轉角度θ。
并且，利用本實施方式的尺寸測量裝置10，還可以測量工件長度。該長度測量的方法如下。
首先，準備長度已知的標準工件。并且，把標準工件插入到工件支承孔26內。被插入到工件支承孔26內的標準工件，其前端與擋板36相結合，被放入到工件支承孔26內。
然后，驅動升降驅動用馬達64，使桿42從規(guī)定的待機位置下降。并且，當桿42的前端與插入入到工件支承孔26內的標準工件的后端面相接觸時，使桿42停止下降。
在此，升降驅動用馬達64上安裝編碼器70，能夠檢測出該輸出軸的轉數(shù)。微機80從編碼器70取得桿42與標準工件后端面相接觸之前所需的升降驅動用馬達64的輸出軸轉數(shù)。并且，把該轉數(shù)作為標準轉數(shù)存儲到存儲器內。然后，對上述外徑中心位置進行檢測。
工件的長度測量，首先把工件插入到工件支承孔26內。被插入到工件支承孔26內的工件，其前端與擋板36相結合，被放入到工件支承孔26內。
然后，驅動升降驅動用馬達64，使桿42從規(guī)定的待機位置開始下降。并且，當桿42的前端與放入到工件支承孔26內的工件的后端面相接觸時，使桿42停止下降。
而且，桿42的前端與工件后端面相接觸的動作例如用壓力開關進行檢測。
微機80從編碼器70取得桿42與工件后端面相接觸之前所需的升降驅動用馬達64的輸出軸的轉數(shù)。并且，求出該已取得的轉數(shù)與標準轉數(shù)之差，根據(jù)該差而計算出工件的長度。
也就是說，桿42上下移動的量與升降驅動用馬達64的轉數(shù)成正比，所以，若求出該轉數(shù)，則可求出桿42的移動量。并且，若求出與標準轉數(shù)的差，則可求出與標準工件的長度之差。并且，由于標準工件的長度是已知的，所以，若求出與該標準工件的長度之差，則可求出作為測量對象的工件長度。
如上所述，在測量出工件長度之后，使桿42上升到規(guī)定的旋轉驅動位置，對上述內徑尺寸d和偏心量ω進行測量。
這樣，若采用本實施方式的尺寸測量裝置10，則也可測量工件長度。
而且，在上述例子中，桿42的移動量從升降驅動用馬達64的轉數(shù)中求出，但也可以用其他測量裝置測量。
圖6(a)是表示工件支架的另一實施方式的縱斷面圖。圖6(b)是圖6(a)的b-b斷面圖。而且，對于和上述實施方式的工件架22相同的構件，則標注相同的符號。
如該圖所示，該工件支架90，通過從形成放射狀的空氣噴出口92、92……向工件支承孔94的中央部噴射壓縮空氣，而使插入到工件支承孔94內的工件保持在工件支承孔94的中央?？諝鈬姵隹?2、92……形成在上下2個位置上，分別與形成環(huán)狀的空氣供給路96相連通。該空氣供給路96通過空氣流路100與形成在工件支架90外周面上的空氣供給口98相連通。在空氣供給口98上通過無圖示的空氣供給管道來連接空氣供給裝置108，壓縮空氣從該空氣供給裝置108供給到空氣供給口98內。
若采用上述構成的工件支架90，則當從空氣供給裝置向空氣供給口98供應壓縮空氣時，該壓縮空氣通過空氣流路100供給到空氣供給路96內，從各空氣噴出口92、92……向各工件支承孔94的中央部噴射。這樣，使被插入到工件支承孔94內的工件保持在工件支承孔94的中央。
圖7(a)是具有使工件旋轉的功能的工件支架縱斷面圖，圖7(b)和(c)分別是圖6(a)的b-b斷面圖和c-c的斷面圖。而且，對于和上述工件支架90相同的構件，則標注相同的符號。
如該圖所示，在工件支架102上除形成工件向心用空氣噴出口92、92……外，還形成了一對工件旋轉用的空氣噴出口104、104這一對空氣噴出口104、104把空氣噴射到對被插入到工件支承孔94內的工件產(chǎn)生旋轉力的位置上。也就是說，這一對空氣噴出口104、104分別形成在離開工件支承孔94中心的距離相等位置上，形成互相平行狀態(tài)。從該空氣噴出口104、104平行地噴出互相間方向相反而量相同的壓縮空氣，該噴出的壓縮空氣達到工件的周面上，對工件產(chǎn)生旋轉力，使工件圍繞軸線進行旋轉。
若采用上述那樣形成的工件支架102，則當從空氣供給裝置向空氣供給口98內供應壓縮空氣時，該壓縮空氣通過空氣流路100供給到空氣供給路96內，從各空氣噴出口92、92……向工件支承孔94的中央部噴出。因此，被插入到工件支承孔94內的工件保持在工件支承孔94的中央。
并且，供給到空氣供給路96內的壓縮空氣同時從空氣噴出口104、104中噴出，因此，使工件W圍繞軸線進行旋轉。也就是說，從噴氣口104、104噴出的壓縮空氣，其噴射方向相反，量相等，呈互相平行狀噴射。所以，該壓縮空氣射到工件W的周面上，形成力偶，使工件W繞軸線旋轉。
由于采用工件支架102，所以，桿42不需要旋轉機構，能進一步減小體積。
而且，即使在使用本實施方式的工件支架102的情況下，也能按上述方法測量工件長度。也就是說，工件支架102的工件支承孔94內所插入的工件的端面與桿(觸頭)42相接觸，根據(jù)該桿的移動量，可測量出工件長度。
圖8(a)是表示具有使工件旋轉的功能的工件支架的另一實施方式的縱斷面圖。圖8(b)和(c)分別是圖8(a)的b-b斷面圖和c-c斷面圖。而且，與上述工件支架90和102相同的構件，標注相同的符號。
如圖8所示，本實施方式的工件支架106分別設有向工件向心用空氣噴出口92供應壓縮空氣的回路、以及向工件旋轉用空氣噴出口104供應壓縮空氣的回路。
也就是說，如圖8(a)和圖8(b)所示，向心用的空氣噴出口92、92……與形成環(huán)狀的向心用空氣供給口路96A、96A相連通，工件旋轉用的空氣噴出口104與形成環(huán)狀的旋轉用空氣供給路96b相連通。
向心用空氣供給路96A、96A通過向心用空氣流路100A、100A與形成在工件支架106外周面上的向心用空氣供給口98A、98A相連通，在該向心用空氣供給口98A上通過無圖示的向心用空氣供給管道來連接向心用空氣供給裝置108A.并且，從該向心用空氣供給裝置108A供應壓縮空氣。
另一方面，旋轉用空氣供給路98B通過旋轉用空氣流路100B而與形成在工件支架106外周面上的旋轉用空氣供給口98B相連通。在該旋轉用空氣供給口98B上通過無圖示的旋轉用空氣供給管道來連接旋轉用空氣供給裝置108B。并且，從該旋轉用空氣供給裝置108B中供應壓縮空氣。
若采用由上述方法形成的工件支架106，則當從向心用空氣供給裝置108A向向心用空氣供給口98A、98內供應壓縮空氣時，該壓縮空氣通過向心用空氣流路100A、100A供給到向心用空氣供給路96A、96A內。使空氣從向心用空氣噴出口92、92……向工件支承孔94的中央部噴出。這樣，被插入到工件支承孔94內的工件保持在工件支承孔94的中央。
并且，若從旋轉用空氣供給裝置108B向旋轉用空氣供給口98B內供應壓縮空氣，則該壓縮空氣通過旋轉用空氣流路100B而供應到旋轉用空氣供給路96B內，從旋轉用空氣噴口104、104中噴出。這樣，工件W圍繞軸線旋轉。也就是說，從空氣噴出口104、104噴出的壓縮空氣，兩者方向相反，數(shù)量相同，互相平行地噴射。所以，該壓縮空氣碰到工件W周面上，形成力偶，使工件W圍繞軸線旋轉。
利用該工件支架106，和上述工件支架102一樣，不需要桿42的旋轉機構，能進一步縮小體積。
并且，若采用本實施方式的工件支架106，則能僅在驅動旋轉用空氣供給裝置108B時才使工件旋轉，所以，能選擇旋轉狀態(tài)和靜止狀態(tài)。
而且，在采用本實施方式的工件支架106的情況下，也能用上述方法進行長度測量。也就是說，能使桿(觸頭)42搭接到工件支架106的工件支承孔94內的工件的端面上，根據(jù)該桿的移動量來測量工件長度。
圖9是表示旋轉驅動部的另一實施方式主要部分的構成的縱斷面圖。
在上述實施方式中，利用從工件支承孔94的內周面上噴出的壓縮空氣的作用，使工件上升，與桿42的前端面相接觸，形成支承。但是，這樣使桿42的前端面搭接到工件后端面上的方法，當桿42和工件之間的磨擦過大時，有可能無法用壓縮空氣使工件向心。
因此，如圖9所示，在桿42的前端部上固定一個球110，通過該球110與工件后端面相接觸。這樣，由于搭接部形成點接觸，所以能防止因磨擦力過大而工件不能向心。
而且，球110也可以不是固定在桿42的前端部，而是介于桿42和工件之間。
并且，另一種方法如圖10所示，也可以在桿42的前端部上固定一金屬絲112，用該金屬絲112的前端部進行支承。這樣，利用金屬絲112的撓性(彈性變形)能使工件W向心。
另外，如圖1所示，也可以通過線114把重物116(重量大于工件W的浮力的重物)安裝到旋轉軸44上，把桿42安裝到該重物116上。這樣，即使桿42和工件W之間磨擦增大，也能利用線114的撓性來使工件W向心。
圖12是標準工件的外徑中心位置檢測方法的另一實施方式的說明圖。
若使標準工件M高速旋轉，則在CCD攝像機76上所拍攝的標準工件M的端面如圖12所示，內徑部m通過的部分變成園Y，被攝像。微機80通過求該園Y的中心而求出標準工件M的外徑中心O的位置。
利用此方法能有效地求出標準工件M的外徑中心O的位置。
而且，根據(jù)由CCD拍攝的圖像通過圖像處理而求出的園的中心位置，這種方法，可采用已知的圖像處理技術，例如，可以采用從輪廓中求出的方法、從面積重心中求出的方法、以及從X、Y的尺寸的中點求出的方法等各種圖像處理技術。
并且，在本實施方式中，拍攝工件端面的一部分(包括內徑部在內的矩形區(qū)A)，根據(jù)該圖像數(shù)據(jù)來求出偏心量和內徑尺寸等。但也可以拍攝工件的端面的全部，根據(jù)該圖像數(shù)據(jù)來求出。而且，像本實施方式那樣，通過拍攝工件端面的一部分，即可提高攝像倍率，即使在利用像素數(shù)少的CCD，也能進行精密測量。
再者，本實施方式以園筒狀工件為測量對象，但測量對象并非僅限于此，如果是端面上具有可識別圖像的部位的工件，那么就可以進行所有的測量。
本發(fā)明的效果如上所述，若采用本發(fā)明，則只要使用在端面上具有能識別圖像的部位的工件，即可簡單而準確地檢測出工件外徑中心位置。所以，在求出微小工件的外徑中心位置的情況下，也能簡單而準確地求出。
權利要求
1.一種工件的中心位置檢測方法，它利用攝像裝置來拍攝工件端面的圖像，檢測出投影在該攝像裝置上的工件端面的外徑中心位置，其特征在于使端面上具有能識別圖像的部位的工件沿園周方向旋轉，用攝像裝置來拍攝工件端面，根據(jù)取得的圖像來求出投影在攝像裝置上的工件端面的外徑中心位置。
2.如權利要求1所述的工件的中心位置檢測方法，其特征在于在不同旋轉角度的位置上用攝像裝置多次拍攝工件的端面，根據(jù)取得的多個圖像來求出通過圖像識別的各部位的園的中心位置，從而求出投影到攝像裝置上的工件端面的外徑中心位置。
3.如權利要求1或2所述的工件的中心位置檢測方法，其特征在于上述工件被插入到工件支承孔內，從該工件支承孔的內周面上把空氣噴射到工件支承孔的內側，從而使工件保持在工件支承孔的中央，且旋轉體與該被攝像面相反一側的端面相接觸，由此工件進行旋轉。
4.如權利要求1或2所述的工件的中心位置檢測方法，其特征在于上述工件被插入到工件支承孔內，把空氣從該工件支承孔的內周面向工件支承孔的內側噴射，從而使工件保持在工件支承孔的中央，并把空氣從該工件支承孔的內周面向對工件產(chǎn)生旋轉力的位置噴射，使工件進行旋轉。
5.一種工件的中心位置檢測裝置，它利用攝像裝置來拍攝工件端面，對投影在該攝像裝置上的工件端面的外徑中心位置進行檢測，其特征在于具有工件支持裝置，用于支持在端面上具有能識別圖像的部位的工件；旋轉裝置，用于使上述工件支持裝置所支持的工件沿園周方向上旋轉；攝像裝置，用于拍攝上述工件支持裝置所支持的工件的前端面；以及外徑中心位置運算裝置，用于根據(jù)由上述攝像裝置拍攝的圖像來求出投影在該攝像裝置上的工件端面的外徑中心位置。
6.如權利要求5所述的工件的中心位置檢測裝置，其特征在于上述外徑中心位置運算裝置，根據(jù)在不同的旋轉角度的位置上用攝像裝置多次拍攝工件端面而取得的多個圖像，來求出通過圖像識別的各部位的園的中心位置，從而計算出投影在攝像裝置上的工件端面的外徑中心位置。
7.如權利要求5或6所述的工件中心位置檢測裝置，其特征在于上述工件支持裝置具有工件支承孔，用于插入工件；以及空氣噴射裝置，它把空氣從上述工件支承孔內周面噴射到工件支承孔內側，從而把被插入到工件支承孔內的工件保持在工件支承孔內的中央。
8.如權利要求5或6或7所述的工件的中心位置檢測裝置，其特征在于上述旋轉裝置使旋轉體與工件端面相接觸，利用其磨擦力使工件圍繞園周方向旋轉。
9.如權利要求8如述的工件的中心位置檢測裝置，其特征在于上述旋轉體是沿園周方向旋轉的桿。
10.如權利要求9所述的工件的中心位置檢測裝置，其特征在于上述桿是能彈性變形的。
11.如權利要求9所述的工件的中心位置檢測裝置，其特征在于上述桿通過球體與上述工件端面相接觸。
12.如權利要求9或10所述的工件的中心位置檢測裝置，其特征在于把球體固定在上述桿的前端上。
13.如權利要求8或9或10或11或12所述的工件的中心位置檢測裝置，其特征在于具有移動裝置，用于使上述旋轉裝置沿上述工件支承孔軸線前后移動；移動量測量裝置，用于測量上述旋轉裝置的移動量，以及運算裝置，用于根據(jù)由上述移動量測量裝置所測量的上述旋轉裝置的移動量，來運算上述工件的長度；
14.工件的中心位置檢測裝置，它把工件的端面設置在攝像裝置的對面，對投影在該攝像裝置上的工件端面的外徑中心位置進行檢測，其特征在于具有工件支承孔，其中插入工件，該工件在前端面上具有能識別圖像的部位；向心用空氣噴射裝置，它把空氣從上述工件支承孔內周面向工件支承孔的內側噴射，從而使被插入在工件支承孔內的工件保持在工件支承孔的中央；旋轉用空氣噴射裝置，它把空氣從上述工件支承孔內周面向對工件產(chǎn)生旋轉力的位置噴射，從而使該空氣吹到工件的外周面使工件旋轉；攝像裝置，用于拍攝被插入在上述工件支承孔內的工件的前端面；以及運算裝置，它根據(jù)攝像裝置在不同的旋轉角度的位置上多次拍攝工件端面而取得的多個圖像，求出通過圖像識別的各部位的園的中心位置，從而計算出投影在攝像裝置上的工件端面的外徑中心位置。
15.如權利要求14所述的工件的中心位置檢測裝置，其特征在于上述向心用空氣噴射裝置和上述旋轉用空氣噴射裝置，由相同的空氣供給源供給空氣。
16.如權利要求14所述述的工件的中心位置檢測裝置，其特征在于上述向心用空氣噴射裝置和上述旋轉用空氣噴射裝置，分別從不同的空氣供給源單獨供給空氣。
17.如權利要求14或15或16所述的工件的中心位置檢測裝置，其特征在于具有觸頭，它與被插入在上述工件支承孔內的工件端面相接觸；移動裝置，它使上述觸頭沿上述工件支承孔的軸線前后移動；移動量測量裝置，用于測量上述觸頭的移動量；以及運算裝置，用于根據(jù)上述移動量測量裝置所測量的上述觸頭的移動量來運算上述工件的長度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能簡單而準確地檢測出工件的外徑中心位置的工件的中心位置檢測方法及裝置,其特征在于:把形成為圓筒狀的標準工件M插入到工件支承孔26內,把壓縮空氣從該工件支承孔26的內周面上噴射到工件支承孔26的中央,從而使標準工件M保持在工件支承孔26的中央。在此狀態(tài)下使標準工件M旋轉,在不同的旋轉角度的位置上利用CCD攝像機76來對標準工件M的前端面進行3次攝像。根據(jù)獲得的3個圖像數(shù)據(jù)來求出各外徑中心位置,并求出通過這3個內徑中心的圓的中心,從而求出投影在CCD上的標準工件M的外徑中心0。
文檔編號G01B11/10GK1388355SQ0212172
公開日2003年1月1日 申請日期2002年5月28日 優(yōu)先權日2001年5月28日
發(fā)明者澤藤進, 片町省三, 中嶋和雄 申請人:株式會社東京精密