JPH10274515A

JPH10274515A - 曲面検査方法及び検査用カメラユニット

Info

Publication number: JPH10274515A
Application number: JP8013497A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Kato; 敏春加藤; Takeshi Nishida; 剛西田; Yoshitaka Yamagishi; 義隆山岸
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】タイヤの内部の欠陥検査に従来の目視検査や
凹凸検査に替えてカメラによる検査を可能にするととも
に、カメラによる安定した映像を確保することにより、
曲面体内部における欠陥検査の検査精度を高めることを
課題とする。【解決手段】カメラ２０と照明装置３０とミラー４０
とを一体化したカメラユニット１０を使用して、曲面内
側のどの場所に対しても常に垂直な光を当てながら映像
を写すことにより、歪みのない良好な画像を確保する
か、あるいは、カメラ２０と照明装置３０とを一体化し
たカメラユニット６０で、照明装置３０を片方のみに傾
斜状に設定することにより、影を作り出すことで凹凸状
の欠陥部の映像品質を向上させて画像補正を不要とし、
かつ欠陥判断をより容易に行なうことを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、曲面状の検査体
の内面を精度良く検査できる曲面検査方法及び検査用カ
メラユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、曲面内側の側面の欠陥検査におい
ては、例えば、タイヤの内側を検査する場合、図１３に
示すように、特に、タイヤ１のエッジ１ａにより内部の
側面２については直接見ることができず、また、直接見
ることができる検査エリアについても、曲面であること
や光の照射が直接できないため、検査エリアが影となり
欠陥を見逃す場合が多い。

【０００３】また、カメラを利用する曲面内側の検査方
法では、図１４に示すように、曲面状の検査体３の内面
側３ａに対してカメラ４と照明装置５を配置して欠陥部
の映像をモニタＴＶ６で目視により確認するものがあ
る。

【０００４】しかし、このようなカメラ４を使用したも
のでは、光学的な影響（魚眼レンズ等の広角系のレン
ズ）や、検査体３の内面３ａが曲面状になっているた
め、映像が歪んで写されることがある。

【０００５】また、照明装置５の照明ムラにより映像が
暗くなる部分が生じるため、カメラ４からの映像出力信
号に対して別途画像補正（シューディング）するための
画像処理装置７が必要である。

【０００６】更に、図１５，図１６に示すように、検査
体３である円筒物内側に対して、カメラ４の視野方向と
同じ向きになるように均一な照度を得る光を照明装置５
から照射するタイプのものや、また、図１７に示すよう
に円筒物内側に対してカメラ４の視野方向の斜め両サイ
ドから均一な照度を得るように照明装置５から光を照射
するものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来、曲
面内側の欠陥検査においては、目視検査と検査エリア面
を人の手で接触することによる凹凸検査か、あるいはカ
メラの映像を基にした検査方法が用いられていたが、目
視検査、凹凸検査は安定的な検査が行なわれず、良好な
検査精度を得ることが困難であり、また検査自体にかな
りの熟練を要し、かつ検査に時間がかかる等の問題点が
あった。

【０００８】また、カメラ４を利用した検査方法では、
画像処理装置７が必要であったり、また、図１５，図１
６に示す照明装置５をカメラ４の視野方向と同一方向に
同一落射するものにおいては、円筒物内側がカメラ４の
視野方向と同じ向きに光が反射（正反射）して、凹凸状
や明暗状の欠陥影像が欠陥なしの正常映像と区別できな
いような状態で映されることがあり、図１７に示すカメ
ラ４の両サイドに照明装置５を設置するタイプのもので
も同様の現象が起こる。

【０００９】従って、これらの方法においてはカメラ４
からの映像を基にした目視による欠陥判断や、画像処理
装置７による欠陥自動認識処理による判定で欠陥を見落
とすという問題点があった。

【００１０】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたもので、タイヤ内部の側面や底面等、曲面状の検査
体の内側の欠陥検査において、画像処理装置に必要な映
像を安定的に得ることができ、欠陥検査の検査精度を向
上させることができる曲面検査方法及びそれに使用する
検査用カメラユニットを提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、曲面状の検査体の内側にカメラ
及び照明装置を並列状に配置し、その前方側にミラーを
傾斜状に設け、カメラの視野方向と照明装置からの光線
の照射方向とをほぼ一致させるとともに、検査体の内面
側をミラーを介して垂直な光を当てながらカメラにより
映像化することを特徴とする。

【００１２】上記検査方法に使用することができる請求
項３の検査用カメラユニットは、検査部位を映像化する
カメラと、カメラの視野方向とほぼ同一方向に照明光線
を照射する照明装置と、カメラの前方側に位置し、カメ
ラの視野方向に対して所定角度傾斜状に設けたミラーと
を一体化して構成され、検査体の内側側面の映像部位を
ミラーを介して照射及び映像化することを特徴とする。

【００１３】更に、請求項２の検査方法は、曲面状の検
査体の内側にカメラ及びカメラの片側のみに照明装置を
配置するとともに、照明装置の光源の照射方向をカメラ
の視野方向を基準軸として所定角度傾斜状に設定するこ
とにより、影を作り出すことで安定した映像を得るよう
にしたことを特徴とする。

【００１４】また、上記検査方法に使用することができ
る請求項４の検査用カメラユニットは、検査体の内側部
分を映像化するカメラと、カメラの片側のみに設置さ
れ、カメラの視野方向に対して所定角度傾斜した照射方
向を有する照明装置とを一体化して構成されていること
を特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る曲面検査方法
及びそれに使用する検査用カメラユニットの実施形態に
ついて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１６】図１乃至図５は本発明の第１実施形態を示
すもので、図１は検査用カメラユニットの概略構成を示
す斜視図、図２は同検査用カメラユニットの内部を透視
した平面図、図３は図２中III −III 線断面図、図４乃
至図５は同検査用カメラユニットを使用した検査方法の
各説明図である。

【００１７】また、図６乃至図１１は本発明の第２実施
形態を示すもので、図６は検査用カメラユニットの概略
構成を示す斜視図、図７は同検査用カメラユニットの内
部を透視した平面図、図８は同検査用カメラユニットの
側面図、図９，図１０は同検査用カメラユニットを使用
した検査方法を示す各説明図、図１１，図１２は同検査
用カメラユニットを使用した照度分布を示す各グラフで
ある。

【００１８】まず、図１乃至図５に基づいて本発明の第
１実施形態について説明する。

【００１９】図１乃至図３において、検査用カメラユニ
ット１０は、ユニットカバー１１内にカメラ２０及びそ
の両側に照明装置３０が設置されているとともに、カメ
ラ２０、照明装置３０の前方側にはカメラ２０の視野方
向に対して傾斜状（例えば４５゜）にミラー４０が取り
付けられており、ミラー４０の下方に開口１２が開設さ
れている。

【００２０】更に詳しくは、カメラ２０は、本実施形態
では３８万画素ＣＣＤエリアセンサが使用され、カメラ
２０の視野方向がミラー４０を介して開口１２に向かう
ように設定されており、照明装置３０は高輝度赤色ＬＥ
Ｄを左右側に設置し、これも照明装置３０からの光線の
照射方向がカメラ２０の視野方向とほぼ同一になるよう
に設定されている。

【００２１】更に、ミラー４０は止め金具１３によりユ
ニットカバー１１に取り付けられており、このミラー４
０は、カメラ２０の視野方向を基準軸とした場合、基準
軸に対して４５゜傾斜した角度に設定されている。

【００２２】そして、上記検査用カメラユニット１０を
使用する検査方法において、検査体の内側面に対してユ
ニット１０を垂直方向に取り付け、８０〜９０ｍｍ角程
度の視野で検査を行ない、側面の曲面に合わせて２方向
から検査することが可能であり、カメラユニット１０を
移動機構に取り付け、上下、前後方向、あるいは所定角
度傾斜させることにより、種々のタイプの検査体への対
応が可能である。

【００２３】例えば検査体としてタイヤ５０を適用し、
タイヤ５０の内側面を検査する場合、図４に示すよう
に、カメラユニット１０をタイヤ５０内部の側面５１に
対して垂直方向に取り付け、照明装置３０からの光線は
ミラー４０により反射してタイヤ５０の側面５１を有効
に照らし、かつミラー４０を介してこのタイヤ５０内部
の側面５１の検査部分をカメラ２０により撮影する。

【００２４】更に、図５に示すように、今度は角度θ傾
けた状態でタイヤ５０内部の側面５１をカメラユニット
１０を使用して検査部分を撮影し、側面５１の曲面に合
わせて２方向から検査すれば、タイヤ５０の内部の特に
側面５１の正確な映像を得ることができ、歪みのない良
好な画像が得られるとともに、カメラユニット１０のハ
ンドリング性能も良いため、検査対象エリアの変更も容
易に行なえるという効果がある。

【００２５】このように、本実施形態においては、特
に、タイヤ５０内部の側面５１のような従来エッジに遮
られ、直接見ることができない部分においてもカメラ撮
影による検査を可能なものとし、かつ均一な光線を照射
でき、歪みのない良好な画像が形成できるという利点が
ある。

【００２６】次いで、図６乃至図１２は本発明の第２実
施形態を示すもので、図６乃至図８に示すように、本発
明方法における検査用カメラユニット６０は、ユニット
カバー６１内にカメラ２０と照明装置３０とが配置さ
れ、特に、照明装置３０はカメラ２０の片方のみに約４
５゜の角度傾斜状に設定されており、開口６２に対して
カメラ２０の視野方向を向け、かつ照明装置３０からの
照明光線が開口６２を通して斜めに検査体に照射させる
ことが特徴である。

【００２７】更に詳しくは、上記カメラ２０は第１実施
形態と同様の３８万画素ＣＣＤエリアセンサを使用する
とともに、照明装置３０は、高輝度緑色ＬＥＤを使用し
ている。

【００２８】次に、上記検査用カメラユニット６０を使
用して、検査体である曲面体内部の欠陥検査を行なうに
は、例えば、タイヤ５０内部の底面５２の欠陥検査を行
なうには、図９に示すように、タイヤ５０内部の底面５
２に対して検査用カメラユニット６０を垂直方向に取り
付け、２００〜２３０ｍｍ角程度の視野で検査を行なう
が、上下、前後方向にカメラユニット６０を図示しない
移動機構により、移動させて、タイヤ５０の大きさに有
効に対応できるように構成する。

【００２９】そして、本発明方法によれば、照明装置３
０を斜め（４５゜前後）に配置することにより、検査エ
リアの正反射を防ぐことになり、特に光沢のある検査対
象物に対して有効であるとともに、図１０に示すよう
に、曲面体Ａの、検査エリアの両端ａ，ｂは、平面体Ｂ
の両端ａ，ｃに比べて光量がほとんど変わらない。

【００３０】このことは、本発明に使用する検査用カメ
ラユニット６０を使用して曲面体Ａの内側を見た照度分
布を図１１のグラフで示し、また、同一のカメラユニッ
ト６０で平面体Ｂの内側を見た照度分布を図１２のグラ
フで示すと、明らかなように、カメラユニット６０を使
用して曲面状の検査エリアを撮影した場合、曲面部分に
おいては照度がほぼ均一となっていることが容易に理解
できる。

【００３１】このように、検査用カメラユニット６０を
使用した検査方法によれば、照明装置３０を片側のみに
配置することにより、影を作り出すことで、凹凸状の欠
陥部の映像品質が向上し、別途画像補正（シューディン
グ）するための画像処理装置や手法が不要となる。

【００３２】また、カメラからの映像出力信号を基にし
た目視による欠陥判断や画像処理装置による欠陥自動認
識処理も容易になるという利点がある。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した通り本発明は、以下に記載
する格別の作用効果を有する。

【００３４】（１）請求項１，３記載の発明によれば、
ミラーを利用することで垂直や光を照射することが物理
的に不可能であった場所に対して均一な照明での撮影が
可能となり、目視検査や凹凸検査に比べ検査精度が向上
し、検査能率が向上するという効果を有する。

【００３５】（２）請求項１，３記載の発明によれば、
カメラ、照明装置、ミラーを一体化することにより、曲
面内側のどの場所に対しても常に垂直な光を当てながら
撮影することができ、歪みのない画像が得られ、検査精
度が向上するという効果を有する。

【００３６】（３）請求項１，３記載の発明によれば、
カメラ、照明装置、ミラーを一体化したカメラユニット
を使用することにより、検査対象エリアの変更が容易に
行なえ、迅速な検査作業が可能になるという効果を有す
る。

【００３７】（４）請求項２，４記載の発明によれば、
カメラの片側のみに照明装置を斜め方向に配置すること
により、検査体の曲面を利用して均一照度を得るととも
に、カメラ視野の検査エリアの正反射を防ぐことがで
き、光沢のある検査対象物に対して有効であるなど、安
定した映像を得ることができるという効果を有する。

【００３８】（５）請求項２，４記載の発明によれば、
照明装置をカメラに対して片側のみに配置したカメラユ
ニットを使用することにより、検査体の曲面を利用して
均一照度を得るとともに、影を作り出すことで凹凸状の
欠陥部の映像品質が向上し、別途、画像補正（シューデ
ィング）するための画像処理装置や手法が不要となり、
また、カメラからの映像出力信号を基にした目視による
欠陥判断や、画像処理装置による欠陥自動認識処理も容
易になるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に使用する検査用カメラ
ユニットの概略構成を示す斜視図。

【図２】図１に示す検査用カメラユニットの内部を透視
した平面図。

【図３】図２中III −III 線断面図。

【図４】図１に示す検査用カメラユニットを使用した曲
面検査方法を示す断面図。

【図５】同カメラユニットの検査角度を変えた曲面検査
方法を示す断面図。

【図６】本発明の第２実施形態に使用する検査用カメラ
ユニットの概略構成を示す斜視図。

【図７】本発明の第２実施形態に使用する検査用カメラ
ユニットの平面図。

【図８】図７に示す検査用カメラユニットの正面図。

【図９】図７に示す検査用カメラユニットを使用した検
査方法を示す説明図。

【図１０】図７に示す検査用カメラユニットを使用した
検査方法を示す説明図。

【図１１】図７に示す検査用カメラユニットを曲面体に
適用した照度分布を示すグラフ。

【図１２】図７に示す検査用カメラユニットを平面体に
適用した照度分布を示すグラフ。

【図１３】検査体であるタイヤの断面図。

【図１４】カメラを利用した従来の曲面体の検査方法を
示す説明図。

【図１５】カメラと光源とを同一方向に設置した従来の
曲面体の検査方法を示す説明図。

【図１６】カメラと光源とを同一方向に設置した従来の
曲面体の検査方法を示す説明図。

【図１７】カメラと光源とを同一方向に設置した従来の
曲面体の検査方法を示す説明図。

【符号の説明】

１０，６０検査用カメラユニット２０カメラ３０照明装置４０ミラー５０タイヤ５１側面５２底面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】曲面状の検査体の内側にカメラ及び照明
装置を並列状に配置し、その前方側にミラーを傾斜状に
設け、カメラの視野方向と照明装置からの光線の照射方
向とをほぼ一致させるとともに、検査体の内面側をミラ
ーを介して垂直な光を当てながらカメラにより映像化す
ることを特徴とする曲面検査方法。
【請求項２】曲面状の検査体の内側にカメラ及びカメ
ラの片側のみに照明装置を配置するとともに、照明装置
の光源の照射方向をカメラの視野方向を基準軸として所
定角度傾斜状に設定することにより、影を作り出すこと
で安定した映像を得るようにしたことを特徴とする曲面
検査方法。
【請求項３】曲面状の検査体の内側を検査する検査用
カメラユニットであって、検査部位を映像化するカメラ
と、カメラの視野方向とほぼ同一方向に照明光線を照射
する照明装置と、カメラの前方側に位置し、カメラの視
野方向に対して所定角度傾斜状に設けたミラーとを一体
化して構成され、検査体の内側側面の映像部位をミラー
を介して照射及び映像化することを特徴とする検査用カ
メラユニット。
【請求項４】曲面状の検査体の内側を検査する検査用
カメラユニットであって、検査体の内側部分を映像化す
るカメラと、カメラの片側のみに設置され、カメラの視
野方向に対して所定角度傾斜した照射方向を有する照明
装置とを一体化して構成されていることを特徴とする検
査用カメラユニット。