(57)【要約】【課題】管材内面自動検査装置の構成の簡略化と小占有面積化を図るとともに、被検査管材品種の切り替え時の調整を自動化し汎用化を図る。【解決手段】管材内面自動検査装置は、管材２０の一方の開口端部側に配置する光源ユニット１７と、管材の他方の開口端部側に配置する可動焦点型ズームレンズを有するカメラ・レンズユニット１６とを備え、管材の管端画像を撮像し画像処理を行うことにより、直径が一定値である被検査管材の画像上の直径値(ピクセル単位)を求め、直径値が一定になるようにカメラ・レンズユニットを前後に移動制御して、カメラ・レンズユニットと被検査管材の管端との距離を一定にする機構を設ける。【選択図】図２
2018205098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管材の一方の開口端部側に配置する光源ユニットと、
前記管材の他方の開口端部側に配置する可動焦点型ズームレンズを有するカメラ・レンズユニットと
を備えた管材内面自動検査装置において、
前記管材の管端画像を撮像し画像処理を行うことにより、直径が一定値である被検査管材の画像上の直径値(ピクセル単位)を求め、前記直径値が一定になるように前記カメラ・レンズユニットを前後に移動制御して、前記カメラ・レンズユニットと前記被検査管材の管端との距離を一定にする機構を設けたことを特徴とする、管材内面自動検査装置。
【請求項２】
管材の一方の開口端部側に配置する光源ユニットと、
前記管材の他方の開口端部側に配置する  可動焦点型ズームレンズを有するカメラ・レンズユニットと
を備えた管材の内面自動検査装置において、
前記管材の管端画像を撮像し画像処理を行うことにより、被検査管材の中央座標を求め、焦点の合っていない画像領域を除外する画像処理機構を設けたことを特徴とする、管材内面自動検査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の管材内面自動検査装置において、
前記カメラ・レンズユニットにリング照明を設置し、前記管材の管端を照射して、管端画像を撮像する機構を設けたことを特徴とする、管材内面自動検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管材の内面検査に用いる自動検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な用途に多様な管材が使われているが、特に、その内面傷が管材の信頼性に大きく影響する管材では、依然として目視検査が行われている。しかしながら、グローバル化の進展に伴い、生産性の向上が急務となっており、様々な多様な管材において、この目視検査の自動化に対するニーズは極めて大きい。
【０００３】
本願発明者等は、上記ニーズに対応した管材内面自動検査装置を、特許文献１〜３に開示している。
【０００４】
図３は、特許文献１〜３に開示した管材内面自動検査装置の構成を示した図である。管材１１２の一方に、カメラと可動焦点型ズームレンズ１０８を取り付け、その反対側に、拡散光源１０９が設置されている。そして、管材１１２の正面から管材内面画像をズームし、ピントを変えながら複数枚撮影して画像を取得する。さらに、それ等の画像を統合した統合画像を作成し、それを画像解析して良否判定する。長尺管材の端から管材の中央までを、管材の両端から順次繰り返して２回、画像検査する構成としている。
【０００５】
すなわち、特許文献１〜３に開示した管材内面自動検査装置における検査方法は、焦点を連続変化させて得られた複数枚の管材の内面観察画像を一枚の統合画像に合成し、その後、その統合画像を、傷検出解析手段で画像解析して合否判定検査するものである
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−６９６１６号公報
【特許文献２】特開２０１６−０９０２９３号公報
【特許文献３】特願２０１６−１８６０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３に開示した管材内面の自動検査装置では、画像取得に際し、ズームレンズ１０８と管端の間の距離を一定に保つ必要がある。そのため、図３に示すように、被検査ステージに管材１１２をセットする前に、機械的に管材端を押して、ズームレンズ１０８と管端の間の距離を一定にするストッパー１１３等の管材位置合せ機構１０６を設けている。そのため、自動検査装置の占有面積が大きくなるという課題があった。
【０００８】
また、画像処理のためには、取得した画像から焦点の合った範囲をリング状に切り出すため、管材１１２の中心座標の計測が必須であるが、これまでの自動検査装置では、中心座標の計測時に、周囲光の影響で鮮明な管端画像の取得が難しく、管材の周囲光を遮光するための遮光機構１０７を設ける必要があった。そのため、自動検査装置の構成が複雑、かつ高価になるという課題があった。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、その主な目的は、管材内面自動検査装置の構成の簡略化と小占有面積化を図るとともに、被検査管材品種の切り替え時の調整を自動化し汎用化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る管材内面自動検査装置は、管材の一方の開口端部側に配置する光源ユニットと、管材の他方の開口端部側に配置する可動焦点型ズームレンズを有するカメラ・レンズユニットとを備え、管材の管端画像を撮像し画像処理を行うことにより、直径が一定値である被検査管材の画像上の直径値(ピクセル単位)を求め、直径値が一定になるようにカメラ・レンズユニットを前後に移動制御して、カメラ・レンズユニットと被検査管材の管端との距離を一定にする機構を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る他の管材内面自動検査装置は、管材の一方の開口端部側に配置する光源ユニットと、管材の他方の開口端部側に配置する可動焦点型ズームレンズを有するカメラ・レンズユニットとを備え、管材の管端画像を撮像し画像処理を行うことにより、被検査管材の中央座標を求め、焦点の合っていない画像領域を除外する画像処理機構を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、管端画像を画像処理して管材の直径を計測することにより、カメラ・レンズユニットと被検査管材の管端との距離を一定にするためのストッパー等の管材位置合せ機構を省くことが可能になる。その結果、管材内面自動検査装置の小占有面積化が可能になり、装置の設置・移動が容易になる。
【００１３】
また、リング照明の導入により、簡単に鮮明な管端画像取得ができるため、管材の中心座標の計測精度が上がり、焦点の合った画像の切り出し精度が向上し、検査精度が向上する。また、遮光機構が不要になり、管材内面自動検査装置の小占有面積化や簡略化が可能になる。そのため、装置の設置・移動が容易になると共に、低コスト化も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態における管材内面自動検査装置の構成を模式的に示した図である。
【図２】本発明の一実施形態における管材内面自動検査装置の構成を模式的に示した図である。
【図３】従来の管材内面自動検査装置の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。
【００１６】
図１及び図２は、本発明の一実施形態における管材内面自動検査装置の構成を模式的に示した図である。
【００１７】
本発明では、鮮明な管端画像取得のため、図１に示すように、カメラ２１及びズームレンズ２２からなるカメラ・レンズユニット１６側に、リング照明２３を設置し、管材２０の管端を照射して管端画像を取得し、この管端画像を画像処理して以下に示すように自動検査装置を制御することにより、上記の諸課題を解決する。
【００１８】
まず、管端画像を画像処理し、被検査管材２０の直径値を計測する。カメラ・レンズユニット１６と、被検査管材２０の管端との距離Ａが小さい程、計測した直径値が大きくなる。そのため、直径値が一定になるように、カメラ・ズームレンズ設置支持台２４（マニプレータ）を前後に微移動して、カメラ・レンズユニット１６と、被検査管材２０の管端との距離Ａを調整する。その結果、従来必要であった距離Ａを一定にするためのストッパー等の管材位置合せ機構のステージを省くことが可能になる。
【００１９】
また、管材２０の中央座標も、管端画像を画像解析することにより簡単に計測でき、中心座標から焦点の合っている画像領域を残し、その外の領域を除外する画像処理機構により、従来そのために必要だった遮光機構が不要となる。その結果、装置の小占有面積化が可能になり、装置の設置・移動も容易になる。
【００２０】
以下、図２を参照しながら、本実施形態における管材内面自動検査装置の構成を詳細に説明する。
【００２１】
図２に示すように、本実施形態における管材内面自動検査装置は、未検査の管材２０を乗せる管材投入ユニット１１、管材２０の内面画像取得のため管材を検査位置に固定する検査ユニット１２、管材２０の内面を撮影するためのカメラ，レンズ等からなるカメラ・レンズユニット１６、管材内面を照射する光源ユニット１７、検査済みの管材２０を集める管材ストッカーユニット１３、それらを制御する制御盤１８及びコンピュータ（画像処理＆制御装置）１９で構成される。また、本実施形態では、カメラ・レンズユニット１６の端に、ＬＥＤリング照明２３を装着し、被検査管材２０の管端を照射して鮮明な管端画像が取得できるように構成されている。なお、図１に示すカメラ・レンズユニット１６を支える支持台２４は、Ｘ，Ｙ，Ｚ、及び角度の光軸調整手段を備え、かつ電動で上下左右、前後に移動するように構成されている。
【００２２】
なお、本実施形態では、管材２０の内面傷自動検査を、管材の一方の端（Ａ端）から、中央部までを撮像する検査ステージＡと、他方の端（Ｂ端）から中央部までを撮像する検査ステージＡの二回に分けて行う構成例を示す。
【００２３】
本実施形態における管材内面自動検査装置では、まず、被検査管材２０の品種名（口径）とロット番号を入力する。次に、被検査管材２０を投入し、管材が検査ユニットに配置されると、まず、管端画像が取得される。次に、その管端画像から被検査管材の直径値を計測し、その直径値があらかじめ管材品種毎に設定された規定値になるように、カメラ・レンズユニット１６を前後に微移動し、カメラ・レンズユニット１６と被検査管材２０の管端との距離Ａが規定値になるように調整する。
【００２４】
次に、管端画像を画像解析し、管材２０の中央座標を計測する。あらかじめ自動検査装置には、被検査管材２０の品種毎に、複数の必要な管材内面画像取得位置と焦点が合う画像範囲が設定されている。そのため、入力した品種名（口径）より、自動的に被検査管材の取得画像の、焦点の合った範囲を切り出し、画像処理して合否判定される。
【００２５】
本実施形態における管材内面自動検査装置を用いて、クリーン鋼管の内面傷を自動検査する一例を説明する。なお、本発明の管材内面自動検査装置が対象とする被検査管材２０、鋼管以外に、塩ビ，プラスチック，樹脂，ゴム等、円筒形であれば全て可能である。
【００２６】
管材２０は、長さ４．０〜４．１ｍ、外径６．３５〜１２．７ｍｍ、肉厚１．００ｍｍ〜１．２４ｍｍのクリーン鋼管で、材質は、ステンレス，内面の特殊加工は電解研磨による鏡面仕上げ（ＥＰグレード）、または、光輝焼鈍による表面仕上げ（ＢＡグレード）がされている。外径や肉厚、長さに関しては、検査対象の管材に合わせた光学系（拡散光源やカメラ、レンズなど）と自動検査装置を用意すれば、外径５．００〜４５０．０ｍｍ，肉厚１．００〜１２．７ｍｍ，長さ３．５〜４．５ｍまで対応することができる。
【００２７】
また、鋼管を保持しておくストッカーとして、未検査鋼管用の管材投入ユニット１１、検査済鋼管用の管材ストッカーユニット１３を備える。管材ストッカーユニット１３は、良品鋼管用の良品ストッカー１４，不良鋼管用の不良品ストッカー１５を備え、良品ストッカー１４と不良品ストッカー１５は設置高さを異なるようにしている。
【００２８】
また、ズームレンズ２２は、例えば、焦点距離８〜１３６ｍｍ，最大口径比１：１．６，ズーム比１７倍，包括角度４３．６°×３３．４°から２．７°×２．２°，絞りＦ１．６〜Ｃｌｏｓｅのものを用いることができる。また、接写リングは、例えば、厚さ１．５ｍｍのものを用いることができる。カメラ２１は、例えば、ＣＭＯＳカメラで、最大解像度６４８×４８８〜２５９２×１９４４のものを用いることができる。また、拡散光源２６は、例えば、白色ＬＥＤ面光源を用いることができる。集光手段２５は、例えば、焦点距離３５ｍｍ，φ１７５ｍｍ，ピッチ０．２５ｍｍのフレネルレンズを用いることができる。拡散光源２０６（白色ＬＥＤ面光源）と集光手段２０５（フレネルレンズ）との間は、例えば、焦点距離の３５ｍｍに設定することができる。
【００２９】
検査ユニット１２は、例えば、一方の管端（Ａ端）から検査する第１検査ユニットと、もう一方の管端（Ｂ端）から検査する第２検査ユニットを備える。第１検査ユニットは、Ａ端側にカメラ・レンズユニット１６，Ｂ端側に光源ユニット１７として白色ＬＥＤとフレネルレンズが、鋼管２０，カメラ・レンズユニット１６，及び光源ユニット１７が、それぞれ平行になるように設置する。
【００３０】
第２検査ユニットは、第１検査ユニットと逆の配置にする。自動検査装置はコンピュータと連携して空気圧によって制御し搬送動作を行う。それに連動して、カメラ、ズームレンズ、拡散光源もコンピュータから同時に制御している。
【００３１】
自動検査装置の開始ボタンが押されると、管材投入ユニット１１から第１検査ユニットへと鋼管をカメラと水平になるように搬送する。搬送後、Ａ端の管端画像を撮影し、管端設置位置を調整する。位置調整が完了後、自動検査装置は、コンピュータへＡ端検査開始の指令を送信し検査する。Ａ端側の検査が終われば、その指令を自動検査装置へと伝える。
【００３２】
次に、自動検査装置は、第１検査ユニットの鋼管を第２検査ユニットへ搬送すると同時に、管材投入ユニット１１の鋼管を第１検査ユニットへ搬送する。搬送後、上記動作を繰り返す。  
【００３３】
両端の検査が終われば、コンピュータは検査終了の指令を、自動検査装置へと伝え、自動検査装置は管材投入ユニット１１の鋼管を第１検査ユニットへ、第１検査ユニットの鋼管を第２検査ユニットへ、第２の検査ユニットからは両検査ユニット共に良品ならば良品ストッカー１４へ、それ以外は不良品ストッカー１５へ、それぞれ同時並行して搬送する。
【符号の説明】
【００３４】
１１      管材投入ユニット 
１２      検査ユニット 
１３      管材ストッカーユニット 
１４      良品ストッカー 
１５      不良品ストッカー 
１６      カメラ・レンズユニット 
１７      光源ユニット 
１８      制御盤 
２０      管材 
２１      カメラ 
２２      ズームレンズ 
２３      リング照明 
２４      カメラ・ズームレンズ設置支持台（マニプレータ） 
２５      集光手段（フレネルレンズ） 
２６      拡散光源 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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