JP3678850B2 - 円筒状物内壁面の欠陥検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状物内壁面の欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒状物内壁面の欠陥検査装置としては、１）先端部に魚眼レンズを設けた筐体を中空体内に挿入して内壁面の検査を行うもの（特開昭56-54410号公報）、２）中空体内面に反射鏡を介してレーザ光を投射し、この反射光を受光して内壁面に付着した物質の位置と形状を演算するもの（特開昭62-298703号公報）、及び３）中空体の内壁面を複数台のエリア型センサで読み取り、欠陥を検査するもの（特開平04-340450号公報）が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来技術１）では、円筒状物とエリア型センサ間距離が数ｍｍまで近接するため、照明の設置ができないという問題があった。また、前記従来技術２）では、センサを円筒状物に挿入する方法であるために、移動する円筒状物の検査は不可能であった。更に前記従来技術３）では、移動する円筒状物の検査は可能であるが、検査領域が多角形状であるために、円筒状物全体特に周辺のエッジ部分の欠陥を検出することはできなかった。
【０００４】
本発明の目的は、円筒状物の両開口端のエッジ部分を含む内壁面全体の欠陥検査が可能な円筒状物内壁面の欠陥検査装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、両端部が開口状態の円筒状物の内壁面の欠陥を検査するための欠陥検査部とこの検査部からの信号を処理する画像処理部とからなる検査装置であって、欠陥検査部においては、その中心軸に沿ってエリア型センサ（１）、リング状照明器具（２）、光拡散板（３）、円筒状物の保持具（４）及びバックライト（５）が所定の間隔で順に配置されており、リング状照明器具（２）は中心軸と同心円状に配置されており、光拡散板（３）は、円筒状物の外径部のエッジをエリア型センサの視野から除き、且つ円筒状物の内径部のエッジをエリア型センサの視野に入れることが可能なように、その中心部に円形状の貫通穴を設けられた構造であって中心軸と同心円状に配置されており、エリア型センサ（１）は円筒状物の内壁面からの反射光を検出するためのものであって、中心軸に対して対称に複数個配置されている検査装置にある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しつつ本発明の検査装置及び検査方法を説明する。図１は、本発明の検査装置の概略図である。便宜上、図１に基づいて欠陥検査部に適宜上下関係をつけて説明する。
【０００７】
円筒状物の保持具４（図示省略）は、検査対象物である円筒状物を、その円の中心が欠陥検査部の中心軸に一致するように設置できればよく、その構造は限定されない。通常は円筒状物の両端部以外の外側面を把持する構造である。円筒状物は保持具によって一個ずつ、間欠的に又は連続的に順次検査位置に設置される。検査装置を円筒状物の生産ラインに設置する場合は、搬送機を保持具として使用できる。図１は円筒状物が保持具によって右から左方向へ間欠的に供給される状態を示している。
【０００８】
リング状照明器具２は円筒状物の一方の開口端部側からその内壁面を照明するためのものであり、欠陥検査部の中心軸と同心円状に配置される。円筒状物の内壁面を均一に照明する必要があるので出射光の斑がない構造であることが好ましい。例えば、光ファイバの出射端に拡散フィルタを取り付けたリング状光ファイバライトガイド等が使用される。
【０００９】
光拡散板３には、円筒状物の外径部のエッジにおける反射光量の急激な変化を防止すること、及び円筒状物の内壁面の最上部を含む内壁面全体を検査可能とすることが要求される。従って円筒状物の外径部のエッジをエリア型センサの視野から除き、且つ 円筒状物の内径部のエッジをエリア型センサの視野に入れることが可能なように、光拡散板の中心部に円形状の貫通穴が設けられる（図２）。円筒状物と拡散板との距離Ｌは小さい方が好ましく通常は０．１〜２ｍｍ程度である。尚、貫通穴径Ｄｓは次式で定められる。
【００１０】
Ｄs＝（Ｄo＋Ｄi）／２−２Ｌｔａｎθ （１）
但し、Ｄs：穴径、Ｄo：円筒状物の外径、Ｄi：円筒状物の内径、Ｌ ：円筒状物と拡散板との距離、θ ：エリア型センサの受光角である。
【００１１】
バックライト５は、円筒状物の底面部分全体を照明するものである。リング状照明器具による円筒状物の内壁部と底面部分との境界面における反射光量の急激な変化を防止する役割を有している。
【００１２】
エリア型センサ１は円筒状物の内壁面からの反射光を検出するためのものであって、中心軸に対して所定角度をもって対称に複数個配置される。即ち円筒状物の内壁面を複数個に分割して、分割された各部分毎にエリア型センサを配置する。円筒状物のサイズ、検出すべき欠陥の内容等によってセンサの設置数は異なるが、通常３個以上であることが好ましく、コストを考慮すると６個以下が好ましい。またエリア型センサの中心軸に対する傾斜角度（受光角）は１０〜３０度程度であることが好ましい。
【００１３】
図３及び図４は 拡散板とバックライトを使用した場合の効果を説明するためのものである。図３(a)は、拡散板とバックライトを使用せずにリング状照明器具のみを使用した場合の画像を示している。
【００１４】
測定領域１１は、エリア型センサ１台分の画像処理範囲を示している。エッジ検出領域１２、１２’は、円筒状物の位置ズレをチェックするためのものである。１３は欠陥（黒点）、１４は円筒状物の外径部のエッジ、１５は円筒状物の内径部のエッジ、１６は円筒状物の底面部分、１７は円筒状物の内壁部分である。円筒状物の底面部分１６は、その部分から反射光がないので、暗部である。
【００１５】
図３(b)は、図３(a)のＰからＱ方向の１走査分のデータ波形を示している。縦軸はエリア型センサが受光した反射光量に対応するデータ値である。光量変化としては円筒状物の外径部のエッジと内径部のエッジに起因するＸ、欠陥１３に起因するＹ、及び円筒状物の内壁部分と底面部分の境界に起因するＺが検出される。従って、この状態ではノイズとしてＸ及びＺが含まれているので、欠陥１３のみを検出することはできない。
【００１６】
図４(a)は、リング状照明器具とともに拡散板とバックライトを使用した場合の画像である。また図４(b)は、図４(a)のＰからＱ方向の１走査分のデータ波形を示している。このような構成にすると拡散板によって円筒状物の外径のエッジ１４の影響が防止され、また、バックライトによって円筒状物の内壁と底面部分の境界面の影響が防止され、欠陥１３のみを検出することが可能となる。
【００１７】
尚、連続的に移動する円筒状物の欠陥を検査する場合は、電子シャッタ機能を有するエリア型センサの使用、または、ストロボ光源を使用しすることが好ましい。そして円筒状物が所定の位置にきたときに、エリア型センサの電子シャッタ、または、ストロボ光源を作動させることにより静止画像データを得ることができる。
【００１８】
画像処理部は、図４(a)の画像を処理し、欠陥を検出するものである。リング状照明器具からの光が均一であっても、検査対象物が円筒状物であるので、図４(b)の検査領域における反射光量は必ずしも一定ではない。
【００１９】
このため、図５に示した手順で画像処理が行われる。図５は、エリア型センサ１台分の処理手順である。
【００２０】
ステップＳ１では、検査開始信号の入力待ちである。検査開始信号が入力されるとステップＳ２に進む。ステップＳ２では、エリア型センサ６から画像を入力する。
【００２１】
ステップＳ３では、前回の画像との差分演算を行う。また、前記エッジ座標の位置により、演算時の位置を調整する。ステップＳ４では、この画像を２値化、ラベリングを行う。ステップＳ５では特徴抽出を行い、欠陥の数、面積等を求める。ステップＳ６では欠陥の数、面積などにより良否判定を行い、合格／不合格の信号を出力する。
【００２２】
次に、図６で画像データ１走査におけるデータ変化を説明する。図６(a)は入力画像である。図６(b)は前回の入力画像である。図６(c)は、差分演算後の画像である。エッジ検出により、位置合わせを行っているため、欠陥以外の部分の出力は小であり、図６(d)の２値化により、欠陥のみが抽出される。
【００２３】
【実施例】
実施例１
図１の配置構造の検査装置を製造した。リング状照明器具として、三菱レイヨン（株）製リング状光ファイバライトガイド(PR85-TK28)を使用した。この照明器具は、外径160ｍｍ,内径86ｍｍであり、複数本の光ファイバの出射端を同心円状に配置し、拡散板を介して照明する構造を有している。バックライトとしては、三菱レイヨン（株）製バックライト(BL055-TK29)を使用した。バックライトのサイズは55ｍｍ角である。拡散板としては中心部に８．３ｍｍの穴があいた５０ｍｍ角の半透明メタクリル樹脂板を使用した。
【００２４】
光源としては、三菱レイヨン（株）製光源装置(ELI-100)を使用した。光源１８及び１９の輝度を調整することで、円筒状物６の内壁面と底面の境界における画像の急激な変化を防止した。エリア型センサは４台使用し、１台で９０度分ずつ分割して検査した。受光角は２０度とした。
【００２５】
エリア型センサの出力信号は、画像処理装置７で処理した。画像データは、画像モニター８に表示した。検査開始信号、良否判定信号は、シーケンサ１０を通して入力した。ホストコンピュータ９は日本電気（株）製FA用パソコン（FC9821）を使用した。
【００２６】
連続製造ラインで製造され搬送機で外周部が保持された、外径１０ｍｍ、内径８ｍｍ、高さ１０ｍｍの円筒状物を間欠的に順次検査位置に設置し、分解能０．１ｍｍで内壁面の欠陥を検査したところ、０．２ｍｍφ以上の汚れが検出できた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の検査装置によれば、円筒状物の両開口端のエッジ部分を含む内壁面全体の欠陥検査が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検査装置の概略図である。
【図２】円筒状物と拡散板の配置関係を説明するための図である。
【図３】拡散板とバックライトを使用しない場合の円筒状物の照明状態とデータ値を示す図である。
【図４】拡散板とバックライトを使用した場合の効果を説明するための図である。
【図５】欠陥検査の手順を示すフローチャートである。
【図６】多値画像データ１走査におけるデータ変化を示す信号レベル図である。
【符号の説明】
１ エリア型センサ
２ リング状照明器具
３ 光拡散板
５ バックライト
６ 円筒状物
７ 画像処理部
８ 画像用モニター
９ ホストコンピュータ
１０ シーケンサ
１１ 測定領域
１２、１２’エッジ検出領域
１３ 欠陥
１４ 円筒状物の外径のエッジ
１５ 円筒状物の内径のエッジ
１６ 円筒状物の底面部分
１７ 円筒状物の内壁部分
１８、１９ 光源

Claims (1)

1. 両端部が開口状態の円筒状物の内壁面の欠陥を検査するための欠陥検査部とこの検査部からの信号を処理する画像処理部とからなる検査装置であって、欠陥検査部においては、その中心軸に沿ってエリア型センサ（１）、リング状照明器具（２）、光拡散板（３）、円筒状物の保持具及びバックライト（５）が所定の間隔で順に配置されており、リング状照明器具（２）は中心軸と同心円状に配置されており、光拡散板（３）は、円筒状物の外径部のエッジをエリア型センサの視野から除き、且つ円筒状物の内径部のエッジをエリア型センサの視野に入れることが可能なように、その中心部に円形状の貫通穴を設けられた構造であって中心軸と同心円状に配置されており、エリア型センサ（１）は円筒状物の内壁面からの反射光を検出するためのものであって、中心軸に対して対称に複数個配置されている検査装置。

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