(57)【要約】【課題】  本発明は、砥石表面の砥粒の砥粒分散状態を検査する砥粒分散状態検査装置に関し、砥粒の分散状態を容易，確実に検査することを目的とする。【解決手段】  砥石の表面の検査領域を画像データとして取得する画像データ取得手段と、前記画像データから前記検査領域の小領域毎の砥粒占有率を求める画像解析手段と、前記小領域毎の砥粒占有率から砥粒分散状態を演算する演算手段とを有することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石の表面の検査領域を画像データとして取得する画像データ取得手段と、
前記画像データから前記検査領域の小領域毎の砥粒占有率を求める画像解析手段と、
前記小領域毎の砥粒占有率から砥粒分散状態を演算する演算手段と、
を有することを特徴とする砥粒分散状態検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の砥粒分散状態検査装置において、
前記砥粒分散状態は、前記検査領域の小領域の砥粒占有率の標準偏差であることを特徴とする砥粒分散状態検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の砥粒分散状態検査装置において、
前記画像解析手段は、前記画像データから前記砥石のバインダーと砥粒とを２値化して前記小領域毎の砥粒占有率を求めることを特徴とする砥粒分散状態検査装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の砥粒分散状態検査装置において、
前記画像解析手段は、前記小領域をオーバーラップして前記小領域毎の砥粒占有率を求めることを特徴とする砥粒分散状態検査装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の砥粒分散状態検査装置において、
前記画像解析手段は、前記検査領域を複数に分割して前記小領域毎の砥粒占有率を求めることを特徴とする砥粒分散状態検査装置。
【請求項６】
請求項５記載の砥粒分散状態検査装置において、
前記演算手段は、前記小領域毎の砥粒占有率の平均値から前記検査領域の平均砥粒密度を求めることを特徴とする砥粒分散状態検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥石表面の砥粒の砥粒分散状態を検査する砥粒分散状態検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ダイヤモンド，硬質セラミックス等の砥粒と、金属，合成樹脂等のバインダーで構成されている砥石は、表面に突き出した砥粒によって被加工物を加工する。この時の加工性能を決める要因の１つとして、砥石表面の砥粒分散状態が挙げられる。
このような砥石は、数μｍから数十μｍの砥粒が分散しているメッキ液の中に母材を浸漬し、母材の表面に砥粒を含有したメッキ層を形成することにより製造される。しかしながら、砥粒は必ずしも均一にメッキ層に分布することはなく、砥粒が凝集した状態になることがある。
【０００３】
従来、砥石の砥粒占有率はＪ１ＳＢ４１３１によって集中度(コンセントレーション)で定義されており、砥石母材から砥粒が分散したバインダーを剥離した後該バインダーの重量を測定し、更にバインダーを溶解し砥粒のみの状態で重量を測定し、バインダーの重量と砥粒のみの重量とから集中度の算出が行われている。
なお、従来、砥粒の電着状態を検査する砥粒電着状態検査方法として、例えば、特開平７−２１８４１６号公報に開示されるものが知られている。
【０００４】
この砥粒電着状態検査方法では、砥石の研削面に粉末体と揮発体との混合液体を塗布し、研削面に存在する凹部を粉末体により埋めるようにしたので、研削面の乱反射を防止することができ、砥粒の有無を容易かつ高精度に検査することが可能になる。
【特許文献１】特開平７−２１８４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したバインダーを剥離して重量計算から集中度を求める方法では、多大な測定時間がかかるため、数量の多い砥石を評価するには現実的ではないという問題があった。また、この方法では、砥石の広範囲の砥粒含有率は評価できるが、数十μｍ単位の凝集した砥粒の分散状態を評価することができないという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、砥石表面における砥粒の分散状態を容易，確実に検査することができる砥粒分散状態検査装置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】
請求項１の砥粒分散状態検査装置は、砥石の表面の検査領域を画像データとして取得する画像データ取得手段と、前記画像データから前記検査領域の小領域毎の砥粒占有率を求める画像解析手段と、前記小領域毎の砥粒占有率から砥粒分散状態を演算する演算手段とを有することを特徴とする。
請求項２の砥粒分散状態検査装置は、請求項１記載の砥粒分散状態検査装置において、前記砥粒分散状態は、前記検査領域の小領域の砥粒占有率の標準偏差であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の砥粒分散状態検査装置は、請求項１または請求項２記載の砥粒分散状態検査装置において、前記画像解析手段は、前記画像データから前記砥石のバインダーと砥粒とを２値化して前記小領域毎の砥粒占有率を求めることを特徴とする。
請求項４の砥粒分散状態検査装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の砥粒分散状態検査装置において、前記画像解析手段は、前記小領域をオーバーラップして前記小領域毎の砥粒占有率を求めることを特徴とする。
【０００８】
請求項５の砥粒分散状態検査装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の砥粒分散状態検査装置において、前記画像解析手段は、前記検査領域を複数に分割して前記小領域毎の砥粒占有率を求めることを特徴とする。
請求項６の砥粒分散状態検査装置は、請求項５記載の砥粒分散状態検査装置において、前記演算手段は、前記小領域毎の砥粒占有率の平均値から前記検査領域の砥粒占有率を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の砥粒分散状態検査装置では、画像データ取得手段により砥石の表面の検査領域を画像データとして取得し、画像解析手段により画像データから検査領域の小領域毎の砥粒占有率を求め、演算手段により小領域毎の砥粒占有率から砥粒分散状態を演算するようにしたので、砥粒の分散状態を容易，確実に検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１は、本発明の砥粒分散状態検査装置の第１の実施形態を示している。
この砥粒分散状態検査装置は、画像データ取得手段である画像入力装置１１と、画像解析手段である画像解析装置１３と、演算手段である演算装置１５と、演算装置１５の演算結果を表示する表示装置１７とを有している。
【００１１】
画像入力装置１１は、砥石１９の表面の検査領域２１を画像データとして取得する。
砥石１９は、例えば、円筒状をしており、母材である砥石本体２３の表面のバインダー層２５に砥粒２７を分散させて形成されている。
砥粒２７は、例えば、１μｍから５μｍ程度の大きさであり、砥粒２７が分散された電気ニッケルメッキ液あるいは無電解ニッケルメッキ液等の湿式メッキ液の中に、砥石本体を浸漬した状態で、メッキ層を析出させることにより砥石１９が製造される。このようにして製造された砥石１９は、合金ニッケルのバインダー層２５の中にダイヤモンド等の砥粒２７が分散している状態となる。そして、この砥粒２７の分散状態が砥石１９の加工性能に大きく影響する。
【００１２】
画像入力装置１１は、例えば、５倍から１００倍程度の倍率を有する対物レンズ２９を備えた顕微鏡からなる。この実施形態では、画像入力装置１１には、コンフォーカル顕微鏡が使用されている。このコンフォーカル顕微鏡を使用することにより砥石１９の表面の全面に焦点の合った画像を容易に得ることができる。
この実施形態では、画像入力装置１１は、砥石１９の外周面の検査領域２１を垂直方向から撮影し画像データを取得する。画像データは、１ピクセルに対して８ビットの階調のデジタル画像からなる。この実施形態では、倍率が５０倍の対物レンズ２９を使用して約３００μｍ角の検査領域２１の画像が９００ピクセル角の画像データとして取得される。
【００１３】
画像解析装置１３は、画像入力装置１１から画像データを入力し、入力された画像データから検査領域２１の小領域毎の砥粒占有率αｉを求める。ここで砥粒占有率αｉとは、小領域の表面積の中で砥粒２７が占める表面積(砥粒２７の占める表面積／小領域の表面積)をいう。
この実施形態では、画像解析装置１３は、先ず、画像データの輝度情報に基づいて砥粒２７とバインダー層２５との２値化を周知の方法で行い、図２に示すような検査領域２１の砥粒分布データを得る。なお、図２において黒丸が砥粒２７に対応する部分である。この検査領域２１の砥粒分布データは、表示装置１７の画面に表示される。
【００１４】
次に、画像解析装置１３は、検査領域２１の小領域毎の砥粒占有率αｉを求める。
先ず、得られた検査領域２１の砥粒分布データの左上の座標を（０，０）として、右下の座標を（８９９，８９９）とする。そして、２００ピクセル角の小領域Ｓを設定し、小領域Ｓの左上の座標を（０，０）に合わせて、この小領域Ｓの砥粒占有率α0を計算する。そして、計算された砥粒占有率α0を演算装置１５の記憶部１５ａに記憶する。
【００１５】
次に、小領域Ｓの左上を（２０，０）に合わせて小領域Ｓの砥粒占有率α1を計算し、結果を演算装置１５の記憶部１５ａに記憶する。以下、２０ピクセルずつ小領域ＳをＸ方向にシフトさせて各々の砥粒占有率αｉを計算し記憶する。小領域Ｓの左上の座標が（７００，０）となったら、次に（０，２０）にシフトさせる。これを小領域Ｓの左上の座標が（７００，７００）になるまで繰返し、砥粒占有率αｉを計算し記憶する。これにより１２９６個の小領域Ｓでの砥粒占有率αｉが、演算装置１５の記憶部１５ａに取得される。
【００１６】
演算装置１５は、記憶部１５ａと演算部１５ｂとを有しており、演算部１５ｂは記憶部１５ａに記憶された小領域Ｓの砥粒占有率αｉから砥粒分散状態を演算する。
この実施形態では、砥粒分散状態は、検査領域２１の小領域Ｓの砥粒占有率αｉの標準偏差(ばらつき)σで表される。
この標準偏差σは、次式により計算される。
【００１７】
σ＝√［｛ｎΣαｉ2−（Σαｉ）2｝／ｎ（ｎ−１）］
ここでｎは標本数（ｎ＝１２９６）である。
図２に示したように、検査領域２１の砥粒２７の凝集が比較的少なく砥石１９全体に均一に分散している場合には、正規分布曲線ａは図３に示すようになり、標準偏差σの値は、例えば、２．２５のように小さなものになる。
【００１８】
一方、図４に示すように、検査領域２１の砥粒２７の凝集が多く砥石１９全体に均一に分散していない場合には、正規分布曲線ｂは図５に示すようになり、標準偏差σの値は、例えば、４．５９のように大きなものになる。
このようにして求められた標準偏差σの値は、表示装置１７に表示される。そして、検査者により砥石１９の良否が判断される。
【００１９】
上述した砥粒分散状態検査装置では、画像入力装置１１により砥石１９の表面の検査領域２１を画像データとして取得し、画像解析装置１３により画像データから検査領域２１の小領域Ｓ毎の砥粒占有率αｉを求め、演算装置１５により小領域Ｓ毎の砥粒占有率αｉから砥粒分散状態を演算するようにしたので、砥粒２７の分散状態を容易，確実に検査することができる。
【００２０】
これにより、砥石１９全体の集中度が一定の場合でも砥粒２７の分散状態の違いを評価することが可能となり、砥石１９の加工性能の評価をより精密に行うことが可能になる。
(第２の実施形態)
図６は、本発明の砥粒分散状態検査装置の第２の実施形態の要部を示している。
なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２１】
この実施形態では、画像解析装置１３は、先ず、図６に示すような検査領域２１の砥粒分布データを得る。この検査領域２１の砥粒分布データは、表示装置１７の画面に表示される。
次に、画像解析装置１３は、検査領域２１を単に複数に分割して小領域Ｓ１毎の砥粒占有率αｉを計算する。そして、計算された砥粒占有率αｉを演算装置１５の記憶部１５ａに記憶する。
【００２２】
次に、演算装置１５は、記憶部１５ａに記憶された小領域Ｓ１の砥粒占有率αｉから標準偏差σを演算する。
そして、この実施形態では、演算装置１５は、記憶部１５ａに記憶された小領域Ｓ１の砥粒占有率αｉを平均し、検査領域２１の砥粒占有率αｉの平均値Ｍを求める。
この検査領域２１の砥粒占有率αｉの平均値Ｍは、検査領域２１の砥粒２７の平均砥粒密度であり砥石１９の加工性能に大きく影響する。
【００２３】
このようにして求められた平均値Ｍの値は、表示装置１７に表示される。そして、検査者により砥石１９の良否が判断される。
この実施形態の砥粒分散状態検査装置では、検査領域２１を単に複数に分割して小領域Ｓ１毎の砥粒占有率αｉを求めるようにしたので、処理時間を短縮することができる。
また、小領域Ｓ１毎の砥粒占有率αｉの平均値Ｍから検査領域２１の平均砥粒密度を容易に得ることができる。
【００２４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
(１)上述した実施形態では、表示装置１７に表示される標準偏差σの値に基づいて、検査者が砥石１９の良否を判断した例について説明したが、例えば、所定の判断手段に標準偏差σの閾値を記憶させておき、この閾値以上の時に砥石１９が不良であり、閾値未満の時に砥石１９が良好であると判断させるようにしても良い。
【００２５】
(２)上述した実施形態では、全体の画像ピクセル数を９００ピクセル、小領域Ｓを２００ピクセル、シフト量を２０ピクセルで行った例について説明したが、この数値は砥粒２７の大きさ等に応じて最適なものにするのが望ましい。
(３)上述した第１の実施形態により標準偏差σを求め、第２の実施形態により検査領域２１の砥粒２７の平均砥粒密度のみを求めるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の砥粒分散状態検査装置の第１の実施形態を示す説明図である。
【図２】図１の砥石の検査領域の砥粒分布データを示す説明図である。
【図３】図１の砥石の検査領域の正規化砥粒占有率を示す説明図である。
【図４】砥粒が凝集した状態の砥石の検査領域の砥粒分布データを示す説明図である。
【図５】図４の砥石の検査領域の正規化砥粒占有率を示す説明図である。
【図６】本発明の砥粒分散状態検査装置の第２の実施形態の要部を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１  画像入力装置
１３  画像解析装置
１５  演算装置
１５ａ  記憶部
１５ｂ  演算部
１７  表示装置
１９  砥石
２７  砥粒
２１  検査領域
Ｓ，Ｓ１  小領域
【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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