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JP7612282B2 - Surface condition estimation method and surface condition estimation system - Google Patents
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JP7612282B2 - Surface condition estimation method and surface condition estimation system - Google Patents

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JP7612282B2 JP2021009224A JP2021009224A JP7612282B2 JP 7612282 B2 JP7612282 B2 JP 7612282B2 JP 2021009224 A JP2021009224 A JP 2021009224A JP 2021009224 A JP2021009224 A JP 2021009224A JP 7612282 B2 JP7612282 B2 JP 7612282B2
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Description

本発明は、表面状態推定方法及び表面状態推定システムに関する。 The present invention relates to a surface condition estimation method and a surface condition estimation system.

一般に、工作機械の工具を用いて工作物を加工する場合、工具に摩耗等の劣化が生じて加工精度の低下が生じる虞がある。従って、工具の劣化を管理し、工具の修正を適宜行うことにより、工作物の加工精度を維持することは極めて肝要である。このため、従来から、特許文献1及び特許文献2には、工作物の評価領域における画像を取得し、工具によって加工される工作物の表面粗さを推定する技術が開示されている。 Generally, when machining a workpiece using a tool of a machine tool, the tool may wear out or deteriorate, resulting in a decrease in machining accuracy. Therefore, it is extremely important to maintain the machining accuracy of the workpiece by managing the deterioration of the tool and correcting the tool as appropriate. For this reason, Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for acquiring an image of an evaluation area of a workpiece and estimating the surface roughness of the workpiece machined by the tool.

特開2006-162558号公報JP 2006-162558 A 特開2018-40599号公報JP 2018-40599 A

ところで、工具の修正を行う場合、頻繁に修正を行うことにより、常に工作物に対する加工精度を良好に維持することができる。しかしながら、工具の修正を行う場合には、工具の修正に要する時間が必要であると共に、工具の修正に要するコストが必要になる。このため、工具を修正するタイミングを適切に設定することは、修正に要する時間の短縮が可能になると共に、修正に要するコストを低減することが可能になるため、極めて有効である。上述した従来の技術によれば、推定される表面粗さに基づいて工具を修正するタイミングを設定することは可能であるが、工作物の表面状態をより精度良く推定することによって精度良く工具を修正するタイミングが設定できることが望まれる。 By the way, when a tool is corrected, frequent corrections can always maintain good machining accuracy for the workpiece. However, when a tool is corrected, time is required to correct the tool, and the cost of correcting the tool is also required. For this reason, appropriately setting the timing of correcting the tool is extremely effective, since it makes it possible to shorten the time required for correction and reduce the cost required for correction. According to the conventional technology described above, it is possible to set the timing of correcting the tool based on the estimated surface roughness, but it is desirable to be able to set the timing of correcting the tool with high accuracy by more accurately estimating the surface condition of the workpiece.

本発明は、工作物の表面状態を精度良く推定することができる表面状態推定方法及び表面状態推定システムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a surface condition estimation method and a surface condition estimation system that can accurately estimate the surface condition of a workpiece.

(表面状態推定方法)
本発明の一態様は、工具によって工作物を加工する工作機械に適用され、前記工具及び前記工作物における加工面の表面状態を推定する表面状態推定方法であって、
前記加工面の全体を撮像した画像に対して評価領域を設定し、
前記画像を形成する複数のピクセルのうち前記評価領域を隣接する複数の前記ピクセルから形成される複数のエリアに分割し、
各々の前記エリアにおいて、隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの輝度を用いて輝度平均値を算出し、
各々の前記エリアにおいて、隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの前記輝度と前記輝度平均値との差分を表す輝度差分値を算出し、
前記輝度差分値の二乗総和平方根を指標値として算出し、
前記指標値を用いて、前記指標値と相関関係にある前記加工面の表面状態を推定する、表面状態推定方法。
本発明の他の態様は、工具によって工作物を加工する工作機械に適用され、前記工具及び前記工作物における加工面の表面状態を推定する表面状態推定方法であって、
前記加工面を撮像した画像を形成する複数のピクセルのうち隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの輝度を用いて輝度平均値を算出し、
隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの前記輝度と前記輝度平均値との差分を表す輝度差分値を算出し、
前記輝度差分値の二乗総和平方根を指標値として算出し、
前記指標値を用いて、前記指標値と相関関係にある前記加工面の表面状態を推定し、
前記相関関係は、直線近似式により表されるものであり、
前記直線近似式の傾きは、前記画像を形成する複数の前記ピクセルの平均輝度が大きくなるにつれて大きくなり、前記直線近似式の切片は前記平均輝度が大きくなるにつれて小さくなる関係を有し、
前記加工面の表面状態は、前記指標値と、前記平均輝度に基づいて決定される前記傾き及び前記切片を有する前記直線近似式とを用いて推定される、表面状態推定方法にある。
(Surface condition estimation method)
One aspect of the present invention is a surface condition estimation method that is applied to a machine tool that machines a workpiece with a tool and estimates a surface condition of a machined surface of the tool and the workpiece, comprising :
An evaluation area is set for an image of the entire processing surface;
Dividing the evaluation region into a plurality of areas formed by adjacent pixels among a plurality of pixels forming the image;
Calculating an average luminance value using the luminance values of adjacent pixels in each of the areas ;
calculating a luminance difference value representing a difference between the luminance of each of a plurality of adjacent pixels in each of the areas and the average luminance value;
Calculating the square root of the sum of the squares of the brightness difference values as an index value;
A surface condition estimating method, comprising: using the index value to estimate a surface condition of the machined surface that is correlated with the index value .
Another aspect of the present invention is a surface condition estimation method that is applied to a machine tool that machines a workpiece with a tool and estimates a surface condition of a machined surface of the tool and the workpiece, the method comprising:
Calculating a luminance average value using the luminance of each of a plurality of adjacent pixels among a plurality of pixels forming an image obtained by capturing the processed surface;
calculating a luminance difference value representing a difference between the luminance of each of a plurality of adjacent pixels and the average luminance value;
Calculating the square root of the sum of the squares of the brightness difference values as an index value;
Using the index value, a surface condition of the processed surface that is correlated with the index value is estimated;
The correlation is expressed by a linear approximation equation,
a slope of the linear approximation equation increases as an average luminance of the plurality of pixels forming the image increases, and an intercept of the linear approximation equation decreases as the average luminance increases,
The surface condition of the processed surface is estimated using the index value and the linear approximation equation having the slope and the intercept determined based on the average luminance.

(表面状態推定システム)
本発明の他の態様は、工具によって工作物を加工する工作機械に適用され、前記工具及び前記工作物における加工面の表面状態を推定する表面状態推定システムであって、
前記加工面を撮像し、撮像した画像を出力する撮像装置と、
前記画像に対して評価領域を設定する評価領域設定部、前記画像を形成する複数のピクセルのうち前記評価領域を隣接する複数の前記ピクセルから形成される複数のエリアに分割するエリア分割部、各々の前記エリアにおいて隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの輝度を用いて輝度平均値を算出する輝度平均値算出部、各々の前記エリアにおいて前記輝度平均値算出部によって算出された前記輝度平均値と隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの前記輝度との差分を表す輝度差分値を算出する輝度差分値算出部、及び、前記輝度差分値算出部によって算出された前記輝度差分値の二乗総和平方根を指標値として算出する指標値算出部と、を有する画像評価装置と、
前記画像評価装置によって算出された前記指標値を用いて、前記指標値と相関関係にある前記加工面の表面状態を推定する推定部を有する推定演算装置と、
を備えた、表面状態推定システムにある。
本発明の他の態様は、工具によって工作物を加工する工作機械に適用され、前記工具及び前記工作物における加工面の表面状態を推定する表面状態推定システムであって、
前記加工面を撮像し、撮像した画像を出力する撮像装置と、
前記撮像装置から出力された前記画像を形成する複数のピクセルのうち隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの輝度を用いて輝度平均値を算出する輝度平均値算出部、前記輝度平均値算出部によって算出された前記輝度平均値と隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの前記輝度との差分を表す輝度差分値を算出する輝度差分値算出部、及び、前記輝度差分値算出部によって算出された前記輝度差分値の二乗総和平方根を指標値として算出する指標値算出部と、を有する画像評価装置と、
前記画像評価装置によって算出された前記指標値を用いて、前記指標値と相関関係にある前記加工面の表面状態を推定する推定部を有する推定演算装置と、
を備え、
前記相関関係は、直線近似式により表されるものであり、
前記直線近似式の傾きは、前記画像を形成する複数の前記ピクセルの平均輝度が大きくなるにつれて大きくなり、前記直線近似式の切片は前記平均輝度が大きくなるにつれて小さくなる関係を有し、
前記加工面の表面状態は、前記指標値と、前記平均輝度に基づいて決定される前記傾き及び前記切片を有する前記直線近似式とを用いて推定される、表面状態推定システムにある。
(Surface condition estimation system)
Another aspect of the present invention is a surface condition estimation system that is applied to a machine tool that machines a workpiece with a tool and estimates a surface condition of a machined surface of the tool and the workpiece , comprising:
an imaging device that images the processing surface and outputs the captured image;
an image evaluation device having: an evaluation area setting unit that sets an evaluation area for the image; an area dividing unit that divides the evaluation area into a plurality of areas formed by a plurality of adjacent pixels among a plurality of pixels that form the image; a brightness average value calculation unit that calculates a brightness average value using the brightness of each of the adjacent pixels in each of the areas ; a brightness difference value calculation unit that calculates a brightness difference value representing a difference between the average brightness value calculated by the brightness average value calculation unit in each of the areas and the brightness of each of the adjacent pixels; and an index value calculation unit that calculates the square root of the sum of the squares of the brightness difference value calculated by the brightness difference value calculation unit as an index value;
an estimation calculation device having an estimation unit that estimates a surface state of the processed surface that is correlated with the index value calculated by the image evaluation device;
The present invention relates to a surface condition estimation system comprising:
Another aspect of the present invention is a surface condition estimation system that is applied to a machine tool that machines a workpiece with a tool and estimates a surface condition of a machined surface of the tool and the workpiece, comprising:
an imaging device that images the processing surface and outputs the captured image;
an image evaluation device having: a luminance average calculation unit that calculates a luminance average value using the luminance of each of a plurality of adjacent pixels among a plurality of pixels forming the image output from the imaging device; a luminance difference value calculation unit that calculates a luminance difference value representing a difference between the luminance average value calculated by the luminance average calculation unit and the luminance of each of the plurality of adjacent pixels; and an index value calculation unit that calculates a square root of the sum of squares of the luminance difference value calculated by the luminance difference value calculation unit as an index value;
an estimation calculation device having an estimation unit that estimates a surface state of the processed surface that is correlated with the index value calculated by the image evaluation device;
Equipped with
The correlation is expressed by a linear approximation equation,
a slope of the linear approximation equation increases as an average luminance of the plurality of pixels forming the image increases, and an intercept of the linear approximation equation decreases as the average luminance increases,
The surface condition of the processed surface is estimated using the index value and the linear approximation equation having the slope and intercept determined based on the average brightness, in a surface condition estimation system.

これらによれば、工作物の加工面における輝度に起因する指標値を用いて、工作物の加工面における表面状態を精度良く推定することができる。又、表面状態推定システムは、推定された工作物の加工面の表面状態を用いて、工作物を加工する工作機械の工具の状態も精度良く推定することができる。これにより、工作機械においては、良好な加工精度を維持することができると共に、適切なタイミングにおいて工具を修正したり、加工条件を変更したりすることができる。 As a result, the surface condition of the machined surface of the workpiece can be accurately estimated using index values resulting from the brightness of the machined surface of the workpiece. Furthermore, the surface condition estimation system can accurately estimate the condition of the tool of the machine tool that processes the workpiece using the estimated surface condition of the machined surface of the workpiece. This allows the machine tool to maintain good machining accuracy and to modify the tool or change the machining conditions at the appropriate time.

従って、工作機械の工具を過度に修正したり、修正が遅れたりすることを防止することができる。これにより、工具を修正するために要する修正時間を短縮することができると共に、工具を修正するためのコストを低減することができる。 This makes it possible to prevent excessive and delayed correction of the machine tool's tools. This makes it possible to shorten the time required to correct the tools and reduce the cost of correcting the tools.

表面状態推定システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a surface state estimation system. 図1の工作機械の一例である研削装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a grinding device which is an example of the machine tool shown in FIG. 1 . 図2の画像取得装置の一例であるカメラの構成を示す図である。物品(生産物)の一例であるラックバーを示す正面図である。Fig. 3 is a diagram showing the configuration of a camera which is an example of the image acquisition device in Fig. 2. Fig. 4 is a front view showing a rack bar which is an example of an article (product). 図1の画像評価装置の機能ブロック構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a functional block configuration of the image evaluation device shown in FIG. 1 . 図3のカメラによって撮像された全体画像及び図4の画像評価装置によって設定される評価領域を説明するための図である。5 is a diagram for explaining an entire image captured by the camera of FIG. 3 and an evaluation area set by the image evaluation device of FIG. 4 . FIG. 図4の画像評価装置によって設定されるエリアを説明するための図である。5 is a diagram for explaining an area set by the image evaluation device of FIG. 4. エリアを構成するピクセルの番号を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the numbers of pixels that make up an area. 工作物の周方向における輝度の変化を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a change in luminance in the circumferential direction of a workpiece. 輝度差分値を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a luminance difference value. 表面状態推定システムの機能ブロック構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a functional block configuration of the surface state estimation system. 指標値と表面粗さとの相関関係を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the correlation between an index value and surface roughness. 第一別例に係り、直線近似式に対する平均輝度の影響を説明するための図である。13A and 13B are diagrams illustrating the influence of average luminance on a linear approximation equation according to the first modified example. 第一別例に係り、輝度平均の変化に対する直線近似式の傾き及び切片の変化を説明するための図である。13A and 13B are diagrams illustrating changes in the slope and intercept of a linear approximation equation with respect to changes in average luminance according to a first modified example. 第二別例に係り、第一方向における輝度の取得を説明するための図である。13A and 13B are diagrams illustrating acquisition of luminance in a first direction according to a second modified example. 第二別例に係り、第一方向における輝度の中央位置の決定を説明するための図である。13A and 13B are diagrams illustrating how the center position of luminance in the first direction is determined in the second modified example. 第二別例に係り、第二方向における輝度の取得を説明するための図である。13 is a diagram for explaining acquisition of luminance in a second direction according to a second modified example. FIG. 第二別例に係り、第二方向における輝度の中央位置の決定を説明するための図である。13A and 13B are diagrams illustrating how the center position of luminance in the second direction is determined in the second modification example. 第二別例に係り、評価領域の中央位置の決定を説明するための図である。13A and 13B are diagrams illustrating how to determine the center position of an evaluation area according to a second modified example. 第二別例に係り、中央位置がずれた場合の評価領域の設定を説明するための図である。13A and 13B are diagrams illustrating setting of an evaluation area when the center position is shifted in the second modified example. 第二別例に係り、中央位置がずれた場合の評価領域の設定を説明するための図である。13A and 13B are diagrams illustrating setting of an evaluation area when the center position is shifted according to a second modified example. 第二別例に係り、評価領域の設定を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining setting of an evaluation area according to a second modified example. 第二別例に係り、評価領域の設定を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining setting of an evaluation area according to a second modified example.

(1.表面状態推定システムの適用対象の工作機械)
表面状態推定システムは、工作機械によって加工された工作物の加工面の表面状態を推定する。工作物を加工する工作機械としては、切削加工を行う各種切削装置(例えば、歯車加工装置やマシニングセンタ等)、研削加工を行う各種研削装置(例えば、円筒研削盤やカム研削盤、平面研削盤等)を挙げることができる。
(1. Machine tools to which the surface condition estimation system can be applied)
The surface condition estimation system estimates the surface condition of a machined surface of a workpiece machined by a machine tool. Examples of machine tools that machine the workpiece include various cutting machines that perform cutting processing (e.g., gear processing machines, machining centers, etc.) and various grinding machines that perform grinding processing (e.g., cylindrical grinding machines, cam grinding machines, surface grinding machines, etc.).

本例においては、工作機械として、粗研削、精研削、微研削、スパークアウト等の研削加工を経て工作物を研削する研削装置を例示する。ここで、研削装置によって研削加工される工作物としては、例えば、単純軸状部材や、クランクシャフト、カムシャフト、平板等を挙げることができる。尚、本例の工作物としては、後述するように、円筒研削盤によって断面円形の単純軸状部材が研削加工される場合を例示する。 In this example, the machine tool is exemplified as a grinding device that grinds a workpiece through grinding processes such as rough grinding, fine grinding, fine grinding, and spark-out. Examples of the workpiece ground by the grinding device include a simple shaft-shaped member, a crankshaft, a camshaft, and a flat plate. Note that the workpiece in this example is a simple shaft-shaped member with a circular cross section that is ground by a cylindrical grinding machine, as described below.

(2.表面状態推定システム1の構成の概要)
次に、表面状態推定システム1の構成の概要について、図1を参照して説明する。表面状態推定システム1は、少なくとも1台の研削装置10と、画像評価装置20と、少なくとも1つの演算装置(30,40)とを備える。研削装置10は、1台を対象としても良いし、図1に示すように、複数台を対象としても良い。
(2. Overview of the Configuration of Surface State Estimation System 1)
Next, an overview of the configuration of the surface condition estimating system 1 will be described with reference to Fig. 1. The surface condition estimating system 1 includes at least one grinding device 10, an image evaluation device 20, and at least one computing device (30, 40). The surface condition estimating system 1 may target one grinding device 10, or may target multiple grinding devices as shown in Fig. 1.

本例の表面状態推定システム1は、複数台の研削装置10を備える場合を例示する。そして、本例の表面状態推定システム1は、各々の研削装置10に画像評価装置20が設けられると共に、1つの演算装置30と研削装置10の各々に設けられた複数の演算装置40を備える場合を例に挙げる。 The surface condition estimation system 1 in this example is an example that includes multiple grinding devices 10. The surface condition estimation system 1 in this example is an example that includes an image evaluation device 20 provided on each grinding device 10, one calculation device 30, and multiple calculation devices 40 provided on each of the grinding devices 10.

研削装置10は、粗研削、精研削、微研削、スパークアウト等の研削加工を経て工作物Wを研削加工する。研削装置10には、少なくとも、工作物Wの研削加工中において観測可能な研削加工面W1を撮像する撮像装置としてのカメラ13が設けられている。 The grinding device 10 grinds the workpiece W through grinding processes such as rough grinding, fine grinding, fine grinding, and spark-out. The grinding device 10 is provided with at least a camera 13 as an imaging device that images the grinding surface W1 that can be observed during the grinding process of the workpiece W.

カメラ13は、研削装置10により研削加工される工作物Wの研削加工面W1を撮像するものである。カメラ13は、工作物Wに対する研削加工毎の研削加工面W1の全体を撮像した全体画像を表す全体画像データを出力する。尚、本例においては、カメラ13を画像取得装置として用いて、工作物Wの研削加工面W1、例えば、外周表面を撮像する。しかし、画像取得装置としては、カメラ13のように工作物Wの研削加工面W1を撮像して全体画像を得ることに限られず、例えば、研削加工面W1の凹凸を全体画像として取得可能な3Dスキャナ装置等を用いることも可能である。 The camera 13 captures an image of the ground surface W1 of the workpiece W that is ground by the grinding device 10. The camera 13 outputs overall image data that represents an overall image of the entire ground surface W1 of the workpiece W for each grinding process. In this example, the camera 13 is used as an image acquisition device to capture an image of the ground surface W1 of the workpiece W, for example, the outer peripheral surface. However, the image acquisition device is not limited to capturing an image of the ground surface W1 of the workpiece W to obtain an overall image, as with the camera 13, and it is also possible to use, for example, a 3D scanner device that can capture the unevenness of the ground surface W1 as an overall image.

画像評価装置20は、カメラ13から出力された全体画像(全体画像データ)を取得する。そして、画像評価装置20は、全体画像(全体画像データ)のうち、表面状態を推定する評価領域の表面状態に対応して変化する輝度を表す指標値を出力する。 The image evaluation device 20 acquires the entire image (entire image data) output from the camera 13. The image evaluation device 20 then outputs an index value representing the brightness that changes in response to the surface condition of the evaluation area in the entire image (entire image data) for which the surface condition is estimated.

本例の画像評価装置20は、撮像された評価領域について、互いに隣接するピクセルを含む複数のエリアごとのエリア指標値を算出し、全エリア指標値を二乗総和平方根することにより、評価領域の指標値を算出する。ここで、本例の画像評価装置20は、エリア指標値として、エリアを構成する各々のピクセルの輝度(例えば、0-255までの256段階で表される輝度)とエリアにおける輝度の平均値との差分を、エリア指標値として算出する。 The image evaluation device 20 of this example calculates an area index value for each of a plurality of areas, each of which includes adjacent pixels, for an imaged evaluation area, and calculates an index value for the evaluation area by taking the square root of the sum of the squares of all the area index values. Here, the image evaluation device 20 of this example calculates the area index value as the difference between the luminance of each pixel constituting the area (for example, luminance expressed in 256 levels from 0 to 255) and the average luminance value in the area.

演算装置(30,40)は、本例においては、画像評価装置20から出力された指標値を用いた機械学習を適用することにより、指標値と相関関係を有する工作物Wの研削加工面W1における表面状態としての表面粗さを推定する。尚、機械学習を適用することによって得られる相関関係は、画像評価装置20から得られる指標値と、粗さ計2により実測された工作物Wの研削加工面W1の表面粗さ(実粗さ値)との相関を表す。 In this example, the arithmetic device (30, 40) applies machine learning using the index value output from the image evaluation device 20 to estimate the surface roughness as the surface condition of the ground surface W1 of the workpiece W, which has a correlation with the index value. The correlation obtained by applying machine learning represents the correlation between the index value obtained from the image evaluation device 20 and the surface roughness (actual roughness value) of the ground surface W1 of the workpiece W actually measured by the roughness meter 2.

ここで、本例においては、図1に示すように、演算装置(30,40)は、学習処理装置30と推定演算装置40とにより構成する。尚、学習処理装置30と推定演算装置40とは、独立した構成として示すが、1つの装置とすることもできる。又、演算装置(30,40)の一部又は全部は、複数台の研削装置10を含んで構成される生産ラインへの組込みシステムとすることもできる。 In this example, as shown in FIG. 1, the calculation device (30, 40) is composed of a learning processing device 30 and an estimation calculation device 40. Although the learning processing device 30 and the estimation calculation device 40 are shown as independent configurations, they can also be one device. Also, some or all of the calculation devices (30, 40) can be incorporated into a production line that includes multiple grinding devices 10.

本例では、学習処理装置30は、所謂、サーバ機能を有しており、複数台の研削装置10の各々に設けられた複数の推定演算装置40と通信可能に接続されている。又、推定演算装置40は、各々の研削装置10に一対一で設けられて、所謂、エッジコンピュータとして機能し、高速演算処理を実現可能としている。 In this example, the learning processing device 30 has a so-called server function and is communicatively connected to a plurality of estimation calculation devices 40 provided on each of the plurality of grinding devices 10. In addition, the estimation calculation device 40 is provided one-to-one with each grinding device 10, functions as a so-called edge computer, and enables high-speed calculation processing.

(3.表面状態推定システム1の構成の詳細)
表面状態推定システム1の構成について、図1を参照して、より詳細に説明する。表面状態推定システム1は、複数台(本例においては、2台)の研削装置10、各々の研削装置10に設けられた画像評価装置20、演算装置の一部として機能する1台の学習処理装置30、演算装置の他の一部として機能して各々の研削装置10に設けられた推定演算装置40を備える。
(3. Detailed Configuration of Surface State Estimation System 1)
The configuration of the surface condition estimating system 1 will be described in more detail with reference to Fig. 1. The surface condition estimating system 1 includes a plurality of grinding machines 10 (two in this example), an image evaluation device 20 provided in each of the grinding machines 10, one learning processing device 30 functioning as a part of the calculation device, and an estimation calculation device 40 provided in each of the grinding machines 10 and functioning as another part of the calculation device.

研削装置10は、砥石Tを用いて工作物Wの研削加工面W1の研削加工を行う研削盤11と、研削盤11を制御する制御装置12と、画像取得装置としてのカメラ13と、インターフェース14とを主に備える。 The grinding device 10 mainly comprises a grinding machine 11 that uses a grinding wheel T to grind the grinding surface W1 of the workpiece W, a control device 12 that controls the grinding machine 11, a camera 13 as an image acquisition device, and an interface 14.

本例においては、研削盤11として、図2に示すように、砥石台トラバース型の円筒研削盤50を例に挙げる。尚、研削盤11は、テーブルトラバース型を用いることもできる。 In this example, a wheel head traverse type cylindrical grinding machine 50 is used as the grinding machine 11, as shown in FIG. 2. Note that a table traverse type grinding machine can also be used as the grinding machine 11.

円筒研削盤50は、軸状部材である工作物Wの外周面即ち研削加工面W1を研削するための工作機械である。円筒研削盤50は、図2に示すように、主としてベッド51、主軸台52、心押台53、トラバースベース54、砥石台55、砥石車56(砥石T)、定寸装置57、及び、砥石車修正装置58を備える。 The cylindrical grinding machine 50 is a machine tool for grinding the outer peripheral surface, i.e., the grinding surface W1, of the workpiece W, which is a shaft-shaped member. As shown in FIG. 2, the cylindrical grinding machine 50 mainly comprises a bed 51, a headstock 52, a tailstock 53, a traverse base 54, a grinding wheel head 55, a grinding wheel 56 (grinding wheel T), a sizing device 57, and a grinding wheel adjustment device 58.

ベッド51は、設置面上に固定されている。主軸台52は、ベッド51の上面において、X軸方向の手前側(図2の下側)且つZ軸方向の一端側(図2の左側)に設けられている。主軸台52は、工作物WをZ軸回りに回転可能に支持する。工作物Wは、主軸台52に設けられたモータ52aの駆動により回転される。 The bed 51 is fixed on the installation surface. The headstock 52 is provided on the upper surface of the bed 51, at the front side in the X-axis direction (the lower side in FIG. 2) and at one end side in the Z-axis direction (the left side in FIG. 2). The headstock 52 supports the workpiece W so that it can rotate around the Z-axis. The workpiece W is rotated by driving a motor 52a provided on the headstock 52.

心押台53は、ベッド51の上面において、主軸台52に対してZ軸方向に対向する位置、即ち、X軸方向の手前側(図2の下側)且つZ軸方向の他端側(図2の右側)に設けられている。これにより、工作物Wは、主軸台52及び心押台53によって回転可能に両端支持される。 The tailstock 53 is provided on the upper surface of the bed 51 at a position facing the headstock 52 in the Z-axis direction, i.e., on the near side in the X-axis direction (the lower side in FIG. 2) and on the other end side in the Z-axis direction (the right side in FIG. 2). As a result, the workpiece W is rotatably supported at both ends by the headstock 52 and the tailstock 53.

トラバースベース54は、ベッド51の上面において、Z軸方向に移動可能に設けられている。トラバースベース54は、ベッド51に設けられたモータ54aの駆動により移動する。砥石台55は、トラバースベース54の上面において、X軸方向に移動可能に設けられている。砥石台55は、トラバースベース54に設けられたモータ55aの駆動により移動する。砥石車56(工具T)は、砥石台55に回転可能に支持されている。砥石車56は、砥石台55に設けられたモータ56aの駆動により回転する。砥石車56は、複数の砥粒がボンド材により固定されて構成されている。 The traverse base 54 is provided on the upper surface of the bed 51 so as to be movable in the Z-axis direction. The traverse base 54 is moved by the drive of a motor 54a provided on the bed 51. The grinding wheel head 55 is provided on the upper surface of the traverse base 54 so as to be movable in the X-axis direction. The grinding wheel head 55 is moved by the drive of a motor 55a provided on the traverse base 54. The grinding wheel 56 (tool T) is rotatably supported on the grinding wheel head 55. The grinding wheel 56 is rotated by the drive of a motor 56a provided on the grinding wheel head 55. The grinding wheel 56 is composed of multiple abrasive grains fixed with a bond material.

定寸装置57は、工作物Wの寸法(径)を測定する。定寸装置57は、ベッド51の上面において、Z軸方向に移動可能に設けられている。定寸装置57は、ベッド51に設けられた送り機構57aによりZ軸方向の位置が制御される。 The sizing device 57 measures the dimensions (diameter) of the workpiece W. The sizing device 57 is provided on the upper surface of the bed 51 so as to be movable in the Z-axis direction. The position of the sizing device 57 in the Z-axis direction is controlled by a feed mechanism 57a provided on the bed 51.

砥石車修正装置58は、砥石車56の形状を修正する。即ち、砥石車修正装置58は、砥石車56のツルーイングやドレッシングを行う装置である。ここで、ツルーイングは、形直し作業であり、研削加工によって砥石車56に劣化、例えば、摩耗や摩滅、砥粒の脱落、或いは、砥粒の破砕等が生じた場合に工作物Wの形状に合わせて砥石車56を成形する作業、偏摩耗による砥石車56の振れを取り除く作業である。ドレッシングは、砥石車56の目直し(目立て)作業であり、砥粒の突き出し量を調整する作業、砥粒の切れ刃を創成する作業である。つまり、ドレッシングは、目つぶれや、目詰まり、目こぼれ等を修正する作業であり、通常、ツルーイング後に行われる。 The grinding wheel correction device 58 corrects the shape of the grinding wheel 56. That is, the grinding wheel correction device 58 is a device that performs truing and dressing of the grinding wheel 56. Truing is a reshaping operation, and is an operation of shaping the grinding wheel 56 to match the shape of the workpiece W when the grinding wheel 56 has deteriorated due to grinding, for example, wear or abrasion, the abrasive grains have fallen off, or the abrasive grains have been crushed, and is an operation of removing the runout of the grinding wheel 56 due to uneven wear. Dressing is an operation of dressing (sharpening) the grinding wheel 56, adjusting the amount of protrusion of the abrasive grains, and creating the cutting edge of the abrasive grains. That is, dressing is an operation of correcting dullness, clogging, missing grains, etc., and is usually performed after truing.

制御装置12は、CNC装置及びPLC装置等を含み、図2に示すように、本例においては円筒研削盤50(研削盤11)に設けられる。制御装置12は、工作物Wの形状、加工条件、砥石車56(工具T)の形状、クーラントの供給タイミング情報等の作動指令データに基づいて生成されたNCプログラムに従い、円筒研削盤50における各モータ52a,54a,55a,56a等を制御する。即ち、制御装置12は、動作指令データが入力されることにより、動作指令データに基づいてNCプログラムを生成する。 The control device 12 includes a CNC device and a PLC device, and is provided in the cylindrical grinding machine 50 (grinding machine 11) in this example, as shown in FIG. 2. The control device 12 controls the motors 52a, 54a, 55a, 56a, etc. in the cylindrical grinding machine 50 according to an NC program generated based on operation command data such as the shape of the workpiece W, the processing conditions, the shape of the grinding wheel 56 (tool T), and coolant supply timing information. That is, the control device 12 generates an NC program based on the operation command data by inputting the operation command data.

これにより、制御装置12は、円筒研削盤50(研削盤11)の作動を制御して、工作物Wの研削加工面W1の研削加工を行う。ここで、制御装置12は、定寸装置57により測定される工作物Wの寸法(径)に基づいて、工作物Wの研削加工面W1が仕上形状となるまで研削加工を行う。このため、制御装置12が生成するNCプログラムは、研削加工内容、即ち、粗研削、精研削、微研削及びスパークアウト等に応じて生成される。 As a result, the control device 12 controls the operation of the cylindrical grinding machine 50 (grinding machine 11) to perform grinding of the ground surface W1 of the workpiece W. Here, the control device 12 performs grinding until the ground surface W1 of the workpiece W has a finished shape based on the dimensions (diameter) of the workpiece W measured by the sizing device 57. For this reason, the NC program generated by the control device 12 is generated according to the grinding content, i.e., rough grinding, fine grinding, fine grinding, spark out, etc.

又、制御装置12は、ベッド51に設けられており、インターフェース14を介して推定演算装置40と通信可能とされている(図1を参照)。これにより、本例の制御装置12は、砥石車56を修正するタイミングとして、推定演算装置40から出力される修正信号Rを取得したタイミングにおいて、各モータ52a,54a,55a,56a及び砥石車修正装置58等を制御することにより、砥石車56の修正(ツルーイング又は/及びドレッシング)を行う。ここで、本例の推定演算装置40は、後述するように、推定した研削加工面W1の表面状態即ち表面粗さに基づいて、修正信号Rを制御装置12に対して出力する。 The control device 12 is provided on the bed 51 and is capable of communicating with the estimation calculation device 40 via the interface 14 (see FIG. 1). As a result, the control device 12 of this example controls the motors 52a, 54a, 55a, 56a and the grinding wheel correction device 58, etc., at the timing when the correction signal R output from the estimation calculation device 40 is acquired as the timing for correcting the grinding wheel 56, thereby correcting (truing and/or dressing) the grinding wheel 56. Here, the estimation calculation device 40 of this example outputs the correction signal R to the control device 12 based on the estimated surface condition, i.e., surface roughness, of the ground surface W1, as described later.

カメラ13は、図2に示すように、トラバースベース54に設けられており、工作物Wの研削加工面W1に撮像用の光が照射された状態で、研削加工面W1の画像を撮像する。このため、カメラ13には、図3に示すように、例えば、カメラ13のレンズ(図示省略)と同心円状に配置されて環状の撮像用の光を照射する照明装置13aが設けられる。そして、カメラ13は、撮像用の光を反射した研削加工面W1を撮像した全体画像を表す全体画像データZを、例えば、制御装置12のインターフェース14を介して、画像評価装置20に出力する(図1を参照)。 As shown in FIG. 2, the camera 13 is mounted on the traverse base 54, and captures an image of the ground surface W1 of the workpiece W while the ground surface W1 is irradiated with imaging light. For this reason, as shown in FIG. 3, the camera 13 is provided with, for example, an illumination device 13a arranged concentrically with the lens of the camera 13 (not shown) and irradiating annular imaging light. The camera 13 then outputs overall image data Z representing the overall image of the ground surface W1 reflecting the imaging light to the image evaluation device 20, for example, via the interface 14 of the control device 12 (see FIG. 1).

画像評価装置20は、図4に示すように、評価領域設定部21、エリア分割部22、輝度取得部23、指標値算出部24を備える。画像評価装置20は、図5に示すように、カメラ13によって撮像された研削加工面W1の全体画像を表す全体画像データZを取得する。ここで、上述したように、カメラ13は、環状の撮像用の光を照射する。このため、工作物Wの研削加工面W1を撮像した全体画像データZにおいては、光を強く反射する第一部位(図5において、白色で示す)と、反射した光が弱い第二部位(図5において、梨地で示す)とが存在する。尚、本例においては、全体画像データZにおいて、光を強く反射する第一部位が二箇所存在する場合を例示する。 As shown in FIG. 4, the image evaluation device 20 includes an evaluation area setting unit 21, an area dividing unit 22, a brightness acquisition unit 23, and an index value calculation unit 24. As shown in FIG. 5, the image evaluation device 20 acquires overall image data Z representing an overall image of the ground surface W1 captured by the camera 13. Here, as described above, the camera 13 irradiates annular imaging light. Therefore, in the overall image data Z capturing the ground surface W1 of the workpiece W, there are a first portion (shown in white in FIG. 5) that strongly reflects light, and a second portion (shown in matte in FIG. 5) that weakly reflects light. Note that in this example, a case is illustrated in which there are two first portions that strongly reflect light in the overall image data Z.

評価領域設定部21は、カメラ13から出力された全体画像データZを取得し、全体画像データZによって表される研削加工面W1のうち、表面状態即ち表面粗さを評価する評価領域HRを設定する。本例においては、図5にて太実線により示すように、評価領域設定部21は、二箇所の第一部位が含まれるように、評価領域HRを設定する。 The evaluation area setting unit 21 acquires the overall image data Z output from the camera 13, and sets an evaluation area HR for evaluating the surface condition, i.e., surface roughness, of the ground surface W1 represented by the overall image data Z. In this example, as shown by the thick solid line in Figure 5, the evaluation area setting unit 21 sets the evaluation area HR so that it includes two first portions.

エリア分割部22は、図6に示すように、評価領域HRを構成する各ピクセル(図6にて小さい正方形によって示す)のうち、互いに隣接する4つのピクセルをエリアAとして設定し、評価領域HRの全体をn個のエリアAに分割する。ここで、本例においては、エリアAを4つのピクセルを有するようにするが、エリアAを構成するピクセルの数については、これに限定されない。又、本例においては、図6に示すように、評価領域HRが、2×2個のピクセルから構成される場合を例示する。 As shown in Fig. 6, the area dividing unit 22 sets four adjacent pixels (indicated by small squares in Fig. 6) constituting the evaluation area HR as area A, and divides the entire evaluation area HR into n areas A. Here, in this example, area A has four pixels, but the number of pixels constituting area A is not limited to this. Also, in this example, as shown in Fig. 6, a case is illustrated in which the evaluation area HR is composed of 2N x 2M pixels.

この場合、各ピクセルには、それぞれ、識別するための番号が割り当てられ、例えば、図6に示すように、評価領域HRの左上のピクセルに「0」が割り当てられ、ピクセル「0」の右隣りに隣接するピクセルには「1」が割り当てられ、評価領域HRの第一列の最後のピクセルには「2-1」が割り当てられる。同様に、評価領域HRのピクセル「0」の直下に隣接するピクセルには「2」が割り当てられ、ピクセル「2」の右隣りに隣接するピクセルには「2+1」が割り当てられ、評価領域HRの第二列の最後のピクセルには「2×2-1」が割り当てられる。同様に、評価領域HRのピクセル「2」の直下に隣接するピクセルには「2×2」が割り当てられ、評価領域HRの第M列の最初のピクセルには「(2-1)×2」が割り当てられ、第M列の最後のピクセルには「2(M+N)-1」が割り当てられる。 In this case, each pixel is assigned a number for identification purposes, and for example, as shown in Fig. 6, the upper left pixel of the evaluation area HR is assigned "0", the pixel adjacent to the right of pixel "0" is assigned "1", and the last pixel in the first column of the evaluation area HR is assigned " 2N -1". Similarly, the pixel immediately below and adjacent to pixel "0" in the evaluation area HR is assigned " 2N ", the pixel immediately below and adjacent to pixel " 2N " is assigned " 2N +1", and the last pixel in the second column of the evaluation area HR is assigned " 2x2N- 1". Similarly, the pixel immediately below and adjacent to pixel " 2N " in the evaluation area HR is assigned " 2x2N ", the first pixel in the Mth column of the evaluation area HR is assigned "( 2M -1) x2N ", and the last pixel in the Mth column is assigned "2 (M+N) -1".

これにより、図6にて梨地で示す第m番目のエリアAmを構成する4つのピクセルに割り当てられる番号は、図7に示すように、エリアAmの左上に位置する第一ピクセルP1には「2i+2j×2」、第一ピクセルP1に対して右隣りに隣接する第二ピクセルP2には「2i+2j×2+1」がそれぞれ割り当てられる。又、エリアAmにおいて、第一ピクセルP1に対して直下に隣接する第三ピクセルP3には「2i+2+2j×2」、第三ピクセルP3に対して右隣りに隣接する(即ち、第二ピクセルP2に対して直下に隣接する)第四ピクセルP4には「2i+2+2j×2+1」がそれぞれ割り当てられる。ここで、「i」は「0」から「2N-1-1」まで変化する値であり、「j」は「0」から「2M-1-1」まで変化する値である。 As a result, the numbers assigned to the four pixels constituting the m-th area Am shown by the matte finish in Fig. 6 are as follows: "2i+2j× 2N " is assigned to the first pixel P1 located at the upper left of the area Am, and "2i+2j× 2N+ 1" is assigned to the second pixel P2 adjacent to the first pixel P1 on the right, as shown in Fig. 7. Also, in the area Am, "2i+ 2N +2j× 2N " is assigned to the third pixel P3 adjacent to the first pixel P1 directly below, and "2i+ 2N +2j× 2N+ 1" is assigned to the fourth pixel P4 adjacent to the third pixel P3 on the right (i.e., adjacent to the second pixel P2 directly below). Here, "i" is a value that varies from "0" to " 2N-1-1 ", and "j" is a value that varies from "0" to " 2M-1-1 ".

そして、エリア分割部22は、n個に分割した各々のエリアAを構成する4つの第一ピクセルP1、第二ピクセルP2、第三ピクセルP3及び第四ピクセルP4について、それぞれの輝度φ即ちエリアAを構成する第一ピクセルP1の輝度φ、第二ピクセルP2の輝度φ、第三ピクセルP3の輝度φ及び第四ピクセルP4の輝度φを含む輝度データSP(n)を輝度取得部23に出力する。ここで、本例において、輝度データSP(n)は、それぞれの輝度φを、例えば、0-255までの256段階によって表したデータである。 Then, the area dividing unit 22 outputs to the brightness acquiring unit 23 brightness data SP(n) including the respective brightness φ of the four first pixels P1, second pixels P2, third pixels P3 and fourth pixels P4 constituting each of the n divided areas A, that is, the brightness φ 1 of the first pixel P1, the brightness φ 2 of the second pixel P2, the brightness φ 3 of the third pixel P3 and the brightness φ 4 of the fourth pixel P4 constituting the area A. Here, in this example, the brightness data SP(n) is data expressing each brightness φ in 256 stages, for example, from 0 to 255.

尚、輝度φは、「0」に近づくほど輝度が小さい(暗い)ことを表し、「255」に近づくほど輝度が大きい(明るい)ことを表す。このため、評価領域HRの全体について、各々のピクセルの輝度φを番号順に並べた場合、図8に示すように、例えば、図5にて矢印で示すように、工作物Wの研削加工面W1の周方向に沿って輝度φが変化する。特に、全体画像データZの第一部位に対応するピクセルについては、輝度φが「255」で一定になる。即ち、第一部位に対応するピクセルついては、所謂、「白飛び」になる。 The closer the brightness φ is to "0", the lower the brightness (the darker it is), and the closer it is to "255", the higher the brightness (the brighter it is). For this reason, if the brightness φ of each pixel is arranged in numerical order for the entire evaluation area HR, as shown in Figure 8, for example, as shown by the arrow in Figure 5, the brightness φ changes along the circumferential direction of the ground surface W1 of the workpiece W. In particular, for pixels corresponding to the first portion of the overall image data Z, the brightness φ is constant at "255". In other words, the pixels corresponding to the first portion will be what is known as "blown out highlights."

ここで、輝度φの評価領域HRにおける分布は、研削加工面W1の表面状態、具体的には、表面粗さに応じて変化する。つまり、照明装置13aから照射された光が研削加工面W1に当たったとき、面の微視的な傾斜角に応じた正反射光と散乱光による反射光が発生するが、表面粗さが大きくなるに従い微視的に急峻な変化が起こることから、大きな明暗差を生じる箇所が発生する。これにより、輝度φの分布の変化は、研削加工面W1の表面粗さ(実粗さ値JS)が粗くなる(大きくなる)につれて大きくなり、表面粗さ(実粗さ値JS)が滑らかになる(小さくなる)につれて小さくなる傾向を有する。 Here, the distribution of the luminance φ in the evaluation region HR changes depending on the surface condition of the ground surface W1, specifically, the surface roughness. In other words, when light irradiated from the lighting device 13a hits the ground surface W1, specular reflection light and scattered reflection light are generated according to the microscopic inclination angle of the surface, but as the surface roughness increases, microscopically steep changes occur, resulting in the occurrence of areas with large differences in brightness. As a result, the change in the distribution of the luminance φ tends to increase as the surface roughness (actual roughness value JS) of the ground surface W1 becomes rougher (larger), and to decrease as the surface roughness (actual roughness value JS) becomes smoother (smaller).

輝度取得部23は、エリア分割部22から出力されたn個のエリアごとの輝度データSP(n)を取得する。ここで、輝度取得部23が取得する輝度データSP(n)は、第一ピクセルP1の輝度φ、第二ピクセルP2の輝度φ、第三ピクセルP3の輝度φ及び第四ピクセルP4の輝度φを用いて、SP(n)=(φ,φ,φ,φ)で表されるデータである。輝度取得部23は、図4に示すように、輝度平均値算出部231及び輝度差分値算出部232を備える。 The luminance acquisition unit 23 acquires luminance data SP(n) for each of the n areas output from the area division unit 22. Here, the luminance data SP(n) acquired by the luminance acquisition unit 23 is data expressed as SP(n)=(φ1, φ2 , φ3 , φ4 ) using the luminance φ1 of the first pixel P1, the luminance φ2 of the second pixel P2, the luminance φ3 of the third pixel P3, and the luminance φ4 of the fourth pixel P4 . As shown in FIG. 4, the luminance acquisition unit 23 includes a luminance average value calculation unit 231 and a luminance difference value calculation unit 232.

輝度平均値算出部231は、エリアAを構成する第一ピクセルP1、第二ピクセルP2、第三ピクセルP3及び第四ピクセルP4のそれぞれの輝度(φ,φ,φ,φ)を用いて輝度平均値φ(n)を算出する。即ち、輝度平均値算出部231は、下記式1に従って、輝度平均値φ(n)を算出する。

Figure 0007612282000001
The brightness average value calculation unit 231 calculates the brightness average value φ a (n) using the brightnesses (φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 ) of the first pixel P1, the second pixel P2, the third pixel P3, and the fourth pixel P4 that constitute the area A. That is, the brightness average value calculation unit 231 calculates the brightness average value φ a ( n) according to the following formula 1.
Figure 0007612282000001

輝度差分値算出部232は、エリアAを構成する第一ピクセルP1、第二ピクセルP2、第三ピクセルP3及び第四ピクセルP4のそれぞれの輝度(φ,φ,φ,φ)と、輝度平均値算出部231によって算出された輝度平均値φ(n)との輝度差分値Δφ(n)を算出する。即ち、輝度差分値算出部232は、下記式2-5に従って輝度差分値Δφ(n)を算出する。ここで、輝度差分値Δφ(n)は、φ(n)と第一ピクセルP1の輝度φとの輝度差分値Δφ、φ(n)と第二ピクセルP2の輝度φとの輝度差分値Δφ、φ(n)と第三ピクセルP3の輝度φとの輝度差分値Δφ、φ(n)と第四ピクセルP4の輝度φとの輝度差分値Δφを用いて、輝度差分値Δφ(n)=(Δφ,Δφ,Δφ,Δφ)で表される。

Figure 0007612282000002

Figure 0007612282000003

Figure 0007612282000004

Figure 0007612282000005
The luminance difference value calculation unit 232 calculates a luminance difference value Δφ(n) between the luminance (φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 ) of each of the first pixel P1, second pixel P2, third pixel P3, and fourth pixel P4 constituting the area A and the average luminance value φ a (n) calculated by the average luminance calculation unit 231. That is, the luminance difference value calculation unit 232 calculates the luminance difference value Δφ(n) in accordance with the following formula 2-5. Here, the brightness difference value Δφ(n) is expressed as Δφ (n) = ( Δφ1 , Δφ2, Δφ3, Δφ4) using the brightness difference value Δφ1 between φa (n) and the luminance φ1 of the first pixel P1, the brightness difference value Δφ2 between φa (n) and the luminance φ2 of the second pixel P2 , the brightness difference value Δφ3 between φa (n) and the luminance φ3 of the third pixel P3, and the brightness difference value Δφ4 between φa (n) and the luminance φ4 of the fourth pixel P4 .
Figure 0007612282000002

Figure 0007612282000003

Figure 0007612282000004

Figure 0007612282000005

ここで、輝度差分値算出部232によって算出された輝度差分値Δφ(n)について、図8に対応させて図9に示すように、研削加工面W1の第一部位に対応する白飛びしたピクセルの輝度差分値Δφ(n)は、「0」になる。即ち、ピクセルが白飛びする状態は、輝度の上限(例えば、「255」)を超えた輝度を有する場合であり、工作物Wの研削加工面W1の表面状態(表面粗さ)を正確に反映していない。従って、輝度差分値Δφ(n)を算出することにより、白飛びしたピクセルの表面状態(表面粗さ)の推定に対する影響を排除することができ、その結果、後述する研削加工面W1の表面状態(表面粗さ)を正確に推定することが可能となる。 Here, as for the brightness difference value Δφ(n) calculated by the brightness difference value calculation unit 232, as shown in FIG. 9 corresponding to FIG. 8, the brightness difference value Δφ(n) of the blown-out pixel corresponding to the first portion of the ground surface W1 is "0". In other words, the state in which a pixel is blown-out is when it has a brightness that exceeds the upper brightness limit (e.g., "255"), and does not accurately reflect the surface condition (surface roughness) of the ground surface W1 of the workpiece W. Therefore, by calculating the brightness difference value Δφ(n), it is possible to eliminate the influence of the blown-out pixel on the estimation of the surface condition (surface roughness), and as a result, it becomes possible to accurately estimate the surface condition (surface roughness) of the ground surface W1 described later.

尚、本例においては、輝度差分値算出部232は、輝度差分値Δφ(n)=(Δφ,Δφ,Δφ,Δφ)を算出すると、エリアAについて各々の輝度差分値(Δφ,Δφ,Δφ,Δφ)を二乗合算した輝度差分二乗総和値Δφg(n)を算出することができる。即ち、輝度差分値算出部232は、下記式6に従って、エリアAごとの輝度差分二乗総和値Δφg(n)を算出することができる。

Figure 0007612282000006

そして、輝度差分値算出部232は、n個のエリアAの各々について輝度合算値Δφg(n)を算出すると、算出した輝度差分二乗総和値Δφg(n)(又は、輝度差分値Δφ(n))を指標値算出部24に出力する。 In this example, when the brightness difference value calculation unit 232 calculates the brightness difference values Δφ(n)=( Δφ1 , Δφ2 , Δφ3 , Δφ4 ), it can calculate a brightness difference squared sum value Δφg(n) by squaring and adding up each of the brightness difference values ( Δφ1 , Δφ2 , Δφ3 , Δφ4 ) for area A. That is, the brightness difference value calculation unit 232 can calculate the brightness difference squared sum value Δφg(n) for each area A according to the following formula 6.
Figure 0007612282000006

Then, the brightness difference value calculation unit 232 calculates the brightness sum value Δφg(n) for each of the n areas A, and outputs the calculated brightness difference squared sum value Δφg(n) (or the brightness difference value Δφ(n)) to the index value calculation unit 24.

指標値算出部24は、n個のエリアAの全てについて、輝度差分値算出部232によって算出された輝度差分二乗総和値Δφg(n)(又は、輝度差分値Δφ(n))を用いて、二乗総和平均値を算出することによって指標値KIを算出する。即ち指標値算出部24は、下記式7に従って、全エリアAの輝度差分二乗総和値Δφg(n)(又は、輝度差分値Δφ(n))の二乗総和平均値を指標値KIとして算出する。

Figure 0007612282000007

尚、前記式7における右辺の分母「4n」は、本例のエリアAが2×2のピクセルを有するためである。例えば、エリアAが4×4のピクセルを有する場合には、前記式7における右辺の分母は「16n」になる。そして、指標値算出部24は、指標値KIを算出すると、学習処理装置30及び推定演算装置40に指標値KIを出力する。 The index value calculation unit 24 calculates the index value KI by calculating the square sum average value using the luminance difference square sum total value Δφg(n) (or the luminance difference value Δφ(n)) calculated by the luminance difference value calculation unit 232 for all of the n areas A. That is, the index value calculation unit 24 calculates the square sum average value of the luminance difference square sum total value Δφg(n) (or the luminance difference value Δφ(n)) of all areas A as the index value KI in accordance with the following formula 7.
Figure 0007612282000007

The denominator "4n" on the right side of the formula 7 is because the area A in this example has 2 × 2 pixels. For example, if the area A has 4 × 4 pixels, the denominator on the right side of the formula 7 becomes "16n." After calculating the index value KI, the index value calculation unit 24 outputs the index value KI to the learning processing device 30 and the estimation calculation device 40.

学習処理装置30は、図1に示すように、プロセッサ31、記憶装置32、インターフェース33等を備えて構成される。又、学習処理装置30は、サーバ機能を有しており、複数台の研削装置10即ち研削盤11であって円筒研削盤50の各々に設けられた画像評価装置20(或いは、離間した他の工場にて稼働する円筒研削盤50に設けられた画像評価装置20を含む)と通信可能に接続されている。 As shown in FIG. 1, the learning processing device 30 is configured with a processor 31, a storage device 32, an interface 33, etc. The learning processing device 30 also has a server function and is communicatively connected to a plurality of grinding devices 10, i.e. grinding machines 11, each of which is provided with an image evaluation device 20 on a cylindrical grinding machine 50 (or includes an image evaluation device 20 provided on a cylindrical grinding machine 50 operating in another remote factory).

学習処理装置30は、画像評価装置20から出力された指標値KIと、インターフェース33を介して接続された粗さ計2から出力された工作物Wの研削加工面W1の表面状態に対応する実粗さ値JSとに基づいて、機械学習を行う。そして、学習処理装置30は、工作物Wの研削加工面W1の表面状態即ち表面粗さを推定するための学習済みモデルを生成する。 The learning processing device 30 performs machine learning based on the index value KI output from the image evaluation device 20 and the actual roughness value JS corresponding to the surface condition of the ground surface W1 of the workpiece W output from the roughness meter 2 connected via the interface 33. The learning processing device 30 then generates a learned model for estimating the surface condition, i.e., the surface roughness, of the ground surface W1 of the workpiece W.

それぞれの推定演算装置40は、図1に示すように、プロセッサ41、記憶装置42、インターフェース43等を備えて構成される。又、推定演算装置40は、サーバとしての学習処理装置30及び対応する画像評価装置20と通信可能に接続されている。 As shown in FIG. 1, each estimation calculation device 40 is configured to include a processor 41, a storage device 42, an interface 43, etc. In addition, the estimation calculation device 40 is connected to the learning processing device 30 as a server and the corresponding image evaluation device 20 so as to be able to communicate with each other.

推定演算装置40は、それぞれの研削装置10の制御装置12と通信可能に設置されており、エッジコンピュータとして機能する。推定演算装置40は、学習処理装置30により生成された学習済みモデルを用いて、工作物Wの研削加工中(又は、研削加工後でも良い)に画像評価装置20から特徴量として取得した指標値KIに基づいて、工作物Wの研削加工面W1の表面状態即ち表面粗さを推定する。 The estimation calculation device 40 is installed so as to be able to communicate with the control device 12 of each grinding device 10, and functions as an edge computer. Using the learned model generated by the learning processing device 30, the estimation calculation device 40 estimates the surface condition, i.e., surface roughness, of the ground surface W1 of the workpiece W based on the index value KI acquired as a feature value from the image evaluation device 20 during (or after) grinding of the workpiece W.

(4.表面状態推定システム1の機能ブロック構成)
表面状態推定システム1の機能ブロックについて、図10を参照して説明する。表面状態推定システム1は、上述したように、研削装置10に設けられたカメラ、画像評価装置20、学習処理装置30及び推定演算装置40を備える。
(4. Functional Block Configuration of Surface State Estimation System 1)
The functional blocks of the surface condition estimating system 1 will be described with reference to Fig. 10. As described above, the surface condition estimating system 1 includes the camera provided in the grinding device 10, the image evaluation device 20, the learning processing device 30, and the estimation calculation device 40.

学習処理装置30は、画像評価装置20から出力された指標値KIと、粗さ計2(図1を参照)によって測定された研削加工面W1の表面粗さを表す実粗さ値JSとに基づいて、研削加工面W1の表面粗さを推定するための学習済みモデルを生成する。学習処理装置30は、訓練用データセット取得部61、訓練用データセット記憶部62、モデル生成部63を備える。 The learning processing device 30 generates a learned model for estimating the surface roughness of the ground surface W1 based on the index value KI output from the image evaluation device 20 and the actual roughness value JS representing the surface roughness of the ground surface W1 measured by the roughness meter 2 (see FIG. 1). The learning processing device 30 includes a training data set acquisition unit 61, a training data set storage unit 62, and a model generation unit 63.

訓練用データセット取得部61は、機械学習を行うための訓練用データセットを取得する。訓練用データセット取得部61は、指標値取得部61aと、実粗さ値取得部61bとを備える。指標値取得部61aは、画像評価装置20から指標値KIを訓練用データセットとして取得する。実粗さ値取得部61bは、粗さ計2から実粗さ値JSを訓練用データセットとして取得する。 The training dataset acquisition unit 61 acquires a training dataset for performing machine learning. The training dataset acquisition unit 61 includes an index value acquisition unit 61a and an actual roughness value acquisition unit 61b. The index value acquisition unit 61a acquires the index value KI from the image evaluation device 20 as a training dataset. The actual roughness value acquisition unit 61b acquires the actual roughness value JS from the roughness meter 2 as a training dataset.

訓練用データセット記憶部62は、訓練用データセット取得部61によって取得された指標値KIと実粗さ値JSとを関連付けて訓練用データセットとして記憶する。即ち、訓練用データセット記憶部62は、工作物Wの研削加工面W1の表面状態即ち表面粗さに依存して変化する指標値KIと、実際に計測された研削加工面W1の表面粗さ(実粗さ値)とを関連付けて記憶する。 The training dataset storage unit 62 associates the index value KI and the actual roughness value JS acquired by the training dataset acquisition unit 61 and stores them as a training dataset. That is, the training dataset storage unit 62 associates and stores the index value KI, which varies depending on the surface condition, i.e., the surface roughness, of the ground surface W1 of the workpiece W, with the actually measured surface roughness (actual roughness value) of the ground surface W1.

モデル生成部63は、訓練用データセット記憶部62に記憶された訓練用データセットを用いて機械学習を行う。具体的には、モデル生成部63は、訓練用データセット記憶部62に互いに関連付けて記憶されている指標値KIを説明変数とし、表面粗さ(実粗さ値)を目的変数とした機械学習を行う。そして、モデル生成部63は、指標値KIと表面粗さJS(実粗さ値)との間の相関関係を表す学習済みモデルを生成する。 The model generation unit 63 performs machine learning using the training dataset stored in the training dataset storage unit 62. Specifically, the model generation unit 63 performs machine learning using the index value KI stored in the training dataset storage unit 62 in association with each other as explanatory variables and the surface roughness (actual roughness value) as the objective variable. The model generation unit 63 then generates a trained model that represents the correlation between the index value KI and the surface roughness JS (actual roughness value).

ここで、モデル生成部63によって生成される学習済みモデルを例示する。モデル生成部63は、機械学習を行うに当たり、複数の工作物Wの研削加工面W1についての指標値KI及び表面粗さJSを用いる。尚、表面粗さJSについては、1つの工作物Wの研削加工面W1において、複数の研削点(例えば、7箇所)にて計測される。この場合、図11に示すように、例えば、8つの工作物W即ち工作物Wa,Wb,Wc,Wd,We,Wf,Wg,Whの各々について、複数の研削点に対応する指標値KIと表面粗さJSとをプロットすることができる。尚、工作物Wの研削加工時期について、工作物Waが最初に研削加工され、工作物Whが最後に研削加工されるものとする。 Here, an example of a trained model generated by the model generation unit 63 is shown. When performing machine learning, the model generation unit 63 uses the index value KI and surface roughness JS for the ground surface W1 of multiple workpieces W. The surface roughness JS is measured at multiple grinding points (e.g., seven points) on the ground surface W1 of one workpiece W. In this case, as shown in FIG. 11, for example, the index value KI and surface roughness JS corresponding to multiple grinding points can be plotted for each of eight workpieces W, i.e., workpieces Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg, and Wh. Regarding the grinding timing of the workpieces W, the workpiece Wa is ground first, and the workpiece Wh is ground last.

これによれば、研削加工時期が最初の工作物Wa(図11にて白抜きの丸で示す)は、指標値KI及び表面粗さJSが共に小さく、研削加工時期が最後の工作物Wh(図11にて黒のひし形で示す)は、指標値KI及び表面粗さJSが共に大きくなる。即ち、指標値KIについては、工作物Wb(図11にて黒の丸で示す)は工作物Waよりも大きくなる傾向を有し、工作物Wc(図11にて白抜きの三角で示す)は工作物Wbよりも大きくなる傾向を有する。同様に、指標値KIについて、工作物Wd(図11にて黒の三角で示す)は工作物Wcより大きくなる傾向を有し、工作物We(図11にて白抜きの四角で示す)は工作物Wdよりも大きくなる傾向を有し、工作物Wf(図11にて黒の四角で示す)は工作物Weよりも大きくなる傾向を有し、工作物Wg(図11にて白抜きのひし形で示す)は工作物Wfよりも大きく且つ工作物Whよりも小さくなる傾向を有する。 According to this, the workpiece Wa (shown by a white circle in FIG. 11) that is ground first has a small index value KI and surface roughness JS, while the workpiece Wh (shown by a black diamond in FIG. 11) that is ground last has a large index value KI and surface roughness JS. That is, the index value KI of workpiece Wb (shown by a black circle in FIG. 11) tends to be larger than that of workpiece Wa, and the index value KI of workpiece Wc (shown by a white triangle in FIG. 11) tends to be larger than that of workpiece Wb. Similarly, with regard to the index value KI, workpiece Wd (shown by a black triangle in FIG. 11) tends to be larger than workpiece Wc, workpiece We (shown by a white square in FIG. 11) tends to be larger than workpiece Wd, workpiece Wf (shown by a black square in FIG. 11) tends to be larger than workpiece We, and workpiece Wg (shown by a white diamond in FIG. 11) tends to be larger than workpiece Wf and smaller than workpiece Wh.

又、表面粗さJSについては、工作物Wbは工作物Waよりも大きくなる傾向を有し、工作物Wcは工作物Wbよりも大きくなる傾向を有する。同様に、表面粗さJSについて、工作物Wdは工作物Wcより大きくなる傾向を有し、工作物Weは工作物Wdよりも大きくなる傾向を有し、工作物Wfは工作物Weよりも大きくなる傾向を有し、工作物Wgは工作物Wfよりも大きく且つ工作物Whよりも小さくなる傾向を有する。 Furthermore, with respect to surface roughness JS, workpiece Wb tends to be greater than workpiece Wa, and workpiece Wc tends to be greater than workpiece Wb. Similarly, with respect to surface roughness JS, workpiece Wd tends to be greater than workpiece Wc, workpiece We tends to be greater than workpiece Wd, workpiece Wf tends to be greater than workpiece We, and workpiece Wg tends to be greater than workpiece Wf and smaller than workpiece Wh.

これら指標値KIと表面粗さJSの変化の傾向について、各々の工作物Wの平均値(図11にて二重丸で示す)をプロットすると、図11にて太実線により示すように、平均値は直線近似式により近似することができる。即ち、指標値KIと表面粗さJSとの相関関係は、本例においては、直線近似式により表すことができる。従って、本例のモデル生成部63は、機械学習を行うことにより、指標値KIと表面粗さJSとの相関関係を表す直線近似式を学習済みモデルとして生成する。 When the average values (shown by double circles in FIG. 11) of each workpiece W are plotted to show the tendency of change in these index values KI and surface roughness JS, the average values can be approximated by a linear approximation formula, as shown by the thick solid line in FIG. 11. That is, in this example, the correlation between the index value KI and surface roughness JS can be expressed by a linear approximation formula. Therefore, the model generation unit 63 in this example performs machine learning to generate a linear approximation formula that shows the correlation between the index value KI and surface roughness JS as a learned model.

推定演算装置40は、学習処理装置30によって生成された学習済みモデルと、画像評価装置20から取得した指標値KIとを用いて工作物Wの研削加工面W1の表面粗さSSを推定し、推定した表面粗さSSに基づいて円筒研削盤50の砥石車56(工具T)の修正の要否を判定する。そして、推定演算装置40は、砥石車56(工具T)の修正が必要である場合には、制御装置12に対して修正信号Rを出力する。このため、推定演算装置40は、図10に示すように、モデル記憶部71、指標値取得部72、表面粗さ推定部73、判定部74、出力部75を備える。 The estimation calculation device 40 estimates the surface roughness SS of the ground surface W1 of the workpiece W using the trained model generated by the learning processing device 30 and the index value KI acquired from the image evaluation device 20, and determines whether or not the grinding wheel 56 (tool T) of the cylindrical grinding machine 50 needs to be modified based on the estimated surface roughness SS. If the grinding wheel 56 (tool T) needs to be modified, the estimation calculation device 40 outputs a modification signal R to the control device 12. For this reason, the estimation calculation device 40 includes a model storage unit 71, an index value acquisition unit 72, a surface roughness estimation unit 73, a determination unit 74, and an output unit 75, as shown in FIG. 10.

モデル記憶部71は、モデル生成部63が生成した学習済みモデル(例えば、指標値KIと表面粗さJSとの相関関係を表す直線近似式)を記憶する。指標値取得部72は、画像評価装置20から指標値KIを取得する。ここで、指標値取得部72は、訓練用データセット取得部61の指標値取得部61aと同様の処理を行う。 The model storage unit 71 stores the trained model (e.g., a linear approximation equation representing the correlation between the index value KI and the surface roughness JS) generated by the model generation unit 63. The index value acquisition unit 72 acquires the index value KI from the image evaluation device 20. Here, the index value acquisition unit 72 performs the same processing as the index value acquisition unit 61a of the training dataset acquisition unit 61.

尚、本例においては、指標値取得部72は、訓練用データセット取得部61の指標値取得部61aとは別要素として説明する。但し、訓練用データセット取得部61の指標値取得部61aを、指標値取得部72と兼用することも可能である。即ち、学習処理装置30における要素61aの機能が、推定演算装置40の一部の機能と兼用される。 In this example, the index value acquisition unit 72 is described as a separate element from the index value acquisition unit 61a of the training data set acquisition unit 61. However, it is also possible for the index value acquisition unit 61a of the training data set acquisition unit 61 to serve as the index value acquisition unit 72. In other words, the function of the element 61a in the learning processing device 30 is shared with part of the function of the estimation calculation device 40.

表面粗さ推定部73は、モデル記憶部71に記憶された学習済みモデルを取得する。又、表面粗さ推定部73は、指標値取得部72によって取得された指標値KIを取得する。これにより、表面粗さ推定部73は、学習済みモデルと、指標値KIとに基づいて、工作物Wの研削加工面W1における表面粗さSSを推定する。 The surface roughness estimation unit 73 acquires the trained model stored in the model storage unit 71. The surface roughness estimation unit 73 also acquires the index value KI acquired by the index value acquisition unit 72. As a result, the surface roughness estimation unit 73 estimates the surface roughness SS of the ground surface W1 of the workpiece W based on the trained model and the index value KI.

判定部74は、表面粗さ推定部73によって推定された研削加工面W1の表面粗さSSが、研削加工工程(即ち、粗研削、精研削、微研削及びスパークアウト)ごとに研削加工面W1について予め設定された基準表面粗さSR以上であるか否かを判定する。そして、判定部74は、表面粗さSSが基準表面粗さSR以上であれば、円筒研削盤50(研削盤11)の砥石車56(工具T)の劣化が進んでおり、研削加工面W1を適切に研削加工することができない、即ち、修正が必要であると判定する。一方、判定部74は、表面粗さSSが基準表面粗さSR未満であれば、円筒研削盤50(研削盤11)の砥石車56(工具T)の劣化が進んでおらず、研削加工面W1を適切に研削加工することができる、即ち、修正が不要であると判定する。 The determination unit 74 determines whether the surface roughness SS of the ground surface W1 estimated by the surface roughness estimation unit 73 is equal to or greater than the reference surface roughness SR preset for the ground surface W1 for each grinding process (i.e., rough grinding, fine grinding, fine grinding, and spark out). If the surface roughness SS is equal to or greater than the reference surface roughness SR, the determination unit 74 determines that the grinding wheel 56 (tool T) of the cylindrical grinding machine 50 (grinding machine 11) has deteriorated and the ground surface W1 cannot be properly ground, i.e., correction is required. On the other hand, if the surface roughness SS is less than the reference surface roughness SR, the determination unit 74 determines that the grinding wheel 56 (tool T) of the cylindrical grinding machine 50 (grinding machine 11) has not deteriorated and the ground surface W1 can be properly ground, i.e., correction is not required.

出力部75は、判定部74による判定結果に応じて、修正信号Rを制御装置12に対して出力する。即ち、出力部75は、判定部74によって砥石車56(工具T)の修正が必要であると判定された場合、修正信号Rを制御装置12に対して出力する。又、出力部75は、判定部74によって砥石車56(工具T)の修正が不要であると判定された場合、修正信号Rを制御装置12に対して出力しない。 The output unit 75 outputs a correction signal R to the control device 12 according to the result of the judgment by the judgment unit 74. That is, when the judgment unit 74 judges that the grinding wheel 56 (tool T) needs to be corrected, the output unit 75 outputs a correction signal R to the control device 12. Also, when the judgment unit 74 judges that the grinding wheel 56 (tool T) does not need to be corrected, the output unit 75 does not output a correction signal R to the control device 12.

これにより、円筒研削盤50(研削盤11)の制御装置12においては、砥石車56(工具T)の劣化が進んだ場合、即ち、砥石車56(工具T)の修正が必要な場合には、インターフェース14を介して推定演算装置40の出力部75から修正信号Rを取得する。そして、制御装置12は、砥石車修正装置58を制御して、砥石車56の修正を行う。即ち、砥石車修正装置58は、砥石車56に対して、ツルーイング又は/及びドレッシングを行う。これにより、適切なタイミングにより、且つ、適切な回数だけ、砥石車56の修正を行うことができる。従って、修正に要する時間を短縮することができると共に、修正に要するコストも低減することができる。 In this way, in the control device 12 of the cylindrical grinding machine 50 (grinding machine 11), when the grinding wheel 56 (tool T) deteriorates, i.e., when the grinding wheel 56 (tool T) needs to be corrected, the control device 12 acquires a correction signal R from the output section 75 of the estimation calculation device 40 via the interface 14. Then, the control device 12 controls the grinding wheel correction device 58 to correct the grinding wheel 56. That is, the grinding wheel correction device 58 performs truing and/or dressing on the grinding wheel 56. This allows the grinding wheel 56 to be corrected at an appropriate time and an appropriate number of times. Therefore, the time required for correction can be shortened, and the cost required for correction can also be reduced.

以上の説明からも理解できるように、本例の表面状態推定システム1によれば、工作物Wの研削加工面W1における輝度に起因する指標値KIを用いて、工作物Wの研削加工面W1における表面状態である表面粗さSSを精度良く推定することができる。そして、表面状態推定システム1は、推定された表面粗さSSを用いて、研削加工面W1を研削加工する研削装置10である円筒研削盤50(研削盤11)の砥石車56(工具T)の劣化の進行具合を判定して、修正信号Rを出力することができる。これにより、研削装置10の制御装置12は、修正信号Rを取得したタイミングにおいて、砥石車修正装置58を制御し、砥石車56をツルーイング又は/及びドレッシングして修正することができる。 As can be understood from the above description, the surface condition estimation system 1 of this example can accurately estimate the surface roughness SS, which is the surface condition of the ground surface W1 of the workpiece W, using the index value KI resulting from the brightness of the ground surface W1 of the workpiece W. The surface condition estimation system 1 can then use the estimated surface roughness SS to determine the degree of deterioration of the grinding wheel 56 (tool T) of the cylindrical grinding machine 50 (grinding machine 11), which is the grinding device 10 that grinds the ground surface W1, and output a correction signal R. As a result, the control device 12 of the grinding device 10 can control the grinding wheel correction device 58 at the timing when the correction signal R is acquired, and correct the grinding wheel 56 by truing and/or dressing.

従って、円筒研削盤50(研削盤11)の砥石車56(工具T)を過度に修正したり、修正が遅れたりすることを防止することができる。これにより、砥石車56を修正するために要する修正時間を短縮することができると共に、砥石車56を修正するためのコストを低減することができる。 This makes it possible to prevent excessive correction or delays in correction of the grinding wheel 56 (tool T) of the cylindrical grinding machine 50 (grinding machine 11). This makes it possible to shorten the correction time required to correct the grinding wheel 56 and reduce the cost of correcting the grinding wheel 56.

(5.第一別例)
上述した本例においては、推定演算装置40が学習処理装置30によって生成された学習済みモデルと、画像評価装置20から取得した指標値KIとを用いて工作物Wの研削加工面W1の表面状態即ち表面粗さSSを推定するようにした。ところで、指標値KIは、上述したように、研削加工面W1の表面粗さに起因して変化する輝度φに関連する値である。このため、指標値KIを用いて表面粗さSSを推定する場合には、研削加工面W1の全体即ち評価領域HRの全体における平均輝度を揃える必要がある。換言すれば、平均輝度が同一或いは平均輝度の変化の影響を排除することができれば、指標値KIから表面粗さSSに変換することが可能となる。
(5. First Alternative Example)
In the above-mentioned embodiment, the estimation calculation device 40 estimates the surface condition, i.e., the surface roughness SS, of the ground surface W1 of the workpiece W using the trained model generated by the learning processing device 30 and the index value KI acquired from the image evaluation device 20. As described above, the index value KI is a value related to the brightness φ that changes due to the surface roughness of the ground surface W1. For this reason, when estimating the surface roughness SS using the index value KI, it is necessary to make the average brightness uniform over the entire ground surface W1, i.e., the entire evaluation region HR. In other words, if the average brightness is the same or the effect of changes in the average brightness can be eliminated, it is possible to convert the index value KI to the surface roughness SS.

ここで、図12に示すように、例えば、上述した本例において推定演算装置40が用いる学習済みモデル、即ち、指標値KIと表面粗さSSの相関関係(相関関数)を表す直線近似式は、平均輝度が大きくなる(明るくなる)に連れて、傾きの値が大きくなる一方で切片の値が小さくなる傾向を有する。逆に、直線近似式は、平均輝度が小さくなる(暗くなる)に連れて、傾きの値が小さくなる一方で切片の値が大きくなる傾向を有する。 As shown in FIG. 12, for example, the learned model used by the estimation calculation device 40 in the above-described example, i.e., the linear approximation equation expressing the correlation (correlation function) between the index value KI and the surface roughness SS, has a tendency that as the average luminance increases (becomes brighter), the slope value increases while the intercept value decreases. Conversely, the linear approximation equation has a tendency that as the average luminance decreases (becomes darker), the slope value decreases while the intercept value increases.

即ち、研削加工面W1(評価領域HR)における平均輝度φiの変化に対する直線近似式の傾きk(φi)の線形近似関係、及び、平均輝度φiの変化に対する直線近似式の切片b(φi)の線形近似関係は、図13に示すようになる。尚、図13において、白抜きの丸は直線近似式(即ち、二乗総和平均値線)における傾きを表し、白抜きの三角は直線近似式(即ち、二乗総和平均値線)における切片を表す。これらの線形近似関係に従えば、例えば、画像評価装置20から評価領域HRにおける平均輝度φi(=2(N+M)個のピクセルの輝度φの総和をピクセルの数2×2個で除した値)を取得することにより、平均輝度φiに対応する傾きk(φi)及び切片b(φi)を決定することができる。 That is, the linear approximation relationship of the slope k(φi) of the linear approximation equation to the change in the average luminance φi in the ground surface W1 (evaluation area HR) and the linear approximation relationship of the intercept b(φi) of the linear approximation equation to the change in the average luminance φi are as shown in Fig. 13. In Fig. 13, the open circles represent the slopes of the linear approximation equation (i.e., the square sum average value line), and the open triangles represent the intercepts of the linear approximation equation (i.e., the square sum average value line). According to these linear approximation relationships, for example, by acquiring the average luminance φi (= the sum of the luminances φ of 2 (N+M) pixels divided by the number of pixels 2N x 2M ) in the evaluation area HR from the image evaluation device 20, the slope k(φi) and intercept b(φi) corresponding to the average luminance φi can be determined.

従って、推定演算装置40が指標値KI及び直線近似式(学習済みモデル)を用いて、表面粗さSSを演算して推定する場合においては、KI=k(φi)×SS+b(φi)が成立するため、平均輝度φiに応じた傾きk(φi)及び切片b(φi)を用いたSS=(KI-B(φi))/k(φi)に従って表面粗さSSを演算して推定することができる。即ち、この場合には、平均輝度φiに応じた傾きk(φi)及び切片b(φi)を用いることにより、正規化されており、指標値KIを直接的に表面粗さSSに変換することができる。 Therefore, when the estimation calculation device 40 calculates and estimates the surface roughness SS using the index value KI and a linear approximation formula (learned model), KI = k(φi) × SS + b(φi) holds, so the surface roughness SS can be calculated and estimated according to SS = (KI - B(φi)) / k(φi) using the slope k(φi) and intercept b(φi) according to the average luminance φi. That is, in this case, normalization is performed by using the slope k(φi) and intercept b(φi) according to the average luminance φi, and the index value KI can be directly converted to the surface roughness SS.

従って、第一別例においては、より容易に指標値KIから表面粗さSSを演算により推定することが可能となる。又、第一別例においては、正規化することにより、研削加工面W1(評価領域HR)における平均輝度φiの差の影響を排除することができるため、より正確に表面粗さSSを演算して推定することができる。 Therefore, in the first variant, it is possible to more easily estimate the surface roughness SS by calculation from the index value KI. Furthermore, in the first variant, normalization can be used to eliminate the effect of differences in the average brightness φi on the ground surface W1 (evaluation region HR), allowing the surface roughness SS to be calculated and estimated more accurately.

(6.第二別例)
上述した本例及び第一別例においては、画像評価装置20は、例えば、研削加工面W1に存在する第一部位及び第二部位が含まれるように評価領域HRを設定するようにした。ところで、研削装置10においては、順次供給される複数の工作物Wの研削加工面W1について研削加工を行う。この場合、個々の工作物Wにおいては、例えば、加工位置誤差や研削加工ロットの前半又は後半の加工時期差により、研削加工面W1の状態が変化する。この場合、予め設定された同一の位置に基づいて評価領域HRを設定すると、各々の工作物Wについて設定される評価領域HRにずれが生じ、その結果、表面粗さSSの推定精度が低下する可能性がある。
(6. Second Alternative Example)
In the above-mentioned present embodiment and the first modified embodiment, the image evaluation device 20 sets the evaluation area HR so as to include, for example, the first and second portions present on the ground surface W1. Meanwhile, the grinding device 10 performs grinding on the ground surfaces W1 of a plurality of workpieces W that are sequentially supplied. In this case, the state of the ground surface W1 of each workpiece W changes due to, for example, a machining position error or a machining time difference between the first half and the second half of a grinding lot. In this case, if the evaluation area HR is set based on the same position set in advance, a deviation occurs in the evaluation area HR set for each workpiece W, and as a result, there is a possibility that the estimation accuracy of the surface roughness SS will decrease.

そこで、第二別例においては、異なる工作物Wの間で、画像評価装置20の評価領域設定部21がずれを生じさせないように評価領域HRを設定できるようにする。具体的に、評価領域設定部21は、カメラ13から出力された全体画像データZにおいて、各ピクセルの輝度φを、例えば、工作物Wの周方向に対応する第一方向と工作物Wの軸方向に対応する即ち第一方向に対して直交する第二方向とで取得する。そして、第一方向に沿って取得した輝度φの変化に基づいて全体画像データZの第一方向における中央位置を特定すると共に、第二方向に沿って取得した輝度φの変化に基づいて全体画像データZの第二方向における中央位置を特定する。 Therefore, in the second modified example, the evaluation area setting unit 21 of the image evaluation device 20 is able to set the evaluation area HR between different workpieces W without causing misalignment. Specifically, the evaluation area setting unit 21 acquires the brightness φ of each pixel in the overall image data Z output from the camera 13, for example, in a first direction corresponding to the circumferential direction of the workpiece W and a second direction corresponding to the axial direction of the workpiece W, i.e., perpendicular to the first direction. Then, the center position of the overall image data Z in the first direction is identified based on the change in brightness φ acquired along the first direction, and the center position of the overall image data Z in the second direction is identified based on the change in brightness φ acquired along the second direction.

そして、第一方向における中央位置を通る直線と第二方向における中央位置を通る直線との交点を評価領域HRの中心として設定し、予め設定された大きさの評価領域HRを設定する。これにより、異なる工作物Wであっても、評価領域HRを適切に設定することができる。以下、この第二別例を詳細に説明する。 Then, the intersection of a line passing through the center position in the first direction and a line passing through the center position in the second direction is set as the center of the evaluation area HR, and an evaluation area HR of a preset size is set. This makes it possible to appropriately set the evaluation area HR even for different workpieces W. This second example is described in detail below.

第二別例の評価領域設定部21は、カメラ13から出力された全体画像データZを取得する。評価領域設定部21は、図14にて矢印を示すように、全体画像データZにおいて、工作物W(研削加工面W1)の周方向に対応する第一方向に沿って複数のピクセルの輝度φを取得し、取得した複数の輝度φを平均処理して輝度総和平均値φsa1を算出する。そして、評価領域設定部21は、第一方向における輝度総和平均値φsa1を、工作物W(研削加工面W1)の軸方向(即ち第二方向)に沿って複数列だけ算出する。これにより、図15に示すように、第一方向における輝度総和平均値φsa1の変化を取得することができる。 The evaluation area setting unit 21 of the second example acquires the overall image data Z output from the camera 13. As shown by the arrow in FIG. 14, the evaluation area setting unit 21 acquires the brightness φ of multiple pixels along a first direction corresponding to the circumferential direction of the workpiece W (ground surface W1) in the overall image data Z, and averages the multiple acquired brightness φ to calculate the brightness sum average value φsa1. The evaluation area setting unit 21 then calculates the brightness sum average value φsa1 in the first direction for only multiple columns along the axial direction (i.e., the second direction) of the workpiece W (ground surface W1). This makes it possible to acquire the change in the brightness sum average value φsa1 in the first direction, as shown in FIG. 15.

評価領域設定部21は、取得した輝度総和平均値φsa1の変化において、輝度総和平均値φsa1が予め設定された閾値L1(図15にて破線により示す)を小さな値から大きな値になって超える点を下限点Q11として設定し、輝度総和平均値φsa1が閾値L1を大きな値から小さな値になって超える点を上限点Q12として設定する。そして、評価領域設定部21は、下限点Q11と上限点Q12との中央値を、図15にて一点鎖線により示すように、第一方向における中央位置Q13として設定する。 In the change in the acquired average luminance sum value φsa1, the evaluation area setting unit 21 sets the point at which the average luminance sum value φsa1 exceeds a preset threshold value L1 (shown by a dashed line in FIG. 15) from a small value to a large value as a lower limit point Q11, and sets the point at which the average luminance sum value φsa1 exceeds the threshold value L1 from a large value to a small value as an upper limit point Q12. Then, the evaluation area setting unit 21 sets the median value between the lower limit point Q11 and the upper limit point Q12 as the central position Q13 in the first direction, as shown by a dashed line in FIG. 15.

又、評価領域設定部21は、図16にて矢印を示すように、全体画像データZにおいて、工作物W(研削加工面W1)の軸方向に対応する第二方向に沿って複数のピクセルの輝度φを取得し、取得した複数の輝度φを平均処理して輝度総和平均値φsa2を算出する。そして、評価領域設定部21は、第二方向における輝度総和平均値φsa2を、工作物W(研削加工面W1)の周方向(即ち第一方向)に沿って複数列だけ算出する。これにより、図17に示すように、第二方向における輝度総和平均値φsa2の変化を取得することができる。 The evaluation area setting unit 21 also acquires the brightness φ of multiple pixels in the overall image data Z along a second direction corresponding to the axial direction of the workpiece W (ground surface W1) as shown by the arrow in FIG. 16, and calculates the average brightness summation value φsa2 by averaging the multiple acquired brightnesses φ. The evaluation area setting unit 21 then calculates the average brightness summation value φsa2 in the second direction for only multiple rows along the circumferential direction (i.e., the first direction) of the workpiece W (ground surface W1). This makes it possible to acquire the change in the average brightness summation value φsa2 in the second direction, as shown in FIG. 17.

評価領域設定部21は、取得した輝度総和平均値φsa2の変化において、輝度総和平均値φsa2が予め設定された閾値L2(図17にて破線により示す)を小さな値から大きな値になって超える点を下限点Q21として設定し、輝度総和平均値φsa2が閾値L2を大きな値から小さな値になって超える点を上限点Q22として設定する。そして、評価領域設定部21は、下限点Q21と上限点Q22との中央値を、図17にて一点鎖線により示すように、第二方向における中央位置Q23として設定する。 In the change in the acquired average luminance sum value φsa2, the evaluation area setting unit 21 sets the point at which the average luminance sum value φsa2 exceeds a preset threshold value L2 (shown by a dashed line in FIG. 17) from a small value to a large value as a lower limit point Q21, and sets the point at which the average luminance sum value φsa2 exceeds the threshold value L2 from a large value to a small value as an upper limit point Q22. Then, the evaluation area setting unit 21 sets the median value between the lower limit point Q21 and the upper limit point Q22 as the median position Q23 in the second direction, as shown by a dashed line in FIG. 17.

次に、評価領域設定部21は、図18に示すように、第一方向における中央位置Q13を通る直線と、第二方向における中央位置Q23を通る直線との交点を、評価領域HRの中心RCとして設定する。そして、評価領域設定部21は、予め評価領域HRを決定するために設定されている点RP1及び点RP2(図18においては、評価領域HRの左上に対応する点RP1及び評価領域HRの右下に対応する点RP2)を用いて、最終的に評価領域HRを決定する。 Next, as shown in Figure 18, the evaluation area setting unit 21 sets the intersection point of a line passing through the central position Q13 in the first direction and a line passing through the central position Q23 in the second direction as the center RC of the evaluation area HR. Then, the evaluation area setting unit 21 finally determines the evaluation area HR using points RP1 and RP2 (in Figure 18, point RP1 corresponding to the upper left of the evaluation area HR and point RP2 corresponding to the lower right of the evaluation area HR) that have been set in advance to determine the evaluation area HR.

これにより、例えば、図19に示すように、全体画像データZにおいて研削加工面W1が画像中央からずれた場合(図19においては、研削加工面W1が左方向にずれた場合を例示)にも、評価領域設定部21は、このずれに対応して適切に評価領域HRを決定することができる。同様に、例えば、図20に示すように、全体画像データZにおいて研削加工面W1の周方向における頂部が画像中央からずれた場合(図20においては、研削加工面W1の頂部が上方向にずれた場合を例示)にも、評価領域設定部21は、このずれに対応して適切に評価領域HRを決定することができる。 As a result, even if the grinding surface W1 is displaced from the center of the image in the overall image data Z as shown in FIG. 19 (FIG. 19 shows an example in which the grinding surface W1 is displaced to the left), the evaluation area setting unit 21 can appropriately determine the evaluation area HR in response to this displacement. Similarly, even if the apex of the grinding surface W1 in the circumferential direction is displaced from the center of the image in the overall image data Z as shown in FIG. 20 (FIG. 20 shows an example in which the apex of the grinding surface W1 is displaced upward), the evaluation area setting unit 21 can appropriately determine the evaluation area HR in response to this displacement.

尚、図21に示すように、全体画像データZの全体が研削加工面W1である場合であっても、評価領域設定部21は、上述した場合と同様に、下限点Q11及び上限点Q12を決定すると共に、第一方向における中央位置Q13を通る直線と第二方向における中央位置Q13を通る直線との交点を評価領域HRの中心RCとして設定することにより、評価領域HRを決定することができる。又、図22に示すように、上述した本例の場合と同様に第一部位が二箇所存在する場合であっても、評価領域設定部21は、上述した場合と同様に、下限点Q11及び上限点Q12を決定すると共に、第一方向における中央位置Q13を通る直線と第二方向における中央位置Q13を通る直線との交点を評価領域HRの中心RCとして設定することにより、評価領域HRを決定することができる。 21, even if the entire image data Z is the ground surface W1, the evaluation area setting unit 21 can determine the evaluation area HR by determining the lower limit point Q11 and the upper limit point Q12 as in the above-mentioned case, and setting the intersection point of a straight line passing through the center position Q13 in the first direction and a straight line passing through the center position Q13 in the second direction as the center RC of the evaluation area HR. Also, as shown in FIG. 22, even if there are two first portions as in the above-mentioned example, the evaluation area setting unit 21 can determine the evaluation area HR by determining the lower limit point Q11 and the upper limit point Q12 as in the above-mentioned case, and setting the intersection point of a straight line passing through the center position Q13 in the first direction and a straight line passing through the center position Q13 in the second direction as the center RC of the evaluation area HR.

(7.その他の別例)
上述した本例、第一別例及び第二別例においては、学習処理装置30が機械学習を行うことによって学習済みモデル、即ち、指標値KIと表面粗さSSとの相関関係を生成するようにした。これにより、推定演算装置40は、学習処理装置30によって生成された学習済みモデルを用いて、工作物Wの研削加工面W1における表面粗さSSを推定するようにした。
(7. Other Examples)
In the present example, the first modified example, and the second modified example described above, the learning processing device 30 performs machine learning to generate a learned model, i.e., a correlation between the index value KI and the surface roughness SS. As a result, the estimation calculation device 40 uses the learned model generated by the learning processing device 30 to estimate the surface roughness SS of the ground surface W1 of the workpiece W.

しかしながら、表面状態推定システム1は、機械学習を行う学習処理装置30を必ずしも備える必要はない。この場合、推定演算装置40は、例えば、画像評価装置20から取得した指標値KIと、予め粗さ計2から取得した研削加工面W1の表面粗さJSとを用いた重回帰分析を行い、表面粗さSSを推定するために用いる相関関係を求めることも可能である。この場合、推定演算装置40は、重回帰分析によって得られた相関関係に基づき、画像評価装置20から得られた指標値KIを用いて、表面粗さSSを精度良く推定することができる。従って、この場合においても、上述した本例、第一別例及び第二別例と同様の効果が得られる。 However, the surface condition estimation system 1 does not necessarily have to include a learning processing device 30 that performs machine learning. In this case, the estimation calculation device 40 can perform, for example, a multiple regression analysis using the index value KI obtained from the image evaluation device 20 and the surface roughness JS of the ground surface W1 obtained in advance from the roughness meter 2, and determine the correlation used to estimate the surface roughness SS. In this case, the estimation calculation device 40 can accurately estimate the surface roughness SS using the index value KI obtained from the image evaluation device 20 based on the correlation obtained by the multiple regression analysis. Therefore, even in this case, the same effects as those of the present example, the first variant, and the second variant described above can be obtained.

又、上述した本例、第一別例及び第二別例においては、表面状態推定システム1は、研削装置10が研削盤11としての円筒研削盤50を備えるようにした。そして、表面状態推定システム1は、円筒研削盤50によって研削加工される軸状部材である工作物Wの研削加工面W1の表面状態即ち表面粗さSSを推定するようにした。 In the present example, the first variant example, and the second variant example described above, the surface condition estimation system 1 is configured so that the grinding device 10 is equipped with a cylindrical grinding machine 50 as the grinding machine 11. The surface condition estimation system 1 is configured to estimate the surface condition, i.e., the surface roughness SS, of the ground surface W1 of the workpiece W, which is a shaft-shaped member ground by the cylindrical grinding machine 50.

しかしながら、表面状態推定システム1は、円筒研削盤50によって研削加工された研削加工面W1の表面粗さSSを推定することには限られない。例えば、研削装置10が研削盤11として、カム旋盤や平面研削盤を備え、表面状態推定システム1が研削加工されたカム面や平面の表面状態即ち表面粗さSSを推定することも可能である。 However, the surface condition estimation system 1 is not limited to estimating the surface roughness SS of the ground surface W1 ground by the cylindrical grinding machine 50. For example, the grinding device 10 may be equipped with a cam lathe or a surface grinding machine as the grinding machine 11, and the surface condition estimation system 1 may estimate the surface condition, i.e., the surface roughness SS, of the ground cam surface or flat surface.

又、表面状態推定システム1は、研削加工された研削加工面W1の表面状態を推定することに限定されず、例えば、切削装置によって切削加工された工作物(例えば、歯車等)の切削加工面の表面状態を推定することも可能である。この場合においても、上述した本例、第一別例及び第二別例の場合と同様に、画像評価装置20から取得した指標値KIを用いて、切削加工面の表面状態、例えば、表面粗さを推定することができる。従って、この場合においても、上述した本例、第一別例及び第二別例と同様の効果が得られる。 Furthermore, the surface condition estimation system 1 is not limited to estimating the surface condition of the ground surface W1, but can also estimate, for example, the surface condition of the cut surface of a workpiece (e.g., a gear) that has been cut by a cutting device. In this case, as in the present example, the first variant, and the second variant described above, the surface condition of the cut surface, for example, the surface roughness, can be estimated using the index value KI obtained from the image evaluation device 20. Therefore, in this case, too, the same effects as in the present example, the first variant, and the second variant described above can be obtained.

又、上述した本例、第一別例及び第二別例においては、推定演算装置40は、推定した表面粗さSSに基づいて、工具Tを修正するための修正信号Rを出力するようにした。しかしながら、推定演算装置40は、推定した表面粗さSSに基づいて、工作機械が工具Tを用いて工作物Wを加工する加工条件を適正に変更するための信号を出力することもできる。これにより、工作機械においては、出力された信号を取得することにより、加工条件を適正に変更して工作物Wを精度良く加工することができる。 In addition, in the present example, the first modified example, and the second modified example described above, the estimation calculation device 40 outputs a correction signal R for correcting the tool T based on the estimated surface roughness SS. However, the estimation calculation device 40 can also output a signal for appropriately changing the machining conditions under which the machine tool uses the tool T to machine the workpiece W based on the estimated surface roughness SS. In this way, the machine tool can acquire the output signal, appropriately change the machining conditions, and accurately machine the workpiece W.

更に、上述した本例、第一別例及び第二別例においては、研削加工面W1の表面状態として表面粗さSSを推定するようにした。しかし、推定可能な表面状態としては、表面粗さSSに限られない。表面状態推定システム1は、例えば、工具Tが工作物Wに接触することによって形成される加工面の形状(外形線や内形線、段差等)についても、画像評価装置20から取得した指標値KIを用いて、表面状態として加工面の形状を正確に推定することができる。 Furthermore, in the present example, the first variant example, and the second variant example described above, the surface roughness SS is estimated as the surface condition of the ground surface W1. However, the surface condition that can be estimated is not limited to the surface roughness SS. The surface condition estimation system 1 can accurately estimate the shape of the machined surface as the surface condition, for example, the shape (outer line, inner line, steps, etc.) of the machined surface formed by the tool T coming into contact with the workpiece W, using the index value KI obtained from the image evaluation device 20.

1…表面状態推定システム、2…粗さ計、10…研削装置、11…研削盤、12…制御装置、13…カメラ、13a…照明装置、14…インターフェース、20…画像評価装置、21…評価領域設定部、22…エリア分割部、23…輝度取得部、231…輝度平均値算出部、232…輝度差分値算出部、24…指標値算出部、30…学習処理装置(演算装置)、31…プロセッサ、32…記憶装置、33…インターフェース、40…推定演算装置(演算装置)、41…プロセッサ、42…記憶装置、43…インターフェース、50…円筒研削盤、51…ベッド、52…主軸台、52a…モータ、53…心押台、54…トラバースベース、54a…モータ、55…砥石台、55a…モータ、56…砥石車、56a…モータ、57…定寸装置、57a…送り機構、58…砥石車修正装置、61…訓練用データセット取得部、61a…指標値取得部、61b…実粗さ値取得部、62…訓練用データセット記憶部、63…モデル生成部、71…モデル記憶部、72…指標値取得部、73…推定部、74…判定部、75…出力部、A…エリア、Am…エリア、HR…評価領域、JS…実粗さ値、KI…指標値、P1…第一ピクセル、P2…第二ピクセル、P3…第三ピクセル、P4…第四ピクセル、L1…閾値、L2…閾値、Q11…下限点、Q12…上限点、Q13…中央位置、Q21…下限点、Q22…上限点、Q23…中央位置、R…修正信号、RC…中心、RP1,RP2…点、SP…輝度データ、SS…(推定された)表面粗さ(表面状態)、T…工具、W…工作物、W1…研削加工面、Z…全体画像データ、b…切片、k…傾き、Δφ(n)…輝度差分値、Δφg(n)…輝度差分二乗総和値、φ…輝度、φa…輝度平均値、φi…平均輝度、φsa1…輝度総和平均値、φsa2…輝度総和平均値 1...Surface condition estimation system, 2...Roughness meter, 10...Grinding device, 11...Grinding machine, 12...Control device, 13...Camera, 13a...Illumination device, 14...Interface, 20...Image evaluation device, 21...Evaluation area setting unit, 22...Area division unit, 23...Brightness acquisition unit, 231...Brightness average value calculation unit, 232...Brightness difference value calculation unit, 24...Index value calculation unit, 30...Learning processing device (arithmetic device), 31...Processor, 32...Storage device, 33...Interface, 40... Estimation calculation device (calculation device), 41... Processor, 42... Storage device, 43... Interface, 50... Cylindrical grinding machine, 51... Bed, 52... Headstock, 52a... Motor, 53... Tailstock, 54... Traverse base, 54a... Motor, 55... Grinding wheel head, 55a... Motor, 56... Grinding wheel, 56a... Motor, 57... Sizing device, 57a... Feed mechanism, 58... Grinding wheel correction device, 61... Training data set acquisition unit, 61a... Index value acquisition unit, 61b... Actual roughness value acquisition unit, 62...training data set storage unit, 63...model generation unit, 71...model storage unit, 72...index value acquisition unit, 73...estimation unit, 74...determination unit, 75...output unit, A...area, Am...area, HR...evaluation area, JS...actual roughness value, KI...index value, P1...first pixel, P2...second pixel, P3...third pixel, P4...fourth pixel, L1...threshold, L2...threshold, Q11...lower limit, Q12...upper limit, Q13...center position, Q21 ...Lower limit, Q22...Upper limit, Q23...Center position, R...Correction signal, RC...Center, RP1, RP2...Point, SP...Brightness data, SS...(Estimated) surface roughness (surface condition), T...Tool, W...Workpiece, W1...Grinding surface, Z...Overall image data, b...Intercept, k...Slope, Δφ(n)...Brightness difference value, Δφg(n)...Brightness difference squared sum value, φ...Brightness, φa...Brightness average value, φi...Average brightness, φsa1...Brightness sum average value, φsa2...Brightness sum average value

Claims (14)

工具によって工作物を加工する工作機械に適用され、前記工具及び前記工作物における加工面の表面状態を推定する表面状態推定方法であって、
前記加工面の全体を撮像した画像に対して評価領域を設定し、
前記画像を形成する複数のピクセルのうち前記評価領域を隣接する複数の前記ピクセルから形成される複数のエリアに分割し、
各々の前記エリアにおいて、隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの輝度を用いて輝度平均値を算出し、
各々の前記エリアにおいて、隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの前記輝度と前記輝度平均値との差分を表す輝度差分値を算出し、
前記輝度差分値の二乗総和平方根を指標値として算出し、
前記指標値を用いて、前記指標値と相関関係にある前記加工面の表面状態を推定する、表面状態推定方法。
1. A surface condition estimation method that is applied to a machine tool that machines a workpiece with a tool and estimates a surface condition of a machined surface of the tool and the workpiece, comprising:
An evaluation area is set for an image of the entire processing surface;
Dividing the evaluation region into a plurality of areas formed by adjacent pixels among a plurality of pixels forming the image;
Calculating an average luminance value using the luminance values of adjacent pixels in each of the areas ;
calculating a luminance difference value representing a difference between the luminance of each of a plurality of adjacent pixels in each of the areas and the average luminance value;
Calculating the square root of the sum of the squares of the brightness difference values as an index value;
A surface condition estimating method, comprising: using the index value to estimate a surface condition of the machined surface that is correlated with the index value.
前記画像の第一方向において前記画像を形成する複数のピクセルの輝度の変化に基づいて前記第一方向における第一中央位置を決定し、
前記第一方向とは異なる第二方向において前記ピクセルの前記輝度の変化に基づいて前記第二方向における第二中央位置を決定し、
前記第一中央位置と前記第二中央位置とに基づいて、前記評価領域の中心を決定し、
前記中心に基づいて前記評価領域を設定する、請求項に記載の表面状態推定方法。
determining a first central position in a first direction of the image based on a variation in luminance of a plurality of pixels forming the image in the first direction of the image;
determining a second center position in a second direction different from the first direction based on the change in luminance of the pixel in the second direction;
determining a center of the evaluation area based on the first center position and the second center position;
The surface condition estimating method according to claim 1 , further comprising: setting the evaluation area based on the center.
前記第一方向と前記第二方向とが互いに直交する場合、
前記中心は、前記第一方向に直交し且つ前記第一中央位置を通る直線と、前記第二方向に直交し且つ前記第二中央位置を通る直線との交点である、請求項に記載の表面状態推定方法。
When the first direction and the second direction are perpendicular to each other,
The surface condition estimating method according to claim 2 , wherein the center is an intersection point between a line perpendicular to the first direction and passing through the first central position, and a line perpendicular to the second direction and passing through the second central position.
前記第一中央位置及び前記第二中央位置は、
前記輝度の変化において予め設定された前記輝度の閾値に対して小さな前記輝度から大きな前記輝度に変化する下限点と、前記閾値に対して大きな前記輝度から小さな前記輝度に変化する上限点との中央値に基づいて決定される、請求項2又は3に記載の表面状態推定方法。
The first central position and the second central position are
4. The surface condition estimating method according to claim 2, wherein the change in luminance is determined based on a median between a lower limit point where the luminance changes from a lower luminance to a higher luminance relative to a preset luminance threshold value and an upper limit point where the luminance changes from a higher luminance to a lower luminance relative to the threshold value.
前記相関関係は、前記指標値を説明変数とし、前記加工面の表面状態を目的変数とし、前記説明変数及び前記目的変数を含む訓練用データセットを用いて機械学習を行うことにより生成された学習済みモデルであり、
前記加工面の表面状態は、前記指標値と前記学習済みモデルとを用いて推定される、請求項1-の何れか一項に記載の表面状態推定方法。
the correlation is a trained model generated by performing machine learning using a training data set including the index value as an explanatory variable, the surface state of the processed surface as an objective variable, and the explanatory variable and the objective variable;
The surface condition estimating method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the surface condition of the processed surface is estimated using the index value and the trained model.
前記相関関係は、直線近似式により表されるものであり、
前記直線近似式の傾きは前記画像を形成する複数の前記ピクセルの平均輝度が大きくなるにつれて大きくなり、前記直線近似式の切片は前記平均輝度が大きくなるにつれて小さくなる関係を有し、
前記加工面の表面状態は、前記指標値と、前記平均輝度に基づいて決定される前記傾き及び前記切片を有する前記直線近似式とを用いて推定される、請求項1-の何れか一項に記載の表面状態推定方法。
The correlation is expressed by a linear approximation equation,
a slope of the linear approximation equation increases as an average luminance of the plurality of pixels forming the image increases , and an intercept of the linear approximation equation decreases as the average luminance increases,
The surface condition estimating method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the surface condition of the processed surface is estimated using the index value and the linear approximation equation having the slope and the intercept determined based on the average luminance.
工具によって工作物を加工する工作機械に適用され、前記工具及び前記工作物における加工面の表面状態を推定する表面状態推定方法であって、1. A surface condition estimation method that is applied to a machine tool that machines a workpiece with a tool and estimates a surface condition of a machined surface of the tool and the workpiece, comprising:
前記加工面を撮像した画像を形成する複数のピクセルのうち隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの輝度を用いて輝度平均値を算出し、Calculating a luminance average value using the luminance of each of a plurality of adjacent pixels among a plurality of pixels forming an image obtained by capturing the processed surface;
隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの前記輝度と前記輝度平均値との差分を表す輝度差分値を算出し、calculating a luminance difference value representing a difference between the luminance of each of a plurality of adjacent pixels and the average luminance value;
前記輝度差分値の二乗総和平方根を指標値として算出し、Calculating the square root of the sum of the squares of the brightness difference values as an index value;
前記指標値を用いて、前記指標値と相関関係にある前記加工面の表面状態を推定し、Using the index value, a surface condition of the processed surface that is correlated with the index value is estimated;
前記相関関係は、直線近似式により表されるものであり、The correlation is expressed by a linear approximation equation,
前記直線近似式の傾きは、前記画像を形成する複数の前記ピクセルの平均輝度が大きくなるにつれて大きくなり、前記直線近似式の切片は前記平均輝度が大きくなるにつれて小さくなる関係を有し、a slope of the linear approximation equation increases as an average luminance of the plurality of pixels forming the image increases, and an intercept of the linear approximation equation decreases as the average luminance increases,
前記加工面の表面状態は、前記指標値と、前記平均輝度に基づいて決定される前記傾き及び前記切片を有する前記直線近似式とを用いて推定される、表面状態推定方法。a surface condition estimating method, wherein the surface condition of the processed surface is estimated using the index value and the linear approximation equation having the slope and the intercept determined based on the average luminance.
複数の前記平均輝度について、前記平均輝度ごとの前記直線近似式の前記傾き及び前記切片に基づいて、前記平均輝度に対する前記傾きの線形近似及び前記平均輝度に対する前記切片の線形近似を求め、
前記加工面の表面状態は、前記指標値と、前記画像における前記平均輝度に対応して前記傾きの線形近似から求められた前記傾き、及び、前記画像における前記平均輝度に対応して前記切片の線形近似から求められた前記切片と、を用いて推定される、請求項6又は7に記載の表面状態推定方法。
determining a linear approximation of the slope with respect to the average luminance and a linear approximation of the intercept with respect to the average luminance based on the slope and the intercept of the linear approximation equation for each of the average luminances;
8. The surface condition estimating method according to claim 6, wherein the surface condition of the processed surface is estimated using the index value, the slope obtained from a linear approximation of the slope corresponding to the average luminance in the image, and the intercept obtained from a linear approximation of the intercept corresponding to the average luminance in the image.
推定された前記加工面の表面状態に基づいて、前記工具を修正するタイミングを設定する、又は、前記工作機械が前記工具を用いて前記工作物を加工する加工条件を変更する、請求項1-8の何れか一項に記載の表面状態推定方法。 The surface condition estimation method according to any one of claims 1 to 8, further comprising: setting a timing for correcting the tool based on the estimated surface condition of the machined surface; or changing the machining conditions under which the machine tool uses the tool to machine the workpiece. 隣接する複数の前記ピクセルは、互いに隣接する4つ以上の前記ピクセルである、請求項1-9の何れか一項に記載の表面状態推定方法。 The surface condition estimation method according to any one of claims 1 to 9, wherein the adjacent pixels are four or more adjacent pixels. 前記工作機械は、前記工具としての砥石を有し、前記砥石により前記工作物を研削加工する研削装置である、請求項1-10の何れか一項に記載の表面状態推定方法。 The surface condition estimation method according to any one of claims 1 to 10, wherein the machine tool is a grinding device having a grinding wheel as the tool and grinding the workpiece with the grinding wheel. 前記加工面の表面状態は、表面粗さである、請求項1-11の何れか一項に記載の表面状態推定方法。 The surface condition estimation method according to any one of claims 1 to 11, wherein the surface condition of the processed surface is surface roughness. 工具によって工作物を加工する工作機械に適用され、前記工具及び前記工作物における加工面の表面状態を推定する表面状態推定システムであって、
前記加工面を撮像し、撮像した画像を出力する撮像装置と、
前記画像に対して評価領域を設定する評価領域設定部、前記画像を形成する複数のピクセルのうち前記評価領域を隣接する複数の前記ピクセルから形成される複数のエリアに分割するエリア分割部、各々の前記エリアにおいて隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの輝度を用いて輝度平均値を算出する輝度平均値算出部、各々の前記エリアにおいて前記輝度平均値算出部によって算出された前記輝度平均値と隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの前記輝度との差分を表す輝度差分値を算出する輝度差分値算出部、及び、前記輝度差分値算出部によって算出された前記輝度差分値の二乗総和平方根を指標値として算出する指標値算出部と、を有する画像評価装置と、
前記画像評価装置によって算出された前記指標値を用いて、前記指標値と相関関係にある前記加工面の表面状態を推定する推定部を有する推定演算装置と、
を備えた、表面状態推定システム。
A surface condition estimation system that is applied to a machine tool that machines a workpiece with a tool and estimates a surface condition of a machined surface of the tool and the workpiece, comprising:
an imaging device that images the processing surface and outputs the captured image;
an image evaluation device having: an evaluation area setting unit that sets an evaluation area for the image; an area dividing unit that divides the evaluation area into a plurality of areas formed by a plurality of adjacent pixels among a plurality of pixels that form the image; a brightness average value calculation unit that calculates a brightness average value using the brightness of each of the adjacent pixels in each of the areas ; a brightness difference value calculation unit that calculates a brightness difference value representing a difference between the average brightness value calculated by the brightness average value calculation unit in each of the areas and the brightness of each of the adjacent pixels; and an index value calculation unit that calculates the square root of the sum of the squares of the brightness difference value calculated by the brightness difference value calculation unit as an index value;
an estimation calculation device having an estimation unit that estimates a surface state of the processed surface that is correlated with the index value calculated by the image evaluation device;
A surface condition estimation system comprising:
工具によって工作物を加工する工作機械に適用され、前記工具及び前記工作物における加工面の表面状態を推定する表面状態推定システムであって、A surface condition estimation system that is applied to a machine tool that machines a workpiece with a tool and estimates a surface condition of a machined surface of the tool and the workpiece, comprising:
前記加工面を撮像し、撮像した画像を出力する撮像装置と、an imaging device that images the processing surface and outputs the captured image;
前記撮像装置から出力された前記画像を形成する複数のピクセルのうち隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの輝度を用いて輝度平均値を算出する輝度平均値算出部、前記輝度平均値算出部によって算出された前記輝度平均値と隣接する複数の前記ピクセルのそれぞれの前記輝度との差分を表す輝度差分値を算出する輝度差分値算出部、及び、前記輝度差分値算出部によって算出された前記輝度差分値の二乗総和平方根を指標値として算出する指標値算出部と、を有する画像評価装置と、an image evaluation device having: a luminance average calculation unit that calculates a luminance average value using the luminance of each of a plurality of adjacent pixels among a plurality of pixels forming the image output from the imaging device; a luminance difference value calculation unit that calculates a luminance difference value representing a difference between the luminance average value calculated by the luminance average calculation unit and the luminance of each of the plurality of adjacent pixels; and an index value calculation unit that calculates, as an index value, a square root of the sum of squares of the luminance difference value calculated by the luminance difference value calculation unit;
前記画像評価装置によって算出された前記指標値を用いて、前記指標値と相関関係にある前記加工面の表面状態を推定する推定部を有する推定演算装置と、an estimation calculation device having an estimation unit that estimates a surface state of the processed surface that is correlated with the index value calculated by the image evaluation device;
を備え、Equipped with
前記相関関係は、直線近似式により表されるものであり、The correlation is expressed by a linear approximation equation,
前記直線近似式の傾きは、前記画像を形成する複数の前記ピクセルの平均輝度が大きくなるにつれて大きくなり、前記直線近似式の切片は前記平均輝度が大きくなるにつれて小さくなる関係を有し、a slope of the linear approximation equation increases as an average luminance of the plurality of pixels forming the image increases, and an intercept of the linear approximation equation decreases as the average luminance increases,
前記加工面の表面状態は、前記指標値と、前記平均輝度に基づいて決定される前記傾き及び前記切片を有する前記直線近似式とを用いて推定される、表面状態推定システム。a surface condition estimating system, wherein the surface condition of the processed surface is estimated using the index value and the linear approximation equation having the slope and the intercept determined based on the average luminance.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (2)

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WO2019194065A1 (en) 2018-04-02 2019-10-10 日本電産株式会社 Image processing device, image processing method, appearance inspection system, and appearance inspection method
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