JPH03118451A

JPH03118451A - 筒状物の内面検査装置

Info

Publication number: JPH03118451A
Application number: JP25622589A
Authority: JP
Inventors: Akito Okamoto; 炳人岡本; Kikushi Morita; 森田　規矩士; Seishi Ochiai; 落合　誠士; Yutaka Yoshitani; 吉谷　豊
Original assignee: Idec Izumi Corp
Current assignee: Idec Corp
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1991-05-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、筒状物の内面における傷の存在やごみの付
着の有無等を検査する筒状物の内面検査装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば自動車部品のような機械部品の一つに、円筒状を
していて、しかもそこを通る軸等との間の摩擦をできる
だけ小さくするために内面がある程度以上鏡面仕上げさ
れた筒状物がある。

そのような筒状物において、その内面に傷等が存在して
いると、カジリ、焼付き等の原因になる。

そのため従来は、大量生産される上記のような筒状物の
一品一品について、目視検査によってその内面状態の検
査を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、目視検査では、人手を要するため非常に手間
がかかるという問題がある。

また、合否の判定が検査員によってバラツクため、検査
が正確でないという問題もある。

そこでこの発明は、上記のような筒状物の内面状態の検
査を簡単にかつ正確に行うことができる筒状物の内面検
査装置を提供することを主たる目的とする。

〔発明の概要〕

この発明は、概略的に言えば、光源からの光を投光用の
光ガイド内を通して検査対象である筒状物の内面に照射
し、この内面からの反射光を受光用の光ガイド内を通し
て受光器に導いてそこで電気信号に変換し、この受光器
からの電気信号を比較手段によって所定の基準値と比較
するようにした装置であり、筒状物の内面状態によって
、そこからの反射光の光量、ひいては上記電気信号の大
きさが変化するので、それを所定の基準値と比較するこ
とで筒状物の内面状態の検査を簡単にかつ正確に行うこ
とができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係る筒状物の内面検査
装置を示す概略構成図である。

この装置は、投光用の光ガイド８および受光用の光ガイ
ドｌＯ＠備えており、両光ガイド８．１０は、それぞれ
、例えば第２図に示すように、複数本の光ファイバ８ａ
、１０ａの周りをシース８ｂ、１０ｂで覆った構造をし
ている。

しかも両光ガイド８．１０を構成する複数本の光ファイ
バ８ａ、１０ａが、筒状物２側の端部である測定端部１
２で一つに束ねられている。例えば第３図に示すように
、光ファイバ８ａおよび１０ａが互いにほぼ均等に入り
交じるように束ねられている。１２ｂはシースである。

上記投光用の光ガイド８の測定端部１２と反対側の端部
には、光６を発する光源４が設けられており、それから
の光６をこの光ガイド８内に供給するようにしている。

この光源４としては、例えばハロゲン電球と集光レンズ
との組合せ、Ｈｅ−Ｎｅ等のレーザ光源、レーザダイオ
ード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が利用でき
る。

また、上記受光用の光ガイドｌｏの測定端部１２と反対
側の端部には、当該光ガイド１ｏで導かれた光（反射光
）１４を受けてそれを電気信号に変換する受光器１６が
設けられている。

この受光器１６としては、例えばホトダイオード等の光
検出器が利用できる。

そして、この受光器１６からの電気信号またはそれに基
づく（例えば増幅、変換等の処理を行った）電気信号を
比較回路１８に供給して、そこで所定の基準値と比較す
るようにしている。

検査時は、上記測定端部１２を、例えば第１図に示すよ
うに、検査対象である筒状物２の入口端部にセットする
。

その場合、筒状物２等の周りを暗くする等して、筒状物
２の内部にノイズの原因となる外乱光が入らないように
しておくのが好ましい。また、筒状物２の測定端部１２
とは反対側に例えば第１図に示すように無反射板２０を
設ける等して、外乱光のみならず、他で反射された測定
光が筒状物２の内部に再び入らないようにしておくのが
好ましい。

そしてそのような状態で光源４から光６を出力させると
、この光６が光ガイド８内を通して導かれて筒状物２の
内面２ａに照射される。

このとき、測定端部１２における投光用の各光ファイバ
８ａからは、例えば第５図（Ａ）に示すように、光６が
ある程度の広がりを持って放射されるようにし、それに
よって全体として筒状物２の内面２ａに光６が万遍なく
照射されるようにするのが好ましい。

上記のように内面２ａに光６を照射すると、内面２ａが
完全な鏡面であってしかもそこに傷やごみがない場合は
、例えば第５図（Ａ）に示すように、内面２ａからの反
射光（この明細書では拡散反射光も含む）はなく、一方
、内面２ａに例えば傷２ｂが存在する場合は、例えば第
５図（Ｂ）に示すように、そこで拡散反射が起こり、反
射光１４が受光用の光ファイバ１０ａに入る。

もっとも、筒状物２の内面２ａは実際上は完全な鏡面で
はなく、従って傷２ｂ等の存否に拘わらず拡散反射が起
こるが、傷やごみ等が存在する場合の方が反射光１４の
光量が当然大きくなる。例えば、筒状物２の内面２ａに
典型的な何本かのねじ状の傷２ｂが存在する場合の反射
光１４の光量は、それが存在しない場合の１．５〜２倍
程度になることが実験によって確かめられている。

そして、上記のような反射光１４が受光用の光ガイドＩ
Ｏによって受光器１６に導かれてそこで電気信号に変換
され、その電気信号またはそれに基づく電気信号の大き
さが比較回路１８で基準値と比較される。

従って、比較回路１８に適当な基準値を設定しておけば
、筒状物２の内面２ａに傷やごみ等が存在している場合
に、比較回路１８から検出信号Ｓが出力され、これによ
って筒状物２の内面２ａの状態を判定することができる
。

この基準値は、例えば、予め目視検査等で不合格品を抽
出しておいて、それが上記内面検査装置で確実に検出で
きるレベルに設定すれば良い。

このように上記内面検査装置によれば、筒状物の内面に
おける傷の存在やごみの付着の有無等の内面状態の検査
を、従来のように目視検査による場合と違って、簡単に
しかも定量的であるので正確に行うことができる。従っ
てこのような内面検査装置によれば、検査の省力化を図
ることができるので、例えば大量の筒状物を連続的に検
査するような場合に特に大きな効果を発揮する。

なお、上記測定端部１２において、例えば第４図に示す
ように受光用の光ガイド１０を構成する複数本の光ファ
イバ１０ａを中心部に集め、それを投光用の光ガイド８
を構成する複数本の光ファイバ８ａがリング状に取り囲
むようにしても良く、あるいは投光側と受光側とを上記
とは逆にしても良く、そのようにすればいわゆるＳＮ比
が向上して検出感度が向上することが期待できる。

第６図は、第１図の比較回路周りの具体例を示す図であ
る。この例では前述したような受光用の光ガイド１０で
導かれた反射光１４を受光器１６によって電気信号に変
換しかつそれを増幅器２２で増幅して差動増幅器３０の
一方の入力部に供給するようにしている。

更にこの例では、光源４における電源電圧の変動や劣化
等による光量変動を補償するために、光源４からの光６
を前述した投光用の光ガイド８と共に受ける参照用の光
ガイド２４を設け、それで導かれた光６を受光器２６に
よって電気信号に変換しかつそれを増幅器２８で増幅し
て差動増幅器３０の他方の入力部に供給するようにして
いる。

そして二〇差動増幅器３０で、両電気信号の差Δ■を取
り、この差Δ■を比較器３２で、設定器３４によって設
定された基準値と比較し、前者が後者よりも大きいとき
に検出信号Ｓを出力するようにしている。

上記回路構成によれば、光源４から出力される光６の光
量が変動しても、筒状物の内面状態が変われなければ、
差動増幅器３０から出力される差ΔＶは殆ど変動しない
ので、筒状物の内面状態の検査をより正確に行うことが
できるようになる。

第７図ないし第９図は、それぞれ、この発明の他の実施
例に係る筒状物の内面検査装置を示す概略構成図である
。

第７図の実施例では、筒状物２をテーブル３日上に固定
しておき、光ガイド８．１０の上記のような測定端部１
２を、制御回路４０によって制御される駆動装置３６に
よって、筒状物２の内部に所定ピッチで段階的に挿入す
るようにしている。

上記テーブル３８は、第１図で示した無反射板２０を兼
ねるようにしておくのが好ましい。

また、制御回路４０によって、測定端部１２の筒状物２
内への挿入位置に応じて、比較回路１８に対する基準値
を変更するようにしている。

上記のように測定端部１２を筒状物２内に挿入すれば、
筒状物２の内面２ａに存在する傷等をより近くから検査
することができるので、傷等が存在している場合とそう
でない場合との反射光１４の光量差が大きくなっていわ
ゆるＳＮ比が向上するので、より正確な検査が可能にな
る。

この場合、測定端部１２の挿入位置に応じて比較回路１
８に対する基準値を変えるのは、傷の存否に拘わらず、
測定端部１２の挿入位置に応じて反射光１４の光量が少
しずつ変化する（より具体的には、測定端部１２を筒状
物２の中に入れるほど、光の当たる部分が少なくなるの
で反射光１４の光量が減る）ので、それに対応するため
である。

この実施例の場合も、比較回路１８の周りに第６図に示
したような回路構成を用いても良いが、その場合は、設
定器３４を設けずにｆｆＲ御回路４０から比較器３２に
基準値を供給するようにすれば良い。

また、上記例とは逆に、測定端部１２側を固定しておい
て筒状物２を動かすことによって、あるいは必要に応じ
て測定端部１２と筒状物２の両方を動かすことによって
、測定端部１２を筒状物２内に段階的に挿入するように
しても良い。

第８図の実施例では、前述したような投光用の光ガイド
８および受光用の光ガイド１０をそれぞれ構成する光フ
ァイバ８ａおよび１０ａが、前述したような測定端部１
２において、それぞれ１本以上ずつグループ化されてこ
の例ではそれぞれリング状に配置され、かつ投光側のも
のと受光側のものとで対になるように接近した状態で一
つに束ねられている。

そして投光用の光ガイド８の１本以上ずつグループ化さ
れた光ファイバ８ａに光をそれぞれ供給する複数の例え
ばアレイ状に配列された発光素子４４と、受光用の光ガ
イド１０の１本以上ずつグループ化された光ファイバ１
０ａからの光（これは筒状物の内面から−の反射光であ
る）をそれぞれ受けてそれを電気信号に変換する複数の
例えばアレイ状に配列された受光素子４６を設けている
。

上記各発光素子４４には、駆動回路４２から例えば第１
Ｏ図に示すような、互いにタイミングが少しずつずれた
パルス信号がそれぞれ供給される。

従って、各発光素子４４は時間をずらして順次発光させ
られる。

一方、上記各受光素子４６の出力部は、この例では複数
の比較器４８にそれぞれ接続されており、この各比較器
４８で、各受光素子４６からの電気信号またはそれに基
づく電気信号を所定の基準値とそれぞれ比較し、それぞ
れ検出信号Ｓを出力するようにしている。

この実施例によれば、前述したような筒状物２の内面２
ａを複数の小さな領域に区分してそこにグループ化され
た光ファイバ８ａから光を順次照射し、かつそこからの
反射光を対応する光ファイバ１０ａで受けてそれに基づ
いて前記と同様の比較処理を行うことができるので、傷
やごみ等が筒状物２の内面２ａにリング状ではなく一部
分にしか存在しない場合でも、傷等が存在する場合とそ
うでない場合との反射光の光量差が、先の実施例のよう
に筒状物２の内面２ａに光を一括して照射して検査する
場合に比べて大きくなっていわゆるＳＮ比が向上するの
で、小さな、あるいは局部的な傷等に対してもより正確
な検査が可能になる。

第９図の実施例は、第８図の実施例の変形であり、マイ
クロコンピュータ５２を設けてこれによる制御の下に駆
動回路４２から上記のようなパルス信号を出力させるよ
うにすると共に、上記のように複数の比較器４８を設け
る代わりにＡ／Ｄ変換器群５０を設けて各受光素子４６
からのアナログ信号をディジタル信号に変換してマイク
ロコンピュータ５２に取り込み、そこで、発光させた発
光素子４４に対応する受光素子４６からの電気信号を所
定の基準値と順次比較して検出信号Ｓを出力するように
している。従ってこの実施例の場合は、マイクロコンピ
ュータ５２内に比較手段が存在する。

なお、第８図または第９図いずれの実施例の場合も、上
記複数の受光素子４６として、Ｃ０Ｄ（電荷結合素子）
を用いても良い。

また、第７図で説明したような筒状物２の内部に測定端
部１２を段階的に挿入すると共にそれに応じて基準値を
変更する手段を更に設けても良い。

また、光源に発光素子４４を用いているので、発光光量
は比較的安定しているが、必要に応じて、第６図の場合
と同様の考え方で、各発光素子４４から参照光を取り出
してそれで各発光素子４４の光量変動を補償するように
しても良い。

ところで、この発明に係る内面検査装置の検査対象とな
る筒状物は、必ずしも円筒状のものに限られるものでは
なく、角筒状等のものでも良い。

また、切削加工物に限られるものではなく、樹脂の成形
品等でも良い。

また、この発明に係る内面検査装置は、筒状物の内面に
おける傷の存在やごみの付着の有無の検査以外にも、筒
状物の内面の加工状態の良否の検査等にも使用すること
ができる。

〔発明の効果〕

この発明に係る筒状物の内面検査装置は上記のように構
成されているので、筒状物の内面における傷の存在やご
みの付着の有無等の内面状態の検査を、従来のように目
視検査による場合と違って、簡単にかつ正確に行うこと
ができる。従ってこの発明の内面検査装置によれば、検
査の省力化を図ることができるので、例えば大量の筒状
物を連続的に検査するような場合に特に大きな効果を発
揮する。

特に、請求項４の内面検査装置のように、筒状物の内面
を複数の小さな領域に区分して検査できるようにすると
、いわゆるＳＮ比が向上するので、小さな、あるいは局
部的な傷等に対してもより正確な検査が可能になる。

また、請求項５の内面検査装置のように、光ガイドの測
定端部を筒状物の内部に段階的に挿入して検査できるよ
うにしても、いわゆるＳＮ比が向上するので、より正確
な検査が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る筒状物の内面検査
装置を示す概略構成図である。第２図は、投光用の光ガ
イドおよび受光用の光ガイドの一例を示す断面図である
。第３図は、光ガイドの測定端部の一例を示す断面図で
ある。第４図は、光ガイドの測定端部の他の例を示す断
面図である。第５図は、筒状物の内面での光の状態を模
式的に示す図であり、（Ａ）は傷がない場合を、（Ｂ）
は傷がある場合を示す。第６図は、第１図の比較回路周
りの具体例を示す図である。第７図ないし第９図は、そ
れぞれ、この発明の他の実施例に係る筒状物の内面検査
装置を示す概略構成図である。第１０図は、第８図または第９図の実施例における駆動
回路から出力されるパルス信号の一例を示す図である。２・・・筒状物、２ａ・・・内面、４・・・光源、６、
・・光、８００．投光用の光ガイド、８ａ・・・光ファ
イバ、１０・・・受光用の光ガイド、１０ａ・・・光フ
ァイバ、１２・・・測定端部、１４・・・反射光、１６
・・・受光器、１８・・・比較回路、３６・・・駆動装
置、４０・・・制御回路、４２・・・駆動回路、４４・
・・発光素子、４６・・・受光素子、４８・・・比較器
、５２・・・マイクロコンピュータ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光を発する光源と、複数本の光ファイバを含み前
記光源からの光を導いて筒状物の内面に照射する投光用
の光ガイドおよび複数本の光ファイバを含み前記筒状物
の内面からの反射光を導く受光用の光ガイドであって両
光ガイドを構成する光ファイバが前記筒状物側の端部で
ある測定端部で一つに束ねられたものと、前記受光用の
光ガイドで導かれた光を受けてそれを電気信号に変換す
る受光器と、この受光器からの電気信号またはそれに基
づく電気信号を所定の基準値と比較する比較手段とを備
えることを特徴とする筒状物の内面検査装置。
（２）前記投光用の光ガイドを構成する複数本の光ファ
イバと前記受光用の光ガイドを構成する複数本の光ファ
イバとが前記測定端部で互いにほぼ均等に入り交じるよ
うに束ねられている請求項１記載の筒状物の内面検査装
置。
（３）前記投光用の光ガイドを構成する複数本の光ファ
イバと前記受光用の光ガイドを構成する複数本の光ファ
イバとが前記測定端部で一方の光ガイドを構成する光フ
ァイバが中心部に集まり、他方の光ガイドを構成する光
ファイバがそれをリング状に取り囲むように束ねられて
いる請求項１記載の筒状物の内面検査装置。
（４）複数本の光ファイバを含み外部から与えられる光
を導いて筒状物の内面に照射する投光用の光ガイドおよ
び複数本の光ファイバを含み前記筒状物の内面からの反
射光を導く受光用の光ガイドであって、両光ガイドを構
成する光ファイバが前記筒状物側の端部である測定端部
においてそれぞれ１本以上ずつグループ化されかつそれ
が投光側のものと受光側のものとで対になるように接近
した状態で一つに束ねられたものと、前記投光用の光ガ
イドの１本以上ずつグループ化された光ファイバに光を
それぞれ供給する複数の発光素子と、前記受光用の光ガ
イドの１本以上ずつグループ化された光ファイバからの
光をそれぞれ受けてそれを電気信号に変換する複数の受
光素子と、前記各発光素子を時間をずらして順次発光さ
せる駆動回路と、前記各受光素子からの電気信号または
それに基づく電気信号を所定の基準値と比較する比較手
段とを備えることを特徴とする筒状物の内面検査装置。
（５）前記光ガイドの前記測定端部および前記筒状物の
少なくとも一方を動かして前記測定端部を前記筒状物の
内部に段階的に挿入する駆動装置と、前記測定端部の挿
入位置に応じて前記比較手段に対する基準値を変更する
制御手段とを更に備える請求項１、２、３または４記載
の筒状物の内面検査装置。