JP6622679B2 - サークルスクラッチ検査装置 - Google Patents

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Description

本発明は、サークルスクラッチ検査装置に関する。
従来から、ワーク表面の傷を検査する種々の検査装置が提案されている。例えば、特許文献１には、ワーク表面の法線方向に沿ってカメラを配置するとともに、ワーク表面に斜めに光を放射することで、ワーク表面での正反射光がカメラに直接入射せず、傷で乱反射した光がカメラに直接入射するように構成された傷検査装置が開示されている。
特開２０００−５５８２４号公報
ところで、ワークにドリルで穴を加工する際には、ドリルと共に回転する切り屑によって、ワーク表面の穴の周囲にサークルスクラッチ（円弧状または円形状の傷）が形成されることがある。特許文献１に開示された傷検査装置は、傷の有無は検査できるが、その傷がサークルスクラッチであるか否かを判定することができない。
そこで、本発明は、ワーク表面の穴の周囲におけるサークルスクラッチの有無を検査することができるサークルスクラッチ検査装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明のサークルスクラッチ検査装置は、ワーク表面の穴の周囲を撮像するカメラと、前記ワーク表面での正反射光が前記カメラに直接入射しないように前記ワーク表面の前記穴の周囲に向けて光を照射する少なくとも１つの照明装置と、前記カメラにより得られた実画像に対して画像処理を行う画像処理装置と、を備え、前記画像処理装置は、前記実画像中の輝度値を２次微分して２次微分画像を生成する２次微分画像生成手段と、前記ワーク表面における検査対象領域上に設定された、前記穴の中心から放射状に広がる複数のルーラー線のそれぞれに対し、当該ルーラー線上での前記２次微分画像中の２次微分値の変化を示す２次微分曲線を生成する２次微分曲線生成手段と、各ルーラー線上で前記２次微分曲線が第１の閾値を横切る第１参照回数をカウントするとともに、前記複数のルーラー線の前記第１参照回数の合計である第１参照総回数を算出し、前記第１参照総回数を使用してサークルスクラッチの有無を判定するサークルスクラッチ判定手段と、を含む、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、各ルーラー線上で２次微分曲線が第１の閾値を横切る第１参照回数によって、ルーラー線上の傷の有無を検出することができる。さらに、放射状の複数のルーラー線の第１参照回数の合計である第１参照総回数を使用するので、検出された傷がサークルスクラッチであるか否かを判定することができる。従って、ワーク表面の穴の周囲におけるサークルスクラッチの有無を検査することができる。
前記少なくとも１つの照明装置は、前記ワーク表面の前記穴の周囲に向けて互いに異なる方向から光を照射する複数の照明装置を含んでもよい。この構成によれば、第２参照回数がサークルスクラッチの無い面状態を表すため、第１参照総回数を第２参照総回数で割った値を判定基準値と比較することによって、サークルスクラッチの無い面状態を基準にサークルスクラッチの有無を検査することができる。従って、照明装置からの光の強度が変化しても、サークルスクラッチを安定的に検査することができる。
本発明によれば、ワーク表面の穴の周囲におけるサークルスクラッチの有無を検査することができる。
本発明の一実施形態に係るサークルスクラッチ検査装置の概略構成図である。 ワーク表面の穴の周囲の平面図である。 ２次微分曲線を示す図である。 ワーク表面の形状、実画像の輝度値、輝度値の１次微分値および輝度値の２次微分値を示す図である。
図１に、本発明の一実施形態に係るサークルスクラッチ検査装置１を示す。このサークルスクラッチ検査装置１は、ワーク表面５の穴６の周囲を撮像するカメラ３と、少なくとも１つの照明装置２と、カメラ３により得られた実画像に対して画像処理を行う画像処理装置４を含む。
ワーク表面５を有するワークは、どのような形状を有していてもよいが、例えば板である。穴６は、ワークを貫通する貫通穴であってもよいし、有底の穴であってもよい。
カメラ３は、例えば、ワーク表面５の法線方向に沿って配置される。少なくとも１つの照明装置２は、ワーク表面５での正反射光がカメラ３に直接入射しないように、ワーク表面５の穴６の周囲に向けて光を照射する。例えば、照明装置２の光軸方向がワーク表面５となす角度は、２５〜６０度である。
本実施形態では、少なくとも１つの照明装置２が、ワーク表面５の穴６の周囲に向けて互いに異なる方向から光を照射する複数の照明装置２（図１では、そのうちの１つのみを図示）を含む。例えば、２つの照明装置２が用いられる場合、ワーク表面５の法線方向から見たときの照明装置２の光軸方向同士の間の角度は、７０〜１１０度である。ただし、少なくとも１つの照明装置２は、ワーク表面５の穴６の周囲に向かって全周から光を放射するリング型の照明装置であってもよい。
画像処理装置４は、例えば、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとＣＰＵからなり、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵにより実行される。具体的に、画像処理装置４は、２次微分画像生成手段４１、２次微分曲線生成手段４２およびサークルスクラッチ判定手段４３を含む。
２次微分画像生成手段４１は、カメラ３により得られた実画像中の輝度値を２次微分して２次微分画像を生成する。２次微分曲線生成手段４２は、図２に示すようにワーク表面５における検査対象領域上に設定された、穴６の中心から放射状に広がる複数の仮想線であるルーラー線７のそれぞれに対し、図３に示すような２次微分曲線Ｌを生成する。検査対象領域は、穴６と、穴６の外側に設けた同心の円とで囲まれた領域である（図２中のグレーで塗りつぶした部分）。２次微分曲線Ｌは、各ルーラー線７上での２次微分画像中の２次微分値の変化を示すものである。サークルスクラッチが有る場合、サークルスクラッチは少なくとも１つのルーラー線７と直交する。
ルーラー線７の数は、サークルスクラッチと交差する数をある程度確保するという観点から、３０本以上であることが望ましく、６０本以上であることがより望ましい。また、画像処理に要する時間を短くするという観点からは、ルーラー線７の数は、３６０本以下であることが望ましく、１８０本以下であることがより望ましい。
サークルスクラッチ判定手段４３は、各ルーラー線７上で２次微分曲線Ｌが第１の閾値Ｂ１を横切る第１参照回数ｎ１をカウントする。さらに、サークルスクラッチ判定手段４３は、複数のルーラー線７の第１参照回数ｎ１の合計である第１参照総回数Ｎ１を算出し、第１参照総回数Ｎ１を使用してサークルスクラッチの有無を判定する。
より詳しくは、サークルスクラッチ判定手段４３は、各ルーラー線７上で２次微分曲線Ｌが第１の閾値Ｂ１よりも小さな第２の閾値Ｂ２を横切る第２参照回数ｎ２をカウントする。さらに、サークルスクラッチ判定手段４３は、複数のルーラー線７の第２参照回数ｎ２の合計である第２参照総回数Ｎ２を算出する。
図４に示すように、ワーク表面５に傷がある場合には、その傷の深い箇所で、実画像の輝度値の２次微分値が大きくなる。つまり、輝度値の２次微分値を比較的に大きな閾値と比較することで、深い傷の有無を検出することができる。また、実画像の輝度値には、ワーク表面５の表面粗さやノイズなどの影響も現れる。従って、輝度値の２次微分値を比較的に小さな閾値と比較することで、傷の無い面状態を検出することができる。
このような観点から、サークルスクラッチ判定手段４３は、第１参照総回数Ｎ１を第２参照総回数Ｎ２で割った値（Ｎ１／Ｎ２）が判定基準値Ｖ以上の場合（Ｎ１／Ｎ２≧Ｖ）にサークルスクラッチが有ると判定し、第１参照総回数Ｎ１を第２参照総回数Ｎ２で割った値（Ｎ１／Ｎ２）が判定基準値Ｖ未満の場合（Ｎ１／Ｎ２＜Ｖ）にサークルスクラッチが無いと判定する。
なお、第１の閾値Ｂ１は、サークルスクラッチとして検査結果が合格か不合格かのボーダーラインとなる深さの傷による、２次微分画像上の輝度値である。また第２の輝度値Ｂ２は、ワーク表面５の表面粗さの指標となる、２次微分画像上の輝度値である。
サークルスクラッチとして検査結果が不合格となる深さの傷が１本のルーラー線７と交差した場合、２次微分曲線Ｌが第１の閾値Ｂ１を横切る第１参照回数ｎ１は２となる。しかし、この場合は、サークルスクラッチであるのか単なる傷であるのかの識別はできない。サークルスクラッチの場合は、そのサークルスクラッチの円弧角とルーラー線７の本数との関係にもよるが、仮に連続した３本以上のルーラー線７と交差する円弧状の傷をサークルスクラッチとみなすなら、第１参照総回数Ｎ１が６以上でサークルスクラッチ有りと判定することができる。
以上説明したように、本実施形態のサークルスクラッチ検査装置１では、各ルーラー線７上で２次微分曲線Ｌが第１の閾値Ｂ１を横切る第１参照回数ｎ１によって、ルーラー線７上の傷の有無を検出することができる。さらに、放射状の複数のルーラー線７の第１参照回数ｎ１の合計である第１参照総回数Ｎ１を使用するので、検出された傷がサークルスクラッチであるか否かを判定することができる。従って、ワーク表面５の穴６の周囲におけるサークルスクラッチの有無を検査することができる。
さらに、本実施形態では、第２参照回数ｎ２の合計である第２参照総回数Ｎ２が用いられている。第２参照回数ｎ２がサークルスクラッチの無い面状態を表すため、第１参照総回数Ｎ１を第２参照総回数Ｎ２で割った値を判定基準値Ｖと比較することによって、サークルスクラッチの無い面状態を基準にサークルスクラッチの有無を検査することができる。従って、照明装置２からの光の強度が変化しても、サークルスクラッチを安定的に検査することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
１ サークルスクラッチ検査装置
２ 照明装置
３ カメラ
４ 画像処理装置
４１ ２次微分画像生成手段
４２ ２次微分曲線生成手段
４３ サークルスクラッチ判定手段
５ ワーク表面
６ 穴
７ ルーラー線

Claims (3)

  1. ワーク表面の穴の周囲を撮像するカメラと、
    前記ワーク表面での正反射光が前記カメラに直接入射しないように前記ワーク表面の前記穴の周囲に向けて光を照射する少なくとも１つの照明装置と、
    前記カメラにより得られた実画像に対して画像処理を行う画像処理装置と、を備え、
    前記画像処理装置は、
    前記実画像中の輝度値を２次微分して２次微分画像を生成する２次微分画像生成手段と、
    前記ワーク表面における検査対象領域上に設定された、前記穴の中心から放射状に広がる複数のルーラー線のそれぞれに対し、当該ルーラー線上での前記２次微分画像中の２次微分値の変化を示す２次微分曲線を生成する２次微分曲線生成手段と、
    各ルーラー線上で前記２次微分曲線が第１の閾値を横切る第１参照回数をカウントするとともに、前記複数のルーラー線の前記第１参照回数の合計である第１参照総回数を算出し、前記第１参照総回数を使用してサークルスクラッチの有無を判定するサークルスクラッチ判定手段と、を含む、サークルスクラッチ検査装置。
  2. 前記サークルスクラッチ判定手段は、各ルーラー線上で前記２次微分曲線が前記第１の閾値よりも小さな第２の閾値を横切る第２参照回数をカウントするとともに、前記複数のルーラー線の前記第２参照回数の合計である第２参照総回数を算出し、前記第１参照総回数を前記第２参照総回数で割った値が判定基準値以上の場合にサークルスクラッチが有ると判定し、前記第１参照総回数を前記第２参照総回数で割った値が前記判定基準値未満の場合にサークルスクラッチが無いと判定する、請求項１に記載のサークルスクラッチ検査装置。
  3. 前記少なくとも１つの照明装置は、前記ワーク表面の前記穴の周囲に向けて互いに異なる方向から光を照射する複数の照明装置を含む、請求項１または２に記載のサークルスクラッチ検査装置。
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