JP2017173234A - 表面疵検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】棒状からなる被検査物表面の疵の有無を安定して検出することができる表面疵検査方法を提供することを目的としている。【解決手段】棒状からなる被検査物Ｋを回転駆動機構３によって所定位置で所定回数回転させる工程と、回転している被検査物Ｋの軸線方向を境界として当該被検査物Ｋの明暗が分かれるようにＬＥＤ照明装置４によって当該被検査物Ｋに光が照射される工程と、ＬＥＤ照明装置４によって照射された光を受光した被検査物Ｋをラインスキャンカメラ５によって撮像する工程と、ラインスキャンカメラ５によって撮像された画像内に予め定められた条件外の画像が存在するか否かをＣＰＵ６０によって解析する工程と、ＣＰＵ６０によって解析された結果に基づき被検査物Ｋ表面の疵の有無をＣＰＵ６０によって判定する工程と、を含んでいる。【選択図】図３

Description

本発明は、棒鋼を含む棒状からなる被検査物の表面疵を検査する表面疵検査方法に関する。

従来、棒鋼を含む棒状からなる被検査物表面の疵を検査する方法として、一般的に、検査者が目視あるいは触診にて行っている。しかしながら、このような検査方法は、個人差があり検査精度のバラツキが大きく、一定の検査結果が得られないという問題があった。そこで、一定の検査結果が得られるように、漏洩磁束あるいは過流深傷等の非破壊検査方法が知られている。

しかしながら、この非破壊検査方法は、機械構造に制約されるため、微小な疵も許されない引抜・ピーリング加工された棒鋼表面の微小な疵を発見することができないという問題があった。そこで、このような微小な疵を発見すべく、被検査物に光を照射し、その被検査物表面からの反射光を撮像カメラにより受光し、その光量を計測することにより被検査物表面の疵の有無を検出するという発明が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１６３１７６号公報

しかしながら、被検査物表面からの反射光は、直接光（光の伝搬方向に関する相対関係が変化しない光）であるため、光の照射方向や照射立体角、また、観察方向や観察立体角によって、被検査物表面の見た目の明るさが大きく変化し、光量を計測しても疵かどうか判別が難しく、もって、一定の検査結果が得られ難いという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、棒状からなる被検査物表面の疵の有無を安定して検出することができる表面疵検査方法を提供することを目的としている。

上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１の表面疵検査方法によれば、棒状からなる被検査物（Ｋ）を回転手段（回転駆動機構３参照）によって所定位置で所定回数回転させる工程（図５，図９に示すステップＳ１，ステップＳ３、図９に示すステップＳ１１，ステップＳ１３参照）と、
前記回転している被検査物（Ｋ）の軸線（Ｏ２）方向を境界として当該被検査物（Ｋ）の明暗が分かれるように光照射手段（ＬＥＤ照明装置４，４Ｃ参照）によって当該被検査物（Ｋ）に光（ＬＩ，ＬＩＢ，ＬＩＣ）が照射される工程と、
前記光照射手段（ＬＥＤ照明装置４参照）によって照射された光（ＬＩ，ＬＩＢ，ＬＩＣ）を受光した被検査物（Ｋ）を撮像手段（ラインスキャンカメラ５参照）によって撮像する工程（図５，図９に示すステップＳ２，図９に示すステップＳ１２参照）と、
前記撮像手段（ラインスキャンカメラ５参照）によって撮像された画像内に予め定められた条件外の画像が存在するか否かを画像解析手段（ＣＰＵ６０参照）によって解析する工程（図５，図９に示すステップＳ５参照）と、
前記画像解析手段（ＣＰＵ６０参照）によって解析された結果に基づき前記被検査物（Ｋ）表面の疵（Ｋａ）の有無を判定手段（ＣＰＵ６０参照）によって判定する工程（図５，図９に示すステップＳ６参照）と、を含むことを特徴としている。

また、請求項２の発明によれば、上記請求項１に記載の表面疵検査方法において、前記光照射手段（ＬＥＤ照明装置４参照）によって照射される光（ＬＩ）は、一方向からのみ照射されてなることを特徴としている。

一方、請求項３の発明によれば、上記請求項１に記載の表面疵検査方法において、前記光照射手段（ＬＥＤ照明装置４参照）は、第１光照射手段（第１のＬＥＤ照明装置４Ａ参照）と、第２光照射手段（第２のＬＥＤ照明装置４Ｂ参照）とで構成され、
前記第１光照射手段（第１のＬＥＤ照明装置４Ａ参照）によって照射される光（ＬＩ）は、一方向からのみ照射され、
前記第２光照射手段（第２のＬＥＤ照明装置４Ｂ参照）によって照射される光（ＬＩＢ）は、前記一方向とは異なる他方向からのみ照射されてなることを特徴としている。

また、請求項４の発明によれば、上記請求項１〜３の何れか１項に記載の表面疵検査方法において、前記撮像手段（ラインスキャンカメラ５参照）は、ラインスキャンカメラ（５）であることを特徴としている。

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１の発明によれば、棒状からなる被検査物（Ｋ）が回転手段（回転駆動機構３参照）によって所定位置で所定回数回転し、その回転している棒状からなる被検査物（Ｋ）に、その被検査物（Ｋ）の軸線（Ｏ２）方向を境界として当該被検査物（Ｋ）の明暗が分かれるように光照射手段（ＬＥＤ照明装置４，４Ｃ参照）によって当該被検査物（Ｋ）に光（ＬＩ，ＬＩＢ，ＬＩＣ）が照射されているから、被検査物（Ｋ）に疵（Ｋａ）が形成されていた場合、その疵（Ｋａ）が何れその軸線（Ｏ２）上の暗領域に位置することとなる。これにより、撮像手段（ラインスキャンカメラ５参照）によって光照射手段（ＬＥＤ照明装置４，４Ｃ参照）より照射された光（ＬＩ，ＬＩＢ，ＬＩＣ）を受光した被検査物（Ｋ）を撮像すれば、疵（Ｋａ）部分が明るく撮像されることとなる。しかるに、その疵（Ｋａ）部分が明るく撮像された画像を画像解析手段（ＣＰＵ６０参照）にて解析し、その解析結果に基づき、前記被検査物（Ｋ）表面の疵（Ｋａ）の有無を判定手段（ＣＰＵ６０参照）によって判定するようにすれば、疵（Ｋａ）の有無を正確に判定することができる。

よって、本発明によれば、棒状からなる被検査物表面の疵の有無を安定して検出することができる。

また、請求項２の発明によれば、光照射手段（ＬＥＤ照明装置４参照）によって照射される光（ＬＩ）は、一方向からのみ照射されるようにしているから、散乱光を明確にし、もって、疵の濃淡を明確にすることができる。

一方、請求項３の発明によれば、被検査物（Ｋ）の疵（Ｋａ）が非常になだらかで浅い疵だったとしても、ＬＥＤ照明装置（４）を２つ設け、当該被検査物（Ｋ）に異なる方向から光（ＬＩ，ＬＩＢ）を照射するようにしているから、何れかの光（ＬＩ，ＬＩＢ）にて疵（Ｋａ）部分が明るく光り、もって、その明るく光った疵（Ｋａ）部分を撮像手段（ラインスキャンカメラ５参照）にて撮像することができる。これにより、被検査物（Ｋ）の疵（Ｋａ）が非常になだらかで浅い疵だったとしても、疵（Ｋａ）の有無を正確に判定することができる。

他方、請求項４の発明によれば、撮像手段（ラインスキャンカメラ５参照）として、ラインスキャンカメラ（５）を用いているから、棒状の被検査物（Ｋ）を撮像するのに好適である。

本発明の第１実施形態に係る表面疵検査装置の正面図である。 同実施形態に係る表面疵検査装置の平面図である。 同実施形態に係る表面疵検査装置の概略構成図である。 （ａ）は同実施形態に係るＬＥＤ照明装置より照射された光が被検査物に形成されている疵によって散乱している状態を示す説明図、（ｂ）はＬＥＤ照明装置より照射された光により被検査物の軸線を境界として、当該被検査物の表面に明るい領域である明視野領域と、暗い領域である暗視野領域とが形成されている状態を示す説明図、（ｃ）は２方向から光を照射させた場合に死角が発生することを示す説明図である。 同実施形態に係る画像解析制御装置のＲＯＭに格納されているプログラムの処理内容を示すフローチャート図である。 （ａ）は同実施形態に係るラインスキャンカメラにて撮像された画像を一画素単位で二値化し、その二値化した際の濃度量を示す説明図、（ｂ）は予め定められた閾値を所定箇所が超えていることを示す説明図である。 被検査物に疵が生じている箇所を画像処理した場合の画面例である。 本発明の第２実施形態に係る表面疵検査装置の概略構成図である。 同実施形態に係る画像解析制御装置のＲＯＭに格納されているプログラムの処理内容を示すフローチャート図である。 他の実施形態に係るＬＥＤ照明装置より被検査物に光が照射されている状態を示す説明図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の表面疵検査方法に関する表面疵検査装置の第１実施形態を、図１〜図６を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明において、上下左右の方向を示す場合は、図示正面から見た場合の上下左右をいうものとする。

図１に示すように、表面疵検査装置１は、支持枠２と、その支持枠２に固定されている回転駆動機構３と、その支持枠２に固定されているＬＥＤ照明装置４と、その支持枠２に固定されているラインスキャンカメラ５と、画像解析制御装置６とで主に構成されている。

支持枠２は、図２に示すように、平面視矩形状の底板２０と、その底板２０上の上下に互いに平行となるように固定されている長尺状の平面視矩形状からなる一対の枠体２１と、その枠体２１に夫々２箇所所定間隔をおいて立設されている立設枠体２２（図１参照）と、上下方向に離間している立設枠体２２同士を横架する横架枠２３と、その横架枠２３より底板２０の中心方向に向って突設されている一対の固定枠２４とで構成されている。

一方、回転駆動機構３は、図１に示すように、サーボモータ３０と、一対の回転部３１とで構成されている。サーボモータ３０は、図１に示すように底板２０上に立設固定されており、画像解析制御装置６からの指令を受けて駆動又は停止するようになっている。また、サーボモータ３０は、モータ位置を検出することができるエンコーダを画像解析制御装置６に出力（図１参照）できるようになっている。

一方、回転部３１は、図２に示すように、一端（図示上側）が図示上側に位置する枠体２１の中間部に立設されている固定板３１ａに回転可能に取付固定されている棒状の軸部３１ｂと、その軸部３１ｂに所定間隔を置いて複数個回転可能に取付けられているローラ３１ｃとで構成されている。このように構成される一対の回転部３１は、図１に示すように、ベルトＢを介してサーボモータ３０と連結されており、サーボモータ３０が回転駆動することによりベルトＢを介して一対の回転部３１が回転することとなる。

かくして、上記のように構成される一対の回転部３１上には、図１及び図２に示すように、図示しない搬送ラインより搬送されてきた棒鋼を含む棒状からなる被検査物Ｋが載置され、サーボモータ３０が回転駆動することによりベルトＢを介して一対の回転部３１が回転し、もって、図１に示す矢印Ｙ１方向に被検査物Ｋが回転することとなる。

ＬＥＤ照明装置４は、図示しないＬＥＤ照明用の可変型光源アンプが取り付けられており、これでもって、十分な光量の光を照射できるようになっている。そして、このようなＬＥＤ照明装置４は、図１及び図２に示すように、図示右側に位置する固定枠２４の下部に設けられている円弧状の可動支持枠２４ａに支持軸２４ａ１を介して取り付け固定されており、被検査物Ｋに対して右上から左下方向に向って光を照射できるようになっている。具体的に説明すると、このＬＥＤ照明装置４は、図２に示すように、平面視矩形状の後端部４ａが支持軸２４ａ１に取り付け固定され、先端部４ｂが長尺状のバーからなり、その内部には、図４（ａ）に示すように長尺状のバーからなる白色ＬＥＤ４ｂ１が設けられ、その白色ＬＥＤ４ｂ１には、一方向（図示では、左斜め方向）からのみ光ＬＩが照射されるように指向性フィルム４ｂ２が取り付けられている。

かくして、このように構成されるＬＥＤ照明装置４は、図３に示すように、被検査物Ｋの中心線Ｏ１からの水平方向の距離ｌ１、高さｈ、被検査物Ｋの中心線Ｏ１を基点とした傾斜角θ１（θ１＜９０°）、被検査物Ｋの中心線Ｏ１までの光ＬＩの照射距離Ｌとする位置に配置されている。これにより、ＬＥＤ照明装置４より光ＬＩが照射されると、図４（ｂ）に示すように、被検査物Ｋの軸線Ｏ２を境界として、被検査物Ｋに明るい領域である明視野領域Ｋ１と、暗い領域である暗視野領域Ｋ２とが形成されることとなる。この際、サーボモータ３０の回転駆動によって、図１に示す矢印Ｙ１方向に被検査物Ｋが回転しているから、被検査物Ｋに疵Ｋａが形成されていた場合、何れ、明視野領域Ｋ１と、暗視野領域Ｋ２との境界に疵Ｋａが位置することとなる。

ここで、被検査物Ｋに疵Ｋａが形成されていた場合、図４（ａ）に示すように、疵Ｋａに光ＬＩが照射されると、光ＬＩが散乱し散乱光ＬＩａが発生する。この際、被検査物Ｋの疵Ｋａが暗視野領域Ｋ２に位置していると、被検査物Ｋの疵Ｋａ部分が明るくなるため、ラインスキャンカメラ５によって、その疵Ｋａが他の部分に比べ明るく撮像されることとなる。なお、この疵Ｋａは、表面疵，かき疵，擦り傷，打痕，凹み等、不良と判定される疵全てを含むものである。

ところで、このような散乱光ＬＩａをラインスキャンカメラ５によって正確に捉えようとした場合、被検査物ＫとＬＥＤ照明装置４との距離を適切にとる必要がある。すなわち、散乱係数をＲ，散乱領域の体積をＶ，照射する光のビーム速度をＩｏとした場合、散乱強度Ｉｓは以下の式で表される。

この数式１より、散乱強度Ｉｓは距離Ｌ（図３参照）の二乗に反比例している事が分かる。そのため、散乱光ＬＩａをラインスキャンカメラ５によって正確に捉えようとすると、被検査物ＫとＬＥＤ照明装置４との距離を適切にとる必要がある。それゆえ、本実施形態にて示すＬＥＤ照明装置４は、図３に示すような位置に配置されている。

また、ＬＥＤ照明装置４より照射される光ＬＩの被検査物Ｋの表面における光の伝播方向の変化となる輝度をＬｄ，照射光の輝度をＬｉ，反射率をρとした場合、被検査物Ｋの表面における光の伝播方向の変化となる輝度Ｌｄは、以下の式で表される。

また、散乱光ＬＩａにおける被検査物Ｋの表面における光の伝播方向の変化となる輝度をＬｓ，被検査物Ｋの表面の点をＰ，散乱率をσとした場合、以下の式で表される。

以上の式より、被検査物Ｋの表面における光の伝播方向の変化となる輝度は、照射光の輝度、反射率、散乱率と密接な関係があることが分かる。この点、指向性フィルム４ｂ２を用いず白色ＬＥＤ４ｂ１のみを用いた場合、被検査物Ｋとして反射率の高い冷間加工された引抜・ピーリング棒鋼を用いると、金属光沢のある表面の疵の散乱光を捉えることが難しい。そこで、本実施形態においては、指向性フィルム４ｂ２を用い、一方向（図示では、左斜め方向）からのみ光ＬＩが照射されるようにすることで、散乱光を明確にし、図４（ｂ）に示すように疵Ｋａの濃淡が明確となるようにしている。

なお、指向性フィルム４ｂ２として、図４（ｃ）に示すように、２方向（図示では左右斜め方向）から光ＬＩを照射させることも考えられるが、これでは、死角Ｓが発生したり、散乱光が干渉しあったりし、疵Ｋａ（図４（ｂ）参照）の濃淡を明確にすることができない可能性が高い。それゆえ、一方向からのみ光ＬＩが照射されるような指向性フィルム４ｂ２を用いた方が好ましい。

ラインスキャンカメラ５は、図１及び図２に示すように、後端部５ａが図示左側に位置する固定枠２４の下部に設けられている円弧状の可動支持枠２４ａに支持軸２４ａ１を介して取り付け固定されており、先端部５ｂのカメラレンズ側より被検査物Ｋを右斜め方向から撮像できるようになっている。そして、このラインスキャンカメラ５は、上述のように、被検査物Ｋの疵Ｋａの撮像を目的としており、そのために、散乱光ＬＩａを撮像する必要があるため、被検査物Ｋの真上に配置するのではなく、右斜め方向から被検査物Ｋを撮像できる位置に配置されている。具体的には、図３に示すように、被検査物Ｋの中心線Ｏ１からの水平方向の距離ｌ２、高さｈ、被検査物Ｋの中心線Ｏ１を基点とした傾斜角θ２（θ１＜９０°）、被検査物Ｋの中心線Ｏ１までの焦点距離ｆ、ラインスキャンカメラ５から被検査物ＫまでのワーキングディスタンションＷＤとする位置に配置されている。

ところで、このワーキングディスタンションＷＤは、ラインスキャンカメラ５の倍率（カメラ画素サイズ／画素分解能）をＭとした場合、以下の式で表される。

なお、本実施形態においては、ラインスキャンカメラ５を用いて被検査物Ｋを撮像する例を示したが、それに限らず、エリアセンサカメラを用いても良い。しかしながら、エリアセンサカメラは、積分時間が長くシャッタが必要なため、回転している棒状の被検査物Ｋを撮像するのに適さない。それゆえ、ラインスキャンカメラを用いた方が好ましい。

画像解析制御装置６は、ラインスキャンカメラ５にて撮像された被検査物Ｋの画像を解析し、被検査物Ｋの疵Ｋａ（図４（ｂ）参照）の有無を判定すると共に、サーボモータ３０の駆動を制御するものである。具体的には、図３に示すように、ＣＰＵ６０と、画像を解析し疵Ｋａの有無を判定するプログラム並びにサーボモータ３０の駆動を制御するプログラムが格納されているＲＯＭ６１と、ＣＰＵ６０にて処理したデータを一時的に格納するＲＡＭ６２と、液晶ディスプレイ等からなる表示部６３と、データの入出力を行うＩ／Ｏ６４とで構成されている。

ここで、このような画像解析制御装置６のＲＯＭ６１に格納されているプログラムの処理内容について、図５も用いて説明する。

図示しない搬送ラインより搬送されてきた棒鋼を含む棒状からなる被検査物Ｋが一対の回転部３１（図１〜図３参照）上に載置されると、ＣＰＵ６０は、サーボモータ３０を駆動するように指令する指令信号をＩ／Ｏ６４を介してサーボモータ３０に出力する。これを受けて、サーボモータ３０が回転駆動し、もって、図１に示すように、ベルトＢを介して被検査物Ｋが矢印Ｙ１方向に回転することとなる（ステップＳ１）。

次いで、ＣＰＵ６０は、ラインスキャンカメラ５にて撮像された矢印Ｙ１方向に回転している被検査物Ｋの画像を、Ｉ／Ｏ６４を介して取得する（ステップＳ２）。なお、取得した画像は、ＲＡＭ６２内に一時的に格納される。

次いで、ＣＰＵ６０は、サーボモータ３０より出力されるモータ位置を検出することができるエンコーダをＩ／Ｏ６４を介して取得し、サーボモータ３０が所定回数（例えば、２回）回転駆動したか確認する（ステップＳ３）。所定回数回転駆動していなければ（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ２の処理に戻り、所定回数回転駆動していれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ステップＳ４の処理に移行する。

次いで、ＣＰＵ６０は、サーボモータ３０の駆動を停止するように指令する指令信号をＩ／Ｏ６４を介してサーボモータ３０に出力する。これを受けて、サーボモータ３０は回転駆動を停止する。これにより、被検査物Ｋの回転も停止することとなる（ステップＳ４）。

次いで、ＣＰＵ６０は、ＲＡＭ６２内に一時的に格納しておいた画像を取得し、画像解析処理を行う（ステップＳ５）。具体的に説明すると、ＣＰＵ６０は、ＲＡＭ６２内に一時的に格納しておいた画像を一画素単位で二値化する。これにより、図６（ａ）に示すように、一画素単位の濃度量が算出されることとなる。そして、ＣＰＵ６０は、その算出された濃度量を積算する。例えば、図６（ａ）に示す数値を全て積算すると、１＋２＋２＋３＋３＋４＋５＋６＋６＋９＝４１となる。なお、図６（ａ）に示す濃度量は、数値が低いほど暗く、数値が高いほど明るいことを示している。

次いで、ＣＰＵ６０は、その積算した値が、予め決定しおいた閾値を超えているか否かの判定を行う（ステップＳ６）。閾値を超えていなければ、被検査物Ｋの表面に疵Ｋａ（図４（ｂ）参照）が無いと判定し（ステップＳ６：ＮＯ）、プログラムの処理を終える。

一方、閾値を超えていれば（図６（ｂ）参照）、被検査物Ｋの表面に疵Ｋａ（図４（ｂ）参照）があると判定し（ステップＳ６：ＹＥＳ）、その箇所を赤や黄色等に変色させる画像処理を行う。すなわち、表示部６３に図７に示すような画像Ｐ１が表示されるような処理を行い（ステップＳ７）、プログラムの処理を終える。これにより、被検査物Ｋの疵Ｋａが存在している箇所を簡単容易に特定することができる。なお、画像Ｐ１に示されている図示左の数値（１５．９又は１４．７）は、疵Ｋａを示す画像の平均コントラストを示し、図示真ん中の数値（４８．０又は５１．０）は、疵Ｋａを示す画像の最大コントラストを示し、図示右の数値（４５．０又は４６．０）は、疵Ｋａを示す画像の画素を示すものである。

しかして、以上説明した本実施形態によれば、棒状からなる被検査物Ｋが回転駆動機構３によって回転し、その回転している棒状からなる被検査物Ｋに、その被検査物Ｋの軸線Ｏ２方向を境界として当該被検査物Ｋの明暗が分かれるようにＬＥＤ照明装置４より光ＬＩが照射されているから、被検査物Ｋに疵Ｋａが形成されていた場合、その疵Ｋａが何れその軸線Ｏ２上の暗視野領域Ｋ２に位置することとなる。これにより、ラインスキャンカメラ５によってＬＥＤ照明装置４より照射された光ＬＩを受光した被検査物Ｋを撮像すれば、疵Ｋａ部分が明るく撮像されることとなる。しかるに、その疵Ｋａ部分が明るく撮像された画像をＣＰＵ６０にて画像解析し疵の有無を判定するようにすれば、疵Ｋａの有無を正確に判定することができる。

よって、本実施形態によれば、棒状からなる被検査物Ｋ表面の疵Ｋａの有無を安定して検出することができる。

また、本実施形態においては、一般的に行われている画像全体を一律に二値化する手法は用いず、一画素単位で二値化し、その濃度量を算出し、そして、その算出した濃度量を積算し、その積算した値と予め決定しておいた閾値とを比較するようにしている。これにより、撮像面積が小さくとも、被検査物Ｋの疵Ｋａの有無を明確に判定することができ、より目視に近い判定をすることができる。

なお、本実施形態においては、一画素単位の濃度量を算出するにあたって、数値が低いほど暗く、数値が高いほど明るいようにしたが、それに限らず、数値が低いほど明るく、数値が高いほど暗いようにしても良い。その際、積算した値が、予め決定しておいた閾値を下回っていれば、被検査物Ｋの表面に疵Ｋａ（図４（ｂ）参照）が存在していると判定するようにしても良い。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の表面疵検査方法に関する表面疵検査装置の第２実施形態を、図８及び図９を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一構成については、同一の符号を付し、説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態の異なる点は、ＬＥＤ照明装置４を２つ設けた点で、それ以外は同一である。ＬＥＤ照明装置４を２つ設けた理由は、被検査物Ｋの疵Ｋａが非常になだらかで浅い疵だった場合、ＬＥＤ照明装置４より照射された光ＬＩが散乱しない、あるいは、散乱したとしても、ラインスキャンカメラ５で撮像できない位置に散乱する可能性がある。そうすると、その疵をラインスキャンカメラ５で撮像することができず、もって、被検査物Ｋの表面疵を検出できない可能性がある。そこで、本実施形態においては、そのような疵も検出できるように、ＬＥＤ照明装置４を２つ設けるようにしている。

具体的には、図８に示すように、ＬＥＤ照明装置４は、第１のＬＥＤ照明装置４Ａと、第２のＬＥＤ照明装置４Ｂとで構成されており、第１のＬＥＤ照明装置４Ａは、被検査物Ｋの中心線Ｏ１からの水平方向の距離ｌ１、高さｈ１、被検査物Ｋの中心線Ｏ１を基点とした傾斜角θ１（θ１＜９０°）、被検査物Ｋの中心線Ｏ１までの光ＬＩ（図４（ａ）参照）の照射距離Ｌ１とする位置に配置されている。そして、この第１のＬＥＤ照明装置４Ａの内部には、図４（ａ）に示す長尺状のバーからなる白色ＬＥＤ４ｂ１が設けられ、その白色ＬＥＤ４ｂ１には、一方向（図示では、左斜め方向）からのみ光ＬＩが照射されるように指向性フィルム４ｂ２が取り付けられている。

また、第２のＬＥＤ照明装置４Ｂは、被検査物Ｋの中心線Ｏ１からの水平方向の距離ｌ１＋ｌ３、高さｈ２、被検査物Ｋの中心線Ｏ１を基点とした傾斜角θ３（θ３＜９０°）、被検査物Ｋの中心線Ｏ１までの光ＬＩＢ（図８（ｂ）参照）の照射距離Ｌ２とする位置に配置されている。そして、この第２のＬＥＤ照明装置４Ｂの内部には、図８（ｂ）に示す長尺状のバーからなる白色ＬＥＤ４Ｂｂ１が設けられ、その白色ＬＥＤ４Ｂｂ１には、一方向（図示では、右斜め方向）からのみ光ＬＩＢが照射されるように指向性フィルム４Ｂｂ２が取り付けられている。すなわち、第２のＬＥＤ照明装置４Ｂからは、第１のＬＥＤ照明装置４Ａと異なる方向から光が照射されるようになっている。

かくして、このような第１のＬＥＤ照明装置４Ａと、第２のＬＥＤ照明装置４Ｂとを用いて被検査物Ｋの疵を検出する方法を、図９に示す画像解析制御装置６のＲＯＭ６１に格納されているプログラムの処理内容を参照して説明することとする。

図示しない搬送ラインより搬送されてきた棒鋼を含む棒状からなる被検査物Ｋが一対の回転部３１（図８参照）上に載置されると、ＣＰＵ６０は、サーボモータ３０を駆動するように指令する指令信号をＩ／Ｏ６４を介してサーボモータ３０に出力する。これを受けて、サーボモータ３０は回転駆動する。これにより、図１に示すように、ベルトＢを介して被検査物Ｋが矢印Ｙ１方向に回転することとなる（ステップＳ１）。なお、この際、第１のＬＥＤ照明装置４Ａの光ＬＩが照射され、第２のＬＥＤ照明装置４Ｂは、消灯している。

次いで、ＣＰＵ６０は、ラインスキャンカメラ５にて撮像された矢印Ｙ１方向に回転している被検査物Ｋの画像を、Ｉ／Ｏ６４を介して取得する（ステップＳ２）。なお、取得した画像は、ＲＡＭ６２内に一時的に格納される。

次いで、ＣＰＵ６０は、サーボモータ３０より出力されるモータ位置を検出することができるエンコーダをＩ／Ｏ６４を介して取得し、サーボモータ３０が所定回数（例えば、２回）回転駆動したか確認する（ステップＳ３）。所定回数回転駆動していなければ（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ２の処理に戻り、所定回数回転駆動していれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ステップＳ４の処理に移行する。

次いで、ＣＰＵ６０は、サーボモータ３０の駆動を停止するように指令する指令信号をＩ／Ｏ６４を介してサーボモータ３０に出力する。これを受けて、サーボモータ３０は回転駆動を停止する。これにより、被検査物Ｋの回転も停止することとなる（ステップＳ４）。

次いで、ＣＰＵ６０は、第１のＬＥＤ照明装置４Ａが消灯し、第２のＬＥＤ照明装置４Ｂの光ＬＩＢが照射されるように指令する指令信号をＩ／Ｏ６４を介してＬＥＤ照明装置４に出力する。これを受けて、ＬＥＤ照明装置４は、第１のＬＥＤ照明装置４Ａを消灯し、第２のＬＥＤ照明装置４Ｂを点灯、すなわち、光ＬＩＢが照射されるようにする（ステップＳ１０）。

次いで、ＣＰＵ６０は、サーボモータ３０を駆動するように指令する指令信号をＩ／Ｏ６４を介してサーボモータ３０に出力する。これを受けて、サーボモータ３０は回転駆動する。これにより、図１に示すように、ベルトＢを介して被検査物Ｋが矢印Ｙ１方向に回転することとなる（ステップＳ１１）。

次いで、ＣＰＵ６０は、ラインスキャンカメラ５にて撮像された矢印Ｙ１方向に回転している被検査物Ｋの画像を、Ｉ／Ｏ６４を介して取得する（ステップＳ１２）。なお、取得した画像は、ＲＡＭ６２内に一時的に格納される。

次いで、ＣＰＵ６０は、サーボモータ３０より出力されるモータ位置を検出することができるエンコーダをＩ／Ｏ６４を介して取得し、サーボモータ３０が所定回数（例えば、２回）回転駆動したか確認する（ステップＳ１３）。所定回数回転駆動していなければ（ステップＳ１３：ＮＯ）、ステップＳ１２の処理に戻り、所定回数回転駆動していれば（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４の処理に移行する。

次いで、ＣＰＵ６０は、サーボモータ３０の駆動を停止するように指令する指令信号をＩ／Ｏ６４を介してサーボモータ３０に出力する。これを受けて、サーボモータ３０は回転駆動を停止する。これにより、被検査物Ｋの回転も停止することとなる（ステップＳ１４）。

次いで、ＣＰＵ６０は、ＲＡＭ６２内に一時的に格納しておいた画像を取得し、画像解析処理を行う（ステップＳ５）。具体的に説明すると、ＣＰＵ６０は、ＲＡＭ６２内に一時的に格納しておいた画像を一画素単位で二値化する。これにより、図６（ａ）に示すように、一画素単位の濃度量が算出されることとなる。そして、ＣＰＵ６０は、その算出された濃度量を積算する。

次いで、ＣＰＵ６０は、その積算した値が、予め決定しおいた閾値を超えているか否かの判定を行う（ステップＳ６）。閾値を超えていなければ、被検査物Ｋの表面に疵Ｋａ（図４（ｂ）参照）が無いと判定し（ステップＳ６：ＮＯ）、プログラムの処理を終える。

一方、閾値を超えていれば（図６（ｂ）参照）、被検査物Ｋの表面に疵Ｋａ（図４（ｂ）参照）があると判定し（ステップＳ６：ＹＥＳ）、その箇所を赤や黄色等に変色させる画像処理を行う。すなわち、表示部６３に図７に示すような画像Ｐ１が表示されるような処理を行い（ステップＳ７）、プログラムの処理を終える。これにより、被検査物Ｋの疵Ｋａが存在している箇所を簡単容易に特定することができる。

しかして、以上説明した本実施形態においても、棒状からなる被検査物Ｋが回転駆動機構３によって回転し、その回転している棒状からなる被検査物Ｋに、その被検査物Ｋの軸線Ｏ２方向を境界として当該被検査物Ｋの明暗が分かれるようにＬＥＤ照明装置４より光ＬＩ又は光ＬＩＢが照射されているから、被検査物Ｋに疵Ｋａが形成されていた場合、その疵Ｋａが何れその軸線Ｏ２上の暗視野領域Ｋ２に位置することとなる。これにより、ラインスキャンカメラ５によってＬＥＤ照明装置４より照射された光ＬＩ又は光ＬＩＢを受光した被検査物Ｋを撮像すれば、疵Ｋａ部分が明るく撮像されることとなる。しかるに、その疵Ｋａ部分が明るく撮像された画像をＣＰＵ６０にて画像解析し疵の有無を判定するようにすれば、疵Ｋａの有無を正確に判定することができる。

よって、本実施形態においても、棒状からなる被検査物Ｋ表面の疵Ｋａの有無を安定して検出することができる。

また、本実施形態においては、被検査物Ｋの疵Ｋａが非常になだらかで浅い疵だったとしても、ＬＥＤ照明装置４を２つ設け、異なる方向から光を照射するようにしているから、何れかの光ＬＩ，ＬＩＢにて疵Ｋａ部分が明るく光り、もって、その明るく光った疵Ｋａ部分をラインスキャンカメラ５にて撮像することができる。これにより、被検査物Ｋの疵Ｋａが非常になだらかで浅い疵だったとしても、疵Ｋａの有無を正確に判定することができる。

ところで、ＬＥＤ照明装置４は、図１０に示すようなものを用いることもできる。このＬＥＤ照明装置４Ｃは、ＬＥＤが均等に配列されたＬＥＤ照明バー４０と、このＬＥＤ照明バー４０からの拡散光を集光し増幅して帯状の光ＬＩＣを照射するアクリル丸棒４１とで構成されている。この構成により、ＬＥＤ照明装置４Ｃは、破線ＧＤで示す濃淡のグラデーションからなる帯状の光ＬＩＣを照射することができ、もって、その照射された光ＬＩＣが被検査物Ｋに照射されることとなる。なお、この際、図示はしないが、図４（ｂ）に示すような、被検査物Ｋの軸線Ｏ２を境界として、被検査物Ｋに明るい領域である明視野領域Ｋ１と、暗い領域である暗視野領域Ｋ２とが形成されている。

しかして、このような濃淡のグラデーションからなる帯状の光ＬＩＣが被検査物Ｋに照射された際、当該被検査物Ｋに疵Ｋａが生じていると、局所的な歪みが発生し疵Ｋａ部分をより鮮明にラインスキャンカメラ５にて捉えることができる。すなわち、被検査物Ｋに疵Ｋａが生じていると、光ＬＩＣの正反射角度が変化することから、ラインスキャンカメラ５にてその変化を捉えると、濃淡のグラデーションからなる帯状の光ＬＩＣに局所的な歪みが発生することとなる。それゆえ、疵Ｋａ部分をより鮮明にラインスキャンカメラ５にて捉えることができる。

一方、第１実施形態及び第２実施形態において、図３，図８に示すように、被検査物ＫをＬＥＤ照明装置４とラインスキャンカメラ５との間のほぼ中間位置に配置している例を示したが、それに限らず、被検査物ＫをＬＥＤ照明装置４側に配置しても良く、被検査物Ｋをラインスキャンカメラ５側に配置しても良い。すなわち、図４（ｂ）に示すように、被検査物Ｋの軸線Ｏ２を境界として、被検査物Ｋに明るい領域である明視野領域Ｋ１と、暗い領域である暗視野領域Ｋ２とを形成できるのであれば、どのような配置でも良い。

また、第１実施形態において、図４（ａ）では、一方向（図示では、左斜め方向）からのみ光ＬＩが照射される例を示したが、左斜め方向に限らず右斜め方向でも、垂直でも良い。

なお、第１実施形態及び第２実施形態においては、被検査物Ｋを回転させる駆動手段としてサーボモータ３０を例示したが、それに限らず、被検査物Ｋを回転させることができればどのようなものでも良い。

１ 表面疵検査装置
３ 回転駆動機構（回転手段）
４ ＬＥＤ照明装置（光照射手段）
５ ラインスキャンカメラ（撮像手段）
６ 画像解析制御装置
６０ ＣＰＵ（画像解析手段、判定手段）
Ｋ 被検査物
Ｋａ 疵
Ｏ２ 軸線
ＬＩ，ＬＩＢ，ＬＩＣ 光
ＬＩａ 散乱光

請求項１の表面疵検査方法によれば、棒状からなる被検査物（Ｋ）を回転手段（回転駆動機構３参照）によって所定位置で所定回数回転させる工程（図５，図９に示すステップＳ１，ステップＳ３、図９に示すステップＳ１１，ステップＳ１３参照）と、
前記回転している被検査物（Ｋ）の軸線（Ｏ２）方向を境界として当該被検査物（Ｋ）の明暗が分かれるように、複数の発光素子（ＬＥＤ）が均等に配列された照明バー（ＬＥＤ照明バー４０参照）と該照明バー（ＬＥＤ照明バー４０参照）から拡散される拡散光を集光し増幅して帯状の光（ＬＩＣ）を照射するアクリル丸棒（４１）とで構成された光照射手段（ＬＥＤ照明装置４Ｃ参照）によって当該被検査物（Ｋ）に該帯状の光（ＬＩＣ）が照射される工程と、
前記光照射手段（ＬＥＤ照明装置４Ｃ参照）によって照射された前記帯状の光（ＬＩＣ）を受光した被検査物（Ｋ）を撮像手段（ラインスキャンカメラ５参照）によって撮像する工程（図５，図９に示すステップＳ２，図９に示すステップＳ１２参照）と、
前記撮像手段（ラインスキャンカメラ５参照）によって撮像された画像に基づく１画素単位の濃度量を画像解析手段（ＣＰＵ６０参照）によって積算する工程（図５，図９に示すステップＳ５参照）と、
前記画像解析手段（ＣＰＵ６０参照）によって前記積算された濃度量が予め定められた閾値を超えるか否かに基づき前記被検査物（Ｋ）表面の疵（Ｋａ）の有無を判定手段（ＣＰＵ６０参照）によって判定する工程（図５，図９に示すステップＳ６参照）と、を含むことを特徴としている。

また、請求項２の発明によれば、上記請求項１に記載の表面疵検査方法において、前記光照射手段（ＬＥＤ照明装置４Ｃ参照）によって照射される帯状の光（ＬＩＣ）は、一方向からのみ照射されてなることを特徴としている。

一方、請求項３の発明によれば、上記請求項１に記載の表面疵検査方法において、前記光照射手段（ＬＥＤ照明装置４Ｃ参照）は、第１光照射手段（第１のＬＥＤ照明装置４Ａ参照）と、第２光照射手段（第２のＬＥＤ照明装置４Ｂ参照）とで構成され、
前記第１光照射手段（第１のＬＥＤ照明装置４Ａ参照）によって照射される帯状の光（ＬＩＣ）は、一方向からのみ照射され、
前記第２光照射手段（第２のＬＥＤ照明装置４Ｂ参照）によって照射される帯状の光（ＬＩＣ）は、前記一方向とは異なる他方向からのみ照射されてなることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、棒状からなる被検査物（Ｋ）が回転手段（回転駆動機構３参照）によって所定位置で所定回数回転し、その回転している棒状からなる被検査物（Ｋ）に、その被検査物（Ｋ）の軸線（Ｏ２）方向を境界として当該被検査物（Ｋ）の明暗が分かれるように光照射手段（ＬＥＤ照明装置４Ｃ参照）によって当該被検査物（Ｋ）に帯状の光（ＬＩＣ）が照射されているから、被検査物（Ｋ）に疵（Ｋａ）が形成されていた場合、その疵（Ｋａ）が何れその軸線（Ｏ２）上の暗領域に位置することとなる。これにより、撮像手段（ラインスキャンカメラ５参照）によって光照射手段（ＬＥＤ照明装置４Ｃ参照）より照射された帯状の光（ＬＩＣ）を受光した被検査物（Ｋ）を撮像すれば、疵（Ｋａ）部分が明るく撮像されることとなる。しかるに、その疵（Ｋａ）部分が明るく撮像された画像を画像解析手段（ＣＰＵ６０参照）にて解析し、その解析結果に基づき、前記被検査物（Ｋ）表面の疵（Ｋａ）の有無を判定手段（ＣＰＵ６０参照）によって判定するようにすれば、疵（Ｋａ）の有無を正確に判定することができる。

よって、本発明によれば、棒状からなる被検査物表面の疵の有無を安定して検出することができる。さらに、本発明によれば、帯状の光（ＬＩＣ）が被検査物（Ｋ）に照射された際、当該被検査物（Ｋ）に疵（Ｋａ）が生じていると、局所的な歪みが発生し疵（Ｋａ）部分をより鮮明に撮像手段（ラインスキャンカメラ５参照）にて捉えることができる。すなわち、被検査物（Ｋ）に疵（Ｋａ）が生じていると、光（ＬＩＣ）の正反射角度が変化することから、撮像手段（ラインスキャンカメラ５参照）にてその変化を捉えると、帯状の光（ＬＩＣ）に局所的な歪みが発生することとなる。それゆえ、疵（Ｋａ）部分をより鮮明に撮像手段（ラインスキャンカメラ５参照）にて捉えることができる。

また、請求項２の発明によれば、光照射手段（ＬＥＤ照明装置４Ｃ参照）によって照射される帯状の光（ＬＩＣ）は、一方向からのみ照射されるようにしているから、散乱光を明確にし、もって、疵の濃淡を明確にすることができる。

一方、請求項３の発明によれば、被検査物（Ｋ）の疵（Ｋａ）が非常になだらかで浅い疵だったとしても、光照射手段（ＬＥＤ照明装置４Ｃ参照）を２つ設け、当該被検査物（Ｋ）に異なる方向から帯状の光（ＬＩＣ）を照射するようにしているから、何れかの帯状の光（ＬＩＣ）にて疵（Ｋａ）部分が明るく光り、もって、その明るく光った疵（Ｋａ）部分を撮像手段（ラインスキャンカメラ５参照）にて撮像することができる。これにより、被検査物（Ｋ）の疵（Ｋａ）が非常になだらかで浅い疵だったとしても、疵（Ｋａ）の有無を正確に判定することができる。

Claims (4)

1. 棒状からなる被検査物を回転手段によって所定位置で所定回数回転させる工程と、
   前記回転している被検査物の軸線方向を境界として当該被検査物の明暗が分かれるように光照射手段によって当該被検査物に光が照射される工程と、
   前記光照射手段によって照射された光を受光した被検査物を撮像手段によって撮像する工程と、
   前記撮像手段によって撮像された画像内に予め定められた条件外の画像が存在するか否かを画像解析手段によって解析する工程と、
   前記画像解析手段によって解析された結果に基づき前記被検査物表面の疵の有無を判定手段によって判定する工程と、を含む表面疵検査方法。
2. 前記光照射手段によって照射される光は、一方向からのみ照射されてなる請求項１に記載の表面疵検査方法。
3. 前記光照射手段は、第１光照射手段と、第２光照射手段とで構成され、
   前記第１光照射手段によって照射される光は、一方向からのみ照射され、
   前記第２光照射手段によって照射される光は、前記一方向とは異なる他方向からのみ照射されてなる請求項１に記載の表面疵検査方法。
4. 前記撮像手段は、ラインスキャンカメラである請求項１〜３の何れか１項に記載の表面疵検査方法。
   

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