JPH03291507A - 円筒体の検査装置 - Google Patents

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」 この発明は円筒体の周面の外観を検査する円筒体の検査
装置に関する。

「従来の技術」 第３図は本出願人が先に提案した円筒体の検査装置（実
願昭６３−８９６１０号の願書に添付した明細書および
図面参照）の構成を示すブロック図である。

第３図において、１は二酸化ウランの核燃料べレット等
の円筒体、２は回転機構であり、円筒体１か載置される
一対のローラ３および４から構成され、ローラ３および
４を同一方向に回転させることにより、円筒体１をその
軸線回りに一定速度で回転させる。

また、５は円筒体１に照明光を照射する光源、６はライ
ンセンサカメラてあり、円筒体１の軸線方向に直線状に
配設された複数の撮像素子（例えば、ＣＣＤ　（Ｃｈａ
ｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄ　ｅｖｉｃｅ）センサ等）
から構成され、照明光の反射光を受光してラインセンサ
ビデオ信号を出力する。

さらに、７はラインセンサビデオ信号を処理する画像処
理装置である。

画像処理装置７において、８はラインセンサビチオ信号
をディジタル画像に変換するＡ／Ｄ変換器、９はディジ
タル画像を所定の閾値に基づいて２値化画像に変換する
２値化回路である。

１０は検査板決定回路であり、２値化画像の円筒体１の
軸方向（以下、Ｘ軸方向という）に関する反射光強度分
布（後述する）に基づいて２値化画像から円筒体１の周
面の有効画像範囲、即ち、検査域を決定する。

１１は２値化画像に重畳するマスク画像（後述する）を
作成するマスク作成回路、１２は判定回路であり、マス
ク画像が重畳された２値化画像の光強度差から円筒体１
の周面の欠陥を検出して、欠陥の個数あるいは面積等が
許容範囲内にあるか否かを判定する。

このような構成において、円筒体１の周面を検査するに
は、光源５から円筒体１に照明光を照射しつつ、円筒体
ｌを回転機構２によりその軸線回りに定速回転させると
共に、円筒体１の母線における反射光をラインセンサカ
メラ６により逐次撮像する。

これにより、円筒体ｌの周面が映し込まれたラインセン
サビチオ信号が得られる。このラインセンサビデオ信号
は、Ａ／Ｄ変換器８においてディジタル画像に変換され
た後、２値化回路９において所定の閾値より大きい階調
の画素が“白”、小さい階調の画素が“黒”として２値
化され、第４図に示すように、欠陥１ａおよび１ｂ並び
に背景画像１３が黒”となる２値化画像１４に変換され
る。

次に、検査板決定回路１０は、２値化画像１４のＸ軸方
向において同位置である画素の全ラインに亙る集合（以
下、画素列という）毎に°“白”の画素の数を求めて全
ライン数で正規化し、第５図（ａ）に示すように、“白
”強度が大きい程“１”に近付く反射光強度分布を作成
する。

この反射光強度分布は、円筒体１の欠陥１ａおよびｉｂ
並びに背景画像１３を示す“黒″部分が全く存在しない
画素列では“１”を示し、欠陥１ａおよび１ｂを含む画
素列では“１”からやや低（なり、さらに、“白”部分
かほとんど存在しない背景画像１３に相当する画素列で
は、極めて“Ｏパに近付く。

次に、検査板決定回路１０は、第５図（ａ）に示すよう
に、反射光強度分布に所定のスライスレベルを設定した
後、スライスレベルよりも“白”強度か高い範囲を円筒
体１の検査域と決定して出力する。

これにより、マスク作成回路１１において、検査域に基
づいて背景画像１３を覆うマスク画像１５（第５図（ｂ
）参照）が作成され、２値化画像１４に重畳される。

これにより、２値化画像１４から背景画像１３か排除さ
れて有効画像１６のみとなるため、判定回路１２におい
て、有効画像１６中の”黒“部分が欠陥として判定され
、これら欠陥の個数あるいは面積等か所定の判定基準と
比較されて円筒体１の合否か判定される。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した従来の円筒体の検査装置において、
マスク作成回路１１は、グラフィック処理によりマスク
画像１５を作成しているため、画像処理に時間かかかる
という欠点があった。

また、円筒体１の展開された２値化画像１４からマスク
画像１５を作成し、判定回路１２にかけて２値化画像１
４をシリアル処理するため、判定できる欠陥の範囲が限
定されるという欠点かあった。

従って、円筒体１の各種欠陥の検出が迅速に行えないと
いう問題があった。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、円筒
体の各種欠陥の検出を迅速に行うことができる円筒体の
検査装置を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明による円筒体の検査装置は、円筒体をその軸回
りに一定速度で回転させる回転手段と、前記円筒体に照
明光を照射する光源と、前記円筒体と対向して配設され
、前記照明光の反射光を受光して前記円筒体の周面のビ
デオ信号を出力する撮像手段と、前記ビデオ信号を予め
設定された２値化レベルに基づいて２値信号に変換する
２値化手段と、前記２値信号の全ラインにおいて同位置
である画素の全ラインに亙る集合毎に、前記２値の一方
の値を持つ画素の数である射影データを記憶する射影デ
ータ採取記憶手段と、前記射影データから前記円筒体の
周面の有効画像部分を通すウィンドウ端を検出確定する
ウィンドウ決定手段と、前記射影データ採取記憶手段と
平行して前記ビデオ信号を二次元ビデオメモリに書き込
み、前記円筒体の展開画像を二次元ビデオ信号として出
力する二次元画像変換記憶手段と、前記二次元ビデオ信
号に前記ウィンドウをかけると共に、前記ウィンドウ外
部を一定輝度しヘルにするゲート手段と、該ゲート手段
を通過したビデオ信号に基づいて前記円筒体の周面の状
態を評価する判定手段とを具備することを特徴としてい
る。

「作用」 この発明によれば、円筒体の周面を検査するには、まず
、光源から円筒体に照明光を照射しつつ、円筒体を回転
手段によりその軸線回りに定速回転させると共に、円筒
体の母線における反射光を撮像手段により逐次撮像する
。

これにより、撮像手段から円筒体の周面が映し込まれた
ビデオ信号が出力される。このビデオ信号は２値化手段
において２値信号に変換される。

次に、射影データ採取記憶手段は、２値信号の全ライン
において同位置である画素の全ラインに亙る集合毎に、
射影データを記憶する。これにより、ウィンドウ決定手
段は、射影データから円筒体の端部を検出し、ウィンド
ウ端を検出確定する。

一方、二次元画像変換記憶手段は、射影データ採取記憶
手段と平行してビデオ信号を二次元ビテオメモリに書き
込み、円筒体の展開画像を二次元ビデオ信号として出力
する。

そして、ゲート手段は、二次元ビデオ信号にウィンドウ
をかける。また、ゲート手段は、ウィンドウ外部は判定
手段の判定を有効にする一定輝度レベルとする。

これにより、判定手段は、ゲート手段を通過したビデオ
信号に基づいて円筒体の周面の状態を評価する。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説明
する。第１図はこの発明の一実施例による円筒体の検査
装置の構成を示すブロック図であり、この図において、
第３図の各部に対応する部分には同一の符号を付け、そ
の説明を省略する。

第１図において、１７は回転機構２を駆動する駆動回路
であり、円筒体１の回転が安定した時にトリガ信号Ｓ　
ＲＢを出力する。尚、このトリガ信号ＳＲＢは、円筒体
ｌか図示せぬ搬送装置によって回転機構２に搬送される
速度、即ち、円筒体１の検査速度に対応して１〜５Ｈｚ
の周期で出力される。

また、後述するウィンドウ作成回路１８およびデインタ
ル二次元画像変換記憶回路２２は、このトリガ信号ＳＲ
Ｂに同期して内部のメモリをクリアした後、ラインセン
サビチオ信号Ｓ　ＶＤの取り込みを開始する。

また、１８はウィンドウ作成回路であり、ラインセサカ
メラ６から出力されるラインセンサビデオ信号Ｓ　ＶＤ
を後述するディジタル二次元画像変換記憶回路２２が二
次元化処理した映像ビデオ信号Ｓ’ＶＤの有効画像を通
すウィンドウを作成する。

ウィンドウ作成回路１８において、１９はコンパレータ
てあり、予め設定された２値化レベル■Ｌ（０〜５Ｖ）
に基づいてラインセンサビデオ信号Ｓ　ＶＤを２値化す
る。即ち、コンパレータ１９は、ラインセンサビデオ信
号ＳＶＤが２値化レベルＶＬより高い場合に、”Ｈ”レ
ベルの信号を出力し、２値化レヘルＶＬより低い場合に
、“Ｌ”レベルの信号を出力する。

２０はラインメモリであり、ラインセンサビチオ信号Ｓ
ＶＤから抽出された水平同期信号Ｓ　ＳＮ＋およびライ
ンセンサカメラ６から出力されるクロックＣＫを用いて
生成されるアドレスを入力して、あるアドレスが入力さ
れた時のコンパレータ１９の出力信号か”Ｈ”レベルの
場合、即ち、そのアドレスに対応した画素か”白”であ
る場合には、そのアドレスに対応した記憶箇所の値が、
先に記憶された値に１か加算された値で更新される。こ
れが予め設定された円筒体１の全周分のラインの数り、
Ｎ（０〜５１２、通常、２５６，４３２，４８０，５１
２）行われる。つまり、各画素列毎に”白パの画素の数
が全ラインに亙って合計される。以下、この”白”の画
素の数をＸ射影データという。

従って、ある画素列が全ラインに亙って”白”である場
合には、その画素列に対応したアドレスの記憶箇所に記
憶されるＸ射影データの値はライン数と同じ値であり、
ある画素列か全ラインに亙って“黒”である場合には、
その画素列に対応したアドレスの記憶箇所に記憶される
Ｘ射影データの値は０″である。

２１はウィンドウ決定回路であり、ラインメモリ２０に
記憶されたＸ射影データから円筒体１の端部を検出し、
映像ビデオ信号Ｓ　’ＶＤの有効画像を通すウィンドウ
端を検出確定し、ウィンドウ信号Ｓｗｏを出力する。こ
のウィンドウ信号Ｓ　ＷＤは、予め設定された境界抽出
開始アドレスＡＥＰ（左右路Ｏ〜１９９）、境界抽出値
ＣＡＰ（左右路１〜５１２）およびウィンドウ決定用ア
ドレスＡ−Ｄ（０〜９９）に基づいて生成される。

さらに、２２はラインセンサビデオ信号Ｓ　ＶＤを入力
して二次元のディジタル画像を作成記憶するディジタル
二次元画像変換記憶回路である。

ディジタル二次元画像変換記憶回路２２において、２３
はスイッチであり、二次元画像モニタ端子ａがコンパレ
ータ１９の出力端に接続され、多値画像二次元変換端子
すかＡ／Ｄ変換器８の出力端に接続されている。２４は
二次元ビデオメモリであり、ラインセンサビデオ信号Ｓ
ｖＤから抽出された水平同期信号Ｓ　ＳＮ＋およびライ
ンセンサカメラ６から出力されるクロックＣＫを用いて
生成されるメモリアドレスに基づいてスイッチ２３の共
通端子Ｃに出現したディジタル画像を記憶する。

２５は二次元ビデオメモリ２４から読み出されたディジ
タル画像をアナログの映像ビデオ信号ｓ’０に変換する
Ｄ／Ａ変換器である。

また、２６は映像ビデオ信号Ｓ’ＶＤにウィンドウ信号
ＳＷＤによるゲートをかけるゲート回路である。尚、ウ
ィンドウ部分以外の画像の輝度レベル（Ｏ〜５Ｖ）は予
め設定しておく。また、ゲート回路２６から出力される
水平同期信号Ｓ８□がＤ／Ａ変換器２５に供給されてお
り、Ｄ／Ａ変換器２５は、この水平同期信号Ｓｓ□に同
期して映像ビデオ信号Ｓ　ｌ　ＶＤを出力する。２７は
判定回路であり、ウィンドウを通ることによりウィンド
ウ部分以外が一定の輝度レベルにされたビデオ信号ＳＭ
ヮＤから円筒体１の周面の欠陥を検出して、欠陥の個数
あるいは面積等か許容範囲内にあるか否かを判定する。

さらに、２８はケート回路２６から出力されるビデオ信
号Ｓ　ＭＶＤを入力して円筒体１の周面の画像を表示す
るモニタである。

このような構成において、この円筒体の検査装置を用い
て円筒体１の周面を検査する動作について説明する。尚
、スイッチ２３の共通端子Ｃは多値画像二次元変換端子
すに接続されているものとする。また、ラインセンサカ
メラ６か撮影する画像は、１ライン５１２画素て５１２
ラインであるとする。

まず、図示せぬ搬送装置によって円筒体１かローラ３お
よび４間に載置されると、駆動回路１７は、回転機構２
を駆動してローラ３および４を同一方向に回転させる。

これにより、円筒体１は、その軸線回りに回転する。

そして、円筒体１の回転が安定すると、駆動回路１７は
、ラインセンサビデオ信号Ｓ　ＶＤの取り込み開始のた
めのトリガ信号ＳＲＢを出力する。これにより、ライン
センサカメラ６は、光源５から円筒体１に照明光を照射
した状態で、円筒体１の母線における反射光を逐次撮像
して円筒体１の周面が映し込まれたラインセンサビデオ
信号ＳＶＤを出力する。これにより、ウィンドウ作成回
路１８およびティジタルニ次元画像変換記憶回路２２は
、トリガ信号Ｓａａに同期してラインメモリ２０および
二次元ビデオメモリ２４をそれぞれクリアした後、ライ
ンセンサビデオ信号ＳＶＤの取り込みを開始する。

次に、ウィンドウ作成回路１８内のコンパレータ１９は
、トリガ信号Ｓ　ＲＢが入力されると、予め設定された
２値化レベルＶＬに基づいてラインセンサビデオ信号Ｓ
ｖＤを２値化して出力する。そして、ラインメモリ２０
は、水平同期信号Ｓ　ＳＮＩに同期すると共に、クロッ
クＣＫを用いて生成されるアドレスを入力して、そのア
ドレスのコンパレータ１９の出力信号が”Ｈ”レベルの
場合に、そのアドレスに対応した記憶箇所の値をインク
リメントする。これを予め設定された円筒体１の全周分
のラインの数Ｄ　Ｌ、（今の場合、５１２ライン）行う
。

これにより、ラインメモリ２０には、予め設定された全
ライン（今の場合、５１２ライン）に亙って各画素列毎
に“白”の画素の数か合計されたＸ射影データが記憶さ
れる（第２図（ｂ）参照）。尚、第２図（ｂ）はＸ射影
データをアナログ値によって表している。

次に、ウィンドウ決定回路２１は、まず、ラインメモリ
２０に記憶されたＸ射影データの両端のアドレス、即ち
、アドレスｒＯＪとアドレスｒ５１１」とから予め設定
された境界抽出開始アドレスＡＥＰ（例えば、左右共１
０）たけそれぞれ中央よりのアドレスから中央のアドレ
スに向かって、予め設定された境界抽出値ＣＡＰ（例え
ば、左右共２５６）以上のＸ射影データが記憶された記
憶箇所のアドレスをサーチし、それぞれのアドレスに該
当する画素列をワークエラ７とする。

そして、それぞれのワークエツジから予め設定されたウ
ィンドウ決定用アドレスＡ、（例えば、２゛Ｏ）たけ中
央よりのアドレスに該当するそれぞれの画素列をウィン
ドウの両端とし、ウィンドウ信号Ｓ　ＷＤを生成して出
力すると共に、ウィンドウ作成完了信号ＳＭＫを出力す
る。

尚、この時、ワークエツジに関するデータが予め設定さ
れた正常両端位置ＡＥ、）（左右Ｏ〜５１２）と、ワー
クエツジ幅ＷＥＤ（０〜５１２）との範囲に入っている
ことをチエツクし、異常があればＴＴＬレベルの異常信
号ＳＡＮをウィンドウ作成完了（Ｈ号Ｓ　ＭＥと共に出
力する。これにより、円筒体１の長さやローラ３および
４の上での位置、円筒体１の異常な回転、寸法が異なる
円筒体１、大きな欠陥を持つ円筒体１、形状の異なる円
筒体１１．光源５の不良、ウィンドウ信号Ｓ。Ｄのタイ
ミングずれ等をチエツクすることができる。

一方、ディジタル二次元画像変換記憶回路２２内のＡ／
Ｄ変換器８は、クロックＣＫに同期してラインセンサビ
デオ信号ＳＶＤをディジタル画像に変換して出力する。

二次元ビデオメモリ２４は、水平同期信号ＳＳＮ＋とク
ロックＣＫとを用いて生成されるメモリアドレスに基づ
いてディジタル画像を書き込む。これにより、二次元ビ
デオメモリ２４には二次元のディジタル多値画像が記憶
される。尚、ティジタルニ次元画像変換記憶回路２２は
、円筒体１の周面の全周の展開画像が二次元ビデオメモ
リ２４に記憶された時点で、フリーズ信号ＳＦＬを出力
し、画像の取り込みを中断すると共に、二次元ビデオメ
モリ２４からディジタル画像を読み出し、Ｄ／Ａ変換器
２５によってアナログの映像ビデオ信号Ｓ　’ＶＤに変
換して出力する。

これにより、ケート回路２６からは、映像ビデオ信号Ｓ
　’ＶＤにウィンドウ信号Ｓ　ｗＤによるケートがかけ
られると共に、ゲートがかけられた部分が予め設定され
た輝度レベルＶ。Ｌにされたビデオ信号Ｓ　ＭＶＤが出
力される。

従って、円筒体１の周面の検査有効画像かモニタ２９に
表示され、また、判定回路２７は、ビデオ信号ＳＭｖＤ
を入力すると共に、ウィンドウ作成完了信号Ｓ　ＭＫお
よびフリーズ信号ＳＦＬを入力すると、ビデオ信号Ｓ　
ＭＶＤを処理して有効画像中の“黒“部分を欠陥として
判定し、これら欠陥の個数あるいは面積等を所定の判定
基準と比較して円筒体１の合否を判定する。

以上説明した動作かトリガ信号ＳＲＢの周期毎に繰り返
される。

尚、スイッチ２３の共通端子Ｃを二次元画像モニタ端子
ａに接続してコンパレータ１９の出力信号を二次元ビデ
オメモリ２４に一時記憶した後、読み出してＤ／Ａ変換
器２５においてアナログの映像ビデオ信号Ｓ　’ＶＤに
変換してゲート回路２６を通過させることにより、モニ
タ２９にフンパレータ１９において２値化された画像を
直接表示することかてきる。

また、ラインメモリ２０に記憶されたＸ射影データを処
理することにより、比較的検知しやすい欠けやボア、あ
るいは、割れなとの存在を簡単に検知することかできる
。

さらに、円筒体１の周面の境界付近のＸ射影データを評
価することにより、検査中の円筒体１の回転ブレや端面
付近の周面のでき具合を推定したり、機器の異常を感知
することができる。

尚、ケート回路２６において、ゲートかかけられた部分
の輝度レベルＶＷＬを設定するようにしたのは、以下に
示す理由による。

即ち、ケートかかけられた部分は、通常、黒レベルにな
ったり、余分な信号か入ったりするので、この部分を判
定回路２７においてカットするにとどまらず、有効画像
の中から種々の欠陥を抽出する時の邪魔にならないよう
な輝度レベルに強制的にするためである。

例えば、円筒体１の周面の正常な画像の輝度レベルが１
００〜１５０てあり、欠陥の輝度レベルが１００以下で
あり、混入している金属の輝度レベルが２００以上であ
る場合には、この部分の輝度レベルを１２５に設定する
。

また、ウィンドウ決定回路２１において、ウィンドウ信
号Ｓ　ＷＤを生成する際に、予め設定された境界抽出開
始アドレスＡＥＰ、境界抽出値ＣＡＰおよびウィンドウ
決定用アドレスＡｗｐを用いたのは、以下に示す理由に
よる。

即ち、二次元ビデオメモリ２４に記憶されているディジ
タル画像は、第２図（ａ）に示す２値化画像で明瞭なよ
うに、円筒体１の周面の両端がギザキザになっているた
め、判定回路２７における判定をより正確なものにする
ためである。

尚、上述した一実施例においては、ゲート回路２６にお
いてアナログの映像ビデオ信号Ｓ　’ＶＤをウィンドウ
信号Ｓｗｏによってゲートした例を示したが、二次元ビ
デオメモリ２４からディジタル画像を読み出す際に、読
み出すデータを制限するようにしてもよい。

また、上述した一実施例は、ウィンドウ作成回路１８に
おいてＸ射影データだけを求めた例を示したが、同様な
処理によってＹ射影データを求めてもよい。これにより
、Ｘ射影データおよびＹ射影データを処理して比較的検
知しやすい欠陥等を簡単に検知することができる。

また、上述した一実施例においては、この発明を核燃料
ペレットの外観検査に適用した例を示したが、他の円筒
体の外観検査に適用しても非常に効果があり、高速で高
分解能の検査装置を実現することかできる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、従来処理時間
のかかっていたウィンドウ決定が展開画像が得られると
同時に完了し、画像が判定手段に入力される時にウィン
ドウがかけられるようになるので、本来の欠陥の判定に
かける時間をフルに確保することができるという効果か
ある。

また、判定手段へは検査領域に限った多値画像が渡され
るため、種々の欠陥抽出ができるという効果が得られる
。

従って、円筒体の各種欠陥の検出を迅速に行うことがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による円筒体の検査装置の
構成を示すブロック図、第２図（ａ）は２値化画像の一
例を示す図、第２図（ｂ）はＸ射影データの一例を示す
図、第３図は従来の円筒体の検査装置の構成例を示すブ
ロック図、第４図は２値化画像１４の一例を示す図、第
５図（ａ）は反射光強度分布の一例を示す図、第５図（
ｂ）はマスク画像１６の一例を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円筒体をその軸回りに一定速度で回転させる回転手段と
   、 前記円筒体に照明光を照射する光源と、 前記円筒体と対向して配設され、前記照明光の反射光を
   受光して前記円筒体の周面のビデオ信号を出力する撮像
   手段と、 前記ビデオ信号を予め設定された２値化レベルに基づい
   て２値信号に変換する２値化手段と、前記２値信号の全
   ラインにおいて同位置である画素の全ラインに亙る集合
   毎に、前記２値の一方の値を持つ画素の数である射影デ
   ータを記憶する射影データ採取記憶手段と、 前記射影データから前記円筒体の周面の有効画像部分を
   通すウィンドウ端を検出確定するウィンドウ決定手段と
   、 前記射影データ採取記憶手段と平行して前記ビデオ信号
   を二次元ビデオメモリに書き込み、前記円筒体の展開画
   像を二次元ビデオ信号として出力する二次元画像変換記
   憶手段と、 前記二次元ビデオ信号に前記ウィンドウをかけると共に
   、前記ウィンドウ外部を一定輝度レベルにするゲート手
   段と、 該ゲート手段を通過したビデオ信号に基づいて前記円筒
   体の周面の状態を評価する判定手段とを具備することを
   特徴とする円筒体の検査装置。