JP2019200097A - 管材自動検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】管材自動検査装置の構成の簡略化と小占有面積化を図る。【解決手段】管材１１２の一方の開口端部側に配置された光源１０９と、管材の他方の開口端部側に配置され、可動焦点型ズームレンズを有する撮像手段１０８とを備え、管材を搬送する管材搬送部は、未検査の管材を載せる管材投入ユニット１０１、管材の内面画像を取得するために、管材を検査位置に搬送・固定する管材検査ユニット１０２、及び検査済みの管材を集める管材ストッカーユニット１０３を備え、管材搬送部は、管材投入ユニットから管材ストッカーユニットに向けて、重力方向に傾斜が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、管材の内面検査に用いる管材自動検査装置に関する。

様々な用途に多様な管材が使われているが、特に、その内面傷が管材の信頼性に大きく影響する管材では、依然として目視検査が行われている。しかし、グローバル化の進展に伴い、生産性の向上が急務となっており、様々な多様な管材において、この目視検査の自動化に対するニーズは極めて大きい。

本願発明者等は、上記ニーズに対応した管材自動検査装置を、特許文献１〜３に開示している。

図１（ａ）、（ｂ）は、特許文献１〜３に開示した管材自動検査装置の構成を示した図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示した管材自動検査装置において、被検査管材１１２は、管材投入ユニット１０１から管材検査ユニット１０２へ搬送される。管材１１２の一方に、カメラと可動焦点型ズームレンズ１０８が取り付けられ、その反対側に、光源ユニット１０９が設置されている。管材１１２の正面から管材１１２の内面画像をズームし、ピントを変えながら複数枚撮影して画像取得すると共に、画像解析して良否判定する。

良否判定後は、管材ストッカーユニット１０３へ送られ、良否判定に基づき、良品ストッカー１０４、不良品ストッカー１０５へ振り分けられる。

これら、管材投入ユニット１０１、管材検査ユニット１０２、管材ストッカーユニット１０３からなる管材搬送部１２０は、水平な同一平面上に配置される。

すなわち、特許文献１〜３に開示した管材自動検査装置は、各ユニット１０１、１０２、１０３が、水平な同一平面上に配置されているため、管材１１２は、管材投入ユニット１０１から、押す等の形の管材搬送機構１１９を用いて、管材検査ユニット１０２、管材ストッカーユニット１０３へ順次搬送される。

特開２０１１−６９６１６号公報 特開２０１６−０９０２９３号公報 特願２０１６−１８６０９８号公報

しかしながら、特許文献１〜３に開示した管材自動検査装置では、管材投入ユニット１０１、管材検査ユニット１０２、管材ストッカーユニット１０３からなる管材搬送部１２０が水平に保たれているため、何らかの管材搬送機構を設置する必要がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その主な目的は、管材自動検査装置の構成の簡略化及び小占有面積化を図ることにある。

本発明の係る管材自動検査装置は、管材の一方の開口端部側に配置された光源と、管材の他方の開口端部側に配置され、可動焦点型ズームレンズを有する撮像手段とを備え、管材を搬送する管材搬送部は、未検査の管材を載せる管材投入ユニット、管材の内面画像を取得するために、管材を検査位置に搬送・固定する管材検査ユニット、及び検査済みの管材を集める管材ストッカーユニットを備え、管材搬送部は、管材投入ユニットから管材ストッカーユニットに向けて、重力方向に傾斜が設けられていることを特徴とする。

ある好適な実施形態において、管材投入ユニット及び管材検査ユニットに、それぞれ、昇降可能な管材ストッパが配置されており、管材ユニットに配置された管材ストッパの昇降動作により、管材が管材検査ユニットに搬送されるとともに、管材検査ユニットに配置された管材ストッパの昇降動作により、管材が管材ストッパで停止される。

ある好適な実施形態において、管材検査ユニットに、昇降可能な管材固定アームが配置されており、管材固定アームの昇降動作により、管材が固定される。

本発明によれば、管材搬送部に重力方向に傾斜を設けることにより、管材を搬送するための機構を省略でき、管材自動検査装置の省スペース化を図ることができる。

また、管材を検査する際、管材ストッパと管材固定アームにより、管材を停止・固定することにより、管材の平行度を精度良く保つことができる。

（ａ）、（ｂ）は、従来の管材自動検査装置の構成を示した図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の管材自動検査装置の構成を模式的に示した図である。 本発明の管材ストッパ及び管材固定アームの構成を示した図である。 本発明の管材自動検査装置の具体的な構成を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。

図２は、本発明の一実施形態における管材自動検査装置の構成を模式的に示した図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。また、図３は、本実施形態における管材自動検査装置の要部を示した側面図である。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態における管材自動検査装置は、未検査の管材１１２を載せる管材投入ユニット１０１、管材１１２の内面画像取得のために、管材を検査位置に固定する検査ユニット１０２、及び、検査済みの管材１１２を集める管材ストッカーユニット１０３を備えている。また、管材１１２の内面を撮影するためのカメラ、レンズ等からなるカメラ・レンズユニット（撮像手段）１０８、管材１１２の内面を照射する光源ユニット（光源）１０９を備えている。また、これらの各ユニットを制御する制御盤１１０及びコンピュータ（画像処理＆制御装置）１１１を備えている。

また、カメラ・レンズユニット１０８の端に、ＬＥＤリング照明２０３を装着し、被検査管材１１２の管端を照射して鮮明な管端画像が取得できるように構成されている。また、光源ユニット１０９の端に、集光手段（フレネルレンズ）２０５が配置されている。

また、図２（ｂ）に示すように、カメラ・レンズユニット１０８の下方に、カメラ・レンズユニット１０８を支える支持台２０４が配置されており、支持台２０４は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、及び角度の光軸調整手段を備え、かつ電動で上下左右、前後に移動するように制御される。

また、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、管材１１２の内面傷自動検査を、管材１１２の一方の端（Ａ端）から中央部までを撮像する検査ステージＡと、他方の端（Ｂ端）から中央部までを撮像する検査ステージＢの２回に分けて行う構成例を示す。

また、図２（ｂ）及び図３に示すように、管材投入ユニット１０１、管材検査ユニット１０２、及び管材ストッカーユニット１０３には、それぞれ、昇降可能な管材ストッパ１２１、１２２、１２３が配置されている。また、図３に示すように、管材検査ユニット１０２には、昇降可能な管材固定アーム１３０が配置されている。

本実施形態における管材自動検査装置では、まず、被検査管材１１２の品種名（口径）とロット番号を入力する。次に、被検査管材１１２を投入し、管材１１２が検査ユニット１０２に配置されると、まず、管材１１２の管端画像が取得される。次に、その管端画像から被検査管材１１２の直径値を計測し、その直径値が予め管材１１２の品種毎に設定された規定値になるように、カメラ・レンズユニット１０８を前後に微移動し、カメラ・ズームレンズと被検査管材１１２の管端との距離が規定値になるように調整する。

次に、管材１１２の管端画像を画像解析し、管材１１２の中央座標を計測する。予め、管材自動検査装置には、被検査管材１１２の品種毎に、複数の必要な管材１１２の内面画像取得位置と焦点が合う画像範囲が設定されているため、入力した品種名（口径）より、自動的に被検査管材１１２の取得画像の、焦点の合った範囲を切り出し、画像処理して合否判定される。

本実施形態における管材自動検査装置によれば、図２（ｂ）、図３に示したように、管材投入ユニット１０１、管材検査ユニット１０２、及び管材ストッカーユニット１０３からなる管材搬送部１２０に、重力方向に傾斜（傾斜角度＝α）を設けることにより、管材１１２を搬送するための機構を省略でき、管材自動検査装置の省スペース化を図ることができる。

また、管材投入ユニット１０１に配置された管材ストッパ１２１の昇降動作により、管材１１２が、管材検査ユニット１０２に搬送されるとともに、管材検査ユニット１０２に配置された管材ストッパ１２２の昇降動作により、管材１１２を管材ストッパ１２２で停止させることができる。さらに、管材検査ユニット１０２に配置された管材固定アーム１３０の昇降動作により、管材１１２を固定させることができる。これにより、管材１１２を検査する際、管材１１２の平行度を精度良く保つことができる。

次に、本実施形態における管材自動検査装置を用いて、クリーン鋼管（管材）の内面傷を自動検査する実施例について説明する。なお、本実施形態における管材自動検査装置が対象とする被検査管材は、鋼管以外に、ポリ塩化ビニル、プラスチック、樹脂、ゴム等の円筒形であれば全て可能である。なお、図４は、管材自動検査装置の具体的な構成を示した図である。

管材１１２は、長さ４．０〜４．１ｍ，外径６．３５〜１２．７ｍｍ，肉厚は、１．００ｍｍ〜１．２４ｍｍのクリーン鋼管で、材質はステンレスで、内面の特殊加工は電解研磨による鏡面仕上げ（ＥＰグレード）か、光輝焼鈍による表面仕上げ（ＢＡグレード）がされている。外径や肉厚、長さに関しては、検査対象の管材１１２に合わせた光学系（拡散光源やカメラ、レンズなど）と自動検査装置を用意すれば、外径５．００〜４５０．０ｍｍ，肉厚１．００〜１２．７ｍｍ，長さ３．５〜４．５ｍまで対応することができる。

本実施例では、鋼管を保持しておくストッカーとして、未検査鋼管用の管材投入ユニット１０１、検査済鋼管用の管材ストッカーユニット１０３を備える。管材ストッカーユニット１０３は、良品鋼管用の良品ストッカー１０４と、不良鋼管用の不良品ストッカー１０５とを備え、良品ストッカーと不良品ストッカーは設置高さを異なるようにしている。

本実施例で使用した管材自動検査装置の各機材は次の通りである。カメラ・レンズユニット１０８のズームレンズは、焦点距離８〜１３６ｍｍ，最大口径比１：１．６，ズーム比１７倍，包括角度４３．６°×３３．４°から２．７°×２．２°，絞りＦ１．６〜Ｃｌｏｓｅのものを用いた。また、接写リングは、厚さ１．５ｍｍ，カメラ・レンズユニット１０８のカメラはＣＭＯＳカメラで、最大解像度６４８×４８８〜２５９２×１９４４のものを用いた。また、拡散光源には白色ＬＥＤ面光源を使用した。集光手段２０５には、焦点距離３５ｍｍ，φ１７５ｍｍ，ピッチ０．２５ｍｍのフレネルレンズを用いた。拡散光源（白色ＬＥＤ面光源）と集光手段２０５（フレネルレンズ）との間は焦点距離の３５ｍｍに設定した。

検査ユニット１０２は、一方の管端（Ａ端）から検査する第１検査ユニット（検査ステージＡ）と、もう一方の管端（Ｂ端）から検査する第２検査ユニット（検査ステージＢ）を備える。第１検査ユニットは、Ａ端側にカメラ・レンズユニット１０８とリング照明２０３，Ｂ端側に光源ユニット１０９として白色ＬＥＤとフレネルレンズ２０５が配置される。また、管材１１２，カメラ・レンズユニット１０８，光源ユニット１０９がそれぞれ平行になるように設置する。

第２検査ユニットは、第１検査ユニットと逆の配置にする。管材自動検査装置は、コンピュータと連携して空気圧によって制御し搬送動作を行う。それに連動してカメラ、ズームレンズ、拡散光源もコンピュータから同時に制御している。

管材自動検査装置の開始ボタンが押されると、第１管材ストッパ１２１が下降する。管材搬送部１２０は、傾斜角度（α＝１０度）を設定しているため、管材１１２は、管材投入ユニット１０１から第１検査ユニットへ搬送される。管材１１２が移動後、次の管材１１２が続いて搬送されないように、第１管材ストッパ１２１を上昇させる。

検査ユニット１０２では、管材１１２の固定のために、図３に示すように、斜め上方から管材固定アーム１３０を下降させる。

管材１１２を搬送後、Ａ端の管端画像を撮影し、管端設置位置を調整する。位置調整が完了後、管材自動検査装置は、コンピュータへ、Ａ端検査開始の指令を送信し検査する。Ａ端側の検査が終了すれば、その指令を管材自動検査装置へ伝える。

次に、第２管材ストッパ１２２を下降させ、第１検査ユニットの鋼管を、第２検査ユニットへ搬送すると同時に、第１管材ストッパ１２１を下降させ、管材投入ユニット１０１の鋼管を、第１検査ユニットへ搬送する。搬送後、上記動作を繰り返す。

両端の検査が終われば、コンピュータは検査終了の指令を、管材自動検査装置へ伝え、管材自動検査装置は、第１管材ストッパ１２１を下降させて、管材投入ユニット１０１の鋼管を第１検査ユニットへ、第２管材ストッパ１２２を下降させて、第１検査ユニットの鋼管を第２検査ユニットへ、また、第３管材ストッパ１２３を下降させ、第２の検査ユニットから、良品ならば良品ストッカーへ、それ以外は不良品ストッカーへ、それぞれ同時並行して搬送する。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。

１０１ 管材投入ユニット
１０２ 管材検査ユニット
１０３ 管材ストッカーユニット
１０４ 良品ストッカー
１０５ 不良品ストッカー
１０８ カメラ・レンズユニット（撮像手段）
１０９ 光源ユニット（光源）
１１０ 制御盤
１１１ コンピュータ（画像処理＆制御装置）
１１２ 管材
１１９ 管材搬送機構
１２０ 管材搬送部
１２１、１２２、１２３ 管材ストッパ
１３０ 管材固定アーム
２０３ リング照明
２０４ 支持台
２０５ 集光手段（フレネルレンズ）
α 傾斜角度

Claims (3)

1. 管材の一方の開口端部側に配置された光源と、
   前記管材の他方の開口端部側に配置され、可動焦点型ズームレンズを有する撮像手段と
   を備えた管材自動検査装置であって、
   前記管材を搬送する管材搬送部は、
   未検査の管材を載せる管材投入ユニットと、
   前記管材の内面画像を取得するために、前記管材を検査位置に搬送・固定する管材検査ユニットと、
   検査済みの管材を集める管材ストッカーユニットと
   を備え、
   前記管材搬送部は、前記管材投入ユニットから前記管材ストッカーユニットに向けて、重力方向に傾斜が設けられていることを特徴とする、管材自動検査装置。
2. 前記管材投入ユニット及び前記管材検査ユニットに、それぞれ、昇降可能な管材ストッパが配置されており、
   前段管材投入ユニットに配置された前記管材ストッパの昇降動作により、前記管材が、前記管材検査ユニットに搬送されるとともに、前記管材検査ユニットに配置された管材ストッパの昇降動作により、前記管材が、前記管材ストッパで停止されることを特徴とする、請求項１に記載の管材自動検査装置。
3. 前記管材検査ユニットに、昇降可能な管材固定アームが配置されており、
   前記管材固定アームの昇降動作により、前記管材が固定されることを特徴とする、請求項２に記載の管材自動検査装置。