JP2011033608A

JP2011033608A - 曲面検出照明を用いた金属ｏリングシール面の傷・打痕の検出方法。

Info

Publication number: JP2011033608A
Application number: JP2009192536A
Authority: JP
Inventors: Koshiro Nakai; 興四郎中井
Original assignee: EMTEC KK
Current assignee: EMTEC KK
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-17

Abstract

【課題】Ｏリング外壁シール部（リング状の外傾斜部）の正反射像を得て、傷、打痕、クラック等の高速検査に適用する。
【解決手段】Ｏリング７に対して弧を描く位置に列をなすＬＥＤ光源１からの照明光束は、直接にＯリング７に照射されるとともに、シリンドリカルミラー５を介してＯリング７に照射される。照明光束により照射されたＯリング７の外壁シール部からの正反射光は、シリンドリカルミラー５を介して正反射像を形成する。
【選択図】図４

Description

発明の詳細な説明

本発明は、金属Ｏリングシール部曲面の傷、打痕等曲面の正反射像の平面画像で得る方法に関する。

従来のＯリング表面傷を検査する方法は、Ｏリングを中心に垂直軸心方向に同軸落射照明を使用しているが、同軸落射照明での曲面像は略垂直に反射する微少角しか撮れない範囲になる。本発明を対象としたＯリング（Ｓ）部の（θＳ）の角度範囲の曲面正反射像を得ることはできない。同軸落射でとるには数多くのカメラ台数と複雑な高価な装置になると予想される。なお落射照明を用いたものについては微小な傷は観えないので対照外とする。
（従来の方法で例えば、特開平６−１２９５３９、特開平９−２１０９２３、特開平９−３０４２８８号公報参照）

発明が解決しようとする課題

従来のＯリング傷検査機では、シール部の全面の詳細検査はできず同軸落射照明で観える範囲では略平面に近い部分までで十分検査とは言えない。大半は拡大鏡を用いた目視検査に頼る状況にある。解決すべき大きな難題は、Ｏリングのシール部分Ｓの曲面の検出にある。
一方、検出画像ではリング状態で撮れるのは平面のみで曲面部ではリングを回転するかカメラを回転するかで時間と情報量の点で実用性は難しく問題点である。

課題を解決するための手段

上記の問題点を解決するために、本発明は、表面の傷検出には最も優れた方法の正反射照明を採り入れた曲面検出正反射照明の方法である。
検出画像を画像処理等が容易な平面像にするには、正反射光を選るためにシリンドリカルミラーを用いて、正反射平面虚像を得る方法。

本発明の実施の形態は（図４）に示す通り、シリンドリカルミラー（５）を固定し、その焦点（６）にＯリング（７）の中心を合わせて置く、シリンドリカルミラー前方に４５°の傾斜でＯリングのシール面（Ｓ）のミラーと対面している面（Ｓ）の虚像（１１）が見える位置（１５）にレンズ付カメラ（Ｉ）を固定する。ミラー前方には複数個のＬＥＤを並べたＬＥＤ照明（１）を四列並べたものである。

シリンドリカルミラー（５）は、Ｏリングがミラーの下を移動できるように切り欠いて置き、台（Ｐ）に固定する。切り欠きは虚像に影響がない程度にする。

曲面検出正反射照明は、複数個のＬＥＤを用いた帯状をなす一列の照明四列を照明箱（図２）（Ｄ）の（２）に配列するが配列位置は、光束（８）お呼び（８ａ）が（Ｓ）の反射条件を満足する位置とする。
Ｏリング（Ｓ）の反射条件は（図３）（Ｃ）に示す反射光線（１０）はミラー面に全て４５°の角度で反射する光線（１２）で、この光線がミラーを反射しレンズへ進む。光源の位置は（図２）（Ｄ）に示す。

曲面（Ｓ）に於ける正反射光は、ミラーの反射光を利用する光源は（図２）の（１ａ）、（１ｂ）、（１ｃ）で光線は（８）を表す。光源から照射した光線（８）はシリンドリカルミラーを反射しＯリング（７）の（Ｓ）面を照射し反射光（１０）の４５°の光線のみ有効となる。

曲面（Ｓ）に於ける正反射光は、光源から照射した光線（８ａ）は（図２）（Ｂ）示すようにＯリング（Ｓ）面を直接照射し反射光（１０）の４５°の光線のみ有効となる。

照明箱の明かりがレンズ側への影響を避けるため（図２）（Ｄ）の（４）に示す遮光壁を設ける。照明箱（Ｆ）は（図４）の台（Ｐ）に固定する。

レンズカメラの取り付けは、（図４）の照明箱に固定された取り付け板（Ｇ）に固定する。

実施例は、図面を参照して説明すると、（図４）に使用するＯリングは外径Φ１６．５ｍｍ内径Φ１４ｍｍ厚み３．２ｍｍとし、シリンドリカルミラーはＲ２５ｍｍで実施する。
（図４）の台（Ｐ）は、Ｏリングが移動できるようレール溝を加工し、Ｏリングを移動できるようにレール板（Ｍ）も用意する。
ミラーの固定位置は、（１５）の実像が平面像になる位置で固定する。
光源は、虚像位置からＲ６２ｍｍ弧を描く曲面状のＰＣＢに水平に列を成すＬＥＤ４列（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を並べ、ＰＣＢの中央に画像を見る角穴５×２２ｍｍを明けて照明ブロック（２）に固定する。照明ブロックは照明箱（Ｆ）に固定する。
（図５）に示す中央の角穴に遮光枠（４）を貼り付け、照明箱を台Ｐに固定する。
カメラ固定板（Ｇ）を照明箱に取り付け、レンズ付カメラ（Ｉ）をカメラ固定板に取付ける。
実施例の画像は、（図３）の（１１）拡大図に示す。この図に示す０〜４５°の数値はＯリング中心からシリンドリカルミラー中央に引いた直線を０度とし、Ｏリングの中心からの平面角度を示したものでシリンドリカルミラー面（５）に見える虚像（１１）はＯリングの外面（Ｓ）の画像である。
この虚像をシリンドリカルミラーより反射した縦方向の角度４５度で見た像は０度±４５度範囲が平面像である。
照明列の輝線が６本（Ｓ）面を反射して（Ｓ）面の状態を観察できる。
正反射像なので傷、打痕、付着、汚れ等が精細に観察できる。説明図は（図３）の拡大図（１１）で打痕、傷等（１６）が暗く観察される。

発明の効果

本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。

シリンドリカルミラーを利用するとリング外側の曲面視野が広範囲で得られる。実施結果によるが視野１００°で実用９０°が可能である。

曲面検出照明による正反射像は、各列照明の独立した正反射像であり極めて精細な像が得られ、適度な間隔の反射位置になるよう照明を配置すれば独立像の合成画像として広視野正反射像となる。

画像は、平面画像ですので画像処理が容易である。
正反射の合成画像によるすだれ状の縞模様が生ずるが画像処理で問題視されず傷、打痕等の検出に別件で実用されている。（シャフト検出用「Ｒ照明検出器」）。

本発明は、Ｏリング外壁シール部の傷、打痕、クラック等の自動検査機に搭載可能に考案したもので、従来のものに比較し高速検査に適応できる。

自動検査機の構成案の一例を（図６）に示し、これを参考に概略説明する。
ワーク供給フイーダ（Ｈ）よりワーク（７）を一定間隔で連続搬送しワークの表面をカメラ（Ｉ−１）で−９０°面の±４５°をストロボ１／２００００秒程度で画像を取る。次に上記同様カメラ（Ｉ−２）で＋９０°面±４５°を撮る。
次にワークを直角方向の搬送機へそのまま移動し上記同様カメラ（Ｉ−３，Ｉ−４）で０°±４５°と１８０°±４５°を撮る。これで表面の３６０°は終了。
次にワークを表裏反転（Ｋ）し表面と同様裏面の画像をカメラ（Ｉ−５、Ｉ−６、Ｉ−７，Ｉ−８）で取る。直角反転は（Ｊ）で行う。
搬送タイミング及びワークは検査中全て管理され検査終了と同時に良否判定され良否に振り分けられる（Ｌ）。
検査能力は、実施に利用したワークで考察すれば現状では５個秒以上と思われる。

Ｏリングのシール面Ｓを示す図面である。Ｏリングを照射する照明と光束の光路を表す図面である。Ａ照明列１ａ、１ｂの平面光路図Ｂ照明列１ｃの平面光路図Ｃ照明列１ｄの平面光路図ＡＯリングを反射した光線がシリンドリカルミラーを反射してＯリング９０°内のシール部を平面の虚像になるのを示した図である。ＢＯリングを反射した光線がシリンドリカルミラーを反射してＯリングのシール部を側面からの虚像を示した図である。Ｃ上記Ｂの拡大図である。Ｏリングシール部の画像を観察する実施例の外観と構成図である。照明ブロックの被照射側からの透視図である。Ｏリング表裏全周検査機の構成図案の１例である。

１照明、照明列１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ
２照明ブロック
３拡散板（半透過）
４遮光枠
５シリンドリカルミラー
６シリンドリカルミラー焦点
７Ｏリング
８シリンドリカルミラーを直接照射する光線
８ａＯリングを直接照射する光線
９８の光線がシリンドリカルミラーを反射しＯリングを照射する光線
１０Ｏリングを反射しシリンドリカルミラーを照射する光線
１１シリンドリカルミラーの虚像
１２シリンドリカルミラーからレンズへ向かう光線
１３カメラレンズ
１４レンズ集光線
１５実像（ミラー反転像）
Ｆ照明箱
Ｇカメラ固定板
ＨＯリング供給フイーダ
Ｉレンズ付カメラＩ−１〜Ｉ−８
Ｊ９０°方向変換
Ｋ表裏反転
Ｌ良否振分
Ｍワークレール板
Ｐ台

Claims

曲面検出照明とシリンドリカルミラーを組み合わせたＯリングシール面（図１）の斜線部（Ｓ）の正反射像を平面画像で検出する方法。
シール面の正反射像を得るための曲面検出照明は、（図２）の（Ｄ）（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）は、Ｏリングに対して弧を描く位置に列をなす面照明である。
この照明光束（８）、（８ａ）は、シール面（Ｓ）を照射しその正反射光はシリンドリカルミラー（５）を介して虚像（１１）を得る。シール面の反射は二通りあり、一つは、シール面の直接照射光（１ｄ８ａ）、（１ｃ８ａ）によるものと、シリンドリカルミラーの反射光（１ａ８）、（１ｂ８）、（１ｃ８）、（１ｄ８）によるものがある。
縦方向を各照明光束の一部（１ａ８）、（１ｂ８）、（１ｃ８）、（１ｄ８）がシリンドリカルミラーを反射しシール面（Ｓ）を照射する。一方、直接照射光（１ｄ８ａ）、（１ｃ８ａ）は直接シール面（Ｓ）を照射する。
その縦方向では、曲面角度（図１）に示す（θＳ）の範囲で４５°の正反射光（図３）の（Ｃ）に示す（１０）がシリンドリカルミラーで縦方向の虚像を得る。
リングの平面方向はリングシール面（Ｓ）の視野９０°がシリンドリカルミラーの虚像として略等間隔の輝線の平面像（図３）の（１１拡大図）を得る。
Ｏリングシール面（Ｓ）の平面角９０°視野と、シール曲面角（θＳ）の正反射像を得る照明方法に関する。
［請求項２］を満足するＯリングの設定場所とシリンドリカルミラーの虚像（１１）を実像として得る固定位置は、前記については、シリンドリカルミラーの焦点位置（６）にＯリングの中心を設定する方法である。後記については、虚像点（図２）−（Ｄ）（１１）を基点に４５°の角度でレンズ（１３）を通過し実像（１５）を得る方法。