JP2002022671A - Apparatus and method for inspecting inner wall surface of cylinder - Google Patents

Apparatus and method for inspecting inner wall surface of cylinder

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JP2002022671A
JP2002022671A JP2000211571A JP2000211571A JP2002022671A JP 2002022671 A JP2002022671 A JP 2002022671A JP 2000211571 A JP2000211571 A JP 2000211571A JP 2000211571 A JP2000211571 A JP 2000211571A JP 2002022671 A JP2002022671 A JP 2002022671A
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JP
Japan
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image
defect
mirror
cylindrical
imaging camera
Prior art date
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Application number
JP2000211571A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Suzuki
裕 鈴木
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
日産自動車株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd, 日産自動車株式会社 filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2000211571A priority Critical patent/JP2002022671A/en
Publication of JP2002022671A publication Critical patent/JP2002022671A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To certainly recognize the flaw of the inner wall surface of a cylinder in spite of the shape thereof. SOLUTION: The conical mirror 13 connected to the front of an image pickup camera 11 is formed in a multistage fashion consisting of a first mirror part 25 equipped with a conical reflecting surface 25a having a vertical angle α, and a second mirror part 27 equipped with a conical reflecting surface 27a having a vertical angle β. The image pickup camera 11 is constituted so that the focal point of a lens is shortened and the field angle thereof is widened and directly picks up the image of the inner wall surface 17 of the cylinder. The camera picks up the image not only in the direction perpendicular to the inner wall surface of the cylinder through the conical reflecting surface 25a, but also from the lower part on the side opposite to the image pickup camera 11 through the conical reflecting surface 27a. The images picked up from three directions are processed by an image processor 21, and the picked-up images from three directions are displayed on a monitor 19 in a concentric circular state.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、円筒内壁面の状
態を検査する円筒内壁面検査装置および検査方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylindrical inner wall surface inspection apparatus and method for inspecting the state of a cylindrical inner wall surface.
【0002】[0002]
【従来の技術】円筒内壁面に欠陥が発生しているかどう
かを検査する装置としては、例えば特開平6−2417
60号や特開平6−18246号公報に記載されたもの
がある。これら公報に記載された円筒内壁面検査装置
は、撮像カメラの前方に円錐形ミラーを配置し、この円
錐形ミラーでの反射光を受光して得られる円筒内壁面全
周の画像を取り込んで、円筒内壁面の状態を検査してい
る。
2. Description of the Related Art An apparatus for inspecting whether or not a defect has occurred on the inner wall surface of a cylinder is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-2417.
No. 60 and JP-A-6-18246. The cylindrical inner wall surface inspection apparatus described in these publications arranges a conical mirror in front of an imaging camera, captures an image of the entire inner peripheral wall of the cylinder obtained by receiving light reflected by the conical mirror, The condition of the inner wall surface of the cylinder is inspected.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した装
置では、円錐形ミラーにより取り込む画像は、円筒内壁
面に対して垂直方向の一方向からのみであることから、
円筒内壁面に発生している欠陥の形状によっては、欠陥
であることが認識できず、欠陥検査が確実に行えないと
いう問題がある。
By the way, in the above-mentioned device, the image captured by the conical mirror is only in one direction perpendicular to the inner wall surface of the cylinder.
Depending on the shape of the defect generated on the inner wall surface of the cylinder, there is a problem that the defect cannot be recognized and the defect inspection cannot be performed reliably.
【0004】例えば、図8に示すように、円筒内壁面1
に形成されている欠陥3の形状が段差形状のような場合
には、円筒内壁面1に対して垂直方向から撮像すると、
線に見えてしまって欠陥として認識することが困難であ
り、欠陥を見逃すことになって、検査精度が不充分なも
のとなる。なお、上記図8において、符号5は撮像カメ
ラ、符号7は円錐形ミラーである。
[0004] For example, as shown in FIG.
In the case where the shape of the defect 3 formed on the cylindrical surface is like a step, when the image is taken in a direction perpendicular to the inner wall surface 1 of the cylinder,
It is difficult to recognize it as a defect because it looks like a line, and the defect is missed, resulting in insufficient inspection accuracy. In FIG. 8, reference numeral 5 denotes an imaging camera, and reference numeral 7 denotes a conical mirror.
【0005】そこで、この発明は、円筒内壁面の欠陥
を、その形状に拘わらず確実に認識できるようにするこ
とを目的としている。
Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to reliably recognize a defect on the inner wall surface of a cylinder regardless of its shape.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、円筒内壁面を撮像する撮像カメ
ラの前方に、前記撮像カメラ側に頂点が位置するよう円
錐形ミラーを配置した円筒内壁面検査装置において、前
記円錐形ミラーを、頂角が異なる複数の円錐反射面を備
えた多段に構成してある。
According to a first aspect of the present invention, a conical mirror is provided in front of an imaging camera for imaging an inner wall surface of a cylinder such that a vertex is located on the imaging camera side. In the cylindrical inner wall surface inspection device arranged, the conical mirror is configured in multiple stages having a plurality of conical reflection surfaces having different apex angles.
【0007】このような構成の円筒内壁面検査装置によ
れば、撮像カメラにより撮像した画像は、頂角の異なる
複数の円錐反射面を介してのものとなり、円筒内壁面に
対して複数の方向からのものとなる。
[0007] According to the cylindrical inner wall surface inspection apparatus having such a configuration, an image picked up by the image pickup camera is obtained through a plurality of conical reflecting surfaces having different apex angles, and is provided in a plurality of directions with respect to the cylindrical inner wall surface. From.
【0008】請求項2の発明は、請求項1の発明の構成
において、多段の円錐形ミラーは、撮像カメラが円筒内
壁面に対して垂直方向に撮像可能なような円錐反射面を
備えた第1のミラー部と、この第1のミラー部の円錐反
射面の頂角より大きい頂角を備え、前記撮像カメラが円
筒内壁面に対して撮像カメラと反対側から撮像可能なよ
うな円錐反射面を備えた第2のミラー部とから構成さ
れ、前記撮像カメラは、前記円筒内壁面に対して直接撮
像可能なような視野角を備える構成としてある。
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the multi-stage conical mirror is provided with a conical reflecting surface such that the imaging camera can capture an image in a direction perpendicular to the inner wall surface of the cylinder. A first mirror portion, and a conical reflection surface having an apex angle larger than the apex angle of the conical reflection surface of the first mirror portion, wherein the imaging camera can capture an image of the inner wall surface of the cylinder from the side opposite to the imaging camera. And a second mirror portion having a viewing angle such that the imaging camera can directly capture an image on the inner wall surface of the cylinder.
【0009】上記構成によれば、撮像カメラにより撮像
された画像は、第1のミラー部の円錐反射面を介するこ
とによる円筒内壁面に対して垂直方向のものと、第2の
ミラー部の円錐反射面を介することによる撮像カメラと
反対側からのものと、撮像カメラが直接撮像して得られ
るものとの3方向からのものとなる。
According to the above configuration, the image taken by the image pickup camera is perpendicular to the inner wall surface of the cylinder through the conical reflection surface of the first mirror, and the image taken by the second mirror is There are three directions, one from the side opposite to the imaging camera through the reflecting surface and the one obtained by direct imaging by the imaging camera.
【0010】請求項3の発明は、請求項2の発明の構成
において、撮像カメラにより撮像した3方向からの各画
像に基づいて、円筒内壁面の欠陥の形状を判断する欠陥
形状判断手段を設けた構成としてある。
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the second aspect of the present invention, a defect shape judging means for judging the shape of the defect on the inner wall surface of the cylinder is provided based on each image from three directions taken by the imaging camera. There is a configuration.
【0011】上記構成によれば、欠陥形状判断手段が、
3方向からの各画像に基づいて円筒内壁面の欠陥の形状
を判断する。
According to the above arrangement, the defect shape judging means comprises:
The shape of the defect on the inner wall surface of the cylinder is determined based on each image from three directions.
【0012】請求項4の発明は、請求項2または3の発
明の構成において、撮像カメラにより3方向から撮像し
た各画像における欠陥の位置を認識する欠陥位置認識手
段と、この欠陥位置認識手段によって欠陥が認識された
各画像のうち、欠陥の円周方向位置が互いにほぼ一致し
た画像における欠陥を同一のものと判断する欠陥判断手
段とを備える構成としてある。
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the second or third aspect, a defect position recognizing means for recognizing a position of a defect in each image picked up from three directions by the image pickup camera, and the defect position recognizing means. Among the images in which the defects have been recognized, the defect determining means for determining that the defects in the images in which the circumferential positions of the defects substantially coincide with each other are the same is provided.
【0013】上記構成によれば、欠陥位置認識手段が、
3方向から撮像した各画像における欠陥の位置を認識
し、欠陥が認識された各画像のうち、欠陥の円周方向位
置が互いに一致した画像における欠陥を同一のものと、
欠陥判断手段が判断する。
According to the above arrangement, the defect position recognizing means comprises:
The position of a defect in each image captured from three directions is recognized, and among the images in which the defect is recognized, the defect in the image in which the circumferential positions of the defects match each other is the same as the defect.
The defect judgment means makes the judgment.
【0014】請求項5の発明は、請求項4の発明の構成
において、欠陥位置認識手段は、画像中心からの距離お
よび円周方向規定位置からの角度で表示される極座標系
にて欠陥の位置を認識し、欠陥判断手段は、前記角度が
ほぼ一致している欠陥を同一のものとして判断する構成
としてある。
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the fourth aspect of the invention, the defect position recognizing means includes a position of the defect in a polar coordinate system represented by a distance from the center of the image and an angle from a specified position in the circumferential direction. , And the defect determining means determines that the defects having substantially the same angle are the same.
【0015】上記構成によれば、欠陥を極座標系で認識
することで、各画像における欠陥が同一のものであるか
否かを容易に判断できる。
According to the above configuration, by recognizing the defect in the polar coordinate system, it can be easily determined whether or not the defect in each image is the same.
【0016】請求項6の発明は、請求項5の発明の構成
において、撮像カメラは、多数の画素を備えた電荷結合
素子で構成され、欠陥の画像中心からの距離は、前記電
荷結合素子の中心からの画素数としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the fifth aspect, the imaging camera is constituted by a charge-coupled device having a large number of pixels, and a distance of the defect from the image center is determined by the distance of the charge-coupled device. It is the number of pixels from the center.
【0017】上記構成によれば、撮像した画像における
欠陥の画像中心からの位置は、画像中心からカウントし
た画素数に対応している。
According to the above arrangement, the position of the defect in the captured image from the center of the image corresponds to the number of pixels counted from the center of the image.
【0018】請求項7の発明は、請求項2ないし6のい
ずれかの発明の構成において、第1のミラー部により得
られた第1の画像を中央にて円形に表示し、第2のミラ
ー部にて得られた第2の画像を前記第1の画像の周囲に
環状に表示し、撮像カメラにより直接撮像して得られた
第3の画像を前記第2の画像の周囲に表示する表示手段
を備える構成としてある。
According to a seventh aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the second to sixth aspects, the first image obtained by the first mirror section is displayed in a circle at the center, and the second mirror is displayed. Display in which a second image obtained by the unit is displayed in a ring around the first image, and a third image obtained by directly capturing an image by the imaging camera is displayed around the second image. It is configured to include means.
【0019】上記構成によれば、第1の画像、第2の画
像および第3の画像は、同心円状に互いに隣接したもの
として表示される。
According to the above configuration, the first image, the second image, and the third image are displayed concentrically adjacent to each other.
【0020】請求項8の発明は、撮像カメラの前方に、
この撮像カメラ側に頂点が位置する円錐形ミラーを配置
し、前記撮像カメラおよび円錐形ミラーを円筒内に挿入
し、前記円筒内壁面の欠陥発生状態を検査する円筒内壁
面検査方法において、前記円錐形ミラーを、頂角が異な
る複数の円錐反射面を備えた多段に構成し、前記撮像カ
メラにより、前記頂角が異なる複数の円錐反射面を介し
ての画像と、円筒内壁面を直接撮像した画像とにより、
前記円筒内壁面の欠陥を検査する円筒内壁面検査方法と
してある。
[0020] The invention according to claim 8 is that, in front of the imaging camera,
In the cylindrical inner wall surface inspection method for arranging a conical mirror having a vertex positioned on the imaging camera side, inserting the imaging camera and the conical mirror into a cylinder, and inspecting a defect occurrence state of the cylindrical inner wall surface, The shape mirror is configured in multiple stages with a plurality of conical reflecting surfaces having different apex angles, and the imaging camera directly images the image through the plurality of conical reflecting surfaces having the different apex angles and the inner wall surface of the cylinder. With the image,
According to another aspect of the present invention, there is provided a cylindrical inner wall surface inspection method for inspecting a defect of the cylindrical inner wall surface.
【0021】上記検査方法によれば、撮像カメラにより
撮像した画像は、頂角の異なる複数の円錐反射面を介し
て撮像するとともに、直接撮像することにより、円筒内
壁面に対して複数の方向からのものとなる。
According to the above inspection method, the image taken by the imaging camera is taken through a plurality of conical reflecting surfaces having different apex angles, and is taken directly from a plurality of directions with respect to the inner wall surface of the cylinder. It will be.
【0022】[0022]
【発明の効果】請求項1の発明によれば、円筒内壁面を
撮像する撮像カメラの前方に配置した円錐形ミラーを、
頂角が異なる複数の円錐反射面を備えた多段に構成した
ので、円筒内壁面の欠陥を複数の方向から撮像すること
ができ、欠陥の形状に拘わらず、欠陥を確実に見つける
ことができる。
According to the first aspect of the present invention, the conical mirror arranged in front of the imaging camera for imaging the inner wall surface of the cylinder is provided.
Since a plurality of conical reflecting surfaces having different apex angles are provided in multiple stages, a defect on the inner wall surface of the cylinder can be imaged from a plurality of directions, and the defect can be reliably found regardless of the shape of the defect.
【0023】請求項2の発明によれば、円筒内壁面に対
して垂直方向のものと、撮像カメラと反対側からのもの
と、撮像カメラが直接撮像するものとの3方向からの画
像が得られるので、欠陥の形状に拘わらず、欠陥をより
確実に見つけることができる。
According to the second aspect of the present invention, images can be obtained in three directions: one perpendicular to the inner wall surface of the cylinder, one from the side opposite to the imaging camera, and one directly taken by the imaging camera. Therefore, the defect can be found more reliably regardless of the shape of the defect.
【0024】請求項3の発明によれば、撮像カメラによ
り撮像した3方向からの各画像に基づいて、円筒内壁面
の欠陥の形状を判断する欠陥形状判断手段を設けたの
で、円筒内壁面に発生している欠陥の形状を認識するこ
とができる。
According to the third aspect of the present invention, the defect shape judging means for judging the shape of the defect on the inner wall surface of the cylinder is provided based on the images from three directions taken by the imaging camera. The shape of the generated defect can be recognized.
【0025】請求項4の発明によれば、撮像カメラによ
り3方向から撮像した各画像における欠陥の位置を認識
する欠陥位置認識手段と、この欠陥位置認識手段によっ
て認識された各画像のうち、欠陥の円周方向位置が互い
にほぼ一致した画像における欠陥を同一のものと判断す
る欠陥判断手段とを備える構成としたので、撮像された
各画像における欠陥の特定を容易に行うことができる。
According to the fourth aspect of the present invention, a defect position recognizing means for recognizing the position of a defect in each image picked up from three directions by the image pickup camera, And defect determining means for determining that defects in images whose circumferential positions substantially coincide with each other are the same. Therefore, it is possible to easily specify a defect in each captured image.
【0026】請求項5の発明によれば、欠陥位置認識手
段は、画像中心からの距離および円周方向規定位置から
の角度で表示される極座標系にて欠陥の位置を認識し、
欠陥判断手段は、前記角度がほぼ一致している欠陥を同
一のものとして判断するようにしたので、各画像におけ
る欠陥が同一のものであるか否かを、複雑な計算処理を
行うことなく容易に判断することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the defect position recognizing means recognizes the position of the defect in a polar coordinate system represented by a distance from the center of the image and an angle from a specified position in the circumferential direction,
Since the defect judging means judges the defects having substantially the same angle as the same, it is easy to determine whether or not the defects in each image are the same without performing a complicated calculation process. Can be determined.
【0027】請求項6の発明によれば、撮像カメラは、
多数の画素を備えた電荷結合素子で構成され、欠陥の画
像中心からの距離は、電荷結合素子の中心からの画素数
としているので、撮像した画像における欠陥の画像中心
からの位置を、容易に求めることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the imaging camera comprises:
It is composed of a charge-coupled device having a large number of pixels, and the distance from the image center of the defect is the number of pixels from the center of the charge-coupled device, so the position of the defect in the captured image from the image center can be easily determined. You can ask.
【0028】請求項7の発明によれば、第1のミラー部
により得られた第1の画像を中央にて円形に表示し、第
2のミラー部にて得られた第2の画像を前記第1の画像
の周囲に環状に表示し、撮像カメラにより直接撮像して
得られた第3の画像を前記第2の画像の周囲に環状に表
示する表示手段を備える構成としたので、第1の画像、
第2の画像および第3の画像は、同心円状に互いに隣接
したものとなって見やすいものとなる。
According to the seventh aspect of the present invention, the first image obtained by the first mirror section is displayed in a circular shape at the center, and the second image obtained by the second mirror section is displayed. Since the display device is provided with a display means for displaying a ring around the first image and displaying a third image obtained by directly taking an image by the imaging camera in a ring around the second image, Image of,
The second image and the third image are concentrically adjacent to each other and are easy to see.
【0029】請求項8の発明によれば、撮像カメラによ
り撮像した画像は、頂角の異なる複数の円錐反射面を介
して撮像するとともに、直接撮像して得るようにしたの
で、円筒内壁面の欠陥を複数の方向から撮像することが
でき、欠陥の形状に拘わらず、欠陥を確実に見つけるこ
とができる。
According to the eighth aspect of the present invention, the image picked up by the image pick-up camera is picked up through a plurality of conical reflecting surfaces having different apex angles and is also picked up directly to obtain an image. The defect can be imaged from a plurality of directions, and the defect can be reliably found regardless of the shape of the defect.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0031】図1は、この発明の実施の一形態を示す円
筒内壁面検査装置の概要図で、撮像カメラ11および、
撮像カメラ11側に頂点が位置する円錐形ミラー13を
備えた撮像機15により、円筒内壁面17の状態を撮像
して検査している。撮像機15には、表示手段としての
モニタ19を備えた画像処理装置21が接続されてい
る。なお、円筒内壁面17における符号Nで示すものは
欠陥であるが、この欠陥Nは、実際には肉眼では目視で
きないほど極めて微小なもので、便宜上大きく拡大して
示している。また、モニタ19中の欠陥画像Gについて
も、図1に示されている欠陥Nの形状がそのまま表示さ
れるわけではなく、実際には画像処理動作によって後述
する図3に示すような画像となる。
FIG. 1 is a schematic diagram of a cylindrical inner wall surface inspection apparatus showing an embodiment of the present invention.
The state of the inner wall surface 17 of the cylinder is imaged and inspected by an imaging device 15 having a conical mirror 13 whose apex is located on the imaging camera 11 side. An image processing device 21 having a monitor 19 as a display unit is connected to the imaging device 15. The defect indicated by the symbol N on the inner wall surface 17 of the cylinder is a defect. However, the defect N is extremely small so as to be invisible to the naked eye, and is greatly enlarged for convenience. Further, the shape of the defect N shown in FIG. 1 is not always displayed as it is with respect to the defect image G on the monitor 19, but is actually an image as shown in FIG. .
【0032】円錐形ミラー13は、頂点が撮像カメラ1
1に連結ロッド23を介して連結される第1のミラー部
25と、第1のミラー部25の連結ロッド23と反対側
に一体化している第2のミラー部27とから構成されて
いる。第1のミラー部25は、撮像カメラ11が円筒内
壁面17に対して垂直方向に撮像可能なような円錐反射
面25aを備えている。一方、第2のミラー部27は、
第1のミラー部25の円錐反射面25aの頂角αより大
きい頂角βを備え、撮像カメラ11が、円筒内壁面17
に対して撮像カメラ11と反対側から撮像可能なような
円錐反射面27aを備えている。
The conical mirror 13 has a vertex at the top of the imaging camera 1.
The first mirror section 25 is connected to the first mirror section 25 via a connecting rod 23, and the second mirror section 27 is integrated with the first mirror section 25 on the side opposite to the connecting rod 23. The first mirror unit 25 includes a conical reflection surface 25a that allows the imaging camera 11 to capture an image in a direction perpendicular to the cylindrical inner wall surface 17. On the other hand, the second mirror unit 27
The imaging camera 11 has an apex angle β larger than the apex angle α of the conical reflection surface 25 a of the first mirror portion 25, and the imaging camera 11
And a conical reflection surface 27a capable of capturing an image from the side opposite to the imaging camera 11.
【0033】撮像カメラ11としては、多数の画素を備
えた電荷結合素子で構成されるCCDカメラを使用して
おり、円筒内壁面17に対し、第1のミラー部25によ
る垂直方向の撮像領域を直接撮像可能なような広い視野
角となるよう、内蔵するレンズの焦点距離を短くしてい
る。
As the imaging camera 11, a CCD camera composed of a charge-coupled device having a large number of pixels is used, and an imaging area in the vertical direction by the first mirror unit 25 with respect to the inner wall surface 17 of the cylinder is used. The focal length of the built-in lens is shortened so as to obtain a wide viewing angle that enables direct imaging.
【0034】すなわち、上記した撮像カメラ11は、円
筒内壁面17の全周に対し、光線aで示す垂直方向と、
図1中で撮像カメラ11と反対側となる光線bで示す下
方向と、図1中で撮像カメラ11側となる光線cで示す
上方向との3方向から撮像することになる。
That is, the above-described imaging camera 11 moves the vertical direction indicated by the ray a with respect to the entire circumference of the cylindrical inner wall surface 17,
The image is taken from three directions: a downward direction indicated by a light beam b on the opposite side to the imaging camera 11 in FIG. 1 and an upward direction indicated by a light beam c on the imaging camera 11 side in FIG.
【0035】上記3方向から撮像した画像は、モニタ1
9にて表示されているように、第1のミラー部25によ
り得られた第1の画像領域Aを中央にて円形に表示し、
第2のミラー部27にて得られた第2の画像領域Bを第
1の画像領域Aの周囲に環状に表示し、撮像カメラ11
により直接撮像して得られた第3の画像領域Cを第2の
画像領域Bの周囲に表示している。
Images taken from the above three directions are displayed on the monitor 1
9, a first image area A obtained by the first mirror unit 25 is displayed in a circle at the center,
The second image area B obtained by the second mirror section 27 is displayed in an annular shape around the first image area A, and the imaging camera 11
The third image area C obtained by directly capturing an image is displayed around the second image area B.
【0036】図2は、画像処理装置21による画像処理
動作のフローチャートである。まず、撮像カメラ11で
撮像した3方向からの画像を取り込むことで(ステップ
201)、図3(a)のような画像が得られる。この時
点では、欠陥画像Gと背景との明暗が明確化されていな
い。
FIG. 2 is a flowchart of an image processing operation by the image processing device 21. First, by capturing images from three directions captured by the imaging camera 11 (step 201), an image as shown in FIG. 3A is obtained. At this point, the contrast between the defect image G and the background has not been clarified.
【0037】次に、縦,横ソーベル(sobel)フィルタ
により高輝度の変化をエッジ抽出することで(ステップ
203)、図3(b)のように、欠陥画像Gと背景との
明暗が明確になる。このエッジ抽出には、その他既知の
手法を使用してもよい。さらに、上記図3(b)の画像
において、所定の閾値にて明暗の2値化を行い(ステッ
プ205)、所定値以下の輝度を備えた暗部となる部位
を欠陥画像Gとして残す。これにより図3(c)の画像
が得られる。上記所定の閾値は、画像全体の輝度レベル
などから計算しても、あらかじめ決めておいてもよい
が、これも既知の手法である。
Next, by extracting edges of a change in high luminance by a vertical and horizontal sobel filter (step 203), as shown in FIG. 3B, the contrast between the defect image G and the background is clearly determined. Become. For this edge extraction, other known methods may be used. Further, in the image shown in FIG. 3B, binarization of light and dark is performed at a predetermined threshold value (step 205), and a dark portion having a luminance equal to or less than a predetermined value is left as a defect image G. Thus, the image shown in FIG. 3C is obtained. The predetermined threshold value may be calculated from the luminance level of the entire image or the like or may be determined in advance, but this is also a known method.
【0038】次に、ラベリングすなわち欠陥部の抽出を
行い、欠陥部の重心座標および面積を計算する(ステッ
プ207)。重心座標は、極座標系にて画像中心からの
距離および、円周方向規定位置からの角度を計算する。
すなわち、画像処理装置21は、欠陥の位置を認識する
欠陥位置認識手段を備えている。なお、各画像A,B,
C相互間の円形の境界部については、中心からの位置が
決まっているため、上記ラベリング時に取り除くことが
できる。また、欠陥部の重心座標については、極座標系
で求めているので、計算処理量が少なくて済む。
Next, labeling, that is, extraction of a defective portion is performed, and the coordinates of the center of gravity and the area of the defective portion are calculated (step 207). The barycenter coordinates are calculated from the distance from the center of the image and the angle from the specified position in the circumferential direction in the polar coordinate system.
That is, the image processing device 21 includes a defect position recognizing unit that recognizes the position of the defect. In addition, each image A, B,
Since the position from the center of the circular boundary between C is fixed, it can be removed at the time of the labeling. Further, since the coordinates of the center of gravity of the defective portion are obtained in the polar coordinate system, the amount of calculation processing can be reduced.
【0039】例えば、図3(c)の画像において、第3
の画像領域C、第2の画像領域B、第1の画像領域Aに
それぞれ表示されている3つの欠陥画像G1、G2、G3
の座標および面積は、次のように表される。
For example, in the image shown in FIG.
, Three defect images G 1 , G 2 , G 3 displayed in the image area C, the second image area B, and the first image area A, respectively.
Are represented as follows.
【0040】 G1:座標…(200,10度)、面積…18 G2:座標…(30,11度)、面積…21 G3:座標…(145,210度)、面積…20 ここで、欠陥部の重心座標を表す画像中心からの距離
は、撮像カメラ11の中心からカウントした画素の数と
する。また欠陥部の面積は、欠陥部に対応する画素の数
で表す。つまり、欠陥画像G1についてみれば、中心か
ら200個目の画素に相当する位置にその欠陥の重心位
置があり、その欠陥の面積は画素18個分に相当するこ
とになる。
G 1 : Coordinates (200, 10 degrees), Area 18 G 2 : Coordinates (30, 11 degrees), Area 21 G 3 : Coordinates (145, 210 degrees), Area 20 The distance from the center of the image representing the coordinates of the center of gravity of the defective portion is the number of pixels counted from the center of the imaging camera 11. The area of the defective portion is represented by the number of pixels corresponding to the defective portion. In other words, Come with the defect image G 1, there is the position of the center of gravity of the defect at the position corresponding to 200 th pixels from the center, the area of the defect will correspond to the pixel 18 min.
【0041】次に、3つの画像領域A,B,Cそれぞれ
で欠陥があるかどうかを判断する(ステップ209)。
この判断の際には、座標位置を示す要素である角度が、
画像領域A,B,C相互でほぼ同一である場合に、同一
の欠陥であるとする。すなわち、画像処理装置21は、
欠陥の円周方向位置が互いに一致した画像における欠陥
を同一のものと判断する欠陥判断手段を備えている。例
えば、前記図3(c)の画像において、欠陥G1と欠陥
2の角度が10度、11度とほぼ同角度なので、この
2つの欠陥G1、G2は同一のものと判断できる。
Next, it is determined whether or not each of the three image areas A, B, and C has a defect (step 209).
When making this determination, the angle that is the element indicating the coordinate position is
When the image areas A, B, and C are substantially the same, it is determined that the defects are the same. That is, the image processing device 21
Defect determination means is provided for determining defects in images where the positions of the defects in the circumferential direction coincide with each other. For example, in the image of FIG. 3 (c), the angle is 10 degrees defects G 1 and the defect G 2, since almost the same angle as 11 degrees, the two defects G 1, G 2 can be judged the same.
【0042】そして、次のステップ211では、欠陥の
形状を推定により判断する。つまり、画像処理装置21
は、円筒内壁面17の欠陥の形状を判断する欠陥形状判
断手段を備えている。欠陥形状としては、図4(a)に
断面形状で示すように、[1]〜[5]の5つの代表的
なものを考慮しており、同図(b)にはその各形状に対
応した画像例を示している。図4(b)の画像例は、前
記図3(b)におけるエッジ抽出後の画像に対応してい
る。
Then, in the next step 211, the shape of the defect is determined by estimation. That is, the image processing device 21
Is provided with a defect shape judging means for judging the shape of the defect on the inner wall surface 17 of the cylinder. As shown in the sectional shape of FIG. 4A, five representative shapes [1] to [5] are considered as the defect shape, and FIG. FIG. The image example in FIG. 4B corresponds to the image after the edge extraction in FIG. 3B.
【0043】まず、欠陥形状[1]は、円筒内壁面17
に対して垂直方向に開いた穴あるいは凸部であり、この
穴および凸部に対しては3方向いずれからでも撮像可能
なので、3つの画像領域A,B,Cすべてにおいて欠陥
画像Gとして表示される。
First, the defect shape [1] is set to the cylindrical inner wall surface 17.
Is a hole or a convex portion opened in the vertical direction with respect to the image. Since the hole and the convex portion can be imaged in any of three directions, the defect image G is displayed in all three image areas A, B, and C. You.
【0044】欠陥形状[2]は、下部側が凹んだ段差で
あり、この段差については、上方向および垂直方向から
は線となって表示されるだけで欠陥として明確に撮像で
きず、下方向からのみ明確に撮像でき、第2の画像領域
Bにおいて欠陥画像Gとして表示される。
The defect shape [2] is a step having a concave portion on the lower side. The step is displayed as a line from the upper direction and the vertical direction, but cannot be clearly imaged as a defect. Only the image can be clearly captured, and is displayed as the defect image G in the second image area B.
【0045】欠陥形状[3]は、上部側が凹んだ段差で
あり、この段差については、下方向および垂直方向から
は線となって表示されるだけで欠陥として明確に撮像で
きず、上方向からのみ明確に撮像でき、第3の画像領域
Cにおいて欠陥画像Gとして表示される。
The defect shape [3] is a step having a concave upper portion. The step is displayed as a line from the lower and vertical directions, but cannot be clearly imaged as a defect. Only the image can be clearly captured, and is displayed as the defect image G in the third image area C.
【0046】欠陥形状[4]は、下部側の凹んだ部位に
穴が形成されたもので、この穴については、上方向から
は線となって表示されるだけ欠陥として明確に撮像でき
ず、垂直方向および下方向からのみ明確に撮像でき、第
1,2の各画像領域A,Bにおいて欠陥画像Gとして表
示される。
In the defect shape [4], a hole is formed in a concave portion on the lower side, and the hole cannot be clearly imaged as a defect because it is displayed as a line from above. The image can be clearly captured only from the vertical direction and the downward direction, and is displayed as the defect image G in the first and second image areas A and B.
【0047】欠陥形状[5]は、上部側の凹んだ部位に
穴が形成されたもので、この穴については、下方向から
は線となって表示されるだけで欠陥として明確に撮像で
きず、垂直方向および上方向からのみ明確に撮像でき、
第1,3の各画像領域A,Cにおいて欠陥画像Gとして
表示される。
In the defect shape [5], a hole is formed in a concave portion on the upper side, and the hole is displayed as a line from below and cannot be clearly imaged as a defect. , Can be clearly imaged only from the vertical and upward directions,
The defect image G is displayed in each of the first and third image areas A and C.
【0048】以上より、前記ステップ211では、3方
向のうちのいずれの方向から欠陥を明確に撮像できるか
で、欠陥形状を推定している。つまり、図4(b)のよ
うに、上方向、下方向、垂直方向のいずれの方向からの
画像が有るか無しか(明確に表示されるか否か)で、欠
陥の形状を推定できる。
As described above, in step 211, the defect shape is estimated based on which of the three directions the defect can be clearly imaged. That is, as shown in FIG. 4B, the shape of the defect can be estimated based on whether an image is present in any of the upward, downward, and vertical directions (whether the image is clearly displayed or not).
【0049】このように、欠陥の形状によっては、ある
方向からは明確に撮像できない(認識できない)場合が
あるが、本実施形態のように3方向から撮像すること
で、欠陥の形状によらず、見逃すことなく確実に認識す
ることができ、しかもその形状をも認識することができ
る。
As described above, depending on the shape of the defect, it may not be possible to clearly image (recognize) an image from a certain direction. However, by imaging from three directions as in this embodiment, regardless of the shape of the defect. It is possible to surely recognize the shape without overlooking it and to recognize its shape.
【0050】図5は、上記した円筒内壁面検査装置によ
り、自動車用エンジンにおける円筒内壁面であるバルブ
シート部内面を検査している状態を示す全体構成図であ
り、図6はそのブロック図である。被検査体である4気
筒エンジンのシリンダヘッド29は、搬送装置31によ
って図中で左方向に向けて搬送され、検査制御装置33
に対応する位置で停止する。
FIG. 5 is an overall configuration diagram showing a state where the inner surface of a valve seat, which is a cylindrical inner wall surface of an automobile engine, is being inspected by the above-described cylindrical inner wall surface inspection apparatus. FIG. 6 is a block diagram thereof. is there. The cylinder head 29 of the four-cylinder engine, which is the object to be inspected, is transported leftward in the figure by the transport device 31, and the inspection control device 33.
Stop at the position corresponding to.
【0051】検査制御装置33は、吸・排気合わせて1
6個あるバルブシート部内面を同時に検査できるよう、
前記図1に示した撮像機15を16個備えた測定ヘッド
35を適宜方向に移動させ、円錐形ミラー13をバルブ
シート部に対応する位置まで進入させる。この検査制御
装置33には、画像処理装置21から画像処理開始信号
および欠陥情報が入力される。検査制御装置33は、ラ
イン制御装置37に対し検査開始信号および検査結果を
出力する。さらに、ライン制御装置37は、図5には図
示していないが、はね出し工程制御装置39に、検査結
果に基づき不良となった被検査体を処理するためのはね
出し信号を出力する。
The inspection control device 33 has a total of 1
In order to be able to inspect the inner surfaces of the six valve seats simultaneously,
The measuring head 35 provided with 16 imaging devices 15 shown in FIG. 1 is moved in an appropriate direction, and the conical mirror 13 is advanced to a position corresponding to the valve seat portion. An image processing start signal and defect information are input from the image processing device 21 to the inspection control device 33. The inspection control device 33 outputs an inspection start signal and an inspection result to the line control device 37. Further, although not shown in FIG. 5, the line control device 37 outputs, to the ejection process control device 39, an ejection signal for processing a defective device based on the inspection result. .
【0052】図7は、図5および図6に示した検査装置
全体の動作を示すフローチャートである。まず、検査制
御装置33から検査開始信号がライン制御装置37に出
力されて、シリンダヘッド29が検査制御装置33に対
応する検査位置まで移動し(ステップ701)、この検
査位置でシリンダヘッド29が位置決めされる(ステッ
プ703)。
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the entire inspection apparatus shown in FIGS. First, an inspection start signal is output from the inspection control device 33 to the line control device 37, and the cylinder head 29 moves to the inspection position corresponding to the inspection control device 33 (step 701), and the cylinder head 29 is positioned at this inspection position. (Step 703).
【0053】次に、測定ヘッド35が下降し、各撮像機
15がバルブシート部内に進入する(ステップ70
5)。この状態で、画像処理装置21は、検査制御装置
33に画像処理開始信号を出力し、各撮像機15がバル
ブシート部を撮像して画像を得るとともに、欠陥部を検
出してその画像処理を行う(ステップ707)。
Next, the measuring head 35 descends, and each imaging device 15 enters the valve seat portion (step 70).
5). In this state, the image processing device 21 outputs an image processing start signal to the inspection control device 33, and each of the imaging devices 15 captures an image of the valve seat portion, obtains an image, detects a defective portion, and executes the image processing. (Step 707).
【0054】そして、欠陥があるかどうかを判断し(ス
テップ709)、欠陥があった場合には、画像処理装置
21は、その欠陥の種類すなわち形状が図4の[1]〜
[5]のいずれかであるかを判断し(ステップ71
1)、この欠陥記録を所定のメモリに格納する(ステッ
プ713)。これと同時に画像処理装置21は、欠陥情
報を検査制御装置33に出力し、さらに検査制御装置3
3は、この検査結果をライン制御装置37に出力し、ラ
イン制御装置37は、この検査結果に基づいてはね出し
工程制御装置39にはね出し信号を出力し(ステップ7
15)、欠陥が見つかった不良のシリンダヘッド29を
はね出し工程制御装置39が、製造ラインから取り出す
べくはね出し処理する。最後に測定ヘッド35が上昇し
(ステップ717)、次のシリンダヘッドの検査に備え
る。
Then, it is determined whether or not there is a defect (step 709). If there is a defect, the image processing apparatus 21 changes the type, that is, the shape of the defect from [1] to [1] in FIG.
It is determined whether it is one of [5] (Step 71)
1) The defect record is stored in a predetermined memory (step 713). At the same time, the image processing device 21 outputs the defect information to the inspection control device 33, and further outputs the defect information to the inspection control device 3.
3 outputs the inspection result to the line control device 37, and the line control device 37 outputs an ejection signal to the ejection process control device 39 based on the inspection result (step 7).
15), the ejection process control device 39 for ejecting the defective cylinder head 29 in which a defect is found is ejected so as to be taken out of the production line. Finally, the measuring head 35 is raised (step 717) to prepare for the next inspection of the cylinder head.
【0055】また、欠陥種類(形状)のデータなどは、
統計的に処理し、欠陥発生要因などの解析に利用するこ
ともできる。
The data of defect types (shapes) are
It can also be processed statistically and used for analysis of defect generation factors.
【0056】なお、図3のようにして得た画像を、作業
者が目視することで、欠陥の有無を判断してもよい。ま
た、円錐形ミラー13は、互いに頂角の異なる円錐反射
面を2段に形成するだけでなく、撮像カメラ11側から
頂角が徐々に大きくなる円錐反射面を3段あるいは4段
となるよう形成してもよい。
The presence or absence of a defect may be determined by visually observing the image obtained as shown in FIG. In addition, the conical mirror 13 not only forms two conical reflection surfaces having different apex angles but also three or four conical reflection surfaces whose apex angle gradually increases from the imaging camera 11 side. It may be formed.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】この発明の実施の一形態を示す円筒内壁面検査
装置の概要図である。
FIG. 1 is a schematic view of a cylindrical inner wall surface inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の画像処理装置による画像処理動作を示す
フローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an image processing operation performed by the image processing apparatus of FIG. 1;
【図3】図1の画像処理装置により得られた画像であ
り、(a)は撮像カメラで撮像した画像、(b)は
(a)の画像を高輝度エッジ抽出した画像、(c)は
(b)の画像を2値化した画像である。
3A and 3B are images obtained by the image processing apparatus of FIG. 1, wherein FIG. 3A is an image captured by an imaging camera, FIG. 3B is an image obtained by extracting the image of FIG. It is an image obtained by binarizing the image of (b).
【図4】(a)は円筒内壁面の欠陥形状図、(b)は
(a)の各欠陥形状に対応する画像図である。
4A is a diagram showing a defect shape on an inner wall surface of a cylinder, and FIG. 4B is an image diagram corresponding to each defect shape shown in FIG.
【図5】図1の円筒内壁面検査装置により、自動車用エ
ンジンにおけるバルブシート部内面を検査している状態
を示す全体構成図である。
FIG. 5 is an overall configuration diagram showing a state in which the inner surface of the valve seat portion of the automobile engine is inspected by the cylindrical inner wall surface inspection device of FIG. 1;
【図6】図5のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of FIG. 5;
【図7】図5および図6に示した検査装置全体の動作を
示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing an operation of the entire inspection apparatus shown in FIGS. 5 and 6;
【図8】従来例を示す円筒内壁面検査装置の概要図であ
る。
FIG. 8 is a schematic view of a cylindrical inner wall surface inspection apparatus showing a conventional example.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
11 撮像カメラ 13 円錐形ミラー 17 円筒内壁面 21 画像処理装置(欠陥形状判断手段,欠陥位置認識
手段,欠陥判断手段) 25 第1のミラー部 25a,27a 円錐反射面 27 第2のミラー部 A 第1の画像 B 第2の画像 C 第3の画像 N 欠陥 G 欠陥画像 α,β 頂角
Reference Signs List 11 imaging camera 13 conical mirror 17 cylindrical inner wall surface 21 image processing device (defect shape determining means, defect position recognizing means, defect determining means) 25 first mirror section 25a, 27a conical reflection surface 27 second mirror section A first 1 image B 2nd image C 3rd image N defect G defect image α, β apex angle

Claims (8)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 円筒内壁面を撮像する撮像カメラの前方
    に、前記撮像カメラ側に頂点が位置するよう円錐形ミラ
    ーを配置した円筒内壁面検査装置において、前記円錐形
    ミラーを、頂角が異なる複数の円錐反射面を備えた多段
    に構成したことを特徴とする円筒内壁面検査装置。
    1. A cylindrical inner wall surface inspection apparatus in which a conical mirror is disposed in front of an imaging camera for imaging an inner wall surface of a cylinder such that a vertex is located on the imaging camera side. A cylindrical inner wall surface inspection apparatus comprising a plurality of stages having a plurality of conical reflecting surfaces.
  2. 【請求項2】 多段の円錐形ミラーは、撮像カメラが円
    筒内壁面に対して垂直方向に撮像可能なような円錐反射
    面を備えた第1のミラー部と、この第1のミラー部の円
    錐反射面の頂角より大きい頂角を備え、前記撮像カメラ
    が円筒内壁面に対して撮像カメラと反対側から撮像可能
    なような円錐反射面を備えた第2のミラー部とから構成
    され、前記撮像カメラは、前記円筒内壁面に対して直接
    撮像可能なような視野角を備えていることを特徴とする
    請求項1記載の円筒内壁面検査装置。
    2. A multi-stage conical mirror, comprising: a first mirror section having a conical reflection surface such that an imaging camera can perform imaging in a direction perpendicular to an inner wall surface of a cylinder; and a cone of the first mirror section. A second mirror portion having a vertex angle larger than the vertex angle of the reflective surface, the image capturing camera having a conical reflective surface capable of capturing an image from the opposite side to the image capturing camera with respect to the inner wall surface of the cylinder, 2. The cylindrical inner wall surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the imaging camera has a viewing angle capable of directly imaging the cylindrical inner wall surface.
  3. 【請求項3】 撮像カメラにより撮像した3方向からの
    各画像に基づいて、円筒内壁面の欠陥の形状を判断する
    欠陥形状判断手段を設けたことを特徴とする請求項2記
    載の円筒内壁面検査装置。
    3. A cylindrical inner wall surface according to claim 2, further comprising a defect shape determining means for determining a shape of a defect on the cylindrical inner wall surface based on images from three directions captured by an imaging camera. Inspection equipment.
  4. 【請求項4】 撮像カメラにより3方向から撮像した各
    画像における欠陥の位置を認識する欠陥位置認識手段
    と、この欠陥位置認識手段によって欠陥が認識された各
    画像のうち、欠陥の円周方向位置が互いにほぼ一致した
    画像における欠陥を同一のものと判断する欠陥判断手段
    とを備えていることを特徴とする請求項2または3記載
    の円筒内壁面検査装置。
    4. A defect position recognizing means for recognizing a position of a defect in each image picked up from three directions by an image pickup camera, and a circumferential position of the defect among the images in which the defect is recognized by the defect position recognizing means. 4. A cylindrical inner wall surface inspection apparatus according to claim 2, further comprising a defect judging means for judging the defects in the images substantially identical to each other to be the same.
  5. 【請求項5】 欠陥位置認識手段は、画像中心からの距
    離および円周方向規定位置からの角度で表示される極座
    標系にて欠陥の位置を認識し、欠陥判断手段は、前記角
    度がほぼ一致している欠陥を同一のものとして判断する
    ことを特徴とする請求項4記載の円筒内壁面検査装置。
    5. A defect position recognizing means for recognizing a position of a defect in a polar coordinate system displayed by a distance from a center of an image and an angle from a specified position in a circumferential direction, and the defect judging means: The cylindrical inner wall surface inspection apparatus according to claim 4, wherein the determined defects are determined to be the same.
  6. 【請求項6】 撮像カメラは、多数の画素を備えた電荷
    結合素子で構成され、欠陥の画像中心からの距離は、前
    記電荷結合素子の中心からの画素数としていることを特
    徴とする請求項5記載の円筒内壁面検査装置。
    6. An imaging camera comprising a charge-coupled device having a large number of pixels, and a distance from a center of an image of a defect is the number of pixels from a center of the charge-coupled device. 5. The cylindrical inner wall surface inspection apparatus according to 5.
  7. 【請求項7】 第1のミラー部により得られた第1の画
    像を中央にて円形に表示し、第2のミラー部にて得られ
    た第2の画像を前記第1の画像の周囲に環状に表示し、
    撮像カメラにより直接撮像して得られた第3の画像を前
    記第2の画像の周囲に表示する表示手段を備えているこ
    とを特徴とする請求項2ないし6のいずれかに記載の円
    筒内壁面検査装置。
    7. A first image obtained by the first mirror unit is displayed in a circular shape at the center, and a second image obtained by the second mirror unit is displayed around the first image. Display in a ring,
    The cylindrical inner wall surface according to any one of claims 2 to 6, further comprising display means for displaying a third image obtained by directly taking an image by an imaging camera around the second image. Inspection equipment.
  8. 【請求項8】 撮像カメラの前方に、この撮像カメラ側
    に頂点が位置する円錐形ミラーを配置し、前記撮像カメ
    ラおよび円錐形ミラーを円筒内に挿入し、前記円筒内壁
    面の欠陥発生状態を検査する円筒内壁面検査方法におい
    て、前記円錐形ミラーを、頂角が異なる複数の円錐反射
    面を備えた多段に構成し、前記撮像カメラにより、前記
    頂角が異なる複数の円錐反射面を介しての画像と、円筒
    内壁面を直接撮像した画像とにより、前記円筒内壁面の
    欠陥を検査することを特徴とする円筒内壁面検査方法。
    8. A conical mirror whose apex is located on the side of the imaging camera is disposed in front of the imaging camera, and the imaging camera and the conical mirror are inserted into a cylinder. In the cylindrical inner wall surface inspection method to be inspected, the conical mirror is configured in multiple stages with a plurality of conical reflection surfaces having different apex angles, and the imaging camera uses the plurality of conical reflection surfaces having different apex angles. And inspecting the inner wall surface of the cylinder for defects using the image of the inner wall surface and the image directly taken of the inner wall surface of the cylinder.
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