JP2011163954A - 線材表面探傷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浸透液や探傷剤を塗布することなく、線材表面に付いた微小な傷を抜け無く検出することのできる線材表面探傷装置を提供する。
【解決手段】線材１の表面に光りを照射してカメラ２で線材表面１ａの傷Ｋを探す線材表面探傷装置。線材表面１ａに対して垂直且つ上方にカメラ２を配置し、そのカメラ２と線材１との間にドーム形状をなすドーム部材５を設ける。ドーム部材５の内面を反射面４とし、カメラ側に向けて光りを照射して前記反射面４で反射させた光りを線材表面１ａに均一に照射させる光源６を、前記ドーム部材５の下側開口端内側に等間隔に設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、線材の表面に光りを照射してカメラで線材表面の傷を検出する線材表面探傷装置に関する。

例えば、線材の表面に付いた傷を検出するには、目視により直接観察するか、または、顕微鏡を使用し拡大して目視により観察している。線材の表面は、必ずしも平面ではなく、光りの反射が均一とは限らない。その上、傷は、線材長手方向にランダムな位置に多く、加えて線状の傷の場合その方向も一定でないことが多い。そのため、数μｍの幅で深さも１〜３μｍという微小な傷を漏れなく目視にて検知することは非常に困難である。

この問題を解決するため、渦流探傷又は漏洩磁束探傷を行って傷を検出する検査（特許文献１参照）や、浸透探傷試験結果の目視検査を映像化して傷を検出する検査（特許文献２参照）や、探傷剤と紫外線を用いて傷部が発する蛍光をモニタして傷を検出する検査（特許文献３参照）がある。

特開２００９−００８６５９号公報 特開２００１−１４１６６４号公報 特開平７−０６３７０３号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、分解能が大きく微小な欠陥を抽出することができない。また、特許文献２及び特許文献３に記載の技術では、検査対象に浸透液や探傷剤を塗布する必要があり、その分検査工程が増えてしまい効率的ではない。

そこで、本発明は、浸透液や探傷剤を塗布することなく、線材表面に付いた微小な傷を抜け無く検出することのできる線材表面探傷装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、線材の表面に光りを照射してカメラで線材表面の傷を探す線材表面探傷装置において、前記線材表面に対して垂直且つ上方に配置されたカメラと、前記線材と前記カメラとの間に配置され、天面にカメラ撮像用開口を有し且つ内面が反射面とされ、該線材に近づくに連れて裾広がりのドーム形状をなすドーム部材と、前記ドーム部材の下側開口端内側に等間隔で配置され、前記カメラ側に向けて光りを照射しドーム形状をなす前記反射面で反射させた光りを前記線材表面全体に照射させる光源と、を備えたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、線材の表面に光りを照射してカメラで線材表面の傷を探す線材表面探傷装置において、前記線材表面に対して垂直且つ上方に配置されたカメラと、前記線材と前記カメラとの間に配置され、天面にカメラ撮像用開口を有し、該線材に近づくに連れて裾広がりのドーム形状をなすドーム部材と、前記ドーム部材の内面に等間隔で取り付けられ、前記線材の表面に向かって直接光りを照射する光源と、を備えたことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の線材表面探傷装置であって、前記カメラ撮像用開口に取り付けられ、前記線材に向かってドーム内に突出する円筒形状をなす直射光入射防止部材を有したことを特徴としている。

本発明の線材表面探傷装置によれば、内面が反射面とされたドーム形状をなすドーム部材の下側開口端内側に等間隔で光源を配置し、その光源からカメラ側に向けて光りを照射してドーム形状の反射面で反射させることで、線材表面に対してほぼ１８０度全方向から光りを全体に照射することができる。

また、本発明の線材表明探傷装置によれば、ドーム形状をなすドーム部材の内面に等間隔で光源を配置し、その光源から線材の表面に向かって直接光りを照射すると、線材表面に対してほぼ１８０度全方向から光りを全体に照射することができる。

したがって、両装置によれば、傷の無い部位ではほぼ１８０度各方向からの均一な光量が得られるため、線材表面が曲面であってもカメラに入射する光量の変化が少なくなる。その結果、傷の無い部位を背景として検知した場合、背景輝度が安定し、傷をカメラにて見つけ易くなる。また、ほぼ１８０度各方向からの均一な光量が得られるため、傷の角度、深さ、長さ、方向によることなくカメラに入射する光量がその傷で変化することになり、傷を検知する性能が向上する。

図１は実施形態１の線材表面探傷装置の斜視図である。 図２は実施形態１の線材表面探傷装置の断面図である。 図３は図２に示すドーム部材のＡ−Ａ線断面図である。 図４は実施形態２の線材表面探傷装置の断面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

［実施形態１］
図１は実施形態１の線材表面探傷装置の斜視図、図２は実施形態１の線材表面探傷装置の断面図、図３は図２に示すドーム部材のＡ−Ａ線断面図である。

実施形態１の線材表面探傷装置は、線材の表面に光りを照射してカメラで線材表面の傷を探す装置である。この線材表面探傷装置は、図１及び図２に示すように、線材１の表面１ａ（以下、線材表面という）に対して垂直且つ上方に配置されたカメラ２と、天面にカメラ撮像用開口３を有し且つ内面が反射面４とされ、線材１に近づくに連れて裾広がりのドーム形状をなすドーム部材５と、カメラ側に向けて光りを照射しドーム形状をなす反射面４で反射させた光りを線材表面１ａに照射させる光源６とを備えている。

線材１としては、例えばその線材表面１ａに付いた傷Ｋが割れや極度な強度劣化の原因となる光ファイバやその母材、或いは小型コイル向けの極細銅線などが挙げられる。もちろん、例示した線材に制限されることはない。傷Ｋを観察するに際しては、線材１を長手方向に徐々にずらすようにしても良いし、或いは、静止させて良い。線材１をずらすには、送り速度を適宜速度に調整可能な機械的手段で行う。

カメラ２は、線材表面１ａに対して垂直に配置されると共に、その線材１の上方に配置されている。かかるカメラ２は、線材表面１ａを撮像するＣＣＤカメラからなる。このカメラ２で撮像された画像データは、画像処理装置にて設定した傷検出のパラメータにより、傷か否か判断される。

ドーム部材５は、線材１とカメラ２との間に配置されている。かかるドーム部材５は、線材１に近づくに連れて裾広がりのドーム形状（換言すると下向きのお椀形状）とされている。このドーム部材５には、線材表面１ａに付いた傷Ｋを検出するためのカメラ撮像用開口３が形成されている。カメラ撮像用開口３は、ドーム部材５の天面のうち最も高い頂部に形成されている。このカメラ撮像用開口３は、前記カメラ２で線材表面１ａに付いた傷Ｋを検出することができる大きさの円形孔として形成されている。前記ドーム部材５の内面は、光源６から出射された光りを反射して線材表面１ａに照射させる反射面４とされている。

光源６は、図２及び図３に示すように、ドーム部材５の下側開口端内側に水平に折り返された平面視円形をなすフランジ部７上に等間隔で複数配置されている。前記光源６は、例えばＬＥＤからなり、カメラ２側に向けて光りを照射しドーム形状をなす反射面４で反射させた光りを線材表面１ａに照射させる。

光源６から出射され反射面４で反射した光りは、被写体である線材１の線材表面１ａをほぼ１８０度全方向から全体に照射するようにされている。すなわち、線材表面１ａの一箇所たりとも光りの照射漏れが生じず且つ光量が不均一にならないように、線材表面１ａの全ての部位が均一な光量で照射されるように各光源６を配置している。ここで定義する１８０度全方向とは、線材表面１ａの任意の点を中心とした時に、その中心点を支点して面内の方向を指す。

前記光源６の個数（輝度）は、線材１を長手方向に徐々にずらして長い線材１を検査する場合は、その送り速度が遅ければ遅い程、照明の数は少なくて済む。逆に、線材１をずらす速度が速ければ速い程、照明の数は多く必要になる。本実施形態では、６０個のＬＥＤを等間隔で配置した。実験データによると、線材１の送り速度を落とせば４２個の光源６でも問題はないため、送り速度が極端に遅かったり静止させている場合は光源６の数を１２個程度としても良い。

そして、この線材表面探傷装置では、光源６から出射された光りが直接カメラ２に入射されるのを防止するための直射光入射防止部材８が取り付けられている。直射光入射防止部材８は、線材１に向かってドーム内に突出する円筒形状をなし、前記カメラ撮像用開口３に嵌め込まれている。かかる直射光入射防止部材８は、ドーム形状をなす反射鏡４の天面中央部からそのドーム内に突出し、光源６から上方に向けて照射された光りを遮って前記カメラ２へ入射するのを防止する。

前記直射光入射防止部材８の長さは、カメラ撮像用開口３からカメラ２までの距離が近い程、ドーム内に突出する長さを長くする必要がある。この一方、カメラ撮像用開口３からカメラ２までの距離が遠い程、直射光入射防止部材８のドーム内に突出する長さを短くする。

以上のように構成された線材表面探傷装置で線材表面１ａに付いた傷Ｋを検査するには、線材１をドーム部材５の下方に配置し、全ての光源６を点灯させる。すると、各光源６から出射された光りは、カメラ側に向かって照射された後、ドーム形状をなす反射面４で反射して線材表面１ａに照射される。線材表面１ａは、ドーム形状の反射面４で反射された光りを受けて、１８０度全方向から照射されることになる。

そして、光源６によって照らされた線材表面１ａは、カメラ撮像用開口３を介してカメラ２にて撮像される。カメラ２で撮像された画像データは、画像処理装置に送られ、線材表面１ａの状態がモニターに映し出される。このモニターに映し出された画像から線材表面１ａに付いた傷Ｋを目視により観察する。

本実施形態では、光源６からの光りを線材表面１ａに対して１８０度全方向から照射することができるので、傷Ｋや欠陥を抜けなく検出することが可能となる。傷Ｋの無い部位については、線材表面１ａの各部位が均一な光量で照射されるため、表面が曲面であってもカメラ２に入射する光量の変化が少ない。そのため、傷Ｋの無い部位を背景として検知した場合、背景輝度が安定し、傷Ｋを見つけ易くなる。

傷Ｋがある部位については、線材表面１ａの各部位が均一な光量で照射されるため、傷Ｋの角度、深さ、長さ、方向によることなく、カメラ２に入射する光量が変化することにより、小さな傷Ｋでも検出することができる。線材１の多くは金属やガラスであり、表面に光沢があるため、光沢によって生じる反射光の不均一により傷Ｋを検出することが難しい。しかし、本実施形態では、線材表面１ａに対して均一に光りを照射することができるため、傷Ｋの検出が容易になる。本実施形態のようにドーム部材５を使用して光源６からの光りを反射鏡４で反射させて線材表面１ａに均一光量として照射することで小さな傷Ｋも容易に検出することが出来るが、ドーム形状の反射鏡４を使用せずに通常の光学系（従来の光学系）で光りを線材表面１ａに照射した場合には、光りの反射が均一とならず傷Ｋの検出が容易にならない。

また、本実施形態では、線材表面１ａに浸透液や探傷剤を塗布する必要が無いため、検査工程の増加が無く、光りの照射だけで容易に傷Ｋを検出することができる。したがって、検査作業及び検査時間を大幅に短縮することができる。

また、本実施形態では、直射光入射防止部材８をカメラ撮像用開口３に取り付けたので、光源６から出射された光りをこの直射光入射防止部材８で遮ることができ、光源６からの光りを直接カメラ２に入射するのを防止することができる。これにより、正確な傷Ｋの検査を行うことができる。

［実施形態２］
図４は実施形態２の線材表面探傷装置の断面図である。実施形態２の線材表面探傷装置は、実施形態１とは異なり、ドーム部材５の内面に直接光源６を取り付けた構造としている。光源６の取り付け部位及びドーム部材５の内面を反射鏡４としないことを除けば、実施形態１と同じ構成であるため、同一部材には同一の符号を付すものとする。

ドーム部材５は、内面が反射鏡４でない点を除けば、実施形態１のドーム部材５と同一形状である。光源６は、光りを照射する面を下方に向けて（線材表面１ａに向けて）ドーム部材５の内面５ａに複数取り付けられている。具体的には、カメラ撮像用開口３を中心として円環状に配列した複数個の光源６群を、同心円状に複数配置させている。これら光源６から出射された光りは、実施形態１と同様、線材表面１ａをほぼ１８０度全方向から全体に照射する。源６の数については、実施形態１と同じである。

実施形態２の線材表面探傷装置によれば、実施形態１と同様、光源６からの直接光を線材表面１ａに対して１８０度全方向から照射することができるので、傷Ｋや欠陥を抜けなく検出することができる。したがって、例え線材表面１ａが平らではなく曲面であっても小さな傷Ｋまで漏れなく検出することが可能となる。

本発明は、線材の表面に光りを照射してカメラで線材表面の傷を検出する線材表面探傷装置に利用することができる。

１…線材
１ａ…線材表面
２…カメラ
３…カメラ撮像用開口
４…反射鏡
５…ドーム部材
６…光源
８…直射光入射防止部材
Ｋ…傷

Claims (3)

1. 線材の表面に光りを照射してカメラで線材表面の傷を探す線材表面探傷装置において、
   前記線材表面に対して垂直且つ上方に配置されたカメラと、
   前記線材と前記カメラとの間に配置され、天面にカメラ撮像用開口を有し且つ内面が反射面とされ、該線材に近づくに連れて裾広がりのドーム形状をなすドーム部材と、
   前記ドーム部材の下側開口端内側に等間隔で配置され、前記カメラ側に向けて光りを照射しドーム形状をなす前記反射面で反射させた光りを前記線材表面全体に照射させる光源と、を備えた
   ことを特徴とする線材表面探傷装置。
2. 線材の表面に光りを照射してカメラで線材表面の傷を探す線材表面探傷装置において、
   前記線材表面に対して垂直且つ上方に配置されたカメラと、
   前記線材と前記カメラとの間に配置され、天面にカメラ撮像用開口を有し、該線材に近づくに連れて裾広がりのドーム形状をなすドーム部材と、
   前記ドーム部材の内面に等間隔で取り付けられ、前記線材の表面に向かって直接光りを照射する光源と、を備えた
   ことを特徴とする線材表面探傷装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の線材表面探傷装置であって、
   前記カメラ撮像用開口に取り付けられ、前記線材に向かってドーム内に突出する円筒形状をなす直射光入射防止部材を有した
   ことを特徴とする線材表面探傷装置。

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