(57)【要約】【課題】工具の刃先に使用するチップの表面に施されたコーティングの製膜ムラを、高い精度で抽出して、不良品の検査を容易且つ正確に可能なコーティング検査装置を提供する。【解決手段】工具の刃先に用いるチップであるワーク１２の表面に照明光を照射する照明装置２４と、照明装置２４の照明光を透過させる一対のプリズム１８，１９から成るプリズム体２２と、プリズム体２２内に位置したハーフミラー２０を有する。照明装置２４からの照明光がハーフミラー２０を介して照射される位置で、ワーク１２を支持した支持部１６と、ワーク１２の背面側に位置し照明光を乱反射する反射面１４ａを有した反射板１４を備える。照明装置２４により照明されたワーク１２を、プリズム体２２を介して撮像するカメラ２６と、カメラ２６により撮像されたワーク１２の撮像画像３８を抽出し基準像３６と比較して画像処理する画像処理装置３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具の刃先に用いるチップであるワーク表面のコーティングの製膜ムラを検査するコーティング検査装置において、照明光を照射する照明装置と、前記照明装置の照明光を透過させる一対のプリズムから成るプリズム体と、前記プリズム体内に位置したハーフミラーと、前記照明装置からの照明光がハーフミラーを介して照射される位置で前記ワークを支持した支持部と、前記ワークの背面側に位置し前記照明光を乱反射する反射面を有した反射板と、前記照明装置により照明された前記ワークを前記プリズム体を介して撮像するカメラと、前記カメラにより撮像された前記ワークの撮像画像を抽出し基準像と比較して画像処理する画像処理装置とを備えたことを特徴とするコーティング検査装置。
【請求項２】
前記画像処理装置は、前記カメラの取得画像を光の３原色の各成分に分離して、各成分画像各々に対して画像処理する請求項１記載のコーティング検査装置。
【請求項３】
前記照明装置は、照明光が拡散面を介して前記プリズムに照射される請求項１記載のコーティング検査装置。
【請求項４】
前記プリズムの照射面がワーク幅の少なくとも２倍以上の幅に形成されている請求項１記載のコーティング検査装置。
【請求項５】
前記反射板の反射面は白色系の色であり、前記画像処理装置は、前記基準像と撮像画像の比較に際して、前記反射面からの反射光により、各像の明るさや色合いの調整を行う請求項１記載のコーティング検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工具の刃先に取り付けるスローアウェイチップなどのチップ状工具の、コーティングの製膜ムラを検査するコーティング検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工具の刃先を形成するスローアウェイチップには、適宜の厚みを有し略菱形や略正方形、又は略正三角形等に形成され、形状や寸法が異なる極めて多くの品種が存在する。また、スローアウェイチップは、切りくずの排出促進のためのチップブレーカに代表されるような切削機能確保のための固有の形状に形成され、チップの表面には、耐久性向上のために表面処理としてコーティングが施されている品種がある。コーティングとしては、ＣＶＤ法により、炭化チタンや窒化チタン、またはアルミナを被覆するものや、ＰＶＤ法により窒化チタンやその他チタン系の被膜を形成するものがある。さらに、スローアウェイチップは、粉体焼結製法によって作られる製品が多く、形状寸法に数１０μｍ程度の誤差を有することもある。
【０００３】
この場合、チップ表面のコーティング材の製膜ムラは、コーティングに求められる耐久正等の機能を低下させるだけでなく、外観上も良くないものであった。従って、製膜ムラのあるチップは、不良品として区別し抽出しなければならず、この検査は、多品種の製品毎に微妙な判断が求められ、従来目視による製膜ムラの判定が行われていた。
【特許文献１】特開平１０−２０２４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の方法の目視によりコーティングの製膜ムラなどを有する不良品の抽出を行う場合では、表面形状または模様が、一部のみ微妙に違う多種類の製品の場合、微細な製膜ムラを有する不良品の抽出が難しいものであった。そのため、不良品を見落としたりすることがあった。
【０００５】
また、特許文献１に開示されている工具の刃先に使用するスローアウェイチップの検査装置では、レーザ光を走査させてスローアウェイチップの切刃の形状的欠陥を検出し、切刃の欠損などを判別している。しかし、この方法ではスローアウェイチップ表面のコーティングの製膜ムラは、抽出できないものであった。また、一般に、画像処理により検査するには、カメラによりチップ表面を撮像する必要があり、その場合には、チップ表面に照明ムラや影がまったくない照明が可能なドーム形状の照明器具が最適である。しかし、この場合、検体を規定位置に正確にセットさせる必要があり、構造が複雑な上、動作制御が容易ではなかった。
【０００６】
この発明は、上記従来技術の問題に鑑みて成されたもので、工具の刃先に使用するチップの表面に施されたコーティングの製膜ムラを、高い精度で抽出して、不良品の検査を容易且つ正確に可能なコーティング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】
【０００７】
この発明は、工具の刃先に用いるチップであるワーク表面のコーティングの製膜ムラを検査するコーティング検査装置であって、照明光を照射する照明装置と、前記照明装置の照明光を透過させる一対のプリズムから成るプリズム体と、前記プリズム体内に位置したハーフミラーと、前記照明装置からの照明光がハーフミラーを介して照射される位置で前記ワークを支持した支持部と、前記ワークの背面側に位置し前記照明光を乱反射する反射面を有した反射板と、前記照明装置により照明された前記ワークを前記プリズム体を介して撮像するカメラと、前記カメラにより撮像された前記ワークの輪郭や表面像から成る撮像画像を抽出し、基準像と比較して画像処理する画像処理装置とを備えたコーティング検査装置である。
【０００８】
前記画像処理装置は、前記カメラの取得画像を光の３原色の各成分に分離して、各成分画像各々に対して画像処理するコーティング検査装置である。
【０００９】
前記照明装置は、照明光が拡散面を介して前記プリズムに照射される。前記プリズムの照射面がワーク幅の少なくとも２倍以上の幅に形成されているものである。さらに、前記プリズムの照射面からワーク表面までの間隔を、前記プリズム照射面幅の４分の１以下で使用されるようにすると良い。
【００１０】
また、前記反射板の反射面は白色系の色であり、前記画像処理装置は、前記基準像と撮像画像の比較に際して、前記反射面からの反射光により、各像の明るさや色合いの調整を行うものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明のコーティング検査装置によれば、スローアウェイチップ等のチップ部品の検査において、画像処理により製膜ムラが容易且つ正確に抽出できるものである。そして、抽出された製膜ムラから、不良品の検出がより正確にできるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明のコーティング検査装置の一実施形態について、図１〜図３を基にして説明する。この実施形態のコーティング検査装置１０は、切削などに使用する工具へ取り付けるスローアウェイチップなどのワーク１２について、その表面に施されたコーティングの製膜ムラ検査に使用されるものである。このコーティング検査装置１０には、図１に示すように、図示しない固定具により基盤等に固定された反射板１４が設けられ、反射板１４の表面は、乱反射可能に粗面に形成された白色系の反射面１４ａとして形成されている。反射面１４ａの中央には、検査対象であるワークを支持可能に図示しないチャックを端部に備えた支持部１６が立設されている。この支持部１６の図示しないチャックには、例えば適宜に厚みを有する略正三角形に形成されたワーク１２が載置される。
【００１３】
ワーク１２の上方には、断面が直角二等辺三角形に形成された三角柱状の一対のプリズム１８，１９と、その一斜面に形成されたハーフミラー２０とから成るプリズム体２２が設けられている。プリズム体２２は、一対のプリズム１８，１９の断面形状において直角三角形の斜辺に相当する斜面同士が対面して合わせられ、一対のプリズム１８，１９の一斜面にハーフミラー２０が形成されている。プリズム体２２は、支持部１６に固定したワーク１２の上面と、ハーフミラー２０の面の延長線の成す角度が約４５度の位置に配置されている。
【００１４】
プリズム体２２の一方のプリズム１８の入射面１８ａに対向して、拡散照明光をワーク１２方向へ照射可能に形成された照明装置２４が、図示しない固定具により取り付けられている。照明装置２４は、拡散面を介して照明光がプリズム体２２に入射し、ハーフミラー２０の反射面で照明光が９０°下方に屈曲する位置に設けられている。プリズム体２２のワーク１２の上面と対面する照射面１８ｂは、ワーク１２の最大外径の２倍以上の幅に形成されている。また、ワーク１２上面と対面するプリズム体２２の照射面１８ｂとの間隔は、照射面１８ｂの幅の４分１以下に形成されている。
【００１５】
プリズム体２２の他方のプリズム１９は、一側面がワーク１２の上面と平行に位置して、ワーク１２の中心と同軸上に中心が位置している。そして、プリズム体２２のプリズム１９の上方には、ハーフミラー２０越しにワーク１２を撮像可能にカラーＣＣＤカメラ等のカメラ２６が図示しない固定具により取り付けられている。
【００１６】
カメラ２６には、撮像した画像情報を伝送する信号ケーブル２８が接続され、信号ケーブル２８の他端はパソコンなどの画像処理装置３０に接続されている。画像処理装置３０には、映像ケーブル３２を介して表示装置３４が接続されている。画像処理装置３０は、カメラ２６により撮像した画像をＲＧＢの光の３原色毎の信号に分離し、各色の信号毎に後述する画像処理を行う処理プログラムを備えている。
【００１７】
次に、この実施形態の処理動作について説明する。まず、支持部１６の図示しないチャックに、例えば切削工具のスローアウェイチップなどのワーク１２を支持させる。そして、ワーク１２に対してその上方から、照明装置２４の拡散照明光を、プリズム１８を透過しハーフミラー２０で反射させて照射する。このとき、照射光は、同時にワーク１２下方の反射板１４の反射面１４ａに反射して乱反射光となり、下方からもワーク１２が照らし出される。これにより、ワーク１２の輪郭が確実に撮像可能となる。また、反射面１４ａは、後述する基準像３６と撮像画像３８の比較検査の際に、色バランスと明度の基準となる。
【００１８】
照明装置２４に照明されたワーク１２の輪郭及び表面像は、プリズム１８からハーフミラー２０、及びプリズム１９を透過して、カメラ２６に撮像される。カメラ２６に撮像されたワーク１２の画像は、画像処理装置３０に画像データとして取り込まれる。取り込まれた画像データは、画像処理装置３０により検査され判定処理される。
【００１９】
次に、この実施形態の検査方法について説明する。図２に示すように、画像処理装置３０は、ワーク１２を撮像したカメラ２６からワーク１２の輪郭及び表面像から成る撮像画像３８を取得する（Ｓ１）。このとき、ワーク１２の撮像画像３８は、ＲＧＢの光の３原色毎のデータに分けられる。また前もって、画像処理装置３０は、検査対象のワーク１２の画像に対する照合用に、各３原色毎にあらかじめ基準像３６を撮像し記憶しておく。
【００２０】
続いて、例えば、図３に示すように、検査対象のワーク１２の画像に対する照合用に、各３原色毎にあらかじめ用意された基準像３６の明度をネガポジ反転し、検査対象ワーク１２をカメラ２６により撮像した撮像画像３８を、３原色毎に分離し、各分離した各色毎に基準像３６と重ね合わせて、各色毎に差分をとり各画素の平均をとる。これにより、各色毎の基準像３６と撮像画像３８との比較での差異成分の抽出（Ｓ２）が行われる。
【００２１】
また、画像の比較に際して、基準像３６と撮像画像３８の両方に共通して背景として映る白色系の反射面１４ａを基準として、色バランスを取る。
【００２２】
基準像３６と撮像画像３８との比較処理により、各色毎に、基準像３６と検査対象の撮像画像３８の共通の明度値の画素データは全て打ち消しあって、中間濃度となり、明度が異常な画素値は差異成分として異なるコントラストとして残る。そして、図３に示すように、差異成分から得られた差分像４０を二値化して、差異成分が規定範囲値内にあるか否かを画像処理装置３０により判定する（Ｓ３）。この場合、差異成分が規定範囲内にあれば、差分像４０は、ほぼ中間明度の白い画像となるが、基準像３６と異形の差異成分を有する場合は、コーティングムラ部分等が黒い画像となり、この黒い面積が、規定範囲値を越えると不良品として区別する。
【００２３】
この実施形態のコーティング検査装置１０によれば、照明装置２４の拡散照明光がワーク１２に対して均一に照射され、ワーク１２の表面画像を陰影無く正確に撮像することができる。さらに、反射板１４の反射面１４ａによりワーク１２の背面側から照明され、ワーク１２の輪郭がきれいに撮像可能であり、画像処理における位置合わせやその後のデータの重畳等においても正確な処理が可能となる。これにより、製膜ムラを容易且つ正確に画像処理により抽出できるものである。特に、ワーク１２上面と相対するプリズム体２２の照射面１８ｂは、ワーク上面の２倍以上の幅に形成され、照射面１８ｂとワーク１２上面の間隔は、照射面１８ｂの幅の４分の１以下に形成される。そのため、ワーク１２に影を形成することなく、照明可能なものである。そして、画像処理により微妙な製膜ムラも容易に抽出することができ、不良品の検出が正確にできるものである。さらに、カメラ２６の撮像画像は、カラー画像を使用するため、コーティングの材質による色合いの変化にも対応可能であり、検査対象となるワークの種類の制約が少ないものである。
【００２４】
また、反射板１４の反射面１４ａを色バランスと明度の基準としているので、照明光源の劣化や外乱光などにより検査画像の色バランスや明度が狂ってしまっても、補正が容易且つ正確に可能である。即ち、基準像３６と撮像画像３８の両方に共通して反射面１４ａが背景として映るので、同じ白色系の反射面１４ａを基準として色バランスを取ることにより、それの色合いや明るさが基準像３６と撮像画像３８の二像間で同じになるようにすれば良く、調整が容易である。
【００２５】
なお、この発明のコーティング検査装置は上記実施形態に限定されるものではなく、照明する照明装置の反射板のサイズ、形状、及び照度は、支持部に支持された検査対象のワークの大きさに合わせて適宜設定可能である。また、大きなワークを撮像する際、分割して画像データを取り込んで、画像処理装置により合成して１つの画像データとしても良い。さらに、各部材の形状や素材など適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施形態のコーティング検査装置を示す概略側面図である。
【図２】この実施形態のコーティング検査装置の工程を示すフロー図である。
【図３】この実施形態のコーティング検査装置の検査に用いる基準像と検査像、及び差分像を示す抽出模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  コーティング検査装置
１２  ワーク
１４  反射板
１４ａ  反射面
１６  支持部
１８，１９  プリズム
２０  ハーフミラー
２２  プリズム体
２４  照明装置
２６  カメラ
３０  画像処理装置
３４  表示装置
３６  基準像
３８  撮像画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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