JP6064921B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

この発明は、被検査体の表面におけるバリの有無を検査する検査装置に関する。

部材の製造過程において部材の表面にバリが生じることがある。特許文献１には、検査装置によって被検査体の表面におけるバリの有無を検査することが記載されている。特許文献１に記載の検査装置では、被検査体の表面の画像を取得することにより、被検査体の表面におけるエッジの大きさを算出している。そして、算出したエッジの大きさが予め設定された判定閾値よりも大きいことをもってバリが有ると判定している。

特開平０７−１５９３４６号公報

ところで、特許文献１に記載の検査装置では、バリの有無を判定するための判定値として予め設定された判定閾値を用いているため、判定閾値の設定が適切でない場合には、小さなバリを見逃してしまったり、バリが無いにもかかわらずバリが有ると誤って判定してしまったりするようになり、バリの有無の検査の精度が低下するおそれがある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検査体の表面におけるバリの有無を高い精度で検査することのできる検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するための検査装置は、被検査体の表面のエッジ部分の画像を取得し、その画像に基づいてエッジ部分の起伏の変化を表すエッジラインを取得する取得処理と、取得処理を通じて取得したエッジラインを利用して、一定のエッジ高さ間隔で設定された基準エッジ高さ毎に、基準エッジ高さ以上の部分が占める割合を算出し、各基準エッジ高さと算出された前記割合との関係をグラフ化した形状特性線図を作成する作成処理と、作成処理によって作成された形状特性線図に基づいて判定閾値を設定する設定処理と、取得処理によって取得されたエッジラインを利用して、設定処理によって設定された判定閾値よりもエッジ高さが大きい部分を抽出してその部分にバリが存在していると判定する判定処理と、を行うものである。

上記構成によれば、形状特性線図に基づいて被検査体の表面形状における非バリ部分とバリ部分との境界となるエッジ高さを推定することができる。また、被検査体の画像から取得した情報に基づいて作成された形状特性線図を利用してその被検査体に対する検査に用いる判定閾値を設定する。そのため、被検査体の個体差に対応した判定閾値を設定することができる。したがって、予め設定されている判定閾値を用いる検査装置と比較して被検査体の個体差に対応したより適切な判定閾値を設定することができる。

したがって、被検査体の表面におけるバリの有無を高い精度で検査することができる。

検査装置によって被検査体であるオイルコントロールバルブのスリーブを検査している様子を示す断面図。 判定制御の実行手順を示すフローチャート。 スリーブの内周面の画像から抽出された第１エッジラインと、第１エッジラインにおける第１移動平均線とを示すグラフ。 第１エッジラインから第１移動平均線を上回る部分を排除して作成された第２エッジラインを示すグラフ。 第２エッジラインと同第２エッジラインにおける第２移動平均線とを示すグラフ。 第２エッジラインと第２移動平均線との差分をとって形成された第３エッジラインを示すグラフ。 基準エッジ高さ毎に基準エッジ高さ以上の部分が占める割合を算出する方法を説明する模式図。 第３エッジラインを利用して作成された形状特性線図を示すグラフ。 第３エッジラインと判定閾値とを示すグラフ。

以下、検査装置の一実施形態について図１〜図９を参照して説明する。
図１に示すように、検査装置２０は、オイルコントロールバルブの筒状のスリーブ１１を被検査体として、その内周面１１ａのバリの有無を検査する。

オイルコントロールバルブは、例えば、内燃機関の機関バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構を制御する油圧制御弁として用いられる。そして、オイルコントロールバルブの駆動による作動油の給排を通じて、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相が変化される。

また、オイルコントロールバルブは、スリーブ１１のほか、同スリーブ１１内においてその軸方向に変位可能に設けられたスプールを備えるものである。スリーブ１１は、その内周面１１ａに複数のポート１２及び溝１３を有している。これらポート１２及び溝１３を通じて、オイルコントロールバルブの内部でオイルが流れる。また、複数のポート１２には、バルブタイミング可変機構との間で作動油を給排するための油路が接続される。オイルコントロールバルブにおけるスプールの位置が制御されることにより、各ポート１２の連通態様が変更されて、バルブタイミング可変機構に対する作動油の給排が制御される。

検査装置２０は、カメラ、照明装置、画像処理装置等を備えている。検査装置２０のカメラは、スリーブ１１の内周面１１ａの画像の取得に際して、スリーブ１１の内部に挿入される。そして、カメラは、スリーブ１１の軸方向における所定位置での内周面１１ａを撮影対象として捉えることのできるように固定される。なお、本実施形態では、スリーブ１１の内周面１１ａのうち、溝１３のエッジ部分Ｐをカメラの撮影対象としている。

そして、照明装置からスリーブ１１のエッジ部分Ｐに光を照射させることにより、同エッジ部分Ｐにおけるスリーブ１１の内周面１１ａで光が反射するようになる。こうした光の反射をカメラで撮影することにより、エッジ部分Ｐにおけるスリーブ１１の内周面１１ａに沿って画像を取得し、同エッジ部分Ｐにおけるスリーブ１１の内周面１１ａの全周分の画像を取得する。

カメラによって撮影された画像データは、検査装置２０の画像処理装置に取り込まれる。画像処理装置では、取り込んだ画像データに画像処理を施し、画像処理を施した画像データに基づいてスリーブ１１の内周面１１ａにおけるバリの有無を判定する。

検査装置２０によって行われるバリの有無の判定制御の処理手順について、図２〜図９を参照して以下に説明する。
図２に示すように、バリの有無の判定制御では、まず画像が認識されることによってエッジラインが抽出される（ステップＳ１１０）。ここでは、まずカメラによって撮影された画像データが画像処理装置に取り込まれる。上述の通り、画像処理装置に取り込まれる画像データは、エッジ部分Ｐにおけるスリーブ１１の内周面１１ａの光の反射の撮影データである。すなわち、この画像データでは、スリーブ１１の内周面１１ａに沿うエッジラインのうち、エッジ高さの高い部分の輝度が大きく（明るく）撮影され、エッジ高さの低い部分の輝度が小さく（暗く）撮影される。そして、カメラによって撮影された画像データから、スリーブ１１の内周面１１ａの全周のうち複数点での輝度が算出されるとともに、これら複数点の間が補間される。これにより、図３に示すように、スリーブ１１の内周面１１ａのエッジ部分Ｐにおける起伏の変化を擬似的に示すエッジライン（以下、第１エッジラインと称する）が抽出される。なお、図３に示すように、抽出される第１エッジラインでは、横軸がスリーブ１１の内周面１１ａの全周におけるエッジ位置Ｘを示し、縦軸がエッジ高さＹを示している。

図２に示すように、次に第１エッジラインの移動平均が算出される（ステップＳ１２０）。ここでは、図３に示す第１エッジラインの移動平均線である第１移動平均線Ｌ１が算出される。第１移動平均線Ｌ１は次のように算出される。すなわち、第１エッジラインにおける所定エッジ位置Ｘｐが決定され、同所定エッジ位置Ｘｐを中心にその前後の複数のエッジ位置Ｘにおけるエッジ高さＹの平均値が所定エッジ位置Ｘｐでの平均エッジ高さＹｐとして算出される。そして、上記所定エッジ位置Ｘｐをずらしながら、こうした平均エッジ高さＹｐの算出が繰り返される。こうしてエッジ位置Ｘの全範囲、すなわちエッジ部分Ｐにおけるスリーブ１１の内周面１１ａの全周分の平均エッジ高さＹｐを算出したあと、算出された平均エッジ高さＹｐを線で結ぶことにより第１エッジラインの第１移動平均線Ｌ１が算出される。

図２に示すように、次に第１移動平均線Ｌ１と生データとを比較し、生データのうちで第１移動平均線Ｌ１以下の部分を使用して第２エッジラインが作成される（ステップＳ１３０）。ここでは、生データ、すなわち第１エッジラインのうちで、第１移動平均線Ｌ１を上回る部分が排除される。これにより、第１エッジラインのうち、第１移動平均線Ｌ１以下の部分がそのまま維持される一方、第１移動平均線Ｌ１を上回る部分が第１移動平均線Ｌ１に置き換えられる。こうして部分的に第１移動平均線Ｌ１に置き換えられたエッジラインが、図４に示す第２エッジラインとして作成される。

図２に示すように、次に第２エッジラインの移動平均が算出される（ステップＳ１４０）。ここでは、上記のステップＳ１２０における第１移動平均線Ｌ１の算出方法と同様の方法により、図５に示す第２エッジラインの移動平均線である第２移動平均線Ｌ２が算出される。なお、本実施形態の判定制御では、ステップＳ１２０での１回目の移動平均と、ステップＳ１４０での２回目の移動平均と、の計２回の移動平均を算出する処理が行われる。

図２に示すように、次に生データ、すなわち第１エッジラインと、第２移動平均線Ｌ２との差分がとられる（ステップＳ１５０）。これにより、図６に示す第３エッジラインが作成される。

図２に示すように、次に第３エッジラインを利用して形状特性線図が作成される（ステップＳ１６０）。ここでは、図７に示すように、第３エッジライン全体のエッジ高さＹが一定高さ間隔で分割され、その分割されたエッジ高さが基準エッジ高さＹｂ１，Ｙｂ２，Ｙｂ３，Ｙｂ４としてそれぞれ設定される。そして、第３エッジラインのうちで基準エッジ高さＹｂ１以上の部分が占める割合Ｒが基準エッジ高さＹｂ１における割合Ｒとして算出される。同様に、第３エッジラインのうちで基準エッジ高さＹｂ２以上の部分が占める割合が基準エッジ高さＹｂ２における割合Ｒとして算出される。こうしてそれぞれの基準エッジ高さ毎に、それぞれの基準エッジ高さ以上の部分が占める割合Ｒが算出される。本実施形態では、図７に示すように、第３エッジラインにおけるエッジ位置Ｘ方向の全体長さ、すなわちスリーブ１１の内周面１１ａの全周長さのうちで、各基準エッジ高さＹｂ１，Ｙｂ２，Ｙｂ３，Ｙｂ４に対応するエッジ位置Ｘ方向の幅Ｗｂ１，Ｗｂ２，Ｗｂ３，Ｗｂ４が占める割合を算出することにより、上記割合Ｒが算出される。なお、図７では、基準エッジ高さＹｂを模式的に示しており、実際には図７に示す基準エッジ高さＹｂ１，Ｙｂ２，Ｙｂ３，Ｙｂ４よりも多くの基準エッジ高さＹｂが設定され、そのそれぞれで上記割合Ｒが算出される。そして、第３エッジラインにおける基準エッジ高さＹｂと上記割合Ｒとの関係をグラフ化することにより、図８に示す形状特性線図が作成される。

次に、図２に示すように、作成された形状特性線図の急変位置から判定ラインが決定される（ステップＳ１７０）。図８に示すように、形状特性線図では、基準エッジ高さＹｂが一定の水準以上になるまでは、割合Ｒが１００％を占めている。このことは、第３エッジラインでは、全ての部分で一定の水準以上のエッジ高さＹが確保されていることを示している。また、この形状特性線図では、基準エッジ高さＹｂが一定の水準を超えると割合Ｒが急激に低下する。このことは、第３エッジラインでは、エッジ高さＹが概ね一定の水準に揃っていることを示している。ここでは、この割合Ｒが急激に低下している部分の近似直線Ｓを作成する。そして、図８に示すように、この近似直線Ｓからはみ出し、傾きが急変する位置が急変位置Ｃと判断され、この急変位置Ｃに対応する基準エッジ高さＹｂが判定ラインとしての判定閾値Ｙｊに設定される。

そして、図２に示すように、判定閾値Ｙｊを用いてバリの有無の判定が行われる（ステップＳ１８０）。ここでは、図９に示すように、第３エッジラインのうちで判定閾値Ｙｊよりもエッジ高さＹの大きい部分が抽出され、その部分にバリが存在していると判定される。こうしてバリ判定が行われると、本制御は一旦終了される。

検査装置２０では、スリーブ１１の内周面１１ａのうち、撮影対象とするエッジ部分Ｐをずらし、その位置での全周分の画像を取得することにより、その取得された画像に基づいて新たにバリ判定を行うことができる。

なお、本実施形態では、図２の判定制御のうちで、ステップＳ１１０〜ステップＳ１５０の処理が取得処理に相当し、ステップＳ１６０の処理が作成処理に相当し、ステップＳ１７０の処理が設定処理に相当し、ステップＳ１８０の処理が判定処理に相当する。

次に、本実施形態の検査装置２０の作用について説明する。
取得された画像に基づいて作成された第１エッジラインでは、傾きやノイズ等の影響により、実際のスリーブ１１の内周面１１ａにおけるエッジラインからずれが生じるおそれがある。このため、図２のステップＳ１２０〜ステップＳ１５０の処理を行うことにより、生データとしての第１エッジラインから傾きやノイズ等の影響を排除して第３エッジラインを取得することができる。

また、スリーブ１１の内周面１１ａにバリが生じていると、ステップＳ１２０にて算出される第１エッジラインの第１移動平均線Ｌ１がバリの影響を受けたものとなる。このため、本実施形態では、ステップＳ１３０にて第１エッジラインのうちで第１移動平均線Ｌ１以下の部分を使用して第２エッジラインが作成される。これにより、第２エッジラインとして、図４に示すようなバリが排除された仮想的なエッジラインを取得することができる。そして、ステップＳ１４０にて、第２エッジラインの第２移動平均線Ｌ２を算出することにより、上記のようなバリの影響の少ない第２移動平均線Ｌ２を取得することができる。ステップＳ１５０にて、この第２移動平均線Ｌ２と第１エッジラインとの差分をとることにより、生データとしての第１エッジラインから傾きやノイズ等の影響を排除して第３エッジラインを取得することができる。すなわち、傾きやノイズ等の影響を排除したデータに基づいて図８に示す形状特性線図を作成することができる。

バリ部分は、スリーブ１１の内周面１１ａから突出するように形成される。このため、エッジ高さＹのうちで、非バリ部分とバリ部分との境界高さでは、上記割合Ｒが急激に変化する。すなわち、非バリ部分はエッジ高さＹがバリ部分よりも低く、その存在割合が極めて高い。その一方で、バリ部分はエッジ高さＹが非バリ部分よりも高く、その存在割合が非バリ部分と比較して低い。そしてバリ部分は非バリ部分（割合Ｒが１００％の部分）の水準以上のエッジ高さＹを有する部分が、ある程度の割合で存在している部分である。そのため、非バリ部分（割合Ｒが１００％の部分）の水準以上のエッジ高さＹを有する部分のうち、割合Ｒが急に高くなるエッジ高さＹが非バリ部分とバリ部分との境界となるエッジ高さＹ（判定閾値Ｙｊ）であると推定することができる。

したがって、本実施形態では、図８に示す形状特性線図を用いて上記割合Ｒの急変位置Ｃを算出することにより、非バリ部分（割合Ｒが１００％の部分）の水準以上のエッジ高さを有する部分のうち、他のエッジ高さと比較して割合Ｒが高いエッジ高さＹを割り出すことができる。そして、こうして割り出したエッジ高さＹを、非バリ部分とバリ部分との境界となるエッジ高さＹ（判定閾値Ｙｊ）として推定することができる。

上述した検査装置２０によれば以下の効果を奏することができる。
（１）被検査体としてのオイルコントロールバルブのスリーブ１１の内周面１１ａの画像から取得した情報に基づいて作成された形状特性線図を利用して、そのスリーブ１１の内周面１１ａに対する検査に用いる判定閾値Ｙｊを設定している。そのため、スリーブ１１の個体差に対応した判定閾値Ｙｊを設定することができる。したがって、予め設定されている判定閾値を用いる検査装置と比較してスリーブ１１の個体差に対応したより適切な判定閾値Ｙｊを設定することができる。したがって、スリーブ１１の内周面１１ａにおけるバリの有無を高い精度で検査することができる。

なお、上述の実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・取得処理のうちで、図２のステップＳ１２０〜ステップＳ１５０の処理を省略してもよい。図２のステップＳ１２０〜ステップＳ１５０の処理を省略した場合には、ステップＳ１１０にて取得した第１エッジラインに基づいて、ステップＳ１６０にて形状特性線図を作成する。

・検査装置２０は、カメラ、照明装置、画像処理装置を備えるものに限らない。すなわち、取得処理、作成処理、設定処理、及び判定処理を行うことができる範囲内であれば、その構成を自由に変更可能である。

・バルブタイミング可変機構以外の油圧機器に対する作動油の給排態様を変更するオイルコントロールバルブのスリーブ１１を被検査体として、検査装置２０によるバリの有無の検査を行ってもよい。

・オイルコントロールバルブのスリーブ１１以外の部材を被検査体として、検査装置２０によるバリの有無の検査を行ってもよい。

１１…スリーブ、１１ａ…内周面、１２…ポート、１３…溝、２０…検査装置。

Claims (1)

1. 被検査体の表面のエッジ部分の画像を取得し、その画像に基づいて前記エッジ部分の起伏の変化を表すエッジラインを取得する取得処理と、
   前記取得処理を通じて取得したエッジラインを利用して、一定のエッジ高さ間隔で設定された基準エッジ高さ毎に、基準エッジ高さ以上の部分が占める割合を算出し、各基準エッジ高さと算出された前記割合との関係をグラフ化した形状特性線図を作成する作成処理と、
   前記作成処理によって作成された前記形状特性線図に基づいて判定閾値を設定する設定処理と、
   前記取得処理によって取得されたエッジラインを利用して、前記設定処理によって設定された判定閾値よりもエッジ高さが大きい部分を抽出してその部分にバリが存在していると判定する判定処理と、を行う検査装置。