JP5954284B2 - Surface defect inspection apparatus and surface defect inspection method - Google Patents
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Description
この発明は、円筒体または円柱体の検査対象の表面欠陥を検査する際、検査対象の搬送効率の低下を抑えつつ、簡易な構成で精度高く表面欠陥検査を行うことができる表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法に関する。 The present invention provides a surface defect inspection apparatus capable of performing surface defect inspection with a simple configuration and high accuracy while suppressing a decrease in conveyance efficiency of the inspection object when inspecting a surface defect of an inspection object of a cylindrical body or a cylindrical body, and The present invention relates to a surface defect inspection method.
鋼管の製造工程では、鋼管表面にカキ疵、割れ、異物付着、汚れなどの欠陥が発生することがある。これらの表面欠陥を全長全周に亘って自動的に検査することは、品質保証上、あるいは品質管理上、極めて重要である。例えば、表面にめっきを施す鋼管にめっき付着不良があると、この露出した部分が錆びて孔食し、搬送流体の漏洩といったトラブルが発生するおそれがある。 In the manufacturing process of a steel pipe, defects such as oysters, cracks, foreign matter adhesion, and dirt may occur on the surface of the steel pipe. It is extremely important for quality assurance or quality control to automatically inspect these surface defects over the entire circumference. For example, if the steel pipe that is plated on the surface has poor plating adhesion, the exposed portion may rust and pitting, causing troubles such as leakage of the transport fluid.
このため、鋼管表面の検査は、従来から、各種非破壊検査(NDI:Non Destructive Inspection)法による検査のほか、目視やカメラ等を用いた光学的検査が行われていた。この光学的検査は、鋼管表面をカメラで撮像し、得られた画像内の輝度変化部分を欠陥部分として抽出することによって、表面欠陥を検出するものである。 For this reason, the inspection of the surface of a steel pipe has conventionally been conducted by visual inspection, optical inspection using a camera, etc., in addition to inspection by various non-destructive inspection (NDI) methods. In this optical inspection, a surface defect is detected by imaging the surface of a steel pipe with a camera and extracting a brightness change portion in the obtained image as a defect portion.
例えば、特許文献1には、鋼管正面を照射する明視野照明と、明視野照明と直行する真横方向から鋼管両側面を照射する一対の暗視野照明とを設け、明視野照明と同じ方向からカメラで鋼管表面を撮像し、この撮像画像の輝度変化部を欠陥として抽出するものが記載されている。特に、この特許文献1では、直径300mm以下の小径の鋼管あるいは棒鋼の場合、明視野照明だけでは、鋼管表面の明るい領域が狭くなるので、両側面からの暗視野照明を併用することによって明るい領域を増やし、鋼管表面のほぼ上半分全体を照明できるようにしている。
For example,
また、特許文献2には、鋼管の軸心方向に沿って長く延びる一対の長尺集光照明を鋼管両側の斜め上から鋼管側縁部に照射することによって、鋼管表面の上部と側縁部との輝度をほぼ均等にし、両照明の中央位置からテレビカメラで鋼管表面を撮影し、この撮影した画像の輝度変化部を欠陥として抽出するものが記載されている。この特許文献2では、鋼管をその軸心を中心として回転しながら、表面の傷痕、汚れ、及び形状不良などの表面欠陥を検出するようにしている。
Moreover, in
さらに、特許文献3には、軸心方向に搬送される鋼管の搬送パス上部に、2次元カメラと1次元カメラと複数のハロゲンランプとを軸心方向に沿って配設し、2次元カメラで計測した鋼管表面からの反射光量をもとに輝度補正を行った1次元カメラによる鋼管表面検査データを用いて検査を行うものが記載されている。この特許文献3では、鋼管を回転させながら搬送することによって、鋼管の全長全周の検査も可能である。 Furthermore, in Patent Document 3, a two-dimensional camera, a one-dimensional camera, and a plurality of halogen lamps are arranged along the axial direction on the upper part of the conveyance path of the steel pipe conveyed in the axial direction. It describes what is inspected using steel pipe surface inspection data by a one-dimensional camera in which luminance correction is performed based on the measured amount of reflected light from the steel pipe surface. In Patent Document 3, it is possible to inspect the entire length of the steel pipe by conveying the steel pipe while rotating it.
ところで、特許文献1,2に記載されたものは、鋼管の全表面を検査するために鋼管を軸方向に移動させずに鋼管を周方向に回転させるようにしているが、通常の製造ラインでは、鋼管を周方向に回転させる検査専用の鋼管回転機構が設けられていない。このため、検査専用の鋼管回転機構を設けることによって鋼管製造のコストアップになるとともに、この鋼管回転機構を用いた検査工程が追加されることによって鋼管の搬送効率が低下し、製造ラインの生産性低下を招来し、さらに、この鋼管回転機構を用いた検査では、鋼管の撓みや扁平によって撮像部と鋼管表面との距離が変動するなどの外乱が大きく精度の高い表面検査を阻害する可能性が大きいという問題があった。
By the way, what is described in
また、特許文献3に記載されたものでは、鋼管を螺旋状に搬送しながら検査するものであり、超音波検査などで広く用いられているが、周方向の1箇所のみの測定であるため、検査視野、回転速度、搬送速度などの調整を精度高く制御しないと検査抜けが発生する場合がある。また、この螺旋状に搬送しながら検査するものでは、鋼管回転機構を設ける場合と同様に、鋼管の撓みや扁平などが螺旋搬送の精度に影響を及ぼし、精度の高い表面検査を行うことができない場合がある。 Moreover, in what was described in patent document 3, it inspects while conveying a steel pipe spirally, and since it is widely used by ultrasonic inspection etc., since it is the measurement of only one place of the peripheral direction, If adjustments such as inspection field of view, rotation speed, and conveyance speed are not controlled with high accuracy, an inspection defect may occur. In addition, in the inspection performed while transporting in a spiral shape, as in the case of providing a steel tube rotation mechanism, the deflection or flatness of the steel tube affects the accuracy of the spiral transport, and a highly accurate surface inspection cannot be performed. There is a case.
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、円筒体または円柱体の検査対象の表面欠陥を検査する際、検査対象の搬送効率の低下を抑えつつ、簡易な構成で精度高く表面欠陥検査を行うことができる表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and when inspecting a surface defect of an inspection object of a cylindrical body or a cylindrical body, the surface defect is highly accurate with a simple configuration while suppressing a decrease in the conveyance efficiency of the inspection object. An object of the present invention is to provide a surface defect inspection apparatus and a surface defect inspection method capable of performing inspection.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、円筒体または円柱体の検査対象の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置であって、前記検査対象の軸に垂直な方向に転動させつつ該検査対象を搬送する斜面が形成された斜路と、少なくとも前記検査対象の周長を有する該検査対象の転動方向長さと該検査対象の軸方向長さとを有した前記斜路上の撮像領域を撮像する撮像部と、前記撮像領域を転動する前記検査対象に光を照射する線状光源と、前記検査対象が前記撮像領域に進入したか否かを検出する進入検出部と、前記進入検出部が、前記検査対象が前記撮像領域に進入した場合、該検査対象の前記撮像領域の進入から退出までの間、前記撮像部による前記撮像領域の撮像を連続して行う撮像制御部と、前記撮像制御部の制御のもとに撮像された連続画像をもとに前記検査対象の表面欠陥を検出する画像処理部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, a surface defect inspection apparatus according to the present invention is a surface defect inspection apparatus for inspecting a surface defect of a cylindrical body or a cylindrical body, and the inspection object An inclined path formed with a slope that conveys the inspection object while rolling in a direction perpendicular to the axis, a rolling direction length of the inspection object having at least a circumference of the inspection object, and an axial length of the inspection object An imaging unit that images the imaging area on the oblique road, a linear light source that irradiates light to the inspection object that rolls in the imaging area, and whether or not the inspection object has entered the imaging area. When the inspection target enters the imaging region, the approach detection unit to detect and the entrance detection unit capture the image of the imaging region by the imaging unit from the entrance to the exit of the imaging region of the inspection target. Continuous imaging control unit Characterized in that and an image processing unit for detecting a surface defect of the inspection object on the basis of the continuous image captured under the control of the imaging control unit.
また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記撮像制御部は、前記検査対象が前記撮像領域に進入した後、前記線状光源による前記検査対象の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅未満の所定幅の転動毎に連続して撮像を行うことを特徴とする。 In the surface defect inspection apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, after the inspection object enters the imaging area, the reflected light intensity of the inspection object by the linear light source is maximum. It is characterized in that imaging is continuously performed for each rolling of a predetermined width less than the imaging width in the rolling direction from the value to a predetermined reflected light intensity value.
また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記検査対象が前記撮像領域への進入時における前記検査対象の前記転動方向の移動速度を検出する移動速度検出部を備え、前記撮像制御部は、前記移動速度および前記検査対象の直径をもとに前記検査対象の撮像タイミングを調整することを特徴とする。 Further, the surface defect inspection apparatus according to the present invention includes a movement speed detection unit that detects a movement speed of the inspection object in the rolling direction when the inspection object enters the imaging region in the above invention. The imaging control unit adjusts imaging timing of the inspection object based on the moving speed and the diameter of the inspection object.
また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記進入検出部は、近接センサであることを特徴とする。 In the surface defect inspection apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the entry detection unit is a proximity sensor.
また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記撮像領域は、前記撮像領域よりも前記検査対象の転動上流側に拡幅された上流領域を有し、前記進入検出部は、前記上流領域で前記検査対象を画像検出することによって前記検査対象の進入を検出することを特徴とする。 In the surface defect inspection apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the imaging region has an upstream region widened on the rolling upstream side of the inspection object with respect to the imaging region, and the entry detection unit is The entry of the inspection object is detected by detecting the image of the inspection object in the upstream region.
また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記移動速度検出部は、前記検査対象の転動方向に沿って配置された2以上の近接センサを用いて前記検査対象の移動速度を検出することを特徴とする。 Moreover, in the surface defect inspection apparatus according to the present invention, in the above invention, the moving speed detection unit moves the inspection object using two or more proximity sensors arranged along the rolling direction of the inspection object. It is characterized by detecting speed.
また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記撮像領域は、前記撮像領域よりも前記検査対象の転動上流側に拡幅された上流領域を有し、前記移動速度検出部は、前記上流領域で前記検査対象の転動方向に沿った2地点以上で前記検査対象を画像検出することによって前記検査対象の移動速度を検出することを特徴とする。 In the surface defect inspection apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the imaging region has an upstream region widened to the rolling upstream side of the inspection object relative to the imaging region, and the moving speed detection unit Is characterized in that the moving speed of the inspection object is detected by image-detecting the inspection object at two or more points along the rolling direction of the inspection object in the upstream region.
また、この発明にかかる表面欠陥検査装置は、上記の発明において、前記撮像領域の搬送方向に沿った視野を持ち、前記撮像領域の搬送方向に沿ったライン画像を取得するライン画像撮像部と、前記ライン画像撮像部が撮像したライン画像の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅の搬送方向移動位置を算出するライン画像処理部と、を備え、前記撮像制御部は、前記検査対象の転動に伴って前記撮像領域内において搬送下流側に前記転動方向撮像幅分ずらしたタイミングで隣接する撮像画像を順次撮像することを特徴とする。 Further, the surface defect inspection apparatus according to the present invention, in the above invention, has a field of view along the transport direction of the imaging region, and acquires a line image along the transport direction of the imaging region, A line image processing unit that calculates a transport direction movement position of a rolling direction imaging width until the reflected light intensity of the line image captured by the line image capturing unit reaches a predetermined reflected light intensity value from a maximum value; The imaging control unit sequentially captures adjacent captured images at a timing shifted by the imaging width in the rolling direction on the downstream side of conveyance in the imaging region as the inspection object rolls.
また、この発明にかかる表面欠陥検査方法は、円筒体または円柱体の検査対象の表面欠陥を検査する表面欠陥検査方法であって、少なくとも前記検査対象の周長を有する該検査対象の転動方向長さと該検査対象の軸方向長さとを有した撮像領域が設けられた斜面上を、前記検査対象の軸に垂直な方向に転動させつつ該検査対象を搬送させる搬送ステップと、前記検査対象が前記撮像領域に進入したか否かを検出する進入検出ステップと、前記検査対象が前記撮像領域に進入した場合、該検査対象の前記撮像領域の進入から退出までの間、前記撮像部による前記撮像領域の撮像を連続して行う撮像ステップと、撮像された連続画像をもとに前記検査対象の表面欠陥を検出する表面欠陥検出ステップと、を含むことを特徴とする。 The surface defect inspection method according to the present invention is a surface defect inspection method for inspecting a surface defect of a cylindrical body or a cylindrical body, and at least the rolling direction of the inspection object having a circumference of the inspection object A transporting step of transporting the inspection object while rolling in a direction perpendicular to the axis of the inspection object on a slope provided with an imaging region having a length and an axial length of the inspection object; An entry detecting step for detecting whether or not the imaging object has entered the imaging area; and when the inspection object enters the imaging area, the imaging unit performs the inspection from the entry to the exit of the imaging area. An imaging step of continuously imaging the imaging region and a surface defect detection step of detecting a surface defect of the inspection object based on the captured continuous images are included.
また、この発明にかかる表面欠陥検査方法は、上記の発明において、前記撮像ステップは、前記検査対象が前記撮像領域に進入した後、前記検査対象の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅未満の所定幅の転動毎に連続して撮像を行うことを特徴とする。 In the surface defect inspection method according to the present invention as set forth in the invention described above, after the imaging step enters the imaging area, the reflected light intensity of the inspection target is a predetermined reflected light from a maximum value. Imaging is performed continuously for each rolling with a predetermined width less than the imaging width in the rolling direction until the intensity value is reached.
また、この発明にかかる表面欠陥検査方法は、上記の発明において、前記検査対象が前記撮像領域への進入時における前記検査対象の前記転動方向の移動速度を検出する移動速度検出ステップを含み、前記撮像ステップは、前記移動速度および前記検査対象の直径をもとに前記検査対象の撮像タイミングを調整することを特徴とする。 Further, the surface defect inspection method according to the present invention includes a movement speed detection step of detecting a movement speed of the inspection object in the rolling direction when the inspection object enters the imaging region in the above invention, In the imaging step, the imaging timing of the inspection object is adjusted based on the moving speed and the diameter of the inspection object.
また、この発明にかかる表面欠陥検査方法は、上記の発明において、前記撮像領域の搬送方向に沿った視野を持ち、前記撮像領域の搬送方向に沿ったライン画像を取得するライン画像撮像ステップと、前記ライン画像撮像ステップで撮像したライン画像の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅の搬送方向移動位置を算出するライン画像処理ステップと、を含み、前記撮像ステップは、前記検査対象の転動に伴って前記撮像領域内において搬送下流側に前記転動方向撮像幅分ずらしたタイミングで隣接する撮像画像を順次撮像することを特徴とする。 Further, in the surface defect inspection method according to the present invention, in the above invention, a line image imaging step having a field of view along the transport direction of the imaging region and acquiring a line image along the transport direction of the imaging region; A line image processing step of calculating a moving direction moving position of a rolling direction imaging width until a reflected light intensity of the line image captured in the line image capturing step reaches a predetermined reflected light intensity value from a maximum value. In the imaging step, adjacent captured images are sequentially captured at a timing shifted by the imaging width in the rolling direction on the conveyance downstream side in the imaging region as the inspection object rolls.
この発明によれば、少なくとも検査対象の周長を有する該検査対象の転動方向長さと該検査対象の軸方向長さとを有した撮像領域が設けられた斜面上を、前記検査対象の軸に垂直な方向に転動させつつ該検査対象を搬送させ、前記検査対象が前記撮像領域に進入した場合、該検査対象の前記撮像領域の進入から退出までの間、前記撮像領域の撮像を連続して行い、この連続画像をもとに前記検査対象の表面欠陥を検出するようにしているので、検査対象の搬送効率の低下を抑えつつ、簡易な構成で精度高く表面欠陥検査を行うことができる。 According to the present invention, on an inclined surface provided with an imaging region having at least the rolling direction length of the inspection object having the circumference of the inspection object and the axial length of the inspection object, the axis of the inspection object When the inspection object is transported while rolling in a vertical direction and the inspection object enters the imaging area, imaging of the imaging area is continuously performed from the entry to the exit of the imaging area of the inspection object. Since the surface defect of the inspection object is detected based on the continuous image, the surface defect inspection can be performed with high accuracy with a simple configuration while suppressing a decrease in the conveyance efficiency of the inspection object. .
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明の実施の形態にかかる表面欠陥検査装置の構成を示す模式図である。図1に示すように、この表面欠陥検査装置1は、円筒体または円柱体の一例として円筒体の鋼管2を検査対象としている。表面欠陥検査装置1は、鋼管2の軸に垂直な方向に滑らずに転動させつつ鋼管2を搬送する斜面が形成された斜路10と、斜路10の撮像領域E上の鋼管2に光を照射する線状光源11,12と、撮像領域E上の鋼管2を連続撮像する撮像部13と、鋼管2が撮像領域Eに進入したか否かを検出する進入検出部としての近接センサS1と、鋼管2が撮像領域Eに進入した後、鋼管2の進入から退出までの間、撮像部13による鋼管2の連続撮像を制御する撮像制御部14と、撮像制御部14が撮像した連続画像をもとに鋼管2の表面欠陥を検出する画像処理を行う画像処理部15と、画像処理部15による検査結果を表示出力する表示部16とを有する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a surface defect inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the surface
斜路10の表面は、撮像画像上において鋼管2との識別を容易にするため、鋼管2の表面と色調が異なり、かつ反射を抑えた材質が好ましい。例えば、艶消しの白色、または黒色に塗装し、あるいは黒いゴム板で覆うことが好ましい。
The surface of the
図2は、表面欠陥検査装置の平面図である。図1及び図2に示すように、一対の線状光源11,12は、斜路10の上方に設けられ、斜路10上を転動する鋼管2に光を照射する。特に、線状光源11,12は、斜路10上の撮像領域Eに均一な光を照射する。線状光源11,12は、蛍光灯やライトガイド、あるいは配列されたLED素子によって実現される。
FIG. 2 is a plan view of the surface defect inspection apparatus. As shown in FIGS. 1 and 2, the pair of linear
また、撮像部13は、斜路10の上方で、線状光源11,12間に設けられ、一対の線状光源11,12によって照射された撮像領域Eを転動する鋼管2の表面の画像を連続撮像する。撮像部13は、たとえばCCDあるいはCMOSのエリアセンサカメラによって実現され、鋼管2の軸方向に沿って4つの撮像部13−1〜13−4が配列される。
Further, the
ここで、撮像部13の画素数及び画角は、検出すべき欠陥部の大きさと検査視野(撮像領域E)とによって決定する必要がある。一般に、カメラなどの撮像部13にはアスペクト比が設けられ、撮像部13の画素数は、水平方向の画素数(Nx)が垂直方向の画素数(Ny)に比して大きく、Nx;Ny=4:3程度に設定されている。そして、鋼管2は軸方向に長いため、撮像部13の画素数が大きい撮像視野の水平方向を鋼管2の軸方向に合わせ、鋼管2の軸方向の長さをカバーすることが好ましい。一方、撮像部13の撮像視野の垂直方向は、鋼管2の周長よりも少し長い距離をカバーする必要がある。すなわち、撮像部13の撮像視野は、図2に示すように、鋼管2の軸方向の長さ及び鋼管2の周長よりも少し長い搬送方向周長距離LCによって決定される撮像領域Eをカバーする必要がある。
Here, it is necessary to determine the number of pixels and the angle of view of the
一方、1画素あたりの視野は、検出すべき欠陥部の大きさの1/2〜1/5程度の細かさにすることが欠陥検査上、好ましい。例えば、鋼管2の外径が100mmであり、直径2mmの欠陥部を検出する場合、搬送方向周長距離LC=π×100mm=314mmとなり、1画素あたりの解像度=2mm×(1/5)=0.4mmとなる。したがって、撮像部13の垂直方向の撮像視野は320mm、垂直方向の画素数は320mm/0.4mm=800画素あればよい。
On the other hand, it is preferable in view of defect inspection that the visual field per pixel is set to be about 1/2 to 1/5 of the size of the defect portion to be detected. For example, when the outer diameter of the
この場合、1つの撮像部13−1〜13−4の水平方向の撮像視野は、アスペクト比から320mm/3×4=430mm程度となり、鋼管2が数mにわたる長尺体である場合、解像度を維持する必要から、図2に示すように鋼管2の軸方向に複数配置する。例えば、鋼管2の軸方向長さが5mであって、4つの撮像部13−1〜13−4で検査する場合、各撮像部13−1〜13−4の水平方向の撮像視野=5m/4=1250mmとなる。また、1画素あたりの解像度を0.4mmとして、撮像部13−1〜13−4の水平方向の画素数Nx=1250mm/0.4mm=3125画素となり、これに近い市販の撮像部13−1〜13−4の解像度は3200画素となる。この場合、撮像部13−1〜13−4の垂直方向の画素数Ny=Nx×(3/4)=2400画素となり、上述した鋼管2の外径が100mmの場合における垂直方向の画素数=800画素を満足する。
In this case, the horizontal imaging field of view of each of the imaging units 13-1 to 13-4 is about 320 mm / 3 × 4 = 430 mm from the aspect ratio, and when the
したがって、鋼管2の外径が100mm、軸方向長さが5mである場合、市販の3200×2400画素のエリアセンサによって実現される4つの撮像部13−1〜13−4を図2に示すように鋼管2の軸方向に沿って配列することによって撮像領域E全体を一度に撮像することができる。すなわち、4つの撮像部13−1〜13−4の各撮像視野が撮像領域Eを形成する各撮像領域E1〜E4をそれぞれカバーするようにしている。
Therefore, when the outer diameter of the
ところで、撮像領域Eを転動する鋼管2を撮像部13によって撮像する場合、図3に示すように、線状光源11,12が鋼管2を均一に照射できる部位(均一照射部位2a)は、鋼管2の平面視全体よりも狭く、撮像画面上、鋼管2の軸方向中央部分の帯状となる。この帯状の均一照射部位2aの転動方向撮像幅は、均一照射幅Wである。この均一照射幅Wは、鋼管2の曲率や線状光源11,12の配置間隔などによって予め求められる既知の値である。この均一照射幅Wは、例えば図3に示すように、反射光強度Lが最大値Lmaxから所定の閾値Lthとなるまでの幅である。
By the way, when the
撮像制御部14は、近接センサS1が鋼管2を検出することによって鋼管2の撮像領域Eへの進入を検出すると、撮像部13による撮像領域Eの撮像を開始し、鋼管2がこの均一照射幅W未満で均一照射幅Wよりも微小値小さい所定幅W´分、移動する毎に連続撮像する。例えば、外径が100mmの鋼管2の所定幅W´が15mmである場合、撮像制御部14は、撮像領域E内で鋼管2が所定幅W´=15mm移動する毎に連続撮像する。この場合、撮像領域Eの搬送方向周長距離LC=314mm(320画素)であるので、連続撮像回数=320/15=21.3→22回となる。
When the proximity sensor S1 detects that the
図4は、撮像制御部14の制御のもとに撮像部13が撮像した撮像画像の一例を示す図である。図4に示すように、撮像部13は、撮像領域E内で、鋼管2が所定幅W´分、移動する毎に撮像し、n個(例えば22個)の撮像画像I1〜Inを取得する。撮像領域Eの搬送方向周長距離LCは、周長に相当するため、鋼管2の欠陥部21は、撮像画像I3上の均一照射部位2aのみで撮像され、重複撮像されない。また、欠陥部21の画像は、撮像部13に対して傾いた画像でないため、欠陥部21の大きさを過小評価することがない。撮像制御部14は、この取得された撮像画像I1〜Inを画像処理部15に出力する。なお、近接センサS1が鋼管2を検出する搬送方向位置は、撮像画像I1で検出される鋼管2の位置であることが好ましい。この場合、近接センサS1による鋼管2の検出が、撮像部13による撮像開始タイミングのトリガとなる。なお、近接センサS1は、非接触で鋼管2が接近したことを検出するものであるが、この実施の形態での近接センサS1は、LED透過光方式のメタル検出器である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a captured image captured by the
画像処理部15は、各撮像画像I1〜Inに対してシェーディング補正や2値化処理などの周知の欠陥抽出処理を行い、画像内の輝度変化部分を欠陥部21として抽出する。また、画像処理部15は、抽出された欠陥部21の種類や発生位置を算出する。この欠陥部21の種類は、例えば、予め求められる欠陥特徴量をもとに判定することができる。また、欠陥部21の軸方向位置は、撮像画像内の欠陥部21の水平方向位置によって求めることができる。また、欠陥部21の周方向位置は、連続撮影されたn個の撮像画像のうちのどの撮像画像で検出されたかという搬送方向の順序位置と、欠陥部21が検出された撮像画像内の垂直方向位置とをもとに求めることができる。なお、欠陥部21の周方向位置は、シーム位置等を撮像画像によって検出できる場合、このシーム位置からの相対周方向位置として求めることができる。
The
表示部16は、画像処理部15によって検出された欠陥部21の種類と位置を、数値あるいは図表化して表示出力する。
The
ここで、図5に示したフローチャートを参照して、表面欠陥検査装置1による表面欠陥検査処理手順について説明する。図5に示すように、まず、撮像制御部14は、近接センサS1が鋼管2を検出したか否かを判断する(ステップS101)。近接センサS1が鋼管2を検出した場合(ステップS101,Yes)、所定幅W´に相当する時間間隔で周長に達するまで、n回、連続撮像する(ステップS102)。その後、画像処理部15は、n個の撮像画像I1〜Inをもとに欠陥部21の検出処理を行う(ステップS103)。その後、表示部16は、画像処理部15によって検出された欠陥部21の種類及び位置の情報を表示出力し(ステップS104)、ステップS101に移行する。
Here, the surface defect inspection processing procedure by the surface
この実施の形態では、鋼管2の製造ライン上に上述した表面欠陥検査装置1を設け、上述した鋼管2の表面欠陥検査を行いつつ、鋼管2を搬送するようにしているので、鋼管2の搬送効率の低下を抑えることができる。この結果、鋼管2の製造ラインの生産性低下を防ぐことができる。
In this embodiment, since the surface
また、この実施の形態では、鋼管2を搬送ラインとしての斜路10上を転動させるのみでよく、表面欠陥検査のための鋼管回転機構を設ける必要がないため、簡易な構成で鋼管2の表面欠陥検査を行うことができる。また、鋼管2が斜路10上を転動するので、鋼管2の撓みや扁平によって鋼管表面と撮像部との距離変化などによって撮像精度が劣化することがないので、精度の高い表面欠陥検査を行うことができる。
In this embodiment, it is only necessary to roll the
なお、上述した実施の形態では、斜路10の傾斜が緩やかであり、鋼管2の搬送速度が一定であることを前提とし、上述した近接センサS1による鋼管2の検出によって鋼管2が撮像領域Eに進入したことを検出し、撮像制御部14がこの検出をトリガとして、撮像領域E内で鋼管2が所定幅W´分、移動することに相当する時間間隔で、n回の撮像画像を連続取得するようにしている。
In the above-described embodiment, assuming that the
(変形例1)
次に、表面欠陥検査装置の変形例1について説明する。図6に示すように、この変形例1では、近接センサS1の搬送上流側にさらに近接センサS2を設けている。この変形例1では、撮像制御部14が、近接センサS2と近接センサS1との間の距離と鋼管2の検出時間差とをもとに鋼管2の移動速度を求め、この移動速度をもとに撮像領域Eにおける鋼管2の連続撮像タイミングを調整するようにしている。
(Modification 1)
Next,
さらに、この変形例1では、鋼管2の外径が変化する場合、撮像制御部14は、搬送される鋼管2の管径情報D1と、上述した移動速度とをもとに、撮像領域Eにおける鋼管2の連続撮像タイミングを調整するようにしている。管径情報D1を用いるのは、鋼管2の管径が変化すると所定幅W´も変化するからである。
Furthermore, in this modified example 1, when the outer diameter of the
ここで、図7に示したフローチャートを参照して、変形例1による表面欠陥検査処理手順について説明する。図7に示すように、まず、撮像制御部14は、近接センサS2が鋼管2を検出したか否かを判断する(ステップS201)。近接センサS2が鋼管2を検出した場合(ステップS201,Yes)には、さらに近接センサS1が鋼管2を検出したか否かを判断する(ステップS202)。近接センサS1が鋼管2を検出した場合(ステップS202,Yes)、既知の近接センサS1,S2間の距離と近接センサS1,S2による検出時間差とをもとに、鋼管2の移動速度を算出する(ステップS203)。
Here, with reference to the flowchart shown in FIG. 7, a surface defect inspection processing procedure according to the first modification will be described. As shown in FIG. 7, first, the
その後、撮像制御部14は、ステップS203で算出された移動速度と、取得される鋼管2の管径情報D1に対応して予め求められた所定幅W´とをもとに、所定幅W´に相当する時間間隔で、周長に達するまで、連続撮像する(ステップS204)。その後、画像処理部15は、取得した複数の撮像画像をもとに欠陥部21の検出処理を行う(ステップS205)。その後、表示部16は、画像処理部15によって検出された欠陥部21の種類及び位置の情報を表示出力し(ステップS206)、ステップS201に移行する。
Thereafter, the
なお、上述したように、鋼管2の外径が変化しない場合、所定幅W´は変化せず、移動速度のみを求めて所定幅W´分の移動に相当する時間間隔となるように連続撮像タイミングを調整する。この移動速度のみを求める例は、鋼管2の外径が変化しなくても、鋼管2の材質や肉厚等によって重量が異なる場合、移動速度が変化するため、有用である。
As described above, when the outer diameter of the
また、上述した変形例1では、鋼管2の外径が変化する場合も変化しない場合も、鋼管2の移動速度が撮像領域E内で変化しないことを前提としている。
Further, in the above-described modified example 1, it is assumed that the moving speed of the
しかし、撮像領域E内で鋼管2の移動速度を測定して、撮像領域E内で、リアルタイムで連続撮像タイミングを調整するようにしてもよい。この撮像領域E内における鋼管2の移動速度の検出は、例えば、鋼管2の搬送方向からレーザ距離計を用いて直接、鋼管2の移動速度を求めればよい。
However, the moving speed of the
なお、鋼管2の管径が異なる場合、撮像領域Eの搬送方向周長距離LCも変化するため、最大の搬送方向周長距離LCをカバーするように、撮像部13の撮像視野及び線状光源11,12の照射領域を設定しておく必要がある。
When the tube diameter of the
(変形例2)
次に、表面欠陥検査装置の変形例2について説明する。上述した変形例1では、鋼管2の移動速度を近接センサS1,S2あるいはレーザ距離計を用いて求めるようにしていたが、この変形例2では、撮像部13が撮像する撮像画像をもとに鋼管2の移動速度を求めるようにしている。その他の構成は、変形例1と同じである。
(Modification 2)
Next,
すなわち、図8に示すように、撮像画像による鋼管2の移動速度検出は、予め撮像領域Eの搬送上流側に拡幅領域EAを設定しておき、この拡幅領域EAで撮像した鋼管2の2地点間の距離と検出時間差とをもとに求める。撮像画像内における鋼管2の位置検出は、例えば、撮像画像内の、ある水平ラインの輝度が明るい部分の重心演算などを行うことによって実現できる。
That is, as shown in FIG. 8, the moving speed detection of the
なお、変形例1と同様に、撮像領域E内で撮像した鋼管2の撮像画像をもとにリアルタイムで鋼管2の位置検出を行って所定幅W´分の移動を検出することによって連続撮像タイミングを調整するようにしてもよい。
As in
(変形例3)
次に、表面欠陥検査装置の変形例3について説明する。図9は、この発明の実施の形態の変形例3にかかる表面欠陥検査装置の構成を示す模式図である。図9に示すように、この変形例3では、近接センサやレーザ距離計を用いず、エリアセンサカメラとしての撮像部13の撮像範囲の搬送方向を視野に持つラインセンサカメラとしてのライン画像撮像部23を設けている。ライン画像処理部25は、ライン画像撮像部23が撮像したライン画像をもとに、鋼管2の搬送方向における撮像波形を求めて鋼管2の搬送方向移動位置を算出する。撮像制御部24は、ライン画像処理部25が算出した鋼管2の搬送方向移動位置をもとに、鋼管2が検査領域である撮像領域Eに入ってくる時点や、鋼管2が所定幅W´分だけ移動したタイミングを判定し、撮像部13に撮像指令を出力するようにしている。この変形例3では、鋼管2の搬送速度が一定であるという仮定は不要であり、また、撮像領域E内における鋼管2の搬送速度に応じて所定幅W´が変化する場合でも対応できる。その他の構成は、変形例1と同じである。
(Modification 3)
Next, Modification 3 of the surface defect inspection apparatus will be described. FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration of a surface defect inspection apparatus according to Modification 3 of the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, in the third modification, a line image imaging unit as a line sensor camera having a field of view in the conveyance direction of the imaging range of the
ライン画像処理部25による鋼管2の搬送方向移動位置は、図10に示すように、ライン画像撮像部23が撮像したライン画像の反射光強度(輝度)Lの分布と、撮像部13の搬送方向視野中心位置Cと、撮像領域Eにおける搬送方向位置Xとから求めることができる。たとえば、ライン画像の輝度分布において輝度Lが所定の閾値Lthを超える搬送方向移動位置をxl,xm(xl<xm)とし、撮像領域Eの搬送方向位置XをX0<X<X1であるとすると、搬送方向移動位置x1が搬送方向位置X0を越えた場合に撮像部13による撮像を開始し、搬送方向移動位置x1が前回、撮像部13が撮像したときの搬送方向移動位置xmを越えたタイミングで次の撮像部13による撮像を行うという撮像処理を繰り返し、搬送方向移動位置xmが搬送方向位置X1を越えた場合に鋼管2に対する撮像を終了する。これにより、鋼管2の搬送速度が変化しても、図4に示したような撮像画像を順次得ることができる。
As shown in FIG. 10, the moving position of the
図11は、この発明の実施の形態の変形例3における撮像画像取得処理手順を示すフローチャートである。図11に示すように、ライン画像の搬送方向移動位置xl,xmをリセットし、それぞれxl、xm=0にする(ステップS301)。その後、ライン画像撮像部23によって1つのライン画像を取得する(ステップS302)。さらに、ライン画像の反射光強度(輝度)Lの最大値Lmaxが所定値を越えたか否かを判断する(ステップS303)。この判断を行うのは、線状光源11,12の照射によって鋼管2の反射光強度が大きくなれば、鋼管2が撮像領域Eに近づいたと判断することができるからである。
FIG. 11 is a flowchart showing a captured image acquisition processing procedure in the third modification of the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the transfer positions xl and xm of the line image are reset to xl and xm = 0, respectively (step S301). Thereafter, one line image is acquired by the line image capturing unit 23 (step S302). Further, it is determined whether or not the maximum value Lmax of the reflected light intensity (luminance) L of the line image exceeds a predetermined value (step S303). This determination is made because it can be determined that the
ライン画像の反射光強度(輝度)Lの最大値Lmaxが所定値を越えた場合(ステップS303,Yes)には、ライン画像の反射光強度(輝度)Lをもとに、ライン画像の搬送方向移動位置xl,xmを算出する(ステップS304)。その後、搬送方向移動位置xlが搬送方向位置X0を越えたか否かを判断する(ステップS305)。すなわち、鋼管2が撮像領域Eに到達したか否かを判断する。搬送方向移動位置xlが搬送方向位置X0を越えた場合(ステップS305,Yes)には、さらに、搬送方向移動位置xmが搬送方向位置X1を越えたか否かを判断する(ステップS306)。すなわち、鋼管2が撮像領域Eを通過したか否かを判断する。
When the maximum value Lmax of the reflected light intensity (luminance) L of the line image exceeds a predetermined value (step S303, Yes), the conveying direction of the line image based on the reflected light intensity (luminance) L of the line image. The movement positions xl and xm are calculated (step S304). Thereafter, it is determined whether or not the transport direction movement position xl exceeds the transport direction position X0 (step S305). That is, it is determined whether or not the
搬送方向移動位置xmが搬送方向位置X1を越えない場合(ステップS306,No)には、さらに、搬送方向移動位置xlが、撮像部13による前回の撮像時における搬送方向位置xm0を越えたか否かを判断する(ステップS307)。搬送方向移動位置xlが、撮像部13による前回の撮像時における搬送方向位置xm0を越えた場合(ステップS307,Yes)には、そのタイミングで撮像部13による撮像を行う(ステップS308)。これにより、鋼管2が所定幅W´分の画像を連続して得ることができる。その後、ステップS304で算出されたライン画像の搬送方向移動位置xl,xmを搬送方向移動位置xl0,xm0として記憶して(ステップS309)、少なくとも、次回のステップS307における前回の撮像時における搬送方向位置xm0として用いる。その後、ステップS302に移行して次のライン画像を取得し、上述した処理を繰り返す。
If the transport direction movement position xm does not exceed the transport direction position X1 (No in step S306), it is further determined whether or not the transport direction movement position xl has exceeded the transport direction position xm0 at the time of previous imaging by the
なお、ライン画像の反射光強度(輝度)Lの最大値Lmaxが所定値を越えない場合(ステップS303,No)、搬送方向移動位置xlが搬送方向位置X0を越えない場合(ステップS305,No)、及び、搬送方向移動位置xlが、撮像部13による前回の撮像時における搬送方向位置xm0を越えない場合(ステップS307,No)には、ステップS302に移行して、次のライン画像を取得して、上述した処理を繰り返す。 When the maximum value Lmax of the reflected light intensity (luminance) L of the line image does not exceed the predetermined value (No at Step S303), the transport direction movement position xl does not exceed the transport direction position X0 (Step S305, No). If the transport direction movement position xl does not exceed the transport direction position xm0 at the time of previous imaging by the imaging unit 13 (step S307, No), the process proceeds to step S302 to acquire the next line image. The above process is repeated.
一方、搬送方向移動位置xmが搬送方向位置X1を越えた場合(ステップS306,Yes)には、ステップS103,S104、あるいはステップS205,S206と同様に、画像処理部15が、取得した複数の撮像画像をもとに欠陥部21の検出処理を行い(ステップS310)、その後、表示部16は、画像処理部15によって検出された欠陥部21の種類及び位置の情報を表示出力し(ステップS311)、ステップS301に移行する。
On the other hand, when the transport direction movement position xm exceeds the transport direction position X1 (Yes in Step S306), the
なお、変形例3に示したように、斜路10は面状でなくてもよく、鋼管2が斜路10上を転動できればよい。
In addition, as shown in the modification 3, the
上述した実施の形態及び変形例では、複数の撮像部13−1〜13−4を設けていたが、鋼管2の軸方向長さが短く、1つの撮像部13−1の撮像視野のみで撮像領域Eをカバーできる場合には、1つの撮像部13−1を設けるのみでよい。また、この場合、線状光源11,12の軸方向長さも短くすることができる。
In the embodiment and the modification described above, the plurality of imaging units 13-1 to 13-4 are provided. However, the axial length of the
1 表面欠陥検査装置
2 鋼管
2a 均一照射部位
10 斜路
11,12 線状光源
13 撮像部
14,24 撮像制御部
15 画像処理部
16 表示部
21 欠陥部
23 ライン画像撮像部
25 ライン画像処理部
E 撮像領域
EA 拡幅領域
D1 管径情報
I1〜In 撮像画像
LC 搬送方向周長距離
S1,S2 近接センサ
W 均一照射幅
W´ 所定幅
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記検査対象の軸に垂直な方向に転動させつつ該検査対象を搬送する斜面が形成された斜路と、
少なくとも前記検査対象の周長を有する該検査対象の転動方向長さと該検査対象の軸方向長さとを有した前記斜路上の撮像領域を撮像する撮像部と、
前記撮像領域を転動する前記検査対象に光を照射する線状光源と、
前記検査対象が前記撮像領域に進入したか否かを検出する進入検出部と、
前記進入検出部が、前記検査対象が前記撮像領域に進入した場合、該検査対象の前記撮像領域の進入から退出までの間、前記撮像部による前記撮像領域の撮像を連続して行う撮像制御部と、
前記撮像制御部の制御のもとに撮像された連続画像をもとに前記検査対象の表面欠陥を検出する画像処理部と、
前記撮像領域の搬送方向に沿った視野を持ち、前記撮像領域の搬送方向に沿ったライン画像を取得するライン画像撮像部と、
前記ライン画像撮像部が撮像したライン画像の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅の搬送方向移動位置を算出するライン画像処理部と、
を備え、
前記撮像制御部は、前記検査対象の転動に伴って前記撮像領域内において搬送下流側に前記転動方向撮像幅分ずらしたタイミングで隣接する撮像画像を順次撮像することを特徴とする表面欠陥検査装置。 A surface defect inspection apparatus for inspecting a surface defect of a cylindrical body or a cylindrical body,
A ramp formed with a slope that conveys the inspection object while rolling in a direction perpendicular to the axis of the inspection object;
An imaging unit for imaging an imaging area on the ramp having at least a rolling direction length of the inspection object having a circumference of the inspection object and an axial length of the inspection object;
A linear light source that emits light to the inspection object that rolls in the imaging region;
An entry detection unit for detecting whether or not the inspection object has entered the imaging region;
When the inspection object enters the imaging area, the entry detection unit continuously captures the imaging area by the imaging unit from the entry to the exit of the imaging area of the inspection object. When,
An image processing unit for detecting a surface defect of the inspection object based on a continuous image captured under the control of the imaging control unit;
A line image imaging unit having a field of view along the conveyance direction of the imaging region and acquiring a line image along the conveyance direction of the imaging region;
A line image processing unit that calculates a transport direction movement position of a rolling direction imaging width until a reflected light intensity of a line image captured by the line image capturing unit reaches a predetermined reflected light intensity value from a maximum value;
With
The imaging controller sequentially captures adjacent captured images at a timing shifted by the imaging width in the rolling direction on the downstream side in the imaging region in accordance with the rolling of the inspection target. Inspection device.
少なくとも前記検査対象の周長を有する該検査対象の転動方向長さと該検査対象の軸方向長さとを有した撮像領域が設けられた斜面上を、前記検査対象の軸に垂直な方向に転動させつつ該検査対象を搬送させる搬送ステップと、
前記検査対象が前記撮像領域に進入したか否かを検出する進入検出ステップと、
前記検査対象が前記撮像領域に進入した場合、該検査対象の前記撮像領域の進入から退出までの間、前記撮像部による前記撮像領域の撮像を連続して行う撮像ステップと、
撮像された連続画像をもとに前記検査対象の表面欠陥を検出する表面欠陥検出ステップと、
前記撮像領域の搬送方向に沿った視野を持ち、前記撮像領域の搬送方向に沿ったライン画像を取得するライン画像撮像ステップと、
前記ライン画像撮像ステップで撮像したライン画像の反射光強度が、最大値から所定の反射光強度値となるまでの転動方向撮像幅の搬送方向移動位置を算出するライン画像処理ステップと、
を含み、
前記撮像ステップは、前記検査対象の転動に伴って前記撮像領域内において搬送下流側に前記転動方向撮像幅分ずらしたタイミングで隣接する撮像画像を順次撮像することを特徴とする表面欠陥検査方法。 A surface defect inspection method for inspecting a surface defect of a cylindrical body or a cylindrical body,
At least on an inclined surface provided with an imaging region having a length in the rolling direction of the inspection object having a circumference of the inspection object and an axial direction length of the inspection object in a direction perpendicular to the axis of the inspection object. A transport step for transporting the inspection object while moving;
An entry detecting step for detecting whether or not the inspection object has entered the imaging region;
When the inspection object enters the imaging area, an imaging step of continuously imaging the imaging area by the imaging unit from the entry to the exit of the imaging area of the inspection object;
A surface defect detection step for detecting a surface defect of the inspection object based on the captured continuous image;
A line image imaging step having a field of view along the transport direction of the imaging region and acquiring a line image along the transport direction of the imaging region;
A line image processing step of calculating a moving direction moving position of the rolling direction imaging width until the reflected light intensity of the line image captured in the line image capturing step reaches a predetermined reflected light intensity value from a maximum value;
Including
The imaging step sequentially inspects adjacent captured images at a timing shifted by the imaging width in the rolling direction on the conveyance downstream side in the imaging region in accordance with the rolling of the inspection target. Method.
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