(57)【要約】  検査装置は、管状品の端面の全域を撮像するカメラと、管状品の端面側の外周縁を全周にわたって照明する第１の光源と、管状品の端面側の内周縁を全周にわたって照明する第２の光源と、管状品の端面側の内周面を全周にわたって照明する第３の光源を備え、第１の光源および第２の光源により管状品を照明しながら、カメラにより管状品を撮像し、撮像した画像に基づいて管状品の外径および肉厚を算出するとともに、第３の光源により管状品を照明しながら、カメラにより管状品を撮像し、撮像した画像に基づいて管状品の内周面の表面欠陥を検出する。これにより、装置の小型化を実現しつつ、カメラを用いて精度良く管状品の外径および肉厚の寸法検査を行え、さらに内表面検査を行える。
2011074261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状品を検査する装置であって、
当該検査装置は、
前記管状品の中心軸上に配置され、前記管状品の端面の全域を撮像するカメラと、
このカメラの撮像領域の外側から前記管状品の中心軸に対して傾斜する光を出射し、前記管状品の前記端面側の外周縁を全周にわたって照明する第１の光源と、
この第１の光源と前記カメラの間に配置され、前記カメラの撮像領域の外側から前記管状品の中心軸に対して傾斜する光を出射し、前記管状品の前記端面側の内周縁を全周にわたって照明する第２の光源と、を備え、
前記第１の光源および前記第２の光源により前記管状品を照明しながら、前記カメラにより前記管状品を撮像し、撮像した画像に基づいて前記管状品の外径および肉厚を算出すること、
を特徴とする管状品の検査装置。
【請求項２】
前記第１の光源および前記第２の光源が、前記管状品の前記中心軸方向に移動可能であること、
を特徴とする請求項１に記載の管状品の検査装置。
【請求項３】
前記第１の光源および前記第２の光源が、多数のＬＥＤ（発光ダイオード）を環状に並べて構成されること、
を特徴とする請求項１または２に記載の管状品の検査装置。
【請求項４】
前記第１の光源、前記第２の光源および前記カメラを支持し、前記管状品の前記端面に当接する透明板を有する支持部材を備えること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の管状品の検査装置。
【請求項５】
さらに、前記第２の光源と前記カメラの間に配置され、前記カメラの撮像領域の外側から前記管状品の中心軸に対して傾斜する光を出射し、前記管状品の前記端面側の内周面を全周にわたって照明する第３の光源を備え、
前記第３の光源により前記管状品を照明しながら、前記カメラにより前記管状品を撮像し、撮像した画像に基づいて前記管状品の内周面の表面欠陥を検出すること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の管状品の検査装置。
【請求項６】
管状品を検査する方法であって、
当該検査方法は、
（ステップ１）前記管状品の端面側の外周縁および内周縁のそれぞれを全周にわたり個別の光源によって照明しながら、前記管状品の前記端面の全域をカメラによって撮像すること、
（ステップ２）撮像した画像に基づいて前記管状品の外径および肉厚を算出すること、の一連の各ステップを含むこと、
を特徴とする管状品の検査方法。
【請求項７】
さらに、（ステップ３）前記管状品の前記端面側の内周面を全周にわたり前記光源と異なる光源によって照明しながら、前記管状品の前記端面の全域を前記カメラによって撮像すること、
（ステップ４）撮像した画像に基づいて前記管状品の内周面の表面欠陥を検出すること、の一連の各ステップを含むこと、
を特徴とする請求項６に記載の管状品の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状品を検査する装置に関し、特に、管状品の端面の全域をカメラで撮像し、画像処理を行って管状品の外径、肉厚を測定し、さらに管状品の内面の欠陥を検出する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明における管状品とは、その横断面の内周または外周の形状が円形以外のもの、たとえば異形管、具体例として内周面または外周面に管軸方向に沿ってフィン部が突出した形状を有してエチレンプラントなどで伝熱管として使用されるフィン付管を含む。【０００３】
管状品の外径および肉厚を自動で測定する方法としては、測定器具を接触させる方法、レーザを用いる方法、カメラを用いる方法などがある。【０００４】
測定器具を接触させる方法は、例えば、特許文献１に記載されるような方法があり、測定装置が大規模になりがちである。【０００５】
レーザを用いる方法では、管状品の周方向全体を測定するために、管状品またはレーザ装置（受光素子を含む）を回転させる格別な機構が必要であり、測定器具を接触させる方法と同様に、測定装置が大規模になる。このため、両者の方法では、長い管状品の肉厚の測定が困難である。【０００６】
これらの方法に対し、カメラを用いる方法は、簡易な構成で、管状品の寸法検査ができ、しかも容易に自動化できる技術として大いに期待できる。カメラを用いて管の外径および肉厚を測定する従来技術として、下記の特許文献２から特許文献４に開示される技術がある。【０００７】
しかし、各特許文献に開示されている装置は、様々な問題を有する。たとえば、特許文献２に開示された寸法測定装置を用いると、管端面に照射された光の反射光によりカメラで撮像した画像上にハレーションが発生し、画像から管の外輪郭および内輪郭を特定することが困難である。さらに、この装置は、管の端面とともに内周面も光を照射するため、カメラで撮像した画像上で管端面と内周面の輝度に有意差が生じにくく、画像から管の内輪郭を特定するのは困難である。【０００８】
特許文献３に開示された寸法測定装置も、特許文献２に開示された寸法測定装置と同様に、カメラで撮像した画像から管の外輪郭および内輪郭を特定することが困難である。さらに、同文献に開示された寸法測定装置は、管の周方向の一部の領域しか測定できない。管の周方向全体を測定するためには、管または各カメラ（各光源を含む）を管の中心軸周りに回転させる格別な機構が必要であり、測定装置が大規模になる。【０００９】
特許文献４に開示された寸法測定方法では、管を間に挟んでカメラと光源を配置しなければならないため、測定装置が大規模となる。したがって、長い管の測定は困難である。【００１０】
また、管の品質を保証するためには、管の外径および肉厚を測定する寸法検査に加え、管の内周面に存在し得る割れやキズなどの表面欠陥を検出する内表面検査が行われる。従来、管の内表面検査は、作業者の目視観察により行われることから、欠陥の見落としが懸念される。このため、管の内表面検査も自動化が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５１−８１６４１号公報
【特許文献２】特開平５−２４０６１９号公報
【特許文献３】特開平５−２４０６２０号公報
【特許文献４】特開２００９−１１５５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、次の（１）および（２）の特性を有する管状品の検査装置およびその検査方法を提供することである。
（１）カメラを用いて、管の外径および肉厚の寸法を検査できること。
（２）小型の検査装置で、長尺の管状品を検査できること。【００１３】
さらに、本発明の目的は、上記（１）および（２）の特性に加え、次の（３）の特性を有する管状品の検査装置およびその検査方法を提供することである。
（３）自動的に、管の内周面の割れやキズなどの表面欠陥を検査できること。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の要旨は、次の通りである。【００１５】
（Ｉ）管状品を検査する装置であって、
当該検査装置は、
前記管状品の中心軸上に配置され、前記管状品の端面の全域を撮像するカメラと、
このカメラの撮像領域の外側から前記管状品の中心軸に対して傾斜する光を出射し、前記管状品の前記端面側の外周縁を全周にわたって照明する第１の光源と、
この第１の光源と前記カメラの間に配置され、前記カメラの撮像領域の外側から前記管状品の中心軸に対して傾斜する光を出射し、前記管状品の前記端面側の内周縁を全周にわたって照明する第２の光源と、を備え、
前記第１の光源および前記第２の光源により前記管状品を照明しながら、前記カメラにより前記管状品を撮像し、撮像した画像に基づいて前記管状品の外径および肉厚を算出すること、
を特徴とする管状品の検査装置。【００１６】
上記（Ｉ）の検査装置は、前記第１の光源および前記第２の光源が、前記管状品の前記中心軸方向に移動可能であることが好ましい。【００１７】
上記（Ｉ）の検査装置は、前記第１の光源および前記第２の光源が、多数のＬＥＤ（発光ダイオード）を環状に並べて構成されることが好ましい。【００１８】
上記（Ｉ）の検査装置は、前記第１の光源、前記第２の光源および前記カメラを支持し、前記管状品の前記端面に当接する透明板を有する支持部材を備えることが好ましい。【００１９】
これらの検査装置は、さらに、前記第２の光源と前記カメラの間に配置され、前記カメラの撮像領域の外側から前記管状品の中心軸に対して傾斜する光を出射し、前記管状品の前記端面側の内周面を全周にわたって照明する第３の光源を備え、
前記第３の光源により前記管状品を照明しながら、前記カメラにより前記管状品を撮像し、撮像した画像に基づいて前記管状品の内周面の表面欠陥を検出する構成にすることができる。【００２０】
（II）管状品を検査する方法であって、
当該検査方法は、
（ステップ１）前記管状品の端面側の外周縁および内周縁のそれぞれを全周にわたり個別の光源によって照明しながら、前記管状品の前記端面の全域をカメラによって撮像すること、
（ステップ２）撮像した画像に基づいて前記管状品の外径および肉厚を算出すること、の一連の各ステップを含むこと、
を特徴とする管状品の検査方法。【００２１】
上記（II）の検査方法は、さらに、（ステップ３）前記管状品の前記端面側の内周面を全周にわたり前記光源と異なる光源によって照明しながら、前記管状品の前記端面の全域を前記カメラによって撮像すること、
（ステップ４）撮像した画像に基づいて前記管状品の内周面の表面欠陥を検出すること、の一連の各ステップを含む構成にすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の管状品の検査装置およびその検査方法は、次の（１）および（２）の顕著な効果を有する。
（１）カメラを用いて、高精度に管の外径および肉厚の寸法を検査できること。
（２）小型の検査装置で、長尺の管状品を検査できること。【００２３】
さらに、本発明の管状品の検査装置およびその検査方法は、上記（１）および（２）の効果に加え、次の（３）の顕著な効果を有する。
（３）自動的に、管の内周面の割れやキズなどの表面欠陥を検査できること。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の検査装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の検査装置を用いた検査方法を説明するための断面図であり、図２（ａ）は寸法検査時の照明状態を、図２（ｂ）は内表面検査時の照明状態をそれぞれ示す。
【図３】図３は、本発明により撮像した画像の模式図であり、図３（ａ）は寸法検査のための画像を、図３（ｂ）は内表面検査のための画像をそれぞれ示す。
【図４】図４は、本発明の検査方法を採用して内面フィン付管の寸法検査を行った場合に得られる画像の模式図である。
【図５】図５は、内面フィン付管の寸法検査時にカメラで撮像された実画像を示す図であり、図５（ａ）〜（ｃ）は、光源の位置を任意の位置から検査対象の管の中心軸方向に±１０ｍｍの範囲で移動させた場合の例を示している。
【図６】図６は、カメラおよび光源を支持する支持部材を構成し管状品に当接させる金網の例を示す図であり、同図（ａ）は十字状の網線の金網、同図（ｂ）は格子状の網線の金網を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明者らは、カメラを用いる検査装置を小型化しつつ、管状品の寸法を精度良く測定するためには、カメラによって管の端面を撮像する際に、その端面側の外周縁および内周縁のそれぞれを全周にわたり個別の光源によって照明するのが有効であることを知見した。さらに、管状品の内表面検査を自動化するには、管端面側の内周面を別途の光源によって照明しながら、寸法検査で用いるカメラを兼用して撮像するのが有効であることを知見した。
【００２６】
本発明は、これらの知見に基づき完成させたものである。以下に、本発明の管状品の検査装置およびその検査方法の好ましい態様について説明する。
【００２７】
１．検査装置
図１は、本発明の検査装置の構成を模式的に示す断面図である。同図に示すように、本発明の検査装置は、管状品１０を検査対象とし、管状品１０の外径Ｄおよび肉厚ｔを測定する寸法検査に適用され、さらに管状品１０の内周面１２の表面欠陥を検出する内表面検査にも適用される。検査対象の管状品１０には、横断面内で内周および外周の形状が円形である単純な形状の鋼管のみならず、横断面内で内周または外周の形状が厳密には円形でなく規則的に変化する管状品、たとえば内面フィン付管、外面フィン付管などの異形管も含まれる。図１では、管状品１０は、その横断面が同心円である通常の管である場合を示している。検査装置は、撮像用に一つのカメラ１と、照明用の光源を備える。光源としては、複数個の照明を用いるのが有効であり、さらに環状光源を用いると、装置の部品点数の削減や、さらなる小型化を実現することができる。ここでは、光源として、第１の環状光源２Ａ、第２の環状光源２Ｂおよび第３の環状光源２Ｃを用いる場合を示す。
【００２８】
カメラ１は、光学中心軸が管状品１０の中心軸と一致し、管状品１０の端面１１の全域を撮像領域とするように、管状品１０の端面１１から所定の距離を隔てて配置される。カメラ１は、寸法検査時および内表面検査時の両方に兼用される。ここで採用するカメラ１は、ＣＣＤカメラであり、所定の距離を隔てた管状品１０の端面１１を撮像したときの分解能が、マイクロメータなどの計測器と比較し、同程度以上となる画素数を有する。
【００２９】
第１の環状光源２Ａ、第２の環状光源２Ｂおよび第３の環状光源２Ｃは、各々の中心軸が管状品１０の中心軸、すなわちカメラ１の光学中心軸と一致するように、管状品１０からカメラ１までの間に順に配置され、いずれも、カメラ１の撮像領域の外側から管状品１０の中心軸に対して内向きに傾斜する環状の光を出射する。これらのうちで、管状品１０の最も近くに配置される第１の環状光源２Ａ、およびその次に配置される第２の環状光源２Ｂは、いずれも寸法検査のための照明であり、管状品１０から最も遠ざかって配置される第３の環状光源２Ｃは、内表面検査のための照明である。
【００３０】
第１の環状光源２Ａは、その光軸Ｍ１が管状品１０の中心軸に対して傾斜角度θ１で出射した光により、管状品１０の端面１１側の外周縁のみに限定して全周にわたり照明する。第２の環状光源２Ｂは、その光軸Ｍ２が管状品１０の中心軸に対して傾斜角度θ２で出射した光により、管状品１０の端面１１側の内周縁のみに限定して全周にわたり照明する。第３の環状光源２Ｃは、その光軸Ｍ３が管状品１０の中心軸に対して傾斜角度θ３で出射した光により、管状品１０の端面１１側の内周面１２のみに限定して全周にわたり照明する。
【００３１】
各環状光源２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、各々の環の中心軸が管状品１０の中心軸と一致するように配置されるため、限定した領域を全周にわたって均一に照明することができる。
【００３２】
第１の環状光源２Ａの光軸Ｍ１の傾斜角度θ１、および第２の環状光源２Ｂの光軸Ｍ２の傾斜角度θ２は、寸法検査時に、限定した領域（管状品１０の端面１１側の外周縁および内周縁）のみを照明すること、端面１１で反射する光がカメラ１に入射しないことを考慮して設定する。このためには、たとえば６０°以上で９０°未満の範囲内で設定するのが好ましい。より好ましくは、７０°〜８０°の範囲内である。このような範囲に設定することにより、カメラ１は、管状品１０の外輪郭および内輪郭を強調した画像を撮像できる。
【００３３】
第１の環状光源２Ａで照明される管状品１０の外周縁の管軸方向の照明幅は、管端から５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲を許容する。第２の環状光源２Ｂで照明される管状品１０の内周縁の管軸方向の照明幅も、管端から５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲を許容する。すなわち、第１の環状光源２Ａおよび第２の環状光源２Ｂから出射される光は、厳密に直線状の光に限らず、自身の光軸中心から僅かに広がる光でもよい。ただし、いずれの光も、管状品１０の端面１１を照明することなく、上述の通り、管状品１０の端面１１側の外周縁と内周縁のみを限定して照明する。
【００３４】
第３の環状光源２Ｃの光軸Ｍ３の傾斜角度θ３は、内表面検査時に、管状品１０の内周面１２を端面１１から奥深くまで照明してカメラ１で撮像し検査できる領域の長さを拡大すること、端面１１で反射する光がカメラ１に入射しないことを考慮して設定する。このためには、たとえば１０°〜３０°の範囲内で設定するのが好ましい。
【００３５】
第３の環状光源２Ｃから出射される光は、自身の光軸中心からある程度広がる光とする。ただし、この光も、管状品１０の端面１１を照明することなく、上述の通り、管状品１０の端面１１側の内周縁を含む内周面１２を限定して照明する。
【００３６】
第１の環状光源２Ａ、第２の環状光源２Ｂおよび第３の環状光源２Ｃとしては、例えば、環状に成形した合成樹脂などの基材に、多数のＬＥＤを周方向で等間隔に並べて埋設したものを用いることができる。周方向に配列した一群のＬＥＤを２列または３列で埋設しても構わない。ＬＥＤに代えて、光軸中心からの光の広がり範囲が小さくて可視光を出射するレーザ装置を用いることもできる。
【００３７】
これらのカメラ１、第１の環状光源２Ａ、第２の環状光源２Ｂおよび第３の環状光源２Ｃは、支持部材５によって一体に支持されている。支持部材５は、例えば、前端に、管１０の端面１１と対向し検査時に管状品１０の端面１１に当接する円板状の透明板６を有するとともに、後端に、カメラ１を保持する環状板７を有し、透明板６と環状板７とを管状品１０の中心軸と平行な複数本のガイド棒８で連結した構成である。各環状光源２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、それぞれ、ガイド棒８に沿って管状品１０の中心軸方向に移動可能に構成され、適切な位置でネジなどによってガイド棒８に固定される。
【００３８】
このように、支持部材５を用いて、カメラ１、および各環状光源２Ａ、２Ｂ、２Ｃを一体に支持することにより、それぞれの姿勢および位置が安定し、精度の高い検査を行うことができる。
【００３９】
各環状光源２Ａ、２Ｂ、２Ｃの適切な位置は、検査対象とする管状品１０の寸法に応じて設定される。例えば、外径がＤｏで内径がＤｉである管状品１０を検査対象とする場合、第１の環状光源２Ａの位置として、管状品１０の端面１１に当接する透明板６の前端面から第１の環状光源２Ａにおける出射口までの距離ｘ１を設定する。この距離ｘ１は、まず、下記の（１）式で計算値Ｃａｌｘ１を求める。
【００４０】
Ｃａｌｘ１＝（ｄ１／２−Ｄｏ／２）／ｔａｎθ１  ・・・（１）
ただし、同式中のｄ１は、第１の環状光源２Ａにおいて出射口が配列されている直径であり、θ１は第１の環状光源２Ａの光軸Ｍ１の傾斜角度である。距離ｘ１は、第１の環状光源２Ａの光が端面１１を照明することなく外周縁を照明するように計算値Ｃａｌｘ１の位置を微調整して決定する。
【００４１】
第２の環状光源２Ｂの位置として、透明板６の前端面から第２の環状光源２Ｂにおける出射口までの距離ｘ２を設定する。この距離ｘ２は、まず、下記の（２）式で計算値Ｃａｌｘ２を求める。
【００４２】
Ｃａｌｘ２＝（ｄ２／２＋Ｄｉ／２）／ｔａｎθ２  ・・・（２）
ただし、同式中のｄ２は、第２の環状光源２Ｂにおいて出射口が配列されている直径であり、θ２は第２の環状光源２Ｂの光軸Ｍ２の傾斜角度である。距離ｘ２は、第２の環状光源２Ｂの光が端面１１を照明することなく内周縁を照明するように計算値Ｃａｌｘ２の位置を微調整して決定する。
【００４３】
第３の環状光源２Ｃの位置として、透明板６の前端面から第３の環状光源２Ｃにおける出射口までの距離ｘ３を設定する。この距離ｘ３は、まず、下記の（３）式で計算値Ｃａｌｘ３を求める。
【００４４】
Ｃａｌｘ３＝（ｄ３／２＋Ｄｉ／２）／ｔａｎθ３−Ｌ  ・・・（３）
ただし、同式中のｄ３は、第３の環状光源２Ｃにおいて出射口が配列されている直径であり、θ３は第３の環状光源２Ｃの光軸Ｍ３の傾斜角度であり、Ｌは、管端からの、環状光源２Ｃの光軸と管内面の交点の距離である。Ｌは、内表面検査時、検査者が第３の環状光源２Ｃからの光で照明させたいと考えている、管状品１０の管端からの領域長さの１／２として決めることができる。距離ｘ３は、第３の環状光源２Ｃの光が端面１１側の内周縁を含むように管内面を照明するように計算値Ｃａｌｘ３の位置を微調整して決定する。
【００４５】
各環状光源２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、それぞれ個別に光量を調整する機能を有する。出射口から照明対象までの距離に応じて照度が減衰することから、照明対象の管状品１０までの距離が最も遠い第３の環状光源２Ｃの光量を比較的高めに設定するとともに、管状品１０までの距離が最も近い第１の環状光源２Ａの光量を第２の環状光源２Ｂの光量よりも低く設定し、各環状光源２Ａ、２Ｂ、２Ｃによる照度の均一化を図るためである。
【００４６】
２．検査方法
図２は、本発明の検査装置を用いた検査方法を説明するための断面図であり、図２（ａ）は寸法検査時の照明状態を、図２（ｂ）は内表面検査時の照明状態をそれぞれ示す。図３は、本発明により撮像した画像の模式図であり、図３（ａ）は寸法検査での画像を、図３（ｂ）は内表面検査での画像を示す。なお、図２では、前記図１に示す支持部材５は表示されていない。図２および図３では、管状品１０は、その横断面が同心円である通常の管である場合を示している。
【００４７】
図２（ａ）に示すように、管状品１０の寸法検査に際しては、検査対象とする管状品１０の端面１１に、前記図１に示す支持部材５の透明板６を当接させた状態に維持し、その後に、第１の環状光源２Ａおよび第２の環状光源２Ｂを点灯し、これにより、管状品１０の端面１１を照明することなく、その端面１１側の外周縁および内周縁のみを照明する。この照明状態で、カメラ１により管状品１０の端面１１の全域を撮像する。
【００４８】
この撮像で得られる画像は、管状品１０の端面１１側の外周縁および内周縁のみを照明したものであることから、２値化処理などの画像処理を施すことにより、図３（ａ）に示すように、照明されていない管状品の端面１１、その外側および内側のそれぞれに相当する画素で輝度が著しく低くなり、これらの境界である管状品の外輪郭１３および内輪郭１４のそれぞれに相当する画素が照明によって鮮明に強調され輝度が高くなる。これにより、得られた画像に基づいて管状品の外輪郭１３および内輪郭１４を特定することができ、それらの画素の位置情報から管状品の外径Ｄおよび肉厚ｔを算出することが可能になる。算出した管状品の外径Ｄおよび肉厚ｔは、画像上で鮮明に全周にわたって現れた管状品の外輪郭１３および内輪郭１４によるものであることから、精度が高く、最大値および最小値を保証するものでもあり、信頼性に優れる。
【００４９】
次に、図２（ｂ）に示すように、管状品１０の内表面検査に際しては、第１の環状光源２Ａおよび第２の環状光源２Ｂに代えて第３の環状光源２Ｃを点灯し、これにより、管状品１０の端面１１を照明することなく、その端面１１側の内周面１２のみを照明する。この照明状態で、カメラ１により管状品１０の端面１１の全域を撮像する。
【００５０】
この撮像で得られる画像は、管状品１０の端面１１側の内周面１２のみを照明したものであることから、２値化処理などの画像処理を施すことにより、図３（ｂ）に示すように、照明された管状品の端面１１側の内周面１２に相当する画素で輝度が高くなり、照明されていない管状品の端面１１および管状品の奥側の内周面１２のそれぞれに相当する画素で輝度が低く、端面１１の外側および管状品内周面１２のより内側のそれぞれに相当する画素で輝度が一層低くなる。内周面１２に表面欠陥が存在する場合、その表面欠陥の部分に相当する画素は周辺の内面の輝度より高くまたは低く現れる。これにより、十分な輝度差を持った画像を得ることができ、その画素の輝度情報から表面欠陥を判定し検出することが可能になる。
【００５１】
以上説明した画像処理、管状品の外径および肉厚の算出、および管状品内周面の表面欠陥の判定は、カメラ１に接続したコンピュータで実行される。
【００５２】
図４は、本発明の検査方法を採用して内面フィン付管の寸法検査を行った場合に得られる画像の模式図である。内面フィン付管を検査対象とし寸法検査を行う場合であっても、前記図１および図２に示す第１の環状光源２Ａおよび第２の環状光源２Ｂを点灯した状態で、カメラ１によって、内面フィン付管の端面の全域を撮像し、画像処理を施すことにより、図４に示すように、内面フィン付管の端面１１、その外側および内側のそれぞれに相当する画素で輝度が著しく低くなり、これらの境界である内面フィン付管の外輪郭１３、およびフィン部を含む内輪郭１４のそれぞれに相当する画素で輝度が高くなる。これにより、得られた画像に基づいて内面フィン付管の外輪郭１３および内輪郭１４を特定することができ、それらの画素の位置情報から内面フィン付管の外径、肉厚およびフィン部の高さを算出することが可能になる。
【００５３】
図５は、内面フィン付管の寸法検査時にカメラで撮像された実画像を示す図であり、図５（ａ）〜（ｃ）は、光源の位置を任意の位置から検査対象の管内面フィン付の中心軸方向に±１０ｍｍの範囲で移動させた場合の一例を示している。同図中で、格子の白線は、内面フィン付管の端面に当接させる透明板として用いた金網が写りこんだものである。
【００５４】
上述した通り、前記図１および図２に示す第１の環状光源２Ａおよび第２の環状光源２Ｂの位置は、上記の式（１）および式（２）に従って算出した距離ｘ１および距離ｘ２に基づいて設定する。この位置に各光源２Ａ、２Ｂを置いてカメラによる撮像を行った場合、図５（ａ）に示す実画像が得られる。また、各光源２Ａ、２Ｂを、この位置から、内面フィン付管から遠ざかる方向に１０ｍｍ移動させた位置、すなわち距離ｘ１および距離ｘ２を＋１０ｍｍとした位置に置いて撮像を行った場合、図５（ｂ）に示す実画像が得られる。一方、各光源２Ａ、２Ｂを、内面フィン付管に近づく方向に１０ｍｍ移動させた位置、すなわち距離ｘ１および距離ｘ２を−１０ｍｍとした位置に置いて撮像を行った場合、図５（ｃ）に示す実画像が得られる。図５（ａ）〜（ｃ）に示す実画像は、同等に鮮明であることが認められる。したがって、各光源２Ａ、２Ｂの位置は、上記の式（１）および式（２）に従って算出した距離ｘ１および距離ｘ２に基づいて設定した位置から、管軸方向に±１０ｍｍの範囲内に設定されていれば、同等の精度で検査を行うことができる。
【００５５】
前記図１に示す支持部材５を構成し管状品１０に当接させる透明板６としては、金網を用いることができる。その一例を下記の図６に示す。
【００５６】
図６は、カメラおよび光源を支持する支持部材を構成し管状品に当接させる金網の例を示す図であり、同図（ａ）は十字状の網線の金網、同図（ｂ）は格子状の網線の金網を示す。なお、同図では、検査対象の管状品の外輪郭１３および内輪郭１４も示している。同図に示す金網２１は、厚みが２ｍｍ〜３ｍｍ程度の金属製の円板に打ち抜き加工を施すことにより作製することができる。金網２１の網線２２の幅は、２ｍｍ〜３ｍｍ程度である。網線２２の厚みおよび幅を２ｍｍ〜３ｍｍ程度とするのは、あまりに小さいと、剛性が低くなり、管状品との当接の際に不用意に変形するからであり、大き過ぎると、カメラで撮像した画像に網線が広範に写りこみ、管状品の輪郭の特定が困難になるからである。
【００５７】
図６（ａ）に示すように、網線２２が十字状の金網２１は、管状品として横断面が同心円である通常の管を検査するのに好適である。この金網２１では、その中心の網線２２の交差点に管状品の中心を合わせることにより、位置決めが容易に行える。しかも、網線２２と管状品の外輪郭１３および内輪郭１４との交差点がそれぞれ４箇所で済むため、カメラで撮像した画像から支障なく外輪郭１３および内輪郭１４を特定することが可能である。この金網２１は、外面フィン付管の検査に用いることもできる。
【００５８】
図６（ｂ）に示すように、網線２２が格子状の金網２１は、管状品として内面フィン付管を検査するのに好適である。この金網２１では、網線２２が内面フィン付管の外輪郭１３とのみ交差するように、その中心に網線２２同士の開口が形成される。すなわち、その中心の開口に、内面フィン付管の内輪郭１４のすべてが含まれる。このため、カメラで撮像した画像から支障なく内輪郭１４を特定することが可能である。
【００５９】
本発明の管状品の検査装置およびその検査方法によれば、単純な形状の鋼管のみならず、内面フィン付管や外面フィン付管などといったように、横断面内で内周または外周の形状が厳密には円形でなく規則的に変化する管状品も検査対象とし、精度良く外径および肉厚の寸法検査を行うことができる。しかも、検査装置には、管状品またはカメラ（光源を含む）を管状品の中心軸周りに回転させる格別な機構は一切不要であり、装置の小型化を実現することができる。これらに加え、本発明の管状品の検査装置およびその検査方法によれば、管状品の内表面検査も含めて自動化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、管状品の品質保証のために行う寸法検査、さらには内表面検査に有効に利用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１：カメラ、    ２Ａ：第１の環状光源、    ２Ｂ：第２の環状光源、
２Ｃ：第３の環状光源、    ５：支持部材、    ６：透明板、
７：環状板、    ８：ガイド棒、
１０：管状品、    １１：端面、    １２：内周面、
１３：外輪郭、    １４：内輪郭、
２１：金網、    ２２：網線、
Ｄ：管状品の外径、    ｔ：管状品の肉厚
【図１】
2011074261.tif 000003
【図２】
2011074261.tif 000004
【図３】
2011074261.tif 000005
【図４】
2011074261.tif 000006
【図５】
2011074261.tif 000007
【図６】
2011074261.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月6日(2011.5.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状品を検査する装置であって、
当該検査装置は、
前記管状品の中心軸上に配置され、前記管状品の端面の全域を撮像するカメラと、
このカメラの撮像領域の外側から前記管状品の中心軸に対して傾斜する光を出射し、前記管状品の前記端面側の外周縁のみを全周にわたって照明する第１の環状光源と、
この第１の環状光源と前記カメラの間に配置され、前記カメラの撮像領域の外側から前記管状品の中心軸に対して傾斜する光を出射し、前記管状品の前記端面側の内周縁のみを全周にわたって照明する第２の環状光源と、
前記第１の環状光源、前記第２の環状光源および前記カメラを支持し、前記管状品の前記端面に当接する透明板を有する支持部材と、を備え、
前記管状品が鋼管であり、
前記第１の環状光源および前記第２の環状光源により前記管状品を照明しながら、前記カメラにより前記管状品を撮像し、撮像した画像に基づいて前記管状品の外径および肉厚を算出すること、
を特徴とする管状品の検査装置。
【請求項２】
前記第１の光源および前記第２の光源が、前記管状品の前記中心軸に沿って移動可能であること、
を特徴とする請求項１に記載の管状品の検査装置。
【請求項３】
前記第１の光源および前記第２の光源が、多数のＬＥＤ（発光ダイオード）を環状に並べて構成されること、
を特徴とする請求項１または２に記載の管状品の検査装置。
【請求項４】
前記透明板が金網であること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の管状品の検査装置。
【請求項５】
さらに、前記第２の環状光源と前記カメラの間に配置され、前記カメラの撮像領域の外側から前記管状品の中心軸に対して傾斜する光を出射し、前記管状品の前記端面側の内周面のみを全周にわたって照明する第３の環状光源を備え、
前記第３環状の光源により前記管状品を照明しながら、前記カメラにより前記管状品を撮像し、撮像した画像に基づいて前記管状品の内周面の表面欠陥を検出すること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の管状品の検査装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の目的は、次の（１）および（２）の特性を有する管状品の検査装置を提供することである。
（１）カメラを用いて、管の外径および肉厚の寸法を検査できること。
（２）小型の検査装置で、長尺の管状品を検査できること。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
さらに、本発明の目的は、上記（１）および（２）の特性に加え、次の（３）の特性を有する管状品の検査装置を提供することである。
（３）自動的に、管の内周面の割れやキズなどの表面欠陥を検査できること。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
（Ｉ）管状品を検査する装置であって、
当該検査装置は、
前記管状品の中心軸上に配置され、前記管状品の端面の全域を撮像するカメラと、
このカメラの撮像領域の外側から前記管状品の中心軸に対して傾斜する光を出射し、前記管状品の前記端面側の外周縁のみを全周にわたって照明する第１の環状光源と、
この第１の環状光源と前記カメラの間に配置され、前記カメラの撮像領域の外側から前記管状品の中心軸に対して傾斜する光を出射し、前記管状品の前記端面側の内周縁のみを全周にわたって照明する第２の環状光源と、
前記第１の環状光源、前記第２の環状光源および前記カメラを支持し、前記管状品の前記端面に当接する透明板を有する支持部材と、を備え、
前記管状品が鋼管であり、
前記第１の環状光源および前記第２の環状光源により前記管状品を照明しながら、前記カメラにより前記管状品を撮像し、撮像した画像に基づいて前記管状品の外径および肉厚を算出すること、
を特徴とする管状品の検査装置。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記（Ｉ）の検査装置は、前記第１の光源および前記第２の光源が、前記管状品の前記中心軸に沿って移動可能であることが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
これらの検査装置は、さらに、前記第２の環状光源と前記カメラの間に配置され、前記カメラの撮像領域の外側から前記管状品の中心軸に対して傾斜する光を出射し、前記管状品の前記端面側の内周面のみを全周にわたって照明する第３の環状光源を備え、
前記第３の環状光源により前記管状品を照明しながら、前記カメラにより前記管状品を撮像し、撮像した画像に基づいて前記管状品の内周面の表面欠陥を検出する構成にすることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明の管状品の検査装置は、次の（１）および（２）の顕著な効果を有する。
（１）カメラを用いて、高精度に管の外径および肉厚の寸法を検査できること。
（２）小型の検査装置で、長尺の管状品を検査できること。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
さらに、本発明の管状品の検査装置は、上記（１）および（２）の効果に加え、次の（３）の顕著な効果を有する。
（３）自動的に、管の内周面の割れやキズなどの表面欠陥を検査できること。
【国際調査報告】
2011074261.tif 000009
2011074261.tif 000010
2011074261.tif 000011
2011074261.tif 000012