JPH04339243A - 中空体の内壁面検査装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板の端部を突き合わせ
溶接して中空体を形成する加工部に外接して、該加工部
の終端から放出される中空体の内壁面のうち、特に、溶
接部を含めた所定の周方向範囲の欠陥を検出する中空体
の内壁面検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】軸方向に連続的に溶接して製作された中
空体の内壁面は、内包する液体の種類によっては溶接に
伴う欠陥、あるいは、溶接部を保護するために塗られた
塗料による汚れ（この汚れを合わせて以下、欠陥という
）の有無を検出しなければならない。

【０００３】このように、中空体の内壁面を検査する従
来の装置として、例えば、特開昭５６−５４４１０号公
報に示されたように、筒体の基端部に接眼レンズを、先
端部に魚眼レンズをそれぞれ取付け、さらに、筒体の外
筒の軸線に沿って複数本の光ファイバを埋設して、これ
らの光ファイバの基端部を光源に接続することにより、
有底シリンダの内壁面に傷があるか否かを検査するもの
がある。 また、特開昭６２−２９８７０３号公報に示されたよう
に、桿の先端に取付けられた反射鏡を介して、レーザ光
を送受する二つのレーザ光送受信部を基端に設け、これ
ら二つのレーザ光送受信部の受信々号を演算処理して内
壁面に付着した物質の位置と形状とを調べる装置もある
。　　さらに、もう一つの内壁面検査装置としては、直
径が１．８ミリメートルのイメージハンドルの周囲にラ
イトガイドをリング状に取付けた“ＭＹ　ＳＣＯＰＥ”
（登録商標、株式会社住田光学ガラス製）がある。

【０００４】上述した従来の検査装置のうち、特開昭５
６−５４４１０号および特開昭６２−２９８７０３号の
各公報に示された装置はいずれも直径が大きく、外径が
５０〜７８ミリメートル以下の加工部に外接してその終
端から放出される中空体には適用し難かった。　　一方
、“ＭＹ　ＳＣＯＰＥ”は直径が比較的小さいため、内
径が５０〜７８ミリメートルの中空体でも内壁の検査は
可能である。しかし、加工部から放出される中空体の内
壁面については、信号の高速処理ができず、さらに、加
工部から順次、放出される長さ１００〜１３０ミリメー
トル程度の中空体に対して、欠陥検出の開始、終了のタ
イミングをとり難いという問題もあった。

【０００５】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、直径が数十ミリメートル以下の加工部に
外接して、順次放出される中空体であっても、溶接部を
含めた所定の周方向範囲の欠陥を確実に検出することが
でき、しかも、欠陥検出の開始、終了の自動化も可能な
中空体の内壁面検査装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、板を溶接して
中空体を形成する加工部の軸方向に、光ファイバおよび
電気信号線を貫通させると共に、加工部の基端から延出
する光ファイバの一端に光源を結合する一方、加工部の
終端には、光ファイバの他端の放射光を集めて、放出中
の中空体の内壁面のうち、溶接部を含めた所定の範囲を
照射するレンズ系、およびこのレンズ系で照射された部
分を撮影して電気信号線を通して映像信号を送出する撮
像光学系を含むセンサヘッドを取り付け、さらに、加工
部の基端側には、電気信号線を通して送出された映像信
号を処理して中空体の内壁面の欠陥の有無を判定する画
像処理装置を設けたものである。

【０００７】好ましくは、記撮像光学系として溶接部を
含めた周方向の所定の範囲を視野とするラインセンサを
用い、画像処理装置としては、溶接部が周辺領域と識別
されない状態から識別される状態に変化した時点で欠陥
検出処理を開始し、溶接部以外に周辺領域と識別される
領域が存在したとき欠陥有りと判定し、溶接部が周辺領
域と識別される状態から識別されない状態に変化した時
点で欠陥検出処理を終了するように構成する。

【０００８】

【作用】本発明においては、加工部の軸方向に貫通させ
た光ファイバを介して加工部の基端から終端部に光を導
いて欠陥検出領域を照射し、この領域を撮影して得られ
た映像信号を、やはり、加工部の軸方向に貫通させた電
気信号線を介して加工部基端側の画像処理装置に送り込
んで欠陥検出をしているため、直径が数十ミリメートル
以下の加工部に外接して、順次放出される中空体であっ
ても、溶接部を含めた所定の周方向範囲の欠陥を確実に
検出することができる。

【０００９】ここで、溶接部が周辺領域と識別されない
状態から識別される状態に変化した時点で欠陥検出処理
を開始し、溶接部以外に周辺領域と識別される領域が存
在したとき欠陥有りと判定し、溶接部が周辺領域と識別
される状態から識別されない状態に変化した時点で欠陥
検出処理を終了することにより、欠陥検出の開始、終了
の自動化も実現される。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例の概略構成図である
。同図において、加工部１は筒状に形成され、その基端
部（図面の左端部）は図示省略の支柱等に固定されてい
る。この加工部１は薄い板を巻き掛けて端部を突合わせ
て電気溶接することにより中空体３ａ，３ｂ，３ｃ（こ
れらをまとめて中空体３とも言う）を形成し、次いで、
矢印ｘで示した終端方向に（図面の右方向）に移動させ
ながら、溶接部に塗料を塗布した後、放出するものであ
るが、その詳細については本発明に直接関係しないので
説明を省略する。この加工部１の先端にセンサヘッド２
が取付けられている。このセンサヘッド２は、溶接加工
されて順次放出される中空体３ａ，３ｂ，３ｃの内壁面
の欠陥を検出するもので、加工部１よりも直径は小さい
が、やはり筒状に形成され、しかも、図示の実施例では
加工部１に対して軸芯を揃えて取付けられている。なお
、中空体３の直径が変化した場合は、中空体３とセンサ
ヘッド２が一定の距離となるよう、センサヘッド２を図
中で上下方向に移動することが好ましい。センサヘッド
２より導出される複合ケーブル４が、加工部１の軸芯部
を貫通して基端部から延出せしめられ、途中で分岐され
た光ファイバ５に光源７が結合され、電気信号線として
の信号ケーブル６に画像処理装置８が接続されている。

【００１１】因みに、光ファイバ５としては三菱レイヨ
ン（株）製の光ファイバケーブルＳＨ４００１型を、光
源７としては三菱レイヨン（株）製のエスカ（登録商標
）イルミネータＥＬＩ−１００型を、画像処理装置とし
ては三菱レイヨン（株）製の検査システムＬＳＣ−２０
０型を用いている。

【００１２】図２はセンサヘッド２の詳細な構成を示す
縦断面図である。このセンサヘッド２は、円筒１１の一
端をフランジ状の側板１２で塞ぎ、他端を円板状の側板
１３で塞いだ形状の筐体１０を有し、このうち、フラン
ジ状の側板１２が加工部１の終端に軸芯を揃えて結合さ
れている。 ここで、円筒１１の軸方向で見て加工部１寄りで、しか
も、加工部１から放出される中空体３の溶接部が通過す
る位置と対向する部位に透孔１４が穿たれている。また
、加工部１に結合されたフランジ状の側板１２の軸芯部
に複合ケーブル４が通され、筐体１０の内部に光ファイ
バ５と信号ケーブル６とが分けて導出されている。この
場合、光ファイバ５の端部は透孔１４に向けて斜めに折
り曲げられており、その延長上に放射光を集めて中空体
３の内壁面のうち、溶接部を含めた所定の範囲、すなわ
ち、検査位置９を照射するレンズ系１５が設けられてい
る。また、透孔１４より検査位置９を見通すことのでき
る位置にミラー１６が取付けられている。このミラー１
６は筐体１０の軸芯に対して４５度の傾斜をなすように
取付けられている。そして、このミラー１６を介して、
検査位置９を見通すことのできる軸方向先端部に、レン
ズ系１７およびＣＣＤ１８を含むラインセンサが設けら
れている。なお、ミラー１６、レンズ系１７およびＣＣ
Ｄ１８によって本発明の撮像光学系１９が構成されてい
る。そして、ＣＣＤ１８の映像信号が前述の信号ケーブ
ル６を通して画像処理装置８に送り込まれるようになっ
ている。又ＣＣＤ１８を駆動するための駆動クロックは
画像処理装置８に作られ、信号ケーブル６を介してＣＣ
Ｄ１８に与えられている。

【００１３】ここで、ＣＣＤ１８としては、素子数が１
０２４個、駆動周波数が５ＭＨｚ、走査周期が０．２２
ｍｓのものを用いている。また、レンズ系１７としては
、アクリル樹脂によりＦ＝５．０、ｆ＝１４．８、倍率
０．２２５となるように設計された直径５ｍｍの円筒状
レンズを用いている。

【００１４】上記のように構成された本実施例の動作を
以下に説明する。加工部１で薄い板の端部を突合わせ溶
接して形成され、次いで、溶接部に塗料が塗布された中
空体３は順次矢印ｘ方向に放出される。このとき、光源
７の放射光が光ファイバ５を通してセンサヘッド２に導
かれる。この光ファイバ５の反対端の出射光は、レンズ
系１５で集光され、中空体３の検査位置９を高照度で照
射する。一方、高照度で照射された検査位置９はミラー
１６を介して、撮像光学系１９で撮影され、その映像信
号が信号ケーブル６を介して画像処理装置８に取り込ま
れる。

【００１５】図３はこの撮像光学系１９と中空体３の被
検査面との関係を示す説明図であり、中空体３がｘ矢印
方向に走行するとき、レンズ系１７およびＣＣＤ１８を
有する撮像光学系１９は、溶接部２１を中心としてその
両側の所定の検査範囲２２を撮影する。この場合、溶接
部２１は暗く、これを除いた中空体３の内壁面は明るく
なっており、さらに、欠陥２３は暗くなっているのが一
般的である。これらを撮影した映像信号に対して、画像
処理装置８は周知の二値化処理を施し、得られた二値デ
ータに従って欠陥２３の有無を判定する。

【００１６】いま、撮像光学系１９の視野に中空体３が
存在しなかったとすれば、溶接部２１が周辺領域と識別
されない状態にある。すなわち、図４（ｂ）　に示すよ
うに、ＣＣＤ１８の一走査期間のすべての時刻に「１」
を示す。そして、撮像光学系１９の視野に中空体３の先
端が検出される状態に変化したとすれば溶接部２１が周
辺領域から識別される状態に変化する。すなわち、図４
（ａ）　に示すように、溶接部２１の位置に対応する位
置のみが「１」で他が「０」となる。このように、溶接
部２１が周辺領域と識別されない状態から識別される状
態に変化した時点で画像処理装置８は欠陥検出処理を開
始する。反対に、撮像光学系１９の視野に中空体３の先
端が検出されている状態から撮像光学系１９の視野に中
空体３が存在しない状態に変化したとすれば、溶接部２
１が周辺領域と識別される状態から識別されない状態に
変化する。このように、溶接部が周辺領域と識別される
図４（ａ）の状態から、識別されない図４（ｂ）　の状
態に変化した時点で画像処理装置８は欠陥検出処理を終
了する。また、撮像光学系１９の視野に欠陥２３があれ
ば、溶接部２１以外に周辺領域と識別される領域が存在
する。すなわち、図４（ｃ）　に示すように、溶接部２
１に対応する箇所と、欠陥２３に対応する箇所が「１」
となり、これ以外は「０」となる。このとき、画像処理
装置８は欠陥有りと判定する。

【００１７】この結果、中空体３の内壁面のうち、溶接
部分を中心に指定された検査範囲２２の欠陥（汚れ）を
検出することができる。また、加工部１の終端部にレン
ズ系１５と撮像光学系とを備えた円筒状のセンサヘッド
２を取付けているので、加工部１に複合ケーブル４を貫
通させるだけで済むことになり、加工部１自体に複雑な
部品が実装されていたとしても、内壁面検査装置を容易
に実現することができる。さらに、ラインセンサの一走
査期間の出力信号が全て「１」になった後、溶接部に相
当する位置のみが「１」になった時点で欠陥検出処理を
開始し、溶接部以外に部分的な「１」を検出したとき、
又は溶接部の「１」の幅が予め設定した範囲以上のとき
、欠陥有りと判定し、全て「１」あるいは溶接部以外の
部分的な「１」を検出した後、全て「１」に変化した時
点で欠陥検出処理を終了するようにしたので、中空体３
が毎分数百個というように高速で放出される中空体でも
容易に欠陥を検出することができ、しかも、欠陥検出処
理の開始、終了を自動化することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなようにこの
発明によれば、加工部を貫通させた光ファイバを介して
欠陥検出領域を照射し、この領域を撮影して得られた映
像信号を、やはり、加工部を貫通させた電気信号線を介
して画像処理装置に送り込んで欠陥検出をしているため
、直径が数十ミリメートル以下の加工部に外接して、順
次放出される中空体であっても、溶接部を含めた所定の
周方向範囲の欠陥を確実に検出することができる。また
、溶接部が周辺領域と識別されない状態から識別される
状態に変化した時点で検出動作を開始し、溶接部以外に
周辺領域と識別される領域が存在したとき欠陥有りと判
定し、溶接部が周辺領域と識別される状態から識別され
ない状態に変化した時点で検査を終了することにより、
欠陥検出の開始、終了の自動化が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成図である。

【図２】本発明の一実施例の主要素の詳細な構成を示す
縦断面図である。

【図３】本発明の一実施例の動作を説明するために撮像
光学系と検査一との関係を示した説明図である。

【図４】本発明の一実施例の動作を説明するために、時
間と信号レベルとの関係を示した線図である。

【符号の説明】

１　　加工部 ２　　センサヘツド ３　　中空体 ４　　複合ケーブル ５　　光ファイバ ６　　信号ケーブル ７　　光源 ８　　画像処理装置 １５　　レンズ系 １６　　ミラー １７　　レンズ系 １８　　ＣＣＤ １９　　撮像光学系

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板を溶接して中空体を形成する加工部に外
   接して、前記加工部の終端から放出される前記中空体の
   内壁面の欠陥を検出する装置において、前記加工部を軸
   方向に貫通させた光ファイバおよび電気信号線と、前記
   加工部の基端から延出する前記光ファイバの一端に結合
   された光源と、前記加工部の終端部に設けられ、前記光
   ファイバの他端からの放射光を集めて、前記加工部から
   放出される前記中空体の内壁面のうち、溶接部を含めた
   所定の範囲を照射するレンズ系、このレンズ系で照射さ
   れた部分を撮影して前記電気信号線を通して映像信号を
   送出する撮像光学系を含むセンサヘッドと、前記電気信
   号線を通して送出された映像信号を処理して前記中空体
   の内壁面の欠陥の有無を判定する画像処理装置と、を備
   えたことを特徴とする中空体の内壁面検査装置。
2. 【請求項２】前記撮像光学系は前記溶接部を含めた周方
   向の所定の範囲を視野とするラインセンサを含み、前記
   画像処理装置は、前記溶接部が周辺領域と識別されない
   状態から識別される状態に変化した時点で欠陥検出処理
   を開始し、前記溶接部以外に周辺領域と識別される領域
   が存在したとき欠陥有りと判定し、前記溶接部が周辺領
   域と識別される状態から識別されない状態に変化した時
   点で欠陥検出処理を終了することを特徴とする請求項１
   記載の中空体の内壁面検査装置。