(57)【要約】      （修正有）【課題】円筒体を少数のカメラで周方向に漏れなく検査することができる外観検査方法及び外観検査装置を提供する。【解決手段】円筒体Ｃの周りを回りながら前記円筒体Ｃを撮影するカメラ１０、前記円筒体Ｃの周りを回りながら前記円筒体を照らす照明１１ａ、１１ｂ、及び前記カメラ１０と前記照明１１ａ、１１ｂとの位置関係を固定したままこれらの回転半径を変更する昇降装置２を備え、撮影された画像に基づき外観の判定を行うことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒体をその周りを回るカメラで撮影し、撮影された画像に基づき外観の判定を行う、円筒体の外観検査方法。
【請求項２】
円筒体の周りを回りながら前記円筒体を撮影するカメラを備える、円筒体の外観検査装置。
【請求項３】
前記カメラと共に前記円筒体の周りを回りながら前記円筒体を照らす照明と、前記カメラと前記照明との位置関係を固定したままこれらの回転半径を変更する回転半径変更装置とを備える、請求項２に記載の円筒体の外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒体の外観検査方法及び外観検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴムホース等の長尺の円筒体の外観検査方法として、特許文献１に示されているように、円筒体を撮像して得られた撮像データから、円筒体の中心軸に直角な方向の各位置における高さのデータを抽出し、このデータに基づき欠陥を検出する方法がある。この方法には、小さな傷等の凹凸のあまり無い欠陥を検出できないという問題がある。
【０００３】
これに対して、特許文献２に示されているように、円筒体をカメラで撮影し、得られた画像に処理を行って欠陥を検出する方法がある。この方法であれば凹凸のあまり無い欠陥も検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９７１０７号公報
【特許文献２】特開２００８−２６２５４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、これらの方法では、円筒体の表面を周方向に漏れなく検査するために、円筒体の周りに複数のカメラを配置する必要がある。そして、カメラの数だけ、設備導入費用が高くなる。
【０００６】
そこで本発明は、円筒体を少数のカメラで周方向に漏れなく検査することができる外観検査方法及び外観検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の円筒体の外観検査方法は、円筒体をその周りを回るカメラで撮影し、撮影された画像に基づき外観の判定を行うことを特徴とする。また実施形態の円筒体の外観検査装置は、円筒体の周りを回りながら前記円筒体を撮影するカメラを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
実施形態の外観検査方法及び外観検査装置によれば、少数のカメラで円筒体の表面を周方向に漏れなく検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】外観検査装置Ａの正面図。
【図２】外観検査装置Ａの左右方向中央での断面図。
【図３】外観検査装置Ａの右側面図（昇降装置２、カメラ１０、照明１１ａ、１１ｂを省略）。
【図４】図１におけるａ‐ａでの断面図。
【図５】カメラ１０による撮影範囲を示した円筒体Ｃの展開図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明において、前後とは、円筒体Ｃの進行方向の前後のことである。また、左右とは、円筒体Ｃの進行方向の下流側から上流側を見た場合の表現である。
【００１１】
（外観検査装置Ａの構造）
実施形態の円筒体Ｃの外観検査装置Ａを図１〜４に示す。外観検査装置Ａは連続成型装置で成型される円筒体Ｃの進行方向の場所に設けられている。連続成型装置は、ゴムホースや樹脂ホース等のゴムや樹脂製の円筒体Ｃを連続成型する装置である。
【００１２】
図１や図４に示すように、外観検査装置Ａでは、円筒体Ｃの表面を撮影するカメラ１０と、円筒体Ｃの表面を照らす照明１１ａ、１１ｂとが、これらを昇降させる昇降装置２に取り付けられている。この昇降装置２はフレーム３に固定されている。フレーム３の内方は円筒体Ｃの通過場所となっている。また図３に示すように、フレーム３を回転させる回転装置４が備えられている。回転装置４が作動してフレーム３が回転すると、フレーム３の内方を通過する円筒体Ｃの周りを、カメラ１０と照明１１ａ、１１ｂとが回るようになっている。これらの部材が、棒材が組まれたラック５の内方に納まっている。この構造の詳細について以下に説明する。
【００１３】
フレーム３は棒材が直方体をなすように組まれたものである。フレーム３はラック５に回転可能な状態で取り付けられている。図１や図２に基づき詳細に説明すると次の通りである。フレーム３の前後には、外方に突出するパイプ３１ａ、３１ｂが固定されている。一方、ラック５には、内方へ突出するハウジング３２ａ、３２ｂが設けられている。ラック５側のハウジング３２ａ、３２ｂに軸受３０ａ、３０ｂの外輪が嵌合され、この軸受３０ａ、３０ｂの内輪がフレーム３側のパイプ３１ａ、３１ｂの外径側に嵌合されている。これによりフレーム３がラック５に対して回転可能となっている。
【００１４】
回転装置４は、回転用モータ４０、駆動側プーリ４３、従動側プーリ４１、ベルト４２を備える。図２や図３に基づき詳細に説明すると次の通りである。フレーム３の前方のパイプ３１ａに従動側プーリ４１が固定され、フレーム３と従動側プーリ４１とが同時に回転可能になっている。一方、ラック５には回転用モータ４０が固定されている。回転用モータ４０の回転軸に駆動側プーリ４３が固定され、この駆動側プーリ４３と従動側プーリ４１とに、ベルト４２が掛けられている。この構成のため、回転用モータ４０が作動すると駆動側プーリ４３及び従動側プーリ４１が回転し、フレーム３が回転する。
【００１５】
なお、フレーム３の前後に固定されたパイプ３１ａ、３１ｂの内径は円筒体Ｃの径より大きい。また、パイプ３１ａに固定された従動側プーリ４１の径方向中央付近には、円筒体Ｃより径が大きい孔４４が形成されている。そのため、円筒体Ｃは、パイプ３１ａ、３１ｂの内径側及び従動側プーリ４１の孔４４を通過して、外観検査装置Ａの後方から前方へ進むことができる。
【００１６】
ここで、フレーム３、パイプ３１ａ、３１ｂ、従動側プーリ４１の回転軸は一致する。また、これらの回転軸と、フレーム３の内方を通過する円筒体Ｃの中心軸とは一致する。
【００１７】
図１や図３に示すように、軸受３０ａ、パイプ３１ａ、従動側プーリ４１は例えば前方から見て八角形のカバー３３ａに、軸受３０ｂ、パイプ３１ｂは例えば前方から見て八角形のカバー３３ｂに覆われていても良い。
【００１８】
フレーム３に固定されている昇降装置２は、ボールねじ２１と、ボールねじ２１のねじ軸を回転させる昇降用モータ２０とを備える。フレーム３の前後方向中央付近に柱２９が設けられており、柱２９にブラケット２２が固定されている。ブラケット２２はフレーム３より左右のうち一方へ突出している。そのブラケット２２に昇降用モータ２０が固定されている。ボールねじ２１は、外観検査装置Ａの停止状態において、昇降用モータ２０から上方へ伸びている。
【００１９】
この昇降装置２のボールねじ２１にはカメラ１０と照明１１ａ、１１ｂが取り付けられている。図１、図４に基づき詳細に説明すると次の通りである。ボールねじ２１のナット２３には、水平に保たれて後方に伸びる第１保持具２４が固定されている。第１保持具２４は、その後端付近の部分で、上下に伸びる第２保持具２５を保持している。第２保持具２５の上部には、フレーム３の左右方向中央まで水平に保たれて伸びるカメラ保持具２６が固定されている。このカメラ保持具２６が、フレーム３の左右方向の中央の上方において、カメラ１０を保持している。カメラ１０は下向きに保持されている。以上の構造により、カメラ１０は、昇降装置２よりも後方で、フレーム３の内方を通過する円筒体Ｃの上方から、円筒体Ｃの方を向いた状態で保持されている。
【００２０】
また、第２保持具２５の下部には左側の照明保持具２７ａが設けられている。また、前後方向に伸びる前記第１保持具２４の中央付近には、左右方向に伸びる第３保持具２８が保持されている。第３保持具２８の右側には、右側の照明保持具２７ｂが設けられている。照明保持具２７ａ、２７ｂは、それぞれ照明１１ａ、１１ｂを保持している。２つの照明１１ａ、１１ｂは、それぞれカメラ１０の斜め下方にあり、上方から見て、フレーム３の内方を通過する円筒体Ｃについて対称に配置されている。また、照明１１ａ、１１ｂは、水平面に対して所定の角度で固定されている。この所定の角度は、円筒体Ｃの表面がカメラ１０の焦点に来たときにその表面を適切に照らす角度で、例えば１５〜２５度である。ここで、適切に照らすとは、円筒体Ｃの外観の判定が可能な程度の画像をカメラ１０で撮影できるように照らすことである。なお、照明１１ａ、１１ｂはカメラ１０の撮影範囲全体を適切に照らすことができる。
【００２１】
以上の構造では、カメラ１０と照明１１ａ、１１ｂとが、ボールねじ２１の同じナット２３に取り付けられているため、カメラ１０と照明１１ａ、１１ｂとの位置関係が固定されている。そして、昇降装置２が作動すると、カメラ１０と照明１１ａ、１１ｂとが、位置関係が固定されたままで昇降する。
【００２２】
以上の構造のため、回転装置４が作動するとフレーム３が回転し、カメラ１０と照明１１ａ、１１ｂとが、その位置関係を保ったままフレーム３の回転軸を中心に回る。従って、フレーム３の内方を円筒体Ｃが通過しているときに回転装置４が作動すると、カメラ１０と照明１１ａ、１１ｂが円筒体Ｃの周りを回ることになる。また、昇降装置２が作動してカメラ１０と照明１１ａ、１１ｂが昇降すると、カメラ１０と照明１１ａ、１１ｂの回転半径が変わる。従って、昇降装置２は、カメラ１０と照明１１ａ、１１ｂの回転半径変更装置として機能する。
【００２３】
さらに、外観検査装置Ａは、カメラ１０で撮影された画像に基づき円筒体Ｃの外観の判定を行う判定部６０を備える。判定部６０は、カメラ１０で撮影された画像に基づき判定するものであれば良く、その具体的な構成や判定方法は限定されない。
【００２４】
さらに、外観検査装置Ａは、検査のための操作を行う操作部６１を備える。操作部６１は検査対象の円筒体Ｃの外径を入力する入力部を備える。この入力部で円筒体Ｃの外径を入力すると、昇降装置２が作動し、カメラ１０及び照明１１ａ、１１ｂがその外径の円筒体Ｃの撮影に最適な高さに移動するようになっている。
【００２５】
（外観検査装置Ａによる検査方法）
外観検査装置Ａの停止状態において、カメラ１０は円筒体Ｃが通過する場所の真上にある。この状態で、まず、操作部６１において検査対象の円筒体Ｃの外径が入力される。すると、昇降装置２が作動し、カメラ１０及び照明１１ａ、１１ｂの高さ、すなわち回転装置４の作動中におけるカメラ１０及び照明１１ａ、１１ｂの回転半径が変更される。これにより、カメラ１０の焦点がフレーム３の内方を通過する円筒体Ｃの頂点に合う。また、照明１１ａ、１１ｂが円筒体Ｃの頂点を適切に照らす位置に来る。
【００２６】
この状態で連続成型装置が稼働を開始すると、円筒体Ｃが成型され、外観検査装置Ａの所まで進んでくる。
【００２７】
円筒体Ｃの先端部がカメラ１０による撮影位置に到達すると、回転装置４が作動し、フレーム３が回転を開始し、カメラ１０が円筒体Ｃの周りを回り始める。カメラ１０は、まず、左右のうちいずれかの方向、例えば右回りの方向に回る。そして、円筒体Ｃの周りを１周すると、回転装置４が停止し、カメラ１０の移動も停止する。ここで、カメラ１０が円筒体Ｃの周りを１周したときの最後の撮影範囲と、撮影を始めたときの撮影範囲とが重複することが望ましい。カメラ１０の移動の停止中に回転装置４では回転方向の切り替えが行われる。その後、回転装置４が再び作動する。するとカメラ１０は、前とは逆方向、例えば左回りの方向に回る。そして左回りに１周すると、回転装置４が停止し、カメラ１０の移動も停止する。このように、回転装置４の作動と停止が繰り返され、停止の度に回転方向の切り替えが行われる。そのためカメラ１０は、円筒体Ｃの周りを１周する毎に、その位置で停止し、その後停止前とは逆の方向に回る。このようなカメラ１０の運動が、円筒体Ｃが外観検査装置Ａを通過し終わるまで繰り返される。カメラ１０は円筒体Ｃの周りを回りながら、円筒体Ｃの表面を撮影する。ただしカメラ１０は円筒体Ｃの周方向に移動していないときは撮影していない。カメラ１０が円筒体Ｃの周りを回る速さは、前方へ進行していく円筒体Ｃの表面に撮影漏れが生じない一定以上の速さとする。つまり、円筒体Ｃの全ての表面を最低１回撮影できる速さとする。
【００２８】
例として、円筒体Ｃの前方への進行の速さが７．５ｍｍ／秒、カメラ１０の１回の撮影範囲が前後方向に１００ｍｍで周方向に例えば１５ｍｍ、回る方向の逆転のためにカメラ１０が停止する時間が１秒、カメラ１０が円筒体Ｃの周りを回る速さを１５ｒｐｍ（４秒／回転）である場合の撮影範囲を、円筒体Ｃの展開図である図５に示す。図５において右側が円筒体Ｃの進行方向前方である。図５（ａ）〜（ｄ）は円筒体Ｃの同じ場所を示している。カメラ１０による撮影は断続的に行われるが、撮影の時間間隔が例えば０．１秒と、円筒体Ｃの進行の速さ及びカメラ１０の回る速さに対して非常に短い。そのため、カメラ１０が１周する間の撮影範囲を展開図上で示すと略平行四辺形となる。
【００２９】
カメラ１０が円筒体Ｃの周りを１周すると、その間の撮影範囲は図５（ａ）で示される範囲となる。図中の符号Ｌはカメラ１０が１周する間に円筒体Ｃが前方へ進行した距離で、７．５ｍｍ／秒×４秒／回転×１回転＝３０ｍｍである。次に、カメラ１０の移動する方向が逆転する。図中の符号ｌは、移動方向の逆転のためにカメラ１０が停止している間に円筒体Ｃが前方へ進行した距離で、７．５ｍｍ／秒×１秒＝７．５ｍｍである。逆転後の方向にカメラ１０が１周すると、その間の撮影範囲は図５（ｂ）で示される範囲となる。この間も円筒体Ｃは前方へ３０ｍｍ進行する。その後、カメラ１０の移動する方向がさらに逆転し（その間に円筒体Ｃは７．５ｍｍ進行する）、その方向にカメラ１０が１周し、図５（ｃ）で示される範囲を撮影する（その間に円筒体Ｃは３０ｍｍ進行する）。以上の１周目と３周目（図５（ａ）と（ｃ））の撮影範囲を重ねると図５（ｄ）に示す範囲となる。ここで図中のａは１周目の撮影範囲、ｃは３周目の撮影範囲を示している。図５（ｄ）に示すように１周目の撮影範囲と３周目の撮影範囲とに重なる部分がある。この重なる部分の前後方向の長さは、（カメラ１０の１回の撮影範囲の前後方向の長さ）−（図５（ｃ）の範囲の撮影開始までに円筒体Ｃが進行した距離）＝１００ｍｍ−（３０ｍｍ＋７．５ｍｍ＋３０ｍｍ＋７．５ｍｍ）＝２５ｍｍである。
【００３０】
この例では、図５（ｄ）から明らかなように、円筒体Ｃの表面に撮影漏れが生じていない。しかも、奇数周目の撮影のみで円筒体Ｃの全ての表面を漏れなく撮影している。従って、偶数周目の撮影も含めると、円筒体Ｃの全ての表面を最低２回撮影している。
【００３１】
このようにして撮影された画像のデータに基づき、判定部６０による判定が行われる。判定部６０による判定方法は限定されないが、例えば次のように行われる。まず、カメラ１０で撮影された画像データが、判定部６０に取り込まれる。判定部６０には良品の画像データが記憶されている。そこで、判定部６０は、取り込まれたデータと良品のデータとの比較を行う。比較は撮影された画像１枚ずつに対して行われる。その結果、両者に相違が無ければ、円筒体Ｃにおけるその撮影箇所については異常無しと判定される。一方、両者に相違があれば、その撮影箇所については異常有りと判定される。異常有りの画像が一定数続いた場合、円筒体Ｃの表面に傷等があると判断し、その円筒体Ｃを不具合品と判定する。
【００３２】
連続成型される円筒体Ｃの径が変わる場合は、操作部６１において円筒体Ｃの外径が入力される。すると、昇降装置２が作動し、カメラ１０及び照明１１ａ、１１ｂの高さ、すなわちカメラ１０及び照明１１ａ、１１ｂの回転半径が変更される。この変更の際、カメラ１０と照明１１ａ、１１ｂとの位置関係は固定されたままである。
【００３３】
（効果）
以上の外観検査方法及び外観検査装置Ａでは、前方に進行していく円筒体Ｃの周りを、カメラ１０が周方向に移動しながら撮影するため、１台のカメラ１０で円筒体Ｃの表面を周方向に漏れなく検査することができる。そのため設備導入費用を抑えることができる。
【００３４】
また、照明１１ａ、１１ｂもカメラ１０と共に円筒体Ｃの周りを回るため、円筒体Ｃの周囲に多数の照明を並べなくても、常に撮影箇所を照らすことができる。そのため照明の数を少なくすることができ、設備導入費用を抑えることができる。
【００３５】
上記実施形態の場合、検査対象である円筒体Ｃは連続成型されるものであり、検査の際も成型され続けている。そのため円筒体Ｃを回転させることは困難である。しかし、円筒体Ｃを回転させずに、カメラ１０を円筒体Ｃの周方向に移動させれば、円筒体Ｃを周方向に漏れなく検査することができる。
【００３６】
なお、円筒体Ｃを周方向に漏れなく検査する別の方法として、カメラを固定しておき、成型された円筒体Ｃを切断し、切断後の円筒体Ｃをカメラの近くで回転させる方法もある。しかしそのようにするためには、円筒体Ｃの回転装置が必要となる。そのため、外観検査装置が大きなものとなり、また設備導入費用が高くなる。しかし、上記実施形態のように、円筒体Ｃを回転させずにカメラ１０を円筒体Ｃの周方向に移動させれば、円筒体Ｃの回転装置が不要であり、設備をコンパクトにでき、また設備導入費用を安くできる。
【００３７】
ここで、カメラ１０及び照明１１ａ、１１ｂには配線が取り付けられている。そのため、カメラ１０及び照明１１ａ、１１ｂを円筒体Ｃの周りで何周もさせると、配線が円筒体Ｃや外観検査装置Ａの一部分に巻き付くおそれがある。しかし、上記の実施形態のように、カメラ１０が円筒体Ｃの周りを１周する毎に、回る方向が逆転するようにすれば、配線が円筒体Ｃ等に巻き付くことを防ぐことができる。
【００３８】
また、カメラ１０の円筒体Ｃの周りを回る速さを一定以上の速さとすることにより、前方へ進行する円筒体Ｃの表面を、周方向だけでなくその進行方向にも漏れなく撮影することができ、円筒体Ｃの全ての表面を検査することができる。カメラ１０の円筒体Ｃの周りを回る速さをより速くし、カメラ１０で円筒体Ｃの全ての表面を２回以上撮影するようにすれば、欠陥を見逃すことを防ぐことができる。
【００３９】
上記の外観検査装置Ａは回転半径変更装置としての昇降装置２を備えるため、円筒体Ｃの外径が変わったときにカメラ１０の回転半径を変え、カメラ１０の焦点を円筒体Ｃの表面に合わせることができる。そのため、様々な径の円筒体の検査を行うことができる。
【００４０】
また上記の外観検査装置Ａによれば、回転半径が変わるときにカメラ１０と照明１１ａ、１１ｂとの位置関係が変わらない。そのため、カメラ１０と照明１１ａ、１１ｂとの間の距離や、カメラ１０の向きと照明１１ａ、１１ｂの向きとの間の角度が、保たれる。そのため、カメラ１０の回転半径が変わったときに、照明１１ａ、１１ｂの位置や角度等の調整に時間や手間をかける必要が無い。また上記の外観検査装置Ａでは、カメラ１０と照明１１ａ、１１ｂとが同じボールねじ２１に設けられて１つの昇降用モータ２０で昇降するため、複数の昇降用モータを準備する必要が無い。
【００４１】
また、上記の外観検査装置Ａは操作部６１を備え、操作部６１における設定によりカメラ１０の回転半径を変えることができるため、回転半径の変更のために作業者が時間や手間をかける必要が無い。
【００４２】
また、上記のようにカメラ１０で撮影された画像データと良品の画像データとの比較により異常の有無が判定される場合、凹凸のあまり無い欠陥、例えば小さな傷や変色等も異常として認識することができ、不具合品を確実に選別できる。
【００４３】
（変更例）
上記の実施形態の場合、カメラ１０の回る方向が、カメラ１０が円筒体Ｃの周りを１周する毎に切り替えられる。しかし、この移動方向の切り替えが、カメラ１０が２周以上の複数周回る毎に行われても良い。また、検査の間、カメラ１０が一方向にのみ移動しても良い。
【００４４】
上記の実施形態では、回転半径変更装置はボールねじ２１と昇降用モータ２０を備える昇降装置２であったが、回転半径変更装置の構造はこれに限定されない。例えば、昇降装置２の代わりに、油圧シリンダとピストンとを備える装置を用いても良い。その場合、ピストンにカメラ１０及び照明１１ａ、１１ｂが固定され、これらが油圧制御により昇降する。
【００４５】
カメラ１０及び照明１１ａ、１１ｂを円筒体Ｃの周りで回すための構造は、上記実施形態のものに限定されない。例えば、円筒体Ｃより径の大きい円形軌道が円筒体Ｃを外径側から囲うように設けられ、カメラ１０及び照明１１ａ、１１ｂがこの円形軌道上を移動することにより、円筒体Ｃの周りを回る構造等でも良い。
【００４６】
検査は円筒体が連続成型されている間に実施されなくても良い。例えば、成型が終わり、定められた長さに切断された後の円筒体に対して検査が実施されても良い。
【符号の説明】
【００４７】
Ａ…外観検査装置、Ｃ…円筒体、２…昇降装置、３…フレーム、４…回転装置、５…ラック、１０…カメラ、１１ａ…照明、１１ｂ…照明、２０…昇降用モータ、２１…ボールねじ、２２…ブラケット、２３…ナット、２４…第１保持具、２５…第２保持具、２６…カメラ保持具、２７ａ…照明保持具、２７ｂ…照明保持具、２８…第３保持具、２９…柱、３０ａ…軸受、３０ｂ…軸受、３１ａ…パイプ、３１ｂ…パイプ、３２ａ…ハウジング、３２ｂ…ハウジング、３３ａ…カバー、３３ｂ…カバー、４０…回転用モータ、４１…従動側プーリ、４２…ベルト、４３…駆動側プーリ、４４…孔、６０…判定部、６１…操作部
【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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