JP2015064301A - 表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】円筒体または円柱体の検査対象の表面欠陥を検査する際、検査対象の搬送効率の低下を抑えつつ、簡易な構成で精度高く表面欠陥検査を行うことができる表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法を提供すること。
【解決手段】鋼管２の軸に垂直な方向に転動させつつ鋼管２を搬送する斜面が形成された斜路１０と、少なくとも鋼管２の周長を有する鋼管２の転動方向長さと鋼管２の軸方向長さとを有した斜路１０上の撮像領域Ｅを撮像する撮像部１３と、撮像領域Ｅを転動する鋼管２に光を照射する線状光源１１，１２と、鋼管２が撮像領域Ｅに進入したか否かを検出する近接センサＳ１と、鋼管２の撮像領域Ｅへの進入から退出までの間、撮像部１３による撮像領域Ｅ内の撮像を連続して行う撮像制御部１４と、撮像制御部１４の制御のもとに撮像された連続画像をもとに鋼管２の表面欠陥を検出する画像処理部１５と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、円筒体または円柱体の検査対象の表面欠陥を検査する際、検査対象の搬送効率の低下を抑えつつ、簡易な構成で精度高く表面欠陥検査を行うことができる表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法に関する。

鋼管の製造工程では、鋼管表面にカキ疵、割れ、異物付着、汚れなどの欠陥が発生することがある。これらの表面欠陥を全長全周に亘って自動的に検査することは、品質保証上、あるいは品質管理上、極めて重要である。例えば、表面にめっきを施す鋼管にめっき付着不良があると、この露出した部分が錆びて孔食し、搬送流体の漏洩といったトラブルが発生するおそれがある。

このため、鋼管表面の検査は、従来から、各種非破壊検査（ＮＤＩ：Non Destructive Inspection）法による検査のほか、目視やカメラ等を用いた光学的検査が行われていた。この光学的検査は、鋼管表面をカメラで撮像し、得られた画像内の輝度変化部分を欠陥部分として抽出することによって、表面欠陥を検出するものである。

例えば、特許文献１には、鋼管正面を照射する明視野照明と、明視野照明と直行する真横方向から鋼管両側面を照射する一対の暗視野照明とを設け、明視野照明と同じ方向からカメラで鋼管表面を撮像し、この撮像画像の輝度変化部を欠陥として抽出するものが記載されている。特に、この特許文献１では、直径３００ｍｍ以下の小径の鋼管あるいは棒鋼の場合、明視野照明だけでは、鋼管表面の明るい領域が狭くなるので、両側面からの暗視野照明を併用することによって明るい領域を増やし、鋼管表面のほぼ上半分全体を照明できるようにしている。

また、特許文献２には、鋼管の軸心方向に沿って長く延びる一対の長尺集光照明を鋼管両側の斜め上から鋼管側縁部に照射することによって、鋼管表面の上部と側縁部との輝度をほぼ均等にし、両照明の中央位置からテレビカメラで鋼管表面を撮影し、この撮影した画像の輝度変化部を欠陥として抽出するものが記載されている。この特許文献２では、鋼管をその軸心を中心として回転しながら、表面の傷痕、汚れ、及び形状不良などの表面欠陥を検出するようにしている。

さらに、特許文献３には、軸心方向に搬送される鋼管の搬送パス上部に、２次元カメラと１次元カメラと複数のハロゲンランプとを軸心方向に沿って配設し、2次元カメラで計測した鋼管表面からの反射光量をもとに輝度補正を行った１次元カメラによる鋼管表面検査データを用いて検査を行うものが記載されている。この特許文献３では、鋼管を回転させながら搬送することによって、鋼管の全長全周の検査も可能である。

特開２００６−２９２５８０号公報 特許第２９６２１２５号公報 特許第４０２３２９５号公報

ところで、特許文献１，２に記載されたものは、鋼管の全表面を検査するために鋼管を軸方向に移動させずに鋼管を周方向に回転させるようにしているが、通常の製造ラインでは、鋼管を周方向に回転させる検査専用の鋼管回転機構が設けられていない。このため、検査専用の鋼管回転機構を設けることによって鋼管製造のコストアップになるとともに、この鋼管回転機構を用いた検査工程が追加されることによって鋼管の搬送効率が低下し、製造ラインの生産性低下を招来し、さらに、この鋼管回転機構を用いた検査では、鋼管の撓みや扁平によって撮像部と鋼管表面との距離が変動するなどの外乱が大きく精度の高い表面検査を阻害する可能性が大きいという問題があった。

また、特許文献３に記載されたものでは、鋼管を螺旋状に搬送しながら検査するものであり、超音波検査などで広く用いられているが、周方向の１箇所のみの測定であるため、検査視野、回転速度、搬送速度などの調整を精度高く制御しないと検査抜けが発生する場合がある。また、この螺旋状に搬送しながら検査するものでは、鋼管回転機構を設ける場合と同様に、鋼管の撓みや扁平などが螺旋搬送の精度に影響を及ぼし、精度の高い表面検査を行うことができない場合がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、円筒体または円柱体の検査対象の表面欠陥を検査する際、検査対象の搬送効率の低下を抑えつつ、簡易な構成で精度高く表面欠陥検査を行うことができる表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、円筒体または円柱体の検査対象の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置であって、前記検査対象の軸に垂直な方向に転動させつつ該検査対象を搬送する斜面が形成された斜路と、少なくとも前記検査対象の周長を有する該検査対象の転動方向長さと該検査対象の軸方向長さとを有した前記斜路上の撮像領域を撮像する撮像部と、前記撮像領域を転動する前記検査対象に光を照射する線状光源と、前記検査対象が前記撮像領域に進入したか否かを検出する進入検出部と、前記進入検出部が、前記検査対象が前記撮像領域に進入した場合、該検査対象の前記撮像領域の進入から退出までの間、前記撮像部による前記撮像領域の撮像を連続して行う撮像制御部と、前記撮像制御部の制御のもとに撮像された連続画像をもとに前記検査対象の表面欠陥を検出する画像処理部と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記撮像制御部は、前記検査対象が前記撮像領域に進入した後、前記線状光源による前記検査対象の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅未満の所定幅の転動毎に連続して撮像を行うことを特徴とする。

また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記検査対象が前記撮像領域への進入時における前記検査対象の前記転動方向の移動速度を検出する移動速度検出部を備え、前記撮像制御部は、前記移動速度および前記検査対象の直径をもとに前記検査対象の撮像タイミングを調整することを特徴とする。

また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記進入検出部は、近接センサであることを特徴とする。

また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記撮像領域は、前記撮像領域よりも前記検査対象の転動上流側に拡幅された上流領域を有し、前記進入検出部は、前記上流領域で前記検査対象を画像検出することによって前記検査対象の進入を検出することを特徴とする。

また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記移動速度検出部は、前記検査対象の転動方向に沿って配置された２以上の近接センサを用いて前記検査対象の移動速度を検出することを特徴とする。

また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記撮像領域は、前記撮像領域よりも前記検査対象の転動上流側に拡幅された上流領域を有し、前記移動速度検出部は、前記上流領域で前記検査対象の転動方向に沿った２地点以上で前記検査対象を画像検出することによって前記検査対象の移動速度を検出することを特徴とする。

また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記撮像領域の搬送方向に沿った視野を持ち、前記撮像領域の搬送方向に沿ったライン画像を取得するライン画像撮像部と、前記ライン画像撮像部が撮像したライン画像の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅の搬送方向移動位置を算出するライン画像処理部と、を備え、前記撮像制御部は、前記検査対象の転動に伴って前記撮像領域内において搬送下流側に前記転動方向撮像幅分ずらしたタイミングで隣接する撮像画像を順次撮像することを特徴とする。

また、この発明にかかる表面欠陥検査方法は、円筒体または円柱体の検査対象の表面欠陥を検査する表面欠陥検査方法であって、少なくとも前記検査対象の周長を有する該検査対象の転動方向長さと該検査対象の軸方向長さとを有した撮像領域が設けられた斜面上を、前記検査対象の軸に垂直な方向に転動させつつ該検査対象を搬送させる搬送ステップと、前記検査対象が前記撮像領域に進入したか否かを検出する進入検出ステップと、前記検査対象が前記撮像領域に進入した場合、該検査対象の前記撮像領域の進入から退出までの間、前記撮像部による前記撮像領域の撮像を連続して行う撮像ステップと、撮像された連続画像をもとに前記検査対象の表面欠陥を検出する表面欠陥検出ステップと、を含むことを特徴とする。

また、この発明にかかる表面欠陥検査方法は、上記の発明において、前記撮像ステップは、前記検査対象が前記撮像領域に進入した後、前記検査対象の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅未満の所定幅の転動毎に連続して撮像を行うことを特徴とする。

また、この発明にかかる表面欠陥検査方法は、上記の発明において、前記検査対象が前記撮像領域への進入時における前記検査対象の前記転動方向の移動速度を検出する移動速度検出ステップを含み、前記撮像ステップは、前記移動速度および前記検査対象の直径をもとに前記検査対象の撮像タイミングを調整することを特徴とする。

また、この発明にかかる表面欠陥検査方法は、上記の発明において、前記撮像領域の搬送方向に沿った視野を持ち、前記撮像領域の搬送方向に沿ったライン画像を取得するライン画像撮像ステップと、前記ライン画像撮像ステップで撮像したライン画像の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅の搬送方向移動位置を算出するライン画像処理ステップと、を含み、前記撮像ステップは、前記検査対象の転動に伴って前記撮像領域内において搬送下流側に前記転動方向撮像幅分ずらしたタイミングで隣接する撮像画像を順次撮像することを特徴とする。

この発明によれば、少なくとも検査対象の周長を有する該検査対象の転動方向長さと該検査対象の軸方向長さとを有した撮像領域が設けられた斜面上を、前記検査対象の軸に垂直な方向に転動させつつ該検査対象を搬送させ、前記検査対象が前記撮像領域に進入した場合、該検査対象の前記撮像領域の進入から退出までの間、前記撮像領域の撮像を連続して行い、この連続画像をもとに前記検査対象の表面欠陥を検出するようにしているので、検査対象の搬送効率の低下を抑えつつ、簡易な構成で精度高く表面欠陥検査を行うことができる。

図１は、この発明の実施の形態にかかる表面欠陥検査装置の構成を示す模式図である。 図２は、この発明の実施の形態にかかる表面欠陥検査装置の平面図である。 図３は、均一照射部位を説明する説明図である。 図４は、撮像制御部の制御のもとに撮像部が撮像した撮像画像の一例を示す図である。 図５は、この発明の実施の形態にかかる表面欠陥検査装置による表面欠陥検査処理手順を示すフローチャートである。 図６は、この発明の実施の形態の変形例１にかかる表面欠陥検査装置の構成を示す模式図である。 図７は、この発明の実施の形態の変形例１にかかる表面欠陥検査装置による表面欠陥検査処理手順を示すフローチャートである。 図８は、この発明の実施の形態の変形例２にかかる表面欠陥検査装置の撮像領域及び拡張領域を示す模式図である。 図９は、この発明の実施の形態の変形例３にかかる表面欠陥検査装置の構成を示す模式図である。 図１０は、ライン画像処理部による鋼管の搬送方向移動位置の検出概念を説明する説明図である。 図１１は、この発明の実施の形態の変形例３における撮像画像取得処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

図１は、この発明の実施の形態にかかる表面欠陥検査装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、この表面欠陥検査装置１は、円筒体または円柱体の一例として円筒体の鋼管２を検査対象としている。表面欠陥検査装置１は、鋼管２の軸に垂直な方向に滑らずに転動させつつ鋼管２を搬送する斜面が形成された斜路１０と、斜路１０の撮像領域Ｅ上の鋼管２に光を照射する線状光源１１，１２と、撮像領域Ｅ上の鋼管２を連続撮像する撮像部１３と、鋼管２が撮像領域Ｅに進入したか否かを検出する進入検出部としての近接センサＳ１と、鋼管２が撮像領域Ｅに進入した後、鋼管２の進入から退出までの間、撮像部１３による鋼管２の連続撮像を制御する撮像制御部１４と、撮像制御部１４が撮像した連続画像をもとに鋼管２の表面欠陥を検出する画像処理を行う画像処理部１５と、画像処理部１５による検査結果を表示出力する表示部１６とを有する。

斜路１０の表面は、撮像画像上において鋼管２との識別を容易にするため、鋼管２の表面と色調が異なり、かつ反射を抑えた材質が好ましい。例えば、艶消しの白色、または黒色に塗装し、あるいは黒いゴム板で覆うことが好ましい。

図２は、表面欠陥検査装置の平面図である。図１及び図２に示すように、一対の線状光源１１，１２は、斜路１０の上方に設けられ、斜路１０上を転動する鋼管２に光を照射する。特に、線状光源１１，１２は、斜路１０上の撮像領域Ｅに均一な光を照射する。線状光源１１，１２は、蛍光灯やライトガイド、あるいは配列されたＬＥＤ素子によって実現される。

また、撮像部１３は、斜路１０の上方で、線状光源１１，１２間に設けられ、一対の線状光源１１，１２によって照射された撮像領域Ｅを転動する鋼管２の表面の画像を連続撮像する。撮像部１３は、たとえばＣＣＤあるいはＣＭＯＳのエリアセンサカメラによって実現され、鋼管２の軸方向に沿って４つの撮像部１３−１〜１３−４が配列される。

ここで、撮像部１３の画素数及び画角は、検出すべき欠陥部の大きさと検査視野（撮像領域Ｅ）とによって決定する必要がある。一般に、カメラなどの撮像部１３にはアスペクト比が設けられ、撮像部１３の画素数は、水平方向の画素数（Ｎｘ）が垂直方向の画素数（Ｎｙ）に比して大きく、Ｎｘ；Ｎｙ＝４：３程度に設定されている。そして、鋼管２は軸方向に長いため、撮像部１３の画素数が大きい撮像視野の水平方向を鋼管２の軸方向に合わせ、鋼管２の軸方向の長さをカバーすることが好ましい。一方、撮像部１３の撮像視野の垂直方向は、鋼管２の周長よりも少し長い距離をカバーする必要がある。すなわち、撮像部１３の撮像視野は、図２に示すように、鋼管２の軸方向の長さ及び鋼管２の周長よりも少し長い搬送方向周長距離ＬＣによって決定される撮像領域Ｅをカバーする必要がある。

一方、１画素あたりの視野は、検出すべき欠陥部の大きさの１／２〜１／５程度の細かさにすることが欠陥検査上、好ましい。例えば、鋼管２の外径が１００ｍｍであり、直径２ｍｍの欠陥部を検出する場合、搬送方向周長距離ＬＣ＝π×１００ｍｍ＝３１４ｍｍとなり、１画素あたりの解像度＝２ｍｍ×（１／５）＝０．４ｍｍとなる。したがって、撮像部１３の垂直方向の撮像視野は３２０ｍｍ、垂直方向の画素数は３２０ｍｍ／０．４ｍｍ＝８００画素あればよい。

この場合、１つの撮像部１３−１〜１３−４の水平方向の撮像視野は、アスペクト比から３２０ｍｍ／３×４＝４３０ｍｍ程度となり、鋼管２が数ｍにわたる長尺体である場合、解像度を維持する必要から、図２に示すように鋼管２の軸方向に複数配置する。例えば、鋼管２の軸方向長さが５ｍであって、４つの撮像部１３−１〜１３−４で検査する場合、各撮像部１３−１〜１３−４の水平方向の撮像視野＝５ｍ／４＝１２５０ｍｍとなる。また、１画素あたりの解像度を０．４ｍｍとして、撮像部１３−１〜１３−４の水平方向の画素数Ｎｘ＝１２５０ｍｍ／０．４ｍｍ＝３１２５画素となり、これに近い市販の撮像部１３−１〜１３−４の解像度は３２００画素となる。この場合、撮像部１３−１〜１３−４の垂直方向の画素数Ｎｙ＝Ｎｘ×（３／４）＝２４００画素となり、上述した鋼管２の外径が１００ｍｍの場合における垂直方向の画素数＝８００画素を満足する。

したがって、鋼管２の外径が１００ｍｍ、軸方向長さが５ｍである場合、市販の３２００×２４００画素のエリアセンサによって実現される４つの撮像部１３−１〜１３−４を図２に示すように鋼管２の軸方向に沿って配列することによって撮像領域Ｅ全体を一度に撮像することができる。すなわち、４つの撮像部１３−１〜１３−４の各撮像視野が撮像領域Ｅを形成する各撮像領域Ｅ１〜Ｅ４をそれぞれカバーするようにしている。

ところで、撮像領域Ｅを転動する鋼管２を撮像部１３によって撮像する場合、図３に示すように、線状光源１１，１２が鋼管２を均一に照射できる部位（均一照射部位２ａ）は、鋼管２の平面視全体よりも狭く、撮像画面上、鋼管２の軸方向中央部分の帯状となる。この帯状の均一照射部位２ａの転動方向撮像幅は、均一照射幅Ｗである。この均一照射幅Ｗは、鋼管２の曲率や線状光源１１，１２の配置間隔などによって予め求められる既知の値である。この均一照射幅Ｗは、例えば図３に示すように、反射光強度Ｌが最大値Ｌｍａｘから所定の閾値Ｌｔｈとなるまでの幅である。

撮像制御部１４は、近接センサＳ１が鋼管２を検出することによって鋼管２の撮像領域Ｅへの進入を検出すると、撮像部１３による撮像領域Ｅの撮像を開始し、鋼管２がこの均一照射幅Ｗ未満で均一照射幅Ｗよりも微小値小さい所定幅Ｗ´分、移動する毎に連続撮像する。例えば、外径が１００ｍｍの鋼管２の所定幅Ｗ´が１５ｍｍである場合、撮像制御部１４は、撮像領域Ｅ内で鋼管２が所定幅Ｗ´＝１５ｍｍ移動する毎に連続撮像する。この場合、撮像領域Ｅの搬送方向周長距離ＬＣ＝３１４ｍｍ（３２０画素）であるので、連続撮像回数＝３２０／１５＝２１．３→２２回となる。

図４は、撮像制御部１４の制御のもとに撮像部１３が撮像した撮像画像の一例を示す図である。図４に示すように、撮像部１３は、撮像領域Ｅ内で、鋼管２が所定幅Ｗ´分、移動する毎に撮像し、ｎ個（例えば２２個）の撮像画像Ｉ１〜Ｉｎを取得する。撮像領域Ｅの搬送方向周長距離ＬＣは、周長に相当するため、鋼管２の欠陥部２１は、撮像画像Ｉ３上の均一照射部位２ａのみで撮像され、重複撮像されない。また、欠陥部２１の画像は、撮像部１３に対して傾いた画像でないため、欠陥部２１の大きさを過小評価することがない。撮像制御部１４は、この取得された撮像画像Ｉ１〜Ｉｎを画像処理部１５に出力する。なお、近接センサＳ１が鋼管２を検出する搬送方向位置は、撮像画像Ｉ１で検出される鋼管２の位置であることが好ましい。この場合、近接センサＳ１による鋼管２の検出が、撮像部１３による撮像開始タイミングのトリガとなる。なお、近接センサＳ１は、非接触で鋼管２が接近したことを検出するものであるが、この実施の形態での近接センサＳ１は、ＬＥＤ透過光方式のメタル検出器である。

画像処理部１５は、各撮像画像Ｉ１〜Ｉｎに対してシェーディング補正や２値化処理などの周知の欠陥抽出処理を行い、画像内の輝度変化部分を欠陥部２１として抽出する。また、画像処理部１５は、抽出された欠陥部２１の種類や発生位置を算出する。この欠陥部２１の種類は、例えば、予め求められる欠陥特徴量をもとに判定することができる。また、欠陥部２１の軸方向位置は、撮像画像内の欠陥部２１の水平方向位置によって求めることができる。また、欠陥部２１の周方向位置は、連続撮影されたｎ個の撮像画像のうちのどの撮像画像で検出されたかという搬送方向の順序位置と、欠陥部２１が検出された撮像画像内の垂直方向位置とをもとに求めることができる。なお、欠陥部２１の周方向位置は、シーム位置等を撮像画像によって検出できる場合、このシーム位置からの相対周方向位置として求めることができる。

表示部１６は、画像処理部１５によって検出された欠陥部２１の種類と位置を、数値あるいは図表化して表示出力する。

ここで、図５に示したフローチャートを参照して、表面欠陥検査装置１による表面欠陥検査処理手順について説明する。図５に示すように、まず、撮像制御部１４は、近接センサＳ１が鋼管２を検出したか否かを判断する（ステップＳ１０１）。近接センサＳ１が鋼管２を検出した場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、所定幅Ｗ´に相当する時間間隔で周長に達するまで、ｎ回、連続撮像する（ステップＳ１０２）。その後、画像処理部１５は、ｎ個の撮像画像Ｉ１〜Ｉｎをもとに欠陥部２１の検出処理を行う（ステップＳ１０３）。その後、表示部１６は、画像処理部１５によって検出された欠陥部２１の種類及び位置の情報を表示出力し（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０１に移行する。

この実施の形態では、鋼管２の製造ライン上に上述した表面欠陥検査装置１を設け、上述した鋼管２の表面欠陥検査を行いつつ、鋼管２を搬送するようにしているので、鋼管２の搬送効率の低下を抑えることができる。この結果、鋼管２の製造ラインの生産性低下を防ぐことができる。

また、この実施の形態では、鋼管２を搬送ラインとしての斜路１０上を転動させるのみでよく、表面欠陥検査のための鋼管回転機構を設ける必要がないため、簡易な構成で鋼管２の表面欠陥検査を行うことができる。また、鋼管２が斜路１０上を転動するので、鋼管２の撓みや扁平によって鋼管表面と撮像部との距離変化などによって撮像精度が劣化することがないので、精度の高い表面欠陥検査を行うことができる。

なお、上述した実施の形態では、斜路１０の傾斜が緩やかであり、鋼管２の搬送速度が一定であることを前提とし、上述した近接センサＳ１による鋼管２の検出によって鋼管２が撮像領域Ｅに進入したことを検出し、撮像制御部１４がこの検出をトリガとして、撮像領域Ｅ内で鋼管２が所定幅Ｗ´分、移動することに相当する時間間隔で、ｎ回の撮像画像を連続取得するようにしている。

（変形例１）
次に、表面欠陥検査装置の変形例１について説明する。図６に示すように、この変形例１では、近接センサＳ１の搬送上流側にさらに近接センサＳ２を設けている。この変形例１では、撮像制御部１４が、近接センサＳ２と近接センサＳ１との間の距離と鋼管２の検出時間差とをもとに鋼管２の移動速度を求め、この移動速度をもとに撮像領域Ｅにおける鋼管２の連続撮像タイミングを調整するようにしている。

さらに、この変形例１では、鋼管２の外径が変化する場合、撮像制御部１４は、搬送される鋼管２の管径情報Ｄ１と、上述した移動速度とをもとに、撮像領域Ｅにおける鋼管２の連続撮像タイミングを調整するようにしている。管径情報Ｄ１を用いるのは、鋼管２の管径が変化すると所定幅Ｗ´も変化するからである。

ここで、図７に示したフローチャートを参照して、変形例１による表面欠陥検査処理手順について説明する。図７に示すように、まず、撮像制御部１４は、近接センサＳ２が鋼管２を検出したか否かを判断する（ステップＳ２０１）。近接センサＳ２が鋼管２を検出した場合（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）には、さらに近接センサＳ１が鋼管２を検出したか否かを判断する（ステップＳ２０２）。近接センサＳ１が鋼管２を検出した場合（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、既知の近接センサＳ１，Ｓ２間の距離と近接センサＳ１，Ｓ２による検出時間差とをもとに、鋼管２の移動速度を算出する（ステップＳ２０３）。

その後、撮像制御部１４は、ステップＳ２０３で算出された移動速度と、取得される鋼管２の管径情報Ｄ１に対応して予め求められた所定幅Ｗ´とをもとに、所定幅Ｗ´に相当する時間間隔で、周長に達するまで、連続撮像する（ステップＳ２０４）。その後、画像処理部１５は、取得した複数の撮像画像をもとに欠陥部２１の検出処理を行う（ステップＳ２０５）。その後、表示部１６は、画像処理部１５によって検出された欠陥部２１の種類及び位置の情報を表示出力し（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０１に移行する。

なお、上述したように、鋼管２の外径が変化しない場合、所定幅Ｗ´は変化せず、移動速度のみを求めて所定幅Ｗ´分の移動に相当する時間間隔となるように連続撮像タイミングを調整する。この移動速度のみを求める例は、鋼管２の外径が変化しなくても、鋼管２の材質や肉厚等によって重量が異なる場合、移動速度が変化するため、有用である。

また、上述した変形例１では、鋼管２の外径が変化する場合も変化しない場合も、鋼管２の移動速度が撮像領域Ｅ内で変化しないことを前提としている。

しかし、撮像領域Ｅ内で鋼管２の移動速度を測定して、撮像領域Ｅ内で、リアルタイムで連続撮像タイミングを調整するようにしてもよい。この撮像領域Ｅ内における鋼管２の移動速度の検出は、例えば、鋼管２の搬送方向からレーザ距離計を用いて直接、鋼管２の移動速度を求めればよい。

なお、鋼管２の管径が異なる場合、撮像領域Ｅの搬送方向周長距離ＬＣも変化するため、最大の搬送方向周長距離ＬＣをカバーするように、撮像部１３の撮像視野及び線状光源１１，１２の照射領域を設定しておく必要がある。

（変形例２）
次に、表面欠陥検査装置の変形例２について説明する。上述した変形例１では、鋼管２の移動速度を近接センサＳ１，Ｓ２あるいはレーザ距離計を用いて求めるようにしていたが、この変形例２では、撮像部１３が撮像する撮像画像をもとに鋼管２の移動速度を求めるようにしている。その他の構成は、変形例１と同じである。

すなわち、図８に示すように、撮像画像による鋼管２の移動速度検出は、予め撮像領域Ｅの搬送上流側に拡幅領域ＥＡを設定しておき、この拡幅領域ＥＡで撮像した鋼管２の２地点間の距離と検出時間差とをもとに求める。撮像画像内における鋼管２の位置検出は、例えば、撮像画像内の、ある水平ラインの輝度が明るい部分の重心演算などを行うことによって実現できる。

なお、変形例１と同様に、撮像領域Ｅ内で撮像した鋼管２の撮像画像をもとにリアルタイムで鋼管２の位置検出を行って所定幅Ｗ´分の移動を検出することによって連続撮像タイミングを調整するようにしてもよい。

（変形例３）
次に、表面欠陥検査装置の変形例３について説明する。図９は、この発明の実施の形態の変形例３にかかる表面欠陥検査装置の構成を示す模式図である。図９に示すように、この変形例３では、近接センサやレーザ距離計を用いず、エリアセンサカメラとしての撮像部１３の撮像範囲の搬送方向を視野に持つラインセンサカメラとしてのライン画像撮像部２３を設けている。ライン画像処理部２５は、ライン画像撮像部２３が撮像したライン画像をもとに、鋼管２の搬送方向における撮像波形を求めて鋼管２の搬送方向移動位置を算出する。撮像制御部２４は、ライン画像処理部２５が算出した鋼管２の搬送方向移動位置をもとに、鋼管２が検査領域である撮像領域Ｅに入ってくる時点や、鋼管２が所定幅Ｗ´分だけ移動したタイミングを判定し、撮像部１３に撮像指令を出力するようにしている。この変形例３では、鋼管２の搬送速度が一定であるという仮定は不要であり、また、撮像領域Ｅ内における鋼管２の搬送速度に応じて所定幅Ｗ´が変化する場合でも対応できる。その他の構成は、変形例１と同じである。

ライン画像処理部２５による鋼管２の搬送方向移動位置は、図１０に示すように、ライン画像撮像部２３が撮像したライン画像の反射光強度（輝度）Ｌの分布と、撮像部１３の搬送方向視野中心位置Ｃと、撮像領域Ｅにおける搬送方向位置Ｘとから求めることができる。たとえば、ライン画像の輝度分布において輝度Ｌが所定の閾値Ｌｔｈを超える搬送方向移動位置をｘｌ，ｘｍ（ｘｌ＜ｘｍ）とし、撮像領域Ｅの搬送方向位置ＸをＸ０＜Ｘ＜Ｘ１であるとすると、搬送方向移動位置ｘ１が搬送方向位置Ｘ０を越えた場合に撮像部１３による撮像を開始し、搬送方向移動位置ｘ１が前回、撮像部１３が撮像したときの搬送方向移動位置ｘｍを越えたタイミングで次の撮像部１３による撮像を行うという撮像処理を繰り返し、搬送方向移動位置ｘｍが搬送方向位置Ｘ１を越えた場合に鋼管２に対する撮像を終了する。これにより、鋼管２の搬送速度が変化しても、図４に示したような撮像画像を順次得ることができる。

図１１は、この発明の実施の形態の変形例３における撮像画像取得処理手順を示すフローチャートである。図１１に示すように、ライン画像の搬送方向移動位置ｘｌ，ｘｍをリセットし、それぞれｘｌ、ｘｍ＝０にする（ステップＳ３０１）。その後、ライン画像撮像部２３によって１つのライン画像を取得する（ステップＳ３０２）。さらに、ライン画像の反射光強度（輝度）Ｌの最大値Ｌｍａｘが所定値を越えたか否かを判断する（ステップＳ３０３）。この判断を行うのは、線状光源１１，１２の照射によって鋼管２の反射光強度が大きくなれば、鋼管２が撮像領域Ｅに近づいたと判断することができるからである。

ライン画像の反射光強度（輝度）Ｌの最大値Ｌｍａｘが所定値を越えた場合（ステップＳ３０３，Ｙｅｓ）には、ライン画像の反射光強度（輝度）Ｌをもとに、ライン画像の搬送方向移動位置ｘｌ，ｘｍを算出する（ステップＳ３０４）。その後、搬送方向移動位置ｘｌが搬送方向位置Ｘ０を越えたか否かを判断する（ステップＳ３０５）。すなわち、鋼管２が撮像領域Ｅに到達したか否かを判断する。搬送方向移動位置ｘｌが搬送方向位置Ｘ０を越えた場合（ステップＳ３０５，Ｙｅｓ）には、さらに、搬送方向移動位置ｘｍが搬送方向位置Ｘ１を越えたか否かを判断する（ステップＳ３０６）。すなわち、鋼管２が撮像領域Ｅを通過したか否かを判断する。

搬送方向移動位置ｘｍが搬送方向位置Ｘ１を越えない場合（ステップＳ３０６，Ｎｏ）には、さらに、搬送方向移動位置ｘｌが、撮像部１３による前回の撮像時における搬送方向位置ｘｍ０を越えたか否かを判断する（ステップＳ３０７）。搬送方向移動位置ｘｌが、撮像部１３による前回の撮像時における搬送方向位置ｘｍ０を越えた場合（ステップＳ３０７，Ｙｅｓ）には、そのタイミングで撮像部１３による撮像を行う（ステップＳ３０８）。これにより、鋼管２が所定幅Ｗ´分の画像を連続して得ることができる。その後、ステップＳ３０４で算出されたライン画像の搬送方向移動位置ｘｌ，ｘｍを搬送方向移動位置ｘｌ０，ｘｍ０として記憶して（ステップＳ３０９）、少なくとも、次回のステップＳ３０７における前回の撮像時における搬送方向位置ｘｍ０として用いる。その後、ステップＳ３０２に移行して次のライン画像を取得し、上述した処理を繰り返す。

なお、ライン画像の反射光強度（輝度）Ｌの最大値Ｌｍａｘが所定値を越えない場合（ステップＳ３０３，Ｎｏ）、搬送方向移動位置ｘｌが搬送方向位置Ｘ０を越えない場合（ステップＳ３０５，Ｎｏ）、及び、搬送方向移動位置ｘｌが、撮像部１３による前回の撮像時における搬送方向位置ｘｍ０を越えない場合（ステップＳ３０７，Ｎｏ）には、ステップＳ３０２に移行して、次のライン画像を取得して、上述した処理を繰り返す。

一方、搬送方向移動位置ｘｍが搬送方向位置Ｘ１を越えた場合（ステップＳ３０６，Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０３，Ｓ１０４、あるいはステップＳ２０５，Ｓ２０６と同様に、画像処理部１５が、取得した複数の撮像画像をもとに欠陥部２１の検出処理を行い（ステップＳ３１０）、その後、表示部１６は、画像処理部１５によって検出された欠陥部２１の種類及び位置の情報を表示出力し（ステップＳ３１１）、ステップＳ３０１に移行する。

なお、変形例３に示したように、斜路１０は面状でなくてもよく、鋼管２が斜路１０上を転動できればよい。

上述した実施の形態及び変形例では、複数の撮像部１３−１〜１３−４を設けていたが、鋼管２の軸方向長さが短く、１つの撮像部１３−１の撮像視野のみで撮像領域Ｅをカバーできる場合には、１つの撮像部１３−１を設けるのみでよい。また、この場合、線状光源１１，１２の軸方向長さも短くすることができる。

１ 表面欠陥検査装置
２ 鋼管
２ａ 均一照射部位
１０ 斜路
１１，１２ 線状光源
１３ 撮像部
１４，２４ 撮像制御部
１５ 画像処理部
１６ 表示部
２１ 欠陥部
２３ ライン画像撮像部
２５ ライン画像処理部
Ｅ 撮像領域
ＥＡ 拡幅領域
Ｄ１ 管径情報
Ｉ１〜Ｉｎ 撮像画像
ＬＣ 搬送方向周長距離
Ｓ１，Ｓ２ 近接センサ
Ｗ 均一照射幅
Ｗ´ 所定幅

Claims (12)

1. 円筒体または円柱体の検査対象の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置であって、
   前記検査対象の軸に垂直な方向に転動させつつ該検査対象を搬送する斜面が形成された斜路と、
   少なくとも前記検査対象の周長を有する該検査対象の転動方向長さと該検査対象の軸方向長さとを有した前記斜路上の撮像領域を撮像する撮像部と、
   前記撮像領域を転動する前記検査対象に光を照射する線状光源と、
   前記検査対象が前記撮像領域に進入したか否かを検出する進入検出部と、
   前記進入検出部が、前記検査対象が前記撮像領域に進入した場合、該検査対象の前記撮像領域の進入から退出までの間、前記撮像部による前記撮像領域の撮像を連続して行う撮像制御部と、
   前記撮像制御部の制御のもとに撮像された連続画像をもとに前記検査対象の表面欠陥を検出する画像処理部と、
   を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
2. 前記撮像制御部は、前記検査対象が前記撮像領域に進入した後、前記線状光源による前記検査対象の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅未満の所定幅の転動毎に連続して撮像を行うことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
3. 前記検査対象が前記撮像領域への進入時における前記検査対象の前記転動方向の移動速度を検出する移動速度検出部を備え、
   前記撮像制御部は、前記移動速度および前記検査対象の直径をもとに前記検査対象の撮像タイミングを調整することを特徴とする請求項２に記載の表面欠陥検査装置。
4. 前記進入検出部は、近接センサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置。
5. 前記撮像領域は、前記撮像領域よりも前記検査対象の転動上流側に拡幅された上流領域を有し、
   前記進入検出部は、前記上流領域で前記検査対象を画像検出することによって前記検査対象の進入を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置。
6. 前記移動速度検出部は、前記検査対象の転動方向に沿って配置された２以上の近接センサを用いて前記検査対象の移動速度を検出することを特徴とする請求項３に記載の表面欠陥検査装置。
7. 前記撮像領域は、前記撮像領域よりも前記検査対象の転動上流側に拡幅された上流領域を有し、
   前記移動速度検出部は、前記上流領域で前記検査対象の転動方向に沿った２地点以上で前記検査対象を画像検出することによって前記検査対象の移動速度を検出することを特徴とする請求項３に記載の表面欠陥検査装置。
8. 前記撮像領域の搬送方向に沿った視野を持ち、前記撮像領域の搬送方向に沿ったライン画像を取得するライン画像撮像部と、
   前記ライン画像撮像部が撮像したライン画像の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅の搬送方向移動位置を算出するライン画像処理部と、
   を備え、
   前記撮像制御部は、前記検査対象の転動に伴って前記撮像領域内において搬送下流側に前記転動方向撮像幅分ずらしたタイミングで隣接する撮像画像を順次撮像することを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
9. 円筒体または円柱体の検査対象の表面欠陥を検査する表面欠陥検査方法であって、
   少なくとも前記検査対象の周長を有する該検査対象の転動方向長さと該検査対象の軸方向長さとを有した撮像領域が設けられた斜面上を、前記検査対象の軸に垂直な方向に転動させつつ該検査対象を搬送させる搬送ステップと、
   前記検査対象が前記撮像領域に進入したか否かを検出する進入検出ステップと、
   前記検査対象が前記撮像領域に進入した場合、該検査対象の前記撮像領域の進入から退出までの間、前記撮像部による前記撮像領域の撮像を連続して行う撮像ステップと、
   撮像された連続画像をもとに前記検査対象の表面欠陥を検出する表面欠陥検出ステップと、
   を含むことを特徴とする表面欠陥検査方法。
10. 前記撮像ステップは、前記検査対象が前記撮像領域に進入した後、前記検査対象の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅未満の所定幅の転動毎に連続して撮像を行うことを特徴とする請求項９に記載の表面欠陥検査方法。
11. 前記検査対象が前記撮像領域への進入時における前記検査対象の前記転動方向の移動速度を検出する移動速度検出ステップを含み、
    前記撮像ステップは、前記移動速度および前記検査対象の直径をもとに前記検査対象の撮像タイミングを調整することを特徴とする請求項１０に記載の表面欠陥検査方法。
12. 前記撮像領域の搬送方向に沿った視野を持ち、前記撮像領域の搬送方向に沿ったライン画像を取得するライン画像撮像ステップと、
    前記ライン画像撮像ステップで撮像したライン画像の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅の搬送方向移動位置を算出するライン画像処理ステップと、
    を含み、
    前記撮像ステップは、前記検査対象の転動に伴って前記撮像領域内において搬送下流側に前記転動方向撮像幅分ずらしたタイミングで隣接する撮像画像を順次撮像することを特徴とする請求項９に記載の表面欠陥検査方法。

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