JPH08247724A

JPH08247724A - ピストンの磨耗状況評価方法

Info

Publication number: JPH08247724A
Application number: JP7824995A
Authority: JP
Inventors: Hideo Suda; 英雄須田; Yoshitaka Saitou; 吉敬斎藤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1995-03-09
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】照明等光学系の設定による影響やノイズの影
響を受けずにピストンの磨耗状況を評価すること。【構成】ピストン側面を特定色でコーティングする第
１の工程（ステップＳ１）と、当該ピストンをセットし
たエンジンを運転する第２の工程（ステップＳ２）と、
当該ピストン側面を撮像することでピストン側面につい
ての画像データを生成する第３の工程（ステップＳ３）
と、当該画像データ中の加工溝毎の明度の差に基づいて
当該ピストン加工溝の磨耗度を検出する第４の工程（ス
テップＳ４）とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ピストンの磨耗状況評
価方法に係り、特に、画像処理によりピストン加工溝の
磨耗度を評価するピストンの磨耗状況評価方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ピストンの当たり評価（磨耗
状況検査）は目視により行われるか、必要な部分の精密
測定で行っている。また、画像処理により磨耗状況評価
を行う手法が同一出願人により出願されている（例え
ば、特願平５−３４７６６３号，特願平６−５４４６０
号）。

【０００３】ピストンの当たりは、特にエンジンの焼き
付きに対して、事前に予知し、ピストンのプロフィール
を決定するための重要な要素であり、ピストンの設計に
フィードバックされている。

【０００４】画像処理による当たり評価は、ピストンの
作成時に発生する加工溝に注目し、その残量により当た
りの強弱を評価するものである。加工時のバイトは同一
のものを使用しているので、一つのピストンにおいて加
工溝の深さはほぼ均一である。この均一な加工溝に対
し、実際にエンジンを運転するとピストンとシリンダが
擦れ合うことにより、ピストンに当たり（磨耗）が生
じ、その強さにより加工溝の深さが浅くなり、ついには
加工溝自体が磨耗し、無くなってしまう。従って、この
加工溝の残量を測定することにより当たりの強さを推定
することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、目視に
よる場合にあっては、評価に個人差が生じ、また評価に
際しても熟練を要し、更に、評価の定量化が困難なもの
となっていた。すなわち、各個人の評価レベルの統一化
ができない、という不都合があった。

【０００６】また、精密測定による場合にあっては、ピ
ストンの全周を隈なく行うには多くの時間と労力を要す
るという不都合があり、一方、熱応力による内部歪みの
問題もあって、精密測定は必ずしも良好なものとはなっ
ていない。

【０００７】特願平５−３４７６６３号の画像処理によ
る評価手法では、分解能が粗く、加工溝が当たりにより
無くなった部分と、加工溝の残っている部分との検出の
みをするものであった。即ち、加工溝の有無のみを評価
する構成となっていて、加工溝の磨耗状況（当たり）を
段階別に検出し定量化することができなかった。そのた
め、長時間運転後のピストンは評価できるが、短時間運
転のピストンは加工溝が全て残っているため、評価がで
きない、という不都合があった。

【０００８】また、特願平６−５４４６０号では、ピス
トンはアルミ合金等の金属製であるため、照明の設置場
所やカメラの絞りなどの設定が難しい、という不都合が
あった。

【０００９】図１６は従来の磨耗状況評価の手法を示す
説明図である。この図１６は、運転後のピストンの加工
溝の形状と、これを撮像した場合のＣＣＤラインセンサ
の出力波形を示している。図示するように、ＣＣＤセン
サは、ピストン側面の加工溝からの反射により加工溝の
山の高さに応じた大きさの波形を出力する。当たりのな
い部分Ｋでは、図のようにほぼ揃ったＣＣＤの出力波形
が得られるが、当たりが強くなるに従ってこの波形が小
さくなり、ついにはほぼ一定の出力となる。

【００１０】従来例では、この波形により特徴量を求
め、加工溝毎の波高値や平均値を用いて、これらの特徴
量と磨耗量との相関関係を求めることで当たりの評価を
行っていた。

【００１１】しかしながら、加工溝から得られる波形
は、理想的なものではなく、当たりではない表面の傷
や、汚れ等のノイズの影響を受けた波形であった。特
に、加工溝の深さが数［μｍ］から数１０［μｍ］しか
なく、その反射で評価を行う当たり評価にとって、波形
へのノイズの影響は大きく、誤差の原因ともなってい
た。

【００１２】

【発明の目的】本発明は、係る従来例の有する課題を改
善し、特に、照明等光学系の設定による影響やノイズの
影響を受けずにピストンの磨耗状況を評価することので
きるピストンの磨耗状況評価方法を提供することを、そ
の目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、ピ
ストン側面を特定色でコーティングする第１の工程と、
当該ピストンをセットしたエンジンを動作させる第２の
工程と、当該ピストン側面を撮像することでピストン側
面についての画像データを生成する第３の工程と、当該
画像データ中の加工溝毎の明度の差に基づいて当該ピス
トン加工溝の磨耗度を検出する第４の工程とを備えた、
という構成を採っている。

【００１４】第２の手段として、第４の工程が、加工溝
の幅情報を特定する工程と、当該加工溝の幅情報により
画像データを分割する工程と、この分割画像データから
明度の波高値を抽出する工程と、当該分割画像データか
ら明度の平均値を抽出する工程と、この分割データ毎の
当該明度平均値及び波高値に基づいて磨耗度を評価する
工程とを備えた、という構成を採っている。

【００１５】第３の手段として、第４の工程が、分割画
像データから明度の平均値を抽出する工程に続いて、加
工溝毎の当該平均明度値が所定のしきい値を越えている
場合に当該加工溝毎の波高値が中間の磨耗度より強い波
高値であると判定する工程を備えた、という構成を採っ
ている。

【００１６】本発明では、これらの手段によって前述し
た目的を達成しようとするものである。

【００１７】

【作用】まず、第１の工程で、ピストン側面を特定色で
コーティングする。次いで、第２の工程で、このピスト
ンをセットしたエンジンを運転する。これによりピスト
ンに当たりが生じる。さらに、第３の工程で、当該ピス
トン側面を撮像することでピストン側面についての画像
データを生成する。次いで、第４の工程で、当該画像デ
ータによる加工溝毎の特徴量に基づいて当該ピストン加
工溝の磨耗度を検出する。

【００１８】第４の工程では、まず、画像データの加工
溝毎の波高値を取得する。即ち、加工溝を１単位とした
明度の差を取得する。さらに、当該画像データの加工溝
毎の明度の平均値を取得する。次いで、加工溝毎の当該
平均明度値が所定のしきい値を越えている場合に、当該
加工溝毎の波高値が中間の磨耗度より強い波高値である
と判定する。これは、特定色でコーティングしたピスト
ンの画像データでは、磨耗の弱い部分と磨耗の強い部分
とは同様の波高値となるからであり、この場合、明度の
平均値によって磨耗の強弱を判定している。これは、波
高値が最も高くなる部分は明度のほぼ中間の値となるか
らである。従って、この波高値が最も高くなるときの明
度値にもよるが、ハードウエアによる明度の階調値の倍
近い階調値で加工溝の磨耗度を検出することとなる。

【００１９】

【実施例】次に本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２０】図１は、本発明によるピストンの磨耗状況
評価方法の構成を示すフローチャートである。図１に示
すように、ピストンの磨耗状況評価方法は、ピストン側
面を特定色でコーティングする第１の工程（ステップＳ
１）と、当該ピストンをセットしたエンジンを運転する
第２の工程（ステップＳ２）と、当該ピストン側面を撮
像することでピストン側面についての画像データを生成
する第３の工程（ステップＳ３）と、当該画像データに
よる加工溝毎の特徴量に基づいて当該ピストン加工溝の
磨耗度を検出する第４の工程（ステップＳ４）とを備え
ている。

【００２１】図２は第４の工程の詳細を示すフローチャ
ートである。第４の工程は、加工溝の幅情報ｂを特定す
る工程（ステップＳ４１）と、当該加工溝の幅情報ｂに
より画像データａを分割する工程（ステップＳ４２）
と、この分割画像データｃから明度の波高値を抽出する
と共に当該分割画像データから明度の平均値を抽出する
工程（ステップＳ４３）と、この分割データ毎の当該明
度平均値及び波高値からなる特徴値ｄに基づいて磨耗度
を評価する工程（ステップＳ４４）とを備えている。

【００２２】これを詳細に説明する。

【００２３】ステップＳ１では、ピストン３２を特定色
でコーティングしている。本実施例では、照明の設置位
置や照明の強さなどの影響を受けずにピストン側面の画
像データを生成するため、ピストン側面に運転上で影響
のない範囲で表面をコーティングしている。これによ
り、加工溝の波形の信頼性を上げ、加工溝の磨耗につい
ての特徴量ｄを強調することが可能となる。本実施例で
は、ピストン側面に黒色のコーティングを行い、その結
果から当たり評価を行っている。黒色としたのは、ピス
トン３２が明るい金属色であるためである。コーティン
グ剤３２Ａとしては、二硫化モリブデンを用い、これを
数［μｍ］の膜圧で均一に塗布している。コーティング
剤３２Ａは、ピストン３２の材質と明度が正反対となる
材質で、かつピストン３２の運転に影響が生じない材質
であればどのようなものでもよい。

【００２４】ステップＳ２では、黒色にコーティングし
たピストン３２をセットしたエンジンを運転している。
エンジンの設計では、運転中のピストン３２等の熱膨張
や、オイルや混合気の流れ方などの予測が難しいため、
コンピュータによるシュミレーションでは動作を予測し
きれない部分があり、設計したピストンを実際に運転し
てみて、このピストンに生じた当たりを観察することで
設計事項の判断を行っている。このステップＳ２におい
て、検査対象のピストン３２に当たりが生じ、加工溝が
磨耗する。

【００２５】ステップＳ３では、ピストン側面を撮像し
ている。加工溝と加工溝の間が１０[dot]以上となるよ
うに０．０１４[mm]の分解能で縦（軸）方向の撮像（測
定）を行っている。横（回転）方向は、１［度］ずつピ
ストンを回転して撮像している。従って、図３に示すよ
うに、画像データａは、通常のピストン３２の大きさで
は、縦方向５０００［素子］ｘ横方向３６０［ライン］
の画像となる。

【００２６】図４（Ａ）は運転前のピストン側面の加工
溝及びコーティング剤３２Ａと、これを撮像したＣＣＤ
ラインセンサの出力波形を示している。図４（Ｂ）は運
転後加工溝が磨耗している場合の加工溝の断面と、その
ＣＣＤラインセンサの出力波形の一例である。ピストン
の表面に黒色のコーティングを施すことにより、そこか
ら得られる加工溝の波形は、図４（Ａ）に示すように、
当たりのない状態ではほぼ均一な黒レベルとなる。これ
に対し、当たりによりコーティング剤が磨耗した場合、
図４（Ｂ）に示すように、加工溝が現れると照明の反射
で黒レベルの中に明るい部分ができ、波高値が大きくな
る。即ち、当たりにより加工溝が磨耗した部分Ｎでは、
波高値が大きくなる。

【００２７】当たりが強くなるに従い明るい部分が大き
くなり、加工溝が半分程度磨耗した状態がコーティング
剤の黒と磨耗したピストンの反射光の白の部分が半々
で、波高値が最も大きくなる。さらに、磨耗が進むと、
コーティング剤の黒い部分が白い部分より少なくなり、
波高値が小さくなり、加工溝がなくなった部分Ｓでは、
明るい均一な出力となる。

【００２８】このようなピストンの縦方向の波形を、１
［度］毎に３６０［度］集積すると、図５に示したよう
に、縦５０００[dot]，横３６０[dot]のピストン側面を
縦方向に拡大した展開画像が得られる。この画像データ
ａは多階調の画像データａであり、また、当たりの評価
では色合いをみる必要がないうえピストン３２はアルミ
の色であるグレーが多いので、ＣＣＤラインセンサのＲ
ＧＢ三色の内最も良好な感度が得られた赤（Ｒｅｄ）成
分の濃淡画像で評価を行っている。

【００２９】ステップＳ４では、ステップＳ３で撮像し
たピストン側面の画像データａに基づいて加工溝の磨耗
度を検出している。

【００３０】ステップＳ４１では、加工溝の幅情報ｂを
特定する。加工溝のピッチ（幅）はピストンにより一定
であることから、事前に求めておくか、加工溝のはっき
り見える部分をＣＲＴ等に表示し、そこから加工溝のピ
ッチを求めることとした。これは、当たりによりコーテ
ィング剤のみが磨耗している部分をＣＲＴ上で目視によ
り検索し、当該部分を拡大表示して加工溝のピッチをド
ット数として求めている。

【００３１】ステップＳ４２では、加工溝の幅情報ｂに
より画像データａを分割している。本実施例では、この
加工溝の幅（eg_wid）で画像データａを単純に分割した
上、この分割した画像データ（波形）の特徴量を求める
ことにより加工溝の当たりの強さを算出することとし
た。ここでは、特徴量として加工溝毎の平均値と波高値
（最大値と最小値の差）を使用している。

【００３２】図６に示すように、隣り合う加工溝は大き
な差がないので、加工溝のピッチ（eg_wid）が解ってい
れば適正の位置（eg_wid-1）での特徴量(MAX1, MIN1,
M.H1,A.V.1)とずれた位置（eg_wid-2）での特徴量(MAX
2, MIN2, M.H2, A.V.2)はほぼ同じ値である。従って、
評価対象領域が確定されていれば、単純に（eg_wid）で
分割し、分割した部分毎に特徴量を求めることで当たり
の評価が可能となる。ここでは、特に波高値（M.H[n]）
と平均明度値とを用いてこれをピストン加工溝の磨耗量
に対応する特徴値として用いている。

【００３３】また、本実施例では加工溝がピストン側面
に螺旋状に存在することにかかわらず、単純に加工溝の
幅（eg_wid）で分割するようにしている。従って、ピス
トン側面の左右方向で加工溝波形の切り出し位置が異な
ることとなるが、評価結果には影響を与えていない。

【００３４】ステップＳ４３では、分割画像データｃに
基づいて加工溝毎に特徴量を算出している。図７は加工
溝波形の特徴量と当たりの強さの相関を示すグラフ図で
ある。図中点線は、従来手法であるコーティングを施し
ていないものの特徴量である。図からも解るように、コ
ーティングにより当たりが生じていない部分が黒で、当
たりにより磨耗した部分が照明の反射により白くなるた
め、点線で示す従来例と比較して当たりの強さに対する
特徴量の変化が非常に大きく、当たりによる磨耗量の推
定に対する精度が大幅に向上する。

【００３５】しかし、加工溝毎の平均明度値は、従来手
法のように当たりの強さと比例関係があるが、波高値に
関しては、単純な比例関係にないので、ここで平均明度
値の情報を元にその波高値が中間の当たりより弱いのか
強いのかを判別することで従来手法と同様な加工溝波形
の特徴量として用いることが可能となる。

【００３６】即ち、ステップ４４では、加工溝毎の当該
平均明度値が所定のしきい値を越えている場合に当該加
工溝毎の波高値が中間の磨耗度より強い波高値であると
判定している。このしきい値は、画像データａの平均明
度値から求められる。

【００３７】このように、ピストンに黒色のコーティン
グを施すことにより、従来手法と比較して当たりの強さ
の相関に用いる特徴量を強調でき、平均明度値と波高値
を組み合わせることで、基本手法は従来と同じである
が、その評価精度を大幅に向上することが可能となる。

【００３８】また、波高値が磨耗度の中間地点で折り返
すため、従来例と比較して倍近い階調数で当たりの強さ
を判定することができる。

【００３９】さらに、当たりの強さを算出後、評価の必
要に応じた精度で結果を表示出力している。これは、例
えば当たりの強さを５段階に区分してカラープリンタで
印刷出力することにより行っている。

【００４０】次に、上述した実施例によるピストンの磨
耗状況評価方法を実施するための装置について説明す
る。

【００４１】図８はピストンの磨耗状況評価装置のハー
ドウエア資源の概略構成を示すブロック図である。デー
タ入力手段１は、ピストンを撮像するピストン撮像部２
２と、このピストン撮像部２２を駆動制御するステージ
コントロール部２１と、ピストン撮像部２２が撮像した
画像データａを一時的に蓄積した後データ処理手段２に
入力するデータ入力部２０とを備えている。

【００４２】ピストン撮像部２２は、ピストン３２から
の反射光を光電変換するＣＣＤセンサ３８と、ピストン
３２を回転させる回転ステージベース３３と、この回転
ステージベース３３を回転駆動する回転ステージ用モー
タ３５等を備えている。

【００４３】ステージコントロール部２１は、回転ステ
ージ用モータ３５の動作を制御するモータドライバ５６
と、ＣＣＤセンサ３８を駆動制御して光電変換された信
号をデータ入力部２０に出力するＣＣＤドライバ６１と
を備えている。モータドライバ５６は、データ取り込み
に際してデータ処理手段２からの回転要求に基づいてピ
ストン直径に合った回転角だけ回転ステージベース３３
を回転させる。回転角は、データ処理手段２により計算
され、モータドライバ５６への回転角分のパルスが送ら
れ、回転ステージ用モータ３５を駆動する。

【００４４】データ入力部２０は、ＣＣＤドライバ６１
からの信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバー
タ２９と、このＡ／Ｄコンバータ２９からの画像データ
ａを記憶するメモリ２８とを備えている。メモリ２８
は、一周分のデータを保持できるように４Ｍｂｙｔｅの
ＳＲＡＭとしている。メモリ２８に格納されたピストン
側面の展開画像（画像データａ）は、ピストンの磨耗状
況評価を行うデータ処理手段２からアクセスされる。

【００４５】データ処理手段２は、本実施例では、パー
ソナルコンピュータ（ＰＣ）にインタフェース用のＰＩ
Ｏボードとフルカラー処理用の画像ボード（フレームバ
ッファ）とを付加したものからなる。構成としては、デ
ータ処理手段２は、データ入力手段１とのデータの送受
信のインタフェースとなるＰＩＯ２３と、図１に示した
ステップＳ４を実行するＣＰＵ２９と、加工溝の幅情報
ｂ等の入力を受け付ける入力部２５とを備えている。デ
ータ処理手段２の処理時間は、ＰＣの処理能力によって
異なる。

【００４６】また、データ処理手段２で行ったピストン
側面の評価については、評価結果を表示出力する手段が
必要となる。この評価結果出力手段３は、評価結果のデ
ータの保存及び評価結果の表示出力を行う。評価結果を
保存しておくためのディスク２６には色々なものが考え
られるが、画像データが大きいことから、通常のフロッ
ピーディスク１枚には数データしか保存できない。これ
に対し、ハードディスク、高密度フロッピーディスク、
光磁気ディスク等を用いることにより、データの保存効
率を上げることができる。また、結果の出力に対して
も、数値のみを出力するのであれば、通常のプリンタで
充分であるが、画像データを出力するには、フルカラー
対応のプリンタ３３Ｃが必要になる。従って、用途に応
じて決定するものとして処理ソフトをそれらと対応させ
ている。

【００４７】図９はデータ入力部２０の詳細構成を示す
ブロック図である。データ入力部２０は、ＣＣＤドライ
バ６１の制御に基づいてＣＣＤセンサ３８が出力したＲ
ＧＢ別のアナログ信号をそれぞれ増幅するアンプ（ＡＭ
Ｐ）５０と、ＰＩＯ２３からのＭＯＤＥ信号及びＲＥＱ
信号に基づいてアンプ５０からのアナログ信号の出力を
切り替えるマルチプレクサ５１とを備えている。

【００４８】さらに、データ入力部２０は、このマルチ
プレクサ５１からのアナログ信号をデジタル信号に変換
するＡ／Ｄコンバータ２９と、このＡ／Ｄコンバータ２
９が出力したデジタルデータ（画像データａ）を記憶す
るＲＡＭ５４と、Ａ／Ｄコンバータ２９から出力される
データを記憶する際の当該ＲＡＭ５４のアドレスを指定
するアドレスカウンタ５３と、＃ＢＵＳ．ＣＴＬ信号に
基づいてＲＡＭ５４へのアクセス権を制御するバスコン
トローラ５５とを備えている。本実施例では、ＲＡＭ５
４へはこのアクセス権の設定に基づいてＰＩＯ２３及び
Ａ／Ｄコンバータ２９がアクセスするようになってい
る。

【００４９】図中の各信号線の仕様は以下の通りであ
る。ＭＯＤＥ：このデータ入力手段１はピストンの汚れ評
価にも用いられる構成となっているため、当たり評価と
汚れ評価を切り替える必要がある。即ち、汚れ評価時に
は、データ取り込みをＲ→Ｇ→Ｂ→Ｒ→…の順にＣＣＤ
センサ３８からの信号を読み取り、１ライン分のデータ
をＡ／Ｄコンバータ２９へ送る。また、当たり評価時に
は、Ｒの信号とＲ’の信号を、Ｒ→Ｒ’→Ｒ→…の順に
ＣＣＤセンサ３８からの信号を読み取り、１ラインのＲ
とＲ’のデータをＡ／Ｄコンバータ２９に送る。これら
の為の切替信号である。また、汚れ評価時には１ライン
１２５０素子を使用するため、ＲＧＢそれぞれのＯＤＤ
素子の２５００中の１２５０素子を使用している。一方
当たり評価では、Ｒ素子のＯＤＤ，ＥＶＥＮの両方を使
用し、５０００素子のデータとしている。本実施例での
ＣＣＤセンサの出力はＯＤＤとＥＶＥＮ別々のため、こ
れをＲの信号とＲ’の信号としている。（Ｌ：汚れ，
Ｈ：当たり）

【００５０】＃ＢＵＳ．ＣＴＬ：メモリボード２８上
のＲＡＭ５４への書き込み及び読み込みのアクセス権を
変更する信号である。ピストン３２の撮像時には書き込
み可で行い、ＲＡＭ５４へのデータの書き込みについて
はデータ入力手段１が制御を行う。汚れ評価等のデータ
処理時には、ＲＡＭ５４はデータ入力手段１とは切り離
され、データ処理手段２が制御を行い、データの読み込
み及び書き込み可の状態でデータへのアクセスを行う。
（Ｌ：データ入力手段１がＲＡＭ５４を制御，Ｈ：デー
タ処理手段２がＲＡＭ５４を制御）

【００５１】ＤＡＴＡ：データバスで、１６ｂｉｔの
データを扱う。ＡＤＲ：アドレスバスで、４Ｍｂｙｔｅのデータアド
レスを扱うために、２４ｂｉｔを使用する。ＳＴＡＴ：Ａ／Ｄ変換の実行中、Ｈを出力する。ＲＥＱ：測定中、Ｈを出力する。ＤＩＲ：ＰＣ側からＲＡＭへのデータのアクセス方法
を決定する（Ｈ：読み込み，Ｌ：書き込み）。Ｒ／Ｗ：ＰＣ側からＲＡＭへのデータの書き込みのタ
イミングを示す。（Ｌ：書き込み開始で、この間にＤ
ＡＴＡを書き込む）

【００５２】図１０はステージコントロール部２１の詳
細構成を示す説明図である。ステージコントロール部２
１は、回転ステージ用モータ３５を駆動制御するモータ
ドライバ５６と、ＣＣＤセンサ３８を駆動制御するＣＣ
Ｄドライバ６１とを備えている。モータドライバ５６
は、次の信号によって回転ステージ用モータ３５を制御
している。

【００５３】ＰＬＵＳ：ステッピングモータの回転パ
ルスを出力する。ＤＥＦ：回転方向を指定する。Ｈ．ＯＦＦ：モータ停止時の電流をカットする。ＴＩＭ：モータのタイミング出力信号。Ｏ．Ｈ：モータのオーバーヒート出力信号。

【００５４】ＣＣＤドライバ６１は、ＣＣＤセンサ３８
の蓄積時間を変更する場合にＬＡＴＣＨ信号を用いてい
る。（Ｌ：初期値）

【００５５】また、ステージコントロール部２１は、回
転ステージベース３３の原点位置を検知する第一ステー
ジセンサ５８と、ピストン固定治具３１の種類を判別す
る第二ステージセンサ５９と、カメラロック機構３０の
状態を検出するロックセンサ５７とを備えている。この
各種センサについては、ピストン撮像部２２の構成によ
って異なるものとなる。

【００５６】図１１は本実施例によるピストン撮像部２
２の構成を示す正面図である。ピストン撮像部２２は、
ピストン３２の装着を受け付けるピストン固定治具３１
と、このピストン固定治具３１が固着される回転ステー
ジベース３３と、この回転ステージベース３３を回転駆
動する回転ステージ用モータ３５と、レンズ３７及びＣ
ＣＤセンサ３８を有するカメラ３６と、このカメラ３６
からピストン固定治具３１に固定されたピストン３２ま
での距離を調整する位置調整シャフト４１とを備えてい
る。

【００５７】しかも、カメラ３６をピストン固定治具３
１側に付勢するカメラ用引っ張りバネ３９と、位置調整
シャフト４１のピストン固定治具３１側に位置し当該ピ
ストン固定治具３１に当接する滑合部材４０とを備えて
いる。ここでは、この滑合部材４０をピストン固定治具
３１のピストン支持部３Ｂ側面に当接する回転用ベアリ
ングとしている。

【００５８】図１２は図１１に示したピストン撮像部２
２の構成を示す平面図である。カメラ３６は、ベース４
３上のスライドレール４２上に位置しており、カメラ用
引っ張りバネ３９によってピストン３２側（図１２の符
号Ａ方向）に引かれると、このスライドレール４２上を
移動する。従って、カメラ３６の移動は直線運動とな
る。また、カメラ３６は、ピストン固定治具３１にかか
わらず、カメラ最前位置４２Ａで停止するようになって
いる。

【００５９】カメラ３６のピストン表面からの距離はピ
ストン３２の直径の大小にかかわらず常に一定になる。
即ち、カメラ３６は、常にカメラ用引っ張りバネ３９に
よりピストン側（図１２の符号Ａ方向）に引っ張られて
おり、測定中にピストン３２が回転しても、ピストン固
定治具３１と回転用ベアリング４０とが接しているた
め、ピストン３１とカメラ３６の距離は一定になる。さ
らに、ピストン３２の直径が変わっても、ピストン固定
治具３１を新たなピストン３２の直径に応じたものに交
換することでピストン３２とカメラ３６との間の距離を
一定に保つことができる。

【００６０】カメラ３６には、ピストン３１の反対方向
にリンク機構部４７を介してカメラ位置を後方にロック
するカメラロック機構３０が設けられている。本実施例
では、カメラ用引っ張りバネ３９によりカメラ３６は常
に位置調整シャフト４１を介してピストン固定治具３１
に押しつけられている。そのため、新たなピストン３２
を撮像するためにピストン固定治具３１を交換する場合
は、また、ピストン撮像部２２を移動する場合には、カ
メラ３６を後方（図１２中の符号Ｂ方向）に下げておく
必要がある。これを実現しているのがカメラのロック機
構３０である。

【００６１】カメラのロック機構３０は、図１１及び図
１２に示すように、一端が回転自在にカメラ３６に固着
された平板であるリンク機構部４７と、回転運動により
カメラを後方に下げるハンドル４６と、このハンドル４
６に付随して回転する回転プレート４８と、この回転プ
レート４８に追随してリンク機構部４７を後方へ移動さ
せる平板４７Ｂとを備えている。

【００６２】しかも、回転プレート４８には、ボールブ
ランジャ４９の受け穴４８Ａ，４８Ｂがそれぞれ設けら
れている。このボールブランジャ４９の受け穴４８Ａ，
４８Ｂは、カメラ３６のロック位置及びピストン撮像中
のカメラ位置に対応して設けられている。

【００６３】ピストン測定時（ピストン側面の展開画像
の撮像時）には、回転プレート４８はボールブランジャ
４９によって受け穴４８Ａの位置で固定されている。こ
のとき、カメラ３６は、ピストン３２の直径に応じたピ
ストン固定治具３１の直径によりその位置は前後してい
る。しかし、リンク機構部４７の遊び部分４７Ａにより
ロック機構からはフリーな状態となりカメラ用引っ張り
バネ３９及び位置調整シャフト４１によりカメラ位置が
決定される。

【００６４】しかし、ピストン固定治具３１を交換する
際には、カメラを図１２の符号Ｂの方向へ下げておかね
ばならない。そこで、ハンドル４６により回転プレート
４８を図１２中の符号Ｆの方向へ回転させ、受け穴４８
Ｂでボールブランジャ４９と合わせることで回転プレー
ト４８をロックする。すると、カメラ３６はリンク機構
４７を介して図１２中の符号Ｂの方向へ移動し、位置調
整シャフト４１とピストン固定治具３１との間隔が広が
り、ピストン固定治具３１の交換が可能となる。

【００６５】図１３はピストン３２がピストン固定治具
３１に設置された状態を示す断面図である。ピストン固
定治具３１は、固定するピストン３２と同径で円筒状の
ピストン支持部３１Ｂと、ピストン支持部３１Ｂの一端
に位置しピストンの装着を受け付けるピストンセット部
３１Ａとを備えている。ピストン支持部３１Ｂは、その
直径が撮像しようとするピストン３２の直径と同一とな
るように構成されている。図１３中仮想線はピストン３
２を示しており、ピストン３２がピストンセット部３１
Ａに設置されると、ピストン３２の側面はピストン固定
治具３１の側面と同一面となる。また、本実施例では、
画像処理の関係上、ピストン固定治具３１の表面をピス
トン３２及びコーティング材とは異なる色としている。

【００６６】図１４はピストン固定治具３１の回転ステ
ージベース３３への固着を示す断面図である。ピストン
固定治具３１の内部は有底穴３１Ｃとなっていて、この
有底穴３１Ｃによってステージベース３３のピストン固
定治具セット部３３Ａに装着されるようになっている。
さらに、ピストン固定治具３１の側面に設けられた受け
穴３１Ｄと回転ステージベース３３に装着されるボール
ブランジャ３４の先端部との結合によって、ピストン固
定治具３１と回転ステージベース３３とが固着される。
また、ボールブランジャ３４及びボールブランジャの受
け穴３３Ｄはネジが切られており、これによって回転ス
テージベース３３とボールブランジャ３４とが固着され
る。

【００６７】図１５はピストン固定治具３１が回転ステ
ージベース３３に装着された状態を示す図で、図１５
（ａ）はその平面図で、図１５（ｂ）は右側面図であ
る。ピストン固定治具３１には、治具確認シャッタ３１
Ｅが設けられている。治具確認シャッタ３１Ｅを設ける
ことで、前述した第二ステージセンサ５９は回転ステー
ジベース３の原点位置との回転角の差で治具の種類を判
別することができる。ピストン固定治具３１はピストン
の形状に合わせた構成となっているため、ピストン固定
治具３１の種類を判別することで、セットしたピストン
３１の種類を判別することができる。一方、回転ステー
ジベース３３にも原点確認シャッタ３３Ｅが設けられて
いて、第一ステージセンサ５８で回転ステージベース３
３の原点位置を確認するようになっている。これらステ
ージセンサ５８，５９は、図示しない光センサによって
シャッタ１Ｅ，３Ｅの位置を検出するようにしている。

【００６８】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、第１の工程で、ピストン側面を特
定色でコーティングするため、当たりが生じてピストン
側面まで磨耗したところと、当たりがなくコーティング
されたままの部分との明度の差が大きくなる。このた
め、第３の工程で、ピストン側面について明度差の大き
い画像データを生成することができる。さらに、第４の
工程が、コーティングにより明度差が大きくなった画像
データに基づいてピストン加工溝の磨耗度を検出するた
め、ノイズの影響を最小限とする当たり評価を行うこと
ができる。このように、照明等光学系の設定による影響
やノイズの影響を受けずにピストンの磨耗状況を評価す
ることができる従来にない優れたピストンの磨耗状況評
価方法を提供することができる。

【００６９】また、第４の工程が、分割画像データから
明度の平均値を抽出し、加工溝毎の当該平均明度値が所
定のしきい値を越えている場合に当該加工溝毎の波高値
が中間の磨耗度より強い波高値であると判定するため、
波高値が当たりの強さの中間値で折り返しても、従来と
同様の手法で磨耗状況を評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の処理工程を示すフローチャ
ートである。

【図２】図１に示したステップＳ４の詳細な処理工程を
示すフローチャートである。

【図３】ピストンとピストン側面の展開データである画
像データとを示す説明図である。

【図４】ピストン側面の加工溝及びコーティング剤とＣ
ＣＤセンサ波形との関係を示す説明図であり、図４
（Ａ）は運転前のピストン側面の加工溝及びコーティン
グ剤と、これを撮像したＣＣＤラインセンサの出力波形
を示す説明図であり、図４（Ｂ）は運転後加工溝が磨耗
している場合の説明図である。

【図５】図１のステップ３で撮像した画像データでの加
工溝の磨耗状況の一例を示す説明図である。

【図６】図２のステップＳ４２での加工溝の幅による分
割処理の一例を示す説明図である。

【図７】図６に示した加工溝毎の特徴量と磨耗状況（当
たりの強さ）の関係を示す説明図である。

【図８】ピストンの磨耗状況評価装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図９】図８に示したデータ入力部の詳細構成を示すブ
ロック図である。

【図１０】図８に示したステージコントロール部の詳細
構成を示すブロック図である。

【図１１】図８に示したピストン撮像部の構成を示す側
面図である。

【図１２】図１１に示したピストン撮像部の正面図であ
る。

【図１３】図１１に示したピストン固定治具にピストン
を設置した状態を示す断面図である。

【図１４】図１１に示したピストン固定治具を回転ステ
ージベースに装着する状態を示す断面図である。

【図１５】図１１に示したピストン固定治具が回転ステ
ージベースに装着された状態を示す図で、図１５（ａ）
はその正面図で、図１５（ｂ）は右側面図である。

【図１６】従来の加工溝とＣＣＤセンサ波形の関係を示
す説明図である。

【符号の説明】

ａ画像データｂ加工溝の幅情報ｃ分割画像データｄ特徴量３２ピストン３２Ａコーティング剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストン側面を特定色でコーティングす
る第１の工程と、当該ピストンをセットしたエンジンを
運転する第２の工程と、当該ピストン側面を撮像するこ
とでピストン側面についての画像データを生成する第３
の工程と、当該画像データによる加工溝毎の特徴量に基
づいて当該ピストン加工溝の磨耗度を検出する第４の工
程とを備えたことを特徴とするピストン加工溝の磨耗状
況評価方法。
【請求項２】前記第４の工程が、前記加工溝の幅情報
を特定する工程と、当該加工溝の幅情報により前記画像
データを分割する工程と、この分割画像データから明度
の波高値を抽出する工程と、当該分割画像データから明
度の平均値を抽出する工程と、この分割データ毎の当該
明度平均値及び前記波高値に基づいて磨耗度を評価する
工程とを備えたことを特徴とする請求項１記載のピスト
ンの磨耗状況評価方法。
【請求項３】前記第４の工程が、前記分割画像データ
から明度の平均値を抽出する工程に続いて、前記加工溝
毎の当該平均明度値が所定のしきい値を越えている場合
に当該加工溝毎の波高値が中間の磨耗度より強い波高値
であると判定する工程を備えたことを特徴とする請求項
２記載のピストンの磨耗状況評価方法。