JP2003329606A

JP2003329606A - 内面検査装置

Info

Publication number: JP2003329606A
Application number: JP2002134562A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kiyono; 慧清野; Isamu Ko; 偉高; Yoshito Gomi; 誉人五味; Mitsusaku Matsubara; 光作松原
Original assignee: HIKARI SEISAKUSHO KK; Tohoku Techno Arch Co Ltd
Current assignee: HIKARI SEISAKUSHO KK; Tohoku Techno Arch Co Ltd
Priority date: 2002-05-09
Filing date: 2002-05-09
Publication date: 2003-11-19

Abstract

(57)【要約】【課題】円筒形で溝等の複雑な構成を有する内壁の欠
陥検査を迅速に行える検査システムの提供【解決手段】円筒内部の照明系としては、光源２１
０，光ファイバ２１２，光ファイバ・ヘッド２１４，ア
クリル棒２２０，円錐鏡２３０後部の円錐台を用いてい
る。光源２１０からの光は、光ファイバ２１２で導い
て、ファイバ・ヘッド２１４から、アクリル棒２２０に
入射している。アクリル棒２２０の先端からからの光
は、円錐鏡２３０の後部の円錐台で反射して、円筒の内
壁を照射している。ＣＣＤカメラ２５０により、円錐鏡
２３０に映ったバルブスリーブ内部の画像を、円周状に
取り込む。円錐鏡２３０により溝部底面全体の検査が一
度で可能となる。バルブスリーブ１００内部を円周状に
検査できることで、検査に必要な走査は一軸方向走査の
みで、回転を必要としないことから、迅速な検査ができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検査対象の内面に
切り屑等の欠陥があるかを検査する検査装置に関し、特
に、複雑な構成を有する内面の検査装置に関する。

【０００２】

【技術的背景】自動車におけるオートマチック・トラン
スミッション（ＡＴ）では、油圧を利用して動力の伝達
経路を変えることでギヤ比の変更を行う。この油圧は、
車両の運転状態に応じて変化するので、ギヤが自動的に
切り替わることができる。ギヤが切り替わる際、急に切
り替わるのではなく、滑らかに切り替わるように油圧回
路を用いて制御して行われる。その油圧回路を形成する
部品としてバルブスリーブがある。図１にバルブスリー
ブの概略図を示す。図１に示すように、バルブスリーブ
１００は、大まかには円筒状の構造をしているが、複数
の溝１１０，１２０，１３０や横窓１６０が存在し複雑
な形状をしている。油圧を制御するため用いられるの
で、切粉や異物の混入、バリ、欠け、巣等のある欠陥品
を、製品として出荷される前に検出し取り除かなければ
ならない。そのため欠陥検査が行われているが、生産さ
れた全バルブスリーブの内、数個抜き取って検査する抜
き打ち検査でなく、全てのバルブスリーブを検査する全
数検査でなければならない。検査方法としては従来、目
視により行われている。欠陥検査において、切粉、異物
の混入は油圧回路を詰まらせる危険性が非常に高く、絶
対に見落としは許されない。実際問題として生産ライン
上でバルブスリーブの溝部に切粉が挟まる場合があり、
このため溝部は必ず検査をしなければならない。しかし
ながら溝部は、目視検査で困難な場所であるので、従来
の検査方法において溝部での欠陥検査が最も問題になっ
ている。

【０００３】現在の検査装置は、照明系の鏡と観察用の
カメラが一体となっているために、カメラと内壁の照明
系が複雑となっている。また、壁面までの距離が変わる
と焦点がずれるために、円筒内面に加工された溝や内径
の違う２つの円筒形の接合された構造などに対応しにく
い。このために、カメラ側に焦点距離を変化させる機構
が必要となる。その上、照明光を投射するスペースも必
要で、対応できる内壁の最小直径にカメラの直径以外の
制限が生じることになる。また、目視検査の問題とし
て、検査時間が長いこと（特に溝部の検査においては４
０秒かかる）、コストが高いこと、検査時間が長いこと
から疲労の見落としが挙げられる。このことから、欠陥
検査の迅速な自動化の要求があり、特に溝部に対して切
に望まれている。

【０００４】従来、この種の円筒内面検査装置の例とし
ては、特開平２−９５２０５号公報に記載の内面画像入
力装置が知られている。当該公報記載の円筒内面検査装
置では、筒内に挿入可能な中空円筒と、その中空円筒の
先端に設けられ、頂点をその中空円筒の中空部に向けた
円錐鏡とを投影手段として備え、光源からの光が当該中
空円筒の外周に沿って伝播して、当該円錐鏡の周囲から
光を放つ光ファイバからなるライトガイドを光照射手段
として構成している。この円筒内面検査装置によると、
従来技術のようにセンサ部を回転させることなく、全周
面の画像を同時に取得可能とされている。しかしなが
ら、このように構成された円筒内面検査装置では、筒内
面加工精度が悪く、傷や巣などの凹凸がある場合には、
ライトガイドを介して円筒内面に光を照射するとその欠
陥に陰影ができてしまい、円筒内面の変色等の発見が困
難となる。

【０００５】一方、特開平９−８９７８８号公報では、
上記特開平２−９５２０５号の欠点である筒内面の凹凸
による陰影の発生を減少させるために、当該円筒内面で
正反射された光を投影せず、さらに、光源から円筒内面
に照射される光が円錐鏡に直達しないように遮蔽板を設
け、円筒内面の被検査箇所からの乱反射された光のみを
当該円錐鏡に投影することで、凹凸などの欠陥部位は乱
反射を起こしてその部分の画像が明るくなることで、円
筒内面の変色状況による欠陥判断を行うというものであ
る。さらに、実開昭６２−１５０６１２号公報では、円
筒内において、照明光反射用円錐鏡（以下、円錐鏡１と
いう）と照明用光源の間の中心軸に一致するように環状
のリングパターン発生用のリングを置き、円錐鏡１と背
中合わせに、もう一つ別な円錐鏡を円筒内面撮影用円錐
鏡（以下、円錐鏡２という）として設置し、光源からの
照明が、リング→円錐鏡１→円筒内面を経て反射された
光が円錐鏡２に照射され、撮影用カメラのフィルム面に
結像される。これにより、リングパターンのエッジを基
準円弧として、円筒内面の凹凸形状を計測するものであ
る。しかしながら、リングパターンを通過した照射光の
みを基準として用いていることから、円錐鏡２に映され
る円筒内面画像は極めて局所的であり、円筒内面に設け
られた溝内に切粉が付着しているような場合等について
は検出不可能となる。また、特開平６−２４１７６０号
公報では、ＣＣＤカメラの光軸と一致するように円錐鏡
を配置し、円筒内面映像を円形帯状の画像に変換してＣ
ＣＤカメラの撮像素子に結像し、得られた画像信号を画
像配列変換装置で処理した後、表示制御装置に出力し、
必要に応じてモニタするとともに、コンピュータにより
円筒内面の欠陥を自動検査するというものである。しか
しながら、円筒内表面の欠陥個所を見いだす上で重要な
照明照射方法についての記載がないこと、円筒内表面の
凹凸や切削加工時の切粉などの付着による欠陥を画像デ
ータ上で分離するための具体的手段の記載がなされてい
ない。これらの文献に示されているものは、円錐鏡とカ
メラとが一体的に保持されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、例え
ばバルブスリーブのように、溝等の複雑な構成を有する
内壁の欠陥検査を、簡単な構成で迅速に行える検査シス
テムを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、対象物の内面を検査する内面検査装置で
あって、前記内面を照明するため照明部と、支持部の先
端に取り付けられ、前記対象物の内面を映す錐体鏡と、
前記錐体鏡と向き合って、前記錐体鏡に映った内面の像
を外部に導くため像取得部と、前記錐体鏡と前記像取得
部とが独立して相対的に軸方向に移動可能に保持する保
持部とを備えることを特徴とする。前記照明部は、前記
錐体鏡の支持部を光導路とし、前記錐体鏡の後部側を円
錐台状の反射鏡として、前記光導路からの光を反射して
照明することができる。また、前記照明部から散乱光を
対象物の内面に出力することにより、対象物の内面を照
明することもできる。前記像取得部は、撮像した内面の
画像を電気信号として外部に出力することができ、さら
に前記像取得部から出力した画像を処理して、欠陥を検
出する画像処理部を備えることもできる。前記画像処理
部は、画像の平滑化処理をした後に、微分値を求めて、
微分値に閾値以上の値がある場合を欠陥として検出する
こともできる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を、図面を参照
して詳細に説明する。図２に本発明の検査システムの実
施形態の概要を示す。円錐鏡２３０，小円筒型ＣＣＤカ
メラ２５０，Ｘ軸ステージ（α）２６２，Ｘ軸ステージ
（β）２６４，アクリル棒２２０，光源２１０，ＤＶコ
ンバータ２７２，インターフェース２７４、ＰＣ（パー
ソナルコンピュータ）２７０で構成されている。ＰＣ２
７０では、後述するように画像処理を行い、検査対象の
バルブスリーブ１００等の内壁にある欠陥の発見を容易
にしている。円筒内部を照射するための照明系として
は、光源２１０，光ファイバ２１２，光ファイバ・ヘッ
ド２１４，アクリル棒２２０，円錐鏡２３０後部の円錐
台の鏡を用いている。光源２１０からの光は、光ファイ
バ２１２で導いて、ファイバ・ヘッド２１４から、アク
リル棒２２０に入射している。アクリル棒に入射した光
は、アクリル棒２２０の先端から円錐鏡２３０の後部の
円錐台の鏡で反射して、円筒の内壁を照射している。検
査対象の走査及び照明系を動かす駆動系として、Ｘ軸ス
テージを２つ用いている。Ｘ軸ステージ（β）２６４
は、内壁を検査する対象の例えばバルブスリーブ１００
に照明系を設置するときのみに使用される。内壁の検査
中は、Ｘ軸ステージ（α）２６２のみを使用して、軸方
向の走査が行われる。なお、図２では、ＣＣＤカメラを
固定して保持しているが、ＣＣＤカメラ２５０をＸ軸ス
テージに搭載して保持してもよい。ＣＣＤカメラ２５０
と照明系や円錐鏡２３０とを独立して動かすことができ
るように保持できればよい。ＣＣＤカメラ２５０の出力
はアナログ信号であり、ＤＶコンバータ２７２によりデ
ィジタル信号に変換され、インターフェース２７４によ
り、ＲＧＢ２５６階調の画像としてＰＣに取り込まれ
る。なお、インターフェース２７４は、走査するＸ軸ス
テージ（α）２６２のインターフェースも内蔵してい
る。この検査システムにおいて、小円筒型ＣＣＤカメラ
２５０により、円錐鏡２３０に映ったバルブスリーブ内
部の画像を、円周状に取り込むことできる。このため、
円錐鏡２３０により溝部底面全体の検査が一度で可能と
なる。バルブスリーブ１００内部を円周状に検査できる
ことで、検査に必要な走査は一軸方向走査のみで回転を
必要としないことから、迅速な検査ができる。

【０００９】図３（ａ）は、照明系として、ファイバ・
ヘッド２１４、アクリル棒２２０、円錐鏡２３０後部の
円錐台の鏡２３２を用いる構成を示す図である。アクリ
ル棒２２０は、光ファイバーの機能をし、一方から光を
入射すると逆側から光が出る。円錐鏡２３０後部に照明
用に円錐台の鏡２３２が取り付けられているが、円錐台
の鏡２３２はアクリル棒を通じてきた光を反射するため
に用いられている。また、円錐鏡２３０の前部は、検査
対象（この場合、バルブスリーブ１００）の内部を映し
ている。ＣＣＤカメラ２５０は、円錐鏡２３０に映った
円筒形の検査対象１００の内壁を撮っている。照明方法
としては、正反射照明法を行っている。検査システム２
００において、壁面から反射された光が円錐鏡を通じて
ＣＣＤカメラ２５０にどう入射するかを、図３（ｂ）の
断面図を用いて説明する。円筒の内面に対して法線方向
に入射された光は、正常な場合では壁面により法線方向
に反射され、円錐鏡を介してＣＣＤカメラ２５０のレン
ズに入る。しかし、切粉などの異物や巣などの表面形状
が円からずれた部分（欠陥部）１７０では、照明により
入射された光は法線方向からはずれた方向へ反射され
る。このために、欠陥部１７０もしくはそのエッジで
は、画像において正常部と比較して輝度値が小さくな
る。原理としては、ウェハの欠陥検査などに用いられる
「魔鏡の原理」（必要ならば、Philip Blaustein and S
ookap Hahn 'Realtime inspection of wafer surface
s', Solid State Technol,32,12(1989),27参照）と同じ
である。

【００１０】図４（ａ）は、実際の加工ライン上で生じ
た欠陥品の溝部の画像である。欠陥として溝部に切粉が
挟まっていて、切粉の形状は棒状であり、厚さや幅は約
０．５ｍｍである。図４（ａ）の画像で時計の８時の位
置にある黒い筋状の所が切粉であり、実際の切粉自体は
黒色ではなくバルブスリーブと同じ色をしている。画像
で切粉が黒く見える理由は、切粉が棒状のため照明され
た光がＣＣＤカメラに入射しないからである。しかし、
上述の図２，図３に示した検査システムの照明方法には
問題が起こることもある。図３（ｂ）で示したように、
円でない形状部分の画像では、正常部と比較して輝度値
が小さくなるが、溝部底面では表面が粗い場合もあるこ
とから、正常な表面部において、切粉などの欠陥がある
場合と区別ができないことがある。図４（ｂ）は図４
（ａ）と全く別のケースとして、幅０．４４ｍｍ，厚さ
０．２ｍｍ、長さ３ｍｍ程度の切粉を時計の５時の位置
の溝部に置いた場合の画像を示す。図４（ｂ）の時計の
８時の位置には、円筒内面加工時の粗さによる陰影が、
円錐鏡に映り込んでいる。図４（ｂ）で分かるように、
切粉による輝度値の変化と時計の８時の位置の表面の粗
さによる輝度値の変化が区別しづらい。原因として、光
の指向性を照明自体に与えているので表面の粗さにも過
剰に反応するためで、さらに表面が綺麗な場合に比べ
て、表面が粗い場合では光が散乱してぼやけた画像にな
る。これは、表面の粗さで欠陥の検出精度が大きく変わ
ることを意味している。

【００１１】図２、図３に示した検査システムは、光の
指向性を強調させた照明のために欠陥部と正常部との違
いが表面の粗さに大きく依存するものである。したがっ
て、散乱光を照明として用いることで光の指向性を低減
したシステムを図５に示す。図５に示すように、この検
査システムでは、アクリル棒と円錐鏡の間を円錐台の鏡
２３２を含めて布２２４でくるみ、散乱光が出るように
した。その他の構成は、図２，図３に示した検査システ
ムと同じである。図５に示した検査システムでは、散乱
光を照明として用いることで、様々な場所に様々な方向
でバルブスリーブ内部を照らすことができる。そのた
め、表面の粗さに対して画像での輝度値のばらつきを小
さくすることができ、切粉などの大きな形状の違いに輝
度値に差が出る。また、散乱光自体を照明に用いている
ために、表面の粗さの違いによって欠陥の検出精度に差
が出ない。なお、散乱光を発生させる方法は、布２２４
をかぶせることに限定されるものではなく、他の方法に
より散乱光が得られればよい。実際のバルブスリーブを
考慮した場合、溝部の表面が粗いことがあることから切
粉などの欠陥判別には検査システムでの散乱光による照
明方法が有効である。図５（ｂ）に、バルブスリーブ溝
部に幅０．５９ｍｍ，厚さ０．２ｍｍ，長さ３ｍｍの切
粉を溝に挟まる様に置いた画像を示す。図４（ｂ）に示
した散乱光のない検査システムでの画像と比較すると、
正常部では、半径方向に筋状のものがなく、均一な画像
となっている。このようにして得られた図４（ａ），
（ｂ）や図５（ｂ）のＣＣＤ画像等を目視することによ
り、内壁の欠陥を検出することができる。なお、上述で
はＣＣＤカメラで画像を取得して表示装置で観察してい
るが、円錐鏡に映った画像を光学的に外部で観察できる
構成としてもよい。

【００１２】＜壁面を映す反射鏡＞壁面を映す反射鏡と
しては、円筒の内壁や軸方向の必要な視野範囲に合わせ
て、頂角および最大直径の異なる円錐鏡、円錐の直線母
線の代わりに、円弧，双曲線，放物線などの曲線，ある
いは折れ線となった回転体鏡などを用いることができ
る。その一例として、円錐鏡の直線母線に代えて、双曲
線を用いた回転体鏡を用いた場合の観測範囲を図６
（ａ）に示す。図６（ｂ）は、比較のために、上述の円
錐鏡を用いた場合を示す。図６（ａ），（ｂ）いずれに
おいても、右側の光源から照射される光が、円錐鏡２３
０の裏側にある光導路と円錐台の鏡２３２、場合によっ
ては円錐台の鏡２３２の光反射面を布等の乱反射発生素
材で覆った部分を通過し、円筒内面の溝部に照射され、
その光が双曲線鏡２３１（図６（ａ）の場合）または円
錐鏡２３０（図６（ｂ）の場合）で反射され、例えばＣ
ＣＤカメラに結像される。図６（ａ）において、円筒内
面溝部に照射された範囲の光が、双曲線母線をもつ回転
体鏡に照射された場合、観察可能な範囲が広くなり、溝
部に照射された光の範囲にほぼ等しい部分が観察可能と
なる。図６（ｂ）では、円筒内面溝部に照射された範囲
の光が、直線母線をもつ円錐鏡に照射された場合、観察
されない部分が発生し、観測可能な範囲がせばめられ
る。鏡の形状は、回転体ばかりではなく、例えば、観察
する内面が角柱の形状をしていた場合には、図７（ａ）
に示すように、その形状に合わせて、反射鏡を角錐の形
状とすることもできる。この角錐の反射鏡で、角柱形状
の平面部分の観察ができる。また、内面形状の角柱の稜
の部分も観察できるように、図７（ｂ）に示すように、
角錐の稜の部分に丸みを帯びさせることもできる。この
ような形状の錐体鏡であれば、内面の平面部分ばかりで
はなく、稜の部分も観察することができる。上述した複
数の錐体鏡の形状を用意しておけば、ＣＣＤカメラ２５
０と独立して簡単に変更することができる。

【００１３】＜カメラ側からの照明＞図３（ａ）ＣＣＤ
カメラ２５０の代わりに、照明照射機能が内蔵されたＣ
ＣＤカメラを用いた場合の検査装置の構成を図８に示
す。図８において、照明照射機能内蔵カメラ２５２は、
カメラ内部の光路途中にハーフミラーを有し、カメラ外
部から導入した照明光をハーフミラーで被写体側に反射
して被写体を照射し、明るくなった被写体の映像のみを
ハーフミラーを透過してＣＣＤ受光素子で受像する仕組
みのものである。図８の構成では、アクリル棒２２０の
代わりに、円錐鏡２３０を駆動するための支持棒２２２
を用いている。この様に、照明照射機能内蔵カメラ２５
２を用いた場合、図２の光導路部としてのアクリル棒２
２０、光ファイバ２１２、光源２１０は不要になる。し
かしながら、図８の構成の場合は、散乱光の発生が困難
であり、散乱光を使用しないときは、検査対象物内壁面
の輝度値のばらつきを抑えることができず、欠陥検出精
度は多少低下することもある。

【００１４】＜画像処理による欠陥検出＞前述したよう
に、欠陥である例えば切粉のエッジ部では、照明による
影等により、画像では輝度値が小さくなる。このため、
例えば散乱光で照明された図５（ｂ）で示すように、主
として切粉のエッジ部に正常部と比べて画像に違いが表
れる。したがって、ＰＣが画像からエッジを検出し認識
できれば、切粉の検出が可能になる。このため、画像の
輝度変化による空間周波数の高周波成分を強調させるこ
とでエッジの検出を行って、欠陥を検出することもでき
る。図９及び図１０は、画像処理による欠陥検出処理を
示す図である。以下に、欠陥を検出するための処理を詳
しく説明する。なお、図１０に示した画像は、図５に示
した散乱光を用いる照明で得られたバルブスリーブの画
像である。また、窓の部分からも照明されている。（範囲設定：Ｓ３１０）ここで、画像処理を行う処理範
囲を設定する。設定する処理範囲は、正常部においてエ
ッジが検出されない範囲であり、窓の枠近傍は処理範囲
から除いている。図１０（ａ）に原画像、図１０（ｂ）
に画像処理をおこなう範囲を示す。この範囲設定は、検
査対象の内壁部分の画像ごとに設定する必要がある。例
えば、角錐の鏡を用いた場合、角錐の鏡の像から、稜の
部分を除くように処理範囲を設定する必要がある。（グレースケール画像変換：Ｓ３２０）画像を処理する
にあたって、画像の輝度値のみを用いている。ＣＣＤか
ら得られる原画像はカラー画像であるので、グレースケ
ールの画像に変換する。ＣＣＤから得られた画像は、Ｒ
ＧＢ２５６階調の画像のため、１ピクセルが赤、緑、青
の情報を持っている。赤の値をｆ_Ｒ，緑の値をｆ_Ｇ，青
の値をｆ_Ｂとすると輝度値ｆは２５６階調で

【数１】と表される。この変換を各ピクセルにおいてそれぞれ行
うことでカラー画像からグレースケールの画像に変換で
きる。得られた画像を図１０（ｃ）に示す。

【００１５】（平滑化処理：Ｓ３３０）空間周波数の高
周波成分を強調させる際にノイズが大きく強調されるの
で、前処理として画像内のノイズを取り除く必要があ
る。画像に含まれるノイズを除去し、画像から本来の情
報を抽出するために行われる処理が平滑化である。使用
したＣＣＤカメラでは、暗いところではノイズの影響を
受けやすいため、平滑化は必須となる。平滑化として局
所平均を用いることができる。局所平均とは注目画素の
近傍領域で濃度の平均値を求め、注目画素の濃度値を平
均値で置き換える方法である。平均の仕方として、各画
素の重みを一様にする単純平均を採用すると、画像全体
がなめらかとなり、エッジなどがぼやけた画像になる。
そのため注目画素の重みを他の画素に比べて大きくして
加重平均を行う方法を用いる。近傍領域のとりかたとし
て、注目画素を中心とする３×３の正方形領域を用い
た。画像は二次元空間座標点の情報であるので、画像上
の画素（ｉ，ｊ）における平滑化前の画像の濃度をｇ
（ｉ，ｊ）とし、平滑化処理後の濃度をｆ（ｉ，ｊ）と
すると、平滑化処理は

【数２】と表される。Ｗ（ｋ，ｍ）は重み係数であり、ｋ＝ｍ＝
０のときは０．２，ｋ≠０またはｍ≠０のときは０．１
である。図１０（ｄ）は、平滑化処理を行った画像を示
す。

【００１６】（微分処理：Ｓ３４０）ディジタル画像の
微分処理は、画素間の濃度値の差分を求めることであ
る。微分処理を行うことにより濃度変化の空間周波数の
高調波成分が強調される。画像上の画素（ｉ，ｊ）にお
ける濃度値をｆ（ｉ，ｊ）とし、ｉ方向とｊ方向の単位
ベクトルをそれぞれｅ_ｉ，ｅ_ｊとすると注目点画素
（ｉ，ｊ）における濃度勾配∇ｆ（ｉ，ｊ）は、

【数３】となる。濃度勾配の大きさＭは、

【数４】となる。微分ｄｆ（ｉ，ｊ）／ｄｉ，ｄｆ（ｉ，ｊ）／
ｄｊをそれぞれどのような差分Δ_ｉｆ（ｉ，ｊ），Δ_ｊ
ｆ（ｉ，ｊ）で表すかによっていろいろな方法が提案さ
れている。この実施形態では、ノイズの影響が小さい微
分法としてソーベルの微分法を用いている。ソーベルの
微分法は、

【数５】と表される。このソーベルの微分法を用いて濃度勾配の
大きさＭを算出する。濃度勾配の大きさＭを求めること
で、濃度変化の空間周波数の高調波成分を強調すること
ができる。図１０（ｅ）に微分処理後の画像を示す。
（二値化処理：Ｓ３５０）平滑化、微分処理を行うこと
でエッジを強調することができ，次にエッジを検出しな
ければならない。もし本来エッジが検出されないところ
にエッジが検出されたら、切粉や異物等によるものと判
断し、欠陥品とみなすことができる。エッジを認識する
方法として二値化処理を用いる。二値化処理とはある値
を閾値として、２値画像を得る方法である。今回では、
閾値より濃度勾配の大きさが大きければ、エッジがある
ものと判断する。したがって、閾値は正常部における濃
度勾配の大きさより大きくなければならない。図１０
（ｆ）に微分処理後の画像に二値化処理を施した画像を
示す。（欠陥検出：Ｓ３６０）二値化処理の後、エッジ
がない部分として指定した画像処理範囲内で、エッジが
検出されると欠陥があったと判定する。上述の一連の画
像処理においては、微分処理で、一ピクセルでも閾値を
超えるものがあればエッジありとなり、欠陥品とみなさ
れる。そのため、濃度勾配の大きさが、切粉や異物等に
よる欠陥部と正常部とでどう異なるか重要になる。

【００１７】＜実施形態の構成における特徴＞図２に示
すように、錐体鏡とＣＣＤカメラとを独立して移動する
ことができることから、錐体鏡とＣＣＤカメラとの距離
を自由に変えることができる。これにより、壁面までの
距離が異なる場合も、壁面にＣＣＤカメラの焦点を合わ
せることが簡単にできるようになり、カメラ側に複雑な
焦点を合わせるための機構を備える必要がなくなる。壁
面に投射する光をＣＣＤカメラの前方から投射する場合
は、カメラ側に投光用のスペースを確保する必要がな
い。検査で抽出すべき欠陥等に合わせて、正反射光や、
散乱光などを容易に選択して供給することができる。Ｃ
ＣＤカメラと内壁を映す鏡とが独立しているので、円筒
の内壁の直径，観察する視野（軸方向の長さ）などを考
慮して、ＣＣＤカメラと鏡の組み合わせにおける最適の
選択が容易にできる。壁面を映す鏡としては、円筒の内
壁や軸方向の必要な視野範囲に合わせて、頂角および最
大直径の異なる円錐鏡、円錐の直線母線の代わりに、円
弧，双曲線，放物線などの曲線，あるいは折れ線となっ
た回転体鏡などを用いることができる。また、角錐等も
用いることができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明の検査装置を用いることにより、
例えばバルブスリーブのように、円筒形で溝等の複雑な
構成を有する内壁の欠陥検査を迅速に行うことができ
る。また、検査装置で得られた画像に対して画像処理を
行うことにより、欠陥を自動的に検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】内壁が複雑な構成であるバルブスリーブを示す
図である。

【図２】検査装置の構成を示す図である。

【図３】検査装置で欠陥検出を説明するための図であ
る。

【図４】検査装置によるバルブスリーブの内部画像を示
す図である。

【図５】検査装置の他の構成およびその検査装置による
画像を示す図である。

【図６】双曲線鏡を用いた場合の観測できる範囲を説明
する図である。

【図７】角錐鏡を用いた場合を説明する図である。

【図８】照明内蔵のＣＣＤカメラを用いた構成を説明す
る図である。

【図９】検査装置で欠陥を自動検出するための画像処理
を説明するフローチャートである。

【図１０】検査装置で欠陥を自動検出するための画像処
理を説明する図である。

【符号の説明】

１００バルブスリーブ１１０，１２０，１３０溝１６０横窓１７０欠陥部２００検査システム２１０光源２１２光ファイバ２１４ファイバ・ヘッド２２０アクリル棒２２２支持棒２２４布２３０円錐鏡２３１双曲線鏡２３２円錐台の鏡２５０ＣＣＤカメラ２５２照明機能内蔵ＣＣＤカメラ２７２ＤＶコンバータ２７４インターフェース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高偉宮城県仙台市青葉区川内元支倉35−３− 403 (72)発明者五味誉人宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉01 (72)発明者松原光作岐阜県羽島郡笠松町中野248−３Ｆターム(参考） 2G051 AA82 AA90 AB02 AC17 BB11 BB17 CA03 CB01 EA11 EA16 EA17 EC03 2H040 AA02 CA12 CA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物の内面を検査する内面検査装置であ
って、前記内面を照明する照明部と、支持部の先端に取り付けられ、前記対象物の内面を映す
錐体鏡と、前記錐体鏡と向き合って、前記錐体鏡に映った内面の像
を外部に導くための像取得部と、前記錐体鏡と前記像取得部とが独立して相対的に軸方向
に移動可能に保持する保持部とを備えることを特徴とす
る内面検査装置。
【請求項２】請求項１に記載の内面検査装置において、前記照明部は、前記錐体鏡の支持部を光導路とし、前記
錐体鏡の後部側を円錐台状の反射鏡として、前記光導路
からの光を反射して照明することを特徴とする内面検査
装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の内面検査装置にお
いて、前記照明部は、散乱光を対象物の内面に出力することを
特徴とする内面検査装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の内面検査
装置において、前記像取得部は、撮像した内面の画像を電気信号として
外部に出力することを特徴とする内面検査装置。
【請求項５】請求項４に記載の内面検査装置において、さらに、前記像取得部から出力した画像を処理して、欠
陥を検出する画像処理部を備えることを特徴とする内面
検査装置。
【請求項６】請求項５に記載の内面検査装置において、前記画像処理部は、画像の平滑化処理をした後に、微分
を求めて、微分値に閾値以上の値がある場合を欠陥とし
て検出することを特徴とする内面検査装置。