JP2016109458A - 円筒内壁面検査装置および円筒内壁面検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査時間の増大を抑制し、欠陥の誤認識を低減することができる円筒内壁面検査装置および円筒内壁面検査方法を提供すること。【解決手段】反射光により撮像装置２４が撮像する円筒１２の内周面の領域を、円筒の深さ方向に走査するように撮像光学系４０を移動させる移動機構５０と、撮像装置が撮像する円筒の内周面の領域が、一つ前の走査位置で撮像装置が撮像する円筒の内周面の領域と重複するように、移動機構により撮像光学系を移動させるとともに、各走査位置において撮像装置が撮像するように制御する制御部３０ａと、各走査位置で撮像された複数の画像の各々について円筒の内周面の領域を表す円環部分を短冊状画像に変換する画像変換部３０ｃと、短冊状画像の各々を一つ前の走査位置で撮像された画像について変換された短冊状画像と重複する領域で重ねた重畳画像を生成する画像生成部３０ｄと、を含ませた。【選択図】図１

Description

本発明は、円筒内壁面検査装置および円筒内壁面検査方法に関する。

エンジンシリンダやピストンシリンダなどの円筒状の形状を有する部材は、円筒内部の密閉性を保持し、あるいは潤滑油の漏れを防止するために、円筒状の内壁面の傷やクラック、ピンホール等の有無を検査する必要がある。そのような検査を行う検査装置の一例として、従来、特許文献１に開示された円筒内壁面検査装置が知られている。

図５に、特許文献１に開示された円筒内壁面検査装置１００を示す。円筒内壁面検査装置１００では、検査対象物１２が保持具１４により保持され、規定位置に位置決めされると、複合レンズ２８が検査対象物１２の円筒孔Ｈ内に挿入されるように、移動機構（図示省略）により円筒内壁面検査装置１００が移動する。

そして、光源１６から照射された照明光は、照明用凸レンズ１８、ビームスプリッタ２０、絞り部２６、凸レンズ部２８Ａ、反射鏡２８Ｂ、および対物凸レンズ部２８Ｃを介して、検査対象物１２の円筒孔Ｈの内壁面に亘って照射される。そして、光源１６からの照明光は、検査対象物１２の円筒孔Ｈの内壁面にて反射され、対物凸レンズ部２８Ｃを介して、反射鏡２８Ｂに入射および反射して、凸レンズ部２８Ａ、絞り部２６、ビームスプリッタ２０、およびカメラ用凸レンズ２２を介して撮像装置２４に入射され、撮像装置２４により、検査対象物の円筒孔Ｈ内が撮像される。円筒内壁面検査装置１００では、凸面状の反射鏡２８Ｂにより、円筒孔Ｈの内壁面に亘って広視野に撮像される。

円筒内壁面検査装置１００では、複合レンズ２８によって、金属光沢面である円筒内壁面の全周を一度に撮像可能となっている。この際、金属等の光沢面に垂直に光を当てると、光は垂直に正反射される。一方、円筒孔Ｈの内面に傷やクラック、ピンホールなどの欠陥部分があると、該欠陥部分の面の方向により正反射光が散乱するため、反射鏡２８Ｂに入射する光量が減少し、結果として、撮像装置２４により暗部（背景光）となって撮像される。

対物凸レンズ部２８Ｃから円筒内壁面に垂直に照射される照明光の照明範囲の制約から、この光学系により１回で撮像される画像は、図６に示すように、全周を円環状に射影した検査画像ＴＧである。したがって、深さ方向の撮像範囲は円筒孔Ｈ内の全検査範囲をカバーできないこともある。その場合は、円筒孔Ｈ内を深さ方向へ走査（スキャン）して複数の画像を撮像し、検査範囲全体の撮像を行っている。

特開２０１３−１４２５９６号公報

しかしながら、図６に示されるように、検査対象となる内壁面は検査画像ＴＧ中の円環部（円環画像ＣＧ、図６の明るい部分）だけであり、検査画像ＴＧを用いた画像全体を走査して行う検査では、検査する必要のない部分（中央の暗い円状の部分）の処理に大半の時間を要することになり、検査時間が増大化してしまう。

また、実際の検査においては、レンズの傷や汚れなど撮像装置２４の欠陥が検査画像ＴＧに映り込んでしまう場合もある。この撮像装置２４の欠陥に対しては、定期的な保守や清掃等により根本的な対策が施されるものの、欠陥の発生直後等においてこの欠陥の影響、つまり、検査対象物１２の欠陥との誤認の可能性を低減することがより望ましい。

本発明は、上記事情を鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、検査時間の増大を抑制し、欠陥の誤認識を低減することができる円筒内壁面検査装置および円筒内壁面検査方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の円筒内壁面検査装置は、検査対象である円筒内を撮像する撮像装置、前記円筒内を照明するための光源、前記光源からの照明光を前記円筒内であってかつ前記円筒と同軸な光となるように導光する導光部、および前記導光部によって導光された照明光を前記円筒の内周面に亘って反射させるとともに、前記内周面からの反射光を、前記撮像装置へ反射させる凸面状の反射鏡を備える撮像光学系と、前記反射光により前記撮像装置が撮像する前記円筒の内周面の領域を、前記円筒の深さ方向に走査するように前記撮像光学系を移動させる移動機構と、前記撮像装置が撮像する前記円筒の内周面の領域が、一つ前の走査位置で前記撮像装置が撮像する前記円筒の内周面の領域と重複するように、前記移動機構により前記撮像光学系を移動させるとともに、各走査位置において前記撮像装置が撮像するように制御する制御部と、各走査位置で撮像された複数の画像の各々について、前記画像における、前記円筒の内周面の領域を表す円環部分を、短冊状画像に変換する画像変換部と、前記短冊状画像の各々を、一つ前の走査位置で撮像された画像について変換された短冊状画像と重複する領域で重ねた重畳画像を生成する画像生成部と、を含むものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記画像変換部は、前記円環部分の外周側の画素分解能に合わせて内周側に画素を内挿することにより、前記円環部分を前記短冊状画像に変換するものである。

一方、上記目的を達成するために、請求項３に記載の円筒内壁面検査方法は、検査対象である円筒内を撮像する撮像装置、前記円筒内を照明するための光源、前記光源からの照明光を前記円筒内であってかつ前記円筒と同軸な光となるように導光する導光部、および前記導光部によって導光された照明光を前記円筒の内周面に亘って反射させるとともに、前記内周面からの反射光を、前記撮像装置へ反射させる凸面状の反射鏡を備える撮像光学系と、前記反射光により前記撮像装置が撮像する前記円筒の内周面の領域を、前記円筒の深さ方向に走査するように前記撮像光学系を移動させる移動機構と、を備えた円筒内壁面検査装置を用いた円筒内壁面検査方法であって、前記撮像装置が撮像する前記円筒の内周面の領域が、一つ前の走査位置で前記撮像装置が撮像する前記円筒の内周面の領域と重複するように、前記移動機構により前記撮像光学系を移動させるとともに、各走査位置において前記撮像装置が撮像するように制御し、各走査位置で撮像された複数の画像の各々について、前記画像における、前記円筒の内周面の領域を表す円環部分を、短冊状画像に変換し、前記短冊状画像の各々を、一つ前の走査位置で撮像された画像について変換された短冊状画像と重複する領域で重ねた重畳画像を生成するものである。

本発明に係る円筒内壁面検査装置および円筒内壁面検査方法によれば、検査時間の増大を抑制し、欠陥の誤認識を低減することができる、という効果を奏する。

実施の形態に係る円筒内壁面検査装置の構成の一例を示す概略構成図である。 実施の形態に係る複合レンズの構成の一例を示す概略構成図である。 実施の形態に係る短冊状画像、および撮像装置による撮像方法を説明するための図である。 実施の形態に係る欠陥検出処理の流れを示すフローチャートである。 従来技術に係る円筒内壁面検査装置の構成図である。 従来技術に係る円筒内壁面の検査画像を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る円筒内壁面検査装置の概略構成図である。図１に示すように、本実施の形態に係る円筒内壁面検査装置１０は、円筒孔Ｈを有する検査対象物１２を保持する保持具１４と、円筒孔Ｈの内面を照明するための光源１６と、光源１６からの照明光の拡散を防止するよう集光する照明用凸レンズ１８と、照明用凸レンズ１８により集光された照明光を、円筒孔Ｈに導光し、かつ、検査対象物１２の円筒孔Ｈと同軸な光となるように反射させるビームスプリッタ２０と、ビームスプリッタ２０を透過した光を集光するカメラ用凸レンズ２２と、カメラ用凸レンズ２２を介して、検査対象物１２の円筒孔Ｈ内を撮像する撮像装置２４と、ビームスプリッタ２０により反射された照明光の開口を制限するための絞り部２６と、ビームスプリッタ２０により反射され、かつ、絞り部２６により制限された照明光を集光して、照明光を検査対象物１２の円筒孔Ｈの内壁面に亘って照射するとともに内壁面からの反射光を集光する複合レンズ５２と、撮像装置２４により撮像された画像に画像処理を施し、欠陥の検出を行うコンピュータ３０とを備えている。さらに、円筒内壁面検査装置１０は、上記各光学素子を備えた撮像光学系４０を、図１の白抜矢印で示すＹ方向に移動させる移動機構５０を備えている。なお、検査対象物１２の円筒孔Ｈは、一例として、内壁面が金属面となっている。

また、円筒内壁面検査装置１０では、光源１６より照射される照明光が、円筒孔Ｈと同軸な照明となるように、円筒孔Ｈ内に照射される。これによって、光源１６より照射される照明光の照射角度と円筒孔Ｈの内壁面にて反射されて撮像装置２４に入射する反射光の入射角度とが略正反射となる。また、円筒内壁面検査装置１０は、複合レンズ５２を円筒孔Ｈの深さ方向に挿入するための移動機構５０に固定されており、移動機構５０により、複合レンズ５２が検査対象物１２の円筒孔Ｈの位置に移動したときに、円筒孔Ｈの深さ方向に挿入される。

絞り部２６は、照明光の開口の大きさを調整可能に構成されている。たとえば、絞り部２６は、人手により開口の大きさが調整可能な機構を有している。

図２に示すように、複合レンズ５２は、ビームスプリッタ２０により反射され、かつ、絞り部２６により制限された照明光を集光する凸椀状の凸レンズ部５２Ａと、凸レンズ部５２Ａによって集光された照明光を円筒孔Ｈの内周面に亘って反射させるとともに、内周面からの反射光を、撮像装置２４へ反射させる凸曲面状の反射鏡５２Ｂと、反射鏡５２Ｂにより反射された照明光を円筒孔Ｈの内周面に照射するとともに内壁面からの反射光を集光して受光するための、円筒孔Ｈの内周面に対向して設けられたトーリックレンズ５２Ｃとを組み合わせて構成されている。凸曲面状の反射鏡５２Ｂについては、たとえば、凸椀状の反射鏡が、複合レンズ５２の下面（凸レンズ部５２Ａと反対側の面）に形成されている。

つぎに、円筒内壁面検査装置１０の動作、作用について、より詳細に説明する。検査対象物１２が保持具１４により保持され、規定位置に位置決めされると、複合レンズ５２が検査対象物１２の円筒孔Ｈ内に挿入されるように、移動機構５０により撮像光学系４０が移動される。

そして、光源１６から照射された照明光は、照明用凸レンズ１８、ビームスプリッタ２０、絞り部２６、凸レンズ部５２Ａ、反射鏡５２Ｂ、およびトーリックレンズ５２Ｃを介して、検査対象物１２の円筒孔Ｈの内周面に亘って照射される。そして、光源１６からの照明光は、検査対象物１２の円筒孔Ｈの内周面にて反射され、トーリックレンズ５２Ｃを介して、反射鏡５２Ｂに入射および反射して、凸レンズ部５２Ａ、絞り部２６、ビームスプリッタ２０、およびカメラ用凸レンズ２２を介して撮像装置２４に入射され、撮像装置２４により、検査対象物１２の円筒孔Ｈ内が撮像される。円筒内壁面検査装置１０では、凸面状の反射鏡５２Ｂにより、円筒孔Ｈの内周面に亘って広視野に撮像される。ただし、先述したように、円筒孔Ｈの深さ方向において照明光を円筒内壁面に垂直に照射できる照明範囲に制限があるので、撮像される領域は内壁面の一部であり、その結果、撮像された検査画像ＴＧは、図６に示すように、円環画像ＣＧを含む画像となる。

先述したように、金属等の光沢面に垂直に光を当てると、光は垂直に正反射される一方、円筒孔Ｈの内面に傷やクラック、ピンホールなどの欠陥部分（以下、「壁面欠陥ＤＯ」という場合がある）があると、壁面欠陥ＤＯにより正反射光が散乱されるため、反射鏡５２Ｂに入射する光量が減少し、撮像装置２４により暗部（背景光）となって撮像される。
本実施の形態に係る円筒内壁面検査装置１０では、この原理をより効果的に発現させるために、図２に示すように、ドーム状の反射鏡５２Ｂで円周方向へ光を反射し、トーリックレンズ５２Ｃで集光する光学系を採用している。トーリックレンズ５２Ｃを採用することにより、検査対象面からの反射光のうち正反射成分だけでなく少し広がりを持って集光することができるため、内壁面に対する位置決めのロバスト性が向上する。

つまり、トーリックレンズ５２Ｃによって、検査対象物１２の円筒孔Ｈの内壁面に対する垂直から少し傾いた内壁面の反射光を集光し、反射鏡５２Ｂを介して撮像装置２４へ向かうようにする。これによって、検査対象物１２の円筒孔Ｈの内壁面に垂直な光だけでなく、検査対象物１２の円筒孔Ｈの内壁面に対する垂直方向から少しだけ傾いて入射する光も撮像装置２４の撮像面で結像させることができる。したがって、円筒内壁面検査装置１０が、検査対象物１２の円筒孔Ｈの軸に対して少しだけ傾いている場合であっても、検査対象物１２の円筒孔Ｈの内壁面での反射光が、反射鏡５２Ｂを介して撮像装置２４へ向かう。

また、本実施の形態に係る円筒内壁面検査装置１０では、絞り部２６の開口の大きさを変更することにより、開口絞りによる、検査対象物１２の円筒孔Ｈの内壁面の反射光の拡散度合いを制御することができる。ここで、円筒孔Ｈの内壁面の反射光の拡散度合いは、検出する欠陥（たとえば、凹み）の度合いに対応するため、絞り部２６の開口の大きさを調整することにより、検出感度を制御することができる。なお、本実施の形態に係る円筒内壁面検査装置１０において、絞り部２６は必須のものではなく、たとえば反射光の拡散度合いを制御する必要がない場合等においては、絞り部２６を省略することができる。

コンピュータ３０は、撮像装置２４によって撮像された画像から、該画像の明暗（コントラスト）により欠陥候補を切り出し、欠陥であるか否かを判定（判別）することにより、欠陥の検出を行う。撮像装置２４による撮像方法、欠陥候補の切り出し方法等の詳細は後述する。

つぎに、図３を参照して、本実施の形態に係る円筒内壁面検査装置１０における円筒内壁面の撮像方法、および当該撮像方法によって撮像された画像を用いた円筒内壁面における壁面欠陥ＤＯの検出方法（欠陥検出方法）について説明する。本実施の形態に係る円筒内壁面検査装置１０を用いた欠陥検出方法は、従来技術に係る円筒内壁面検査装置１００の欠陥検出方法に対して、検査画像ＴＧ（図６参照）の画像全体を走査することよる検査時間の増大、あるいは、レンズの傷や汚れなどによる撮像装置２４の欠陥（以下、「光学系欠陥ＤＰ」という場合がある）と壁面欠陥ＤＯとの誤認を抑制した欠陥検出方法となっている。

本実施の形態に係る円筒内壁面検査装置１０では、移動機構５０によって撮像光学系４０を段階的に移動させつつ（走査させつつ）、検査対象物１２の円筒孔Ｈの内壁面の深さ方向全体に亘る検査画像ＴＧを取得する。つまり、たとえば、まず円筒孔Ｈの入り口付近の内壁周面に複合レンズ５２を対向させて照明光を照射し、撮像装置２４により撮像して検査画像ＴＧを取得する。以後、一つ前の走査位置で撮像された検査画像ＴＧの円環画像ＣＧが表す円筒孔Ｈの内周面の領域と、当該走査位置で撮像された検査画像ＴＧの円環画像ＣＧが表す円筒孔Ｈの内周面の領域とが重複するように、移動機構５０によって撮像光学系４０を走査し、複合レンズ５２によって照明しつつ撮像装置２４により撮像して検査画像ＴＧを取得していく。そして、たとえば、円筒孔Ｈの底面付近の内壁面まで撮像したときに撮像を終了する。撮像された検査画像ＴＧは、たとえば、位置決めされた撮像光学系４０の位置と対応させて、コンピュータ３０内の記憶部（たとえば、図１の画像記憶部３０ｂ）等に記憶させてもよい。

円筒内壁面検査装置１０では、撮像装置２４によって撮像された検査画像ＴＧから、円筒孔Ｈの内周面を表す円環部分である円環画像ＣＧを切り出し、当該円環画像ＣＧを短冊状の画像に変換し、図３（ａ）に示すような短冊状画像ＳＧを生成する。短冊状画像ＳＧは、円環画像ＣＧを一部で切り離して展開したいわば展開画像である。

この際、円環画像ＣＧの内周側と外周側では検査対象物１２を撮像する際の画素分解能が異なる場合があるが、この場合には、たとえば、画素分解能が高い外周側に合わせて、内周側を引き延ばして短冊状にする。内周側を引き延ばす方法としては、一例として、周辺の画素値で、内周側に画素を内挿する方法がある。このように、円筒内壁面検査装置１０で処理すべき画像を検査画像ＴＧから変換された短冊状画像ＳＧとすることにより、欠陥検出の画像処理が検査対象部分のみに対して行われることになるので、検査に要する時間が大幅に削減される。

さらに、本実施の形態に係る欠陥検出方法における撮像方法では、円筒孔Ｈの深さ方向に走査して内壁面を撮像する際に、画像間でオーバーラップする（重複する）部分を有するようにして撮像を行う。このようにオーバーラップさせて撮像した画像を画像処理することにより、壁面欠陥ＤＯのコントラストを上げ、壁面欠陥ＤＯの光学系欠陥ＤＰとの誤認を抑制するようにしている。

すなわち、内壁面に存在する壁面欠陥ＤＯは、撮像光学系４０の走査に合わせて移動して撮像される一方、レンズ等の光学系の傷や汚れである光学系欠陥ＤＰは、同様に走査、撮像された検査画像において、常に同じ位置に写り込む。オーバーラップさせて撮像した画像の該オーバーラップ部分を重ね合わせた画像（重畳画像）を生成すると、壁面欠陥ＤＯ部分の画素値が加算されるので、重ね合わせた画像の枚数分だけ壁面欠陥ＤＯ部分の画像のコントラストが強調される。一方、光学系欠陥ＤＰは、一定の明るさで周期的に現れるので、円筒内壁面における傷等を光学系の傷等と判別して検出することが可能となる。

以下、図１、図３、図４を参照して、本実施の形態に係る欠陥検出処理の手順について、より詳細に説明する。図３は、短冊状画像、および撮像方法を説明するための図、図４は、本実施の形態に係る欠陥検出処理の手順を示すフローチャートである。

図３（ｂ）は、本実施の形態に係る欠陥検出処理を説明するための概念図である。図３（ｂ）は、検査対象物１２の内壁、つまり円筒孔Ｈの壁面全体を展開した展開壁面ＯＢを、撮像視野ＯＰを有する撮像装置２４で撮像する場合を例示している。図３（ｂ）に示す例では、展開壁面ＯＢに壁面欠陥ＤＯが存在し、光学系に光学系欠陥ＤＰが存在している。

本実施の形態に係る欠陥検出処理では、図３（ｂ）に示すように、撮像視野ＯＰを有する撮像装置２４により、撮像視野をオーバーラップさせ、図３（ｂ）の矢印Ａの方向に走査しつつ撮像し、複数の短冊状画像ＳＧを取得する。図３（ｂ）では、短冊状画像ＳＧ１、ＳＧ２、およびＳＧ３の３つの短冊状画像を取得する場合を例示している。この際、壁面欠陥ＤＯは、短冊状画像ＳＧ１およびＳＧ２に撮像される。一方、光学系欠陥ＤＰは、一定の明るさで、すべての短冊状画像ＳＧ１、ＳＧ２、およびＳＧ３に撮像される。なお、本撮像においてオーバーラップさせる範囲は、たとえば、撮像視野ＯＰの撮像光学系４０の走査方向における１／２とすることができる。

本実施の形態に係る欠陥検出処理では、つぎに、３つの短冊状画像ＳＧ１、ＳＧ２、およびＳＧ３について、オーバーラップした撮像領域を重ね合わせ、重畳画像を生成する。
このようにして得られた画像が、図３（ｂ）に示す合成検査画像ＳＧＣである。本実施の形態に係る合成検査画像ＳＧＣは、円筒孔Ｈの内壁面全体を撮像した画像である。ただし、必ずしも円筒孔Ｈの内壁面全体の撮像画像を取得する必要はなく、欠陥検査の目的等に応じて一部の内壁面についての合成検査画像ＳＧＣを取得する形態としてもよい。

図３（ｂ）に示すように、合成検査画像ＳＧＣでは、短冊状画像ＳＧ１およびＳＧ２により２つの壁面欠陥ＤＯの画像が重なっている。一方、合成検査画像ＳＧＣでは、３つの短冊状画像ＳＧ１、ＳＧ２、およびＳＧ３によって、光学系欠陥ＤＰが３箇所に現れている。これら３つの光学系欠陥ＤＰは、同じ明るさであり、１回の撮像によるものなので、正規化により、壁面欠陥ＤＯと比較してコントラストが低くなる。

続いて、本実施の形態に係る欠陥検出処理では、上記合成検査画像ＳＧＣを元に、画像処理によって壁面欠陥ＤＯを判別して検出する。また、壁面欠陥ＤＯと光学系欠陥ＤＰとの上記コントラストの相違によって、画像処理等により両者を判別する。

つぎに、図１および図４を参照して、本実施の形態に係る欠陥検出処理の手順について説明する。図１に示すように、本実施の形態に係るコンピュータ３０は、制御部３０ａ、画像記憶部３０ｂ、画像変換部３０ｃ、画像重ね合わせ部３０ｄ、および欠陥判別部３０ｅを含んで構成されている。本実施の形態に係る制御部３０ａは、一例としてＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて構成されており、撮像光学系４０、移動機構５０、画像記憶部３０ｂ、画像変換部３０ｃ、画像重ね合わせ部３０ｄ、および欠陥判別部３０ｅの各々を制御する。

本実施の形態では、図４に示す欠陥検出処理を、制御部３０ａが、画像記憶部３０ｂ、画像変換部３０ｃ、画像重ね合わせ部３０ｄ、および欠陥判別部３０ｅの各々を制御して実行する形態を例示して説明するが、これに限られない。図４に示すフローチャートに従って作成した欠陥検出処理プログラムを、図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等に記憶させておき、図示しないＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等に展開して実行するようにしてもよい。また、この場合の欠陥検出処理プログラムの提供形態は、上記のようにＲＯＭに予め記憶させておく形態に限られず、本欠陥検出処理プログラムがコンピュータにより読み取り可能な可搬型の記憶媒体に記憶された状態で提供される形態としてもよいし、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等としてもよい。

図４に示すように、まず、ステップＳ１００で、撮像光学系４０が初期位置に移動するように移動機構５０を制御する。初期位置とは、たとえば、複合レンズ５２が円筒孔Ｈの入口部分の内周面と対向する位置である。

つぎのステップＳ１０２では、撮像装置２４による撮像で検査画像ＴＧ（図６参照）を取得し、記憶するように画像記憶部３０ｂを制御する。

つぎのステップＳ１０４では、検査画像ＴＧを短冊状画像ＳＧ（図３（ａ）参照）に変換するように、画像変換部３０ｃを制御する。

つぎのステップＳ１０６では、全走査位置における撮像が終了したか否か判定する。当該判定が肯定判定となった場合にはステップＳ１１０に移行する一方、否定判定となった場合にはステップＳ１０８に移行する。

ステップＳ１０８では、撮像光学系４０がつぎの走査位置に移動するように移動機構５０を制御した後、ステップＳ１０２に戻り、検査画像の取得、記憶から再度繰り返す。この際の撮像光学系４０の移動量は、今回撮像した撮像視野ＯＰの一部とつぎに撮像する撮像視野ＯＰの一部とがオーバーラップするように設定する。

ステップＳ１１０では、それまでに取得された複数の短冊状画像ＳＧについて、重複部分を重ね合わせ合成検査画像ＳＧＣ（図３（ｂ）参照）を生成する。
つぎのステップＳ１１２では、ステップＳ１１０で生成した合成検査画像ＳＧＣに対し、一例として壁面欠陥ＤＯを判別する欠陥判別プログラムのサブルーチン（図示せず）を適用して、壁面欠陥ＤＯを検出する。

以上詳述したように、本実施の形態に係る円筒内壁面検査装置および円筒内壁面検査方法によれば、検査時間の増大を抑制し、欠陥の誤認識を低減することができる、という効果を奏する。

また、本実施の形態に係る円筒内壁面検査装置では、トーリックレンズで光を集光することで、位置ずれによる傾きの影響を低減している。これによって撮像光学系４０の、検査対象物１２の円筒孔Ｈ内への位置決めのずれに対してロバストとなり、撮像光学系４０の挿入時に傾きが発生しても、傷やクラック、ピンホールなどの欠陥部分の画像を高Ｓ／Ｎ比で撮像することができる。

なお、上記実施の形態では、円環画像ＣＧを短冊状画像ＳＧに変換する際に、円環画像ＣＧの外周側の画像と内周側の画像との画素分解能の違いを補間するために、外周側に合わせて内周側を引き延ばす形態を例示して説明したが、逆に、内周側に合わせて外周側を縮める形態としてもよい。この場合は、外周側の画像の画素を間引いて外周側を縮めてもよい。

また、上記実施の形態では複合レンズを用いた形態を例示して説明したが、これに限定されず、凸椀状の凸レンズ部、凸曲面状の反射鏡、およびトーリックレンズをそれぞれ別個に設けてもよい。

また、上記実施の形態では、複合レンズの反射鏡として凸曲面状の反射鏡を用いる場合を例示して説明したが、これに限定されず、たとえば、照明光を円筒の内壁面に亘って反射させる凸面状（たとえば、円錐状）の反射鏡を用いてもよい。

１０、１００ 円筒内壁面検査装置
１２ 検査対象物
１４ 保持具
１６ 光源
１８ 照明用凸レンズ
２０ ビームスプリッタ
２２ カメラ用凸レンズ
２４ 撮像装置
２６ 絞り部
２８ 複合レンズ
２８Ａ 凸レンズ部
２８Ｂ 反射鏡
２８Ｃ 対物凸レンズ部
３０ コンピュータ
３０ａ 制御部
３０ｂ 画像記憶部
３０ｃ 画像変換部
３０ｄ 画像重ね合わせ部
３０ｅ 欠陥判別部
４０ 撮像光学系
５０ 移動機構
５２ 複合レンズ
５２Ａ 凸レンズ部
５２Ｂ 反射鏡
５２Ｃ トーリックレンズ
ＤＯ 壁面欠陥
ＤＰ 光学系欠陥
Ｈ 円筒孔
ＯＢ 展開壁面
ＯＰ 撮像視野
ＴＧ 検査画像
ＣＧ 円環画像
ＳＧ 短冊状画像
ＳＧＣ 合成検査画像

Claims (3)

1. 検査対象である円筒内を撮像する撮像装置、前記円筒内を照明するための光源、前記光源からの照明光を前記円筒内であってかつ前記円筒と同軸な光となるように導光する導光部、および前記導光部によって導光された照明光を前記円筒の内周面に亘って反射させるとともに、前記内周面からの反射光を、前記撮像装置へ反射させる凸面状の反射鏡を備える撮像光学系と、
   前記反射光により前記撮像装置が撮像する前記円筒の内周面の領域を、前記円筒の深さ方向に走査するように前記撮像光学系を移動させる移動機構と、
   前記撮像装置が撮像する前記円筒の内周面の領域が、一つ前の走査位置で前記撮像装置が撮像する前記円筒の内周面の領域と重複するように、前記移動機構により前記撮像光学系を移動させるとともに、各走査位置において前記撮像装置が撮像するように制御する制御部と、
   各走査位置で撮像された複数の画像の各々について、前記画像における、前記円筒の内周面の領域を表す円環部分を、短冊状画像に変換する画像変換部と、
   前記短冊状画像の各々を、一つ前の走査位置で撮像された画像について変換された短冊状画像と重複する領域で重ねた重畳画像を生成する画像生成部と、
   を含む円筒内壁面検査装置。
2. 前記画像変換部は、前記円環部分の外周側の画素分解能に合わせて内周側に画素を内挿することにより、前記円環部分を前記短冊状画像に変換する
   請求項１に記載の円筒内壁面検査装置。
3. 検査対象である円筒内を撮像する撮像装置、前記円筒内を照明するための光源、前記光源からの照明光を前記円筒内であってかつ前記円筒と同軸な光となるように導光する導光部、および前記導光部によって導光された照明光を前記円筒の内周面に亘って反射させるとともに、前記内周面からの反射光を、前記撮像装置へ反射させる凸面状の反射鏡を備える撮像光学系と、前記反射光により前記撮像装置が撮像する前記円筒の内周面の領域を、前記円筒の深さ方向に走査するように前記撮像光学系を移動させる移動機構と、を備えた円筒内壁面検査装置を用いた円筒内壁面検査方法であって、
   前記撮像装置が撮像する前記円筒の内周面の領域が、一つ前の走査位置で前記撮像装置が撮像する前記円筒の内周面の領域と重複するように、前記移動機構により前記撮像光学系を移動させるとともに、各走査位置において前記撮像装置が撮像するように制御し、
   各走査位置で撮像された複数の画像の各々について、前記画像における、前記円筒の内周面の領域を表す円環部分を、短冊状画像に変換し、
   前記短冊状画像の各々を、一つ前の走査位置で撮像された画像について変換された短冊状画像と重複する領域で重ねた重畳画像を生成する
   円筒内壁面検査方法。