(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体表面の検査領域を目視検査する間接目視検査において、寸法が既知で検査画像の分解能を求めることができるパターンを有するスリットが加工されたスリット板に向けて光を照射し、前記スリットを透過した透過光を前記物体に照射し、前記透過光が前記物体で反射することにより生ずる寸法が既知の前記パターンの像を欠陥と同時に画像として撮影し、前記パターンの像を基準として、前記欠陥の寸法測定を行うと共に前記画像の分解能を求めることを特徴とする非接触式目視検査方法。
【請求項２】
請求項１において、前記パターンの像の寸法を基準として、前記画像中の前記物体表面の欠陥と比較することより、前記欠陥の寸法測定を行うことを特徴とする非接触式目視検査方法。
【請求項３】
請求項１、２のいずれか１項において、前記スリットを通す光は平行光線であることを特徴とする非接触式目視検査方法。
【請求項４】
請求項１、２、３のいずれか１項において、前記スリットを通す光はレーザ光であることを特徴とする非接触式目視検査方法。
【請求項５】
物体表面の検査領域を目視検査する間接目視検査において、寸法が既知で検査画像の分解能を求めることができるパターンの像を照射する光学式目視基準ゲージ照射手段と、前記透過光が前記物体で反射することにより生ずる寸法が既知の前記パターンの像を欠陥と同時に画像として撮影して取り込む画像取り込み手段を有し、前記パターンの像を基準として、前記欠陥の寸法測定を行うと共に前記画像の分解能を求めることを特徴とする非接触式目視検査装置。
【請求項６】
請求項５において、前記光学式目視基準ゲージ照射手段は、平行光線を発する光源と、平行光線を拡大するレンズと、寸法が既知で検査画像の分解能を求めることができるパターンのスリットが加工されたスリット板を有することを特徴とする非接触式目視検査装置。
【請求項７】
請求項６において、前記スリット板は取替え可能な構造を備えたことを特徴とする非接触式目視検査装置。
【請求項８】
請求項６、７のいずれか１項において、前記スリット板を回転させる回転手段を備えることを特徴とする非接触式目視検査装置。
【請求項９】
請求項５において、前記光学式目視基準ゲージ照射手段と、前記画像取り込み手段の相対的角度の調整手段を設けたことを特徴とする非接触式目視検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体表面の割れなどの欠陥壊検査に係わり、特にデジタルカメラやＣＣＤカメラを用いた目視検査、目視検査装置及び目視検査支援方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種工業製品の品質管理や各種プラントの予防保全のために、製造物(以下被検体)の表面の欠陥検査が行われる。検査方法としては、被検体に損傷を与えない非破壊検査法が用いられ、特に被検体表面の欠陥の検査には目視検査法が用いられる。目視検査法には直接目視検査法と間接目視検査法とがある。
【０００３】
直接目視検査法は検査員が肉眼、もしくは鏡や拡大鏡などの光学機器を用いて直接的に被検体表面を観察することにより行う欠陥検査方法である。一方、間接目視検査法はビデオカメラやデジタルカメラやＣＣＤカメラなどの画像機器を用いて撮像した画像から間接的に被検体表面の欠陥を検査する方法である。また、これらの目視検査において欠陥発見率の向上のためや欠陥の形状を把握するために、浸透探傷法や磁紛探傷法を用いた目視検査法が行われている。
【０００４】
浸透探傷法とは、浸透液と称される赤色の溶液を被検体の表面に塗布し、一定時間後布などでこれを除去する。これにより、欠陥に浸透した溶液だけが残ることになる。その後、現像液と称される白い粉の入った溶剤を被検体の表面に塗布すると、現像液により欠陥の中に浸透していた赤い浸透液が吸い上げられ、浸透液による赤い指示模様が現れる。従来では、この浸透探傷法による検査も、目視で行なわれていた。
【０００５】
磁粉探傷法とは、主として鉄などの磁性を有する金属の表面もしくは表面に近い部分の欠陥を検査する方法である。この方法では、まず、蛍光磁粉を含む溶液を被検体の表面に散布し、その後、この被検体を磁化する。表面に欠陥があると、その部位で磁束が集中し欠陥部分に蛍光磁粉が集まる。そこに、紫外線を照射すると、蛍光体が励起されて緑色に発光し、欠陥が強調されることになる。
【０００６】
日本非破壊検査協会規格NDIS3421にあるように、従来の目視検査では、透明なプラスチックの板上に様々なサイズのラインペアとスケールが印刷された目視基準ゲージを被検体の観察面に置き、線状群中の各線が分離して確認できる条件(明るさ、距離)を標準として指示模様の観察を行う。この目視基準ゲージには浸透探傷法や磁紛探傷用などがあり、目視検査の方法により使い分ける。
【０００７】
直接目視検査の場合は肉眼で間接目視の場合はモニタ上で上記目視基準ゲージのラインペア（１mm当りの線と余白のペアの本数であり、3.6LP/mmが分離して確認できる条件で目視検査を実施することとされている）が分離して確認できることが分解能の確認方法とされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、デジタルカメラやＣＣＤカメラなどを用いた目視検査を実施する際に、取り込んだ画像の分解能の確認や欠陥の寸法測定を行うために、被検体の検査部位ごとにプラスチック製などの目視検査基準ゲージを設置する必要があった。このため、水中での目視検査の実施や被検体が高温である場合には適用することが困難であった。
【０００９】
本発明の目的は、画像の分解能の確認が簡単に行えると共に、欠陥の寸法測定も行える非接触式目視検査方法および装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、物体表面の検査領域を目視検査する間接目視検査において、寸法が既知のパターンを有するスリットが加工された板に向けて光を照射し、スリットを透過した透過光を物体に照射し、透過光が物体で反射することにより生ずる寸法が既知の該パターンの像を画像として撮影し、パターンの像を基準として、画像の分解能を求めることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１から図３により説明する。
【００１２】
図１は本実施形態に係る非接触式目視検査装置による構成図である。
【００１３】
図１において、１は光学式目視基準ゲージ発信器、３はデジタルカメラやＣＣＤカメラなどの画像取り込み手段、４は光学式目視基準ゲージ発信器の照射位置調整機構、９aは画像データ受信手段であるコンピュータ、９bは画像表示手段であるディスプレイ、９cはデータ収録装置である。
【００１４】
図２は本実施形態に係る非接触式目視検査装置における線状光学式目視基準ゲージ発信器１の装置の構成図である。
【００１５】
図２において、１０は平行ビームのレーザ発信器、１２はレーザ光拡大用レンズ、１３は線状光学式目視ゲージ生成用のスリット板であり、図３に示すように複数のスリット１５ｂがスリット１５ｂと同じ間隔の余白をもって等間隔に加工されている。１４は光学式目視基準ゲージを任意の向きに経典させるスリット板回転機構である。
【００１６】
レーザ発信器１０は被検体上でのレーザ光の強度により引き起こされる乱反射による影響を考慮して、光線の強度の調節機能を有するものとする。また、スリット板１３は様々な寸法のスリットを加工したものと任意に交換可能、あるいは様々な寸法のスリットが同一面上に加工されているものとする。
【００１７】
次に、本実施形態の非接触式目視検査装置の動作について説明する。
【００１８】
レーザ発信器１０から発信された平行ビームのレーザ光１１は、レーザ光拡大用レンズ１２により拡大され、スリット１３に入射する。良く知られているようにレーザ光はコヒーレントな光であるので、スリット１５ｂを通過したとき、スリット１５ｂの形状と寸法を維持したまま目視基準ゲージ形レーザ光２として広がること無く直進し、被検体７の表面に照射され、被検体上に映写された光学式目視基準ゲージの像８（図３では像１５ａ）となる。
【００１９】
もし、光学式目視基準ゲージの像８が被検体の撮像領域６内に照射されていない場合は光学式目視基準ゲージ発信器の照射位置調整機構４により照射位置を調整する。
【００２０】
次に画像取り込み手段３により被検体の撮像領域６と光学式目視基準ゲージの像８を同時に撮影する。撮像した画像中の光学式目視基準ゲージの像８のパターンが認識できる場合は、スリット１５ｂとスリット１５ｂ間の余白部分により決定されるラインペアの値（１ｍｍ当りの線と余白のペアの本数）より画像の分解能を求める。
【００２１】
光学式目視基準ゲージの像８のパターンが分離して認識できる最小のラインペアの値が画像の最小分解能となる。また、撮影された画像中に欠陥５が存在する場合にはスリット板回転機構１４を欠陥の寸法測定がしやすい向きに回転させ、光学式目視基準ゲージの像８のパターンの幅及び長さとの比較により、欠陥５の幅と長さの寸法を測定する。さらに、取り込んだ画像はデータ収録装置９cにより保存し、その後の閲覧ができるものとする。データ収録装置９cではＨＤ、ＦＤ、ＣＤ―Ｒ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどの記憶媒体を用いる。
【００２２】
次に、光学式目視基準ゲージ８の照射角度によるラインペア値の補正について図８を用いて説明する。
【００２３】
画像取り込み手段の光軸２０に対して任意の角度θで、光学式目視基準ゲージ８生成のためのレーザ光２を被検体に照射した場合、画像取り込み手段３を通してディスプレイ上９bに映し出される目視基準ゲージのラインの幅は、光学式目視基準ゲージ発信器１のスリット板１３におけるのスリットの幅をL、被検体表面での光学式目視基準ゲージにおけるレーザ光の線幅xとすると、
【００２４】
【数１】
0003671157.tif 000002
【００２５】
で表され、これを用いてラインペアの値を補正することができる。ただし、ここでは画像取り込み手段３の光軸２０は被検体に対して垂直であるとしている。
【００２６】
第１の実施の形態のスリット板の代わりに、フリンジ状のスリット板を用いた例を図１と図４を用いて説明する。
【００２７】
フリンジ状の光学式基準ゲージ像１６aは、レーザ発信器１とレーザ光拡大レンズ１２とその光軸上に設置されたフリンジ状に加工されたスリット１６ｂにより生成される。この場合、フリンジ状の光学式基準ゲージの像１６aを被検体７の撮像領域６に照射し、フリンジのラインペア値から撮像領域６内の全方向にわたっての分解能の確認と欠陥の寸法測定を同時に行う。
【００２８】
第１の実施の形態のスリット板の代わりに、様々なサイズのスリットを同一板上に配置した例を図１と図５を用いて説明する。この場合、様々なサイズの光学式基準ゲージの像１７aが被検体上映写されるので、スリットを取り替える手間が無くなる。分解能の確認と欠陥の寸法測定方法は前記と同様に行う。
【００２９】
第１の実施の形態のスリット板の代わりに、様々なサイズのスリットを一列に配置した例を図１と図６を用いて説明する。この場合も図５の様々なサイズのスリット１７ｂを同一板上に配置した場合と同様に、様々なサイズの光学式基準ゲージの像１７ａが被検体上映写されるので、スリット板を取り替える手間が無くなる。
【００３０】
第２の実施の形態を図７を用いて説明する。
【００３１】
図７では光学式目視検査ゲージレーザ発信器１を画像取り込み手段３の中に内蔵し、反射ミラー１９により画像取り込み手段３の光軸と光学式目視検査ゲージレーザ光２を同じくするものである。この場合、光学式目視基準ゲージ１５もしくは１７が常に画像取り込み手段の撮像領域６の中心に位置し、光学式目視検査ゲージレーザ発信器１と画像取り込み手段３の相対的位置の補正を行う必要が無い。画像の分解能の確認方法や欠陥の寸法測定方法については上記の実施例と同様である。
【００３２】
さらに、本発明はレーザ光源の種類を替えることで、浸透探傷法や磁紛探傷法の場合にも適用できる。赤色の浸透材を用いた浸透探傷法では被検体表面で赤色に発色するヘリウム−ネオンレーザ光源や赤色半導体レーザ光源の連続波を用いる。また、蛍光剤を用いた磁紛探傷法では被検体表面で緑色に発色するＹＡＧレーザ光源の第２高調波や緑色半導体レーザ光源の連続波を用いる。
【００３３】
以上のように本発明は次のようなことを特徴にしている。
【００３４】
第１は、物体表面の検査領域を目視検査する間接目視検査において、寸法が既知のパターンを有するスリットが加工された板に向けて光を照射し、スリットを透過した透過光を物体に照射し、透過光が物体で反射することにより生ずる寸法が既知のパターンの像を画像として撮影し、パターンの像を基準として、画像の分解能求めることを特徴とする。
【００３５】
第２は、第１において、パターンの像の寸法を基準として、画像中の物体表面の欠陥と比較することより、欠陥の寸法測定を行うことを特徴とする。
【００３６】
第３は、第１と第２において、スリットを通す光は平行光線であることを特徴とする。
【００３７】
第４は、第１から第３において、スリットを通す光はレーザ光であることを特徴とする。
【００３８】
第５は、物体表面の検査領域を目視検査する間接目視検査において、寸法が既知のパターンの像を照射する光学式目視基準ゲージ照射手段と、画像取り込み手段を有することを特徴とする。
【００３９】
第６は、第５において、光学式目視基準ゲージ照射手段は、平行光線を発する光源と、平行光線を拡大するレンズと、スリット板を有することを特徴とする。
【００４０】
第７は、第５と第６において、スリット板は取替え可能な構造を備えたことを特徴とする。
【００４１】
第８は、第５から第７において、スリット板を回転させる回転手段を備えることを特徴とする。
【００４２】
第９は、第５において、光学式目視基準ゲージ照射手段と、前記画像取り込み手段の相対的角度の調整手段を新たに備えたことを特徴とする。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、被検体表面に平行光線による目視基準ゲージを映し出しているので、被検体と画像取り込み手段との距離を測定しておく必要が無く、取り込んだ画像の分解能の確認が簡単に行える上、欠陥の寸法測定もできる。
【００４４】
また、光学式目視基準ゲージ発信器の照射位置調整機により、撮像領域内の適当な位置に像を映写できる。
【００４５】
さらに、スリット板回転機構により欠陥の向きにあわせて光学式目視基準ゲージの像を回転できるので、画像の全方向の分解能確認が行え、欠陥の寸法測定もし易くなる。その上、光学式の目視基準ゲージであるため、気中だけでなく水中での利用が可能であり、被検体が高温であっても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触式目視検査装置による第1の実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の非接触式目視ゲージにおけるゲージ生成用レーザ光発信器の装置構成を示す説明図である。
【図３】本発明の非接触式目視検査装置において線状目視基準ゲージを被検体に照射した例と線状スリット板を示す説明図である。
【図４】本発明の非接触式目視検査装置においてフリンジ状目視基準ゲージを被検体に照射した例とフリンジ状スリット板を示す説明図である。
【図５】本発明の非接触式目視検査装置において様々なサイズの目視基準ゲージを被検体に照射した例と様々なサイズのスリット板を示す説明図である。
【図６】本発明の非接触式目視検査装置において一列に配置した様々なサイズの状目視基準ゲージを被検体に照射した例と一直線に配置した様々なサイズのスリットを示す説明図である。
【図７】本発明の非接触式目視検査装置による第２の実施形態を示す構成図である。
【図８】本発明の非接触式目視検査装置における角度補正方法の概念図である。
【符号の説明】
１  光学式目視基準ゲージ発信器
２  目視基準ゲージ形レーザ光
３  画像取り込み手段
４  可動式アーム機構
５  欠陥
６  画像取り込み手段の撮像領域
７  被検体
８  被検体上に映写された光学式目視基準ゲージ、
９a  画像受信用コンピュータ
９b  画像表示用ディスプレイ、
９c  データ収録装置
１０  レーザ発信器
１１  レーザ光
１２  レーザ光拡大用レンズ
１３  ラインペア生成用スリット
１４  スリット回転機構
１５a  被検体上に照射された線状光学式目視基準ゲージ
１５b  線状光学式目視ゲージ用スリット板
１６a  被検体上に照射されたフリンジ状光学式目視基準ゲージ
１６b  フリンジ状光学式目視ゲージ用スリット板
１７a  被検体上に照射された様々なサイズの光学式目視基準ゲージ
１７b  様々なサイズの光学式目視ゲージ用スリット板
１８a  被検体上に照射された一直線に配置した様々なサイズの光学式目視基準ゲージ
１８b  一直線に配置した様々なサイズの光学式目視ゲージ用スリット板
１９  レーザ反射ミラー
２０  画像取り込み手段の光軸
【図１】
0003671157.tif 000003
【図２】
0003671157.tif 000004
【図３】
0003671157.tif 000005
【図４】
0003671157.tif 000006
【図５】
0003671157.tif 000007
【図６】
0003671157.tif 000008
【図７】
0003671157.tif 000009
【図８】
0003671157.tif 000010