JPH0226058Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案は表面欠陥計測装置に係り、特に円筒形
状の被測定物内周面の欠陥を計測するのに好適な
表面欠陥計測装置に関する。

〔考案の背景〕

従来のこの種の表面欠陥計測装置にあつては投
光器からの光線を回転ミラー等で走し、被測定物
の表面の測定開始点から測定終了点まで順次、光
線を照射し、その反射光をイメージセンサで光電
変換し、該イメージセンサの出力を処理装置で演
算処理し、欠陥の有無の判定を行うようにしてい
る。

上記従来装置では被測定物の測定開始点から測
定終了点まで順次、走査し、被測定物からの反射
光を光電変換していくため、被測定物の測定面積
が大きくなると、表面欠陥計測に要する時間がそ
の面積に比例して長くなるという問題があつた。

〔考案の目的〕

本考案の目的は計測時間の短縮化を図つた表面
欠陥計測装置を提供することにある。

〔考案の概要〕

本考案は、隣接する二つの被測定物の内周面に
沿つて、これら被測定物内周面に照射された光の
反射光をそれぞれ、検出する一体的に設けられた
二つの測定ヘツドを移動せしめ、これら二つの測
定ヘツドの検出出力の差分を求め、該差分と予め
設定されている基準電圧とを比較し、該比較結果
に基づいて被測定物内周面の欠陥の有無を判定す
るように構成したものである。

すなわち、本考案は測定ヘツドの検出出力をア
ナログ処理して被測定物内周面の欠陥の有無を判
定することにより表面欠陥の計測を高速に行うも
のである。

〔考案の実施例〕

本考案の実施例を図面に基づいて説明する。第
１図には本考案に係る表面欠陥計測装置の一実施
例の構成が示されている。同図において１Ａ，１
Ｂは被測定物８０の内周面８１における欠陥の有
無及びごみ等の付着の有無を計測する測定ヘツド
であり、該測定ヘツド１Ａ，１Ｂは取付板２によ
り一定間隔をおいて一体的に固定されている。こ
れら測定ヘツド１Ａ，１Ｂの構成を第２図に示
す。第２図において、光学系が装着される光学筒
体３０の側部、すなわち外周面には円周方向に
90゜の角度間隔で４個の広角レンズ３１が配設さ
れており、これらの広角レンズ３１により集光さ
れる被測定物８０の内周面８１からの反射光を光
学筒体３０の軸方向の平行光にする四角錘形状の
反射鏡３２が光学筒体３０の基部３３に固設され
ている。

また光学筒体３３の上部に形成されたマウント
３４には第３図に示すように反射鏡３２からの反
射光を各画素が光学筒体３０の軸線に直交する平
面にマトリクス状に二次元配列されたイメージセ
ンサ５が配設されている。

さて、第１図において測定ヘツド１Ａ，１Ｂの
側部にはガイド部７Ａ，７Ｂが形成されており、
左右送り台１２に形成されたレール９，９に摺動
自在に嵌装されている。またガイド部７Ｂには上
下送りボールナツトが形成されており、左右送り
台１２に固設された上下送りモータ１０の回転軸
に連結されたスクリユーロツド８が前記上下送り
ボールナツトに螺合するように構成されている。
更に左右送り台１２は固定壁に固設されたレール
１６，１６に摺動自在に嵌装され且つ左右送り台
１２に固設された左右送りボールナツト１１には
ボールスクリユー１３が螺着されている。そして
ボールスクリユー１３の両端は固定壁に固設され
た軸受１５，１５で支持され、左右送りモータ１
４により回転駆動されるように構成されている。

１７，１８は上下送りモータ１０、左右送りモ
ータ１４をそれぞれ駆動するための駆動回路であ
る。また２１は被測定物８０の計側結果を画像等
で表示する表示ユニツトである。更に制御回路２
０は測定ヘツド１を位置制御するための信号を出
力し且つ被測定物８０の計測結果を表示するため
の表示信号を表示ユニツト２１に出力する。

次に制御回路２０の具体的構成を第４図に示
す。同図において制御回路２０は、測定ヘツド１
Ａ，１Ｂの検出出力をそれぞれ所定のレベルに増
幅する増幅器３０，３１の各出力をそれぞれ同期
信号回路５３から出力される比較タイミング信号
Ｓに基づいて所定周期でサンプルホールドするサ
ンプルホールド回路３２，３３の各出力を減算す
る減算回路３４、減算回路３４の出力を基準電圧
発生回路より出力される基準電圧V₁，V₂と比較
する比較回路３５、比較回路３５の判定出力を保
持するラツチ回路３７，３８、OR回路３９、ラ
ツチ回路４０、基準クロツクパルスを出力する発
振器５０、該発振器５０のクロツクパルス信号を
所定の分周比に分周する分周回路５１，５２、分
周回路５１，５２の出力を受けて所定の周期の比
較タイミング信号Ｓを出力する同期信号回路５３
及び後述する演算処理を行う処理回路６０から構
成されている。次に処理回路６０の具体的構成を
第５図に示す。同図において処理回路６０は、測
定ヘツド１Ａ，１Ｂからの画像信号をフレームメ
モリ４２Ａ，４２Ｂの所定のメモリエリアに格納
するための画像信号インターフエイス４１Ａ，４
１Ｂ、表示ユニツト２１の１画面分の画像データ
が格納されるフレームメモリ４２Ａ，４２Ｂ、各
種の演算処理を行うマイクロコンピユータ４４、
測定開始指令を取り込み、ラインを駆動するため
の計測結果を示す判定信号を出力するデイジタル
入出力ポート４５、比較タイミング信号Ｓに基づ
いてラツチ回路３７，３８，４０の各出力を取り
込み、所定のタイミングでリセツト信号１０６を
各回路部に出力するデイジタル入出力ポート４
６、マイクロコンピユータ４４の演算処理により
得られた被測定物８０の計測結果を示す判定信号
を出力するためのデイジタル出力ポート４８、及
び上下送りモータ１０、左右送りモータ１４にそ
れぞれ駆動信号を出力する駆動回路１７，１８に
それぞれ測定ヘツド１Ａ，１Ｂを所定位置まで移
動させるための制御信号を出力するデイジタル出
力ポート４９から構成されている。

上記構成から成る制御回路２０の動作を第６図
に示すタイミングチヤートに基づいて説明する。
発振器５０から出力される基準クロツクパルス信
号は分周回路５１により所定の分周器に分周され
表示部２１の画面における水平方向の同期信号が
作成される。また分周回路５１で分周されたクロ
ツクパルス信号は更に分周回路５２により所定の
分周比に分周され表示部２１における画面の垂直
方向の同期信号が得られる。そして同期信号回路
５３は分周回路５１，５２からの水平同期信号、
垂直同期信号をそれぞれ取り込み比較タイミング
信号Ｓを各回路部に出力する（第６図ａ）。

一方測定ヘツド１Ａ，１Ｂの各出力９０，９１
（第６図ｂ，ｃ）は増幅器３０，３１により所定
のレベルまで増幅され、これらの増幅出力は同期
信号回路５３より出力される比較タイミング信号
Ｓに基づいて所定のタイミングでサンプルホール
ド回路３２，３３により保持される。（第６図ｄ，
ｅ）。

更にサンプルホールド回路３２，３３の各出力
Ａ，Ｂは減算回路３４で減算され、その演算出力
（Ａ−Ｂ）は比較回路３５により基準電圧発生回
路３６より出力される基準電圧V₂，V₂と比較さ
れる。ここで基準電圧V₁は測定ヘツド１Ａ，１
Ｂの各出力９０，９１の差分値に対する表面欠陥
がない場合の下限値を示し、基準電圧V₂は前記
差分値に対する表面欠陥がない場合の上限値を示
している（第６図ｆ）。そして比較回路３５にお
いてＡ−Ｂ＜V₁である場合にはラツチ回路３７
に比較信号１００（第６図ｇ）が、またＡ−Ｂ＞
V₂である場合にはラツチ回路３８に比較信号１
０１（第６図ｈ）がそれぞれ出力される。更に
OR回路３９には比較回路３５より各比較信号１
００，１０１が入力され、ラツチ回路４０に出力
信号１０２（第６図ｉ）が出力される。そしてラ
ツチ回路３７，３８，４０からは被測定物８０に
おける欠陥の有無を判別するための判定信号１０
３，１０４，１０５がそれぞれ処理回路６０に出
力される。ここで判定信号１０３は測定ヘツド１
Ａにより計測される被測定物８０の内周面８１に
欠陥がある場合に出力され、判定信号１０４は測
定ヘツド１Ｂにより計測される被測定面８１に欠
陥がある場合に出力される。また判定信号１０５
は測定ヘツド１Ａ，１Ｂのいずれか一方により計
測される被測定物８０の内周面８１に欠陥がある
場合に出力される（第６図ｊ〜ｍ）。そしてラツ
チ回路３７，３８，４０から出力される各信号は
処理回路６０より出力されるリセツト信号１０６
（第６図ａ）によりリセツトされる。ここでラツ
チ回路４０の出力１０５は後述する割込処理プロ
グラムの起動信号として用いられる。

次にマイクロコンピユータ４４により実行され
るプログラムの内容を第７図及び第８図に示す。
第７図はメインルーチンの内容が示されており、
同図においてプログラムが起動されると、ステツ
プ２００で計測回数計数カウンタＣ（このカウン
タはソフトカウンタである。）がリセツトされ、
次のステツプ２０２で計測開始か否か、換言すれ
ば測定開始指令がデイジタル入出力ポート４５に
入力されたか否かの判定が行われ、ステツプ２０
２で測定開始指令が入力されていないと判定され
た場合には、同じ判定を繰り返す。

他方、ステツプ２０２で測定開始指令がデイジ
タル入出力ポート４５に入力された場合には次の
ステツプ２０４に進み、ソフトカウンタＣの更新
がなされる。更に次のステツプ２０６では制御回
路２０より駆動回路１７を介して上下送りモータ
１０に下降用駆動信号が出力され、測定ヘツド１
Ａ，１Ｂは測定開始点より被測定物８０の内周面
８１に沿つて降下する。更にステツプ２０８では
割込みがあるか否か、換言すればラツチ回路４０
の出力信号（割込信号）１０５が処理回路６０に
入力されたか否かの判定がなされる。ステツプ２
０８で割込みがあると判定された場合にはメイン
ルーチンの実行をそのまま終了する。他方ステツ
プ２０８で割込みがないと判定された場合には次
のステツプ２１０に進み、ステツプ２１０で該当
するワーク８０の計測が終了したか否かの判定が
なされる。ステツプ２１０で計測が終了していな
いと判定された場合にはステツプ２０６に戻り、
前述と同様の処理がなされる。

一方、ステツプ２１０で計測が終了したと判定
された場合にはステツプ２１２に進み、ステツプ
２１２では制御回路２０におけるデイジタル出力
ポート４９より駆動回路１７を介して上下送りモ
ータ１０に測定ヘツド１Ａ，１Ｂを上昇させるた
めの制御信号が出力され、測定ヘツド１Ａ，１Ｂ
は計測開始位置まで上昇し、その位置で停止す
る。

更にステツプ２１４では計測回数計数カウンタ
Ｃの内容が予め設定してある計測回数ｉに達した
か否かの判定がなされる。すなわち計測対象とな
つているすべてのワークの計測が終了したか否か
の判定がなされる。ステツプ２１４ですべてのワ
ークの計測が終了していないと判定された場合に
はステツプ２１８に移行し、ステツプ２１８で制
御回路２０におけるデイジタル出力ポート４９よ
り駆動回路１８を介して左右送りモータ１４に測
定ヘツド１Ａ，１Ｂを右方向に移動させるための
制御信号が出力され、その後にステツプ２０２に
戻り、前述の処理を繰り返す。

一方、ステツプ２１４で計測対象となつている
ワークのすべての計測が終了したと判定された場
合にはステツプ２１６で制御回路２０のデイジタ
ル出力ポート４９より駆動回路１８を介して左右
送りモータ１４に測定ヘツド１Ａ，１Ｂを図上、
左方向にもとの位置まで移動させるための制御信
号が出力され、メインルーチンの実行を終了す
る。

次に第８図にラツチ回路１０５の出力により起
動される割込みルーチンの内容を示す。同図にお
いて割込みルーチンが起動されると、ステツプ３
００では測定ヘツド１Ａ，１Ｂ内のイメージセン
サ５から被測定物８０の内周面８１に関する画像
データが取り込まれ、次のステツプ３０２ではイ
メージセンサ５における各画素における画像デー
タがフレームメモリ４２Ａ，４２Ｂにおける所定
のメモリエリアに格納される。すなわちイメージ
センサ５により撮像される画像は第９図における
符号Ｑで示すようにドーナツ状となり、この画像
Ｑを構成する各画素の位置は極座標で表わされ、
これを直交座標に変換することによりイメージセ
ンサ５の各画素に対応する所定のメモリエリアに
画像データが記憶される（第１０図）。ここで第
９図に示す画像Ｑにおいて半径方向は被測定物の
深さ方向を示し、円周方向は被測定物８０の内周
面８１における円周方向の画像を示している。そ
して次のステツプ３０４ではフレームメモリ４２
Ａ，４２Ｂに格納された画像データに基づいて被
測定物（ワークと記す。）８０の内周面８１にお
ける欠陥部位の検査が行われる。すなわちフレー
ムメモリ４２Ａ，４２Ｂの各アドレスに記憶され
ている画像データとマイクロコンピユータ４４内
におけるROMに予めフレームメモリ４２Ａ，４
２Ｂの各アドレスに対応して記憶されている受光
量の基準値を示す基準データと比較する。更にス
テツプ３０６ではステツプ３０４における比較結
果に基づいて欠陥の有無の判別がなされる。そし
てステツプ３０６で欠陥が無いと判定された場合
にはステツプ３０８でデイジタル出力ポート４８
より該当するワークが合格品である旨の表示を行
うための表示信号が表示ユニツト２１に出力され
る。

他方、ステツプ３０６で欠陥ありと判定された
場合にはステツプ３１０に移行する。ステツプ３
１０乃至３１４ではステツプ３０６で欠陥ありと
判定された画像データが格納されているフレーム
メモリ４２Ａ，４２Ｂにおける各アドレスに隣接
するアドレスに格納された画像データについても
受光量の基準値を示す基準値データを比較され、
欠陥の有無及びごみ等の付着の有無等の判定がな
される。ステツプ３１４でワーク８０の内周面８
１に傷又は鋳巣があると判定された場合にはステ
ツプ３１６で制御回路２０におけるデイジタル出
力ポート４８より表示ユニツト２１に傷あるいは
鋳巣の発生個所を画像表示するための表示信号が
出力され割込ルーチンの実行は終了する。またス
テツプ３１４でワーク８０の内周面にごみ、ある
いはよごれがあると判定された場合にはステツプ
３１８で同様に表示ユニツト２１にデイジタル出
力ポート４８より表示信号が出力され、割込ルー
チンの実行を終了する。ここで表示ユニツト２１
には第１１図に示すような画像が表示される。す
なわち同図に示すようにワーク８０の被測定面
（内周面）８１はドーナツ状の画像９０として描
出され、例えば傷または鋳巣等の欠陥が生じてい
る個所には赤丸でまたごみ等が付着している個所
には青色のΔ印で表示される。ここでドーナツ状
の画像９０の円周方向はワーク８０の内周面８１
における円周方向の位置に対応し、半径方向はワ
ーク８０の深さ方向に対応している。

ステツプ３１４で計測対象であるワーク８０が
合格品であると判定された場合には、ステツプ３
０８に移行し、前述と同様に表示ユニツト２１に
合格品である旨表示され、割込ルーチンの実行を
終了する。

以上に説明したように本実施例ではアナログ処
理で被測定物の内周面における傷等の欠陥の有無
の判別を行い、その後欠陥の有無を示す判定信号
により割込みプログラムを起動し、欠陥の種類等
の判定表示を行うように構成したので、被測定物
の表面欠陥の計測を高速に行うことが出来、従来
に比して計測時間の短縮化が図れる。

〔考案の効果〕

本考案によれば被測定物における表面欠陥の計
測時間の短縮化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る表面欠陥計測装置の一実
施例を示す構成図、第２図は第１図における測定
ヘツド１Ａ，１Ｂの構成図、第３図はイメージセ
ンサ５の各画素が２次元配列された状態を示す
図、第４図は制御回路２０の具体的構成を示すブ
ロツク図、第５図は制御回路２０における処理回
路６０の具体的構成を示すブロツク図、第６図は
制御回路２０の動作説明するためのタイミングチ
ヤート、第７図及び第８図はマイクロコンピユー
タ４４に実行されるプログラムの内容を示し、第
７図はメインルーチンの内容を、第８図は割込ル
ーチンの内容をそれぞれ示すフローチヤート、第
９図はイメージセンサ５により撮像された画像Ｑ
を分担する各画素の位置関係を示す図、第１０図
は第９図に示したイメージセンサ５の各画素に対
応して直交座標系に表わされたメモリの格納位置
を示す図、第１１図はワーク８０の内周面８１に
鋳巣、傷等の欠陥が生じている場合あるいはごみ
等が付着した場合における表示ユニツト２１にお
ける画面に表示される画像を示す図である。 １Ａ，１Ｂ…測定ヘツド、２０…制御回路、２
１…表示ユニツト、６０…処理回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 隣接する二つの被測定物内周面に照射された光
   の反射光を光電変換し各検出部位に対応したアナ
   ログ電圧を出力する一体的に設けられた二つの測
   定ヘツドと、これら二つの測定ヘツドを各被測定
   物の内周面に沿つて各々、移動させる駆動手段
   と、前記二つの測定ヘツドの検出出力を取り込
   み、これらの検出出力の差分を求め、該差分と予
   め設定されている基準電圧とを比較し、該比較結
   果に基づいて被測定物内周面の欠陥の有無を判定
   すると共に、計測時に測定ヘツドを所定位置まで
   移動させるための制御信号を前記駆動手段に出力
   する制御回路とを含んで構成されたことを特徴と
   する表面欠陥計測装置。