JP2001033394A - 非接触式表面検査方法および非接触式表面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超高圧電力ケーブルの接続部などの円形また
は楕円形などで長尺物である検査対象の表面に微小な
傷、微小な付着物の有無を正確に検出することを可能と
する非接触式表面検査装置を提供する。 【解決手段】 検査対象の超高圧電力ケーブルの接続部
３と所定距離隔ててＣＣＤ撮像装置２０の撮像部２１を
位置させる。撮像部２１が中央に位置するようなリング
状発光部１１で超高圧電力ケーブルの接続部３を照射す
る。画像信号処理装置２２は撮像部２１の撮像データを
取り込み、信号処理して超高圧電力ケーブルの接続部３
の傷などを検出する。制御装置４０は照明装置１０およ
びＣＣＤ撮像装置２０が搭載された移動装置３０を超高
圧電力ケーブルの接続部３の周方向および長手方向に移
動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非接触式表面検査装
置に関する。より特定的には本発明は、超高圧電力ケー
ブル相互の接続部、感光ドラムなどの円筒形状の表面に
ついて傷、付着物などを非接触式で自動的に検査する非
接触式ケーブル自動表面検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面検査の検査対象として超高圧電力ケ
ーブルの絶縁体相互の接続部を例示して、非接触式表面
検査装置について例示する。最近、２７５ＫＶ，５００
ＫＶなどの超高圧電力送電用ケーブル（超高圧電力ケー
ブル）を相互に接続することがしばしば行われている。
そのような超高圧電力ケーブルの接続部は、十分な絶縁
特性を維持している必要があり、ケーブル接続後、接続
部に傷（疵）がないこと、付着物がないことを確認する
必要がある。そのような傷または付着物は、数１００μ
ｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下のものまで検出す
ることが望まれている。

【０００３】そのような超高圧電力ケーブル相互の接続
部の検査方法としては、これまで人間の肉眼（目視）に
よる検査が行われてきた。しかしながら、人間の肉眼に
よる検査には種々の問題が指摘されている。そのような
問題の主要なものを例示すると下記になる。超高圧電力
ケーブルの接続は現場で行うから作業環境がよくないと
いう状況において、作業者の自由な行動が制限されてお
り、超高圧電力ケーブルの直径は大きく接続部分も長い
ので人間の作業量が大きく負担になる。超高圧電力ケー
ブルの接続部は絶縁体で被覆するが、絶縁体は半透明な
ので傷、付着物の検出が困難であり、検出もれが出る可
能性がある。また、検査に個人差があり均一な検査結果
が得られない。

【０００４】上述した人間の肉眼検査による問題を克服
するため、ケーブル表面の検査の自動化が種々試みられ
ている。そのような自動化方法について例示する。

【０００５】特開平６−２５８２２８号公報は、ケーブ
ルの表面の軸方向と直交する向きについた傷（疵）を検
出するため、傷がついている向きと直交する向きから光
ファイバを用いて平行光を当てて傷部分を影にして、そ
の影をケーブルの上部からチャージカップルド・デバイ
ス（ＣＣＤ）で撮像してモニタに表示するとともに、傷
検出部で撮像結果を画像処理して傷を検出する方法を開
示する。

【０００６】特開平８−２２３７２７号公報は、ケーブ
ルの表面についた傷、ケーブルの表面の付着物を検査す
るため、ハロゲンランプなどの光源から照射した光を反
射鏡で指向性を変え（偏向させ）、その偏向光をレンズ
で収束させ、散乱フィルタで散乱光としてケーブルの表
面に照射し、散乱光の反対側にプリズムを位置させ、プ
リズムの反射光をＣＣＤカメラで撮像する方法を開示す
る。撮像結果はモニタで目視するか、信号処理して疵ま
たは付着物の有無を自動的に判断する。特開平８−２２
３７２７号公報はまた、ライトガイドおよびＣＣＤカメ
ラがケーブルの周方向および長手方向に相対的に移動可
能と記載している。

【０００７】特開平８−１９３８２１号公報は、ケーブ
ル、感光ドラムなどの断面が円形状であり、ケーブルの
接続部の絶縁体のように半透明で疵（傷）の検出が困難
な検査対象における疵の検出方法として、図７（Ａ）に
図解したように、２つのカメラユニット１０３の反対側
で超高圧電力ケーブルの絶縁体１０１の表面に対して照
明装置１０２から４５度の照射角度で光を絶縁体１０１
に照射し、その結果を２つのカメラユニット１０３で撮
像し、その撮像結果を制御装置で信号処理した疵を検出
する方法を開示する。また特開平８−１９３８２１号公
報は、ケーブルの周方向に回転可能であり、かつ、軸方
向に移動可能な機構をも開示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したケーブルの表
面検査装置は全て非接触式表面検査装置であるがそれぞ
れ下記に述べる問題点が存在する。

【０００９】特開平６−２５８２２８号公報に開示され
ている検出方法は、ケーブルの軸方向と直交する向きの
傷の検出のみに限定され、その他の傷、たとえば、ケー
ブルの軸方向と同じ向きの傷の検出はできない。さらに
特開平６−２５８２２８号公報の検出方法は、光の照射
によって影となる傷の検出のみを対象としているから、
その他の傷、付着物の検出には適さない。

【００１０】特開平８−２２３７２７号公報は、多数の
光学機器を用いているので特開平８−１９３８２１号公
報に開示された装置以上に装置構成が複雑である。その
結果、ケーブルの周方向および長手方向に相対的に移動
可能とする移動機構は、後述する特開平８−１９３８２
１号公報の機構以上に複雑になる。したがって、特開平
８−２２３７２７号公報に開示されている表面検査装置
を超高圧電力ケーブルの接続が行われる作業現場に適用
することには制限がある。

【００１１】特開平８−１９３８２１号公報は、図８
（Ａ）に図解したように、カメラユニットと照明装置と
が離れすぎていて検査装置の構造が複雑になる。特に、
特開平８−１９３８２１号公報は、ケーブルの表面の傷
および付着物を自動的に検出することを意図して、ケー
ブルの周方向および軸方向に移動可能な機構を示してい
るが、特開平８−１９３８２１号公報の方法ではその機
構も複雑になる。その結果、特開平８−１９３８２１号
公報の装置を超高圧電力ケーブルの接続が行われる作業
現場に適用する場合にはさらに改善すべき点がある。

【００１２】図８（Ａ）に図解した照明および撮像方法
の検出結果の例を、図８（Ｂ）に図解する。図８（Ｂ）
において、横軸は照明中心からの距離、縦軸は検出感度
を示す。超高圧電力ケーブルの絶縁体１０１は半透明の
ため、カメラユニット１０３は自動焦点（ＡＦ）機能を
使用しにくい。そのため、カメラユニット１０３は固定
焦点で撮像している。照明装置１０２から照射された光
が超高圧電力ケーブルの絶縁体１０１で反射してカメラ
ユニット１０３で撮像するとき、発射光が直接カメラユ
ニット１０３に入射すると、その部分が非常に強調され
るので、画像処理範囲が狭くなり、カメラユニット１０
３の撮像結果を画像処理する範囲も狭くなることが見い
だされた。またカメラユニット１０３の撮像結果につい
てマスクをかけて信号処理する必要が生じた。さらに、
図８（Ａ）に破線で図解したように、照明装置１０２と
超高圧電力ケーブルの絶縁体１０１との距離、および、
超高圧電力ケーブルの絶縁体１０１とカメラユニット１
０３との距離がわずかにでもずれると、強調される範囲
が大きく変化するので、カメラユニット１０３で撮像結
果が大きく変化し、安定した検査ができない。しばし
ば、図７（Ｂ）の破線で示したような検出感度となり、
検査不可能になる場合がある。このような不具合を改善
するには、超高圧電力ケーブルの絶縁体１０１と照明装
置１０２およびカメラユニット１０３との距離を一定に
維持させる制御が必要になり、装置構成が一層複雑にな
る。あるいは照明装置１０２の照度制御を行う必要が生
ずる。その場合、照明装置１０２が複雑になる。

【００１３】種々の照明方法と撮像方法が試みられてい
るが、超高圧電力ケーブルの接続部の絶縁体は上述した
ように半透明であり、その表面に数百マイクロメータ
（μｍ）以下、好ましくは、１００μｍ以下の傷、付着
物の有無を検出するに際して、照明装置と撮像装置と
を、たとえば、図８（Ａ）に図解したように、対向させ
ることは好ましくない。

【００１４】超高圧電力ケーブルの接続現場などの検査
環境に恵まれていない場所で、自動的かつ連続的に検査
するには、検査対象と相対的に、軸方向かつ周方向に連
続的に移動可能な小型、軽量の機構、および、そのよう
な機構を可能ならしめに照明装置と撮像装置との配置も
重要であるが、これまでまだそのような適切な配置が提
示されていない。

【００１５】以上、検査対象として超高圧電力ケーブル
などのケーブルの表面検査を例示したが、ケーブル以外
の断面が円形または楕円形などで、長尺物の表面検査、
たとえば、感光ドラムなどの検査についても上記同様の
問題に遭遇している。

【００１６】本発明の目的は、断面が円形または楕円形
などで長尺物である検査対象の表面に微小な傷、微小な
付着物の有無を正確に検出するを可能とする照明方法と
撮像方法とを提供することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、上記照明方法と上記
撮像方法とを実現した照明装置と撮像装置とを小型・軽
量化することにある。

【００１８】本発明のさらに他の目的は、上記照明装置
と上記撮像装置を検査対象に対して相対的に、軸方向か
つ周方向に連続的に移動可能な小型、軽量の機構を有す
る非接触式表面検査装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点によ
れば、リング状の形状の照明手段からの光を検査対象か
ら所定の距離を隔てて前記検査対象の表面に照射し、前
記リング状の形状の照明手段のリングの中央に撮像手段
を位置させて、前記照明手段と前記検査対象の表面との
距離と同じかほぼ同じ距離を隔てて前記照明手段で照射
した部分を撮像し、その撮像結果を信号処理して前記検
査対象物についた傷または付着物を検査する、非接触式
表面検査方法が提供される。

【００２０】リング状の照明手段により、検査対象の検
査部位に均一な光を照射する。リング状照明手段の中央
に位置する撮像手段で均一光の反射光を撮像する。そし
て、撮像信号を信号処理して傷、付着物を検出する。

【００２１】本発明の第２の観点によれば、上記非接触
式表面検査方法を実施した装置、すなわち、非接触式表
面検査装置が提供される。当該非接触式表面検査装置
は、検査対象を所定距離隔てて撮像する撮像手段と、前
記検査対象と前記撮像手段との距離と同じかほぼ同じ距
離から前記検査対象に光を照射する照明手段であって発
光部分が前記撮像手段を囲んむようにリング状に構成さ
れているものと、前記照明手段で照明した前記検査対象
の照明部分を前記撮像手段で撮像した撮像信号を入力
し、画像処理して前記検査対象について傷または付着物
を検出する画像信号処理手段とを有する。

【００２２】好ましくは、前記撮像手段を前記照明手段
のリング状発光部の中央に位置させ、前記撮像手段と前
記照明手段とを一体構成する。撮像手段と照明手段の一
体化により、装置の小型化が促進する。

【００２３】また好ましくは、前記非接触式表面検査装
置は、前記照明手段・撮像手段一体化装置を前記被検査
対象の検査部に対して相対的に移動させる移動手段をさ
らに有する。さらに特定的には、前記移動手段は、前記
照明手段・撮像手段一体化装置と前記検査対象とを相対
的に前記検査対象の周囲を回転させる回転駆動手段と、
前記照明手段・撮像手段一体化装置と前記検査対象とが
相対的に前記検査対象の長手方向に移動させる長手方向
移動手段とを有する。この移動手段を用いることによ
り、検査対象を検査部位の全てを自動的に検査すること
が可能となる。

【００２４】特定的には、前記検査対象は超高圧電力ケ
ーブルの半透明の絶縁体であり、前記照明手段のリング
状発光部が蛍光光を発光する。既存の蛍光灯を使用で
き、低価格で実施できる。

【００２５】前記画像信号処理手段は、前記撮像手段か
ら入力した画像信号を二値化して傷または付着物を識別
する。または、前記画像信号処理手段は、前記撮像手段
から入力した二次元状の画像信号を二次元的に微分し、
その微分値が所定のレベルを越えている部分を検出し、
該所定レベルを越えている部分を傷または付着物として
検出する。微分信号処理をすることにより、以上部分の
識別が顕著になる。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の非接触式表面検査装置の
実施の形態を添付図面を参照して述べる。図１は本発明
の非接触式表面検査装置の実施の形態としての非接触式
ケーブル自動表面検査装置の構成図である。図１におい
て、非接触式ケーブル自動表面検査装置１は、検査対象
としての超高圧電力ケーブルの接続部３の表面に光を照
射する照明装置１０と、照明装置１０に給電する電源装
置１２と、撮像装置としてのチャージカップルド・デバ
イス（ＣＣＤ）撮像装置２０と、画像信号処理装置２２
と、表示装置２４と、移動装置３０と、制御装置４０と
を有する。

【００２７】非接触式ケーブル自動表面検査装置１の概
要をまず述べる。電源装置１２は照明装置１０に電圧を
供給する。その結果、照明装置１０は超高圧電力ケーブ
ルの接続部３の表面に光を照射する。

【００２８】ＣＣＤ撮像装置２０は照明装置１０が超高
圧電力ケーブルの接続部３の表面に照射した光の反射光
を受光する。画像信号処理装置２２はＣＣＤ撮像装置２
０で撮像した画像信号を受信して、詳細を後述する信号
処理を行う。画像信号処理装置２２はまた表示装置２４
にＣＣＤ撮像装置２０で撮像した結果および信号処理の
結果を表示する。

【００２９】移動装置３０は制御装置４０からの指令に
応じて、照明装置１０およびＣＣＤ撮像装置２０を超高
圧電力ケーブルの接続部３の周囲を軸方向および周方向
に移動させる。その結果、上述した超高圧電力ケーブル
の接続部３へ全面への照明およびその撮像を行うことが
できる。制御装置４０は、移動装置３０の超高圧電力ケ
ーブルの接続部３の周方向の位置および軸方向の位置を
後述する位置センサの読みとして入力して、移動装置３
０の位置制御を行う。制御装置４０で入力した移動装置
３０の超高圧電力ケーブルの接続部３の周方向の位置お
よび軸方向の位置は後述する位置センサの読みとして画
像信号処理装置２２に出力され、画像信号処理装置２２
において、超高圧電力ケーブルの接続部３のどの位置の
検査が行われているかが判断できる。

【００３０】図２および図３は図１に図解した実施の形
態としての非接触式ケーブル自動表面検査装置１の１例
示としての超高圧電力ケーブル終端の接続部３、ＣＣＤ
撮像装置２０および移動装置３０の拡大断面、および、
移動装置３０の概略構成を示す図である。

【００３１】図３に図解したように、超高圧電力ケーブ
ルの接続部３の両側は、ケーブル把持部５０、５２に把
持されている。図２に図解したように、下部のピボット
（枢軸）３Ｃを中心に右把持部３Ａと左把持部３Ｂとが
開放して検査対象のケーブル接続部３の両外側の超高圧
ケーブルを挟み込み、その後、右把持部３Ａと左把持部
３Ｂの上部を閉じることにより、ケーブル接続部３に対
するＣＣＤ撮像装置２０の位置が固定される。したがっ
て、ＣＣＤ撮像装置２０がケーブル接続部３の周囲を回
動したとき、ケーブル接続部３の表面に対するＣＣＤ撮
像装置２０の位置は固定される。この固定状態におい
て、以下に述べる表面検査が行われる。

【００３２】照明装置１０と、レンズ２５が先端に取り
付けられたＣＣＤ撮像装置２０とは移動装置３０に搭載
されている。以下、照明装置１０とＣＣＤ撮像装置２０
について述べる。図４は照明装置１０とＣＣＤ撮像装置
２０との位置関係を示す図であり、図４（Ａ）は図２の
線Ｈ−Ｈから見た照明装置１０とＣＣＤ撮像装置２０と
の平面図であり、図４（Ｂ）は照明装置１０とＣＣＤ撮
像装置２０の断面図である。照明装置１０は外径ｒ１、
中心径ｒ２、内径ｒ３の環状（リング状）の発光部１１
を有する。照明装置１０のソケット１２に固定された端
子ピン１３には図２に図解した電源ケーブル１４を介し
て図１に図解した電源装置１２に接続され、電源装置１
２からの給電により発光部１１が発光する。照明装置１
０はたとえば、蛍光灯である。

【００３３】ＣＣＤ撮像装置２０の撮像部２１およびレ
ンズ２５は、照明装置１０の中心に位置している。ＣＣ
Ｄ撮像装置２０の撮像部２１は、たとえば、５００×５
００ドットである。ＣＣＤ撮像装置２０の撮像部２１の
面と照明装置１０のリング状発光部１１の中心面とはほ
ぼ同じ平面、または、リング状発光部１１の中心部の面
の上下にいくぶんずれていてもよいが、レンズ２５の中
心軸と撮像部２１の中心とをリング状発光部１１の中心
Ｃに位置させておく。なお、撮像部２１が周囲のリング
状発光部１１からの直接光を受光することを防止し、後
述する超高圧電力ケーブルの接続部３からの反射光のみ
を有効に受光可能なように、撮像部２１の周囲に遮光用
フード２３を設けることができる。遮光用フード２３は
撮像部２１の周囲を取り囲み、撮像部２１の部分から先
端に向かって広がる形状をしている。遮光用フード２３
の内面は反射を防止させるため黒色にすることが望まし
い。同様に、遮光用フード２３の外面を黒色にすること
ができる。ＣＣＤ撮像装置２０の撮像部２１で撮像した
撮像信号は電気信号に変換されて、図２に図解したケー
ブル２５を介して図１に図解した画像信号処理装置２２
に伝送される。

【００３４】照明装置１０と、先端にレンズ２５が取り
付けられたＣＣＤ撮像装置２０とは図２および図３に図
解したように、一体構成されて移動装置３０に搭載され
ている。特に、本実施の形態におけるように、照明装置
１０とＣＣＤ撮像装置２０とが接近した位置に配置され
ているので一体構造にすることが容易であり、一体構成
した寸法を小型にできる。その結果、本装置を軽量化で
きる。

【００３５】図２および図３に図解したように、移動装
置３０は、回転リング３１と、回転駆動体３２と、軸方
向駆動体３３と、軸方向駆動機構３４と、たとえば、ロ
ーターエンコーダで構成された回転センサ６１、軸方向
位置センサ６３とを有する。さらに移動装置３０は、支
持部３５と、開閉部３６と、ケーブル３７とを有する。

【００３６】開閉部３６は支持部３５に対して下部の支
点を中心に上部が開閉可能であり、支持部３５と開閉部
３６とが閉じた状態において、超高圧電力ケーブルの接
続部３の周囲を照明装置１０およびＣＣＤ撮像装置２０
の一体構造部が回転可能な空間３８を規定する。超高圧
電力ケーブルの接続部３の表面検査時、超高圧電力ケー
ブルの接続部３を空間３８に収容するため、開閉部３６
の上部が開き、超高圧電力ケーブルの接続部３を空間３
８に収容し、その後、開閉部３６を閉じる。図２は超高
圧電力ケーブルの接続部３が空間３８に収容された状態
を示す。

【００３７】照明装置１０とＣＣＤ撮像装置２０とが一
体構成された照明・撮像装置が回転リング３１に固定さ
れている。回転リング３１は回転駆動体３２の回転Ｒ１
に伴って超高圧電力ケーブルの接続部３の周囲を回転方
向Ｒ２で回転するように支持部３５に回転可能に支持さ
れている。回転駆動体３２は、モータ６３と、モータの
回転軸に回転リング３１と接触し回転リング３１との摩
擦力で回転する回転体とで構成されている。制御装置４
０は図示しない回転センサ、たとえば、回転駆動体３２
のモータ７３の回転軸に固定されモータの回転数を検出
するロータリエンコーダ６１からモータの回転位置を読
み取り、回転駆動体３２のモータ６３への回転制御を行
う。

【００３８】支持部３５は、軸方向駆動体３３、たとえ
ば、モータステッピング７１の駆動力をＹ方向の移動力
に変換する軸方向駆動機構３４、たとえば、ピニオンと
ラックによって、超高圧電力ケーブルの接続部３の軸方
向、すなわち、図示Ｙ方向に移動される。制御装置４０
は、図示しない位置センサ、たとえば、Ｙ方向の位置を
検出するステッピングモータの回転数またはリニアセン
サの検出信号を入力し、軸方向駆動体３３を駆動してＹ
方向の位置決め制御を行う。

【００３９】図５は制御装置４０における上記制御動作
を示すフローチャートである。図６は画像信号処理装置
２２における処理を示すフローチャートである。以下、
図４のフローチャートを参照して制御装置４０の動作、
および、図６を参照して画像信号処理装置２２の動作の
一部を述べる。

【００４０】ステップ１：動作開始スイッチ（図示せ
ず）がオンになると、電源装置１２がオンになり、照明
装置１０を発光させるとともに、制御装置４０が起動す
る。制御装置４０は予め設定された超高圧電力ケーブル
の接続部３のＹ方向の検査開始位置に移動装置３０を位
置決めする。この位置決め制御は、制御装置４０から軸
方向駆動体３３に位置決め指令を出力して軸方向駆動体
３３を駆動し、その結果を図示しない位置検出センサの
読みを負帰還して目標位置に到達するまで行う。

【００４１】ステップ２：制御装置４０は、回転駆動体
３２に初期回転位置に相当する回転指令を出力して駆動
し、回転リング３１を回転させ、照明装置１０と、先端
にレンズ２５が取り付けられたＣＣＤ撮像装置２０との
一体構成体を回転させ、図示しない回転位置検出センサ
の読みを負帰還して目標回転位置に到達するまで行う。
初期回転位置に位置決めされたら、制御装置４０は画像
信号処理装置２２に、検査開始位置データを送出し、初
期動作を指令する。画像信号処理装置２２はその指令に
応じて、撮像データの取り込みなどのための初期動作を
行う（図６、ステップ１１）。

【００４２】ステップ３：制御装置４０は、回転駆動体
３２を駆動して回転リング３１に搭載された照明装置１
０とＣＣＤ撮像装置２０との一体構成体の回転を開始さ
せる。同時に、制御装置４０は画像信号処理装置２２に
撮像データの取り込み開始を指示する。このとき、制御
装置４０は回転位置センサの読みも画像信号処理装置２
２に出力する。それにより、画像信号処理装置２２は照
明装置１０で照明されている超高圧電力ケーブルの接続
部３の反射光を撮像したＣＣＤ撮像装置２０の撮像デー
タの取り込みを開始する（図６、ステップ１２）。

【００４３】ステップ４、５：制御装置４０は回転終了
位置に到達した否かをチェックしながら最終回転位置に
到達するまで、上記回転リング３１の回転を継続させ
る。制御装置４０は回転位置センサの読みを画像信号処
理装置２２に出力する。

【００４４】画像信号処理装置２２は、ＣＣＤ撮像装置
２０から取り込んだ撮像データを、超高圧電力ケーブル
の接続部３の回転方向の位置との対応をつけて記憶する
（図６、ステップ１２）。

【００４５】画像信号処理装置２２はさらに、回転位置
と撮像データとを表示装置２４に表示する（図６、ステ
ップ１３）。表示装置２４の表示データは、画像信号処
理装置２２において信号処理されて、たとえば、横軸を
超高圧電力ケーブルの接続部３のＹ方向、縦軸を超高圧
電力ケーブルの接続部３の回転方向とした二次元空間に
表示される。表示装置２４に表示されたデータがほぼ一
定であれば、超高圧電力ケーブルの接続部３には傷など
がないことを示しており、表示されたデータが低い、ま
たは、高い場合は傷、付着物が付着している可能性が視
認できる。なお画像信号処理装置２２は、ＣＣＤ撮像装
置２０から取り込んだ撮像データを二値化し、所定レベ
ル以上の撮像データを表示装置２４に赤で表示させ、所
定レベル以下を白で表示させて識別を容易にすることが
できる。あるいは画像信号処理装置２２は、ＣＣＤ撮像
装置２０から取り込んだ撮像データを三値化し、低レベ
ル以下の撮像データを注意データとして表示装置２４に
黄色で表示させ、高レベル以上の撮像データを傷などが
ある異常データとして表示装置２４に赤色で表示させ、
中間レベルの撮像データを問題のない状態として白色で
表示させて識別を容易にすることができる。

【００４６】ステップ６：制御装置４０は回転リング３
１の回転が１回転分終了したとき、移動装置３０を、予
め設定されたＹ方向の最終検査位置に向けて、１ピッチ
移動させる。移動装置３０のＹ方向への位置決め制御
は、ステップ１において述べたと同様の制御である。１
ピッチ移動画終了したとき、制御装置４０はそのＹ方向
の位置データを画像信号処理装置２２に送出する。

【００４７】このようにして、移動装置３０および制御
装置４０により、回転リング３１に固定された照明装置
１０とＣＣＤ撮像装置２０との一体構成体は、超高圧電
力ケーブルの接続部３の周方向に回転され、超高圧電力
ケーブルの接続部３の軸方向（Ｙ方向）に移動されてい
く。すなわち、本実施の形態においては、まず、超高圧
電力ケーブルの接続部３の検査対象端部に支持部３５を
位置決めし、その位置で回転駆動体３２を駆動して照明
装置１０およびＣＣＤ撮像装置２０を超高圧電力ケーブ
ルの接続部３の周囲を１回転させ、次に所定距離だけ超
高圧電力ケーブルの接続部３の軸方向に支持部３５を移
動させ、その位置で回転駆動体３２を駆動して照明装置
１０およびＣＣＤ撮像装置２０を超高圧電力ケーブルの
接続部３の周囲を１回転させることを繰り返していく。
この回転位置決め制御時に、超高圧電力ケーブルの接続
部３の表面の状態がＣＣＤ撮像装置２０により撮像さ
れ、画像信号処理装置２２に取り込まれ、表示装置２４
に表示される。

【００４８】ステップ７：制御装置４０は予め設定され
たＹ方向の最終検査位置に到達するまで、上述したステ
ップ２〜６の動作を反復する（図６、ステップ１４）。
なお、ステップ２における初期回転位置としては、常に
固定の初期回転位置とせず、回転リング３１を正転、逆
転させることとして、回転最終位置を次回の回転初期位
置として、上述した回転動作を逆転させることができ
る。そうすれば、固定の初期回転位置まで復帰させる時
間が短縮できる。

【００４９】Ｙ方向の検査開始位置から検査終了位置ま
で上述した走査が行われたとき、画像信号処理装置２２
には、Ｙ方向と回転方向との二次元空間にマッピングさ
れた撮像データが蓄積されている。画像信号処理装置２
２はその蓄積データを用いて、傷、付着物の有無を検出
するための処理を行う。図６は画像信号処理装置２２に
おける上述した撮像データの取り込みと、表示装置２４
への表示に加えて、上記走査終了後の画像信号処理装置
２２の信号処理を示すフローチャートである。

【００５０】ステップ１５，１６：画像信号処理装置２
２は、取り込んだ撮像データを回転方向およびＹ方向の
二次元空間についてフィルタリング処理して、雑音成分
を除去する。その後、画像信号処理装置２２は、所定の
しいき値を基準として、フィルタリングしたデータを比
較し、しきい値を越えているデータについて、そのデー
タの値と回転方向の位置およびＹ方向の位置を、表示装
置２４およびプリンタ（図示せず）に出力する。しいき
値を越えたデータが傷、付着物などを示している。

【００５１】ステップ１５における画像信号処理装置２
２の信号処理として、上述した方法に限らず、その他種
々の方法を行うことができる。たとえば、上述した１つ
のしいき値に変えて、低レベルのしきい値と高レベルの
しきい値を設定しておき、画像信号処理装置２２は、フ
ィルタリングした撮像データが低レベルのしきい値と高
レベルのしきい値との間にあるときは正常と判断して出
力せず、高レベル以上の撮像データ、および、低レベル
以下の撮像データについて、そのデータの値と回転方向
の位置およびＹ方向の位置を、表示装置２４およびプリ
ンタ（図示せず）に出力する。

【００５２】ステップ１５における画像信号処理装置２
２の他の信号処理としては、フィルタリングした撮像デ
ータを二次元的に微分して、微分したデータが所定のし
きい値を越えているか否かを判別し、所定のしきい値を
越えているデータの値と回転方向の位置およびＹ方向の
位置を、表示装置２４およびプリンタ（図示せず）に出
力する。微分結果が所定のしきい値を越えているとき
は、超高圧電力ケーブルの接続部３の表面に変化がある
ことを示しており、傷、付着物などの存在を示してい
る。

【００５３】画像信号処理装置２２における信号処理と
しては、上述したものに限らず、その他の方法も適用で
きる。また、上述した信号処理を全て行うこともでき
る。なお、画像信号処理装置２２の信号処理においてフ
ィルタリング処理は必須ではない。

【００５４】以上に述べた制御装置４０および画像信号
処理装置２２の処理により、超高圧電力ケーブルの接続
部３の表面検査が自動化できた。このような自動化処理
により、検査漏れはなくなり、記録性も高まり、作業者
の負担が軽減する。また上述した小型・軽量の非接触式
表面検査装置を用いることにより、走査時間が短縮で
き、検査時間が短縮できた。

【００５５】図２、図３、および、図４（Ａ）、（Ｂ）
に図解したように、照明装置１０とＣＣＤ撮像装置２０
とを一体化することにより、回転リング３１に搭載して
固定する部分が小型軽量化された。その結果、回転リン
グ３１への搭載が容易になり、超高圧電力ケーブルの接
続部３の周囲の回転動作および超高圧電力ケーブルの接
続部３の軸方向の移動が容易になった。このように、移
動装置３０、照明装置１０およびＣＣＤ撮像装置２０の
小型・軽量化は、超高圧電力ケーブルのように現場で作
業を行う場合に適用する非接触式ケーブル自動表面検査
装置１として好ましい。

【００５６】超高圧電力ケーブルの接続部３は、通常、
半透明の絶縁体であり、肉眼では微小な傷、付着物が検
出しにくい。しかしながら、本実施の形態によれば、そ
のような半透明の絶縁体についても微小な傷、付着物も
検出できた。

【００５７】図７（Ａ）、（Ｂ）は、上述した図８
（Ａ）、（Ｂ）に対応した、図２、図３および図４
（Ａ）、（Ｂ）に図解したリング状発光部１１を有する
照明装置１０の超高圧電力ケーブルの接続部３表面への
照明およびその反射特性を示す図である。図７に図解し
た本実施の形態の方法は、撮像部２１の周囲のリング状
発光部１１から均一な光が超高圧電力ケーブルの接続部
３の表面に照射され、超高圧電力ケーブルの接続部３の
広い領域から反射光が撮像部２１で検出される。また、
本実施の形態の方法は、超高圧電力ケーブルの接続部３
の広い領域からの反射光を検出できる。

【００５８】このように、光源をリング状発光部１１に
することにより撮像部２１の視野が広がり、さらにズー
ム機能を持つレンズ２５を設けることにより撮像部２１
の焦点深度の許容範囲が飛躍的に拡大する。したがっ
て、撮像部２１を有するＣＣＤ撮像装置２０を焦点深度
の大きなものを使用できる。ＣＣＤ撮像装置２０の先端
に取り付けたレンズ２５に焦点深度が大きなものを使用
すると、撮像部２１と超高圧電力ケーブルの接続部３と
の距離の変化に余り影響されずに所望の撮像データが得
られるので、超高圧電力ケーブルの接続部３と撮像部２
１との距離制御を必要とせず、安定した撮像データが得
られる。その結果、傷、付着物の検出精度が高くなる。
すなわち、本実施の形態においては、ＣＣＤ撮像装置２
０の先端に設けたレンズ２５の焦点深度の大きなものを
用い、超高圧電力ケーブルの接続部３の表面と撮像部２
１との距離は厳密に保持しない。そのような焦点深度と
しては、たとえば、±３ｍｍである。

【００５９】比較例として、図８（Ａ）、（Ｂ）に図解
した方法と対比する。照明条件が同一ではないので単純
な比較はできないが、本実施の形態のリング状発光部１
１を用いた照明方法によると、図７に図解した本実施の
形態は、超高圧電力ケーブルの接続部３への照明が均一
になり、視野範囲が半径方向に４倍、面積が１６倍程度
広くなった。その視野としては、たとえば、１５ｍｍ×
１５ｍｍである。

【００６０】実施例 下記の条件で実施した例を示す。

【００６１】

【表１】 照明装置１０ リング状発光部１１の種類 蛍光灯（５Ｗ） リング状発光部１１の寸法 外径 ６０ｍｍ 内径 ４０ｍｍ レンズ２５の焦点深度 ±３ｍｍ 撮像部２１と接続部３との距離 ６９．５ｍｍ 撮像部２１の画像取り込み範囲 １７．５×２２ｍｍ 画像処理範囲 １７．５ｍｍ×１７．５ｍｍ 撮像部２１のドット数 ５００×５００（画像処理時） １ドット当たりの分解能 ３５μｍ

【００６２】輝度差が十分にあると考えることができる
のは、２×２ドット、すなわち、７０μ×７０μｍ、ま
たは、３×３ドット、すなわち、１０５μｍ×１０５μ
ｍ程度である。このように、本実施例によれば、１００
μｍ程度以下の傷、付着物を検出できた。

【００６３】図１〜図３に図解した例示は、超高圧電力
ケーブル終端の接続部３を水平方向に配置した場合につ
いて述べたが、本発明の非接触式表面検査装置は小型・
軽量なため、垂直方向に配置された超高圧電力ケーブル
に、垂直方向に固定することができる。すなわち、上述
したＹ方向が垂直方向になるだけであり、移動装置３０
および制御装置４０を何ら変更する必要はない。さらに
本発明の非接触式表面検査装置は、超高圧電力ケーブル
の終端接続部の他に中間接続部（直線接続部）に表面検
査にも適用できる。このように本実施の形態の移動装置
３０は超高圧電力ケーブルの接続部３の配置に依存せ
ず、任意の状態で適用できる。

【００６４】以上、本発明の検査対象として超高圧電力
ケーブルの接続部３を例示したが、本発明は超高圧電力
ケーブルの接続部３に限定されず、複写機の感光ドラム
の傷、付着物の検出などにも適用できる。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、安定かつ正確に検査対
象物の状態を撮像でき、断面が円形または楕円形などで
長尺物である検査対象の表面に微小な傷、微小な付着物
の有無を正確に検出できた。

【００６６】本発明によれば、照明手段と撮像手段を検
査対象に対して相対的に軸方向かつ周方向に連続的に移
動可能な小型、軽量の機構を有する非接触式表面検査装
置が実現できた。また本発明によれば、撮像手段と検査
対象との距離を厳密に維持する必要がなく、操作が容易
であり、構造も簡単になる。本発明の非接触式表面検査
装置によれば、検査時間が短縮できた。

【００６７】本発明によれば、照明手段として蛍光灯な
どの実用的なものを使用できるので、実現が容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の非接触式表面検査装置の実施の
形態としての非接触式ケーブル自動表面検査装置の構成
図である。

【図２】図２は図１に図解した実施の形態としての非接
触式ケーブル自動表面検査装置の１例示としての超高圧
電力ケーブルの接続部、ＣＣＤ撮像装置および移動装置
の拡大断面、および、移動装置の概略の断面構成図であ
る。

【図３】図３は図２に図解した超高圧電力ケーブルの接
続部、ＣＣＤ撮像装置および移動装置の拡大断面、およ
び、移動装置の正面図である。

【図４】図４は図２および図３に図解した照明装置とＣ
ＣＤ撮像装置との位置関係を示す図であり、図４（Ａ）
は図２の線Ｈ−Ｈから見た照明装置とＣＣＤ撮像装置と
の平面図であり、図４（Ｂ）は照明装置とＣＣＤ撮像装
置の断面図である。

【図５】図５は制御装置における回転位置制御に軸方向
位置制御の処理を示すフローチャートである。

【図６】図６は画像信号処理装置における信号処理を示
すフローチャートである。

【図７】図７（Ａ）、（Ｂ）は本実施の形態による視野
とその検出感度を示す図である。

【図８】図８（Ａ）、（Ｂ）は従来技術における視野と
その検出感度を示す図である。

【符号の説明】

１・・非接触式ケーブル自動表面検査装置 １０・・照明装置 １１・・リング状発光部 １２・・電源装置 ２０・・ＣＣＤ撮像装置 ２１・・撮像部 ２３・・遮光用フード ２２・・画像信号処理装置 ２４・・表示装置 ３０・・移動装置 ３１・・回転リング ３２・・回転駆動体 ３３・・軸方向駆動体 ３４・・軸方向駆動機構 ３５・・支持部 ３６・・開閉部 ３７・・ケーブル ４０・・制御装置 ３・・超高圧電力ケーブルの接続部 ３Ａ，３Ｂ・・把持部 ３Ｃ・・ピボット

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA61 BB12 BB23 CC00 DD02 FF04 FF66 FF67 GG17 JJ03 JJ16 JJ26 QQ08 QQ13 QQ25 QQ32 2G051 AA90 AB01 AB07 AC15 BA20 CA04 CB01 CD06 EA08 EA11 EA12 EA14

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リング状の形状の照明手段からの光を検査
   対象から所定の距離を隔てて前記検査対象の表面に照射
   し、 前記リング状の形状の照明手段のリングの中央に撮像手
   段を位置させて、前記照明手段と前記検査対象の表面と
   の距離と同じかほぼ同じ距離を隔てて前記照明手段で照
   射した部分を撮像し、 その撮像結果を信号処理して前記検査対象物についた傷
   または付着物を検査する非接触式表面検査方法。
2. 【請求項２】検査対象を所定距離隔てて撮像する撮像手
   段と、 前記検査対象と前記撮像手段との距離と同じかほぼ同じ
   距離から前記検査対象に光を照射する照明手段であっ
   て、発光部分が前記撮像手段を囲んむようにリング状に
   構成されているものと、 前記照明手段で照明した前記検査対象の照明部分を前記
   撮像手段で撮像した撮像信号を入力し、画像処理して前
   記検査対象について傷または付着物を検出する画像信号
   処理手段とを有する非接触式表面検査装置。
3. 【請求項３】前記撮像手段を前記照明手段のリング状発
   光部の中央に位置させて、前記撮像手段と前記照明手段
   とを一体構成し、 該一体化された照明手段・撮像手段一体化装置の面を所
   定の距離を隔てて前記検査対象と対向させた、 請求項２記載の非接触式表面検査装置。
4. 【請求項４】前記非接触式表面検査装置は、前記照明手
   段・撮像手段一体化装置を前記被検査対象の検査部に対
   して相対的に移動させる移動手段をさらに有する、 請求項３記載の非接触式表面検査装置。
5. 【請求項５】前記移動手段は、 前記照明手段・撮像手段一体化装置と前記検査対象とを
   相対的に、前記検査対象の周囲を回転させる回転駆動手
   段と、 前記照明手段・撮像手段一体化装置と前記検査対象とが
   相対的に、前記検査対象の長手方向に移動させる長手方
   向移動手段とを有する、 請求項１記載の非接触式表面検査装置。
6. 【請求項６】前記検査対象は超高圧電力ケーブルの半透
   明の絶縁体であり、 前記照明手段のリング状発光部が蛍光光を発光する、 請求項５記載の非接触式表面検査装置。
7. 【請求項７】前記画像信号処理手段は、前記撮像手段か
   ら入力した画像信号を二値化して傷または付着物を識別
   する請求項２〜６いずれか記載の非接触式表面検査装
   置。
8. 【請求項８】前記画像信号処理手段は、前記撮像手段か
   ら入力した二次元状の画像信号を二次元的に微分し、そ
   の微分値が所定のレベルを越えている部分を検出し、該
   所定レベルを越えている部分を傷または付着物として検
   出する請求項２〜６いずれか記載の非接触式表面検査装
   置。