TWI550526B

TWI550526B - Method of setting the check condition of the sprocket and the method of checking the sprocket

Info

Publication number: TWI550526B
Application number: TW104120368A
Authority: TW
Inventors: Mitsuyasu Fukusawa; Ryo SEKINO; Takahiro Fukuyama; Koichi Mikado; Jun Kiyohara; Yasuharu Yoshimura; Tetsuya Katsumi
Original assignee: Ykk Corp
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2016-09-21
Also published as: TW201608484A; CN106461566B; WO2015198401A1; CN106461566A

Description

鏈齒之檢查條件設定方法及鏈齒檢查方法

本發明係關於一種用以偵測拉鏈之鏈齒之表面之顏色而評價製品是否為良品的鏈齒之檢查條件設定方法及鏈齒檢查方法。

先前，關於拉鏈之鏈齒之顏色之品質管理，由於成為檢查對象之鏈齒相對較小且數量較多，會存在因表面之微妙之凹凸而引起之顏色之微小誤差，故而難以實現自動化，而係藉由人工目視而進行。然而，於目視之檢查中，即便為同一鏈齒材料，因所檢查之人對顏色之捕捉方式不同，會憑感覺進行判斷，故而判別是否為良品之基準並不固定。

另一方面，作為對於金屬製品進行製品表面之測色、使顏色之狀態數值化而定量地進行評價之技術，提出有如專利文獻1所揭示般之檢查方法。專利文獻1所揭示之檢查方法係將鋼材等金屬材料表面之拍攝圖像分割成特定之面積，獲取光之3原色即紅(R)綠(G)藍(B)之各色彩資訊，使所獲取之資訊數值化，將其與預先獲取之資訊比較，而自金屬材料表面擷取非腐蝕面，算出非腐蝕面之混色量比之數值範圍。繼而，擷取經分割之各面之腐蝕部，算出所擷取之腐蝕部相對於所拍攝之金屬表面積之面積比率，基於腐蝕部之面積比率，評價金屬表面之劣化度。擷取非腐蝕面之步驟具備：第1階段，其係藉由將經分割之各面之數值化資料與預先獲取之腐蝕面之數值化資料進行比較，而擷取非腐蝕面；及第2階段，其係對在第1階段擷取之非腐蝕面之數值化資料進行以瑪哈朗諾比斯距離(mahalanobis)為判定基準之評價，將具有特定之瑪哈朗諾比斯距離之面決定為非腐蝕面。

同樣地，於專利文獻2、3中亦提出有如下檢查裝置，即，獲取鋼材等金屬材料表面之光之3原色之資訊，基於該各色成分之值之比，判別良品及不良品。

此外，於專利文獻4中揭示有如下方法，即，自RGB表色系統轉換成L*a*b*表色系統，擷取特定之值之像素，藉此，指定鐵銹色區域。又，於專利文獻5中揭示有如下表面檢查裝置，即，對檢查對象之表面進行彩色拍攝而獲得RGB信號，藉由信號轉換部將RGB信號轉換成L*a*b*表色系統之均勻色空間信號，針對所獲得之檢查圖像之各像素，藉由缺陷檢測部，檢測是否含有分割均勻色空間之色域(色相或彩度)而成之分割區域之成分，而獲得對應於分割區域之色相或彩度之二值化圖像，基於此而檢測表面之有色缺陷。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2007-256050號公報

[專利文獻2]日本專利特開2003-216930號公報

[專利文獻3]日本專利特開2012-149944號公報

[專利文獻4]日本專利特開2005-291984號公報

[專利文獻5]日本專利特開2005-233826號公報

專利文獻1~5所揭示之表面檢查方法係對利用同種材料一體地形成之鋼材等較大之材料之表面進行拍攝，而對其圖像進行處理者，攝影圖像整體係檢查對象之表面之圖像，且係針對檢查對象，可相對容易地獲得充分之量之圖像資訊者。

然而，於如拉鏈之鏈齒般微小之檢查對象安裝於不同種類之材料之情形時，所欲求出之構件之資訊之面積本身較小，若不對拉鏈鏈布等其他構件進行準確之遮蔽處理，則於攝影圖像中會包含鏈齒以外之拉鏈鏈布等其他構件之資訊，而難以進行準確之評價。進而，鏈齒細小且數量較多，亦難以進行準確之遮蔽。

而且，因光源或相機之種類、獲取圖像之範圍之捕捉方式亦會影響判斷，故而難以對鏈齒之表面進行準確且穩定之評價。因此，拉鏈之鏈齒之檢查除了以目視進行外別無他法，期待可定量地測定並且進行評價之系統。

本發明係鑒於上述背景技術而完成者，其目的在於提供一種可準確且穩定地評價拉鏈之鏈齒之顏色是否為良品的鏈齒之檢查條件設定方法及鏈齒檢查方法。

本發明係一種鏈齒之檢查條件設定方法，其係基於使用對拉鏈之鏈齒之表面進行拍攝之相機、及對上述鏈齒進行照明之照明裝置而拍攝有上述鏈齒之圖像，判別上述鏈齒之表面之顏色是否為良品者，其具備：攝影步驟，其係選擇影響藉由上述相機所拍攝之圖像之複數個可控因素，針對各可控因素分別設定特定之複數個條件，以上述各可控因素之上述複數個條件，分別同時對上述拉鏈之複數個上述鏈齒進行拍攝；圖像擷取步驟，其係針對藉由上述相機獲得之拍攝有複數個上述鏈齒之複數個彩色圖像，擷取上述各鏈齒之各個單位區域內之彩色圖像資料；亮度值算出步驟，其係求出上述各鏈齒之上述單位區域之上述彩色圖像資料之各像素之光之各3原色的亮度值；誤差分散(error variance)算出步驟，其係基於在上述亮度值算出步驟中所算出之光之各3原色之上述亮度值，計算上述鏈齒之顏色之誤差分散；及可控因素選擇步驟，其係基於所獲得之上述誤差分散，針對上述各可控因素之每個設定條件算出上述各鏈齒之顏色之SN(Signal Noise，信噪)比及感度，自所算出之上述SN比及上述感度之中，選擇值相對較大之上述可控因素之設定條件。

上述誤差分散算出步驟係針對上述彩色圖像資料之各像素之光之各3原色的各亮度值求出特徵值而算出上述誤差分散，且該特徵值係上述彩色圖像資料之各像素之光之各3原色之各亮度值相對於上述彩色圖像中之複數個上述鏈齒所對應之上述光之各3原色之亮度值之平均值的比。

又，本發明係一種鏈齒檢查方法，其係基於使用對拉鏈之鏈齒之表面進行拍攝之相機、及對上述鏈齒進行照明之照明裝置而拍攝有上述鏈齒之圖像，判別上述鏈齒之表面之顏色是否為良品者，其具備：攝影步驟，其係選擇影響藉由上述相機所拍攝之圖像之複數個可控因素，針對各可控因素分別設定最適於檢查之條件，以上述各可控因素之上述複數個條件，同時對上述拉鏈之複數個上述鏈齒進行拍攝；圖像擷取步驟，其係針對藉由上述相機獲得之拍攝有複數個上述鏈齒之彩色圖像，擷取上述各鏈齒之各個單位區域內之彩色圖像資料；亮度值算出步驟，其係求出上述各鏈齒之上述單位區域之上述彩色圖像資料之各像素之光之各3原色的亮度值；及判別步驟，其係將基於在上述亮度值算出步驟中算出之光之各3原色之上述亮度值而算出的關於上述鏈齒之顏色值與特定之閾值進行比較，而判別上述鏈齒之表面之顏色是否為良品。

進而，判別步驟係基於在上述亮度值算出步驟中算出之光之各3原色之上述亮度值，算出上述鏈齒之顏色之誤差分散，且基於所獲得之上述誤差分散，判別上述鏈齒之表面之顏色是否為良品。上述攝影步驟中之上述各可控因素之最佳條件係藉由利用上述鏈齒之檢查條件設定方法的上述可控因素選擇步驟而選擇、設定者。

根據本發明之鏈齒之檢查條件設定方法及鏈齒檢查方法，可自動地迅速且準確地判定拉鏈之鏈齒之顏色是否為良品，從而可穩定地進行良好之品質管理。

10‧‧‧檢查裝置

12‧‧‧相機

14‧‧‧照明裝置

16‧‧‧平台

18‧‧‧夾具

19‧‧‧保持部

20‧‧‧拉鏈

22‧‧‧拉鏈鏈布

24‧‧‧鏈齒

30‧‧‧檢查裝置

32‧‧‧照明裝置

A1‧‧‧水準

A2‧‧‧水準

A3‧‧‧水準

B1‧‧‧水準

B2‧‧‧水準

B3‧‧‧水準

C1‧‧‧水準

C2‧‧‧水準

C3‧‧‧水準

D1‧‧‧水準

D2‧‧‧水準

D3‧‧‧水準

E1‧‧‧水準

E2‧‧‧水準

E3‧‧‧水準

F1‧‧‧水準

F2‧‧‧水準

F3‧‧‧水準

G1‧‧‧水準

G2‧‧‧水準

G3‧‧‧水準

H1‧‧‧水準

H2‧‧‧水準

H3‧‧‧水準

N1‧‧‧條件

N2‧‧‧條件

圖1係本發明之一實施形態之檢查裝置之概略圖。

圖2係本發明之一實施形態之使用其他照明裝置之檢查裝置之概略圖。

圖3係表示藉由本實施形態之檢查裝置所拍攝之拉鏈之鏈齒的模式圖。

圖4係藉由本發明之檢查條件設定方法求出SN比之曲線圖。

圖5係藉由本發明之檢查條件設定方法求出感度之曲線圖。

圖6係藉由本發明之檢查方法以最佳條件求出誤差分散之確認實驗之曲線圖。

圖7係藉由本發明之檢查方法以最差條件求出誤差分散之確認實驗之曲線圖。

以下，基於圖式，對本發明之一實施形態進行說明。如圖1所示，本實施形態之拉鏈之鏈齒之檢查條件設定方法及鏈齒檢查方法所使用之檢查裝置10包含：相機12，其具備CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)或C-MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)等拍攝元件，可獲取光之3原色即紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)之各圖像資料；及照明裝置14，其藉由利用使用白色光之LED(Light Emitting Diode，發光二極體)燈等之圓頂型照明之間接光，向對象物進行照明。於隔著照明裝置14與相機12為相反側，在配置於平台16上之夾具18保持有拉鏈20。

夾具18具備夾持拉鏈20之兩側之拉鏈鏈布22的一對保持部19，拉鏈20之鏈齒24位於保持部19之間。此處，所檢查之拉鏈20係被切斷成單個之拉鏈20之前段之、形成為拉鏈鏈條之長條之繩狀的構件，且間歇地被輸送至夾具18上，藉由下述攝影方法對鏈齒24進行拍攝。

又，為了設定鏈齒之檢查條件，作為影響檢查對象之測定之可控因素的照明裝置之其他構成，亦準備圖2所示之具備環型照明之照明裝置32之檢查裝置30。照明裝置32之發光面與相機12之光軸正交，照明裝置32之環之中心與相機12之光軸位於同心上。

藉由檢查裝置10、30，以如下方式進行攝影，即，以各種條件所拍攝之圖像均如圖3所示般，使複數個拉鏈20之鏈齒24位於中央部，且包含該圖像中之例如6個鏈齒24。藉由下述方法，對所拍攝之圖像資料進行處理，評價鏈齒24之表面之顏色或狀態，而判別是否為良品。

繼而，以下將敍述用以決定本實施形態之鏈齒檢查方法的檢查條件設定方法。首先，選擇影響藉由相機12所拍攝之圖像之複數個可控因素，針對各可控因素分別設定特定之複數個條件，以各可控因素之複數個條件，分別於包含拉鏈20之複數個鏈齒24之範圍內進行拍攝。

此處，將作為檢查條件之可控因素示於表1。可控因素例如為8種，針對各可控因素，分別設定作為複數個條件之水準，該複數個條件之水準係2或3種參數。如表1所示，作為8種可控因素，係作為拍攝之基本要素之相機種類(F)、照明種類(C)、快門速度(A)、照明強度(D)、及相機之角度(G)等。進而，為了觀察假定範圍內之測定對象鏈齒數之增減所引起的穩定性之變化，而增加測定鏈齒數(B)，為了觀察作為誤差因素之背景色之影響，而附加大於、等於、小於鏈齒24之3種測定區域尺寸(E)，為了確認因LED之發熱引起之影響，而附加 LED空載時間(H)。

進而，如表2所示，選定有無環境光及背景色之顏色來作為影響測定結果之誤差因素。將條件N1設為有環境光且背景色為J1，將條件N2設為無環境光且背景色為J2，而設為容易發生誤差之條件。

以該等可控因素下之各水準及誤差因素之條件進行拍攝，獲取所需數量之攝影資料。此處，所獲取之攝影資料並非必須針對各鏈齒24以表1、表2之所有條件進行拍攝而獲得之各個攝影資料。只要例如於品質工程中之L18正交表所需之範圍內獲取攝影資料即可，只要有選定鏈齒24之評價所需之檢查條件所需的數量之攝影資料即可。

接著，針對藉由相機12獲得之拍攝有複數個鏈齒24之各彩色圖像，擷取各鏈齒24之各個單位區域內之彩色圖像資料。此處，單位區域係指根據上述可控因素之測定區域尺寸之設定，選自大於、等於、小於鏈齒24之3種區域中的尺寸之範圍。

其後，求出各鏈齒24之單位區域之彩色圖像資料之各像素之光之各3原色的亮度值。進而，針對藉由相機12所拍攝之圖像之各個鏈齒24之單位區域之每一像素之圖像資料，求出針對各RGB根據各像素之亮度值求出之特徵值y_kn(k為樣品No.，n為樣品之特徵值No.)。然後，基於該特徵值，藉由以下式(1)~(7)，計算各樣品之誤差分散。誤差分散可針對每1條拉鏈20而求出，亦可針對拉鏈鏈布22之每一固定長度而求出。

R_ij係輸出紅色之圖像資料之像素，像素之位置表示i,j之亮度之值(ij為任意之自然數)。G_ij、B_ij亦相同。、、係檢查對象之鏈齒整體之針對各RGB之亮度之平均值。

(為y_kn之k=1~10之平均值)

[數3]變動：S_T(k)S_T(k)=y_k1'²+y_k2'²+…y_kn'² (3)

[數4]偏差之大小：S_m(k)S_m(k)=(y_k1'+y_k2'+…y_kn')²/n (4)

[數5]分散：V_e V_e=(S_T(k)-S_m(k))/(n-1) (5)

[數6]良品整體之分散：V₀ V₀=(S_T(1~10)-S_m(1~10))/(10‧(n-1)) (6)

[數7]誤差分散：D(k)D(k)={(S_m(k)+V_e(k))/V₀}^1/2 (7)

如上所述，基於式(7)，針對各樣品，求出拉鏈鏈齒24之亮度值之誤差分散之值。此處，將所求出之誤差分散設為D(1)~D(k)，針對測定環境之誤差因素N1、N2，設定各樣品之拉鏈20之鏈齒24之變色處理量X₁~X_k，針對各拉鏈20求出誤差分散。變色處理量係指為了設定鏈齒24之檢查條件而預先使鏈齒24之表面階段性地變色之各值，且係根據特定之熱處理時間之不同而使變色之程度有差異者。該樣品係用以獲得用於在實際檢查之前進行之檢查條件設定的資料，且將其用於下述驗證用實驗中者。表3係表示以此方式求出之各變色處理量與誤差分散之對應者。

其後，進而，為了選定最佳條件之可控因素，藉由以下之式求出SN比及感度。

[數9]有效除數：r₁ r₁=r₂=X₁ ²+X₂ ²+…+X_k ² (9)

[數10]線性公式：L₁、L₂ L₁=X₁×D(1)+X₂×D(2)+…+X_k×D(k) L₂=X₁×D(1)'+X₂×D(2)'+…+X_k×D(k)' (10)

[數11]比例項之變動：S_β S_β=(L₁+L₂)²/(r₁+r₂) (11)

[數12]比例項之差之變動：S_N×β S_N×β=(L₁ ²/r₁)‧(L₂ ²/r₂) (12)

[數13]誤差變動：S_e S_e=S_T-S_β-S_N×β (f=k+k'-2) (13)

[數14]變動：S_N S_N=S_N×β+S_e (f=k+k'-2) (14)

[數15]偏差分散：V_e' V_e'=S_e/f (15)

[數16]綜合偏差分散：V_N V_N=S_N/f (16)

[數17]SN比：η η=10‧log[{1/(r₁+r₂)}×{(S_β-V_e')/V_N}] (17)

[數18] 感度：S S=10‧log[{1/(r₁+r₂)}×(S_β-V_e')] (18)

基於以上之式，針對上述8種可控因素，根據自攝影圖像獲得之針對各RGB之亮度值，以如上方式計算誤差分散，進而，基於式(17)、(18)算出SN比及感度，根據該值選定可控因素之最佳條件。如下述圖4、圖5所示之實驗結果般，根據SN比及感度選擇之各可控因素之最佳條件係根據SN比及感度之值而選擇者，且係基於圖4、圖5所示之要因效果圖而選定。

關於圖4、圖5之要因效果圖所示之○及◇係以(○)表示SN比及感度變高之最佳條件之組合，且係以(◇)表示SN比及感度相對變低之最差條件之組合。藉此，針對各可控因素，將圖示之○標記之設定條件設定為製品檢查之最佳條件。例如，於本實施形態中，關於照明之種類，於感度方面，圖1所示之圓頂型照明優於圖2所示之環型照明裝置，關於測定區域尺寸，於與鏈齒24相等之情形時，SN比可獲得較佳之結果。同樣地，針對其他可控因素，亦根據SN比及感度求出可獲得良好之結果之條件，而進行檢查。

若藉由以上之鏈齒之檢查條件設定方法，選定用於檢查之最佳條件之可控因素，則於以後之檢查中，將各可控因素之水準設定為所選定之最佳條件，於該條件下，進行鏈齒24之拍攝。

接著，針對所獲得之拍攝有複數個鏈齒24之彩色圖像，擷取各鏈齒24之各個單位區域內之彩色圖像資料，求出各鏈齒24之單位區域之彩色圖像資料之各像素之光之各3原色的亮度值，基於所算出之光之各3原色之亮度值，藉由與上述相同之計算處理，計算鏈齒24之顏色之誤差分散。然後，基於所獲得之誤差分散，根據誤差分散是否為固定值以下，判別鏈齒24之表面之顏色是否為良品。

又，判定亦可不計算誤差分散，而於利用最佳可控因素之測定條件下，進行其他顏色評價，例如根據L*a*b*表色系統之值進行顏色評價。

根據本實施形態之鏈齒之檢查條件設定方法及鏈齒檢查方法，能夠客觀且定量地判斷拉鏈20之鏈齒24之顏色是否為良品，能夠自動地迅速且準確地判定表面顏色是否為良品，從而可穩定地進行良好之品質管理。

再者，本發明之鏈齒之檢查條件設定方法及鏈齒檢查方法並不限定於上述實施形態，可適當進行可控因素或誤差因素之設定，亦可適當選擇因素之數量。

實施例

繼而，以下，對本發明之鏈齒之檢查條件設定方法及鏈齒檢查方法之實施例進行說明。此處，係表示對本發明之鏈齒之檢查條件設定方法及鏈齒檢查方法進行驗證後所得之實驗結果。首先，測定對象假定為顏色不同之不良品，準備經實施階段性變色處理X₁~X_k之製品、及未經處理之製品(良品)。相機12之輸出值、或對來自相機12之輸出進行處理後所得之來自未圖示之電腦的輸出值係針對自相機12之拍攝元件之各個像素獲得之亮度值，以256色調使用各顏色R、G、B之值。

將該實驗結果示於圖4、圖5之要因效果圖。關於○及◇，基於要因效果圖，係以(○)表示SN比及感度變高之最佳條件之組合，以(◇)表示SN比及感度相對變低之最差條件之組合。藉此，針對各可控因素，將圖示之○標記之設定條件設定為製品檢查之最佳條件。最佳條件之水準及最差條件之水準之篩選如表4所示。

將以最佳條件、最差條件該等2個條件進行測定所得之結果示於圖6、圖7。於圖6所示之最佳條件下，於上述N1、N2之兩個條件下，均是隨著處理量增加，誤差分散以相同傾向變大，可知能夠不受因誤差因素而引起之影響地測定顏色之變化。又，於圖7所示之最差條件下，於N1、N2之條件下表現出完全不同之傾向，可確認較大地受到誤差因素之影響，無法進行穩定之測定。

表5係表示基於藉由本發明所使用之L18正交表之實驗而獲得之SN比及感度計算所得的最佳條件、最差條件之SN比及感度的推斷值及增益、以及藉由確認實驗而獲得之SN比及感度的結果及增益。關於利用確認實驗而獲得之增益，與推斷值相比SN比低約3[db]，感度呈較推斷值高約40之值，呈相同之傾向，可確認要因圖之妥當性及再現性。

根據以上結果可確認：於拉鏈之鏈齒之測色中，能夠選擇可穩定地進行顏色不同之製品之識別的條件，從而能夠高品質地進行拉鏈之鏈齒之顏色之檢查。