JP4484200B2 - Development method of tooth surface perspective image - Google Patents
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Description
本発明は差動装置の歯車を撮影して得られた歯面斜視画像の各ピクセルを展開用雛型像に転写させる歯面斜視画像の展開方法に関するものである。 The present invention relates to a method for developing a tooth surface perspective image in which each pixel of a tooth surface perspective image obtained by photographing a gear of a differential device is transferred to a template image for development.
従来、自動車の差動装置に組み込まれるリングギヤやピニオンギヤ等の歯車は騒音の発生や異常音の発生を防止するため歯当たり検査が行なわれている。この歯当たり検査はリングギヤに光明丹または新明丹を塗布したうえ、ピニオンギヤを噛合わせて光明丹または新明丹が擦り取られたリングギヤの歯当たり面をテープに転写したうえ目視して歯当たりの重心や面積を検査していた。しかし人手による検査は熟練を要するうえに時間がかかり効率が悪いため検査を自動化する方法が種々提案されている。例えば、光明丹を歯車に塗布したうえ歯車を噛み合わせて歯当たり面を生じさせた歯面をカラー撮影し、撮影したRGBカラー画像をR(Red)G(Green)B(Blue)の三成分に分解したうえ二値化してRGBの成分毎に検査を行う歯当たり測定機がある(例えば特許文献1参照)。またRGBとは異なる黄色の塗料を歯車に塗布したうえ歯車を噛み合わせて歯当たり面を生じさせた歯面をテープに転写し、それをカラー撮影し、撮影されたRGBカラー画像の歯面を画像処理して面当たりを検査する面状況の抽出方法がある(例えば特許文献2参照)。
しかし、特許文献1によるものでは撮影した斜視画像をそのまま用いて画像処理を行なっているため、歪みがあり実際の歯当たり面とは形状が異なるので、実際の歯面における歯当り位置とのずれが生じるという問題があるうえに、斜視画像には歯先や背景あるいは他の歯面が写っているため、画像処理が複雑になるという問題があった。また特許文献2によるものは、歯当り面を一枚ずつテープに転写し、転写したテープを撮影して得た撮影画像に基づいて画像処理を行ない歯当り面の検査を行うため、検査精度は高いが検査に時間がかかり、この方法でライン検査を行なうことは技術的に不可能であった。しかも歯当り面の検査は微妙で気温の異なる季節、照明装置の新旧、光明丹または新明丹を塗付してからの経時変化等により左右されるので、常時補正を行なう必要があるが、この補正は歯面のテープ転写したものを目視検査することにより行なっていた。このため精度よく補正を行なうには画像処理された歯面画像がテープ転写したものと同じ情報をもつことが好ましかった。
However, according to Patent Document 1, image processing is performed using a photographed perspective image as it is, and therefore there is distortion and the shape differs from an actual tooth contact surface. In addition, there is a problem that the image processing becomes complicated because the tooth tip, the background, or other tooth surfaces are reflected in the perspective image. According to
本発明は補正が容易で検査精度を高くすることができる歯面斜視画像の展開方法を目的とするものである。 An object of the present invention is to develop a tooth surface perspective image that can be easily corrected and can increase inspection accuracy.
前述の目的を達成するため本発明は、照明装置によりリングギヤの歯先エッジと歯側面エッジを強調して照明してリングギヤを撮影し、撮影されたリングギヤの歯面斜視画像から歯先エッジの上下両端を設定して切り出し線を生成し、歯側面エッジの上下2点から切り出し線を生成して1歯分の歯面を切り出し、該歯面の画像における各ピクセルの縦位置比率と横位置比率を求め、該各ピクセルを展開用雛型像上の同じ縦位置比率と横位置比率位置に転写するとともに、展開用雛型像上に生じるピクセルの未配置位置には隣接するピクセルの色情報の平均値となる色情報を与えたピクセルを配置させる歯面斜視画像の展開方法を請求項1の発明とし、請求項1の発明において、歯面斜視画像と展開用雛型像とを同じ比率で複数に区画する歯面斜視画像の展開方法を請求項2の発明とし、請求項1または2の発明において、歯面斜視画像における各ピクセルの縦位置比率と横位置比率を、ピクセルで交差するX−Yラインに基づいて算出する歯面斜視画像の展開方法を請求項3の発明とし、請求項3の発明において、歯面斜視画像のピクセルで交差するX−Yラインが、歯面斜視画像における1歯面の上下外形と左右外形に沿って延長させた各外形延長線の交点を通過するものとした歯面斜視画像の展開方法を請求項4の発明とするものである。
In order to achieve the above-described object, the present invention takes a ring gear by illuminating the illumination device by highlighting the tooth tip edge and the tooth side edge of the ring gear, and from the tooth surface perspective image of the photographed ring gear, Generate cut-out lines by setting both ends, generate cut-out lines from the upper and lower two points of the tooth side edge, cut out the tooth surface for one tooth, and the vertical position ratio and horizontal position ratio of each pixel in the tooth surface image Each pixel is transferred to the same vertical position ratio and horizontal position ratio position on the development template image, and the non-placement position of the pixel generated on the development template image is the color information of the adjacent pixel. According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for developing a tooth surface perspective image in which pixels to which color information as an average value is given are arranged. In the invention of claim 1, the tooth surface perspective image and the template image for development are used at the same ratio. Tooth surface divided into multiple parts The method of developing a visual image is the invention of
本発明は、照明装置によりリングギヤの歯先エッジと歯側面エッジを強調して照明してリングギヤを撮影し、撮影されたリングギヤの歯面斜視画像から歯先エッジの上下両端を設定して切り出し線を生成し、歯側面エッジの上下2点から切り出し線を生成して1歯分の歯面を切り出し、該歯面の画像における各ピクセルの縦位置比率と横位置比率を求め、該各ピクセルを展開用雛型像上の同じ縦位置比率と横位置比率位置に転写するとともに、展開用雛型像上に生じるピクセルの未配置位置には隣接するピクセルの色情報の平均値となる色情報を与えたピクセルを配置させるものとしたから、テープ転写した目視検査と同じ情報が得られるので、正確な検査結果を出したか否かをテープデータと比較して簡単にチューニングを行なうことができる。また気温の異なる季節、照明装置の新旧、光明丹または新明丹を塗付してからの経時変化等による影響をテープデータと比較して容易に補正を行なうことができるので、歯当り面の検査精度を大幅に高めることができる。しかもライン検査に組み込むことも可能となる。
請求項2のように、歯面斜視画像と展開用雛型像とを同じ比率で複数に区画することにより、歯面の円弧を直線として扱うことができるので、ピクセル位置の演算が簡単となり、コンピュータの負荷を低減させ処理速度を速めることができる。
請求項3のように、歯面斜視画像における各ピクセルの縦位置比率と横位置比率を、ピクセルで交差するX−Yラインに基づいて算出することにより、ピクセル位置の割り出しが容易となる。
請求項4のように、歯面斜視画像のピクセルで交差するX−Yラインが、歯面斜視画像における1歯面の上下外形と左右外形に沿って延長させた各外形延長線の交点を通過させることにより、ピクセル位置の割り出しをより簡単に算出することができる。
In the present invention, the ring gear is photographed by highlighting and illuminating the tooth tip edge and the tooth side edge of the ring gear by the lighting device , and the upper and lower ends of the tooth tip edge are set from the photographed tooth surface perspective image of the ring gear and the cut line Generating a cut-out line from the upper and lower two points of the tooth side edge, cutting out the tooth surface for one tooth, obtaining the vertical position ratio and the horizontal position ratio of each pixel in the image of the tooth surface , The image is transferred to the same vertical position ratio and horizontal position ratio position on the development template image, and color information that is an average value of the color information of adjacent pixels is displayed at the non-placement position of the pixel generated on the development template image. Since the given pixels are arranged, the same information as the visual inspection performed on the tape can be obtained, so it is possible to easily tune whether or not an accurate inspection result was obtained by comparing with the tape data. That. In addition, it is possible to easily correct the effects of changes in the temperature of the season, lighting equipment, old and new lighting, changes over time after application of light or new light compared to tape data, Inspection accuracy can be greatly increased. Moreover, it can be incorporated into the line inspection.
As in
According to the third aspect, by calculating the vertical position ratio and the horizontal position ratio of each pixel in the tooth surface perspective image based on the XY lines intersecting with each other, the pixel position can be easily determined.
As in
以下、本発明の好ましい実施の形態を図1に示される装置に基いて詳細に説明する。
図1中、1は歯当り検査装置であり、該歯当り検査装置1はコンピュータ2により制御される画像処理装置3と歯車を撮影する撮影装置4および歯車を照明する照明装置5とからなるものである。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail based on the apparatus shown in FIG.
In FIG. 1, 1 is a tooth contact inspection device, and the tooth contact inspection device 1 comprises an
前記コンピュータ2は画像処理装置3による画像処理の指示や撮影装置4による撮影タイミング、照明装置5の照明時間等を制御するものである。
The
また前記画像処理装置3は、撮影装置4により撮影された歯面斜視画像から1歯面のみを切り出して抽出するとともに、切出抽出された歯面斜視画像のピクセルを展開用雛型像に転写するものである。
In addition, the
また撮影装置4はR・G・Bの各撮像素子に撮影画像のR・G・B成分を別々に取り込む3CCDカラーカメラよりなるものであり、3CCDカラーカメラのR・G・Bの各撮像素子に取り込まれるRGBカラー画像のR・G・B成分は画像処理装置3に直接出力できるものとしている。
The photographing
前記照明装置5は歯車を照明するためのもので、照明光が歯先の境界を強調できるような照明位置に配置されるものと、照明光が歯側面の境界を強調できるような照明位置に配置されるものとのふたつがある。照明装置5はLEDを用いて小型化してデフケース内に配置できるものとするとともに耐久性と消費電力の低減を図ったものとしている。さらに照明装置5は青色光の照明光を発するものとして光明丹や新明丹との色に対する強調色光としている。
The
またリングギヤの撮影は差動装置の図示しないデフケースに収納されたままデフケースの点検開口を通じて行なわれるものである。 The ring gear is photographed through the inspection opening of the differential case while being stored in the differential case (not shown) of the differential.
このように構成された装置により本発明方法を実施するには、先ず差動歯車の図10に示されるようなリングギヤ(ハイポイドギヤ)に光明丹または新明丹を塗布する。そして光明丹または新明丹を擦り落とすため差動歯車を回転駆動させる図示しない駆動モータをリングギヤに連結した後、該駆動モータを駆動させる。次に、デフケースの点検開口から歯車に臨むように撮影装置5を配置させるとともに、リングギヤの歯面ができる限り撮影装置と平行になるように配置させて撮影像が斜視像となることをできる限り抑える。
In order to carry out the method of the present invention using the apparatus constructed as described above, first, a light gear or a new light dust is applied to a ring gear (hypoid gear) as shown in FIG. Then, a drive motor (not shown) for rotating the differential gear is connected to the ring gear in order to scrape off the light or new light, and then the drive motor is driven. Next, the photographing
そして照明装置5によりリングギヤに光明丹または新明丹の強調色光となる青色光を照射する。この照明装置5は歯先エッジを強調する照明位置と、歯側面エッジを強調する照明位置とに配置された照明装置5を二つ用いて交互に点灯させるか、一つの照明装置5を移動させて歯先エッジまたは歯側面エッジを強調するようにしてもよい。歯先エッジの強調照明は図2、3に示されるように、歯車の斜め上方から照射することにより歯先の上下エッジを明確に識別することができる。また歯側面エッジの強調照明は図4、5、6に示されるように、歯車の側方から照射することにより歯側面の両エッジを明確に識別することができる。
Then, the
このようにして歯車を3CCDカラーカメラよりなる撮影装置4でR・G・B別の撮影を行う。撮影されたRGBカラー画像はR・G・Bの各撮像素子に入力されるので、RGBの各撮像素子からG・B成分を取り出し、その輝度差に基づいて画像処理装置3により歯面の抽出を行う。G・B成分を用いることにより青色光の照明光が照射された部分と非照射との部分と輝度差が大きくなり、歯先の上下エッジおよび歯側面の両エッジを検出しやすくなるからである。
In this way, photographing is performed for each of R, G, and B with the photographing
画像処理装置3において輝度差に基づいて歯面の抽出を行う際、歯先に光明丹がほとんど塗付されていないか、塗付されていても茶色がかった朱色の場合は各R・G・B成分毎の画像内におけるG成分とB成分の平均値輝度は33と75で差は42で、歯先に赤味が強い光明丹が塗布されている場合は、画像内におけるG成分とB成分の平均値輝度は24と35で差は11である。このため光明丹の色の違いによりエッジを検出する際の閾値は変える必要があり、茶色系の光明丹で42×1.5=63としてこの閾値以上の輝度差が生じる点を境界とする。また赤色系の光明丹では閾値を11×2=22としてこの閾値以上の差が生じる点を境界とする。茶色系の光明丹で1.5倍とし、赤色系の光明丹で2倍としたのは、輝度の差が大きい場合は閾値をあまり高くしなくても境界を検出できるが、輝度差が小さい場合は閾値の範囲を若干広げないと境界の検出が難しくなるからである。
When the tooth surface is extracted based on the luminance difference in the
撮影装置4により撮影される撮影範囲は図7に示されるように、歯車の他の歯面や背景、歯先等が含まれるため1歯分の歯面のみを切り出す。この切り出しにより隣接する歯先や背景、検査対象とならない歯面は除去されることとなる。このため撮影された歯面斜視画像における歯面の境界を表す隣接する歯先の上エッジと下エッジと歯側面の両エッジを基準にして歯面の切出しが行なわれることとなる。下エッジは図7に示されるように、不要な歯面が表されているため不要分は下エッジを一定距離上方にシフトして除去するものとする。そして図8に示されるように、上エッジとシフトされた下エッジを表すピクセルの複数個の平均位置においてポイントされる3点により切出し線を生成する。この切出し線は曲線で表されるものとなる。歯面を切出し線により切り出すのは歯面斜視画像における上下エッジは凸凹しているので、切出し線を生成しないと合わせる基準が不明確で実寸像展開雛型への合わせ込みが難しくなるからである。
As shown in FIG. 7, the photographing range photographed by the photographing
またポイントされる3点としては上下エッジの両端と中央を設定することにより、エッジとのずれの小さい円弧の切出し線が生成される。続いて、図8に示されるように、歯側面の両エッジを表すピクセルの複数個の平均位置においてポイントされる上下2点により切出し線を生成する。この切出し線は直線で表されることとなる。そしてこのようにして生成された曲線と直線とよりなる切出し線に基いて1歯分の歯面のみを切り出しそれ以外のピクセルを背景色または無色とすることにより展開用雛形像に合わせ込みができる歯面斜視画像が得られることとなる。 Further, as the three points to be pointed, by setting both ends and the center of the upper and lower edges, an arc cut line with a small deviation from the edges is generated. Subsequently, as shown in FIG. 8, a cut line is generated by two upper and lower points pointed at a plurality of average positions of pixels representing both edges of the tooth side surface. This cut line is represented by a straight line. Then, based on the cut line formed by the curved line and the straight line generated in this way, only the tooth surface for one tooth is cut out, and the other pixels are set to the background color or colorless so that it can be adjusted to the template image for development. A tooth surface perspective image is obtained.
次いで、画像処理装置3は切り出された歯面斜視画像の各ピクセルを展開用雛型像に各ピクセルを転写して展開を行なう。歯面斜視画像の各ピクセルの展開用雛型像への転写は、先ず、図9に示されるように、歯面斜視画像と展開用雛形像を同じ比率で区画する。この区画数は説明を簡単にするため上下を二つ、左右を五つとしている。具体的には上下を五つ、左右を十に区画するものとしているが、さらに細分化してもよい。ただあまり細分化すると処理が煩雑になるので、コンピュータの能力や処理速度など応じて最適数を決めるものとする。そして歯面斜視画像の区画から抽出されたピクセルを、展開用雛型像の同じ区画に転写する。
Next, the
このピクセルの転写は図10に示されるように、複数に区画された歯面斜視画像の歯面上下外形に沿わせて延長させた外形延長線EXにより交点Uを求めるとともに、複数の区画された歯面斜視画像の歯側面外形に沿わせて延長させた外形延長線EYにより交点Vを求める。そして該交点Uと交点Vとを通過するX−Yラインにより歯面斜視画像内にあるピクセルPとを結ぶ。該X−Yラインに基づいて歯面斜視画像におけるピクセルPの縦位置比率と横位置比率を算出する。そしてこれらの比率に基づいてピクセルPを同じ縦位置比率および横位置比率を有する展開用雛型像のQ位置に該ピクセルPを転写する。歯面上下の外形に沿わせて延長させた外形延長線は外形の円弧に正確に沿わせずに直線としたが、歯面斜視画像におけるピクセルの縦位置比率と横位置比率を求めるX−Yラインを引く基準の交点を求めるだけであるから精度上問題は生じない。また歯面斜視画像の歪が少ない場合には、交点を求めずX−Y方向に平行のラインを引いてピクセルの縦位置比率と横位置比率を求めてもよいことは勿論である。 In this pixel transfer, as shown in FIG. 10, the intersection point U is obtained from the external extension line EX extended along the upper and lower external shapes of the tooth surface perspective image divided into a plurality of sections, and the plurality of sections are divided. The intersection point V is obtained from the external extension line EY extended along the external side surface of the tooth surface perspective image. The pixel P in the tooth surface perspective image is connected by an XY line passing through the intersection U and the intersection V. Based on the XY line, the vertical position ratio and the horizontal position ratio of the pixel P in the tooth surface perspective image are calculated. Based on these ratios, the pixel P is transferred to the Q position of the development template image having the same vertical position ratio and horizontal position ratio. The external extension line extended along the upper and lower external shapes of the tooth surface is a straight line that does not exactly follow the external arc, but XY for determining the vertical position ratio and the horizontal position ratio of the pixels in the tooth surface perspective image. There is no problem in accuracy because only the intersection point of drawing the line is obtained. In addition, when the distortion of the tooth surface perspective image is small, it is a matter of course that the vertical position ratio and the horizontal position ratio of the pixel may be obtained by drawing a line parallel to the XY direction without obtaining the intersection.
そして歯面斜視画像のピクセルを展開用雛型像に転写展開すると、必ずピクセルが配置されないピクセルの未配置位置が必ず生じることとなる。これは斜視画像を展開用雛型像に展開されるために不可避的に発生する。このためピクセルの未配置位置が生じた場合は、ピクセルの未配置位置に隣接するピクセルの色情報の平均値となる色情報を与えたピクセルを配置させるものとする。ピクセルの未配置位置が一つでなく上下あるいは左右に複数ある場合には、左右ピクセルあるいは上下ピクセルの色情報の平均値を与えるものとする。前述したピクセルの転写展開はモーフィングの技法と似ているが、モーフィングは異なる画像間を滑らかに変化させるようにアニメーションする技法であり、斜視画像の歪みを無くして正確な画像を再現することはモーフィングの技法ではできない。 Then, when the pixels of the tooth surface perspective image are transferred and developed on the development template image, a non-placement position of a pixel in which the pixel is not necessarily placed is necessarily generated. This inevitably occurs because the perspective image is developed into a development template image. For this reason, when a pixel non-arranged position occurs, a pixel provided with color information that is an average value of color information of adjacent pixels is disposed at the pixel non-arranged position. In the case where the number of unplaced pixels is not one, but there are a plurality of upper and lower or left and right pixels, an average value of color information of left and right pixels or upper and lower pixels is given. The pixel transfer development described above is similar to the morphing technique, but morphing is an animation technique that smoothly changes between different images. This technique is not possible.
このようにすることにより歯面は実寸の画像として展開されることとなるので、該展開用雛型像に基づいて本出願人が既に出願した特願2003−5716号の方法により展開用雛型像に表れるピクセルの画像処理を行って歯当たり検査を行えばよいものである。このようにして得られた展開用雛型像は歯面を転写したテープデータと比較しやすくなるので、チューニングや気温の異なる季節、照明装置の新旧、光明丹または新明丹を塗付してからの経時変化等に微妙に影響される際の、補正を容易に行なう事ができる。 In this way, the tooth surface is developed as an actual size image, so that the development template is obtained by the method of Japanese Patent Application No. 2003-5716 already filed by the applicant based on the development template image. The tooth contact inspection may be performed by performing image processing of pixels appearing in the image. The development template image obtained in this way can be easily compared with the tape data with the tooth surface transferred, so it is possible to apply tuning, temperature, seasoning, old and new lighting devices, Komyotan or Shin-Amitan. It is possible to easily perform correction when it is subtly influenced by a change with time from the time point.
なお、前記好ましい実施の形態では、1歯分の歯面のみを切り出して転写を行ってコンピュータへの負荷を低減したものとしているが、複数の歯面を展開用雛型像に転写するものとしてもよいことは勿論である。 In the preferred embodiment, only the tooth surface for one tooth is cut out and transferred to reduce the load on the computer. However, a plurality of tooth surfaces are transferred to the development template image. Of course, it is also good.
3 画像処理装置
4 撮影装置
5 照明装置
3
Claims (4)
The XY line intersecting at the pixel of the tooth surface perspective image passes through the intersection of the upper and lower outer shapes of the tooth surface along the left and right outer shapes in the tooth surface perspective image. The method for developing a tooth surface perspective image according to claim 3.
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