JP6288272B2 - 欠陥検査装置及び生産システム - Google Patents

Description

本発明は、欠陥検査装置及び生産システムに関する。

自動車等に搭載されるシリンダブロックのシリンダボア内面に、金属又はセラミックを溶射して皮膜（溶射皮膜）を形成し、その後のホーニング加工により平滑な摺動面を形成する溶射技術（溶射ボア）が知られている。

溶射皮膜は、溶滴が何層にも積層されて形成されるため、一般的には、気孔、酸化鉄等の微細な欠陥を多く含むポーラスな構造となっている。そのため、溶射後のホーニング等の後加工を行う際に、溶射皮膜の表層が脱落して微小な表面欠陥が発生するという問題がある。また、シリンダボア内面に鋳造巣がある場合にも、溶射皮膜が正常に形成されずに表面欠陥が発生する。これらの表面欠陥は、オイル溜まりとして機能し、ピストンとの潤滑性向上に寄与する反面、体積が大きすぎるとオイル消費量が悪化する。このため、シリンダボア内面の表面欠陥を検査し、表面欠陥の体積の上限を規定することが望ましい。

シリンダボア内面の表面欠陥の検査方法としては、ＣＣＤカメラ等でシリンダボア内面を撮像して二次元画像を取得し、二次元画像から表面欠陥の数や大きさを検出する手法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２３４７７号公報

しかしながら、特許文献１では、二次元画像から表面欠陥の数や大きさを検出しているが、欠陥の深さに関する情報は検出されていない。したがって、シリンダボア内面の表面欠陥の体積を高精度に測定することは困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、表面欠陥の体積を高精度に測定することができる欠陥検査装置及び生産システムを提供することである。

本発明の一態様に係る欠陥検査装置及び生産システムは、検査対象の画像を撮像し、画像に対して互いに異なる第１及び第２の二値化閾値を用いて第１及び第２の二値化処理を行うことにより、画像中の同一の欠陥に対して第１及び第２の大きさを算出し、第１の大きさに対する第２の大きさの第１の比率を算出し、第１の比率に応じて欠陥の深さを判定することを特徴とする。

図１は、本発明の実施形態に係る生産システムの構成の一例を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施形態に係るシリンダブロックの一例を示す概略図である。 図３は、本発明の実施形態に係る加工装置の構成の一例を示す概略図である。 図４は、シリンダボア内面の表面欠陥を含む溶射皮膜の一例を示す断面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る撮像装置の構成の一例を示す概略図である。 図６は、画素の光量と欠陥の深さとの関係の一例を表すグラフである。 図７は、二値化閾値と、検出される欠陥の長さとの関係の一例を表すグラフである。 図８は、二値化閾値と、検出される互いに異なる深さの欠陥の長さとの関係の一例を表すグラフである。 図９は、本発明の実施形態に係る表面欠陥検査方法の一例を示すフローチャートである。 図１０（ａ）は、第１の変形例に係る二値化閾値と欠陥の大きさとの関係を表すグラフである。図１０（ｂ）は、第１の変形例に係る欠陥の深さの判定結果を表すグラフである。 図１１は、第１の変形例に係る表面欠陥検査方法の一例を示すフローチャートである。 図１２（ａ）は、第２の変形例に係る二値化閾値と欠陥の大きさとの関係を表すグラフである。図１２（ｂ）は、第２の変形例に係る欠陥の深さの判定結果を表すグラフである。 図１３は、第２の変形例に係る表面欠陥検査方法の一例を示すフローチャートである。

図面を参照して、実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

［生産システム及び欠陥検査装置］
本発明の実施形態に係る生産システムは、図１に示すように、欠陥検査装置１及び加工装置４を備える。欠陥検査装置１は、制御装置２及び撮像装置３を備える。

本発明の実施形態に係る欠陥検査装置１の検査対象の一例として、自動車等のエンジンのシリンダブロックを説明する。図２に示すように、シリンダブロック１０１は、ピストンを収容するための円筒形孔である複数のシリンダボア１０２を有する。

加工装置４としては、例えばプラズマ溶射装置が使用可能である。加工装置（プラズマ溶射装置）４は、図３に示すように、ガン本体４１と、ガン本体４１の下方に突出して設けられた溶射ガン４２を備える。溶射ボアでは、ガン本体４１が矢印Ａ方向に移動してシリンダブロック１０１のシリンダボア１０２の円筒内に入り込み、円周方向Ｂに回転する。これと同時に、溶射ガン４２の先端部分から、シリンダブロック１０１のシリンダボア１０２の内面に、金属又はセラミックの噴流を吹き付け、溶射皮膜を形成する。なお、加工装置４としては、ホーニング加工機等の、溶射皮膜の表面欠陥に影響を与え得る加工装置であってもよく、加工装置を複数種有していてもよい。加工装置４としては、検査対象に応じて、表面欠陥に影響を与える装置を適宜使用することができる。

溶射皮膜は、溶滴が何層にも積層されて形成されるため、一般的には、気孔、酸化鉄等の微細な欠陥を多く含むポーラスな構造となっている。このため、溶射後のホーニング等の後加工を行う際に、図４に模式的に示すように、溶射皮膜１０３の表層の一部が脱落して、表面１０３ａに対して窪んだ微小な表面欠陥（ピット）１０４が発生する。また、シリンダボア１０２の内面に鋳造巣があった場合にも、鋳造巣の表面には溶射皮膜が正常に形成されずに、表面１０３ａに対して窪んだ表面欠陥（ブローホール）が発生する。これらの表面欠陥は、オイル溜まりとして機能し、ピストンとの潤滑性向上に寄与する反面、表面欠陥の体積が大きすぎるとオイル消費量が悪化する。このため、溶射皮膜の表面欠陥を検査し、表面欠陥の体積の総和に対して上限を規定することが望ましい。

溶射皮膜の表面欠陥としては、上述したように、主には後加工に起因するピットと、鋳造巣に起因するブローホールが挙げられる。一般的に、ブローホールの直径（最大長さ）はピットの直径（最大長さ）と同等又はそれ以上となる傾向があり、ブローホールの深さはピットの深さよりも５倍〜１０倍程度深くなる傾向がある。なお、溶射皮膜１０３の表面欠陥としては、ピット及びブローホールに限定されず、表面１０３ａに対する窪みの部分が該当する。

図１に示した撮像装置３は、検査対象の表面を撮像し、二次元画像（濃淡画像）を取得する。撮像装置３は、例えば、図５に示すように、駆動部３０と、駆動部３０に取り付けた光源３１及びミラー３２と、駆動部３０の上方に固定された撮像部３３を有する。駆動部３０は、検査対象であるシリンダボア１０２の円筒内に入り込み、円周方向Ｃに回転駆動する。光源３１は、シリンダボア１０２の内面に対して光を照射する。ミラー３２は検査対象からの反射光を反射して撮像部３３へ導く。撮像部３３は、ＣＣＤカメラ等であり、ミラー３２からの反射光を受光することにより検査対象の表面を撮像し、二次元画像を取得する。なお、本発明の実施形態では、シリンダボア１０２等の円筒状部材の内面を撮像可能な撮像装置３の一例を示すが、撮像装置３の構成は検査対象に応じて適宜変更可能である。

撮像装置３により得られる二次元画像は、例えば８ビットのグレースケール画像であり、各画素が黒（０）から白（２５５）までの光量で規定される。図６は、溶射皮膜の表面欠陥の深さと画素の光量との関係の一例を示す。図６に示すように、検査対象に表面欠陥がなく正常な部位では、検査対象からの反射光が相対的に明るく、画像中の画素の光量が多くなる。一方、検査対象の表面欠陥の部位では、検査対象からの反射光が相対的に暗くなり、画像中の画素の光量が少なくなる。また、表面欠陥が深いほど、画像中の画素の光量が小さくなる。

図１に示した制御装置２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等により構成される。制御装置２は、二値化処理部１１、比率算出部１２、深さ判定部１３、体積算出部１４及び良否判定部１５を機能的に有する。

二値化処理部１１は、撮像部３３により撮像された二次元画像に対して二値化処理を行う。二値化処理とは、二次元画像中のグレースケールの光量を有する各画素を、二値化閾値を用いて白又は黒の２階調に変換する処理である。図６に示すように、画素の光量が所定の二値化閾値Ｔｈ以上の場合には画素を白に変換する。一方、画素の光量が二値化閾値Ｔｈ未満である場合には画素を黒に変換する。したがって、二値化閾値Ｔｈが大きいほど黒の領域が増大することとなる。

図７は、二値化閾値を変化させたときに検出される溶射皮膜の表面欠陥の大きさ（長さ）の変化の一例を示す。図７に示すように、二値化閾値が大きいほど、画像中の黒の領域の集合体に相当する欠陥の大きさが大きく検出される。図７では、互いに異なる二値化閾値を用いた二値化処理後の画像Ｉ１〜Ｉ３も模式的に示す。画像Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の順で、欠陥の大きさが小さくなっているのが分かる。また、図７の一例では、二値化閾値と表面欠陥の大きさの変化は全体としては非線形であり、二値化閾値を小さくしていくと、変曲点Ｐを超えるまでは表面欠陥の大きさも略比例して緩やかに小さくなっていくが、変曲点Ｐを超えると表面欠陥の大きさが急峻に小さくなっている。

ここで、二値化処理部１１は、撮像部３３により撮像された二次元画像に対して、互いに異なる第１及び第２の二値化閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２をそれぞれ用いて、２度（第１及び第２）の二値化処理を行う。第１及び第２の二値化閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２は、製品や欠陥の種類等に応じて適宜設定可能である。第１の二値化閾値Ｔｈ１は、例えば１００と設定される。第２の二値化閾値Ｔｈ２は、第１の二値化閾値Ｔｈ１よりも小さく、例えば５０と設定される。第１及び第２の二値化閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２は、例えば制御装置２のメモリに予め記憶させておき、適宜読み出される。

二値化処理部１１は、第１の二値化処理後の画像及び第２の二値化処理後の画像から、黒の領域の集合体に相当する欠陥をそれぞれ検出し、同一の欠陥に対して欠陥の大きさをそれぞれ算出する。ここで、欠陥の大きさは、欠陥の面積又は長さの少なくとも一方を含む。欠陥の長さとしては、例えば欠陥の最大長さ（長径）を算出する。欠陥の面積としては、例えば欠陥の最大長さ（長径）の外接円の面積を算出する。第１の二値化処理後の画像中の欠陥と、第２の二値化処理後の画像中の欠陥とは、位置座標を用いて同一の欠陥を対応づけることができる。なお、第１の二値化閾値Ｔｈ１が第２の二値化閾値Ｔｈ２よりも大きいので、第１の二値化閾値Ｔｈ１を用いた１度目の二値化処理により得られる欠陥の大きさが、第２の二値化閾値Ｔｈ２を用いた２度目の二値化処理により得られる欠陥の大きさ以上となる。

例えば、図８に示すように、相対的に深い欠陥Ａ（例えばブローホール）と相対的に浅い欠陥Ｂ（例えばピット）がある場合を説明する。図８に示すように、二値化閾値が小さいほど検出される欠陥Ａ，Ｂの長さも小さくなり、ある変曲点Ｐ１，Ｐ２を超えると変化が大きくなる。二値化処理部１１は、欠陥Ａについて、第１の二値化閾値Ｔｈ１を用いて二値化処理を行い、欠陥Ａの長さＸＡ１を検出する。更に、二値化処理部１１は、第２の二値化閾値Ｔｈ２を用いて二値化処理を行い、欠陥Ａの長さＸＡ２を検出する。一方、欠陥Ｂについて、二値化処理部１１は、第１の二値化閾値Ｔｈ１を用いて二値化処理を行い、欠陥Ｂの長さＸＢ１を検出する。更に、二値化処理部１１は、第２の二値化閾値Ｔｈ２を用いて二値化処理を行い、欠陥Ｂの長さＸＢ２を検出する。

比率算出部１２は、例えば欠陥Ａを一例として、１度目の二値化処理で得られた大きさＸＡ１に対する２度目の二値化処理で得られた大きさＸＡ２の比率Ｙ＝ＸＡ２／ＸＡ１を算出する。１度目の二値化処理では検出された欠陥が、２度目の二値化処理では検出されなかった場合には大きさＸＡ２が０となり、比率Ｙが０と算出される。１度目の二値化処理で得られた大きさＸＡ１は、２度目の二値化処理で得られた大きさＸＡ２以上となるため、比率Ｙは０以上１以下の範囲となる。

深さ判定部１３は、比率Ｙに基づいて表面欠陥の相対的な深さ（深いか、浅いか）を判定（判別）する。深さ判定部１３は、比率Ｙが閾値Ｎ以下の場合には、表面欠陥が浅いと判定し、比率Ｙが閾値Ｎよりも大きい場合には表面欠陥が深いと判定する。閾値Ｎは、０より大きく且つ１より小さい範囲で、製品や欠陥の種類等に応じて適宜設定可能であり、例えば０．５に設定される。閾値Ｎは、例えば制御装置２のメモリに予め記憶させておき、適宜読み出される。深さ判定部１３は、例えば欠陥Ａの比率Ｙが０．８であり、閾値Ｎの０．５よりも大きいため、欠陥Ａを深いと判定する。また、深さ判定部１３は、例えば欠陥Ｂの比率Ｙが０．４であり、閾値Ｎの０．５以下であるため、欠陥Ｂを浅いと判定する。

体積算出部１４は、深さ判定部１３による深さの判定結果に応じて欠陥の深さを設定する。例えば、深さ判定部１３により深い欠陥と判定された場合には、体積算出部１４は、欠陥の深さを１００μｍと設定する。一方、深さ判定部１３により浅い欠陥と判定された場合には、体積算出部１４は、欠陥の深さを１０μｍと設定する。深さ判定部１３による深さの判定結果に対応する欠陥の深さの設定値は、製品や欠陥の種類等に応じて適宜設定可能である。欠陥の深さの設定値は、例えば制御装置２のメモリに予め記憶させておき、適宜読み出される。

体積算出部１４は更に、設定した欠陥の深さと、欠陥の大きさに基づいて、欠陥の体積を算出する。体積を算出するための欠陥の大きさは、１度目の二値化処理で得られた欠陥の大きさを用いてもよく、２度目の二値化処理で得られた欠陥の大きさを用いてもよく、それらの平均値等を用いてもよい。例えば、欠陥の大きさ（面積）が２０ｍｍ^２であり、欠陥の深さが１００μｍであれば、体積が２ｍｍ^３と算出される。体積算出部１４は、画像中に含まれる全ての欠陥の深さ及び体積を算出する。体積算出部１４は更に、各欠陥の体積を合算して、欠陥の体積の総和を算出する。

良否判定部１５は、体積算出部１４により算出された欠陥の体積の総和が、許容値（閾値）以下か否かを判定する。良否判定部１５は、欠陥の体積の総和が許容値以下の場合には検査対象を良品と判定し、許容値よりも大きい場合には検査対象を不良品と判定する。許容値は、オイル消費の許容値等に応じて適宜設定可能である。許容値は、例えば制御装置２のメモリに予め記憶させておき、適宜読み出される。

また、体積算出部１４により算出された欠陥の体積の総和及び良否判定部１５による良否判定結果は加工装置４にフィードバックされる。加工装置４は、体積算出部１４により算出された欠陥体積の総和及びその許容値に基づいて、欠陥の体積の総和が許容値以下となるように加工条件を調整する。なお、加工装置４の加工条件を調整する代わりに、又は加工装置４の加工条件を調整するとともに、加工装置４によるプラズマ溶射後のホーニング等の加工プロセスにおける加工条件を調整してもよい。

［欠陥検査方法］
次に、図９のフローチャートを参照しながら、本発明の実施形態に係る表面欠陥検査方法の一例を説明する。

ステップＳ１０１において、撮像装置３は、検査対象の表面を撮像し、二次元画像を取得する。ステップＳ１０２において、二値化処理部１１は、撮像装置３により取得された二次元画像に対して、第１の二値化閾値Ｔｈ１を用いて１度目の二値化処理を行う。更に、二値化処理部１１は、１度目の二値化処理後の画像から欠陥を抽出し、欠陥の大きさＸ１を算出する。

ステップＳ１０３において、良否判定部１５は、１度目の二値化処理後の欠陥の大きさＸ１が許容値（閾値）以下か否かを判定する。許容値は製品や欠陥の種類等に応じて適宜設定可能であり、例えば１．５ｍｍに設定される。許容値より大きい欠陥が含まれていた場合には、ステップＳ１１２に移行し、不良品と判定する。一方、ステップＳ１０３において全ての欠陥の大きさＸ１が許容値以下と判定された場合には、ステップＳ１０４に移行する。

ステップＳ１０４において、二値化処理部１１は、撮像装置３により取得された二次元画像に対して、第２の二値化閾値Ｔｈ２を用いて２度目の二値化処理を行う。更に、二値化処理部１１は、２度目の二値化処理後の画像から欠陥を抽出し、欠陥の大きさＸ２を算出する。

ステップＳ１０５において、比率算出部１２は、同一の欠陥に対して、１度目の二値化処理で得られた欠陥の大きさＸ１に対する２度目の二値化処理で得られた欠陥の大きさＸ２の比率Ｙ＝Ｘ２／Ｘ１を算出する。

ステップＳ１０６において、深さ判定部１３は、比率算出部１２により算出された比率Ｙが、閾値Ｎ以下か否かを判定することにより、欠陥の相対的な深さを判定する。比率Ｙが閾値Ｎ以下の場合、浅い欠陥（例えばピット）と判定し、ステップＳ１０７に移行する。ステップＳ１０７において、体積算出部１４が、浅い欠陥の深さＤ１を設定する。更に、体積算出部１４が、浅い欠陥の深さＤ１及び欠陥の大きさＸ１等から、欠陥の体積を算出する。

一方、ステップＳ１０６において、深さ判定部１３は、比率Ｙが閾値Ｎよりも大きい場合、深い欠陥（例えばブローホール）と判定し、ステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０８において、体積算出部１４が、深いと判定された欠陥の深さＤ２を、深さＤ１よりも深い値に設定する。更に、体積算出部１４が、欠陥の深さＤ２及び欠陥の大きさＸ１等から、欠陥の体積を算出する。

ステップＳ１０９において、体積算出部１４は、ステップＳ１０７及びステップＳ１０８において算出された全ての欠陥の体積を合算し、欠陥の体積の総和を算出する。ステップＳ１１０において、良否判定部１５は、体積算出部１４により算出された欠陥の体積の総和が許容値以下か判定する。欠陥の体積の総和が許容値以下の場合、ステップＳ１１１に移行し、良否判定部１５は、検査対象が良品であり出荷可能と判定する。一方、ステップＳ１１０において欠陥の体積の総和が許容値よりも大きいと判定された場合、ステップＳ１１２に移行し、良否判定部１５は、検査対象が不良品であると判定する。

本発明の実施形態によれば、二次元画像に対して互いに異なる二値化閾値を用いて２度の二値化処理を行い、各欠陥について２つの大きさＸ１，Ｘ２を検出し、２つの大きさＸ１，Ｘ２の比率Ｙ＝Ｘ２／Ｘ１を算出し、比率Ｙに応じて欠陥の深さを判別することができる。したがって、従来のように欠陥の大きさのみで評価したり、欠陥の深さを想定される最大値で一律に設定したりする場合と比較して、欠陥の深さを高精度に判別することができ、欠陥の体積を高精度に算出することができる。

また、欠陥の深さの判別結果に応じて全ての欠陥の体積を合算し、欠陥の体積の総和が許容値以下か判定することにより、製品の良否判定を高精度に行うことができる。

また、エンジンのシリンダブロック１０１を検査対象とすることにより、エンジンのシリンダブロック１０１の主な表面欠陥である相対的に深いブローホールと、相対的に浅いピットとを高精度に判別することができる。

また、体積算出部１４により算出された欠陥の体積の総和を、溶射やその後の加工にフィードバックし、欠陥の体積の総和が一定又は許容値以下になるように加工条件を逐次変更することにより、欠陥の発生を予め抑制することができる。

（第１の変形例）
本発明の実施形態では、２度の二値化処理を行う場合を説明したが、第１の変形例として、３度の二値化処理を行い、欠陥の相対的な深さを３段階で判定する場合を説明する。

二値化処理部１１は、互いに大きさの異なる第１〜第３の二値化閾値を用いて、３度（第１〜第３）の二値化処理を行うことにより、同一の欠陥に対して第１〜第３の大きさを算出する。例えば図１０（ａ）に示すように、欠陥Ａ，Ｂ，Ｃが存在する場合について説明する。図１０（ａ）に示すように、欠陥Ａ，Ｂ，Ｃの長さは、変曲点ＰＡ，ＰＢ，ＰＣを挟んで二値化閾値が小さいほど線形的に小さくなり、変曲点ＰＡ，ＰＢ，ＰＣよりも小さい側ではその変化が大きくなる。

二値化処理部１１は、欠陥Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれについて、第１〜第３の二値化閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３を用いて３度の二値化処理を行うことにより、欠陥Ａの大きさＸＡ１,ＸＡ２，ＸＡ３、欠陥Ｂの大きさＸＢ１，ＸＢ２，ＸＢ３、欠陥Ｃの大きさＸＣ１，ＸＣ２が算出される。３度目の二値化処理時に欠陥Ｃは検出されず、欠陥Ｃの大きさは０として算出される。

比率算出部１２は、欠陥Ａを一例とすると、第１の大きさＸＡ１に対する第２の大きさＸＡ２の第１の比率Ｙ１＝ＸＡ２／ＸＡ１を算出する。比率算出部１２は更に、第１の大きさＸＡ１に対する第３の大きさＸＡ３の第２の比率Ｙ２＝ＸＡ３／ＸＡ１を算出する。比率算出部１２は、欠陥Ｂ，Ｃについても欠陥Ａと同様に第１及び第２の比率を算出する。

深さ判定部１３は、第１及び第２の比率Ｙ１，Ｙ２に基づいて、欠陥の相対的な深さを３段階で判定する。より具体的には、深さ判定部１３は、第１及び第２の比率Ｙ１，Ｙ２を閾値Ｎとそれぞれ比較して、欠陥の深さを２回判定する。２回の判定に用いる閾値Ｎは互いに同じでもよく、互いに異なっていてもよい。深さ判定部１３は、２回の判定結果に基づいて、欠陥の深さを総合的に判定する。

深さ判定部１３は、例えば欠陥Ａ，Ｂ，Ｃについて、１回目の判定では第１の比率Ｙ１が閾値Ｎ以下であるか判定し、２回目の判定では第２の比率Ｙ２が閾値Ｎ以下であるか判定する。図１０（ｂ）に示すように、欠陥Ａについて２度の深さの判定結果がいずれも深いので、総合的に最も深いと判定する。欠陥Ｂは、２度の深さの判定結果の一方が深く、他方が浅いので、総合的に中くらいの深さと判定する。欠陥Ｃは、２度の深さの判定結果がいずれも浅いので、総合的に最も浅いと判定する。

体積算出部１４は、深さ判定部１３による判定結果に応じて、欠陥の深さを３段階で設定する。体積算出部１４は、例えば、最も深いと判定された欠陥Ａの深さＤ１を１０μｍ、中くらいの深さと判定された欠陥Ｂの深さＤ２を５０μｍ、最も浅いと判定された欠陥Ｃの深さＤ３を１００μｍと設定する。

他の構成は、本発明の実施の形態に係る構成と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。

次に、図１１のフローチャートを参照しながら、第１の変形例に係る表面欠陥検査方法の一例を説明する。

ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の手順は、図９のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同様であるので、重複した説明を省略する。ステップＳ２０６において、深さ判定部１３が、第１の比率Ｙ１が閾値Ｎ以下か否かを判定する。第１の比率Ｙ１が閾値Ｎ以下と判定された場合、欠陥の深さを３段階のうち最も浅いと判定し、３度目の二値化処理をせずにステップＳ２０７に移行する。ステップＳ２０７において、体積算出部１４が、最も浅いと判定された欠陥の深さＤ１を設定し、深さＤ１を用いて欠陥の体積を算出する。

一方、ステップＳ２０６において第１の比率Ｙ１が閾値Ｎよりも大きいと判定された場合、ステップＳ２０８に移行する。ステップＳ２０８において、二値化処理部１１が、第３の二値化閾値Ｔｈ３を用いて３度目の二値化処理を行い、欠陥の大きさＸ３を算出する。ステップＳ２０９において、比率算出部１２が、１度目の二値化処理で得られた大きさＸ１に対する３度目の二値化処理で得られた大きさＸ３の第２の比率Ｙ２＝Ｘ３／Ｘ１を算出する。

ステップＳ２１０において、第２の比率Ｙ２が閾値Ｎ以下か否かを判定する。第２の比率Ｙ２が閾値Ｎ以下と判定された場合、中くらいの深さと判定し、ステップＳ２１１に移行する。ステップＳ２１１において、体積算出部１４が、中くらいの深さと判定された欠陥の深さＤ２（＞Ｄ１）を設定し、深さＤ２を用いて欠陥の体積を算出する。一方、ステップＳ２１０において、第２の比率Ｙ２が閾値Ｎよりも大きいと判定された場合、最も深い欠陥と判定し、ステップＳ２１２に移行する。ステップＳ２１２において、体積算出部１４が、最も深い欠陥の深さＤ３（＞Ｄ２）を設定し、深さＤ３を用いて欠陥の体積を算出する。

ステップＳ２１３において、ステップＳ２０７、Ｓ２１１、Ｓ２１２で得られた欠陥の体積の総和を算出する。ステップＳ２１４〜Ｓ２１６の手順は、図９のステップＳ１１０〜Ｓ１１２の手順と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。

第１の変形例によれば、互いに異なる３つの二値化閾値を用いて３度の二値化処理を行うことにより、欠陥の深さを３段階で判別することができるので、欠陥の体積をより高精度に算出することができる。なお、第１の変形例においては、３度の二値化処理を行う場合を説明したが、互いに異なる４つ以上の二値化閾値を用いて４度以上の二値化処理を行い、欠陥の深さを４段階以上で判定してもよい。

（第２の変形例）
次に、第２の変形例として、二値化処理は２度のまま、欠陥の深さを複数回判定する場合を説明する。

例えば図１２（ａ）に示すように、欠陥Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれについて、２つの二値化閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２を用いて２度の二値化処理を行うことにより、欠陥Ａの大きさＸＡ１,ＸＡ２、欠陥Ｂの大きさＸＢ１，ＸＢ２、欠陥Ｃの大きさＸＣ１，ＸＣ２が算出される。比率算出部１２は、欠陥Ａについて、第１の大きさＸＡ１に対する第２の大きさＸＡ２の比率Ｙ＝ＸＡ２／ＸＡ１を算出する。比率算出部１２は、欠陥Ｂ，Ｃについても、欠陥Ａと同様に比率を算出する。

深さ判定部１３は、比率算出部１２により算出された比率Ｙを、互いに大きさの異なる複数（２つ）の閾値Ｎ１，Ｎ２と比較して、欠陥の深さを複数回（２回）判定する。閾値Ｎ１，Ｎ２は、製品や欠陥の種類等に応じて適宜設定可能である。閾値Ｎ１は例えば０．５に設定され、閾値Ｎ２は閾値Ｎ１よりも大きく、例えば０．７に設定される。

深さ判定部１３は、各欠陥Ａ，Ｂ，Ｃについて、１回目の判定では比率Ｙが閾値Ｎ１以下であるか判定し、２回目の判定では比率Ｙが閾値Ｎ２以下であるか判定する。深さ判定部１３は、２回の判定結果に基づいて、総合的な欠陥の深さを判定する。

図１２（ｂ）に示すように、欠陥Ａは、１回目の判定で比率Ｙが閾値Ｎ１以下であり、２回目の判定で比率Ｙが閾値Ｎ２以下であるので、総合判定として最も深いと判定される。欠陥Ｂは、１回目の判定で比率Ｙが閾値Ｎ１より大きく、２回目の判定で比率Ｙが閾値Ｎ２以下であるので、総合判定として中くらいの深さと判定される。欠陥Ｃは、１回目の判定で比率Ｙが閾値Ｎ１より大きく、且つ、２回目の判定でも比率Ｙが閾値Ｎ２より大きいので、総合判定として最も浅いと判定される。

体積算出部１４は、深さ判定部１３による判定結果に応じて、欠陥の深さを３段階で設定する。例えば、体積算出部１４は、最も深いと判定された欠陥Ａの深さＤ１を１０μｍ、中くらいの深さと判定された欠陥Ｂの深さＤ２を５０μｍ、最も浅いと判定された欠陥Ｃの深さＤ３を１００μｍと設定する。

他の構成は、本発明の実施の形態に係る構成と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。

次に、図１３のフローチャートを参照しながら、第２の変形例に係る表面欠陥検査方法の一例を説明する。

ステップＳ３０１〜Ｓ３０５の手順は、図９のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同様であるので、重複した説明を省略する。ステップＳ３０６において、深さ判定部１３は、比率Ｙが閾値Ｎ１以下か判定する。比率Ｙが閾値Ｎ１以下と判定された場合、欠陥の深さが最も浅いと判定され、ステップＳ３０７に移行する。ステップＳ３０７において、体積算出部１４が、最も浅いと判定された欠陥の深さＤ１を設定し、深さＤ１を用いて欠陥の体積を算出する。

一方、ステップＳ３０６において比率Ｙが閾値Ｎ１よりも大きいと判定された場合、ステップＳ３０８に移行する。ステップＳ３０８において、深さ判定部１３は、比率Ｙが閾値Ｎ１よりも大きい閾値Ｎ２以下か判定する。比率Ｙが閾値Ｎ２以下と判定された場合、中くらいの深さと判定され、ステップＳ３０９に移行する。ステップＳ３０９において、体積算出部１４が、中くらいの深さの欠陥の深さＤ２（＞Ｄ１）を設定し、深さＤ２を用いて欠陥の体積を算出する。

一方、ステップＳ３０８において比率Ｙが閾値Ｎ２よりも大きいと判定された場合、最も深いと判定され、ステップＳ３１０に移行する。ステップＳ３１０において、体積算出部１４が、最も深いと判定された欠陥の深さＤ３（＞Ｄ２）を設定し、深さＤ３を用いて欠陥の体積を算出する。

ステップＳ３１１において、ステップＳ３０７、Ｓ３０９、Ｓ３１０で得られた欠陥の体積の総和を算出する。ステップＳ３１２〜Ｓ３１４の手順は、図９のステップＳ１１０〜Ｓ１１２の手順と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。

第２の変形例によれば、異なる閾値Ｎ１，Ｎ２を用いて欠陥の深さを２回判定することにより、欠陥の深さを３段階で判定することができるので、欠陥の深さ及び体積をより高精度に求めることができる。なお、第２の変形例においては、２つの閾値Ｎ１，Ｎ２を用いて欠陥の深さを２回判定し、総合的に３段階で判定したが、これに限定されるものではない。即ち、深さ判定部１３は、３つ以上の閾値を用いて欠陥の深さを２段階で３回以上判定し、総合的に４段階以上で欠陥の深さを判別してもよい。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、本発明の実施形態では、欠陥検査装置１の検査対象の一例として、エンジンのシリンダブロック１０１のシリンダボア１０２の内面を説明したが、検査対象はこれに特に限定されない。本発明の実施形態に係る欠陥検査装置１は、表面欠陥を有し得る種々の製品に対して適用可能である。また、欠陥の種類も特に限定されず、例えば二値化閾値に対して検出される欠陥の大きさも線形的に変化してもよい。

１ 欠陥検査装置
２ 制御装置
３ 撮像装置
４ 加工装置
１１ 二値化処理部
１２ 比率算出部
１３ 深さ判定部
１４ 体積算出部
１５ 良否判定部
３０ 駆動部
３１ 光源
３２ ミラー
３３ 撮像部
４１ ガン本体
４２ 溶射ガン
１０１ シリンダブロック
１０２ シリンダボア

Claims (6)

1. 検査対象の画像を撮像する撮像装置と、
   前記画像に対して互いに異なる第１及び第２の二値化閾値を用いて第１及び第２の二値化処理を行うことにより、前記画像中の同一の欠陥に対して第１及び第２の大きさを算出する二値化処理部と、
   前記第１の大きさに対する前記第２の大きさの第１の比率を算出する比率算出部と、
   前記第１の比率に応じて前記欠陥の深さを判定する深さ判定部
   とを備えることを特徴とする欠陥検査装置。
2. 前記欠陥の深さの判定結果に応じて前記欠陥の体積を算出し、前記画像中の前記欠陥の体積の総和を算出する体積算出部と、
   前記欠陥の体積の総和から、前記検査対象の良否を判定する良否判定部
   とを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
3. 前記二値化処理部が、前記画像に対して前記第１及び第２の二値化閾値と異なる第３の二値化閾値を用いて第３の二値化処理を行い、前記画像中の同一の欠陥に対して第３の大きさを算出し、
   前記比率算出部が、前記第１の大きさに対する前記第３の大きさの第２の比率を算出し、
   前記深さ判定部が、前記第１及び第２の比率に応じて前記欠陥の深さを判定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の欠陥検査装置。
4. 前記深さ判定部が、
   前記第１の比率を、互いに異なる複数の閾値とそれぞれ比較することにより前記欠陥の深さを複数回判定し、前記複数回の判定結果に基づいて前記欠陥の深さを総合的に判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の欠陥検査装置。
5. 前記検査対象がエンジンのシリンダブロックであり、
   前記欠陥が少なくともピット及びブローホールを含む
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の欠陥検査装置。
6. 検査対象の画像を撮像する撮像装置と、前記画像に対して互いに異なる第１及び第２の二値化閾値を用いて第１及び第２の二値化処理を行うことにより、前記画像中の同一の欠陥に対して第１及び第２の大きさを算出する二値化処理部と、前記第１の大きさに対する第２の大きさの第１の比率を算出する比率算出部と、前記第１の比率に応じて前記欠陥の深さを判定する深さ判定部と、前記欠陥の深さの判定結果に応じて前記欠陥の体積を算出し、前記画像中の前記欠陥の体積の総和を算出する体積算出部とを有する欠陥検査装置と、
   前記欠陥の体積の総和に基づいて前記検査対象に対する加工条件を調整する加工装置
   とを備えることを特徴とする生産システム。
   

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