(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外囲器と、外囲器内部に互いに平行に配設された一対の電極とを備えた電子管を検査する検査装置であって、
前記電極を撮像し、所定の時間内に複数の画像データを生成する撮像部と、
この撮像部により撮像された画像データから前記電極の表面で放電が行われた領域を検出する検出部と、
この検出部により複数の画像データから検出された前記領域を統合して前記電極の表面で既に放電が行われた領域を示す放電領域を生成する生成部と、
この生成部により生成された前記放電領域に基づいて、前記電極間で行われた放電の状態を判定する判定部と
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記放電領域の重心と前記一対の電極のうち何れか一方の電極の中心との距離に基づいて、前記放電の状態を判定する第１の判定部を含む
ことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記放電領域の面積と前記電極の面積とに基づいて、前記放電の状態を判定する第２の判定部を含む
ことを特徴とする請求項１または２記載の検査装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記放電領域の形状に基づいて、前記放電の状態を判定する第３の判定部を含む
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
外囲器と、外囲器内部に互いに平行に配設された一対の電極とを備えた電子管を検査する検査方法であって、
前記電極を撮像し、所定の時間内に複数の画像データを生成する撮像ステップと、
この撮像ステップにより撮像された画像データから前記電極の表面で放電が行われた領域を検出する検出ステップと、
この検出ステップにより複数の画像データから検出された前記領域を統合して前記電極の表面で既に放電が行われた領域を示す放電領域を生成する生成ステップと、
この生成ステップにより生成された前記放電領域に基づいて、前記電極間で行われた放電の状態を判定する判定ステップと
を有することを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の波長の電磁波が照射されると電子を放出する電子管の検査装置および検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃焼炉等において火炎から放出される紫外線に基づいて火炎の有無を検出するのに用いられる電子管が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この電子管は、所定のガスを充填封止した密閉用器と、この密閉容器を貫通する電極支持ピン、この電極支持ピンにより密閉用器内で互いに平行に支持される２枚の電極とを備えるものである。このような電子管では、電極支持ピンを介して電極間に電圧を印加した状態において、火炎に対向配置された一方の電極に紫外線が照射されると、光電効果によりその電極から電子が放出され、その電子が次々と励起されて他方の電極との間で電子なだれを形成する。そこで、電極間のインピーダンスの変化、電極間の電圧の変化、電極間に流れる電流などを計測することにより、火炎の有無を検出することができる。
【０００３】
このような電子管においては、放電を所定の時間行わせて所定の波長域のみ反応するよう電極表面のエージング作業が一般的に行われている。このとき、電極の全体を改質できないと、所定の波長域外でも放電が行われたり、自己放電を起こしたりするなどの不良が現れ、生産性が低下してしまう。そこで、放電が電極表面全体で生じているか否かを検査することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１１５５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、放電が電極表面全体で生じているか否かの検査は、作業員の目視で確認することにより行われていたので、放電が電極表面全体で生じていない電子管を見落としてしまうことがあった。このため、その放電の状態を正確に確認することが望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明は、放電の状態をより正確に確認することができる電子管の検査装置および検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述したような課題を解決するために、本発明に係る検査装置は、外囲器と、外囲器内部に互いに平行に配設された一対の電極とを備えた電子管を検査する検査装置であって、電極を撮像し、所定の時間内に複数の画像データを生成する撮像部と、この撮像部により撮像された画像データから電極の表面で放電が行われた領域を検出する検出部と、この検出部により複数の画像データから検出された領域を統合して電極の表面で既に放電が行われた領域を示す放電領域を生成する生成部と、この生成部により生成された放電領域に基づいて、電極間で行われた放電の状態を判定する判定部とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
上記検査装置において、判定部は、放電領域の中心と電極の中心との距離に基づいて、放電の状態を判定する第１の判定部を含むようにしてもよい。
【０００９】
また、上記検査装置において、判定部は、放電領域の面積と電極の面積とに基づいて、放電の状態を判定する第２の判定部を含むようにしてもよい。
【００１０】
また、上記検査装置において、判定部は、放電領域の形状に基づいて、放電の状態を判定する第３の判定部を含むようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る検査方法は、外囲器と、外囲器内部に互いに平行に配設された一対の電極とを備えた電子管を検査する検査方法であって、電極を撮像し、所定の時間内に複数の画像データを生成する撮像ステップと、この撮像ステップにより撮像された画像データから電極の表面で放電が行われた領域を検出する検出ステップと、この検出ステップにより複数の画像データから検出された領域を統合して電極の表面で既に放電が行われた領域を示す放電領域を生成する生成ステップと、この生成ステップにより生成された放電領域に基づいて、電極間で行われた放電の状態を判定する判定ステップとを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、撮像部により撮像された画像データから電極表面で放電が行われた領域を検出し、複数の画像データから検出された領域を統合して既に電極の表面で放電が行われた領域を示す放電領域を検出し、この放電領域に基づいて電極間で行われた放電の状態を判定するので、放電の状態をより正確に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る検査装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１のカメラ１ａにより生成される画像データを示す図である。
【図３】図３は、図１のカメラ１ｂ，１ｃにより生成される画像データを示す図である。
【図４】図４は、制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る検査装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、個別領域および放電領域を説明するための図である。
【図７】図７は、中心判定部による判定動作を説明するための図である。
【図８】図８は、面積判定部による判定動作を説明するための図である。
【図９】図９は、形状判定部による判定動作を説明するための図である。
【図１０】図１０は、検査装置の変形例の構成を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、図１０におけるカメラ１ｄにより生成される画像データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
＜検査装置の構成＞
本実施の形態に係る検査装置は、検査対象となる電子管１００を撮像するカメラ１ａ〜１ｃと、これらのカメラ１ａ〜１ｃと通信回線３を介して接続された制御装置２とを備えている。
ここで、電子管１００は、一方の端部が天板１０１ａにより塞がれた円筒状のガラス管１０１と、このガラス管１０１の他端に接合された台座１０２と、台座１０２を貫通する電極支持ピン（電極ピン）１０３と、平面視略円形に形成され、６本の電極ピン１０３を介して互いに平行に支持された２枚の電極１０４とを備えている。
【００１６】
カメラ１ａ〜１ｃは、それぞれ公知の撮像装置から構成されている。ここで、カメラ１ａは、電子管１００の天板１０１ａと対向配置され、電極１０４の主表面を撮像する。また、カメラ１０１ｂは、電子管１００の側方に配設され、電極ピン１０３および電極１０４を撮像する。また、カメラ１０１ｃは、カメラ１０１ｂと反対側における電子管１００の側方に配設され、電極ピン１０３および電極１０４を撮像する。これにより、カメラ１０１ａでは、図２に示すように、電極１０４の平面形状が写った画像データが生成され、カメラ１０１ｂ，１０１ｃでは、図３に示すように、電極ピン１０３や電極１０４の側部の形状が写った画像データが生成されることとなる。これらの生成された画像データは、制御装置２に送信される。
【００１７】
制御装置２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置と、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶装置と、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する入力装置と、外部との情報の送受を行うＩ／Ｆ（Interface）装置と、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)や有機ＥＬ(Electro Luminescence)等の表示装置を備えたコンピュータとから構成されている。このような制御装置２は、そのコンピュータにインストールされたプログラムにより上述したようなハードウェア資源が制御されて、ハードウェア装置とソフトウェアが協働することにより、図４に示すような、Ｉ／Ｆ部２１、撮像指示部２２、パラメータ設定部２３、領域検出部２４、領域結合部２５、判定部２６および記憶部２７が実現される。
【００１８】
Ｉ／Ｆ部２１は、通信回線３を介してカメラ１ａ〜１ｃと各種情報の送受信を行うインターフェース回路である。
【００１９】
撮像指示部２２は、Ｉ／Ｆ部２１を介してカメラ１ａ〜１ｃに制御信号を送信することにより、カメラ１ａ〜１ｃに撮像を行わせる制御回路である。このような制御信号の送信は例えば１秒間隔など任意の間隔で行われる。これにより、カメラ１ａ〜１ｃは、その任意の間隔で撮像して複数の画像データを生成することとなる。
【００２０】
パラメータ設定部２３は、キーボード等からのユーザの操作入力に基づいて、制御装置２の動作に関連する各種パラメータを設定する演算回路である。そのパラメータとしては、例えば、領域検出部２４において画像データを２値化する際のしきい値、判定部２６において放電が電極１０４表面全体で行われたか否かの判定に用いられる各種しきい値などが挙げられる。これらのパラメータは、記憶部２７に記憶される。
【００２１】
検出部２４は、通信回線３を介してカメラ１ａ〜１ｃから送られてきた画像データから、この画像データを撮像したときに電極１０４表面で放電が行われた領域（以下、「個別領域」と言う。）を検出し、この個別領域と他の領域とが区別して表現されている画像データ（以下、「個別画像データ」と言う。）を生成する画像処理回路である。この個別画像データの生成方法としては、例えば、放電前の画像データと放電中の画像データにおける輝度の差分をとり、この差分を所定のしきい値で２値化することにより行うことができる。このような個別画像データにおいて、輝度が高い領域が個別領域として検出されることとなる。
【００２２】
生成部２５は、領域検出部２４により生成された個別画像データに基づいて、各個別領域を統合して電極１０４の表面で既に放電が行われた領域（以下、「放電領域」と言う。）を検出し、この放電領域と他の領域とが区別して表現されている画像データ（以下、「統合画像データ」と言う。）を生成する。この統合画像データの生成方法としては、例えば、各個別画像データ間で画素毎に輝度を比較し、最も大きい値をその画素の輝度とすることにより生成される。このような統合画像データにおいて、輝度が高い領域が放電領域として検出されることとなる。
【００２３】
判定部２６は、生成部２５により検出された放電領域に基づいて、放電の状態、すなわち、放電が電極１０４表面全体で行われたか否かを判定する演算回路である。この判定部２６は、中心判定部２６１と、面積判定部２６２と、形状判定部２６３とを備えている。
【００２４】
中心判定部２６１は、統合画像データから放電領域の平面形状を検出し、この平面形状の中心を検出し、この中心と電極１０４の中心の距離と所定のしきい値とを比較し、この比較結果に基づいて放電が電極１０４表面全体で行われたか否かを判定する。ここで、放電領域の中心としては、例えば重心が用いられる。
【００２５】
面積判定部２６２は、統合画像データから放電領域の平面形状を検出し、この平面形状の面積を算出し、この面積と所定のしきい値とを比較し、この比較結果に基づいて放電が電極１０４表面全体で行われたか否かを判定する。
【００２６】
形状判定部２６３は、統合画像データから放電領域の平面形状を検出し、この放電領域の平面形状と所定の平面形状のパターンを比較し、この比較結果に基づいて放電が電極１０４表面全体で行われたか否かを判定する。
【００２７】
記憶部２７は、カメラ１ａ〜１ｃにより生成された画像データやパラメータ設定部２３により設定されたパラメータなど、制御装置２の各種動作に必要な情報を記憶するメモリ回路である。
【００２８】
＜検査装置の動作＞
次に、図５を参照して、本実施の形態に係る検査装置の動作について説明する。この検査装置は、電子管１００に対して電極１０４間に放電を所定の時間行わせて所定の波長域のみ反応するようにさせる改質作業が行われるときに、この改質作業の状態、より詳しくは電極１０４の表面全体が放電されているか否かを検査するものである。
【００２９】
まず、予めパラメータ設定部２３は、ユーザの操作入力に基づいて、制御装置２の動作に関連する各種パラメータを設定する（ステップＳ１）。本実施の形態においては、領域検出部２４で画像データを２値化する際のしきい値、中心判定部２６１で用いられるしきい値、面積判定部２６２で用いられるしきい値、形状判定部２６３で用いられるパターンなどが設定される。この設定されたパラメータは、記憶部２７に記憶される。
【００３０】
また、予め撮像指示部２２は、制御信号を送信してカメラ１ａ〜１ｃに放電前の電子管１００を撮像させる（ステップＳ２）。これにより、カメラ１ａでは、図２，図３で示したような、放電開始前の画像データが生成される。この生成された画像データは、通信回線３およびＩ／Ｆ部２１を介して記憶部２７に記憶される。
【００３１】
各種パラメータおよび放電前の電子管１００の画像データを生成した後、その電子管１００に対する改質作業が開始すると、撮像指示部２２は、制御信号を送信してカメラ１ａ〜１ｃに放電前の電子管１００を撮像させる（ステップＳ３）。ここで、制御信号は、所定時間間隔で送信される。これにより、カメラ１ａ〜１ｃは、所定時間間隔で複数の画像データを生成する。この生成された画像データは、通信回線３およびＩ／Ｆ部２１を介して記憶部２７に記憶される。
なお、改質作業の開始や終了は、例えば、検査装置に対するユーザの操作入力を検出したり、電子管１００への印加電圧を検出したりすることにより、検出することができる。
【００３２】
改質作業が終了すると（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、検出部２４は、放電中に生成された各画像データから個別画像データを生成し、この個別画像データから個別領域を検出する（ステップＳ１５）。
【００３３】
例えば、カメラ１ａによる画像データの場合、図６に示すように、放電前の電極１０４の画像データ１０４−１と、放電中の電極１０４の各画像データとの輝度の差分をとった後に所定のしきい値で二値化することにより個別画像データ１０４−２〜１０４−７を生成する。すると、この個別画像データ１０４−２〜１０４−７には、放電が行われた領域、すなわち電極上の他の領域よりも輝度が高い領域が生成され、これらの領域が個別領域ａ〜ｆとして検出されることとなる。
なお、検出部２４は、カメラ１ａと同様の方法により、カメラ１ｂ，１ｃの画像データからも個別画像データの生成および個別領域の検出を行う。
【００３４】
個別画像データを生成すると、生成部２５は、個別画像データを統合して統合画像データを生成し、この統合画像データから放電領域を検出する（ステップＳ１６）。
【００３５】
例えば、図６に示すように、検出部２４により個別画像データ１０４−２〜１０４−７が生成された場合、生成部２５は、それらの個別画像データ１０４−２〜１０４−７を画素毎に重ね合わせて統合画像データ１０４−８を生成する。すると、この統合画像データ１０４−８では、個別領域ａ〜ｆが統合されることにより電極表面の他の領域よりも輝度が高い領域生成され、この領域が放電領域ｇとして検出される。この放電領域ｇは、既に放電が行われた電極１０４の表面の領域を示すこととなる。
なお、生成部２５は、同様の方法により、カメラ１ｂ，１ｃの画像データに由来する統合画像データの生成および放電領域の検出を行う。
【００３６】
放電領域を生成すると、判定部２６は、その放電領域に基づいて放電が電極１０４表面全体で行われたか否かを判定する。
まず、中心判定部２６１は、放電領域から重心を抽出し、この重心の位置と電極１０４の中心の位置とを比較し、それらの距離がしきい値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１７）。
【００３７】
放電領域の重心と電極１０４の中心との距離がしきい値以上の場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、判定部２６は、判定部２６に含まれる中心判定部２６１，面積判定部２６２および形状判定部２６３による判定が所定回数行われたか否かを判定する（ステップＳ２０）。判定が所定回数行われた場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、判定部２６は、不良品であるので再度改質作業を行っても無駄であると判断し、動作を終了する。一方、判定が所定回数行われていない場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、判定部２６は、ステップＳ１３の処理に戻らせて再度放電を行わせる。
【００３８】
例えば、図７に示す放電領域ｈのように、放電が全体として電極１０４の中心から離れた領域で行われていると、電極１０４の中心αと放電領域ｈの重心βとの距離は、しきい値以上離れることとなる。このような場合には、放電がまだ電極１０４の表面全体で行われていないので、ステップＳ２０を経てステップＳ１３の処理に戻り再度放電を行われることとなる。
【００３９】
一方、放電領域の重心と電極１０４の中心と距離がしきい値より小さい場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、放電が電極１０４の中央部で行われていることを意味するので、面積判定部２６２は、放電領域の面積を検出し、この面積が所定のしきい値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１８）。
【００４０】
放電領域の面積がしきい値以下の場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、面積判定部２６２は、上述したステップＳ２０の処理を行わせる。
例えば、図８に示す放電領域ｉのように、放電が電極１０４の中心に近い領域のみで行われ縁部近傍で行われていないと、放電領域ｉの面積はしきい値以下となる。このような場合には、放電がまだ電極１０４の表面全体で行われていないので、判定が所定回数行われていない場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）にはステップＳ１３の処理に戻り再度放電を行われることとなる。
【００４１】
一方、放電領域の面積がしきい値より大きい場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、放電が電極１０４表面の中心を含む所定の範囲で行われていることを意味するので、形状判定部２６３は、放電領域の平面形状と所定の平面形状のパターンとを比較し、これらが一致するか否か判定する（ステップＳ１９）。
【００４２】
放電領域の平面形状と所定の平面形状のパターンとが一致しない場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、形状判定部２６３は、ステップＳ１３の処理に戻らせて再度放電を行わせる。
例えば、図８に示す放電領域ｉのように、放電が電極１０４表面の偏った領域とともに電極ピン１０３で行われている場合、電極１０４の中心αと放電領域ｉの重心γとの距離がしきい値より小さく、かつ、放電領域ｉの面積がしきい値よりも大きくなる場合がある。このような場合において、放電領域ｉとパターンｋを公知のパターンマッチング法などにより比較すると、それらは一致しないこととなる。このような場合には、放電がまだ電極１０４の表面全体で行われていないので、判定が所定回数行われていない場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）にはステップＳ１３の処理に戻り再度放電を行われることとなる。
【００４３】
一方、放電領域の平面形状と所定の平面形状のパターンとが一致する場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、判定部２６は、電極１０４の表面全体で放電が行われたと判断し、動作を終了する。
【００４４】
なお、判定部２６は、同様の方法により、カメラ１ｂ，１ｃに由来する統合画像データの放電領域に対しても判定動作を行う。これにより、電極ピン１０３における放電を検出することが可能となる。この場合、例えば、電極ピン１０３における放電が検出された場合には、不良品と判定されるようにしてもよい。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、カメラ１ａ〜１ｃにより撮像された画像データに基づいて電極１０４の表面で放電が行われた個別領域を検出し、この個別領域を統合して電極表面で放電が行われた全体の領域を示す放電領域を生成し、この放電領域に基づいて電子管１００の電極１０４の表面における放電の状態を判定することにより、その放電の状態をより正確に確認することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、改質作業の終了後にステップＳ１５〜Ｓ１９の処理を行う場合を例に説明したが、それらの処理は改質作業中に行うようにしてもよい。この場合、放電領域の状態を逐次観察しながら改質作業を進めることができるので、電極１０４の表面全体が放電された時点ですぐに改質作業を終了することが可能となる。これにより、改質作業に要する時間を短縮することが可能となる。
【００４７】
また、本実施の形態において、判定部２６は、中心判定部２６１、面積判定部２６２および形状判定部２６３を全て備える場合を例に説明したが、中心判定部２６１のみを備えたり、中心判定部２６１と面積判定部２６２または形状判定部２６３とを備えたりするようにしてもよい。
【００４８】
また、本実施の形態では、３台のカメラ１ａ〜１ｃにより電子管１００を撮像する場合を例に説明したが、例えば図１０に示すように、電子管１００に対して斜めに配設された１台のカメラ１ｄのみを設けるようにしてもよい。このようにしても、図１１に示すように、電極１０４の上面を撮像することができるので、その電極１０４表面全体に放電が行われた否かを検査することが可能となる。また、この場合において、電子管１００を挟んで対向する位置にミラー４をさらに設けるようにしてもよい。これにより、図１０に示すように、電極ピン１０３を撮像することが可能となるので、その電極ピン１０３において放電が発生しているか否かも確認することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、放電を行う電子管を検査する検査装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ａ〜１ｄ…カメラ、２…制御装置、３…通信回線、２１…Ｉ／Ｆ部、２２…撮像指示部、２３…パラメータ設定部、２４…領域検出部、２５…領域結合部、２６…判定部、２７…記憶部、２６１…中心判定部、２６２…面積判定部、２６３…形状判定部、１００…電子管、１０１…ガラス管、１０２…台座、１０３…電極ピン、１０４…電極、１０４−１…画像データ、１０４−２〜１０４−７…個別画像データ、１０４−８…統合画像データ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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