(57)【要約】  切削工具エッジの画像から切削工具エッジを特性化する方法及び装置を提供する。欠け、亀裂及びその他の工具エッジの欠陥を測定して、切削工具エッジの状態の指標を提供する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具エッジを特性化する方法であって、
前記切削工具エッジの画像を取得するステップと、
前記画像内で前記切削工具エッジを特定ステップと、
前記切削工具エッジの中心点を求めるステップと、
前記中心点から前記特定された切削工具エッジまでの距離を前記中心点からの複数の角度において求めることによって前記切削工具エッジを特性化するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記切削工具エッジは、前記画像の閾値化及びキャニーエッジ検出アルゴリズムの適用のいずれかによって前記画像内で特定される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記切削工具エッジの前記中心点を求めるステップは、前記切削工具エッジの湾曲部分の曲率半径の中心点を求めるステップを含む、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記湾曲部分は、実質的に円形である、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
（ｉ）前記切削工具エッジの前記湾曲部分の両側に位置する前記切削工具エッジの第１及び第２の線形部分を識別するステップと、
（ｉｉ）前記画像のｙ方向に対する前記第１及び第２の線形部分の各々の角度を求めるステップと、
（ｉｉｉ）前記第１及び第２の線形部分の前記角度が同等でない場合、前記画像を回転させるステップと、
（ｉｖ）前記第１及び第２の線形部分の前記角度が同等になるまでステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を繰り返すステップと、
をさらに含む、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記線形部分を該線形部分が交差するまで外挿して、前記中心点が位置する中心線を求め、
前記切削工具エッジの周囲領域に放物線を内挿して前記切削工具の曲率半径を求める、
ことによって、前記切削工具エッジの前記湾曲部分の前記曲率半径の前記中心点を求めるステップをさらに含む、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記中心点から前記特定された切削工具エッジまでの距離と、前記曲率半径によって決まる、前記中心点から前記切削工具エッジの前記湾曲部分までの距離との差分を計算するステップをさらに含む、
請求項３から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記計算された差分を、中心軸に対する前記角度と対照してプロットするステップをさらに含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記特定された切削工具エッジの位置に少なくとも１つの補正を適用して面取り角及びジグ角のいずれかを補正するステップをさらに含む、
請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡及び焦点合成撮像法のいずれかを使用して前記切削工具エッジの前記画像を取得するステップをさらに含む、
請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記切削工具は、多結晶立方晶窒化ホウ素、多結晶ダイヤモンド、超硬炭化タングステン、工具鋼、単結晶ダイヤモンド、ダイヤモンド粒子及び立方晶窒化ホウ素粒子のうちのいずれかを含む、
請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
切削工具エッジの特性化を行うように構成されたコンピュータ装置であって、
前記切削工具エッジの画像を取得するように構成された画像入力装置と、
前記画像内で前記切削工具エッジを特定するように構成されたプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、前記切削工具エッジの中心点を求めるようにさらに構成され、
前記プロセッサは、前記中心点から前記特定された切削工具エッジまでの距離を前記中心点からの複数の角度において求めることによって前記切削工具エッジを特性化するようにさらに構成される、
ことを特徴とするコンピュータ装置。
【請求項１３】
前記プロセッサは、前記画像の閾値化及びキャニーエッジ検出アルゴリズムの適用のいずれかによって前記切削工具エッジを特定するように構成される、
請求項１２に記載のコンピュータ装置。
【請求項１４】
前記プロセッサは、前記切削工具エッジの湾曲部分の曲率半径の中心点を求めることによって前記切削工具エッジの前記中心点を求めるように構成される、
請求項１２又は１３に記載のコンピュータ装置。
【請求項１５】
前記プロセッサは、
（ｉ）前記切削工具エッジの前記湾曲部分の両側に位置する前記切削工具エッジの第１及び第２の線形部分を識別し、
（ｉｉ）前記画像のｙ方向に対する前記第１及び第２の線形部分の各々の角度を求め、
（ｉｉｉ）前記第１及び第２の線形部分の前記角度が同等でない場合、前記画像を回転させ、
（ｉｖ）前記第１及び第２の線形部分の前記角度が同等になるまでステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を繰り返す、
ようにさらに構成される、請求項１４に記載のコンピュータ装置。
【請求項１６】
前記プロセッサは、
前記線形部分を該線形部分が交差するまで外挿して、前記中心点が位置する中心線を求め、
前記切削工具エッジの周囲領域に放物線を内挿して前記切削工具の曲率半径を求める、
ことによって、前記切削工具エッジの前記湾曲部分の前記曲率半径の前記中心点を求めるようにさらに構成される、
請求項１５に記載のコンピュータ装置。
【請求項１７】
前記プロセッサは、前記中心点から前記特定された切削工具エッジまでの距離と、前記曲率半径によって決まる、前記中心点から前記切削工具エッジの前記湾曲部分までの距離との差分を計算するようにさらに構成される、
請求項１５又は１６に記載のコンピュータ装置。
【請求項１８】
前記プロセッサは、前記計算された差分を中心軸に対する前記角度と対照してプロットするようにさらに構成され、前記コンピュータ装置は、前記プロットを出力するように構成された出力装置をさらに備える、
請求項１７に記載のコンピュータ装置。
【請求項１９】
前記プロセッサは、特定された切削工具エッジの位置に少なくとも１つの補正を適用して面取り角及びジグ角のいずれかを補正するようにさらに構成される、
請求項１２から１８のいずれかに記載のコンピュータ装置。
【請求項２０】
コンピュータ装置上で実行された時に該コンピュータ装置に請求項１から９のいずれかに記載の方法を実行させるコンピュータ可読コードを含む、
ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項２１】
コンピュータ可読媒体と、請求項２０に記載のコンピュータプログラムとを含むコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータ可読媒体に記憶される、
ことを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具エッジを特性化（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇ）する分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
岩石、金属、セラミック、複合材料及び木材含有材料などの硬質材料又は研磨材の切削、機械加工、穿孔又は分解（ｄｅｇｒａｄｉｎｇ）を行うための様々な工具では、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）及び多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）などの多結晶超硬質材料を使用することができる。
【０００３】
切削、フライス削り（ｍｉｌｌｉｎｇ）、研削（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、穿孔及びその他の研磨作業では、研磨成形体（ａｂｒａｓｉｖｅ  ｃｏｍｐａｃｔｓ）が広く使用される。一般に、研磨成形体は、第二相基質（ｓｅｃｏｎｄ  ｐｈａｓｅ  ｍａｔｒｉｘ）中に分散した超硬質研磨粒子を含む。基質は、金属、セラミック又はサーメットとすることができる。超硬質研磨粒子は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、炭化ケイ素又は窒化ケイ素などとすることができる。これらの粒子は、一般に使用される高圧高温の圧縮成形体製造プロセス中に互いに結合して多結晶質塊（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｍａｓｓ）を形成し、或いは（単複の）第二相材料の基質を介して結合して焼結多結晶体（ｓｉｎｔｅｒｅｄ  ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｂｏｄｙ）を形成することができる。このような物体は、一般に多結晶ダイヤモンド又は多結晶立方晶窒化ホウ素として知られており、これらはそれぞれ超硬質研磨剤としてダイヤモンド又はｃＢＮを含む。
【０００４】
ＰＣＢＮ工具インサートの製造中には、コストの５０％よりも多くが研削に関連する。この成形段階後には、低含有量のｃＢＮグレードで構成された工具の１０％よりも多くが、エッジチッピング（刃先の欠け）が原因で不合格となる。通常、品質管理は目視で行われるが、これには確認できる欠けのサイズによる限界があり、主観的でもある（わずかな欠けを許容できると感じるオペレータもいれば、同じ欠けを許容できないと感じるオペレータもいる）。
【０００５】
或いは、図１に示すように、高倍率の顕微鏡又は電子顕微鏡を用いて刃先の欠けを特性化することもできる。顕微鏡内で切削工具エッジ１が撮像されており、欠け２が観察される。欠けを特性化するには、欠け２の上に第１の接線３を引いて、欠けていない場合のエッジが分かるようにする。欠け２の最深点に第２の平行な接線４を引く。第１の接線３と第２の接線４との間の距離を使用して欠けの深さを推定する。この作業は、一度に１つの欠けしか解析できず、主観的なオペレータ入力に依拠し、１つの欠けを特性化するのに数分を要する手作業である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、工具の刃先を特性化する改善された方法及び装置を提供することであり、具体的には、工具の刃先の１又は２以上の欠け又はその他の幾何学的欠陥を特性化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様によれば、切削工具エッジを特性化する方法が提供される。この方法は、切削工具エッジの画像を取得するステップを含む。画像内で切削工具エッジを特定する。切削工具エッジの中心点を求め、この中心点から特定された切削工具エッジまでの距離を複数の角度において求めることによって切削工具エッジを特性化する。この方法の利点は、目に見える全ての欠陥を識別してその形状及び寸法に関して正確に特性化できる点である。
【０００８】
例示的な切削工具エッジの特定方法は、画像を閾値化するステップと、キャニーエッジ検出アルゴリズムを適用するステップとを含む。
【０００９】
選択肢として、切削工具エッジの中心点を求めるステップは、切削工具エッジの湾曲部分の曲率半径の中心点を求めるステップを含む。さらなる選択肢として、湾曲部分は実質的に円形である。
【００１０】
さらなる選択肢として、この方法は、
（ｉ）切削工具エッジの湾曲部分の両側に位置する切削工具エッジの第１及び第２の線形部分を識別するステップと、
（ｉｉ）画像のｙ方向に対する第１及び第２の線形部分の各々の角度を求めるステップと、
（ｉｉｉ）第１及び第２の線形部分の角度が同等でない場合、画像を回転させるステップと、
（ｉｖ）第１及び第２の線形部分の角度が同等になるまでステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を繰り返すステップと、
を含む。
【００１１】
さらなる選択肢として、この方法は、
線形部分が交差するまで線形部分を外挿して、中心点が位置する中心線を求め、
切削工具エッジの周囲領域に放物線を内挿して切削工具の曲率半径を求める、
ことによって、切削工具エッジの湾曲部分の曲率半径の中心点を求めるステップをさらに含む。
【００１２】
方法は、中心点から特定された切削工具エッジまでの距離と、曲率半径によって決まる、中心点から切削工具エッジの湾曲部分までの距離との差分を計算するステップを任意に含む。さらなる選択肢として、計算された差分を中心軸に対する角度と対照してプロットする。
【００１３】
選択肢として、特定された切削工具エッジの位置に少なくとも１つの補正を適用して面取り角及びジグ角のいずれかを補正する。
【００１４】
切削工具エッジの画像は、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡及び焦点合成撮像法のいずれかを使用して取得される。
【００１５】
切削工具は、多結晶立方晶窒化ホウ素、多結晶ダイヤモンド、超硬炭化タングステン、工具鋼、単結晶ダイヤモンド、ダイヤモンド粒子及び立方晶窒化ホウ素粒子のうちのいずれかを任意に含む。
【００１６】
第２の態様によれば、切削工具エッジの特性化を行うように構成されたコンピュータ装置が提供される。このコンピュータ装置は、切削工具エッジの画像を取得するように構成された画像入力装置を備える。プロセッサは、画像内で切削工具エッジを特定するように構成される。プロセッサは、切削工具エッジの中心点を求めるようにさらに構成される。プロセッサは、中心点から特定された切削工具エッジまでの距離を中心点からの複数の角度において求めることによって切削工具エッジを特性化するようにさらに構成される。
【００１７】
選択肢として、プロセッサは、画像の閾値化及びキャニーエッジ検出アルゴリズムの適用のいずれかによって切削工具エッジを特定するように構成される。
【００１８】
選択肢として、プロセッサは、切削工具エッジの湾曲部分の曲率半径の中心点を求めることによって切削工具エッジの中心点を求めるように構成される。
【００１９】
さらなる選択肢として、プロセッサは、
（ｉ）切削工具エッジの湾曲部分の両側に位置する切削工具エッジの第１及び第２の線形部分を識別するステップと、
（ｉｉ）画像のｙ方向に対する第１及び第２の線形部分の各々の角度を求めるステップと、
（ｉｉｉ）第１及び第２の線形部分の角度が同等でない場合、画像を回転させるステップと、
（ｉｖ）第１及び第２の線形部分の角度が同等になるまでステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を繰り返すステップと、
を実行するようにさらに構成される。
【００２０】
さらなる選択肢として、プロセッサは、線形部分が交差するまで線形部分を外挿して、中心点が位置する中心線を求め、切削工具エッジの周囲領域に放物線を内挿して切削工具の曲率半径を求めることによって、切削工具エッジの湾曲部分の曲率半径の中心点を求めるようにさらに構成される。
【００２１】
さらなる選択肢として、プロセッサは、中心点から特定された切削工具エッジまでの距離と、曲率半径によって決まる、中心点から切削工具エッジの湾曲部分までの距離との差分を計算するようにさらに構成される。
【００２２】
さらなる選択肢として、プロセッサは、計算された差分を中心軸に対する角度と対照してプロットするようにさらに構成され、コンピュータ装置は、プロットを出力するように構成された出力装置をさらに備える。
【００２３】
選択肢として、プロセッサは、特定された切削工具エッジの位置に少なくとも１つの補正を適用して面取り角及びジグ角のいずれかを補正するように構成される。
【００２４】
第３の態様によれば、コンピュータ装置上で実行された時に第１の態様に記載した方法をコンピュータ装置に実行させるコンピュータ可読コードを含むコンピュータプログラムが提供される。
【００２５】
第４の態様によれば、コンピュータ可読媒体と、第３の態様に記載したコンピュータプログラムとを含むコンピュータプログラム製品であって、コンピュータプログラムがコンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータプログラム製品が提供される。
【００２６】
以下、添付図面を参照しながら非限定的な実施形態を一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】切削工具エッジにおいて観察される欠けの深さを測定するための既知の方法を示す図である。
【図２】例示的な切削工具エッジを示す図である。
【図３】例示的な切削工具エッジの座標のプロットである。
【図４】図２の切削工具エッジを示すとともに、切削工具エッジの曲率半径の中心軸及び中心点の発見方法をさらに示す図である。
【図５】切削工具エッジ５の湾曲の中心点からの角度と、複数の角度位置における距離ｒとを示すプロットである。
【図６】切削工具エッジの湾曲の中心点からの角度に対する距離の変動の線形プロットとして提示する図５のデータを示すグラフである。
【図７】切削工具エッジを特性化する方法の例示的なステップを示すフロー図である。
【図８】切削工具エッジを特性化するための装置の概略的ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明者らは、切削工具エッジにおけるあらゆる欠け又はその他の表面欠陥のデータを特性化することを含む、全く異なる切削工具エッジの特性化方法を確立した。
【００２９】
本明細書の図２に示すように、切削工具エッジ５の平面図画像を取得する。図２の画像には、暗い領域６と明るい領域７とを示す。側面図（図示せず）では、切削工具エッジが面取りされており、暗い領域６は面取り部分を示す。切削工具エッジ５には、研削プロセス中に生じた小さな欠け８が示されている。
【００３０】
画像は、十分なコントラスト、被写界深度、角度などと共に、切削工具エッジ５から周囲領域への適切な明／暗の遷移部を有することが重要である。光学顕微鏡を用いて画像を撮影する上での欠点は、高倍率において被写界深度が制限される点である。光学顕微鏡によっては、高倍率における全ての被写界深度での画像の合焦を可能にしてエッジチッピングを詳細に表す焦点合成画像の取得を可能にするものもある。収集設定データは保存することができるので、その後の画像の取り込みにも同じ設定を使用して解析の整合性を高めることができる。
【００３１】
比較的弱い上面光に背面照射光（ｂａｃｋ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ  ｌｉｇｈｔ）を対照させると、画像解析にとって理想的な切削工具エッジ５のコントラストが得られる。
【００３２】
なお、光学顕微鏡法及び走査型電子顕微鏡法を含むあらゆる好適な撮像法を使用することができる。
【００３３】
画像が取得されると、プロセスの次のステップは、画像から切削工具エッジ５の（画素空間内の）座標を抽出することである。これを行うための例示的な方法は、単純な黒／白の遷移について画像を解析することであるが、キャニーエッジ検出などの他のエッジ検出法を使用することもできる。この方法は、画像を閾値化して、一定の閾値を上回る輝度を有する全ての画素を白色に変換し、一定の閾値を下回る輝度を有する全ての画素を黒色に変換することによって行われる。このため、鮮明な高コントラスト画像から開始することが有益である。
【００３４】
画像は、輝度及び彩度が異なり得るので、画像を閾値化する際に切削工具エッジ５の位置が最も正確に反映されることを確実にするために何らかのオペレータ入力を可能にすることもできる。
【００３５】
閾値化によって、画像内の画素毎に真／偽（白／黒）値を含む電子ファイルが得られる。例示的なエッジ痕跡（ｅｄｇｅ  ｔｒａｃｅ）の発見方法は、各行又は列に沿って進み、開始点が何色であったかに応じて白／黒から黒／白への画素の遷移を発見することである。しかしながら、この方法は（例えば、背景が一様でない場合に）閾値化ノイズの影響を受けやすく、比較的緩慢である。
【００３６】
別の好ましい方法は、単線走査を用いて黒色が白色に遷移するエッジ上の初期点を発見し、その後にこの初期点の近傍で点の両側を探索することである。この方法は、閾値化された画像では切削工具エッジ５がほぼ連続的であると予想されるという事実に依拠するものである。探索範囲は、前の線の１０画素以内であり、遷移が見つからない場合には１０画素ずつ増分する。すなわち、このトレーシングアルゴリズムでは、エッジから離れたノイズが拾われない。
【００３７】
画像の上から下、下から上、左から右、又は右から左のいずれに探索を行うべきか、すなわち切削工具エッジ５における遷移がどの方向において最も顕著であるかを、ブールフラグを用いて示すことができる。これに応じて、画像データ及びその他の関連する入力を変更する。
【００３８】
この方法を、切削工具エッジ５の新たな点が見つかった時に繰り返す。このプロセスの結果、切削工具エッジ５の位置を画像内のｘ方向及びｙ方向に画素単位でプロットした図３に示すように、切削工具エッジ５の（ｘ、ｙ）座標を発見してプロットすることができる。
【００３９】
切削工具エッジ５の座標が取得されると、何らかの画像処理が必要になる。これらの（ｘ、ｙ）座標を、切削工具エッジ５の曲率中心を原点とする極座標（ｒ、θ）に変換する。切削工具エッジ５の曲率中心を発見するには、データの後処理が必要である。なお、以下の説明では、切削工具エッジ５の湾曲部分が円形であると仮定しているが、他の形状を使用することもできる。
【００４０】
切削工具エッジ５の曲率中心点を発見するには、画像内の切削工具のあらゆる回転を補正する必要がある。顕微鏡の観察窓内で切削工具を平らに配置することは困難であり、従って切削工具を画像フレームに対して回転させることができる。中心点探索を容易にするために、画像を（ｘ、ｙ）空間内で回転させる。
【００４１】
本明細書の図４を参照すると、ノーズ半径の両側の側面９、１０は真っ直ぐであり、中心軸１０に関して同等の角度を有する。この情報を使用して、切削工具の回転を補正することができる。画像内で真っ直ぐな側面９、１０が特定されて視認できる場合、画像の垂直断面を求めるためにユーザ入力を必要とすることができる。これらの点を上側及び下側側面上で線形回帰させると、真っ直ぐな側面９、１０の角度α、α’の、従って画像のｙ方向に対するこれらの側面の角度の値が得られる。角度α、α’が、同等でない場合には、角度α、α’が同等になるまで原点を中心に画像を回転させる。回転方向は、相対振幅と、画像内でノーズが上向きであるか、それとも下向きであるかとに依存する。
【００４２】
なお、側面が視認できない場合には上記のステップを実行する必要はないが、回転を補正するとその後の解析の精度が改善される。
【００４３】
画像の回転を補正したら、真っ直ぐな側面９、１０の線を外挿することによって、外挿された線の交点に切削工具エッジの中心軸１１が得られる。代わりに、ユーザが切削工具エッジの中心軸１１を視覚的に求めてマーキングすることもできるが、これは精度が低いことが分かっている。
【００４４】
２つの半径ｒ、ｒ’間の角度（中心軸１１を発見する際に計算される２つの側面間の角度の半分）の余弦が、半径を交点から中心１２までの距離で除算したものに等しいという三角法を用いて、切削工具エッジの曲率中心点１２を求める。交点から中心１２までの距離は、半径ｒと、交点から特定された切削工具エッジ５までの距離とで構成される。
【００４５】
エッジまでの距離を求めるために、ｘ値の周囲の領域に放物線を内挿してｙ座標を計算することができる。これにより、（計算された）工具半径ｒの値も得られる。上述したように、この方法は、他の非円形の工具形状にも拡張することができる。また、切削工具エッジ５までの距離を求めるために、スプライン関数を適用することなどの他の方法を使用することもできる。
【００４６】
次に、画像原点を有する（ｘ、ｙ）画素座標を、切削工具エッジ５の曲率中心１２を原点とする（ｒ、θ）座標に変換することができる。距離は、経緯度線網（ｇｒａｔｉｃｕｌｅ）を用いて求められるユーザが定めた画像スケールを用いて変換することができる。
【００４７】
ユーザは、欠け（又はその他の表面特徴）を調べる必要がある切削工具エッジ５の領域としてユーザが定める角度範囲である、調査のための「関心領域」を定めることができる。これに応じてデータをトリミングする。また、この画像は、切削工具エッジの二次元平面投影であり、従って画像の取得中に工具を保持するために使用されたジグ、及び面取り角についても補正を行うことができる。欠けのある工具エッジが結像面と平行でないような角度で画像が撮影された場合には、工具上の面取り角又はホーン（ｈｏｎｅ）もこのような補正を必要とする。データを正規化するために、計算された工具半径を基準線（ｂａｓｅｌｉｎｅ）として減算する。視覚化のために、エッジの欠け（少ない材料、小さなｒ値）が正の値として現れるようにデータを反転させることができる。
【００４８】
図５は、切削工具エッジ５の湾曲の中心点からの角度と、複数の角度位置における距離ｒとを示すプロットである。
【００４９】
図６は、切削工具エッジ５の湾曲の中心点からの角度に対する距離の変動の線形プロットとして提示する同じデータである。この例では、中心点から特定された切削工具エッジまでの距離と、曲率半径によって決まる中心点から切削工具エッジの湾曲部分までの距離との差分として距離が示される。トレースでは、欠け８が谷部１３として現れる。距離０は、正規化された中心点である。−４０°及び４０°に近づく角度では、円形の仮定が全く当てはまらないか、又は中心点の決定に誤りがあったことにより、差分が負に向かう傾向にある。
【００５０】
図７は、例示的なステップを示すフロー図である。以下の番号は、図７の番号に対応する。
【００５１】
Ｓ１．切削工具の画像を取得する。上述したように、この画像は高コントラストであることが好ましい。
【００５２】
Ｓ２．例えば閾値化によって、画像内で切削工具の実際のエッジを特定する。このステップは、例えば画像を白黒に変換することによって行うことができ、画像の輝度及び彩度に応じて何らかのユーザ入力を伴うことができる。
【００５３】
Ｓ３．例えば切削工具エッジ５の湾曲部分の曲率中心点を求めることによって、切削工具エッジの中心点を求める。上述したように、このステップは、切削工具エッジ５の湾曲部分の両側の線形部分を識別し、これらの部分の角度を求め、必要に応じて画像の回転を補正し、これらの線形部分の交点における中心軸を取得することによって行うことができる。切削工具エッジ５の曲率中心点は、上述したような三角法を用いて発見することができる。
【００５４】
Ｓ４．中心点からの複数の角度において、中心点から特定された切削工具エッジまでの距離を求める。この情報は、単純に距離として示すことも、又は中心点から特定された切削工具エッジまでの距離と、曲率半径によって決まる中心点から切削工具エッジの湾曲部分までの距離との差分として示すことも、或いは中心点から特定された切削工具エッジまでの距離と、正規化された距離との差分として示すこともできる。このステップは、特定された切削工具エッジの位置に少なくとも１つの補正を適用して面取り角及びジグ角のいずれかを補正することをさらに必要とすることもできる。
【００５５】
次に、図８の概略的ブロック図に例示的なコンピュータ装置１４を示す。コンピュータ装置は、切削工具エッジ５の画像を取得する画像入力装置１５を有する。画像入力装置１５は、例えば顕微鏡に接続するインターフェイスとすることができる。或いは、画像入力装置１５は、別のソースから画像を取得する装置とすることもできる。図７に示すステップＳ１〜Ｓ４を実行するプロセッサ１６が設けられる。ユーザによるコンピュータ装置との相互作用を可能にするユーザ入力装置１７も設けられる。ユーザは、ユーザ入力装置１７を使用して、真っ直ぐな側面の選択、撮像及び識別、並びに閾値の設定などを行うことができる。ユーザ入力装置１７は、キーボード、タッチ画面及びマウスなどの標準的な入力装置の組み合わせとすることができる。コンピュータ装置１４が図６に示すプロットなどの情報を出力できるようにする出力装置１８も設けられる。画面又はプリンタへのインターフェイスなどのあらゆる好適な出力装置を使用することができる。
【００５６】
なお、単純化のために１つのプロセッサ１６しか説明していないが、当業者であれば１つよりも多くのプロセッサを使用することができると理解するであろう。同様に、メモリなどの他のコンポーネントも、別個の物理メモリとして分割又は分散することができる。
【００５７】
メモリ１９の形のコンピュータ可読媒体も設けられる。コンピュータ可読媒体は、プロセッサ１６によって実行された時に上述したステップをプロセッサに実行させるコンピュータプログラム２０を記憶するために使用することができる。なお、コンピュータプログラムは、コンピュータ装置に提供できる外部メモリ２１に記憶することもできる。外部メモリの例としては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリスティック、メモリカード又は搬送波が挙げられる。
【００５８】
湾曲したエッジ部分を有する工具インサートのエッジチッピングの測定及び定量化方法の確立及び実証を行った。上述した方法の主な利点は、１画像につき最大３０分を要して取得されるデータもはるかに少ない場合がある、図１に示すような電子顕微鏡を用いて画像を取得した後に手動で接線を適用することによって個々の欠けを定量化する方法と比べて、１画像につき約３０秒しか掛からない点である。
【００５９】
方法は、研削動作中のエッジチッピングの出現率を測定する方法として説明した。しかしながら、この方法を使用して、工具操作中のチッピング及び工具エッジにおける欠陥などのあらゆる表面特徴を調べて、工具エッジの仕上がりと工具性能又は加工物の特性との間の相関性を解明することもできると理解されるであろう。
【００６０】
この方法は、岩石又はその他の構成物の切削に使用される工具を含むあらゆるタイプの切削工具に使用することができる。
【００６１】
当業者であれば、異なる応用分野にわたる他の用途又は形状のためにコードを修正することもできると理解するであろう。この方法は、より基本的な材料挙動の影響を解明するためのステップとして使用することもできる。エッジ痕跡／欠けのフーリエ解析は、処理条件（例えば、研削速度）又は材料特性（例えば、粒径）に関連する度数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ）を明らかにすることができる。
【００６２】
実施形態を参照しながら本発明を具体的に図示し説明したが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱することなく形態及び詳細の様々な変更を行うことができると理解するであろう。例えば、実施例では超硬質相としてｃＢＮを使用しているが、他のタイプの材料にも同じ方法を使用することができると理解されるであろう。
【符号の説明】
【００６３】
５  切削工具エッジ
８  欠け
９  側面
１０  側面
１１  中心軸
１２  切削工具エッジの曲率中心
【図１】
2020507161.tif 000003
【図２】
2020507161.tif 000004
【図３】
2020507161.tif 000005
【図４】
2020507161.tif 000006
【図５】
2020507161.tif 000007
【図６】
2020507161.tif 000008
【図７】
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【図８】
2020507161.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月26日(2019.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具エッジを特性化する方法であって、
前記切削工具エッジの画像を取得するステップと、
前記画像内で前記切削工具エッジを特定ステップと、
前記切削工具エッジの中心点を求めるステップと、
前記中心点から前記特定された切削工具エッジまでの距離を前記中心点からの複数の角度において求めることによって前記切削工具エッジを特性化するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記切削工具エッジは、前記画像の閾値化及びキャニーエッジ検出アルゴリズムの適用のいずれかによって前記画像内で特定される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記切削工具エッジの前記中心点を求めるステップは、前記切削工具エッジの湾曲部分の曲率半径の中心点を求めるステップを含む、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記湾曲部分は、実質的に円形である、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
（ｉ）前記切削工具エッジの前記湾曲部分の両側に位置する前記切削工具エッジの第１及び第２の線形部分を識別するステップと、
（ｉｉ）前記画像のｙ方向に対する前記第１及び第２の線形部分の各々の角度を求めるステップと、
（ｉｉｉ）前記第１及び第２の線形部分の前記角度が同等でない場合、前記画像を回転させるステップと、
（ｉｖ）前記第１及び第２の線形部分の前記角度が同等になるまでステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を繰り返すステップと、
をさらに含む、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記線形部分を該線形部分が交差するまで外挿して、前記中心点が位置する中心線を求め、
前記切削工具エッジの周囲領域に放物線を内挿して前記切削工具の曲率半径を求める、
ことによって、前記切削工具エッジの前記湾曲部分の前記曲率半径の前記中心点を求めるステップをさらに含む、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記中心点から前記特定された切削工具エッジまでの距離と、前記曲率半径によって決まる、前記中心点から前記切削工具エッジの前記湾曲部分までの距離との差分を計算するステップをさらに含む、
請求項３から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記計算された差分を、中心軸に対する前記角度と対照してプロットするステップをさらに含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記特定された切削工具エッジの位置に少なくとも１つの補正を適用して面取り角及びジグ角のいずれかを補正するステップをさらに含む、
請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡及び焦点合成撮像法のいずれかを使用して前記切削工具エッジの前記画像を取得するステップをさらに含む、
請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記切削工具は、多結晶立方晶窒化ホウ素、多結晶ダイヤモンド、超硬炭化タングステン、工具鋼、単結晶ダイヤモンド、ダイヤモンド粒子及び立方晶窒化ホウ素粒子のうちのいずれかを含む、
請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
切削工具エッジの特性化を行うように構成されたコンピュータ装置であって、
前記切削工具エッジの画像を取得するように構成された画像入力装置と、
前記画像内で前記切削工具エッジを特定するように構成されたプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、前記切削工具エッジの中心点を求めるようにさらに構成され、
前記プロセッサは、前記中心点から前記特定された切削工具エッジまでの距離を前記中心点からの複数の角度において求めることによって前記切削工具エッジを特性化するようにさらに構成される、
ことを特徴とするコンピュータ装置。
【請求項１３】
前記プロセッサは、前記画像の閾値化及びキャニーエッジ検出アルゴリズムの適用のいずれかによって前記切削工具エッジを特定するように構成される、
請求項１２に記載のコンピュータ装置。
【請求項１４】
前記プロセッサは、前記切削工具エッジの湾曲部分の曲率半径の中心点を求めることによって前記切削工具エッジの前記中心点を求めるように構成される、
請求項１２又は１３に記載のコンピュータ装置。
【請求項１５】
前記プロセッサは、
（ｉ）前記切削工具エッジの前記湾曲部分の両側に位置する前記切削工具エッジの第１及び第２の線形部分を識別し、
（ｉｉ）前記画像のｙ方向に対する前記第１及び第２の線形部分の各々の角度を求め、
（ｉｉｉ）前記第１及び第２の線形部分の前記角度が同等でない場合、前記画像を回転させ、
（ｉｖ）前記第１及び第２の線形部分の前記角度が同等になるまでステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を繰り返す、
ようにさらに構成される、請求項１４に記載のコンピュータ装置。
【国際調査報告】
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