JPH06273390A - 超音波亀裂検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像処理と超音波を応用し、円筒状ワー
クの亀裂検査を同時に複数個について、効率良く、かつ
高精度に行う。 【構成】 超音波の強度により円筒状ワークの亀裂
を検査する装置において、ワーク軸方向に複数個整列し
たワークを画像処理装置で撮像した画像データからこれ
らワーク間の境界を算出する画像処理手段と、この整列
したワークを回転させつつ超音波探触子をワークの軸方
向に移動させながら超音波強度の履歴データを収集する
超音波検出手段と、これら画像処理手段と超音波検出手
段が収集したデータに基いて画像処理手段で撮像したワ
ークと、超音波強度の履歴データを種週したときのワー
クの位置関係を算出た後、超音波強度履歴データから複
数個整列したワークの個々について亀裂の有無を判断す
る亀裂検出手段を有する超音波亀裂検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円筒状ワークに発生し
ている亀裂などの欠陥を画像処理と超音波探傷とを応用
して検出する検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】円筒状ワークを回転させながら、超音波
探触子をワークの軸方向に移動して欠陥検査を行う装置
としては、特開昭６１−１７５５６３号公報、特開平１
−１３２９５７号公報に示されている。特開昭６１−１
７５５６３号公報に記載の発明は、チルドロールを回転
させながらチルドロールの長手方向に超音波探触子を取
付け、多数のデータを取り処理するものである。特開平
１−１３２９５７号公報に記載の発明は、検査対象ワー
ク１回転ごとに超音波接触子を１移動単位移動させ検査
をしていくものである。また画像処理を備えた超音波検
査装置としては、特開平２−５７９６６号公報に示され
ている。この公報に記載の発明においては、検査対象ワ
ーク１個を画像処理装置により回転ズレを求め、超音波
探触子の移動方向に軸を合わせるようにワークを移動さ
せることに用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、検査対象ワークを回転させながら超音波探触子を軸
方向に移動し検査を行うとき、収集したデータの相互間
の関係には注目していない。特に、雑音によるピーク
値、及びデータ間の超音波強度による欠陥の状態判断等
には注目していない。また、欠陥検査を行うとき、対象
ワークは１個しか扱えず、対象ワークの形状が比較的小
さい場合には検査能率が悪いという問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下の装置により解決する。検査対象ワー
クの軸方向に複数個整列したワークを画像処理装置で撮
像した画像データから隣のワークとの境界を算出する画
像処理手段と、この整列したワークを回転させつつ超音
波探触子をワークの軸方向に移動させながら超音波強度
の履歴データを収集する超音波検出手段と、これら画像
処理手段と超音波検出手段が収集したデータに基いて画
像処理手段で撮像したワークと、超音波強度の履歴デー
タを収集したときのワークの位置関係を算出し、この位
置関係に基いて超音波の履歴データから複数個整列した
ワークの個々について亀裂の有無を判断する亀裂検出手
段を有する超音波亀裂検査装置である。

【０００５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基いて説明
する。まず図１２に、本発明の検査対象ワークである円
筒状マグネット（フェライト磁石）４の外観を示す。

【０００６】図１は本発明の装置の構成図を示す。図１
において、供給コンベア１に複数個の検査対象マグネッ
ト４（以下、ワークという）を軸方向に１列に整列（４
ａ、４ｂ、・・・）して設置する。コンベア１の上方部
には最前列のワーク列４ａを撮像するＣＣＤカメラ２を
設置する。３は超音波探触子移動用ロボットであり、検
査を行うための超音波探触子５を設けている。超音波探
触子５は、ロボット３のスライド軸６に沿って移動可能
になっている。検査ステージ７には水槽８を設ける。水
槽８内には、１列に整列したワークをまとめて検査を行
うためのステージ（図示せず）を設ける。このステージ
としては、例えば、２本の回転可能な棒を平行に配列
し、この棒上にワークを乗せる。この棒はモータ９によ
り回転し、この棒が回転すると、１列のワーク全てが同
時に回転する。１０は検査後の不良ワークを払い出す不
良品払い出しロボットで、突き出しハンド１０ａを設け
ている。１１は良品を払い出すコンベアである。払い出
しコンベア１１の端部には、検査が完了した１列のワー
クを受けるためのステージ１２を設けている。ステージ
１２は払い出しコンベア１１の上面方向に回転可能にな
っている。また、ＣＣＤカメラ２の近傍にはワーク列４
ａ、４ｂ、・・・用の照明１３を設置する。

【０００７】図２は、本発明の装置のシステム構成図を
示す。図において、１４は本装置を制御する装置、例え
ばパソコンあるいはマイクロコンピュータである。パソ
コン１４には、画像処理手段Ａ、超音波検出手段Ｂ、亀
裂検出手段Ｃ、モータ９を制御するためのモータコント
ローラ１５、超音波探触子移動用ロボット３を接続する
ためのインターフェイス１６、シケンサー１７を接続す
るためのインターフェイス１８を設ける。画像処理手段
Ａには、ＣＣＤカメラ２が接続されている。超音波検出
手段Ｂには、超音波探触子５などの超音波探傷装置１９
が接続されている。また、シケンサー１７には、図１に
は示していないがワーク搬送用ロボット２０、及び不良
品払い出しロボット１０を接続する。

【０００８】続いて、本発明の作用について説明する。
まず検査を始める前に、ＣＣＤカメラ２の画像上の位置
と、超音波探触子移動用ロボット３上の超音波探触子５
との位置関係を求める。その手順を図３に基いて説明す
る。１個のワーク４を供給コンベア１に置き、ＣＣＤカ
メラ２でこのワーク４を撮像し、画像上の位置、例え
ば、ワーク４の端面位置を求める。続いて、ワーク搬送
用ロボット２０によりこのワーク４を検査ステージ７の
検査位置まで搬送する。次に、超音波探触子移動ロボッ
ト３により、超音波探触子５をワーク４の端面位置まで
移動させ、このときの超音波探触子移動用ロボット３の
座標位置を読み取り、この座標位置を超音波探触子５の
位置とする。そして、この二つの位置関係の換算値を求
め、画像位置データと超音波探触子５との位置関係を求
める。この位置関係を亀裂検出手段Ｃに記憶する。この
操作は、本装置を立ち上げるときのみ行えばよい。

【０００９】続いて、検査手順について説明する。ま
ず、図示していないワーク供給ロボットにより、検査を
行うワーク４を供給コンベア１上に図１に示すように多
数列４ａ、４ｂ、・・・に配列する。供給コンベア１は
矢印Ｌ方向に進行するので、ＣＣＤカメラ２の下まで搬
送されたワーク４の１列４ａをＣＣＤカメラ２で撮像す
る。ＣＣＤカメラ２で撮像された画像データは画像処理
手段Ａに転送する。画像処理手段Ａでは、図４に示すよ
うに、画像処理範囲Ｈ内を画像Ｘ軸をパラメータとし画
像Ｙ軸上の明るさのヒストグラム２１を作成する。続い
て、このヒストグラム２１を微分処理し、照明１３によ
り照らされた複数のワーク４の境界にできる影の抽出を
行い、ワーク４とワーク４との境界について、画像上の
位置を求める。この微分処理した結果例を図５に示す。
図５において、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、・・・がワー
ク４間の境界を示す。図４に示す画像ヒストグラムだけ
では照明むらにより、明るさの値がワーク４の位置によ
り片寄りが生じる。しかし、微分処理を行うことによ
り、照明むらに対して無関係にワーク４の境界を抽出で
きることがわかる。ワーク４の境界を求めるときは、微
分処理データ上に画像しきい値Ｔａを設け、このしきい
値Ｔａを越えた画素の位置よりワーク４の境界の位置を
求める。このワーク４の境界位置を求める手順を図６に
示す。

【００１０】画像処理の終わったワーク４は供給コンベ
ア１により、超音波検査用ステージ７にハンドリングす
るワーク搬送用ロボット２０の可動範囲内まで移動させ
る。続いて、この１列のワーク４ａをワーク搬送ロボッ
ト２０により、超音波検査用ステージ７に搬送する。次
に、検査ステージ７上のワーク４をモータ９により回転
させて、超音波探触子移動用ロボット３に付けられた超
音波探触子５をワーク４の軸方向に移動させ、ワーク４
を螺旋状に検査しながら、超音波強度の履歴データを超
音波検出手段の記憶装置に記憶する。ワーク４に発生し
ている亀裂と超音波強度との関係について種々調査実験
した結果、次のことが明らかになった。超音波探触子５
に対して斜めの亀裂があったワーク４個分の超音波履歴
データ例を図７に、同じく超音波探触子５に対し正面の
亀裂があった例を図８に、また亀裂が全くない場合の例
を図９に示す。なお、これらの図において、超音波強度
の線図が途切れた所がワーク４の間の境界を示してい
る。なお、これらの図において、超音波履歴データは５
０ｍｓごとに収集し、サンプリング点間の距離は約１．
７ｍｍである。図７、８、９から判るように、超音波強
度は弱いが、しきい値を越えた超音波強度の履歴データ
の継続時間が長い場合は、ワーク４には超音波探触子５
に対して斜めの長い亀裂があり、また、超音波強度は強
いが、同じく継続時間が短い場合は、ワーク４には超音
波探触子５に対して正面に短い亀裂があることが判っ
た。このように、超音波強度のしきい値を不良ワークの
超音波強度の履歴データの実験に基いて適切に選択する
と、このしきい値を越えた超音波の強度の継続時間よ
り、亀裂の種類、長さが判断できるのである。

【００１１】続いて、亀裂検出手段Ｃは、上記の画像処
理手段Ａより得られたワーク４の境界位置データと超音
波強度履歴データよりワーク４の良不良を判定する。図
１０は超音波探触子（プローブ）に対し正面の亀裂を検
出するための処理手順を示すし、図１１は超音波探触子
に対し斜めの亀裂を検出するための処理手順を示す。こ
の手順を詳細に説明すると次のようになる。

【００１２】まず、画像データより得られたワーク４の
境界の画像上の位置データを、超音波探触子移動用ロボ
ット３の座標値に変換する。超音波探触子５に対して正
面の亀裂判断用の超音波強度しきい値Ｔｂと、斜め亀裂
判断用の超音波強度しきい値Ｔｃの二つを設ける。ワー
ク４間の境界位置は前記の手順で分かっているので、こ
の境界位置から各検査対象ワーク４ごとに超音波強度し
きい値Ｔｂを越えたデータの連続数と、超音波強度しき
い値Ｔｃを越えた総数を調べ、各々の数より亀裂の種類
と亀裂の長さとを判断し、検査対象ワーク４の良不良を
判断する。これらの判断は知識処理により行うこともで
きる。また、ワーク４の境界付近の超音波強度のデータ
については、不感帯としてマスクをかけ、この境界の影
響を取り除くようにする。検査ステージ７で検査が完了
したワーク４は、ワーク搬送ロボット２０により、払い
出しコンベア１１のステージ１２に移動させる。そし
て、パソコン１４の亀裂検出手段Ｃは、検査が完了した
１列のワーク４のどれが不良であるかを記憶しているの
で、この情報を不良品払い出しロボット１０に転送す
る。すると、ロボット１０は、突き出しハンド１０ａを
伸長させて不良ワークを払い落とす。続いて、ステージ
１２を所定角度ほど回転させて、良品ワークを払い出し
コンベア１１に移す。払い出しコンベア１１の良品ワー
ク４は次工程に搬送される。

【００１３】このように、本発明においては、単に超音
波強度のピークのみから検査対象ワーク４の良不良を判
断するよりも、亀裂長さも検出する手段を採用している
ので、不良品にならないような微小な亀裂を判断するこ
とができ、従来の装置と比較し、よりきめの細かい亀裂
の検出ができる。また、ワーク４の端面が未加工、ある
いは、ワークの長さが異なるものでも亀裂検査ができ
る。

【００１４】

【発明の効果】本発明は、次の効果を有している。 １）画像処理装置を導入することにより、長さの違う多
数個の検査ワークにも対応できるようになる。 ２）不良品が含まれている可能性のある検査ワークを加
工した後、長さがそろった状態で亀裂検査を行っている
場合、亀裂検査をした後、良品だけを加工することがで
き、加工工程を大幅に効率化できるようになる。 ３）従来は、単に超音波強度の単純なピーク値のみより
検査対象ワークの良不良を判断していたが、本発明で
は、超音波強度履歴のデータを詳細に分析及び判断する
ことにより、超音波探触子に対して斜めの亀裂を見落と
したり、正面亀裂のピーク値は高いが不良でない亀裂を
不良と判断したりすることがなくなり、より検査精度を
上げることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図

【図２】図１示す装置のシステム構成図

【図３】画像処理手段と超音波検出手段において、ワー
クの位置関係を求める方法を説明するための図

【図４】画像ヒストグラムデータの一例を示す図

【図５】図４のヒストグラムデータを微分処理した結果
を示す図

【図６】本発明におけるワーク境界面を抽出する手順を
示すフローチャート

【図７】本発明装置で収集した超音波強度の履歴データ
の一例を示す図

【図８】本発明装置で収集した超音波強度の履歴データ
の一例を示す図

【図９】本発明装置で収集した超音波強度の履歴データ
の一例を示す図

【図１０】本発明で採用する超音波探触子に対しワーク
正面の亀裂を判断する手順を示すフローチャート

【図１１】本発明で採用する超音波探触子に対しワーク
の斜め方向の亀裂を判断する手順を示すフローチャート

【図１２】本発明に適用できる検査対象ワークの形状の
一例を示す図示すフローチャート

【符号の説明】

１ 供給コンベア ２ ＣＣＤカメラ ３ 超音波探触子移動用ロボット ４ ワーク ５ 超音波探触子 １４ パソコン Ａ 画像処理手段 Ｂ 超音波検出手段 Ｃ 亀裂検出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波の強度により円筒状の検査対象
   ワークの亀裂を検査する装置において、ワーク軸方向に
   複数個整列した前記ワークを画像処理装置で撮像した画
   像データから前記ワーク間の境界を算出する画像処理手
   段と、前記整列したワークを回転させつつ超音波探触子
   を前記ワークの軸方向に移動させながら超音波強度の履
   歴データを収集する超音波検出手段と、前記画像処理手
   段と超音波検出手段が収集したデータに基いて画像処理
   手段で撮像したワークと、超音波強度の履歴データを収
   集したときのワークの位置関係を算出し、前記超音波の
   履歴データから前記複数個整列したワークの個々につい
   て亀裂の有無を判断する亀裂検出手段を有することを特
   徴とする超音波亀裂検査装置。