JP7545176B1 - 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ラインセンサが１系列であっても、透明部及び不透明部が混在した筒状体の欠陥を検査することができるようにする。【解決手段】欠陥検査装置は、周壁部に透明部及び不透明部がある筒状体１００の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、筒状体１００を当該筒状体１００の軸方向に通し、軸方向における筒状体１００の所定部位において周壁部の周方向全体に向けて光を照射する第一リング状照明部２１及び第二リング状照明部２２と、第一リング状照明部２１から出射されて所定部位を透過した透過光、及び、少なくとも第二リング状照明部２２から出射されて所定部位において反射した反射光を受光することで、所定部位を撮像するラインセンサ２３と、ラインセンサ２３から得られる画像データに基づいて筒状体１００の欠陥を検出する欠陥検出部と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。

特許文献１には、不透明な筒状体の外壁面の欠陥を検査する欠陥検査装置が開示されている。特許文献１の欠陥検査装置は、筒状体の外壁面を照明するリング状照明部と、筒状体の中心軸に対して同心円状に配置されて筒状体の外壁面からの反射光を撮像するラインセンサ（ラインＣＣＤカメラ）と、ラインセンサから得られる画像データに基づいて欠陥を検出するための画像処理部と、を有する。この欠陥検査装置では、被検体である筒状体をその軸方向に連続走行させながら、ラインセンサで反射光を撮像することで、筒状体の外壁面の欠陥検査を筒状体の軸方向に連続的に行うことができる。得られた画像における明暗（コントラスト）によって欠陥を検出する。

特開平１１－２５８１６９号公報

しかしながら、特許文献１の欠陥検査装置では、周壁部に透明部と不透明部とが混在した筒状体（混在筒状体）の欠陥を検査することはできない。この点について説明すると、特許文献１の欠陥検査装置を上記の混在筒状体の欠陥検査に用いる場合、リング状照明部から筒状体に照射された光は、不透明部において反射するが、透明部において概ね透過してしまう。このため、反射光を撮像するラインセンサによって得られる画像では、筒状体の不透明部が明るく、透明部が暗くなってしまう。すなわち、得られた画像では、筒状体の不透明部及び透明部による明暗（コントラスト）が表れてしまう。このため、得られた画像から欠陥を検出することが難しい。

なお、特許文献１の欠陥検査装置において、例えば、筒状体の不透明部において反射した光を撮像するラインセンサのほかに、筒状体の透明部を透過した光を撮像する別のラインセンサを用意し、これら２種類（２系列）のラインセンサで得られた画像を基に欠陥を検出することも考えられる。しかしながら、ラインセンサを２系列とすることは欠陥検査装置のコストアップの要因となるため、好ましくない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ラインセンサが１系列であっても、透明部及び不透明部が混在した筒状体の欠陥を検査することが可能な欠陥検査装置、及び、欠陥検査方法を提供することを目的とする。

本発明に係る欠陥検査装置は、周壁部に透明部及び不透明部がある筒状体の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、前記筒状体を当該筒状体の軸方向に通し、前記軸方向における前記筒状体の所定部位において前記周壁部の周方向全体に向けて光を照射する第一リング状照明部及び第二リング状照明部と、前記第一リング状照明部から出射されて前記所定部位に位置する前記透明部を透過した透過光、及び、少なくとも前記第二リング状照明部から出射されて前記所定部位において反射した反射光を受光することで、前記所定部位を撮像するラインセンサと、前記ラインセンサから得られる画像データに基づいて前記筒状体の欠陥を検出する欠陥検出部と、を備える。

また、本発明に係る欠陥検査方法は、周壁部に透明部及び不透明部がある筒状体における欠陥を検査する欠陥検査方法であって、第一リング状照明部及び第二リング状照明部に対して前記筒状体を当該筒状体の軸方向に通した状態で、前記第一リング状照明部及び前記第二リング状照明部から前記軸方向における前記筒状体の所定部位において前記周壁部の周方向全体に向けて光を照射し、ラインセンサが、前記第一リング状照明部から出射されて前記所定部位に位置する前記透明部を透過した透過光、及び、少なくとも前記第二リング状照明部から出射されて前記所定部位において反射した反射光を受光して前記所定部位を撮像し、前記ラインセンサから得られる画像データに基づいて前記筒状体における欠陥を検出する。

本発明によれば、ラインセンサが１系列であっても、透明部及び不透明部が混在した筒状体の欠陥を検査することができる。

本発明の一実施形態による欠陥検査装置を示す概略構成図である。 検査対象である筒状体であって、当該筒状体の軸方向に直交する断面図である。 本発明の一実施形態による欠陥検査装置において、筒状体の軸方向から見た第一リング状照明部、第二リング状照明部及びラインセンサの配置を示す正面図である。 本発明の一実施形態による欠陥検査装置において、側方から見た第一リング状照明部、第二リング状照明部及びラインセンサの配置を示す側面図である。 図１、図３の欠陥検査装置において第一リング状照明部の出射面とラインセンサとの位置関係を示す図である。 図５において第一リング状照明部の出射面における光量分布を説明した図である。 図４に示す構成において、基準位置に配されたラインセンサによって筒状体の透明部のうち透明欠陥がある部位を撮像したラインセンサ波形である。 図４に示す構成において、基準位置から移動した所定位置に配されたラインセンサによって筒状体の透明部のうち透明欠陥がある部位を撮像したラインセンサ波形である。 図４に示す構成において、所定位置に配されたラインセンサによって筒状体の透明部のうち欠陥がない部位を撮像したラインセンサ波形である。 ラインセンサの光軸を第一リング状照明部の「１００％位置」に合わせた場合に透明欠陥を検出できない理由を説明するための模式図であり、ラインセンサの光軸が屈折していない状態を示している。 ラインセンサの光軸を第一リング状照明部の「１００％位置」に合わせた場合に透明欠陥を検出できない理由を説明するための模式図であり、ラインセンサの光軸が屈折している状態を示している。 ラインセンサの光軸を第一リング状照明部の「５０％位置」に合わせた場合に透明欠陥を検出できる理由を説明するための模式図であり、ラインセンサの光軸が屈折していない状態を示している。 ラインセンサの光軸を第一リング状照明部の「５０％位置」に合わせた場合に透明欠陥を検出できる理由を説明するための模式図であり、ラインセンサの光軸が屈折している状態を示している。 図４に示す構成において、所定位置に配されたラインセンサによって筒状体の不透明部のうち有色欠陥がある部位を撮像したラインセンサ波形である。 図４に示す構成において、所定位置に配されたラインセンサによって筒状体の透明部のうち有色欠陥がある部位を撮像したラインセンサ波形である。 比較例の欠陥検査装置において、側方から見た第一リング状照明部及びラインセンサの配置を示す側面図である。 図１６に示す構成において、ラインセンサによって筒状体の透明部のうち透明欠陥がある部位を撮像したラインセンサ波形である。 本発明の他の実施形態による欠陥検査装置において、側方から見た第一リング状照明部、第二リング状照明部及びラインセンサの配置を示す側面図である。

以下、本発明の一実施形態による欠陥検査装置について図面を参照して説明する。
図１に示すように、欠陥検査装置１は、撮像部１１及び欠陥検出部１２を有し、筒状体１００（被検査物）の欠陥を検査する。

筒状体１００は、その軸方向に連続する筒状の物体である。筒状体１００は、変形しない剛体であってもよいし、可撓性を有していてもよい。筒状体１００の具体例には、例えばチューブやホースなどの製品が挙げられる。

図２に示すように、筒状体１００は、その周壁部１１０に光を透過する透明部１１１及び光を透過しない不透明部１１２がある。透明部１１１と不透明部１１２とは周壁部１１０の周方向に並んでいる。周壁部１１０の周方向における透明部１１１及び不透明部１１２の数、当該周方向における透明部１１１及び不透明部１１２の寸法などは任意であってよい。ただし、透明部１１１の欠陥を検出するために、透明部１１１及び不透明部１１２の数は同じである。また、図２に例示するように、２つの透明部１１１が筒状体１００の径方向に対向するように、複数の透明部１１１を配置する必要がある。

透明部１１１には、表面の凹凸やフィッシュアイなどからなる透明欠陥、異物や汚れなどからなる有色欠陥が存在することがある。透明欠陥は、正透過の光学系では検出できない欠陥であることが多い。
不透明部１１２には、異物や汚れなどからなる有色欠陥が存在することがある。

図１に示す欠陥検査装置１においては、軸方向に連続する筒状体１００がその軸方向に搬送される。図１においては、筒状体１００の搬送方向（走行方向とも呼ぶ）を矢印Ｄ１で示している。

図３、図４に示すように、欠陥検査装置１の撮像部１１は、第一リング状照明部２１、第二リング状照明部２２、及び、ラインセンサ２３を含んで構成される。
第一リング状照明部２１及び第二リング状照明部２２は、これらの内側に筒状体１００を当該筒状体１００の軸方向に通し、筒状体１００の軸方向における筒状体１００の所定部位１２０において周壁部１１０（図２参照）の周方向全体に向けて光を照射する。

第一、第二リング状照明部２１，２２から出射された照射光３１，３２，３３は、それぞれ第一、第二リング状照明部２１，２２の径方向内側に向かうにしたがって筒状体１００の軸方向に向かうように進む。すなわち、第一、第二リング状照明部２１，２２から出射された照射光３１，３２，３３は、それぞれ第一、第二リング状照明部２１，２２の径方向内側に対して傾斜した方向に進む。図４において、第一リング状照明部２１から出射された照射光３１，３２の進行方向の傾斜角度と、第二リング状照明部２２から出射された照射光３３の進行方向の傾斜角度とは、異なっているが、例えば同じであってもよい。
第一、第二リング状照明部２１，２２には、例えばＬＥＤ照明、光ファイバ照明などを使用することができる。

第一リング状照明部２１から出射される照射光３１，３２の光量（第一リング状照明部２１の出力）と、第二リング状照明部２２から出射される照射光３３の光量（第二リング状照明部２２の出力）とは、独立して調整可能である。

本実施形態において、第一リング状照明部２１と第二リング状照明部２２とは、筒状体１００の軸方向において筒状体１００の所定部位１２０に対して互いに逆側に位置する。このため、第一リング状照明部２１から出射される光と、第二リング状照明部２２から出射される光とは、筒状体１００の軸方向において互いに逆向きに傾斜する。

図３、図４において、第二リング状照明部２２の径寸法は、第一リング状照明部２１の径寸法よりも小さい。これにより、ラインセンサ２３の光軸２３Ａが第二リング状照明部２２に干渉することを抑制できる。なお、第一、第二リング状照明部２１，２２の径寸法の大小は、任意であってよい。

ラインセンサ２３は、その撮像範囲の長手方向が筒状体１００の軸方向（走行方向Ｄ１）に対して直交する方向となるように配置される。また、ラインセンサ２３は、その撮像範囲に筒状体１００の所定部位１２０が含まれるように配置される。
ラインセンサ２３は、第一リング状照明部２１から出射された照射光３１が筒状体１００の所定部位１２０に位置する筒状体１００の透明部１１１（図２参照）を透過した透過光を受光する。また、ラインセンサ２３は、第二リング状照明部２２から出射された照射光３３が筒状体１００の所定部位１２０において反射した反射光を受光する。さらに、ラインセンサ２３は、第一リング状照明部２１から出射された照射光３２が筒状体１００の所定部位１２０において反射した反射光も受光する。すなわち、ラインセンサ２３は、これら透過光及び反射光を合わせた合成光３５を受光する。なお、ラインセンサ２３が受光する「反射光」には、筒状体１００の不透明部１１２において反射した反射光だけではなく、筒状体１００の透明部１１１において反射した反射光も含まれる。

本実施形態において、ラインセンサ２３は、その光軸２３Ａが筒状体１００の径方向に対して第二リング状照明部２２側に傾くように配置されている。このため、ラインセンサ２３は、第二リング状照明部２２から出射されて筒状体１００の所定部位１２０において正反射した反射光を受光しない。
ラインセンサ２３は、これら透過光及び反射光の両方を受光することで、筒状体１００の所定部位１２０を撮像する。

ラインセンサ２３は、例えば素子数２０４８～８１９２素子のものが用いられる。筒状体１００の幅、走行速度、分解能、設置スペースなどに応じて、適切な素子数、速度（例えば、データレート、スキャンレート等）を有するラインセンサ２３が使用される。また、筒状体１００の周方向全体を撮像できるように、複数台（図３の例では６台）のラインセンサ２３が使用される。図３に示すように、複数台のラインセンサ２３は、筒状体１００の周方向に間隔をあけて配置される。

ラインセンサ２３による反射光及び透過光の受光は、筒状体１００が走行方向Ｄ１に搬送された状態において行なわれる。ラインセンサ２３は、筒状体１００の明暗の濃淡に応じた電気信号（欠陥データ）を欠陥検出部１２に出力する。言い換えると、ラインセンサ２３は、筒状体１００の走行方向Ｄ１に対して直交する方向におけるライン（以下、検査ライン）単位で、筒状体１００の表面の光強度分布に応じた電気信号を出力する。ラインセンサ２３としては、例えば、ＣＭＯＳ（相補型ＭＯＳ）カメラ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラなどが挙げられる。

図１に示す欠陥検出部１２は、撮像部１１のラインセンサ２３に接続される画像処理用コンピュータ及び画像ボードから構成され、ラインセンサ２３から得られる画像データに基づいて筒状体１００の欠陥を検出する。欠陥検出部１２は、例えば、２値化部、ランレングス符号化部、及び連結性処理部を含んで構成されている。欠陥検出部１２は、撮像部１１のラインセンサ２３から入力された欠陥データを予め決められた閾値に基づいて２値化を行い、欠陥データの圧縮後、連結性処理を行い、欠陥の特徴量（欠陥の形状の特徴を表す情報。例えば欠陥の周囲長、面積、幅、長さ、縦横比、面積率）を測定する。この欠陥検出部１２として、株式会社メック製の画像処理装置ＬＳＣ－６０００を使用することができる。

次に、図５、図６を参照して、第一リング状照明部２１についてさらに説明する。
図５に示すように、第一リング状照明部２１は、主にラインセンサ２３に向けて光を出射する出射面２１ａを有する。図５において、出射面２１ａは、筒状体１００の走行方向Ｄ１に対して直線的に傾斜しているが、これに限ることはない。
第一リング状照明部２１の出射面２１ａは、筒状体１００の走行方向Ｄ１において光量が変化する分布（光量分布）を有する。第一リング状照明部２１の出射面２１ａにおける光量分布を図６に示す。図６の縦軸はラインセンサのカメラ出力（２５６階調）である。図６の横軸はラインセンサのカメラ画素であり、筒状体１００の走行方向Ｄ１に対して傾斜した出射面２１ａに沿う方向に対応する。なお、出射面２１ａの光量分布を調べるためのラインセンサカメラは、その撮像範囲の長手方向が走行方向Ｄ１に対して傾斜した出射面２１ａに沿う方向に対応するように配置される。

図６に示すように、第一リング状照明部２１の出射面２１ａは、最も明るい部分から離れるにしたがって光量が低下する光量分布を有する。出射面２１ａのうち最も明るい部分を「１００％位置」とする。「１００％位置」は図５に例示するように出射面２１ａの中心位置であることが多いが、照明の種類により位置は変わる。図５、図６には、「１００％位置」から筒状体１００の走行方向Ｄ１に対応する方向にずれて位置する「５０％位置」も表記している。「５０％位置」は、光量（明るさ）が「１００％位置」の半分である位置を示している。

さらに、本実施形態の欠陥検査装置１では、第一リング状照明部２１とラインセンサ２３との相対的な位置を変化させることで、ラインセンサ２３が第一リング状照明部２１からの光を受光する光量が変化する。具体的には、図５に示すように、ラインセンサ２３の光軸２３Ａが第一リング状照明部２１の出射面２１ａと交差する範囲で、ラインセンサ２３を第一リング状照明部２１に対して筒状体１００の走行方向Ｄ１に沿って移動（シフト）させる。これにより、ラインセンサ２３の光軸２３Ａの位置が出射面２１ａ上で移動する。図５においては、ラインセンサ２３を筒状体１００の走行方向Ｄ１に沿って移動させることで、ラインセンサ２３の光軸２３Ａが出射面２１ａの「１００％位置」から「５０％位置」に移動することが示されている。

なお、第一リング状照明部２１をラインセンサ２３に対して筒状体１００の走行方向Ｄ１に沿って移動させても、ラインセンサ２３が第一リング状照明部２１からの光を受光する光量は変化する。

次に示す表１は、上述した欠陥検査装置１に使用する機器や筒状体１００の実施例を説明する表である。

図７は、図４の撮像部１１で透明部１１１及び不透明部１１２がある筒状体１００を撮像したラインセンサ波形である。図７の縦軸はラインセンサ２３のカメラ出力（２５６階調）、横軸はラインセンサ２３のカメラ画素であり、筒状体１００の軸方向（走行方向Ｄ１）に対して直交する方向に対応する。図７のラインセンサ波形は、ラインセンサ２３の光軸２３Ａを第一リング状照明部２１の「１００％位置」に合わせた状態（図５参照）で撮像されている。ラインセンサ２３の光軸２３Ａが第一リング状照明部２１の「１００％位置」に合ったラインセンサ２３の位置を、基準の位置（基準位置）とする。

図７のラインセンサ波形は、第一リング状照明部２１と第二リング状照明部２２が同時点灯している状態で取得している。当該ラインセンサ波形を取得する際には、ラインセンサ２３の光軸２３Ａを第一リング状照明部２１の「１００％位置」に合わせた後に、筒状体１００の両側の空間９９に対応するエリアでのラインセンサ２３の受光量が１２８Ｌｖ付近となる様に第一リング状照明部２１の出力を調整する。また、筒状体１００の不透明部１１２のエリアでのラインセンサ２３の受光量が１２８Ｌｖ付近となる様に第二リング状照明部２２の出力を調整する。
これにより、図７のラインセンサ波形では、筒状体１００の透明部１１１及び不透明部１１２並びに空間９９におけるカメラ出力（受光量）が概ね等しくなっている。このことから、筒状体１００に欠陥がある場合には、欠陥（主に汚れや異物などからなる有色欠陥）を検出しやすくなる。

ところで、図７のラインセンサ波形は、筒状体１００の透明部１１１に透明欠陥１３１が存在する筒状体１００の所定部位１２０を撮像した波形である。しかしながら、図７のラインセンサ波形では、透明欠陥１３１のピークＬｖが透明部１１１の地合いＬｖと近い（数Ｌｖの差しかない）ため、透明欠陥１３１を欠陥検出部１２において検出することができない。

そこで、ラインセンサ２３の位置を第一リング状照明部２１の「１００％位置」から１０％刻みで「０％位置」まで変えながら、透明欠陥の検出の有無について調べた。ラインセンサ２３の各位置においてラインセンサ波形を取得する際には、ラインセンサ２３の光軸２３Ａを各位置に配した後に、第一リング状照明部２１の出力を、筒状体１００の両側の空間９９に対応するエリアでのラインセンサ２３の受光量が１２８Ｌｖ付近となる様に調整する。また、第二リング状照明部２２の出力を、筒状体１００の不透明部１１２のエリアでのラインセンサ２３の受光量が１２８Ｌｖ付近となる様に調整する。その結果を、次の表２に示す。

表２における「カメラ位置」は、第一リング状照明部２１の出射面２１ａにおけるラインセンサ２３の光軸２３Ａの位置であり、「カメラ位置」が示す数値（％）は、図５に示した「１００％位置」、「５０％位置」などに対応する。表２における「欠陥ピークＬｖ」は透明欠陥１３１のピークＬｖであり、「検出の有無」は、欠陥検出部１２による透明欠陥の検出の可否を示している。「検出の有無」において、「○」は透明欠陥を検出できたことを示し、「×」は透明欠陥を検出できなかったことを示している。

表２に示すように、ラインセンサ２３の光軸２３Ａが第一リング状照明部２１の「１００％位置」、「９０％位置」に位置する場合、透明欠陥のピークＬｖと透明部１１１の地合いＬｖとの差分が数Ｌｖ程度である。すなわち、透明欠陥のコントラストが低い。このため、欠陥検出部１２において透明欠陥を検出できなかった。

また、ラインセンサ２３の光軸２３Ａが「０％位置」に位置する場合には、第一リング状照明部２１からの透過光がラインセンサ２３に届かないため、透明部１１１の地合いＬｖが非常に小さくなってしまう。その結果として、透明欠陥のピークＬｖと透明部１１１の地合いＬｖとの差分が数Ｌｖ程度となり、透明欠陥のコントラストが低いため、欠陥検出部１２において透明欠陥を検出できなかった。また、第一リング状照明部２１からの透過光がラインセンサ２３に届かないことで、筒状体１００の両側の空間９９に対応するエリアでのラインセンサ２３の受光量が非常に小さくなってしまうことでも、欠陥検出部１２において透明欠陥を検出できなかった。

一方、ラインセンサ２３の光軸２３Ａが第一リング状照明部２１の「８０％位置」から「１０％位置」までの間に位置する場合、透明欠陥のピークＬｖと透明部１１１の地合いＬｖとの差分が１７Ｌｖ以上である。すなわち、透明欠陥のコントラストが高い。これにより、欠陥検出部１２において透明欠陥を検出できた。

例えば、図８のラインセンサ波形は、ラインセンサ２３の光軸２３Ａを第一リング状照明部２１の「５０％位置」に合わせたことを除き、図７のラインセンサ波形と同じ条件で撮像された波形である。すなわち、図８のラインセンサ波形は、「１００％位置」に対応する基準位置から移動して「５０％位置」に対応する所定位置に配されたラインセンサ２３によって撮像した波形である。図８のラインセンサ波形では、筒状体１００の透明部１１１及び不透明部１１２並びに空間９９におけるカメラ出力（受光量）が概ね等しくなっている上で、透明欠陥１３１の出力だけが顕著に表れている。このことから、安定して検査を行うことができ、かつ、透明欠陥１３１を検出することができる。

図９のラインセンサ波形は、ラインセンサ２３の光軸２３Ａを第一リング状照明部２１の「５０％位置」に合わせた状態で、透明欠陥がない筒状体１００を撮像した波形である。図９のラインセンサ波形では、筒状体１００の透明部１１１及び不透明部１１２並びに空間９９におけるカメラ出力（受光量）が概ね等しくなっており、図８のラインセンサ波形において表れていた透明欠陥１３１と同程度の出力値は表れていない。図８、図９のラインセンサ波形の比較からも、透明欠陥を検出できることが明らかとなった。

以下、図１０、図１１等を参照して、ラインセンサ２３の光軸２３Ａを第一リング状照明部２１の「１００％位置」、「９０％位置」に合わせた場合に透明欠陥を検出できない理由について説明する。
図１０、図１１は、ラインセンサ２３の光軸２３Ａを第一リング状照明部２１の「１００％位置」に合わせた場合に、筒状体１００の透明部１１１に存在する凹凸形状の透明欠陥１３１が、ラインセンサ２３と第一リング状照明部２１との間を通過するときの状態を示している。図１０、図１１において、符号２３Ａ１は、ラインセンサ２３から透明部１１１に至るセンサ側光軸を示している。また、符号２３Ａ２は、透明部１１１から第一リング状照明部２１に至る照明側光軸を示している。

図１０においては、ラインセンサ２３の光軸２３Ａが、透明欠陥１３１の中央部分を通る。透明欠陥１３１の中央部分の表面は光軸２３Ａに直交するため、光軸２３Ａは透明欠陥１３１の表面において屈折しない。すなわち、光軸２３Ａの照明側光軸２３Ａ２はセンサ側光軸２３Ａ１に対して傾斜せずに延びる。このため、ラインセンサ２３には、第一リング状照明部２１の「１００％位置」からの光が入射する。
一方、図１１においては、ラインセンサ２３の光軸２３Ａが、透明欠陥１３１の周縁部分を通る。透明欠陥１３１の周縁部分の表面は光軸２３Ａに対して傾斜するため、光軸２３Ａは透明欠陥１３１の表面において屈折する。すなわち、光軸２３Ａの照明側光軸２３Ａ２がセンサ側光軸２３Ａ１に対して傾斜して延びる。このため、ラインセンサ２３には、第一リング状照明部２１の「１００％位置」から少しだけずれた位置の光が入射する。

しかしながら、図６に示した第一リング状照明部２１の光量分布を参照しても分かるように、「１００％位置」から少しだけずれた位置における光量は、「１００％位置」における光量とほぼ変わらない。このため、ラインセンサ２３の光軸２３Ａを第一リング状照明部２１の「１００％位置」に合わせた場合には、ラインセンサ２３で撮像したラインセンサ波形において透明欠陥１３１を強調することができない。これにより、透明欠陥１３１を検出することができない。
ラインセンサ２３の光軸２３Ａを第一リング状照明部２１の「９０％位置」に合わせた場合も、「１００％位置」の場合と同様の理由により、透明欠陥１３１を強調できないため、透明欠陥１３１を検出することができない。

次に、図１２、図１３等を参照して、ラインセンサ２３の光軸２３Ａを第一リング状照明部２１の「８０％位置」から「１０％位置」までの位置に合わせた場合に透明欠陥を検出できる理由について説明する。
図１２、図１３は、ラインセンサ２３の光軸２３Ａを第一リング状照明部２１の「５０％位置」に合わせた場合に、筒状体１００の透明部１１１に存在する凹凸形状の透明欠陥１３１が、ラインセンサ２３と第一リング状照明部２１との間を通過するときの状態を示している。

図１２においては、ラインセンサ２３の光軸２３Ａが、透明欠陥１３１の中央部分を通る。透明欠陥１３１の中央部分の表面は光軸２３Ａに直交するため、光軸２３Ａは透明欠陥１３１の表面において屈折しない。すなわち、光軸２３Ａの照明側光軸２３Ａ２はセンサ側光軸２３Ａ１に対して傾斜せずに延びる。このため、ラインセンサ２３には、第一リング状照明部２１の「５０％位置」からの光が入射する。
一方、図１３においては、ラインセンサ２３の光軸２３Ａが、透明欠陥１３１の周縁部分を通る。透明欠陥１３１の周縁部分の表面は光軸２３Ａに対して傾斜するため、光軸２３Ａは透明欠陥１３１の表面において屈折する。すなわち、光軸２３Ａの照明側光軸２３Ａ２がセンサ側光軸２３Ａ１に対して傾斜して延びる。このため、ラインセンサ２３には、第一リング状照明部２１の「５０％位置」から少しだけずれた位置の光が入射する。

ここで、図６に示した第一リング状照明部２１の光量分布を参照しても分かるように、「５０％位置」から少しだけずれた位置における光量は、「５０％位置」における光量に対して大きく変化する。このため、ラインセンサ２３の光軸２３Ａを第一リング状照明部２１の「５０％位置」に合わせた場合には、ラインセンサ２３で撮像したラインセンサ波形において透明欠陥１３１を強調することができる。これにより、透明欠陥１３１を検出することができる。
ラインセンサ２３の光軸２３Ａを第一リング状照明部２１の「５０％位置」に限らず「８０％位置」から「１０％位置」までの位置に合わせた場合には、同様の理由により透明欠陥１３１を強調できるため、透明欠陥１３１を検出することができる。

次に、筒状体１００の不透明部１１２のエリアでのラインセンサ２３の受光量を変動させたときの透明欠陥の検出の有無について調べた。ここでは、ラインセンサ２３の光軸２３Ａを「５０％位置」に配した後に、第一リング状照明部２１の出力を、筒状体１００の両側の空間９９に対応するエリアでのラインセンサ２３の受光量が１２８Ｌｖ付近となる様に調整する。そして、第一リング状照明部２１が点灯した状態で、第二リング状照明部２２の出力を調整することで筒状体１００の不透明部１１２のエリアでのラインセンサ２３の受光量が３５Ｌｖから２４５Ｌｖまで変動したときの透明欠陥の検出の有無を調べた。その結果を、次の表３に示す。

表３における「不透明部の地合いＬｖ」は、筒状体１００の不透明部１１２のエリアでのラインセンサ２３の受光量を示す。なお、「不透明部の地合いＬｖ」が３５Ｌｖのとき、第二リング状照明部２２は点灯しておらず、第一リング状照明部２１の照射光３２のみが不透明部１１２において反射し、当該反射光をラインセンサ２３が受光している。
表３における「欠陥ピークＬｖ」は透明欠陥のピークＬｖであり、「検出の有無」は、欠陥検出部１２による透明欠陥の検出の可否を示している。「検出の有無」において、「○」は透明欠陥を検出できたことを示し、「×」は透明欠陥を検出できなかったことを示している。また、「検出の有無」において、「△」は透明欠陥を検出できるものの、「〇」よりも検出しにくい結果を示している。

表３に示すように、「不透明部の地合いＬｖ」が３５Ｌｖ，４５Ｌｖと比較的低い場合には、透明欠陥のピークＬｖが不透明部の地合いＬｖよりも高いため、欠陥検出部１２において透明欠陥を検出できなかった。
また、「不透明部の地合いＬｖ」が６５Ｌｖである場合には、透明欠陥のピークＬｖが不透明部の地合いＬｖよりも低いものの、これらの差分が数Ｌｖ程度と小さいため、透明欠陥を検出できるものの、検出しにくい、という結果となった。

一方、「不透明部の地合いＬｖ」が８５Ｌｖから２４５ＬＶまでの場合には、透明欠陥のピークＬｖが不透明部の地合いＬｖよりも低く、かつ、これらの差分が２０Ｌｖ以上と十分に大きい。すなわち、透明欠陥のコントラストが十分に高い。これにより、欠陥検出部１２において透明欠陥を検出できた。

以上のことから、第一リング状照明部２１のラインセンサ受光量Ｌｖ（空間９９）を１とした場合、筒状体１００の不透明部１１２での反射光Ｌｖが０．３５以上となるように第二リング状照明部２２の出力を調整することが、透明欠陥の検出に有効であることが分かった。

次に、第一リング状照明部２１の出力を変動させたときの透明欠陥の検出の有無について調べた。ここでは、ラインセンサ２３の光軸２３Ａを「５０％位置」に配した後に、筒状体１００の不透明部１１２のエリアでのラインセンサ２３の受光量が１２８Ｌｖ付近となる様に第二リング状照明部２２の出力を調整する。そして、第二リング状照明部２２が点灯した状態で、第一リング状照明部２１の出力を調整することで筒状体１００の両側の空間９９に対応するエリアでのラインセンサ２３の受光量が０Ｌｖから２４５Ｌｖまで変動したときの透明欠陥の検出の有無を調べた。その結果を、次の表４に示す。

表４における「空間Ｌｖ」は、筒状体１００の両側の空間９９に対応するエリアでのラインセンサ２３の受光量を示す。なお、「空間Ｌｖ」が０Ｌｖのとき、第一リング状照明部２１は点灯していない。
表４における「欠陥ピークＬｖ」は透明欠陥のピークＬｖであり、「検出の有無」は、欠陥検出部１２による透明欠陥の検出の可否を示している。「検出の有無」において、「○」は透明欠陥を検出できたことを示し、「×」は透明欠陥を検出できなかったことを示している。

表４に示すように、「空間Ｌｖ」が０Ｌｖ，２５Ｌｖと低い場合には、透明欠陥のピークＬｖが空間Ｌｖよりも高い。このため、欠陥検出部１２において透明欠陥を検出できなかった。
また、「空間Ｌｖ」が４５Ｌｖである場合には、透明欠陥のピークＬｖが空間Ｌｖよりも低いものの、これらの差分が１Ｌｖ程度と非常に小さい。このため、欠陥検出部１２において透明欠陥を検出できなかった。

一方、「空間Ｌｖ」が６５Ｌｖから２４５ＬＶまでの場合には、透明欠陥のピークＬｖが空間Ｌｖよりも低く、また、これらの差分が１５Ｌｖ以上と十分に大きい。すなわち、透明欠陥のコントラストが十分に高い。これにより、欠陥検出部１２において透明欠陥を検出できた。

以上のことから、第二リング状照明部２２のラインセンサ受光量Ｌｖ（不透明部１１２）を１とした場合、空間Ｌｖが０．６６以上となるように第一リング状照明部２１の出力を調整することが、透明欠陥の検出に有効であることが分かった。

本実施形態の欠陥検査装置１では、筒状体１００の不透明部１１２や透明部１１１にある有色欠陥も検出可能である。
図１４は、「５０％位置」に対応する所定位置に配されたラインセンサ２３によって筒状体１００のうち不透明部１１２に有色欠陥１３２が存在する所定部位１２０を撮像したラインセンサ波形である。図１４のラインセンサ波形は、ラインセンサ２３を「５０％位置」に対応する位置に配した状態で、筒状体１００の両側の空間９９に対応するエリアでのラインセンサ２３の受光量が１２８Ｌｖ付近となる様に第一リング状照明部２１の出力を調整し、かつ、筒状体１００の不透明部１１２のエリアでのラインセンサ２３の受光量が１２８Ｌｖ付近となる様に第二リング状照明部２２の出力を調整したときの波形である。図１４のラインセンサ波形では、筒状体１００の透明部１１１及び不透明部１１２並びに空間９９におけるカメラ出力（受光量）が概ね等しくなっている上で、不透明部１１２にある有色欠陥１３２の出力だけが顕著に表れている。このことから、安定して検査を行うことができ、かつ、有色欠陥１３２を検出することができる。すなわち、本実施形態の欠陥検査装置１では、透明部１１１における透明欠陥だけではなく、不透明部１１２における有色欠陥１３２も検出することができる。

図１５は、「５０％位置」に対応する所定位置に配されたラインセンサ２３によって筒状体１００のうち透明部１１１に有色欠陥１３２が存在する所定部位１２０を撮像したラインセンサ波形である。図１５のラインセンサ波形は、図１４のラインセンサ波形と同じ条件で取得した波形である。図１５のラインセンサ波形では、筒状体１００の透明部１１１及び不透明部１１２並びに空間９９におけるカメラ出力（受光量）が概ね等しくなっている上で、透明部１１１にある有色欠陥１３２の出力だけが顕著に表れている。このことから、安定して検査を行うことができ、かつ、有色欠陥１３２を検出することができる。すなわち、本実施形態の欠陥検査装置１では、透明部１１１における透明欠陥だけではなく、透明部１１１における有色欠陥１３２も検出することができる。
なお、透明部１１１にある有色欠陥１３２は、例えばラインセンサ２３が「１００％位置」に対応する所定位置に配されていても、検出することができる。

本実施形態の欠陥検査装置１において、ラインセンサ２３は、第二リング状照明部２２からの照射光のうち筒状体１００において反射した反射光のみを受光する。また、ラインセンサ２３は、第一リング状照明部２１からの照射光が筒状体１００を透過した透過光、及び、筒状体１００において反射した反射光の両方を受光する。このため、ラインセンサ２３の受光量を調整する際には、はじめに第一リング状照明部２１の照射光３１，３２の光量を調整し、その後に第二リング状照明部２２の照射光３３の光量調整する必要がある。
具体的には、はじめに、筒状体１００が無い空間９９に対応するエリアでのラインセンサ２３受光量が１２８Ｌｖになる様に第一リング状照明部２１を調光する。そして、第一リング状照明部２１の調光後に、第一リング状照明部２１を点灯させた状態で、第二リング状照明部２２を点灯させ、筒状体１００（透明部１１１、不透明部１１２）でのラインセンサ２３受光量が１２８Ｌｖとなる様に第二リング状照明部２２を調光する。

以上説明したように、本実施形態の欠陥検査装置１において、ラインセンサ２３が受光する透過光は、第一リング状照明部２１から出射されて筒状体１００の透明部１１１を透過した光である。また、ラインセンサ２３が受光する反射光は、主に第二リング状照明部２２から出射されて、筒状体１００の不透明部１１２及び透明部１１１において反射した光である。このため、第一リング状照明部２１から出射される光量と、第二リング状照明部２２から出射される光量とを独立して調整することで、ラインセンサ２３が受光する透過光の光量と、反射光の光量と、をそれぞれ独立して調整することができる。

これにより、ラインセンサ２３によって撮像された筒状体１００の所定部位１２０において、透明部１１１におけるラインセンサ２３の出力値（透明部１１１からラインセンサ２３に到達する光量）と、不透明部１１２におけるラインセンサ２３の出力値（不透明部１１２からラインセンサ２３に到達する光量）とを、揃えることが可能となる。その結果として、ラインセンサ２３によって撮像された筒状体１００の所定部位１２０において、欠陥（特に有色欠陥）のコントラストを目立たせて、欠陥を検出することできる。
以上のことから、ラインセンサ２３が１系列であっても、透明部１１１及び不透明部１１２が混在した筒状体１００の欠陥を検査することができる。

また、本実施形態の欠陥検査装置１では、第一リング状照明部２１とラインセンサ２３との相対的な位置を変化させることで、ラインセンサ２３が第一リング状照明部２１からの光を受光する光量が変化する。これにより、透明部１１１にある透明欠陥（凹凸やフィッシュアイなど）のコントラストを目立たせて、当該透明欠陥を検出することが可能となる。

また、本実施形態の欠陥検査装置１では、第一リング状照明部２１及び第二リング状照明部２２が、筒状体１００の軸方向において筒状体１００の所定部位１２０に対して互いに逆側に位置する。第一、第二リング状照明部２１，２２のサイズ（大きさ）などを考慮しなくても、第一、第二リング状照明部２１，２２のそれぞれから筒状体１００の所定部位１２０に向かう光（照射光）が、互いのリング状照明部２２，２１によって遮られることを簡単に防止できる。すなわち、第一リング状照明部２１から筒状体１００の所定部位１２０に向かう照射光３１，３２が第二リング状照明部２２によって遮られることを簡単に防止できる。また、第二リング状照明部２２から筒状体１００の所定部位１２０に向かう照射光３３が、第一リング状照明部２１によって遮られることを簡単に防止できる。

なお、欠陥検査装置１の撮像部１１が、第一リング状照明部２１及びラインセンサ２３のみを備え、第二リング状照明部２２を備えない場合には、透明部１１１及び不透明部１１２が混在した筒状体１００の欠陥を検査することはできない。以下、この点について図１６、図１７を参照して説明する。

図１６に示すように、撮像部１１が第一リング状照明部２１及びラインセンサ２３のみを有する場合、ラインセンサ２３は、第一リング状照明部２１の照射光３１が筒状体１００を透過した透過光と、第一リング状照明部２１の照射光３２が筒状体１００において反射した反射光と、を合わせた合成光３５を受光する。

次に示す表５は、図１６の撮像部１１を含む欠陥検査装置に使用する機器や筒状体１００の例を説明する表である。

図１７は、図１６の撮像部１１で筒状体１００を撮像したラインセンサ波形である。図１７のラインセンサ波形は、筒状体１００の両側の空間９９に対応するエリアでのラインセンサ２３の受光量が１２８Ｌｖ付近となる様に第一リング状照明部２１の出力を調整した状態で取得した。
図１７のラインセンサ波形において、筒状体１００の透明部１１１のエリアでのラインセンサ２３の受光量には、筒状体１００の透明部１１１を透過した透過光の光量、及び、透明部１１１において反射した反射光の光量が含まれる。一方、筒状体１００の不透明部１１２のエリアでのラインセンサ２３の受光量には、不透明部１１２において反射した反射光の光量しか含まれない。このため、筒状体１００の透明部１１１のエリアでのラインセンサ２３の受光量が、筒状体１００の不透明部１１２のエリアでのラインセンサ２３の受光量よりも大きくなってしまう。また、これら２つの受光量を揃えることはできない。このことから、筒状体１００に欠陥があったとしても、この欠陥を欠陥検出部１２において検出することができない。すなわち、透明部１１１及び不透明部１１２が混在した筒状体１００の欠陥を検査することはできない。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明の欠陥検査装置１においては、例えば図１８に示すように、第一リング状照明部２１及び第二リング状照明部２２が、筒状体１００の軸方向において筒状体１００の所定部位１２０に対して同じ側に位置してもよい。この場合、第一リング状照明部２１及び第二リング状照明部２２から筒状体１００の所定部位１２０に向かう照射光３１，３２，３３の向きは、筒状体１００の軸方向において互いに同じとなる。この場合、第一、第二リング状照明部２１，２２の一方は、筒状体１００の所定部位１２０に向かう他方のリング状照明部の照明光を遮らない位置に配置されるとよい。これにより、第一、第二リング状照明部２１，２２の一方が、他方のリング状照明部から筒状体１００の所定部位１２０に向かう照射光を遮ることを防止できる。

図１８の例においては、第二リング状照明部２２の径寸法が、第一リング状照明部２１の径寸法よりも小さい。また、第二リング状照明部２２は、筒状体１００の軸方向において第一リング状照明部２１よりも筒状体１００の所定部位１２０から離れて位置する。これにより、第一リング状照明部２１が、第二リング状照明部２２から筒状体１００の所定部位１２０に向かう照射光３３を遮ることを防止できる。

第一リング状照明部２１及び第二リング状照明部２２が、筒状体１００の所定部位１２０に対して同じ側に位置する場合には、ラインセンサ２３の光軸２３Ａの角度を任意に設定しても、第一リング状照明部２１から出射されて筒状体１００を透過した透過光が、第二リング状照明部２２によって妨げられることを防止できる。すなわち、筒状体１００に対するラインセンサ２３の光軸２３Ａの向きを自由に設定することが可能となる。

本発明は、上記で説明したような欠陥検査装置に限らず、当該欠陥検査装置に対応する欠陥検査方法であってもよい。
本発明の欠陥検査方法は、第一リング状照明部２１及び第二リング状照明部２２に対して筒状体１００を当該筒状体１００の軸方向に通した状態で、第一リング状照明部２１及び第二リング状照明部２２から軸方向における筒状体１００の所定部位１２０において周壁部１１０の周方向全体に向けて光を照射し、ラインセンサ２３が、第一リング状照明部２１から出射されて筒状体１００の所定部位１２０に位置する透明部１１１を透過した透過光、及び、少なくとも第二リング状照明部２２から出射されて筒状体１００の所定部位１２０において反射した反射光を受光して筒状体１００の所定部位１２０を撮像し、ラインセンサ２３から得られる画像データに基づいて筒状体１００における欠陥を検出する方法である。
本発明の欠陥検査方法では、前述した欠陥検査装置と同様の効果を奏する。

１ 欠陥検査装置
１１ 撮像部
１２ 欠陥検出部
２１ 第一リング状照明部
２２ 第二リング状照明部
２３ ラインセンサ
１００ 筒状体
１１０ 周壁部
１１１ 透明部
１１２ 不透明部
１２０ 所定部位
Ｄ１ 走行方向（軸方向）

Claims (6)

1. 周壁部に透明部及び不透明部がある筒状体の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
   前記筒状体を当該筒状体の軸方向に通し、前記軸方向における前記筒状体の所定部位において前記周壁部の周方向全体に向けて光を照射する第一リング状照明部及び第二リング状照明部と、
   前記第一リング状照明部から出射されて前記所定部位に位置する前記透明部を透過した透過光、及び、少なくとも前記第二リング状照明部から出射されて前記所定部位において反射した反射光を受光することで、前記所定部位を撮像するラインセンサと、
   前記ラインセンサから得られる画像データに基づいて前記筒状体の欠陥を検出する欠陥検出部と、
   を備える欠陥検査装置。
2. 前記第一リング状照明部から出射される光量と、前記第二リング状照明部から出射される光量とが独立して調整可能である請求項１に記載の欠陥検査装置。
3. 前記第一リング状照明部と前記ラインセンサとの相対的な位置を変化させることで、前記ラインセンサが前記第一リング状照明部からの光を受光する光量が変化する請求項１に記載の欠陥検査装置。
4. 前記第一リング状照明部及び前記第二リング状照明部は、前記軸方向において前記筒状体の前記所定部位に対して互いに逆側に位置する請求項１に記載の欠陥検査装置。
5. 前記第一リング状照明部及び前記第二リング状照明部は、前記軸方向において前記筒状体の前記所定部位に対して互いに同じ側に位置する請求項１に記載の欠陥検査装置。
6. 周壁部に透明部及び不透明部がある筒状体における欠陥を検査する欠陥検査方法であって、
   第一リング状照明部及び第二リング状照明部に対して前記筒状体を当該筒状体の軸方向に通した状態で、前記第一リング状照明部及び前記第二リング状照明部から前記軸方向における前記筒状体の所定部位において前記周壁部の周方向全体に向けて光を照射し、
   ラインセンサが、前記第一リング状照明部から出射されて前記所定部位に位置する前記透明部を透過した透過光、及び、少なくとも前記第二リング状照明部から出射されて前記所定部位において反射した反射光を受光して前記所定部位を撮像し、
   前記ラインセンサから得られる画像データに基づいて前記筒状体における欠陥を検出する欠陥検査方法。

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