特開 2024-113710 可動接点の検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024113710

(43)【公開日】2024-08-23

(54)【発明の名称】可動接点の検査装置

(51)【国際特許分類】

   H01H 49/00 20060101AFI20240816BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20240816BHJP

   H01H 50/00 20060101ALI20240816BHJP

【ＦＩ】

H01H49/00 A

B23K31/00 K

H01H50/00 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023018815

(22)【出願日】2023-02-10

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004185

【氏名又は名称】インフォート弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100132067

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 喜雅

(72)【発明者】

【氏名】亀井 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】幡木 匡

(72)【発明者】

【氏名】押領司 学

(72)【発明者】

【氏名】菊池 竜治

(72)【発明者】

【氏名】小林 聡

(72)【発明者】

【氏名】剱持 あかり

(57)【要約】

【課題】検査精度の向上を図るとともに、目視による検査工程を省略することができる可動接点の溶接状態を検査する検査装置を提供すること。
【解決手段】電磁接触器１０を構成する可動接点３５の検査装置１００は、可動接点３５を撮像する第１撮像装置１１０と、第１撮像装置１１０により撮像された撮像画像を制御する制御部１５０と、を備える。制御部１５０は、可動接点３５を撮像した撮像画像をＲＧＢ画像に分解し、色相変換によりＨＳＶ画像に変換した画像に基づいて可動接点の溶接状態を検査することを特徴とする。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁接触器を構成する可動接点の検査装置であって、
前記可動接点を撮像する第１撮像装置と、
前記第１撮像装置により撮像された撮像画像を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記可動接点を撮像した前記撮像画像をＲＧＢ画像に分解し、色相変換によりＨＳＶ画像に変換した画像に基づいて前記可動接点の溶接状態を検査することを特徴とする検査装置。

【請求項2】

前記検査装置は、同軸照明と、ドーム照明と、を更に備え、
前記第１撮像装置は、前記同軸照明と、前記ドーム照明とにより照明された前記可動接点を撮像する
ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記検査装置は、前記第１撮像装置と光軸が直交する方向に配置された第２撮像装置と、バックライト照明と、を更に備え、
前記第２撮像装置は、前記バックライト照明により照明された前記可動接点を撮像する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可動接点の検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

微小な溶接欠陥の検出の必要性が増している。そこで例えば、特許文献１は、溶接の領域の輝度分布を、輝度センサでの撮影による画像信号として捉え、これを監視する電縫溶接部の監視方法を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－３６８９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、溶接個所は、銀や半田により溶接して形成されるため、不良品が発生する可能性がある。このため、従来は目視により検査していたが、目視による検査は良品を過剰に不良判定してしまう課題がある。また、目視による検査には限界があるため、不良品を見逃してしまうという課題が存在していた。

【0005】

本実施形態においては、かかる点に鑑みてなされたものであり、検査精度の向上を図るとともに、目視による検査工程を省略することができる可動接点の溶接状態を検査する検査装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明における一態様の電磁接触器を構成する可動接点の検査装置は、前記可動接点を撮像する第１撮像装置と、前記第１撮像装置により撮像された撮像画像を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記可動接点を撮像した前記撮像画像をＲＧＢ画像に分解し、色相変換によりＨＳＶ画像に変換した画像に基づいて前記可動接点の溶接状態を検査することを特徴とする。

【0007】

このため、制御部は、可動接点を撮像した撮像画像をＲＧＢ画像に分解し、色相変換によりＨＳＶ画像に変換した画像に基づいて可動接点の溶接状態を検査する。これにより、検査精度の向上を図るとともに、目視による検査工程を省略することができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、検査精度の向上を図るとともに、目視による検査工程を省略することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態にかかる検査装置の検査対象である可動接点を備える電磁接触器１０の一例を示す図である。

【図2】図１の電磁接触器の端子カバーを外した状態の正面図である。

【図3】図２の電磁接触器のIII－III線上の断面図である。

【図4】図２の電磁接触器のIV－IV線上の断面図である。

【図5】図２の電磁接触器のＶ－Ｖ線上の断面図である。

【図6】本実施形態にかかる検査対象の可動接点３５の一例を示す拡大図である。

【図7】本実施形態にかかる検査装置１００の一例を示す図である。

【図8】可動接点３５を撮像した撮像画像３１０をＲＧＢ画像３２１、３２２、３２３に分解し、色相変換によりＨＳＶ画像３３０に変換する一例を示す図である。

【図9】同軸照明１２０と、ドーム照明１３０と、同軸照明１２０およびドーム照明１３０と、により撮像したＲＧＢ画像とＨＳＶ画像の比較結果を示す一例である。

【図10】同軸照明１２０と、ドーム照明１３０と、同軸照明１２０およびドーム照明１３０と、により撮像したＲＧＢ画像とＨＳＶ画像の比較結果を示す一例である。

【図11】第２撮像装置１１１と、バックライト照明１６０と、の関係の一例を示す図である。

【図12】バックライト照明１６０により第２撮像装置１１１で撮像されたＨＳＶ画像を示す。

【図13】検査装置１００により検出することができる可動接点３５の不良内容の一例である。

【図14】検査装置１００により検出することができる可動接点３５の不良内容の一例である。

【図15】検査装置１００により検出することができる可動接点３５の不良内容の一例である。

【図16】検査装置１００により検出することができる可動接点３５の不良内容の一例である。

【図17】検査装置１００により検出することができる可動接点３５の不良内容の一例である。

【図18】検査装置１００により検出することができる可動接点３５の不良内容の一例である。

【図19】検査装置１００により検出することができる可動接点３５の不良内容の一例である。

【図20】制御部１５０により実行される不良内容検出処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本実施形態について図面を伴って説明する。図１は、本実施形態にかかる検査装置の検査対象である可動接点を備える電磁接触器１０の一例を示す図である。図２は、図１の電磁接触器の端子カバーを外した状態の正面図である。図３は、図２の電磁接触器のIII－III線上の断面図である。図４は、図２の電磁接触器のIV－IV線上の断面図である。図５は、図２の電磁接触器のＶ－Ｖ線上の断面図である。

【0011】

本実施形態にかかる電磁接触器１０は、図１に示すように、互いに連結される合成樹脂材例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の繊維強化熱可塑性樹脂で射出成型された第１のフレーム１１Ａと第２のフレーム１１Ｂとが互いに連結されて構成されている。第１のフレーム１１Ａには、図３及び図４に示すように、操作用電磁石１２が内装されている。第２のフレーム１１Ｂには、図３及び図４に示すように、操作用電磁石１２によってオン・オフ駆動される接点機構１３が内装されている。

【0012】

第１のフレーム１１Ａは、図３及び図４に示すように、操作用電磁石１２を収容する有底角筒状部２１を有する。操作用電磁石１２は、固定コア１２Ｆと、固定コア１２Ｆに対して進退可能な可動コア１２Ｍと、励磁コイル１２ｃを巻装したスプール１２Ｓとを備えた交流電磁石１２ＡＣで構成されている。

【0013】

固定コア１２Ｆは、図５に示すように、左側面から見てＥ字状に形成され、垂直板部の中央部に形成された貫通孔２４内に挿通された支持板２５の両端が有底角筒状部２１の底部に固定された弾性部材２６によって弾性支持されている。可動コア１２Ｍは、図５に示すように、右側面から見てＥ字状に形成され、第２のフレーム１１Ｂ内に前後方向に可動できるように支持された後述する接点支え３６に連結されて接点支え３６と一体に可動する。

【0014】

スプール１２Ｓは、図５に示すように、固定コア１２Ｆの前方に突出する中央突出部１４ｃの周囲に装着されている。また、第１のフレーム１１Ａの有底角筒状部２１一方の対向側壁例えば左右側壁の前端には、図１に示すように、スナップフィットを構成する４本のフック部２７が係合部２７ａを内側に向けるように上下方向及び左右方向の対称位置に形成されている。

【0015】

さらに、第１のフレーム１１Ａの有底角筒状部２１の底部四隅には取付孔を有する取付板部２８が形成されている。第２のフレーム１１Ｂは、図１及び図２に示すように、第１のフレーム１１Ａの有底角筒状部２１と対向する前端を開放した角筒部３０を有する。角筒部３０の前面側には、上方側に電源側端子部３１ａ及び補助端子部３２ａが形成され、下方側に負荷側端子部３１ｂ及び補助端子部３２ｂが形成されている。角筒部３０内には接点機構１３が配設されている。さらに、角筒部３０の後方側の開放端面に、図１に示すように、第１のフレーム１１Ａのフック部２７が係止されるスナップフィットを構成する係合突部３０ａが形成されている。

【0016】

接点機構１３は、図５に示すように、第２のフレーム１１Ｂの上下板部からそれぞれ内方に延長する一対の接点固定板部３３ａ及び３３ｂにそれぞれ固定された左右方向に並列に配置された４組の固定接触子３４ａ及び３４ｂを有している。これら４組の固定接触子３４ａ及び３４ｂのうち固定接触子３４ａが電源側端子部３１ａ及び補助端子部３２ａを構成し、固定接触子３４ｂが負荷側端子部３１ｂ及び補助端子部３２ｂを構成している。

【0017】

また、接点機構１３は、４組の可動接点３５を、その両端部が固定接触子３４ａ及び３４ｂに対して所定間隔だけ離間して前方から対向するように支持する接点支え３６を備えている。接点支え３６は、図３～図５に示すように、４組の可動接点３５を前後方向に整列させて可動自在に保持する可動接点支持部３７と、この可動接点支持部３７の後方側に一体に形成された電磁石連結部４０とで構成されている。

【0018】

可動接点支持部３７は、図５に示すように、可動接点３５を挿通保持する接点挿通用空間部３８を有し、この接点挿通用空間部３８に可動接点３５が接触スプリング３９によって後方に押圧されて支持されている。

【0019】

図６は、本実施形態にかかる検査対象の可動接点３５の一例を示す拡大図である。図６に示すように、可動接点３５は、横断面コ字状の基台３５１および、基台３５１の両端に設けられた溶接部３５２を含む。ここで、可動接点３５の溶接部３５２は、銀や半田により溶接して形成されるため、不良品が発生する可能性がある。このため、従来は目視により検査していた。しかしながら、目視による検査は良品を過剰に不良判定してしまう課題がある。また、目視による検査には限界があるため、不良品を見逃してしまうという課題が存在していた。そこで、本実施形態においては、検査精度の向上を図るとともに、目視による検査工程を省略することができる可動接点３５の溶接状態を検査する検査装置１００を想到するに至った。

【0020】

以下、本実施形態にかかる検査装置１００について説明する。図７は、本実施形態にかかる検査装置１００の一例を示す図である。検査装置１００は、ワークの溶接状態を検査することができる。本実施形態のワークとして可動接点３５を検査対象としている。

【0021】

検査装置１００は、第１撮像装置１１０、同軸照明１２０、ドーム照明１３０、基台１４０、制御部１５０を備える。検査装置１００は、図７に示していない他の構成を備えていてもよい。

【0022】

第１撮像装置１１０は、基台１４０に載置されたワーク２００を撮像するカメラとして機能する。本実施形態においては、第１撮像装置１１０は、ワーク２００の対象として可動接点３５の撮像画像を撮像する。第１撮像装置１１０は、撮像した可動接点３５の撮像画像を制御部１５０へ送る。第１撮像装置１１０の下方には、同軸照明１２０と、ドーム照明１３０と、が配置される。

【0023】

同軸照明１２０は、基台１４０に載置されたワーク２００にほぼ垂直な方向から照明光を照射する一般的な同軸照明である。同軸照明１２０は、レンズの光路内（例えば第１撮像装置１１０とワーク２００との間）に配置されている。

【0024】

ドーム照明１３０は、基台１４０に載置されたワーク２００に斜めの方向から照明光を照射する一般的な拡散照明である。ドーム照明１３０は、第１撮像装置１１０とワーク２００との間に配置されている。同軸照明１２０およびドーム照明１３０は、第１撮像装置１１０によって撮影されるワーク２００である可動接点３５の表面の各部の材料および凹凸や、レンズに対する基台１４０のワーク２００の角度に応じて適宜選択される。

【0025】

制御部１５０は、同軸照明１２０およびドーム照明１３０の照度を制御する。また、制御部１５０は、第１撮像装置１１０により撮像された撮像画像などを制御する。具体的には、可動接点３５を撮像した撮像画像をＲＧＢ画像に分解し、色相変換によりＨＳＶ画像に変換した画像に基づいて可動接点３５の溶接状態を検査する。

【0026】

図８は、可動接点３５を撮像した撮像画像３１０をＲＧＢ画像３２１、３２２、３２３に分解し、色相変換によりＨＳＶ画像３３０に変換する一例を示す図である。

【0027】

第１撮像装置１１０により撮像された可動接点３５の撮像画像３１０は、影や凹凸が判別しにくい情報を多く含むため、可動接点３５の溶接状態を正確に検査することができない。そこで、制御部１５０は、可動接点３５の撮像画像３１０をＲ画像３２１、Ｇ画像３２２、Ｂ画像３２３に変換する。そして、制御部１５０は、Ｒ画像３２１、Ｇ画像３２２、Ｂ画像３２３にそれぞれ変換した撮像画像３１０を色相変換によりＨＳＶ画像３３０へ変換する制御を行う。制御部１５０は、変換したＨＳＶ画像３３０に基づいて可動接点３５の溶接状態を検査する。溶接状態の検査処理を行う場合には、制御部１５０は、ＨＳＶ画像３３０に含まれる色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、明度（Ｖ）の各成分のうち彩度（Ｓ）の成分に基づいて行う。

【0028】

これにより、ＨＳＶ画像の領域Ｒ１に示すように、溶接の欠陥部の輝度差を強調して表示することができ、溶接状態の検査を容易に行うことができる。更に、ＨＳＶ画像の領域Ｒ２に示すように、溶接による変色部の輝度差を抑制して表示することができ、溶接状態の検査を容易に行うことができる。

【0029】

図９、図１０は、同軸照明１２０と、ドーム照明１３０と、同軸照明１２０およびドーム照明１３０と、により撮像したＲＧＢ画像とＨＳＶ画像の比較結果を示す一例である。

【0030】

図９（Ａ）は、同軸照明１２０のみにより第１撮像装置１１０で撮像されたＲＧＢ画像３３１を示し、図９（Ｂ）は、ドーム照明１３０のみにより第１撮像装置１１０で撮像されたＲＧＢ画像３３２を示し、図９（Ｃ）は、同軸照明１２０およびドーム照明１３０により第１撮像装置１１０で撮像されたＲＧＢ画像３３３を示す。

【0031】

図１０（Ａ）は、同軸照明１２０のみにより第１撮像装置１１０で撮像されたＨＳＶ画像３４１を示し、図１０（Ｂ）は、ドーム照明１３０のみにより第１撮像装置１１０で撮像されたＨＳＶ画像３４２を示し、図１０（Ｃ）は、同軸照明１２０およびドーム照明１３０により第１撮像装置１１０で撮像されたＨＳＶ画像３４３を示す。

【0032】

図９（Ａ）に示すように、同軸照明１２０のみにより第１撮像装置１１０で撮像されたＲＧＢ画像３３１は、ワークである可動接点３５との暗がりと同化してしまうため、領域Ｒ３に示すチリの検出が難しくなっている。

【0033】

図９（Ｂ）に示すように、ドーム照明１３０のみにより第１撮像装置１１０で撮像されたＲＧＢ画像３３２は、周囲の輝度変化が大きいため、領域Ｒ３に示すチリの検出が難しくなっている。

【0034】

図９（Ｃ）に示すように、同軸照明１２０およびドーム照明１３０により第１撮像装置１１０で撮像されたＲＧＢ画像３３３では、チリの輝度が薄いため、領域Ｒ３に示すチリの検出が難しくなっている。

【0035】

図１０（Ａ）に示すように、同軸照明１２０のみにより第１撮像装置１１０で撮像されたＨＳＶ画像３４１は、周囲との輝度差が小さいため、領域Ｒ４に示すチリの検出が難しくなっている。

【0036】

図１０（Ｂ）に示すように、ドーム照明１３０のみにより第１撮像装置１１０で撮像されたＨＳＶ画像３４２は、周囲にノイズが黒い斑点として現れて検出の邪魔となってしまうため、領域Ｒ４に示すチリの検出が難しくなっている。

【0037】

これに対し、図１０（Ｃ）に示すように、同軸照明１２０およびドーム照明１３０により第１撮像装置１１０で撮像されたＨＳＶ画像３４３では、周囲との輝度差が明確に表れるため、制御部１５０は、領域Ｒ５に示すチリの検出を容易に行うことができる。

【0038】

なお、図１１に示すように、検査装置１００は、第２撮像装置１１１と、バックライト照明１６０を更に備えてもよい。図１１は、第２撮像装置１１１と、バックライト照明１６０と、の関係の一例を示す図である。

【0039】

図１１に示すように、第２撮像装置１１１は、第１撮像装置１１０と直交する方向に配置される。バックライト照明１６０は、ワーク２００の対象として可動接点３５を挟んで第２撮像装置１１１と対向する方向に配置され、第２撮像装置１１１の方向に対し光軸が設定される。第２撮像装置１１１は、基台１４０に載置されたワーク２００を水平方向から撮像する第２のカメラとして機能する。本実施形態においては、第２撮像装置１１１は、ワーク２００の対象として可動接点３５の水平方向の撮像画像を撮像する。第２撮像装置１１１は、撮像した可動接点３５の水平方向の撮像画像を制御部１５０へ送る。

【0040】

図１２は、バックライト照明１６０により第２撮像装置１１１で撮像されたＨＳＶ画像を示す。図１２に示すように、バックライト照明１６０により第２撮像装置１１１で撮像されたＨＳＶ画像３５０では、垂直方向に突出したチリが明確に表れるため、制御部１５０は、チリの検出を容易に行うことができる。

【0041】

図１３～図１９は、検査装置１００により検出することができる可動接点３５の不良内容の一例である。図１３は、可動接点３５の不良内容のうち接点ズレを示す図である。図１３においては、可動接点３５の溶接個所がズレている。図１４は、可動接点３５の不良内容のうち切り出しを示す図である。図１４においては、可動接点３５の切り出し時の欠辺がはみ出ている。図１５は、可動接点３５の不良内容のうち接点小を示す図である。図１５においては、可動接点３５の接点が小さ過ぎている。図１６は、可動接点３５の不良内容のうち接点台変形を示す図である。図１６においては、可動接点３５の接点台が変形している。図１７は、可動接点３５の不良内容のうち接点台キズを示す図である。図１７においては、可動接点３５の接点台にキズが生じている。図１８は、可動接点３５の不良内容のうちチリを示す図である。図１８においては、可動接点３５にチリが付着している。図１９は、可動接点３５の不良内容のうち接点なしを示す図である。図１９においては、可動接点３５の溶接個所が欠損している。

【0042】

制御部１５０は、第１撮像装置１１０、第２撮像装置１１１、同軸照明１２０、ドーム照明１３０、バックライト照明１６０を用いて、ワーク２００である可動接点３５に対してＨＳＶ画像３４１～３４３およびＨＳＶ画像３５０を用いて図１３～図１９に示すような不良内容の良否判定を行うことができる。これにより、検査精度の向上を図るとともに、目視による検査工程を省略することができる。

【0043】

制御部１５０は、ＨＳＶ画像への変換前後において不良内容検出処理を行う。図２０は、制御部１５０により実行される不良内容検出処理の一例を示すフローチャートである。

【0044】

制御部１５０は、第１撮像装置１１０および第２撮像装置１１１によりＲＧＢ画像を撮像する（ステップＳ１０１）。制御部１５０は、ステップＳ１０１で撮像したＲＧＢ画像をＨＳＶ画像へ色相変換する（ステップＳ１０２）。

【0045】

制御部１５０は、変換したＨＳＶ画像の中から検査領域の作成を行う（ステップ１０３）。制御部１５０は、ステップＳ１０３で作成した検査領域に対し画像の輝度補正を行う（ステップＳ１０４）。

【0046】

制御部１５０は、ステップＳ１０４で輝度補正したＨＳＶ画像を二値化する（ステップＳ１０５）。制御部１５０は、二値化したＨＳＶ画像に基づき不良内容の検出を行う（ステップＳ１０６）。制御部１５０は、ステップＳ１０６で検出した不良内容の検出数を確認する（ステップＳ１０７）。

【0047】

制御部１５０は、ステップＳ１０７で確認した不良内容の検出数が１個以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０７で確認した不良内容の検出数が０個である場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）には、制御部１５０は、ＯＫ判定を行い（ステップＳ１０９）、図２０で示す不良内容検出処理を終了する。ステップＳ１０７で確認した不良内容の検出数が１個以上である場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）には、制御部１５０は、ＮＧ判定を行い（ステップＳ１１０）、図２０で示す不良内容検出処理を終了する。

【0048】

以上のように、上記の実施の形態によれば、制御部１５０は、可動接点３５を撮像した撮像画像をＲＧＢ画像に分解し、色相変換によりＨＳＶ画像に変換した画像に基づいて可動接点３５の溶接状態を検査する。これにより、検査精度の向上を図るとともに、目視による検査工程を省略することができる。

【0049】

本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

【符号の説明】

【0050】

１０ ：電磁接触器
３５ ：可動接点
１００ ：検査装置
１１０ ：第１撮像装置
１１１ ：第２撮像装置
１２０ ：同軸照明
１３０ ：ドーム照明
１４０ ：基台
１５０ ：制御部
１６０ ：バックライト照明
２００ ：ワーク
３１０ ：撮像画像
３５１ ：基台
３５２ ：溶接部
Ｒ１ ：領域
Ｒ２ ：領域
Ｒ３ ：領域
Ｒ４ ：領域
Ｒ５ ：領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】