(57)【要約】【課題】スローアウェイチップや棒状切削工具等のワークを効率よく精度良く検査することができる工具欠陥検査装置を提供する。【解決手段】ワーク１２をチャック用部材１６により支持する支持装置１８と、ワーク１２の検査面を照明するリング照明３２と、照明されたワーク１２を撮像するカメラ２６を有する。カメラ２６により撮像された画像を表示する表示装置３０と、カメラ２６により撮像されたワーク１２の検査像を画像処理する画像処理装置２８を備える。リング照明３２から照射された照射光を、ワーク１２の検査面の背面側及び周囲で反射させる背面反射板２２を備える。リング照明３２は、ワーク検査面に対して斜め方向から照明光を照射するように設けられ、支持装置１８と背面反射板２２は白色系の同一色に形成されている。画像制御装置２８は、カメラ２６で写したワーク１２の画像を基にワーク１２の輪郭を抽出する抽出処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
刃先を有する切削加工工具であるワークをチャック用部材により支持する支持装置と、前記ワークの検査面を照明する照明装置と、照明された前記ワークを撮像可能に設けられたカメラと、前記カメラにより撮像された画像を表示する表示装置と、前記カメラにより撮像された前記ワークの検査像を画像処理する画像処理装置とを備えた工具欠陥検査装置において、
前記照明装置から照射された照射光を前記ワーク検査面の背面側及び周囲で反射させる背面反射板を設け、前記照明装置は前記ワーク検査面に対して斜め方向から照明光を照射するように設けられ、前記支持装置と背面反射板は白色系の同一色に形成され、前記画像制御装置は、前記カメラで写した前記ワークの画像を基に前記ワークの輪郭を抽出する抽出処理を行うことを特徴とする工具欠陥検査装置。
【請求項２】
前記照明装置により照明された前記チャック用部材の部分は、照射された光が前記カメラを避けて反射する角度に設けられていることを特徴とする請求項１記載の工具欠陥検査装置。
【請求項３】
前記チャック用部材は、前記照明装置で照射された光が乱反射するように、表面が粗面の反射面として形成されていることを特徴とする請求項１記載の工具欠陥検査装置。
【請求項４】
刃先を有する切削加工工具であるワークをチャック用部材により支持する支持装置と、前記ワークの検査面を照明する照明装置と、照明された前記ワークを撮像可能に設けられたカメラと、前記カメラにより撮像された画像を表示する表示装置と、前記カメラにより撮像された前記ワークの検査像を画像処理する画像処理装置とを備えた工具欠陥検査装置において、
前記照明装置から照射された照射光を前記ワーク検査面の背面側及び周囲で反射させる背面反射板を設け、前記照明装置は前記カメラと同軸上に配置された同軸落射照明であり、前記支持装置と背面反射板は前記ワークの検査面とは異なる同一色に形成され、前記画像制御装置は、前記カメラで写した前記ワークの画像を基に前記ワークの輪郭を抽出する抽出処理を行うことを特徴とする工具欠陥検査装置。
【請求項５】
前記チャック用部材及び背面反射板は、黒色系の同一色であることを特徴とする請求項４記載の工具欠陥検査装置。
【請求項６】
前記支持装置と背面反射板は前記ワークの検査面とは、前記ワークの色と補色関係の色で同一色であり、前記カメラはカラーカメラであることを特徴とする請求項４記載の工具欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種加工用工具の刃先に取り付けるスローアウェイチップなどの工具チップや、棒状切削工具の切刃面などの欠陥を検査する工具欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドリル刃、タップ、バイト、フライスなどの切削工具の刃先を形成するスローアウェイチップや、ドリル、エンドミル、リーマなどの棒状切削工具においては、例えば数十μm程度の微細な欠けや割れなどの欠陥が、部分的または刃全体に亘って生じる場合があり、製品検査においては、これらを確実に識別する必要がある。
【０００３】
従来、製品検査手段として、目視による検査の他に、画像処理による検査方法及び検査装置が開示されている。例えば、特許文献１に開示された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、カメラにより撮像された画像を処理して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。また、特許文献２に開示された工具チップの検査システムでは、既に工具に取り付けられた工具チップにスリット光を照射し、カメラで撮像された画像を処理して工具チップの欠損などを判別している。
【０００４】
また、一般的に従来の工具チップの検査装置では、工具チップをチャック部材で把持し、その工具チップに照明装置により照明を当て、カメラで撮像された工具チップの画像を処理して欠損などを判別している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２０２４７６号公報
【特許文献２】特開２００１−２６４０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている検査装置では、レーザ光の走査によりスローアウェイチップの刃線の欠損を検査しているものであり、明らかな欠損以外は検知できず、走査による検査時間も長く検査項目が少なく、多品種のスローアウェイチップを検査できるものではなかった。特許文献２に開示された検査装置では、工具に取り付けられた状態で個々の工具チップを検査するため、個々の工具チップを直接保持する方法に比べ、各チップの微細な欠陥を精度よく検出することに難があった。
【０００７】
また、一般的な従来の検査装置では、撮像された画像データにおいて、工具チップの画像とともに工具チップを保持する支持具も写っており、工具チップとその支持具との境界を厳密に識別することができず、工具チップの微細な欠陥を精度よく検出することが難しいものであった。
【０００８】
この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたもので、スローアウェイチップや棒状切削工具等のワークを効率よく高精度に検査することができる工具欠陥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】
【０００９】
この発明は、刃先を有する切削加工工具であるワークをチャック用部材により支持する支持装置と、前記ワークの検査面を照明する照明装置と、照明された前記ワークを撮像可能に設けられたカメラと、前記カメラにより撮像された画像を表示する表示装置と、前記カメラにより撮像された前記ワークの検査像を画像処理する画像処理装置とを備えた工具欠陥検査装置であって、前記照明装置から照射された照射光を前記ワーク検査面の背面側及び周囲で反射させる背面反射板を設け、前記照明装置は前記ワーク検査面に対して斜め方向から照明光を照射するように設けられ、前記支持装置と背面反射板は白色系の同一色に形成され、前記画像制御装置は、前記カメラで写した前記ワークの画像を基に前記ワークの輪郭を抽出する抽出処理を行う工具欠陥検査装置である。
【００１０】
前記照明装置により照明された前記チャック用部材の部分は、照射された光が前記カメラを避けて反射する角度に設けられているものである。
【００１１】
また、前記チャック用部材は、前記照明装置で照射された光が乱反射するように、表面が粗面の反射面として形成されているものでも良い。
【００１２】
またこの発明は、刃先を有する切削加工工具であるワークをチャック用部材により支持する支持装置と、前記ワークの検査面を照明する照明装置と、照明された前記ワークを撮像可能に設けられたカメラと、前記カメラにより撮像された画像を表示する表示装置と、前記カメラにより撮像された前記ワークの検査像を画像処理する画像処理装置とを備えた工具欠陥検査装置であって、前記照明装置から照射された照射光を前記ワーク検査面の背面側及び周囲で反射させる背面反射板を設け、前記照明装置は前記カメラと同軸上に配置された同軸落射照明であり、前記支持装置と背面反射板は前記ワークの検査面とは異なる同一色に形成され、前記画像制御装置は、前記カメラで写した前記ワークの画像を基に前記ワークの輪郭を抽出する抽出処理を行う工具欠陥検査装置である。
【００１３】
前記チャック用部材及び背面反射板は、黒色系の同一色である。または、前記支持装置と背面反射板は前記ワークの検査面とは、前記ワークの色と補色関係の色で同一色であり、前記カメラはカラーカメラでも良い。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の工具欠陥検査装置によれば、検査対象であるワークの輪郭を正確に抽出することができ、工具の欠陥を高精度に且つ迅速に判別することができる。また、検査対象のワークの種類や色が異なる場合も、簡単な設定の変更だけで容易に高精度の検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の工具欠陥検査装置の第一実施形態について、図１を基にして説明する。この実施形態の工具欠陥検査装置１０は、ドリル刃、タップ、バイト、フライスなどの切削工具の刃先を形成するスローアウェイチップや、ドリル、エンドミル、リーマなどの棒状切削工具であるワークの検査に使用される。
【００１６】
例えば、黒色系のスローアウェイチップであるワーク１２を検査する工具欠陥検査装置１０は、図１に示すように、柱状の支持部１４の上に供給されたワーク１２を把持する白色系のチャック用部材１６と、チャック用部材１６を左右に移動させるスライド装置２０を備えている。支持部１４はステージ２４上に立設されて固定され、スライド装置２０は、摺動部２０ａがステージ２４上で摺動可能に取り付けられている。支持部１４とチャック用部材１６は、ワーク１２の支持装置１８を構成している。チャック用部材１６のチャック部１６ａは、支持部１６ｂを介してスライド装置２０の摺動部２０ａに固定されている。
【００１７】
チャック部１６ａの下方には、白色系の背面反射板２２が支持部１６ｂに固定されて配置されている。背面反射板２２は、粗面の反射面として形成されており、後述する照明装置３２による上方からの照射光を乱反射して、ワーク１２を背面側から照明する。
【００１８】
支持装置１８の上方には、照明されたワーク１２を撮像するＣＣＤ等の撮像素子を備えたカメラ２６が取り付けられている。カメラ２６は、撮像した画像に対して所定の画像処理を施す処理プログラムが設けられたコンピュータ等の画像処理装置２８に接続され、画像処理装置２８にはその出力を表示する表示装置３０に接続されている。カメラ２６は、支持装置１８に固定されたワーク１２を撮像可能に、図示しない固定具により取り付けられている。
【００１９】
カメラ２６の側方には、その光軸と同軸に配置された照明装置であるリング照明３２が設けられている。リング照明３２は、ワーク１２の検査面に対して斜めの方向から照射する照明装置であって、中央開口部３２ａの中心と同軸上にワーク１２が位置するように設けられている。
【００２０】
次に、この実施形態の検査動作について説明する。まず、支持装置１８の支持部１４上に載置されたワーク１２を、スライド装置２０によって駆動されるチャック用部材１６で把持する。そして、ワーク１２の検査面に対して斜めの方向からリング照明３２が、適宜な照度によりワーク１２の周辺一帯を照射する。この状態で、照射光はチャック用部材１６の下方の背面反射板２２で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。一方、ワーク１２は、黒色系のスローアウェイチップであるので、ワーク１２の検査面での反射光の輝度は相対的に小さく、ワーク１２の輪郭画像であるシルエット像がカメラ２６に撮像される。
【００２１】
撮像された画像は、画像処理装置２８に画像データとして取り込まれ、画像処理装置２８により、ワーク１２の輪郭が抽出二値化像である検査像に変換される。検査像は、例えば、正確なワークの画像である基準像と比較することにより検査される。図２には画像処理装置に取り込まれた画像データの例を、図３には画像処理により抽出二値化像に変換された検査像の例を示す。
【００２２】
本実施形態においては、チャック用部材１６からの反射光がカメラ２６に入射し画像として写されないようにするため、リング照明３２から照射された光がチャック部１６ａで反射しても、反射光がカメラ２６を避ける形状及び位置に設けられている。これにより、カメラ２６に撮像されたワーク１２の画像に、チャック用部材１６からの反射光によるノイズが入らず、ワーク１２自身のきれいな画像を得ることができる。
【００２３】
また本実施形態においては、チャック用部材１６及び背面反射板２２は白色系の同一色に表面処理してあり、黒色系のワーク１２とチャック用部材１６の陰影の輝度の差、及び黒色系のワークと背面反射板との陰影の輝度の差を顕著に生じさせ、ワーク１２の輪郭の抽出二値化像を正確に抽出することができる。なお、ここでの処理は、基本的にモノクロ画像で十分である。
【００２４】
次にこの実施形態の他の例について、図４に基づいて説明する。図４に示すように、この発明の工具欠陥検査装置は、チャック用部材１６のチャック部１６ａの形状を、先端がとがった円錐状にしてもよい。この形状によっても、チャック用部材１６からの正反射光が、カメラ２６に入射しないものである。また、図５に示すように、チャック用部材１６の表面を粗面の反射面として形成して、照射光を乱反射させ、チャック用部材１６からの正反射光が、カメラ２６に入射しないようにしても同様の効果が得られる。
【００２５】
次にこの発明の第二実施形態について、図６に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態は、例えば、白色系のスローアウェイチップであるワーク１２を検査する工具欠陥検査装置４０についてのものである。この工具欠陥検査装置４０は、図６に示すように、上記実施形態と同様に、支持部１４の上に供給されたワーク１２を把持する黒色系のチャック用部材１６と、チャック用部材１６を左右に移動させるスライド装置２０を備えている。チャック用部材１６の下方の背面反射板２２は、黒色系に表面処理されており、後述する同軸落射照明４２からの照射光を吸収する。
【００２６】
ステージ２４上方には、照明されたワーク１２を撮像するＣＣＤ等の撮像素子を有したカメラ２６が取り付けられている。図６はワーク上面を検査する場合の設定を示しているが、ワーク側面その他特定の部位を検査する場合には、カメラ２６及び同軸落射照明４２の位置は適宜調整される。さらに、カメラ２６は、撮像した画像に対して所定の画像処理を施す処理プログラムが設けられたコンピュータ等の画像処理装置２８に接続され、画像処理装置２８にはその出力を表示する表示装置３０が設けられている。
【００２７】
同軸落射照明４２は、ハーフミラー４４を介してワーク上面に反射光を照射するよう配置され、ハーフミラー４４の上方に、カメラ２６が位置している。カメラ２６は、ワーク１２上面からの反射光のうち、ハーフミラー４４を介して透過した透過光によってワーク１２を撮像可能となるよう、図示しない固定具により取り付けられている。
【００２８】
次に、この実施形態の検査動作について説明する。まず、支持装置１８に供給されたワーク１２がスライド装置２０によって移動したチャック用部材１６で把持される。そして、ワーク検査面に対して同軸落射照明４２が適宜な照度によりワーク１２周辺一帯を照射する。照明されたワーク１２の検査面からの反射光は、カメラ２６に入射し、ワーク１２の画像がカメラ２６に撮像されて、画像処理装置２８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、画像処理により、ワーク１２の抽出二値化像である検査像に変換され、正確なワークの画像である基準像と比較することにより検査される。
【００２９】
本実施形態においては、チャック用部材１６及び背面反射板２２は黒色系の同一色に表面処理してあり、白色系のワークと黒色系のチャック用部材の輝度の差が大きく、カメラ２６に入射して撮像されるワーク１２の画像には、チャック用部材１６及び背面反射板２２が暗く映り、ワーク１２自体の輪郭を明確に映し出すことができる。これにより、ワーク１２の抽出二値化像を正確に抽出することができる。さらに、ワーク１２の検査面を明るく照明して撮像するため、ワーク１２の表面の画像も明るく、表面の検査も同時に行うことができる。なお、ここでの処理は、基本的にモノクロ画像で十分である。
【００３０】
また、ワーク１２の色が特定の色に限定される場合は、チャック用部材１６及び背面反射板２２を該特定の色と補色関係にある色に表面処理しておき、さらにカラーカメラであるカメラ２６を用いて撮像し、検査用カラー画像中の前記補色関係にある色を画像処理装置により除去する処理を行うことによって、ワークの輪郭を正確に抽出することも可能である。
【００３１】
なお、この発明の工具検査装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、図７に示すようにドリルのような棒状の切削工具にも適用できる。この場合も、上記第二実施形態のように同軸落射照明４２を用いて、同様にドリル先端の刃の検査を行うことができる。
【００３２】
また、上記各実施形態は、ワーク上面を検査する場合の設定を示しているが、ワーク側面その他特定の部位を検査する場合には、カメラ及び照明装置の位置を適宜調整して、同様に検査することができる。さらに、照明する照明装置の種類や数、及び照度は、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よい。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】
【００３３】
【図１】この発明の第一実施形態の工具欠陥検査装置を示す概略全体構成図である。
【図２】この実施形態の工具欠陥検査装置で撮像された画像のイメージ図である。
【図３】図２の画像を二値化処理して得られた検査像のイメージ図である。
【図４】この実施形態の工具欠陥検査装置に他の形状のチャック用部材を用いた場合の概略全体構成図である。
【図５】この実施形態の工具欠陥検査装置にさらに他の形状のチャック用部材を用いた場合の概略全体構成図である。
【図６】この発明の第二実施形態の工具欠陥検査装置を示す概略全体構成図である。
【図７】第二実施形態の工具欠陥検査装置に他の形状のワークを検査する場合の概略全体構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０，４０  工具欠陥検査装置
１２  ワーク
１４  支持部材
１６  チャック用部材
１６ａ  チャック部
１８  支持装置
２０  スライド装置
２２  背面反射板
２４  ステージ
２６  カメラ
２８  画像処理装置
３０  表示装置
３２  リング照明
４２  同軸落射照明
４４  ハーフミラー
【図１】
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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２】
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【図３】
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