JP4077025B1 - Drill inspection apparatus, drill inspection method, and program thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】ドリルの研磨や破棄のタイミングをバラツキなく判断することは難しい。
【解決手段】撮像部20は、ドリルの刃先を回転軸に沿う方向に撮像する。測定部34は、撮像部20により撮像された画像内の刃先領域の形状情報を測定する。記憶部36は、ドリルのライフサイクル上の研磨回数を反映させたステージごとに、そのドリルの刃先領域の形状情報の参照データを保持する。判定部38は、測定部34により測定された形状情報から、ドリルの刃先の状態を判定する。たとえば、測定部34により測定された形状情報と、記憶部36に保持されたステージごとの参照データを照合することにより、検査対象のドリルが該当するステージを特定する。
【選択図】図2It is difficult to judge the timing of drill polishing and disposal without variation.
An imaging unit 20 images a cutting edge of a drill in a direction along a rotation axis. The measurement unit 34 measures the shape information of the blade edge region in the image captured by the imaging unit 20. The storage unit 36 holds reference data for the shape information of the edge region of the drill for each stage reflecting the number of polishings in the life cycle of the drill. The determination unit 38 determines the state of the cutting edge of the drill from the shape information measured by the measurement unit 34. For example, the stage corresponding to the drill to be inspected is specified by collating the shape information measured by the measurement unit 34 with the reference data for each stage held in the storage unit 36.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、プリント基板などに穴を空けるためのドリルを検査するためのドリル検査装置、ドリル検査方法、およびそのプログラムに関する。 The present invention relates to a drill inspection apparatus, a drill inspection method, and a program for inspecting a drill for making a hole in a printed circuit board or the like.
半導体プロセスの微細化が進むなか、プリント基板に空けられる穴も益々高い精度が要求されている。穴の大きさや形状はドリルの刃先が摩耗したり欠損したりすると変化してしまうため、ドリルの刃先を検査して、必要に応じて研磨して再利用したり、破棄したりする必要がある。ドリルの研磨や破棄のタイミングは、空けた穴数により判断することが一般的である。 As semiconductor processes become finer, holes that are drilled in printed circuit boards are required to have higher accuracy. The size and shape of the hole will change when the drill tip wears out or is missing, so it is necessary to inspect the tip of the drill and polish it if necessary to reuse or discard it . Generally, the timing of drill polishing and discarding is determined by the number of drilled holes.
特許文献1は、参照値とドリル刃データから求めた値との比較を行って良否を判別する手法を開示する。
ドリルの研磨や破棄のタイミングを穴数で判断する場合、穴を空けた基板の硬度や材質の違いなどにより、本来の研磨や破棄すべきタイミングからずれてしまう場合がある。また、研磨や破棄のタイミングを人為的に判断する場合、熟練の検査員が必要であり、作業自体も煩雑である。 When the timing of drill polishing or discarding is determined by the number of holes, it may deviate from the original timing for polishing or discarding due to the difference in hardness or material of the substrate in which the holes are drilled. Moreover, when judging the timing of grinding | polishing and discarding artificially, a skilled inspector is required and work itself is complicated.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドリルの状態を簡素な処理で的確に判定することができるドリル検査装置、ドリル検査方法、およびそのプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a drill inspection apparatus, a drill inspection method, and a program thereof that can accurately determine the state of a drill with simple processing. .
本発明のある態様のドリル検査装置は、撮像されたドリルの刃先画像内の刃先領域の形状情報を測定する測定部と、測定部により測定された形状情報から、ドリルの刃先の状態を判定する判定部と、を備える。 A drill inspection apparatus according to an aspect of the present invention determines a state of a cutting edge of a drill from a measuring unit that measures shape information of a cutting edge region in a picked-up image of a cutting edge, and shape information measured by the measuring unit. A determination unit.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a conversion of the expression of the present invention between a method, an apparatus, a system, a recording medium, a computer program, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、ドリルの状態を簡素な処理で的確に判定することができる。 According to the present invention, the state of the drill can be accurately determined by a simple process.
まず、本発明の実施形態を詳細に説明する前に、ドリルのライフサイクルについて説明する。ドリルは使用回数が増大するにしたがって、それぞれの切刃が摩耗し、回転軸に沿う方向にみた切刃の幅が細くなっていく。空ける穴の精度が損なわれる程度に切刃が摩耗すると、刃先部分を研磨で鋭くして、繰り返し利用することにより、ドリルの寿命を延ばす作業が行われる。このような研磨は費用を抑えるため、ドリルが破棄されるまでに複数回行われることが多い。この観点から、ドリルのライフサイクルを研磨の回数に応じて複数のステージに分類することができる。また、同じ回数の研磨が施されたドリルを使用可能な状態と、摩耗が進むなどして使用すべきでない状態に分類することができる。 First, before describing the embodiment of the present invention in detail, the life cycle of a drill will be described. As the number of times of use of the drill increases, the respective cutting blades wear and the width of the cutting blade as viewed in the direction along the rotation axis becomes narrower. When the cutting blade is worn to such an extent that the accuracy of the drilled hole is impaired, the cutting edge portion is sharpened by polishing and used repeatedly, thereby extending the life of the drill. Such polishing is often performed multiple times before the drill is discarded to reduce costs. From this viewpoint, the life cycle of the drill can be classified into a plurality of stages according to the number of times of polishing. Moreover, it can classify | categorize into the state which should use the drill which the grinding | polishing of the same number of times was performed, and the state which should not be used because wear progresses.
図1は、二枚の切刃をもつドリルの刃先をライフサイクル上のステージ別に示す図である。図1Aは新品のドリルの刃先を回転軸に沿う方向に撮像した図であり、図1Bは新品の使用により摩耗が進んだドリルの刃先を撮像した図であり、図1Cは研磨一回後のドリルの刃先を撮像した図であり、図1Dは研磨一回後の使用により摩耗が進んだドリルの刃先を撮像した図であり、図1Eは研磨二回後のドリルの刃先を撮像した図であり、図1Fは研磨二回後の使用により摩耗が進んだドリルの刃先を撮像した図であり、図1Gは欠損状態にあるドリルの刃先を撮像した図である。ここでは、研磨二回後のドリルが使用により摩耗が進んだ状態になると破棄することを前提としているため、欠損状態を除くと、ドリルは刃先の状態に応じて六つのステージに分類される。研磨の回数は、刃先や利用者の判断により前後する。以下、本実施の形態では、ドリルのライフサイクルを六つのステージに分類する例を説明する。 FIG. 1 is a diagram showing a cutting edge of a drill having two cutting edges according to stages in the life cycle. FIG. 1A is a diagram in which a cutting edge of a new drill is imaged in a direction along the rotation axis, FIG. 1B is a diagram in which a cutting edge of a drill that has been worn out due to the use of a new one is imaged, and FIG. FIG. 1D is an image of a drill edge that has been worn out after use once after polishing, and FIG. 1E is an image of an edge of the drill after twice polishing. FIG. 1F is an image of the cutting edge of the drill that has been worn by use after the second polishing, and FIG. 1G is an image of the cutting edge of the drill in a defective state. Here, since it is assumed that the drill after the second polishing is discarded after use, the drill is classified into six stages according to the state of the cutting edge, excluding the defective state. The number of times of polishing varies depending on the judgment of the blade edge and the user. Hereinafter, in this embodiment, an example in which the life cycle of a drill is classified into six stages will be described.
ここで、各研磨回数のドリルにて、使用により摩耗が進んだ状態か使用可能な状態にあるかを分類するために、ドリルの使用度、たとえば空けた穴数を用いて判断する。たとえば、この穴数が穴の品質が保証されなくなる実験的、経験的に求められた基準値を超えたとき、使用により摩耗が進んだ状態と判断することができる。 Here, in order to classify whether the wear has progressed due to use or whether it is in a usable state with each number of polishing drills, the use of the drill, for example, the number of drilled holes is used. For example, when the number of holes exceeds a reference value determined experimentally and empirically that the quality of the holes cannot be guaranteed, it can be determined that wear has progressed due to use.
図2は、本発明の実施の形態におけるドリル検査装置100の構成を示す図である。ドリル検査装置100は、撮像部20、演算部30および表示部40を備える。演算部30は、画像処理部32、測定部34、記憶部36および判定部38を含む。演算部30の構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた画像処理プログラムや数値解析プログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。また、演算部30は、撮像部20を搭載した観測装置と汎用コンピュータの連携で実現されてもよく、画像処理部32および測定部34を観測装置に含め、記憶部36および判定部38を汎用コンピュータに含めてもよい。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the drill inspection apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. The drill inspection apparatus 100 includes an imaging unit 20, a calculation unit 30, and a display unit 40. The calculation unit 30 includes an image processing unit 32, a measurement unit 34, a storage unit 36, and a determination unit 38. The configuration of the arithmetic unit 30 can be realized by a CPU, memory, or other LSI of an arbitrary computer in hardware, and can be realized by an image processing program or a numerical analysis program loaded in the memory in software. Here, however, the functional blocks realized by the cooperation are depicted. Accordingly, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by hardware only, software only, or a combination thereof. In addition, the calculation unit 30 may be realized by cooperation of an observation apparatus equipped with the imaging unit 20 and a general-purpose computer. The calculation unit 30 includes the image processing unit 32 and the measurement unit 34 in the observation device, and the storage unit 36 and the determination unit 38 are general-purpose. It may be included in the computer.
撮像部20は、ドリル10の刃先を回転軸に沿う方向に撮像する。撮像部20は、CCD(Charge Coupled Devices)センサまたはCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサを含み、図示しない光源により投影されたドリル10の刃先の画像を取得する。本実施の形態では、後述するように単純なパラメータを使用するため、低解像度の画像でよく、たとえばφ0.5のドリルを光学30倍程度で撮像する。撮像部20は、取得したドリル10の刃先を含む画像を電気信号に変換し、画像処理部32に出力する。 The imaging unit 20 images the cutting edge of the drill 10 in a direction along the rotation axis. The imaging unit 20 includes a CCD (Charge Coupled Devices) sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor, and acquires an image of the cutting edge of the drill 10 projected by a light source (not shown). In this embodiment, since simple parameters are used as will be described later, a low-resolution image may be used. For example, a φ0.5 drill is imaged with an optical magnification of about 30 times. The imaging unit 20 converts the acquired image including the cutting edge of the drill 10 into an electrical signal and outputs the electrical signal to the image processing unit 32.
演算部30は、撮像部20により撮像された画像内の刃先が写った領域(以下、刃先領域という)を参照して所定のパラメータを特定し、そのパラメータからドリルの摩耗の程度や、ドリルのライフサイクル上のステージを求める。所定のパラメータはn(nは自然数)次元で規定され、刃先領域の長さ、幅、ならびに切刃の幅を結んだ形状曲線から得られる面積、平均および分散のうち、少なくとも一つを含む。また、切刃の長さを結んだ形状曲線から得られる面積、平均および分散のいずれか一つを含んでもよい。また、刃先領域の輪郭の接線または角度を含んでもよい。また、刃先の形状から得られ情報に限らず、空けた穴数などを含んでもよい。これらパラメータの詳細は後述する。 The calculation unit 30 refers to an area (hereinafter referred to as a blade edge area) in which an edge is captured in an image captured by the imaging unit 20, identifies a predetermined parameter, and determines the degree of drill wear, Seeking a stage in the life cycle. The predetermined parameter is defined in n (n is a natural number) dimension, and includes at least one of the length, width, and area, average, and variance obtained from the shape curve connecting the cutting edge widths. Moreover, you may include any one of the area obtained from the shape curve which tied the length of the cutting edge, an average, and dispersion | distribution. It may also include the tangent or angle of the contour of the cutting edge region. Further, the information is not limited to information obtained from the shape of the blade edge, and may include the number of holes formed. Details of these parameters will be described later.
画像処理部32は、撮像部20から入力された画像の濃度値を調整する。具体的には、所定のしきい値を用いて各画素値を二値化し、刃先領域を「0」または「1」、背景領域を「1」または「0」に調整する。 The image processing unit 32 adjusts the density value of the image input from the imaging unit 20. Specifically, each pixel value is binarized using a predetermined threshold value, and the cutting edge region is adjusted to “0” or “1”, and the background region is adjusted to “1” or “0”.
画像処理部32は、二値化した画像の位置合わせを行う。たとえば、画像内における切刃の中心側の先端(以下、本明細書では単に先端という)の位置、および切刃の外周側の先端(以下、本明細書ではエッジという)の位置が所定の基準位置に合わさるよう、刃先領域を移動または回転させる。 The image processing unit 32 aligns binarized images. For example, the position of the tip on the center side of the cutting edge (hereinafter simply referred to as the tip in the present specification) and the position of the tip on the outer peripheral side of the cutting blade (hereinafter referred to as an edge in the specification) in the image are predetermined standards. Move or rotate the cutting edge area to match the position.
測定部34は、画像処理部32により処理された画像内の刃先領域の形状情報を測定する。形状情報は、上記パラメータのうち刃先の形状から得られる情報である。詳細は後述する。 The measuring unit 34 measures the shape information of the cutting edge region in the image processed by the image processing unit 32. The shape information is information obtained from the shape of the blade edge among the above parameters. Details will be described later.
記憶部36は、ドリルのライフサイクル上のステージごとに、そのドリルの刃先領域の形状情報の参照データを保持する。この参照データは、ステージごとに、多数たとえば100枚程度のサンプリング画像から学習して生成したデータである。参照データとして、たとえば、多数のサンプリング画像から得られる刃先領域の形状情報、たとえば長さおよび幅のそれぞれの平均値をステージごとに求め、刃先領域の長さおよび幅で規定された二次元パラメータ空間における各ステージの中心座標としてもよい。また、その二次元パラメータ空間に、各ステージのサンプリング画像から得られる刃先領域の形状情報をプロットしていき、その結果をもとに所定の線形識別器または非線形識別器、たとえばニューラルネットワークやサポートベクトルマシーンなどを構築して、上記二次元パラメータ空間をステージごとに領域分割してもよい。この場合、各領域の境界線など、各領域を特定するためのデータが上記参照データとなる。 The storage unit 36 holds reference data for the shape information of the edge area of the drill for each stage in the life cycle of the drill. This reference data is data generated by learning from a large number of, for example, about 100 sampling images for each stage. As reference data, for example, the shape information of the cutting edge region obtained from a large number of sampling images, for example, the average value of the length and width for each stage, and a two-dimensional parameter space defined by the length and width of the cutting edge region The center coordinates of each stage may be used. In addition, the shape information of the cutting edge region obtained from the sampling image of each stage is plotted in the two-dimensional parameter space, and a predetermined linear classifier or non-linear classifier such as a neural network or a support vector is plotted based on the result. A machine or the like may be constructed, and the two-dimensional parameter space may be divided into regions for each stage. In this case, data for specifying each region, such as a boundary line of each region, is the reference data.
また、記憶部36は、ドリルのライフサイクル上のステージごとに、そのドリルの使用による、その刃先領域の形状情報で規定された変化特性をさらに保持してもよい。各ステージにおけるドリルの使用度は、空けた穴数で特定される。たとえば、研磨一回済みのドリルが実験的、経験的に3000穴の穴を空けると使用により摩耗が進んだ状態のステージに遷移させると定めた場合、1500穴の穴を空けた状態が使用度50%の状態となる。 In addition, the storage unit 36 may further hold, for each stage on the life cycle of the drill, a change characteristic defined by the shape information of the cutting edge region due to the use of the drill. The usage of the drill in each stage is specified by the number of holes drilled. For example, if a drill that has been ground once is experimentally and empirically determined to transition to a stage in which wear has advanced due to use, a state where a 1500 hole has been drilled is used. 50% state is obtained.
判定部38は、測定部34により測定された形状情報から、ドリルの刃先の状態を判定する。具体的には、測定部34により測定された形状情報と、記憶部36に保持されたステージごとの参照データを照合することにより、検査対象のドリルが該当するステージを特定する。 The determination unit 38 determines the state of the cutting edge of the drill from the shape information measured by the measurement unit 34. Specifically, by comparing the shape information measured by the measurement unit 34 with the reference data for each stage held in the storage unit 36, the stage corresponding to the drill to be inspected is specified.
たとえば、各ステージの中心座標が参照データとして保持されている場合、判定部38は、測定された長さおよび幅からなる形状情報で規定される座標と、各ステージの中心座標を比較し最も近い中心座標を特定し、その中心座標のステージを、検査対象のドリルが位置するステージに特定する。また、刃先領域の長さおよび幅からなる形状情報で規定された二次元パラメータ空間がステージごとにあらかじめ領域分割されている場合、判定部38は、測定された長さおよび幅からなる形状情報で規定される座標がいずれの領域に属するか判断することにより、検査対象のドリルが該当するステージを特定する。 For example, when the center coordinates of each stage are held as reference data, the determination unit 38 compares the coordinates specified by the shape information including the measured length and width with the center coordinates of each stage and is closest. The center coordinates are specified, and the stage of the center coordinates is specified as the stage where the inspection target drill is located. Further, when the two-dimensional parameter space defined by the shape information including the length and width of the cutting edge region is divided into regions for each stage in advance, the determination unit 38 uses the shape information including the measured length and width. By determining which region the defined coordinates belong to, the stage to which the drill to be inspected corresponds is specified.
また、判定部38は、測定部34により測定された形状情報と、記憶部36に保持された変化特性を照合することにより、検査対象のドリルが該当するステージにおける摩耗の程度を求めてもよい。すなわち、当該変化特性を表す、刃先領域の長さおよび幅からなる形状情報で規定された推移曲線上において、測定された長さおよび幅からなる形状情報で規定された座標から最も近い座標を特定し、その推移曲線上の座標の位置から使用の程度、換言すれば摩耗の程度を特定する。 Further, the determination unit 38 may obtain the degree of wear at the stage to which the drill to be inspected corresponds by comparing the shape information measured by the measurement unit 34 with the change characteristics held in the storage unit 36. . In other words, on the transition curve defined by the shape information consisting of the length and width of the cutting edge region representing the change characteristic, the closest coordinate is specified from the coordinates defined by the shape information consisting of the measured length and width Then, the degree of use, in other words, the degree of wear is specified from the position of the coordinates on the transition curve.
表示部40は、演算部30により特定された、検査対象のドリルが該当するライフサイクル上のステージ、およびそのステージにおける摩耗の程度を表示する。また、検査員に刃先の状態を知らせ、研磨や破棄を促すメッセージを表示してもよい。さらに、撮像部20で撮像した刃先領域の画像を表示してもよい。あるいは、複数の刃先をカートリッジにまとめて検査する場合、各ドリルの状態を表形式などにして表示してもよい。 The display unit 40 displays the stage on the life cycle to which the drill to be inspected specified by the calculation unit 30 and the degree of wear in the stage are displayed. Further, a message for informing the inspector of the state of the blade edge and prompting polishing or discarding may be displayed. Further, an image of the cutting edge region imaged by the imaging unit 20 may be displayed. Alternatively, when inspecting a plurality of cutting edges collectively in a cartridge, the state of each drill may be displayed in a tabular format or the like.
図3は、刃先領域を含む画像から特定されるパラメータを説明するための図である。図3にて、二枚の切刃で構成される刃先領域の長さLは、二枚の切刃のそれぞれエッジ側において、最も尖った位置の長手方向の座標値間の長さで規定される。ドリル刃の直径とほぼ一致する。刃先領域の幅Wは、二枚の切刃において、最も外側に膨らんだ位置の短手方向の座標値間の長さで規定される。図3における二つの座標軸は画素数で規定される。この画素数は、撮影倍率や画像処理における拡大率または縮小率を参照することにより、実際の長さに変換することができる。 FIG. 3 is a diagram for explaining parameters specified from an image including a cutting edge region. In FIG. 3, the length L of the cutting edge region composed of two cutting edges is defined by the length between the coordinate values in the longitudinal direction of the sharpest position on each edge side of the two cutting edges. The It almost matches the diameter of the drill blade. The width W of the blade edge region is defined by the length between the coordinate values in the short direction of the position swelled to the outermost side in the two cutting blades. The two coordinate axes in FIG. 3 are defined by the number of pixels. This number of pixels can be converted to an actual length by referring to the photographing magnification and the enlargement ratio or reduction ratio in image processing.
測定部34は、刃先領域の長さLおよび幅Wに加えて、各切刃の幅X1〜Xm(mは自然数)を長手方向に行ごとに測定してもよい。また、各切刃の長さY1〜Yp(pは自然数)を短手方向に列ごとに測定してもよい。各切刃の行ごとの幅X1〜Xmを結んでいくと、後述する幅X1〜Xmに関する形状曲線を得ることができる。 The measuring unit 34 may measure the widths X1 to Xm (m is a natural number) of each cutting edge for each row in the longitudinal direction in addition to the length L and the width W of the cutting edge region. Moreover, you may measure length Y1-Yp (p is a natural number) of each cutting blade for every row | line | column in a transversal direction. When the widths X1 to Xm for each row of the cutting blades are connected, a shape curve relating to the widths X1 to Xm described later can be obtained.
図4は、刃先領域の形状情報で規定された二次元パラメータ空間にサンプルデータをプロットした図である。この二次元パラメータ空間は、縦軸に幅、横軸に長さをとる。図4を参照すると、各ステージのサンプルデータから有意な領域分割が可能であることが分かる。 FIG. 4 is a diagram in which sample data is plotted in a two-dimensional parameter space defined by the shape information of the cutting edge region. This two-dimensional parameter space has a width on the vertical axis and a length on the horizontal axis. Referring to FIG. 4, it can be seen that significant region division is possible from the sample data of each stage.
図5は、サンプルデータのアスクペクト比(幅/長さ)と、使用の程度との関係を示す図である。縦軸はサンプルデータのアスペクト比を示し、横軸はステージの遷移と各ステージにおける穴数の推移を示す。図5では、左の目盛りから、新品のドリルで空けた穴が0穴、新品で1000穴、新品で2000穴、新品で4000穴、研磨一回済みの再利用のドリルで0穴、研磨一回済みの再利用のドリルで1000穴と、使用の程度が上がる方向に続いていく。図5に示すように、新品、研磨一回済みの再利用、研磨二回済みの再利用のそれぞれのステージについて、右下に傾く推移曲線を得ることができる。判定部38は、これら推移曲線上において、検査対象ドリルのアスペクト比が最も近い点を特定することにより、刃先のライフサイクル上のステージや摩耗の程度を精度よく推測することができる。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the aspect ratio (width / length) of sample data and the degree of use. The vertical axis represents the aspect ratio of the sample data, and the horizontal axis represents the transition of the stage and the transition of the number of holes in each stage. In FIG. 5, from the scale on the left, there are 0 holes drilled with a new drill, 1000 holes with a new one, 2000 holes with a new one, 4000 holes with a new one. The reusable drill that has already been used will continue in the direction of 1000 holes and the degree of use will increase. As shown in FIG. 5, it is possible to obtain transition curves that are inclined to the lower right for each stage of a new product, a reuse that has been polished once, and a reuse that has been polished twice. The determination unit 38 can accurately estimate the stage on the life cycle of the cutting edge and the degree of wear by identifying the point on the transition curve that has the closest aspect ratio of the drill to be inspected.
図6は、表示部40に表示されるドリルの検査結果画面50の一例を示す。この画面50は、検査対象ドリルの該当するステージ、およびそのステージにおける摩耗度を少なくとも表示する。ステージ欄52は、検査対象ドリルの該当する現在のステージを示し、図6の例では研磨一回済みの再利用のステージに該当することを示している。利用状況欄54は、そのドリルの利用状況を示し、未使用、使用中および利用不可のいずれかを表示する。第1摩耗度欄56は、そのステージにおける摩耗度を数値で表示する。第2摩耗度欄58は、そのステージにおける摩耗度をゲージで表示する。 FIG. 6 shows an example of a drill inspection result screen 50 displayed on the display unit 40. This screen 50 displays at least the corresponding stage of the drill to be inspected and the degree of wear at that stage. The stage column 52 indicates the current stage corresponding to the drill to be inspected. In the example of FIG. 6, the stage column 52 indicates that it corresponds to the reuse stage that has been polished once. The usage status column 54 indicates the usage status of the drill, and displays whether it is unused, in use, or not available. The first wear level column 56 displays the wear level at the stage as a numerical value. The second wear level column 58 displays the wear level at the stage with a gauge.
図7は、本実施の形態に係るドリル検査装置100の基本動作を示すフローチャートである。画像処理部32は、撮像部20で撮像されたドリルの刃先画像の濃度値を調整する(S60)。画像処理部32は、濃度値を調整して二値化した画像の位置合わせを行う(S62)。なお、濃度値の調整を行わず、原画像を用いて以降の処理を行ってもよい。測定部34は、画像処理部32により処理された画像内の刃先領域の形状情報を測定する(S64)。判定部38は、測定された刃先領域の形状情報と、記憶部36に登録されているステージごとの参照データとを照合する(S66)。判定部38は、照合の結果、検査対象ドリルの刃先の状態を判定する(S68)。たとえば、そのドリルがライフサイクル上のどのステージにいるか特定する。 FIG. 7 is a flowchart showing the basic operation of the drill inspection apparatus 100 according to the present embodiment. The image processing unit 32 adjusts the density value of the cutting edge image of the drill imaged by the imaging unit 20 (S60). The image processing unit 32 aligns the binarized image by adjusting the density value (S62). The subsequent processing may be performed using the original image without adjusting the density value. The measurement unit 34 measures the shape information of the cutting edge region in the image processed by the image processing unit 32 (S64). The determination unit 38 collates the measured shape information of the cutting edge region with the reference data for each stage registered in the storage unit 36 (S66). The determination unit 38 determines the state of the cutting edge of the inspection target drill as a result of the collation (S68). For example, identify which stage in the life cycle the drill is in.
以上説明したように本実施の形態によれば、ドリルの状態を簡素な処理で的確に判定することができる。すなわち、検査対象ドリルが該当するライフサイクル上のステージを、刃先領域の長さおよび幅などの形状情報を用いて定量的に判定することができるため、研磨や破棄のタイミングを的確に判定することができる。定量的に判定することができるため、穴数に依存した研磨や破棄のタイミング判定より精度よく判定することができる。 As described above, according to the present embodiment, the state of the drill can be accurately determined by simple processing. That is, since the stage on the life cycle to which the drill to be inspected can be quantitatively determined using shape information such as the length and width of the cutting edge region, it is possible to accurately determine the timing of polishing and discarding Can do. Since the determination can be made quantitatively, the determination can be made more accurately than the polishing or discard timing determination depending on the number of holes.
また、刃先領域の長さおよび幅からなる形状情報といった簡単に測定することができる値をパラメータとして使用するため、簡素な処理で判定することができ、高速処理が可能である。 In addition, since a value that can be easily measured, such as shape information including the length and width of the cutting edge region, is used as a parameter, it can be determined by simple processing, and high-speed processing is possible.
また、刃先領域の形状情報で規定された変化特性を使用することにより、摩耗の程度を推測することができる。上記特許文献1は、不良品を検出する処理しか行っておらず、摩耗の程度まで特定することができない。 In addition, the degree of wear can be estimated by using the change characteristics defined by the shape information of the cutting edge region. The above-mentioned Patent Document 1 only performs processing for detecting defective products, and cannot specify the degree of wear.
また、図4、図5に示したように、ステージごとのサンプルデータから統計的に得た刃先領域の形状情報で分割される各ステージの領域、およびステージ単位で求めた変化特性は、ステージや摩耗度を特定するのに良好なものであり、検査対象ドリルの該当するステージを精度よく判定することができる。 Also, as shown in FIGS. 4 and 5, the area of each stage divided by the shape information of the cutting edge area statistically obtained from the sample data for each stage, and the change characteristics obtained in units of stages are It is good for specifying the degree of wear, and the corresponding stage of the drill to be inspected can be accurately determined.
また、刃先領域の形状情報をパラメータとして使用するため、外周座標を求めるような厳密性は必要なく、比較的、低解像度の画像でも判定精度を保つことができる。よって、カメラのスペックを上げる必要がなく、簡素な構成で精度の高い検査を実現することができる。 Further, since the shape information of the cutting edge region is used as a parameter, there is no need for strictness for obtaining the outer peripheral coordinates, and the determination accuracy can be maintained even for a relatively low resolution image. Therefore, it is not necessary to raise the specifications of the camera, and a highly accurate inspection can be realized with a simple configuration.
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.
以下、代表的な変形例について説明する。本変形例は、刃先領域の長さおよび幅といった形状情報に加えて、他のパラメータを追加することにより精度をさらに向上させるものである。本変形例では、追加パラメータとして図3に示した、刃先領域に含まれる切刃の幅X1〜Xmを長手方向に測定して、それを結んだ形状曲線から得られるパラメータを使用する。より具体的には、刃先領域に含まれる切刃の幅を長手方向に所定の行数、積分して得た面積を使用する。 Hereinafter, typical modifications will be described. In this modification, in addition to the shape information such as the length and width of the cutting edge region, the accuracy is further improved by adding other parameters. In this modification, the parameters obtained from the shape curve obtained by measuring the widths X1 to Xm of the cutting blades included in the cutting edge region in the longitudinal direction and shown in FIG. 3 as additional parameters are used. More specifically, an area obtained by integrating the width of the cutting edge included in the blade edge region by a predetermined number of rows in the longitudinal direction is used.
記憶部36は、刃先領域に含まれる切刃の幅X1〜Xmを長手方向に所定の行数分(m行)、積分して得た面積を参照データの一部として、ステージ単位でさらに保持する。ここで、所定の行数とは、各切刃のエッジから先端までのすべての画素数であってもよいし、対称となる一方の切刃のエッジから他方の切刃のエッジまでのすべての画素数であってもよいし、各切刃のエッジから数十画素程度であってもよい。なお、二枚の切刃のうち、両方について上記面積を求めてもよいし、一方についてのみ面積を求めてもよい。 The storage unit 36 further retains the area obtained by integrating the widths X1 to Xm of the cutting blades included in the cutting edge region by a predetermined number of rows in the longitudinal direction (m rows) as a part of the reference data, in units of stages. To do. Here, the predetermined number of rows may be the number of all pixels from the edge to the tip of each cutting edge, or all the lines from the edge of one cutting edge that is symmetrical to the edge of the other cutting edge. It may be the number of pixels, or about several tens of pixels from the edge of each cutting edge. In addition, you may obtain | require the said area about both among two cutting blades, and you may obtain | require an area only about one side.
測定部34は、検査対象のドリルの刃先領域に含まれる切刃の幅を長手方向に少なくとも所定の行数、測定する。 The measuring unit 34 measures the width of the cutting edge included in the cutting edge region of the drill to be inspected by at least a predetermined number of rows in the longitudinal direction.
記憶部36は、当該参照データとして、多数のサンプリング画像から得られた刃先領域の長さ、幅および当該面積のそれぞれの平均値をステージごとに求め、刃先領域の長さ、幅および当該面積で規定された三次元パラメータ空間における各ステージの中心座標としてもよい。また、その三次元パラメータ空間に、各ステージのサンプリング画像から得られる刃先領域の長さ、幅および当該面積をプロットしていき、その結果をもとに所定の線形識別器または非線形識別器、たとえばニューラルネットワークやサポートベクトルマシーンなどを構築して、上記三次元パラメータ空間をステージごとに領域分割してもよい。この場合、各領域の境界平面など、各領域を特定するためのデータが上記参照データとなる。 The storage unit 36 obtains average values of the length, width, and area of the cutting edge region obtained from a large number of sampling images as the reference data for each stage, and uses the length, width, and area of the cutting edge region. The center coordinates of each stage in the defined three-dimensional parameter space may be used. Further, in the three-dimensional parameter space, the length, width and area of the cutting edge region obtained from the sampling image of each stage are plotted, and based on the result, a predetermined linear discriminator or non-linear discriminator, for example, A neural network or a support vector machine may be constructed to divide the three-dimensional parameter space into regions for each stage. In this case, data for specifying each region such as a boundary plane of each region is the reference data.
また、記憶部36は、ドリルのライフサイクル上のステージごとに、そのドリルの使用による、その刃先領域の長さ、幅および上記面積で規定された変化特性をさらに保持してもよい。 The storage unit 36 may further hold, for each stage on the life cycle of the drill, the change characteristics defined by the length, width, and area of the cutting edge region due to the use of the drill.
判定部38は、測定部34により測定された行数分の切刃の幅X1〜Xmを積分して面積を求める。この面積を求める際、切刃の幅X1〜Xmを結んだ形状曲線を所定のフィルタを用いて平滑化することで、演算量を軽減することができる。詳細は後述する。 The determination unit 38 obtains the area by integrating the widths X1 to Xm of the cutting blades corresponding to the number of rows measured by the measurement unit 34. When obtaining this area, the amount of calculation can be reduced by smoothing the shape curve connecting the widths X1 to Xm of the cutting edge using a predetermined filter. Details will be described later.
判定部38は、測定部34により測定された長さ、幅および上記面積と、記憶部36に保持された参照データを照合することにより、検査対象のドリルが該当するステージを特定する。 The determination unit 38 specifies the stage to which the drill to be inspected corresponds by comparing the length, width, and area measured by the measurement unit 34 with the reference data held in the storage unit 36.
たとえば、各ステージの中心座標が参照データとして保持されている場合、判定部38は、測定された刃先領域の長さ、幅および求めた面積で規定される座標と、各ステージの中心座標を比較し最も近い中心座標を特定し、その中心座標のステージを、検査対象のドリルが該当するステージに特定する。また、刃先領域の長さ、幅および上記面積で規定された三次元パラメータ空間がステージごとにあらかじめ領域分割されている場合、判定部38は、測定された長さ、幅および求めた面積で規定される座標がいずれの領域に属するか判断することにより、検査対象のドリルが該当するステージを特定する。 For example, when the center coordinates of each stage are held as reference data, the determination unit 38 compares the coordinates specified by the measured length, width, and area of the cutting edge region with the center coordinates of each stage. Then, the closest center coordinate is specified, and the stage of the center coordinate is specified as the stage corresponding to the drill to be inspected. Further, when the three-dimensional parameter space defined by the length, width, and area of the cutting edge region is divided into regions for each stage in advance, the determination unit 38 defines the measured length, width, and obtained area. The stage to which the drill to be inspected corresponds is determined by determining to which area the coordinate to be assigned belongs.
また、判定部38は、測定部34により測定された長さ、幅および求めた面積と、記憶部36に保持された推移曲線とを比較し、最も近い曲線上の位置を特定するなどして、測定された長さなどと変化特性を照合することにより、検査対象のドリルが該当するステージにおける摩耗の程度を求めてもよい。 In addition, the determination unit 38 compares the length, width, and obtained area measured by the measurement unit 34 with the transition curve held in the storage unit 36, and identifies the position on the closest curve. The degree of wear at the stage corresponding to the drill to be inspected may be obtained by comparing the measured length and the change characteristics.
図8は、切刃の幅X1〜Xmを結んだ形状曲線を示す図である。縦軸は切刃の幅X1〜Xmを偏差で示し、横軸は切刃の長手方向の行数を示す。ここでの偏差は、それぞれの切刃の幅X1〜Xmから、それら切刃の幅X1〜Xmの平均値を引いた値である。図8を参照すると、切刃のエッジ部分と先端部分が細くなることが分かる。なお、判定部38は、実験的、経験的に求めたしきい値を超える偏差が出現した場合、欠損があると判定することができる。また、隣接する偏差間に、実験的、経験的に求めたしきい値を超える変化があった場合に欠損があると判定してもよい。 FIG. 8 is a diagram showing a shape curve connecting the widths X1 to Xm of the cutting blades. The vertical axis represents the width X1 to Xm of the cutting edge as a deviation, and the horizontal axis represents the number of rows in the longitudinal direction of the cutting edge. The deviation here is a value obtained by subtracting the average value of the widths X1 to Xm of the cutting blades from the widths X1 to Xm of the respective cutting blades. Referring to FIG. 8, it can be seen that the edge portion and the tip portion of the cutting edge become thinner. In addition, the determination part 38 can determine with a defect | deletion, when the deviation which exceeds the threshold value calculated | required experimentally and empirically appears. Alternatively, it may be determined that there is a defect when there is a change between adjacent deviations that exceeds an experimentally and empirically determined threshold value.
図9は、切刃の幅X1〜Xmを結んだ形状曲線から面積を求める様子を示す図である。図9は、エッジから40行分、偏差で規定された切刃の幅X1〜Xmを積分して面積を求める例を示す。この面積を求める際、当該形状曲線をGaussianフィルタを用いて、平滑化してもよい。また、各偏差を0から1までの値に正規化する。あるいは、面積の代わりに標準偏差や分散を用いてもよい。 FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which an area is obtained from a shape curve connecting the cutting blade widths X1 to Xm. FIG. 9 shows an example in which the area is obtained by integrating the widths X1 to Xm of the cutting edge defined by the deviation for 40 lines from the edge. When obtaining this area, the shape curve may be smoothed using a Gaussian filter. Each deviation is normalized to a value from 0 to 1. Alternatively, standard deviation or variance may be used instead of area.
図10は、切刃の幅X1〜Xmを結んだ形状曲線から得た面積のサンプルデータを示す図である。図10では、欠損状態を含めた七つのステージについて、七つずつサンプルデータを得ている。各面積は、エッジから40行分、積分して得たものである。ステージごとに一定の傾向が存在することが分かる。当然のことながら、新品や研磨済みのドリルは面積が大きい傾向をもつ。 FIG. 10 is a diagram showing sample data of the area obtained from the shape curve connecting the widths X1 to Xm of the cutting blades. In FIG. 10, seven sample data are obtained for each of the seven stages including the missing state. Each area is obtained by integrating 40 lines from the edge. It can be seen that there is a certain tendency for each stage. Of course, new and polished drills tend to be large in area.
以上説明したように本変形例によれば、上述した実施の形態より検査の精度をさらに高めることができる。すなわち、刃先領域の長さおよび幅に加えて、ステージを特定するのに有意な、上記面積をパラメータに含めることにより、どのステージに該当するかをより高精度に特定することができる。また、欠損状態を容易に検出することもできる。 As described above, according to the present modification, the accuracy of inspection can be further improved as compared with the above-described embodiment. That is, in addition to the length and width of the cutting edge region, the above-mentioned area that is significant for specifying the stage can be included in the parameter, so that it can be specified with higher accuracy which stage it corresponds to. Moreover, the defect state can be easily detected.
なお、上記変形例では、刃先領域の長さおよび幅に加えて、切刃の幅X1〜Xmを結んだ形状曲線から求まる面積を用いたが他のパラメータを採用してもよい。たとえば、切刃の幅X1〜Xmの平均値、分散または標準偏差を用いてもよい。また、撮像された画像から得られる刃先領域に含まれる切刃の幅X1〜Xm、基準画像の対応する切刃の幅との差分の平均値、分散、標準偏差またはそれら差分を結んだ曲線の面積を用いてもよい。また、切刃の幅X1〜Xmではなく、切刃の長さY1〜Xpについての同様のパラメータを用いてもよい。さらに、三次元パラメータ空間ではなく、これらを組合わせて四次元以上のパラメータ空間を用いてもよい。 In the above modification, in addition to the length and width of the cutting edge region, the area obtained from the shape curve connecting the widths X1 to Xm of the cutting edge is used, but other parameters may be adopted. For example, an average value, variance, or standard deviation of the cutting blade widths X1 to Xm may be used. Further, the width X1 to Xm of the cutting edge included in the blade edge region obtained from the captured image, the average value of the difference from the width of the corresponding cutting edge of the reference image, the variance, the standard deviation, or the curve connecting these differences An area may be used. Further, instead of the cutting edge widths X1 to Xm, the same parameters may be used for the cutting blade lengths Y1 to Xp. Furthermore, instead of the three-dimensional parameter space, a parameter space of four or more dimensions may be used in combination.
また、別な変形例について説明する。本変形例では、刃先領域の長さおよび幅や面積といった形状情報に加えて、またはその少なくとも一つに代えて他のパラメータを用いることにより判定を行ったり、精度をさらに向上させたりするものである。本変形例では、追加パラメータとして、刃先領域の輪郭の接線ならびに角度を測定して、パラメータとして使用する。以下、具体例を示す。 Another modification will be described. In this modification, in addition to shape information such as the length, width, and area of the cutting edge region, or by using other parameters instead of at least one of them, the accuracy is further improved. is there. In this modification, as an additional parameter, the tangent and angle of the contour of the cutting edge region are measured and used as parameters. Specific examples are shown below.
上記図1に示したように、ドリルの刃先は使用前のものは角が鋭利なのに対し、使用により摩耗が進んだものは滑らかになる。この性質を、Gaborフィルタを用いて方向特性として抽出する。すなわち、刃先画像にGaborフィルタをかけて水平方向成分を抽出し、その成分をHough変換して直線を抽出する。その直線の傾きを当該パラメータとする。このパラメータを上記参照データの一部として含めることができる。 As shown in FIG. 1 above, the tip of the drill has a sharp corner before being used, whereas the one with advanced wear becomes smooth. This property is extracted as a directional characteristic using a Gabor filter. That is, a horizontal component is extracted by applying a Gabor filter to the blade edge image, and a straight line is extracted by performing a Hough transform on the component. The slope of the straight line is set as the parameter. This parameter can be included as part of the reference data.
ここで、Gaborフィルタについて説明する。下記(式1)は、Gabor関数を示す。
F(x,y)=e−π(x2a2+y2b2)cos(u+v) ・・・(式1)
u=fcosθ,v=fsinθ,f:frequency
Here, the Gabor filter will be described. The following (Formula 1) shows a Gabor function.
F (x, y) = e−π (x2a2 + y2b2) cos (u + v) (Equation 1)
u = f cos θ, v = fsin θ, f: frequency
出力画像F(x,y)は、入力画像をGabor関数のウェーブレットで表現したものと考えられ、そのウェーブレットの範囲特性をパラメータa,b、その周期特性をパラメータu,vによって変化させることができる。このように、Gaborフィルタはフィルタの方向が変化することにより方位選択性を持つことができ、フィルタの周波数が変化することにより、全体的な特徴から局所的な特徴までを抽出することができる。 The output image F (x, y) is considered to represent the input image with a wavelet of the Gabor function, and the range characteristics of the wavelet can be changed by the parameters a and b, and the periodic characteristics can be changed by the parameters u and v. . As described above, the Gabor filter can have orientation selectivity by changing the filter direction, and can extract from the overall feature to the local feature by changing the filter frequency.
また、上述した実施の形態では、判定部38は、測定して得た座標と、ステージごとの中心座標を照合する際、単純なユークリッド距離を算出して、最も近いステージの中心座標を求めた。この点、学習データの分散、すなわち広がりを考慮したマハナノビス距離を算出してもよい。 In the embodiment described above, the determination unit 38 calculates a simple Euclidean distance and obtains the closest center coordinate of the stage when collating the coordinate obtained by measurement with the center coordinate of each stage. . In this respect, the Mahano Bis distance may be calculated in consideration of the variance of the learning data, that is, the spread.
また、上記図6では一本のドリルの検査結果画面50の例を示した。図11は、表示部40に表示される複数本のドリルの検査結果画面60の一例を示す図である。この画面60は、複数のドリルをカートリッジにまとめて連続して検査した場合などに適した表示方法である。図11は、4×4のカートリッジに計16本、装着されているドリルを連続して検査したときの検査結果を一画面に示したものである。各表示窓61は、各ドリルの摩耗度を示している。塗りつぶし領域の大きさで摩耗度を視覚的に示している。その他、色分けを行って摩耗度を表示してもよい。たとえば赤に近づくほど摩耗度が高い状態を示すといった表示方法が可能である。図11の表示形態と図6の表示形態を合わせて表示し、該当するステージも同一画面で認識できるようにしてもよい。 Moreover, in the said FIG. 6, the example of the test result screen 50 of one drill was shown. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a plurality of drill inspection result screens 60 displayed on the display unit 40. This screen 60 is a display method suitable for a case where a plurality of drills are collected in a cartridge and continuously inspected. FIG. 11 shows the inspection result when a total of 16 drills mounted on a 4 × 4 cartridge are continuously inspected on one screen. Each display window 61 indicates the degree of wear of each drill. The degree of wear is visually indicated by the size of the filled area. In addition, the degree of wear may be displayed by color coding. For example, a display method is possible in which the closer to red, the higher the degree of wear is indicated. The display form of FIG. 11 and the display form of FIG. 6 may be displayed together so that the corresponding stage can be recognized on the same screen.
10 ドリル、 20 撮像部、 30 演算部、 32 画像処理部、 34 測定部、 36 記憶部、 38 判定部、 40 表示部、 100 ドリル検査装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 drill, 20 imaging part, 30 calculating part, 32 image processing part, 34 measuring part, 36 memory | storage part, 38 determination part, 40 display part, 100 drill inspection apparatus.
Claims (4)
撮像されたドリルの刃先画像内の刃先領域の形状情報を測定する測定部と、
前記測定部により測定された形状情報と、前記記憶部に保持された変化特性を照合することにより、前記ドリルが該当するステージおよびそのステージにおける摩耗の程度を求める判定部と、
を備えることを特徴とするドリル検査装置。 For each stage on the life cycle of the drill, a storage unit that holds the change characteristics defined by the shape information of the cutting edge region by using the drill,
A measurement unit that measures shape information of a blade edge region in a blade edge image of a captured drill;
Said measured shape information by measuring unit by collating the variation characteristics stored in the storage unit, a determination unit for determining the extent of wear at the stage and the stage wherein the drill is applicable,
A drill inspection apparatus comprising:
撮像されたドリルの刃先画像内の刃先領域の形状情報を測定する測定ステップと、
前記測定ステップにより測定された形状情報と、前記登録ステップにより登録された変化特性を照合することにより、前記ドリルが該当するステージおよびそのステージにおける摩耗の程度を求める判定ステップと、
を備えることを特徴とするドリル検査方法。 For each stage in the life cycle of the drill, a registration step for registering in advance the change characteristics defined by the shape information of the cutting edge region by using the drill,
A measuring step for measuring shape information of a cutting edge region in the image of the edge of the imaged drill;
And the measurement configuration information measured by step, by matching the registered variation characteristic by the registration step, a determining step of determining the extent of wear at the stage and the stage wherein the drill is applicable,
A drill inspection method comprising:
撮像されたドリルの刃先画像内の刃先領域の形状情報を測定する測定処理と、
前記測定処理により測定された形状情報と、前記登録処理により登録された変化特性を照合することにより、前記ドリルが該当するステージおよびそのステージにおける摩耗の程度を求める判定処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするドリル検査プログラム。 For each stage in the life cycle of the drill, a registration process for registering in advance the change characteristics defined by the shape information of the cutting edge region by using the drill,
A measurement process for measuring shape information of the edge region in the image of the edge of the imaged drill;
And the measurement configuration information measured by the processing by collating the registered variation characteristic by the registration processing, the determination process for determining the extent of wear at the stage and the stage wherein the drill is applicable,
A drill inspection program characterized by causing a computer to execute.
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