信息处理装置和信息处理方法与流程

相关申请引用

本申请应用要求于2016年2月25日提交的日本优先权专利申请jp2016-034780和于2016年12月22日提交的日文优先权专利申请jp2016-249557的权益，这些专利申请的完整内容通过引用结合在此。

本技术涉及一种例如可用于测量发动机气缸的内壁的信息处理装置，以及一种信息处理方法。

背景技术：

在开发和生产汽车发动机等装置时，观测、检查和分析气缸体的气缸内壁很重要。例如，日本公开专利申请2007-57344(在下文中称为专利文献1)公开了一种检查方法。在此检查方法中，计算在气缸内壁上形成的用于减少与活塞的摩擦的突起的分布和体积，并根据计算的分布和体积检查气缸内壁(参见专利文献1的说明书的第[0018]段和附图1等)。

而且，如日本公开专利申请2005-144475(在下文中称为专利文献2)中所述，在气缸体的缸孔内周面(气缸内壁)上形成有用作接收发动机润滑油的孔的油坑。通过这种方式，保持能够相对于活塞形成油膜的润滑油量，这能够减少气缸内壁与活塞之间的滑动阻力(参见专利文献2的说明书的第[0002]和[0016]段，以及附图1等)。

技术实现要素：

对于形成有上述的油坑等构造的气缸内壁面，需要支持高度精确地测量表面轮廓的技术。

鉴于上述情况，需要提供一种能够高度精确地测量形成有诸如油坑的凹窝的待测表面的表面轮廓的信息处理装置，以及一种信息处理方法。

根据本技术的一种实施方式，提供一种信息处理装置，该信息处理装置包括输入单元和设置单元。

向输入单元中输入包括多个凹窝的待测表面的形状数据。

设置单元根据输入的形状数据检测多个凹窝之中的每一个，并且对于检测到的凹窝，设置包括凹窝的待去除区域。

在此信息处理装置中，检测多个凹窝之中的每一个，并且对于每个凹窝设置待去除的区域。这样，能够高度精确地测量不包括凹窝的区域的表面粗糙度，作为待测表面的表面轮廓。

设置单元可根据检测到的凹窝的面积设置待去除的区域。

通过设置与凹窝的面积对应的待去除区域，能够高度精确地测量不包括凹窝的区域的表面粗糙度。

设置单元可设置具有与检测到的凹窝的面积大致相等的面积的基准图形，并根据基准图形的尺寸设置待去除的区域。

这样，可根据凹窝的尺寸设置作为待去除区域的区域。因此，能够提高表面粗糙度的测量精度。

设置单元可将通过根据扩大量扩大凹窝而获得的区域设置为待去除区域，所述扩大量为基准图形的尺寸与通过将基准图形的尺寸乘以预定扩大倍率而获得的乘积值之间的差值。

这样，可将通过以适当倍率扩大凹窝而获得的区域设置为待去除区域。因此，能够提高表面粗糙度的测量精度。

基准图形可以是具有与检测到的凹窝的面积大致相等的面积的圆形，所述尺寸可以是圆形的直径。

这样，能够轻松地根据凹窝的尺寸设置待去除的区域。因此，能够提高表面粗糙度的测量精度。

基准图形可以是具有与检测到的凹窝的宽度大致相等的宽度的矩形，所述尺寸可以是矩形的宽度。

这样，能够轻松地根据凹窝的尺寸设置待去除的区域。因此，能够提高表面粗糙度的测量精度。

设置单元可将待去除的区域设置为使得通过将检测到的凹窝的面积乘以预定扩大倍率而获得的乘积值大致等于待去除区域的面积。

这样，可将通过以预定扩大倍率扩大凹窝而获得的区域设置为待去除区域。因此，能够提高表面粗糙度的测量精度。

设置单元可将基准高度设置为待测表面的形状数据，并将高度比基准高度小预定门限值以上的部分检测为凹窝。

这样，能够高度精确地检测凹窝。

设置单元可将输入的形状数据推导为平面，将基准高度设置为推导的形状数据，并检测凹窝。

例如，当待测表面是气缸等装置的内壁等结构时，通过将形状数据推导为平面，能够高度精确地检测凹窝。

基准高度可为待测表面的平均高度，该平均高度根据形状数据计算。

这样，可将高度比平均高度小预定门限值以上的部分精确地检测为凹窝。

包括多个凹窝的待测表面可以是包括多个凹坑的气缸内壁面。

这样，能够高度精确地测量除了气缸内壁面之外的区域的多个凹坑的表面粗糙度。

包括多个凹窝的待测表面可以是形成有网纹凹槽的气缸内壁面。

这样，能够高度精确地测量气缸内壁面的不包括网纹凹槽的区域的表面粗糙度。

所述信息处理装置还可包括测量除了待去除的设定区域之外的区域的表面粗糙度的测量单元。

这样，能够高度精确地测量不包括凹窝的区域的表面粗糙度，作为待测表面的表面轮廓。

根据本技术的一种实施方式，提供一种由计算机执行的信息处理方法，该方法包括：获取包括多个凹窝的待测表面的形状数据。

根据获取的形状数据检测多个凹窝之中的每一个，并且对于检测到的凹窝设置包括凹窝的待去除区域。

如上所述，根据本技术的实施方式，能够高度精确地测量形成有凹窝(例如油坑)的待测表面的表面轮廓。应说明的是，在此所述的效果不是限定性的，而是可以是本公开中所述的任何效果。

附图说明

图1是一种实施方式的内壁测量仪器的外观的示意图；

图2是图1中所示的pc的示例性硬件配置的示意图；

图3是测头座部分的示例性结构的示意图；

图4a和4b是待测表面的形状数据的示例性计算的示意图；

图5是凹坑周围区域的示例性设置和去除处理的流程图；

图6是待输入的示例性形状数据的示意图；

图7a和7b是内壁面的平面形状数据的示意图；

图8中a、b和c是凹坑周围区域的示例性设置的示意性平面图；

图9是凹坑周围区域的示例性设置的示意性横截面图；

图10是凹坑边缘部分的示例性扩大的示意图；和

图11是待去除区域的另一种示例性设置的示意性平面图。

具体实施方式

下面将参照附图说明本技术的一种实施方式。

[内壁测量装置的结构]

图1是本技术的一种实施方式的内壁测量仪器的外观的示意图。图2是作为此实施方式的信息处理装置的pc(个人电脑)的示例性硬件配置的原理图。应说明的是，也可使用除了pc之外的计算机。

如图1所示，内壁测量仪器500包括三维坐标测量装置100和pc200。三维坐标测量装置100包括底座部分10、三轴移动机构20、载物台30、顶盖40和测头座50(参见图3)。三轴移动机构20由底座部分10支撑。

三轴移动机构20包括x轴移动机构21、y轴移动机构22和z轴移动机构23。x轴移动机构21使载物台30可沿x方向移动。y轴移动机构22使x轴移动机构21可沿y方向移动。z轴移动机构23沿z方向移动顶盖40和测头座50。

三轴移动机构20由pc200控制，因此测头座50可在由三个轴xyz形成的测量坐标部分中进行扫描。即，能够使测头座50沿彼此正交的三个轴向xyz相对于放置在载物台30上的待测物体m移动。

对x轴移动机构21、y轴移动机构22和z轴移动机构23的具体结构没有限制。而且，三轴移动机构20的结构可采用任何结构，只要三轴移动机构20能够使测头座50沿x、y和z方向之中的每一个进行扫描。

三维坐标测量装置100具有x、y和z方向的位置检测机构(未示出)，例如直线编码器。位置检测机构向pc200输出数据。此数据涉及测头座50相对于待测物体m的相对位移和位置。

载物台30包括平行于水平方向(xy平面方向)的放置表面31。待测物体m放置在放置表面31上。在此实施方式中，结合在汽车等装置中的气缸体放置在放置表面31上，作为待测物体m。通过控制由顶盖40遮盖的测头座50，能够测量气缸体中的气缸的内壁。测头座50将在后文中详细说明。

如图2所示，pc200包括中央处理器(cpu)201、只读存储器(rom)202、随机存取存储器(ram)203、输入/输出接口205、以及将这些装置连接起来的总线204。显示单元206、操作单元207、存储单元208、通信单元209、i/f(接口)单元210等连接至输入/输出接口205。

显示单元206例如是采用液晶、电致发光(el)等技术的显示装置。操作单元207例如是键盘、定点装置、触控板(与显示单元206形成一体结构)、或其它操作装置。存储单元208是非易失性存储装置。例如，可使用硬盘驱动器(hdd)作为存储单元208。

通信单元209是用于通过网络(例如局域网(lan)和广域网(wan))与其它装置通信的通信模块。可布置用于短距离无线通信的通信模块，例如bluetooth(注册商标)。而且，可使用例如调制解调器和路由器等通信装置。

i/f单元210是用于连接其它装置(例如通用串行总线(usb)端子和高清多媒体接口(hdmi)(注册商标)和各种电缆的接口。显示单元206、操作单元207、通信单元209等可通过i/f单元210连接至pc200。

在此实施方式中，三维坐标测量装置100和pc200通过通信单元209或i/f单元210以有线或无线方式彼此连接。因此，待测表面的形状数据从三维坐标测量装置100通过这些模块输入到pc200中。

例如，当cpu向ram203载入存储在rom202、存储单元208等装置中的预定程序并执行该程序时，可进行pc200的信息处理。如图1所示，在此实施方式中，驱动控制器211、表面测量单元212、以及凹坑周围区域设置单元213由执行预定程序的cpu201配置。可使用专用硬件来配置这些模块。

驱动控制器211控制三维坐标测量装置100内的机构的驱动。表面测量单元202根据从三维坐标测量装置100输出的测量数据等信息测量待测物体m的表面轮廓等。在此实施方式中，测量除了由凹坑周围区域设置单元213设置的凹坑周围区域之外的区域的表面粗糙度。凹坑周围区域是包括油坑和其周边的区域。在此实施方式中，凹坑周围区域对应于待去除区域。下面将详细说明凹坑周围区域的设置。

程序例如可通过各种记录介质安装到pc200中。可替代地，程序也可通过互联网等途径安装到pc200中。应说明的是，也可使用除了pc之外的计算机作为此实施方式的信息处理装置。

图3是测头座50的示例性结构的示意图。测头座50包括底座51、接触式测头52、图像测头53和测头支撑机构54。底座51连接至z轴移动机构23，并可沿z方向移动。当底座51移动时，接触式测头52、图像测头53和测头支撑机构54也一起移动。

接触式测头52附接至底座51，使得包括球尖55的触针56沿z方向延伸。接触式测头52在待测物体m上进行扫描，并计算在待测物体m与球尖55接触时获得的xyz坐标信息。根据计算结果测量待测物体m的形状、高度等。对接触式测头52的具体结构没有限制，可使用任何接触式测头。

图像测头53通过测头支撑机构54附接至底座51。在此实施方式中，使用白光干涉仪作为图像测头53。因此，如图3所示，在图像测头53内配置有白光干涉测量光学系统57。应说明的是，即使在使用除了白光干涉仪之外的测头作为图像测头53时，也可使用本技术。

白光干涉测量光学系统57配置为能够以平行于放置有待测物体m的放置表面31的方向(xy平面方向)作为摄像方向拍摄待测物体m的图像。具体而言，图像测头53可测量待测物体m的平行于z方向并垂直于x方向的表面。这样，能够高度精确地测量气缸内壁面等结构的表面轮廓等。

测头支撑机构54包括旋转驱动单元60和直线驱动单元61。旋转驱动单元60例如通过连接件(未示出)可转动地布置在底座51处。旋转驱动单元60能够使图像测头53以沿垂直于放置表面31的z方向延伸的θ轴作为旋转轴旋转。对旋转驱动单元60的具体结构没有限制。例如，旋转驱动单元60可由驱动源(例如电机)和传递旋转力矩的转动件等组成。

直线驱动单元61附接至旋转驱动单元60。直线驱动单元61能够使图像测头53沿着沿某个方向延伸的w轴移动。图像测头53附接至直线驱动单元61，其附接方式使得摄像光轴的方向与w轴的方向相同。因此，直线驱动单元61能够使图像测头53沿摄像方向移动。对直线驱动单元61的具体结构没有限制，可对其进行任意设计。

图4a和4b是由三维坐标测量装置100进行的待测表面的形状数据的示例性计算的示意图。在下文中，待测物体m将被称为气缸体w。待测表面是气缸体w的气缸70的内壁面71。

使用接触式测头52测量气缸体w。通过这种方式，测量气缸体w的上表面的高度、以及每个气缸70的中心位置c和直径等。如图4a所示，根据两个测头之间的偏移量移动图像测头53，使得图像测头53的焦点位置p在内壁面71上处于预定测量点u。偏移量例如可利用校准架预先计算。

对图像测头53的具体移动方法没有限制。例如，图像测头53布置在气缸70的中心位置c，旋转驱动单元60旋转，使得w轴朝测量点u延伸。然后，通过直线驱动单元61将图像测头53移动至w轴上的预定w坐标的位置，以聚焦在测量点u上。

如图4a所示，图像测头53沿w轴进行扫描。而且，如图4b所示，图像测头53还沿旋转驱动单元60的旋转方向进行扫描。通过这种方式，能够计算具有位于内壁面71的测量点u的中心的区域的形状数据。例如，可预先指定待测范围，并计算与指定的范围对应的点云数据作为形状数据。

在此实施方式中，能够沿xy平面方向进行摄像的接触式测头52和图像测头53布置在底座51上。图像测头53在旋转驱动单元60的作用下围绕沿z方向延伸的轴旋转。而且，图像测头53在直线驱动单元61的作用下沿摄像方向移动。通过这种方式，能够高度精确地计算气缸70的内壁面71等结构的形状数据。

[凹坑周围区域]

气缸70的内壁面71是多孔型。在气缸70的内壁面71上形成有多个油坑(在下文中简称为凹坑)。例如，多个油坑是分别具有大约10微米至数百微米的直径的孔(凹窝)。在测量内壁面71的表面轮廓时，除了凹坑数目、凹坑形状外，还需要测量没有形成凹坑的平面区域的表面粗糙度等。在测量整个内壁面71的表面粗糙度时，会将凹坑视为粗糙构造并进行分析，因此不能获得正确的数据。在此实施方式中，如下文所述，要设置包括凹坑和其周边的凹坑周围区域，并适当地去除。

图5是凹坑周围区域的示例性设置和去除处理的流程图。首先，输入包括多个凹坑的内壁面71的形状数据(步骤101)。

图6是输入的示例性形状数据的示意图。例如，通过三维坐标测量装置100计算与具有位于在内壁面71上设定的测量点u的中心的指定范围对应的形状数据d1，并将形状数据d1输入到pc200中。如图6所示，将分别与指定范围对应的形状数据项d1沿内壁面71的周向彼此合并。因此，可获得与内壁面71的预定高度处的整个周缘对应的形状数据d2。

图1中所示的表面测量单元212将与内壁面71的整个周缘对应的形状数据d2推导为平面。从而产生平面形状数据d3。将产生的平面形状数据d3输入到凹坑周围区域设置单元213中，并设置和去除凹坑周围区域。通过推导为平面形状数据d3，能够高度精确地设置和去除凹坑周围区域。应说明的是，平面形状数据d3的推导可由凹坑周围区域设置单元213进行。

对推导为平面形状数据d3的方法没有限制，可以使用任何技术。例如，可根据内壁面71的内径或曲率产生平面形状数据d3。此时，可利用由接触式测头52或图像测头53获得的测量值精确地产生平面形状数据d3。

图7a和7b分别是平面形状数据d3的示意图。图7b是沿图7a的a-a线剖切而获得的横截面图。图中的z'方向是关于平面形状数据d3的高度方向。每个点(测量点)的平面形状数据d3的高度是与图3中所示的w方向的测量值对应的值。

根据平面形状数据d3检测内壁面71的多个凹坑75(步骤102)。在此实施方式中，设置基准高度h和门限值t，并将高度比基准高度h小门限值t以上的部分检测为凹坑75。因此，比平行于x'y'平面方向的表面低的部分被检测为凹坑75，所述表面设置在比基准高度h小门限值t以上的高度处。通过这种方式，能够高度精确地检测凹坑75。

例如，可使用平面形状数据d3的平均高度作为基准高度h。当然，基准高度h不局限于此。可使用经过过滤等处理后的平面形状数据d3的平均高度。可替代地，可由操作员指定基准高度h。可为此使用任何其它方法。另外，对门限值t的数值没有限制，可任意设置。

对于每个检测到的凹坑75，设置凹坑周围区域80(步骤103)。图8中a至c和图9是凹坑周围区域80的示例性设置的示意图。图8中a至c是凹坑75的平面图，图9是凹坑75的横截面图。在图9中，为了易于理解，简化了每个凹坑75的形状。

如图8中a所示，设置具有与检测的凹坑75的面积大致相等的面积的参考圆o1。假定参考圆o1的直径是凹坑直径l，根据凹坑直径l设置凹坑周围区域80。应说明的是，如图9所示，凹坑75的横截面的实际宽度与凹坑直径l不一定必须彼此相等。

例如，可根据公知的技术计算凹坑75的面积。例如，在使用在x'y'平面上等距布置的点云数据项作为平面形状数据d3时，可通过对包含在凹坑75中的点云的数目进行计数来计算凹坑75的面积。或者，也可根据任意技术计算凹坑75的面积。

如图8中b所示，设置任意扩大倍率作为周围去除倍率e，并将周围去除倍率e乘以凹坑直径l。由此获得的乘积值l*e与通过以周围去除倍率e的平方值扩大基准圆o1而获得的扩大圆o2的直径对应。而且，通过从图8中b所示的乘积值l*e减去凹坑直径l并将由此获得的值除以2而获得的值d与基准圆o1的半径和扩大圆o2的半径之间的差值对应。即，数值d是基准圆o1的半径与通过将周围去除倍率e乘以基准圆o1的半径而获得的乘积值之间的差值。此值d将被称为扩大量d，并采用相同的符号。

如图8中c所示，通过根据扩大量d扩大凹坑75的边缘部分76(与设置在基准高度处的表面的交点)设置凹坑周围区域80。在典型情况下，设置与凹坑75的形状对应的包括整个凹坑75的凹坑周围区域80。

图10是根据扩大量d扩大凹坑75的边缘部分76的示例性方法的示意图。主点76p选自凹坑75的边缘部分76。并设置分别通过根据扩大量d扩大点76p而获得的扩大点80p。通过根据凹坑75的形状将扩大点80p彼此连接起来设置凹坑周围区域80。通过这种方式，能够轻松地设置与凹坑75的形状对应的凹坑周围区域80。

对扩大凹坑75的边缘部分76的方法没有限制，可使用任意方法。应说明的是，若由于凹坑75的形状等原因整个凹坑75包含在扩大圆o2中，则也可将扩大圆o2设置为凹坑周围区域80(例如参见图9)。

如图9所示，可能低于平面区域85的表面粗糙度的测量精度的凹坑75的周围部分的尺寸常常取决于凹坑直径l。在此实施方式中的设置凹坑周围区域80的方法中，能够根据每个凹坑的直径l设置具有适当大小的凹坑周围区域80。通过这种方式，能够充分地防止平面区域85被过多地去除，并充分防止凹坑75的一部分或凹坑周围部分被留作平面区域85等。因此，能够高度精确地测量平面区域85的表面粗糙度。

作为设置凹坑周围区域80的另一种方法，可将凹坑周围区域80设置为大致等于扩大圆o2的面积。即，可设置具有与通过将预定扩大倍率(在此实施方式中为周围去除倍率e的平方值)乘以凹坑75的面积(基准圆o1的面积)而获得的乘积值大致相等的面积的凹坑周围区域80。通过这种方式，能够根据每个凹坑75的面积设置具有适当尺寸的凹坑周围区域80(与凹坑直径l对应)。

从平面形状数据d3去除凹坑周围区域80(步骤104)。例如，将凹坑周围区域80的点云数据设置为不用于分析表面粗糙度的无效数据。可替代地，可从平面形状数据d3去除凹坑周围区域80的点云数据。将已去除凹坑周围区域80的平面形状数据d3输出至表面测量单元212，并测量表面粗糙度。

在上文中，在此实施方式的内壁测量仪器500中，通过pc200检测多个凹坑75之中的每一个，并对于每个凹坑75设置凹坑周围区域80。通过这种方式，能够高度精确地测量不包括凹坑75的平面区域85的表面粗糙度，作为内壁面71的表面轮廓。而且，可在多个凹坑75上即刻自动进行凹坑周围区域80的设置和去除，从而可显著减少测量表面粗糙度所需的时间。而且，如上所述，可根据凹坑75的面积适当地设置凹坑周围区域80，从而能够充分提高表面粗糙度的测量精度。

<其它实施方式>

本技术不局限于上述的实施方式，可实现多种其它的实施方式。

在上文中，说明了多个凹坑形成为多个凹窝的实例。然后，将基准圆设置为用于设置待去除区域(凹坑周围区域)的基准图形。如上文中参照图8中a、b、c至图10所示，将基准圆的直径作为基准图形的尺寸(大小)，并能够轻松地根据基准圆的直径设置待去除的区域。应说明的是，用于设置待去除区域的基准图形不局限于圆形，可使用任何其它图形。

图11是待去除区域的另一种示例性设置的示意性平面图。如图11所示，在气缸内壁上可形成网纹(网状)凹槽90，用于留存珩磨油。在凹窝是网纹凹槽91的情况中，也可使用本技术。

在图11所示的实例中，沿每个网纹凹槽91的延伸方向延伸的基准矩形r设置为基准图形。基准矩形r的宽度尺寸l(大致垂直于其延伸方向的短边方向上的尺寸)是基准图形的尺寸，并根据宽度尺寸l设置待去除的区域。

基准矩形r设置为具有与每个网纹凹槽91的面积大致相等的面积。网纹凹槽91具有更接近于矩形而不是圆形的形状。因此，可轻松地设置具有与网纹凹槽91的长度大致相等的长度和与凹槽91的宽度(大致垂直于长度的方向上的尺寸)大致相等的宽度尺寸l的矩形，作为基准矩形r。

例如，可使用长度方向上的点的宽度的最大值或平均值作为网纹凹槽91的宽度。可替代地，可使用长度方向上的预定点(中间点等)的宽度作为网纹凹槽91的宽度。对设置基准矩形r的方法没有限制。例如，可计算网纹凹槽91的面积，并根据计算值设置基准矩形r。

可按照与图11中所示的基准矩形r的宽度尺寸l的处理方式类似的方式设置待去除的区域，例如，可以采用图8中a、b、c所示的凹坑直径l等。例如，设置宽度尺寸等于通过将周围去除倍率e乘以基准矩形r的宽度尺寸l而获得的乘积值l*e的扩大矩形。根据扩大量扩大凹槽91的边缘部分，该扩大量是通过从扩大矩形的宽度尺寸减去基准矩形r的宽度尺寸l然后除以2而获得的值。通过这种方式，能够轻松地设置与凹槽91的形状对应的待去除区域。如上所述，网纹凹槽91更接近于矩形，因此在很多情况中，扩大矩形包括整个凹槽91。在此情况中，能够轻松地将扩大矩形设置为待去除区域。或者，也可采用以基准矩形r的宽度尺寸l作为基准尺寸的任意方法。

图1中所示的三维坐标测量装置100和pc200可构造为一个整体。在此情况中，布置在仪器中的输入/输出接口等作为输入单元。当然，输入单元也可通过软件模块配置。

可设置作为检测凹坑的门限值的高度，而不是基准高度。低于作为门限值的高度的部分会被检测为凹坑。

本技术也适用于除了包括多个凹坑或网纹凹槽的内壁面之外的待测表面。即，此技术适用于通过与图1中所示的内壁测量仪器不同的任何测量仪器测量的各种待测表面的形状数据项。

例如，能够高度精确地测量为了预定目的故意地形成有多个凹窝的待测表面的平面区域或非故意地形成有多个凹窝的待测表面的平面区域的表面粗糙度。当然，在平面区域上也可进行除了表面粗糙度测量之外的处理。另外，可在包括凹窝的待去除区域上进行预定的测量等。

可对上述实施方式的至少两个特征部分进行组合。而且，上述的多种效果仅是示例性的，而不是限制性的。也可产生其它效果。