JP6335548B2

JP6335548B2 - Spring coverage measuring method and coverage measuring apparatus

Info

Publication number: JP6335548B2
Application number: JP2014037097A
Authority: JP
Inventors: 礼光天野; 隆行小栗; 伊藤　秀和; 秀和伊藤; 後藤　交司; 交司後藤; 兼久服部
Original assignee: Chuo Hatsujo KK; Toyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Chuo Hatsujo KK; Toyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: JP2015160281A

Description

本明細書に開示の技術は、ばねのカバレージを測定する技術に関する。ここで、「カバレージ」とは、ショットピーニング量を定量的に評価するための指標である。カバレージの定義には２種類あり、一般的には、加工面に投射材が衝突することにより形成される投射痕面積と、加工面の面積との比（すなわち、投射痕面積／加工面面積）で表され、この場合のカバレージの上限値は１００％である。一方、カバレージが１００％を超える場合では、ショットピーニング処理を行った時間と、カバレージが９５％となるまでの時間（基準時間）の比（すなわち、ショットピーニング処理時間／基準時間）で表される。 The technique disclosed in the present specification relates to a technique for measuring spring coverage. Here, “coverage” is an index for quantitatively evaluating the shot peening amount. There are two types of coverage definitions. In general, the ratio between the area of the projection mark formed when the projection material collides with the machining surface and the area of the machining surface (that is, the projection mark area / the machining surface area). In this case, the upper limit value of the coverage is 100%. On the other hand, when the coverage exceeds 100%, it is represented by a ratio (ie, shot peening processing time / reference time) between the time when the shot peening process is performed and the time until the coverage reaches 95% (reference time). .

機械部品（例えば、歯車、ばね等）の疲労強度を向上するために、機械部品の表面にショットピーニング処理が施されることがある。ショットピーニング処理では、投射材（例えば、鋼球）を機械部品の表面に投射し、機械部品の表面に圧縮残留応力を付与する。機械部品の表面に圧縮残留応力が付与されることで、機械部品の疲労強度が向上する。機械部品の表面に付与される圧縮残留応力は、ショットピーニング量によって変化する。このため、機械部品の表面に付与される圧縮残留応力を制御するためには、ショットピーニング量を定量的に評価する必要がある。そこで、従来からショットピーニング量を定量的に評価するための指標としてカバレージが用いられている。特許文献１には、カバレージを測定する装置が開示されている。特許文献１の測定装置では、ショットピーニングされた表面を撮影装置で撮影し、その撮影画像から投射痕面積を算出し、その算出した投射痕面積と撮影装置で撮影される撮影面積からカバレージを算出する。 In order to improve the fatigue strength of machine parts (for example, gears, springs, etc.), the surface of the machine parts may be subjected to shot peening treatment. In the shot peening process, a projection material (for example, a steel ball) is projected onto the surface of a machine part, and compressive residual stress is applied to the surface of the machine part. By applying compressive residual stress to the surface of the machine part, the fatigue strength of the machine part is improved. The compressive residual stress applied to the surface of the machine part varies depending on the shot peening amount. For this reason, in order to control the compressive residual stress given to the surface of a machine part, it is necessary to evaluate the amount of shot peening quantitatively. Therefore, coverage is conventionally used as an index for quantitatively evaluating the shot peening amount. Patent Document 1 discloses an apparatus for measuring coverage. In the measuring apparatus of Patent Document 1, a shot peened surface is photographed by a photographing device, a projection mark area is calculated from the photographed image, and a coverage is calculated from the calculated projection mark area and a photographing area photographed by the photographing device. To do.

特開２０１１−１５２６０３号公報JP 2011-152603 A

従来技術では、試験片であるアルメンストリップを利用してカバレージを測定している。すなわち、アルメンストリップの表面にショットピーニングを行い、ショットピーニングされたアルメンストリップの表面を撮影してカバレージを測定している。アルメンストリップを利用すると、撮影画像から算出される投射痕面積が実際の投射痕面積と一致する。このため、従来技術では、カバレージが１００％を超えると、撮影画像から算出される投射痕面積も一定となって変化しなくなる。その結果、カバレージが１００％までの範囲でしかカバレージを測定できないという問題があった。本明細書は、撮影した撮影画像を用いて、カバレージが１００％を超える範囲まで測定することができる技術を提供することを目的とする。 In the prior art, coverage is measured using an almen strip as a test piece. That is, shot peening is performed on the surface of the almen strip, and the coverage is measured by photographing the surface of the shot peened almen strip. When an almen strip is used, the projection mark area calculated from the photographed image matches the actual projection mark area. For this reason, in the prior art, when the coverage exceeds 100%, the projection mark area calculated from the captured image also becomes constant and does not change. As a result, there is a problem that the coverage can be measured only when the coverage is up to 100%. This specification aims at providing the technique which can measure to the range over which coverage exceeds 100% using the image | photographed picked-up image.

本明細書に開示のカバレージ測定方法は、ばねのカバレージを測定する方法である。この測定方法は、光源からの光をばねの表面に投射してばねの表面からの反射像を撮影する撮影工程と、撮影工程で得られた反射像に含まれる画素のうち設定輝度以上となる画素の数をカウントするカウント工程と、基準データと、カウント工程で得られたカウント数とから、カバレージを特定するカバレージ特定工程と、を有している。基準データは、反射像に含まれる画素のうち設定輝度以上となる画素の数とカバレージとの関係を規定するデータであり、カバレージが１００％を超える範囲においても、画素数の変化に従ってカバレージが変化することを特徴とする。 The coverage measurement method disclosed in this specification is a method for measuring the coverage of a spring. In this measuring method, the light intensity from the light source is projected onto the surface of the spring and the reflected image from the surface of the spring is photographed, and the set brightness or higher among the pixels included in the reflected image obtained in the photographing process. A counting step for counting the number of pixels, a reference data, and a coverage specifying step for specifying the coverage from the count number obtained in the counting step are included. The reference data is data that defines the relationship between the number of pixels that are greater than or equal to the set luminance among the pixels included in the reflected image and the coverage, and the coverage changes according to the change in the number of pixels even when the coverage exceeds 100%. It is characterized by doing.

この測定方法では、光源からの光をばねの表面（ショットピーニング処理が行われた面）に投射し、ばねの表面からの反射像を撮影装置で撮影する。すなわち、アルメンストリップではなく、ばねの表面から反射される反射像を撮影する。本願発明者等が検討したところ、ばねの表面から反射される反射像に含まれる画素のうち設定輝度以上となる画素の数は、カバレージが１００％を越える範囲でも変化することが判明した。この測定方法では、設定輝度以上となる画素数とカバレージとの関係を規定する基準データを、カバレージが１００％を超える範囲にも設定する。そして、撮影された撮影画像からカウントしたカウント数と、基準データとからカバレージを特定する。基準データが、カバレージが１００％を超える範囲にも設定され、かつ、カバレージが１００％を超える範囲においても、画素数の変化に応じてカバレージが変化するようになっている。このため、ばねの表面を撮影した撮影画像から、カバレージが１００％を超える範囲までカバレージを測定することができる。 In this measurement method, light from a light source is projected onto the surface of a spring (a surface on which shot peening has been performed), and a reflected image from the surface of the spring is captured by an imaging device. That is, a reflected image reflected from the surface of the spring is taken instead of the almen strip. As a result of investigations by the inventors of the present application, it has been found that the number of pixels that are equal to or higher than the set luminance among the pixels included in the reflected image reflected from the surface of the spring changes even when the coverage exceeds 100%. In this measurement method, reference data that defines the relationship between the number of pixels that are equal to or higher than the set luminance and the coverage is also set in a range where the coverage exceeds 100%. Then, the coverage is specified from the count number counted from the photographed photographed image and the reference data. The reference data is also set in a range where the coverage exceeds 100%, and the coverage changes according to the change in the number of pixels even in the range where the coverage exceeds 100%. For this reason, the coverage can be measured from a photographed image obtained by photographing the surface of the spring to a range where the coverage exceeds 100%.

また、本明細書は、上記のカバレージ測定方法を好適に実施することができるカバレージ測定装置を開示する。すなわち、カバレージ測定装置は、ばねのカバレージを測定する装置であり、光源と、撮影装置と、光源からの光をばねの表面に投射すると共に、ばねの表面からの反射像を撮影装置に導く光学系と、反射像に含まれる画素のうち設定輝度以上となる画素の数とカバレージとの関係を規定する基準データを記憶するメモリと、撮影装置で撮影された反射像から特定される設定輝度以上となる画素数と基準データからカバレージを算出する演算装置と、を有している。そして、基準データは、カバレージが１００％を超える範囲においても、画素数の変化に従ってカバレージが変化することを特徴とする。 Further, the present specification discloses a coverage measuring apparatus that can suitably implement the above-described coverage measuring method. That is, the coverage measuring device is a device that measures the coverage of the spring, and projects light from the light source, the photographing device, and the light source onto the surface of the spring, and an optical that guides the reflected image from the spring surface to the photographing device. A system, a memory for storing reference data that defines the relationship between the number of pixels included in the reflected image that are equal to or higher than the set luminance and the coverage, and a set luminance that is higher than the specified luminance specified from the reflected image captured by the imaging device And an arithmetic unit that calculates coverage from the number of pixels and the reference data. The reference data is characterized in that the coverage changes according to the change in the number of pixels even in a range where the coverage exceeds 100%.

このカバレージ測定装置では、基準データを記憶するメモリを有している。そして、メモリに記憶される基準データは、カバレージが１００％を超える範囲にも設定され、かつ、カバレージが１００％を超える範囲においても、画素数の変化に応じてカバレージが変化するようになっている。このため、ばねの表面を撮影した撮影画像からカバレージが１００％を超える範囲までカバレージを測定することができる。 This coverage measuring apparatus has a memory for storing reference data. The reference data stored in the memory is also set in a range where the coverage exceeds 100%, and the coverage changes according to the change in the number of pixels even in the range where the coverage exceeds 100%. Yes. For this reason, the coverage can be measured from a captured image obtained by photographing the surface of the spring to a range where the coverage exceeds 100%.

実施例に係るカバレージ測定装置の全体の構成図。The whole block diagram of the coverage measuring apparatus which concerns on an Example. 実施例に係るカバレージ測定装置の制御系の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control system of the coverage measuring apparatus which concerns on an Example. 撮影装置の光学系の構成の概略図。Schematic of the structure of the optical system of an imaging device. カバレージを算出する手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure which calculates a coverage. ばねの表面に形成された投射痕を撮影した画像内における、投射痕と輝度の関係を模式的に示す図。The figure which shows typically the relationship between a projection trace and a brightness | luminance in the image which image | photographed the projection trace formed on the surface of a spring. ショットピーニング処理されたばねの表面を撮影したときの設定輝度以上となる画素数（ピクセル数）と、投射時間と、目視によるカバレージ（％）の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the number of pixels (pixel number) more than setting brightness | luminance when image | photographing the surface of the spring by which the shot peening process was carried out, projection time, and visual coverage (%).

最初に、以下に説明する実施例の特徴を列記する。なお、ここに列記する特徴は、何れも独立して有効なものである。 First, the features of the embodiments described below are listed. Note that the features listed here are all independently effective.

（特徴１）本明細書で開示されるカバレージ測定方法では、反射像に含まれる設定輝度以上となる画素数をＰとし、カバレージをＣとし、係数をｋ１としたときに、カバレージが１００％を以下の範囲では、基準データがＣ＝１−ｅｘｐ（−ｋ１×Ｐ）で与えられてもよい。本願発明者等が鋭意検討したところ、画素数ＰとカバレージＣとの関係は、上記の指数関数を用いることで良好に近似できることが判明した。したがって、基準データを上記の式で与えることで、カバレージを良好に算出することができる。なお、係数ｋ１は実験によって設定することができる。 (Feature 1) In the coverage measurement method disclosed in this specification, when the number of pixels equal to or higher than the set luminance included in the reflected image is P, the coverage is C, and the coefficient is k1, the coverage is 100%. In the following range, the reference data may be given by C = 1−exp (−k1 × P). As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that the relationship between the number of pixels P and the coverage C can be satisfactorily approximated by using the above exponential function. Therefore, the coverage can be satisfactorily calculated by giving the reference data by the above formula. The coefficient k1 can be set by experiment.

（特徴２）本明細書で開示されるカバレージ測定方法では、反射像に含まれる設定輝度以上となる画素数をＰとし、カバレージをＣとし、係数をｋ２，ｋ３としたときに、カバレージが１００％を超える範囲では、基準データがＣ＝ｋ２×ｌｎ（１−ｋ３×Ｐ）で与えられてもよい。本願発明者等が鋭意検討したところ、画素数ＰとカバレージＣとの関係は、上記の対数関数を用いることで良好に近似できることが判明した。したがって、基準データを上記の式で与えることで、カバレージを良好に算出することができる。なお、係数ｋ２、ｋ３は実験によって設定することができる。 (Characteristic 2) In the coverage measurement method disclosed in this specification, when the number of pixels equal to or higher than the set luminance included in the reflected image is P, the coverage is C, and the coefficients are k2 and k3, the coverage is 100. In a range exceeding%, the reference data may be given by C = k2 × ln (1−k3 × P). As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that the relationship between the number of pixels P and the coverage C can be satisfactorily approximated by using the above logarithmic function. Therefore, the coverage can be satisfactorily calculated by giving the reference data by the above formula. The coefficients k2 and k3 can be set by experiment.

本実施例に係るカバレージ測定装置１０について説明する。カバレージ測定装置１０は、ばねの表面のカバレージを測定する。すなわち、カバレージ測定装置１０は、アルメンストリップのような板材の表面（すなわち、平坦な平面）のカバレージを測定するのではなく、ショットピーニング処理されたばねの表面のカバレージを実際に測定する。ばねの表面には、スケールや成形時の傷等が形成されており、その表面粗さがアルメンストリップの表面粗さよりも大きい。カバレージ測定装置１０は、アルメンストリップよりも表面粗さが大きい機械部品（ばね）のカバレージを測定する。 The coverage measuring apparatus 10 according to the present embodiment will be described. The coverage measuring apparatus 10 measures the coverage of the spring surface. That is, the coverage measuring apparatus 10 actually measures the coverage of the surface of the spring subjected to the shot peening process, instead of measuring the coverage of the surface of the plate material such as an almen strip (that is, a flat plane). On the surface of the spring, scales, scratches during molding and the like are formed, and the surface roughness is larger than the surface roughness of the almen strip. The coverage measuring device 10 measures the coverage of a mechanical component (spring) having a surface roughness larger than that of an almen strip.

カバレージ測定装置１０は、オペレータによって測定対象となる加工面の近傍まで携帯されて使用される。図１，２に示すように、カバレージ測定装置１０は、本体１２と撮影装置１４を備えている。本体１２と撮影装置１４はコード１３により接続されている。 The coverage measuring apparatus 10 is carried and used by an operator up to the vicinity of a machining surface to be measured. As shown in FIGS. 1 and 2, the coverage measuring device 10 includes a main body 12 and a photographing device 14. The main body 12 and the photographing device 14 are connected by a cord 13.

本体１２は、電源スイッチ２３や測定開始スイッチ２２等のスイッチ類と、表示器２０と、カバレージ測定装置１０の各部を制御するコンピュータ２４を備えている。電源スイッチ２３は、カバレージ測定装置１０を起動するためのスイッチである。電源スイッチ２３が操作されると、本体１２内に収容されているバッテリ（図示しない）から本体１２の各部や撮影装置１４へ電源供給が開始される。測定開始スイッチ２２は、カバレージの測定を開始するためのスイッチである。なお、測定開始スイッチ２２を設ける代わりに表示器２０をタッチパネルとし、表示器２０内の画面の所定箇所をタッチすることで、カバレージの測定を開始するようにしてもよい。 The main body 12 includes switches such as a power switch 23 and a measurement start switch 22, a display 20, and a computer 24 that controls each part of the coverage measurement device 10. The power switch 23 is a switch for starting the coverage measuring apparatus 10. When the power switch 23 is operated, power supply is started from a battery (not shown) accommodated in the main body 12 to each part of the main body 12 and the photographing device 14. The measurement start switch 22 is a switch for starting the measurement of coverage. Instead of providing the measurement start switch 22, the display device 20 may be a touch panel, and the measurement of the coverage may be started by touching a predetermined location on the screen in the display device 20.

表示器２０は、撮影装置１４で撮影された画像や測定されたカバレージ等を表示する。カバレージ測定装置１０によってカバレージが複数回計測されたときは、計測されたカバレージの推移や平均値等も表示器２０に表示される。 The display 20 displays an image photographed by the photographing device 14, a measured coverage, and the like. When the coverage is measured a plurality of times by the coverage measuring apparatus 10, the transition and average value of the measured coverage are also displayed on the display 20.

コンピュータ２４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えている。コンピュータ２４は、撮影装置１４と表示器２０と各種スイッチ２２，２３とメモリ２５に接続されている（図２参照）。コンピュータ２４は、撮影装置１４を制御して加工面を撮影する処理、撮影した画像に基づいてカバレージを算出する処理、算出したカバレージを表示器２０に表示する処理等を行う。コンピュータ２４の処理については、後で詳述する。 The computer 24 includes a CPU, a ROM, and a RAM. The computer 24 is connected to the photographing device 14, the display 20, the various switches 22 and 23, and the memory 25 (see FIG. 2). The computer 24 performs processing for controlling the photographing device 14 to photograph the processed surface, processing for calculating the coverage based on the photographed image, processing for displaying the calculated coverage on the display 20, and the like. The processing of the computer 24 will be described in detail later.

メモリ２５は、基準データを記憶する。基準データは、コンピュータ２４がカバレージを算出する際に用いられる。具体的には、基準データは、撮影装置１４で撮影される画像に含まれる画素のうち設定値（設定輝度）以上となる画素数とカバレージとの関係を規定するデータである。すなわち、処理対象であるばねの表面に投射材が衝突すると、ばねの表面に投射痕が形成される。ばねの表面に投射痕が形成されると、投射痕によって、ばねの表面からの反射光の向きが変化する。その結果、撮影装置１４で撮影される画像内においては、投射痕が形成された位置の画素の輝度が変化する。このため、ショットピーニング処理が進んで投射痕が増加してゆくと、画像内において輝度が変化した画素数も変化していくことになる。本実施例では、輝度が予め設定した設定値（設定輝度）以上となる画素数とカバレージとの関係を規定する基準データを用いることで、設定輝度以上となった画素の数によってカバレージを算出する。なお、設定値（設定輝度）は、予め実験等に基づいて設定することができる。 The memory 25 stores reference data. The reference data is used when the computer 24 calculates the coverage. Specifically, the reference data is data that defines the relationship between the number of pixels that are equal to or higher than a set value (set luminance) among the pixels included in the image captured by the image capturing device 14 and the coverage. That is, when the projection material collides with the surface of the spring to be processed, a projection mark is formed on the surface of the spring. When a projection mark is formed on the surface of the spring, the direction of reflected light from the surface of the spring changes due to the projection mark. As a result, in the image photographed by the photographing device 14, the luminance of the pixel at the position where the projection mark is formed changes. For this reason, as the shot peening process progresses and the projection marks increase, the number of pixels whose luminance has changed in the image also changes. In this embodiment, by using reference data that defines the relationship between the number of pixels whose luminance is equal to or higher than a preset setting value (setting luminance) and the coverage, the coverage is calculated based on the number of pixels whose luminance is equal to or higher than the predetermined luminance. . The set value (set brightness) can be set in advance based on experiments or the like.

ここで、測定対象となるばねの表面は、アルメンストリップのような平坦な平面ではなく、スケールや傷によって表面粗さが大きくなっている。このため、ばねの表面を撮影した画像内においては、投射痕が形成されていない位置の画素の輝度は低く、投射痕が形成された位置の画素の輝度が高くなる。図５を参照して具体的に説明する。図５は、ばねの表面を撮影した画像３４と、その画像３４のＡ−Ａ線に沿った画素群の輝度の変化を模式的に示している。図５に示すように、画像３４の中央には投射痕３６が形成されている。図から明らかなように、投射痕３６が形成された位置では輝度が高くなり、投射痕３６が形成されていない領域３８では輝度が低くなっている。すなわち、投射痕３６が形成されていない領域３８では、光が乱反射されるため輝度が低くなる。一方、投射痕３６が形成された部分では、スケール及び／又は傷が除去され、光が乱反射される程度が低下して輝度が高くなる。このため、輝度が予め定めた設定値（設定輝度）を超えた画素をカウントすることで、投射痕が形成された部分の面積を推定することができる。 Here, the surface of the spring to be measured is not a flat flat surface such as an almen strip, but has a large surface roughness due to scale and scratches. For this reason, in the image which image | photographed the surface of the spring, the brightness | luminance of the pixel of the position where the projection trace is not formed is low, and the brightness | luminance of the pixel of the position where the projection trace was formed becomes high. This will be specifically described with reference to FIG. FIG. 5 schematically shows an image 34 obtained by photographing the surface of the spring and a change in luminance of the pixel group along the line AA of the image 34. As shown in FIG. 5, a projection mark 36 is formed at the center of the image 34. As is clear from the figure, the luminance is high at the position where the projection mark 36 is formed, and the luminance is low in the region 38 where the projection mark 36 is not formed. That is, in the region 38 where the projection mark 36 is not formed, the light is diffusely reflected, so that the luminance is lowered. On the other hand, in the portion where the projection mark 36 is formed, the scale and / or scratches are removed, the degree of irregular reflection of light is reduced, and the luminance is increased. For this reason, the area of the portion where the projection mark is formed can be estimated by counting the pixels whose luminance exceeds a predetermined set value (set luminance).

また、ばねの表面を実際に撮影した画像では、既に投射痕が形成されている状態で別の投射痕が形成されるときに、既に形成されていた投射痕の形状が変化し、その部分の輝度が低下する現象が生じることがある。このため、図６に示すように、実際のばねの表面を撮影した撮影画像では、カバレージが１００％を超える範囲（すなわち、撮影面の全体に投射痕が形成された状態となった後）においても、設定輝度以上となる画素の数が変化する。したがって、メモリ２５に記憶される基準データは、カバレージが１００％を超える範囲にも設定される。例えば、図６に示す例では、投射時間が約２０秒となるとカバレージが１００％となり、投射時間が約４０秒となるとカバレージが２００％となり、投射時間が約６０秒となるとカバレージが３００％となる。撮影画像内の画素数（すなわち、設定輝度以上となる画素数）は、カバレージが１００％を超えた後も変化し、カバレージが３００％を超えた後も変化している。このため、基準データをカバレージが１００％を超える範囲にも設定することで、カバレージが１００％を超える範囲においても、撮影した画像からカバレージを客観的に算出している。 In addition, in an image obtained by actually photographing the surface of the spring, when another projection mark is formed in a state where the projection mark has already been formed, the shape of the projection mark that has already been formed changes, There may be a phenomenon that the luminance decreases. For this reason, as shown in FIG. 6, in the photographed image obtained by photographing the actual spring surface, the coverage exceeds 100% (that is, after a projection mark is formed on the entire photographing surface). In this case, the number of pixels exceeding the set luminance changes. Therefore, the reference data stored in the memory 25 is also set in a range where the coverage exceeds 100%. For example, in the example shown in FIG. 6, the coverage is 100% when the projection time is about 20 seconds, the coverage is 200% when the projection time is about 40 seconds, and the coverage is 300% when the projection time is about 60 seconds. Become. The number of pixels in the captured image (that is, the number of pixels that are equal to or higher than the set luminance) changes even after the coverage exceeds 100% and also changes after the coverage exceeds 300%. For this reason, by setting the reference data also in a range where the coverage exceeds 100%, the coverage is objectively calculated from the captured image even in a range where the coverage exceeds 100%.

基準データについて具体的に説明する。本実施例では、指数関数と対数関数を用いて画素数ＰとカバレージＣとの関係を規定している。具体的には、カバレージが１００％以下の範囲では、Ｃ＝１−ｅｘｐ（−ｋ１×Ｐ）で規定する（すなわち、基準データは、Ｃ＝１−ｅｘｐ（−ｋ１×Ｐ）となる）。また、カバレージが１００％を超える範囲では、Ｃ＝ｋ２×ｌｎ（１−ｋ３×Ｐ）で規定する（すなわち、基準データは、Ｃ＝ｋ２×ｌｎ（１−ｋ３×Ｐ）となる）。なお、パラメータｋ１、ｋ２、ｋ３は定数であり、予め実験によって求められる。例えば、次の方法で求めることができる。まず、ばねの表面に実際にショットピーニング処理を行い、次いで、目視によるカバレージの測定と、撮影した画像内の設定輝度以上となる画素数のカウントを行う。目視によるカバレージの測定と画素数のカウントは、ショットピーニング処理量を変化させ、異なるショットピーニング処理量において行う。これによって、図６に示す結果が得られる。図６に示す結果が得られると、その実験結果を上記の指数関数と対数関数にフィッティングし、係数ｋ１，ｋ２，ｋ３を求める。なお、フィッティング可能な関数は、上記の関数以外にも種々の関数（例えば、多項式を用いた関数、べき乗関数等）があり、これらの関数についても検討し、上記の指数関数と対数関数が実験結果に近似できることが確認できた。そこで、本実施例では、上記の指数関数と対数関数を用いて基準データを設定している。 The reference data will be specifically described. In this embodiment, the relationship between the number of pixels P and the coverage C is defined using an exponential function and a logarithmic function. Specifically, in a range where the coverage is 100% or less, C = 1−exp (−k1 × P) is defined (that is, the reference data is C = 1−exp (−k1 × P)). In a range where the coverage exceeds 100%, C = k2 × ln (1−k3 × P) is defined (that is, the reference data is C = k2 × ln (1−k3 × P)). The parameters k1, k2, and k3 are constants and are obtained in advance by experiments. For example, it can be determined by the following method. First, the shot peening process is actually performed on the surface of the spring, and then the coverage is visually measured and the number of pixels exceeding the set luminance in the photographed image is counted. The measurement of visual coverage and the counting of the number of pixels are performed at different shot peening processing amounts by changing the shot peening processing amount. As a result, the result shown in FIG. 6 is obtained. When the result shown in FIG. 6 is obtained, the experimental result is fitted to the exponential function and the logarithmic function to obtain coefficients k1, k2, and k3. In addition to the above functions, there are various functions that can be fitted (for example, functions using polynomials, power functions, etc.). These functions are also examined, and the above exponential function and logarithmic function are experimentally tested. It was confirmed that the result can be approximated. Therefore, in this embodiment, the reference data is set using the above exponential function and logarithmic function.

上述したように、基準データとしては、カバレージが１００％以下の範囲では指数関数（Ｃ＝１−ｅｘｐ（−ｋ１×Ｐ））を用い、カバレージが１００％を超える範囲では対数関数（Ｃ＝ｋ２×ｌｎ（１−ｋ３×Ｐ））を用いる。上述したようにカバレージには２種類が存在し、それぞれでカバレージの算出方法が異なる。すなわち、投射痕面積／加工面面積でカバレージを算出する場合（カバレージの上限値が１００％の場合）は、指数関数を基準データとして用いる。一方、ショットピーニング処理時間／基準時間でカバレージを算出する場合（カバレージが１００％を超える場合）では、対数関数を基準データとして用いる。基準データの切替えは、オペレータによって手動で行われる。 As described above, as the reference data, an exponential function (C = 1−exp (−k1 × P)) is used in a range where the coverage is 100% or less, and a logarithmic function (C = k2) in a range where the coverage exceeds 100%. * Ln (1-k3 * P)) is used. As described above, there are two types of coverage, and the method for calculating the coverage is different for each. That is, when the coverage is calculated by the projection mark area / worked surface area (when the upper limit value of the coverage is 100%), an exponential function is used as the reference data. On the other hand, when the coverage is calculated by the shot peening processing time / reference time (when the coverage exceeds 100%), a logarithmic function is used as reference data. Switching of the reference data is manually performed by an operator.

なお、測定対象となるばねの種類（例えば、品番等）が変わると、パラメータｋ１，ｋ２，ｋ３を調整した方がよい場合がある。このような場合に対応するために、本実施例のカバレージ測定装置１０では、パラメータｋ１，ｋ２，ｋ３の調整が可能となっている。これによって、ばねの種類に応じて適切にカバレージを測定することができる。なお、調整したパラメータｋ１，ｋ２，ｋ３へのアクセスは、パスワードで保護することが好ましい。パスワードで保護することで、オペレータが誤ってパラメータを変更してしまうことが防止できる。 If the type of spring to be measured (for example, the product number) changes, it may be better to adjust the parameters k1, k2, and k3. In order to cope with such a case, in the coverage measuring apparatus 10 of the present embodiment, the parameters k1, k2, and k3 can be adjusted. Accordingly, the coverage can be appropriately measured according to the type of the spring. The access to the adjusted parameters k1, k2, and k3 is preferably protected with a password. By protecting with a password, it is possible to prevent an operator from changing the parameter by mistake.

撮影装置１４は、光源として機能するＬＥＤ１６と、画像を撮影するカメラ１８と、ＬＥＤ１６からの光を加工面に投射すると共に加工面からの反射像をカメラ１８に導く光学系２８を備えている。カメラ１８は、コンピュータ２４によってオン／オフ制御される。また、カメラ１８で撮影された画像データは、コンピュータ２４に入力されるようになっている。 The imaging device 14 includes an LED 16 that functions as a light source, a camera 18 that captures an image, and an optical system 28 that projects light from the LED 16 onto the processing surface and guides a reflected image from the processing surface to the camera 18. The camera 18 is on / off controlled by a computer 24. In addition, image data photographed by the camera 18 is input to the computer 24.

図３に示すように、光学系２８は第１光軸２８ａと、第１光軸２８ａと直交する第２光軸２８ｂを有している。第１光軸２８ａ上にはカメラ１８が配置され、光軸２８ｂ上にはＬＥＤ１６が配置されている。光学系２８は、ハーフミラー２６を備えており、ハーフミラー２６は第１光軸２８ａと第２光軸２８ｂが交差する位置に配置されている。このため、ＬＥＤ１６から照射された光は、ハーフミラー２６で反射されて加工面３０に照射されるようになっている。ハーフミラー２６で反射されて加工面３０に照射されるＬＥＤ１６からの光の光軸は、カメラ１８の光軸（すなわち、光軸２８ａ）と同軸となっている。すなわち、光学系２８は同軸落射照明系となっている。また、光学系２８は、図示しない物体側テレセントリックレンズを備えている。このため、加工面３０に照射される光の主光線は光軸２８ａと平行となる。すなわち、光学系２８は物体側テレセントリック光学系とされている。 As shown in FIG. 3, the optical system 28 has a first optical axis 28a and a second optical axis 28b orthogonal to the first optical axis 28a. The camera 18 is disposed on the first optical axis 28a, and the LED 16 is disposed on the optical axis 28b. The optical system 28 includes a half mirror 26, and the half mirror 26 is disposed at a position where the first optical axis 28a and the second optical axis 28b intersect. For this reason, the light irradiated from LED16 is reflected by the half mirror 26, and is irradiated to the processing surface 30. FIG. The optical axis of the light from the LED 16 that is reflected by the half mirror 26 and applied to the processing surface 30 is coaxial with the optical axis of the camera 18 (that is, the optical axis 28a). That is, the optical system 28 is a coaxial epi-illumination system. The optical system 28 includes an object side telecentric lens (not shown). For this reason, the chief ray of the light irradiated to the processing surface 30 is parallel to the optical axis 28a. That is, the optical system 28 is an object side telecentric optical system.

なお、図１，３に示すように、ＬＥＤ１６とカメラ１８と光学系２８はケーシング２９内に収容されている。ケーシング２９は、直径がφ１２ｍｍの細い管状に形成されている。カバレージ測定時（画像撮影時）には、ケーシング２９の先端が加工面（測定対象となるばねの表面）に突き当てられる（図３に示す状態）。これによって、ＬＥＤ１６からの光が垂直に加工面３０に照射されるようになっている。また、ケーシング２９の先端を加工面３０に突き当てて画像を撮像することで、カメラ１８で撮像される範囲が所定の領域に制限される。このため、カメラ１８で撮像される撮像面積が略一定となる。ここで、ケーシング２９が細い管状であるため、カメラ１８で撮像される面積も狭くなる。その結果、カメラ１８で鮮明な画像を撮像することができ、その後の解析を適切に行うことができる。 1 and 3, the LED 16, the camera 18, and the optical system 28 are accommodated in a casing 29. The casing 29 is formed in a thin tubular shape having a diameter of φ12 mm. At the time of coverage measurement (when taking an image), the tip of the casing 29 is abutted against the processing surface (the surface of the spring to be measured) (state shown in FIG. 3). Thereby, the light from LED16 is irradiated to the processing surface 30 perpendicularly. Moreover, the range imaged with the camera 18 is restrict | limited to a predetermined area | region by abutting the front-end | tip of the casing 29 on the process surface 30, and imaging an image. For this reason, the imaging area imaged with the camera 18 becomes substantially constant. Here, since the casing 29 is a thin tube, the area imaged by the camera 18 is also reduced. As a result, a clear image can be taken by the camera 18, and the subsequent analysis can be performed appropriately.

上述したカバレージ測定装置１０によりカバレージを測定する手順を図４を用いて説明する。カバレージを測定する際は、まず、オペレータは撮影装置１４の先端を加工面３０（ショットピーニング処理された面）に突き当てる。次いで、測定開始スイッチ２２をオンする（Ｓ１０）。測定開始スイッチ２２がオンされると、コンピュータ２４はＬＥＤ１６及びカメラ１８を作動させる（Ｓ１２）。これによって、ＬＥＤ１６から照射される光が加工面３０に照射され、加工面３０からの反射像がカメラ１８で撮像される。カメラ１８で撮像された撮像データはコンピュータ２４に入力される。なお、撮影装置１４の先端が加工面３０に突き当てられ、また、光学系２８が同軸落射照明系で物体側テレセントリック光学系であるため、加工面３０に対して垂直に光が照射される。 A procedure for measuring coverage by the above-described coverage measuring apparatus 10 will be described with reference to FIG. When measuring the coverage, first, the operator abuts the tip of the imaging device 14 against the processing surface 30 (surface subjected to shot peening). Next, the measurement start switch 22 is turned on (S10). When the measurement start switch 22 is turned on, the computer 24 activates the LED 16 and the camera 18 (S12). As a result, the light irradiated from the LED 16 is irradiated onto the processing surface 30, and a reflected image from the processing surface 30 is captured by the camera 18. Image data captured by the camera 18 is input to the computer 24. In addition, since the front end of the imaging device 14 is abutted against the processing surface 30 and the optical system 28 is a coaxial epi-illumination system and is an object side telecentric optical system, light is irradiated perpendicularly to the processing surface 30.

次いで、コンピュータ２４は、カメラ１８で撮像された画像データを二値化する（Ｓ１４）。具体的には、コンピュータ２４は、画像データを構成する各画素の輝度を設定値（設定輝度）と比較し、輝度が設定値以上の画素を「１」とし、輝度が設定値未満の画素を「０」とする。 Next, the computer 24 binarizes the image data captured by the camera 18 (S14). Specifically, the computer 24 compares the brightness of each pixel constituting the image data with a set value (set brightness), sets a pixel whose brightness is greater than or equal to the set value, and sets a pixel whose brightness is less than the set value. “0”.

次いで、コンピュータ２４は、輝度が設定値以上となった画素（「１」とした画素）の数をカウントする（Ｓ１６）と共に、メモリ２５より基準データを読み出し（Ｓ１８）、Ｓ１６のカウント数とＳ１８で読み出した基準データを用いてカバレージを算出する（Ｓ２０）。上述したように、基準データは、輝度が設定値以上となる画素数とカバレージとの関係を規定している。したがって、コンピュータ２４は、ステップＳ１６でカウントしたカウント数を基準データ（関数）に代入することで、カバレージを算出する。上述したように、投射痕面積／加工面面積でカバレージを算出する場合（カバレージの上限値が１００％の場合）は、指数関数（Ｃ＝１−ｅｘｐ（−ｋ１×Ｐ））が基準データとして用いられる。ショットピーニング処理時間／基準時間でカバレージを算出する場合（カバレージが１００％を超える場合）では、対数関数（Ｃ＝ｋ２×ｌｎ（１−ｋ３×Ｐ））が基準データとして用いられる。このため、コンピュータ２４は、まず、オペレータによっていずれの種類のカバレージが選択されているかを判断し、選択されたカバレージの種類に応じた基準データを用いてカバレージを算出する。 Next, the computer 24 counts the number of pixels (pixels set to “1”) whose luminance is equal to or higher than the set value (S16), reads the reference data from the memory 25 (S18), and counts S16 and S18. The coverage is calculated using the reference data read in (S20). As described above, the reference data defines the relationship between the number of pixels whose luminance is equal to or higher than the set value and the coverage. Therefore, the computer 24 calculates the coverage by substituting the count number counted in step S16 into the reference data (function). As described above, when the coverage is calculated by the projected mark area / worked surface area (when the upper limit value of the coverage is 100%), an exponential function (C = 1−exp (−k1 × P)) is used as the reference data. Used. When the coverage is calculated by the shot peening processing time / reference time (when the coverage exceeds 100%), a logarithmic function (C = k2 × ln (1−k3 × P)) is used as the reference data. For this reason, the computer 24 first determines which type of coverage is selected by the operator, and calculates the coverage using reference data corresponding to the selected type of coverage.

ステップＳ２０でカバレージが算出されると、コンピュータ２４は、表示器２０に算出したカバレージを表示する（Ｓ２２）。これによって、オペレータは加工面３０のカバレージを確認することができる。 When the coverage is calculated in step S20, the computer 24 displays the calculated coverage on the display device 20 (S22). As a result, the operator can check the coverage of the machining surface 30.

上述したように本実施例のカバレージ測定装置１０によると、カメラ１８で撮影された画像データに基づいてカバレージを算出する。このため、測定者の違いによってカバレージが変化することはなく、客観的にカバレージを測定することができる。 As described above, according to the coverage measuring apparatus 10 of the present embodiment, the coverage is calculated based on the image data photographed by the camera 18. For this reason, the coverage does not change depending on the measurer, and the coverage can be measured objectively.

また、本実施例では、アルメンストリップではなく実際のばねの表面（ショットピーニング処理された加工面）をカメラ１８で撮影するため、その撮影画像では、カバレージが１００％を超えた後も、輝度が設定値以上となる画素数が変化（増加）する。本実施例のカバレージ測定装置１０では、カバレージが１００％を超える範囲にも基準データを設定することで、撮影した画像に基づいてカバレージが１００％を超える範囲までカバレージを測定することができる。すなわち、ショットピーニング処理の時間を計測しなくても、カバレージが１００％を超える範囲まで測定することができる。 Further, in this embodiment, since the actual spring surface (processed surface subjected to the shot peening process) is photographed by the camera 18 instead of the almen strip, in the photographed image, the luminance remains even after the coverage exceeds 100%. The number of pixels exceeding the set value changes (increases). In the coverage measuring apparatus 10 according to the present embodiment, the reference data is set also in a range where the coverage exceeds 100%, so that the coverage can be measured up to a range where the coverage exceeds 100% based on the photographed image. That is, even if the shot peening processing time is not measured, the coverage can be measured up to a range exceeding 100%.

以上、本願の技術を具現化した具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 As mentioned above, although the specific example which actualized the technique of this application was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. Further, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

１０カバレージ測定装置
１２本体
１３コード
１４撮影装置
１８カメラ
２０表示器
２２測定開始スイッチ
２３電源スイッチ
２４コンピュータ
２６ハーフミラー
２８光学系
２８ａ光軸
２８ｂ光軸
２９ケーシング
３０加工面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Coverage measuring apparatus 12 Main body 13 Code 14 Image pick-up device 18 Camera 20 Display 22 Measurement start switch 23 Power switch 24 Computer 26 Half mirror 28 Optical system 28a Optical axis 28b Optical axis 29 Casing 30 Work surface

Claims

A method for measuring spring coverage,
A photographing process of projecting light from the light source onto the surface of the spring and photographing a reflected image from the surface of the spring;
A counting step of counting the number of pixels that are equal to or higher than the set luminance among the pixels included in the reflected image obtained in the photographing step;
A coverage specifying step for specifying the coverage from the reference data and the count obtained in the counting step;
The reference data is data that defines the relationship between the number of pixels that are equal to or higher than the set luminance among the pixels included in the reflected image and the coverage, and the coverage changes according to the change in the number of pixels even when the coverage exceeds 100%. ,
The coverage in the reference data is represented by the ratio of the projected mark area to the machined surface area in the range of 0 to 100%, while in the range exceeding 100%, the time when the shot peening process is performed and the coverage is a predetermined value. Coverage measurement method expressed by the ratio of the reference time until .

The reference data is C = 1−exp (−k1 × P) in a range where the coverage is 100% or less, where P is the number of pixels that are equal to or higher than the set luminance included in the reflected image, C is the coverage, and k1 is the coefficient. The coverage measurement method according to claim 1, which is given by:

When the number of pixels equal to or higher than the set luminance included in the reflected image is P, the coverage is C, and the coefficients are k2 and k3, the reference data is C = k2 × ln (1- 3. The coverage measurement method according to claim 1, wherein the coverage measurement method is given by k3 × P).

A device for measuring spring coverage,
A light source;
A photographing device;
An optical system that projects light from the light source onto the surface of the spring and guides a reflected image from the surface of the spring to the imaging device;
A memory that stores reference data that defines the relationship between the number of pixels that are equal to or higher than the set luminance among the pixels included in the reflected image and the coverage;
An arithmetic device that calculates the coverage from the reference data and the number of pixels that are equal to or higher than the set luminance specified from the reflected image captured by the imaging device;
In the reference data, even when the coverage exceeds 100%, the coverage changes according to the change in the number of pixels .
The coverage in the reference data is represented by the ratio of the projected mark area to the machined surface area in the range of 0 to 100%, while in the range exceeding 100%, the time when the shot peening process is performed and the coverage is a predetermined value. Coverage measurement device expressed by the ratio of the reference time to become .