(57)【要約】【課題】プレス加工による曲げ加工曲面について、該曲面からの反射光の輝度のばらつきの影響が低減された高精度の加工品質評価（曲げ加工状態の良否判定）を可能とする。【解決手段】プレス加工により曲げ加工された曲面にパターン光を照射し（１０２）、そのパターン光の反射像を２次元ＦＦＴを用いてパワースペクトルに変換し（１０２〜１０３）、その低周波数域の行方向と列方向の各ピーク値の座標を行単位、列単位で抽出する（１０５）。抽出された各ピーク値座標の、上記パワースペクトルの行，列各方向の原点座標からの分散値を各々算出し（１０６）、その分散値によって上記曲面の加工品質を評価するようにして（１０８）、曲げ加工曲面からの反射光の輝度のばらつきの影響を受け難い加工品質評価を可能とした。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げ加工された曲面にパターン光を照射してその加工品質を評価する曲面加工品質評価方法において、
前記曲面に照射された前記パターン光の反射像を周波数情報に変換してその低周波数域における行方向と列方向のピーク値の座標を抽出し、そのピーク値座標の原点座標からの分散値により前記曲面の加工品質を評価することを特徴とする曲面加工品質評価方法。
【請求項２】
前記曲面は、プレス加工により曲げ加工された曲面であることを特徴とする請求項１に記載の曲面加工品質評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げ加工された曲面にパターン光を照射してその加工品質を定量的に評価する方法、特にプレス部品の曲げ加工品質の定量的な評価に好適な曲面加工品質評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、曲げ加工された曲面にパターン光を照射してその加工品質を定量的に評価する方法としては、スリット状の光束を作って加工面に照射し、その反射光の輝度レベルを線形のグラフで描き、定量的測定、分析に応用するというものがあった（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２２７６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来技術では、加工面からの反射光の輝度値をそのまま良否判定の指標としているため、輝度のばらつきが良否判定に大きく影響し、精度の低い測定となった。
【０００５】
本発明は、上記のような実情に鑑みなされたもので、曲げ加工品質につき、加工面からの反射光の輝度（反射像の輝度）のばらつきの影響を低減できて精度の高い評価が可能となり、特に、プレス部品の曲げ加工面の品質、つまり曲げ加工状態の良否判定を高精度に行うことのできる曲面加工品質評価方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、曲面加工品質評価方法を下記各態様の構成とすることによって解決される。
各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴及びそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、１つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。
以下の各項のうち、（１）項が請求項１に、（２）項が請求項２に、各々対応する。
【０００７】
（１）曲げ加工された曲面にパターン光を照射してその加工品質を評価する曲面加工品質評価方法において、前記曲面に照射された前記パターン光の反射像を周波数情報に変換してその低周波数域における行方向と列方向のピーク値の座標を抽出し、そのピーク値座標の原点座標からの分散値により前記曲面の加工品質を評価することを特徴とする曲面加工品質評価方法。
パターン光は、等間隔に羅列された光（例えば、細いスリットを多数平行に並べたスリット板に光を入射させたときにそのスリット板を通過した側で得られる光）であって、一般的なものと特に変わらない。
パターン光の反射像を周波数情報に変換する方法としては、例えば２次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）が用いられる。
（２）前記曲面は、プレス加工により曲げ加工された曲面であることを特徴とする（１）項に記載の曲面加工品質評価方法。
評価対象としての曲面は種々考えられるが、本発明においては、プレス加工により曲げ加工された曲面（ワーク表面）への適用が特に有効である。
（３）前記パターン光の反射像の周波数情報への変換に２次元ＦＦＴを用いることを特徴とする（１）項又は（２）項に記載の曲面加工品質評価方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、曲げ加工品質につき、加工面からの反射光の輝度（反射像の輝度）のばらつきの影響を低減できて精度の高い評価が可能となり、特に、プレス部品の曲げ加工面の品質、つまり曲げ加工状態の良否判定を高精度に行うことのできる曲面加工品質評価方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明者らは、曲げ加工された曲面にパターン光を照射してその加工品質を定量的に評価する方法において、上記のような課題を達成するため鋭意、実験・検討を重ねた結果、次のような知見を得、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明者らは、等間隔に羅列された光（パターン光）を面に照射し、その反射光を投影面に投影して反射像を得ると、上記面が平面の場合には反射光の間隔に乱れがないが、曲面の場合には乱れが生じる。また、乱れの程度は曲面の曲率の大小によって異なり、曲率（曲げ状態）の相違に伴う反射光の間隔の乱れは、周波数特性で見た場合に周波数成分が増加する方向に現れる。そして、これは反射光の輝度（反射像の輝度）のばらつきの影響を受け難い、との知見を得た。
【００１０】
これを、図１〜図９を参照して具体的に説明する。
図１は直線状のワークＬ、図２は曲率Ｒ１の曲げ加工がなされたワークＡ、図３は曲率Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）の曲げ加工がされたワークＢを示す。
【００１１】
図４、図５及び図６は、ワークＬ、ワークＡ及びワークＢの各表面に、パターン光（各図中、等間隔の下向き矢印で示す。）を照射した場合の、各反射光（各図中、上向き矢印で示す。）の向き及び投影面Ｐ上の投影位置（各図中、黒丸を付した位置）を示す。また、図７、図８及び図９は、ワークＬ、ワークＡ及びワークＢの上記投影面Ｐに投影された反射像を示す。
これらの図から分かるように、直線状のワークＬにおける投影間隔ａは乱れなく等間隔である。曲げ加工がなされたワークＡ及びワークＢにおける投影間隔ｂ，ｃ，ｄ，ｅには乱れ（ｂ≒ｃ，ｄ≒ｅ）が生じている。また、乱れの程度はそれらの曲率の違い（Ｒ２＞Ｒ１）によって異なっていることが分かる（ｂ＜ｄ，ｃ＜ｅ）。
【００１２】
また、図１０、図１１及び図１２は、ワークＬ、ワークＡ及びワークＢに係る各反射像の周波数特性（パワースペクトル）を模式的に示す図である。これらの図は、曲率の相違に伴う反射光の間隔（投影間隔）の乱れを周波数特性で見た場合に、周波数成分が増加する方向に現れ、またその特性（周波数成分が現われるパワースペクトル上の位置）にも相違が生じる様子を示している。
図４〜図１２は、列方向のパターン光、その反射光（反射像）、パワースペクトル（列方向のパワースペクトル）のみについて述べいるが、この列方向と直交する行方向のパターン光、その反射光（反射像）、パワースペクトル（行方向のパワースペクトル）についても同じことがいえる。
【００１３】
したがって、パワースペクトルの行，列、各方向のピーク値座標が原点座標からどれだけ分散しているかを算出することで、曲げ状態を定量的に評価することが可能となる。
ここで、パワースペクトルの高周波数域は、面の粗さ状態を現すものであり、曲がり度合いを決めるうねり成分は、相対的にパワースペクトルの低周波数域に現れるので、低周波数域において上記分散値を確認すれば曲げ状態の評価が可能である。
【００１４】
図１３及び図１４は、各々パワースペクトルの低周波数域ＬＦにおける行方向及び列方向の各ピーク値座標の、原点座標からの分散の様子を模式的に示す図で、図１３はワークＢ（図３参照）について例示し、図１４はワークＡ（図２参照）について例示する。
各図において、破線アで囲んだ点は各々行方向ピーク値を、破線イで囲んだ点は各々列方向ピーク値を示す。これら行，列、各方向のピーク値の座標が原点座標からどれだけ分散しているかを見れば、ワークＡ、ワークＢについての曲げ状態を各々評価することが可能となる。
この際、反射光の輝度のばらつきの影響を受ける程度は低く、したがって、精度の高い評価が可能となる（輝度データを周波数情報に変換した方がパターン光の反射像の輝度ばらつきの影響を低減できる）。
【００１５】
本発明は、このようにして得られた発明者らの知見に基づいて完成するに至ったものであり、以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１５は、本発明による曲面加工品質評価方法が適用された装置の一実施形態を示すブロック図である。
この図において、１１はワークで、ワーク保持具１２上に位置決め保持（セット）されている。
１３は、ワーク１１の評価部位、つまり曲げ加工されたワーク表面（以下、曲げ加工曲面と記す。）にパターン光ＰＬを照射するパターン光光源である。パターン光ＰＬは、例えば、レーザ光を、細いスリットを多数平行に並べたスリット板を通過させることで得られるが、この場合のパターン光光源１３は、レーザ光源及びスリット板を備えてなる。スリット板及びワーク１１間にレンズを介在させてもよい。
上記スリット板は、パターン光ＰＬの向きが光軸周りに少なくとも９０°回転させることが可能となるように回動可能である。あるいは、２枚のスリット板を用意し、そのスリットを直交する方向に向けて配置し、これら２枚のスリット板を交互に選択使用可能としてもよい。いずれにしても、スリット板を用いて行，列各方向のパターン光ＰＬ、その反射光（反射像）ＲＬ及び後述する行，列各方向のパワースペクトルを得ることができるように構成されている。
【００１６】
ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１４は、ワーク１１からのパターン光の反射光（パターン光反射像）ＲＬを撮影するカメラである。ワーク１１は、パターン光光源１３からのパターン光ＰＬが常に図示基準位置に照射されるようにワーク保持具１２上の所定位置に位置決め保持される。
【００１７】
制御装置１５は、パターン光制御部１６及びＣＣＤカメラ制御部１７を備えてなる。
ここで、パターン光制御部１６は、パターン光光源１３を制御してワーク表面に照射するパターン光ＰＬの形態（パターン）を制御する制御部である。またＣＣＤカメラ制御部１７は、ＣＣＤカメラ１４のコントラスト、明るさ、解像度等（以下、画質と総称する。）や、焦点等を制御する制御部である。ＣＣＤカメラ制御部１７を、ＣＣＤカメラ１４の向き、姿勢を制御できるように構成してもよい。
【００１８】
演算処理装置１８は、演算部１９、データ記録部２０及び良否判定部（曲面加工品質評価部）２１を備えてなる。
ここで、演算部１９は次の第１〜第３機能を有して構成されている。第１機能は、ＣＣＤカメラ１４で撮影した行，列各方向のパターン光の画像、つまりパターン光反射像ＲＬを、例えば２次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）によって各々周波数情報(パワースペクトル)に変換する機能である。第２機能は、上記第１機能によって得られたパワースペクトルの低周波数域の行方向と列方向の各ピーク値の座標を行単位、列単位で抽出する機能である。また第３機能は、上記パワースペクトルの行，列各方向の原点座標からの、上記第２機能により抽出された行，列各方向のピーク値座標の分散値を各々算出する機能である。
データ記録部２０は、演算部１９で算出された分散値を記録する記録部、良否判定部２１は、演算部１９で算出された分散値に基づいて曲げ加工曲面の良否判定（曲面加工品質評価）を行う判定部である。
【００１９】
次に、上述した曲面加工品質評価装置の動作について、図１５に図１６のフローチャートを併用して説明する。
図１６に示すように、まず、評価対象であるワーク１１をワーク保持具１２上の所定位置にセットする（ステップ１０１）。このワーク１１のプレス圧力等の曲げ加工条件は既知である。
次に、パターン光制御部１６によりパターン光光源１３を制御して、ワーク１１の曲げ加工曲面にパターン光ＰＬを照射する（ステップ１０２）。パターン光ＰＬは、行，列各方向について照射する。
【００２０】
ステップ１０３では、ＣＣＤカメラ制御部１７によりＣＣＤカメラ１４の画質を制御して、ワーク１１の曲げ加工曲面のパターン光反射像ＲＬを撮影する。パターン光反射像ＲＬについても、行，列各方向について撮影する。
ステップ１０４では、演算部１９により、ＣＣＤカメラ１４で撮影した行，列各方向のパターン光反射像ＲＬを各々２次元ＦＦＴを用いてパワースペクトルに変換する。
ステップ１０５では、演算部１９により、ステップ１０４で得られたパワースペクトルの低周波数域の行方向と列方向の各ピーク値の座標を行単位、列単位で抽出する。
ステップ１０６では、演算部１９により、ステップ１０５で抽出された各ピーク値座標の、上記パワースペクトルの行，列各方向の原点座標からの分散値を各々算出する。
【００２１】
ステップ１０７では、ステップ１０６で算出された分散値をデータ記録部２０に記録する。
ステップ１０８では、演算部１９により、ステップ１０６で算出された分散値が適正な曲げ加工曲面であることを示しているか判定する。Ｎｏであれば曲げ加工曲面（曲げ加工状態）が不良である旨の判定結果が出され、Ｙｅｓであれば曲げ加工曲面が良である旨の判定結果が出される。
【００２２】
なお演算部１９は、ステップ１０９で曲げ加工条件と分散値の関係を整理し、また、ステップ１１０で曲げ加工の最適条件（最適な曲げ加工条件）を決定する。
上記曲げ加工条件と分散値の関係の整理は、図１７に例示するように、横軸に各ワーク１１につき既知の曲げ加工条件、例えばプレス圧力をとり、縦軸に分散値をとったグラフを用いる。このグラフ中に、ステップ１０１〜ステップ１０６を各々実行して得られた複数のワーク１１の上記分散値を、各ワーク１１の曲げ加工条件（値）に従って打点することで、上記曲げ加工条件と分散値の関係の整理が行われる。
図１７中、破線ウで囲む領域内の点群は、曲げ加工曲面が不良である旨の判定結果が出されたワーク１１に係る打点群であり、破線エで囲む領域内の点群は、曲げ加工曲面が良である旨の判定結果が出されたワーク１１に係る打点群である。
曲げ加工曲面の良，不良は、例えば目視、破壊試験、あるいは非破壊試験等で判定される。この判定結果と、判定されたワーク１１の分散値及び曲げ加工条件による図１７中の打点位置との関係から、上記破線ウ又は破線エで囲む領域が設定されている。
破線ウ又は破線エで囲む領域は、その見直し（更新）を行ってもよく、逐次行われる複数のワーク１１群の各評価結果に基づいて更新された破線エで囲む領域は、上記ステップ１０８において、適正な曲げ加工曲面であると判定する際の更新後の分散値の選定に用いられる。
最適な曲げ加工条件（値）は、例えば、上記の更新された破線エで囲む領域内の打点に係る複数のワーク１１の各分散値に基づいてステップ１１０で決定される。
【００２３】
以上述べたように本実施形態では、プレス加工により曲げ加工された曲面にパターン光ＰＬを照射し、そのパターン光の反射像ＲＬを２次元ＦＦＴを用いてパワースペクトルに変換し、その低周波数域の行方向と列方向の各ピーク値の座標を行単位、列単位で抽出する。そして、抽出された各ピーク値座標の、上記パワースペクトルの行，列各方向の原点座標からの分散値を各々算出し、この分散値によって上記曲面の加工品質を評価するようにした。
したがって本実施形態によれば、プレス加工により曲げ加工された曲面について、同曲面からの反射光の輝度（反射像の輝度）のばらつきの影響が低減された精度の高い品質評価が可能となり、そのワークの曲げ加工面の品質、つまり曲げ加工状態の良否判定を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】直線状のワークＬを示す図である。
【図２】曲率Ｒ１の曲げ加工がなされたワークＡを示す図である。
【図３】曲率Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）の曲げ加工がされたワークＢを示す図である。
【図４】ワークＬの表面にパターン光を照射した場合の反射光の向き及び投影面上の投影位置を示す図である。
【図５】ワークＡの表面にパターン光を照射した場合の反射光の向き及び投影面上の投影位置を示す図である。
【図６】ワークＢの表面にパターン光を照射した場合の反射光の向き及び投影面上の投影位置を示す図である。
【図７】投影面に投影されたワークＬの反射像を示す図である。
【図８】投影面に投影されたワークＡの反射像を示す図である。
【図９】投影面に投影されたワークＢの反射像を示す図である。
【図１０】ワークＬに係る反射像のパワースペクトルを模式的に示す図である。
【図１１】ワークＡに係る反射像のパワースペクトルを模式的に示す図である。
【図１２】ワークＢに係る反射像のパワースペクトルを模式的に示す図である。
【図１３】パワースペクトルの低周波数域における行，列方向の各ピーク値座標の、原点座標からの分散の様子を模式的に示す図（その１）である。
【図１４】同じく分散の様子を模式的に示す図（その２）である。
【図１５】本発明による曲面加工品質評価方法が適用された装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図１６】同上装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１７】同上フローチャート中のステップ１０９で整理された曲げ加工条件と分散値の関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１：ワーク、１３：パターン光光源、１４：ＣＣＤカメラ、１５：制御装置、１８：演算処理装置、ＰＬ：パターン光、ＲＬ：パターン光の反射光（パターン光反射像）、１０２：曲げ加工曲面にパターン光を照射するステップ、１０３：曲げ加工曲面のパターン光反射像を撮影するステップ、１０４：パターン光反射像をパワースペクトルに変換するステップ、１０５：パワースペクトルの低周波数域の行，列方向のピーク値座標を抽出するステップ、１０６：抽出されたピーク値座標の原点座標からの分散値を算出するステップ、１０８：分散値から曲げ加工曲面の良否を判定（加工品質を評価）するステップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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