KR20170012377A - 결함 검사 장치 및 생산 시스템 - Google Patents

Abstract

표면 결함의 체적을 고정밀도로 측정할 수 있는 결함 검사 장치(1)를 제공한다. 결함 검사 장치(1)는, 검사 대상의 화상을 촬상하는 촬상 장치(3)와, 화상에 대하여 서로 다른 제1 및 제2 2치화 역치를 이용하여 제1 및 제2 2치화 처리를 행함으로써, 화상 중의 동일한 결함에 대하여 제1 및 제2 크기를 산출하는 2치화 처리부(11)와, 제1 크기에 대한 제2 크기의 제1 비율을 산출하는 비율 산출부(12)와, 제1 비율에 따라 결함의 깊이를 판정하는 깊이 판정부(13)를 구비한다.

Description

결함 검사 장치 및 생산 시스템 {DEFECT DETECTION DEVICE AND PRODUCTION SYSTEM}

본 발명은 결함 검사 장치 및 생산 시스템에 관한 것이다.

자동차 등에 탑재되는 실린더 블록의 실린더 보어 내면에 금속 또는 세라믹을 용사하여 피막(용사 피막)을 형성하고, 그 후의 호닝 가공에 의하여 평활한 미끄럼 이동면을 형성하는 용사 기술(용사 보어)이 알려져 있다.

용사 피막은 용적이 몇 층이나 적층되어 형성되기 때문에, 일반적으로는 기공, 산화철 등의 미세한 결함을 많이 포함하는 다공성의 구조로 되어 있다. 그 때문에, 용사 후의 호닝 등의 후가공을 행할 때 용사 피막의 표층이 탈락하여 미소한 표면 결함이 발생한다는 문제가 있다. 또한 실린더 보어 내면에 주조 기공이 있는 경우에도, 용사 피막이 정상적으로 형성되지 않아 표면 결함이 발생한다. 이들 표면 결함은 오일 고임으로서 기능하여 피스톤과의 윤활성 향상에 기여하는 반면, 체적이 지나치게 크면 오일 소비량이 악화된다. 이 때문에, 실린더 보어 내면의 표면 결함을 검사하여 표면 결함의 체적의 상한을 규정하는 것이 바람직하다.

실린더 보어 내면의 표면 결함의 검사 방법으로서는, CCD 카메라 등으로 실린더 보어 내면을 촬상하여 2차원 화상을 취득하고, 2차원 화상으로부터 표면 결함의 수나 크기를 검출하는 방법이 일반적이다(예를 들어 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 평11-23477호 공보

그러나 특허문헌 1에서는, 2차원 화상으로부터 표면 결함의 수나 크기를 검출하고 있지만, 결함의 깊이에 관한 정보는 검출되어 있지 않다. 따라서 실린더 보어 내면의 표면 결함의 체적을 고정밀도로 측정하는 것은 곤란하였다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 표면 결함의 체적을 고정밀도로 측정할 수 있는 결함 검사 장치 및 생산 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 형태에 관한 결함 검사 장치 및 생산 시스템은, 검사 대상의 화상을 촬상하고, 화상에 대하여 서로 다른 제1 및 제2 2치화 역치를 이용하여 제1 및 제2 2치화 처리를 행함으로써, 화상 중의 동일한 결함에 대하여 제1 및 제2 크기를 산출하고, 제1 크기에 대한 제2 크기의 제1 비율을 산출하여, 제1 비율에 따라 결함의 깊이를 판정하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 생산 시스템의 구성의 일례를 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 실린더 블록의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 가공 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 4는 실린더 보어 내면의 표면 결함을 포함하는 용사 피막의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 촬상 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 6은 화소의 광량과 결함의 깊이의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 7은 2치화 역치와, 검출되는 결함의 길이의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 8은 2치화 역치와, 검출되는 서로 다른 깊이의 결함의 길이의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 관한 표면 결함 검사 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 10의 (a)는 제1 변형예에 관한 2치화 역치와 결함의 크기의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 10의 (b)는 제1 변형예에 관한 결함의 깊이의 판정 결과를 나타내는 표이다.
도 11은 제1 변형예에 관한 표면 결함 검사 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 12의 (a)는 제2 변형예에 관한 2치화 역치와 결함의 크기의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 12의 (b)는 제2 변형예에 관한 결함의 깊이의 판정 결과를 나타내는 표이다.
도 13은 제2 변형예에 관한 표면 결함 검사 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다.

도면을 참조하여 실시 형태를 설명한다. 도면의 기재에 있어서 동일 부분에는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.

[생산 시스템 및 결함 검사 장치]

본 발명의 실시 형태에 관한 생산 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 결함 검사 장치(1) 및 가공 장치(4)를 구비한다. 결함 검사 장치(1)는 제어 장치(2) 및 촬상 장치(3)를 구비한다.

본 발명의 실시 형태에 관한 결함 검사 장치(1)의 검사 대상의 일례로서, 자동차 등의 엔진의 실린더 블록을 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 실린더 블록(101)은, 피스톤을 수용하기 위한 원통형 구멍인 복수의 실린더 보어(102)를 갖는다.

가공 장치(4)로서는, 예를 들어 플라즈마 용사 장치를 사용 가능하다. 가공 장치(플라즈마 용사 장치)(4)는 도 3에 도시한 바와 같이, 건 본체(41)와, 건 본체(41)의 하방으로 돌출하여 설치된 용사 건(42)을 구비한다. 용사 보어에서는, 건 본체(41)가 화살표 A 방향으로 이동하여 실린더 블록(101)의 실린더 보어(102)의 원통 내에 들어가고, 원주 B 방향으로 회전한다. 이와 동시에, 용사 건(42)의 선단 부분으로부터 실린더 블록(101)의 실린더 보어(102)의 내면에 금속 또는 세라믹의 분류를 분사하여 용사 피막을 형성한다. 또한 가공 장치(4)로서는, 호닝 가공기 등의, 용사 피막의 표면 결함에 영향을 미칠 수 있는 가공 장치여도 되며, 가공 장치를 복수 종 갖고 있어도 된다. 가공 장치(4)로서는, 검사 대상에 따라, 표면 결함에 영향을 미치는 장치를 적절히 사용할 수 있다.

용사 피막은 용적이 몇 층이나 적층되어 형성되기 때문에, 일반적으로는 기공, 산화철 등의 미세한 결함을 많이 포함하는 다공성의 구조로 되어 있다. 이 때문에, 용사 후의 호닝 등의 후가공을 행할 때, 도 4에 모식적으로 도시한 바와 같이 용사 피막(103)의 표층의 일부가 탈락하여, 표면(103a)에 대하여 오목한 미소한 표면 결함(피트)(104)이 발생한다. 또한 실린더 보어(102)의 내면에 주조 기공이 있은 경우에도, 주조 기공의 표면에는 용사 피막이 정상적으로 형성되지 않아, 표면(103a)에 대하여 오목한 표면 결함(블로우 홀)이 발생한다. 이들 표면 결함은 오일 고임으로서 기능하여 피스톤과의 윤활성 향상에 기여하는 반면, 표면 결함의 체적이 지나치게 크면 오일 소비량이 악화된다. 이 때문에, 용사 피막의 표면 결함을 검사하여 표면 결함의 체적의 총합에 대하여 상한을 규정하는 것이 바람직하다.

용사 피막의 표면 결함으로서는, 상술한 바와 같이, 주로 후가공에 기인하는 피트와, 주조 기공에 기인하는 블로우 홀을 들 수 있다. 일반적으로 블로우 홀의 직경(최대 길이)은 피트의 직경(최대 길이)과 동등 또는 그 이상으로 되는 경향이 있고, 블로우 홀의 깊이는 피트의 깊이보다도 5배 내지 10배 정도 깊어지는 경향이 있다. 또한 용사 피막(103)의 표면 결함으로서는 피트 및 블로우 홀에 한정되지 않으며, 표면(103a)에 대한 오목부의 부분이 해당한다.

도 1에 도시한 촬상 장치(3)는 검사 대상의 표면을 촬상하여 2차원 화상(농담 화상)을 취득한다. 촬상 장치(3)는, 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이, 구동부(30)와, 구동부(30)에 설치한 광원(31) 및 미러(32)와, 구동부(30)의 상방에 고정된 촬상부(33)를 갖는다. 구동부(30)는 검사 대상인 실린더 보어(102)의 원통 내에 들어가고, 원주 방향 C로 회전 구동한다. 광원(31)은 실린더 보어(102)의 내면에 대하여 광을 조사한다. 미러(32)는 검사 대상으로부터의 반사광을 반사하여 촬상부(33)로 유도한다. 촬상부(33)는 CCD 카메라 등이며, 미러(32)로부터의 반사광을 수광함으로써 검사 대상의 표면을 촬상하여 2차원 화상을 취득한다. 또한 본 발명의 실시 형태에서는, 실린더 보어(102) 등의 원통형 부재의 내면을 촬상 가능한 촬상 장치(3)의 일례를 나타내지만, 촬상 장치(3)의 구성은 검사 대상에 따라 적절히 변경 가능하다.

촬상 장치(3)에 의하여 얻어지는 2차원 화상은, 예를 들어 8비트의 그레이스케일 화상이며, 각 화소가 흑색(0)으로부터 백색(255)까지의 광량으로 규정된다. 도 6은, 용사 피막의 표면 결함의 깊이와 화소의 광량의 관계의 일례를 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 검사 대상에 표면 결함이 없이 정상적인 부위에서는, 검사 대상으로부터의 반사광이 상대적으로 밝아 화상 중의 화소의 광량이 많아진다. 한편, 검사 대상의 표면 결함의 부위에서는, 검사 대상으로부터의 반사광이 상대적으로 어두워져 화상 중의 화소의 광량이 적어진다. 또한 표면 결함이 깊을수록 화상 중의 화소의 광량이 작아진다.

도 1에 도시한 제어 장치(2)는, 중앙 처리 장치(CPU), RAM, ROM, 하드 디스크 등에 의하여 구성된다. 제어 장치(2)는, 2치화 처리부(11), 비율 산출부(12), 깊이 판정부(13), 체적 산출부(14) 및 양부 판정부(15)를 기능적으로 갖는다.

2치화 처리부(11)는, 촬상부(33)에 의하여 촬상된 2차원 화상에 대하여 2치화 처리를 행한다. 2치화 처리란, 2차원 화상 중의 그레이스케일의 광량을 갖는 각 화소를, 2치화 역치를 이용하여 백색 또는 흑색의 2계조로 변환하는 처리이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 화소의 광량이 소정의 2치화 역치 Th 이상인 경우에는 화소를 백색으로 변환한다. 한편, 화소의 광량이 2치화 역치 Th 미만인 경우에는 화소를 흑색으로 변환한다. 따라서 2치화 역치 Th가 클수록 흑색의 영역이 증대되게 된다.

도 7은, 2치화 역치를 변화시켰을 때 검출되는 용사 피막의 표면 결함의 크기(길이)의 변화의 일례를 나타낸다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 2치화 역치가 클수록 화상 중의 흑색의 영역의 집합체에 상당하는 결함의 크기가 크게 검출된다. 도 7에서는, 서로 다른 2치화 역치를 이용한 2치화 처리 후의 화상 I1 내지 I3도 모식적으로 도시한다. 화상 I1, I2, I3의 순으로 결함의 크기가 작아지고 있음을 알 수 있다. 또한 도 7의 일례에서는, 2치화 역치와 표면 결함의 크기의 변화는 전체적으로는 비선형이며, 2치화 역치를 작게 해 가면 변곡점 P를 넘을 때까지는 표면 결함의 크기도 대략 비례하여 완만히 작아져 가지만, 변곡점 P를 넘으면 표면 결함의 크기가 급격히 작아지고 있다.

여기서, 2치화 처리부(11)는 촬상부(33)에 의하여 촬상된 2차원 화상에 대하여, 서로 다른 제1 및 제2 2치화 역치 Th1, Th2를 각각 이용하여 두 번(제1 및 제2)의 2치화 처리를 행한다. 제1 및 제2 2치화 역치 Th1, Th2는 제품이나 결함의 종류 등에 따라 적절히 설정 가능하다. 제1 2치화 역치 Th1은, 예를 들어 100으로 설정된다. 제2 2치화 역치 Th2는 제1 2치화 역치 Th1보다도 작으며, 예를 들어 50으로 설정된다. 제1 및 제2 2치화 역치 Th1, Th2는, 예를 들어 제어 장치(2)의 메모리에 미리 기억시켜 두고 적절히 판독된다.

2치화 처리부(11)는, 제1 2치화 처리 후의 화상 및 제2 2치화 처리 후의 화상으로부터 흑색의 영역의 집합체에 상당하는 결함을 각각 검출하고, 동일한 결함에 대하여 결함의 크기를 각각 산출한다. 여기서, 결함의 크기는 결함의 면적 또는 길이 중 적어도 한쪽을 포함한다. 결함의 길이로서는, 예를 들어 결함의 최대 길이(긴 직경)를 산출한다. 결함의 면적으로서는, 예를 들어 결함의 최대 길이(긴 직경)의 외접원의 면적을 산출한다. 제1 2치화 처리 후의 화상 중의 결함과 제2 2치화 처리 후의 화상 중의 결함은, 위치 좌표를 이용하여 동일한 결함을 대응 지을 수 있다. 또한 제1 2치화 역치 Th1이 제2 2치화 역치 Th2보다도 크므로, 제1 2치화 역치 Th1을 이용한 첫 번째 2치화 처리에 의하여 얻어지는 결함의 크기가, 제2 2치화 역치 Th2를 이용한 두 번째 2치화 처리에 의하여 얻어지는 결함의 크기 이상으로 된다.

예를 들어 도 8에 나타낸 바와 같이, 상대적으로 깊은 결함 A(예를 들어 블로우 홀)와 상대적으로 얕은 결함 B(예를 들어 피트)가 있는 경우를 설명한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 2치화 역치가 작을수록 검출되는 결함 A, B의 길이도 작아지며, 어느 변곡점 P1, P2를 넘으면 변화가 커진다. 2치화 처리부(11)는 결함 A에 대하여, 제1 2치화 역치 Th1을 이용하여 2치화 처리를 행하고 결함 A의 길이 XA1을 검출한다. 또한 2치화 처리부(11)는 제2 2치화 역치 Th2를 이용하여 2치화 처리를 행하고 결함 A의 길이 XA2를 검출한다. 한편, 결함 B에 대하여, 2치화 처리부(11)는 제1 2치화 역치 Th1을 이용하여 2치화 처리를 행하고 결함 B의 길이 XB1을 검출한다. 또한 2치화 처리부(11)는 제2 2치화 역치 Th2를 이용하여 2치화 처리를 행하고 결함 B의 길이 XB2를 검출한다.

비율 산출부(12)는, 예를 들어 결함 A를 일례로 하여, 첫 번째 2치화 처리에서 얻어진 크기 XA1에 대한 두 번째 2치화 처리에서 얻어진 크기 XA2의 비율 Y=XA2/XA1을 산출한다. 첫 번째 2치화 처리에서는 검출된 결함이 두 번째 2치화 처리에서는 검출되지 않은 경우에는, 크기 XA2가 0으로 되어 비율 Y가 0으로 산출된다. 첫 번째 2치화 처리에서 얻어진 크기 XA1은 두 번째 2치화 처리에서 얻어진 크기 XA2 이상으로 되기 때문에, 비율 Y는 0 이상 1 이하의 범위로 된다.

깊이 판정부(13)는 비율 Y에 기초하여 표면 결함의 상대적인 깊이(깊은지 얕은지)를 판정(판별)한다. 깊이 판정부(13)는, 비율 Y가 역치 N 이하인 경우에는 표면 결함이 얕다고 판정하고, 비율 Y가 역치 N보다도 큰 경우에는 표면 결함이 깊다고 판정한다. 역치 N은, 0보다 크고 또한 1보다 작은 범위에서 제품이나 결함의 종류 등에 따라 적절히 설정 가능하며, 예를 들어 0.5로 설정된다. 역치 N은, 예를 들어 제어 장치(2)의 메모리에 미리 기억시켜 두고 적절히 판독된다. 깊이 판정부(13)는, 예를 들어 결함 A의 비율 Y가 0.8이며, 역치 N의 0.5보다도 크기 때문에 결함 A를 깊다고 판정한다. 또한 깊이 판정부(13)는, 예를 들어 결함 B의 비율 Y가 0.4이며, 역치 N의 0.5 이하이기 때문에 결함 B를 얕다고 판정한다.

체적 산출부(14)는 깊이 판정부(13)에 의한 깊이의 판정 결과에 따라 결함의 깊이를 설정한다. 예를 들어 깊이 판정부(13)에 의하여 깊은 결함으로 판정된 경우에는, 체적 산출부(14)는 결함의 깊이를 100㎛로 설정한다. 한편, 깊이 판정부(13)에 의하여 얕은 결함으로 판정된 경우에는, 체적 산출부(14)는 결함의 깊이를 10㎛로 설정한다. 깊이 판정부(13)에 의한 깊이의 판정 결과에 대응하는 결함의 깊이의 설정값은, 제품이나 결함의 종류 등에 따라 적절히 설정 가능하다. 결함의 깊이의 설정값은, 예를 들어 제어 장치(2)의 메모리에 미리 기억시켜 두고 적절히 판독된다.

체적 산출부(14)는 또한, 설정한 결함의 깊이와 결함의 크기에 기초하여 결함의 체적을 산출한다. 체적을 산출하기 위한 결함의 크기는, 첫 번째 2치화 처리에서 얻어진 결함의 크기를 이용해도 되고, 두 번째 2치화 처리에서 얻어진 결함의 크기를 이용해도 되며, 그들의 평균값 등을 이용해도 된다. 예를 들어 결함의 크기(면적)가 20㎟이고 결함의 깊이가 100㎛이면 체적이 2㎣로 산출된다. 체적 산출부(14)는 화상 중에 포함되는 모든 결함의 깊이 및 체적을 산출한다. 체적 산출부(14)는 또한, 각 결함의 체적을 합산하여 결함의 체적의 총합을 산출한다.

양부 판정부(15)는, 체적 산출부(14)에 의하여 산출된 결함의 체적의 총합이 허용값(역치) 이하인지의 여부를 판정한다. 양부 판정부(15)는, 결함의 체적의 총합이 허용값 이하인 경우에는 검사 대상을 양품으로 판정하고, 허용값보다도 큰 경우에는 검사 대상을 불량품으로 판정한다. 허용값은 오일 소비의 허용값 등에 따라 적절히 설정 가능하다. 허용값은, 예를 들어 제어 장치(2)의 메모리에 미리 기억시켜 두고 적절히 판독된다.

또한 체적 산출부(14)에 의하여 산출된 결함의 체적의 총합 및 양부 판정부(15)에 의한 양부 판정 결과는 가공 장치(4)에 피드백된다. 가공 장치(4)는, 체적 산출부(14)에 의하여 산출된 결함 체적의 총합 및 그 허용값에 기초하여, 결함의 체적의 총합이 허용값 이하로 되도록 가공 조건을 조정한다. 또한 가공 장치(4)의 가공 조건을 조정하는 대신, 또는 가공 장치(4)의 가공 조건을 조정함과 함께, 가공 장치(4)에 의한 플라즈마 용사 후의 호닝 등의 가공 프로세스에 있어서의 가공 조건을 조정해도 된다.

[결함 검사 방법]

다음으로, 도 9의 흐름도를 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 관한 표면 결함 검사 방법의 일례를 설명한다.

스텝 S101에 있어서, 촬상 장치(3)는 검사 대상의 표면을 촬상하여 2차원 화상을 취득한다. 스텝 S102에 있어서, 2치화 처리부(11)는 촬상 장치(3)에 의하여 취득된 2차원 화상에 대하여, 제1 2치화 역치 Th1을 이용하여 첫 번째 2치화 처리를 행한다. 또한 2치화 처리부(11)는 첫 번째 2치화 처리 후의 화상으로부터 결함을 추출하고, 결함의 크기 X1을 산출한다.

스텝 S103에 있어서, 양부 판정부(15)는, 첫 번째 2치화 처리 후의 결함의 크기 X1이 허용값(역치) 이하인지의 여부를 판정한다. 허용값은 제품이나 결함의 종류 등에 따라 적절히 설정 가능하며, 예를 들어 1.5㎜로 설정된다. 허용값보다 큰 결함이 포함되어 있는 경우에는, 스텝 S112로 이행하여 불량품으로 판정한다. 한편, 스텝 S103에 있어서 모든 결함의 크기 X1이 허용값 이하로 판정된 경우에는 스텝 S104로 이행한다.

스텝 S104에 있어서, 2치화 처리부(11)는 촬상 장치(3)에 의하여 취득된 2차원 화상에 대하여, 제2 2치화 역치 Th2를 이용하여 두 번째 2치화 처리를 행한다. 또한 2치화 처리부(11)는 두 번째 2치화 처리 후의 화상으로부터 결함을 추출하고, 결함의 크기 X2를 산출한다.

스텝 S105에 있어서, 비율 산출부(12)는 동일한 결함에 대하여, 첫 번째 2치화 처리에서 얻어진 결함의 크기 X1에 대한 두 번째 2치화 처리에서 얻어진 결함의 크기 X2의 비율 Y=X2/X1을 산출한다.

스텝 S106에 있어서, 깊이 판정부(13)는 비율 산출부(12)에 의하여 산출된 비율 Y가 역치 N 이하인지의 여부를 판정함으로써, 결함의 상대적인 깊이를 판정한다. 비율 Y가 역치 N 이하인 경우, 얕은 결함(예를 들어 피트)으로 판정하여 스텝 S107로 이행한다. 스텝 S107에 있어서, 체적 산출부(14)가, 얕은 결함의 깊이 D1을 설정한다. 또한 체적 산출부(14)가, 얕은 결함의 깊이 D1 및 결함의 크기 X1 등으로부터 결함의 체적을 산출한다.

한편, 스텝 S106에 있어서, 깊이 판정부(13)는 비율 Y가 역치 N보다도 큰 경우, 깊은 결함(예를 들어 블로우 홀)으로 판정하여 스텝 S108로 이행한다. 스텝 S108에 있어서, 체적 산출부(14)가, 깊다고 판정된 결함의 깊이 D2를 깊이 D1보다도 깊은 값으로 설정한다. 또한 체적 산출부(14)가 결함의 깊이 D2 및 결함의 크기 X1 등으로부터 결함의 체적을 산출한다.

스텝 S109에 있어서, 체적 산출부(14)는, 스텝 S107 및 스텝 S108에 있어서 산출된 모든 결함의 체적을 합산하여 결함의 체적의 총합을 산출한다. 스텝 S110에 있어서, 양부 판정부(15)는 체적 산출부(14)에 의하여 산출된 결함의 체적의 총합이 허용값 이하인지 판정한다. 결함의 체적의 총합이 허용값 이하인 경우, 스텝 S111로 이행하여 양부 판정부(15)는 검사 대상이 양품이며 출하 가능으로 판정한다. 한편, 스텝 S110에 있어서 결함의 체적의 총합이 허용값보다도 크다고 판정된 경우, 스텝 S112로 이행하여 양부 판정부(15)는 검사 대상이 불량품이라고 판정한다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 2차원 화상에 대하여 서로 다른 2치화 역치를 이용하여 두 번의 2치화 처리를 행하여, 각 결함에 대하여 2가지의 크기 X1, X2를 검출하고, 2가지의 크기 X1, X2의 비율 Y=X2/X1을 산출하고 비율 Y에 따라 결함의 깊이를 판별할 수 있다. 따라서 종래와 같이 결함의 크기만으로 평가하거나, 결함의 깊이를, 상정되는 최댓값으로 일률적으로 설정하거나 하는 경우와 비교하여, 결함의 깊이를 고정밀도로 판별할 수 있어 결함의 체적을 고정밀도로 산출할 수 있다.

또한 결함의 깊이의 판별 결과에 따라 모든 결함의 체적을 합산하여 결함의 체적의 총합이 허용값 이하인지 판정함으로써, 제품의 양부 판정을 고정밀도로 행할 수 있다.

또한 엔진의 실린더 블록(101)을 검사 대상으로 함으로써, 엔진의 실린더 블록(101)의 주된 표면 결함인 상대적으로 깊은 블로우 홀과 상대적으로 얕은 피트를 고정밀도로 판별할 수 있다.

또한 체적 산출부(14)에 의하여 산출된 결함의 체적의 총합을 용사나 그 후의 가공에 피드백하여, 결함의 체적의 총합이 일정 또는 허용값 이하로 되도록 가공 조건을 순차적으로 변경함으로써 결함의 발생을 미리 억제할 수 있다.

(제1 변형예)

본 발명의 실시 형태에서는, 두 번의 2치화 처리를 행하는 경우를 설명했지만, 제1 변형예로서, 세 번의 2치화 처리를 행하여 결함의 상대적인 깊이를 3단계로 판정하는 경우를 설명한다.

2치화 처리부(11)는, 서로 크기가 다른 제1 내지 제3 2치화 역치를 이용하여 세 번(제1 내지 제3)의 2치화 처리를 행함으로써, 동일한 결함에 대하여 제1 내지 제3 크기를 산출한다. 예를 들어 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 결함 A, B, C가 존재하는 경우에 대하여 설명한다. 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 결함 A, B, C의 길이는, 변곡점 PA, PB, PC를 사이에 놓고 2치화 역치가 작을수록 선형적으로 작아지며, 변곡점 PA, PB, PC보다도 작은 측에서는 그 변화가 커진다.

2치화 처리부(11)는 결함 A, B, C의 각각에 대하여, 제1 내지 제3 2치화 역치 Th1, Th2, Th3을 이용하여 세 번의 2치화 처리를 행함으로써, 결함 A의 크기 XA1, XA2, XA3, 결함 B의 크기 XB1, XB2, XB3, 결함 C의 크기 XC1, XC2가 산출된다. 세 번째 2치화 처리 시에 결함 C는 검출되지 않으며, 결함 C의 크기는 0으로서 산출된다.

비율 산출부(12)는, 결함 A를 일례로 하면 제1 크기 XA1에 대한 제2 크기 XA2의 제1 비율 Y1=XA2/XA1을 산출한다. 비율 산출부(12)는 또한, 제1 크기 XA1에 대한 제3 크기 XA3의 제2 비율 Y2=XA3/XA1을 산출한다. 비율 산출부(12)는 결함 B, C에 대해서도 결함 A와 마찬가지로 제1 및 제2 비율을 산출한다.

깊이 판정부(13)는 제1 및 제2 비율 Y1, Y2에 기초하여 결함의 상대적인 깊이를 3단계로 판정한다. 더 구체적으로는, 깊이 판정부(13)는 제1 및 제2 비율 Y1, Y2를 역치 N과 각각 비교하여 결함의 깊이를 2회 판정한다. 2회의 판정에 이용하는 역치 N은 서로 동일해도 되고 서로 상이해도 된다. 깊이 판정부(13)는 2회의 판정 결과에 기초하여 결함의 깊이를 종합적으로 판정한다.

깊이 판정부(13)는, 예를 들어 결함 A, B, C에 대하여, 1회째 판정에서는 제1 비율 Y1이 역치 N 이하인지 판정하고, 2회째 판정에서는 제2 비율 Y2가 역치 N 이하인지 판정한다. 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 결함 A에 대하여 두 번의 깊이의 판정 결과가 모두 깊으므로, 종합적으로 가장 깊다고 판정한다. 결함 B는, 두 번의 깊이의 판정 결과 중 한쪽이 깊고 다른 쪽이 얕으므로, 종합적으로 중간 정도의 깊이로 판정한다. 결함 C는, 두 번의 깊이의 판정 결과가 모두 얕으므로, 종합적으로 가장 얕다고 판정한다.

체적 산출부(14)는, 깊이 판정부(13)에 의한 판정 결과에 따라 결함의 깊이를 3단계로 설정한다. 체적 산출부(14)는, 예를 들어 가장 깊다고 판정된 결함 A의 깊이 D1을 10㎛, 중간 정도의 깊이로 판정된 결함 B의 깊이 D1을 50㎛, 가장 얕다고 판정된 결함 C의 깊이 D3을 100㎛로 설정한다.

다른 구성은, 본 발명의 실시 형태에 관한 구성과 실질적으로 마찬가지이므로, 중복된 설명을 생략한다.

다음으로, 도 11의 흐름도를 참조하면서, 제1 변형예에 관한 표면 결함 검사 방법의 일례를 설명한다.

스텝 S201 내지 S205의 수순은 도 9의 스텝 S101 내지 S105와 마찬가지이므로, 중복된 설명을 생략한다. 스텝 S206에 있어서, 깊이 판정부(13)가 제1 비율 Y1이 역치 N 이하인지의 여부를 판정한다. 제1 비율 Y1이 역치 N 이하로 판정된 경우, 결함의 깊이를 3단계 중 가장 얕다고 판정하여 세 번째의 2치화 처리를 하지 않고 스텝 S207로 이행한다. 스텝 S207에 있어서, 체적 산출부(14)가, 가장 얕다고 판정된 결함의 깊이 D1을 설정하고, 깊이 D1을 이용하여 결함의 체적을 산출한다.

한편, 스텝 S206에 있어서 제2 비율 Y2가 역치 N보다도 크다고 판정된 경우, 스텝 S208로 이행한다. 스텝 S208에 있어서, 2치화 처리부(11)가 제3 2치화 역치 Th3을 이용하여 세 번째 2치화 처리를 행하고, 결함의 크기 X3을 산출한다. 스텝 S209에 있어서, 비율 산출부(12)가, 첫 번째 2치화 처리에서 얻어진 크기 X1에 대한 세 번째 2치화 처리에서 얻어진 크기 X3의 제2 비율 Y2=X3/X1을 산출한다.

스텝 S210에 있어서, 제2 비율 Y2가 역치 N 이하인지의 여부를 판정한다. 제2 비율 Y2가 역치 N 이하로 판정된 경우, 중간 정도의 깊이로 판정하여 스텝 S211로 이행한다. 스텝 S211에 있어서, 체적 산출부(14)가, 중간 정도의 깊이로 판정된 결함의 깊이 D2(>D1)를 설정하고, 깊이 D2를 이용하여 결함의 체적을 산출한다. 한편, 스텝 S210에 있어서, 제2 비율 Y2가 역치 N보다도 크다고 판정된 경우, 가장 깊은 결함으로 판정하여 스텝 S212로 이행한다. 스텝 S212에 있어서, 체적 산출부(14)가, 가장 깊은 결함의 깊이 D3(>D2)을 설정하고, 깊이 D3을 이용하여 결함의 체적을 산출한다.

스텝 S213에 있어서, 스텝 S207, S211, S212에서 얻어진 결함의 체적의 총합을 산출한다. 스텝 S214 내지 S216의 수순은 도 9의 스텝 S110 내지 S112의 수순과 실질적으로 마찬가지이므로, 중복된 설명을 생략한다.

제1 변형예에 의하면, 서로 다른 3가지의 2치화 역치를 이용하여 세 번의 2치화 처리를 행함으로써 결함의 깊이를 3단계로 판별할 수 있으므로, 결함의 체적을 더 고정밀도로 산출할 수 있다. 또한 제1 변형예에 있어서는, 세 번의 2치화 처리를 행하는 경우를 설명했지만, 서로 다른 4가지 이상의 2치화 역치를 이용하여네 번 이상의 2치화 처리를 행하여, 결함의 깊이를 4단계 이상으로 판정해도 된다.

(제2 변형예)

다음으로, 제2 변형예로서, 2치화 처리는 두 번인 채 결함의 깊이를 복수 회 판정하는 경우를 설명한다.

예를 들어 도 12의 (a)에 나타낸 바와 같이, 결함 A, B, C의 각각에 대하여, 2가지의 2치화 역치 Th1, Th2를 이용하여 두 번의 2치화 처리를 행함으로써, 결함 A의 크기 XA1, XA2, 결함 B의 크기 XB1, XB2, 결함 C의 크기 XC1, XC2가 산출된다. 비율 산출부(12)는 결함 A에 대하여, 제1 크기 XA1에 대한 제2 크기 XA2의 비율 Y=XA2/XA1을 산출한다. 비율 산출부(12)는 결함 B, C에 대해서도 결함 A와 마찬가지로 비율을 산출한다.

깊이 판정부(13)는, 비율 산출부(12)에 의하여 산출된 비율 Y를 서로 크기가 다른 복수(2가지)의 역치 N1, N2와 비교하여, 결함의 깊이를 복수 회(2회) 판정한다. 역치 N1, N2는, 제품이나 결함의 종류 등에 따라 적절히 설정 가능하다. 역치 N1은, 예를 들어 0.5로 설정되고, 역치 N2는 역치 N1보다도 크며, 예를 들어 0.7로 설정된다.

깊이 판정부(13)는 각 결함 A, B, C에 대하여, 1회째 판정에서는 비율 Y가 역치 N1 이하인지 판정하고, 2회째 판정에서는 비율 Y가 역치 N2 이하인지 판정한다. 깊이 판정부(13)는 2회의 판정 결과에 기초하여 종합적인 결함의 깊이를 판정한다.

도 12의 (b)에 나타낸 바와 같이, 결함 A는, 1회째 판정에서 비율 Y가 역치 N1 이하이고, 2회째 판정에서 비율 Y가 역치 N2 이하이므로, 종합 판정으로서 가장 깊다고 판정된다. 결함 B는, 1회째 판정에서 비율 Y가 역치 N1보다 크고, 2회째 판정에서 비율 Y가 역치 N2 이하이므로, 종합 판정으로서 중간 정도의 깊이로 판정된다. 결함 C는, 1회째 판정에서 비율 Y가 역치 N1보다 크고, 또한 2회째 판정에서도 비율 Y가 역치 N2보다 크므로, 종합 판정으로서 가장 얕다고 판정된다.

체적 산출부(14)는, 깊이 판정부(13)에 의한 판정 결과에 따라, 결함의 깊이를 3단계로 설정한다. 예를 들어 체적 산출부(14)는, 가장 깊다고 판정된 결함 A의 깊이 D1을 10㎛, 중간 정도의 깊이로 판정된 결함 B의 깊이 D2를 50㎛, 가장 얕다고 판정된 결함 C의 깊이 D3을 100㎛로 설정한다.

다른 구성은, 본 발명의 실시 형태에 관한 구성과 실질적으로 마찬가지이므로, 중복된 설명을 생략한다.

다음으로, 도 13의 흐름도를 참조하면서, 제2 변형예에 관한 표면 결함 검사 방법의 일례를 설명한다.

스텝 S301 내지 S305의 수순은 도 9의 스텝 S101 내지 S105와 마찬가지이므로, 중복된 설명을 생략한다. 스텝 S306에 있어서, 깊이 판정부(13)는 비율 Y가 역치 N1 이하인지 판정한다. 비율 Y가 역치 N1 이하로 판정된 경우, 결함의 깊이가 가장 얕다고 판정되어 스텝 S307로 이행한다. 스텝 S307에 있어서, 체적 산출부(14)가, 가장 얕다고 판정된 결함의 깊이 D1을 설정하고, 깊이 D1을 이용하여 결함의 체적을 산출한다.

한편, 스텝 S306에 있어서 비율 Y가 역치 N1보다도 크다고 판정된 경우, 스텝 S308로 이행한다. 스텝 S308에 있어서, 깊이 판정부(13)는, 비율 Y가 역치 N1보다도 큰 역치 N2 이하인지 판정한다. 비율 Y가 역치 N2 이하로 판정된 경우, 중간 정도의 깊이로 판정되어 스텝 S309로 이행한다. 스텝 S309에 있어서, 체적 산출부(14)가, 중간 정도의 깊이의 결함 깊이 D2(>D1)을 설정하고, 깊이 D2를 이용하여 결함의 체적을 산출한다.

한편, 스텝 S308에 있어서 비율 Y가 역치 N2보다도 크다고 판정된 경우, 가장 깊다고 판정되어 스텝 S310으로 이행한다. 스텝 S310에 있어서, 체적 산출부(14)가, 가장 깊다고 판정된 결함의 깊이 D3(>D2)을 설정하고, 깊이 D3을 이용하여 결함의 체적을 산출한다.

스텝 S311에 있어서, 스텝 S307, S309, S310에서 얻어진 결함의 체적의 총합을 산출한다. 스텝 S312 내지 S314의 수순은 도 9의 스텝 S110 내지 S112의 수순과 실질적으로 마찬가지이므로, 중복된 설명을 생략한다.

제2 변형예에 의하면, 다른 역치 N1, N2를 이용하여 결함의 깊이를 2회 판정함으로써 결함의 깊이를 3단계로 판정할 수 있으므로, 결함의 깊이 및 체적을 더 고정밀도로 구할 수 있다. 또한 제2 변형예에 있어서는, 2가지의 역치 N1, N2를 이용하여 결함의 깊이를 2회 판정하고 종합적으로 3단계로 판정했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 깊이 판정부(13)는, 3가지 이상의 역치를 이용하여 결함의 깊이를 2단계로 3회 이상 판정하고, 종합적으로 4단계 이상으로 결함의 깊이를 판별해도 된다.

(그 외의 실시 형태)

상술한 바와 같이 본 발명의 실시 형태를 기재했지만, 본 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안 된다. 본 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 명백해질 것이다.

예를 들어 본 발명의 실시 형태에서는, 결함 검사 장치(1)의 검사 대상의 일례로서 엔진의 실린더 블록(101)의 실린더 보어(102)의 내면을 설명했지만, 검사 대상은 이에 특별히 한정되지 않는다. 본 발명의 실시 형태에 관한 결함 검사 장치(1)는, 표면 결함을 가질 수 있는 다양한 제품에 대하여 적용 가능하다. 또한 결함의 종류도 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 2치화 역치에 대하여 검출되는 결함의 크기도 선형적으로 변화되어도 된다.

1: 결함 검사 장치
2: 제어 장치
3: 촬상 장치
4: 가공 장치
11: 2치화 처리부
12: 비율 산출부
13: 깊이 판정부
14: 체적 산출부
15: 양부 판정부
30: 구동부
31: 광원
32: 미러
33: 촬상부
41: 건 본체
42: 용사 건
101: 실린더 블록
102: 실린더 보어

Claims (6)

1. 검사 대상의 화상을 촬상하는 촬상 장치와,
   상기 화상에 대하여 서로 다른 제1 및 제2 2치화 역치를 이용하여 제1 및 제2 2치화 처리를 행함으로써, 상기 화상 중의 동일한 결함에 대하여 제1 및 제2 크기를 산출하는 2치화 처리부와,
   상기 제1 크기에 대한 상기 제2 크기의 제1 비율을 산출하는 비율 산출부와,
   상기 제1 비율에 따라 상기 결함의 깊이를 판정하는 깊이 판정부
   를 구비하는 것을 특징으로 하는, 결함 검사 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 결함의 깊이의 판정 결과에 따라 상기 결함의 체적을 산출하고, 상기 화상 중의 상기 결함의 체적의 총합을 산출하는 체적 산출부와,
   상기 결함의 체적의 총합으로부터 상기 검사 대상의 양부를 판정하는 양부 판정부
   를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 결함 검사 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 2치화 처리부가, 상기 화상에 대하여 상기 제1 및 제2 2치화 역치와 상이한 제3 2치화 역치를 이용하여 제3 2치화 처리를 행하여, 상기 화상 중의 동일한 결함에 대하여 제3 크기를 산출하고,
   상기 비율 산출부가 상기 제1 크기에 대한 상기 제3 크기의 제2 비율을 산출하고,
   상기 깊이 판정부가 상기 제1 및 제2 비율에 따라 상기 결함의 깊이를 판정하는
   것을 특징으로 하는, 결함 검사 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 깊이 판정부가,
   상기 제1 비율을 서로 다른 복수의 역치와 각각 비교함으로써 상기 결함의 깊이를 복수 회 판정하고, 상기 복수 회의 판정 결과에 기초하여 상기 결함의 깊이를 종합적으로 판정하는 것을 특징으로 하는, 결함 검사 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 검사 대상이 엔진의 실린더 블록이고,
   상기 결함이 적어도 피트 및 블로우 홀을 포함하는
   것을 특징으로 하는, 결함 검사 장치.
6. 검사 대상의 화상을 촬상하는 촬상 장치와, 상기 화상에 대하여 서로 다른 제1 및 제2 2치화 역치를 이용하여 제1 및 제2 2치화 처리를 행함으로써, 상기 화상 중의 동일한 결함에 대하여 제1 및 제2 크기를 산출하는 2치화 처리부와, 상기 제1 크기에 대한 제2 크기의 제1 비율을 산출하는 비율 산출부와, 상기 제1 비율에 따라 상기 결함의 깊이를 판정하는 깊이 판정부와, 상기 결함의 깊이의 판정 결과에 따라 상기 결함의 체적을 산출하고, 상기 화상 중의 상기 결함의 체적의 총합을 산출하는 체적 산출부를 갖는 결함 검사 장치와,
   상기 결함의 체적의 총합에 기초하여 상기 검사 대상에 대한 가공 조건을 조정하는 가공 장치
   를 구비하는 것을 특징으로 하는, 생산 시스템.

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