WO2011093372A1 - 欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、管軸方向の内側に荷重面が傾斜した管の荷重面及びねじ底面検査領域の欠陥を精度良く検査でき、且つ、リップ部の外周面の欠陥を検査できる欠陥検査装置を提供することである。 【解決手段】本発明は、第１光源２と、第１光源から出射しリップ部１０２の外周面にて反射した反射光の受光によって、リップ部の外周面を撮像する第１撮像手段３と、第２光源７と、第２光源ら出射し、荷重面１０３にて反射した反射光の受光によって、荷重面を撮像する第２撮像手段８と、第３光源９と、第３光源から出射し、ねじ底面検査領域１０６にて反射した反射光の受光によってねじ底面検査領域を撮像する第３撮像手段１０と、第１～３撮像手段が撮像した撮像画像を画像処理することによって、リップ部の外周面、荷重面、及び、ねじ底面検査領域の欠陥を検査する検査手段とを備えることを特徴とする欠陥検査装置を提供する。

Description

欠陥検査装置

　本発明は、管の外周面の欠陥を検査する欠陥検査装置に関する。

　管の外周面の欠陥を検査する欠陥検査装置が特許文献１に開示されている。特許文献１の欠陥検査装置は、管の外周面を照明する光源と、該光源から出射し、管の外周面にて反射した反射光を受光することによって管の外周面を撮像する撮像手段と、該撮像手段が撮像した撮像画像を画像処理することによって、管の外周面の欠陥を検査する検査手段とを備える。

　このような欠陥検査の対象となる管として、図１０に示すような油井用鋼管が挙げられる。油井用鋼管２００の端部には、管軸方向の内側から、雄ねじ部２０１及びリップ部２０２がこの順で設けられている。リップ部２０２は、管軸方向の外側（管端側）に向かうにつれ、該管軸方向に垂直な方向の寸法が小さくなるテーパー状に形成されている。

　油井用鋼管２００は、通常、継手２１０を介して複数本が継合わされて使用される。継手２１０の内周面には、油井用鋼管２００の雄ねじ部２０１に螺合可能な雌ねじ部２１１と、ねじ無部２１２とが設けられている。油井用鋼管２００の雄ねじ部２０１と継手２１０の雌ねじ部２１１とを螺合させると、リップ部２０２の外周面が、継手２１０のねじ無部２１２に密接する。リップ部２０２の外周面とねじ無部２１２とが密接することで、複数本の油井用鋼管２００を継合わせて使用する際に、油井用鋼管２００と継手２１０との間からの油漏れが防止される。

　ねじ無部２１２と密接するリップ部２０２の外周面に欠陥が存在すると、油井用鋼管２００と継手２１０との間から油漏れが生じる恐れがある。また、油井用鋼管２００を継合わせて使用している場合に、雄ねじ部２０１の荷重面２０３及びねじ底面検査領域２０６において、強大な応力が生じることがある。荷重面２０３とは、ねじ山部２０７の管軸方向の両側面のうち、内側（管端側と反対側）の側面である。ねじ底面検査領域２０６とは、荷重面２０３とねじ底面２０４との境界部２０５から、該境界部２０５より管軸方向の内側に所定の距離だけ離間したねじ底面２０４の部位２０８までのねじ底面２０４上の領域である。上記のように、荷重面２０３及びねじ底面検査領域２０６には、強大な応力が生じるため、荷重面２０３及びねじ底面検査領域２０６に欠陥が存在すると、油井用鋼管２００が破損する恐れがある。

　以上のことから、リップ部２０２の外周面、荷重面２０３及びねじ底面検査領域２０６の欠陥を精度良く検査する必要がある。

　図１０に示すように、油井用鋼管２００の中には、荷重面２０３が、管軸方向に垂直な垂直面に対して管軸方向の内側に傾斜したものがある。図１１に示すように、特許文献１の装置が備える撮像手段２２２の光軸の方向は、管軸方向に垂直な方向と一致している。このように、光軸の方向が管軸方向に垂直な方向と一致している特許文献１の装置の撮像手段２２２では、管軸方向の内側に傾斜した荷重面２０３を撮像できない。従って、特許文献１の装置は、管軸方向の内側に傾斜した荷重面２０３の欠陥を検査できない。

　また、荷重面２０３が管軸方向の内側に傾斜していると、管軸方向について、ねじ底面検査領域２０６の境界部２０５寄りの部位と同一位置に、荷重面２０３が存在する。荷重面２０３が存在するため、ねじ底面検査領域２０６の境界部２０５寄りの部位にて管軸方向に垂直な方向に反射した反射光は荷重面２０３に入射する。このため、上述のように、光軸の方向が管軸方向に垂直な方向と一致している特許文献１の装置の撮像手段２２２では、ねじ底面検査領域２０６の全域を撮像できない（ねじ底面検査領域２０６の境界部２０５寄りの部位を撮像できない）。従って、特許文献１の装置は、管軸方向の内側に荷重面２０３が傾斜していると、ねじ底面検査領域２０６の全域にわたって欠陥を検査できない。

　さらに、特許文献１には、リップ部２０２の外周面の欠陥を検査することについては記載されていない。

日本国特公平２－５８５８８号公報

　本発明は、管軸方向の内側に荷重面が傾斜した管の荷重面及びねじ底面検査領域の欠陥を精度良く検査でき、且つ、リップ部の外周面の欠陥を検査できる欠陥検査装置を提供することを目的とする。

　本発明は、管端部に、管軸方向の内側（管端側と反対側）から、雄ねじ部及びリップ部がこの順で設けられ、前記雄ねじ部の荷重面は、前記管軸方向に垂直な垂直面に対して前記管軸方向の内側に傾斜しており、前記リップ部は、前記管軸方向の外側（管端側）に向かうにつれ、前記管軸方向に垂直な方向の寸法が小さくなるテーパー状である管の外周面の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、光軸が前記垂直面に対して前記管軸方向の外側に下記式（１）を満たす角度Ａだけ傾斜し、前記リップ部の外周面を照明する第１光源と、光軸が前記第１光源の光軸と同軸となるように前記第１光源に取り付けられ、前記第１光源から出射し前記リップ部の外周面にて反射した反射光を受光することによって、前記リップ部の外周面を撮像する第１撮像手段と、前記荷重面を照明する第２光源と、前記第２光源に取り付けられ、前記第２光源から出射し、前記垂直面に対して前記管軸方向の内側に下記式（２）を満たす角度Ｂだけ傾斜した方向に前記荷重面にて反射した反射光を受光できるように光軸が調整され、該反射光を受光することによって、前記荷重面を撮像する第２撮像手段と、前記荷重面と前記雄ねじ部のねじ底面との境界部から、該境界部より前記管軸方向の内側に所定の距離だけ離間したねじ底面の部位までのねじ底面検査領域を照明する第３光源と、前記第３光源に取り付けられ、前記第３光源から出射し、前記垂直面に対して前記管軸方向の内側に下記式（３）を満たす角度Ｃだけ傾斜した方向に前記ねじ底面検査領域にて反射した反射光を受光できるように光軸が調整され、該反射光を受光することによって前記ねじ底面検査領域を撮像する第３撮像手段と、前記第１～３撮像手段が撮像した撮像画像を画像処理することによって、前記リップ部の外周面、前記荷重面、及び、前記ねじ底面検査領域の欠陥を検査する検査手段とを備えることを特徴とする欠陥検査装置を提供する。
ａ－４５≦Ａ≦ａ+４５（１）
ｂ＜Ｂ≦ｃ…（２）
ｂ＜Ｃ≦ｄ…（３）
　ａ°は、前記管軸を含む断面において、前記リップ部の外周面と前記管軸方向とが成す角度（９０°未満）である。
　ｂ°は、前記管軸を含む断面において、前記荷重面と前記垂直面とが成す角度（９０°未満）である。
　ｃ°は、前記管軸を含む断面において、前記荷重面と前記ねじ底面との境界部、及び、前記のねじ底面の前記管軸方向の内側の端部と接する前記雄ねじ部の挿入面の先端部を結ぶ直線と、前記垂直面とが成す角度（９０°未満）である。
　ｄ°は、前記管軸を含む断面において、前記ねじ底面検査領域の管軸方向の内側の端部、及び、前記ねじ底面の前記管軸方向の内側の端部と接する前記雄ねじ部の挿入面の先端部を結ぶ直線と、前記垂直面とが成す角度（９０°未満）である。

　まず、本発明に係る欠陥検査装置が、リップ部の外周面の欠陥を検査できることについて説明する。リップ部の外周面を照明する第１光源の光軸は、管軸方向に垂直な垂直面に対して管軸方向の外側に上記式（１）を満たす角度Ａだけ傾斜している。尚、角度Ａが負の角度である場合、角度Ａの絶対値分だけ第１光源の光軸は、上記の垂直面に対して管軸方向の内側に傾斜することを意味する。上記のように、第１光源の光軸が上記の垂直面に対して管軸方向の外側に角度Ａだけ傾斜していることから、第１光源からの光は、リップ部の外周面の法線方向に対して４５°以下の角度だけ傾斜した方向からリップ部の外周面に入射するといえる。このため、第１光源からの光がリップ部の外周面に入射する方向と、第１光源からリップ部の外周面に入射し、該外周面にて正反射した正反射光（入射角と反射角とが等しくなるようにリップ部の外周面にて反射する光）の反射方向との成す角度は最大で９０°である。第１撮像手段の光軸は、第１光源の光軸と同軸であるため、第１撮像手段の光軸の方向は、第１光源からの光がリップ部の外周面に入射する方向と一致している。このため、第１撮像手段の光軸の方向と、正反射光の反射方向との成す角度が９０°以下となる。リップ部の外周面に入射し、該外周面にて反射した光の光量は、反射方向が正反射光の反射方向に近い方向ほど、光量が大きくなる傾向にある。このため、正反射光の反射方向と、光軸の方向との成す角度が９０°以下の第１撮像手段は、第１光源から出射し、リップ部の外周面にて反射した反射光を多量に受光でき、リップ部の外周面を鮮明に撮像できる。第１撮像手段がリップ部の外周面を鮮明に撮像できるので、本発明に係る欠陥検査装置は、第１撮像手段が撮像した撮像画像を画像処理することによって、リップ部の外周面の欠陥を検査できる。

　次に、本発明に係る欠陥検査装置が荷重面の欠陥を精度良く検査できることについて説明する。本発明に係る欠陥検査装置は、第２光源と第２撮像手段とを備える。第２光源は、荷重面を照明する。第２光源が荷重面を照明するとは、第２光源からの光を管のどこにも反射させずに荷重面に入射させること、及び、第２光源からの光を荷重面以外の管の部位（例えば、ねじ底面）にて反射させてから荷重面に入射させることの両方の意味が含まれる。

　第２撮像手段は、第２光源から出射し、上記の垂直面に対して管軸方向の内側に上記式（２）を満たす角度Ｂだけ傾斜した方向に荷重面にて反射した反射光を受光できるように光軸が調整されている。荷重面は、上記の垂直面に対して管軸方向の内側にｂ°だけ傾斜している。このため、荷重面にて反射する全ての反射光は、上記の垂直面に対して管軸方向の内側にｂ°より大きい角度だけ傾斜した方向に荷重面にて反射する。また、荷重面とねじ底面との境界部にて反射した反射光の反射方向が、上記の垂直面に対して管軸方向の内側にｃ°より大きい角度だけ傾斜した方向であると、該反射光はねじ底面の管軸方向の内側の端部と接する挿入面に入射する。従って、上記の垂直面に対して管軸方向の内側に上記式（２）を満たす角度Ｂだけ傾斜した方向に荷重面にて反射した反射光を受光できるように光軸が調整されている第２撮像手段は、荷重面の各位置にて反射した反射光を受光でき、該反射光を受光することによって荷重面を撮像できる。第２撮像手段が荷重面を撮像できるので、本発明に係る欠陥検査装置は、第２撮像手段が撮像した撮像画像を画像処理することによって、荷重面の欠陥を精度良く検査できる。

　次に、本発明に係る欠陥検査装置がねじ底面検査領域の欠陥を精度良く検査できることについて説明する。本発明に係る欠陥検査装置は、第３光源と第３撮像手段とを備える。第３光源は、ねじ底面検査領域を照明する。第３光源がねじ底面検査領域を照明するとは、第３光源からの光を管のどこにも反射させずにねじ底面検査領域に入射させること、及び、第３光源からの光をねじ底面検査領域以外の管の部位（例えば、荷重面）にて反射させてからねじ底面検査領域に入射させることの両方の意味が含まれる。

　第３撮像手段は、第３光源から出射し、上記の垂直面に対して管軸方向の内側に上記式（３）を満たす角度Ｃだけ傾斜した方向にねじ底面検査領域にて反射した反射光を受光できるように光軸が調整されている。上述のように荷重面は、上記の垂直面に対して管軸方向の内側にｂ°だけ傾斜している。このため、荷重面とねじ底面との境界部にて反射した反射光の反射方向が、上記の垂直面に対して管軸方向の内側にｂ°又はｂ°よりも小さい角度だけ傾斜した方向であると、該反射光は荷重面に入射する。また、ねじ底面検査領域の管軸方向の内側の端部にて反射した反射光の反射方向が、上記の垂直面に対して管軸方向の内側にｄ°より大きい角度だけ傾斜した方向であると、該反射光はねじ底面の管軸方向の内側の端部と接する挿入面に入射する。従って、上記の垂直面に対して管軸方向の内側に上記式（３）を満たす角度Ｃだけ傾斜した方向にねじ底面検査領域にて反射した反射光を受光できるように光軸が調整されている第３撮像手段は、ねじ底面検査領域の各位置にて反射した反射光を受光でき、該反射光を受光することによってねじ底面検査領域を撮像できる。このように、第３撮像手段がねじ底面検査領域を撮像できるので、本発明に係る欠陥検査装置は、第３撮像手段が撮像した撮像画像を画像処理することによって、ねじ底面検査領域の欠陥を精度良く検査できる。

　また、第１撮像手段の光軸が第１光源の光軸と同軸となるように、第１撮像手段が第１光源に取り付けられている。このため、第１撮像手段の光軸と第１光源の光軸とが同軸となる状態を保持しつつ、第１光源の光軸を上記の垂直面に対して管軸方向の外側に角度Ａだけ傾斜するように調整できる。従って、本発明に係る欠陥検査装置においては、第１光源の光軸の調整によって、第１撮像手段の光軸と第１光源の光軸とが同軸でなくなることがなく、第１撮像手段の光軸を第１光源の光軸と同軸にするための調整が不要である。

　本発明に係る欠陥検査装置の好ましい構成として、前記第２光源と前記第３光源とを兼ねる単一の光源部材と、前記第２撮像手段と前記第３撮像手段とを兼ねる単一の撮像装置と、前記光源部材からの光を前記荷重面に入射させると共に、前記荷重面にて反射した前記光源部材からの反射光を前記撮像装置に受光させる姿勢と、前記光源部材からの光を前記ねじ底面検査領域に入射させると共に、前記ねじ底面検査領域にて反射した前記光源部材からの反射光を前記撮像装置に受光させる姿勢との間で姿勢の切り替えが可能なミラーとを備えた構成が挙げられる。

　かかる好ましい構成においては、ミラーの姿勢が光源部材からの光を荷重面に入射させると共に、荷重面にて反射した光源部材からの反射光を撮像装置に受光させる姿勢になったときに、光源部材は第２光源として機能し、撮像装置は第２撮像手段として機能する。また、ミラーの姿勢が光源部材からの光をねじ底面検査領域に入射させると共に、ねじ底面検査領域にて反射した光源部材からの反射光を撮像装置に受光させる姿勢となったときに、光源部材は第３光源として機能し、撮像装置は第３撮像手段として機能する。

　このように、上記の好ましい構成によれば、第２光源と第３光源とを単一の光源部材が兼ねるので、独立別個に２つの光源（第２光源及び第３光源）を本発明に係る欠陥検査装置が備える必要がない。同様に、第２撮像手段と第３撮像手段とを単一の撮像装置が兼ねるので、独立別個に２つの撮像手段（第２撮像手段及び第３撮像手段）を本発明に係る欠陥検査装置が備える必要がない。このため、上記の好ましい構成によれば、本発明に係る欠陥検査装置の部品点数を削減できる。

　本発明に係る欠陥検査装置の好ましい構成として、前記第１撮像手段は、前記リップ部の外周面にて反射した反射光を受光するテレセントリックレンズを備え、前記第２撮像手段は、前記荷重面にて反射した反射光を受光するテレセントリックレンズを備え、前記第３撮像手段は、前記ねじ底面検査領域にて反射した反射光を受光するテレセントリックレンズを備えた構成が挙げられる。

　テレセントリックレンズを第１～３の各撮像手段が備えることで、第１～３の各撮像手段のそれぞれと、リップ部の外周面、荷重面、及び、ねじ底面検査領域のそれぞれとの距離が変動しても、第１～３の各撮像手段が撮像する撮像画像に歪みが生じることが抑制できる。このため、上記の好ましい構成によれば、第１～３の各撮像手段のそれぞれと、リップ部の外周面、荷重面、及び、ねじ底面検査領域のそれぞれとの距離が変動しても、リップ部の外周面、荷重面、及び、ねじ底面検査領域の欠陥を検査できる。

　本発明に係る欠陥検査装置の具体的な構成として、前記第１光源は、前記第１撮像手段を囲うように配置されたリング状の照明であり、前記第２光源は、光軸が前記第２撮像手段の光軸と同軸となり、且つ、前記第２撮像手段を囲うように配置されたリング状の照明であり、前記第３光源は、光軸が前記第３撮像手段の光軸と同軸となり、且つ、前記第３撮像手段の囲うように配置されたリング状の照明である構成が挙げられる。

　また、本発明は、前記第２光源及び前記第３光源に代えて、第４光源を備え、さらに、前記第２撮像手段及び前記第３撮像手段に代えて、第４撮像手段を備え、前記第４光源は、前記荷重面及び前記ねじ底面検査領域を照明し、前記第４撮像手段は、前記第４光源に取り付けられ、前記第４光源から出射し、前記垂直面に対して前記管軸方向の内側に下記式（３）を満たす角度Ｃだけ傾斜した方向に前記荷重面にて反射した反射光と、前記第４光源から出射し、前記垂直面に対して前記管軸方向の内側に下記式（３）を満たす角度Ｃだけ傾斜した方向に前記ねじ底面検査領域にて反射した反射光とを受光できるように光軸が調整され、これらの反射光を受光することによって、前記荷重面及び前記ねじ底面検査領域を撮像し、前記検査手段は、前記第１～３撮像手段が撮像した撮像画像に代えて、前記第１撮像手段及び前記第４撮像手段が撮像した撮像画像を画像処理することによって、前記リップ部の外周面、前記荷重面、及び、前記ねじ底面検査領域の欠陥を検査することを特徴とする欠陥検査装置を提供する。
ｂ＜Ｃ≦ｄ…（３）
　ｂ°は、前記管軸を含む前記管の断面において、前記荷重面と前記垂直面とが成す角度（９０°未満）である。
　ｄ°は、前記管軸を含む前記管の断面において、ねじ底面におけるねじ底面検査領域の後端部、及び、前記ねじ底面の前記管軸方向の内側の端部と接する前記雄ねじ部の挿入面の先端部を結ぶ直線と、前記垂直面とが成す角度（９０°未満）である。

　第４光源及び第４撮像手段を備えた欠陥検査装置は、前述した第２光源、第３光源、第２撮像手段及び第３撮像手段（以下、「第２光源等」という）を備えた欠陥検査装置と同様に、リップ部の外周面、荷重面、及び、ねじ底面検査領域の撮像画像を画像処理することによって、リップ部の外周面、荷重面、及び、ねじ底面検査領域の欠陥を検査する。第４光源及び第４撮像手段を備えた欠陥検査装置において、リップ部の外周面の撮像は、第２光源等を備えた欠陥検査装置と同様に第１撮像手段が行う。第４光源及び第４撮像手段を備えた欠陥検査装置において、荷重面及びねじ底面検査領域の撮像は、第４光源及び第４撮像手段が行う。

　前述のように、第２光源等を備えた欠陥検査装置では、荷重面を撮像する第２撮像手段に荷重面にて反射した反射光を受光させるために、上記の垂直面に対して管軸方向の内側に角度Ｂだけ傾斜した方向に反射した反射光を受光できるように光軸が調整されている。角度Ｂと角度Ｃとは、下限がｂ°で等しいが、角度Ｃの上限のｄ°は角度Ｂの上限のｃ°より小さい。このため、角度Ｃの範囲は角度Ｂの範囲に含まれる。よって、上記の垂直面に対して管軸方向の内側に角度Ｃだけ傾斜した方向に荷重面及びねじ底面検査領域を反射する反射光を受光できるように光軸が調整された第４撮像手段は、荷重面及びねじ底面検査領域のそれぞれの各位置にて反射した反射光を同時に受光できる。第４撮像手段は、荷重面及びねじ底面検査領域のそれぞれの各位置にて反射光を同時に受光することによって、１回の撮像工程で荷重面及びねじ底面検査領域の両方を撮像できる。このため、第４撮像手段を備える欠陥検査装置によれば、少ない撮像回数で荷重面及びねじ底面検査領域の欠陥を検査でき、荷重面及びねじ底面検査領域の欠陥検査にかかる時間を短くできる。

　尚、第４光源が荷重面及びねじ底面検査領域を照明するとは、第４光源からの光を、管のどこにも反射させずに荷重面及びねじ底面検査領域に入射させることを意味する。

　第４光源及び第４撮像装置を備えた本発明に係る欠陥検査装置の好ましい構成として、前記第１撮像手段は、前記リップ部の外周面にて反射した反射光を受光するテレセントリックレンズを備え、前記第４撮像手段は、前記荷重面にて反射した反射光と、前記ねじ底面検査領域にて反射した反射光とを受光するテレセントリックレンズを備えた構成が挙げられる。

　テレセントリックレンズを第１撮像手段及び第４撮像手段が備えることで、第１撮像手段及び第４撮像手段のそれぞれと、リップ部の外周面、荷重面、及び、ねじ底面検査領域のそれぞれとの距離が変動しても、第１撮像手段及び第４撮像手段が撮像する撮像画像に歪みが生じることが抑制できる。このため、上記の好ましい構成によれば、第１撮像手段及び第４撮像手段のそれぞれと、リップ部の外周面、荷重面、及び、ねじ底面検査領域のそれぞれとの距離が変動しても、リップ部の外周面、荷重面、及び、ねじ底面検査領域の欠陥を検査できる。

　第４光源及び第４撮像装置を備えた本発明に係る欠陥検査装置の具体的な構成として、　前記第１光源は、前記第１撮像手段を囲うように配置されたリング状の照明であり、前記第４光源は、光軸が前記第４撮像手段の光軸と同軸であり、且つ、前記第４撮像手段を囲うように配置されたリング状の照明である構成が挙げられる

　本発明は、管軸方向の内側に荷重面が傾斜した管の荷重面及びねじ底面検査領域の欠陥を精度良く検査でき、且つ、リップ部の外周面の欠陥を検査できる欠陥検査装置を提供できる。

図１は、本発明の実施形態１の欠陥検査装置の概略構成、及び、欠陥が検査される管の管軸を含む断面を示す図である。 図２は、図１に示すミラーの姿勢を示す模式図である。図２（ａ）は管軸に垂直な垂直面に対して管軸方向の内側にｂ°だけ傾斜した方向からミラーに入射した光が撮像装置に入射する場合のミラーの姿勢を示す模式図である。図２（ｂ）は管軸に垂直な垂直面に対して管軸方向の内側にｃ°だけ傾斜した方向からミラーに入射した光が撮像装置に入射する場合のミラーの姿勢を示す模式図である。 図３は、図１に示すミラーの姿勢を示す模式図である。具体的には、図３は、管軸に垂直な垂直面に対して管軸方向の内側にｄ°だけ傾斜した方向からミラーに入射した光が撮像装置に入射する場合のミラーの姿勢を示す模式図である。 図４は、図１に示す第１撮像手段が撮像した撮像画像の模式図である。 図５は、画像処理フィルタの模式図である。 図６は、図１に示す第１撮像手段が撮像した撮像画像の模式図である。 図７は、図１に示す撮像装置が撮像した撮像画像の模式図である。 図８は、画素ラインのＸ方向における輝度値の分布を示すグラフである。 図９は、本発明の実施形態３の欠陥検査装置の概略構成、及び、欠陥検査される管の管軸を含む断面を示す図である。 図１０は、油井用鋼管及び継手の断面図である。 図１１は、従来の欠陥検査装置の概略図である。

＜実施形態１＞
　以下、本実施形態の欠陥検査装置が行う欠陥検査について説明する。図１は、本実施形態の欠陥検査装置の概略構成、及び、欠陥が検査される管の管軸を含む断面を示す図である。本実施形態においては、欠陥が検査される管は油井用鋼管１００である。

　図１に示すように、油井用鋼管１００の端部には、管軸方向Ｐの内側（図１においては左側）から、雄ねじ部１０１及びリップ部１０２がこの順で設けられている。雄ねじ部１０１の荷重面１０３は、油井用鋼管１００の管軸を含む断面において、管軸方向Ｐに垂直な垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側（図１においては反時計周り方向）にｂ°だけ傾斜している。荷重面１０３とは、ねじ山部１０７の側面のうち、管軸方向Ｐの内側の側面である。リップ部１０２は、管軸方向Ｐの外側（図１においては右側）に向かうにつれ、管軸方向Ｐに垂直な方向の寸法が小さくなるテーパー状に形成されている。リップ部１０２の外周面は、油井用鋼管１００の管軸を含む断面において、管軸方向Ｐとａ°の角度を成している。

　本実施形態の欠陥検査装置は、第１光源２と、第１撮像手段３と、単一の光源部材４と、単一の撮像装置５と、ミラー６と、検査手段（図示しない）とを備える。第１光源２は、光軸Ｌ１が上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの外側（図１においては時計周り方向）に下記式（１）を満たす角度Ａだけ傾斜し、リップ部１０２の外周面を照明する。第１光源２は、第１撮像手段３を囲うように第１撮像手段３に取り付けられたリング状の照明である。
ａ－４５≦Ａ≦ａ+４５…（１）

　第１撮像手段３は、第１光源２から出射しリップ部１０２の外周面にて反射した反射光を受光することによって、リップ部１０２の外周面を撮像する。第１光源２と第１撮像手段３とは、光軸が同軸である。尚、本実施形態では、第１撮像手段３は、リップ部１０２の外周面にて反射した反射光を受光するためのレンズとして、テレセントリックレンズを備えている。

　上記のように、リップ部１０２の外周面を照明する第１光源２の光軸Ｌ１は、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの外側に角度Ａだけ傾斜している。換言すれば、第１光源２からの光は、リップ部１０２の外周面の法線方向Ｎに対して４５°以下のａ１°だけ傾斜した方向からリップ部１０２の外周面に入射する。このため、第１光源２からの光がリップ部１０２の外周面に入射する方向（第１光源２の光軸Ｌ１の方向）と、リップ部１０２の外周面に入射した第１光源２からの光が入射角と反射角とが等しくなるようにリップ部１０２の外周面にて正反射する正反射方向Ｒ２との成す角度Ｄは最大で９０°である。第１撮像手段３の光軸は、第１光源２の光軸Ｌ１と同軸であるため、第１撮像手段３の光軸の方向は、第１光源２からの光がリップ部１０２の外周面に入射する方向と一致している。このため、第１撮像手段３の光軸の方向と、前述の正反射方向Ｒ２との成す角度が９０°以下である。リップ部１０２の外周面に入射し、該外周面にて反射した光の光量は、反射した方向がリップ部１０２の外周面に対する入射角と反射角とが等しくなる方向に近い方向ほど、光量が大きくなる傾向にある。このため、前述の正反射方向Ｒ２と、光軸の方向との成す角度が９０°以下の第１撮像手段３は、第１光源２から出射し、リップ部１０２の外周面にて反射した反射光を多量に受光でき、リップ部１０２の外周面を鮮明に撮像できる。

　光源部材４は、第２光源と第３光源とを兼ねる。第２光源とは、荷重面１０３を照明する光源である。第３光源とは、ねじ底面検査領域１０６を照明する光源である。ねじ底面検査領域１０６とは、荷重面１０３とねじ底面１０４との境界部１０５から、該境界部１０５より管軸方向の内側に所定の距離だけ離間したねじ底面１０４の部位１０８までのねじ底面１０４上の領域である。光源部材４から出射した光は、ミラー６にて反射してから、荷重面１０３又はねじ底面検査領域１０６に入射する。ミラー６は姿勢を切り替えることができ、ミラー６の姿勢を切り替えることによって、光源部材４から出射した光の入射先を荷重面１０３とねじ底面検査領域１０６との間で切り替えることができる。従って、光源部材４は、ミラー６の姿勢の切り替えによって、第２光源として機能するときと、第３光源として機能するときとに切り替えられる。尚、本実施形形態では、光源部材４は、撮像装置５を囲うように撮像装置５に取り付けられたリング状の照明である。

　撮像装置５は、第２撮像手段と第３撮像手段とを兼ねる。第２撮像手段とは、第２光源に取り付けられると共に、第２光源から出射し、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に下記式（２）を満たす角度Ｂだけ傾斜した方向に荷重面１０３にて反射した反射光を受光できるように光軸が調整され、該反射光を受光することによって、荷重面１０３を撮像する撮像手段である。
　ｂ＜Ｂ≦ｃ…（２）
　ｃ°は、図１に示すように、直線Ｓ１と、上記の垂直面Ｒとが成す角度（９０°未満）である。直線Ｓ１は、管軸を含む断面において、上述の境界部１０５と、ねじ底面１０４の管軸方向の内側の端部１０９に接する雄ねじ部１０１の挿入面１１０の先端部１１１とを結ぶ直線である。挿入面１１０とは、ねじ山部１０７の側面のうち管軸方向Ｐの外側の側面である。挿入面１１０の先端部１１１とは、挿入面１１０とねじ山部１０７のねじ頂面１１２との境界部である。

　第３撮像手段とは、第３光源に取り付けられると共に、第３光源から出射し、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に下記式（３）を満たす角度Ｃだけ傾斜した方向にねじ底面検査領域１０６にて反射した反射光を受光できるように光軸が調整され、該反射光を受光することによって、ねじ底面検査領域１０６を撮像する撮像手段である。
　ｂ＜Ｃ≦ｄ…（３）
　ｄ°は、図１に示すように、直線Ｓ２と、上記の垂直面Ｒとが成す角度（９０°未満）である。直線Ｓ２は、管軸を含む断面において、ねじ底面検査領域１０６の管軸方向Ｐの内側の端部１０８と、挿入面１１０の先端部１１１とを結ぶ直線である。

　図１に示すように、撮像装置５は、ミラー６を介して荷重面１０３又はねじ底面検査領域１０６にて反射した反射光を受光する。ミラー６の姿勢を切り替えることによって、撮像装置５が受光する反射光を荷重面１０３からの反射光とねじ底面検査領域１０６からの反射光との間で切り替えることができる。即ち、ミラー６の姿勢の切り替えにより、撮像装置５を、第２撮像手段として機能するときと、第３撮像手段として機能するときとに切り替えることができる。尚、本実施形態では、光源部材４及び撮像装置５の光軸は同軸であり、それぞれの光軸は、垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの外側に傾斜している。また、本実施形態では、撮像装置５は、荷重面１０３にて反射した反射光と、ねじ底面検査領域１０６にて反射した反射光とを受光するためのレンズとして、テレセントリックレンズを備えている。

　ミラー６は、管軸方向と直交する（図１の紙面に直交する）軸周りに回転可能とされている。ミラー６の姿勢は、光源部材４からの光を荷重面１０３に入射させると共に、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に角度Ｂだけ傾斜した方向に荷重面１０３にて反射した反射光を撮像装置５に受光させる姿勢（以下、「第１姿勢」という）と、光源部材４からの光をねじ底面検査領域１０６に入射させると共に、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に角度Ｃだけ傾斜した方向に底面検査領域１０６にて反射した反射光を撮像装置５に受光させる姿勢（以下、「第２姿勢」という）との間で切り替えが可能である。第１姿勢においては、ミラー６は、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの外側に下記式（４）を満たす角度Ｅだけ傾斜している。
　ｒ１＞Ｅ≧ｒ２…（４）
　図２に示すように、ｒ１°及びｒ２°はそれぞれ、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの外側にミラー６が何度傾斜しているかを表す角度である。尚、図２（ｂ）に示す状態では、ミラー６は、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に傾斜しているので、ｒ２°は負の角度である。

　図２（ａ）に示すように、角度Ｅがｒ１°のときは、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側にｂ°だけ傾斜した方向からミラー６に入射した光Ｌ２が撮像装置５に入射する。図２（ａ）より、９０°＝ｒ１°+（ｒ１°+ｂ°）+ｅ°であることから、下記式（５）を導出できる。
　ｒ１°＝（９０°－ｂ°－ｅ°）／２…（５）
　尚、ｅ°は、上記の管軸方向Ｐに対して管軸方向Ｐの内側に撮像装置５の光軸が何度傾斜しているかを表す角度である。

　また、図２（ｂ）に示すように、角度Ｅがｒ２°のときは、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側にｃ°だけ傾斜した方向からミラー６に入射した光Ｌ３が撮像装置５に入射する。図２（ｂ）より、９０°＝（ｃ°+２ｒ２°）+ｅ°であることから、下記式（６）を導出できる。
　ｒ２°＝（９０°－ｃ°－ｅ°）／２…（６）

　以上のことから、第１姿勢では、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側にｂ°又はｂ°よりも小さい角度だけ傾斜した方向からミラー６に入射した光、及び、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側にｃ°より大きい角度だけ傾斜した方向からミラー６に入射した光は、撮像装置５に受光されない。一方で、荷重面１０３は、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側にｂ°傾斜している。このため、荷重面１０３にて反射する全ての反射光は、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向の内側にｂ°より大きい角度だけ傾斜した方向に反射する。また、上述の境界部１０５にて反射した反射光の反射方向が、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側にｃ°より大きい角度だけ傾斜した方向であると、該反射光は、挿入面１１０に入射する。従って、角度Ｅが上記式（４）を満たしていれば、撮像装置５は、荷重面１０３にて反射した反射光を受光でき、該反射光を受光することによって荷重面１０３を撮像できる。即ち、角度Ｅが上記式（４）を満たしていれば、撮像装置５は、第２撮像手段として機能する。

　一方、第２姿勢においては、ミラー６は、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの外側に下記式（７）を満たす角度Ｅだけ傾斜している。
　ｒ１°＞Ｅ≧ｒ３°…（７）
　図３に示すように、ｒ３°は、ｒ１°及びｒ２°と同様に、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの外側にミラー６が何度傾斜しているかを表す角度である。尚、図３に示す状態では、ミラー６は、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に傾斜しているので、ｒ３°は負の角度である。角度Ｅがｒ３°であるときは、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側にｄ°だけ傾斜した方向からミラー６に入射した光Ｌ４が撮像装置５に入射する。図３より、９０°＝（ｄ°+２ｒ３°）+ｅ°であることから、下記式（８）を導出できる。
　ｒ３°＝（９０°－ｄ°－ｅ°）／２…（８）

　以上のことから、第２姿勢では、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側にｂ°又はｂ°よりも小さい角度だけ傾斜した方向からミラー６に入射した光、及び、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側にｄ°より大きい角度だけ傾斜した方向からミラー６に入射した光は、撮像装置５に受光されない。一方で、荷重面１０３は、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に角度ｂ°傾斜している。このため、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に角度ｂ°又はｂ°より小さい角度だけ傾斜した方向に上述の境界部１０５にて反射した反射光は、荷重面１０３に入射する。また、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に角度ｄ°より大きい角度だけ傾斜した方向にねじ底面検査領域１０６の管軸方向の内側の端部１０８にて反射した反射光は、挿入面１１０に入射する。従って、角度Ｅが上記式（７）を満たしていれば、撮像装置５は、ねじ底面検査領域１０６にて反射した反射光を受光でき、該反射光を受光することによってねじ底面検査領域１０６を撮像できる。即ち、角度Ｅが上記式（７）を満たしていれば、撮像装置５は、第３撮像手段として機能する。

　検査手段は、以上のように、第１撮像手段３が撮像した撮像画像と、撮像装置５が撮像した撮像画像とを以下のように画像処理することで、リップ部１０２の外周面、荷重面１０３、及び、ねじ底面検査領域１０６の欠陥を検査する。

　まず、リップ部１０２の外周面の欠陥検査のための画像処理について説明する。以下では、該欠陥検査が、管軸方向Ｐに伸びる線状きずがリップ部１０２の外周面に存在するか否かの検査である場合について説明する。図４は、第１撮像手段３が撮像した撮像画像４０を示し、図４、及び、後述の図６、７の矢印Ｙ方向は、管軸方向Ｐに対応する方向である（管軸方向Ｐに対応する方向を、以下、「Ｙ方向」という）。撮像画像４０のうち、Ｙ方向に垂直な方向（図４、６、７の矢印Ｘ方向。Ｙ方向に垂直な方向を、以下、「Ｘ方向」という）に延びる輝度値の高い領域（白色領域）がリップ部１０２の外周面に対応するリップ部領域４８である。リップ部領域４８の輝度値が高いのは、リップ部１０２の外周面にて反射した反射光が多量に第１撮像手段３に受光されるためである。

　まず、検査手段は、第１撮像手段３が撮像した撮像画像４０が入力されると、撮像画像４０から検査対象領域４９を抽出する。検査対象領域４９とは、リップ部領域４８がＸ方向と略平行になる部分である。検査対象領域４９の位置情報は、撮像時の第１撮像手段３に対する油井用鋼管１００の位置、油井用鋼管１００の外径などから予め算出され、予め検査手段に記憶されている。検査手段は、検査対象領域４９を抽出すると、該領域４９に対してノイズ除去などの前処理を行う。

　次に、検査手段は、検査対象領域４９において、Ｘ方向に延びる各画素ライン４１ａ、４１ｂ、４１ｃ…の中から、リップ部領域４８を構成する画素ラインを認定する。該認定は、以下のように行われる。まず、検査手段は、画素ライン毎に、各画素ライン４１ａ、４１ｂ、４１ｃ…を構成する全画素の輝度値の総和を算出する。検査手段は、算出した輝度値の総和が所定の閾値より大きい画素ラインを、リップ部領域４８を構成する画素ラインと認定する。本実施形態では、画素ライン４１ｎ１、４１ｎ２、４１ｎ３、４１ｎ４をリップ部領域４８を構成する画素ラインと認定したものとする。尚、リップ部領域４８を構成する画素ラインが認定できない場合は、検査手段は、その時点で、欠陥検査のための画像処理を終了する。

　次に、検査手段は、リップ部領域４８を構成する画素ラインと認定した１つの画素ラインを構成する全画素の中から、線状きずに対応する線状きず領域５１の一方側の端辺５２を構成する画素の候補（以下、「一方側の端辺候補画素」という）、及び、他方側の端辺５３を構成する画素の候補（以下、「他方側の端辺候補画素」という）を検出する。一方側及び他方側の端辺候補画素は、以下のように検出される。検査手段は、Ｘ方向の一方側（本実施形態では、右側とする）に向かうにつれ輝度値が急峻に増加している領域に位置する画素を一方側の端辺候補画素であると認定し、Ｘ方向の一方側に向かうにつれ輝度値が急峻に減少している領域に位置する画素を他方側の端辺候補画素であると認定する。このように一方側及び他方側の端辺候補画素を認定するのは、線状きず領域５１を構成する画素は、リップ部１０２の外周面に対応する画素ラインの他の領域を構成する画素に比べて輝度値が小さいためである。これは、リップ部１０２の外周面のうち、線状きずが生じた部位では、線状きずが生じることによって、該部位の向きが変化し、該部位にて反射した反射光が、第１撮像手段３に受光され難くなるためである。本実施形態では、検査手段は、図５に示す画像処理フィルタを用いて、Ｘ方向の一方側に向かうにつれ輝度値がどの程度急峻に変動するかを算出する。以上のようにして、検査手段は、リップ部領域４８を構成する画素ラインと認定した全画素ラインを構成する全画素の中から、一方側の端辺候補画素、及び、他方側の端辺候補画素を検出する。尚、一方側及び他方側の端辺候補画素が検出できない場合は、検査手段は、その時点で、欠陥検査のための画像処理を終了する。

　一方側及び他方側の端辺候補画素を検出した場合、検査手段は、一方側の端辺候補画素についてラベリング処理を施すことによって、線状きず領域５１の一方側の端辺５２を構成する画素群の候補（以下、「一方側の端辺の候補画素群」という）を検出する。同様に、検査手段は、他方側の端辺候補画素についてラベリング処理を施すことによって、線状きず領域５１の他方側の端辺５３を構成する画素群の候補（以下、「他方側の端辺の候補画素群」という）を検出する。

　次に、検査手段は、一方側及び他方側の端辺の候補画素群のそれぞれのＹ方向の長さや長手方向の向き、及び、一方側の端辺の候補画素群と他方側の端辺の候補画素群との間隔などに基づいて、一方側及び他方側の端辺の候補画素群のそれぞれが、線状きず領域５１の一方側及び他方側の端辺５２、５３を実際に構成する画素群であるか否かを判断する。検査手段は、一方側及び他方側の端辺の候補画素群のそれぞれが、線状きず領域５１の一方側及び他方側の端辺５２、５３を実際に構成する画素群であると判断した場合は、一方側及び他方側の端辺の候補画素群に対応するリップ部１０２の外周面の部位に線状きずが生じていると判断する。そして、検査手段は、撮像画像４０をモニタに表示する際に、一方側及び他方側の端辺の候補画素群が赤枠などで囲われるように撮像画像４０を加工する。このように撮像画像４０を加工することによって、作業員は、撮像画像４０が表示されたモニタを視認することで、リップ部１０２の外周面に線状きずが生じているか否か、及び、線状きずがどの部位に生じているかが分かる。

　また、以下では、図６（ａ）に示すように、リップ部１０２の外周面に、管軸方向Ｐの端部からリップ部１０２の外周面の中央側に伸びるきず６１が存在するか否かを検査する場合について説明する。図６（ｂ）に示すように、検査手段は、上述のようにして、リップ部領域４８を構成する画素ラインを認定する。検査手段は、リップ部領域４８を構成する画素ラインと認定した全画素ラインからなる領域６４のＹ方向の長さＷの平均Ｗ１を算出する。領域６４のＹ方向長さＷとは、領域１４を構成する全画素のうち、その輝度値が所定の閾値よりも大きい画素からなる画素群のＹ方向の長さである。次に、検査手段は、領域６４において、Ｙ方向の長さＷが平均Ｗ１よりも所定長さ以上短い区間ＶがＸ方向において所定画素以上連続する場合、その区間にきず６１が生じていると判断する。そして、検査手段は、撮像画像４０をモニタに表示する際に、該区間が強調されるように撮像画像４０を加工する。

　次に、荷重面１０３の欠陥検査のための画像処理について説明する。図７は、ミラー６が第１姿勢のときに撮像装置５（即ち、第２撮像手段）が撮像した撮像画像７０である。撮像画像７０には、輝度値が最も低い領域、２番目に低い領域、最も高い領域が存在する。輝度値が最も低い領域は、荷重面１０３に対応する荷重面領域７１である。輝度値が２番目に低い領域は、ねじ底面検査領域１０６に対応する領域（以下、「ねじ底面領域７２」という）である。輝度値が最も高い領域は、ねじ頂面１１２に対応するねじ頂面領域７３である。ねじ底面検査領域１０６とねじ頂面１１２とは略平行であるが、ねじ底面検査領域１０６で反射した光の中には、荷重面１０３や挿入面１１０に入射して撮像装置５に入射しないものがあるため、ねじ底面領域７２は、ねじ頂面領域７３よりも輝度値が低い。

　検査手段は、撮像画像７０が入力されると、撮像画像７０から検査対象領域７４を抽出する。検査対象領域７４とは、荷重面領域７１、ねじ底面領域７２、ねじ頂面領域７３がＸ方向と略平行となる部分である。検査対象領域７４の位置情報は、撮像時の撮像装置５に対する油井用鋼管１００の位置、油井用鋼管１００の外径などから予め算出され、予め検査手段に記憶されている。検査手段は、検査対象領域７４を抽出すると、該領域に対してノイズ除去などの前処理を行う。

　次に、検査手段は、検査対象領域７４において、Ｘ方向に延びる撮像画像７０の各画素ライン７５ａ、７５ｂ、７５ｃ…の中から、荷重面領域７１を構成する画素ラインを認定する。該認定は、以下のように行われる。まず、検査手段は、画素ライン毎に、各画素ライン７５ａ、７５ｂ、７５ｃ…を構成する全画素の輝度値の総和を算出する。検査手段は、算出した輝度値の総和が所定の閾値より低い画素ラインを、荷重面領域７１を構成する画素ラインであると認定する。尚、荷重面領域７１を構成する画素ラインが認定できない場合は、検査手段は、その時点で、欠陥検査のための画像処理を終了する。

　次に、検査手段は、荷重面領域７１を構成する画素ラインであると認定した画素ラインのうち、１つの画素ライン（以下、「注目画素ライン」という）の輝度値のＸ方向における分布を示す輝度値線（図８参照）と、該画素ラインを構成する各画素の輝度値の平均（平均輝度値）とを算出する。検査手段は、輝度値線と平均輝度値との交差回数が所定の閾値以上であり、且つ、平均輝度値が所定の閾値未満であるか否かを判断する。上記の交差回数が所定の閾値以上であり、且つ、平均輝度値が所定の閾値未満であると判断した場合、検査手段は、注目画素ラインに対応する荷重面１０３の部位にきずが生じていると判断する。一方、検査手段は、上記の交差回数が所定の閾値以上であり、且つ、平均輝度値が所定の閾値を超えると判断した場合は、注目画素ラインに対応する荷重面１０３の部位にきずが生じていないと判断する。同様にして、検査手段は、荷重面領域７１を構成する画素ラインと認定した全画素ラインに対応する部位について、きずが生じているか否かを判断する。検査手段は、撮像画像７０をモニタに表示する際に、きずが生じていると判断した荷重面１０３の部位に対応する画素ラインが赤枠などで囲われるように撮像画像７０を加工する。このように加工された撮像画像７０がモニタに表示されることによって、作業員は、モニタを視認することで、荷重面１０３にきずが生じているか否か、及び、きずがどの部位に生じているのかが分かる。

　次に、ねじ底面検査領域１０６の欠陥検査のための画像処理について説明する。ねじ底面検査領域１０６の欠陥検査のための画像処理は、ミラー６が第２姿勢のときに撮像装置５（即ち、第３撮像手段）が撮像した撮像画像に対して行う。ミラー６が第２姿勢のときの撮像画像は、図７に示す撮像画像７０と同様に、荷重面領域７１、ねじ底面領域７２、及び、ねじ頂面領域７３が存在する。尚、ここでは、図７の撮像画像７０を、ミラー６が第２姿勢のときに撮像装置５が撮像した撮像画像であるとして、ねじ底面検査領域１０６の欠陥検査のための画像処理について説明する。

　検査手段は、撮像画像７０が入力されると、撮像画像７０から検査対象領域７４を抽出する。

　次に、検査手段は、検査対象領域７４において、Ｘ方向に延びる撮像画像７０の各画素ライン７５ａ、７５ｂ、７５ｃ…の中から、荷重面領域７１を構成する画素ラインを認定する。該認定は、荷重面１０３の欠陥検査のための画像処理における方法と同様の方法で行われる。次に、検査手段は、各画素ライン７５ａ、７５ｂ、７５ｃ…の中から、ねじ頂面領域７３を構成する画素ラインを認定する。該認定は、以下のように行われる。まず、検査手段は、画素ライン毎に、各画素ライン７５ａ、７５ｂ、７５ｃ…を構成する全画素の輝度値の総和を算出する。検査手段は、算出した輝度値の総和が所定の閾値以上の画素ラインを、ねじ頂面領域７３を構成する画素ラインと認定する。次に、検査手段は、荷重面領域７１を構成する画素ラインから荷重面領域７１を認定し、ねじ頂面領域７３を構成する画素ラインからねじ頂面領域７３を認定する。次に、検査手段は、荷重面領域７１とねじ頂面領域７３との間の領域をねじ底面領域７２と認定する。尚、荷重面領域７１、及び、ねじ頂面領域７３を構成する画素ラインが認定できない場合は、検査手段は、その時点で、欠陥検査のための画像処理を終了する。

　次に、検査手段は、ねじ底面領域７２を構成する画素ラインのうち１つの画素ライン（以下、「注目画素ライン」という）の輝度値のＸ方向における分布を示す輝度値線と、該画素ラインを構成する各画素の輝度値の平均（平均輝度値）とを算出する。検査手段は、輝度値線と平均輝度値との交差回数が所定の閾値以上であり、且つ、平均輝度値が所定の閾値未満であるか否かを判断する。上記の交差回数が所定の閾値以上であり、且つ、平均輝度値が所定の閾値未満であると判断した場合、検査手段は、注目画素ラインに対応するねじ底面検査領域１０６の部位にきずが生じていると判断する。一方、検査手段は、上記の交差回数が所定の閾値以上であり、且つ、平均輝度値が所定の閾値を超えると判断した場合は、注目画素ラインに対応するねじ底面検査領域１０６の部位にきずが生じていないと判断する。同様にして、検査手段は、ねじ底面領域７２を構成する全画素ラインに対応する部位について、きずが生じているか否かを判断する。検査手段は、撮像画像７０をモニタに表示する際に、きずが生じていると判断したねじ底面検査領域１０６の部位に対応する画素ラインが赤枠などで囲われるように撮像画像７０を加工する。このように加工された撮像画像７０がモニタに表示されることによって、作業員は、モニタを視認することで、ねじ底面検査領域１０６にきずが生じているか否か、及び、どの部位にきずが生じているのかが分かる。

　以上のように、本実施形態の欠陥検査装置によれば、リップ部１０２の外周面、荷重面１０３及びねじ底面検査領域１０６の欠陥を検査できる。

　また、第１撮像手段３の光軸が第１光源２の光軸Ｌ１と同軸となるように、第１撮像手段３が第１光源２に取り付けられている。このため、第１撮像手段３の光軸と第１光源２の光軸Ｌ１とが同軸となる状態を保持しつつ、第１光源２の光軸を上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの外側に角度Ａだけ傾斜するように調整できる。従って、本実施形態の欠陥検査装置においては、第１光源２の光軸Ｌ１の調整によって、第１撮像手段３の光軸と第１光源２の光軸Ｌ１とが同軸でなくなることがなく、第１撮像手段３の光軸を第１光源２の光軸Ｌ１と同軸にするための調整が不要である。

　また、光源部材４は、第２光源と第３光源とを兼ねている。このため、独立別個に２つの光源（第２光源及び第３光源）を本実施形態の欠陥検査装置が備える必要がない。同様に、撮像装置５は、第２撮像手段と第３撮像手段とを兼ねている。このため、独立別個に２つの撮像手段（第２撮像手段及び第３撮像手段）を本実施形態の欠陥検査装置が備える必要がない。このため、本実施形態の欠陥検査装置は、部品点数が少ない。

　第１撮像手段３及び撮像装置５がテレセントリックレンズを備えることで、第１撮像手段３及び撮像装置５のそれぞれと、リップ部１０２の外周面、荷重面１０３、及び、ねじ底面検査領域１０６のそれぞれとの距離が変動しても、第１撮像手段３及び撮像装置５が撮像した撮像画像に歪みが生じることが抑制できる。このため、本実施形態の欠陥検査装置は、第１撮像手段３及び撮像装置５のそれぞれと、リップ部１０２の外周面、荷重面１０３、及び、ねじ底面検査領域１０６のそれぞれとの距離が変動しても、リップ部１０２の外周面、荷重面１０３、及び、ねじ底面検査領域１０６の欠陥を検査できる。

　また、本実施形態の欠陥検査装置においては、光源部材４及び撮像装置５の光軸の方向が上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に傾斜していても外側に傾斜していても、ミラー６の姿勢の調整によって、荷重面１０３又はねじ底面検査領域１０６を光源部材４が照明できると共に、荷重面１０３又はねじ底面検査領域１０６にて反射した反射光を撮像装置５が受光できる。このため、本実施形態のように、光源部材４及び撮像装置５の光軸を第１撮像手段３と同じように管軸方向Ｐの外側に傾斜させると、リップ部１０２の外周面、荷重面１０３及びねじ底面検査領域１０６の欠陥を検査できると共に、本実施形態の欠陥検査装置をコンパクトにすることができる。

　また、撮像装置５が第２撮像手段として機能する際の撮像装置５の光軸は、上記式（２）を満たす角度Ｂが採り得る角度において、上記の垂直面Ｒとの成す角度が最も大きいｃ°だけ傾斜した方向に反射した反射光を受光できるように調整されていることが好ましい。管軸方向Ｐと成す角度が小さい方向に反射した反射光を受光できるように、撮像装置５の光軸の方向を調整すれば、撮像装置５の撮像範囲を管軸方向Ｐに沿って大きくできる。このため、ｃ°だけ傾斜した方向に反射した反射光を受光できるように撮像装置５の光軸を調整することで、１回の撮像工程で多くの荷重面１０３を撮像できる。また、撮像装置５が第３撮像手段として機能する際の撮像装置５の光軸は、上記式（３）を満たす角度Ｃが採り得る角度において、最も管軸方向Ｐと成す角度が小さいｄ°だけ傾斜した方向に反射した反射光を受光できるように調整されていることが好ましい。管軸方向Ｐと成す角度が小さい方向に反射した反射光を受光できるように、撮像装置５の光軸の方向を調整すれば、撮像装置５の撮像範囲を管軸方向Ｐに沿って大きくできる。このため、ｄ°だけ傾斜した方向に反射した反射光を受光できるように撮像装置５の光軸を調整することで、１回の撮像工程で多くのねじ底面検査領域１０６を撮像できる。このように撮像装置５の光軸を調整することで、少ない撮像回数で荷重面１０３及びねじ底面検査領域１０６の欠陥を検査でき、荷重面１０３及びねじ底面検査領域１０６の欠陥検査にかかる時間を短くできる。

＜実施形態２＞
　本実施形態の欠陥検査装置は、実施形態１の光源部材に代えて第４光源を備え、実施形態１の撮像装置に代えて第４撮像手段を備える。第４光源は、荷重面１０３及びねじ底面検査領域１０６を同時に照明する。第４撮像手段は、第４光源に取り付けられている。第４撮像手段は、第４光源から出射し、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に上記式（３）を満たす角度Ｃだけ傾斜した方向に荷重面１０３及びねじ底面検査領域１０６にて反射した反射光を受光できるように光軸が調整され、該反射光を受光することによって、荷重面１０３及びねじ底面検査領域１０６を撮像する撮像手段である。

　上述のように、実施形態１の撮像装置は、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に角度Ｂだけ傾斜した方向に反射した反射光を受光できるように光軸が調整されることで、荷重面１０３にて反射した反射光を受光できる。角度Ｂと角度Ｃとは、下限がｂ°で等しいく、角度Ｃの上限のｄ°は、角度Ｂの上限のｃ°より小さい。このため、角度Ｃの範囲は角度Ｂの範囲に含まれる。よって、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に角度Ｃだけ傾斜した方向に荷重面１０３及びねじ底面検査領域１０６にて反射する反射光を受光できるように光軸が調整された第４撮像手段は、荷重面１０３及びねじ底面検査領域１０６のそれぞれの各位置にて反射した反射光を同時に受光できる。第４撮像手段は、荷重面１０３及びねじ底面検査領域１０６のそれぞれの各位置にて反射光を同時に受光することによって、１回の撮像工程で荷重面１０３及びねじ底面検査領域１０６の両方を撮像できる。このため、本実施形態の欠陥検査装置によれば、少ない撮像回数で荷重面１０３及びねじ底面検査領域１０６の欠陥を検査でき、荷重面１０３及びねじ底面検査領域１０６の欠陥検査にかかる時間を短くできる。

＜実施形態３＞
　図９に示すように、本実施形態の欠陥検査装置１は、第１光源２（図示しない）と、第１撮像手段３（図示しない）と、第２光源７と、第２撮像手段８と、第３光源９と、第３撮像手段１０と、検査手段（図示しない）とを備える。第１光源２、第１撮像手段３、検査手段は、実施形態１の欠陥検査装置と構成が同じである。

　第２光源７は、荷重面１０３を照明する光源である。第２撮像手段８は、第２光源７に取り付けられ、荷重面１０３にて反射した光を受光する。第２撮像手段８の光軸は、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に上記式（２）を満たす角度Ｂだけ傾斜した方向に調整されている。上述のように、荷重面１０３にて反射する全ての反射光は、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向の内側にｂ°より大きい角度だけ傾斜した方向に荷重面１０３にて反射する。また、上述の境界部１０５にて反射した反射光の反射方向が、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に角度ｃ°より大きい角度だけ傾斜した方向であると、該反射光は、挿入面１１０に入射する。従って、第２撮像手段８は、荷重面１０３にて反射した反射光を受光でき、該反射光を受光することによって荷重面１０３を撮像できる。

　第３光源９は、ねじ底面検査領域１０６を照明する光源である。第３撮像手段１０は、第３光源９に取り付けられ、ねじ底面検査領域１０６にて反射した光を受光する、第３撮像手段１０は、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に上記式（３）を満たす角度Ｃだけ傾斜した方向に光軸の方向が調整されている。前述のように、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に角度ｂ°又はｂ°より小さい角度だけ傾斜した方向に上述の境界部１０５にて反射した反射光は、荷重面１０３に入射する。また、上記の垂直面Ｒに対して管軸方向Ｐの内側に角度ｄ°より大きい角度だけ傾斜した方向にねじ底面検査領域１０６の管軸方向の内側の端部１０８にて反射した反射光は、挿入面１１０に入射する。従って、第３撮像手段１０は、ねじ底面検査領域１０６にて反射した反射光を受光でき、該反射光を受光することによってねじ底面検査領域１０６を撮像できる。

２…第１光源、３…第１撮像手段、４…光源部材、５…撮像装置、６…ミラー、７…第２光源、８…第２撮像手段、９…第３光源、１０…第３撮像手段

Claims (7)

1. 　管端部に、管軸方向の内側から、雄ねじ部及びリップ部がこの順で設けられ、前記雄ねじ部の荷重面は、前記管軸方向に垂直な垂直面に対して前記管軸方向の内側に傾斜しており、前記リップ部は、前記管軸方向の外側に向かうにつれ、前記管軸方向に垂直な方向の寸法が小さくなるテーパー状である管の外周面の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
   　光軸が前記垂直面に対して前記管軸方向の外側に下記式（１）を満たす角度Ａだけ傾斜し、前記リップ部の外周面を照明する第１光源と、
   　光軸が前記第１光源の光軸と同軸となるように前記第１光源に取り付けられ、前記第１光源から出射し前記リップ部の外周面にて反射した反射光を受光することによって、前記リップ部の外周面を撮像する第１撮像手段と、
   　前記荷重面を照明する第２光源と、
   　前記第２光源に取り付けられ、前記第２光源から出射し、前記垂直面に対して前記管軸方向の内側に下記式（２）を満たす角度Ｂだけ傾斜した方向に前記荷重面にて反射した反射光を受光できるように光軸が調整され、該反射光を受光することによって、前記荷重面を撮像する第２撮像手段と、
   　前記荷重面と前記雄ねじ部のねじ底面との境界部から、該境界部より前記管軸方向の内側に所定の距離だけ離間したねじ底面の部位までのねじ底面検査領域を照明する第３光源と、
   　前記第３光源に取り付けられ、前記第３光源から出射し、前記垂直面に対して前記管軸方向の内側に下記式（３）を満たす角度Ｃだけ傾斜した方向に前記ねじ底面検査領域にて反射した反射光を受光できるように光軸が調整され、該反射光を受光することによって前記ねじ底面検査領域を撮像する第３撮像手段と、
   　前記第１～３撮像手段が撮像した撮像画像を画像処理することによって、前記リップ部の外周面、前記荷重面、及び、前記ねじ底面検査領域の欠陥を検査する検査手段とを備えることを特徴とする欠陥検査装置。
   ａ－４５≦Ａ≦ａ+４５（１）
   ｂ＜Ｂ≦ｃ…（２）
   ｂ＜Ｃ≦ｄ…（３）
   　ａ°は、前記管軸を含む断面において、前記リップ部の外周面と前記管軸方向とが成す角度（９０°未満）である。
   　ｂ°は、前記管軸を含む断面において、前記荷重面と前記垂直面とが成す角度（９０°未満）である。
   　ｃ°は、前記管軸を含む断面において、前記荷重面と前記ねじ底面との境界部、及び、前記のねじ底面の前記管軸方向の内側の端部と接する前記雄ねじ部の挿入面の先端部を結ぶ直線と、前記垂直面とが成す角度（９０°未満）である。
   　ｄ°は、前記管軸を含む断面において、前記ねじ底面検査領域の管軸方向の内側の端部、及び、前記ねじ底面の前記管軸方向の内側の端部と接する前記雄ねじ部の挿入面の先端部を結ぶ直線と、前記垂直面とが成す角度（９０°未満）である。
2. 　前記第２光源と前記第３光源とを兼ねる単一の光源部材と、
   　前記第２撮像手段と前記第３撮像手段とを兼ねる単一の撮像装置と、　
   　前記光源部材からの光を前記荷重面に入射させると共に、前記荷重面にて反射した前記光源部材からの反射光を前記撮像装置に受光させる姿勢と、前記光源部材からの光を前記ねじ底面検査領域に入射させると共に、前記ねじ底面検査領域にて反射した前記光源部材からの反射光を前記撮像装置に受光させる姿勢との間で姿勢の切り替えが可能なミラーとを備えることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
3. 　前記第１撮像手段は、前記リップ部の外周面にて反射した反射光を受光するテレセントリックレンズを備え、
   　前記第２撮像手段は、前記荷重面にて反射した反射光を受光するテレセントリックレンズを備え、
   　前記第３撮像手段は、前記ねじ底面検査領域にて反射した反射光を受光するテレセントリックレンズを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の欠陥検査装置。
4. 　前記第１光源は、前記第１撮像手段を囲うように配置されたリング状の照明であり、
   　前記第２光源は、光軸が前記第２撮像手段の光軸と同軸となり、且つ、前記第２撮像手段を囲うように配置されたリング状の照明であり、
   　前記第３光源は、光軸が前記第３撮像手段の光軸と同軸となり、且つ、前記第３撮像手段の囲うように配置されたリング状の照明であることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の欠陥検査装置。
5. 　前記第２光源及び前記第３光源に代えて、第４光源を備え、
   　さらに、前記第２撮像手段及び前記第３撮像手段に代えて、第４撮像手段を備え、
   　前記第４光源は、前記荷重面及び前記ねじ底面検査領域を照明し、
   　前記第４撮像手段は、前記第４光源に取り付けられ、前記第４光源から出射し、前記垂直面に対して前記管軸方向の内側に下記式（３）を満たす角度Ｃだけ傾斜した方向に前記荷重面にて反射した反射光と、前記第４光源から出射し、前記垂直面に対して前記管軸方向の内側に下記式（３）を満たす角度Ｃだけ傾斜した方向に前記ねじ底面検査領域にて反射した反射光とを受光できるように光軸が調整され、これらの反射光を受光することによって、前記荷重面及び前記ねじ底面検査領域を撮像し、
   　前記検査手段は、前記第１～３撮像手段が撮像した撮像画像に代えて、前記第１撮像手段及び前記第４撮像手段が撮像した撮像画像を画像処理することによって、前記リップ部の外周面、前記荷重面、及び、前記ねじ底面検査領域の欠陥を検査することを特徴とする欠陥検査装置。
   ｂ＜Ｃ≦ｄ…（３）
   　ｂ°は、前記管軸を含む前記管の断面において、前記荷重面と前記垂直面とが成す角度（９０°未満）である。
   　ｄ°は、前記管軸を含む前記管の断面において、ねじ底面におけるねじ底面検査領域の後端部、及び、前記ねじ底面の前記管軸方向の内側の端部と接する前記雄ねじ部の挿入面の先端部を結ぶ直線と、前記垂直面とが成す角度（９０°未満）である。
6. 　前記第１撮像手段は、前記リップ部の外周面にて反射した反射光を受光するテレセントリックレンズを備え、
   　前記第４撮像手段は、前記荷重面にて反射した反射光と、前記ねじ底面検査領域にて反射した反射光とを受光するテレセントリックレンズを備えることを特徴とする請求項５に記載の欠陥検査装置。
7. 　前記第１光源は、前記第１撮像手段を囲うように配置されたリング状の照明であり、
   　前記第４光源は、光軸が前記第４撮像手段の光軸と同軸であり、且つ、前記第４撮像手段を囲うように配置されたリング状の照明であることを特徴とする請求項５又は６に記載の欠陥検査装置。

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