JP7344156B2 - 穴広げ試験のき裂判定装置、き裂判定方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、穴広げ試験のき裂判定装置、き裂判定方法及びプログラムに関する。

金属材料の加工性を評価する方法として穴広げ試験がＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）規格で規定されている。穴広げ試験では、金属材料の試験片に形成された打ち抜き穴にパンチを押し込み、打ち抜き穴の板厚断面（内周面）にき裂が発生したことを目視で判定する。しかし、目視によるき裂判定では、個人差によるばらつきが避けられないため、き裂判定の自動化が試みられている。例えば、特許文献１には、試験片の打ち抜き穴を撮影した画像から打ち抜き穴の内周端の位置データを取得し、取得した位置データに基づいてき裂判定を行う装置が開示されている。

特開２０１１－２０９１８９号公報

特許文献１では、目視によるき裂判定よりもばらつきの少ないき裂判定を行う装置を開示しているが、穴広げ試験におけるき裂判定の精度を向上させる点でさらなる改善の余地がある。

本発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、穴広げ試験における打ち抜き穴のき裂判定の精度を向上させたき裂判定装置、き裂判定方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るき裂判定装置は、
穴広げ試験における試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したことを判定するき裂判定装置であって、
穴広げ試験機のパンチにより押し広げられる試験片の打ち抜き穴を前記パンチの押し込み方向に対向する向きに撮影することで生成された画像データを取得する取得部と、
前記取得部により取得された画像データに基づいて、試験片の打ち抜き穴の板厚断面に設定され、それぞれ径の異なる同心円である複数の輝度トレース円上の輝度を示す複数の輝度プロファイルを生成する輝度プロファイル生成部と、
前記輝度プロファイル生成部により生成された輝度プロファイルに基づいて、試験片の打ち抜き穴の板厚断面においてき裂が発生している可能性がある輝度プロファイル上の位置であるき裂候補点を検出し、検出されたき裂候補点における輝度の値と、当該き裂候補点と同一のき裂を構成する他の輝度プロファイル上の位置における輝度の値とを累積することで、当該き裂候補点において試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生している可能性を示す指標であるき裂スコアを算出するき裂スコア算出部と、
前記き裂スコア算出部で算出されたき裂スコアが第４の閾値以上である場合に、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したと判定するき裂判定部と、
を備える。

前記き裂スコア算出部は、前記輝度プロファイル生成部により生成された複数の輝度トレース円のうち最も外側にある最大の輝度トレース円における輝度プロファイルにおいて、輝度が第２の閾値以上であるピークの位置をき裂候補点として検出してもよい。

前記き裂スコア算出部は、最大の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルにおいてき裂候補点として検出されたピークと同一のき裂を示すピークを、最大の輝度トレース円と同心円である他の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルから検出し、き裂候補点として検出されたピークの輝度と前記他の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルから検出されたピークの輝度とを合計することで、検出されたき裂候補点のき裂スコアを算出してもよい。

前記き裂スコア算出部は、最大の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルから検出されたき裂候補点の角度と、前記他の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルのピークが存在する角度との差分を算出し、当該差分の絶対値が所定の値よりも小さい場合に、前記他の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルのピークをき裂候補点として検出されたピークと同一のき裂を示すピークとして検出してもよい。

前記き裂スコア算出部により算出されたき裂スコアの経時的な履歴を取得し、経時的なき裂スコアの履歴に対して最小化フィルタを適用することで前記経時的なき裂スコアの履歴から最小のき裂スコアを抽出し、前記最小のき裂スコアが第３の閾値以下である場合に、前記経時的なき裂スコアの履歴に対応するき裂候補点をノイズとして除去するノイズ要素除去部をさらに備え、
前記き裂判定部は、前記き裂スコア算出部で算出され、前記ノイズ要素除去部でノイズとして除去されなかったき裂候補点のき裂スコアが第４の閾値以上である場合に、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したと判定してもよい。

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係るき裂判定方法は、
穴広げ試験における試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したことを判定するき裂判定方法であって、
穴広げ試験機のパンチにより押し広げられる試験片の打ち抜き穴を前記パンチの押し込み方向に対向する向きに撮影することで生成された画像データを取得する取得ステップと、
前記取得ステップにより取得された画像データに基づいて、試験片の打ち抜き穴の板厚断面に設定され、それぞれ径の異なる同心円である複数の輝度トレース円上の輝度を示す複数の輝度プロファイルを生成する輝度プロファイル生成ステップと、
前記輝度プロファイル生成ステップにより生成された輝度プロファイルに基づいて、試験片の打ち抜き穴の板厚断面においてき裂が発生している可能性がある輝度プロファイル上の位置であるき裂候補点を検出し、検出されたき裂候補点における輝度の値と、当該き裂候補点と同一のき裂を構成する他の輝度プロファイル上の位置における輝度の値とを累積することで、当該き裂候補点において試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生している可能性を示す指標であるき裂スコアを算出するき裂スコア算出ステップと、
前記き裂スコア算出ステップで算出されたき裂スコアが第４の閾値以上である場合に、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したと判定するき裂判定ステップと、
を含む。

上記目的を達成するために、本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
穴広げ試験における試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したことを判定するき裂判定装置として機能させるためのプログラムであって、
穴広げ試験機のパンチにより押し広げられる試験片の打ち抜き穴を前記パンチの押し込み方向に対向する向きに撮影することで生成された画像データを取得する取得手段、
前記取得手段により取得された画像データに基づいて、試験片の打ち抜き穴の板厚断面に設定され、それぞれ径の異なる同心円である複数の輝度トレース円上の輝度を示す複数の輝度プロファイルを生成する輝度プロファイル生成手段、
前記輝度プロファイル生成手段により生成された輝度プロファイルに基づいて、試験片の打ち抜き穴の板厚断面においてき裂が発生している可能性がある輝度プロファイル上の位置であるき裂候補点を検出し、検出されたき裂候補点における輝度の値と、当該き裂候補点と同一のき裂を構成する他の輝度プロファイル上の位置における輝度の値とを累積することで、当該き裂候補点において試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生している可能性を示す指標であるき裂スコアを算出するき裂スコア算出手段、
前記き裂スコア算出手段で算出されたき裂スコアが第４の閾値以上である場合に、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したと判定するき裂判定手段、
として機能させる。

本発明によれば、穴広げ試験における打ち抜き穴のき裂判定の精度を向上させたき裂判定装置、き裂判定方法及びプログラムを提供できる。

本発明の実施の形態に係る穴広げ試験装置の構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る試験機の構成を示す断面図である。 （ａ）～（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る試験機を用いた穴広げ試験の流れを示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るき裂判定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 （ａ）は、画像データ記憶部のデータテーブルの一例を示し、（ｂ）は、輝度プロファイル記憶部のデータテーブルの一例を示し、（ｃ）は、き裂スコア記憶部のデータテーブルの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る撮影画像上で打ち抜き穴の内周端を検索する方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る内周端近似円の外側に設定された複数の輝度トレース円を示す図である。 本発明の実施の形態に係る輝度トレース円上の各輝度を角度に対応付けて表現した輝度プロファイルを示す図である。 平均輝度を上回る輝度を平均輝度に変換するＬＵＴ変換直線を示す図である。 （ａ）～（ｅ）は、輝度プロファイルにおけるき裂を顕在化させる一連の処理を説明するための図である。 図７の各輝度トレース円に対応する５つの輝度プロファイルを示す図である。 本発明の実施の形態に係る打ち抜き穴の画像データに基づいて算出された各き裂スコアを示すグラフである。 図１２のグラフを時間軸に沿って重ね合わせたグラフである。 本発明の実施の形態に係るき裂判定処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る内周端近似円生成処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るき裂顕在化処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るき裂スコア算出処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明に係るき裂判定装置、き裂判定方法及びプログラムの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。また、実施の形態では、試験片搬送機から試験機に向けて試験片を水平に押し込む方向をＹ軸方向、Ｙ軸方向と同一水平面上にあってＹ軸方向に直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して直交する方向（上下方向）をＺ軸方向とする。

図１は、実施の形態に係る穴広げ試験装置１の構成を示す正面図である。穴広げ試験装置１は、試験片搬送機１００と、試験機２００と、き裂判定装置３００と、を備える。各部は、通信回線等を介して互いに通信可能に接続されている。

試験片搬送機１００は、試験機２００に試験片を供給し、試験機２００から試験片を回収する装置である。試験片搬送機１００は、試験機２００に供給される多数の試験片を格納する供給ストッカ１１０と、試験機２００からの制御信号に基づいて供給ストッカ１１０からの試験片を試験機２００に供給し、試験終了後に試験片を試験機２００から回収する搬送ロボット１２０と、搬送ロボット１２０により回収された試験片を格納する回収ストッカ１３０と、を備える。

試験機２００は、試験片搬送機１００から供給された試験片を受け取り、受け取った試験片に対して穴広げ試験を実行し、穴広げ試験が終了した試験片を試験片搬送機１００に返却する装置である。

試験機２００は、試験片に形成された打抜き穴にパンチを打ち抜き穴の板厚断面に発生するき裂が少なくとも一箇所で板厚断面における厚さ方向に貫通するまで押し込む。その後、貫通した時点での打ち抜き穴の内径を図示しない計測器により測定し、初期の打ち抜き穴の径に対する貫通した時点での打ち抜き穴の径の比（穴広げ率）を算出する。穴広げ率は、金属材料の加工性を評価する指標である。

図２は、実施の形態に係る試験機２００の構成を示す断面図である。試験機２００は、試験片に対して垂直な方向に延び、試験片の打ち抜き穴に押し込まれるパンチ２１０と、パンチ２１０が押し込まれる試験片を保持するダイス２２０と、試験片の打ち抜き穴をパンチ２１０の押し込み方向と反対側から撮影するカメラ２３０と、を備える。

パンチ２１０は、円錐状に形成された押し広げ用の工具である。パンチ２１０は、試験片の打ち抜き穴の板厚断面に板厚断面における厚さ方向のき裂が発生する程度に打ち抜き穴を広げられる大きさを有する。パンチ２１０は、図示しない押し出し機構、例えば、油圧負荷機構に支持され、押し出し機構によりダイス２２０に向けて押し出される。

ダイス２２０は、一対のしわ押さえ２２１、２２２を備え、試験片をＺ軸方向の両側から挟み込んだ状態で保持する。しわ押さえ２２１、２２２は、試験片を挟み込んだ状態でダイス２２０に向けて押し出されたパンチ２１０が挿通され、試験片の打ち抜き穴の周囲における変形を許容する程度の大きさを有し、しわ押さえ２２１、２２２の中心部に設けられた中心孔である貫通孔２２１ａ、２２２ａを備える。

カメラ２３０は、パンチ２１０が押し込まれた試験片の打ち抜き穴を撮影する。カメラ２３０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等を備えるカメラモジュールを備える。カメラ２３０は、試験片の打ち抜き穴をパンチ２１０の押し込み方向に対向する方向に向かって撮影し、パンチ２１０の中心点が画像中心となるように配置されている。カメラ２３０は、少なくとも試験機２００のパンチ２１０が上昇している間に所定の周期、例えば、２００ｍｓｅｃ周期で打ち抜き穴を撮影し、得られた画像データをリアルタイムでき裂判定装置３００に送信する。

次に、図２及び図３を参照して、実施の形態に係る試験機２００が実行する穴広げ試験の流れを説明する。まず、図３（ａ）に示すように、試験機２００は、一対のしわ押さえ２２１、２２２が互いに離れており、パンチ２１０の先端がしわ押さえ２２２から少しはみ出した状態（初期状態）で試験片搬送機１００からＹ軸方向に搬送された試験片を受け入れる。その後、図３（ｂ）に示すように、カメラ２３０の撮影画像に基づいてパンチ２１０の先端を確認し、パンチ２１０を少しだけ上昇させ、試験片の打ち抜き穴の中心点とパンチ２１０の先端の中心点との位置合わせ（センタリング）を行う。

次に、図３（ｃ）に示すように、しわ押さえ２２１を静止させた状態でパンチ２１０としわ押さえ２２２とを一緒に上昇させ、一対のしわ押さえ２２１、２２２で試験片を挟み込んで保持する。一対のしわ押さえ２２１、２２２で試験片を挟み込んだ状態でパンチ２１０だけを上昇させると、図２に示すように、打ち抜き穴の内周面が徐々にめくれ、打ち抜き穴の板厚断面が横向きから上向きとなるように次第に変形する。打ち抜き穴の板厚断面がめくれ上がったときの内周側の端部（輪郭）が「内周端」であり、打ち抜き穴の板厚断面がめくれ上がったときの外周側の端部（輪郭）が「外周端」である。

き裂判定装置３００は、パンチ２１０の上昇を検知すると、試験片の打ち抜き穴におけるき裂判定処理を開始する。その後、き裂判定装置３００により打ち抜き穴の板厚断面において板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が一箇所でも発生したことが検出されると、その情報を受け付けた試験機２００は、パンチ２１０の上昇を停止させる。そして、試験機２００は、パンチ２１０をわずかに降下させて試験片の弾性応力を緩和してから、図示しない計測器で打ち抜き穴の内径を計測し、計測された打ち抜き穴の内径に基づいて穴広げ率を算出する。その後、試験機２００は、パンチ２１０及びしわ押さえ２２２を降下させ、試験片搬送機１００に試験片を回収させる。
以上が、試験機２００が実行する穴広げ試験の流れである。

図１に戻り、き裂判定装置３００は、試験機２００から打ち抜き穴の画像データを受信し、画像データに基づいて打ち抜き穴に板厚断面に板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したことを判定し、ユーザに報知する。き裂判定装置３００は、例えば、操作制御盤３００Ａと、試験機制御盤３００Ｂと、自動信号処理盤３００Ｃと、から構成される。

図４は、実施の形態に係るき裂判定装置３００のハードウェア構成を示すブロック図である。き裂判定装置３００は、操作部３１０と、出力部３２０と、通信部３３０と、記憶部３４０と、制御部３５０と、を備える。各部は、図示しない内部バス等を介して互いに通信可能に接続されている。

操作部３１０は、ユーザの指示を受け付け、受け付けた操作に対応する操作信号を制御部３５０に供給する。操作部３１０は、例えば、キーボードと、マウスと、バーコードリーダと、を備える。操作部３１０は、例えば、ユーザによる文字の入力等を受け付けたり、試験片等に貼られた各種のコードを読み取ったりする。

出力部３２０は、打ち抜き穴の板厚断面におけるき裂の位置（角度）及びき裂スコア、き裂が打ち抜き穴の板厚断面における厚さ方向に貫通した旨の情報等を出力し、ユーザや試験機２００、外部機器等に通知する。出力部３２０は、例えば、図１に示すように、ユーザが視認可能なディスプレイ３２１と、各種書類を印刷するプリンタ３２２と、を備える。き裂スコアは、打ち抜き穴の撮影画像の輝度情報に基づいて検出されたき裂候補点が実際にき裂である可能性を示す指標であり、その詳細については後述する。

図４に戻り、通信部３３０は、例えば、インターネットのような通信ネットワークに接続することが可能なインターフェースである。

記憶部３４０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブに例示される。記憶部３４０は、制御部３５０に実行されるプログラムや各種のデータを記憶する。また、記憶部３４０は、制御部３５０が処理を実行するためのワークメモリとして機能する。さらに、記憶部３４０は、画像データ記憶部３４１と、輝度プロファイル記憶部３４２と、き裂スコア記憶部３４３と、を備える。

図５（ａ）は、画像データ記憶部３４１のデータテーブルの一例を示す。画像データ記憶部３４１は、試験片の打ち抜き穴を撮影した画像データを、試験片の試料番号、画像の撮影日時等に対応付けて記憶する。

図５（ｂ）は、輝度プロファイル記憶部３４２のデータテーブルの一例を示す。輝度プロファイル記憶部３４２は、輝度プロファイルの波形データを、試験片の試料番号、画像の撮影日時、輝度トレース円の識別番号に対応付けて記憶する。

輝度プロファイルは、試験片の撮影画像において打ち抜き穴の内周端の外側に設定された輝度トレース円上を所定の周方向ピッチでトレースしながら輝度を検出し、検出された輝度を輝度トレース円の中心点周りの角度に対応付けて表現したデータである。輝度トレース円は、打ち抜き穴の内周端を近似した円（内周端近似円）と同一の中心点を有し、当該内周端近似円から所定の長さだけ径を大きくした円である。輝度プロファイル及び輝度トレース円の詳細については後述する。

図５（ｃ）は、き裂スコア記憶部３４３のデータテーブルの一例を示す。き裂スコア記憶部３４３は、き裂スコアを、試験片の試料番号、画像の撮影日時、き裂候補点の角度に対応付けて記憶する。き裂スコア記憶部３４３は、経時的に撮影された試験片の打ち抜き穴の画像のそれぞれに基づいて順次算出されたき裂スコアの履歴を記憶する。き裂候補点は、試験片の打ち抜き穴の板厚断面においてき裂が発生している可能性がある輝度プロファイル上の位置である。輝度プロファイル上の位置は、輝度プロファイルの半径と角度とにより特定される。また、き裂スコアは、各き裂候補点において試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生している可能性を示す指標である。試験片の試料番号は、各試験片を識別するために割り振られた固有の番号である。

図４に戻り、制御部３５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備え、き裂判定装置３００の各部の制御を行う。制御部３５０は、記憶部３４０に記憶されているプログラムを実行することにより、図１４のき裂判定処理、図１５の内周端近似円生成処理、図１６のき裂顕在化処理及び図１７のき裂スコア算出処理をそれぞれ実行する。

制御部３５０は、機能的には、画像データ取得部３５１と、内周端近似円生成部３５２と、輝度プロファイル生成部３５３と、ＬＵＴ（Lookup Table）変換部３５４と、き裂顕在化部３５５と、き裂スコア算出部３５６と、ノイズ要素除去部３５７と、き裂判定部３５８と、を備える。

画像データ取得部３５１は、試験機２００のカメラ２３０で周期的に撮影され、図４（ａ）に示す画像データ記憶部３４１に記憶された打ち抜き穴の画像データを取得する。

内周端近似円生成部３５２は、打ち抜き穴の撮影画像において、パンチ２１０の先端の中心点である仮想中心点から径方向に所定間隔で輝度を測定し、径方向の微分最大点を検索する。そして、内周端近似円生成部３５２は、微分最大点の検索を所定の周方向ピッチで仮想中心点に対して全周にわたり実行し、検索された複数の輝度の微分最大点に基づいて内周端近似円の中心座標及び半径を算出する。内周端近似円は、例えば、輝度の微分最大点の位置データに円の最小二乗法等を適用して生成された近似円である。輝度の微分最大点は、仮想中心点から径方向に延びる直線上で輝度が最も変化する点である。

また、内周端近似円生成部３５２は、内周端近似円と各輝度の微分最大点との間の径方向の平均距離が第１の閾値以下であるかどうかを判定することで、内周端近似円を再び生成するかどうかを決定する。第１の閾値は、例えば、試験片における打ち抜き穴の径の初期値、板厚、材質等を考慮して設定する。平均距離が第１の閾値以下か第１の閾値に等しい場合は、内周端近似円の誤差が大きいと判断し、例えば、輝度の微分最大点の検索数を増やすなどして内周端近似円を生成する。

図６を参照して、撮影画像上で打ち抜き穴の内周端を検索する具体的な方法を説明する。図６は、パンチ２１０が押し込まれた打ち抜き穴をカメラ２３０で撮影した様子を示す平面図であり、記号×は、仮想中心点である。打ち抜き穴の撮影画像では、パンチ２１０は比較的暗い明度となるのに対し、打ち抜き穴の板厚断面は比較的明るい明度となる。このため、打ち抜き穴の板厚断面において仮想中心点から放射状に検索された輝度の微分最大点は、打ち抜き穴の内周端の一部であると理解できる。それで、最も右側の位置を０°とし、所定の周方向ピッチ、例えば、１°ピッチで仮想中心点から放射状に輝度の微分最大点を検索すると、各スポットＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３、Ｓ_４、…Ｓ_ｎ、…で輝度の微分最大点を得ることができる。

打ち抜き穴の内周端を正確に検出するには、周方向のピッチを小さくして輝度の微分最大点を検索すればよいが、コンピュータの処理時間等を考慮すると、例えば、打ち抜き穴の全周３６０°を１°ピッチで刻んで輝度の微分最大点を検出すればよい。この場合、合計３６０個の輝度の微分最大点を検出できる。

次に、打ち抜き穴の撮影画像において各輝度の微分最大点が検出された画素の位置に基づいて、各輝度の微分最大点の位置データ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）を生成する。具体的には、打ち抜き穴の撮影画像の各画素と打ち抜き穴の実寸法に相当するＸＹ座標とを予め対応付けて記憶部３４０のデータテーブルに記憶させておく。そして、当該データテーブルを参照して、各輝度の微分最大点が得られた画素がＸＹ座標のどの位置に対応するかを読み取ることで、各輝度の微分最大点の位置データ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）を生成する。

次に、各輝度の微分最大点の位置データ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）に基づいて、内周端近似円の中心座標及び半径を算出する。内周端近似円の中心座標及び半径は、公知の手法、例えば、円の最小二乗法を用いて算出すればよい。

図４に戻り、輝度プロファイル生成部３５３は、内周端近似円生成部３５２で生成された内周端近似円を基準にして試験片の撮影画像上に複数の輝度トレース円を設定し、それぞれの輝度トレース円上を所定の周方向ピッチでトレースしながら輝度を検出することで、各輝度トレース円の輝度プロファイルを生成する。また、輝度プロファイル生成部３５３は、生成された輝度プロファイルを輝度プロファイル記憶部３４２に記憶させる。

図７は、内周端近似円の外側に設定された複数の輝度トレース円Ｃ１～Ｃ５を示す図である。各輝度トレース円Ｃ１～Ｃ５は、打ち抜き穴の板厚断面上に設定され、所定の間隔で大きくなる半径を有する。輝度トレース円の数は任意であるが、コンピュータの処理時間等を考慮すれば、例えば、２つ～７つの範囲内であることが好ましい。各輝度トレース円Ｃ１～Ｃ５の半径の間隔は、輝度トレース円の数、試験片の板厚等に応じて設定される。

試験片の撮影画像上に輝度トレース円を設定する具体的な方法を説明する。まず、最小の輝度トレース円を打ち抜き穴の内周端から内側に外れないように設定する。打ち抜き穴の内周端は、真円である内周端近似円とは異なり多少のゆがみを有しているため、内周端近似円に沿って輝度トレース円を設定すると、打ち抜き穴の板厚断面から外れた部分の輝度を検出する可能性がある。このため、最小の輝度トレース円は、内周端近似円からある程度の余裕を持たせて、例えば、内周端近似円から数個の画素分だけ径を広げて設定される。

より詳細に説明すると、最小の輝度トレース円は、例えば、打ち抜き穴の内周端のゆがみを考慮して＋２画素程度、円周端近似円の中心座標及び内径の計算誤差を考慮して＋２画素程度、その他の誤差を考慮して＋１画素程度の余裕を持たせ、内周端近似円から合計５画素分だけ間隔を広げて設定するとよい。５画素分の長さは、例えば、撮影分解能が０．０５ｍｍであるならば、約０．２５ｍｍに相当する。内周端近似円と最小の輝度トレース円との間の間隔は、上記の具体例に限られず、対象となる試験片に応じて適宜設定される。

隣接する輝度トレース円同士の間隔も、内周端近似円と最小径の輝度トレース円との間隔に合わせて、例えば、５画素分の長さとする。なお、隣接する輝度トレース円同士の間の間隔についても、上記の具体例に限られず、対象となる試験片に応じて適宜設定される。

試験片にある程度の厚みを有する場合には、試験片に打ち抜き穴の状態や試験片の材料特性に依存する反射ムラが発生することがある。そこで、反射ムラの状態に応じて、輝度トレース円同士の間隔を広く取り、打ち抜き穴の板厚断面全体でき裂を評価するか、輝度トレース円同士の間隔を狭く取り、内円端近傍の輝度トレース円でき裂を評価するかを決定する。いずれを採用するかは、対象となる試験片に対して事前に穴広げ試験を実施して決定すればよい。

図８は、輝度トレース円上の各輝度を角度に対応付けて表現した輝度プロファイルを示す図である。図８の記号×は、内周端近似円の中心点である。輝度トレース円の最も右側の位置を０°とし、所定の周方向ピッチ、例えば、１°ピッチで右回りに配置されたスポットにおける輝度を検出する。撮影画像から検出された輝度を縦軸とし、各輝度に対応する角度を横軸として輝度プロファイルを描くと、図８の上部に示す波形データを得ることができる。

打ち抜き穴の撮影画像の輝度は、撮影画像の画素毎に検出される。したがって、輝度トレース円上の輝度を検出するには、打ち抜き穴の撮影画像の同一画素の輝度を重複して使用しないように工夫する必要がある。このため、打ち抜き穴の撮影画像上に輝度トレース円を重ねた場合に、輝度トレース円をどの画素を使用して表現するかを予め対応付けておく。

この対応付けは、多数の径の異なる輝度トレース円に対して行っておき、各輝度トレース円に対応する多数の画素の位置を記憶部３４０のデータテーブルに記憶させればよい。そして、内周端近似円に対応する輝度トレース円が設定されると、当該データテーブルを参照して、設定された輝度トレース円に対応する画素の輝度を順次読み取ればよい。

なお、撮影画像における輝度の読み取りは上記の方法に限られず、例えば、各輝度トレース円を構成する各点において、点の周囲の画素の輝度を読み取り、画素の面積比で案分して算出された輝度を用いてもよい。

図４に戻り、ＬＵＴ変換部３５４は、輝度プロファイル生成部３５３で生成された複数の輝度プロファイルに基づいて平均輝度を算出し、複数の輝度プロファイルの各々について、平均輝度以上の輝度の値を平均輝度に変換する。ＬＵＴ変換部３５４では、入力される輝度と出力される輝度との関係を記憶したルックアップテーブルを参照して、輝度プロファイルの輝度の値を変換する。以下、この変換を「ＬＵＴ変換」と称する。

図９は、平均輝度を上回る輝度を平均輝度に変換するＬＵＴ変換を折れ線で表現した図である。この折れ線（ＬＵＴ変換直線）は、平均輝度以上の輝度が入力されると、平均輝度を出力するように入出力関係を規定した２つの直線からなる。ルックアップテーブルには、輝度プロファイル生成部３５３で生成された全ての輝度プロファイルに基づいて作成されたＬＵＴ変換直線を示すデータが記憶されている。

輝度プロファイルに対してＬＵＴ変換を行うのは、打ち抜き穴の板厚断面のうち内周端と外周端との間にある中間部付近で、内周端でないにも関わらず明度が明るい部分が存在するためである。この明度が明るい部分を含む明暗の境目を内周面と誤判定しないように輝度プロファイルに対してＬＵＴ変換を行う。

図４に戻り、き裂顕在化部３５５は、ＬＵＴ変換部３５４で変換された輝度プロファイルに対してき裂部位を顕在化させるき裂顕在化処理を実行する。以下、図１０を参照して、き裂顕在化処理の具体例を説明する。

まず、図１０（ａ）に示すＬＵＴ変換部３５４で変換された輝度プロファイルに対してフーリエ変換、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を実行することで、輝度プロファイルを図１０（ｂ）に示す周波数軸データに変換する。

次に、図１０（ｃ）に示すように、ＦＦＴが実行された周波数軸データにデジタルフィルタを適用し、高域帯及び低域帯のデータをカットする。低域帯は、第１の周波数閾値よりも周波数が小さな周波数を含む帯域であり、高域帯は、第２の周波数閾値よりも周波数が大きな周波数を含む帯域である。第１の周波数閾値及び第２の周波数閾値は、いずれも試験片を構成する金属材料毎に個別に設定されている。

第１の周波数閾値は、例えば、数Ｈｚ程度の低い周波数であり、周波数軸データから大きな波をカットするように設定すればよく、穴広げ試験の条件毎に調整される必要はない。他方、第２の周波数閾値は、試験片において髪の毛程度の微細なき裂も検出でき、かつ不要なノイズをカットできるように調整される。第２の周波数閾値は、対象となる試験片に対して事前に本実施の形態に係る穴広げ試験を実施することで設定される。第１の周波数閾値及び第２の周波数閾値を調整することで、試験片の打ち抜き穴におけるき裂の検出度合いを調整できる。

次に、図１０（ｃ）の周波数軸データに対して逆フーリエ変換、例えば、逆ＦＦＴを実行することで、図１０（ｄ）に示す輝度プロファイルを得る。そして、図１０（ｄ）に示す輝度プロファイルに対して絶対値演算を実行することで、図１０（ｅ）に示す輝度プロファイルを得る。一連の処理が実行された輝度プロファイルは、一連の処理が実行される前の輝度プロファイルと比較して、き裂部位での波形が反転し、全体的に波形のノイズが低減され、結果としてき裂部位が顕在化されている。

図４に戻り、き裂スコア算出部３５６は、き裂顕在化部３５５によりき裂部位が顕在化された各輝度プロファイルに基づいて、各き裂候補点において試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生している可能性を示す指標であるき裂スコアを算出する。具体的には、まず、同心円である複数の輝度のうち最も外側にある輝度トレース円（最大の輝度トレース円）に対応する輝度プロファイル（３６０°全方向の波形データ）を角度０°から順にトレースし、輝度（波高値）が第２の閾値以上であるピークをき裂候補点として検出する。次に、最大の輝度トレース円でき裂候補点として検出されたピークの輝度の値（波高値）と、検出されたき裂候補点と同一のき裂を構成すると判断された最大の輝度トレース円以外の他の輝度プロファイルにおけるピークの輝度の値（波高値）とを累積することにより、各き裂候補点におけるき裂スコアを算出する。例えば、検出されたき裂候補点において、最大の輝度トレース円でき裂候補点として検出されたピークの輝度の値（波高値）と、検出されたき裂候補点と同一のき裂を構成すると判断された最大の輝度トレース円以外の他の輝度プロファイルにおけるピークの輝度の値（波高値）とを合計すればよい。第２の閾値は、例えば、過去の穴広げ試験の結果等に基づいて設定される。

以下、図１１を参照して、各輝度プロファイルからき裂スコアを算出する方法の具体例を説明する。図１１は、図７の各輝度トレース円Ｃ１～Ｃ５に対応する５つの輝度プロファイルＰ１～Ｐ５を示す図である。各輝度プロファイルＰ１～Ｐ５は、図１０に示す処理によりき裂部位が顕在化されている。

まず、輝度プロファイルＰ１において輝度が図１１の点線で示す第２の閾値以上となる極座標上の位置であるき裂候補点を検索する。輝度が第２の閾値以上である２つのピークのうち角度がａ１のピークを第１のき裂候補点（候補１位）とし、角度がｂ１のピークを第２のき裂候補点（候補２位）とする。各ピークの波高値は、それぞれＬ１１、Ｌ１２である。なお、輝度プロファイルのピークの角度は、角度０°から周方向に輝度を読み取った場合に、輝度が第２の閾値以上となってから第２の閾値未満になるまでの連続した範囲において、最初に検出された最も輝度の高い部分で示される。

次に、輝度プロファイルＰ２において輝度プロファイルＰ１のき裂候補点のピークと同一のき裂を示すピークを検索する。輝度プロファイルＰ２を角度０°の位置から周方向に順にトレースし、輝度プロファイルＰ２の輝度が所定の閾値以上となる場合にピークが存在すると判断する。図１１では、角度ａ２、ｂ２で輝度のピークを検出するものとし、各ピークの波高値はＬ２１、Ｌ２２である。

輝度プロファイルＰ２のピークは、それぞれ以下の式（１）、（２）で表される条件を満たす場合にき裂候補点のピークと同一のき裂を示すピークであると判断される。
｜ａ１－ａ２｜＜α …（１）
｜ｂ１－ｂ２｜＜α …（２）
例えば、α＝１０°の場合に、輝度プロファイルＰ１の第１候補のピークの角度ａ１が１００°であり、輝度プロファイルＰ２の第１候補のピークの角度ａ２が１０５°であれば、両者は同一のき裂を示すと判断できる。

次に、輝度プロファイルＰ３において輝度プロファイルＰ１のき裂候補点のピークと同一のき裂を示すピークを検索する。輝度プロファイルＰ３を角度０°の位置から周方向に順にトレースし、輝度プロファイルＰ３の輝度が所定の閾値以上となる場合にピークが存在すると判断する。図１１では、角度ａ３で輝度のピークを検出するものとし、ピークの波高値はＬ３１である。輝度プロファイルＰ３の輝度のピークは、以下の式（３）で表される条件を満たす場合に候補１位のき裂候補点のピークと同一のき裂を示すと判断される。
｜ａ１－ａ３｜＜α …（３）

以下同様にして、各輝度プロファイルＰ４、Ｐ５を角度０°の位置から周方向に順にトレースし、輝度プロファイルＰ４、Ｐ５の輝度が所定の閾値以上となる場合にピークが存在すると判断する。図１１では、それぞれ角度ａ４、ａ５で輝度のピークを検出するものとし、各ピークの波高値はＬ４１、Ｌ５１である。

なお、各輝度プロファイルＰ２～Ｐ５で検出された各ピークが輝度プロファイルＰ１の各き裂候補点のピークと同一のき裂を構成するかどうかは、他の方法で判断してもよい。例えば、輝度プロファイルＰ１のピークと輝度プロファイルＰ２のピークとの間の角度の差が所定の範囲内であるとき、輝度プロファイルＰ２のピークと輝度プロファイルＰ３のピークとの角度の差も所定の範囲内であれば、輝度プロファイルＰ２のピークと輝度プロファイルＰ３のピークとは同一のき裂を示すと判断してもよい。

また、輝度プロファイルＰ１のピークと輝度プロファイルＰ２のピークとの間の角度差がｒ_１であるとき、輝度プロファイルＰ２のピークと輝度プロファイルＰ３のピークとの角度の差ｒ_２がｒ_１＋ｒ’以下であれば、輝度プロファイルＰ２のピークと輝度プロファイルＰ３のピークとは同一のき裂を示すと判断してもよい。

次に、輝度プロファイルＰ１のき裂候補点のピークの輝度の値と、当該き裂候補点のピークと同一のき裂を示す各輝度プロファイルＰ２～Ｐ５のピークの輝度の値とを累積することで、各き裂候補点のき裂スコアを算出する。例えば、輝度プロファイルＰ１のき裂候補点のピークの輝度の値と、当該き裂候補点のピークと同一のき裂を示す各輝度プロファイルＰ２～Ｐ５のピークの輝度の値とを合計すればよい。具体的には、候補１位のき裂スコアは、Ｌ１１＋Ｌ２１＋Ｌ３１＋Ｌ４１＋Ｌ５１であり、候補２位のき裂スコアは、Ｌ１２＋Ｌ２２である。
以上が、各輝度プロファイルからき裂スコアを算出する方法の具体例である。

図４に戻り、ノイズ要素除去部３５７は、き裂スコア算出部３５６で算出されたき裂候補点におけるき裂スコアの履歴に対して最小化フィルタを適用することで、ノイズ要素を含むき裂候補点を除去する。き裂スコアの履歴は、経時的に撮影された試験片の打ち抜き穴の画像に基づいて算出されたき裂スコアを、当該画像の撮影順に並べた履歴であり、図５（ｃ）に示すき裂スコア記憶部３４３に記憶されている。最小化フィルタは、き裂候補点におけるき裂スコアの履歴を受け付け、受け付けたき裂スコアの履歴の中から最小値を出力する。最小化フィルタから出力された最小値が第３の閾値を下回るき裂候補点についてはノイズ要素を含むものとして除外すればよい。第３の閾値は、過去の穴広げ試験の結果を踏まえて試験片の金属材料毎に設定される。

図１２及び図１３を参照して、ノイズ要素を含むき裂候補点を除去する方法を説明する。図１２は、打ち抜き穴の画像データに基づいて算出された各き裂スコアを示すグラフである。

図１２では、２つのき裂スコアが各記号で表現されているが、これらのき裂スコアは、例えば、試験片の表面に付着した油による縞模様、ダイスの材質、打ち抜き穴の形状や凹凸等により発生したノイズ要素が要因である可能性もある。そこで、き裂スコアからノイズ要素を排除するには、き裂スコアの経時的な変化を把握する必要がある。

図１３は、図１２のグラフを時間軸に沿って少しずつずらして重ね合わせたグラフである。図１３の点線は、経時的に変化するき裂スコアを示す記号を繋いだものである。候補２位の点線では、き裂スコアが急激に変化しているため、徐々に広がるき裂の伝播によりき裂スコアが増加した訳ではなく、瞬間的に出現したノイズ要素を含んでいると判断できる。他方、候補１位の点線では、き裂スコアが経時的に安定しているため、ノイズ要素を含んでいないと判断できる。したがって、ノイズ要素を含むき裂候補点を除外するには、経時的に算出された複数のき裂スコアの履歴に最小化フィルタを適用し、最小化フィルタの出力が第３の閾値を下回るき裂候補点を除外すればよい。

図４に戻り、き裂判定部３５８は、ノイズ要素除去部３５７でノイズ要素を含むものとして除去されなかったき裂候補点において、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生しているかどうかを判定する。具体的には、ノイズ要素除去部３５７でノイズ要素を含むものとして除去されなかったき裂候補点において、き裂スコア算出部３５６で算出されたき裂スコアが第４の閾値以上である場合に、当該き裂スコアに対応するき裂候補点において打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生していると判定する。第４の閾値は、例えば、過去の穴広げ試験の結果等に基づいて設定される。

き裂判定部３５８は、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したと判定した場合に、試験機２００の押し出し機構を停止させる制御信号を出力する。また、き裂判定部３５８は、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したき裂候補点の位置、き裂スコア、画像の撮影日時を出力部３２０に出力させると共に記憶部３４０に記憶させる。
以上が、き裂判定装置３００のハードウェア構成である。

次に、図１４～図１７のフローチャートを参照して、実施の形態に係るき裂判定装置３００が実行するき裂判定処理の一連の流れを説明する。き裂判定処理は、試験機２００における試験片のセンタリングが終了し、しわ押さえ２２１、２２２により試験片が保持された後に、パンチ２１０が押し込み方向への移動を開始した時点で開始される。

まず、画像データ取得部３５１は、試験機２００から送信され、図５（ａ）に示す画像データ記憶部３４１に記憶された試験片の画像データを取得する（ステップＳ１）。

次に、内周端近似円生成部３５２は、打ち抜き穴の内周端近似円を生成する内周端近似円生成処理を実行する（ステップＳ２）。以下、図１５のフローチャートを参照して、ステップＳ２の内周端近似円生成処理の流れを説明する。

まず、内周端近似円生成部３５２は、パンチ２１０の中心点である仮想中心点から放射状に輝度の微分最大点を検索する（ステップＳ２１）。輝度の微分最大点は、例えば、図６に示すように仮想中心点の周りに１°ピッチで放射状に検索される。

次に、内周端近似円生成部３５２は、仮想中心点の周りの全周で輝度の微分最大点を検索したかどうかを判定する（ステップＳ２２）。仮想中心点の周りの全周で輝度の微分最大点を検索したと判定された場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、ステップＳ２３に処理を進める。他方、仮想中心点の周りの全周で輝度の微分最大点を検索していないと判定された場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）、ステップＳ２１に処理を戻す。ステップＳ２１の処理では、輝度の微分最大点の検索数等の条件を変更して輝度の微分最大点を検索する。例えば、輝度の微分最大点を周方向に０．５°ピッチで検索すればよい。

ステップＳ２２の処理でＹｅｓの場合、内周端近似円生成部３５２は、輝度の微分最大点が検索された撮影画像の画素に基づいて、各輝度の微分最大点に対応する位置データ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）を生成する（ステップＳ２３）。

次に、内周端近似円生成部３５２は、ステップＳ２３で生成された位置データ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）に基づいて、内周端近似円の中心座標及び半径を算出し（ステップＳ２４）、処理をリターンする。例えば、ステップＳ２３で生成された３６０点の輝度の微分最大点の位置データ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）に対して円の最小二乗法を適用することで、内周端近似円の中心座標及び半径を算出する。
以上が、内周端近似円生成処理の流れである。

図１４に戻り、内周端近似円生成部３５２は、ステップＳ２で算出された内周端近似円の中心座標及び半径に基づいて、内周端近似円と各輝度の微分最大点との間の径方向の平均距離を算出する（ステップＳ３）。例えば、内周端近似円と３６０点の輝度の微分最大点との間の径方向の距離をそれぞれ算出し、算出された全ての距離の平均値を算出する。

次に、内周端近似円生成部３５２は、ステップＳ３で算出された平均距離が第１の閾値以下であるかどうかを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ３で算出された平均距離が第１の閾値以下であると判定された場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、処理をステップＳ５に進める。他方、ステップＳ３で算出された平均距離が第１の閾値以下でないと判定された場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、処理をステップＳ２に戻す。ステップＳ２では、例えば、周方向のピッチを狭くすることで、輝度の微分最大点を検索するスポット数を増加させ、内周端近似円を生成する。

ステップＳ４の処理でＹｅｓの場合、輝度プロファイル生成部３５３は、ステップＳ２で生成された内周端近似円より径が大きな複数の輝度トレース円を設定し、設定された輝度トレース円上をトレースしながら所定の周方向ピッチで各角度の輝度を検出することで、輝度トレース円における輝度プロファイルを生成し、輝度プロファイルを図５（ｂ）に示す輝度プロファイル記憶部３４２に記憶させる（ステップＳ５）。具体的には、図８に示すように、輝度トレース円に対応する画素の輝度を撮影画像から読み取り、各角度に対応付けられた輝度を示す輝度プロファイルを作成する。輝度トレース円は、打ち抜き穴の撮影画像において打ち抜き穴の板厚断面上に設定され、図７に示すように内周端近似円の外側に所定の間隔、例えば、数画素分の間隔を空けて複数個設定される。

次に、ＬＵＴ変換部３５４は、ステップＳ５で生成された輝度プロファイルに対してＬＵＴ変換を行い、輝度プロファイル記憶部３４２に記憶させる（ステップＳ６）。例えば、全ての輝度プロファイルに基づいて輝度ヒストグラムを作成し、作成された輝度ヒストグラムから平均輝度を算出する。そして、図９に示すＬＵＴ変換直線で表現されるルックアップテーブルを参照して、複数の輝度プロファイルの各々について、平均輝度以上の輝度の値を平均輝度に変換する。

次に、き裂顕在化部３５５は、ステップＳ６で変換された輝度プロファイルに対してき裂を顕在化させるき裂顕在化処理を実行する（ステップＳ７）。以下、図１６のフローチャートを参照して、き裂顕在化処理の流れを説明する。

まず、き裂顕在化部３５５は、ステップＳ６でＬＵＴ変換が行われた輝度プロファイルに対してＦＦＴを実行する（ステップＳ７１）。例えば、図１０（ａ）に示す輝度プロファイルに対してＦＦＴを実行することで、輝度プロファイルの波形を図１０（ｂ）に示す周波数軸データに変換する。

次に、き裂顕在化部３５５は、ステップＳ７１でＦＦＴが実行された周波数軸データの高域帯及び低域帯をカットする（ステップＳ７２）。例えば、高域帯及び低域帯をカットするデジタルフィルタに図１０（ｂ）に示す周波数軸データを通過させ、図１０（ｃ）に示す周波数軸データを生成する。

次に、き裂顕在化部３５５は、ステップＳ７２で高域帯及び低域帯がカットされた周波数軸のデータに対して逆ＦＦＴを実行する（ステップＳ７３）。例えば、図１０（ｃ）に示す周波数軸データに対して逆ＦＦＴを実行することで、図１０（ｄ）に示すように波形の全体的なノイズが低減された輝度プロファイルを得ることができる。

次に、き裂顕在化部３５５は、ステップＳ７３で逆ＦＦＴが実行された輝度プロファイルに対して絶対値演算を実行し（ステップＳ７４）、処理をリターンする。例えば、図１０（ｄ）に示す輝度プロファイルに対して絶対値演算を実行すると、図１０（ｅ）に示すようにき裂部位が反転し、き裂部位が顕在化された輝度プロファイルを得ることができる。なお、逆ＦＦＴが実行された輝度プロファイルに対して絶対値演算を実行するかどうかは、後述する処理を考慮して適宜選択できる。
以上が、き裂顕在化処理の流れである。

図１４に戻り、ステップＳ７のき裂顕在化処理が終了すると、輝度プロファイル生成部３５３は、全ての輝度トレース円について輝度プロファイルを顕在化したかどうかを判定する（ステップＳ８）。例えば、図７に示すように５つの輝度トレース円Ｃ１～Ｃ５が設定されている場合、５つの輝度プロファイルが全て顕在化されたかどうかを判定する。

全ての輝度トレース円について輝度プロファイルを顕在化したと判定された場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、ステップＳ９に処理を進める。他方、輝度プロファイルを顕在化していない輝度トレース円が存在すると判定された場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、処理をステップＳ７に戻す。

ステップＳ８の処理でＹｅｓの場合、き裂スコア算出部３５６は、ステップＳ７の処理でき裂部位が顕在化され、同心円である複数の輝度トレースのうち最も外側にある最大の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルからき裂候補点を検出し、検出された各き裂候補点におけるき裂スコアを算出するき裂スコア算出処理を実行する（ステップＳ９）。以下、図１７のフローチャートを参照して、き裂スコア算出処理の流れを説明する。

まず、き裂スコア算出部３５６は、ステップＳ７で変換された最大の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルにおいてき裂候補点を検索し、き裂候補点を検出したかどうかを判定する（ステップＳ９１）。き裂候補点は、最大の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルにおいて、ピークの波高値が第２の閾値以上となる位置であり、輝度トレース円の中心点周りの角度で表現される。き裂候補点を検出したと判定された場合（ステップＳ９１；Ｙｅｓ）、ステップＳ９２に処理を進める。他方、き裂候補点を検出していないと判定された場合（ステップＳ９１；Ｎｏ）、試験片の打ち抜き穴を板厚方向に貫通するき裂が発生していないと判断できるため、図１４のき裂判定処理のステップＳ１に処理を戻す。

ステップＳ９１の処理でＹｅｓの場合、き裂スコア算出部３５６は、ステップＳ９１で検索された各き裂候補点のき裂スコアを算出する（ステップＳ９２）。例えば、最大の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルから検出されたき裂候補点の角度と、他の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルのピークが存在する角度との差分を算出する。次に、当該差分の絶対値が所定の値よりも小さい場合に、他の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルのピークをき裂候補点として検出されたピークと同一のき裂を示すピークとして検出する。次に、最大の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルのき裂候補点の輝度の値（波高値）と、他の輝度プロファイルにおけるピークの輝度の値（波高値）とを合計することにより、き裂候補点のき裂スコアを算出する。

図１１の具体例では、候補１位のき裂スコアは、Ｌ１１＋Ｌ２１＋Ｌ３１＋Ｌ４１＋Ｌ５１であり、候補２位のき裂スコアは、Ｌ１２＋Ｌ２２である。き裂スコアは、例えば、各輝度プロファイルの波高値を合計して算出されるため、打ち抜き穴の板厚断面の外周端から内周端に向かってき裂が繋がっているほど、その値が大きくなる。

次に、き裂スコア算出部３５６は、ステップＳ９２で算出されたき裂スコアを、試料番号、画像の撮影日時及びき裂候補点に対応付けて図５（ｃ）のき裂スコア記憶部３４３に記憶させ（ステップＳ９３）、処理をリターンする。
以上が、き裂スコア算出処理の流れである。

図１４に戻り、ノイズ要素除去部３５７は、ステップＳ９のき裂スコア算出処理で順次算出され、図５（ｃ）のき裂スコア記憶部３４３に記憶されたき裂スコアの履歴に対して最小化フィルタを適用することで、ノイズ要素を含むき裂候補点を除去する（ステップＳ１０）。具体的には、打ち抜き穴の画像データ毎に算出されたき裂スコアの履歴を受け付けた最小化フィルタの出力が第３の閾値を下回るき裂候補点を、ノイズ要素を含むものとして除去すればよい。

次に、き裂判定部３５８は、ステップＳ１０の処理でノイズ要素を含むものとして除去されなかったき裂候補点において、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生しているかどうかを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、ステップＳ１０の処理でノイズ要素を含むものとして除去されなかったき裂候補点において、ステップＳ９で算出されたき裂スコアが第４の閾値以上である場合に、当該き裂スコアに対応するき裂候補点において打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生していると判定する。他方、ステップＳ１０の処理でノイズ要素を含むものとして除去されなかったき裂候補点において、ステップＳ９の処理で算出されたき裂スコアが第４の閾値未満である場合、又はステップＳ１０の処理で全てのき裂候補点が除去された場合に、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生していないと判定する。

打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したと判定される場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、ステップＳ１２に処理を進める。他方、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生していないと判定される場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、ステップＳ１に処理を戻す。

ステップＳ１１の処理でＹｅｓの場合、き裂判定部３５８は、試験機２００の押し出し機構を停止させる制御信号を出力する（ステップＳ１２）。また、き裂判定部３５８は、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したき裂候補点の位置、き裂スコア、画像の撮影日時等に関する情報を出力部３２０に出力させると共に記憶部３４０に記憶させ、処理を終了する。
以上が、き裂判定処理の流れである。

その後、試験機２００は、き裂判定装置３００から押し出し機構を停止させる制御信号を受け取ると、押し出し機構の動作を停止させ、図示しない計測器を用いて打ち抜き穴の内径を測定する。そして、試験機２００は、測定された内径に基づいて穴広げ率を算出し、算出された穴広げ率を試験片の試料番号に対応付けてメモリに記憶させればよい。

以上説明したように、実施の形態に係るき裂判定装置３００は、輝度プロファイルに基づいて、試験片の打ち抜き穴の板厚断面におけるき裂候補点を検出し、検出されたき裂候補点におけるき裂が発生している可能性を示す指標であるき裂スコアを算出するき裂スコア算出部３５６を備える。このため、き裂候補点毎にき裂スコアを算出することで、内周端から外周端までき裂が繋がっているかどうかを定量的に判断でき、結果として穴広げ試験における打ち抜き穴のき裂判定の精度を向上させることができる。

本発明は上記の実施形態に限られず、以下に述べる変形も可能である。

（変形例）
上記実施の形態では、内周端近似円と各輝度の微分最大点との間の径方向の平均距離を算出し、算出された平均距離が第１の閾値以下である場合に内周端近似円を生成する処理を実行していたが（ステップＳ３、Ｓ４）、本発明はこれに限られない。例えば、内周端近似円生成処理（ステップＳ２）を実行した後、ステップＳ３、Ｓ４を省略し、輝度プロファイルを生成する処理（ステップＳ５）を実行してもよい。

上記実施の形態では、き裂顕在化処理（ステップＳ７）が実行された後にき裂スコア算出処理（ステップＳ９）を実行していたが、本発明はこれに限られない。例えば、き裂判定処理におけるき裂判定の精度よりも処理時間を優先させる場合には、き裂顕在化処理を実行せずにき裂スコア算出処理を実行してもよい。

具体的には、ステップＳ５の処理で得られたき裂プロファイルのうち、最も外側にある最大の輝度トレース円の輝度プロファイルで検出された輝度のピークが所定の閾値以下である角度をき裂候補点として検出し、最大の輝度トレース円でき裂候補点として検出されたピークの輝度の値（波高値）と、検出されたき裂候補点と同一のき裂を構成すると判断された最大の輝度トレース円以外の各輝度プロファイルにおけるピークの輝度の値（波高値）とを合計することにより、き裂候補点のき裂スコアを算出するき裂スコア算出処理を実行すればよい。

最大の輝度トレース円以外の各輝度プロファイルでは、輝度の値（波高値）が所定の閾値以下の場合にピークが存在すると判断すればよい。また、最大の輝度トレース円以外の各輝度プロファイルにおけるピークの角度が、き裂候補点が存在する角度を基準にして所定の範囲内に存在する場合に、当該ピークがき裂候補点と同一のき裂を構成すると判断すればよい。

また、き裂スコア算出処理を実行せずに、き裂顕在化処理でき裂が顕在化された輝度プロファイルの波形を出力部３２０のディスプレイ３２１等に表示させてもよい。加えて、き裂スコア算出処理を実行せずに、き裂顕在化処理でき裂が顕在化された全ての輝度プロファイルで検出された輝度のピークがいずれも所定の閾値以上であり、かつ、それぞれの輝度のピークが所定の範囲内（例えば、１０°の範囲内）に存在する場合に、打ち抜き穴の板厚断面に板厚断面における厚さ方向に貫通したき裂が発生していると判定し、試験機２００の押し出し機構を停止させる制御信号を出力してもよい。

上記実施の形態では、き裂スコア算出処理（ステップＳ９）が実行された後にノイズ要素を除去する処理（ステップＳ１０）を実行していたが、本発明はこれに限られない。例えば、試験片を構成する金属材料の種類によっては、ノイズが発生する可能性が低いため、ステップＳ１０の処理を省略してもよい。

上記実施の形態では、き裂判定装置３００の記憶部３４０に各種データが記憶されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、各種データは、その全部又は一部が通信ネットワークを介して外部のサーバやコンピュータ等に記憶されていてもよい。

上記実施の形態では、き裂判定装置３００は、それぞれ記憶部３４０に記憶されたプログラムに基づいて動作していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、プログラムにより実現された機能的な構成をハードウェアにより実現してもよい。

上記実施の形態では、き裂判定装置３００は、例えば、専用のシステムであったが、本発明はこれに限られない。例えば、き裂判定装置３００は、汎用コンピュータで実現してもよく、クラウド上に設けられたコンピュータであってもよい。

上記実施の形態では、き裂判定装置３００が実行する処理は、上述の物理的な構成を備える装置が記憶部３４０に記憶されたプログラムを実行することによって実現されていたが、本発明は、プログラムとして実現されてもよく、そのプログラムが記録された記憶媒体として実現されてもよい。

また、上述の処理動作を実行させるためのプログラムを、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto-Optical Disk）等のコンピュータにより読み取り可能な非一時的な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の処理動作を実行する装置を構成してもよい。

上記実施の形態は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな実施の形態が可能である。各実施の形態や変形例で記載した構成要素は自由に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した発明と均等な発明も本発明に含まれる。

１ 穴広げ試験装置
１００ 試験片搬送機
１１０ 供給ストッカ
１２０ 搬送ロボット
１３０ 回収ストッカ
２００ 試験機
２１０ パンチ
２２０ ダイス
２２１，２２２ しわ押さえ
２２１ａ、２２２ａ 貫通孔
２３０ カメラ
３００ き裂判定装置
３００Ａ 操作制御盤
３００Ｂ 試験機制御盤
３００Ｃ 自動信号処理盤
３１０ 操作部
３２０ 出力部
３２１ ディスプレイ
３２２ プリンタ
３３０ 通信部
３４０ 記憶部
３４１ 画像データ記憶部
３４２ 輝度プロファイル記憶部
３４３ き裂スコア記憶部
３５０ 制御部
３５１ 画像データ取得部
３５２ 内周端近似円生成部
３５３ 輝度プロファイル生成部
３５４ ＬＵＴ変換部
３５５ き裂顕在化部
３５６ き裂スコア算出部
３５７ ノイズ要素除去部
３５８ き裂判定部

Claims (7)

1. 穴広げ試験における試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したことを判定するき裂判定装置であって、
   穴広げ試験機のパンチにより押し広げられる試験片の打ち抜き穴を前記パンチの押し込み方向に対向する向きに撮影することで生成された画像データを取得する取得部と、
   前記取得部により取得された画像データに基づいて、試験片の打ち抜き穴の板厚断面に設定され、それぞれ径の異なる同心円である複数の輝度トレース円上の輝度を示す複数の輝度プロファイルを生成する輝度プロファイル生成部と、
   前記輝度プロファイル生成部により生成された輝度プロファイルに基づいて、試験片の打ち抜き穴の板厚断面においてき裂が発生している可能性がある輝度プロファイル上の位置であるき裂候補点を検出し、検出されたき裂候補点における輝度の値と、当該き裂候補点と同一のき裂を構成する他の輝度プロファイル上の位置における輝度の値とを累積することで、当該き裂候補点において試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生している可能性を示す指標であるき裂スコアを算出するき裂スコア算出部と、
   前記き裂スコア算出部で算出されたき裂スコアが第４の閾値以上である場合に、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したと判定するき裂判定部と、
   を備えるき裂判定装置。
2. 前記き裂スコア算出部は、前記輝度プロファイル生成部により生成された複数の輝度トレース円のうち最も外側にある最大の輝度トレース円における輝度プロファイルにおいて、輝度が第２の閾値以上であるピークの位置をき裂候補点として検出する、
   請求項１に記載のき裂判定装置。
3. 前記き裂スコア算出部は、最大の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルにおいてき裂候補点として検出されたピークと同一のき裂を示すピークを、最大の輝度トレース円と同心円である他の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルから検出し、き裂候補点として検出されたピークの輝度と前記他の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルから検出されたピークの輝度とを合計することで、検出されたき裂候補点のき裂スコアを算出する、
   請求項１又は２に記載のき裂判定装置。
4. 前記き裂スコア算出部は、最大の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルから検出されたき裂候補点の角度と、前記他の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルのピークが存在する角度との差分を算出し、当該差分の絶対値が所定の値よりも小さい場合に、前記他の輝度トレース円に対応する輝度プロファイルのピークをき裂候補点として検出されたピークと同一のき裂を示すピークとして検出する、
   請求項３に記載のき裂判定装置。
5. 前記き裂スコア算出部により算出されたき裂スコアの経時的な履歴を取得し、経時的なき裂スコアの履歴に対して最小化フィルタを適用することで前記経時的なき裂スコアの履歴から最小のき裂スコアを抽出し、前記最小のき裂スコアが第３の閾値以下である場合に、前記経時的なき裂スコアの履歴に対応するき裂候補点をノイズとして除去するノイズ要素除去部をさらに備え、
   前記き裂判定部は、前記き裂スコア算出部で算出され、前記ノイズ要素除去部でノイズとして除去されなかったき裂候補点のき裂スコアが第４の閾値以上である場合に、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したと判定する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のき裂判定装置。
6. 穴広げ試験における試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したことを判定するき裂判定方法であって、
   穴広げ試験機のパンチにより押し広げられる試験片の打ち抜き穴を前記パンチの押し込み方向に対向する向きに撮影することで生成された画像データを取得する取得ステップと、
   前記取得ステップにより取得された画像データに基づいて、試験片の打ち抜き穴の板厚断面に設定され、それぞれ径の異なる同心円である複数の輝度トレース円上の輝度を示す複数の輝度プロファイルを生成する輝度プロファイル生成ステップと、
   前記輝度プロファイル生成ステップにより生成された輝度プロファイルに基づいて、試験片の打ち抜き穴の板厚断面においてき裂が発生している可能性がある輝度プロファイル上の位置であるき裂候補点を検出し、検出されたき裂候補点における輝度の値と、当該き裂候補点と同一のき裂を構成する他の輝度プロファイル上の位置における輝度の値とを累積することで、当該き裂候補点において試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生している可能性を示す指標であるき裂スコアを算出するき裂スコア算出ステップと、
   前記き裂スコア算出ステップで算出されたき裂スコアが第４の閾値以上である場合に、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したと判定するき裂判定ステップと、
   を含むき裂判定方法。
7. コンピュータを、
   穴広げ試験における試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したことを判定するき裂判定装置として機能させるためのプログラムであって、
   穴広げ試験機のパンチにより押し広げられる試験片の打ち抜き穴を前記パンチの押し込み方向に対向する向きに撮影することで生成された画像データを取得する取得手段、
   前記取得手段により取得された画像データに基づいて、試験片の打ち抜き穴の板厚断面に設定され、それぞれ径の異なる同心円である複数の輝度トレース円上の輝度を示す複数の輝度プロファイルを生成する輝度プロファイル生成手段、
   前記輝度プロファイル生成手段により生成された輝度プロファイルに基づいて、試験片の打ち抜き穴の板厚断面においてき裂が発生している可能性がある輝度プロファイル上の位置であるき裂候補点を検出し、検出されたき裂候補点における輝度の値と、当該き裂候補点と同一のき裂を構成する他の輝度プロファイル上の位置における輝度の値とを累積することで、当該き裂候補点において試験片の打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生している可能性を示す指標であるき裂スコアを算出するき裂スコア算出手段、
   前記き裂スコア算出手段で算出されたき裂スコアが第４の閾値以上である場合に、打ち抜き穴の板厚断面を板厚断面における厚さ方向に貫通するき裂が発生したと判定するき裂判定手段、
   として機能させるためのプログラム。

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