JPH0436644A - 円筒内壁面の欠陥の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、撮像機器と画像処理装置とを用いて、各種
ワークの円筒内壁面の欠陥を自動的に検査する検査方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

シリンダブロックのボアの如き円筒内壁面の欠陥検査は
、作業者の目視による検査が一般に行われている。しか
し、目視による検査は熟練が必要で、判定も難しいため
、機械による自動化が臨まれていた。

上記検査を自動化する手段としては、ワークの円筒内壁
面を撮像機器にて撮像し、これより得られた画像を画像
処理して検査する手段がある。

これは、例えば第１１図に示す様に、撮像カメラ（１）
の下面にスコープ（２）を取付け、スコープ（２）の下
方に平板ミラー（３）を４５″傾けて回転自在に設置し
た撮像機器を昇降自在に設置し、撮像カメラ（１）から
画像信号を画像処理装置（４）へ出力するように構成さ
れている。またスコープ（２）にはワーク（５）の円筒
内壁面（６）を照らす照明手段（図示せず）が付設され
ている。

この検査手段は、平板ミラー（３）及びスコープ（２）
をワーク（５）の円筒内壁面（６）内へ挿入し、円筒内
壁面（６）を照らす、すると円筒内壁面（６）の一部の
画像が平板ミラー（３）にて９０°方向に反射され、ス
コープ（２）を通して撮像カメラ（１）にて撮像され、
その画像信号が画像処理装置（４）へ出力される。そし
て画像処理装置（４）では入力された画像信号を基に所
定の画像処理を行い、欠陥の有無を判定する。

上記作業は、撮像機器を上下方向に移動させ、かつ平板
ミラー（３）を回転させて、円筒内壁面（６）の全面に
ついて行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記手段であれば、撮像カメラ（１）全体に円筒内壁面
（６）が撮像されているときは、入力画像における検査
領域が一定であるので、検査が容易である。

しかし、円筒内壁面（６）の上下端近傍では、円筒内壁
面以外の背景部分も同時に撮像カメラ（１）に撮像され
、その入力画像（７）は第１２図に示す様に背景部分（
８）が暗くなる。そのため、正確な判定をするために背
景部分（８）を除くように検査領域を設定せねばならな
い。この場合、平板ミラー（３）の回転位置によって第
１３図に示す様に背景部分（７）の配置が刻々と変わっ
てしまう。そのため、各入力画像毎に検査領域を設定せ
ねばならず、検査に多くの時間がかかってしまう。

上記問題点を解決するためには、撮像カメラ（１）を平
板ミラー（３）と−緒に回転させればよい。しかし、撮
像カメラ（１）を回転させるためには、断線等の問題を
処理せねばならない。

また、断線を生じないようにしたものとして、例えば特
開平１−９７８０９号公報にて開示されたものがある。

しかし、回転部の構造が複雑であり、円筒内壁面（６）
を全周検査するには上記と同様に時間がかかる。

この発明は、撮像カメラや平板ミラー等を回転させるこ
となく円筒内壁面を検査できるようにした検査方法を提
供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明における検査方法は昇降可能に支持した撮像カ
メラと、前記撮像カメラの下方に垂設した小径の探査用
スコープと、前記スコープの下方に同芯上に設置した円
錐形状のコーンミラーと、前記撮像カメラにて撮像され
た画像を画像処理する画像処理装置とを備え、前記スコ
ープの下方及びコーンミラーを円筒内壁面内にその中心
軸に沿って挿入して円筒内壁面の周面を撮像し、前記画
像処理装置において、前記撮像カメラからの入力画像に
対して水平方向及び垂直方向のヒストグラムをとってそ
の画像中心を求め、この中心を基準としてドーナツ状に
検査領域を設定し、この検査領域内で微分処理及び２値
化処理を行って欠陥の有無を判定するようにしたもので
ある。

〔作用〕

上記検査方法では、スコープやコーンミラーを回転させ
ることなく、円筒内壁面の周面を一定高さ毎に撮像して
欠陥検査でき、作業時間を短縮できる。また円筒内壁面
の上下端において撮像カメラからの入力画像内に円筒内
壁面以外の背景部分が入っていても、該背景部分を検査
領域から除外でき、円筒内壁面の上下端も正確に欠陥の
有無を判定できる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を第１図乃至第１θ図を参照し
て説明する。

円筒内壁面（１６）を撮像し、検査する検査装置は、撮
像カメラ（１０）の下部に垂設したスコ゛−ブ（１１）
と、スコープ（１１）の下方に同芯上に配置した円錐形
のコーンミラー（１２）と、スコープ（１１）を通して
円筒内壁面（１６）を照らす照明装置（１３）と、撮像
カメラ（１０）にて撮像された画像を画像処理して欠陥
の有無を判定する画像処理装ｆ　（１４）と、画像を写
し出すモニターテレビ（１５）とから成っている。

上記スコープ（１１）は検査対象となる円筒内壁面（１
６）より小径でかつ深い長さのものが使用され、内部に
はレンズ（１７）を取付けである。またコーンミラー（
１２）も円筒内壁面（１６）より小径のものが使用され
、スコープ（１１）の下方に同芯上に配置され、透明な
ガラス筒（１８）にて支持される。

照明装置（１３）は別設した光源（１９）の光を光ファ
イバ（２０）にてスコープ（１１）の先端まで導き、ス
コープ（１１）の先端から円筒内壁面（１６）を照らす
。

上記検査装置は、撮像カメラ（１０）を昇降可能に支持
し、検査時前記コーンミラー（１２）及びスコープ（１
１）を円筒内壁面（１６）の中心軸に沿って移動させ、
かつコーンミラー（１２）の反射面（１２ａ）が円筒内
壁面（１６）の上下端縁と夫々交差する範囲で撮像カメ
ラ（１０）を昇降させる。

画像処理装置（１４）は撮像カメラ（１０）から送られ
てくる入力画像に対して後述の如き画像処理を行って欠
陥の有無を判定する。

即ち、コーンミラー（１２）にて反射され、スコープ（
１１）を通して撮像カメラ（１０）にて撮像された円筒
内壁面（１６）は第２図に示す様に円形状の画像となり
、中心部に近づく程周方向が縮小されている。従うて円
筒内壁面（１６Ｌに円形の欠陥があれば中心部に向かっ
て長くなった楕円の画像となり、正方形の欠陥であれば
、中心部側が狭い扇形の画像となる。尚、実際の検査時
は、スコープ（１１）とコーンミラー（１２）との配置
関係から有効な視野幅から入る像はドーナツ状となって
おり、このドーナツ状の画像（２１）は他よりも明るく
写し出される。また欠陥は黒く写し出される。

そして、画像処理装置（１４）に撮像カメラ（１０）か
ら上記画像が入力されると、その入力画像のデータをフ
レームメモリに入力し、そのデータに基づいて以後の処
理を行う。先ず第３図に示す様に入力画像に対して垂直
射影ヒストグラム（２２）と水平射影ヒストグラム（２
３）をとり、垂直射影ヒストグラム（２２）において、
両端の座標（Ｘ、）Ｘ、＋Ｘ。

（ｘ、りからその中心　　　　　　を求め、同時に水平
射影ヒストグラム（２３）において、両端のを算出する
。この後第４図に示す様に画像中心変断面図を描き、こ
れによりドーナツ状の画像（２１）の内側の座標（Ｘ３
）（Ｘ４　）を求める。

そして第５図に示す様に、今までに得られた画像７”＋
７′）に対し座標ＣＸｔ　）（Ｘｚ　）（Ｘ・）（Ｘ４
）を通るドーナツ状の検査領域（２４）を設定する。検
査領域（２４）が設定されると、該検査領域（２４）を
一定の幅（２）でリング状に細分化し、第６図に示す様
な複数の判定領域（Ｌｌ）〜（Ｌｎ）を設定する。この
判定領域（Ｌ、）〜（Ｌｎ　）の幅（Ｉｌ）は不良と判
定すべき欠陥径の直径と同じ長さに設定する。例えば最
小の欠陥の直径が０．５　ｍであれば、幅（１）も０．
５閣に設定する。設定後、検査領域（２４）内の入力画
像に対して縦横方向の微分を行い、さらに２値化処理を
行う。２値化後各判定領域（Ｌ、）〜（Ｌｎ）内での欠
陥の面積値（Ｓｌ）〜（Ｓｎ）は各判定領域（Ｌｌ）〜
（Ｌｎ　）内での暗い画素数をカウントすることにより
求める。一方隣合う２つの判定領域（Ｌ、とＬ２）、（
１，とＬｌ）、（ＬｌとＬ４）・・・（Ｌｎ−、とＬｎ
　）内における基準判定値（ｙｔ　）　　（ｙｚ　）　
−（ｙｍ　）　　（ｍ＝ｎ−ｔ　）を設定しておく。こ
の基準判定値（ｙｔ　）　　（ｙｚ　）・・・（ｙｎ＋
　）は夫々所定の判定領域内において不良と判定すべき
最小の欠陥径内の画素数の割合であり、２値化された画
像に対する回帰直線を基に算出する。そして第７図に示
す様に前記欠陥の面積値（Ｓ□）〜（Ｓｎ　）と基準判
定値（ｙ、）〜Ｃｙｍ　）とを基に（Ｓｔ　＋Ｓ２）と
（ｙ、）、（３２＋３３　）と（ｙｚ）、（Ｓ３＋３４
）と（ｙ　ａ　）　、・・・（Ｓｎ。

＋３ｍ）と（ｙｍ　）との比較演算を行い、基準判定値
（ｙｌ）〜（ｙｍ）より大きい面積値が１つでもあると
製品を不良とする。

上記画像処理装ＦＩＬ　（１４）の画像処理は第９図に
示すようなフローチャートで示される。

上記検査装置はスコープ（１１）及びコーンミラー　（
１２）を円筒内壁面（１６）に挿入して検査する際、撮
像カメラ（１０）を下方か上方へ若しくは上方から下方
へ順次移動させ、第８図に示す様に撮像領域が一部オー
バーラップするように撮像する。

このオーバーラツプ幅（ｈ）は不良となる欠陥径に合わ
せておく。

上記の如き構成を有する検査装置は、検査時、スコープ
（１１）及びコーンミラー（１２）を検査を行う円筒内
壁面（６）内に挿入し、その中心軸に沿って移動させ、
所定距離毎に光源（１９）を発光させて光ファイバ（２
０）を介して円筒内壁面（１６）を照らし、円筒内壁面
（１６）の一定の領域をコーンミラー（１２）にて反射
させ、スコープ（工１）を通して撮像カメラ（１０）に
撮像させる。そして撮像した入力画像を画像処理装置ｔ
　（１４）へ送り、上記した画像処理を行って欠陥の有
無を検査を行い、不良の欠陥が１つでも発見されると、
不良品とする。

尚、上記検査装置をシリンダブロック（２５）のボア（
２６）内面の検査に用いる場合は、第９図に示す様に、
撮像カメラ（１０）及びスコープ（１１）、コーンミラ
ー（１２）　、光源（１９）　、光ファイバ（２０）等
をシリンダブロック（２５）のボア数と同じ数量を用意
し、全ボア（２６）内面を同時に検査するようにすれば
よい。またタクトタイムが長い場合にはその時間に合わ
せて、１ボアずつ若しくは２ボアずつ順番に検査するよ
うにしてもよい。

〔発明の効果〕

この発明によれば、撮像カメラを回転させることなく上
下動させるだけで、円筒内壁面の輪切りにされた周面全
周を順番に撮像して、該円筒内壁面内の欠陥を自動的に
検査でき、しかも撮像カメラからの入力画像に対して常
に検査護域を設定するので、円筒内壁面の上下端付近の
ように入力画像に円筒内壁面以外の背景部分が入ってい
ても、該背景部分を検査領域から除外でき、正確な欠陥
検査を行える。

従って、この検査方法をエンジンのシリンダブロックや
その他の部品の形成された円筒内壁面の欠陥検査に適用
すれば、該検査を自動化でき、作業者の負担を軽減する
ことができると共に正確な検査を行え、信頼性が大幅に
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いる検査装置の構成を示す正面
図、第２図はコーンミラーによる反射像の特性を示す原
理図、第３図乃至第７図は画像処理を示す原理図、第８
図は撮像領域を示す一部破断斜視図、第９図は画像処理
のフローチャート、第１０図は他の検査装置を示す斜視
図、第１１図は従来の検査装置の正面図、第１２図及び
第１３図は問題点を示す原理図である。 （１０）・−・−撮像カメラ、　　（１１）−スコープ
、（１２）・−コーンミラー　（１４）・−・画像処理
装置。 特　許　出　願　人　　　ダイハツ工業株式会社代　　
　　理　　　　人　　　　江　　原　　省　　吾第１図 第２図 ｉ ［仕１ 第 図 ×Ｂ　　Ｘ４にコ ×１寸Ｘユ 第 図 鴨え眸翫 すｌツＪ１４゜ ’＄、（−１い−、） 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）昇降可能に支持した撮像カメラと、前記撮像カメ
   ラの下方に垂設した小径の探査用スコープと、前記スコ
   ープの下方に同芯上に設置した円錐形状のコーンミラー
   と、前記撮像カメラにて撮像された画像を画像処理する
   画像処理装置とを備え、前記スコープの下方及びコーン
   ミラーを円筒内壁面内にその中心軸に沿って挿入して円
   筒内壁面の周面を撮像し、前記画像処理装置において、
   前記撮像カメラからの入力画像に対して水平方向及び垂
   直方向のヒストグラムをとってその画像中心を求め、こ
   の中心を基準としてドーナツ状に検査領域を設定し、こ
   の検査領域内で微分処理及び２値化処理を行って欠陥の
   有無を判定するようにしたことを特徴とする円筒内壁面
   の欠陥の検査方法。