專利名稱：表面檢查裝置以及表面檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢查實(shí)施了機(jī)械加工的工件表面的技術(shù)，特別是涉及檢測線狀的損傷的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在汽車的制造工序中，進(jìn)行用于在發(fā)動機(jī)的氣缸體形成鏜孔的鏜孔加工。在鏜孔加工中，一邊使鏜孔用刀具旋轉(zhuǎn)一邊使其相對于氣缸體進(jìn)退來形成鏜孔，因此，在鏜孔的內(nèi)側(cè)表面產(chǎn)生螺旋狀的加工痕跡(下面稱作“網(wǎng)紋(cross hatch)”)，該網(wǎng)紋被作為發(fā)動機(jī)油料的通道(油槽，oil Pit)而利用。但是，若由于網(wǎng)紋而導(dǎo)致鏜孔的內(nèi)側(cè)表面的表面粗度以及面形狀變差，則在鏜孔中滑動的活塞的滑動阻礙會變高，會使得發(fā)動機(jī)無法發(fā)揮期望的性能。因此，通常在鏜孔加工形成了鏜孔后，留下油槽的程度地進(jìn)行鏜磨(honing)，來對鏜孔的內(nèi)側(cè)表面進(jìn)行拋光修整。然后，在鏜磨加工后，對鏜孔的內(nèi)側(cè)表面進(jìn)行檢測拋光殘留的表面檢查。作為鏜孔的表面檢查技術(shù)，已知如下技術(shù)，對該鏜孔的內(nèi)側(cè)表面進(jìn)行拍攝來生成數(shù)字圖像，以規(guī)定的閾值來2值化該數(shù)字圖像的亮度值，并提取出視作拋光殘留的線。另外，在該線的提取中，由于網(wǎng)紋的網(wǎng)眼的角度是確定的，因此僅將沿著該角度的線作為提取對象，由此，能效率良好地提取出加工痕跡的被視作拋光殘留的直線(例如專利文獻(xiàn)1)。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 JP特開2004-2640M號公報(第8頁到第9頁，第10圖)發(fā)明的概要發(fā)明要解決的課題但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，檢測撞痕等的拋光殘留以外的損傷十分困難。若詳述，則撞痕等的損傷并不一定沿著網(wǎng)紋的網(wǎng)眼的角度而延伸。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了檢測這樣的損傷， 還要檢測網(wǎng)紋的網(wǎng)眼的角度以外的線，這種情況下，需要毫無遺漏地提取包含在數(shù)字圖像中的線的處理。但是，這樣的話，會由于圖像處理需要時間而導(dǎo)致檢查時間變長，存在生產(chǎn)性降低這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述的事實(shí)而提出，目的在于提供能在一定方向上檢測損傷并還能檢測在與該檢測方向不同的方向上延伸的損傷的表面檢查裝置以及表面檢查方法。用于解決課題手段為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種表面檢查裝置，特征在于，具備圖像生成單元，其生成對實(shí)施了機(jī)械加工的工件的表面進(jìn)行拍攝得到的數(shù)字圖像；線提取單元，其從所述數(shù)字圖像中，沿著規(guī)定的線檢測方向來提取相當(dāng)于損傷的線，和判定單元，其基于由所述線提取單元提取出的線來判定所述工件的表面的狀態(tài)，所述線提取單元固定所述線檢測方向，將所述數(shù)字圖像以規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)1次或多次，并從旋轉(zhuǎn)前后的各個數(shù)字圖像中提取沿著所述線檢測方向的線，所述判定單元基于從所述旋轉(zhuǎn)前后的各所述數(shù)字圖像中提取的線來判定所述工件的表面的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，固定線檢測方向，將數(shù)字圖像以規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)1次或多次，并從旋轉(zhuǎn)前后的各個數(shù)字圖像中提取沿著所述線檢測方向的線。然后，基于從旋轉(zhuǎn)前后的各個數(shù)字圖像中提取的線來判定工件的表面狀態(tài)。如此，關(guān)于旋轉(zhuǎn)前后的各個數(shù)字圖像，通過沿著規(guī)定的線檢測方向提取線，來檢測在線檢測方向延伸的損傷，并還能檢測在與該線檢測方向不同的方向上延伸的損傷，通過基于各個損傷來判定表面狀態(tài)，因此，該判定成為正確的判定。另外，本發(fā)明的特征在于，在上述本發(fā)明所涉及的表面檢查裝置的基礎(chǔ)上，所述提取單元基于在沿著所述線檢測方向來提取線時能提取的規(guī)定粗細(xì)的線中的、與所述線檢測方向所形成的角度成為最大的線的該角度，來旋轉(zhuǎn)所述數(shù)字圖像。根據(jù)本發(fā)明，能使數(shù)字圖像的旋轉(zhuǎn)次數(shù)為最小，能進(jìn)一步使處理時間縮短化。另外，本發(fā)明的特征在于，在上述本發(fā)明所涉及的表面檢查裝置的基礎(chǔ)上，所述表面檢查裝置還具備二值化處理單元，其基于亮度值來對所述數(shù)字圖像進(jìn)行二值化處理，所述線提取單元以二值化處理后的數(shù)字圖像為對象來進(jìn)行所述線的提取。根據(jù)本發(fā)明，通過二值化處理能得到僅留下應(yīng)提取的損傷的數(shù)字圖像。另外，通過以相關(guān)的數(shù)字圖像為對象來進(jìn)行線提取，不進(jìn)行多余的線的提取，因此，能使處理時間進(jìn)一步縮短化。另外，本發(fā)明的特征在于，在上述本發(fā)明所涉及的表面檢查裝置的計基礎(chǔ)上，所述表面檢查裝置還具備結(jié)合單元，其將映出在所述數(shù)字圖像的損傷中的在所述線檢測方向上分離開一定量的損傷彼此結(jié)合，所述線提取單元以由所述結(jié)合單元結(jié)合了損傷后的數(shù)字圖像為對象來進(jìn)行所述線的提取。根據(jù)本發(fā)明，即使在由于拍攝狀態(tài)、二值化處理等而導(dǎo)致實(shí)際延伸為1條的損傷在數(shù)字圖像中映出成被分?jǐn)嗟木€或點(diǎn)的情況下，也能將它們結(jié)合起來提取為1條線，因此能正確地提取反映了損傷的大小的線。另外，為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種表面檢查方法，特征在于，具備線提取步驟，從對實(shí)施了機(jī)械加工的工件的表面進(jìn)行拍攝得到的數(shù)字圖像中提取相當(dāng)于損傷的線；和判定步驟，基于在所述線提取步驟中提取出的線來判定所述工件的表面的狀態(tài)，在所述線提取步驟中，固定所述線檢測方向，并將所述數(shù)字圖像以規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)1次或者多次， 并從旋轉(zhuǎn)前后的各個數(shù)字圖像中提取沿著所述線檢測方向的線，在所述判定步驟中，基于從旋轉(zhuǎn)前后的各個所述數(shù)字圖像中提取出的線，來判定所述工件的表面的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，能起到與本發(fā)明所涉及的表面檢查裝置相同的作用、效果。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，固定線檢測方向，將數(shù)字圖像以規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)1次或多次，并從旋轉(zhuǎn)前后的各個數(shù)字圖像中提取沿著所述線檢測方向的線，因此能檢測在線檢測方向上延伸的損傷，并能檢測在與該線檢測方向不同的方向上延伸的損傷，另外，通過基于各個損傷來判定表面狀態(tài)，該判定成為正確的判定。在這種情況下，通過基于在沿著線檢測方向來提取線時能提取的規(guī)定粗細(xì)的線中的、與線檢測方向所形成的角度成為最大的線的該角度，來旋轉(zhuǎn)數(shù)字圖像，能使數(shù)字圖像的旋轉(zhuǎn)次數(shù)為最小，能進(jìn)一步使處理時間縮短化。另外，在這種情況下，通過基于亮度值來對數(shù)字圖像進(jìn)行二值化處理，二值化處理后的數(shù)字圖像為對象來進(jìn)行線的提取，能不進(jìn)行多余的線的提取，因此能進(jìn)一步使處理時間縮短化。另外，在這種情況下，通過將映在數(shù)字圖像的損傷中的在檢測方向上分離開一定量的損傷彼此進(jìn)行結(jié)合，以該數(shù)字圖像為對象來進(jìn)行所述線的提取，即使在由于拍攝狀態(tài)、 二值化處理等而導(dǎo)致實(shí)際延伸為1條損傷在數(shù)字圖像中卻映成被分?jǐn)嗟木€或點(diǎn)的情況下， 也能將它們結(jié)合起來提取為1條線，因此能正確地提取反映了損傷的大小的線。


圖1是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方式所涉及的鏜孔內(nèi)表面檢查系統(tǒng)、和形成有成為檢查對象的鏜孔的氣缸體的概略構(gòu)成的圖。圖2是示意性地表示數(shù)字圖像的一例的圖，圖2(A)表示二值化處理前的圖像，圖 2(B)表示二值化處理后的圖像，另外，圖2(C)表示線提取處理后的圖像。圖3是基于相當(dāng)于損傷的點(diǎn)(dot)的連續(xù)方向的線提取的說明圖。
圖4是開口幅度較大的損傷的線提取的說明圖。圖5是表示在檢測水平方向的損傷的情況下，能作為線而提取的損傷的開口幅度和延伸方向的關(guān)系的一例的圖。圖6是表示膨脹/收縮處理的一例的說明圖。圖7是表面檢查裝置的表面檢查處理的流程圖。圖8是表示明亮度調(diào)整的一例的說明圖。圖9是示意性地表示線的提取處理的圖。
具體實(shí)施例方式下面，參考附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方式所涉及的鏜孔內(nèi)表面檢查系統(tǒng)1、和形成有成為檢查對象的鏜孔3的氣缸體5的概略構(gòu)成的圖。鏜孔3通過在設(shè)于旋轉(zhuǎn)軸的鏜頭上朝向徑向突出設(shè)置切削刀具，一邊使該鏜頭旋轉(zhuǎn)一邊使其相對于作為工件的氣缸體進(jìn)退的、所謂的鏜孔加工而形成。通過該鏜孔加工，在鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3A作出螺旋狀的切削加工痕跡。之后，為了在鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3A留下油槽并使其成為能發(fā)揮發(fā)動機(jī)的期望性能的表面粗度以及面形狀，使用配設(shè)了鏜磨用磨石的加工頭來對該鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3A實(shí)施鏜磨加工。鏜孔內(nèi)表面檢查系統(tǒng)1在鏜磨加工后，基于拍攝鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3A的數(shù)字圖像來評價有無拋光殘留。即，鏜孔內(nèi)表面檢查系統(tǒng)1具備掃描鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3A的傳感頭7 ；基于該傳感頭7的輸出信號來生成數(shù)字圖像，并基于該數(shù)字圖像來評價鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3A的表面檢查裝置9 ；和移動驅(qū)動傳感頭7的驅(qū)動機(jī)構(gòu)11。傳感頭7形成為能進(jìn)入鏜孔3的圓筒狀，安裝在能繞著中心軸線12旋轉(zhuǎn)且能在高度方向上移動的上述驅(qū)動機(jī)構(gòu)11上，構(gòu)成為能一邊改變高度位置一邊感測鏜孔3的全部內(nèi)周面。關(guān)于該傳感頭7的構(gòu)成，詳細(xì)地，傳感頭7從設(shè)于其周面的開口 15朝向鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3A照射激光，檢測與切削加工痕跡的形狀相應(yīng)的反射光量，并輸出到表面檢查裝置 9。S卩，傳感頭7具備作為光源的LD (激光二極管)17、光纖19以及聚光光學(xué)構(gòu)件21，用光纖19將LED17的光引導(dǎo)至聚光光學(xué)構(gòu)件21，光在聚光光學(xué)構(gòu)件21會聚，激光從開口 15照射到鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3A。另外，傳感頭7具備接受反射光的受光傳感器23，并使多個光纖25以光纖19相鄰而配設(shè)，其中該多個光纖25將介由聚光光學(xué)構(gòu)件21而從鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3A返回的反射光引導(dǎo)到受光傳感器23。驅(qū)動機(jī)構(gòu)11具備使傳感頭7旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)31 ；和使該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)31 進(jìn)退的進(jìn)退機(jī)構(gòu)33。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)31具備托架34 ；在前端安裝有上述傳感頭7，上下貫通托架34而設(shè)置的軸35 ；在表面檢查裝置9的控制下，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸35的軸電動機(jī)37 ；和檢測軸35的旋轉(zhuǎn)速度以及旋轉(zhuǎn)角并輸出給表面檢查裝置9的轉(zhuǎn)動編碼器39。進(jìn)退機(jī)構(gòu)33是進(jìn)給螺桿機(jī)構(gòu)，具備刻設(shè)有螺紋的軸部41 ；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動該軸部41的進(jìn)退電動機(jī)43 ；檢測軸部41的旋轉(zhuǎn)速度以及旋轉(zhuǎn)角并輸出給表面檢查裝置9的轉(zhuǎn)動編碼器45。軸部41與托架34的螺母部36螺合，通過驅(qū)動進(jìn)退電動機(jī)43而使軸部41旋轉(zhuǎn)，來使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)31進(jìn)退。表面檢查裝置9具備通過控制驅(qū)動機(jī)構(gòu)11來控制傳感頭7的位置的位置控制部51 ；圖像生成部53，其基于傳感頭7的受光信號來生成鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3A的數(shù)字圖像 70，并從數(shù)字圖像70中提取相當(dāng)于拋光殘留、撞痕的損傷80 (圖2)的線81 (圖2)；和評價部(判定部)57，其根據(jù)基于線81的提取結(jié)果的拋光殘留、撞痕等的損傷，判定鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3A的狀態(tài)，來評價是否良好。相關(guān)的表面檢查裝置9例如能使個人計算機(jī)執(zhí)行用于實(shí)現(xiàn)各部的功能的程序來構(gòu)成。位置控制部51內(nèi)置有用于驅(qū)動軸電動機(jī)37以及進(jìn)退電動機(jī)43的伺服機(jī)構(gòu)，控制傳感頭7的中心軸線12上的位置和旋轉(zhuǎn)角。即，位置控制部51在檢查開始時，將傳感頭7 插入到鏜孔3，使開口 15位于檢查范圍Q的下端位置Qa。然后，按照仿照鏜孔加工時的鏜孔用刀具的軌跡的方式，來進(jìn)行一邊使傳感頭7繞著中心軸線12旋轉(zhuǎn)一邊使其上升的動作， 直到傳感頭7的開口 15到達(dá)檢查范圍Q的上端位置Qb為止，用該傳感頭7來掃描檢查范圍Q的全部表面。該檢查范圍Q能根據(jù)作為與氣缸的滑動面而發(fā)揮功能的范圍來決定。圖像生成部53具備A/D變換電路板59，其對來自傳感頭7的受光信號進(jìn)行A/ D變換，并輸出表示亮度的數(shù)字信號；和工作存儲器61，其由展開基于該數(shù)字信號的數(shù)字圖像70的例如RAM等易失性存儲器構(gòu)成。進(jìn)而，圖像生成部53具備二值化處理部62、旋轉(zhuǎn)處理部63、膨脹/收縮處理部(結(jié)合單元)64、線提取處理部65、合成處理部66，來作為對工作存儲器61的數(shù)字圖像70實(shí)施圖像處理的單元。即，二值化處理部62將工作存儲器61的數(shù)字圖像70 二值化為規(guī)定的亮度值并提取損傷80。旋轉(zhuǎn)處理部63將二值化處理后的數(shù)字圖像旋轉(zhuǎn)規(guī)定的角度。線提取處理部65 從旋轉(zhuǎn)前后的各數(shù)字圖像70中提取相當(dāng)于損傷80的線81。膨脹/收縮處理部64將在線 81的檢測方向上分開一定量距離的線81彼此進(jìn)行結(jié)合，在后面敘述相關(guān)的處理的詳細(xì)。合成處理部66將從旋轉(zhuǎn)前后的各數(shù)字圖像70提取出的線81的每一條重疊到相同的數(shù)字圖像70上。
圖2是示意性地表示數(shù)字圖像70的一例的圖，圖2 (A)表示二值化處理前的圖像， 圖2(B)表示二值化處理后的圖像，另外，圖2(C)表示線提前出路后的圖像。另外，圖2的數(shù)字圖像70放大表示鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3A的一部分。如上所述，數(shù)字圖像70是如下圖像通過A/D變換電路板59將由傳感頭7在鏜孔 3內(nèi)的各檢查位置而得到的反射光強(qiáng)度變換成亮度值，并將這些亮度值與檢查位置對應(yīng)來排列從而圖像化而得到的圖像。由于該檢查位置是由傳感頭7的旋轉(zhuǎn)角度θ和高度位置H 的二維坐標(biāo)來規(guī)定的，因此如圖2(A)所示，關(guān)于數(shù)字圖像70的縱橫，橫方向與旋轉(zhuǎn)角度θ 對應(yīng)，縱方向與高度H對應(yīng)。在鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3Α存在損傷的情況下，在該損傷的地方， 反射光強(qiáng)度降低，因此在數(shù)字圖像70中，能將亮度值較低的地方視作損傷80。在該圖2㈧中，虛線表示網(wǎng)紋82。另夕卜，在數(shù)字圖像70中，除了相關(guān)的網(wǎng)紋82以外，還檢測出了無數(shù)不會成為發(fā)動機(jī)性能上的問題程度的小的、或者淺的損傷80。將區(qū)分該不會成為問題的損傷80和應(yīng)作為缺陷而檢測出的損傷80的規(guī)定的亮度值作為閾值，由上述二值化處理部62來針對數(shù)字圖像70進(jìn)行二值化處理，得到圖2(B)所示的數(shù)字圖像70。在該數(shù)字圖像70中，為了設(shè)定是否存在損傷80的判斷基準(zhǔn)，線提取處理部65從數(shù)字圖像70中提取沿著損傷80的線81。S卩，如圖2C所示，在提取出線81的情況下，表示在數(shù)字圖像70中映有應(yīng)當(dāng)作缺陷的損傷80，在沒有提取出線81的情況下，表示未映有相應(yīng)的損傷80。評價部57基于有無提取出線81，進(jìn)而基于線81的長度，來檢測有沒有應(yīng)被當(dāng)作缺陷的損傷80，并基于檢測結(jié)果來評價內(nèi)側(cè)表面3Α是否良好。在上述的線提取處理部65的線提取處理中，為了謀求線提取的處理時間的縮短化以及算法的簡單化，如下進(jìn)行線81的提取。S卩，使鏜孔3的鏜孔加工所得到的切削加工痕跡形成為像網(wǎng)紋82那樣規(guī)則排列的線狀。即，由于相當(dāng)于拋光殘留的損傷80產(chǎn)生在網(wǎng)紋82的線上，因此相關(guān)的損傷80沿著該網(wǎng)紋82的方向進(jìn)行延伸。因此，在線提取處理中， 若從數(shù)字圖像70中提取出沿著網(wǎng)紋82的方向的線81，則能檢測出相當(dāng)于拋光殘留的損傷 80。關(guān)于相關(guān)的線81的提取，在例如將以水平方向K為基準(zhǔn)的網(wǎng)紋82的網(wǎng)眼的角度(下面稱作“網(wǎng)紋角度”)設(shè)為α、β的情況下，通過判斷在二值化后的數(shù)字圖像70中是否在網(wǎng)紋角度α、β方向上有表示損傷80的亮度值的像素(下面稱作“點(diǎn)”)73連續(xù)的地方，由此進(jìn)行判斷。例如，如圖3(A)所示，在沿著傾斜為網(wǎng)紋角度α、β的直線L而點(diǎn)73連續(xù)的情況下，將這些點(diǎn)73的集合作為線81而進(jìn)行提取。但是，在以網(wǎng)紋角度α、β為基準(zhǔn)來進(jìn)行線提取的情況下，如圖3(B)所示，在直線狀排列的點(diǎn)73的延伸方向M從以網(wǎng)紋角度α、β為傾斜的直線L偏離時，無法提取出由這一群的點(diǎn)73所構(gòu)成的線81。因此，如圖2(A) 圖2(C)各自所示，關(guān)于應(yīng)被檢測為缺陷的損傷80中的從網(wǎng)紋角度α、β偏離而延伸的例如撞痕等的損傷80(圖中箭頭A所指示)， 有可能會從線提取處理的結(jié)果中缺失，使得鏜孔3的評價變得不正確。因此，在本實(shí)施方式中如下構(gòu)成通過使數(shù)字圖像70旋轉(zhuǎn)，對于旋轉(zhuǎn)前后的各數(shù)字圖像70以網(wǎng)紋角度α、β為基準(zhǔn)來進(jìn)行線提取處理，由此能提取從網(wǎng)紋角度α、β偏離的線81，由此防止了相當(dāng)于損傷80的線81的漏提取。但是，能考慮到，進(jìn)行線提取處理的數(shù)字圖像70的旋轉(zhuǎn)角度的節(jié)距幅度越小，線81的提取精度就越提高，但是這樣也很有可能會導(dǎo)致處理時間的膨脹。因此，在本實(shí)施方式中，如下所述，謀求縮短處理時間。
即使在損傷80的延伸方向M偏離了網(wǎng)紋角度α、β的情況下，有時也能通過該損傷80的粗細(xì)來提取線81。在此，損傷80的粗細(xì)是指延伸的損傷80的橫切方向的開口幅度。即，在損傷80的開口幅度較大的情況下，如圖4所示，即使在以網(wǎng)紋角度α延伸的直線L、與損傷80的延伸方向之間有間距的情況下，在該損傷80的區(qū)域內(nèi)也包含直線L。這種情況下，即使損傷80的延伸方向M偏離了網(wǎng)紋角度α、β，也能檢測出相當(dāng)于該損傷80 的線81。如此，通過檢測在網(wǎng)紋角度α、β的方向上連續(xù)的點(diǎn)73，在將在該網(wǎng)紋角度α、β 的方向上延伸的損傷80作為線81而提取的線提取處理中，在損傷80的延伸方向M從網(wǎng)紋角度α、β偏離的情況下，通過損傷80的開口幅度來決定是否作為線81而提取。換言之，若以能提取為線81的損傷80的延伸方向M為基準(zhǔn)來使數(shù)字圖像70旋轉(zhuǎn)，則即使不將數(shù)字圖像70小幅度地旋轉(zhuǎn)，也能以較少的旋轉(zhuǎn)數(shù)量來確實(shí)地提取相當(dāng)于損傷80的線82，能謀求處理時間的縮短化。圖5是表示在檢測出水平方向K上延伸損傷80的情況下，能提取作為線81的損傷80的開口幅度和延伸方向M的關(guān)系的一例的圖。另外，在圖5中，將損傷80的延伸方向 M用以水平方向K為基準(zhǔn)的角度γ來表示。如該圖中所示可知損傷80的開口幅度越大，即使其延伸方向M偏離了水平方向 K，也越能檢測出該相當(dāng)于損傷80的線81。因此，決定應(yīng)作為缺陷而提取的損傷80的最小開口幅度，預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等來求取能提取相當(dāng)于該開口幅度的損傷80的極限的角度(下面稱作“提取極限角度”)Yth，然后， 在從數(shù)字圖像70提取出線時，在旋轉(zhuǎn)數(shù)字圖像70時，考慮提取極限角度Y th來旋轉(zhuǎn)，從而能確實(shí)地提取出相當(dāng)于損傷80的線81。另外，在本實(shí)施方式中，設(shè)應(yīng)作為缺陷而提取的損傷80的最小開口幅度為80 μ m，基于圖5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)提取極限角度Yth為9[deg]。另一方面，網(wǎng)紋角度α、β通過使用了鏜孔用刀具的鏜孔加工時的鏜孔直徑、沖程、頻率以及轉(zhuǎn)速等加工條件而規(guī)定的，只要這些加工條件相同，網(wǎng)紋角度α、β也成為大致相同的值。在本實(shí)施方式中，鏜孔直徑為約80mm前后，沖程為約80mm，頻率為2. 5Hz 3Hz，轉(zhuǎn)速為420rpm 600rpm，在這樣的加工條件下，求取網(wǎng)紋角度α、β =18°、-18°。 即，在本實(shí)施方式中，相當(dāng)于拋光殘留的損傷80的延伸方向M估計為約士 18°。在本實(shí)施方式的線提取處理中，將水平方向設(shè)定為線檢測方向，提取在該線檢測方向上延伸的線80，拋光殘留的損傷80的延伸方向M成為上述提取極限角度Yth = 9[deg]的范圍外。因此，在線提取處理中，為了從數(shù)字圖像70中確實(shí)地檢測到拋光殘留， 按照相當(dāng)于拋光殘留的損傷80的延伸方向M成為上述提取極限角度Yth以下的方式，來決定數(shù)字圖像70的圖像旋轉(zhuǎn)角度δ。即在本實(shí)施方式中，圖像旋轉(zhuǎn)角度δ設(shè)定為0°、 士 15°的值。在線提取處理中，如上所述，由于在數(shù)字圖像70中，將表示損傷80的點(diǎn)73的水平方向K的連續(xù)提取為線81，因此，在點(diǎn)73間或多或少產(chǎn)生縫隙的情況下，就不提取為線81 了，另外，由于在線81之間產(chǎn)生縫隙的情況下，線81被分?jǐn)喽粰z測，因此存在有損傷80 的大小變得不正確的可能性。因此，在水平方向K上，點(diǎn)73間、或線81間的縫隙(分離量) 較小的情況下，為了將它們結(jié)合從而設(shè)為一條線81，設(shè)置進(jìn)行膨脹/收縮處理的上述膨脹/ 收縮處理部64。
圖6是表示膨脹/收縮處理的一例的說明圖。在膨脹/收縮處理中，第一，進(jìn)行膨脹處理，以相當(dāng)于損傷80的線81的各點(diǎn)73為中心將規(guī)定范圍的像素變更為相當(dāng)于損傷80的點(diǎn)73。其結(jié)果，如圖6所示，將在水平方向 K上以一定量的間隙83而分?jǐn)嗟木€81彼此結(jié)合，得到1條粗的(擴(kuò)展了范圍的)線81。 接下來，第二，進(jìn)行收縮處理，一邊維持結(jié)合部分一邊將膨脹的線81收縮到原有的粗細(xì)。由此，間隙83被結(jié)合，在水平方向K上被分?jǐn)嗟木€81彼此結(jié)合成1條線81。另外，在膨脹處理中，按照應(yīng)填補(bǔ)的縫隙83的大小來決定將線81設(shè)為何種程度的粗細(xì)。接下來，說明表面檢查裝置9進(jìn)行的鏜孔3的表面檢查時的動作。圖7是表面檢查裝置9的表面檢查處理的流程圖。如該圖所示，在表面檢查處理中，首先，圖像生成部53在工作存儲器61中生成鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3A的數(shù)字圖像70 (步驟Si)。以后，針對數(shù)字圖像70的各種圖像處理在工作存儲器61上高速地進(jìn)行。接下來，圖像生成部53為了正確地進(jìn)行基于二值化處理的損傷80的提取，進(jìn)行數(shù)字圖像70的明亮度調(diào)整(步驟S2)。圖8是表示明亮度調(diào)整的一例的說明圖。在明亮度調(diào)整中，基于視作相當(dāng)于損傷80的點(diǎn)73的亮度值，生成從數(shù)字圖像70 中除去了損傷80后的圖像，即基底圖像75。接下來，調(diào)整基底圖像75的明亮度以使得其色斑消失，之后，合成前面所除去的損傷80。由此，獲得基底的明亮度相同的數(shù)字圖像70。返回圖7，接下來二值化處理部62基于亮度值來對調(diào)整過明亮度后的數(shù)字圖像70 進(jìn)行二值化處理，在工作存儲器61上生成提取了損傷80的數(shù)字圖像70(步驟S； )。之后， 以該數(shù)字圖像70為對象來進(jìn)行相當(dāng)于損傷80的線81的提取處理。圖9是示意性地表示線81的提取處理的圖。如圖9所示，在線81的提取處理中，進(jìn)行如下的處理將二值化后的數(shù)字圖像70 向左方向以及右方向旋轉(zhuǎn)，對各旋轉(zhuǎn)后的數(shù)字圖像70進(jìn)行線81的提取，并對未旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)的原始的數(shù)字圖像70也提取線81。然后，生成重疊了在各個線提取處理中獲得的線81的數(shù)字圖像70。關(guān)于處理順序，參照前面的圖7來進(jìn)行說明，則如圖7所示，旋轉(zhuǎn)處理部63首先將數(shù)字圖像70向左方向旋轉(zhuǎn)圖像旋轉(zhuǎn)角度δ (步驟S4)。膨脹/收縮處理部64對左方向旋轉(zhuǎn)后的數(shù)字圖像70進(jìn)行膨脹/收縮處理(步驟SQ，線提取處理部65對膨脹/收縮處理后的數(shù)字圖像70進(jìn)行線提取處理(步驟S6)。在該線提取處理中，在數(shù)字圖像70中在水平方向上延伸的損傷80被作為了檢測對象。S卩，將表示損傷80的亮度值的點(diǎn)73在水平方向上連續(xù)的地方作為線81而予以提取。此時，如上所述，以水平方向?yàn)榛鶞?zhǔn)具有傾斜而延伸的損傷80在該傾斜81為提取極限角度Yth以下時，也能精度良好地被檢測出。S卩，在點(diǎn)73在垂直方向上也連續(xù)，點(diǎn)73的集合區(qū)域在垂直方向上具有幅度的情況下，在點(diǎn)73的集合區(qū)域的垂直方向的幅度收斂在應(yīng)作為缺陷而提取的損傷80的該損傷80 的開口幅度(在本實(shí)施方式中為80 μ m)以下時，還能檢測出在相對于水平方向的上述提取極限角度Yth(在本實(shí)施方式中為士9° )的范圍內(nèi)延伸的損傷80。其結(jié)果，如圖9所示，能從向左旋轉(zhuǎn)的數(shù)字圖像70中提取相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)后的數(shù)字圖像70中的眾多的損傷80中的與水平方向所形成的角度為提取極限角度Y th以下的損傷
980的線81。接下來，為了從向右旋轉(zhuǎn)后的數(shù)字圖像70中提取線81，如圖7所示，旋轉(zhuǎn)處理部 63將數(shù)字圖像70向右方向旋轉(zhuǎn)圖像旋轉(zhuǎn)角度δ (步驟S7)，膨脹/收縮處理部64對于向右方向旋轉(zhuǎn)后的數(shù)字圖像70進(jìn)行膨脹/收縮處理(步驟S8)。然后，線提取處理部65對膨脹/收縮處理后的數(shù)字圖像70進(jìn)行線提取處理(步驟S9)。另外，為了也從旋轉(zhuǎn)前的數(shù)字圖像70中提取線81，膨脹/收縮處理部64對旋轉(zhuǎn)前的數(shù)字圖像70進(jìn)行膨脹/收縮處理(步驟S10)，線提取處理部65對膨脹/收縮處理后的數(shù)字圖像70進(jìn)行線提取處理(步驟Sll)。然后，合成處理部66將從向左方向旋轉(zhuǎn)后、向右方向旋轉(zhuǎn)后、以及未旋轉(zhuǎn)的3個數(shù)字圖像70中分別提取出的線81重疊來合成數(shù)字圖像70(步驟S12)。此時，對于從旋轉(zhuǎn)后的數(shù)字圖像70中提取出的線81，為了使旋轉(zhuǎn)前的數(shù)字圖像70成為基準(zhǔn)，對線81進(jìn)行反向旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行重疊。然后，評價部57基于該數(shù)字圖像70中的線81的有無、該線81的長度、 數(shù)量等的鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3Α的狀態(tài)來判定內(nèi)側(cè)表面3Α是否良好。由于在判定中使用的數(shù)字圖像70中，將映出在原始的數(shù)字圖像70中的各種的延伸方向的損傷80描繪為線81， 因此通過該評價部57使用相關(guān)的數(shù)字圖像70來進(jìn)行評價，能正確地進(jìn)行鏜孔3的是否良好的判定。如此，根據(jù)本實(shí)施方式，如下構(gòu)成線提取處理部65將線檢測方向固定在水平方向K上，并將數(shù)字圖像70分別各向左右方向旋轉(zhuǎn)圖像，旋轉(zhuǎn)角度δ，從旋轉(zhuǎn)前后的各個數(shù)字圖像70中提取沿著水平方向K的線81，評價部57基于從旋轉(zhuǎn)前后的各個數(shù)字圖像70中提取的線81來判定鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面3Α的狀態(tài)。根據(jù)該構(gòu)成，在旋轉(zhuǎn)前后的各個數(shù)字圖像70中，通過沿著水平方向K來提取線81， 能檢測出在水平方向K上延伸的損傷80，并還能檢測出在與該水平方向K不同的方向上延伸的損傷80。由此，通過基于各個損傷80來判定表面狀態(tài)，能夠正確地判定鏜孔3是否良好。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，構(gòu)成為將沿著水平方向K來提取線81時能提取的、應(yīng)檢測為損傷80的開口幅度的線81中的與水平方向K所成的角度成為最大的線81的該角度設(shè)為提取極限角度Yth，基于該提取極限角度Yth來旋轉(zhuǎn)數(shù)字圖像70。根據(jù)該構(gòu)成，能使數(shù)字圖像的旋轉(zhuǎn)次數(shù)為最小，能使線提取所需要的處理時間進(jìn)
一步縮短化。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，構(gòu)成為以基于亮度值對數(shù)字圖像70進(jìn)行了二值化處理后的數(shù)字圖像70為對象來進(jìn)行線81的提取。根據(jù)該構(gòu)成，通過二值化處理得到了僅留下了應(yīng)提取的損傷80的數(shù)字圖像70。通過以相關(guān)的數(shù)字圖像70為對象進(jìn)行線提取，不會進(jìn)行多余的線的提取，能使線提取所需要的處理時間進(jìn)一步縮短化。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，構(gòu)成為將映在數(shù)字圖像70上的損傷80中的在水平方向 K上分離一定量的損傷80彼此結(jié)合后，進(jìn)行線81的提取。根據(jù)該構(gòu)成，即使在由于拍攝狀態(tài)、二值化處理等而導(dǎo)致實(shí)際延伸為1條的損傷 80在數(shù)字圖像70中映成被分?jǐn)嗟木€81或點(diǎn)(點(diǎn)73)的情況下，也能將它們結(jié)合起來提取為1條的線81，因此能正確地提取反映了損傷80的大小的線81。
上述的實(shí)施方式終歸指示表示本發(fā)明的一個形態(tài)的方式，能在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)任意地變形以及應(yīng)用。例如，在上述的實(shí)施方式中，在進(jìn)行數(shù)字圖像70的二值化處理后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但并不限于此，也可以每當(dāng)旋轉(zhuǎn)數(shù)字圖像70進(jìn)行二值化處理，或者在不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下，在進(jìn)行線提取處理前進(jìn)行二值化處理。由此，即使由于數(shù)字圖像70的旋轉(zhuǎn)操作而該數(shù)字圖像 70的像素值發(fā)生變化，也能不受該變化的影響地提取線81。另外，例如，在上述的實(shí)施方式中，設(shè)數(shù)字圖像70的基于圖像旋轉(zhuǎn)角δ的旋轉(zhuǎn)次數(shù)為左右各1次，但是也可以一邊使圖像旋轉(zhuǎn)角度δ為η倍(η = 2、3…)一邊向左右旋轉(zhuǎn) η次，或者向一個方向旋轉(zhuǎn)。另外，在上述的實(shí)施方式中，設(shè)線提取方向?yàn)樗椒较騅，但并不限于此，也可以與網(wǎng)紋角度α、β 一致。另外，例如，在上述的實(shí)施方式中，作為本發(fā)明所涉及的表面檢查裝置9作為對象，例示了對氣缸體進(jìn)行切削加工的鏜孔，但并不限于此，能廣泛應(yīng)用于在一個方向上進(jìn)行切削加工的工件的表面狀態(tài)的檢查，特別是損傷檢測的檢查中。符號的說明
1鏜孔內(nèi)表面檢查系統(tǒng)
3鏜孔
3Α內(nèi)側(cè)表面
7傳感頭
9表面檢查裝置
23受光傳感器
31旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)
33進(jìn)退機(jī)構(gòu)
51位置控制部
53圖像生成部
57評價部(判定單元)
61工作存儲器
62二值化處理部(二值化處理單元)
63旋轉(zhuǎn)處理部
64膨脹/收縮處理部(結(jié)合單元)
65線提取處理部(線提取單元)
66合成處理部
70數(shù)字圖像
80損傷
81線
82網(wǎng)紋
K水平方向(線提取方向)
M延伸方向
Y th提取極限角度
權(quán)利要求
1.一種表面檢查裝置，其特征在于，具備圖像生成單元，其生成對實(shí)施了機(jī)械加工的工件的表面進(jìn)行拍攝得到的數(shù)字圖像； 線提取單元，其從所述數(shù)字圖像中，沿著規(guī)定的線檢測方向來提取相當(dāng)于損傷的線，和判定單元，其基于由所述線提取單元提取出的線來判定所述工件的表面的狀態(tài)， 所述線提取單元固定所述線檢測方向，將所述數(shù)字圖像以規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)1次或多次， 并從旋轉(zhuǎn)前后的各個數(shù)字圖像中提取沿著所述線檢測方向的線，所述判定單元基于從所述旋轉(zhuǎn)前后的各所述數(shù)字圖像中提取的線來判定所述工件的表面的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面檢查裝置，其特征在于，所述提取單元基于在沿著所述線檢測方向來提取線時能提取的規(guī)定粗細(xì)的線中的、與所述線檢測方向所形成的角度成為最大的線的該角度，來旋轉(zhuǎn)所述數(shù)字圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的表面檢查裝置，其特征在于，所述表面檢查裝置還具備二值化處理單元，其基于亮度值來對所述數(shù)字圖像進(jìn)行二值化處理，所述線提取單元以二值化處理后的數(shù)字圖像為對象來進(jìn)行所述線的提取。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的表面檢查裝置，其特征在于，所述表面檢查裝置還具備結(jié)合單元，其將映在所述數(shù)字圖像的損傷中的在所述線檢測方向上分離開一定量的損傷彼此進(jìn)行結(jié)合，所述線提取單元以由所述結(jié)合單元結(jié)合了損傷后的數(shù)字圖像為對象來進(jìn)行所述線的提取。
5.一種表面檢查方法，其特征在于，具備線提取步驟，從對實(shí)施了機(jī)械加工的工件的表面進(jìn)行拍攝得到的數(shù)字圖像中提取相當(dāng)于損傷的線；和判定步驟，基于所述線提取步驟中提取出的線來判定所述工件的表面的狀態(tài)， 在所述線提取步驟中，固定所述線檢測方向，并將所述數(shù)字圖像以規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)1次或者多次，并從旋轉(zhuǎn)前后的各個數(shù)字圖像中提取沿著所述線檢測方向的線，在所述判定步驟中，基于從所述旋轉(zhuǎn)前后的各個所述數(shù)字圖像中提取出的線，來判定所述工件的表面的狀態(tài)。
全文摘要
能在一定方向上檢測損傷，并還能檢測出在與該檢測方向不同的方向上延伸的損傷。構(gòu)成表面檢查裝置(9)，其具備圖像生成部(53)，其生成對實(shí)施了鏜孔加工的鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面(3A)拍攝得到的數(shù)字圖像(70)；線提取處理部(65)，其從所述數(shù)字圖像(70)中沿著設(shè)定為線提取方向的水平方向(K)而提取線(81)；和評價部(57)，其基于由所述線提取處理部(65)所提取出的線(81)來判定所述鏜孔(3)的內(nèi)側(cè)表面(3A)的狀態(tài)，所述線提取處理部(65)固定所述線提取方向，并將所述數(shù)字圖像(70)以規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)1次或多次的、旋轉(zhuǎn)前后的各個數(shù)字圖像(70)中提取沿著所述線檢測方向的線(81)，所述評價部(57)基于從旋轉(zhuǎn)前后的各個所述數(shù)字圖像(70)中提取出的線81，來判定所述鏜孔3的內(nèi)側(cè)表面(3A)的狀態(tài)。
文檔編號G01N21/954GK102597753SQ20108005174
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者及川聰, 野條聰 申請人:本田技研工業(yè)株式會社