JP2011043446A - Surface inspection apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface inspection apparatus for detecting the existence of a flaw on the surface of a machined workpiece, and estimating its position and size. <P>SOLUTION: The surface inspection apparatus 9 for inspecting the surface 3A inside a bore 3 cut and worked in a cylinder block 5 has: a one-dimensional power spectrum processing section 63 for extracting a one-dimensional digital intensity image extended by a predetermined length in the direction orthogonal to the cut/processed direction from a digital intensity image; a tool scale pitch transforming section 64 for transforming a pitch corresponding to a frequency f of a one-dimensional power spectrum data into a pitch data indicating a signal strength; an evaluation image generating section 55 for juxtaposing the pitch data, and generating an evaluation image; and an estimating section 57 for detecting the existence of the flaw based on the evaluation image. The one-dimensional power spectrum processing section calculates the one-dimensional power spectrum data while a length L is varied in the one-dimensional direction. The tool scale pitch transforming section synthesizes a plurality of the pitch data, and generates one set of pitch data. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、機械加工が施されたワーク表面を検査する表面検査装置に関する。   The present invention relates to a surface inspection apparatus for inspecting a workpiece surface subjected to machining.

自動車の製造工程では、エンジンのシリンダブロックにボアをボーリング加工が行われる。このボアのボーリング加工では、ボーリング用バイトを回転させながらシリンダブロックに対して進退させてボアを形成するため、ボアの内側表面に螺旋状の加工痕が生じ、この加工痕をエンジンオイルの通り道(オイルピット)として利用できる。
また、ボアの内側表面はピストンの摺動面となるため、ピストンとの摺動抵抗を抑えてエンジンに所望の性能を発揮させるには、該摺動面が適切な表面粗さ及び面性状に形成されている必要がある。そこで、通常、ボアのボーニング加工後には、該ボアの内側表面に対して、オイルピットが残る程度に研磨仕上げするホーニング加工が行われる。また、このホーニング加工後には、摺動抵抗の要因となるボアの研磨残りの検査が行われる。
この検査には、例えば、ボアの内側表面を撮影したデジタル画像に対して2次元フーリエ変換を施すことにより2次元パワースペクトル画像を生成し、この2次元パワースペクトル画像の各画素値に基づいて、ボアの内側表面の平滑状態を評価する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
In the automobile manufacturing process, a bore is bored in a cylinder block of an engine. In the bore boring process, the bore is formed by advancing and retreating with respect to the cylinder block while rotating the boring tool, so that a spiral machining mark is formed on the inner surface of the bore, and this machining mark is passed through the engine oil ( Oil pit).
In addition, since the inner surface of the bore becomes the sliding surface of the piston, the sliding surface has an appropriate surface roughness and surface properties in order to suppress the sliding resistance with the piston and allow the engine to exhibit desired performance. It needs to be formed. Therefore, usually, after the boning of the bore, honing is performed on the inner surface of the bore so as to leave an oil pit. Further, after the honing process, an inspection of the remaining polishing of the bore that causes sliding resistance is performed.
In this inspection, for example, a two-dimensional Fourier transform is performed on a digital image obtained by photographing the inner surface of the bore to generate a two-dimensional power spectrum image, and based on each pixel value of the two-dimensional power spectrum image, A technique for evaluating the smooth state of the inner surface of the bore is known (for example, see Patent Document 1).

特開2004−132900号公報JP 2004-132900 A

しかしながら、パワースペクトル画像を用いた検査においては、ボアの内側表面の全体的な粗さの判定は可能なものの、パワースペクトル画像には空間的な情報が無いため、該パワースペクトル画像に基づいて研磨残りが見られる範囲や大きさを知ることはできない。したがって、研磨残りの箇所を特定するためには、ボアを撮影したデジタル画像を作業者が目視して見つけ、或いは、ボアを直接観察する等の作業が必要となる。そして、作業者は、研磨残りの箇所を確認した後、その大きさや形状などを勘案して、オイルピットであるか、或いは、研磨残りであるかといった最終的な判断を下している。   However, in the inspection using the power spectrum image, although it is possible to determine the overall roughness of the inner surface of the bore, there is no spatial information in the power spectrum image, so polishing is performed based on the power spectrum image. It is not possible to know the range or size where the rest can be seen. Therefore, in order to specify the remaining polishing portion, it is necessary for the operator to visually find the digital image obtained by photographing the bore, or to directly observe the bore. Then, after confirming the remaining polishing portion, the operator makes a final decision as to whether it is an oil pit or the remaining polishing in consideration of the size and shape thereof.

このように、従来の検査では、ボアの内側表面の全体的な粗さの程度が分かるのみであり、研磨残りの範囲や大きさが分からないため、結局は、作業者が研磨残りの箇所を見つけ出し目視で確認する必要があり、検査に時間がかかる、という問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、機械加工が施されたワークの表面の傷の有無を検出し、かつ、その位置、大きさを推定可能とし、以って、検査時間を短縮することができる表面検査装置を提供することを目的とする。
In this way, the conventional inspection only knows the degree of overall roughness of the inner surface of the bore, and does not know the range or size of the remaining polishing. There was a problem that it was necessary to find out and confirm it visually, and it took a long time for the inspection.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can detect the presence or absence of scratches on the surface of a workpiece subjected to machining, and can estimate the position and size thereof. An object of the present invention is to provide a surface inspection apparatus capable of reducing time.

上記目的を達成するために、本発明の第1態様は、機械加工が施されたワークの表面のデジタル画像に基づいて傷の有無を検査する表面検査装置において、前記機械加工の方向と直交する方向に所定長さ延びる1次元デジタル画像を前記デジタル画像から抽出し、1次元パワースペクトルを算出する1次元パワースペクトル算出手段と、前記1次元パワースペクトルを、該1次元パワースペクトルの周波数に対応するピッチごとに信号強度を示すピッチデータに変換するピッチデータ変換手段と、前記機械加工の方向に沿って順次求められたピッチデータを並列に並べて評価用画像を生成する評価用画像生成手段と、前記評価用画像に基づいて前記表面の傷の有無を検出する検出手段と、を有し、前記1次元パワースペクトル算出手段は、前記1次元デジタル画像の1次元方向の長さを可変しながら複数の前記1次パワースペクトルを算出し、前記ピッチデータ変換手段は、前記1次元パワースペクトル算出手段が算出した複数の1次元パワースペクトルのそれぞれをピッチデータに変換し、各ピッチデータを合成して1つのピッチデータを生成することを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a surface inspection apparatus that inspects for the presence or absence of scratches based on a digital image of a surface of a machined workpiece, and is orthogonal to the machining direction. A one-dimensional power spectrum calculating means for extracting a one-dimensional digital image extending a predetermined length in the direction from the digital image and calculating a one-dimensional power spectrum, and the one-dimensional power spectrum corresponding to the frequency of the one-dimensional power spectrum. Pitch data conversion means for converting into pitch data indicating the signal intensity for each pitch; evaluation image generation means for generating an evaluation image by arranging pitch data sequentially obtained along the machining direction; and Detection means for detecting the presence or absence of scratches on the surface based on the evaluation image, and the one-dimensional power spectrum calculation means A plurality of the primary power spectra are calculated while varying a length in a one-dimensional direction of the one-dimensional digital image, and the pitch data converting unit is configured to calculate the plurality of one-dimensional power spectra calculated by the one-dimensional power spectrum calculating unit. Each is converted into pitch data, and each pitch data is synthesized to generate one pitch data.

本発明によれば、機械加工の方向に直交する方向を1次元方向とした1次元パワースペクトルを生成する構成とした。この1次元パワースペクトルにおいては、機械加工のピッチに対応した周波数に該機械加工の深さに応じた信号が得られことから、ボア3の内側表面3Aの機械加工の痕を他の凹凸と区別して効率良く抽出することができる。   According to the present invention, a one-dimensional power spectrum is generated in which a direction orthogonal to the machining direction is a one-dimensional direction. In this one-dimensional power spectrum, since a signal corresponding to the machining depth is obtained at a frequency corresponding to the machining pitch, machining traces on the inner surface 3A of the bore 3 are separated from other irregularities. Separately, it can be extracted efficiently.

これに加えて、本発明によれば、1次元パワースペクトルを変換したピッチデータを並列に並べ、並列方向が機械加工の方向に対応させた画像である評価用画像を生成する構成とした。この構成により、評価用画像に基づいて、機械加工痕による傷の有無を効率よく検出することができるとともに、その傷が存在する箇所を特定することができる。さらに、この傷が存在する箇所の並列方向への広がりに基づいて、傷の大きさ(延びる長さ)を推定することができる。
したがって、作業者はワークを目視せずとも傷の有無、その箇所及び大きさを推定することが可能となり、ワーク表面の良否の判断が容易となる。また作業者が実際に目視で確認する場合でも傷の箇所を絞り込めるため検査時間を短縮することができる。
In addition, according to the present invention, pitch data obtained by converting the one-dimensional power spectrum is arranged in parallel, and an evaluation image that is an image in which the parallel direction corresponds to the machining direction is generated. With this configuration, it is possible to efficiently detect the presence or absence of a scratch due to a machining mark based on the evaluation image, and it is possible to specify a location where the scratch exists. Furthermore, based on the spread in the parallel direction of the location where the scratch exists, the size of the scratch (extended length) can be estimated.
Therefore, the operator can estimate the presence / absence of a flaw, its location and size without visually observing the workpiece, and the quality of the workpiece surface can be easily judged. Further, even when the operator actually confirms visually, the inspection time can be shortened because the scratched portion can be narrowed down.

さらに、本発明によれば、1次元デジタル画像からピッチデータを生成する際に、この1次元デジタル画像の1次元方向の長さを可変しながら複数の1次パワースペクトルを算出し、各1次元パワースペクトルをピッチデータに変換し、全てのピッチデータを合成して1つのピッチデータを生成する構成とした。この構成によれば、各ピッチデータによりピッチのサンプル点が補間されるため、ピッチデータの分解能を簡単に高めることができ、傷の検出精度を高めることができる。   Furthermore, according to the present invention, when generating pitch data from a one-dimensional digital image, a plurality of primary power spectra are calculated while varying the length in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital image, The power spectrum is converted into pitch data, and all pitch data is synthesized to generate one pitch data. According to this configuration, since the pitch sample points are interpolated by each pitch data, the resolution of the pitch data can be easily increased, and the detection accuracy of the flaw can be increased.

上記目的を達成するために、本発明の第2態様は、シリンダブロックに切削加工により形成され研磨されたボアの内側表面のデジタル画像に基づいて該内側表面を検査する表面検査装置において、前記切削加工の方向と直交する方向に所定長さ延びる1次元デジタル画像を前記デジタル画像から抽出し、1次元パワースペクトルを算出する1次元パワースペクトル算出手段と、前記1次元パワースペクトルを、該1次元パワースペクトルの周波数に対応するピッチごとに信号強度を示すピッチデータに変換するピッチデータ変換手段と、前記切削加工の方向に沿って順次求められたピッチデータを並列に並べて評価用画像を生成する評価用画像生成手段と、前記評価用画像に基づいて前記内側表面の傷の有無を検出する検出手段と、を有し、前記評価用画像生成手段は、前記1次元デジタル画像の1次元方向の長さを可変しながら複数の前記1次パワースペクトルを算出するとともに各1次元パワースペクトルをピッチデータに変換し、各ピッチデータを合成して1つのピッチデータを生成することを特徴とする。   To achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, there is provided a surface inspection apparatus for inspecting an inner surface based on a digital image of an inner surface of a bore formed and polished in a cylinder block. A one-dimensional power spectrum calculating means for extracting a one-dimensional power spectrum from the digital image by extracting a one-dimensional digital image extending a predetermined length in a direction orthogonal to the processing direction; Pitch data conversion means for converting into pitch data indicating signal intensity for each pitch corresponding to the spectrum frequency, and pitch data sequentially obtained along the cutting direction are arranged in parallel to generate an evaluation image Image generating means, and detecting means for detecting the presence or absence of scratches on the inner surface based on the evaluation image, The evaluation image generating means calculates the plurality of primary power spectra while changing the length in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital image, converts each one-dimensional power spectrum into pitch data, and converts each pitch data To generate one pitch data.

本発明によれば、本発明の第1態様と同様な効果を奏する。これに加え、視認し難いボアの内側表面を高精度に検査することができる。   According to this invention, there exists an effect similar to the 1st aspect of this invention. In addition, the inner surface of the bore that is difficult to visually recognize can be inspected with high accuracy.

上記目的を達成するために、本発明の第3態様は、機械加工が施されたワークの表面のデジタル画像に基づいて傷の有無を検査する表面検査装置において、所定長さに延びる1次元デジタル画像を前記デジタル画像から抽出し、1次元パワースペクトルを算出する1次元パワースペクトル算出手段と、前記1次元パワースペクトルを、該1次元パワースペクトルの周波数に対応するピッチごとに信号強度を示すピッチデータに変換するピッチデータ変換手段と、一定の方向に沿って順次求められたピッチデータを並列に並べて画像を生成するとともに、該一定の方向を前記デジタル画像に対して所定角度ずつ回転させ、それぞれの回転角度で前記画像を生成し、各画像の中から高い信号強度が最も多く含まれる画像を評価用画像に選択する評価用画像生成手段と、前記評価用画像に基づいて前記表面の傷の有無を検出する検出手段と、を有し、前記1次元パワースペクトル算出手段は、前記1次元デジタル画像の1次元方向の長さを可変しながら複数の前記1次パワースペクトルを算出し、前記ピッチデータ変換手段は、前記1次元パワースペクトル算出手段が算出した複数の1次元パワースペクトルのそれぞれをピッチデータに変換し、各ピッチデータを合成して1つのピッチデータを生成することを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, there is provided a one-dimensional digital that extends to a predetermined length in a surface inspection apparatus that inspects for the presence or absence of scratches based on a digital image of a surface of a workpiece subjected to machining. One-dimensional power spectrum calculating means for extracting an image from the digital image and calculating a one-dimensional power spectrum, and pitch data indicating the signal intensity for each pitch corresponding to the frequency of the one-dimensional power spectrum. The pitch data conversion means for converting to the above and pitch data sequentially obtained along a certain direction are arranged in parallel to generate an image, and the certain direction is rotated by a predetermined angle with respect to the digital image, The image is generated at a rotation angle, and an image containing the highest high signal intensity is selected from the images as an evaluation image. Image generation means, and detection means for detecting the presence or absence of scratches on the surface based on the evaluation image, wherein the one-dimensional power spectrum calculation means is a length in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital image. The pitch data conversion means converts each of the plurality of one-dimensional power spectra calculated by the one-dimensional power spectrum calculation means into pitch data, and changes each pitch. One pitch data is generated by combining the data.

本発明によれば、本発明の第1態様と同様な効果を奏する。これに加え、機械加工の方向が予め分かっていないワークの表面も検査することができる。   According to this invention, there exists an effect similar to the 1st aspect of this invention. In addition to this, it is possible to inspect the surface of a workpiece whose machining direction is not known in advance.

本発明の第4態様は、本発明の第1〜第3態様において、前記1次元デジタル画像の長さを、所定の傷を検出可能なS/Nとなる長さに設定したことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, the length of the one-dimensional digital image is set to a length that provides an S / N that can detect a predetermined scratch. To do.

本発明によれば、1次元デジタル画像の長さによって、ピッチデータの分解能とS/Nとの間にトレードオフが生じるにもかかわらず、高い分解能でありながらも良好なS/Nを実現することができる。   According to the present invention, although the trade-off occurs between the resolution of the pitch data and the S / N depending on the length of the one-dimensional digital image, a good S / N is achieved despite the high resolution. be able to.

本発明の第5態様は、本発明の第1〜第4態様において、前記1次元パワースペクトル算出手段は、複数の前記1次パワースペクトルを算出するときには、前記1次元デジタル画像の1次元方向の長さを縮めながら算出することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the present invention, the one-dimensional power spectrum calculating means calculates the first power spectrum in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital image. The calculation is performed while shortening the length.

1次元デジタル画像の1次元方向の長さを長くしながら複数の1次パワースペクトルを算出する場合には、その都度、1次元デジタル画像をデジタル画像から抽出し直す必要があるものの、本発明によれば、1次元デジタル画像の1次元方向の長さを縮めながら複数の1次元パワースペクトルを算出するため、1次元デジタル画像を1度だけ抽出すればよい。これにより、処理の簡略化及び処理時間の短縮化を図ることができる。   When calculating a plurality of primary power spectra while increasing the length of the one-dimensional digital image in the one-dimensional direction, it is necessary to re-extract the one-dimensional digital image from the digital image each time. Therefore, in order to calculate a plurality of one-dimensional power spectra while reducing the length of the one-dimensional digital image in the one-dimensional direction, the one-dimensional digital image only needs to be extracted once. Thereby, simplification of processing and reduction of processing time can be achieved.

本発明によれば、1次元パワースペクトルを変換したピッチデータが機械加工の方向に沿って並列に並べられた評価用画像が生成されるため、この評価用画像に基づいて、機械加工痕による傷の有無を効率よく検出することができるとともに、その傷が存在する箇所を特定することができる。さらに、この傷が存在する箇所の並列方向への広がりに基づいて、傷の大きさ(延びる長さ)を推定することができる。
これに加え、本発明によれば、1次元デジタル画像からピッチデータを生成する際に、この1次元デジタル画像の1次元方向の長さを可変しながら複数のピッチデータを生成し、全てのピッチデータを合成して1つのピッチデータを生成することで、サンプル点を補間したピッチデータが得られる。これにより、ピッチデータの分解能を簡単に高めることができ、傷の検出精度を高めることができる。
また、ボアの内側表面の検査においては、作業者が視認し難いボアの内側表面を簡単かつ正確に検査することができる。
また、一定の方向に沿って順次求められたピッチデータを並列に並べて画像を生成するとともに、該一定の方向をデジタル画像に対して所定角度ずつ回転させ、それぞれの回転角度で前記画像を生成し、各画像の中から高い信号強度が最も多く含まれる画像を評価用画像に選択することで、機械加工の方向が不明な場合でも、この機械加工の方向にピッチデータが並んだ画像を評価用画像とすることができる。
また、1次元デジタル画像の長さを、所定の傷を検出可能なS/Nとなる長さに設定することで、高い分解能で、かつ、良好なS/Nを実現することができる。
また、複数の1次パワースペクトルを算出するときには、1次元デジタル画像の1次元方向の長さを縮めながら算出することで、複数の1次パワースペクトルを算出する際に、その都度、1次元デジタル画像をデジタル画像から抽出し直す必要がなく、処理の簡略化及び処理時間の短縮化を図ることができる。
According to the present invention, since the evaluation image in which the pitch data obtained by converting the one-dimensional power spectrum is arranged in parallel along the machining direction is generated, the scratch due to the machining mark is generated based on the evaluation image. It is possible to efficiently detect whether or not there is a flaw and to identify a place where the flaw exists. Furthermore, based on the spread in the parallel direction of the location where the scratch exists, the size of the scratch (extended length) can be estimated.
In addition, according to the present invention, when generating pitch data from a one-dimensional digital image, a plurality of pitch data are generated while varying the length of the one-dimensional digital image in the one-dimensional direction, and all pitches are generated. By synthesizing the data to generate one pitch data, pitch data obtained by interpolating the sample points can be obtained. As a result, the resolution of the pitch data can be easily increased, and the flaw detection accuracy can be increased.
Further, in the inspection of the inner surface of the bore, the inner surface of the bore that is difficult for the operator to visually recognize can be easily and accurately inspected.
In addition, the pitch data obtained sequentially along a certain direction is arranged in parallel to generate an image, and the certain direction is rotated by a predetermined angle with respect to the digital image, and the image is generated at each rotation angle. By selecting the image with the highest signal strength among the images as the image for evaluation, even if the direction of machining is unknown, the image with pitch data aligned in the direction of machining is used for evaluation. It can be an image.
In addition, by setting the length of the one-dimensional digital image to a length that provides an S / N that can detect a predetermined scratch, it is possible to realize a high S / N with high resolution.
Further, when calculating a plurality of primary power spectra, each time a plurality of primary power spectra are calculated, the one-dimensional digital image is calculated while reducing the length of the one-dimensional digital image in the one-dimensional direction. There is no need to re-extract the image from the digital image, and the processing can be simplified and the processing time can be shortened.

本発明の一実施形態に係るボア内面検査システムと、検査対象となるボアが形成されたシリンダブロックの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the cylinder block in which the bore | bore inner surface inspection system which concerns on one Embodiment of this invention, and the bore | bore used as test object were formed. 穴内面検査で生成される画像を、検査の流れに沿って示した図である。It is the figure which showed the image produced | generated by the hole inner surface inspection along the flow of inspection. 評価用画像生成部による1次元パワースペクトル画像の生成過程を示す図である。It is a figure which shows the production | generation process of the one-dimensional power spectrum image by the image production | generation part for evaluation. 1次元デジタル輝度画像と1次元パワースペクトルの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a one-dimensional digital luminance image and a one-dimensional power spectrum. 1次元デジタル輝度画像を抽出する抽出窓の高さとツール目ピッチの分解能及びS/Nとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the height of the extraction window which extracts a one-dimensional digital luminance image, the resolution of a tool eye pitch, and S / N. 抽出窓の高さ変化によるツール目ピッチのサンプル点のシフトを示す図である。It is a figure which shows the shift of the sample point of the tool eye pitch by the height change of an extraction window. ツール目ピッチの補間処理の説明図である。It is explanatory drawing of the interpolation process of a tool eye pitch. ボア内面検査処理のフローチャートである。It is a flowchart of a bore | bore inner surface inspection process. 本発明の変形例に係る表面検査システム100の概略構成を、検査対象のワークとともに示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the surface inspection system 100 which concerns on the modification of this invention with the workpiece | work of inspection object. 加工方向の判定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the determination of a process direction.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るボア内面検査システム1と、検査対象となるボア3が形成されたシリンダブロック5の概略構成を示す図である。
ボア3は、回転軸に設けたボーリングヘッドに切削バイトを径方向に突設し、該ボーリングヘッドを回転させながらワークとしてのシリンダブロック5に対して進退させる、いわゆるボーリング加工により形成されている。このボーリング加工により、ボア3の内側表面3Aには、方向性を有する螺旋状の切削加工痕ができる。その後、ボア3の内側表面3Aにオイルピットを残しつつエンジンの所望の性能を発揮可能な表面粗さ及び面性状をとすべく、該ボア3の内側表面3Aに対し、ホーニング用砥石を配設した加工ヘッドを用いてホーニング加工が施されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a bore inner surface inspection system 1 according to an embodiment of the present invention and a cylinder block 5 in which a bore 3 to be inspected is formed.
The bore 3 is formed by a so-called boring process in which a cutting tool is protruded in a radial direction on a boring head provided on a rotating shaft, and the boring head is moved forward and backward with respect to the cylinder block 5 as a workpiece. By this boring, a spiral cutting trace having directionality is formed on the inner surface 3A of the bore 3. Thereafter, a honing grindstone is disposed on the inner surface 3A of the bore 3 in order to obtain a surface roughness and surface properties that can exhibit the desired performance of the engine while leaving an oil pit on the inner surface 3A of the bore 3. Honing is performed using the processed head.

ボア内面検査システム1は、ホーニング加工後にボア3の内側表面3Aを撮影したデジタル画像に基づいて、研磨残りの有無を評価する。すなわち、ボア内面検査システム1は、ボア3の内側表面3Aを走査するセンサヘッド7と、このセンサヘッド7の出力信号に基づいてデジタル画像を生成し該デジタル画像に基づいて研磨残りを評価する表面検査装置9と、センサヘッド7を移動駆動する駆動機構11とを備えている。
センサヘッド7は、ボア3に進入可能な円筒状を成し、中心軸線12の回りに回転可能かつ高さ方向に移動可能に上記駆動機構11に取り付けられており、高さ位置を変えながらボア3の全内周面をセンシング可能に構成されている。このセンサヘッド7の構成について詳細には、センサヘッド8は、その周面に設けた開口15からレーザ光をボア3の内側表面3Aに向けて照射し、切削加工痕の形状に応じた反射光量を検出して表面検査装置9に出力する。すなわち、センサヘッド7は、光源としてのLD(レーザダイオード)17、光ファイバ19及び集光光学ユニット21を備え、LED17の光を光ファイバ19で集光光学ユニット21に導き、集光光学ユニット21で集光して開口15からレーザ光をボア3の内側表面3Aに照射する。また、センサヘッド7は、反射光を受光する受光センサ23を備えるとともに、集光光学ユニット21を介してボア3の内側表面3Aから戻ってくる反射光を受光センサ23に導く複数の光ファイバ25が光ファイバ19に隣接して配設されている。
The bore inner surface inspection system 1 evaluates the presence or absence of a polishing residue based on a digital image obtained by photographing the inner surface 3A of the bore 3 after the honing process. That is, the bore inner surface inspection system 1 includes a sensor head 7 that scans the inner surface 3A of the bore 3, and a surface that generates a digital image based on an output signal of the sensor head 7 and evaluates a polishing residue based on the digital image. An inspection device 9 and a drive mechanism 11 for moving and driving the sensor head 7 are provided.
The sensor head 7 has a cylindrical shape that can enter the bore 3 and is attached to the drive mechanism 11 so as to be rotatable around the central axis 12 and movable in the height direction. 3 is configured to be capable of sensing the entire inner peripheral surface. In detail, the sensor head 8 irradiates the laser light toward the inner surface 3A of the bore 3 from the opening 15 provided on the peripheral surface thereof, and reflects the amount of light according to the shape of the cutting trace. Is detected and output to the surface inspection apparatus 9. That is, the sensor head 7 includes an LD (laser diode) 17 as a light source, an optical fiber 19, and a condensing optical unit 21, and guides the light from the LED 17 to the condensing optical unit 21 through the optical fiber 19. And the laser beam is irradiated from the opening 15 onto the inner surface 3 </ b> A of the bore 3. The sensor head 7 includes a light receiving sensor 23 that receives the reflected light, and a plurality of optical fibers 25 that guide the reflected light returning from the inner surface 3A of the bore 3 to the light receiving sensor 23 via the condensing optical unit 21. Is disposed adjacent to the optical fiber 19.

駆動機構11は、センサヘッド7を回転させる回転駆動機構31と、この回転駆動機構31を進退させる進退機構33とを備えている。
回転駆動機構31は、ハウジング34と、先端に上記センサヘッド7が取り付けられハウジング34を上下に貫通して設けられたシャフト35と、表面検査装置9の制御の下、シャフト35を回転駆動するシャフトモータ37と、シャフト35の回転速度および回転角を検出し表面検査装置9に出力するロータリエンコーダ39とを備えている。
進退機構33は、送りねじ機構であり、ねじが刻設された軸部41と、この軸部41を回転駆動する進退モータ43と、軸部41の回転速度および回転角を検出し表面検査装置9に出力するロータリエンコーダ45とを備える。軸部41は、ハウジング34のナット部36に螺合されており、進退モータ43を駆動することにより軸部41が回転し、回転駆動機構31を進退させる。
The drive mechanism 11 includes a rotation drive mechanism 31 that rotates the sensor head 7 and an advance / retreat mechanism 33 that advances and retracts the rotation drive mechanism 31.
The rotation drive mechanism 31 includes a housing 34, a shaft 35 provided with the sensor head 7 at the tip and penetrating the housing 34 vertically, and a shaft that rotates the shaft 35 under the control of the surface inspection apparatus 9. A motor 37 and a rotary encoder 39 that detects the rotation speed and rotation angle of the shaft 35 and outputs the detected rotation speed to the surface inspection device 9 are provided.
The advancing / retreating mechanism 33 is a feed screw mechanism, and detects a shaft portion 41 in which a screw is engraved, an advancing / retreating motor 43 that rotationally drives the shaft portion 41, and a rotation speed and a rotation angle of the shaft portion 41 to detect a surface. 9 and a rotary encoder 45 that outputs to N. The shaft portion 41 is screwed into the nut portion 36 of the housing 34, and the shaft portion 41 is rotated by driving the advance / retreat motor 43, so that the rotation drive mechanism 31 is advanced and retracted.

表面検査装置9は、駆動機構11を制御してセンサヘッド7の位置を制御する位置制御部51と、センサヘッド7の受光信号に基づいてボア3の内側表面3Aのデジタル画像を生成する画像化部53と、このデジタル画像に基づいて、研磨残りを評価するための評価用画像73(図2)を生成する評価用画像生成部55と、この評価用画像73に基づいて研磨残りを評価する評価部57とを備えている。かかる表面検査装置9は、例えばパーソナルコンピュータに、各部を実現するためのプログラムを実行させることで構成可能である。   The surface inspection apparatus 9 controls the drive mechanism 11 to control the position of the sensor head 7 and an imaging that generates a digital image of the inner surface 3A of the bore 3 based on the light reception signal of the sensor head 7. An evaluation image generation unit 55 that generates an evaluation image 73 (FIG. 2) for evaluating the polishing residue based on the digital image, and an evaluation image 73 based on the evaluation image 73. And an evaluation unit 57. The surface inspection apparatus 9 can be configured by causing a personal computer to execute a program for realizing each unit, for example.

表面検査装置9の各部について説明すると、位置制御部51は、シャフトモータ37及び進退モータ43を駆動するサーボ機構を内蔵し、センサヘッド7の中心軸線12上の位置と回転角を制御する。すなわち、位置制御部51は、検査開始時に、センサヘッド7をボア3に挿入し、開口15を検査範囲Kの下端位置Kaに位置させる。そして、ボーリング加工時のボーリング用バイトの軌跡に倣うように、センサヘッド7を中心軸線12の回りに回転させながら上昇させる動作を、センサヘッド7の開口15が検査範囲Kの上端位置Kbに至るまで行い、該センサヘッド7で検査範囲Kの全表面を螺旋状に走査する。この検査範囲Kは、シリンダとの摺動面として機能する範囲により決定される。   Explaining each part of the surface inspection apparatus 9, the position control unit 51 incorporates a servo mechanism that drives the shaft motor 37 and the advance / retreat motor 43, and controls the position and rotation angle of the sensor head 7 on the central axis 12. That is, the position control unit 51 inserts the sensor head 7 into the bore 3 at the start of inspection and positions the opening 15 at the lower end position Ka of the inspection range K. Then, the opening 15 of the sensor head 7 reaches the upper end position Kb of the inspection range K in such a manner that the sensor head 7 is lifted while rotating around the central axis 12 so as to follow the locus of the boring bar during boring. The sensor head 7 scans the entire surface of the inspection range K in a spiral shape. This inspection range K is determined by a range that functions as a sliding surface with the cylinder.

画像化部53は、センサヘッド7からの受光信号をA/D変換し、輝度を示すデジタル信号として出力するA/D変換ボード59と、このデジタル信号に基づいて、ボア3の内側表面3Aの上記検査範囲Kについてのデジタル輝度画像70を構成する画像化部61とを備えている。
デジタル輝度画像70は、図2(A)に示すように、ボア3内の各検査位置でセンサヘッド7により得られる反射光強度を該検査位置と対応させて画像化したものであり、本実施形態では、センサヘッド7の高さ位置とセンサヘッド7の回転角をそれぞれ縦軸及び横軸として画像化している。なお、同図のデジタル輝度画像70における破線は、ボーリング加工時の切削加工痕(いわゆるツール目)Pを模式的に示している。
The imaging unit 53 A / D-converts the light reception signal from the sensor head 7 and outputs it as a digital signal indicating luminance, and the inner surface 3A of the bore 3 based on this digital signal. And an imaging unit 61 that constitutes a digital luminance image 70 for the inspection range K.
As shown in FIG. 2A, the digital luminance image 70 is obtained by imaging the reflected light intensity obtained by the sensor head 7 at each inspection position in the bore 3 in correspondence with the inspection position. In the embodiment, the height position of the sensor head 7 and the rotation angle of the sensor head 7 are imaged with the vertical axis and the horizontal axis, respectively. In addition, the broken line in the digital luminance image 70 in the figure schematically shows a cutting trace (so-called tool eye) P at the time of boring.

評価用画像生成部55は、図2及び図3に示すように、デジタル輝度画像70から抽出した1次元デジタル輝度画像70Aに基づいて、切削加工痕Pの方向と直交する方向の1次元パワースペクトルデータ80を、切削加工痕Pの方向に沿って順次生成する1次元パワースペクトル処理部(1次元パワースペクトル算出手段)63と、1次元パワースペクトルデータ80を、該1次元パワースペクトルデータ80の周波数fに対応するピッチごとの信号強度を示すピッチデータ81に変換するツール目ピッチ変換部(ピッチデータ変換手段)64とを備え、このピッチデータ81を、各ピッチデータ81の信号強度に応じて多値化した明暗置換画像71を並列に並べて評価用画像73を生成する。また、この評価用画像生成部55は、1次元デジタル輝度画像70Aを1次元方向の長さLを縮めながら複数の1次元パワースペクトルデータ80を算出するとともに各1次元パワースペクトルデータ80をピッチデータ81に変換し、各ピッチデータ81を合成して1つのピッチデータ81を生成する補間処理部65を備えている。なお、これら1次元パワースペクトルデータ80、ピッチデータ81、及び、評価用画像73については後に詳述する。
評価部57は、評価用画像73の各画素の輝度値に基づいてボア3の内側表面3Aの研磨残り(傷の有無)を評価する検出手段として機能する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the evaluation image generation unit 55 generates a one-dimensional power spectrum in a direction orthogonal to the direction of the cutting mark P based on the one-dimensional digital luminance image 70 </ b> A extracted from the digital luminance image 70. A one-dimensional power spectrum processing unit (one-dimensional power spectrum calculation means) 63 that sequentially generates data 80 along the direction of the cutting mark P, and a frequency of the one-dimensional power spectrum data 80 a tool pitch conversion unit (pitch data conversion means) 64 for converting the pitch data 81 into the pitch data 81 indicating the signal strength for each pitch corresponding to f, and the pitch data 81 is varied according to the signal strength of each pitch data 81. The evaluation image 73 is generated by arranging the converted light and dark replacement images 71 in parallel. Further, the evaluation image generation unit 55 calculates a plurality of one-dimensional power spectrum data 80 while reducing the length L in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital luminance image 70A, and converts each one-dimensional power spectrum data 80 into pitch data. An interpolation processing unit 65 that converts the data into 81 and combines the pitch data 81 to generate one pitch data 81 is provided. The one-dimensional power spectrum data 80, the pitch data 81, and the evaluation image 73 will be described in detail later.
The evaluation unit 57 functions as a detection unit that evaluates the polishing residue (the presence or absence of scratches) of the inner surface 3A of the bore 3 based on the luminance value of each pixel of the evaluation image 73.

図3は、評価用画像生成部55による明暗置換画像71の生成過程を示す図である。
評価用画像生成部55には、デジタル輝度画像70において1次元パワースペクトル処理を施す領域を規定する窓として、幅Wが1ピクセル(pix)、長さLが200ピクセルの抽出窓(列)75が予め設定されている。この抽出窓75の長さLの方向が1次元パワースペクトルデータ80の1次元方向に相当する。
評価用画像生成部55は、図2(A)に示すように、デジタル輝度画像70において抽出窓75を、長さLの方向が切削加工痕Pの方向に直交するように配置し、図3(A)に示すように、この抽出窓75に対応した範囲のデジタル輝度画像、すなわち幅Wが1ピクセルの1次元デジタル輝度画像70Aを抽出する。なお、図3(A)には、ホーニング処理による研磨が足りない(加工痕が深い)切削加工痕Pを研磨残りQとして模式的に示している。
FIG. 3 is a diagram illustrating a generation process of the light and dark replacement image 71 by the evaluation image generation unit 55.
In the evaluation image generation unit 55, an extraction window (column) 75 having a width W of 1 pixel (pix) and a length L of 200 pixels is defined as a window for defining a region to be subjected to one-dimensional power spectrum processing in the digital luminance image 70. Is preset. The direction of the length L of the extraction window 75 corresponds to the one-dimensional direction of the one-dimensional power spectrum data 80.
As shown in FIG. 2A, the evaluation image generation unit 55 arranges the extraction window 75 in the digital luminance image 70 so that the length L direction is orthogonal to the cutting mark P direction. As shown in (A), a digital luminance image in a range corresponding to the extraction window 75, that is, a one-dimensional digital luminance image 70A having a width W of one pixel is extracted. FIG. 3A schematically shows a cutting trace P that is not polished by the honing process (having a deep machining trace) as a polishing residue Q.

次いで、評価用画像生成部55は、この1次元デジタル輝度画像70Aに対して1次元フーリエ変換を施し、図3(B)に示すように、周波数fごとの信号強度を示す1次元パワースペクトルデータ80を生成する。この1次元パワースペクトルデータ80においては、切削加工痕Pの深さに応じた強度信号が、該切削加工痕Pのピッチに対応した周波数fに出現する。
詳述すると、図4(A)に示すように、1次元デジタル輝度画像70Aにおいて、白黒が1ピクセルごとに変化している場合、各ピクセルの輝度値は、図4(B)のように、輝度値「250」(白)と「0」(黒)が交互に出現するパターンとなり、これを、1次元方向(長さLの方向)の輝度変化で表すと図4(C)のような波形が得られる。一方、パワースペクトルで表した場合には、2ピクセルごとに黒と白が入れ替わることから、図4(D)に示すように、2ピクセル/サイクルに対応したピッチの信号が現れ、パワースペクトルにおいては、このピッチの逆数(サイクル/ピクセル)に相当する周波数fに信号が出現することとなる。なお、パワースペクトルにおいて、周波数fは離散化した値をとる。
ボーリング加工においては、切削加工痕Pが略一定ピッチの螺旋状となるから、1次元パワースペクトルデータ80においても、切削加工痕Pが螺旋のピッチに対応した周波数fの信号として現れる。このとき、信号強度は、切削加工痕Pが深いほど大きくなる。なお、ボア3の内側表面3Aに切削加工痕Pの他に打痕などにより凹凸がある場合には、この凹凸の深さに応じた強度の信号が他の周波数fとして出現することになる。
Next, the evaluation image generating unit 55 performs one-dimensional Fourier transform on the one-dimensional digital luminance image 70A, and as shown in FIG. 3B, one-dimensional power spectrum data indicating the signal intensity for each frequency f. 80 is generated. In the one-dimensional power spectrum data 80, an intensity signal corresponding to the depth of the cutting mark P appears at a frequency f corresponding to the pitch of the cutting mark P.
More specifically, as shown in FIG. 4A, in the one-dimensional digital luminance image 70A, when black and white changes for each pixel, the luminance value of each pixel is as shown in FIG. A pattern in which luminance values “250” (white) and “0” (black) appear alternately is represented by a luminance change in a one-dimensional direction (length L direction) as shown in FIG. A waveform is obtained. On the other hand, in the case of the power spectrum, black and white are switched every two pixels, so that a signal having a pitch corresponding to 2 pixels / cycle appears as shown in FIG. A signal appears at a frequency f corresponding to the reciprocal of this pitch (cycle / pixel). In the power spectrum, the frequency f takes a discrete value.
In the boring process, the cutting trace P has a spiral shape with a substantially constant pitch. Therefore, the cutting trace P also appears as a signal having a frequency f corresponding to the helical pitch in the one-dimensional power spectrum data 80. At this time, the signal intensity increases as the cutting mark P becomes deeper. When the inner surface 3A of the bore 3 has irregularities due to the dents or the like in addition to the cutting traces P, a signal having an intensity corresponding to the depth of the irregularities appears as another frequency f.

また、評価用画像生成部55は、図3(C)に示すように、離散化した周波数fごとの信号強度を示す1次元パワースペクトルデータ80を、同じく離散化したピッチT(以下、「ツール目ピッチT」と言う)ごとの信号強度を示すピッチデータ81に変換する。このピッチデータ81においては、各ツール目ピッチTの信号強度により、抽出窓75の範囲に分布する切削加工痕Pのピッチと深さ(大きさ)が示されることとなる。なお、このピッチの単位はピクセルで表現されるが、デジタル輝度画像70における1ピクセルあたりの実寸(mm)を用いることで、ピクセルで表現されたピッチの長さを実寸(mm)で表現することもできる。   Further, as shown in FIG. 3 (C), the evaluation image generation unit 55 uses a pitch T (hereinafter referred to as “tool”) obtained by discretizing the one-dimensional power spectrum data 80 indicating the signal intensity for each discrete frequency f. It is converted into pitch data 81 indicating the signal intensity for each eye pitch T). In the pitch data 81, the pitch and depth (size) of the cutting trace P distributed in the range of the extraction window 75 are indicated by the signal intensity of each tool pitch T. The unit of this pitch is expressed in pixels. By using the actual size (mm) per pixel in the digital luminance image 70, the pitch length expressed in pixels is expressed in actual size (mm). You can also.

抽出窓75の長さLについて詳述すると、この長さLには、ピッチデータ81の分解能とS/Nを良好にする値が設定されている。すなわち、ピッチデータ81の分解能は、抽出窓75の長さLに依存し、図5(A)〜図5(C)に示すように、抽出窓75の長さLが短いほど分解能が低下する。このため、高い分解能を得るには、図5(C)に示すように、抽出窓75の長さLを例えば1200ピクセル程度まで長くする必要がある。
しかしながら、長さLが長いと、この抽出窓75における切削加工痕Pの成分(信号)が相対的に減少するためS/Nが低下してしまう。また、細かい(浅い)切削加工痕Pを検出するには抽出窓75の長さLは小さい方がよい。
したがって、抽出窓75の長さLを25ピクセル程度まで短くすることで、S/Nを良好にし、また、細かい切削加工痕Pの検出が可能になるものの、上述のように、分解能が不足するという問題がある。このように、長さLを可変する際には、ピッチデータ81の分解能とS/Nとの間にトレードオフが生じる。
The length L of the extraction window 75 will be described in detail. In the length L, values that make the resolution and S / N of the pitch data 81 good are set. That is, the resolution of the pitch data 81 depends on the length L of the extraction window 75. As shown in FIGS. 5A to 5C, the resolution decreases as the length L of the extraction window 75 decreases. . Therefore, in order to obtain a high resolution, it is necessary to increase the length L of the extraction window 75 to about 1200 pixels, for example, as shown in FIG.
However, when the length L is long, the component (signal) of the cutting trace P in the extraction window 75 is relatively reduced, so that the S / N is lowered. Further, in order to detect a fine (shallow) cutting mark P, the length L of the extraction window 75 is preferably small.
Therefore, by reducing the length L of the extraction window 75 to about 25 pixels, the S / N is improved and the fine cutting trace P can be detected, but the resolution is insufficient as described above. There is a problem. Thus, when the length L is varied, a trade-off occurs between the resolution of the pitch data 81 and the S / N.

そこで発明者らは、まず、有意な傷を良好に検出可能なS/Nが得られる抽出窓75の長さLを実験等を通じて求めた。この結果、長さL=200ピクセル(pix)が最適であるとの知見が得られ、この長さLを抽出窓75に用いることとした。しかしながら、この長さLでは、ピッチデータ81の分解能は比較的低いため、有意な傷の検出漏れが生じる可能性がある。そこで、発明者らは、抽出窓75の長さLを大きくしてピッチデータ81の分解能を高めるのではなく、次のようにして、実質的な分解能を高めることとした。   Therefore, the inventors first obtained the length L of the extraction window 75 from which an S / N that can detect significant scratches satisfactorily is obtained through experiments and the like. As a result, the knowledge that the length L = 200 pixels (pix) is optimal is obtained, and this length L is used for the extraction window 75. However, at this length L, since the resolution of the pitch data 81 is relatively low, there is a possibility that a significant flaw detection failure may occur. Therefore, the inventors decided not to increase the resolution of the pitch data 81 by increasing the length L of the extraction window 75 but to increase the substantial resolution as follows.

すなわち、1次元デジタル輝度画像70Aの抽出窓75の長さLを可変すると、これに応じて、ツール目ピッチTのサンプル点(離散値)がシフトする。具体的には、図6に示すように、抽出窓75の長さLを200ピクセルから199ピクセルに縮めると、長さLの減少に応じた分だけ、ツール目ピッチTのサンプル点が全体的にピッチ長が減少する方向(左側)にシフトする。これにより、長さLが200ピクセルのときとは異なるツール目ピッチTの離散値の信号強度が補間されることとなる。このとき、図6に示す例では、抽出窓75の長さLを1ピクセル減じるため抽出窓75に含まれる情報が1ピクセル/200ピクセル(=0.5%)だけ欠落するものの、ピッチデータ81のツール目ピッチTのサンプル点が約倍に増え分解能を実質的に約倍(200%)アップさせることができる。   That is, when the length L of the extraction window 75 of the one-dimensional digital luminance image 70A is varied, the sample point (discrete value) of the tool eye pitch T is shifted accordingly. Specifically, as shown in FIG. 6, when the length L of the extraction window 75 is reduced from 200 pixels to 199 pixels, the sample points of the tool eye pitch T are entirely increased by the amount corresponding to the decrease in the length L. Shifts in the direction of decreasing pitch length (left side). As a result, the signal intensity of the discrete value of the tool eye pitch T different from that when the length L is 200 pixels is interpolated. At this time, in the example shown in FIG. 6, since the length L of the extraction window 75 is reduced by 1 pixel, the information included in the extraction window 75 is lost by 1 pixel / 200 pixels (= 0.5%), but the pitch data 81 The number of sample points of the tool eye pitch T can be increased approximately twice, and the resolution can be substantially increased (200%).

本実施形態では、図7に示すように、同一の1次元デジタル輝度画像70Aに対して端部から長さLが200ピクセルから195ピクセルになるまで、該長さLを1ピクセルずつ減じながら合計5つの1次元パワースペクトルデータ80を算出し、各1次元パワースペクトルデータ80をピッチデータ81に変換し、これらのピッチデータ81を合成する。これにより、ツール目ピッチTのサンプル点を約5倍に増やしてピッチデータ81の分解能を実質的に5倍にアップさせている。   In this embodiment, as shown in FIG. 7, the length L is reduced by one pixel at a time until the length L is changed from 200 pixels to 195 pixels with respect to the same one-dimensional digital luminance image 70A. Five pieces of one-dimensional power spectrum data 80 are calculated, each one-dimensional power spectrum data 80 is converted into pitch data 81, and these pitch data 81 are synthesized. As a result, the sample point of the tool eye pitch T is increased by about 5 times, and the resolution of the pitch data 81 is substantially increased by 5 times.

なお、1次元デジタル輝度画像70Aの長さLを減らしながらピッチデータ81を求めるのではなく、高さLを増やしながらピッチデータ81を求めて分解能を実質的に高めてもよい。ただし、1次元デジタル輝度画像70Aの1次元方向の長さLを長くしながら複数の1次元パワースペクトルデータ80を算出する場合には、その都度、1次元デジタル輝度画像70Aをデジタル輝度画像70から抽出する必要がある。これに対して、1次元デジタル輝度画像70Aの1次元方向の長さLを縮めながら複数の1次元パワースペクトルデータ80を算出する場合には、1次元デジタル輝度画像70Aを1度だけ抽出すればよく、これにより、処理の簡略化及び処理時間の短縮化が図られる。   Instead of obtaining the pitch data 81 while reducing the length L of the one-dimensional digital luminance image 70A, the resolution may be substantially increased by obtaining the pitch data 81 while increasing the height L. However, when calculating a plurality of one-dimensional power spectrum data 80 while increasing the length L in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital luminance image 70A, the one-dimensional digital luminance image 70A is obtained from the digital luminance image 70 each time. Must be extracted. On the other hand, when calculating a plurality of one-dimensional power spectrum data 80 while reducing the length L in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital luminance image 70A, the one-dimensional digital luminance image 70A is extracted only once. Often, this simplifies processing and shortens processing time.

また、本実施形態では、複数の1次元パワースペクトルデータ80を算出する際に、1次元デジタル輝度画像70Aの長さLを1ピクセルずつ減じることとしたが、1ピクセルに限らず、複数ピクセル(例えば5ピクセル)ずつ可変させてもよい。ただし、1回あたりに減じるピクセル数は、図6に示すように、ピッチデータ81のサンプリング点のシフト幅M1が、長さLの1次元デジタル輝度画像70Aから求めたピッチデータ81のサンプリング点の間隔幅(離散幅)M2の範囲内に収まるように設定することが好ましい。   Further, in the present embodiment, when the plurality of one-dimensional power spectrum data 80 is calculated, the length L of the one-dimensional digital luminance image 70A is reduced by one pixel. For example, it may be varied by 5 pixels). However, as shown in FIG. 6, the number of pixels to be reduced per time is the sampling point of the pitch data 81 obtained from the one-dimensional digital luminance image 70 </ b> A having the length L of the sampling point shift width M <b> 1 of the pitch data 81. It is preferable to set so as to be within the range of the interval width (discrete width) M2.

かかる処理は、評価用画像生成部55により行われる。すなわち、前掲図3(C)に示すように、評価用画像生成部55は、1つの1次元パワースペクトルデータ80(図3(B))をピッチデータ81に変換するとともに、同一の1次元デジタル輝度画像70Aの長さLを減じながら1次元パワースペクトルデータ80を算出し、それぞれをピッチデータ81に変換する。そして、全てのピッチデータ81を合成し、図3(D)に示すように、ツール目ピッチTのサンプル点を補間したピッチデータ81を生成する。   Such processing is performed by the evaluation image generation unit 55. That is, as shown in FIG. 3C, the evaluation image generation unit 55 converts one piece of one-dimensional power spectrum data 80 (FIG. 3B) into pitch data 81 and the same one-dimensional digital signal. One-dimensional power spectrum data 80 is calculated while reducing the length L of the luminance image 70 </ b> A, and each is converted into pitch data 81. Then, all the pitch data 81 are synthesized, and as shown in FIG. 3D, the pitch data 81 is generated by interpolating the sample points of the tool eye pitch T.

次いで、評価用画像生成部55は、図3(E)に示すように、信号強度が大きいほど、すなわち、傷が大きい(深い)ほど輝度値を低くした凡例にしたがって、ピッチデータ81を多値化して明暗置換画像71を生成する。なお、この明暗置換画像71の寸法は抽出窓75と同一となる。   Next, as shown in FIG. 3E, the evaluation image generation unit 55 multi-values the pitch data 81 according to a legend in which the luminance value is lowered as the signal intensity increases, that is, as the scratch becomes larger (deeper). To generate a bright / dark replacement image 71. It should be noted that the size of the bright / dark replacement image 71 is the same as that of the extraction window 75.

評価用画像生成部55は、図2(A)に示すように、長さLの方向ごとに抽出窓75を切削加工痕Pの方向Aに沿って回転角を0度〜360度まで移動させて順次明暗置換画像71を生成し、図2(B)に示すように、これらを切削加工方向に沿って並列に並べて評価用画像73を生成する。これにより、センサヘッド7の回転角に対応して明暗置換画像71が並列に並んだ画像が得られることとなる。   As shown in FIG. 2A, the evaluation image generation unit 55 moves the extraction window 75 in the direction of the length L along the direction A of the cutting mark P to move the rotation angle from 0 degrees to 360 degrees. Then, a bright and dark replacement image 71 is sequentially generated, and as shown in FIG. 2B, these are arranged in parallel along the cutting direction to generate an evaluation image 73. As a result, an image in which the light and dark replacement images 71 are arranged in parallel corresponding to the rotation angle of the sensor head 7 is obtained.

このようにして得られた評価用画像73に基づいて評価部57が研磨残りQを評価する。詳述すると、評価部57は、前掲図2(C)に示すように、オイルピットを除外して研磨残りQに応じた強度だけをより確実に残すために、該オイルピットを区別可能な所定の輝度閾値で2値化処理を行って2値化画像78を生成する。
そして、評価部57は、図2(D)に示すように、2値化処理で残った各画素に対し、それらの画素を抽出した抽出窓75(すなわち、該画素を含んでいた明暗置換画像71)を当てはめ該抽出窓75に対応するエリアを着色により色分けした異常エリア抽出画像79を生成する。これにより、この異常エリア抽出画像79においては、研磨残りQが存在する範囲Rが色分けして明示されることとなる。なお、この色分けした範囲Rには、研磨残りQ以外にも、切削工具などが衝突して付いた打痕といった、各種の傷も含まれる。
Based on the evaluation image 73 obtained in this way, the evaluation unit 57 evaluates the polishing residue Q. More specifically, as shown in FIG. 2C, the evaluation unit 57 excludes the oil pit and leaves only the strength corresponding to the polishing remaining Q more reliably. A binarized image 78 is generated by performing binarization processing with the luminance threshold value.
Then, as shown in FIG. 2D, the evaluation unit 57 extracts, for each pixel remaining in the binarization process, an extraction window 75 (that is, the light / dark replacement image that includes the pixel). 71) is applied to generate an abnormal area extraction image 79 in which the area corresponding to the extraction window 75 is color-coded by coloring. Thereby, in this abnormal area extraction image 79, the range R in which the polishing residue Q exists is clearly indicated by color. In addition to the remaining polishing Q, the color-coded range R includes various kinds of scratches such as dents caused by collision of a cutting tool or the like.

図8は、ボア内面検査システム1によるボア内面検査処理のフローチャートである。
検査対象のボア3が形成されたシリンダブロック5を駆動機構11の直下の所定位置にセットした後、位置制御部51によりセンサヘッド7をボア3に進入させ、回転させながら進退させることでボア3の内側表面3Aを検査範囲Kに亘って走査し、この走査によって得られた信号に基づいて画像化部53により検査範囲Kのデジタル輝度画像70を生成する(ステップS1)。次いで、評価用画像生成部55の1次元パワースペクトル処理部63により、デジタル輝度画像70に切削加工痕Pに対して直交する方向に長さLだけ延びた抽出窓75を設定し該抽出窓75の範囲から1次元デジタル輝度画像70Aを抽出する(ステップS2)。
FIG. 8 is a flowchart of the bore inner surface inspection process performed by the bore inner surface inspection system 1.
After the cylinder block 5 in which the bore 3 to be inspected is formed is set at a predetermined position directly below the drive mechanism 11, the position control unit 51 causes the sensor head 7 to enter the bore 3 and advance and retract while rotating the bore 3. The inner surface 3A is scanned over the inspection range K, and the digital luminance image 70 of the inspection range K is generated by the imaging unit 53 based on the signal obtained by this scanning (step S1). Next, the one-dimensional power spectrum processing unit 63 of the evaluation image generating unit 55 sets an extraction window 75 extending in the direction perpendicular to the cutting trace P in the digital luminance image 70 by a length L, and the extraction window 75. A one-dimensional digital luminance image 70A is extracted from the range (step S2).

次いで、1次元パワースペクトル処理部63により、この1次元デジタル輝度画像70Aの長さLを1ピクセルずつ縮めながら複数の1次元パワースペクトルデータ80を算出する(ステップS3)。そして、ツール目ピッチ変換部64により、各1次元パワースペクトルデータ80をピッチデータ81に変換し(ステップS4)、補間処理部65により全てのピッチデータ81を合成してツール目ピッチTのサンプル点を補間したピッチデータ81を生成する(ステップS5)。次に、評価用画像生成部55は、このピッチデータ81の信号強度に基づいて多値化した明暗置換画像71を生成する(ステップS6)。   Next, the one-dimensional power spectrum processing unit 63 calculates a plurality of one-dimensional power spectrum data 80 while reducing the length L of the one-dimensional digital luminance image 70A by one pixel (step S3). Then, each one-dimensional power spectrum data 80 is converted into pitch data 81 by the tool eye pitch conversion unit 64 (step S4), and all pitch data 81 is synthesized by the interpolation processing unit 65 to obtain sample points of the tool eye pitch T. Is generated (step S5). Next, the evaluation image generation unit 55 generates a multi-valued bright / dark replacement image 71 based on the signal intensity of the pitch data 81 (step S6).

評価用画像生成部55は、検査範囲Kの全てについて明暗置換画像71を生成するまでの間(ステップS7がNOの間)、デジタル輝度画像70において抽出窓75を切削加工痕Pに沿って移動させ(ステップS8)、明暗置換画像71の生成を繰り返し行う。そして、評価用画像生成部55は、これらの明暗置換画像71を並列に並べて評価用画像73を生成する(ステップS9)。   The evaluation image generation unit 55 moves the extraction window 75 along the cutting trace P in the digital luminance image 70 until the bright / dark replacement image 71 is generated for all of the inspection range K (step S7 is NO). (Step S8), and the generation of the bright / dark replacement image 71 is repeated. Then, the evaluation image generation unit 55 arranges these bright and dark replacement images 71 in parallel to generate an evaluation image 73 (step S9).

次に、評価部57により、研磨残りQに応じた強度だけを残すために所定の輝度閾値で評価用画像73の2値化処理を行って2値化画像78を生成し(ステップS10)、残った画素を抽出した抽出窓75に相当する範囲(すなわち、残った画素を含んでいた明暗置換画像71の全画素)を着色により色分けして異常エリア抽出画像79を生成する(ステップSS11)。次いで、評価部57は、このようにして生成された異常エリア抽出画像79に着色範囲が存在しない場合には(ステップS12:NO)、ボア3の内側表面3Aには研磨残りQが無いと評価し(ステップS13)、着色範囲が存在する場合には(ステップS12:YES)、研磨残りQありと評価する(ステップS14)。   Next, the evaluation unit 57 generates a binarized image 78 by binarizing the evaluation image 73 with a predetermined luminance threshold value in order to leave only the intensity corresponding to the polishing remaining Q (step S10). An abnormal area extraction image 79 is generated by color-coding the range corresponding to the extraction window 75 from which the remaining pixels have been extracted (that is, all the pixels of the bright / dark replacement image 71 including the remaining pixels) (step SS11). Next, when there is no coloring range in the abnormal area extraction image 79 generated in this way (step S12: NO), the evaluation unit 57 evaluates that there is no polishing residue Q on the inner surface 3A of the bore 3. If there is a coloring range (step S12: YES), it is evaluated that there is a polishing residue Q (step S14).

研磨残りQがある場合には、異常エリア抽出画像79を図示せぬモニタ装置に表示することで作業者に提示される。この異常エリア抽出画像79によれば、着色された範囲の広さから研磨残りQの大きさを推し量ることができる。さらに、その着色範囲の位置から研磨残りQが存在する位置も容易に推定することが可能となり、実際に目視で確認する際に研磨残りQを見つけ出すことが容易となる。   If there is a polishing residue Q, the abnormal area extraction image 79 is displayed on a monitor device (not shown) and presented to the operator. According to the abnormal area extraction image 79, the size of the polishing residue Q can be estimated from the size of the colored range. Further, the position where the polishing residue Q exists can be easily estimated from the position of the coloring range, and it becomes easy to find the polishing residue Q when actually checking visually.

以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を奏する。
すなわち、本実施形態によれば、切削加工痕Pの方向に直交する方向を1次元方向とした1次元パワースペクトルデータ80を生成する構成とした。この1次元パワースペクトルデータ80においては、切削加工痕Pのピッチに対応した周波数fに該切削加工痕Pの深さに応じた信号が得られことから、ボア3の内側表面3Aから切削加工痕Pを他の凹凸と区別して効率良く抽出することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
That is, according to the present embodiment, the one-dimensional power spectrum data 80 is generated in which the direction orthogonal to the direction of the cutting mark P is a one-dimensional direction. In this one-dimensional power spectrum data 80, a signal corresponding to the depth of the cutting trace P is obtained at a frequency f corresponding to the pitch of the cutting trace P, so that the cutting trace from the inner surface 3A of the bore 3 is obtained. P can be efficiently extracted while being distinguished from other irregularities.

これに加えて、本実施形態によれば、1次元パワースペクトルデータ80を変換したピッチデータ81の多値化画像である明暗置換画像71を並列に並べ、並列方向が切削加工痕Pの方向に対応させた画像である評価用画像73を生成する構成とした。この構成により、評価用画像73の画素値に基づいて、切削加工痕Pの研磨残りQの有無を効率よく評価することができるとともに、その研磨残りQが存在する範囲Rを特定することができる。さらに、この範囲Rの並列方向への広がりに基づいて、研磨残りQの大きさ(延びる長さ)を推定することができる。
したがって、作業者は目視せずとも研磨残りQの有無、その箇所及び大きさを推定することが可能となり、ボア3の良否の判断が容易となる。また作業者が実際に目視で確認する場合でも該研磨残りQの箇所が絞り込めるため検査時間を短縮することができる。
In addition to this, according to the present embodiment, the bright and dark replacement images 71 that are multi-valued images of the pitch data 81 obtained by converting the one-dimensional power spectrum data 80 are arranged in parallel, and the parallel direction is in the direction of the cutting mark P. The evaluation image 73, which is a corresponding image, is generated. With this configuration, it is possible to efficiently evaluate the presence or absence of the polishing residue Q of the cutting trace P based on the pixel value of the evaluation image 73, and to specify the range R in which the polishing residue Q exists. . Further, the size (extended length) of the polishing residue Q can be estimated based on the spread of the range R in the parallel direction.
Therefore, the operator can estimate the presence / absence, the location and size of the polishing residue Q without visual observation, and the quality of the bore 3 can be easily determined. Even when the operator actually confirms visually, the inspection remaining time Q can be narrowed down, so that the inspection time can be shortened.

さらに、本実施形態によれば、1次元デジタル輝度画像70Aからピッチデータ81を生成する際に、この1次元デジタル輝度画像70Aの1次元方向の長さLを短くしながら複数の1次元パワースペクトルデータ80を算出し、各1次元パワースペクトルデータ80をピッチデータ81に変換し、全てのピッチデータ81を合成して1つのピッチデータ81を生成する構成とした。この構成によれば、各ピッチデータ81によりツール目ピッチTのサンプル点が補間されるため、ピッチデータ81の分解能を簡単に高めることができ、研磨残りQの検出精度を高めることができる。   Further, according to the present embodiment, when the pitch data 81 is generated from the one-dimensional digital luminance image 70A, a plurality of one-dimensional power spectra are reduced while shortening the length L in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital luminance image 70A. Data 80 is calculated, each one-dimensional power spectrum data 80 is converted into pitch data 81, and all pitch data 81 are combined to generate one pitch data 81. According to this configuration, since the sample point of the tool pitch P is interpolated by each pitch data 81, the resolution of the pitch data 81 can be easily increased, and the detection accuracy of the polishing residue Q can be increased.

特に本実施形態によれば、1次元デジタル輝度画像70Aの長さLを、所望の深さの傷を検出可能なS/Nとなる長さに設定する構成としたため、長さLによって分解能とS/Nにトレードオフが生じるにもかかわらず、高い分解能でありながらも良好なS/Nを実現することができる。   In particular, according to the present embodiment, since the length L of the one-dimensional digital luminance image 70A is set to a length that is S / N that can detect a flaw of a desired depth, the resolution is determined by the length L. Despite a trade-off in S / N, it is possible to achieve a good S / N with high resolution.

また本実施形態によれば、1次元デジタル輝度画像70Aから複数の1次元パワースペクトルデータ80を算出する場合には、該1次元デジタル輝度画像70Aの1次元方向の長さLを縮めながら算出する構成としたため、次のような効果を奏する。
すなわち、1次元デジタル輝度画像70Aの1次元方向の長さLを長くしながら複数の1次元パワースペクトルデータ80を算出する場合には、その都度、1次元デジタル輝度画像70Aをデジタル輝度画像70から抽出する必要があるものの、本構成によれば、1次元デジタル輝度画像70Aの1次元方向の長さLを縮めながら算出するため、1次元デジタル輝度画像70Aを1度だけ抽出すればよく、これにより、処理の簡略化及び処理時間の短縮化が図られる。
Further, according to the present embodiment, when calculating a plurality of one-dimensional power spectrum data 80 from the one-dimensional digital luminance image 70A, the calculation is performed while reducing the length L in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital luminance image 70A. Due to the configuration, the following effects are obtained.
That is, when calculating a plurality of one-dimensional power spectrum data 80 while increasing the length L in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital luminance image 70A, the one-dimensional digital luminance image 70A is obtained from the digital luminance image 70 each time. Although it is necessary to extract, according to this configuration, since the one-dimensional digital luminance image 70A is calculated while reducing the length L in the one-dimensional direction, it is only necessary to extract the one-dimensional digital luminance image 70A once. Thus, the processing can be simplified and the processing time can be shortened.

また本実施形態によれば、評価用画像73を二値化してなる異常エリア抽出画像79に対し、二値化により残った画素を、この画素を含んでいた明暗置換画像71の各画素とともに色分けする構成とした。こうすることで、研磨残りQが存在する範囲Rが明確になり、作業者が実際に目視する際に、研磨残りQの箇所を見つけ出し易くなる。   Further, according to the present embodiment, with respect to the abnormal area extraction image 79 obtained by binarizing the evaluation image 73, the pixels remaining by binarization are color-coded together with the pixels of the light / dark replacement image 71 including the pixels. It was set as the structure to do. By doing so, the range R in which the polishing residue Q exists is clarified, and it becomes easier for the operator to find the portion of the polishing residue Q when actually observing.

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形可能である。
例えば、実施形態では、ボア3の内側表面3Aを検査する装置について例示したが、本発明は、ボア3のような穴の機械加工面を検査する装置に限らない。すなわち、図9に示すように、ワーク90の平面な表面に略等ピッチで同一方向に切削加工が施された機械加工面を検査する装置にも適用可能である。この場合、機械加工面が平面であるため、機械加工面のデジタル輝度画像70をカメラ91で全体を1度で撮影することで得ることができる。
In addition, embodiment mentioned above shows the one aspect | mode of this invention to the last, and can change arbitrarily within the scope of the present invention.
For example, in the embodiment, the apparatus for inspecting the inner surface 3 </ b> A of the bore 3 is illustrated, but the present invention is not limited to the apparatus for inspecting the machined surface of the hole like the bore 3. That is, as shown in FIG. 9, the present invention can also be applied to an apparatus for inspecting a machined surface in which a flat surface of a workpiece 90 is cut in the same direction at a substantially equal pitch. In this case, since the machined surface is a flat surface, a digital luminance image 70 of the machined surface can be obtained by photographing the entire image with the camera 91 at a time.

また、機械加工方向(切削加工痕Pの方向)が予め分かっていなくとも、次のようにして機械加工方向を特定することができる。すなわち、図10(A)〜図10(C)に示すように、機械加工面のデジタル輝度画像70を所定角度ずつ回転させるごとに、明暗置換画像71(ピッチデータ81)を、この明暗置換画像71の1次元方向(長さLの方向)と直交する方向Bに沿って順次生成し並列に並べて評価用画像73を生成する。このとき、明暗置換画像71の1次元方向が切削加工痕Pの方向と直交するようにデジタル輝度画像70が回転したときに、各明暗置換画像71に強い信号強度が最も多く含まれる評価用画像73が得られる。したがって、このような評価用画像73を特定することで、機械加工方向を特定することができる。
そして、図9に示すように、このようにして機械加工方向を判定する加工方向判定部92を備えて表面検査システム100の表面検査装置109を構成することで、機械加工痕の方向が予め分かっていないワーク90についても機械加工面を評価可能な表面検査装置109を構成することができる。
Even if the machining direction (direction of the cutting mark P) is not known in advance, the machining direction can be specified as follows. That is, as shown in FIGS. 10A to 10C, each time the digital luminance image 70 on the machined surface is rotated by a predetermined angle, the light / dark replacement image 71 (pitch data 81) is converted into the light / dark replacement image. The evaluation image 73 is generated by sequentially generating and arranging in parallel along a direction B orthogonal to the one-dimensional direction (direction of length L) of 71. At this time, when the digital luminance image 70 is rotated so that the one-dimensional direction of the light / dark replacement image 71 is orthogonal to the direction of the cutting mark P, the image for evaluation whose strong signal intensity is most contained in each light / dark replacement image 71. 73 is obtained. Therefore, the machining direction can be specified by specifying such an evaluation image 73.
Then, as shown in FIG. 9, the machining direction determination unit 92 that determines the machining direction in this way is provided to constitute the surface inspection device 109 of the surface inspection system 100, so that the direction of the machining trace is known in advance. The surface inspection device 109 that can evaluate the machined surface of the workpiece 90 that has not been formed can be configured.

1 ボア内面検査システム
3 ボア
3A 内側表面
5 シリンダブロック
7 センサヘッド
9、109 表面検査装置
55 評価用画像生成部(評価用画像生成手段)
57 評価部(検出手段)
63 1次元パワースペクトル処理部(1次元パワースペクトル算出手段)
64 ツール目ピッチ変換部(ピッチデータ変換手段)
65 補間処理部
70 デジタル輝度画像(デジタル画像)
70A 1次元デジタル輝度画像(1次元デジタル画像)
71 明暗置換画像
73 評価用画像
75 抽出窓
79 異常エリア抽出画像
80 1次元パワースペクトルデータ
81 ピッチデータ
90 ワーク
91 カメラ
92 加工方向判定部
100 表面検査システム
L 抽出窓(1次元デジタル画像)の長さ
P 切削加工痕
Q 研磨残り
T ツール目ピッチ(ピッチ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bore inner surface inspection system 3 Bore 3A Inner surface 5 Cylinder block 7 Sensor head 9, 109 Surface inspection apparatus 55 Evaluation image generation part (Evaluation image generation means)
57 Evaluation part (detection means)
63 One-dimensional power spectrum processing unit (one-dimensional power spectrum calculation means)
64th tool pitch converter (pitch data converter)
65 Interpolation processing unit 70 Digital luminance image (digital image)
70A 1D digital luminance image (1D digital image)
71 Light-and-dark replacement image 73 Evaluation image 75 Extraction window 79 Abnormal area extraction image 80 One-dimensional power spectrum data 81 Pitch data 90 Work 91 Camera 92 Processing direction determination unit 100 Surface inspection system L Length of extraction window (one-dimensional digital image) P Cutting trace Q Polishing residue T Tool pitch (pitch)

Claims (5)

機械加工が施されたワークの表面のデジタル画像に基づいて傷の有無を検査する表面検査装置において、
前記機械加工の方向と直交する方向に所定長さ延びる1次元デジタル画像を前記デジタル画像から抽出し、1次元パワースペクトルを算出する1次元パワースペクトル算出手段と、
前記1次元パワースペクトルを、該1次元パワースペクトルの周波数に対応するピッチごとに信号強度を示すピッチデータに変換するピッチデータ変換手段と、
前記機械加工の方向に沿って順次求められたピッチデータを並列に並べて評価用画像を生成する評価用画像生成手段と、
前記評価用画像に基づいて前記表面の傷の有無を検出する検出手段と、を有し、
前記1次元パワースペクトル算出手段は、前記1次元デジタル画像の1次元方向の長さを可変しながら複数の前記1次パワースペクトルを算出し、
前記ピッチデータ変換手段は、前記1次元パワースペクトル算出手段が算出した複数の1次元パワースペクトルのそれぞれをピッチデータに変換し、各ピッチデータを合成して1つのピッチデータを生成することを特徴とする表面検査装置。
In a surface inspection device that inspects the presence or absence of scratches based on a digital image of the surface of a machined workpiece,
One-dimensional power spectrum calculating means for extracting a one-dimensional digital image extending a predetermined length in a direction orthogonal to the machining direction from the digital image and calculating a one-dimensional power spectrum;
Pitch data conversion means for converting the one-dimensional power spectrum into pitch data indicating signal intensity for each pitch corresponding to the frequency of the one-dimensional power spectrum;
An evaluation image generating means for generating an evaluation image by arranging pitch data sequentially obtained along the machining direction in parallel;
Detecting means for detecting the presence or absence of scratches on the surface based on the image for evaluation,
The one-dimensional power spectrum calculation means calculates a plurality of the primary power spectra while varying the length in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital image,
The pitch data converting means converts each of a plurality of one-dimensional power spectra calculated by the one-dimensional power spectrum calculating means into pitch data, and synthesizes each pitch data to generate one pitch data. Surface inspection equipment.
シリンダブロックに切削加工により形成され研磨されたボアの内側表面のデジタル画像に基づいて該内側表面を検査する表面検査装置において、
前記切削加工の方向と直交する方向に所定長さ延びる1次元デジタル画像を前記デジタル画像から抽出し、1次元パワースペクトルを算出する1次元パワースペクトル算出手段と、
前記1次元パワースペクトルを、該1次元パワースペクトルの周波数に対応するピッチごとに信号強度を示すピッチデータに変換するピッチデータ変換手段と、
前記切削加工の方向に沿って順次求められたピッチデータを並列に並べて評価用画像を生成する評価用画像生成手段と、
前記評価用画像に基づいて前記内側表面の傷の有無を検出する検出手段と、を有し、
前記1次元パワースペクトル算出手段は、前記1次元デジタル画像の1次元方向の長さを可変しながら複数の前記1次パワースペクトルを算出し、
前記ピッチデータ変換手段は、前記1次元パワースペクトル算出手段が算出した複数の1次元パワースペクトルのそれぞれをピッチデータに変換し、各ピッチデータを合成して1つのピッチデータを生成することを特徴とする表面検査装置。
In a surface inspection apparatus for inspecting the inner surface based on a digital image of the inner surface of a bore formed and polished in a cylinder block,
A one-dimensional power spectrum calculating means for extracting a one-dimensional digital image extending from the digital image by a predetermined length in a direction orthogonal to the direction of the cutting, and calculating a one-dimensional power spectrum;
Pitch data conversion means for converting the one-dimensional power spectrum into pitch data indicating signal intensity for each pitch corresponding to the frequency of the one-dimensional power spectrum;
An evaluation image generating means for generating an evaluation image by arranging pitch data sequentially obtained along the cutting direction in parallel;
Detecting means for detecting the presence or absence of scratches on the inner surface based on the evaluation image,
The one-dimensional power spectrum calculation means calculates a plurality of the primary power spectra while varying the length in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital image,
The pitch data converting means converts each of a plurality of one-dimensional power spectra calculated by the one-dimensional power spectrum calculating means into pitch data, and synthesizes each pitch data to generate one pitch data. Surface inspection equipment.
機械加工が施されたワークの表面のデジタル画像に基づいて傷の有無を検査する表面検査装置において、
所定長さに延びる1次元デジタル画像を前記デジタル画像から抽出し、1次元パワースペクトルを算出する1次元パワースペクトル算出手段と、
前記1次元パワースペクトルを、該1次元パワースペクトルの周波数に対応するピッチごとに信号強度を示すピッチデータに変換するピッチデータ変換手段と、
一定の方向に沿って順次求められたピッチデータを並列に並べて画像を生成するとともに、該一定の方向を前記デジタル画像に対して所定角度ずつ回転させ、それぞれの回転角度で前記画像を生成し、各画像の中から高い信号強度が最も多く含まれる画像を評価用画像に選択する評価用画像生成手段と、
前記評価用画像に基づいて前記表面の傷の有無を検出する検出手段と、を有し、
前記1次元パワースペクトル算出手段は、前記1次元デジタル画像の1次元方向の長さを可変しながら複数の前記1次パワースペクトルを算出し、
前記ピッチデータ変換手段は、前記1次元パワースペクトル算出手段が算出した複数の1次元パワースペクトルのそれぞれをピッチデータに変換し、各ピッチデータを合成して1つのピッチデータを生成することを特徴とする表面検査装置。
In a surface inspection device that inspects the presence or absence of scratches based on a digital image of the surface of a machined workpiece,
A one-dimensional power spectrum calculating means for extracting a one-dimensional digital image extending to a predetermined length from the digital image and calculating a one-dimensional power spectrum;
Pitch data conversion means for converting the one-dimensional power spectrum into pitch data indicating signal intensity for each pitch corresponding to the frequency of the one-dimensional power spectrum;
The pitch data sequentially obtained along a certain direction is arranged in parallel to generate an image, the certain direction is rotated by a predetermined angle with respect to the digital image, and the image is generated at each rotation angle, An evaluation image generating means for selecting an image containing the largest amount of high signal intensity from each image as an evaluation image;
Detecting means for detecting the presence or absence of scratches on the surface based on the image for evaluation,
The one-dimensional power spectrum calculation means calculates a plurality of the primary power spectra while varying the length in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital image,
The pitch data converting means converts each of a plurality of one-dimensional power spectra calculated by the one-dimensional power spectrum calculating means into pitch data, and synthesizes each pitch data to generate one pitch data. Surface inspection equipment.
前記1次元デジタル画像の長さを、所定の傷を検出可能なS/Nとなる長さに設定したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の表面検査装置。   The surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the length of the one-dimensional digital image is set to a length that provides an S / N that can detect a predetermined scratch. 前記1次元パワースペクトル算出手段は、複数の前記1次パワースペクトルを算出するときには、前記1次元デジタル画像の1次元方向の長さを縮めながら算出することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の表面検査装置。   The one-dimensional power spectrum calculation means calculates the plurality of primary power spectra while reducing the length in the one-dimensional direction of the one-dimensional digital image. Crab surface inspection device.
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