JP2012026890A - 表面欠陥検査装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面欠陥検査装置によって、大径の環状被検査体であっても自動で表面欠陥を簡単且つ確実に検査できるようにする。
【解決手段】断面円弧状の外周面を有するＯリング１００を所定の張力で引っ張りながら回転させ、Ｏリング１００における直線状に伸びた検査対象部位Ａの周囲に照射光を照射する複数のＬＥＤ１５を円環状に配置し、照射光によって検査対象部位Ａの法線Ｙに対して斜方向から検査対象部位Ａを照明し、検査対象部位Ａからの正反射光を複数のラインセンサカメラ２０で撮像し、複数のラインセンサカメラ２０で得られた各画像データを加工して処理し、検査対象部位Ａの欠陥を検査する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検査体に光を当てその反射光を撮像して表面の欠陥を検査する装置及びその方法に関するものである。

従来より、例えば、特許文献１に示すようなＯリングの表面上の欠陥を検査する表面検査装置は知られている。この表面検査装置は、被検査体の表面に対して照明光を照射する照明手段と、被検査体の表面を撮像する撮像手段と、この撮像手段により得られた画像データを処理して被検査体の表面に関する情報を出力する画像処理手段とを備えている。そして、被検査体の表面における照度分布を平滑化した平均照度分布と実際の照度分布との差から得られる照度差に基づいて欠陥を検出している。

また、棒状物体の表面欠陥検査装置として、特許文献２及び３のように、検査対象物の周囲に半円状又は円環状にＬＥＤ（発光ダイオード、Light Emitting Diode）を配置し、回転又は移動する検査対象物に光を当てて検査対象物の垂直方向から１台の撮像装置でその表面を撮像するものが知られている。

さらに、特許文献４のように、複数の照明手段を円筒軸からの垂直方向の距離が等しく、且つ、円筒状物体の円筒面へ光を照射するときの光の主光線の入射角度が互いに等しくなるように配置するものが知られている。

特開２００１−６６１２８号公報 特開２００７−９３３３８号公報 特開２００５−３７２０３号公報 特開２００８−８９４０８号公報

しかしながら、上記特許文献１の表面検査装置では、小径のＯリングにおける撮像手段側の表面の欠陥を検査することはできるものの、載置台上にＯリングを載置して検査しているので、一度に検査可能なＯリングのサイズは限定され、大径のＯリングの、しかも表面全体（断面全周）の欠陥を検査することができない。

そこで、特許文献２及び３のように検査対象物を回転させたり、移動させたりしながら検査を行わなければならない。これらの検査装置では、散乱光を拾ってその散乱光のある部分に欠陥があると判定している。しかしながら、この散乱光は必ずしも１台の撮像装置側へ反射するとは限らず、見落としてしまう可能性がある。また、１台の撮像手段のみを用いているので、検査対象物の外周全体を一度に撮影できず、表面全体を検査するには検査対象物をその軸方向を中心に回転させる必要がある。

特許文献４では、カメラの配置を変更することで散乱光又は正反射光を撮像することの開示はあるものの、１台のカメラしか用いていないので、同様に検査対象物をその軸方向を中心に回転させながら撮像する必要がある。

このため、従来は、大径の環状被検査体を目視で欠陥検査しており、検査者によって品質にバラツキが出たり、検査に長時間かかったりした。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大径の環状被検査体であっても自動で表面欠陥を簡単且つ確実に検査できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、環状被検査体を張力をかけて伸ばしながら回転させ、その直線状に伸びた部分の表面に照射光を当てて正反射光を撮像するようにした。

具体的には、第１の発明では、断面円弧状の外周面を有する環状被検査体が外周に掛けられる複数のプーリ及び該環状被検査体を所定の張力で引っ張りながら回転させる回転機構を有する被検査体送り装置と、
上記環状被検査体の直線状に伸びた検査対象部位における中心軸を延長した軸の周囲に照射光を照射する複数の照射部が円環状に配置され、該照射光によって上記検査対象部位の法線に対して斜方向から該検査対象部位を照明する照射装置と、
上記照射装置に対向する位置に配置され、上記検査対象部位からの正反射光を撮像する複数の撮像装置と、
上記複数の撮像装置で得られた各画像データを加工して処理し、上記検査対象部位の欠陥を検査する欠陥検出手段と、
を備えている。

上記の構成によると、被検査体送り装置で、断面円弧状の外周面を有する環状被検査体を複数のプーリの外周に掛けて所定の張力で引っ張って検査対象部位を直線状に保って進行させることができる。この直線状に伸びた検査対象部位における中心軸の延長線上を中心として複数の照射部を円環状に配置することで、検査対象部位の表面全体に照射光を斜めに当てることができ、この照射光の正反射光を対向する位置に配置した複数の撮像装置で撮像することで、検査対象部位に欠陥があった場合に、その部分に当たった照射光が正反射せずに乱れて反射するので、欠陥部分が黒く抽出される。このため、被検査体送り装置で環状被検査体を送りながら撮像装置で撮像し、その撮像画像から黒く抽出された部分を欠陥検出手段で自動で検出することにより、目視により欠陥を検査するのに比べ、確実に環状被検査体の表面全体の検査が可能となる。なお、断面円弧状の外周面を有する環状被検査体としては、少なくとも断面の一部に円弧を有しているものであればよく、Ｏリング、Ｄリング（甲丸パッキン）、甲山パッキン等がある。また、本発明でいう「照射光」は、全く広がらずに直進する光をいうのではなく、通常の白熱灯、蛍光灯等に比べて直進性の強いＬＥＤなどの光源より発される光を意味し、具体的には、環状被検査体の検査対象部位にもれなく光が当たるように適度な幅を有する指向特性を有する。

第２の発明では、第１の発明において、
上記照射装置は、円環状本体を備え、該円環状本体の内周に上記複数の照射部が均等に配置されている。

上記の構成によると、簡単な構成で環状被検査体の表面に均一な光を当てることができ、正確な欠陥検出が可能となる。

第３の発明では、第２の発明において、
上記円環状本体は、分割可能に構成され、上記環状被検査体を挟み込むように開閉可能に構成されている。

すなわち、環状被検査体の検査対象部位における全周の表面を検査するには、その検査対象部位を囲むように照射部を配置しなければならないが、上記の構成によると、円環状本体を開いて環状被検査体を通した後、円環状本体を閉じればよいので、環状被検査体を切断することなく、照射部を簡単且つ確実に均等に配置できる。

第４の発明では、第３の発明において、
上記分割された分割部をそれぞれ開閉可能に支持し、各分割部をアクチュエータにより開閉させる開閉機構を備えている。

上記の構成によると、アクチュエータで各分割部を開閉できるので、環状被検査体を被検査体送り装置に取り付けた後に容易に照射部を均等に配置できる。

第５の発明では、第２乃至第４のいずれか１つの発明において、
上記複数の照射部は、上記検査対象部位が隙間なく照明されるように、上記円環状本体での配置間隔と、指向特性とが設定されている。

上記の構成によると、照射部を設置できる間隔に合わせて照射部の指向特性を選ぶことで、検査対象部位に隙間なく均等に照射光を当てて均一な正反射光が得られ、欠陥が発見しやすくなる。

第６の発明では、第１乃至第５のいずれか１つの発明において、
上記照射装置の上記法線に対する傾斜角は、４５°以上７０°以下である。

すなわち、傾斜角が４５°よりも小さいと検査対象部位に欠陥があっても、反射する方向に差が出にくいので、欠陥のある場所と欠陥のない場所とで正反射光の明るさの差が出にくくなり、欠陥の発見が難しくなる。逆に傾斜角が７０°よりも大きくなると、撮像装置で撮影する奥行きが広くなって撮像範囲の全体に焦点を合わせにくくなり、欠陥の発見が難しくなる。しかし、傾斜角を４５°以上７０°以下とすることにより、欠陥のある場所と欠陥のない場所とで正反射光の明るさの差やすくなり、その明るさの差を撮像装置で確実に検出できる。

第７の発明では、第１乃至第６のいずれか１つの発明において、
上記複数の撮像装置は、上記検査対象部位までの焦点距離が等しくなるようにそれぞれ変位可能に構成されている。

上記の構成によると、環状被検査体の断面形状や外形が変わったときでも各撮像装置のオートフォーカス機能を使用せずに焦点を合わせることができるので、各撮像装置間で倍率を等しくして解像度を合わせることができる。このため、それぞれの撮像装置で得られた画像データの処理がしやすくなる。

第８の発明では、第１乃至第７のいずれか１つの発明において、
上記複数の撮像装置は、それぞれ撮像素子が直線状に並んだラインセンサカメラよりなる。

上記の構成によると、撮像素子が多数列並んだエリアセンサカメラに比べ、各照射部で照明しなければならない領域を狭くすることができるので、明るく鮮明な画像の取得が可能となる。

第９の発明では、第１乃至第８のいずれか１つの発明において、
上記被検査体送り装置は、上記複数のプーリ間の距離を調整するためのプーリ移動機構を備えている。

上記の構成によると、プーリ移動機構により、プーリ間の距離を容易に変更できるので、異なるサイズの環状被検査体であっても被検査体送り装置によって所定の速度で進行させることができ、同じ表面欠陥検査装置で検査可能である。

第１０の発明では、第１乃至第９のいずれか１つの発明において、
上記複数のプーリは、外周断面が略Ｖ字状の溝を有するＶプーリよりなる。

上記の構成によると、略Ｖ字状の溝形状と環状被検査体の断面形状とから容易に環状被検査体の表面高さが正確に算出できるので、撮像装置の焦点合わせ及び撮像後の画像処理が容易となる。

第１１の発明では、第１乃至第１０のいずれか１つの発明において、
上記各撮像装置で撮像されて上記欠陥検出手段で処理された各画像を一度に映し出す表示装置を備えている。

上記の構成によると、同時に撮像された複数の画像を一度に眺めることで、黒く映し出された検査対象部位の欠陥を容易に肉眼で確認することができる。

第１２の発明では、第１乃至第１１のいずれか１つの発明において、
上記環状被検査体は、Ｏリングである。

上記の構成によると、例えば航空機のように高度な気密性が要求される機械の密閉部分に使用される大径のＯリングの欠陥が容易且つ確実に検出できるので、Ｏリングの品質が格段に向上する。

第１３の発明では、断面円弧状の外周面を有する環状被検査体を所定の張力で引っ張りながら回転させ、
上記環状被検査体における直線状に伸びた検査対象部位の周囲に照射光を照射する複数の照射部を円環状に配置し、
上記照射光によって上記検査対象部位の法線に対して斜方向から該検査対象部位を照明し、
上記検査対象部位からの正反射光を複数の撮像装置で撮像し、
上記複数の撮像装置で得られた各画像データを加工して処理し、上記検査対象部位の欠陥を検査する構成とする。

上記の構成によると、断面円弧状の外周面を有する環状被検査体を所定の張力で引っ張って検査対象部位を直線状に保って進行させ、この直線状に伸びた検査対象部位における中心軸の延長線上を中心として複数の照射部を円環状に配置することで、検査対象部位の表面全体に照射光を斜めに当てることができ、この照射光の正反射光を複数の撮像装置で撮像することで、検査対象部位に欠陥があった場合に、欠陥部分に当たった照射光が正反射せずに乱れて反射するので、欠陥部分が黒く抽出される。環状被検査体を送りながら撮像装置で撮像し、その撮像画像から黒く抽出された部分を自動で検出することにより、目視により欠陥を検査するのに比べ、確実に環状被検査体の表面全体の検査が可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、環状被検査体を所定の張力で引っ張りながら回転させ、その直線状に伸びた検査対象部位の周囲に円環状に配置した複数の照射部で照射光を斜方向から照射し、その正反射光を複数の撮像装置で撮像して得られた各画像データを加工して処理し、検査対象部位の欠陥を検査するようにしたことにより、大径の環状被検査体であっても表面欠陥を簡単且つ確実に検査することができ、検査品質の向上と省人化を達成することができる。

本実施形態にかかる表面欠陥検査装置を示す正面図である。 表面欠陥検査装置を示す平面図である。 表面欠陥検査装置を示す左側面図である。 図１の一部拡大図である。 図２の一部拡大図である。 ４台のラインセンサカメラを左側方から見た側面図である。 図１のVII−VII線断面図である。 照射装置の半割の一方を示す斜視図である。 照射装置を示す正面図である。 ４台のカメラで同時に撮像した取り込み画像のサンプルを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図７は、本発明の実施形態の表面欠陥検査装置１を示し、この表面欠陥検査装置１は、下端に移動用ローラ２を有する直方体状に骨組みされた検査装置本体３を備えている。検査装置本体３の下段には、表面欠陥検査装置１全体の運転制御を行う制御盤５０と、無停電電源装置であるＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply）５１が設けられている。ＵＰＳ５１により、入力電源に停電などの異常が発生しても一定時間は停電することなく電力を供給し続けることができるようになっている。さらに、検査装置本体３の下段には、表面欠陥検査装置１の制御を行うパソコン５２が設けられている。

検査装置本体３の平坦な天面３ａには、被検査体送り装置５が取り付けられている。この被検査体送り装置５は、図７に拡大して示すように、天面３ａに固定される一対のＩ型鋼６ａ及び天板６ｂ等で構成されるベース部６を備え、その天板６ｂには、図２に示すように、天板６ｂの長手方向に伸びる一対の下側レール部材６ｃが設けられている。この一対の下側レール部材６ｃには、環状被検査体としての断面円形のＯリング１００を所定の張力で引っ張りながら回転させる回転機構７が一対の下側レール部材６ｃに沿ってスライド移動可能に載置されている。また、天板６ｂ上には、一対の下側レール部材６ｃに対して平行に第１電動シリンダ６ｄが設けられている。Ｏリング１００のサイズは、比較的大きなものを対象とし、例えば、内径が２００ｍｍ〜７００ｍｍ、断面の直径が２．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度とする。回転機構７は、矩形板状の平坦な検査台７ａを有し、この検査台７ａには、第１電動シリンダ６ｄの先端６ｅが連結されている。この第１電動シリンダ６ｄを伸縮操作することで、回転機構７全体が一対の下側レール部材６ｃ上を高精度でスライド移動可能となっている。なお、環状被検査体としては、必ずしも断面が円形である必要はなく、断面の一部に円弧を含み、連続した円弧状外周面を有する連続した環状の被検査体であればよい。例えば、断面のうち内周側が矩形状で外周側が略半円形のＤリング（甲丸パッキン）、断面のうち内周側が矩形状で外周側が山形の甲山パッキン等でもよい。環状被検査体の材質は特に限定されないが、所定の張力を掛けながら回転可能な弾性を有するエラストマー、例えば、加硫ゴムである天然ゴム、合成ゴムや熱硬化性樹脂系エラストマーであるウレタンゴムの一部、シリコンゴム、フッ素ゴムや熱可塑性エラストマーなどがある。本実施形態では、黒色のＯリング１００であるが、黒色には限定されない。

検査台７ａには、その長手方向に伸びる一対の上側レール部材７ｂが設けられている。また、検査台７ａ上には、一対の上側レール部材７ｂに対して平行に第２電動シリンダ７ｃが設けられている。一対の上側レール部材７ｂには、所定の間隔（例えば４００ｍｍ）をあけて一対の従動プーリ１０を回転可能に支持するプーリ移動機構１１が、この一対の上側レール部材７ｂに沿ってスライド移動可能に載置されている。このプーリ移動機構１１には、第２電動シリンダ７ｃの先端７ｄが連結され、この第２電動シリンダ７ｃを伸縮操作することで、プーリ移動機構１１全体が一対の上側レール部材７ｂ上を高精度でスライド移動可能となっている。なお、この従動プーリ１０は、１つだけ設けても３つ以上設けてもよい。検査台７ａの他端側には、Ｏリング１００を掛けた状態で回転させる駆動プーリ８と、この駆動プーリ８を回転可能に支持する、ステッピングモータよりなる駆動用モータ９とが設けられている。図７に示すように、駆動プーリ８の中心軸８ｂが図示しないベアリングに支持され、その中心軸８ｂの先端が駆動用モータ９の駆動軸９ａに連結されている。図２に示すように、平面視で駆動プーリ８と一対の従動プーリ１０とは、上側レール部材７ｂと平行に同一直線上に配置されている。駆動プーリ８及び従動プーリ１０は、いずれも断面がＶ字状のプーリ溝８ａ，１０ａをそれぞれ外周に有し、このプーリ溝８ａ，１０ａにＯリング１００を掛けるようになっている。この構成により、第２電動シリンダ７ｃを伸縮させることで、駆動プーリ８と一方の従動プーリ１０（両方の従動プーリ１０に掛かっているときには遠い方の従動プーリ１０）との間の距離を調整し、Ｏリング１００をこれら駆動プーリ８と従動プーリ１０とに掛け、所定の張力により引っ張った状態で、任意の進行速度で回転可能となっている。

Ｏリング１００の直線状に伸びた検査対象部位Ａには、照射装置としてのＬＥＤライト１３が配置されている。図８及び図９に示すように、ＬＥＤライト１３は、例えば、円環状本体１４を備え、この円環状本体１４の内周に、照射光を照射する複数の照射部としてのＬＥＤ１５が均等に配置されている。図９に示すように、円環状本体１４は、一対の分割部１４ａを合わせ面１４ｂで突き合わせて当接させることで円環状に一体となり、図４、図５及び図８に示すように、表面の内周側に例えば６０°の傾斜面１４ｃが設けられている。各分割部１４ａの傾斜面１４ｃに例えば１０°の間隔をあけてＬＥＤ１５が１８個内蔵されている。つまり、ＬＥＤライト１３全体で３６個のＬＥＤ１５が円周上一列に等間隔に配置されているが、配置個数及び間隔はこれに限定されない。分割部１４ａには、各ＬＥＤ１５に電力を供給するためのハーネス１４ｄが連結されている。ＬＥＤ１５は、白熱灯や蛍光灯に比べて直進性の強い光を照射し、例えば指向特性が約−４０°から＋４０°であり、通常のＬＥＤの指向特性が約−２０°から＋２０°であることと比較すると、幅広となっている。ＬＥＤ１５は、本実施形態では、赤色であるが、橙色、黄色、黄緑色、緑色など特に限定されない。要は、ＬＥＤ１５の指向特性を円環状本体１４での配置間隔との関係で、検査対象部位Ａ全体が隙間なく照明されるように選択すればよい。

また、円環状本体１４は、一対の分割部１４ａがＯリング１００を挟み込むように開閉可能に構成されている。図７に一対の分割部１４ａのうち、一方を閉じて一方を開いた状態を示す。各分割部１４ａはそれぞれ開閉機構１６に回動可能に支持されている。開閉機構１６は、図１に示す高圧エア供給部１７からの高圧エアを受けて各分割部１４ａを回動させるエアアクチュエータ１８を備えている。このエアアクチュエータ１８に制御盤５０の図示しない操作ボタンを操作して信号を送ることで、エアアクチュエータ１８に回動可能に支持された各分割部１４ａを自動で開閉可能となっている。これにより、Ｏリング１００を被検査体送り装置５に取り付けた後に、検査対象部位Ａの中心軸Ｘを延長した軸の周囲に照射光を照射する複数のＬＥＤ１５が円環状に配置され、この照射光によって検査対象部位Ａの法線Ｙに対して斜方向から検査対象部位Ａを照明することができるようになっている。各ＬＥＤライト１３の法線Ｙに対する傾斜角αは、４５°以上７０°以下（本実施形態では６０°）で設定されている。

そして、ＬＥＤライト１３に対向する位置、すなわち、検査対象部位Ａの中心軸Ｘの反対側における、法線Ｙに対して傾斜角αの位置に複数の（本実施形態では４台の）撮像装置としてのラインセンサカメラ２０が配置されている。各ラインセンサカメラ２０は、例えば、図６に示すように、１台目のラインセンサカメラ２０を水平位置に、２〜４台目のラインセンサカメラ２０を１００°ずつあけて配置している。また、検査対象部位Ａまでの焦点距離が等しくなるようにそれぞれ変位可能に構成されている。具体的には、各ラインセンサカメラ２０は、ステッピングモータ２１で一方向にスライド移動可能に支持されると共に、４台のラインセンサカメラ２０が固定されたカメラ支持プレート２２が第３電動シリンダ２４で上下にスライド移動可能に支持されている。これにより、検査対象部位Ａに対する焦点合わせがオートフォーカスを使用せずに可能となり、検査対象部位Ａからの正反射光が撮像可能となっている。各ラインセンサカメラ２０内には、それぞれ撮像素子が１列又は２列に直線状に並んでいるので、各ラインセンサカメラ２０は、撮像素子が多数列並んだエリアセンサカメラに比べ、各ＬＥＤ１５で照明しなければならない領域を狭くすることができる。このため、正反射光を的確に捉えて容易に明るく鮮明な画像を取得することができるようになっている。

撮像された画像データは、欠陥検出手段としての機能を果たす上記パソコン５２に図示しない信号線により伝達されるようになっている。パソコン５２では、後述するように、複数のラインセンサカメラ２０で得られた各画像データを加工して処理し、検査対象部位Ａの欠陥を検査可能となっている。

また、天面３ａ上には、表示装置としての液晶モニター５３が設けられ、この液晶モニター５３により、各ラインセンサカメラ２０で撮像されてパソコン５２内のソフトウェアで処理された各画像を一画面上に映し出すことができるようになっている。

さらに、天面３ａのラインセンサカメラ２０寄りには、表面欠陥検査装置１で欠陥が検出されたときなどに、人員に注意を喚起するための警告灯５４が設けられている。この警告灯５４だけでなく警報音を発生するブザー等も設けてもよい。

−表面欠陥検査方法−
次に、本実施形態にかかる表面欠陥検査方法について説明する。

まず、最初にＯリング１００を被検査体送り装置５に取り付ける。制御盤５０を操作して第１電動シリンダ６ｄを伸縮操作し、図２に仮想線で示すように、被検査体送り装置５をラインセンサカメラ２０と反対側に寄せておく。

次いで、駆動プーリ８と従動プーリ１０とにＯリング１００を引っ掛ける。

次いで、第２電動シリンダ７ｃを伸縮操作して駆動プーリ８と従動プーリ１０との間隔を調整し、Ｏリング１００を所定の張力で引っ張り、検査対象部位Ａを直線状に伸ばす。このように、プーリ移動機構１１により、駆動プーリ８と従動プーリ１０との間の距離を容易に変更できるので、異なるサイズのＯリング１００であっても同じ表面欠陥検査装置１で検査することができる。

次いで、第１電動シリンダ６ｄを伸縮操作してラインセンサカメラ２０側に被検査体送り装置５ごと近付ける。

次いで、半割となった一対の分割部１４ａをエアアクチュエータ１８を操作して閉じ、Ｏリング１００における直線状に伸びた検査対象部位Ａの周囲に照射光を照射する複数のＬＥＤ１５を円環状に配置する。このとき、Ｏリング１００の検査対象部位Ａにおける全周の表面を検査するには、その検査対象部位Ａを囲むようにＬＥＤ１５を配置しなければならないが、エアアクチュエータ１８により半割となった分割部１４ａを回動させて当接させ円環状とすることができるので、Ｏリング１００を切断する必要はない。また。傾斜面１４ｃに均等にＬＥＤ１５が配置されているので、簡単な構成により、所定の傾斜角αでＬＥＤ１５を簡単且つ確実に均等に配置できる。このため、Ｏリング１００の表面全体に均一な光を当てることができ、正確な欠陥検出が可能となる。本実施形態では、全てのＬＥＤライト１３の検査対象部位Ａの中心軸Ｘの法線Ｙに対する傾斜角αを６０°としている。つまり、傾斜角αが４５°よりも小さいと検査対象部位Ａに欠陥があっても、反射する方向に差が出にくいので、欠陥のある場所と欠陥のない場所とで正反射光の明るさの差が出にくくなり、欠陥の発見が難しくなる。逆に傾斜角αが７０°よりも大きくなると、ラインセンサカメラ２０で撮影する範囲が広くなって撮像範囲の全体に焦点を合わせにくくなって欠陥の発見が難しくなる。このような理由から、傾斜角αは、４５°以上７０°以下に設定するのが望ましい。

次いで、駆動用モータ９を回転させて駆動プーリ８を回転させ、Ｏリング１００を所定の速度で回転させ、ＬＥＤライト１３内を通過させる。

次いで、ラインセンサカメラ２０の焦点合わせを行う。駆動プーリ８の断面形状と、Ｏリング１００の断面形状とから計算された検査対象部位Ａの中心軸Ｘの高さと、４台の各ラインセンサカメラ２０の焦点中心の高さとを第３電動シリンダ２４で合わせる。このとき、Ｏリング１００が重力等の影響で垂れる場合には、駆動プーリ８でのＯリング１００の断面中心高さよりも、中心軸Ｘの高さの方が若干低くなる。また、Ｏリング１００の表面に各ラインセンサカメラ２０の焦点が合うように、ステッピングモータ２１で各ラインセンサカメラ２０を移動させる。このように駆動プーリ８及び従動プーリ１０は、外周断面が略Ｖ字状の溝を有するＶプーリよりなるので、略Ｖ字状の溝形状とＯリング１００の断面形状とから容易にＯリング１００の表面高さが正確に算出できる。このため、ラインセンサカメラ２０の焦点合わせ及び撮像後の画像処理を容易に行うことができる。また、このように焦点調整することにより、Ｏリング１００の断面形状や外形が変わったときでも各ラインセンサカメラ２０のオートフォーカス機能を使用せずに焦点を合わせることができる。このため、各ラインセンサカメラ２０間で倍率を等しくして解像度を合わせることができ、それぞれのラインセンサカメラ２０で得られた画像の後処理がしやすくなる。

この状態で各ＬＥＤ１５から照射させる照射光によって検査対象部位Ａの法線Ｙに対して斜方向から検査対象部位Ａを照明し、検査対象部位Ａからの正反射光を４台のラインセンサカメラ２０で撮像する。Ｏリング１００が回転して一周する間にＯリング１００表面の全体が撮像される。このとき、ＬＥＤ１５を設置できる間隔に合わせてＬＥＤ１５の指向特性を選んでいるので、検査対象部位Ａに隙間なく均等に光を当てて均一な正反射光を得ることがき、欠陥が発見しやすくなっている。

Ｏリング１００がラインセンサカメラ２０の撮像領域を一周すれば、検査を終了する。４台のラインセンサカメラ２０で得られた各画像データは、随時パソコン５２に送られ、パソコン５２内のソフトウエアで予め設定された方法で加工されて処理される。検査結果は、ソフトウェアの機能を利用して液晶モニター５３上に表示される。

具体的には、図１０に示すように、各画像データにおいて、Ｏリング１００の表面では、ＬＥＤ１５の照射光が正反射されるので、白く表示される。図１０（ｃ）で黒く現れているのが、異物の付着、異物付着後の凹み、金型に付着したゴムなどによる凹み、バリが十分に取りきれない突起その他の欠陥Ｂであり、この欠陥Ｂの部分では正反射されないことから周りの欠陥Ｂがない部分よりも暗くなり、液晶モニター５３上にくっきりと現れる。このように、ＬＥＤ１５の平行の正反射を４台のラインセンサカメラ２０で撮像することで、外乱光の影響を最小限にして検査可能な画像を取り込むことができる。また、検査結果は、Ｏリング１００の材料違いによる表面状態の差の影響をほとんど受けない。また、液晶モニター５３で４枚の画像を一度に眺めることで、黒く映し出された検査対象部位Ａの欠陥Ｂを容易に肉眼で確認することができる。また、パソコン５２内のソフトウェアで予め設定された判定ロジックにより検査を実施し、欠陥Ｂの位置を正確に表示したり、保存したりすることで、後工程で欠陥Ｂを修正したり、場合によっては破棄したりすることができる。なお、図１０において、Ｏリング１００の表面における成形時に発生したバリを研磨した痕であるグラインダ研磨面Ｃが直線状に現れている。

なお、Ｏリング１００の表面に欠陥Ｂが現れたときに、パソコン５２での画像処理で異常を検出し、自動的に警告灯５４を光らせるようにしてもよいし、画像データがうまく取り込めない場合に警告灯５４を光らせるようにしてもよい。

この検査方法により、例えば航空機のように高度な気密性が要求される機械の密閉部分に使用される大径のＯリング１００の欠陥Ｂが容易且つ確実に検出できるので、製品の品質を格段に向上させることができる。

したがって、本実施形態にかかる表面欠陥検査装置１によると、大径のＯリング１００であっても、検査者が目視で検査をする必要がなく、自動で表面欠陥を簡単且つ確実に検査することができる。これにより、検査レベルの標準化、安定化等による検査品質の向上や検査時間の短縮、検査ムラの排除を実現することができる。この自動検査の実施により製品の品質が格段に向上されると共に、省人化を実現することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、照明装置としてのＬＥＤライト１３は、閉じたときに合わせ面１４ｂが鉛直となるように２分割しているが、この分割方法に限定されず水平面で２分割したり、３分割以上に分割してもよい。また、開閉機構１６によって自動で分割部１４ａを開閉するようにしているが、手動で開閉するようにしてもよい。

上記実施形態では、被検査体を環状の被検査体としているが、本発明の照射装置、撮像装置及び欠陥検出手段の構成は、棒状（円柱状、円筒状等）の被検査体、例えば電気ケーブルなどにも適用可能である。その場合には、被検査体送り装置の構成を棒状の被検査体を連続的に移動させることができるように構成すればよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

１ 表面欠陥検査装置
５ 被検査体送り装置
７ 回転機構
８ 駆動プーリ
８ａ，１０ａ プーリ溝
１０ 従動プーリ
１１ プーリ移動機構
１３ ＬＥＤライト（照射装置）
１４ 円環状本体
１４ａ 分割部
１５ ＬＥＤ（照射部）
１６ 開閉機構
１８ エアアクチュエータ
２０ ラインセンサカメラ（撮像装置）
５２ パソコン（欠陥検出手段）
５３ 液晶モニター（表示装置）
１００ Ｏリング（環状被検査体）
Ａ 検査対象部位
Ｂ 欠陥
Ｘ 中心軸
Ｙ 法線
α 傾斜角

Claims (13)

1. 断面円弧状の外周面を有する環状被検査体が外周に掛けられる複数のプーリ及び該環状被検査体を所定の張力で引っ張りながら回転させる回転機構を有する被検査体送り装置と、
   上記環状被検査体の直線状に伸びた検査対象部位における中心軸を延長した軸の周囲に照射光を照射する複数の照射部が円環状に配置され、該照射光によって上記検査対象部位の法線に対して斜方向から該検査対象部位を照明する照射装置と、
   上記照射装置に対向する位置に配置され、上記検査対象部位からの正反射光を撮像する複数の撮像装置と、
   上記複数の撮像装置で得られた各画像データを加工して処理し、上記検査対象部位の欠陥を検査する欠陥検出手段と、
   を備えている
   ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
2. 請求項１に記載の表面欠陥検査装置において、
   上記照射装置は、円環状本体を備え、該円環状本体の内周に上記複数の照射部が均等に配置されている
   ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
3. 請求項２に記載の表面欠陥検査装置において、
   上記円環状本体は、分割可能に構成され、上記環状被検査体を挟み込むように開閉可能に構成されている
   ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
4. 請求項３に記載の表面欠陥検査装置において、
   上記分割された円環状本体の分割部をそれぞれ開閉可能に支持し、各分割部をアクチュエータにより開閉させる開閉機構を備えている
   ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
5. 請求項２乃至４のいずれか１つに記載の表面欠陥検査装置において、
   上記複数の照射部は、上記検査対象部位が隙間なく照明されるように、上記円環状本体での配置間隔と、指向特性とが設定されている
   ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の表面欠陥検査装置において、
   上記照射装置の上記法線に対する傾斜角は、４５°以上７０°以下である
   ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の表面欠陥検査装置において、
   上記複数の撮像装置は、上記検査対象部位までの焦点距離が等しくなるようにそれぞれ変位可能に構成されている
   ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載の表面欠陥検査装置において、
   上記複数の撮像装置は、それぞれ撮像素子が直線状に並んだラインセンサカメラよりなる
   ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載の表面欠陥検査装置において、
   上記被検査体送り装置は、上記複数のプーリ間の距離を調整するためのプーリ移動機構を備えている
   ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１つに記載の表面欠陥検査装置において、
    上記複数のプーリは、外周断面が略Ｖ字状の溝を有するＶプーリよりなる
    ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の表面欠陥検査装置において、
    上記各撮像装置で撮像されて上記欠陥検出手段で処理された各画像を一度に映し出す表示装置を備えている
    ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の表面欠陥検査装置において、
    上記環状被検査体は、Ｏリングである
    ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
13. 断面円弧状の外周面を有する環状被検査体を所定の張力で引っ張りながら回転させ、
    上記環状被検査体における直線状に伸びた検査対象部位の周囲に照射光を照射する複数の照射部を円環状に配置し、
    上記照射光によって上記検査対象部位の法線に対して斜方向から該検査対象部位を照明し、
    上記検査対象部位からの正反射光を複数の撮像装置で撮像し、
    上記複数の撮像装置で得られた各画像データを加工して処理し、上記検査対象部位の欠陥を検査する
    ことを特徴とする表面欠陥検査方法。