特開 2024-33867 表面検査装置及び表面検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024033867

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】表面検査装置及び表面検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/88 20060101AFI20240306BHJP

【ＦＩ】

G01N21/88 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022137749

(22)【出願日】2022-08-31

(71)【出願人】

【識別番号】515086908

【氏名又は名称】株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100114306

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 史郎

(74)【代理人】

【識別番号】100148655

【弁理士】

【氏名又は名称】諏訪 淳一

(72)【発明者】

【氏名】石田 雄貴

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AA90

2G051AB07

2G051EA08

2G051ED01

(57)【要約】

【課題】フライス加工による平面出しを行う場合に、加工表面に生じた加工痕の影響を低減しつつ、加工表面の打痕等の傷を検出することを課題とする。
【解決手段】表面検査装置１０は、撮像部２０により物体１００の表面Ｓを撮像した物体表面画像１０１及び回転中心画像データ１４ａに基づいて、物体表面画像１０１の任意点Ｐｎから回転半径ｒ±許容誤差δの範囲内に回転中心ＶＣ_iが存在するか否かを検索し、存在する場合には、任意点Ｐｎから回転中心ＶＣ_iへのベクトル方向を特定し、任意点Ｐｎの方向ベクトルを算定する。そして、任意点Ｐｎにおける加工痕ＳＭに起因する明度勾配角度を算出し、明度勾配角度と方向ベクトルのベクトル角度が所定の範囲内の場合に、任意点Ｐｎの画素値を補正し周囲の平均値となるように構成した。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の回転軸に取り付けた切削工具を回転させつつ切削加工した物体の表面を撮像する撮像部により撮像された物体表面画像を用いて所定の物体の表面の検査を行う表面検査装置における表面検査方法であって、
前記物体表面画像を形成する任意の第１の画素に対して影響を及ぼす前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の第２の画素を特定する第１の特定工程と、
前記第１の特定工程により特定された前記第１の画素における複数の明度勾配のうち、前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の第２の画素への方向ベクトルの明度勾配を特定する第２の特定工程と、
前記第２の特定工程により特定された勾配角度に基づいて、前記物体表面画像を形成する各画素の画素値を補正する補正工程と
を含むことを特徴とする表面検査方法。

【請求項2】

前記補正工程により前記物体表面画像が補正された補正画像に基づいて、前記物体の表面に形成された前記加工痕以外に起因する傷の検査を行う検査工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の表面検査方法。

【請求項3】

前記切削工具は、
所定の回転体の円周上に複数の刃が取り付けられ、前記所定の回転軸を中心として回転可能に形成された正面フライス又は物体の表面を研磨する研磨ブラシであることを特徴とする請求項１に記載の表面検査方法。

【請求項4】

前記第１の特定工程は、
前記切削工具の回転中心の移動軌跡をなす画素に対して所定の画素値が付与された移動軌跡画像を用いて、前記物体表面画像を形成する第１の画素に対して影響を及ぼす前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の前記第２の画素を特定することを特徴とする請求項１に記載の表面検査方法。

【請求項5】

前記補正工程は、
前記第２の特定工程により特定された明度勾配の勾配角度をなす前記物体表面画像上の第１の画素の画素値を補正することを特徴とする請求項４に記載の表面検査方法。

【請求項6】

前記補正工程は、
前記第２の特定工程により特定された明度勾配の勾配角度をなす前記物体表面画像上の第１の画素の画素値を下げることを特徴とする請求項５に記載の表面検査方法。

【請求項7】

所定の回転軸に取り付けた切削工具を回転させつつ切削加工した物体の表面を撮像する撮像部により撮像された物体表面画像を用いて所定の物体の表面の検査を行う表面検査装置における表面検査方法であって、
前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の第２の画素が影響を及ぼす第１の画素を特定する第１の特定工程と、
前記第１の特定工程により特定された前記第１の画素における複数の明度勾配のうち、前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の第２の画素から前記第１の画素への方向ベクトルの明度勾配を特定する第２の特定工程と、
前記第２の特定工程により特定された勾配角度に基づいて、前記物体表面画像を形成する各画素の画素値を補正する補正工程と
を含むことを特徴とする表面検査方法。

【請求項8】

所定の回転軸に取り付けた切削工具を回転させつつ切削加工した物体の表面を撮像する撮像部により撮像された物体表面画像を用いて所定の物体の表面の検査を行う表面検査装置であって、
前記物体表面画像を形成する任意の第１の画素に対して影響を及ぼす前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の第２の画素を特定する第１の特定手段と、
前記第１の特定手段により特定された第１の画素における複数の明度勾配のうち、前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の第２の画素への方向ベクトルの明度勾配を特定する第２の特定手段と、
前記第２の特定手段により特定された勾配角度に基づいて、前記物体表面画像を形成する各画素の画素値を補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする表面検査装置。

【請求項9】

所定の回転軸に取り付けた切削工具を回転させつつ切削加工した物体の表面を撮像する撮像部により撮像された物体表面画像を用いて所定の物体の表面の検査を行う表面検査装置であって、
前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の第２の画素が影響を及ぼす第１の画素を特定する第１の特定手段と、
前記第１の特定手段により特定された前記第１の画素における複数の明度勾配のうち、前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の第２の画素から前記第１の画素への方向ベクトルの明度勾配を特定する第２の特定手段と、
前記第２の特定手段により特定された勾配角度に基づいて、前記物体表面画像を形成する各画素の画素値を補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする表面検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フライス加工による平面出しを行う場合に、加工表面に生じた加工痕の影響を低減しつつ、加工表面の打痕等の傷を検出することができる表面検査装置及び表面検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、物体の表面に存在する傷を研削痕と分離して検出する表面検査方法が知られている。例えば、特許文献１には、物体表面を撮像した画像の画素ごとに、Ｘ軸方向の微分値とＹ軸方向の微分値を成分とするベクトルを算出し、各画素のベクトルのＸ軸に対する角度の度数を計測して度数の高い角度に直角な方向を研削痕の延伸方向であると特定し、画像データの各画素のうちの度数の高い角度のベクトルの画素の輝度値を弱める補正を行うか、又は、度数の高くない角度のベクトルの画素の輝度値を高める補正を行う技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－００８０１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１のものは、各画素のベクトルの角度の度数が高くなったならば、この画素が研削痕ではなく傷に起因するものであったとしても、研削痕の延伸方向であると特定されてしまい輝度値が補正されてしまう。その結果、研削痕以外の傷が研削痕とみなして除去されるという問題点が生ずる。

【0005】

本発明は、上記の問題点（課題）を解決するためになされたものであり、フライス加工による平面出しを行う場合に、加工表面に生じた加工痕の影響を低減しつつ、加工表面の打痕等の傷を検出することができる表面検査装置及び表面検査方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、所定の回転軸に取り付けた切削工具を回転させつつ切削加工した物体の表面を撮像する撮像部により撮像された物体表面画像を用いて所定の物体の表面の検査を行う表面検査装置における表面検査方法であって、前記物体表面画像を形成する任意の第１の画素に対して影響を及ぼす前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の第２の画素を特定する第１の特定工程と、前記第１の画素における複数の明度勾配のうち、前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の第２の画素への方向ベクトルの明度勾配を特定する第２の特定工程と、前記第２の特定工程により特定された勾配角度に基づいて、前記物体表面画像を形成する各画素の画素値を補正する補正工程とを含むことを特徴とする。

【0007】

また、本発明は、上記発明において、前記補正工程により前記物体表面画像が補正された補正画像に基づいて、前記物体の表面に形成された前記加工痕以外に起因する傷の検査を行う検査工程をさらに含むことを特徴とする。

【0008】

また、本発明は、上記発明において、前記切削工具は、所定の回転体の円周上に複数の刃が取り付けられ、前記所定の回転軸を中心として回転可能に形成された正面フライス又は物体の表面を研磨する研磨ブラシであることを特徴とする。

【0009】

また、本発明は、上記発明において、前記第１の特定工程は、前記切削工具の回転中心の移動軌跡をなす画素に対して所定の画素値が付与された移動軌跡画像を用いて、前記物体表面画像を形成する第１の画素に対して影響を及ぼす前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の前記第２の画素を特定することを特徴とする。

【0010】

また、本発明は、上記発明において、前記補正工程は、前記第２の特定工程により特定された明度勾配の勾配角度をなす前記物体表面画像上の第１の画素の画素値を補正することを特徴とする。

【0011】

また、本発明は、上記発明において、前記補正工程は、前記第２の特定工程により特定された明度勾配の勾配角度をなす前記物体表面画像上の第１の画素の画素値を下げることを特徴とする。

【0012】

また、本発明は、所定の回転軸に取り付けた切削工具を回転させつつ切削加工した物体の表面を撮像する撮像部により撮像された物体表面画像を用いて所定の物体の表面の検査を行う表面検査装置における表面検査方法であって、前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の第２の画素が影響を及ぼす第１の画素を特定する第１の特定工程と、前記第１の特定工程により特定された前記第１の画素における複数の明度勾配のうち、該第１の画素から前記第２の画素への方向の明度勾配の勾配角度を特定する第２の特定工程と、前記第２の特定工程により特定された勾配角度に基づいて、前記物体表面画像を形成する各画素の画素値を補正する補正工程とを含むことを特徴とする。

【0013】

また、本発明は、所定の回転軸に取り付けた切削工具を回転させつつ切削加工した物体の表面を撮像する撮像部により撮像された物体表面画像を用いて所定の物体の表面の検査を行う表面検査装置であって、前記物体表面画像を形成する任意の第１の画素に対して影響を及ぼす前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の第２の画素を特定する第１の特定手段と、前記第１の特定手段により特定された前記第１の画素における複数の明度勾配のうち、該第１の画素から前記第２の画素への方向の明度勾配の勾配角度を特定する第２の特定手段と、前記第２の特定手段により特定された勾配角度に基づいて、前記物体表面画像を形成する各画素の画素値を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする

【0014】

また、本発明は、所定の回転軸に取り付けた切削工具を回転させつつ切削加工した物体の表面を撮像する撮像部により撮像された物体表面画像を用いて所定の物体の表面の検査を行う表面検査装置における表面検査装置であって、前記切削工具の回転中心の移動軌跡上の第２の画素が影響を及ぼす第１の画素を特定する第１の特定手段と、前記第１の特定手段により特定された前記第１の画素における複数の明度勾配のうち、該第１の画素から前記第２の画素への方向の明度勾配の勾配角度を特定する第２の特定手段と、前記第２の特定手段により特定された勾配角度に基づいて、前記物体表面画像を形成する各画素の画素値を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、フライス加工による平面出しを行う場合に、加工表面に生じた加工痕の影響を低減しつつ、加工表面の打痕等の傷を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、実施形態１に係る表面検査装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図2】図２は、任意点Ｐｎから回転中心を特定する処理を説明するための説明図である。

【図3】図３は、方向ベクトルの算定を説明するための説明図である。

【図4】図４は、図１に示した表面検査装置の処理手順を示すフローチャートである。

【図5】図５は、図４に示した補正処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図6】図６は、図１に示した表面検査装置の物体表面画像及び処理済画像の一例を示す図である。

【図7】図７は、実施形態２に係る表面検査装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図8】図８は、回転中心から任意点の座標を特定する処理について説明する説明図である。

【図9】図９は、方向ベクトルの算定を説明するための説明図である。

【図10】図１０は、図７に示した表面検査装置の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、本発明に係る表面検査装置及び表面検査方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、円周端の複数の位置に刃を取り付けた回転体を、回転軸を中心として回転させる切削工具を用いて、物体の正面フライスを行う場合について説明する。

【0018】

［実施形態１］
＜表面検査装置１０の構成＞
まず、本実施形態１に係る表面検査装置１０の構成について説明する。図１は、実施形態１に係る表面検査装置１０の構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように、表面検査装置１０は、表示部１１、入力部１２、記憶部１４、制御部１５及び撮像部２０を有する。

【0019】

表示部１１は、各種情報を表示する液晶ディスプレイなどの表示デバイスである。入力部１２は、マウスやキーボードなどの入力デバイスである。

【0020】

記憶部１４は、ハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶デバイスであり、回転中心画像データ１４ａと、画像データ１４ｂとを記憶する。回転中心画像データ１４ａは、切削工具の回転中心ＶＣ_iの座標と、該切削工具の回転中心ＶＣ_iの軌跡である回転中心軌跡Ｌとを示す画像データである。画像データ１４ｂは、撮像部２０で物体１００の表面を撮像した画像データである。なお、回転中心画像データ１４ａ内の画素と、画像データ１４ｂの画素とは、物体表面の同じ位置を指すように対応付けられるものとする。

【0021】

制御部１５は、表面検査装置１０の全体を制御する制御部であり、画像取得処理部１５ａ、回転中心座標特定部１５ｂ、方向ベクトル算定部１５ｃ、明度勾配角度特定部１５ｄ、補正処理部１５ｅ及び傷検出部１５ｆを有する。実際には、これらのプログラムをＣＰＵにロードして実行することにより、画像取得処理部１５ａ、回転中心座標特定部１５ｂ、方向ベクトル算定部１５ｃ、明度勾配角度特定部１５ｄ、補正処理部１５ｅ及び傷検出部１５ｆにそれぞれ対応するプロセスを実行させることになる。

【0022】

画像取得処理部１５ａは、撮像部２０を制御して物体１００の表面Ｓの物体表面画像を撮像させ、撮像された物体１００の表面Ｓの物体表面画像を取得する処理部である。画像データ１４ｂを形成する画素に対応する物体表面の位置は、回転中心画像データ１４ａを形成する物体表面の位置と対応付けられる。このように、画像データ１４ｂは、あらかじめ記憶部１４に記憶された回転中心画像データ１４ａが示す物体表面の同じ領域になるよう、位置合わせ、拡大縮小、回転、歪み補正などが行われる。

【0023】

回転中心座標特定部１５ｂは、画像データ１４ｂの任意の画素の座標位置（以下、「任意点Ｐｎ」と言う）に加工痕が生じた場合に、この加工痕をもたらした切削工具の回転中心ＶＣ_iの座標を特定する処理部である。すなわち、かかる画像データ１４ｂの任意点Ｐｎに対応する物体表面の位置が切削工具により切削された場合には、必ず任意点Ｐｎから所定の距離離れた位置に切削工具の回転中心ＶＣ_iが存在したはずである。このため、任意点Ｐｎから所定の距離離れた位置に存在した切削工具の回転中心ＶＣ_iの座標を特定する。なお、任意点Ｐｎから所定の距離離れた位置に存在した切削工具の回転中心ＶＣ_iが存在せず、かつ、この任意点Ｐｎの画素値が例えば低下しているような場合には、この任意点Ｐｎに生じた傷は加工痕ではないことが分かる。

【0024】

具体的には、回転中心座標特定部１５ｂは、回転中心画像データ１４ａの任意点Ｐｎから、回転半径ｒ±許容誤差δの範囲内に切削工具の回転中心ＶＣ_iが存在するかを調べ、回転中心ＶＣ_iが存在する場合には、回転中心ＶＣ_iの座標を特定し、任意点Ｐｎからの回転中心ＶＣ_iへのベクトル角度θ_Cを算定する処理を行う。

【0025】

方向ベクトル算定部１５ｃは、回転中心座標特定部１５ｂにより特定された回転中心ＶＣ_iの座標から任意点Ｐｎへの方向ベクトルを算定する処理を行う。例えば、切削工具に設けられた刃により傷つけられた物体表面の箇所の明度が低下する場合には、回転中心ＶＣ_iから任意点Ｐｎに向けた方向に明度が低下する勾配が発生する。ここで、方向ベクトルは、任意点Ｐｎにおける加工痕の向きに直交した向きを示すベクトルである。

【0026】

明度勾配角度特定部１５ｄは、撮像部２０により撮像された物体表面画像の任意点Ｐｎの画素に微分オペレータを適用して任意点Ｐｎ周りの複数の明度勾配を算定し、方向ベクトル算定部１５ｃで算定した方向ベクトルを含む所定の角度範囲内に明度勾配角度が入るか否かを特定する処理部である。この微分オペレータとしては、Ｓｏｂｅｌ又はＲｏｂeｒｔｓなどの１次微分のオペレータ、２次微分オペレータ等を用いることができる。例えば、Ｘ軸方向のＳｏｂｅｌ微分オペレータを適用してＸ軸方向の明度勾配Ｖ_Xを生成するとともに、Ｙ軸方向のＳｏｂｅｌ微分オペレータを適用してＹ軸方向の明度勾配Ｖ_Yを生成する。

【0027】

そして、明度勾配角度特定部１５ｄは、Ｘ軸方向の明度勾配Ｖ_XとＹ軸方向の明度勾配Ｖ_Yの比を算定し、算定された明度勾配の比のデータの逆正接関数（tan^-1（Ｖ_X／Ｖ_Y））を算定することにより、明度勾配角度を算定する。その後、明度勾配角度特定部１５ｄは、算定した明度勾配角度が方向ベクトル算定部１５ｃで算定した方向ベクトルを含む所定の角度範囲内に入るか否かを判定する。また、明度勾配角度特定部１５ｄは、算定した明度勾配角度が方向ベクトル算定部１５ｃで算定した方向ベクトルの逆ベクトル方向を含む所定の角度範囲内に入るか否かも判定する。

【0028】

補正処理部１５ｅは、明度勾配角度特定部１５ｄの判定が、算定した明度勾配角度が方向ベクトル算定部１５ｃで算定した方向ベクトルを含む所定の角度範囲内に入っている場合に、画像データ１４ｂの任意点Ｐｎの画素値を周囲の平均値に下げる補正処理を行う。また、明度勾配角度特定部１５ｄの判定が、算定した明度勾配角度が方向ベクトル算定部１５ｃで算定した方向ベクトルを含む所定の角度範囲内に入っていない場合には、補正処理を行わない。

【0029】

また、補正処理部１５ｅは、明度勾配角度特定部１５ｄの判定が、算定した明度勾配角度が方向ベクトル算定部１５ｃで算定した方向ベクトルの逆ベクトル方向を含む所定の角度範囲内に入っている場合に、画像データ１４ｂの任意点Ｐｎの画素値を周囲の平均値に下げる補正処理を行う。また、明度勾配角度特定部１５ｄの判定が、算定した明度勾配角度が方向ベクトル算定部１５ｃで算定した方向ベクトルの逆ベクトル方向を含む所定の角度範囲内に入っていない場合には、補正処理を行わない。その結果、画像データ１４ｂから加工痕が低減される。

【0030】

傷検出部１５ｆは、補正処理部１５ｅにより補正された画像データ１４ｂから傷に関する情報を検出する処理部である。例えば、深層学習、機械学習などにより教師有学習させた学習済モデルを用いて傷の発生確率を出力させ、この傷の発生確率に係数を掛けて傷スコアを出力することができる。また、テンプレートマッチング又は線分追跡技術を用いて、所定長以上の傷を検出することもできる。

【0031】

＜回転中心ＶＣ_iを特定する処理＞
次に、任意点Ｐｎから回転中心ＶＣ_iを特定する処理について説明する。図２は、任意点Ｐｎから回転中心ＶＣ_iを特定する処理を説明するための説明図である。ここでは、画像データ１４ｂと回転中心画像データ１４ａとを重畳した状態を図示している。物体表面画像１０１は、撮像部２０で撮像された画像であり、ここに切削工具の回転中心ＶＣ_iの座標と該切削工具の回転中心ＶＣ_iの軌跡（回転中心軌跡Ｌ）をオーバーラップさせている。

【0032】

まず、任意点Ｐｎを中心として回転半径ｒ±許容誤差δの範囲内に、回転中心ＶＣ_iが存在するか否かを判定する。かかる判定を行う場合には、円のテンプレートの中心を任意点Ｐｎとし、円内に存在する回転中心ＶＣ_iの座標を特定すればよい。

【0033】

このようにして、回転中心ＶＣ_iの座標を特定したならば、任意点Ｐｎから回転中心ＶＣ_iに向かう回転中心ベクトルＣＶを求め、この回転中心ベクトルＣＶとＸ軸とのなすベクトル角度θ_Cを算定する。なお、任意点Ｐｎから回転半径ｒ±許容誤差δの範囲内に複数の回転中心ＶＣ_iが存在する場合には、それぞれの回転中心ＶＣ_iの座標を特定し、それぞれの回転中心ベクトルＣＶのベクトル角度θ_Cnを算定する。

【0034】

＜任意点Ｐｎにおける方向ベクトル＞
次に、任意点Ｐｎにおける方向ベクトルＢＶの算定について説明する。図３は、方向ベクトルＢＶの算定を説明するための説明図である。ここでは、切削工具の刃により任意点Ｐｎに生じた加工痕のベクトルを加工痕ベクトルＳＶと表記することとする。

【0035】

図３（ａ）に示すように、任意点Ｐｎにおける加工痕ベクトルＳＶは、任意点Ｐｎから回転中心座標に向かう回転中心ベクトルＣＶと直交する。そして、加工痕ベクトルＳＶに対する方向ベクトルＢＶは、加工痕ベクトルＳＶと直交するため、結果的に方向ベクトルＢＶは、回転中心ベクトルＣＶの逆ベクトル（回転中心ベクトルＣＶのベクトル角度θ_Cの１８０度位相が異なる）となる。

【0036】

図３（ｂ）に示すように、任意点Ｐｎの周辺の表面の形状を模式的に表わすと、加工痕ベクトルＳＶ上の任意点Ｐｎが加工痕として抉られた底部にあり、その回りが加工痕ベクトルＳＶに沿って盛り上がる。すなわち、画像が２５６階調の白黒濃淡画像であり、白画素ほど画素値が高くなる場合に、加工痕となる画素の画素値が低くなるならば、任意点Ｐｎの画素値が低くなり、回転中心ＶＣ_iに向かうほど画素値が高くなる。このため、任意点Ｐｎの方向ベクトルＢＶは、回転中心ＶＣ_iより任意点Ｐｎに向かうベクトルとなり、その方向は、回転中心ベクトルＣＶの逆ベクトル方向となる。

【0037】

＜表面検査装置１０の処理手順＞
次に、図１に示した表面検査装置１０の処理手順について説明する。図４は、図１に示した表面検査装置１０の処理手順を示すフローチャートである。図４に示すように、表面検査装置１０は、まず、撮像部２０により撮像された物体１００の表面Ｓの物体表面画像１０１を取得する（ステップＳ１０１）。

【0038】

そして、表面検査装置１０は、この物体表面画像１０１と、切削工具の回転中心ＶＣ_iの座標と該切削工具の回転中心ＶＣ_iの軌跡を示す移動軌跡画像である回転中心画像との位置合わせを行うとともに、かかる物体表面画像１０１からノイズを除去する前処理を行う（ステップＳ１０２）。このノイズ除去処理としては、例えば公知の平滑化フィルタ、メディアンフィルタなどを適用すればよい。

【0039】

その後、ノイズが除去された物体表面画像１０１上の任意の画素を選択する（ステップＳ１０３）。そして、表面検査装置１０は、物体表面画像１０１及び回転中心画像に基づいて、画像の所定の画素から回転半径ｒ±許容誤差δの範囲内に回転中心ＶＣ_iが存在するか否かを判定し、回転中心ＶＣ_iが存在する場合には、回転中心ＶＣ_iの座標を特定する（ステップＳ１０４）。

【0040】

表面検査装置１０は、回転中心ＶＣ_iの座標が特定されたか否かを判定し、回転中心ＶＣ_iの座標が特定されない場合には（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、次の画素を選択し（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０４に移行する。

【0041】

これに対して、回転中心ＶＣ_iの座標が特定された場合は（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、任意点Ｐｎから回転中心ＶＣ_iの座標に向けた回転中心ベクトルＣＶを算定する（ステップＳ１０６）。そして、表面検査装置１０は、算出された回転中心ベクトルＣＶに基づいて、任意点Ｐｎの方向ベクトルＢＶを算定する（ステップＳ１０７）。

【0042】

その後、表面検査装置１０は、選択した画素の画素値の補正処理を行い（ステップＳ１０８）、処理した画素が最後の画素であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。最後の画素でない場合は（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、次の画素を選択し（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０４に移行する。これに対して、最後の画素である場合には（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、全ての画素について処理が行われた画像に基づいて、傷の検出を行い（ステップＳ１１１）、一連の処理を終了する。

【0043】

＜補正処理の処理手順＞
次に、補正処理について説明する。図５は、図４に示した補正処理の処理手順を示すフローチャートである。図５に示すように、表面検査装置１０は、選択された画素（任意点Ｐｎ）のＸ軸方向の明度勾配Ｖ_Xを算定するとともに（ステップＳ２０１）、この画素のＹ軸方向の明度勾配Ｖ_Yを算定する（ステップＳ２０２）。

【0044】

その後、表面検査装置１０は、Ｘ軸方向の明度勾配Ｖ_XとＹ軸方向の明度勾配Ｖ_Yの比（Ｖ_X／Ｖ_Y）を求め、その比の逆正接関数tan^-1（Ｖ_X／Ｖ_Y）を明度勾配角度として算定する（ステップＳ２０３）。

【0045】

そして、表面検査装置１０は、算出した明度勾配角度と方向ベクトルＢＶのベクトル方向（ベクトル角度）を比較する（ステップＳ２０４）。算出した明度勾配角度と方向ベクトルＢＶのベクトル方向が所定の範囲内でない場合は（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、図４のステップＳ１０９に移行する。

【0046】

これに対して、算出した明度勾配角度と方向ベクトルＢＶのベクトル方向が所定の範囲内である場合は（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、画素値を周囲の平均値に補正し（ステップＳ２０６）、図４のステップＳ１０９に移行する。ここで、補正処理を行う所定の範囲は、例えば方向ベクトルＢＶの角度に対して±１０度であり、また、方向ベクトルＢＶの方向とその逆ベクトルの方向を補正の対象とする。

【0047】

＜物体表面画像１０１及び処理済画像の一例＞
次に、図１に示した表面検査装置１０の物体表面画像１０１及び処理済画像の一例について説明する。図６は、図１に示した表面検査装置１０の物体表面画像１０１及び処理済画像の一例を示す図である。図６（ａ）に示すように、撮像部２０により撮像された物体表面画像１０１は、物体１００に存在する意図しない打痕などの傷と加工によって生じる加工痕との区別がつかず目視で視認することが難しい画像となる。

【0048】

これに対して、図６（ａ）の物体表面画像１０１を表面検査装置１０で処理をしたならば、図６（ｂ）に示すように、各画素で加工痕の明度勾配に補正が行われているため、加工痕が削除された処理済画像が得られる。これにより、加工痕ではない、欠陥部位Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４が明確に視認しやすい画像が得られる。

【0049】

このように、本実施形態１では、表面検査装置１０は、撮像部２０により物体１００の表面Ｓを撮像した物体表面画像１０１及び回転中心画像データ１４ａに基づいて、物体表面画像１０１の任意点Ｐｎから回転半径ｒ±許容誤差δの範囲内に回転中心ＶＣ_iが存在するか否かを検索し、存在する場合には、任意点Ｐｎから回転中心ＶＣ_iへのベクトル方向を特定し、任意点Ｐｎの方向ベクトルＢＶを算定する。そして、任意点Ｐｎにおける加工痕ＳＭに起因する明度勾配角度を算出し、明度勾配角度と方向ベクトルＢＶが所定の範囲内の場合に、任意点Ｐｎの画素値を周囲の平均値となるように構成したので、加工痕の影響を低減しつつ、加工表面の打痕等の傷を検出することができる。

【0050】

［実施形態２］
ところで、上記実施形態１では、物体表面画像１０１から加工痕ＳＭを削除するために、任意点Ｐｎから回転中心ＶＣ_iの座標を探索する場合を説明したが、本実施形態２では、回転中心ＶＣ_iから加工痕ＳＭが発生する任意点Ｐｎを求めて、その任意点Ｐｎにおける加工痕ＳＭを削除する場合について説明する。なお、実施形態１と同様の部位については、同一の符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。

【0051】

＜表面検査装置３０の構成＞
次に、本実施形態２に係る表面検査装置３０の構成について説明する。図７は、実施形態２に係る表面検査装置３０の構成を示す機能ブロック図である。図７に示すように、表面検査装置３０は、表示部１１、入力部１２、記憶部１４、制御部３５及び撮像部２０を有する。

【0052】

制御部３５は、表面検査装置３０の全体を制御する制御部であり、画像取得処理部１５ａ、方向ベクトル算定部１５ｃ、明度勾配角度特定部１５ｄ、補正処理部１５ｅ、傷検出部１５ｆ及び任意点座標特定部３５ａを有する。実際には、これらのプログラムをＣＰＵにロードして実行することにより、画像取得処理部１５ａ、方向ベクトル算定部１５ｃ、明度勾配角度特定部１５ｄ、補正処理部１５ｅ、傷検出部１５ｆ及び任意点座標特定部３５ａにそれぞれ対応するプロセスを実行させることになる。

【0053】

任意点座標特定部３５ａは、回転中心画像データ１４ａの任意の回転中心ＶＣ_iを中心に切削工具が加工痕をもたらす任意点の座標を特定する処理部である。すなわち、かかる回転中心画像データ１４ａの任意の回転中心ＶＣ_iを中心に切削工具が回転した場合に、任意の回転中心ＶＣ_iから所定の距離離れた位置に加工痕が生じるはずである。このため、回転中心ＶＣ_iから所定の距離離れた位置の任意点Ｐｎの座標を特定する。

【0054】

具体的には、回転中心画像データ１４ａの回転中心ＶＣｉから、回転半径ｒ±許容誤差δの円周上に任意点Ｐｎの座標を特定し、回転中心ＶＣ_iから任意点Ｐｎに向かう任意点ベクトルＰＶのベクトル角度θ_Pを特定する処理を行う。

【0055】

＜任意点Ｐｎを特定する処理＞
次に、回転中心ＶＣ_iから任意点Ｐｎの座標を特定する処理について説明する。図８は、回転中心ＶＣ_iから任意点Ｐｎの座標を特定する処理について説明する説明図である。ここでは、画像データ１４ｂと回転中心画像データ１４ａとを重畳した状態を図示している。物体表面画像１０１は、撮像部２０で撮像された画像であり、ここに切削工具の回転中心ＶＣ_iの座標と該切削工具の回転中心ＶＣ_iの軌跡をオーバーラップさせている。

【0056】

図８に示すように、画像上の所定の回転中心ＶＣ_iから回転半径ｒ±許容誤差δの範囲内の円周上の任意点Ｐｎの座標を特定する。

【0057】

このようにして、任意点Ｐｎの座標を特定したならば、回転中心ＶＣ_iから任意点Ｐｎに向かう任意点ベクトルＰＶを求め、この任意点ベクトルＰＶとＸ軸とのなすベクトル角度θ_Pを算定する。

【0058】

＜方向ベクトルＢＶの算定＞
次に、任意点Ｐｎにおける方向ベクトルＢＶの算定について説明する。図９は、方向ベクトルＢＶの算定を説明するための説明図である。図９に示すように、任意点Ｐｎにおける加工痕ベクトルＳＶは、回転中心ＶＣ_iから任意点Ｐｎの座標に向かう任意点ベクトルＰＶと直交する。そして、加工痕ベクトルＳＶに対する方向ベクトルＢＶは、加工痕ベクトルＳＶと直交するため、結果的に方向ベクトルＢＶは、任意点ベクトルＰＶと同じ方向ベクトルとなる。

【0059】

＜表面検査装置３０の処理手順＞
次に、表面検査装置３０の処理手順について説明する。図１０は、図７に示した表面検査装置３０の処理手順を示すフローチャートである。図１０に示すように、表面検査装置３０は、まず、撮像部２０により撮像された物体１００の表面Ｓの物体表面画像１０１を取得する（ステップＳ３０１）。

【0060】

そして、表面検査装置３０は、この物体表面画像１０１と、切削工具の回転中心ＶＣ_iの座標と該切削工具の回転中心ＶＣ_iの軌跡を示す回転中心画像との位置合わせを行うとともに、かかる物体表面画像１０１からノイズを除去する前処理を行う（ステップＳ３０２）。このノイズ除去処理としては、例えば公知の平滑化フィルタ、メディアンフィルタなどを適用すればよい。

【0061】

その後、表面検査装置３０は、ノイズが除去された画面上の任意の回転中心ＶＣ_iの座標を選択する（ステップＳ３０３）。そして、回転中心座標から回転半径ｒ±許容誤差δの円周上に処理する任意点Ｐｎの座標を特定する（ステップＳ３０４）。

【0062】

そして、表面検査装置３０は、回転中心ＶＣ_iから任意点Ｐｎの座標への任意点ベクトルＰＶを算定する（ステップＳ３０５）、その後、任意点ベクトルＰＶに基づいて、方向ベクトルＢＶを算定し（ステップＳ３０６）、補正処理を行う（ステップＳ３０７）。表面検査装置３０は、処理を行った任意点Ｐｎが最後の任意点であるか否かを判定し、最後の任意点でない場合は（ステップＳ３０８；Ｎｏ）、次に任意点を選択し（ステップＳ３０９）、ステップＳ３０４に移行する。

【0063】

これに対して、処理を行った任意点Ｐｎが最後の任意点である場合は（ステップＳ３０８；Ｙｅｓ）、処理を行った回転中心ＶＣ_iが最後の回転中心ＶＣ_iであるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。処理を行った回転中心ＶＣ_iが最後の回転中心ＶＣ_iでない場合は（ステップＳ３１０；Ｎｏ）、次の回転中心ＶＣ_iを選択し（ステップＳ３１１）、ステップＳ３０３に移行する。

【0064】

これに対して、処理を行った回転中心ＶＣ_iが最後の回転中心ＶＣ_iである場合は（ステップＳ３１０；Ｙｅｓ）、傷の検出を行い（ステップＳ３１２）、一連の処理を終了する。なお、図１０の補正処理（ステップＳ３０７）については、実施形態１の図４の補正処理（ステップＳ１０８）と同様であるため説明を省略する。

【0065】

このように、本実施形態２では、表面検査装置３０が、撮像部２０により物体１００を撮像した物体表面画像１０１に基づいて、回転中心ＶＣ_iから回転半径ｒ±許容誤差δの範囲内の任意点Ｐｎの座標を特定し、回転中心ＶＣ_iから任意点Ｐｎへのベクトル方向を算出し、任意点Ｐｎの方向ベクトルＢＶを特定する。そして、任意点Ｐｎにおける加工痕ＳＭに起因する明度勾配角度を算出し、明度勾配角度が方向ベクトルＢＶのベクトル角度の所定の範囲内であるならば、任意点Ｐｎの画素値を周辺の平均値にするように構成したので、加工痕の影響を低減しつつ、加工表面の打痕等の傷を検出することができる。

【0066】

なお、上記実施形態１及び実施形態２では、切削工具の回転中心の移動軌跡は、該切削工具の回転中心の移動軌跡をなす画素に対して所定の画素値が付与された移動軌跡画像である回転中心画像データを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転中心の軌跡を含む加工データであってもよい。また、回転中心の軌跡を示す座標データであってもよい。また、該切削工具の回転中心の移動軌跡をなす画素に対して所定の画素値が付与された移動軌跡画像は、ビットマップ形式又はベクター形式の画像であってもよい。

【0067】

なお、上記実施形態１及び実施形態２では、任意点Ｐｎの明度勾配角度を求めて補正を行う場合について説明したが、線集中度フィルタを用いることもできる。また、上記実施形態１及び実施形態２では、切削工具に正面フライスを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、切削工具に研磨ブラシを用いてもよい。

【0068】

上記の各実施形態で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本発明に係る表面検査装置及び表面検査方法は、フライス加工による平面出しを行う場合に加工表面に生じた加工痕の影響を低減しつつ、加工表面の打痕等の傷を検出する場合に適している。

【符号の説明】

【0070】

１０ 表面検査装置
１１ 表示部
１２ 入力部
１４ 記憶部
１４ａ 回転中心画像データ
１４ｂ 画像データ
１５ 制御部
１５ａ 画像取得処理部
１５ｂ 回転中心座標特定部
１５ｃ 方向ベクトル算定部
１５ｄ 補正処理部
１５ｅ 傷検出部
２０ 撮像部
３０ 表面検査装置
３５ 制御部
３５ａ 任意点座標特定部
１００ 物体
１０１ 物体表面画像
ＢＶ 方向ベクトル
ＣＶ 回転中心ベクトル
Ｌ 回転中心軌跡
Ｐｎ 任意点
ＰＶ 任意点ベクトル
Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 欠陥表面
ｒ 回転半径
Ｓ 表面
ＳＭ 加工痕
ＳＶ 加工痕ベクトル
ＶＣ_i 回転中心
δ 許容誤差
θ_C 回転中心ベクトル角度
θ_P 任意点ベクトル角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】