JPH1062353A - 円筒状物内壁面の欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円筒状物の両開口端のエッジ部分を含む内壁
面全体の欠陥検査が可能な円筒状物内壁面の欠陥検査装
置を提供する。 【解決手段】 両端部が開口状態の円筒状物の内壁面の
欠陥を検査するための欠陥検査部とこの検査部からの信
号を処理する画像処理部とからなる検査装置であって、
欠陥検査部においては、その中心軸に沿ってエリア型セ
ンサ（１）、リング状照明器具（２）、光拡散板
（３）、円筒状物の保持具及びバックライト（５）が所
定の間隔で順に配置されており、リング状照明器具
（２）は中心軸と同心円状に配置されており、光拡散板
（３）はその中心部に円形状の貫通穴を設けられた構造
であって中心軸と同心円状に配置されており、エリア型
センサ（１）は円筒状物の内壁面からの反射光を検出す
るためのものであって、中心軸に対して対称に複数個配
置されている検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒状物内壁面の
欠陥検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】円筒状物内壁面の欠陥検査装置として
は、１）先端部に魚眼レンズを設けた筐体を中空体内に
挿入して内壁面の検査を行うもの（特開昭56-54410号公
報）、２）中空体内面に反射鏡を介してレーザ光を投射
し、この反射光を受光して内壁面に付着した物質の位置
と形状を演算するもの（特開昭62-298703号公報）、及
び３）中空体の内壁面を複数台のエリア型センサで読み
取り、欠陥を検査するもの（特開平04-340450号公報）
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
技術１）では、円筒状物とエリア型センサ間距離が数ｍ
ｍまで近接するため、照明の設置ができないという問題
があった。また、前記従来技術２）では、センサを円筒
状物に挿入する方法であるために、移動する円筒状物の
検査は不可能であった。更に前記従来技術３）では、移
動する円筒状物の検査は可能であるが、検査領域が多角
形状であるために、円筒状物全体特に周辺のエッジ部分
の欠陥を検出することはできなかった。

【０００４】本発明の目的は、円筒状物の両開口端のエ
ッジ部分を含む内壁面全体の欠陥検査が可能な円筒状物
内壁面の欠陥検査装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、両端部
が開口状態の円筒状物の内壁面の欠陥を検査するための
欠陥検査部とこの検査部からの信号を処理する画像処理
部とからなる検査装置であって、欠陥検査部において
は、その中心軸に沿ってエリア型センサ（１）、リング
状照明器具（２）、光拡散板（３）、円筒状物の保持具
（４）及びバックライト（５）が所定の間隔で順に配置
されており、リング状照明器具（２）は中心軸と同心円
状に配置されており、光拡散板（３）はその中心部に円
形状の貫通穴を設けられた構造であって中心軸と同心円
状に配置されており、エリア型センサ（１）は円筒状物
の内壁面からの反射光を検出するためのものであって、
中心軸に対して対称に複数個配置されている検査装置に
ある。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しつつ本発明の検
査装置及び検査方法を説明する。図１は、本発明の検査
装置の概略図である。便宜上、図１に基づいて欠陥検査
部に適宜上下関係をつけて説明する。

【０００７】円筒状物の保持具４（図示省略）は、検査
対象物である円筒状物を、その円の中心が欠陥検査部の
中心軸に一致するように設置できればよく、その構造は
限定されない。通常は円筒状物の両端部以外の外側面を
把持する構造である。円筒状物は保持具によって一個ず
つ、間欠的に又は連続的に順次検査位置に設置される。
検査装置を円筒状物の生産ラインに設置する場合は、搬
送機を保持具として使用できる。図１は円筒状物が保持
具によって右から左方向へ間欠的に供給される状態を示
している。

【０００８】リング状照明器具２は円筒状物の一方の開
口端部側からその内壁面を照明するためのものであり、
欠陥検査部の中心軸と同心円状に配置される。円筒状物
の内壁面を均一に照明する必要があるので出射光の斑が
ない構造であることが好ましい。例えば、光ファイバの
出射端に拡散フィルタを取り付けたリング状光ファイバ
ライトガイド等が使用される。

【０００９】光拡散板３には、円筒状物の外径部のエッ
ジにおける反射光量の急激な変化を防止すること、及び
円筒状物の内壁面の最上部を含む内壁面全体を検査可能
とすることが要求される。従って円筒状物の外径部のエ
ッジをエリア型センサの視野から除き、且つ 円筒状物
の内径部のエッジをエリア型センサの視野に入れること
が可能なように、光拡散板の中心部に円形状の貫通穴が
設けられる（図２）。円筒状物と拡散板との距離Ｌは小
さい方が好ましく通常は０．１〜２ｍｍ程度である。
尚、貫通穴径Ｄｓは次式で定められる。

【００１０】 Ｄs＝（Ｄo＋Ｄi）／２−２Ｌｔａｎθ （１） 但し、Ｄs：穴径、Ｄo：円筒状物の外径、Ｄi：円筒状
物の内径、Ｌ ：円筒状物と拡散板との距離、θ ：エリ
ア型センサの受光角である。

【００１１】バックライト５は、円筒状物の底面部分全
体を照明するものである。リング状照明器具による円筒
状物の内壁部と底面部分との境界面における反射光量の
急激な変化を防止する役割を有している。

【００１２】エリア型センサ１は円筒状物の内壁面から
の反射光を検出するためのものであって、中心軸に対し
て所定角度をもって対称に複数個配置される。即ち円筒
状物の内壁面を複数個に分割して、分割された各部分毎
にエリア型センサを配置する。円筒状物のサイズ、検出
すべき欠陥の内容等によってセンサの設置数は異なる
が、通常３個以上であることが好ましく、コストを考慮
すると６個以下が好ましい。またエリア型センサの中心
軸に対する傾斜角度（受光角）は１０〜３０度程度であ
ることが好ましい。

【００１３】図３及び図４は 拡散板とバックライトを
使用した場合の効果を説明するためのものである。図３
(a)は、拡散板とバックライトを使用せずにリング状照
明器具のみを使用した場合の画像を示している。

【００１４】測定領域１１は、エリア型センサ１台分の
画像処理範囲を示している。エッジ検出領域１２、１
２’は、円筒状物の位置ズレをチェックするためのもの
である。１３は欠陥（黒点）、１４は円筒状物の外径部
のエッジ、１５は円筒状物の内径部のエッジ、１６は円
筒状物の底面部分、１７は円筒状物の内壁部分である。
円筒状物の底面部分１６は、その部分から反射光がない
ので、暗部である。

【００１５】図３(b)は、図３(a)のＰからＱ方向の１走
査分のデータ波形を示している。縦軸はエリア型センサ
が受光した反射光量に対応するデータ値である。光量変
化としては円筒状物の外径部のエッジと内径部のエッジ
に起因するＸ、欠陥１３に起因するＹ、及び円筒状物の
内壁部分と底面部分の境界に起因するＺが検出される。
従って、この状態ではノイズとしてＸ及びＺが含まれて
いるので、欠陥１３のみを検出することはできない。

【００１６】図４(a)は、リング状照明器具とともに拡
散板とバックライトを使用した場合の画像である。また
図４(b)は、図４(a)のＰからＱ方向の１走査分のデータ
波形を示している。このような構成にすると拡散板によ
って円筒状物の外径のエッジ１４の影響が防止され、ま
た、バックライトによって円筒状物の内壁と底面部分の
境界面の影響が防止され、欠陥１３のみを検出すること
が可能となる。

【００１７】尚、連続的に移動する円筒状物の欠陥を検
査する場合は、電子シャッタ機能を有するエリア型セン
サの使用、または、ストロボ光源を使用しすることが好
ましい。そして円筒状物が所定の位置にきたときに、エ
リア型センサの電子シャッタ、または、ストロボ光源を
作動させることにより静止画像データを得ることができ
る。

【００１８】画像処理部は、図４(a)の画像を処理し、
欠陥を検出するものである。リング状照明器具からの光
が均一であっても、検査対象物が円筒状物であるので、
図４(b)の検査領域における反射光量は必ずしも一定で
はない。

【００１９】このため、図５に示した手順で画像処理が
行われる。図５は、エリア型センサ１台分の処理手順で
ある。

【００２０】ステップＳ１では、検査開始信号の入力待
ちである。検査開始信号が入力されるとステップＳ２に
進む。ステップＳ２では、エリア型センサ６から画像を
入力する。

【００２１】ステップＳ３では、前回の画像との差分演
算を行う。また、前記エッジ座標の位置により、演算時
の位置を調整する。ステップＳ４では、この画像を２値
化、ラベリングを行う。ステップＳ５では特徴抽出を行
い、欠陥の数、面積等を求める。ステップＳ６では欠陥
の数、面積などにより良否判定を行い、合格／不合格の
信号を出力する。

【００２２】次に、図６で画像データ１走査におけるデ
ータ変化を説明する。図６(a)は入力画像である。図６
(b)は前回の入力画像である。図６(c)は、差分演算後の
画像である。エッジ検出により、位置合わせを行ってい
るため、欠陥以外の部分の出力は小であり、図６(d)の
２値化により、欠陥のみが抽出される。

【００２３】

【実施例】

実施例１ 図１の配置構造の検査装置を製造した。リング状照明器
具として、三菱レイヨン（株）製リング状光ファイバラ
イトガイド(PR85-TK28)を使用した。この照明器具は、
外径160ｍｍ,内径86ｍｍであり、複数本の光ファイバの
出射端を同心円状に配置し、拡散板を介して照明する構
造を有している。バックライトとしては、三菱レイヨン
（株）製バックライト(BL055-TK29)を使用した。バック
ライトのサイズは55ｍｍ角である。拡散板としては中心
部に８．３ｍｍの穴があいた５０ｍｍ角の半透明メタク
リル樹脂板を使用した。

【００２４】光源としては、三菱レイヨン（株）製光源
装置(ELI-100)を使用した。光源１８及び１９の輝度を
調整することで、円筒状物６の内壁面と底面の境界にお
ける画像の急激な変化を防止した。エリア型センサは４
台使用し、１台で９０度分ずつ分割して検査した。受光
角は２０度とした。

【００２５】エリア型センサの出力信号は、画像処理装
置７で処理した。画像データは、画像モニター８に表示
した。検査開始信号、良否判定信号は、シーケンサ１０
を通して入力した。ホストコンピュータ９は日本電気
（株）製FA用パソコン（FC9821）を使用した。

【００２６】連続製造ラインで製造され搬送機で外周部
が保持された、外径１０ｍｍ、内径８ｍｍ、高さ１０ｍ
ｍの円筒状物を間欠的に順次検査位置に設置し、分解能
０．１ｍｍで内壁面の欠陥を検査したところ、０．２ｍ
ｍφ以上の汚れが検出できた。

【００２７】

【発明の効果】本発明の検査装置によれば、円筒状物の
両開口端のエッジ部分を含む内壁面全体の欠陥検査が可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の検査装置の概略図である。

【図２】円筒状物と拡散板の配置関係を説明するための
図である。

【図３】拡散板とバックライトを使用しない場合の円筒
状物の照明状態とデータ値を示す図である。

【図４】拡散板とバックライトを使用した場合の効果を
説明するための図である。

【図５】欠陥検査の手順を示すフローチャートである。

【図６】多値画像データ１走査におけるデータ変化を示
す信号レベル図である。

【符号の説明】

１ エリア型センサ ２ リング状照明器具 ３ 光拡散板 ５ バックライト ６ 円筒状物 ７ 画像処理部 ８ 画像用モニター ９ ホストコンピュータ １０ シーケンサ １１ 測定領域 １２、１２’エッジ検出領域 １３ 欠陥 １４ 円筒状物の外径のエッジ １５ 円筒状物の内径のエッジ １６ 円筒状物の底面部分 １７ 円筒状物の内壁部分 １８、１９ 光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 順一 愛知県豊橋市牛川通四丁目１番地の２ 三 菱レイヨン株式会社豊橋事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端部が開口状態の円筒状物の内壁面の
   欠陥を検査するための欠陥検査部とこの検査部からの信
   号を処理する画像処理部とからなる検査装置であって、
   欠陥検査部においては、その中心軸に沿ってエリア型セ
   ンサ（１）、リング状照明器具（２）、光拡散板
   （３）、円筒状物の保持具及びバックライト（５）が所
   定の間隔で順に配置されており、リング状照明器具
   （２）は中心軸と同心円状に配置されており、光拡散板
   （３）はその中心部に円形状の貫通穴を設けられた構造
   であって中心軸と同心円状に配置されており、エリア型
   センサ（１）は円筒状物の内壁面からの反射光を検出す
   るためのものであって、中心軸に対して対称に複数個配
   置されている検査装置。