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JP2004220244A - Tooth contact extraction method and device therefor - Google Patents

Tooth contact extraction method and device therefor Download PDF

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Publication number
JP2004220244A
JP2004220244A JP2003005716A JP2003005716A JP2004220244A JP 2004220244 A JP2004220244 A JP 2004220244A JP 2003005716 A JP2003005716 A JP 2003005716A JP 2003005716 A JP2003005716 A JP 2003005716A JP 2004220244 A JP2004220244 A JP 2004220244A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
tooth contact
tooth
component
contact surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003005716A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshifumi Kishida
良文 岸田
Toyokazu Ito
豊和 伊藤
Osamu Suzuki
理 鈴木
Takeshi Fujita
剛 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Ryoei Engineering Co Ltd
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Ryoei Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Ryoei Engineering Co Ltd filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2003005716A priority Critical patent/JP2004220244A/en
Publication of JP2004220244A publication Critical patent/JP2004220244A/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

【課題】光明丹を用いて精度よく歯当たり面を検出することができる歯当たり抽出方法およびその装置を目的とする。
【解決手段】光明丹を塗布した歯当たり歯面を撮影装置で撮影し、撮影したRGBカラー画像のR・G・Bの各成分を画像処理装置によりグレースケールの画像に変換してG成分とB成分の輝度を加算し、グレースケール画像の濃淡を反転した反転画像の輝度と前記R成分の輝度を加算して得たグレースケール画像をヒストグラムに基づいて歯当たり面以外を除去して二値化画像とする方法と歯当たり歯面の撮影装置と、R・G・B成分をグレースケールの画像に変換してG成分とB成分の輝度を加算し、グレースケール画像の反転した輝度と前記R成分の輝度を加算したグレースケール画像をヒストグラムに基いて歯当たり面以外を除去して二値化画像とする画像処理装置とからなる装置。
【選択図】 図1
An object of the present invention is to provide a tooth contact extraction method and device capable of detecting a tooth contact surface with high accuracy using Komeitan.
Kind Code: A1 An image capturing apparatus captures a tooth contact tooth surface on which Komunetan has been applied, and converts each of R, G, and B components of the captured RGB color image into a grayscale image by an image processing apparatus to obtain a G component. The grayscale image obtained by adding the luminance of the B component and adding the luminance of the inverted image obtained by inverting the density of the grayscale image and the luminance of the R component is binarized by removing parts other than the tooth contact surface based on the histogram. A method for converting the R, G, and B components into a grayscale image by adding the luminance of the G component and the B component, and calculating the inverted luminance of the grayscale image and the method described above. An image processing apparatus for removing a portion other than the tooth contact surface from the grayscale image to which the luminance of the R component has been added based on the histogram to obtain a binarized image.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は差動装置等の歯車の歯当たり面を抽出する歯当たり抽出方法およびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車の差動装置に組み込まれるリングギヤとピニオンギヤよりなるハイポイドギヤやスパイラルベベルギヤ等の歯車は騒音の発生や異常音の発生を防止するため歯当たり検査が行なわれている。この歯当たり検査はリングギヤに光明丹を塗布したうえ、ピニオンギヤを噛合わせて光明丹が擦り取られたリングギヤの歯当たり面を目視して歯当たりの重心や面積を検査していた。しかし人手による検査は手間と労力を要し効率が悪いため、光明丹を歯車に塗布したうえ歯車を噛み合わせて歯当たり面を生じさせた歯面をカラー撮影し、撮影したRGBカラー画像をR(Red)B(Blue)G(Green)の三成分に分解したうえ二値化して検査を行う歯当たり測定機がある(例えば特許文献1参照)。またRBGとは異なる黄色の塗料を歯車に塗布したうえ歯車を噛み合わせて歯当たり面を生じさせた歯面をカラー撮影し、撮影されたRGBカラー画像の歯面を画像処理して面当たりを検査する面状況の抽出方法がある(例えば特許文献2参照)。
しかし、特許文献1によるものではRBGカラー画像を直接二値化するため微妙な色合いが失われて歯当たり面を精度よく検出できないという問題があった。これは光明丹がロットの違いや溶かし具合、塗り具合等によって微妙に色合いが異なるため、RBGカラー画像を直接二値化すると光明丹のロットの違いや溶かし具合、塗り具合等により変わる色合いと光明丹が擦り取られた歯当たり面の色合いとの差を精度よく判別できないことにより生じた。即ち擦り取られる光明丹も塗りが薄い光明丹も歯車の地肌が透けて見える点で同じだからである。また特許文献2によるものは、撮影したRGBカラー画像のR・G・B成分をヒストグラム化するため、例え塗布する塗料がRGB成分を含まない特定色(黄色)としても塗り具合等により変わる色合いと黄色塗料が擦り取られた歯当たり面の色合いとの微妙な差を判別することは難しかった。しかも装置の検査能力を実証する際は熟練者による歯当たり面の判定に基いて行なわなければならないが、光明丹とは違う特殊な黄色の塗料を用いるため、先ず熟練者が黄色による歯当たり面の検査に熟練しなければならないという問題があった。
【0003】
【特許文献1】特開平3−115829号公報
【特許文献2】特開平9−89533号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は光明丹を用いて精度よく歯当たり面を検出することができる歯当たり抽出方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するため本発明は、光明丹を塗布した歯車を噛み合わせて生じた歯当たり面が表れる歯面を撮影装置で撮影し、撮影したRGBカラー画像のR・G・Bの各成分を画像処理装置によりグレースケールの画像に変換するとともに、該G成分とB成分の輝度を加算したうえグレースケール画像の濃淡を反転し、該反転画像の輝度と前記R成分の輝度を加算して得たグレースケール画像をヒストグラムに基づいて歯当たり面以外を除去したうえ二値化画像とする歯当たり抽出方法を請求項1の発明とし、請求項1の発明において、複数回撮影した同一歯面のRGBカラー画像を各R・G・B成分毎に平均化する歯当たり抽出方法を請求項2の発明とし、請求項1または2の発明において、二値化画像のノイズ除去を行なう歯当たり抽出方法を請求項3の発明とし、光明丹を塗布した歯面を噛み合わせて生じた歯当たり面が表れる歯面を撮影する撮影装置と、撮影したRGBカラー画像のR・G・B成分をグレースケールの画像に変換するとともに該G成分とB成分の輝度を加算したうえグレースケール画像の濃淡を反転し、該反転画像の輝度と前記R成分の輝度を加算して得たグレースケール画像をヒストグラムに基いて歯当たり面以外を除去したうえ二値化画像とする画像処理装置とからなる歯当たり抽出装置を請求項4の発明とし、請求項4の発明において、光照明する照明装置が付帯されることを特徴とするに記載の歯当たり抽出装置を請求項5の発明とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図1に示される装置に基いて詳細に説明する。
1は装置本体であり、該装置本体1はコンピュータ2により制御される画像処理装置3、撮影装置4、照明装置5および被検査歯車を載置する載置台6とからなるものである。
【0007】
前記コンピュータ2は画像処理装置3による画像処理を指示したり、撮影装置4の撮影を制御したり、撮影に応じて載置台6の傾動動作を制御したりするものである。
【0008】
また画像処理装置3は図2、4、5、8に示されるように、撮影装置4により複数回撮影された歯面のRGBカラー画像のR・B・Gの各成分を平均化する平均化処理(図5▲1▼)、R・B・Gの各成分をグレースケールの画像に変換する変換処理(図5▲2▼)、グレースケールのG成分とB成分の輝度を加算する加算処理(図2▲2▼)、G成分とB成分の輝度が加算されたグレースケール画像の濃淡を反転する反転処理(図2▲3▼)、該グレースケールの反転画像の輝度に前記グレースケールのR成分の輝度を加算する加算処理(図2▲4▼)、該加算により得られたグレースケール画像をヒストグラムに基いて歯当たり面以外の輝度分布パターンを除去する歯当たり面の抽出処理、歯当たり面を抽出後、該グレースケール画像を二値化画像とする二値化処理(図5▲2▼b)等を行なう歯当たり抽出処理の他、および歯当たり面の抽出後、前記二値化画像から小面積の黒部を除去処理(図5▲3▼a)と膨張・収縮処理(図5▲3▼b)による歯当たり面端部の分断防止処理、最大面積となる歯当たり面以外の面積部分の削除処理(図5▲3▼c)、第一の二値化画像(図5▲2▼b)とノイズ処理後の二値化画像(図5▲3▼c)との論理積による偽の歯当たり面の除去処理(図5▲3▼d)等のノイズ除去処理、斜視の二値化画像を投影画像に変換する角度変換処理(図5▲4▼)、角度変換した投影画像に基づいて歯当たり面の面積を求める面積算出処理(図なし)、斜視のRGBカラー画像と二値化画像を投影画像に角度変換処理としたうえ、該角度変換したカラー画像の輝度と二値化画像との論理積演算を行なって歯当たり面の重心を求める重心算出処理(図8)等の検査処理とを行うことができるものとしている。
【0009】
また撮影装置4はR・G・Bの各撮像素子に撮影画像のR・G・B成分を別々に取り込む3CCDカラーカメラを用いるものであり、3CCDカラーカメラのR・G・Bの各撮像素子に取り込まれるRGBカラー画像のR・G・B成分は画像処理装置3に直接出力できるものとしている。
【0010】
前記照明装置5は被検査歯車を照明するためのもので、歯面に対して照明光が平行に入射されるとともに均一な明るさで歯面が照明されるようになっている。具体的には照明装置5は図1に示されるように、環状の白色蛍光灯を用いてその環中心に撮影装置4のレンズが位置するようにして撮影装置4の光軸と照明装置5の照射光軸とのずれを少なくして無影となるようにしたものである。
【0011】
また載置台6は図1に示されるように、被検査歯車を20度傾斜させて載置させるものである。載置台6を20度傾斜させることにより傘歯車形のリングギヤの傾斜に対して撮影装置4の光軸が直交するように配置でき撮影歪みを少なくできることとなる。また該載置台6はリングギヤの前進面側を撮影するときは45度傾けて前進面側の歯面が撮影装置4に臨むようにし、リングギヤの後退面側を撮影するときは15度傾けて後退面側が撮影装置4に臨むようにしている。これは歯面の傾斜角度が前進面側と後退面側とでは異なるからである。
【0012】
また載置台6は図示しない電動モータにより傾動自在として傾動角度をコンピュータ2により制御するものとしているが、手動で傾動角度を調整するようにしてもよい。さらに載置台6には図示しない駆動モータが設けられて載置されているリングギヤを駆動できるようになっている。またリングギヤの歯当たりは差動装置の図示しないデフケースに収納されたまま検査が行なわれるもので、撮影するリングギヤはデフケースの点検開口を通じて行なわれるものである。
【0013】
次に、歯当たり面の抽出処理を説明する。先ず差動歯車のリングギヤに光明丹を塗布する。その後20度傾斜させてある載置台6上に差動歯車を組み込んだデフケースを載置する。そして光明丹を擦り落とすため差動歯車を回転駆動させる駆動モータをリングギヤに連結したうえ駆動モータを駆動させる。次に、デフケースの点検開口が撮影装置4と臨むように配置させるとともに、歯当たり面を検査するリングギヤの歯上面が撮影装置と平行になるように配置させる。さらに撮影を行なう歯面がその前進面側か後退面側かにより載置台6を20度の傾斜面を左に45度または右に15度回転させて撮影面を撮影装置4に向けるとともに撮影像ができるかぎり斜視とならないようにする。
【0014】
また撮影時には歯面を白色光の照明装置5により照明する。この照明装置5は環状の蛍光灯を用いた白色照明で、蛍光灯の環状孔中心に撮影装置4のレンズが配置されるようにしているので、照明光の照射方向と撮影装置4の光軸方向とは略一致したものとなり隣接する歯車の影が撮影する歯面に投影されることがない。しかも白色光とすることにより照明が間接光のようになるので歯面は均一な明るさで照明されることとなる。これにより画像処理の負荷を大幅に低減できることとなる。
【0015】
このようにして歯面を無影で照明したうえ3CCDカラーカメラよりなる撮影装置4で同一歯面を同一位置から複数回撮影する。撮影されたRGBカラー画像はR・G・Bの各撮像素子に入力されるので、RGBの各撮像素子からR・G・B成分を取り出したうえ画像処理装置3によりR・G・Bの成分毎に各撮影画像の同一ピクセル上における輝度の加算を行なったうえ、該加算された輝度を撮影数で除して該輝度を平均化する。
【0016】
次いで、画像処理装置3は各R・G・B成分毎の画像を256階調のグレースケールに変換する。グレースケール化したときG成分とB成分は概ね100以下の輝度ととなり、R成分は概ね100以上の輝度となる。これは歯当たり面を目視できるようにするリングギヤに塗布される光明丹が赤色系であるからである。
【0017】
次に、画像処理装置3はグレースケールのG成分とB成分の輝度を加算する。これにより光明丹の赤色成分を含まないG成分とB成分を加算することにより、歯当たりにより光明丹が擦り取られて薄くなった歯面の状態がより明瞭に表されることとなる。次いで画像処理装置3はG成分とB成分の加算されたグレースケール画像の濃淡を反転させる。これはポジ画像をネガ画像に変換するフィルター処理である。
【0018】
次いで、画像処理装置3はグレースケールの反転画像の輝度を前記グレースケールのR成分の輝度と加算する。これにより光明丹の微妙な付着状態、例えば、ラップ段差との輝度差をより明確にして歯当たり面と非歯当たり面部とをグレースケールの輝度として明確に表すことができることとなる。ラップ段差とはギヤの焼入れ後、ラッピングマシンでリングギヤとピニオンギヤとを組み合わせて揺動と回転を組み合わせて歯面をラッピングした際、図6に示されるようにラッピング残りが周辺に生じる。この部分は光明丹が付着し難いため歯当たり面と同じように光明丹が擦り取られたように黒ずんで見える部位をいう。
【0019】
このようにして歯当たり面が明確になった後、画像処理装置3は歯当たり面以外を除去したうえグレースケール画像を二値化画像に変換する。歯当たり面の除去は図3に示されるヒストグラムに基いて行われる。ヒストグラムでは歯当たり面は同じような輝度が集まった輝度分布パターンとなるため、歯当たり面の輝度分布パターン以外が除去されるように閾値を設定し、歯当たり面以外の輝度分布パターンを除去した後、グレースケール画像を二値化する。前記閾値は歯当たり面の輝度が下がった谷部に設ければよいが、図3に示されるように、歯当たり面と非歯当たり面との輝度分布との判別が難しいため、谷部より若干高い非歯当たり面側の輝度を閾値とする。これにより歯当たり面と非歯当たり面との判別を明確にすることができる。このとき谷部からのシフト量は大きすぎると歯当たり面以外が大きくなるので谷部から5つ非歯当たり面側にシフトさせた輝度とすることにより、歯当たり面に入り込むノイズを少なくできる。なお、輝度は256階調のものとしている。
【0020】
このように二値化した後、画像処理装置3は歯当たり面の検査精度を上げるためノイズ除去処理を行なう。このノイズ除去は先ず小面積の点在する黒部の除去を行う。次いで、歯当たり面のピクセルから少し途切れかけているピクセルの膨張・収縮によるノイズ除去処理を行なう。この処理は途切れかけている歯当たり面のピクセルや干渉線のピクセル等の切り捨てを防ぐものである。具体的には図7に示されるように、途切れかけている各ピクセルひとつひとつの周囲を8個のピクセルで囲んで9個のピクセルに膨張させる。これにより図7に示されるように、7個のU字状の黒ピクセルは25個のピクセルよりなる四角形に膨張されることとなる。次に25個のピクセルよりなる四角形を囲む16個の隣接ピクセルを除去して6個の四角形よりなるピクセルに収縮する。
【0021】
前記膨張・収縮により歯当たり面の端部の分断が防止され、歯当たり面の一連のピクセルと非歯当たり面のピクセルとに分けられることとなる。このとき歯当たり面は最大面積となるので、画像処理装置3は画像から最大面積部位を抽出して最大面積以外のピクセルを削除するノイズ除去処理を行なう。
【0022】
続いて、画像処理装置3は図5▲2▼bに示される二値化画像と図5▲3▼cに示されるノイズ除去された二値化画像との論理積演算を行って膨張・収縮により生じた偽りの歯当たり面を削除して図5▲2▼dに示される二値化画像を得る。
【0023】
次に、このようにして得られた二値化画像(図5▲2▼d)は図5▲4▼に示されるように角度変換を行なって斜視画像は投影画像に変更される。これは撮影された歯面は弧状に形成されているため斜視像となり、歯当たり面の面積や重心を求める際に必要となるからである。また歯面の前進面側と後退面側とでは弧面が逆になるので、凹凸それぞれの弧面に応じた角度変換が行なわれることとなる。
【0024】
前記のように角度変換した投影画像におけるピクセル数をカウントすることにより歯当たり面の面積は算出される。また歯当たり面の重心は投影画像に変換した図5▲1▼に示されるRGBカラー画像の輝度と投影画像に変換した図5▲3▼dに示される二値化画像とから求めるものとする。このときRGBカラー画像は斜視画像であるため、角度変換を行なって投影画像に変換した後、図5▲3▼dに示される二値化画像の角度変換を行なって得た投影画像と論理積演算を行なって、歯当たり面内における最高の輝度を有する部分を求めて歯当たり面の重心を求めるものとする。
【0025】
なお、前記好ましい実施の形態では、撮影装置4による撮影を複数回行なって平均値を求めることにより外部の明るさなどの変動による影響を低減するものとしているが撮影を一回だけ行なって得た画像を用いてもよいことは勿論である。また前記好ましい実施の形態では、3CCDカラーカメラにより撮影を行なってR・G・Bの各撮像素子からR・G・B成分を取り出して画像処理装置3に入力しているが、1CCDカラーカメラを用いる場合は、画像処理装置3によりRGBカラー画像をR・G・B成分に分解するものとしてもよいことは勿論である。
【0026】
【発明の効果】
本発明は前記説明によって明らかなように、光明丹を塗布した歯車を噛み合わせて生じた歯当たり面が表れる歯面を撮影装置で撮影し、撮影したRGBカラー画像のR・G・Bの各成分を画像処理装置によりグレースケールの画像に変換するとともに、該G成分とB成分の輝度を加算したうえグレースケール画像の濃淡を反転し、該反転画像の輝度と前記R成分の輝度を加算して得たグレースケール画像をヒストグラムに基づいて歯当たり面以外を除去したうえ二値化画像とすることにより、歯当たり面を確実且つ精度よく検査することができるので省力化に極めて有効なものとなる。しかも二値化する前のグレースケール画像は目視した場合と同じような画像となるので、画像を目視して装置が正確に歯当たり面を検出しているかチェックでき、装置のチューニングや設定調整も簡単なものとなる。
【0027】
請求項2のように、同一歯面を複数回撮影したRGBカラー画像は各R・G・B成分毎に平均化することにより、外部の明るさなどの変動による影響を低減できるのでより歯当たり面の検出が確実なものとなる。
【0028】
請求項3のように、二値化画像のノイズ除去を行なうことにより、精度の高い歯当たり面の検査が可能となる等種々の利点を有するものである。
従って、本発明は従来の問題点を解消した歯当たり抽出方法およびその装置として業界の発展に寄与するところ大なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい実施の形態の構成を示す説明図である。
【図2】本発明の好ましい実施の形態における歯当たり面を画像処理して強調する過程を示す説明図である。
【図3】本発明の好ましい実施の形態における歯面の輝度を示すヒストグラムである。
【図4】本発明の好ましい実施の形態の検査工程を示すフローチャートである。
【図5】本発明の好ましい実施の形態における歯当たり面の検査工程を示す説明図である。
【図6】本発明の好ましい実施の形態における歯面に生じるラップ段差部位を示す斜視図である。
【図7】本発明の好ましい実施の形態における膨張・収縮によるノイズ除去処理を示す説明図である。
【図8】本発明の好ましい実施の形態における前進面側と後退面側の歯当たり面における重心位置を示す説明図である。
【符号の説明】
3 画像処理装置
4 撮影装置
5 照明装置
6 載置台
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tooth contact extraction method for extracting a tooth contact surface of a gear such as a differential gear, and an apparatus therefor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, gears such as hypoid gears and spiral bevel gears including a ring gear and a pinion gear incorporated in a differential of an automobile have been subjected to tooth contact inspection to prevent generation of noise and abnormal noise. In this tooth contact inspection, after applying Kometan to the ring gear, the pinion gear was engaged and the contact surface of the ring gear from which Kometan was scraped off was visually inspected for the center of gravity and area per tooth. However, manual inspection requires time and effort and is inefficient. Therefore, a color image of the tooth surface where a tooth contact surface is formed by applying Kometan to a gear, and then meshing with the gear, is taken. There is a tooth contact measuring device that decomposes into three components (Red) B (Blue) G (Green), binarizes the components, and performs an inspection (for example, see Patent Document 1). In addition, a yellow paint different from RBG is applied to the gears, and the gears are meshed with each other to take a color photograph of the tooth surface having a tooth contact surface, and the tooth surface of the photographed RGB color image is subjected to image processing to reduce the surface contact. There is a method for extracting a surface state to be inspected (for example, see Patent Document 2).
However, according to Patent Document 1, since the RBG color image is directly binarized, there is a problem that a subtle hue is lost and the tooth contact surface cannot be accurately detected. This is because the color of Gwangmyeong Tan varies slightly depending on the lot, the melting condition, the coating condition, etc., and if the RBG color image is directly binarized, the color and the light change depending on the difference, the melting condition, the coating condition, etc. of the Komitsutan lot. This was caused by the inability to accurately discriminate the difference between the color of the tooth contact surface where the red was scraped off. In other words, both Komeitan rubbed and Komeitan with thin coating are the same in that the ground of the gear can be seen through. Further, according to Patent Literature 2, since the RGB components of the captured RGB color image are converted into a histogram, even if the paint to be applied is a specific color (yellow) that does not include the RGB components, the color changes depending on the degree of application and the like. It was difficult to discriminate subtle differences from the shade of the tooth contact surface where the yellow paint was scraped off. In addition, when demonstrating the inspection ability of the equipment, it must be performed based on the judgment of the tooth contact surface by a skilled person.However, since a special yellow paint different from Kometan is used, the expert There is a problem that it is necessary to be skilled in the inspection of the test.
[0003]
[Patent Document 1] JP-A-3-115829 [Patent Document 2] JP-A-9-89533
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a tooth contact extraction method and device capable of detecting a tooth contact surface with high accuracy by using Komeitan.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the present invention provides a method of photographing a tooth surface on which a tooth contact surface generated by meshing with a gear coated with Komitsutan with a photographing device and photographing each of RGB color images of RGB. The components are converted into a grayscale image by an image processing apparatus, and the brightness of the grayscale image is inverted after adding the brightness of the G component and the brightness of the B component, and the brightness of the inverted image and the brightness of the R component are added. A method for extracting a tooth contact from a grayscale image obtained by removing a portion other than a tooth contact surface based on a histogram to obtain a binarized image according to the first aspect of the present invention. A second aspect of the present invention is a tooth contact extraction method for averaging an RGB color image of a surface for each of R, G, and B components. The present invention provides a photographing apparatus for photographing a tooth surface on which a tooth contact surface generated by meshing a tooth surface coated with Komitsutan, and an RGB component of a photographed RGB color image. A grayscale image obtained by converting the grayscale image into a grayscale image, adding the luminances of the G component and the B component, inverting the density of the grayscale image, and adding the luminance of the inverted image and the luminance of the R component. A tooth contact extraction device comprising an image processing device for removing a portion other than the tooth contact surface based on the histogram and forming a binarized image according to the invention of claim 4, wherein the illumination device for illuminating light is attached. A tooth contact extraction device according to the fifth aspect of the present invention is the invention of claim 5.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail based on the apparatus shown in FIG.
Reference numeral 1 denotes an apparatus main body. The apparatus main body 1 includes an image processing apparatus 3 controlled by a computer 2, an imaging device 4, an illumination device 5, and a mounting table 6 on which a gear to be inspected is mounted.
[0007]
The computer 2 instructs image processing by the image processing device 3, controls photographing of the photographing device 4, and controls the tilting operation of the mounting table 6 according to photographing.
[0008]
Further, as shown in FIGS. 2, 4, 5, and 8, the image processing device 3 averages the R, B, and G components of the RGB color image of the tooth surface photographed a plurality of times by the photographing device 4. Processing ((1) in FIG. 5), conversion processing for converting each of R, B, and G components into a grayscale image ((2) in FIG. 5), addition processing for adding the luminance of the G component and the B component of the grayscale (FIG. 2 (2)), an inversion process (FIG. 2 (3)) for inverting the shading of the gray scale image in which the luminance of the G component and the B component is added, and Addition processing for adding the luminance of the R component ((4) in FIG. 2), tooth-contact surface extraction processing for removing a luminance distribution pattern other than the tooth-contact surface based on the grayscale image obtained by the addition based on the histogram, After extracting the contact surface, the grayscale image In addition to the tooth contact extraction processing for performing a binarization processing (FIG. 5B) as a binarized image, and after extracting a tooth contact surface, a black area having a small area is removed from the binarized image (FIG. 5 (a) and expansion / contraction processing (FIG. 5 (b) b) prevent the end of the tooth contact surface from being separated, and delete the area other than the tooth contact surface which is the maximum area (FIG. 5 (3)). c), a false tooth contact surface removal process by a logical product of the first binarized image (FIG. 5B) and the binarized image after noise processing (FIG. 5C) (FIG. 5C). Noise removal processing such as 5.3D), angle conversion processing for converting a perspective binary image to a projected image (FIG. 5D), and calculating the area of the tooth contact surface based on the angle-converted projected image. The area calculation processing (not shown), the oblique RGB color image and the binarized image were subjected to angle conversion processing to the projected image, and the angle conversion was performed. Centroid calculation processing for obtaining the center of gravity of the surface tooth performs a logical AND operation between the luminance and the binarized image of the color image is presumed to be capable of performing an inspection process (FIG. 8) or the like.
[0009]
The photographing device 4 uses a 3CCD color camera that separately captures R, G, and B components of a photographed image into R, G, and B image sensors, and each of the R, G, and B image sensors of the 3CCD color camera. The R, G, and B components of the RGB color image taken into the image processing device 3 can be directly output to the image processing device 3.
[0010]
The illuminating device 5 illuminates the gear to be inspected. Illumination light is incident on the tooth surface in parallel, and the tooth surface is illuminated with uniform brightness. Specifically, as shown in FIG. 1, the illumination device 5 uses an annular white fluorescent lamp so that the lens of the imaging device 4 is located at the center of the ring and the optical axis of the imaging device 4 and the illumination device 5. The deviation from the irradiation optical axis is reduced so that there is no shadow.
[0011]
Further, as shown in FIG. 1, the mounting table 6 mounts the gear to be inspected at an angle of 20 degrees. By tilting the mounting table 6 by 20 degrees, the optical axis of the photographing device 4 can be arranged so that the optical axis of the photographing device 4 is orthogonal to the inclination of the bevel gear-shaped ring gear, and photographing distortion can be reduced. The mounting table 6 is tilted by 45 degrees when photographing the forward surface side of the ring gear so that the tooth surface on the forward surface faces the photographing device 4, and is inclined by 15 degrees when photographing the retreating surface side of the ring gear and retracts. The surface side faces the photographing device 4. This is because the inclination angle of the tooth surface is different between the advance surface side and the retreat surface side.
[0012]
The mounting table 6 is tiltable by an electric motor (not shown), and the tilt angle is controlled by the computer 2. However, the tilt angle may be manually adjusted. Further, a drive motor (not shown) is provided on the mounting table 6 so that the mounted ring gear can be driven. The contact of the ring gear is inspected while being housed in a differential case (not shown) of the differential device. The ring gear to be photographed is inspected through an inspection opening of the differential case.
[0013]
Next, the tooth contact surface extraction processing will be described. First, Komeitan is applied to the ring gear of the differential gear. Thereafter, the differential case incorporating the differential gear is mounted on the mounting table 6 inclined at 20 degrees. Then, a driving motor for rotating and driving the differential gear is connected to the ring gear in order to scrape off the Komeitan, and then the driving motor is driven. Next, the inspection opening of the differential case is arranged so as to face the photographing device 4, and the tooth upper surface of the ring gear for inspecting the tooth contact surface is arranged so as to be parallel to the photographing device. Further, depending on whether the tooth surface to be photographed is on the advancing surface side or the retreating surface side, the mounting table 6 is turned by turning the 20-degree inclined surface 45 degrees to the left or 15 degrees to the right, and the photographing surface is turned to the photographing device 4 and the photographed image Should be as oblique as possible.
[0014]
During photographing, the tooth surface is illuminated by the white light illuminating device 5. The illuminating device 5 is white illumination using an annular fluorescent lamp, and the lens of the photographing device 4 is arranged at the center of the annular hole of the fluorescent lamp. The direction substantially coincides with the direction, and the shadow of the adjacent gear is not projected on the tooth surface to be photographed. In addition, the white light causes the illumination to be indirect light, so that the tooth surface is illuminated with uniform brightness. As a result, the load of image processing can be greatly reduced.
[0015]
In this way, the tooth surface is illuminated without shadow, and the same tooth surface is photographed a plurality of times from the same position by the photographing device 4 composed of a 3CCD color camera. Since the captured RGB color image is input to each of the R, G, and B image sensors, the R, G, and B components are extracted from each of the R, G, and B image sensors, and the R, G, and B components are extracted by the image processing device 3. Each time, the luminance of each photographed image on the same pixel is added, and the luminance is averaged by dividing the added luminance by the number of photographed images.
[0016]
Next, the image processing device 3 converts the image for each of the R, G, B components into a gray scale of 256 gradations. When grayscaled, the G component and the B component have a luminance of approximately 100 or less, and the R component has a luminance of approximately 100 or more. This is because Kometan applied to the ring gear that makes the tooth contact surface visible can be red.
[0017]
Next, the image processing device 3 adds the luminances of the G component and the B component of the gray scale. As a result, by adding the G component and the B component that do not include the red component of Gwangmyeongtan, the state of the tooth surface that has been thinned due to the rubbing of the Gumyeongtan due to tooth contact can be more clearly expressed. Next, the image processing device 3 inverts the shading of the grayscale image to which the G component and the B component have been added. This is a filter process for converting a positive image into a negative image.
[0018]
Next, the image processing device 3 adds the luminance of the grayscale inverted image to the luminance of the grayscale R component. This makes it possible to further clarify the subtle adhesion state of Komyotan, for example, the luminance difference between the lap step, and to clearly express the tooth contact surface and the non-tooth contact surface portion as gray scale luminance. Lapping step is that when a gear is hardened and a tooth surface is wrapped by a combination of a ring gear and a pinion gear by rocking and rotation by a lapping machine, a wrapping residue is generated around the periphery as shown in FIG. This portion refers to a portion where the Komitsutan appears to be darkened as if it had been scraped off in the same manner as the tooth contact surface because the Komitsutan was difficult to adhere to.
[0019]
After the tooth contact surface is clarified in this way, the image processing device 3 converts the grayscale image into a binarized image after removing portions other than the tooth contact surface. The removal of the tooth contact surface is performed based on the histogram shown in FIG. In the histogram, the tooth contact surface has a luminance distribution pattern in which similar luminances are gathered. Therefore, the threshold was set so that the luminance distribution pattern other than the tooth contact surface was removed, and the luminance distribution pattern other than the tooth contact surface was removed. Thereafter, the grayscale image is binarized. The threshold may be provided in a valley where the luminance of the tooth contact surface is lowered. However, as shown in FIG. 3, it is difficult to determine the luminance distribution between the tooth contact surface and the non-tooth contact surface. A slightly higher non-tooth contact surface side luminance is set as a threshold. Thereby, the distinction between the tooth contact surface and the non-tooth contact surface can be clarified. At this time, if the shift amount from the valley portion is too large, portions other than the tooth contact surface become large. Therefore, by setting the luminance shifted from the valley portion to the five non-tooth contact surface side, noise entering the tooth contact surface can be reduced. Note that the luminance is 256 gradations.
[0020]
After the binarization in this way, the image processing device 3 performs a noise removal process in order to increase the inspection accuracy of the tooth contact surface. In this noise elimination, first, a black area scattered in a small area is removed. Next, noise removal processing is performed by expanding / contracting pixels that are slightly interrupted from the pixels on the tooth contact surface. This processing is intended to prevent truncation of the pixel of the tooth contact surface, the pixel of the interference line, and the like which are being interrupted. Specifically, as shown in FIG. 7, each of the pixels that are being interrupted is surrounded by eight pixels and expanded to nine pixels. As a result, as shown in FIG. 7, the seven U-shaped black pixels are expanded into a square composed of 25 pixels. Next, 16 adjacent pixels surrounding the square of 25 pixels are removed and contracted into 6 square pixels.
[0021]
Due to the expansion and contraction, the end of the tooth contact surface is prevented from being divided, so that the pixel is divided into a series of pixels on the tooth contact surface and pixels on the non-tooth contact surface. At this time, since the tooth contact surface has the maximum area, the image processing device 3 performs a noise removal process of extracting a maximum area portion from the image and deleting pixels other than the maximum area.
[0022]
Subsequently, the image processing device 3 performs an AND operation of the binarized image shown in FIG. 5B and the noise-removed binary image shown in FIG. By removing the false tooth contact surface generated by the above, a binarized image shown in FIG.
[0023]
Next, the binarized image (FIG. 5 (2) d) obtained in this way is subjected to angle conversion as shown in FIG. 5 (4), and the perspective image is changed to a projection image. This is because the photographed tooth surface is formed in an arc shape and becomes a perspective image, which is necessary when obtaining the area of the tooth contact surface and the center of gravity. Further, since the arc surfaces of the tooth surface on the advancing surface side and the retreating surface side are reversed, the angle conversion is performed in accordance with the respective arc surfaces of the irregularities.
[0024]
The area of the tooth contact surface is calculated by counting the number of pixels in the projection image subjected to the angle conversion as described above. The center of gravity of the tooth contact surface is determined from the luminance of the RGB color image shown in FIG. 5A converted to the projected image and the binarized image shown in FIG. 5D converted to the projected image. . At this time, since the RGB color image is a perspective image, it is converted into a projection image by performing angle conversion, and then logically ANDed with the projection image obtained by performing angle conversion of the binarized image shown in FIG. It is assumed that a calculation is performed to find a portion having the highest luminance in the tooth contact surface and to determine the center of gravity of the tooth contact surface.
[0025]
Note that, in the preferred embodiment, the influence of fluctuations in external brightness and the like is reduced by performing the photographing by the photographing device 4 a plurality of times and calculating the average value, but the photographing is performed only once. Of course, an image may be used. In the preferred embodiment, an image is taken by a three-CCD color camera, R, G, and B components are extracted from each of the R, G, and B image sensors and input to the image processing device 3. When used, the image processing apparatus 3 may of course decompose the RGB color image into R, G, and B components.
[0026]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention captures a tooth surface on which a tooth contact surface generated by meshing gears coated with Kometan with a photographing device and captures each of RGB color images of the captured RGB color image. The components are converted into a grayscale image by an image processing apparatus, and the brightness of the grayscale image is inverted after adding the brightness of the G component and the brightness of the B component, and the brightness of the inverted image and the brightness of the R component are added. By removing the non-tooth contact surface based on the histogram from the grayscale image obtained as described above and forming a binary image, the tooth contact surface can be inspected reliably and accurately, which is extremely effective for labor saving. Become. Moreover, since the grayscale image before binarization is the same image as when viewed visually, it is possible to visually check the image to check whether the device has accurately detected the tooth contact surface, and to tune and set the device. It's easy.
[0027]
As described in claim 2, the RGB color image obtained by photographing the same tooth surface a plurality of times is averaged for each of R, G, and B components, so that the influence of fluctuations in external brightness and the like can be reduced. The detection of the surface is assured.
[0028]
As described in claim 3, by removing noise from the binarized image, there are various advantages such as a highly accurate inspection of the tooth contact surface.
Therefore, the present invention greatly contributes to the development of the industry as a tooth contact extraction method and an apparatus for solving the conventional problems.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a process of image processing and enhancing a tooth contact surface in a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a histogram showing luminance of a tooth surface according to the preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an inspection process according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an inspection process of a tooth contact surface in a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a lap step portion generated on a tooth surface according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing noise removal processing due to expansion / contraction in a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory view showing the position of the center of gravity on the tooth contact surface on the advance surface side and the retreat surface side in the preferred embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
3 image processing device 4 photographing device 5 lighting device 6 mounting table

Claims (5)

光明丹を塗布した歯車を噛み合わせて生じた歯当たり面が表れる歯面を撮影装置で撮影し、撮影したRGBカラー画像のR・G・Bの各成分を画像処理装置によりグレースケールの画像に変換するとともに、該G成分とB成分の輝度を加算したうえグレースケール画像の濃淡を反転し、該反転画像の輝度と前記R成分の輝度を加算して得たグレースケール画像をヒストグラムに基づいて歯当たり面以外を除去したうえ二値化画像とすることを特徴とする歯当たり抽出方法。The tooth surface, which shows the tooth contact surface generated by meshing the gears coated with Kometan, is photographed with a photographing device, and each component of RGB of the photographed RGB color image is converted into a grayscale image by an image processing device. In addition to the conversion, the luminance of the G component and the B component are added, and the density of the grayscale image is inverted. The grayscale image obtained by adding the luminance of the inverted image and the luminance of the R component is calculated based on the histogram. A tooth contact extraction method characterized in that a portion other than the tooth contact surface is removed and a binarized image is obtained. 複数回撮影した同一歯面のRGBカラー画像を各R・G・B成分毎に平均化することを特徴とする請求項1に記載の歯当たり抽出方法。The method according to claim 1, wherein an RGB color image of the same tooth surface photographed a plurality of times is averaged for each of R, G, and B components. 二値化画像のノイズ除去を行なうことを特徴とする請求項1または2に記載の歯当たり抽出方法。3. The method according to claim 1, wherein noise is removed from the binarized image. 光明丹を塗布した歯面を噛み合わせて生じた歯当たり面が表れる歯面を撮影する撮影装置と、撮影したRGBカラー画像のR・G・B成分をグレースケールの画像に変換するとともに該G成分とB成分の輝度を加算したうえグレースケール画像の濃淡を反転し、該反転画像の輝度と前記R成分の輝度を加算して得たグレースケール画像をヒストグラムに基いて歯当たり面以外を除去したうえ二値化画像とする画像処理装置とからなることを特徴とする歯当たり抽出装置。A photographing device for photographing a tooth surface showing a tooth contact surface generated by meshing a tooth surface coated with Komyotan, an R, G, B component of a photographed RGB color image being converted into a gray scale image, and The brightness of the grayscale image is inverted after adding the brightness of the component and the B component, and the grayscale image obtained by adding the brightness of the inverted image and the brightness of the R component is removed based on the histogram, excluding the tooth contact surface. A tooth contact extraction device, comprising: an image processing device for converting the image into a binary image. 歯面を無影で白色光照明する照明装置が付帯されることを特徴とする請求項4に記載の歯当たり抽出装置。The tooth contact extraction device according to claim 4, further comprising an illuminating device that illuminates the tooth surface with white light without shadow.
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