(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテナを用いた製管工程において、当該コンテナの内面に取り付けられた管状体であるコンテナライナーの内表面の検査を行うために用いられる管状体検査装置であって、
前記管状体の軸方向に沿って移動しながら、当該管状体の内表面に対して環状のレーザ光を照射し、当該環状のレーザ光が照射された前記内表面を撮像することで前記内表面における前記環状のレーザ光の撮像画像である環状ビーム画像を、管状体の軸方向に沿って複数生成する検査用プローブと、
前記管状体の内部での前記検査用プローブの位置を制御するプローブ駆動装置と、
前記検査用プローブにより生成された前記環状ビーム画像に対して画像処理を行い、前記管状体の内表面に欠陥が存在するかを判断する演算処理装置と、
を備え、
前記プローブ駆動装置は、
前記検査用プローブが装着され、当該検査用プローブを前記管状体の軸方向に沿って移動させるとともに、当該検査用プローブを前記管状体の中心軸を中心に回転させるプローブ駆動機構が設けられた検査用ステムと、
前記コンテナと前記コンテナに装着される部材との少なくとも何れか一方に設けられた嵌合部と嵌合可能な嵌合面を有しており、前記検査用ステムを前記コンテナと前記コンテナに装着される部材との少なくとも何れか一方に固定する固定用治具と、
を有し、
前記演算処理装置は、
それぞれの前記環状ビーム画像における前記環状のレーザ光の照射部分の重心位置と半径とをそれぞれ算出する環状ビームセンター算出部と、
算出された前記重心位置、及び、当該重心位置と前記環状のレーザ光の照射部分との離隔量に基づいて前記環状ビーム画像の座標系を変換し、それぞれの前記環状のレーザ光の照射部分を前記管状体の周方向に展開した線分である光切断線を含む帯状の領域である光切断画像を複数生成する座標変換部と、
前記光切断画像それぞれを前記軸方向に沿って順に配列させた縞画像フレームに基づいて、前記管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像と、前記管状体の内表面における前記環状のレーザ光の輝度の分布を表す輝度画像と、を算出する画像算出部と、
算出された前記深さ画像及び前記輝度画像に基づいて、前記管状体の内表面に存在する欠陥を検出する欠陥検出部と、
を有し、
前記画像算出部は、前記周方向に沿った前記光切断線の線幅方向の重心位置を算出し、前記半径を、前記光切断画像に対して予め指定した軸方向の位置である基準位置として、当該基準位置と前記重心位置との変位量に基づいて前記深さ画像を算出することを特徴とする、管状体検査装置。
【請求項２】
前記固定用治具が前記嵌合部と嵌合することにより、前記検査用プローブの中心軸が前記管状体の中心軸と同軸となることを特徴とする、請求項１に記載の管状体検査装置。
【請求項３】
前記固定用治具は、当該固定用治具の中心軸と同心となるように設けられた、１又は複数の外径調整部材を含み、前記外径調整部材のそれぞれは、前記嵌合部と嵌合可能な嵌合面を有しており、
前記嵌合部の大きさにあわせて前記外径調整部材を着脱可能であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の管状体検査装置。
【請求項４】
前記プローブ駆動装置はダイホルダーに装着されるものであり、
前記固定用治具は、前記ダイホルダーと嵌合可能な嵌合面を有することを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の管状体検査装置。
【請求項５】
コンテナを用いた製管工程において、当該コンテナの内面に取り付けられた管状体であるコンテナライナーの内表面の検査を行うために用いられ、前記管状体の軸方向に沿って移動しながら、当該管状体の内表面に対して環状のレーザ光を照射し、当該環状のレーザ光が照射された前記内表面を撮像することで前記内表面における前記環状のレーザ光の撮像画像である環状ビーム画像を、管状体の軸方向に沿って複数生成する検査用プローブと、前記管状体の内部での前記検査用プローブの位置を制御するプローブ駆動装置と、前記検査用プローブにより生成された前記環状ビーム画像に対して画像処理を行い、前記管状体の内表面に欠陥が存在するかを判断する演算処理装置と、を備え、前記プローブ駆動装置は、前記検査用プローブが装着され、当該検査用プローブを前記管状体の軸方向に沿って移動させるとともに、当該検査用プローブを前記管状体の中心軸を中心に回転させるプローブ駆動機構が設けられた検査用ステムと、前記コンテナと前記コンテナに装着される部材との少なくとも何れか一方に設けられた嵌合部と嵌合可能な嵌合面を有しており、前記検査用ステムを前記コンテナと前記コンテナに装着される部材との少なくとも何れか一方に固定する固定用治具と、を有し、前記演算処理装置は、それぞれの前記環状ビーム画像における前記環状のレーザ光の照射部分の重心位置と半径とをそれぞれ算出する環状ビームセンター算出部と、算出された前記重心位置、及び、当該重心位置と前記環状のレーザ光の照射部分との離隔量に基づいて前記環状ビーム画像の座標系を変換し、それぞれの前記環状のレーザ光の照射部分を前記管状体の周方向に展開した線分である光切断線を含む帯状の領域である光切断画像を複数生成する座標変換部と、前記光切断画像それぞれを前記軸方向に沿って順に配列させた縞画像フレームに基づいて、前記管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像と、前記管状体の内表面における前記環状のレーザ光の輝度の分布を表す輝度画像と、を算出する画像算出部と、算出された前記深さ画像及び前記輝度画像に基づいて、前記管状体の内表面に存在する欠陥を検出する欠陥検出部と、を有し、前記画像算出部は、前記周方向に沿った前記光切断線の線幅方向の重心位置を算出し、前記半径を、前記光切断画像に対して予め指定した軸方向の位置である基準位置として、当該基準位置と前記重心位置との変位量に基づいて前記深さ画像を算出する管状体検査装置を使用して、前記コンテナに装着されたコンテナライナーの内表面を検査するものであり、
前記固定用治具は、前記コンテナライナーを前記コンテナに固定するためのダイホルダーと嵌合可能な嵌合面を有しており、
所定の周期毎に、前記検査用ステムが設けられた前記固定用治具を前記ダイホルダーに収容し、前記コンテナライナーの内表面を検査することを特徴とする、管状体検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状体検査装置及び管状体検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間加工の困難なステンレス鋼・高合金鋼の継目無鋼管の製造方法として、ユージン・セジュネル熱間押出し法によるビレットを素材とした製管処理が行われている。
【０００３】
図２２は、このユージン・セジュネル熱間押出しによる製管方法における加工態様を示した模式図である。コンテナ１０００には、ライナーホルダ１００１が設置されており、このライナーホルダ１００１内に、管状のコンテナライナー１００３が設置されている。また、コンテナ１０００の一方の端部には、ダイス１００５が装着されている。ここで、ダイス１００５は、ダイホルダー１００７内に収納されており、押出し方向前方からダイバッカー１００９にて支持されている。
【０００４】
また、コンテナ１０００の他端から加熱された中空ビレットＢが挿入されており、マンドレル１０１１を内装したステム１０１３により中空ビレットＢを押し出すことで、ダイス１００５とマンドレル１０１１との間に位置する環状空隙から、ダイス１００５の内径に対応する外径と、マンドレル１０１１の外径に対応する内径とを有する継目無鋼管が、押し出されることとなる。
【０００５】
この熱間押出しの際に、コンテナライナー１００３内面に凹凸疵が発生すると、熱間押出し製品の外面疵となる。特に、ユージン・セジュネル熱間押出し法では、潤滑剤としてガラス質のものが使用されるが、これが堆積して発生するガラススケール１０１５はダマになることがある。これらの凹凸疵は、製造上有害な疵であり、製造工程中に発生することは好ましくない。また、いわゆるスケールムラや汚れ（以下、模様系の疵とも称する。）等も製造工程中に発生するが、凹凸が存在しない場合は、経過観察が必要な無害な欠陥となる。このように、鋼管のような管状体を製造する際には、凹凸疵、模様系の疵といった各種の欠陥が発生することがあり、製造工程中にこれら疵を定量的に判別しながら、早期に発見し対策を施す必要がある。
【０００６】
管状体内表面の疵検査方法としては、管状体の内面を全周に亘って撮影する撮像装置や照明装置等の光学的手段からなる検出プローブを、管状体内で軸方向に移動させる光学的検査が実施されている。そして、このような光学的検査を実施するにあたって、管状体の軸方向に検出プローブを移動するための軸方向位置付け手段が、各種提案されている。
【０００７】
例えば、以下の特許文献１には、鋼管内部に配置された状態で管の軸方向に自走しながら鋼管内周表面を光学的に撮影し、撮影していた画像を処理して、表面疵の有無を検査する検査装置について記載されている。照明手段と撮像手段からなる検査装置は、車輪によって鋼管内部を移動自在な台車上に搭載され、鋼管の軸方向に駆動されるとともに、台車の昇降機能によって鋼管の中心に位置するように調整することが可能となっている。
【０００８】
また、以下の特許文献２に記載された内面検査システムは、測定系の主な構成要素として、レーザタイプのスリット光源、スリットプリズム、撮像プリズム及び撮像手段などを備え、これら測定系の構成要素を一体的に支持する一体化フレームを管状体の中心軸に対して回転駆動させる回転駆動機能、管状体の軸方向に直線移動させる直線移動機構などを備えた駆動系の構成要素を有している。そして、特許文献２に記載されたシステムでは、直線移動機構で管状体内に測定系の構成要素を挿入し、回転駆動機能により管状体内面全周の撮影を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−２６１９４７号公報
【特許文献２】特開２００９−２１６４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に記載の検査装置を用いる場合には、製造工程途中の高温のコンテナライナー内面に、台車を挿入する必要があるが、このような台車の挿入には、困難が伴う。また、台車を小型化したとしても、台車長さ分に対応する領域は、検査において不感帯となるため、コンテナライナー全長を検査することは不可能である。
【００１１】
また、上記特許文献２に記載の内面検査システムでは、駆動系の構成要素をコンテナの外側に設置し、測定系の構成要素を挿入することになるが、駆動系構成要素を保持する架台を別途設置する必要があり、設置箇所制約や設置時間制約から、容易に検査ができないという問題がある。
【００１２】
したがって、上記特許文献に記載の技術では、コンテナライナー内面の合理的な保守や対策戦略の基準を与えるような周期的な疵検査を製造工程中に実施したいという要求には、対応できないという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、コンテナを用いた製管工程を阻害することなく、管状体の内部をより簡便に検査することが可能な、管状体検査装置及び管状体検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、コンテナを用いた製管工程において、当該コンテナの内面に取り付けられた管状体であるコンテナライナーの内表面の検査を行うために用いられる管状体検査装置であって、前記管状体の軸方向に沿って移動しながら、当該管状体の内表面に対して環状のレーザ光を照射し、当該環状のレーザ光が照射された前記内表面を撮像することで前記内表面における前記環状のレーザ光の撮像画像である環状ビーム画像を、管状体の軸方向に沿って複数生成する検査用プローブと、前記管状体の内部での前記検査用プローブの位置を制御するプローブ駆動装置と、前記検査用プローブにより生成された前記環状ビーム画像に対して画像処理を行い、前記管状体の内表面に欠陥が存在するかを判断する演算処理装置とを備え、前記プローブ駆動装置は、前  記検査用プローブが装着され、当該検査用プローブを前記管状体の軸方向に沿って移動させるとともに、当該検査用プローブを前記管状体の中心軸を中心に回転させるプローブ駆動機構が設けられた検査用ステムと、前記コンテナと前記コンテナに装着される部材との少なくとも何れか一方に設けられた嵌合部と嵌合可能な嵌合面を有しており、前記検査用ステムを前記コンテナと前記コンテナに装着される部材との少なくとも何れか一方に固定する固定用治具と、を有し、前記演算処理装置は、それぞれの前記環状ビーム画像における前記環状のレーザ光の照射部分の重心位置と半径とをそれぞれ算出する環状ビームセンター算出部と、算出された前記重心位置、及び、当該重心位置と前記環状のレーザ光の照射部分との離隔量に基づいて前記環状ビーム画像の座標系を変換し、それぞれの前記環状のレーザ光の照射部分を前記管状体の周方向に展開した線分である光切断線を含む帯状の領域である光切断画像を複数生成する座標変換部と、前記光切断画像それぞれを前記軸方向に沿って順に配列させた縞画像フレームに基づいて、前記管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像と、前記管状体の内表面における前記環状のレーザ光の輝度の分布を表す輝度画像と、を算出する画像算出部と、算出された前記深さ画像及び前記輝度画像に基づいて、前記管状体の内表面に存在する欠陥を検出する欠陥検出部と、を有し、前記画像算出部は、前記周方向に沿った前記光切断線の線幅方向の重心位置を算出し、前記半径を、前記光切断画像に対して予め指定した軸方向の位置である基準位置として、当該基準位置と前記重心位置との変位量に基づいて前記深さ画像を算出する管状体検査装置が提供される。
【００１５】
前記固定用治具が前記嵌合部と嵌合することにより、前記検査用プローブの中心軸が前記管状体の中心軸と同軸となるものである。
【００１６】
前記固定用治具は、当該固定用治具の中心軸と同心となるように設けられた、１又は複数の外径調整部材を含み、前記外径調整部材のそれぞれは、前記嵌合部と嵌合可能な嵌合面を有しており、前記嵌合部の大きさにあわせて前記外径調整部材を着脱可能であってもよい。
【００１７】
前記プローブ駆動装置はダイホルダーに装着されるものであり、前記固定用治具は、前記ダイホルダーと嵌合可能な嵌合面を有していてもよい。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンテナを用いた製管工程において、当該コンテナの内面に取り付けられた管状体であるコンテナライナーの内表面の検査を行うために用いられ、前記管状体の軸方向に沿って移動しながら、当該管状体の内表面に対して環状のレーザ光を照射し、当該環状のレーザ光が照射された前記内表面を撮像することで前記内表面における前記環状のレーザ光の撮像画像である環状ビーム画像を、管状体の軸方向に沿って複数生成する検査用プローブと、前記管状体の内部での前記検査用プローブの位置を制御するプローブ駆動装置と、前記検査用プローブにより生成された前記環状ビーム画像に対して画像処理を行い、前記管状体の内表面に欠陥が存在するかを判断する演算処理装置と、を備え、前記プローブ駆動装置は、前記検査用プローブが装着され、当該検査用プローブを前記管状体の軸方向に沿って移動させるとともに、当該検査用プローブを前記管状体の中心軸を中心に回転させるプローブ駆動機構が設けられた検査用ステムと、前記コンテナと前記コンテナに装着される部材との少なくとも何れか一方に設けられた嵌合部と嵌合可能な嵌合面を有しており、前記検査用ステムを前記コンテナと前記コンテナに装着される部材との少なくとも何れか一方に固定する固定用治具と、を有し、前記演算処理装置は、それぞれの前記環状ビーム画像における前記環状のレーザ光の照射部分の重心位置と半径とをそれぞれ算出する環状ビームセンター算出部と、算出された前記重心位置、及び、当該重心位置と前記環状のレーザ光の照射部分との離隔量に基づいて前記環状ビーム画像の座標系を変換し、それぞれの前記環状のレーザ光の照射部分を前記管状体の周方向に展開した線分である光切断線を含む帯状の領域である光切断画像を複数生成する座標変換部と、前記光切断画像それぞれを前記軸方向に沿って順に配列させた縞画像フレームに基づいて、前記管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像と、前記管状体の内表面における前記環状のレーザ光の輝度の分布を表す輝度画像と、を算出する画像算出部と、算出された前記深さ画像及び前記輝度画像に基づいて、前記管状体の内表面に存在する欠陥を検出する欠陥検出部と、を有し、前記画像算出部は、前記周方向に沿った前記光切断線の線幅方向の重心位置を算出し、前記半径を、前記光切断画像に対して予め指定した軸方向の位置である基準位置として、当該基準位置と前記重心位置との変位量に基づいて前記深さ画像を算出する管状体検査装置を使用して、前記コンテナに装着されたコンテナライナーの内表面を検査するものであり、前記固定用治具は、前記コンテナライナーを前記コンテナに固定するためのダイホルダーと嵌合可能な嵌合面を有しており、所定の周期毎に、前記検査用ステムが設けられた前記固定用治具を前記ダイホルダーに収容し、前記コンテナライナーの内表面を検査する管状体検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明によれば、プローブ駆動装置の固定用治具が、コンテナとコンテナに装着される部材との少なくとも何れか一方に設けられた嵌合部と嵌合可能な嵌合面を有しており、この固定用治具により、検査用プローブの装着された検査用ステムが固定されるため、コンテナを用いた製管工程を阻害することなく、管状体の内部をより簡便に検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る管状体検査装置の構成を示したブロック図である。
【図２】同実施形態に係る検査用プローブ及びプローブ駆動装置の全体構成の一例を示した説明図である。
【図３Ａ】同実施形態に係る検査用プローブの構成の一例を示した説明図である。
【図３Ｂ】同実施形態に係る検査用プローブの構成の一例を示した説明図である。
【図４】同実施形態に係るプローブ駆動装置の全体構成の一例を示した説明図である。
【図５】同実施形態に係る管状体検査方法について説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係る演算処理装置が備える画像処理部の構成を示したブロック図である。
【図７】同実施形態に係る環状ビームの照射領域の一例を示した説明図である。
【図８】同実施形態に係る座標変換処理について説明するための説明図である。
【図９】同実施形態に係る環状ビーム画像の一例を示した説明図である。
【図１０】同実施形態に係る送入時の縞画像フレームの一例を示した説明図である。
【図１１】同実施形態に係る送出時の縞画像フレームの一例を示した説明図である。
【図１２】同実施形態に係る光切断線処理について説明するための説明図である。
【図１３Ａ】同実施形態に係る光切断線の変位量の二次元配列を示した説明図である。
【図１３Ｂ】同実施形態に係る輝度の総和の二次元配列を示した説明図である。
【図１３Ｃ】同実施形態に係る輝線の画素数の二次元配列を示した説明図である。
【図１４】同実施形態に係る光切断線処理について説明するための説明図である。
【図１５】同実施形態に係る輝線の画素数の分布の一例を示した説明図である。
【図１６】光切断線の変位と欠陥の高さとの関係を示した説明図である。
【図１７】同実施形態に係る光切断線の近似補正処理について説明するための説明図である。
【図１８】同実施形態に係る深さ画像の補完処理について説明するための説明図である。
【図１９Ａ】同実施形態に係る深さ画像の一例を示した説明図である。
【図１９Ｂ】同実施形態に係る輝度画像の一例を示した説明図である。
【図２０】同実施形態に係る欠陥検出処理で用いられるロジックテーブルの一例を示した説明図である。
【図２１】同実施形態に係る演算処理装置のハードウェア構成を示したブロック図である。
【図２２】ユージン・セジュネル熱間押出し法による製管方法を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
＜管状体検査装置の全体構成について＞
まず、図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る管状体検査装置１０の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る管状体検査装置１０の構成を示した説明図である。
【００２３】
本実施形態に係る管状体検査装置１０は、管状体１の内表面を、後述する検査用プローブ１００が管状体の内部に送入される際、及び、管状体の内部から送出される際の双方で撮像して、撮像の結果得られる画像を画像処理することにより、管状体１の内表面に表面欠陥（凹凸疵及び模様系の疵）が存在するか否かを検査する装置である。
【００２４】
ここで、本実施形態に係る管状体１は、中空部を有する管状のものであれば特に限定されるものではないが、かかる管状体１の例として、スパイラル鋼管、電縫鋼管、ＵＯ鋼管、継目無鋼管（シームレス鋼管）、鍛接鋼管、ＴＩＧ溶接鋼管等の各種鋼管やパイプのみならず、熱間押出法で使用されるコンテナと称するシリンダーやコンテナライナー等の管状物を挙げることができる。
【００２５】
本実施形態に係る管状体検査装置１０は、図１に示したように、管状体１の内表面を撮像する検査用プローブ１００と、検査用プローブ１００の管軸方向に沿った移動及び管周方向の回転を制御するプローブ駆動装置２００と、撮像の結果得られる画像に対して画像処理を行う演算処理装置３００と、を備える。
【００２６】
検査用プローブ１００は、後述するプローブ駆動装置２００に装着されて、管状体１の中空部へと送入される。この検査用プローブ１００は、管状体１の軸方向に沿って位置を随時変更しながら、当該管状体１の内表面を軸方向に沿って順次撮像し、撮像の結果得られる撮像画像を、演算処理装置３００に出力する装置である。検査用プローブ１００は、後述するプローブ駆動装置２００により軸方向に沿った位置が制御されており、検査用プローブ１００の移動に伴いＰＬＧ（Ｐｕｌｓｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：パルス型速度検出器）等からＰＬＧ信号が演算処理装置３００に出力される。また、検査用プローブ１００は、演算処理装置３００によって、管状体１の撮像タイミング等が制御されている。
【００２７】
本実施形態に係る検査用プローブ１００は、上記のように、管状体内部に送入される際に管状体１の内表面を撮像するとともに、管状体内部から送出される際にも管状体１の内表面を撮像する。
【００２８】
プローブ駆動装置２００は、検査用プローブ１００の管軸方向の移動、及び、管中心軸方向を回転軸とする管状体周方向の回転を制御するアクチュエータ等からなる駆動制御装置である。プローブ駆動装置２００は、例えば演算処理装置３００による制御のもとで、検査用プローブ１００の管軸方向の移動や管状体周方向の回転といった駆動処理の制御を行う。
【００２９】
より詳細には、プローブ駆動装置２００は、検査用プローブ１００を管状体内部に送入させるとともに、検査用プローブ１００が検査対象となる内表面の撮像を終了すると、検査用プローブ１００の送入動作を停止する。その後、プローブ駆動装置２００は、検査用プローブ１００の中心軸を回転軸として管状体の周方向に検査用プローブ１００を回転させる。その後、プローブ駆動装置２００は、検査用プローブ１００を管状体内部から送出させる。
【００３０】
演算処理装置３００は、管状体撮像装置１００によって生成された撮像画像を利用して縞画像フレームを生成し、この縞画像フレームに対して画像処理を行うことで、管状体１の内表面に存在している可能性のある欠陥を検出する装置である。
【００３１】
この際、本実施形態に係る演算処理装置３００は、検査用プローブ１００においてレーザ光源と撮像装置とを連結する連結部材に起因する不感帯をなくすように、送出時に撮像した撮像画像から生成された画像を利用して、送入時に撮像した撮像画像から生成された画像を補完する。これにより、送入時又は送出時に撮像した撮像画像に不感帯が存在する場合であっても、管状体の内表面を、全周囲にわたって検査することが可能となる。
【００３２】
以下では、本実施形態に係る検査用プローブ１００、プローブ駆動装置２００及び演算処理装置３００について、図を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、検査用プローブ１００の装着されたプローブ駆動装置２００が、演算処理装置３００による制御のもとで、コンテナライナー１の内表面に送入される場合を例に挙げるものとする。
【００３３】
＜検査用プローブについて＞
まず、図２、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら、本実施形態に係る検査用プローブ１００について説明する。図２は、本実施形態に係る検査用プローブ及びプローブ駆動装置の全体構成の一例を示した説明図である。図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態に係る検査用プローブの構成の一例を示した説明図である。
【００３４】
図２に示したように、本実施形態に係る検査用プローブ１００は、後述するプローブ駆動装置２００が備える検査用ステムの先端に装着されて、管状体（本例では、コンテナライナー）１の内部に送入される。検査用プローブ１００は、コンテナライナーの内表面に対して環状のレーザ光（以下、環状ビームとも称する。）を照射し、環状ビームの照射された内表面を撮像することで、環状ビームの撮像画像である環状ビーム画像を管状体の軸方向に沿って複数生成する。
【００３５】
図３Ａ及び図３Ｂに示したように、本実施形態に係る検査用プローブ１００は、レーザ光照射装置１１０と、カメラ１２０と、レーザ光照射装置１１０及びカメラ１２０のそれぞれが固定される保持基板１３１と、２つの保持基板１３１を連結する支柱である連結部材１３３と、を備える。また、本実施形態に係る検査用プローブ１００では、レーザ光照射装置１１０及びカメラ１２０とは、レーザ光照射装置１１０から照射されるレーザ光の中心軸と、カメラ１２０の中心軸（光軸）とが同軸となるように配置される。
【００３６】
レーザ光照射装置１１０は、管状体１の内表面の周方向に沿って環状ビームを照射する装置であり、図３Ａに示したように、レーザ光源１１１と、円錐状の光学素子１１３と、を更に有する。
【００３７】
レーザ光源１１１は、所定の波長を有するレーザ光を発振する光源である。このようなレーザ光源１１１として、例えば、連続的にレーザ発振を行うＣＷレーザ光源を用いることが可能である。レーザ光源１１１が発振する光の波長は、例えば、４００ｎｍ〜８００ｎｍ程度の可視光帯域に属する波長であることが好ましい。レーザ光源１１１は、後述する演算処理装置３００から送出される照射タイミング制御信号に基づいて、レーザ光の発振を行う。
【００３８】
円錐状の光学素子１１３は、円錐形状のミラー又はプリズムを備える光学素子であり、円錐部の頂点がレーザ光源１１１と対向するように設置されている。レーザ光源１１１から射出されたスポット状のレーザ光は、光学素子１１３の円錐部の頂点によって反射され、リング状にラインビームが発生することとなる。ここで、円錐部の円錐角が９０°である場合には、図３Ａに示したように、レーザ光源１１１からのレーザ入射方向に対して直角方向に、環状ビームが照射されることとなる。
【００３９】
カメラ１２０は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）又は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子が搭載されたものである。カメラ１２０は、管状体１の内表面に垂直に照射された環状ビームの反射光を、図２に示したように角度φの方向から撮像する。
【００４０】
カメラ１２０に搭載されるレンズの焦点距離や画角、及び、レーザ光照射装置１１０とカメラ１２０の撮像素子との間の距離は特に限定するものではないが、管状体１の内表面に照射された環状ビームの全体像を撮像可能なように選択することが好ましい。また、カメラ１２０に搭載される撮像素子の大きさや画素サイズも特に限定するものではないが、生成される画像の画質や画像分解能等を考慮すると、サイズの大きな撮像素子を利用することが好ましい。また、以下で説明する画像処理の観点から、環状ビームのライン幅（線幅）は、撮像素子上で１〜３画素程度であるように調整されることが好ましい。
【００４１】
このようなレーザ光照射装置１１０とカメラ１２０とは、後述するプローブ駆動装置２００によって管状体１の中心軸に略一致するように軸方向に移動しながら、管状体１の内表面を走査する。また、後述する演算処理装置３００は、検査用プローブ１００が軸方向に所定距離移動する毎に、カメラ１２０に対して撮像のためのトリガ信号を出力する。レーザ光照射装置１１０及びカメラ１２０の軸方向の移動間隔は、適宜設定することが可能であるが、例えば、カメラ１２０に設けられた撮像素子の画素サイズと同一にすることが好ましい。軸方向の移動間隔と撮像素子の画素サイズとを一致させることで、撮像された画像において縦方向の分解能と横方向の分解能とを一致させることができる。
【００４２】
なお、図２に示した角度φは、任意の値に設定することが可能であるが、例えば３０〜６０度程度とすることが好ましい。かかる角度をあまり大きくすると環状ビームの管状体１の内面からの散乱光（反射光）が弱くなり、また小さくすると、検査対象物である管状体１の深さ変化量に対して、後述する縞画像における縞の移動量が小さくなり、管状体１の内表面に存在する凹部の深さ（又は、凸部の高さ）に関する情報が劣化するためである。
【００４３】
レーザ光照射装置１１０及びカメラ１２０は、それぞれ保持基板１３１に固定されており、これら２つの保持基板１３１は、１又は複数の連結部材１３３により連結されている。レーザ光照射装置１１０及びカメラ１２０が、保持基板１３１及び連結部材１３３により固定されることで、管状体１の内表面を撮像するための検査用プローブが形成される。
【００４４】
保持基板１３１及び連結部材１３３の素材については、検査用プローブ１００に求められる耐熱性や強度等に応じて適宜選択すればよい。また、連結部材１３３の本数は、検査用プローブ１００に求められる強度に応じて適宜設定すればよく、１本であってもよいし、複数本であってもよい。
【００４５】
連結部材１３３の太さ（例えば、円柱状の連結部材１３３である場合には管径）は、環状ビームの照射領域（以下、ビーム照射領域とも称する。）が、環状ビームや撮像視野が連結部材１３３によって遮蔽される領域（以下、遮蔽領域とも称する。）よりも広くなるように設定する。
【００４６】
ここで、複数本の連結部材１３３を設ける場合には、例えば図３Ｂに示したように、保持基板１３１の縁部に当該保持基板１３１の周方向に沿って等間隔に配置することが好ましい。また、連結部材１３３を複数本設置する場合には、遮蔽領域がなるべく狭くなるように本数を決定することが好ましい。
【００４７】
また、連結部材１３３の本数を１本とする場合には、例えば図３Ｂに示した４本の連結部材のうちいずれか１つの位置に対して、連結部材１３３を設置すればよい。
【００４８】
ここで、後述するプローブ駆動装置２００は、送入時の管状体内表面の撮像が終了すると、連結部材１３３の本数に応じて検査用プローブ１００を周方向に回転させる。この回転角の大きさは、管状体内表面に仮想的に設定した基準線を基準として考えた場合に、連結部材１３３の配置により生じる遮蔽領域が送入時と送出時とで異なる位置となるように（換言すれば、送入時における遮蔽領域と、送出時における遮蔽領域とが重ならないように）設定される。具体的には、連結部材１３３の本数が１本である場合には、プローブ駆動装置２００は、検査用プローブ１００を周方向に沿って例えば１８０°回転させる。また、プローブ駆動装置２００は、連結部材１３３が等間隔に２本設置されている場合には、検査用プローブ１００を周方向に例えば９０°回転させ、等間隔に３本設置されている場合には、周方向に例えば６０°回転させる。また、図３Ｂに示したように、連結部材１３３が等間隔に４本設置されている場合には、プローブ駆動装置２００は、検査用プローブ１００を周方向に例えば４５°回転させる。
【００４９】
以下に、本実施形態に係る検査用プローブ１００の有する各装置について、その具体的な構成や設定値等を列挙する。かかる構成や設定値等はあくまでも一例であって、本発明に係る検査用プローブ１００が、以下の具体例に限定されるわけではない。
【００５０】
○管状体
コンテナライナー：内径１５０〜６００ｍｍ、長さ８５０ｍｍ
○レーザ光照射装置
１６０ｍＷの出力でレーザ光を照射。円錐状の光学素子１１３により、８０ｍＷの環状ビームとなって管状体の内表面に照射される。コンテナライナー内面に照射されるラインビーム幅は、０．３０ｍｍである。ただし、この場合のラインビーム幅とは、ピーク強度値から１３．５％で定義されるものである。
○カメラ
２３３０画素×１７５０画素のＣＣＤを撮像素子として搭載。フレームレート３０ｆｐｓ、レンズの焦点距離１．８ｍｍ、画角１８０°、撮影される画像の画素サイズは０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、ラインビーム幅は、撮像画像上では、１〜３画素の輝線の幅で撮影される。
○レーザ光照射装置とカメラの撮像素子との離隔距離：約２５０ｍｍ
○カメラ１２０は、管状体の内表面を、軸方向に０．５ｍｍ進む毎に撮像する。
【００５１】
＜プローブ駆動装置について＞
続いて、図２、図４及び図５を参照しながら、本実施形態に係るプローブ駆動装置２００について、詳細に説明する。図４は、本実施形態に係るプローブ駆動装置の全体構成の一例を示した説明図である。図５は、本実施形態に係る管状体検査方法について説明するための説明図である。
【００５２】
本実施形態に係るプローブ駆動装置２００は、上記検査用プローブ１００が装着され、管状体内部での検査用プローブ１００の位置を制御するものである。このプローブ駆動装置２００は、例えば図２に示したように、検査用プローブ１００が装着される検査用ステム２０１と、検査用プローブ１００の装着された検査用ステム２０１を、コンテナライナーに装着されたダイホルダーへと固定させる固定用治具２０３と、を備える。
【００５３】
ここで、以下では、固定用治具２０３がダイホルダーと嵌合する場合について説明を行うが、固定用治具２０３は、コンテナに直接嵌合してもよいし、コンテナライナーに直接嵌合してもよいし、コンテナ及びコンテナライナーの双方に直接嵌合してもよい。また、固定用治具２０３は、コンテナに装着されるダイホルダーやコンテナライナー以外の部材に嵌合してもよい。
【００５４】
本実施形態に係る検査用ステム２０１は、例えば図４に示したように、２つの保持基板２１１ａ，２１１ｂ（以下、２つの保持基板をまとめて保持基板２１１と称することがある。）と、これら２つの保持基板２１１の間を連結する連結部材であるリニアガイド２１３と、ボールねじ軸２１５と、を備える。
【００５５】
ここで、２つの保持基板２１１のうちの一方（検査用ステム２０１が管状体１に送入された際に、管状体の内部に位置する側）の基板２１１ａには、検査用プローブ１００が装着される。また、ボールねじ軸２１５は、検査用ステム２０１の中心軸を通るように配設されており、検査用プローブ１００の中心軸と、検査用ステム２０１の中心軸とが同軸となるようになっている。なお、検査用ステム２０１を管状体１と同軸を保ちながら送入・送出することが可能であれば、ボールねじ軸以外の公知の手段を用いて、検査用ステム２０１の送入・送出を行っても良い。
【００５６】
なお、図２及び図４では、リニアガイド２１３が２本配設される場合について図示しているが、リニアガイド２１３の本数は２本に限定されるわけではなく、検査用ステム２０１に求められる強度を実現できるのであれば、１本でも良いし、３本以上としてもよい。
【００５７】
また、保持基板２１１及びリニアガイド２１３の材質は、管状体１の内部温度に対する耐熱性や、検査用ステム２０１に求められる強度を実現できるものであれば、公知の素材を用いることが可能である。このような素材として、例えば、ステンレスやアルミ等の金属を挙げることができる。
【００５８】
２つの保持基板２１１うちの一方（検査用ステム２０１が管状体１に送入された際に、管状体の外部に位置する側）の基板２１１ｂには、ボールねじ軸２１５に連結された軸方向走査用モータ２１７が配設されている。この軸方向走査用モータ２１７は、プローブ駆動機構の一例である。軸方向走査用モータ２１７からの動力は、ボールねじ軸２１５へと伝達されて、検査用プローブ１００の装着された検査用ステム２０１全体を管状体の内部へと送入したり内部から送出したりする動作へと変換される。ボールねじ軸２１５及び軸方向走査用モータ２１７からなる管軸方向移動機構により、本実施形態に係る検査用プローブ１００は、管状体（例えば、コンテナライナー）１の内表面を軸方向に沿って移動することが可能となる。
【００５９】
また、２つの保持基板２１１のうち、検査用プローブ１００が装着される側の基板２１１ａには、周方向回転用モータ２１９が配設されている。この周方向回転用モータ２１９は、プローブ駆動機構の一例である。周方向回転用モータ２１９からの動力は、例えば保持基板２１１ａに設けられた歯車等からなる動力伝達機構（図示せず。）により、保持基板２１１ａに装着される検査用プローブ１００へと伝達される。周方向回転用モータ２１９及び動力伝達機構からなる回転機構により、検査用プローブ１００は、管状体の軸方向を中心として、周方向に回転することが可能となる。
【００６０】
ここで、周方向回転用モータ２１９が配設される位置は、図４に示した例に限定されるわけではなく、検査用プローブ１００に動力を伝達可能な位置であれば、任意の位置に配設することが可能である。また、図４では、周方向回転用モータ２１９は、検査用ステム２０１に１台のみ設置されているが、周方向回転用モータ２１９の台数は図４に示した例に限定されるわけではなく、複数台のモータ２１９が検査用ステム２０１に配設されていてもよい。
【００６１】
なお、軸方向走査用モータ２１７及び周方向回転用モータ２１９は、それぞれ後述する演算処理装置３００から出力される制御信号に基づいて駆動する。従って、本実施形態に係るプローブ駆動装置２００は、演算処理装置３００の制御下で駆動することとなる。
【００６２】
図２２を参照しながら説明した熱間押出し法による製管工程では、コンテナライナーの内部に充填された中空ビレットがダイス側へと押し出されることにより、鋼管が製造されるわけであるが、表面欠陥の原因となるガラススケール等のカスは、コンテナライナーの内部のダイス側に蓄積されることとなる。従って、本実施形態に係る検査用ステム２０１は、少なくともコンテナライナーの全長のうちダイス側に位置する半分の領域を検査可能なような長さを有することが好ましい。また、本実施形態に係る検査用ステム２０１は、コンテナライナーの全長を検査可能な長さを有していても良い。
【００６３】
以上説明したような検査用ステム２０１は、ボールねじナットシステム２２１が設けられた固定用治具２０３の中心軸と同軸となるように保持される。また、検査用ステム２０１の固定用治具２０３への取り付けは、ボールねじナットシステム２２１を用いて行われていなくともよく、検査用ステム２０１を管状体１の内部にスムーズに送入・送出することが可能であれば、ボールベアリング等の公知の手段を用いて行われていても良い。
【００６４】
固定用治具２０３は、検査用プローブ１００の装着された検査用ステム２０１をダイホルダー内に収容するために用いられる略円形状の部材であり、固定用治具２０３の中心軸が管状体１の管軸方向の中心軸と同軸となるようになっている。また、図２及び図４に示したように、固定用治具２０３がダイホルダーと接する面はダイホルダーと嵌合可能な嵌合面となっており、通常の製管工程で用いられるダイスと同じ嵌合面を有している。これにより、検査用プローブ１００の装着された検査用ステム２０１を、ダイホルダーに対して容易に装着することが可能となる。
【００６５】
また、固定用治具２０３は、図２に例示したように、ダイホルダー及びダイバッカーで保持されることで、コンテナライナーにしっかりと係止されることとなる。固定用治具２０３の中心軸には、検査用ステム２０１の中心軸が同軸となるように設置されているため、固定用治具２０３をダイホルダーに装着することで、検査用プローブ１００及び検査用ステム２０１が、管状体１の管軸方向の中心軸と同軸となり、検査用プローブ１００の設置位置を一意に決定することができる。その結果、製管工程において定期的に検査処理を行う場合に、検査用プローブ１００の装着位置のズレに起因する測定誤差を飛躍的に低減することが可能となり、常に同じ条件でより正確な検査を行うことが可能となる。
【００６６】
ここで、固定用治具２０３は、図４の右側の図に示したように、検査用ステム２０１が装着されている本体部２５１と、本体部２５１の周囲に本体部２５１と同心となるように配設された、１又は複数の外径調整部材２５３ａ，２５３ｂ・・・（以下、複数の外径調整部材をまとめて外径調整部材２５３と称することもある。）と、から形成されていてもよい。本体部２５１及び各外径調整部材２５３は、それぞれ通常の製管工程で用いられるダイスと同じ嵌合面を有している。また、それぞれの外径調整部材２５３は、本体部２５１に対して着脱可能なように形成されている。
【００６７】
固定用治具２０３を、本体部２５１と外径調整部材２５３との２種類の部材で構成することにより、固定用治具２０３を装着する管状体１の内径にあわせて外径調整部材２５３を付けたり外したりすることで、固定用治具２０３の外径を容易に調整することが可能となる。その結果、様々な内径を有する管状体１に対して、固定用治具２０３を容易に装着することが可能となる。
【００６８】
なお、図４では、本体部２５１の周囲に２つの外径調整部材２５３が設けられている場合を図示しているが、本体部２５１の周囲に設けられる外径調整部材の数は図示の例に限定されるわけではなく、プローブ駆動装置２００を装着する管状体１の内径の範囲に合わせて適宜決定すればよい。
【００６９】
また、検査用プローブ１００や検査用ステム２０１と、演算処理装置３００との間で、各種信号（例えば、制御信号や画像信号等）のやりとりがケーブルを介して実施される場合、ケーブルを通すための貫通孔が固定用治具２０３の本体部２５１に形成されても良い。貫通孔の形成位置については特に限定されるものではないが、検査用ステム２０１の送入・送出の際にケーブルが邪魔にならない位置に貫通孔を形成することが好ましい。
【００７０】
以上、図２及び図４を参照しながら、本実施形態に係るプローブ駆動装置２００について、詳細に説明した。
【００７１】
＜検査用プローブ及びプローブ駆動装置を用いた管状体検査方法について＞
続いて、図５を参照しながら、本実施形態に係る検査用プローブ１００及びプローブ駆動装置２００を用いた管状体検査方法について説明する。図５は、本実施形態に係る検査用プローブ及びプローブ駆動装置を用いた管状体検査方法について説明するための説明図である。
【００７２】
熱間押出し法による鋼管製造工程では、押出し処理が終了して鋼管が製造されると、中空ビレットの一部が押カスとしてコンテナ内に残存する。従って、コンテナ内に充填された中空ビレットがほぼ押し出されてしまう毎に、製造された鋼管と押カスとを切断分離した後、押カスがダイスに密着した状態で、押カスをダイホルダーごとコンテナから取り出し、ダイスを引き抜いて分離を行う（図５上段の図を参照。）。すなわち、鋼管を製造する毎に、ダイスを取り換える作業が行われている。
【００７３】
そこで、コンテナライナー等の管状体内面の表面状態を監視・検査するために、所定の周期毎に、押カスの密着したダイス及びダイホルダーを取りだした後のコンテナライナーに、本実施形態に係る検査用プローブ１００及びプローブ駆動装置２００を装着する（図５下段の図を参照。）。ここで、検査用プローブ１００及びプローブ駆動装置２００を装着するタイミングは、予め設定されている管理基準等に応じて決定すればよく、例えば「２０本鋼管を製造する毎」のように任意のタイミングに設定することができる。
【００７４】
ここで、ダイホルダー内に検査用プローブ１００及びプローブ駆動装置２００を収容し、ダイバッカーで固定したものを検査用ユニットとして予め準備しておくことで、鋼管製造工程における流れ作業を妨げることなく、検査用プローブ１００及びプローブ駆動装置２００をコンテナライナーに装着することができる。
【００７５】
検査用プローブ１００及びプローブ駆動装置２００を利用した管状体内表面の検査（管状体内表面の撮像処理）が終了すると、ダイホルダー及びダイバッカーごと検査用プローブ１００及びプローブ駆動装置２００を取り外す。その上で、ダイホルダー内にダイスが収容され、このダイスがダイバッカーにより固定されているユニットを再度装着することで、鋼管の製造処理を容易に再開することが可能となる。
【００７６】
このような定期検査を実施することによって、常に同一の検査条件（管状体内部の撮像条件）のもとで、コンテナライナーの経時変化や疵発生情報を得ることができる。その結果、正確なコンテナライナーの監視を達成することができる。
【００７７】
以上、図５を参照しながら、本実施形態に係る検査用プローブ１００及びプローブ駆動装置２００を用いた管状体検査方法について説明した。
【００７８】
＜演算処理装置の全体構成について＞
再び図１に戻って、本実施形態に係る管状体検査装置１０が備える演算処理装置３００の全体構成について説明する。
【００７９】
本実施形態に係る演算処理装置３００は、例えば図１に示したように、撮像制御部３０１と、画像処理部３０３と、表示制御部３０５と、記憶部３０７と、を主に備える。
【００８０】
撮像制御部３０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、通信装置等により実現される。撮像制御部３０１は、本実施形態に係る検査用プローブ１００及びプローブ駆動装置２００による検査対象物の撮像制御を実施する。より詳細には、撮像制御部３０１は、管状体１の撮像を開始する場合に、レーザ光照射装置１１０に対してレーザ光の発振を開始させるための制御信号を送出する。
【００８１】
また、撮像制御部３０１は、管軸方向に沿ったある位置における撮像処理が終了すると、プローブ駆動装置２００（より詳細には、軸方向走査用モータ２１７）に対して制御信号を送出して、検査用プローブ１００の装着された検査用ステム２０１を、所定の距離（例えば、０．５ｍｍ）だけ移動させる。
【００８２】
検査用プローブ１００及びプローブ駆動装置２００が管状体１の撮像を開始すると、検査用プローブ１００及び／又はプローブ駆動装置２００からＰＬＧ信号が定期的に（例えば、検査用プローブ１００の装着されたプローブ駆動装置２００が０．５ｍｍ移動する毎に１パルスのＰＬＧ信号）送出されるが、撮像制御部３０１は、ＰＬＧ信号を取得する毎にカメラ１２０に対して撮像を開始するためのトリガ信号を送出する。
【００８３】
また、撮像制御部３０１は、予め設定された距離だけ検査用プローブ１００の装着された検査用ステム２０１が送入されると、プローブ駆動装置２００（より詳細には、周方向回転用モータ２１９）に対して制御信号を送出して、検査用プローブ１００を所定の角度だけ回転させる。その後、撮像制御部３０１は、検査用プローブ１００に対して、送出時の撮像処理を開始させるための制御信号を送出する。
【００８４】
画像処理部３０３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。画像処理部３０３は、検査用プローブ１００（より詳細には、検査用プローブ１００のカメラ１２０）から取得した撮像データを利用して、縞画像フレームを生成する。その後、生成した縞画像フレームに対して、以下で説明するような画像処理を行い、測定対象物である管状体の内表面に存在する可能性のある欠陥を検出する。画像処理部３０３は、管状体１の内表面の欠陥検出処理を終了すると、得られた検出結果に関する情報を、表示制御部３０５に伝送する。
【００８５】
また、本実施形態に係る検査用プローブ１００が撮像した画像には、前述のように、連結部材１３３に起因する遮蔽領域が存在している。そこで、本実施形態に係る画像処理部３０３は、送入時に撮像した縞画像フレームから生成した画像を、送出時に撮像した縞画像フレームから生成した画像を利用して補完し、遮蔽領域の存在しない画像を生成した上で、内表面に存在する欠陥を検出する。
【００８６】
なお、この画像処理部３０３については、以下で改めて詳細に説明する。
【００８７】
表示制御部３０５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置等により実現される。表示制御部３０５は、画像処理部３０３から伝送された、検査対象物である管状体１の欠陥検出結果を、演算処理装置３００が備えるディスプレイ等の出力装置や演算処理装置３００の外部に設けられた出力装置等に表示する際の表示制御を行う。これにより、管状体検査装置１０の利用者は、検査対象物（管状体１）の内表面に存在する各種の欠陥に関する検出結果を、その場で把握することが可能となる。
【００８８】
記憶部３０７は、例えば本実施形態に係る演算処理装置３００が備えるＲＡＭやストレージ装置等により実現される。記憶部３０７には、本実施形態に係る演算処理装置３００が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録される。この記憶部３０７は、撮像制御部３０１、画像処理部３０３、表示制御部３０５等が、自由に読み書きを行うことが可能である。
【００８９】
＜画像処理部について＞
続いて、図６を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置３００が備える画像処理部３０３について、詳細に説明する。図６は、本実施形態に係る演算処理装置が有する画像処理部の構成を示したブロック図である。
【００９０】
本実施形態に係る画像処理部３０３は、図６に示したように、Ａ／Ｄ変換部３５１と、環状ビームセンター算出部３５３と、座標変換部３５５と、縞画像フレーム生成部３５７と、画像算出部３５９と、欠陥検出部３７１と、を主に備える。
【００９１】
Ａ／Ｄ変換部３５１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。Ａ／Ｄ変換部３５１は、カメラ１２０から出力された、送入時及び送出時の撮像画像をＡ／Ｄ変換し、デジタル多値画像データ（すなわち、環状ビーム画像）として出力する。かかるデジタル多値画像データは、記憶部３０７等に設けられた画像メモリに記憶される。これらのデジタル多値画像データを管状体の軸方向に沿って順次利用することにより、後述するような縞画像フレームが形成される。
【００９２】
環状ビーム画像は、管状体１の内表面の軸方向に沿ったある位置において、管状体の内表面に照射された環状ビームを撮像したものである。環状ビーム画像は、予めカメラのゲインやレンズの絞りを適切に設定することにより、環状ビームが照射された部分が白く表示され、その他の部分は黒く表示されている濃淡画像になっている。また、環状ビームの円周上に重畳している凹凸が、管状体の内表面に存在する欠陥に関する情報を含んでいる。
【００９３】
ここで、本実施形態に係る環状ビーム画像は、図７に模式的に示したように、環状ビームが内表面に照射されているビーム照射領域と、連結部材１３３により環状ビームが遮蔽された不感帯である遮蔽領域と、が存在したものとなる。また、送入状態から送出状態へと切り替わる際に、検査用プローブ１００が管状体の周方向に所定の角度回転する（図７では時計方向に４５度回転している）ため、管状体内表面のある基準点に着目すると、遮蔽領域の位置は送入時と送出時とで異なることとなる。
【００９４】
Ａ／Ｄ変換部３５１は、カメラ１２０から出力された２種類の撮像画像に基づいて図７のような送入時及び送出時の環状ビーム画像をそれぞれ生成すると、生成した各環状ビーム画像に対応するデータを、後述する環状ビームセンター算出部３５３に出力する。
【００９５】
環状ビームセンター算出部３５３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。環状ビームセンター算出部３５３は、Ａ／Ｄ変換部３５１から出力された送入時及び送出時におけるそれぞれの環状ビーム画像について、環の重心位置と環の半径をそれぞれ算出する。
【００９６】
ここで、環の重心位置及び半径を算出する方法は、特に限定されるわけではなく、公知のあらゆる方法を利用することが可能である。環の重心位置及び半径を算出する方法の具体例としては、例えば、以下の２つの方法を挙げることができ、遮蔽領域の有無によらず利用することが可能である。
【００９７】
・２値化した環状ビーム画像上の任意の３点を抽出し、この３点の位置座標の重心を算出する。得られた重心位置と３点のうち任意の１点との間の距離が環の半径となる。
・ハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換による円抽出を行い、円（すなわち、環状ビーム）の重心と半径とを算出する。
【００９８】
環状ビームセンター算出部３５３は、送入時及び送出時における各環状ビーム画像について環の重心位置及び半径を算出すると、環の重心位置及び半径に関する情報をそれぞれ生成して、後述する座標変換部３５５に出力する。
【００９９】
なお、本実施形態においては、管状体１の内面の断面形状が真円に近い場合について説明しているが、任意の断面形状に対して適用可能であり、例えば、断面形状が楕円や角丸長方形等であってもよい。このような場合の重心は、環状ビームの形状から求めることが可能であり、求めた重心との距離の最大値と最小値の平均値を半径として用いることで、後述する座標変換を同じ手順で実施することができる。
【０１００】
座標変換部３５５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。座標変換部３５５は、算出された重心位置、及び、当該重心位置と環状ビームの照射部分との離隔距離に基づいて、環状ビーム画像の座標系を変換する。その後、座標変換部３５５は、環状ビームの照射部分を管状体の周方向に展開した線分として表した光切断画像を生成する。
【０１０１】
環状ビームの重心位置が算出されることで、環状ビームの照射位置に対応する画素の存在位置を、重心位置を原点とした極座標（ｒ，θ）で表すことができる。座標変換部３５５は、図８に示したように、環状ビームセンター算出部３５３で算出された半径ｒに動径方向に±Δｒの余裕を設けたうえで（すなわち、ｒ−Δｒ〜ｒ＋Δｒの範囲で）、０°≦θ≦３６０°として座標変換を実施する。なお、本実施形態では、動径方向のｒ−Δｒ〜ｒ＋Δｒの範囲で座標変換を実施する場合について説明しているが、余裕Δｒの値は、環状ビームの照射部分を含む範囲で、プラス方向とマイナス方向とで異なった値であってもよい。かかる場合、例えば、座標変換を行う範囲は、ｒ−Δｒ１〜ｒ＋Δｒ２などと表現することができる。ただし、本実施形態においては、プラス方向とマイナス方向とで同じ値Δｒを用いる場合について、以降の説明を行う。
【０１０２】
このような座標変換を行うことで、図８の右側に示したように、動径方向には半径ｒを中心として２Δｒの高さを有し、角度方向には３６０°分の長さを有する帯状の画像が抽出されることとなる。以上の説明からも明らかなように、抽出された帯状の画像は、環状ビームの照射部分を管状体の周方向に展開した線分（以下、光切断線とも称する。）を含むこととなる。また、動径方向に関して、半径ｒを中心として２Δｒの範囲を抽出することで、環状ビームの周に凹凸が存在していたとしても、かかる凹凸を含む環状ビームの周をもれなく抽出することが可能となる。このようにして得られた帯状の画像を、以下では光切断画像と称することとする。
【０１０３】
なお、Δｒの大きさは、管状体１に存在しうる凹凸の高さの範囲を過去の操業データ等に基づいて予め大まかに算出しておくことで、決定することが可能である。
【０１０４】
また、座標変換部３５５は、抽出された光切断画像における各画素の座標（ｒ，θ）を利用することで、光切断画像に含まれる画素の座標を直交座標（ｒｃｏｓθ，ｒｓｉｎθ）に変換する。ここで、座標変換部３５５が実施する座標値の変換は、極座標系から直交座標系への変換であるため、極座標系における格子点（すなわち、画素の中心位置）が、直交座標系において必ず格子点に対応するとは限らず、非格子点に対応するものも存在することとなる。そこで、座標変換部３５５は、直交座標系における非格子点の濃度（画素値）を補間するために、着目している点の近傍に位置する他の格子点の濃度に基づいて補間する、いわゆる画像補間法を併せて実施することが好ましい。
【０１０５】
かかる画像補間法は、特に限定されるものではなく、例えば、「昭晃堂  画像処理ハンドブック」等に記載されている公知の画像補間法を利用することが可能である。このような画像補間法の例として、最近傍（ｎｅａｒｅｓｔ  ｎｅｉｇｈｂｏｒ）法、双線形補間（ｂｉ−ｌｉｎｅａｒ  ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）法、３次補間（ｂｉ−ｃｕｂｉｃ  ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）法等を挙げることができる。これらの方法のうち、前者ほど処理速度が速く、後者ほど高品質の結果を得ることができる。そこで、座標変換部３５５は、利用する画像補間法の種別を、処理に用いることのできるリソース量や処理時間等に応じて適宜決定すればよい。本実施形態において示す光切断画像の具体例では、画像補間法として３次補間法を適用している。
【０１０６】
ここで、本実施形態に係る座標変換部３５５は、座標系の変換を行う際に、管状体内表面に仮想的に設定された基準点を基準（処理開始点）として、変換処理を実施する。この基準点を管状体内表面のどの位置に設定するかは、特に限定されるわけではなく、任意の位置に設定することが可能である。例えば図７に示した例では、管状体内表面を送入方向に見た際の３時の方向に、基準点Ｋが設定されている。この基準点Ｋは、管軸方向の各位置で撮像された環状ビーム画像の間で互いに同一の位置となるように選択される。
【０１０７】
なお、送入時の環状ビーム画像上で基準点Ｋの座標が特定された場合、送出時の環状ビーム画像における基準点Ｋの位置は、送入時における基準点Ｋの座標を所定の角度回転させることで特定することができる。すなわち、送出時において、時計方向を正方向とした場合に検査用プローブ１００が＋Ｘ度回転される場合には、送入時における基準点Ｋの位置を−Ｘ度回転させることで、送出時における基準点Ｋの位置を特定することができる。
【０１０８】
図９は、送入時及び送出時に検査用プローブ１００によって撮像される環状ビーム画像を模式的に図示したものである。図７に示した例の場合、検査用プローブ１００は、時計方向に４５度回転された後に送出時の環状ビーム画像を生成する。ここで、検査用プローブ１００のレーザ照射装置１１０及びカメラ１２０は一体に形成されているため、検査用プローブ１００の回転にあわせてカメラ１２０も回転することとなる。従って、図９に示した環状ビーム画像では、基準点Ｋは反時計方向に４５度回転する。
【０１０９】
座標変換部３５５は、基準点Ｋを基準とした座標変換処理や、画像補間処理を終了すると、得られた光切断画像に対応する画像データを、記憶部３０７等に設けられた画像メモリに、管状体の軸方向に沿って順次格納していく。
【０１１０】
縞画像フレーム生成部３５７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。縞画像フレーム生成部３５７は、記憶部３０７等に設けられた画像メモリから、管状体の軸方向に沿って格納された光切断画像を順に取得する。その後、縞画像フレーム生成部３５７は、取得した各光切断画像を管状体の軸方向に沿って順に配列して、送入時の縞画像フレーム及び送出時の縞画像フレームをそれぞれ生成する。
【０１１１】
１つの縞画像フレームを構成する光切断画像の個数は、適宜設定すればよいが、例えば、２５６個の光切断画像で１つの縞画像フレームを構成するようにしてもよい。各光切断画像は、上述のように環状ビーム画像の撮像間隔毎（例えば、０．５ｍｍ間隔）に存在している。そのため、０．５ｍｍ間隔で撮像された環状ビーム画像に基づく、２５６個の光切断画像からなる１つの縞画像フレームは、管状体の内表面の全周を、軸方向に沿って１２８ｍｍ（＝２５６×０．５ｍｍ）の範囲で撮像した結果に相当する。
【０１１２】
図１０は、このようにして生成された送入時の縞画像フレームを模式的に示した説明図であり、図１１は、このようにして生成された送出時の縞画像フレームを模式的に示した説明図である。
【０１１３】
縞画像フレーム生成部３５７により生成される送入時及び送出時の縞画像フレームには、図１０及び図１１に示したように、検査用プローブ１００に設けられた連結部材１３３の本数に応じて、遮蔽領域が存在することとなる。また、各縞画像フレームの周方向の原点は、座標変換部３５５により共通した基準点Ｋを起点として座標変換が実施されているため、図１０及び図１１に示したように、互いに等しく基準点Ｋとなる。
【０１１４】
縞画像フレーム生成部３５７は、送入時の縞画像フレーム及び送出時の縞画像フレームをそれぞれ生成すると、生成したこれらの縞画像フレームを、後述する画像算出部３５９に出力する。また、縞画像フレーム生成部３５７は、生成した各縞画像フレームに対応するデータに、当該縞画像フレームを生成した日時等に関する時刻情報を関連付けて、履歴情報として記憶部３０７等に格納してもよい。
【０１１５】
画像算出部３５９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。画像算出部３５９は、縞画像フレーム生成部３５７が生成した、送入時及び送出時における２種類の縞画像フレームに基づいて、管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像と、管状体の内表面における環状ビームの輝度の分布を表す輝度画像と、を算出する。この画像算出部３５９は、図６に示したように、光切断線処理部３６１と、深さ画像算出部３６３と、輝度画像算出部３６５と、深さ画像補完部３６７と、輝度画像補完部３６９と、を更に備える。
【０１１６】
光切断線処理部３６１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。光切断線処理部３６１は、縞画像フレームに含まれる各光切断線について、光切断線の変位量（輝線の曲がり具合）、輝線の画素数及び輝度の総和に関する３種類の光切断線特徴量を算出する。
【０１１７】
以下では、図１２〜図１５を参照しながら、光切断線処理部３６１が実施する処理及び算出する光切断線特徴量について、詳細に説明する。
【０１１８】
以下の説明では、１つの縞画像フレームの中にＮ本の光切断線が存在しており、縞画像フレームの横方向の長さは、Ｍ画素であるものとする。また、１本の光切断線を含む１つの光切断画像は、縦２Δｒ画素×横Ｍ画素から構成されているものとする。
【０１１９】
ここで、説明の便宜上、縞画像フレームの周方向にＸ軸をとり、縞画像フレームの軸方向にＹ軸をとって、縞画像フレーム中の画素の位置をＸＹ座標で表すものとする。以下の説明では、縞画像フレーム中に存在するｊ（１≦ｊ≦Ｎ）番目の光切断線の左側からｍ画素目（１≦ｍ≦Ｍ）の位置（すなわち、Ｘｊ，ｍで表される位置）に着目する。
【０１２０】
光切断線処理部３６１は、まず、着目すべき光切断線（以下、単にラインとも称する。）の着目すべきＸ座標位置（本説明では、Ｘｊ，ｍで表される位置）を選択すると、図１２に示したように、着目したラインの着目したＸ座標位置における画素に対応付けられている画素値（すなわち、環状ビームの輝度値）の分布を参照する。この際、光切断線処理部３６１は、光切断画像中の当該Ｘ座標位置における全ての画素について、以下で説明する処理を実施するのではなく、光切断画像中におけるＹ座標の基準位置Ｙｓの前後Ｗの範囲に属する画素（すなわち、Ｙｓ−Ｗ〜Ｙｓ＋Ｗの範囲に属する画素）について、以下で説明する処理を実施する。
【０１２１】
ここで、Ｙ座標の基準位置Ｙｓは、縞画像フレームのｊライン目の光切断画像に対して予め指定される軸方向の位置であり、例えば光切断画像の軸方向の中心を指定すれば、先述のようにプラス方向とマイナス方向とで同じ余裕値Δｒを用いる場合には、環状ビームセンター算出部が算出した半径ｒ（すなわち光切断線の位置）に等しくなる。また、処理範囲を規定するパラメータＷは、管状体１に存在しうる凹凸の高さの範囲を過去の操業データ等に基づいて、光切断画像中におけるＹ座標の基準位置Ｙｓの前後Ｗの範囲が光切断画像に収まるように、予め大まかに算出しておき、適宜決定すればよい。パラメータＷの値を小さくすることができれば、後述する光切断線処理部３６１の処理負荷の低減をはかることができる。
【０１２２】
光切断線処理部３６１は、まず、Ｙｓ−Ｗ〜Ｙｓ＋Ｗの範囲に含まれる画素の中から、光切断線に対応する画素を特定するための第１の閾値の一例である所定の閾値Ｔｈ以上の画素値を有する画素を特定する。図１２に示した例では、Ｙｊ，ｋ、Ｙｊ，ｋ＋１、Ｙｊ，ｋ＋２で表される３つの画素が、それぞれ閾値Ｔｈ以上の画素値Ｉｊ，ｋ、Ｉｊ，ｋ＋１、Ｉｊ，ｋ＋２を有している。従って、光切断線処理部３６１は、所定の閾値Ｔｈ以上の画素値を有する画素を線幅方向に加算した数ｐｊ，ｍ＝３と設定する。この所定の閾値Ｔｈ以上の画素値を有する画素を線幅方向に加算した数ｐｊ，ｍは、いわば位置（ｊ，ｍ）における輝線の画素数に対応する値であり、光切断線特徴量の一つである。また、光切断線処理部３６１は、以下の処理において、抽出された画素に関する情報（Ｙｊ，ｋ、Ｉｊ，ｋ）、（Ｙｊ，ｋ＋１、Ｉｊ，ｋ＋１）、（Ｙｊ，ｋ＋２、Ｉｊ，ｋ＋２）（以下、単に（Ｙ，Ｉ）と略記することもある。）の情報を利用して、更なる光切断線特徴量を算出していく。
【０１２３】
また、光切断線処理部３６１は、パラメータｐｊ，ｍ及び抽出した画素に関する情報（Ｙ，Ｉ）を利用して、抽出された画素の輝度の総和Ｋｊ，ｍを算出する。図１２に示した例の場合、光切断線処理部３６１が算出する輝度の総和は、Ｋｊ，ｍ＝Ｉｊ，ｋ＋Ｉｊ，ｋ＋１＋Ｉｊ，ｋ＋２となる。この輝度の総和Ｋｊ，ｍも、光切断線特徴量の一つである。
【０１２４】
更に、光切断線処理部３６１は、抽出された画素に関する情報（Ｙ，Ｉ）とＹ座標の基準位置Ｙｓとを利用して、抽出された画素のＹ方向の重心位置ＹＣ（ｊ，ｍ）を算出するとともに、重心位置ＹＣ（ｊ，ｍ）の基準位置Ｙｓからの変位量Δｄｊ，ｍ＝Ｙｓ−ＹＣ（ｊ，ｍ）を算出する。
【０１２５】
ここで、重心位置ＹＣ（ｊ，ｍ）は、抽出された画素の集合をＡと表すこととすると、以下の式１０１で表される値となる。従って、図１２に示した例の場合、重心位置ＹＣ（ｊ，ｍ）は、以下の式１０１ａで表される値となる。
【０１２６】
【数１】
0005796511.tif 000002
【０１２７】
ここで、画素に対応する軸方向の位置は、いわば検査用プローブ１００の移動幅（例えば、０．５ｍｍ）で量子化された値である。他方、上記式１０１で示したような演算により算出される重心位置ＹＣ（ｊ，ｍ）は、割り算という数値演算を利用することで算出される値であるため、検査用プローブ１００の移動幅（いわば量子化単位）よりも小さな値となりうる。従って、かかる重心位置ＹＣ（ｊ，ｍ）を利用して算出される変位量Δｄｊ，ｍについても、移動幅よりも小さな値を有しうる値となる。このようにして算出される変位量Δｄｊ，ｍも、光切断線特徴量の一つである。
【０１２８】
光切断線処理部３６１は、以上のような３種類の特徴量を、各切断線に含まれるＭ個の要素に関して算出する。その結果、図１３Ａ〜図１３Ｃに示したように、光切断線の変位量Δｄ、輝度の総和Ｋ、及び、輝線の画素数ｐに関して、Ｍ列×Ｎ行の二次元配列が生成される。
【０１２９】
本実施形態に係る光切断線処理部３６１は、上記３種類の光切断線特徴量に加えて、遮蔽領域の位置を特定する処理を実施する。以下、遮蔽領域の位置を特定する処理について、詳細に説明する。
【０１３０】
連結部材１３３による遮蔽領域ではカメラ１２０によって環状レーザ光が撮像されないため、図１４に模式的に示したように、所定の閾値Ｔｈよりも輝度の大きい輝線は存在しない。従って、上記光切断線特徴量の算出過程において、遮蔽領域では輝線の画素数についての光切断線特徴量ｐｊ，ｍがゼロとなる。
【０１３１】
そこで、本実施形態に係る光切断線処理部３６１は、それぞれの周方向（Ｘ方向）位置における輝線の画素数に着目して、遮蔽領域の範囲を示す周方向座標（Ｘ座標）を特定する。以下では、縞画像フレーム画像において、左から１番目に存在する遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓ及び終了位置Ｘｓ１ｅを算出する場合を例にとって、説明を行うものとする。
【０１３２】
光切断線処理部３６１は、送入時の環状ビーム画像を構成するＮ本の光切断線それぞれについて、遮蔽領域が開始するＸ座標の位置Ｘｓ１ｊｓ、及び、遮蔽領域が終了するＸ座標の位置Ｘｓ１ｊｅ（ｊ＝１〜Ｎ）を特定する。その上で、検査用プローブ１００に生じた振動の影響等で、遮蔽領域の開始位置及び終了位置にズレが生じる場合を考慮して、特定されたＮ個の遮蔽領域開始位置Ｘｓ１ｊｓのうちの最小値をＸｓ１ｓとするとともに、遮蔽領域終了位置Ｘｓ１ｊｅの最大値をＸｓ１ｅとする。
【０１３３】
また、ｊライン目における左から１番目の遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｊｓ及び終了位置Ｘｓ１ｊｅは、以下のようにして特定することができる。以下、遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｊｓ及び終了位置Ｘｓ１ｊｅの特定方法を、図１５を参照しながら具体的に説明する。
【０１３４】
光切断線処理部３６１は、ｊライン目の光切断線の各Ｘ座標において、輝線の画素数ｐｊ，ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）に着目する。その上で、光切断線処理部３６１は、各Ｘ位置における輝線の画素数ｐｊ，ｍについて、ｐｊ，ｍ＝０となるＸ位置が出現するかを判断していく。ｐｊ，ｍ＝０となったＸ位置が存在した場合、光切断線処理部３６１は、その座標Ｘｍを記憶するとともに、それ以降のＸ座標についてｐｊ，ｍ＝０である状態の連続数をカウントしていく。ここで、図１５に模式的に示したように、ｐｊ，ｍ＝０である状態の連続数が、所定の閾値ＴＨｓ（例えば、ＴＨｓ＝１０等）以上となった場合、光切断線処理部３６１は、記憶しておいたＸ座標Ｘｍを、ｊライン目における左から１番目の遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｊｓとして特定する。
【０１３５】
また、遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｊｓが特定された状態の中で、Ｘ方向に輝線の画素数を探索していくうちに、ｐｊ，ｍ≠０となるＸ座標Ｘｎが出現したとする。この場合、光切断線処理部３６１は、その座標Ｘｎを記憶するとともに、それ以降のＸ座標についてｐｊ，ｍ≠０である状態の連続数をカウントしていく。ここで、図１５に模式的に示したように、ｐｊ，ｍ≠０である状態の連続数が、所定の閾値ＴＨｓ（例えば、ＴＨｓ＝１０等）以上となった場合、光切断線処理部３６１は、記憶しておいたＸ座標Ｘｎの一つ手前のＸ位置を、ｊライン目における左から１番目の遮蔽領域の終了位置Ｘｓ１ｊｅとして特定する。なお、上記説明では、遮蔽領域の開始位置を特定するために用いられる閾値ＴＨｓと、遮蔽領域の終了位置を特定するために用いられる閾値ＴＨｓとが同一の値である場合について示したが、これら２つの閾値は互いに異なる値であってもよい。
【０１３６】
また、遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓ及び終了位置Ｘｓ１ｅを決定する別の方法として以下のようにしてもよい。
ｊライン目の光切断線の各Ｘ座標において、座標位置を移動させながら、輝線の画素数ｐｊ，ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）の所定の左右ｋ個分（例えば、ｋ＝３等）の平均値ｑｊ，ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）を順次求める（移動平均処理）。次に、求めた平均値ｑｊ，ｍが予め設定した閾値Ａ（例えばＡ＝０．５等）未満となるＸ座標位置を遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓとする。また、遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓが特定されており、かつ、求めた平均値ｑｊ，ｍが予め設定した閾値Ａ以上となるＸ座標位置を遮蔽領域の終了位置Ｘｓ１ｅとする。
【０１３７】
以上のような処理をｊ＝１〜Ｎの各光切断線に対して実施することで、光切断線処理部３６１は、左から１番目の遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓ及び終了位置Ｘｓ１ｅを決定することができる。また、左から２番目以降の遮蔽領域についても、同様の処理を行うことで、遮蔽領域の開始位置や終了位置を決定することができる。
【０１３８】
なお、光切断線処理部３６１は、遮蔽領域における光切断線の変位量についての光切断線特徴量Δｄｊ，ｍ、及び、遮蔽領域における輝度の総和についての光切断線特徴量Ｋｊ，ｍは、それぞれゼロとして取り扱う。
【０１３９】
従って、例えば左から１番目の遮蔽領域について、輝線の画素数ｐｊ，ｍの二次元配列、輝線の輝度の総和Ｋｊ，ｍの二次元配列、及び、輝線の変位量Δｄｊ，ｍの二次元配列は、それぞれ以下のようになる。
【０１４０】
ｐｊ，ｍ＝０（ｊ＝１〜Ｎ，ｍ＝Ｘｓ１ｓ，・・・，Ｘｓ１ｅ）
Ｋｊ，ｍ＝０（ｊ＝１〜Ｎ，ｍ＝Ｘｓ１ｓ，・・・，Ｘｓ１ｅ）
Δｄｊ，ｍ＝０（ｊ＝１〜Ｎ，ｍ＝Ｘｓ１ｓ，・・・，Ｘｓ１ｅ）
【０１４１】
光切断線処理部３６１は、例えば図１９に示したような、４本の連結部材１３３が映りこんだ送入時の環状ビーム画像に対応する縞画像フレームに対して、以上のような処理を実施することで、図１０に示したように、４カ所の遮蔽領域それぞれの開始位置及び終了位置を特定することができる。
【０１４２】
また、光切断線処理部３６１は、図１１に例示した送出時の縞画像フレームについても、同様にして光切断線特徴量を算出する。しかしながら、送出時の縞画像フレームについては、遮蔽領域の開始位置及び終了位置を特定しなくともよい。ここで、送出時の縞画像フレームについて輝線の画素数ｐｊ，ｍ＝０であるＸ位置が出現すると、光切断線処理部３６１は、対応するＸ位置の輝度の総和Ｋｊ，ｍ、及び、輝線の変位量Δｄｊ，ｍをゼロとして取り扱う。
【０１４３】
光切断線処理部３６１は、算出した光切断線特徴量のうち、光切断線の変位量Δｄに関する特徴量を、後述する深さ画像算出部３６３に出力する。また、光切断線処理部３６１は、算出した光切断線特徴量のうち、輝度の総和Ｋ、及び、輝線の画素数ｐに関する特徴量を、後述する輝度画像算出部３６５に出力する。更に、光切断線処理部３６１は、送入時の縞画像フレームに存在する各遮蔽領域の開始位置及び終了位置を示した情報（例えば図１０におけるＸｓ１ｓ〜Ｘｓ４ｅを示した情報）を、後述する深さ画像補完部３６７及び輝度画像補完部３６９に出力する。
【０１４４】
深さ画像算出部３６３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。深さ画像算出部３６３は、光切断線処理部３６１が生成した光切断線特徴量（特に、変位量Δｄに関する特徴量）に基づいて、送入時及び送出時のそれぞれについて、管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像を算出する。以下では、送入時における深さ画像を、送入時深さ画像とも称することとし、送出時における深さ画像を、送出時深さ画像とも称することとする。
【０１４５】
具体的には、深さ画像算出部３６３は、図１３Ａに示したような変位量Δｄに関する特徴量（二次元配列）と、環状ビームの垂直成分入射角（図２における角度φ）と、を利用して、深さ画像を算出する。
【０１４６】
まず、図１６を参照しながら、管状体の内表面に存在する凹凸の高さと、光切断線の変位量Δｄとの関係について説明する。図１６は、光切断線の変位と欠陥の高さとの関係を示した説明図である。
【０１４７】
図１６では、管状体１の内表面に凹みが存在した場合を模式的に示している。ここで、内表面に凹みが存在しない場合の表面位置の高さと凹みの底部の高さとの差分をΔｈと表すこととする。垂直入射した環状ビームが表面反射をする場合に着目すると、内表面に凹みが存在しない場合には、図１６の光線Ａのように反射光は伝播することとなるが、内表面に凹みが存在する場合には、図１６の光線Ｂのように反射光が伝播することとなる。光線Ａと光線Ｂとのズレが、本実施形態において光切断線の変位量Δｄとして観測されることとなる。ここで、幾何学的な位置関係から明らかなように、光切断線の変位量Δｄと凹みの深さΔｈとは、Δｄ＝Δｈ・ｓｉｎφの関係が成立する。
【０１４８】
なお、図１６では、管状体の内表面に凹みが存在する場合について説明したが、管状体の内表面に凸部が存在する場合であっても、同様の関係が成立する。
【０１４９】
深さ画像算出部３６３は、以上説明したような関係を利用して、光切断線処理部３６１が算出した光切断線の変位量Δｄに関する特徴量に基づき、管状体の内表面の凹凸に関する量Δｈを算出する。
【０１５０】
ここで、深さ画像の算出に用いられる光切断線の変位量Δｄは、先に説明したように光切断線の重心位置に基づいて算出されたものであり、移動幅よりも小さな値を有しうる値となっている。従って、深さ画像算出部３６３により算出される深さ画像は、撮像素子の画素サイズよりも細かい分解能で凹凸が再現されている画像となる。
【０１５１】
なお、被検査体である管状体の内表面の形状の変化や、カメラ走査方向軸が管状体の中心からずれることにより、図１７に示したように、光切断線に湾曲等の歪みが生じる場合がある。他方、本実施形態に係る欠陥検出方法では、光切断線に重畳している凹凸が、管状体の内表面の断面形状と内表面に存在する表面欠陥に関する情報となっている。そのため、深さ画像算出部３６３は、光切断線の変位量Δｄに基づいて深さ画像を算出する際に、光切断線毎に歪み補正処理を行って、光切断線に重畳している凹凸に関する情報のみを抽出してもよい。このような歪み補正処理を実施することにより、カメラ走査方向軸が管状体の中心軸に正確に一致していない場合や、内表面の形状が円でない場合であっても、内表面に存在する凹凸疵の情報のみを得ることが可能となる。
【０１５２】
かかる歪み補正処理の具体例として、（ｉ）多次元関数や各種の非線形関数を利用したフィッティング処理を行い、得られたフィッティング曲線と観測された光切断線との差分演算を行う処理や、（ｉｉ）凹凸に関する情報が高周波成分であることを利用して、浮動フィルタやメディアンフィルタ等のローパスフィルタを適用する処理等を挙げることができる。このような歪み補正処理を実施することにより、内表面に存在する凹凸疵の情報を保持したまま、光切断線の平坦化を図ることが可能となる。
【０１５３】
深さ画像算出部３６３は、送入時深さ画像及び送出時深さ画像を算出すると、算出したこれらの画像に関する情報を、後述する深さ画像補完部３６７に出力する。
【０１５４】
輝度画像算出部３６５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。輝度画像算出部３６５は、光切断線処理部３６１が生成した光切断線特徴量（特に、輝度の総和Ｋ及び輝線の画素数ｐに関する特徴量）に基づいて、送入時及び送出時のそれぞれについて、管状体の内表面における環状ビームの輝度の分布を表す輝度画像を算出する。以下では、送入時における輝度画像を、送入時輝度画像とも称することとし、送出時における輝度画像を、送出時輝度画像とも称することとする。
【０１５５】
具体的には、輝度画像算出部３６５は、図１３Ｂに示したような輝度の総和Ｋに関する特徴量（二次元配列）、及び、図１３Ｃに示したような輝線の画素数ｐに関する特徴量（二次元配列）を利用して、総和輝度の線幅方向の平均値である平均輝度ＫＡＶＥ（ｊ，ｍ）＝Ｋｊ，ｍ／ｐｊ，ｍ（１≦ｊ≦Ｎ、１≦ｍ≦Ｍ）を算出する。その後、輝度画像算出部３６５は、算出した平均輝度ＫＡＶＥ（ｊ,ｍ）からなるデータ配列を、着目している管状体の輝度画像とする。
【０１５６】
輝度画像算出部３６５は、送入時輝度画像及び送出時輝度画像を算出すると、算出したこれらの画像に関する情報を、後述する輝度画像補完部３６９に出力する。
【０１５７】
深さ画像補完部３６７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。深さ画像補完部３６７は、深さ画像算出部３６３が算出した送入時深さ画像及び送出時深さ画像を利用して、深さ画像において遮蔽領域に対応する部分の補完処理を実施する。
【０１５８】
深さ画像算出部３６３が算出した送入時深さ画像及び送出時深さ画像において、連結部材１３３による遮蔽領域に該当する部分は、画素値の変化が存在しない部分となっており、この部分からは管状体の内表面の凹凸状態に関する正確な知見を得ることができない。そこで、深さ画像補完部３６７は、これら２種類の深さ画像を利用して、遮蔽領域の深さ情報を補完する処理を実施する。
【０１５９】
以下では、図１０、図１１及び図１８を参照しながら、深さ画像において左から１番目に存在する遮蔽領域に対応する部分の補間処理について、具体的に説明する。
【０１６０】
本実施形態に係る検査用プローブ１００では、送入時の環状ビーム画像を撮像する状態から送出時の環状ビーム画像を撮像する状態へと切り替わる際に、検査用プローブ１００の全体が所定の角度だけ回転する。また、検査用プローブ１００では、先だって説明したように、ビーム照射領域が遮蔽領域よりも広くなるように、連結部材１３３の太さや配置位置が決定されている。
【０１６１】
以上のような設定のために、本実施形態に係る管状体検査装置１０では、図１０及び図１１の縞画像フレームに示したように、送入時と送出時とでフレーム内で遮蔽領域の位置が変化することとなる。また、図１１から明らかなように、ビーム照射領域が遮蔽領域よりも広いため、一方の縞画像フレーム（例えば送入時の縞画像フレーム）における遮蔽領域は、他方の縞画像フレーム（例えば、送出時の縞画像フレーム）における非遮蔽領域に包含されることとなる。
【０１６２】
そこで、本実施形態に係る深さ画像補完部３６７は、例えば図１８に示したように、送出時深さ画像を利用して、送入時深さ画像の遮蔽領域を補完して、遮蔽領域に対応する部分が存在しない深さ画像を生成する。
【０１６３】
図１８では、左から１番目に存在する遮蔽領域を補完する処理について、模式的に図示している。
送入時の画像における遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓ及び終了位置Ｘｓ１ｅは、光切断線処理部３６１により特定され、深さ画像補完部３６７に通知されている。そこで、深さ画像補完部３６７は、送出時深さ画像を参照して、送入時深さ画像の遮蔽領域に対応する部分（Ｘｓ１ｓ〜Ｘｓ１ｅ）の深さ情報を取得し、送入時深さ画像の遮蔽領域に対応する部分に、取得した深さ情報を代入する。
【０１６４】
ここで、検査用プローブ１００の動作からも明らかなように、送入時の縞画像フレームにおけるＮ本目の光切断線と、送出時の縞画像フレームにおける１本目の光切断線とが、同一の管軸方向位置に対応している。そこで、深さ画像補完部３６７は、送入時深さ画像の１ライン目に対応する深さ情報を補完する場合には、送出時深さ画像のＮライン目に対応する深さ画像を利用して、補完処理を実施する。同様に、深さ画像補完部３６７は、送入時深さ画像のｊライン目に対応する深さ情報を補完する場合には、送出時深さ画像の（Ｎ＋１−ｊ）ライン目に対応する深さ画像を利用して補完処理を実施する。
【０１６５】
深さ画像補完部３６７は、このような補完処理を、１ライン目〜Ｎライン目に対応する部分に対して実施することで、送入時深さ画像において左から１番目に存在する遮蔽領域の深さ情報を補完することができる。
【０１６６】
また、深さ画像補完部３６７は、同様の補完処理を、左から２番目以降に存在する遮蔽領域に対応する部分にも適用することによって、送入時深さ画像に存在する全ての遮蔽領域に対応する部分の深さ情報を補完することができる。
【０１６７】
深さ画像補完部３６７は、以上説明したような補完処理により、遮蔽領域に対応する部分の深さ情報を補完すると、補完後の深さ画像に関する情報を、後述する欠陥検出部３７１に出力する。また、深さ画像補完部３６７は、補完後の深さ画像に関する情報を、当該情報を算出した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部３０７等に履歴情報として格納してもよい。更に、深さ画像補完部３６７は、補完後の深さ画像に関する情報を表示制御部３０５に出力して、表示部（図示せず。）に出力させてもよい。
【０１６８】
深さ画像補完部３６７によって補完された深さ画像の一例を、図１９Ａに示す。図１９Ａは、同実施形態に係る深さ画像の一例を示した説明図である。なお、図１９Ａに示した深さ画像は、縞画像フレームから生成された深さ画像を円周方向に平面展開したものであり、生成された深さ画像の一部を示したものである。
【０１６９】
図１９Ａに示した深さ画像では、凸部については輝度階調が明るくなるように表示し、凹部については輝度階調が暗くなるように表示している。図１９Ａを参照すると明らかなように、図の左端近傍及び略中央部分に、周囲よりも暗く表示された部分が存在しており、かかる部分に凹部が存在していることがわかる。また、図１９Ａに示した深さ画像では、被検査体に貼り付けたゼムクリップ（厚さ１ｍｍ）の形状が明瞭に再現されている。
【０１７０】
輝度画像補完部３６９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。輝度画像補完部３６９は、輝度画像算出部３６５が算出した送入時輝度画像及び送出時輝度画像を利用して、輝度画像において遮蔽領域に対応する部分の補完処理を実施する。
【０１７１】
輝度画像算出部３６５が算出した送入時輝度画像及び送出時輝度画像において、連結部材１３３による遮蔽領域に該当する部分は、画素値がゼロとなっており、この部分からは管状体の内表面の凹凸状態に関する正確な知見を得ることができない。そこで、輝度画像補完部３６９は、これら２種類の輝度画像を利用して、遮蔽領域の輝度情報を補完する処理を実施する。
【０１７２】
ここで、輝度画像補完部３６９は、深さ画像補完部３６５による補完処理と同様にして、送入時の画像における遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓ及び終了位置Ｘｓ１ｅに基づいて送出時輝度画像を参照して、送入時輝度画像の遮蔽領域に対応する部分（Ｘｓ１ｓ〜Ｘｓ１ｅ）の輝度情報を取得し、送入時輝度画像の遮蔽領域に対応する部分に、取得した輝度情報を代入する。この際、輝度画像補完部３６９は、送入時輝度画像のｊライン目に対応する輝度情報を補完するために、送出時輝度画像の（Ｎ＋１−ｊ）ライン目に対応する輝度画像を利用して補完処理を実施する。
【０１７３】
輝度画像補完部３６９は、同様の補完処理を、画像中に存在する全ての遮蔽領域に対応する部分に適用することによって、送入時輝度画像に存在する全ての遮蔽領域に対応する部分の輝度情報を補完することができる。
【０１７４】
輝度画像補完部３６９は、以上説明したような補完処理により、遮蔽領域に対応する部分の輝度情報を補完すると、補完後の輝度画像に関する情報を、後述する欠陥検出部３７１に出力する。また、輝度画像補完部３６９は、補完後の輝度画像に関する情報を、当該情報を算出した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部３０７等に履歴情報として格納してもよい。更に、輝度画像補完部３６９は、補完後の輝度画像に関する情報を表示制御部３０５に出力して、表示部（図示せず。）に出力させてもよい。
【０１７５】
輝度画像補完部３６９によって補完された輝度画像の一例を、図１９Ｂに示す。図１９Ｂは、同実施形態に係る輝度画像の一例を示した説明図である。なお、図１９Ｂに示した輝度画像は、縞画像フレームから生成された輝度画像を円周方向に平面展開したものであり、生成された輝度画像の一部を示したものである。
【０１７６】
図１９Ｂに示した輝度画像では、平均輝度値の高低（明暗）に応じて、輝度階調が変化するように表示している。図１９Ｂにおける黒く表示された部分は、いわゆるスケール残りに該当する模様系の欠陥に対応している。
【０１７７】
再び図６に戻って、本実施形態に係る欠陥検出部３７１について説明する。
本実施形態に係る欠陥検出部３７１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。欠陥検出部３７１は、深さ画像補完部３６７により補完された深さ画像と、輝度画像補完部３６９により補完された輝度画像とに基づいて、管状体の内表面に存在する欠陥を検出する。
【０１７８】
かかる欠陥検出部３７１は、深さ画像及び輝度画像に基づいて欠陥部位を特定する欠陥部位特定機能と、特定した欠陥部位の形態及び画素値に関する特徴量を抽出する特徴量抽出機能と、抽出した特徴量に基づいて欠陥の種別や有害度等を判別する欠陥判別機能と、を有している。以下、これらの機能について、簡単に説明する。
【０１７９】
○欠陥部位特定機能
欠陥検出部３７１は、取得した深さ画像及び輝度画像の各画素に対して、周辺画素との画素値（深さを表す値、又は、輝度値）の線形和を得るフィルタ処理によって縦線状疵、横線状疵、微小疵等の領域を強調し、得られた値が、欠陥部位特定のための第２の閾値以上となるか否かの判定を行う。このようなフィルタ処理及び当該フィルタ処理結果に基づく判定処理を実施することで、欠陥検出部３７１は、欠陥部位を特定するための２値化画像を生成することができる。かかる２値化画像において、算出した値が第２の閾値未満であった画素が正常箇所（すなわち、２値化画像の画素値＝０）に該当し、算出した値が第２の閾値以上であった画素が欠陥箇所（すなわち、２値化画像の画素値＝１）に該当する。更に、欠陥検出部３７１は、連続して発生している欠陥箇所を結合していくことで、一つ一つの欠陥部位を特定する。
【０１８０】
○特徴量抽出機能
欠陥検出部３７１は、欠陥部位特定機能により深さ画像及び輝度画像の欠陥部位を特定すると、特定した欠陥部位ごとに、欠陥部位の形態及び画素値に関する特徴量を抽出する。欠陥部位の形態に関する特徴量として、例えば、欠陥部位の幅、欠陥部位の長さ、欠陥部位の周囲長、欠陥部位の面積、欠陥部位の外接長方形の面積等を挙げることができる。また、欠陥部位の画素値に関する特徴量として、深さ画像に関しては、欠陥部位の深さの最大値、最小値、平均値等を挙げることができ、輝度画像に関しては、欠陥部位の輝度の最大値、最小値、平均値等を挙げることができる。
【０１８１】
○欠陥判別機能
欠陥検出部３７１は、特徴量抽出機能により各欠陥部位の特徴量を抽出すると、欠陥部位ごとに、抽出した特徴量に基づいて欠陥の種別や有害度等を判別する。特徴量に基づく欠陥の種別や有害度等の判別処理は、例えば図２０に示したようなロジックテーブルを利用して行われる。すなわち、欠陥検出部３７１は、図２０に例示したようなロジックテーブルによって表される判別条件に基づき、欠陥の種別や有害度を判別する。
【０１８２】
図２０に例示したように、ロジックテーブルの縦方向の項目として、欠陥の種別（欠陥Ａ１〜欠陥Ａｎ）が記載されており、ロジックテーブルの横方向の項目として、特徴量の種類（特徴量Ｂ１〜特徴量Ｂｍ）が記載されている。また、欠陥の種別及び特徴量により規定されるテーブルの各セルには、対応する特徴量の大小による判別条件式（条件式Ｃ１１〜条件式Ｃｎｍ）が記述されている。このようなロジックテーブルの各行が一組となって、一つ一つの欠陥の種別の判別条件となる。判別処理は、最上位の行に記載された種別から順に行われ、何れか一つの行に記載された判別条件を全て満たした時点で終了する。
【０１８３】
このようなロジックテーブルは、過去の操業データ及び当該操業データに基づく検定員による欠陥の種別及び有害度の特定結果を教師データとした学習処理により構築されたデータベースを利用して、公知の方法により生成することが可能である。
【０１８４】
欠陥検出部３７１は、このようにして検出した欠陥部位ごとに欠陥の種別及び有害度を特定し、得られた検出結果を表示制御部３０５に出力する。これにより、検出対象物である管状体の内表面に存在する欠陥に関する情報が、表示部（図示せず。）に出力されることとなる。また、欠陥検出部３７１は、得られた検出結果を、製造管理用プロコン等の外部の装置に出力してもよく、得られた検出結果を利用して、製品の欠陥帳票を作成してもよい。また、欠陥検出部３７１は、欠陥部位の検出結果に関する情報を、当該情報を算出した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部３０７等に履歴情報として格納してもよい。
【０１８５】
なお、以上の説明では、ロジックテーブルを利用して欠陥の種別や有害度を判別する場合について説明したが、欠陥の種別や有害度を判別する方法は上記例に限定されるわけではない。例えば、過去の操業データ及び当該操業データに基づく検定員による欠陥の種別及び有害度の特定結果を教師データとした学習処理により、ニューラルネットやサポートベクターマシン（ＳＶＭ）等の判別器を生成し、かかる判別器を欠陥の種別や有害度の判別に利用してもよい。
【０１８６】
以上、本実施形態に係る演算処理装置３００が有する画像処理部３０３の構成について、詳細に説明した。
【０１８７】
なお、上述の説明では、深さ画像算出部３６３が深さ画像を算出する際に、差分演算処理やローパスフィルタ処理等の近似補正処理を実施する場合について説明した。しかしながら、かかる近似補正処理は、光切断線処理部３６１が光切断線特徴量を算出するに先立って、当該光切断線処理部３６１が実施してもよい。
【０１８８】
また、上記説明では、送入時深さ画像及び送入時輝度画像の遮蔽領域に対応する部分を、送出時深さ画像及び送出時輝度画像のビーム照射領域に対応する部分を利用して補完する場合について説明したが、逆の処理を行うことも可能である。
すなわち、光切断線処理部３６１は、送出時の縞画像フレームに着目して、送出時の縞画像フレームにおける遮蔽領域の開始位置及び終了位置を特定する。その上で、深さ画像補完部３６７及び輝度画像補完部３６９は、送入時深さ画像及び送入時輝度画像のビーム照射領域に対応する部分を利用して、送出時深さ画像及び送出時輝度画像の遮蔽領域に対応する部分を補完してもよい。
【０１８９】
以上、本実施形態に係る演算処理装置３００の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【０１９０】
なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【０１９１】
以上、本実施形態に係る管状体検査装置１０の構成について、詳細に説明した。本実施形態に係る管状体検査装置１０を利用することで、管状体の内表面を周方向全周、全長にわたって検査することが可能となり、微小な凹凸形状の欠陥や模様状の欠陥を、高精度で同時に検出することができる。また、本実施形態に係る管状体検査装置１０により、管状体の製造工程の途中でも、容易かつ迅速に検査を行うことが可能となるため、鋼管等の管状体の生産性や歩留まりの向上や、品質保証に大きく寄与することができる。
【０１９２】
（ハードウェア構成について）
次に、図２１を参照しながら、本発明の実施形態に係る演算処理装置３００のハードウェア構成について、詳細に説明する。図２１は、本発明の実施形態に係る演算処理装置３００のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【０１９３】
演算処理装置３００は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、演算処理装置２００は、更に、バス９０７と、入力装置９０９と、出力装置９１１と、ストレージ装置９１３と、ドライブ９１５と、接続ポート９１７と、通信装置９１９とを備える。
【０１９４】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、又はリムーバブル記録媒体９２１に記録された各種プログラムに従って、演算処理装置３００内の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるバス９０７により相互に接続されている。
【０１９５】
バス９０７は、ブリッジを介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バスに接続されている。
【０１９６】
入力装置９０９は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ及びレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９０９は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、演算処理装置３００の操作に対応したＰＤＡ等の外部接続機器９２３であってもよい。さらに、入力装置９０９は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。演算処理装置３００のユーザは、この入力装置９０９を操作することにより、演算処理装置３００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【０１９７】
出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置及びランプなどの表示装置や、スピーカ及びヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１１は、例えば、演算処理装置３００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理装置３００が行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【０１９８】
ストレージ装置９１３は、演算処理装置３００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１３は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、及び外部から取得した各種のデータなどを格納する。
【０１９９】
ドライブ９１５は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理装置３００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、ＣＤメディア、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙメディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２１は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、又は、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）又は電子機器等であってもよい。
【０２００】
接続ポート９１７は、機器を演算処理装置３００に直接接続するためのポートである。接続ポート９１７の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート、ＲＳ−２３２Ｃポート等がある。この接続ポート９１７に外部接続機器９２３を接続することで、演算処理装置３００は、外部接続機器９２３から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２３に各種のデータを提供したりする。
【０２０１】
通信装置９１９は、例えば、通信網９２５に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９１９は、例えば、有線又は無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９１９は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、又は、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９１９は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９１９に接続される通信網９２５は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。
【０２０２】
以上、本発明の実施形態に係る演算処理装置３００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【０２０３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０２０４】
１０    欠陥検査装置
１００    検査用プローブ
２００    プローブ駆動装置
３００    演算処理装置
２０１    検査用ステム
２０３    固定用治具
２１１    保持基板
２１３    リニアガイド
２１５    ボールねじ軸
２１７    軸方向走査用モータ
２１９    周方向回転用モータ
２２１    ボールねじナットシステム
２５１    本体部
２５３    外径調整部材
【図１】
0005796511.tif 000003
【図２】
0005796511.tif 000004
【図３Ａ】
0005796511.tif 000005
【図３Ｂ】
0005796511.tif 000006
【図４】
0005796511.tif 000007
【図５】
0005796511.tif 000008
【図６】
0005796511.tif 000009
【図７】
0005796511.tif 000010
【図８】
0005796511.tif 000011
【図９】
0005796511.tif 000012
【図１０】
0005796511.tif 000013
【図１１】
0005796511.tif 000014
【図１２】
0005796511.tif 000015
【図１３Ａ】
0005796511.tif 000016
【図１３Ｂ】
0005796511.tif 000017
【図１３Ｃ】
0005796511.tif 000018
【図１４】
0005796511.tif 000019
【図１５】
0005796511.tif 000020
【図１６】
0005796511.tif 000021
【図１７】
0005796511.tif 000022
【図１８】
0005796511.tif 000023
【図２０】
0005796511.tif 000024
【図２１】
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【図２２】
0005796511.tif 000026
【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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