JPH05273151A

JPH05273151A - 自動探傷装置

Info

Publication number: JPH05273151A
Application number: JP10042692A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Takada; 健一高田; Taizo Yano; 泰三矢野
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】被検査材に対して相対移動しつつ撮像した表
面の撮像画像に基づいて表面傷を検出する自動探傷装置
において、被検査材の表面に傷以外の凹凸が存在する場
合においても、表面傷だけを精度良く確実に検出できる
ようにする。【構成】被検査材１２の表面１８と平行に移動する台
車２８に、回動可能な反射鏡４４やその反射鏡４４を介
して表面１８を撮像するテレビカメラ４６等を配設し、
台車２８の移動に拘らず表面１８を略静止画像状態で撮
像するように移動速度に応じて反射鏡４４を追従回動さ
せるとともに、反射鏡４４の追従回動期間で所定のずれ
量だけ撮像範囲をずらすことにより、凹凸による画像信
号を平均化してＳ／Ｎを大きくし、小さな傷に対する検
出精度を高くした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁粉探傷法などを利用
して被検査材の表面傷をその表面の撮像画像に基づいて
検知する自動探傷装置に係り、特に、被検査材に対して
相対移動しつつその表面を撮像する技術の改良に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼片等の被検査材の表面における傷を検
出する方法のうちで、検出のための表面処理を行った上
で最終的にその表面を観察する探傷法として磁粉探傷法
や浸透探傷法がある。例えばその一例である螢光磁粉探
傷法においては、図８に示すように、予め磁化した鋼片
８０の表面に螢光磁粉を散布或いは浸漬により付着さ
せ、紫外線ランプ８２の照射によって励起させられる磁
粉の模様を、鋼片８０の表面に対向して配置されたテレ
ビカメラ８４で撮像することにより画像として捉え、そ
の画像信号に基づいて鋼片８０上の表面傷を検知するな
どの手段が採られている。この場合、テレビカメラ８４
は、多数の光電変換部を有して位置固定に配設され、鋼
片８０の表面からの光がそれ等の光電変換部に入射させ
られることにより、その光電変換部毎の入射光量に対応
した画像信号を予め定められた走査周期、すなわち、総
ての光電変換部から１画面分の画像信号を取り込んで処
理するサイクルタイムであって、例えば１／30秒周期で
出力するようになっている。また、この鋼片８０のよう
に被検査材が長尺状である場合、鋼片８０およびテレビ
カメラ８４の何れか一方を移動装置により長手方向へ直
線移動させつつテレビカメラ８４により磁粉模様を連続
的に撮像するようにしている。

【０００３】ところが、このように相対移動させつつ被
検査材の表面を撮像する場合、その相対移動速度が高速
になると、テレビカメラ等の撮像装置に入射する被検査
材表面からの光の光電変換部に対する入射位置がずれる
ことから、表面傷に対応する部分の光電変換部に蓄積さ
れる光量が減少して画像信号の強度が低下し、特に移動
方向における長さが短い表面傷に対する検出性能が低下
するという問題があった。これに対し、例えば本出願人
が先に出願した特許願平成２年第１７６８９３号におい
ては、被検査材の移動方向と直角な回動軸まわりに回動
可能な反射鏡を設け、その反射鏡を介して被検査材の表
面を撮像装置によって撮像するとともに、その撮像範囲
が被検査材表面の略同一範囲に維持されるように反射鏡
を被検査材の移動に応じて追従回動させることにより、
被検査材の移動に拘らず略静止画像状態で表面を撮像
し、表面傷の検出精度を向上させるようにした自動探傷
装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように撮像範囲が被検査材表面の同一範囲に維持される
ように反射鏡を回動制御して完全な静止画像状態で表面
を撮像すると、例えば焼入れ処理等に伴う黒皮を除去す
るために被検査材の表面にショットピーニング処理が施
されるなどして被検査材の全面に亘って細かい凹凸が存
在している場合、これらの凹凸に起因する磁粉模様など
の光も比較的鮮明に捉えられて画像信号として出力され
るため、信号処理の上でその凹凸に基づく出力信号と比
較的小さな傷に基づく出力信号との区別が困難になると
いう問題がある。具体的には、出力信号が表面傷による
ものか否かを判断するためのスレッショルドレベルの設
定に際し、スレッショルドレベルを小さめに設定すると
傷に基づく出力信号だけでなく凹凸に基づく出力信号も
検出してしまう一方、大きめに設定すると凹凸に基づく
出力信号を検出しなくなるが小さな傷に基づく出力信号
の検出もれが発生するため、その設定を適正に行うこと
が極めて難しくなるのである。

【０００５】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、被検査材の表面に比
較的細かい凹凸が存在する場合においても、表面傷を確
実に検出できるようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の要旨とするところは、（ａ）機枠と、
（ｂ）その機枠と被検査材とをその被検査材の表面と平
行な一直線方向へ相対移動させる移動装置と、（ｃ）前
記一直線方向と直角な一軸心まわりの回動可能に前記機
枠に設けられた該一軸心と平行な鏡面を有する反射鏡
と、（ｄ）多数の光電変換部を有して前記機枠に位置固
定に配設され、前記被検査材の表面からの光が前記反射
鏡を介して上記光電変換部へ入射させられることによ
り、それら光電変換部毎の入射光量に対応した画像信号
を出力する撮像装置と、（ｅ）前記移動装置による相対
移動に拘らず前記被検査材の表面が略静止画像状態で前
記撮像装置によって撮像されるように、その相対移動に
応じて前記反射鏡を前記一軸心まわりに追従回動させる
回動制御手段とを備え、前記撮像装置の各光電変換部か
ら出力された画像信号が表す撮像画像に基づいて前記被
検査材の表面に存在する傷を自動的に検出する自動探傷
装置において、前記回動制御手段が、前記反射鏡の追従
回動時に、前記撮像装置の撮像画像のＳ／Ｎ（傷信号対
雑音比）が大きくなるように予め定められた所定のずれ
量だけその撮像装置の撮像範囲をずらすように構成した
ことにある。

【０００７】

【作用および発明の効果】このような自動探傷装置にお
いては、移動装置により機枠と被検査材とがその被検査
材の表面と平行な一直線方向へ相対移動させられるとと
もに、その相対移動に拘らず被検査材の表面が略静止画
像状態で撮像装置によって反射鏡を介して撮像されるよ
うに、回動制御手段によりその相対移動に応じて反射鏡
が追従回動させられることから、相対移動に拘らず被検
査材表面からの光が常に撮像装置における一定の位置の
光電変換部に入射させられて、各光電変換部には移動し
ていないときと同様の光量が蓄積されるようになる。こ
れにより、移動方向に短い表面傷であってもその傷に対
応した強度の画像信号が撮像装置から出力されて、移動
装置により高速移動させられた場合においても、被検査
材の表面における小さな傷を確実に検出することが可能
となる。なお、上記反射鏡の回動制御が機枠と被検査材
との相対移動に伴って繰り返されることにより、被検査
材の表面がその相対移動方向において複数に分割された
状態で撮像装置により順次撮像される。

【０００８】また、上記回動制御手段は、反射鏡の追従
回動時に、予め定められた所定のずれ量だけその撮像装
置の撮像範囲をずらすように構成されているため、被検
査材の表面に比較的細かい凹凸が存在する場合であって
も比較的大きなＳ／Ｎが得られるようになる。すなわ
ち、上記予め定められた所定量のずれによって、撮像装
置の各光電変換部における上記凹凸に起因する被検査材
の表面からの入射光量が平均化され、それに伴って各光
電変換部から出力される画像信号の信号強度も平坦にな
る一方、傷による画像信号については、少なくとも傷の
長さ寸法が上記相対移動方向において上記ずれ量よりも
長い場合にはその信号強度の低下が小さくて済むため、
撮像装置による撮像画像のＳ／Ｎを向上させることがで
きるのであり、これにより、傷判定のスレッショルドレ
ベルを低くして小さな傷まで良好に検出できるようにな
る。

【０００９】なお、上記のように撮像画像のＳ／Ｎが大
きくなる所定のずれ量とは、被検査材の表面に存在する
細かい凹凸等に起因するノイズは平均化して低下する
が、傷に起因する画像信号についてはそれ程低下せず、
結果的にＳ／Ｎが大きくなるようなずれ量で、検出すべ
き傷の大きさや表面の凹凸ピッチ、撮像装置の撮像形態
等を考慮して適宜定められる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１１】図１は、本発明の一実施例である螢光磁粉
探傷法を用いた自動探傷装置１０の斜視図である。強磁
性体製の鋼片である被検査材１２は、方形断面を有して
長尺状を成しており、複数の検査台１４によって長手方
向の稜線が上下左右に位置する略水平な姿勢で位置固定
に支持されている。そして、その被検査材１２の長手方
向に移動させられる一対の検査ユニット１６によって、
外周の表面１８（上側の２面）に存在する傷が検出され
るようになっている。磁粉探傷法は、表面若しくは表面
近傍の傷（欠陥）を迂回して流れる漏洩磁束により、強
磁性体の粉である磁粉をその傷部分に集中的に吸着させ
て、その磁粉模様から傷の有無および位置を調べる方法
であり、上記被検査材１２は、図２に示すように、予め
磁化装置２０に搬入されて磁場にさらされることにより
磁化されるとともに、磁粉付着装置２２に搬入されて螢
光磁粉が油等に分散懸濁させられた液中に浸漬させられ
ることにより、その表面１８に螢光磁粉が付着させられ
ている。図２から明らかなように、上記磁化装置２０お
よび磁粉付着装置２２は自動探傷装置１０に対して被検
査材１２の長手方向に直角な方向に順次配設されてお
り、図示しないウォーキングビーム等の搬送装置によっ
て被検査材１２が搬送され、自動探傷装置１０における
探傷作業が終了すると同じ方向へ搬出されるように構成
されている。なお、自動探傷装置１０は上記螢光磁粉に
よる磁粉模様をできるだけ明瞭に捉えるために暗室構造
とされている。

【００１２】図１において、被検査材１２の上方には、
その被検査材１２の長手方向、すなわち表面１８と平行
な一直線方向に被検査材１２の全長よりも所定量長い寸
法の一対のガイドレール２４および２６が図示しないフ
レーム部材を介して配設されている。前記検査ユニット
１６は、この一対のガイドレール２４および２６上を走
行させられる台車２８に配設されることにより、被検査
材１２の全長に亘って探傷走査するようになっている。
本実施例ではこの台車２８が機枠に相当する。台車２８
には、制御装置５６（図５参照）から供給される駆動信
号ＳＤ１によって正逆両方向へ回転駆動させられるサー
ボモータ３０が配設されており、このサーボモータ３０
の駆動力がタイミングベルト３２を介して駆動輪３４お
よび３６に伝達されることにより、台車２８はガイドレ
ール２４，２６上を所定の移動速度Ｖで走行させられ
る。サーボモータ３０にはエンコーダ３８が設けられて
おり、サーボモータ３０の回転角度に基づいて駆動輪３
４の回転角度、更には台車２８の移動速度Ｖを検出でき
るように、エンコーダ３８からその回転角度を表す回転
角度信号ＳＡ１が制御装置５６に供給される。一方のガ
イドレール２４にはその上面に噛合歯４０が形成されて
いるとともに、そのガイドレール２４上を転動する一方
の駆動輪３４の外周には、上記噛合歯４０と噛み合う噛
合歯４２が形成されており、それらの噛合歯４０および
４２の噛合いによって、台車２８が駆動輪３４の回転角
度に正確に対応してガイドレール２４上を移動するよう
になっている。本実施例では、上記ガイドレール２４，
２６、駆動輪３４，３６、およびサーボモータ３０等に
より移動装置が構成されている。

【００１３】一対の検査ユニット１６は、上記台車２８
内において予め定められた所定の位置関係に配置された
反射鏡４４、テレビカメラ４６、紫外線ランプ４８等を
それぞれ含んで構成されている。一対の検査ユニット１
６は被検査材１２の表面１８のうち斜め上方を向いた２
面を同時に探傷するようになっており、それぞれの反射
鏡４４、テレビカメラ４６、紫外線ランプ４８等は、被
検査材１２の軸心を通る鉛直な平面に対してそれぞれ対
称に配置されている。反射鏡４４はサーボモータ５０の
出力軸に取り付けられて、その出力軸の軸心Ｏを含む平
面内に形成された鏡面５２が軸心Ｏまわりに回動させら
れるようになっており、サーボモータ５０は、上記軸心
Ｏが被検査材１２の長手方向すなわち台車２８の移動方
向と直角で且つ被検査材１２の表面１８と平行となる姿
勢で台車２８に固定されている。また、テレビカメラ４
６は、その撮像レンズの光軸が台車２８の移動方向と平
行で上記軸心Ｏと直交するように取り付けられており、
被検査材１２の表面１８からの光が反射鏡４４を介して
入射させられることにより、表面１８の磁粉模様を撮像
するようになっている。このテレビカメラ４６は、固体
撮像素子（ＣＣＤ）或いは撮像管等を備えた一般的な撮
像装置であり、撮像レンズを通して多数の光電変換部の
１つ１つに光が入射させられると、その入射光量に対応
する画像信号ＳＶを予め定められた走査周期で各光電変
換部毎に前記制御装置５６へ出力する。ここでの走査周
期とは、総ての光電変換部から１画面分の画像信号ＳＶ
を取り込んで処理するサイクルタイムで例えば１／30秒
程度に定められ、各光電変換部から出力される画像信号
ＳＶは、それぞれその走査周期の間の受光量に対応す
る。

【００１４】図３は、上記軸心Ｏと平行な方向から見た
具体的な位置関係を示す図で、反射鏡４４は鏡面５２と
被検査材１２の表面１８とがなす角度が４５゜となる位
置Ｍｃを中心として、±θ／２の角度範囲Ｍｓ〜Ｍｅで
回動させられるようになっている。反射鏡４４がＭｃの
位置にあるとき、軸心Ｏから被検査材１２の表面１８へ
の垂線を下した点Ｐｃからの光の鏡面５２上への入射角
および反射角は４５゜となり、テレビカメラ４６の撮像
範囲の中心、すなわち撮像光軸上に点Ｐｃが位置させら
れるため、反射鏡４４がＭｓの位置からＭｅの位置まで
回動させられると、テレビカメラ４６の撮像光軸が表面
１８上の点Ｐｓから点Ｐｅまで移動することとなる。前
記サーボモータ５０にはエンコーダ５４が設けられ、上
記反射鏡４４の軸心Ｏまわりにおける予め定められた基
準位置からの回動角度を表す回動角度信号ＳＡ２を制御
装置５６に供給するようになっており、サーボモータ５
０は、その回動角度信号ＳＡ２に基づいて制御装置５６
によりフィードバック制御される。

【００１５】図４は、自動探傷装置１０を被検査材１２
の長手方向から見た断面図であり、前記紫外線ランプ４
８は、反射鏡４４の回動によるテレビカメラ４６の撮像
光軸の前記点Ｐｓから点Ｐｅまでの移動範囲に対応する
実際の撮像範囲を、適度な紫外線量で照射できるように
取り付けられている。また、被検査材１２の長手方向に
延びる４本の稜線のうち左右に位置する一対の稜線５８
および６０の下方には、一対のエッジ照射ランプ６２が
台車２８の移動方向において前記反射鏡４４と略同じ位
置に配設されており、稜線５８および６０にそれぞれ可
視光を照射することにより、撮像画面における稜線５８
および６０のエッジを明確にする。そのほか、被検査材
１２を挟んで両側に位置して一対の投光器６４および受
光器６６が配設されている。これらの投光器６４および
受光器６６は光電スイッチとして機能するもので、投光
器６４から受光器６６に向かって発せられた光が遮られ
ていない初期位置から、台車２８が移動を開始したあと
被検査材１２の探傷開始側の端末６８を通過することに
よってその光が遮られることを検出し、この検出信号Ｓ
Ｐに基づいて被検査材１２の探傷開始時点を制御装置５
６が判断できるようになっている。

【００１６】制御装置５６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ
等を有するマイクロコンピュータを備えて構成されてお
り、図５に示すように、入力された信号に基づいて、予
めＲＯＭに記憶されたプログラムに従ってＲＡＭの一時
記憶機能を利用しつつ演算処理を行い、駆動信号等を出
力するようになっている。前記反射鏡４４の回動制御に
関連する制御内容を具体的に説明すると、制御装置５６
は、前記エンコーダ３８から供給される回転角度信号Ｓ
Ａ１に基づいて台車２８の移動速度Ｖを算出し、その移
動速度Ｖが予め定められた目標速度と一致するように駆
動信号ＳＤ１を出力してサーボモータ３０をフィードバ
ック制御するとともに、台車２８の移動に拘らずテレビ
カメラ４６によって被検査材１２の表面１８が略静止画
像状態で撮像されるように、上記移動速度Ｖに応じて反
射鏡４４の回動角速度ωを算出し、反射鏡４４がその回
動角速度ωで回動するように、前記エンコーダ５４から
の回動角度信号ＳＡ２を読み込みつつサーボモータ５０
に駆動信号ＳＤ２を出力してフィードバック制御する。

【００１７】つまり、前記図３において、反射鏡４４お
よびテレビカメラ４６が台車２８の移動に伴って図３の
右側へ移動する場合、すなわち被検査材１２が図３の左
側へ相対移動する場合を考えると、反射鏡４４がＭｃの
位置からＭｅの位置まで回動角速度ωで回動させられた
ときに、テレビカメラ４６の撮像中心は点Ｐｃから点Ｐ
ｅまでの距離ｘだけ移動させられるため、その距離ｘと
略同じ距離だけ台車２８が移動するように、移動速度Ｖ
と上記角速度ωとの関係が規定されるのである。ここ
で、直線Ｏ−Ｐｃと直線Ｏ−Ｐｓとがなす角度をθ、軸
心Ｏから点Ｐｃまでの距離をｙとすると、ｘ＝ｙ tanθ
の関係が成り立つが、反射における光学上の関係からテ
レビカメラ４６の撮像光軸の回動角度は反射鏡４４の回
動角度の２倍であって、角度θは２ωに対応するととも
に、距離ｘは移動速度Ｖに対応することから、移動速度
Ｖおよび角速度ωが次式（１）を満足するように、実際
の移動速度Ｖに応じて角速度ωが定められれば良い。な
お、２ωすなわちθが９０゜以上になると（１）式は成
立しなくなるため、上記移動速度Ｖ、角速度ωとして
は、例えばフィードバック制御の制御サイクル時間当た
りの移動量、回動角度などを用いることとなる。

【００１８】

【数１】Ｖ＝ｙ tan（２ω）・・・（１）

【００１９】この関係から台車２８の移動速度Ｖに応じ
て反射鏡４４の回動角速度ωを決定して反射鏡４４の撮
像光軸が表面１８上の一点に対して追従するように回動
制御することにより、被検査材１２の表面１８の略同じ
範囲が台車２８と共に移動するテレビカメラ４６によっ
て撮像される。図６は、上記の考え方によって回動制御
される反射鏡４４の角度（４５゜の中心位置に対する回
動位置）の変化の一例を示すタイムチャートである。前
記受光器６６からの検出信号ＳＰにより被検査材１２の
端末６８が通過したことを検知した時間に同期して反射
鏡４４の回動制御が開始され、反射鏡４４の角度が前記
Ｍｓの位置における−θ／２から上記角速度ωで前記Ｍ
ｅの位置における＋θ／２まで追従回動させられる。こ
の間に実際には、例えば図３において反射鏡４４が軸心
Ｏの位置においてＭｓの位置にある状態から二点鎖線で
示す反射鏡４４までの距離２ｘだけ検査ユニット１６が
移動速度Ｖで右方へ進むことになるが、静止している被
検査材１２上の点Ｐｓの位置にテレビカメラ４６の撮像
光軸が追従させられることにより、被検査材１２の表面
１８を点Ｐｓが画面の中央に位置する静止画像状態で捉
えることが可能となる。これにより、台車２８の移動に
拘らず傷による磁粉模様をテレビカメラ４６によって鮮
明に撮像できるようになり、その画像信号ＳＶの信号強
度から傷の有無や位置を高い精度で判定できるようにな
る。

【００２０】一方、焼入れ処理等に伴う黒皮を除去する
ために被検査材１２の表面１８にショットピーニング処
理が施されるなどして全面に亘って細かい凹凸が存在し
ていると、完全な静止画像状態で表面１８を撮像した場
合、これらの凹凸に起因する磁粉模様もテレビカメラ４
６によって比較的鮮明に捉えられる。このため、そのよ
うな凹凸による画像信号ＳＶ_Nと傷による画像信号ＳＶ
_SとのＳ／Ｎ（傷信号対雑音比）が低下し易くなり、傷
判定のスレッショルドレベルを比較的大きめに設定しな
ければならず、小さな傷の検出精度が低下する。

【００２１】これに対し、本実施例では、反射鏡４４の
表面１８に対する追従回動の期間、具体的には表面１８
が略静止した状態の画像を少なくとも２画面分以上取り
込み得るよう、例えば前記画面走査周期の３周期分程度
の時間内において、テレビカメラ４６による撮像範囲が
予め定められた微小量だけずれるようにし、小さな傷に
対する検出精度を維持するようにしている。すなわち、
テレビカメラ４６の各光電変換部における上記凹凸によ
る磁粉模様からの入射光量は上記微小量のずれにより平
均化され、それに伴って各光電変換部から出力される画
像信号ＳＶ_Nの信号強度も平坦になる一方、傷による画
像信号ＳＶ_Sについては、台車２８の移動方向において
少なくとも画像のずれ量より傷寸法が長ければ信号強度
の低下が小さくて済むため、画像信号ＳＶの総合的なＳ
／Ｎを向上させることができるとともに、傷判定のスレ
ッショルドレベルを低くして小さな傷まで良好に検出で
きるようになるのである。上記微小量は、例えば撮像画
像における傷の検出能（検出できる最小値）や、表面１
８に存在する凹凸の大きさなどに基づいて予め実験等に
より定められる。また、被検査材１２は圧延加工等によ
って長尺状とされているため、傷形状も一般に被検査材
１２の長手方向に長く、その長手方向への画像のずれに
拘らず良好に検出される。従って、実際の回動角速度ω
₀は、完全な静止画像状態で撮像する場合の前記（１）
式において、移動速度Ｖすなわち所定の単位時間当たり
の移動量に上記微小量に対応する調整値αを加算した次
式（２）に従って決定される。調整値αは、サーボモー
タ５０の制御サイクルタイムおよびテレビカメラ４６の
走査周期を考慮して定められる。なお、調整値αを移動
速度Ｖから減算するようにしても差支えない。

【００２２】

【数２】Ｖ＋α＝ｙ tan（２ω₀）・・・（２）

【００２３】因に、ショットピーニングによる凹みが被
検査材１２の表面１８の略一面に存在するとともに、深
さが０.4mm程度で長さが２０mm程度の傷が長手方向に存
在する場合に、反射鏡４４の追従回動期間における撮像
範囲のずれ量が１mmとなる角速度ω₀で反射鏡４４を回
動制御したところ、表１に示すように傷部分の画像信号
ＳＶ_Sの強度は約１５で、他の部分の画像信号ＳＶ_Nの
強度は約４.5であり、Ｓ／Ｎは約３.33 であった。これ
に対し、完全な静止画像状態、すなわち撮像範囲のずれ
が零の場合には、画像信号ＳＶ_Sの強度は約２３、画像
信号ＳＶ_Nの強度は約７.5、Ｓ／Ｎは約３.07 であり、
信号強度は高いもののＳ／Ｎは１mmずらした場合の方が
優れていることが判る。なお、反射鏡４４の追従回動期
間における撮像範囲のずれ量が２mmとなる角速度ω₀で
反射鏡４４を回動制御した場合には、画像信号ＳＶ_Sの
強度は約１３、画像信号ＳＶ_Nの強度は約４.2、Ｓ／Ｎ
は約３.12 となり、１mmずらした場合に比較すると、画
像信号ＳＶ_Nは殆ど変化しないのに対して画像信号ＳＶ
_Sは低下し、Ｓ／Ｎは静止画像状態で撮像する場合と同
等となる。

【００２４】

【表１】

【００２５】そして、以上のように決定された回動角速
度ω₀で反射鏡４４が追従回動させられ、反射鏡４４が
図３におけるＭｓの位置からＭｅの位置まで回動する間
に僅かにずれを生じる状態で被検査材１２の表面１８に
おける所定範囲が撮像される一方、台車２８の移動方向
において被検査材１２の前記端末６８を基準に複数に分
割された移動方向前方の次のブロック（撮像範囲）を撮
像するために、例えば図６のタイムチャートにおけるＴ
ｅ〜Ｔｓ間において、反射鏡４４がＭｅの位置からＭｓ
の位置へ速やかに戻り回動させられ、その後再び回動角
速度ω₀でＭｓの位置からＭｅの位置まで追従回動させ
られて同様に撮像が行われる。このような制御が繰り返
して行われることにより、被検査材１２の全長に亘って
探傷作業が進められる。本実施例においては、前記した
一連の信号演算処理を行う制御装置５６が、反射鏡４４
を実際に回動させるサーボモータ５０と共に回動制御手
段を構成している。

【００２６】図７は、上記したように検査ユニット１６
の移動に伴って反射鏡４４の角度が制御された際の実際
の撮像状況を、撮像範囲が手前向きとなるように部分的
に展開して示したものである。この図における（ａ）で
は反射鏡４４が前記Ｍｓの位置にあって被検査材１２の
端末６８からｎ番目のブロックｎの表面１８を撮像開始
するところである。そして、速度Ｖで図の右方向へ走行
する台車２８の移動に伴って反射鏡４４が回動角速度ω
₀で追従回動させられ、（ｂ）では反射鏡４４が前記Ｍ
ｃの位置となり、続いて（ｃ）では反射鏡４４が前記Ｍ
ｅの位置に達してブロックｎの撮像を終了する図６のＴ
ｅに対応する時点の状態である。この（ｃ）の状態から
反射鏡４４が戻り回動させられ、（ｄ）においては、反
射鏡４４が上記Ｍｓの位置に復帰して次のブロック（ｎ
＋１）の撮像を開始する。このため、テレビカメラ４６
による撮像画像は、（ａ）から（ｃ）に至るまでの間に
おいては、ブロックｎの表面１８が略静止画像状態で捉
えられる。なお、上記戻り回動においては、少なくとも
ブロックｎとブロック（ｎ＋１）との境目に撮像されな
い部分が生じないように、台車２８の移動速度Ｖに応じ
て上記角速度ω₀よりも速い所定以上の回動角速度で戻
される。

【００２７】このようにして撮像された画像信号ＳＶが
テレビカメラ４６から制御装置５６に供給されると、前
記エッジ照射ランプ６２の光による撮像画面上での表面
１８のエッジラインを１画面ずつ基準位置に合わせるよ
うに画面補正が行われるとともに、その補正された画像
に基づいて各ブロック毎に傷の有無および傷位置を示す
傷マップが作成される。

【００２８】このように、本実施例においては、被検査
材１２の表面１８と平行な方向へサーボモータ３０等の
移動装置により直線移動させられる台車２８に、その台
車２８の移動方向と直角で表面１８と平行な軸心Ｏまわ
りの回動可能とされた反射鏡４４、およびその反射鏡４
４を介して被検査材１２の表面１８を撮像するテレビカ
メラ４６などからなる検査ユニット１６が設けられると
ともに、その台車２８の移動に拘らずテレビカメラ４６
によって被検査材１２の表面１８が略静止画像状態で撮
像されるように、制御装置５６によって台車２８の移動
速度Ｖに応じて上記反射鏡４４の回動角速度ω₀が決定
されてその反射鏡４４が回動制御される。このため、台
車２８の移動に拘らず、表面１８上の螢光磁粉模様から
の光が常にテレビカメラ４６における一定の位置の光電
変換部に入射させられて、各光電変換部には移動してい
ないときと同様の光量がそれぞれ蓄積されるようにな
る。これにより、台車２８の移動方向に短い表面傷であ
ってもその傷に対応した強度の画像信号ＳＶがテレビカ
メラ４６から出力されて、台車２８が高速で移動させら
れた場合においても、被検査材１２の表面１８における
小さな傷を確実に検出することが可能となる。

【００２９】また、本実施例では、反射鏡４４を追従回
動させるための回動角速度ω₀が、表面１８に存在する
凹凸の大きさや傷の検出能に応じて予め定められた微小
量（例えば反射鏡４４の追従回動期間におけるずれ量が
１mm）だけテレビカメラ４６による撮像範囲がずれるよ
うに、前記（２）式に従って求められる。このため、凹
凸による磁粉模様からの入射光量が上記微小量のずれに
より平均化されて各光電変換部から出力される画像信号
ＳＶ_Nの信号強度が平坦になる一方、台車２８の移動方
向において画像のずれ量よりも長い寸法の傷による画像
信号ＳＶ_Sについては信号強度の低下が小さく抑えられ
るため、画像信号ＳＶの総合的なＳ／Ｎが向上する。こ
れにより、傷判定のスレッショルドレベルを低く設定し
て小さな傷まで良好に検出することが可能となり、凹凸
に起因する未検出傷の発生や傷の誤検出を良好に回避で
きる。

【００３０】一方、前記のように、検査台１４上に載置
された被検査材１２に対して検査ユニット１６が被検査
材１２と平行に移動させられるため、被検査材１２の長
さ寸法と略同じスペースで探傷作業を行うことが可能と
なり、被検査材１２を長手方向へ移動させつつ探傷作業
を行う場合に比較して、探傷作業に必要なスペースが小
さくて済む。しかも、本実施例では、被検査材１２を台
車２８の移動方向に対して直角な方向から自動探傷装置
１０へ搬入し、検査後に同じ方向に搬出するように搬送
設備等が構成されているため、台車２８の移動方向すな
わち被検査材１２の長手方向における設備スペースを節
減できる。

【００３１】また、台車２８およびその台車２８に配設
された反射鏡４４やテレビカメラ４６などの検査ユニッ
ト１６は比較的軽量であることから、被検査材１２を移
動させる場合に比べて高速で移動させることが可能であ
り、検査能率を一層向上させることが可能となる利点が
ある。

【００３２】また、本実施例においては、一方のガイド
レール２４に噛合歯４０が設けられて台車２８の駆動輪
３４に設けられた噛合歯４２と噛み合わされ、台車２８
の移動に伴って回転するその噛合歯４２の回転角に基づ
いて反射鏡４４の回動制御が為されるため、滑りのない
それら噛合歯４０および４２の噛合いにより反射鏡４４
の追従回動制御を台車２８の移動に対応させて正確に行
うことが可能となり、撮像画像のぶれ等が防止されて表
面傷の検出精度がより一層向上させられる。

【００３３】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。

【００３４】例えば、前述の実施例においては、反射鏡
４４およびテレビカメラ４６等からなる検査ユニット１
６が配設された台車２８を、位置固定の被検査材１２に
対してガイドレール２４，２６上を走行させて、それら
を相対移動させる場合であったが、検査ユニット１６を
位置固定の機枠に配設するとともに、その機枠に対して
被検査材１２をコンベア装置等の移動装置により移送す
ることにより、それらを相対移動させるように構成され
た場合においても、同様に本発明を適用することができ
る。

【００３５】また、前述の実施例においては、方形断面
を有する長尺状の鋼片である被検査材１２が自動探傷さ
れる場合であったが、他の多角形や円形など、被検査材
１２の寸法や形状は任意であり、それぞれの寸法や形状
に応じて反射鏡４４やテレビカメラ４６などが配置され
ることにより、検査ユニット１６が適宜台車２８ととも
に構成され得る。また、表面１８の２面を同時に探傷す
る場合に限らず、１面のみを探傷する場合や、３面以上
を同時に探傷する場合であっても良いことは勿論、１面
に対して複数の検査ユニット１６が配設される場合など
であっても良い。

【００３６】また、前述の実施例においては、予め磁化
装置２０において磁化されるとともに磁粉付着装置２２
において磁粉模様が形成された被検査材１２が自動探傷
装置１０に搬入されて自動探傷される場合であったが、
検査台１４上において被検査材１２が磁化されるととも
に、磁粉が付着させられつつ自動探傷が行われる場合な
どであっても良い。

【００３７】また、前述の実施例においては、台車２８
の移動方向と直角で被検査材１２の表面１８と平行な軸
心Ｏまわりの回動可能とされ且つその軸心Ｏを含む鏡面
５２を備えた反射鏡４４が配設されていたが、軸心Ｏは
必ずしも被検査材１２の表面１８と平行でなくても良い
し、鏡面５２は軸心Ｏと平行であればその軸心Ｏからオ
フセットしていても良く、反射により被検査材１２の表
面１８からの光をテレビカメラ４６に入射させることが
可能であれば、種々の形態の反射鏡が用いられ得る。

【００３８】また、前述の実施例においては、台車２８
の移動速度Ｖを検出してその移動速度Ｖに応じて反射鏡
４４の回動角速度ω₀を決定するようになっていたが、
これに替えて、被検査材１２の端末６８からの台車２８
の移動距離、或いは被検査材１２が位置決めして載置さ
れる予め定められた基準位置からの移動位置を検出する
とともに、その移動距離或いは移動位置に応じてそれら
に対応して予め定められた回動角度となるように、電気
的或いは機械的に反射鏡４４の回動位置を制御しても良
い。

【００３９】また、前述の実施例においては、ガイドレ
ール２４に噛合歯４０が設けられるとともに駆動輪３４
に噛合歯４２が設けられていたが、ガイドレール２４、
駆動輪３４とは別個にラックおよびギヤを配設し、その
ギヤの回転数に基づいて台車２８の移動速度Ｖを検出す
るようにしたり、ガイドレール２４等の位置固定の部材
に転がり接触させられるローラを配設してそのローラの
回転数に基づいて台車２８の移動速度Ｖを検出したり、
台車２８の駆動用にリニアモータを配設してそのリニア
モータへの出力信号等に基づいて台車２８の移動速度Ｖ
を検出したりするように構成することも可能である。

【００４０】また、前述の実施例においては、駆動輪３
４，３６等を有してガイドレール２４，２６上をサーボ
モータ３０の駆動により移動させられる台車２８が機枠
として用いられた場合であったが、被検査材１２の表面
１８と平行に配設されたガイドロッド等に案内されて高
速シリンダ等により移動させられるような機枠が用いら
れる場合であっても良い。

【００４１】また、前述の実施例においては、反射鏡４
４を追従回動させて１つの検査範囲を撮像している期間
でテレビカメラ４６による撮像範囲を１mm程度ずらすこ
とにより、例えば追従回動期間がテレビカメラ４６の走
査周期の３周期分程度であれば１画面当たりで約０.3mm
程度ずらすようになっていたが、反射鏡４４の追従回動
期間でテレビカメラ４６の走査周期当たりのずれ量、上
例では０.3mm程度だけ撮像範囲をずらすようにするとと
もに、その期間内に取り込んだ複数の撮像画像の対応部
分における信号強度をそれぞれ加算若しくは平均する信
号処理を行い、その信号処理後の撮像画像に基づいて傷
判定を行うようにしても良い。また、上記反射鏡４４の
追従回動期間中を通してテレビカメラ４６の各光電変換
部に光を蓄積しておくとともに、追従回動が終了した後
にその追従回動期間内に蓄積された受光量に対応する画
像信号ＳＶを取り込み、その画像信号ＳＶが表す撮像画
像に基づいて傷判定するようにしても良い。

【００４２】また、前述の実施例においては、螢光磁粉
探傷法を利用した自動探傷装置１０について説明した
が、他の磁粉探傷法や浸透探傷法などを利用した自動探
傷装置の場合においても、本発明が同様に適用され得
る。

【００４３】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である自動探傷装置の要部構
成を示す斜視図である。

【図２】図１の自動探傷装置により探傷される被検査材
の搬送経路等を説明する平面図である。

【図３】図１の自動探傷装置における反射鏡および撮像
装置と被検査材との位置関係を詳しく説明する図であ
る。

【図４】図１の自動探傷装置を被検査材の長手方向から
見た断面図である。

【図５】図１の自動探傷装置における機械的および電気
的構成を説明する図である。

【図６】図５の制御装置によって制御される反射鏡の回
動角度変化の一例を示すタイムチャートである。

【図７】図５の制御装置により反射鏡が回動制御された
際の撮像状況を説明する図である。

【図８】従来の自動探傷装置の一例を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１０：自動探傷装置１２：被検査材１８：表面２４，２６：ガイドレール（移動装置）２８：台車（機枠）３０：サーボモータ（移動装置）３４，３６：駆動輪（移動装置）４４：反射鏡４６：テレビカメラ（撮像装置）５０：サーボモータ（回動制御手段）５２：鏡面５６：制御装置（回動制御手段）Ｏ：軸心（一軸心）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機枠と、該機枠と被検査材とを該被検査材の表面と平行な一直線
方向へ相対移動させる移動装置と、前記一直線方向と直角な一軸心まわりの回動可能に前記
機枠に設けられた該一軸心と平行な鏡面を有する反射鏡
と、多数の光電変換部を有して前記機枠に位置固定に配設さ
れ、前記被検査材の表面からの光が前記反射鏡を介して
該光電変換部へ入射させられることにより、該光電変換
部毎の入射光量に対応した画像信号を出力する撮像装置
と、前記移動装置による相対移動に拘らず前記被検査材の表
面が略静止画像状態で前記撮像装置によって撮像される
ように、該相対移動に応じて前記反射鏡を前記一軸心ま
わりに追従回動させる回動制御手段とを備え、前記撮像
装置の各光電変換部から出力された画像信号が表す撮像
画像に基づいて前記被検査材の表面に存在する傷を自動
的に検出する自動探傷装置において、前記回動制御手段が、前記反射鏡の追従回動時に、前記
撮像装置の撮像画像のＳ／Ｎが大きくなるように予め定
められた所定のずれ量だけ該撮像装置の撮像範囲をずら
すように構成されていることを特徴とする自動探傷装
置。