JP3333048B2 - 円柱体の検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば核燃料ペレット
（以下、ペレットという）等の円柱体について、外観形
状や表面の変色や密度等の欠陥等の有無を検査する円柱
体の検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、燃料棒に装填されるペレット
は、二酸化ウラン等の核燃料粉末の圧粉体を円柱状に成
形し、焼結して製造される。そして、この種のペレット
は、その製造過程において、その外周面や両端面に欠け
等の欠陥が生じることがあり、このような欠陥のあるペ
レットは、不良品として製造工程から排除する必要があ
る。このために、ペレット製造工程には、通常、製品ペ
レットの検査装置が設けられている。

【０００３】このようなペレットの検査装置の一例とし
て本出願人による特願平４−２２０４８６号出願のもの
がある。この検査装置においては、円柱体形状に焼結さ
れ、更に所定寸法に研削されたペレットが、搬送路に沿
ってペレット乾燥及び方向変換部に送られ、ここで乾燥
させられた後、ペレット検査部でその両端面と周面とが
外観検査され、不良品が除かれる。そして、外観検査さ
れたペレットは、更に目視確認されて、合格品のみがト
レイ収納ラックに収納保管されるようになっている。

【０００４】ペレット検査装置においては、回転状態
で、ペレットの周面が周面検査手段の撮像カメラで撮像
され、別の工程で、端面検査手段によってペレットの両
端面が同様に撮像される。そして、これらペレットの全
周面と二つの端面についての撮像データの濃淡の差から
画像処理手段で二値化処理される等して欠陥の有無を判
別するようになっている。つまり、ペレットの周面や端
面に、穴や欠け、或いは付着物などの欠陥があると、受
光部に入射する反射光の光量が、欠陥のない周面から入
射する反射光量と比較して低下するために、二値化する
こと等で欠陥の有無を明確に検出できることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
周面検査手段及び端面検査手段からなる検査装置を用い
て、ペレットＰの外観検査を行う場合、被検体であるペ
レットが反射率のＳ／Ｎ比の悪い物質からなることがあ
る。例えば被検体がＧｄペレット（ガドリニウム入り二
酸化ウランペレット）や、ＭＯＸペレット（二酸化ウラ
ン・二酸化プルトニウム混合ペレット）等であると、照
明光源からの照明光に対して反射率のＳ／Ｎ比が良くな
いという、欠点がある。そのため、ペレットの被検面
が、欠陥のない正常面であっても、或いは欠け等のある
欠陥面であっても、その受光量に明確な差が生じないこ
とがある。このような照明光に対する反射率のＳ／Ｎ比
が悪いペレットについて、撮像カメラで撮像した撮像画
像に基づいて欠陥の有無を検出しようとすると、正常面
と欠け面との撮像データの濃淡の差が小さいことがあ
り、そのために誤検知を起こし易く、欠陥のあるペレッ
トを高精度に判別できないという欠点がある。

【０００６】更に、従来、ペレットの体積及び密度の正
確な測定を行うためにペレット寸法の測定を行っている
が、サンプリング・オフライン測定を前提としており、
そのために測定時間を短縮できず、また、検査するペレ
ット全数についての密度が正常であるか否か確認するこ
とが不可能であった。特にＭＯＸペレットのような低密
度ペレットにおいては、密度確認がペレット性能上重要
な項目になってくる為、高速なペレット全数密度異常検
査が望まれていた。

【０００７】本発明は、このような課題に鑑みて、光の
反射率のＳ／Ｎ比が良くない円柱体であっても、高精度
に表面の欠陥の有無を判別できるようにした円柱体の検
査装置を提供することを目的とする。又、本発明の他の
目的は、円柱体の表面欠陥の検査と同時に、高速で全数
密度異常検査するための体積の測定等をできるようにし
た円柱体の検査装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による円柱体の検
査装置は、円柱体を回転手段によって回転可能に支持
し、回転する円柱体の外観形状を検査するようにした円
柱体の検査装置において、光を円柱体の被検面に照射す
る発光部と、該被検面で反射した光を受光する受光部と
を有していて、被検面から受光部までの距離の変位に関
する変位情報と、被検面からの反射光の光量に関する受
光量情報とを検出するセンサと、このセンサで得られた
変位情報及び受光量情報に基づいて円柱体の面情報及び
外形情報を演算する演算手段と、この演算手段で得られ
た面情報及び外形情報に基づいて円柱体の形状の欠陥の
有無を判別する判別手段とを有し、センサは円柱体の両
端面側と周面側とにそれぞれ設けられていて、円柱体の
端面の位置決めがなされた状態で、前記センサで円柱体
の両端面と周面の変位情報と受光量情報とを検出するよ
うにしたことを特徴とするものである。

【０００９】センサは、スポット型レーザ変位計であ
る。スポット型レーザ変位計は、円柱体の回転方向と交
差する方向に往復走査するようにしたことを特徴とす
る。演算手段には、回転手段から円柱体の回転情報と走
査するスポット型レーザ変位計の位置情報とが入力され
ており、これら回転情報と位置情報をパラメータとし
て、変位情報及び受光量情報を面情報及び外形情報とし
て算出するようにした。又、センサは、ライン型レーザ
変位計であって、円柱体の被検面を照射するライン状の
光がこの被検面の全長に亘って照射されていることを特
徴とする。そして、演算手段には、回転手段から円柱体
の回転情報が入力されており、この回転情報をパラメー
タとして、変位情報及び受光量情報を面情報及び外形情
報として算出するようにしたことを特徴とする。また、
円柱体の一方の端面と周面とを、それぞれ回転可能に基
準面に当接させる端面押圧手段と周面押圧手段とが設け
られていることを特徴とする。

【００１０】又、本発明は、円柱体の両端面及び周面の
各カラー画像を撮像する各撮像手段と、これらカラー画
像に基づいて円柱体表面の変色等を演算する前記演算手
段と、この変色情報に基づいて円柱体の変色異常の有無
を判別する前記判別手段と、が更に設けられていること
を特徴とする。受光部は、面ＣＣＤあるいは単数または
複数チャンネルのＰＳＤ（位置検出素子：Position Sen
sitive Detector）であってもよい。

【００１１】本発明による円柱体の検査装置は、円柱体
の外観形状や密度等の異常の有無を検査するようにした
円柱体の検査装置において、光を円柱体の被検面に照射
する発光部と、該被検面で反射した光を受光する受光部
とを有していて、被検面から受光部までの距離の変位に
関する変位情報と、被検面からの反射光の光量に関する
受光量情報とを検出するセンサと、円柱体の重量を測定
する重量測定手段と、センサで得られた変位情報及び受
光量情報に基づいて円柱体の面情報及び外形情報を演算
して、円柱体の体積情報を算出すると共に、重量測定手
段で得られて入力された円柱体の重量情報との関係で円
柱体の密度情報を算出する演算手段と、この演算結果に
基づいて、その円柱体の密度異常の有無を判別する判別
手段とを有し、センサは円柱体の両端面側と周面側とに
それぞれ設けられていて、円柱体の端面の位置決めがな
された状態で、センサで回転する円柱体の両端面と周面
の変位情報と受光量情報とを検出するようにしたことを
特徴とするものである。更に、前記判別手段では、演算
手段で得られた面情報及び外形情報に基づいて更に円柱
体の形状の欠陥の有無を判別するようになっていること
を特徴とする。又、円柱体の両端面及び周面の各カラー
画像を撮像する各撮像手段と、これらカラー画像に基づ
いて円柱体表面の変色等を演算する前記演算手段と、こ
の変色情報に基づいて円柱体の変色異常の有無を判別す
る前記判別手段と、が更に設けられていることを特徴と
する。又、重量測定手段は、円柱体を隣接する二つの歯
間の載置部に載置して間欠搬送する搬送円盤の載置部に
対向して設けられている。

【００１２】

【作用】搬送されてきた円柱体は、その周面を回転手段
によって回転するように支持され、回転する円柱体の外
観形状がセンサからの照射光で検査され、被検面の変位
情報と受光量情報とが検出されて、演算手段に入力さ
れ、変位情報及び受光量情報についての面情報及び外形
情報が演算され、判別手段で、設定された仮想基準面に
対して距離の局所変位と受光量の特徴的な変化をする部
位があれば欠陥であると判定して、円柱体の欠陥の有無
が判別される。又、センサが、円柱体の両端面側と周面
側とにそれぞれ設けられていることで、両端面と周面か
らなる円柱体の外観全体が検査される。

【００１３】センサがスポット型レーザ変位計であるた
め、センサは円柱体の回転時に円柱体回転方向と交差す
る方向に往復走査して、端面や周面の変位情報及び受光
量情報が検出される。演算手段では、円柱体の回転情報
とレーザ変位計の位置情報とをパラメータとして、変位
情報及び受光量情報が面情報及び外形情報として算出さ
れる。又、センサがライン型レーザ変位計であるため、
センサは往復走査することなく円柱体の被検面の全長に
亘って照射され、反射光が受光される。尚、受光部とし
ては、単数若しくは複数個のＰＳＤ，または面ＣＣＤの
いずれであってもよい。演算手段では、円柱体の回転情
報をパラメータとして、変位情報及び受光量情報が面情
報及び外形情報として算出される。

【００１４】又、端面押圧手段によって、円柱体の一方
の端面が基準面に押しつけられて、両端面の位置決めが
なされ、又、周面押圧手段によって、円柱体の周面が回
転手段に押圧されて、周面の位置決めが行われる。カラ
ー画像から円柱体の端面と周面の変色が検知演算され、
判別手段で変色異常の有無が判別される。演算手段によ
って得られた円柱体の面情報及び外形情報からその体積
が演算され、更に、重量測定手段による円柱体の重量情
報と体積情報から密度情報が得られる。これら円柱体の
面情報、外形情報、変色情報及び密度情報から、円柱体
の外観形状の欠陥及び密度異常が、迅速かつ正確に全数
検査でき、円柱体の合否を総合的かつ任意基準で判定で
きる。即ち、従来短縮できにくかった体積測定を迅速に
行えると共に重量情報から円柱体の密度を簡単かつ迅速
に算出でき、円柱体全数の密度異常検査を迅速に行うこ
とができる。又、密度と形状の異常等の測定結果に基づ
いて、円柱体に要求される製品精度に応じた適宜の合格
基準を設定しておけば、これら測定結果を総合的に判定
して、円柱体に要求される製品精度に応じた好適な検査
ができる。更に、密度と形状と変色の異常等の測定結果
に基づいて、同様にこれら測定結果を総合的に判定し
て、円柱体に要求される製品精度に応じた好適な検査が
できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第一実施例を図１乃至図１０
に基づいて説明する。図１は本発明の実施例による検査
装置を含むペレット乾燥及び検査装置の概略構成を示す
平面図、図２は図１に示すペレット乾燥装置と検査装置
の要部正面図、図３はペレット形状検査部をペレット軸
線方向から見た要部構成を示す図、図４は図３とは別の
角度から見たペレット形状検査部の要部構成図、図５は
レーザ変位計の内部構成図、図６はペレットの重量測定
手段の要部構成図、図７は図６に示すペレットの重量測
定手段の要部正面図、図８は検査装置の制御手段のブロ
ック図、図９はペレット形状検査の概略手順を示す図、
図１０は変位センサで取り込まれたアナログデータ例を
示す図である。

【００１６】図１に示すペレット乾燥及び検査装置にお
いて、円柱体形状に焼結されたペレットを供給するペレ
ット供給部１に湿式研削機２が連結されており、湿式研
削機２で所定寸法の円柱体に研削されたペレットは、搬
送路３に沿ってペレット乾燥及び方向変換部４に送ら
れ、ここで乾燥させられた後、ペレット検査装置５でペ
レットの外観検査がなされ、不良品が除かれるようにな
っている。そして、外観検査されたペレットは、更に良
品ペレット回収部６でペレットが回収され、目視確認部
７にて目視確認され、トレイ収納手段８によってトレイ
収納ラック９（スタッカー）に収納保管されるようにな
っている。図２には、ペレット乾燥及び方向変換部４と
ペレット検査装置５の概略構成が示されている。ペレッ
ト検査装置５は、ペレット乾燥及び方向変換装置４で乾
燥させられて径方向に送られてくるペレットＰの搬送路
上に設けられている。ペレット検査装置５は、ペレット
形状検査部１１と外面撮像検査部１２によって構成され
ており、ペレットＰの進行方向前方に順次配置されてい
る。

【００１７】図３に示すペレット形状検査部１１におい
て、ペレットＰの搬送方向に、ペレットＰの間欠搬送の
タイミングをとらえる間欠ペレット供給機構１５が設け
られていて、ペレットＰをその前方に設けられた第一大
径ローラ１９と第一小径ローラ２０の間で支持されるよ
うに送り出す。ペレットＰは基準となる大径ローラ１９
に乗り、小径ローラ２０の周面に当接させられた状態
で、ローラ１９、２０の回転に連動して回転運動させら
れる。これらローラ１９、２０は、後述の駆動モータ２
０ａ（図８参照）によって連動して所定回転数で回転さ
せられ、これがペレットＰの回転データとして後述の制
御手段に出力される。尚、大径ローラ１９の外周面の回
転周速度は小径ローラ２０の外周面の回転周速度に等し
いものとする。

【００１８】図３には省略されているが、異なる角度か
ら見たペレット形状検査部１１を示す図４において、ロ
ーラ１９、２０の両端面に近接して、一対の側板２１，
２２が対向配置されており、各側板２１，２２には、例
えばローラ１９上に載置され且つローラ２０で支えられ
たペレットＰの端面上部から半球面状ディッシュｐ１を
含む位置（或いは少なくともペレット端面の半径の長
さ）まで、上端から切り込まれた切り欠け溝（又は穴）
２１ａ，２２ａがそれぞれ形成されている。又、比較的
板厚の大きい一方の側板２１の内部には、図示しないエ
ア供給手段から給送されるエアが通過する略階段形状の
エア供給路２３が形成され、その吹き出し口２３ａはペ
レット端面のディッシュｐ１に対面する位置に開口して
いる。吹き出し口２３ａから吐出されるエアは、ペレッ
トＰを他方の側板２２（基準面）とローラ１９、２０と
に押しつけるように、ペレットＰの軸線に対して若干下
方に押しつける方向に吐出させられるよう、エア供給路
２３の吹き出し口２３ａにつながる経路が形成されてい
る。これによって、ペレットＰは他方の側板２２に当接
させられ、ペレットＰの両端面の位置決めがなされる。

【００１９】又、ローラ１９とローラ２０の間の下方
（ペレットＰと反対方向）には、２つの側板２１，２２
間のエアを吸引するための吸引装置２５のダクト２５ａ
が設けられており、吸引装置２５の吸引力によってペレ
ットＰをローラ１９，２０に押しつけることで、ペレッ
トＰの周面の位置決めが行われるようになっている。そ
して、ペレットＰの軸線方向（端面方向）であって、各
側板２１，２２の外側には、それぞれスポット型のレー
ザ変位計からなる端面検査用の変位センサ２６，２６
が、ペレットＰの各端面に対向して端面に平行に高速駆
動される様に設けられている。このスポット型のレーザ
変位計の構成は、図５に示されている。即ち、駆動回路
２８と、駆動回路２８からの出力により発振してレーザ
光を発する半導体レーザやＬＥＤ等からなる発光部２９
と、このスポット光を集束させて被検面であるペレット
Ｐの端面に照射する投光レンズ３０と、被検面からの反
射光を集束させる受光レンズ３１と、受光レンズ３１を
透過した反射光がスポット状に結像されるライン状の１
個またはそれがアレー状に配置された複数個の位置検出
素子（ＰＳＤ）から成る受光部３２と、受光部３２の前
面に位置して外部光による妨害を避けるために外部光と
波長の異なる所定波長の光のみを透過させるフィルター
３２ａと、信号増幅回路３３とから成っている。

【００２０】受光部３２上のスポット光は基準位置から
のズレに応じて出力電流（電圧）が変化し、これが被検
面までの変位情報として信号増幅回路３３に入力され、
調整されるようになっている。又、受光部３２では、変
位情報とは別にこのスポット光から受光量を検出できる
ようになっている。この場合、ペレットＰの反射率のＳ
／Ｎ比が悪くても、変位情報と併せて制御手段で演算す
ることで、より正確な面情報が得られることになる。そ
して、各端面検査用変位センサ２６は、ペレットＰの径
方向に、少なくともペレットＰの半径の距離だけ、駆動
手段４９ａ（図８参照）によって往復作動させられるよ
うになっている。この範囲のスポット光は切り欠け溝２
１ａ，２２ａを通過し得るようになっている。従って、
ペレットＰ端面上をスポット光が所定距離だけ走行する
よう端面検査用変位センサ２６を作動させることで、受
光部３２からの出力信号の変動を検出して、ペレットＰ
端面の欠陥の有無を検出できることになる。

【００２１】又、ローラ１９の上方には、端面検査用変
位センサ２６と同一構成のスポット型のレーザ変位計か
らなる周面検査用変位センサ３５が、ペレットＰの周面
に対向して配設されている（図４参照）。周面検査用変
位センサ３５は、駆動手段４９ｂ（図８参照）によって
ペレットＰの軸線方向の所定長さだけ往復作動するよう
になっており、これによってペレットＰ周面の変位情報
と受光量情報を得ることができて、欠陥を検出できるこ
とになる。尚、各駆動手段４９ａ，４９ｂによる端面検
査用変位センサ２６と周面検査用変位センサ３５の位置
情報は、後述する制御手段に出力される。

【００２２】ペレット形状検査部１１の進行方向前方に
は、図２に示すように、ペレットＰの外面（両端面と周
面）のカラー画像を撮像してペレットＰの変色情報を得
るための外面撮像検査部１２が設けられている。外面撮
像検査部１２において、第一大径ローラ１９及び第一小
径ローラ２０の前方には、同様な構成の第二大径ローラ
１６と第二小径ローラ１７が設けられており、これらロ
ーラに支持された状態で、ペレットＰの両端面に配置さ
れたカラーＣＣＤカメラ１４（一方のみを示す）でそれ
ぞれの端面のカラー画像が撮られる。そして、ペレット
Ｐは第二大径ローラ１６に乗り、搬送方向後方に位置す
る第二小径ローラ１７の周面に当接させられた状態で、
ローラ１６、１７の回転に連動して回転運動させられ、
所定回転数で回転する。第二大径ローラ１６の外周面の
回転周速度は第二小径ローラ１７の外周面の回転周速度
に等しいものとする。このペレットＰの上方には、カラ
ーラインセンサーカメラ１８が設けられ、照明手段１３
のハーフミラーを介して、回転するペレットＰのカラー
周面展開画像が撮像されるようになっている。尚、上述
の外観検査で不合格と判定されたペレットＰは、不合格
ペレット選別手段５１ａで選別され、それ以外のペレッ
トＰが次の重量測定手段３８に送られる。

【００２３】図６及び図７は、外面撮像検査部１２のペ
レット搬送方向前方（後方でもよい）に位置する、間欠
回転する搬送円盤３７に設けられた重量測定手段３８を
示すものである。この搬送円盤３７の外周面には、歯部
３７ａが同一間隔で全周に亘って設けられており、それ
ぞれ隣接する二つの歯部３７ａ間の外周面にはペレット
Ｐの直径より幅の短い切り欠け３９が形成されている。
この切り欠け３９には搬送されてくるペレットＰが載置
されて、両側の歯部３７ａで位置決め支持され得るよう
になっている。そして、搬送円盤３７においては、図６
の縦断面で示すように一方の側面３７ｂは駆動軸４０が
一体形成された円板状をなしているが、反対側の側面は
凹部３７ｃとされている。この凹部３７ｃの上部付近に
は、微小荷重測定用のロードセル４２が図示しない上下
作動手段によって上下動可能に配設されており、このロ
ードセル４２の搬送円盤３７側先端には、切り欠け３９
の下部に延伸するアーム４３と、このアーム４３の先端
上部に固定された底部４４ａ及び両端の側壁４４ｂを有
するペレット支持具４４が設けられている。このペレッ
ト支持具４４に対しては、搬送円盤３７はその間欠回転
運動にかかわらず、常に切り欠け３９が上下方向の対向
する位置に停止するよう制御されている。そして、搬送
円盤３７の停止時に、上下作動手段によってロードセル
４２を微小距離持ち上げることで、切り欠け３９上のペ
レットＰを若干持ち上げて、ペレットＰの重量を測定で
きるようになっている。

【００２４】次に本実施例によるペレットＰの検査装置
５の制御手段４６について、図８により説明する。図に
於て、端面検査用変位センサ２６と周面検査用変位セン
サ３５の各変位計で得られた、ペレットＰの両端面と周
面の変位情報と受光量情報は、それぞれＡ／Ｄ変換器４
７ａ，４７ｂでデジタル信号に変換されて演算手段４８
に入力される。又、ローラ２０の駆動手段２０ａから出
力される回転情報と、端面検査用変位センサ２６及び周
面検査用変位センサ３５の各駆動手段４９ａ，４９ｂか
ら出力される各センサ２６，３５の位置情報とは、それ
ぞれデータＩ／Ｏ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを介してデジ
タル信号として演算手段４８に入力される。

【００２５】演算手段４８は、ペレットＰの端面及び周
面の各変位量情報と受光量情報とに基づいて、ペレット
Ｐの回転データと各変位センサ２６，３５の位置データ
とをパラメータとして、ペレットＰの端面及び周面の変
位量と受光量についての面情報及び外形情報を演算出力
するようになっている。演算手段４８からの出力をうけ
る判別手段５１では、演算結果である面情報及び外形情
報に基づいて仮想基準面、端面と周面のプロファイル、
欠けやピットの有無、付着物、曲がり、だれ、異常反
射、真円度、端面直角度、外径、長さ等の情報を抽出す
るようになっている。特に端面及び周面の仮想基準面と
の比較で、ペレットＰの欠陥の有無を判別できる。ま
た、外面撮像検査部１２のＣＣＤカメラ１４とカラーラ
インセンサカメラ１８でそれぞれ撮像されたカラー両端
面画像とカラー周面展開画像は、カラー画像処理手段６
４に送られ、画像解析により、ペレットＰ表面の変色等
の表面異常が検知されるようになっており、この情報は
演算手段４８を通して判別手段５１に送られ、表面異常
の有無が判別されるようになっている。また、ロードセ
ル４２ａで得られた重量情報は、Ｉ／Ｏ５０ｄを介して
演算手段４８に入力される。この演算手段４８では、ペ
レットＰの面情報及び外形情報からペレットＰの体積を
求めることができ、重量との関係で密度測定が行われ
る。判別手段５１ではペレットＰの密度異常の判別検査
が行われることになる。そのうえ、これらを総合的に判
断してペレットＰの合否判定する。例えば、ペレットＰ
に要求される製品精度に応じて合否基準を設定し、不合
格ペレットを選別することができる。

【００２６】本実施例は上述のように構成されており、
次に本実施例の作用を図９に示すペレット検査の手順に
沿って説明する。焼結されたペレットＰが湿式研削機２
で所定寸法に研削され、ペレット乾燥及び方向変換装置
４でペレットＰの乾燥と進行方向変換とが行われる。そ
して、その後、ペレット形状検査部１１に入り、間欠ペ
レット供給機構１５でタイミングをとられ、間欠的に第
一小径ローラ２０と第一大径ローラ１９の間に送られ
る。ペレットＰは基準となる大径ローラ１９に乗り、搬
送方向後方に位置する小径ローラ２０に側面を支えられ
る（図２及び図３参照）。この状態で、一方の側板２１
の吐出口２３ａから吹き出されるエアが、ペレットＰの
一方の端面のデッシュｐ１内に噴出させられることで、
ペレットＰが基準となるローラ１９，２０上で軸線方向
に押され、他方の端面が他方の側板２２（基準面）に当
接させられる。このようにして、両端面（軸線方向）の
位置決めが行われる。これと同時に、吸引装置２５によ
って二つの側板２１，２２間のエアがダクト２５ａを介
して吸引され、このペレットＰは周面が基準となるロー
ラ１９，２０に押しつけられる。こうして、ペレットＰ
は周面（径方向）の位置決めが行われる。

【００２７】このようにして、基準となるローラ１９上
で位置決めされたペレットＰは、周面がローラ１９、２
０に押圧されることで、ローラ１９、２０の回転と一体
に回転させられることになる。この時、端面検査用の一
対の変位センサ２６からは、スポット光が各側板２１，
２２の切り欠け溝２１ａ，２２ａをそれぞれ通過してペ
レット端面に照射される。その反射光が受光レンズ３１
を通して受光部３２に結像され、受光部３２上の仮想の
基準位置即ち正常形状のペレットの場合の結像位置から
の結像位置のズレによって、被検面までの距離に関する
変位情報が得られ、又、結像位置での受光量によって受
光量情報が得られる。例えば、端面に欠けが有ったり、
付着物が有ったりすると、被検面までの距離が変動し結
像位置のズレが大きくなる。変位情報としての変位セン
サ２６からの出力電圧から、欠けや付着物等の欠陥を認
識できる。

【００２８】そして、駆動手段４９ａによって、一対の
変位センサ２６，２６がペレット端面の径方向に、少な
くとも端面の半径距離だけ往復走査する。すると、両側
板２１，２２の切り欠け溝２１ａ，２２ａをスポット光
が通過し、ペレットＰ自体も回転しているので、スポッ
ト光が端面の径方向に往復走行しながら端面全体を走行
して、端面全体の外観検査が行われる。又、周面検査用
の変位センサ３５も、駆動手段４９ｂによってペレット
周面上を軸線方向に往復走査させられることで、スポッ
ト光がペレット周面上を軸線方向に対して往復走行させ
られ、同様に周面の変位情報と受光量情報とが得られ
る。そして、ペレットＰが回転させられることで、周面
全体の外観検査が行われる。端面検査用及び周面検査用
の変位センサ２６，３５の各受光素子３２から出力され
る変位及び受光量信号は、信号増幅回路３３で調整され
た電圧に変換されて、それぞれ図１０に示すようなｃｈ
１，ｃｈ２としてアナログ出力される。図１０は変位セ
ンサ２６を用いて端面検査を行って得られたデータの一
部であり、横軸はペレット端面の走査位置に対応する時
間軸である。図では、ｃｈ１，ｃｈ２とも欠陥部で異常
電圧が発生している。

【００２９】このようにして得られたペレット両端面と
周面の変位情報と受光量情報は、それぞれ図８に示すＡ
／Ｄ変換器４７ａ，４７ｂを介してデジタル情報に変換
されて、制御手段４６の演算手段４８に入力される。
又、各変位センサ２６，３５の往復走査の際の位置情報
は、それぞれ駆動手段４９ａ，４９ｂから、デジタル信
号として演算手段４８に入力され、ローラ１９，２０の
駆動手段２０ａからはペレットＰの回転データが、同様
にデジタル信号として演算手段４８に入力される。そし
て、演算手段４８では、入力された各データが処理さ
れ、ペレットＰの端面及び周面の各変位情報と受光量情
報とに基づいて、ペレットＰの回転データと各変位セン
サ２６，３５の位置データとをパラメータとして、ペレ
ットＰの端面及び周面について、変位と受光量の面情報
が演算出力される。

【００３０】このようにして得られた面情報から、演算
手段４８で、変位と受光量が一時的に変動する部位を平
滑に均すことで、両端面と周面の仮想基準面が得られ
る。そして、判別手段５１では、受光量についての面情
報で周面と側面の欠陥を検出すると共に、ペレットＰの
反射率のＳ／Ｎ比が悪い等の理由によって、これで判別
できない欠陥については、変位についての面情報を補完
的に用いることにより検出することができる。そのた
め、受光量のみを検査情報として画像処理する従来の外
観検査法と比較して、正確かつ確実に欠陥を検出でき
る。このように、判別手段５１では、仮想基準面と比較
する等して、変位と受光量の面情報によって、周面と両
端面のプロファイル、欠けやピットの欠陥、異常反射、
付着物の有無等を判別できる。更には、ペレット端面の
曲がり、だれ、真円度、端面直角度、外径寸法や軸線方
向の長さ等を適宜演算して出力することができる。そし
て、ペレットＰは第一大径ローラ１９の凹溝１９ａ内に
落下して搬送され、外面撮像検査部１２で、第二大径ロ
ーラ１６と第二小径ローラ１７との間でペレットＰが同
様に回転させられることで、カラー画像が撮像される。
カラーラインセンサカメラ１８で撮像されたペレット周
面のカラー展開画像と、ＣＣＤカメラ１４で撮像された
ペレット両端面のカラー画像とが得られる。これをカラ
ー画像処理手段６４に入力して特徴点を抽出し、演算手
段４８から判別手段５１に送ることによりペレット表面
の変色等の表面異常も判別できる。

【００３１】次いで第二大径ローラ１６の凹溝１６ａ内
に落下して搬送されるペレットＰは、図６及び図７に示
す間欠回転する搬送円盤３７で搬送される際に、重量測
定される。即ち、搬送されてきたペレットＰは、搬送円
盤３７の隣接する二つの歯部３７ａ間の切り欠け３９に
着座して保持された状態で間欠的に公転させられる。こ
のペレットＰが搬送円盤３７上部の重量測定手段３８の
ペレット支持具４４に対向する位置で停止すると、上下
作動手段によってロードセル４２が若干上方に持ち上げ
られ、ペレット支持具４４がペレットＰを持ち上げ、切
り欠け３９から離れた位置に保持される。この状態で、
ロードセル４２でペレットＰの重量が計量される。その
後、上下作動手段でロードセル４２が初期位置に戻され
ると、ペレットＰは切り欠け３９上に支持され、支持具
４４が下方に離れる。計量されたペレットＰの重量情報
４２ａは、演算手段４８に入力される。

【００３２】ペレットＰの重量情報からは、演算手段４
８でペレットＰの面情報及び外形情報に基づいて演算さ
れた体積データとの関係で、ペレットＰの密度が演算さ
れる。演算されたペレットＰの密度が所定の公差から外
れるものを密度異常または重量異常として、判別手段５
１で検知することができる。このようにして、検査され
たペレットＰについて、判別手段５１で欠けやピット等
の欠陥や付着物等の有無や変色や密度異常等が検出され
るなどして、不良品と判別されたペレットＰは各検査終
了後、不合格ペレット選別手段５１ａ，５１ｂで除外さ
れる。

【００３３】上述のように、本実施例によれば、外観検
査データとして、ペレット両端面と周面の変位情報と受
光量情報とを同時に用いることで、ペレットＰの形状の
異常検査を行うことができる。特に、被検体が反射率の
Ｓ／Ｎ比の良くないペレットであって、変位情報と受光
量情報のいずれか一方の情報に誤差が多いとしても、他
方の情報を補完的に用いることで、欠陥の検出漏れを防
止して、ペレットＰの形状の正確な外観検査を行うこと
ができる。更には、受光量情報からペレット表面の表面
反射異常も検知できる。又、外面撮像手段１２によって
ペレットＰの変色等の表面異常も検知できる。しかも、
この外観検査は高速で正確に行えるから、ペレットＰの
全数検査ができることになる。又、ペレット端面の半球
面状デッシュ形状や、端面直角度、長さ、外径（樽形
等）等の外形異常も検知できる。しかも、重量測定手段
３８によって重量測定を行い、ペレットＰの端面や周面
の面情報及び外形情報に基づいてペレットＰの体積を演
算することで、密度測定が可能になり、密度異常の有無
も全数に亘って高速で検査できる。そして、形状異常、
変色異常及び密度異常などの測定結果に対応して、要求
精度に応じた適宜の合格基準を設定しておけば、これら
測定結果を総合的に判定して、ペレットＰに要求される
製品精度に応じた好適な検査ができる。

【００３４】次に、図１１及び図１２は本発明の第二実
施例を示すものであり、図１１は変位センサの構成図、
図１２は制御手段のブロック図である。上述の実施例で
は、端面検査用及び周面検査用の変位センサ２６，３５
に用いられるレーザ変位計として、図５に示すようなス
ポット型レーザ変位計を用いたが、これに代えて図１１
に示すようなライン型レーザ変位計（ライン投光二次元
カメラ）を用いるようにしてもよい。この場合、発光部
５３としてライン状のレーザまたはＬＥＤ等が用いら
れ、受光部５４としてアレー状の光位置検出素子（ＰＳ
Ｄ）群が用いられる。受光部５４では、被検面上のライ
ン状の光に対して直交する方向に、光位置検出素子群が
アレー状に並べられている。又、レーザ変位計の受光部
５４の受光面の前面側には、外部光と波長の異なる所定
の波長のみを透過させるためのフィルター５４ａが配設
されている。

【００３５】このようなライン型変位計を端面検査用及
び周面検査用の変位センサ２６，２６，３５として用い
る場合、ライン状の照射光が端面と周面の全長に亘って
それぞれ照射されるので、各変位センサ２６，２６，３
５は駆動手段で走査させる必要がない。ライン状の光を
ペレットＰの端面及び周面の各回転方向に直交する方向
の全長に照射させ、アレー型受光素子５４からライン方
向に読み取り駆動手段５６で変位及び受光量読み込み回
路５７を駆動することで、ペレットＰの１回転で面情報
を演算するための変位情報と受光量情報とを得ることが
できる。ライン型変位計を変位センサ２６，２６，３５
として用いた場合、変位情報と受光量情報を演算手段４
８で面情報として再配置するための演算に用いられるパ
ラメータは、ペレットＰの回転データだけでよい（図１
２参照）。

【００３６】本第二実施例によれば、上述の作用効果に
加えて、ペレットＰの１回転で必要な情報を得ることが
できる上に、端面検査用及び周面検査用の変位センサ２
６，３５を駆動走査させる必要がない。そのために、よ
り高速でペレットＰの面情報を得ることができるととも
に、構成をより簡単にすることができる。

【００３７】又、上述した各実施例においては、端面検
査用変位センサ２６と周面検査用変位センサ３５に用い
られるスポット型またはライン型レーザ変位計に関し
て、受光部３２，５４として１個またはアレー状の複数
個の位置検出素子を配設するようにしたが、これに代え
て、面ＣＣＤを配設するようにしてもよい。この面ＣＣ
Ｄに結像するスポット光またはライン状の光から、変位
情報と受光量情報が得られることになる。例えば、変位
センサとしてライン状の光を照射するものを用いると、
面ＣＣＤには、ライン状の照射光が斜めから見た映像と
なって撮像されることになる。この二次元画像につい
て、ライン状の映像と直交する方向に位置する画素の受
光明るさ分布には、アレー状の光位置検出素子群の１つ
の素子に相当するデータが含まれている。この受光明る
さ分布から、ライン状光の受光位置を割り出すことで、
照射された被検面の深さ情報（変位情報）を測定するこ
とができる。このライン状光線の深さ測定値をペレット
Ｐの１周分、深さ情報の二次元メモリにおくと、被検面
であるペレット端面または周面の展開プロファイル（三
次元情報）を測定できることになる。従って、面ＣＣＤ
によって、受光量情報と共に変位情報を得ることができ
る。

【００３８】尚、上述の各実施例から得られる変位情報
や受光量情報、そしてこれらから演算される面情報を、
ペレットＰの外観画像情報とマッチングさせることで、
より正確な情報が得られることになる。

【００３９】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る円柱体の検
査装置は、発光部と受光部とを有していて、被検面から
受光部までの距離の変位に関する変位情報と、被検面か
らの反射光の光量に関する受光量情報とを検出するセン
サと、このセンサで得られた変位情報及び受光量情報に
基づいて円柱体の面情報及び外形情報を演算する演算手
段と、この演算手段で得られた面情報及び外形情報に基
づいて円柱体の形状の欠陥の有無を判別する判別手段と
を有し、センサは円柱体の両端面側と周面側とにそれぞ
れ設けられていて、円柱体の端面の位置決めがなされた
状態で、前記センサで円柱体の両端面と周面の変位情報
と受光量情報とを検出するようにしたから、ペレット円
柱体の光の反射率のＳ／Ｎ比が良くない場合でも、変位
情報と受光量情報を補完的に用いることができて、正確
で高速に円柱体の表面欠陥の検査ができる。しかも、こ
の外観検査は高速で正確に行えるから、円柱体の全数検
査ができることになる。又、円柱体の端面の半球面状デ
ッシュ形状や、端面直角度、長さ、外径（樽形等）等の
外形異常も検知できる。更には、受光量情報から円柱体
表面の表面反射異常も検知できる。又、円柱体の両端面
及び周面の各カラー画像を撮像する各撮像手段と、これ
らカラー画像に基づいて円柱体表面の変色等を演算する
前記演算手段と、この変色情報に基づいて円柱体の変色
異常の有無を判別する前記判別手段とが更に設けられて
いるから、形状異常と共に円柱体表面の変色等の表面異
常も検知できる。また本発明による円柱体の検査装置
は、光を円柱体の周面及び両端面の被検面に照射する発
光部と、該被検面で反射した光を受光する受光部とを有
していて、被検面から受光部までの距離の変位に関する
変位情報と、被検面からの反射光の光量に関する受光量
情報とを検出するセンサと、円柱体の重量を測定する重
量測定手段と、センサで得られた周面と両端面の変位情
報及び受光量情報に基づいて円柱体の面情報及び外形情
報を演算して、円柱体の体積情報を算出すると共に、重
量測定手段で得られた円柱体の重量情報との関係で円柱
体の密度情報を算出する演算手段と、この演算結果に基
づいて、その円柱体の密度異常の有無を判別す る判別手
段とを有し、センサは円柱体の両端面側と周面側とにそ
れぞれ設けられていて、円柱体の端面の位置決めがなさ
れた状態で、前記センサで回転する円柱体の両端面と周
面の変位情報と受光量情報とを検出するようにしたか
ら、従来短縮できにくかった体積測定を迅速に行えると
共に重量情報から円柱体の密度を簡単かつ迅速に算出で
き、円柱体全数の密度異常検査を迅速に行うことができ
る。また、密度と形状の異常等の測定結果に基づいて、
円柱体に要求される製品精度に応じた適宜の合格基準を
設定しておけば、これら測定結果を総合的に判定して、
円柱体に要求される製品精度に応じた好適な検査ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ペレット検査装置を含むペレット乾燥及び検査
装置の概略構成を示す平面図である。

【図２】図１に示すペレット乾燥及び検査装置中の、本
発明の第一実施例による検査装置の要部正面図である。

【図３】本発明の第一実施例によるペレット形状検査部
をペレット軸線方向から見た要部構成を示す図である

【図４】図３に示すペレット形状検査部を別の角度から
見た要部構成図である。

【図５】レーザ変位計の内部構成図である。

【図６】ペレットの重量測定手段の要部構成図である。

【図７】図６に示すペレットの重量測定手段の要部正面
図である。

【図８】検査装置の制御手段のブロック図である。

【図９】ペレット検査の概略の手順を示す図である。

【図１０】変位センサで取り込まれたアナログデータ例
を示す図である。

【図１１】本発明の第二実施例によるレーザ変位計の内
部構成を示す図である。

【図１２】第二実施例による制御手段のブロック図であ
る。

【符号の説明】

Ｐ…ペレット、５…ペレット検査部、１１…ペレット形
状検査部、１２…ペレット外面撮像検査部、２０…回転
ローラ、２６…端面検査用変位センサ、３５…周面検査
用変位センサ、３８…重量測定手段、２９…発光部、３
２…受光部、４６…制御手段、４８…演算手段、５１…
判別手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 G21C 3/00 - 3/64 G21C 17/00 - 17/14

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円柱体を回転手段によって回転可能に支持
   し、回転する円柱体の外観形状を検査するようにした円
   柱体の検査装置において、 光を円柱体の被検面に照射する発光部と、該被検面で反
   射した光を受光する受光部とを有していて、被検面から
   受光部までの距離の変位に関する変位情報と、被検面か
   らの反射光の光量に関する受光量情報とを検出するセン
   サと、 該センサで得られた変位情報及び受光量情報に基づいて
   円柱体の面情報及び外形情報を演算する演算手段と、 この演算手段で得られた面情報及び外形情報に基づいて
   円柱体の形状の欠陥の有無を判別する判別手段とを有
   し、 前記センサは円柱体の両端面側と周面側とにそれぞれ設
   けられていて、円柱体の端面の位置決めがなされた状態
   で、前記センサで円柱体の両端面と周面の変位情報と受
   光量情報とを検出するようにした ことを特徴とする検査
   装置。
2. 【請求項２】 前記演算手段には、回転手段から円柱体の
   回転情報が入力されており、この回転情報をパラメータ
   として、前記変位情報及び受光量情報を面情報及び外形
   情報として算出するようにしたことを特徴とする請求項
   １に記載の検査装置。
3. 【請求項３】 前記円柱体の一方の端面と周面とを、それ
   ぞれ回転可能に基準面に当接させる端面押圧手段と周面
   押圧手段とが設けられていることを特徴とする請求項１
   または２に記載の検査装置。
4. 【請求項４】 円柱体の両端面及び周面の各カラー画像を
   撮像する各撮像手段と、 これらカラー画像に基づいて円柱体表面の変色等を演算
   する前記演算手段と、 この変色情報に基づいて円柱体の変色異常の有無を判別
   する前記判別手段と、 が更に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３
   のいずれかに記載の検査装置。
5. 【請求項５】 円柱体の外観形状や密度等の異常の有無を
   検査するようにした円柱体の検査装置において、 光を円柱体の周面及び両端面の被検面に照射する発光部
   と、該被検面で反射した光を受光する受光部とを有して
   いて、被検面から受光部までの距離の変位に関する変位
   情報と、被検面からの反射光の光量に関する受光量情報
   とを検出するセンサと、 円柱体の重量を測定する重量測定手段と、 センサで得られた周面と両端面の変位情報及び受光量情
   報に基づいて円柱体の面情報及び外形情報を演算して、
   円柱体の体積情報を算出すると共に、重量測定手段で得
   られた円柱体の重量情報との関係で円柱体の密度情報を
   算出する演算手段と、 この演算結果に基づいて、その円柱体の密度異常の有無
   を判別する判別手段とを有し、 前記センサは円柱体の両端面側と周面側とにそれぞれ設
   けられていて、円柱体の端面の位置決めがなされた状態
   で、前記センサで回転する円柱体の両端面と周面の変位
   情報と受光量情報とを検出するようにした ことを特徴と
   する検査装置。