JPH06194149A - 円筒内面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は欠陥検出センサを用いて円筒内面の非
破壊検査を行う円筒内面検査装置に関し、欠陥検査の精
度を向上させることを目的とする。 【構成】 被検査物となるパイプ１１のパイプ内面１１
ａに、欠陥検出センサを１９挿入してパイプ内面１１ａ
の欠陥を検出する構成の円筒内面検査装置において、上
記パイプ内面１１ａの円筒内面と欠陥検出センサ１９の
距離を測定する距離測定センサ２０と、この距離測定セ
ンサ２０の測定結果に基づき、上記欠陥検出センサ１９
とパイプ内面１１ａとの離間距離が所定距離（ａ）を維
持するよう欠陥検出センサ１９を移動させる欠陥検出セ
ンサ移動装置とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は円筒内面の撮像装置に係
り、特に欠陥検出センサを用いて円筒内面の非破壊検査
を行う円筒内面検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、加工，組立てによって製造され
た部品や製品の外観検査工程の多くは人手により目視検
査に頼っており、単純作業の疲れによりミスや個人誤差
等により精度の高い検査を行うことができなかった。特
に、円筒部材の内部の欠陥検査を行おうとした場合、内
面を目視検査するのは困難であり、検査精度は更に低下
する傾向にあった。

【０００３】そこで、上記円筒内面の検査を自動化する
ために、円筒内部に光学的センサ，磁気センサ等を挿入
することにより検査を行う円筒内面検査装置が提供され
ている。従来におけるこの種の円筒内面検査装置として
は、例えば特開平３−２２６６５９号公報に示されるも
のがある。図６は同公報に開示された円筒内面検査装置
１を示している。

【０００４】同図に示されるように円筒内面検査装置１
は、撮像カメラ２，ミラー３，回転駆動装置４，アーム
５等により構成されており、ミラー３で反射された円筒
６の内面の画像を撮像カメラ２で撮像することにより円
筒内面検査を行う構成とされている。

【０００５】また、ミラー３で円筒６の内面全体を撮像
することはできないため、回転駆動装置４により撮像カ
メラ２及びミラー３を一体的に回転させることにより円
筒６の内面全周を撮像できるよう構成されている。ま
た、円筒６の軸方向に対してはアーム５を移動させ円筒
６に対する挿入深さを変化させることにより円筒内部全
体を検査できるよう構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記構成とされた円筒
内面検査装置１は、ミラー３で反射された円筒６の内面
の画像を撮像カメラ２で撮像する構成であるため、撮像
カメラ２の焦点距離を撮像カメラ２からミラー３を介し
円筒６の内面までの離間距離と一致させる必要がある。
この離間距離が撮像カメラ２の焦点距離と異なった場合
には、撮像カメラ２で撮像する画面が不鮮明となり、欠
陥検査の精度が低下してしまう。

【０００７】一方、円筒内面検査装置１が被検査物とす
る円筒６にも種々の構造のものがあり、例えば自動車の
ドライブシャフトとして用いられるシームレスパイプの
内部検査の場合には、パイプの内面形状が真直度が０．
３，真円度が０．７と悪く、従って円筒内面検査装置１
の精度が高くてもパイプ内面形状の凹凸により撮像カメ
ラ２から円筒（パイプ）６の内面までの離間距離が変動
してしまい、撮像カメラ２で撮像する画面が不鮮明とな
り欠陥検査の精度が低下してしまうという問題点があっ
た。

【０００８】この問題点は欠陥検出センサとして撮像カ
メラ２を用いた場合にのみ発生する問題点ではなく、他
の非接触センサである光学的センサ（例えばホトトラン
ジスタ等）や磁気センサ（例えば静電容量式センサと
う）の場合においても、被検査物とセンサとの離間距離
が異なると出力値にバラツキが発生し、精度の高い欠陥
検出ができなくなってしまう。

【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、円筒内面の形状に対応して欠陥検出センサを移動
させ欠陥検出センサと円筒内面との距離を常に一定に保
つことにより、欠陥検査の精度を向上させた円筒内面検
査装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、被検査物となる円筒内部に欠陥検出セ
ンサを挿入して円筒内部の欠陥を検出する構成の円筒内
面検査装置において、上記円筒内面と欠陥検出センサの
距離を測定する距離測定センサと、この距離測定センサ
の測定結果に基づき、上記欠陥検出センサと円筒内面と
の離間距離が所定距離を維持するよう欠陥検出センサを
移動させる欠陥検出センサ移動装置とを設けたことを特
徴とするものである。

【００１１】

【作用】円筒内面検査装置を上記構成とすることによ
り、円筒内面と欠陥検出センサとの距離は常に一定とな
り、よって欠陥検出の精度を向上させることができる。

【００１２】

【実施例】次に本発明の一実施例について図面と共に説
明する。

【００１３】図１は本発明の一実施例である円筒内面検
査装置１０の全体構成図である。同図において、１１は
被検査物となるパイプであり、一対の支持ローラ１２，
１３上に載置されることにより円筒内面検査装置１０に
装着される。また、パイプ１１を挟んで支持ローラ１
２，１３と対向する上部位置には被検査物回転用ローラ
１４，１５が配設されており、この被検査物回転用ロー
ラ１４，１５は被検査物回転用モータ１６により回転さ
れる。そして、被検査物回転用ローラ１４，１５が回転
することにより、支持ローラ１２，１３上に載置された
パイプ１１は回転する構成とされている。

【００１４】このパイプ１１にはセンサヘッド１７が挿
入されて、パイプ１１の内面の欠陥検査が実施される。
センサヘッド１７は、図１に加えて図２に拡大して示す
如く、棒状のアーム部１８の先端部に欠陥検出センサ１
９と距離センサ２０を配設した構成とされている。欠陥
検出センサ１９及び距離センサ２０は共に磁気センサに
より構成されており、欠陥検出センサ１９はパイプ１１
に発生している割れや欠け等を検出するものであり、ま
た距離センサ２０は欠陥検査センサ１９とパイプ内面１
１ａとの離間距離を検出するものである。よって、距離
センサ２０は欠陥検出センサ１９と面一となるようセン
サヘッド１７に取り付けられている。

【００１５】また、上記のように欠陥検出センサ１９及
び距離センサ２０は、棒状のアーム部１８の先端部に配
設されているため、円筒形状のパイプ１１の内部に深く
挿入することができ、パイプ１１のパイプ内面１１ａの
全体にわたり欠陥検査を行うとができる。

【００１６】また同図中、２９は欠陥検出センサ移動装
置であり、パイプ１１の装着位置に対し左方位置に配設
されている。この欠陥検出センサ移動装置２９は、前記
したセンサヘッド１７を図中矢印Ｘ，Ｙで示す方向に移
動させるための装置である。

【００１７】この欠陥検出センサ移動装置２９は大略す
ると、基台２１と、基台２１の上部にＸ方向に移動自在
に配設された水平方向ステージ２２と、水平方向ステー
ジ２２にＹ方向に移動自在に配設された垂直方向ステー
ジ２３とにより構成されている。前記したセンサヘッド
１７は、この垂直方向ステージ２３に取り付けられてい
る。

【００１８】基台２１の上部位置には水平方向移動用モ
ータ２４が配設されており、この水平方向移動用モータ
２４の回転軸はスクリュー軸とされ水平方向ステージ２
２に螺合している。従って、水平方向移動用モータ２４
が駆動することにより、水平方向ステージ２２はＸ方向
に移動する構成とさている。尚、水平方向移動用モータ
２４は、例えばステッピングモータであり、水平方向ス
テージ２２の移動位置を高精度に決めることができるモ
ータが選定されている。

【００１９】また、水平方向ステージ２２の側部位置に
は垂直方向移動用モータ２５が配設されており、この垂
直方向移動用モータ２５の回転軸はスクリュー軸とされ
垂直方向ステージ２３に螺合している。従って、垂直方
向移動用モータ２５が駆動することにより、垂直方向ス
テージ２３はＹ方向に移動する構成とさている。また、
垂直方向移動用モータ２５は水平方向移動用モータ２４
と同様に、例えばステッピングモータが適用されてお
り、垂直方向ステージ２３の移動位置を高精度に決める
ことができる構成とされている。

【００２０】上記構成とされた欠陥検出センサ移動装置
２９により、水平方向移動用モータ２４が駆動し水平方
向ステージ２２が水平方向に移動することによりセンサ
ヘッド１７はパイプ１１の軸方向（Ｘ方向）に移動し、
また垂直方向移動用モータ２５が駆動し垂直方向ステー
ジ２３が垂直方向に移動することによりセンサヘッド１
７はパイプ１１の鉛直径方向（Ｙ方向）に移動する構成
となる。従って、センサヘッド１７はパイプ１１のパイ
プ内面１１ａに対し、Ｘ方向及びＹ方向に夫々移動可能
となる。

【００２１】一方、図中２６で示すのは探傷器であり、
欠陥検出センサ１９と接続されている。この探傷器２６
は欠陥検出センサ１９から送られてくる欠陥検出信号に
基づきパイプ内面１１ａに割れ，傷，欠け等の欠陥が存
在しているかどうかを検出するものである。探傷器２６
により検出されたパイプ内面１１ａの欠陥の存在の有無
は図示しないディスプレイ或いはプリンタにより出力さ
れる。

【００２２】また、図中２７で示すのは距離データ処理
装置であり、距離センサ２０と接続されている。この距
離データ処理装置２７は、距離センサ２０から送信され
てくる距離信号に基づき、欠陥検出センサ１９とパイプ
内面１１ａとの離間距離（距離データ）を演算により求
める。距離データ処理装置２７で演算された距離データ
はスキャニング制御装置２８に送信される。

【００２３】スキャニング制御装置２８は、センサヘッ
ド１７の移動を制御するものであり。前記した被検査物
回転用モータ１６，水平方向移動用モータ２４，垂直方
向移動用モータ２５はこのスキャニング制御装置２８に
接続されており、その駆動を制御させる構成とされてい
る。

【００２４】本発明に係る円筒内面検査装置１０は、セ
ンサヘッド１７の移動制御を行うに際し、被検査物回転
用モータ１６によるパイプ１１の回転動作、及び水平方
向移動用モータ２４によるセンサヘッド１７のＸ方向動
作に加え、センサヘッド１７をパイプ内面１１ａに対し
てＹ方向に移動させ、欠陥検出センサ１９とパイプ内面
１１ａとの離間距離を常に一定に保つよう制御すること
を特徴とする。以下、欠陥検出センサ１９とパイプ内面
１１ａとの離間距離を一定に保つ制御方法について図３
及び図４を用いて説明する。

【００２５】いま、図３に示すようにパイプ内面１１ａ
に凹凸が存在する場合、単にセンサヘッド１７をＸ方向
に移動させただけでは欠陥検出センサ１９とパイプ内面
１１ａとの離間距離が変動してしまい、精度の高い欠陥
検出が行えないことは前記した通りである。いま、欠陥
検出センサ１９の適正なセンシング距離（適正な欠陥検
査を行うことができる距離）をａとし、距離センサ２０
が検出したセンサヘッド１７とパイプ内面１１ａとの離
間距離をｙ(x')とし、また離間距離を測定したＸ方向の
位置をｘ'(この水平方向位置ｘ' はスキャニング制御装
置２８が予め持っている値である）とする。

【００２６】図４はスキャニング制御装置２８が実行す
るセンサヘッド１７移動のための基本制御動作を示して
いる。先ず、スキャニング制御装置２８は、ステップ１
（以下、ステップをＳと略称する）において、距離セン
サ２０から送信される距離データに基づきセンサヘッド
１７の座標を求める。前記のようにセンサヘッド１７と
パイプ内面１１ａとの離間距離をｙ(x')とすると、Ｓ１
で求められるセンサヘッド１７の座標は（ｘ',ｙ(x')）
となる。尚、この座標系は、予め定められた適宜な位置
を原点として設定されている（例えば、図３に示される
ような座標系に設定されている）。

【００２７】続くＳ２では、Ｓ１で求められたセンサヘ
ッド１７の座標（ｘ',ｙ(x')）に基づき、欠陥検出セン
サ１９の適正な欠陥検査を行うことができる位置まで移
動するための補正値Δｙ(x')を求める。この補正値Δｙ
(x')は、下式により求められる。

【００２８】Δｙ(x')＝ｙ(x')−ａ……(1) Ｓ２において補正値Δｙ(x')が求められると、Ｓ３にお
いて、スキャニング制御装置２８は垂直方向移動用モー
タ２５を駆動制御し、センサヘッド１７の座標が（ｘ',
Δｙ(x')）となるようセンサヘッド１７を移動させる。
これにより、欠陥検出センサ１９は欠陥検出センサ１９
が適正な欠陥検査を行うことができる位置に位置決めさ
れる。この処理を逐次実施することにより、欠陥検出セ
ンサ１９とパイプ内面１１ａとの離間距離を常に一定の
距離ａとすることができる。

【００２９】上記した基本制御動作に基づきスキャニン
グ制御装置２８が実行するセンサヘッド１７移動のため
の制御動作の一実施例について図５を用いて説明する。

【００３０】同図に示す処理が起動すると、スキャニン
グ制御装置２８は水平方向移動用モータ２４を駆動して
センサヘッド１７をパイプ１１内において水平方向（Ｘ
方向）に移動させる（Ｓ１０）。このセンサヘッド１７
のＸ方向移動に伴い、スキャニング制御装置２８は距離
センサ２０及び距離データ処理装置２７から送信される
距離データｙ(x')を取り込み（Ｓ１１）、この距離デー
タｙ(x')を当該データの測定点であるＸ座標ｘ' に対応
させることにより形状データ（ｘ',ｙ(x')）を作成し、
この形状データ（ｘ',ｙ(x')）はスキャニング制御装置
２８に内設されている記憶装置に格納される（Ｓ１
２）。

【００３１】このようにパイプ内面の形状のデータ
（ｘ',ｙ(x')）が求められると、上記した (1)式にこの
内面形状データ（ｘ',ｙ(x')）を代入し、センサヘッド
１７とパイプ内面１１ａとの離間距離を所定値ａに保つ
ための補正値Δｙ(x')が演算される（Ｓ１３）。

【００３２】補正値Δｙ(x')が演算されると、スキャニ
ング制御装置２８は水平方向移動用モータ２４を駆動し
てセンサヘッド１７をパイプ１１内において水平方向
（Ｘ方向）に移動させる（Ｓ１４）。この際、センサヘ
ッド１７の水平方向移動量は、欠陥検出センサ１９と距
離センサ２０との離間距離Ｌ（図２に示す）となるよう
制御される。図２に示すように、距離センサ２０は欠陥
検出センサ１９に対してセンサヘッド１７の移動方向に
対して前方に配設されているため、離間距離Ｌだけセン
サヘッド１７が水平方向移動することにより、欠陥検出
センサ１９は距離センサ２０がセンシング処理を行った
位置に位置決めされる。

【００３３】続いて、欠陥検出センサ１９が距離センサ
２０がセンシング処理を行った位置、即ち形状のデータ
（ｘ',ｙ(x')）を求めた位置に到ると、スキャニング制
御装置２８は垂直方向移動用モータ２５を駆動してセン
サヘッド１７をパイプ１１内において垂直方向（Ｙ方
向）に補正値Δｙ(x')だけ移動させる（Ｓ１５）。

【００３４】図３及び図４を用いて説明したように、い
まセンサヘッド１７が座標（ｘ',０）の位置にあるとす
ると、距離センサ２０が検出するパイプ内面１１ａの位
置の座標は（ｘ',ｙ(x')）であり、距離センサ２０と検
出するパイプ内面１１ａの離間距離はｙ(x')となる。こ
の距離センサ２０と検出するパイプ内面１１ａの離間距
離、即ち欠陥検出センサ１９（センサヘッド１７）とパ
イプ内面１１ａの離間距離を適正値ａに保つためには、
欠陥検出センサ１９（センサヘッド１７）をＹ方向にΔ
ｙ(x')だけ移動させればよい。

【００３５】Ｓ１５の処理により、欠陥検出センサ１９
とパイプ内面１１ａとの離間距離が適正値ａとなる位置
に欠陥検出センサ１９が移動されると、欠陥検出センサ
１９はパイプ１１に対して欠陥検査を実施する（Ｓ１
６）。この際、欠陥検出センサ１９とパイプ内面１１ａ
との離間距離は適正値ａとなっているため、精度の高い
欠陥検出を行うことができる。上記したＳ１４〜Ｓ１６
の処理はパイプ１１の軸方向長さ方向の全体について実
施される。

【００３６】Ｓ１４〜Ｓ１６の処理が繰り返し実施さ
れ、パイプ内面１１ａの軸方向に対する１ライン分の欠
陥検出が終了すると、スキャニング制御装置２８は被検
査物回転用モータ１６を駆動してパイプ１１を（３６０
°／ｎ）だけ回転させる（Ｓ１７）。

【００３７】この際、回転ピッチ（３６０°／ｎ）は、
検出目標となる欠陥を検出できるピッチに設定する。そ
して、パイプ１１を（３６０°／ｎ）だけ回転させた
ら、再びＳ１０〜Ｓ１７の処理を繰り返し実行すること
により、前回欠陥検出した軸方向ラインに対しピッチ
（３６０°／ｎ）だけずれたラインの欠陥検査を行う。
この処理をｎ回にわたり繰り返し実行することにより、
パイプ内面１１ａの全体に対する欠陥検査を行うことが
できる。

【００３８】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、円筒内面と
欠陥検出センサとの距離を常に一定とすることができる
ため、よって欠陥検出の精度を向上させることができる
等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である円筒内面検査装置の全
体構成図である。

【図２】センサヘッドの欠陥検出センサ及び距離センサ
の配設位置近傍を拡大して示す図である。

【図３】欠陥検出センサとパイプ内面との離間距離を一
定に保つ制御方法を説明するための図である。

【図４】欠陥検出センサとパイプ内面との離間距離を一
定に保つ制御方法の基本処理を説明するためのフローチ
ャートである。

【図５】図３及び図４に示される基本制御動作に基づき
スキャニング制御装置が実行するセンサヘッドを移動す
るための制御動作の一実施例を示すフローチャートであ
る。

【図６】従来における円筒内面検査装置の一例を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１０ 円筒内面検査装置 １１ パイプ（被検査物） １２，１３ 支持ローラ １４，１５ 被検査物回転用ローラ １６ 被検査物回転用モータ １７ センサヘッド １９ 欠陥検出センサ ２０ 距離センサ ２２ 水平方向ステージ ２３ 垂直方向ステージ ２４ 水平方向移動用モータ ２５ 垂直方向移動用モータ ２６ 探傷器 ２７ 距離データ処理装置 ２８ スキャニング制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物となる円筒内部に欠陥検出セン
   サを挿入して該円筒内部の欠陥を検出する構成の円筒内
   面検査装置において、 該円筒内面と該欠陥検出センサの距離を測定する距離測
   定センサと、 該距離測定センサの測定結果に基づき、該欠陥検出セン
   サと該円筒内面との離間距離が所定距離を維持するよう
   該欠陥検出センサを移動させる欠陥検出センサ移動装置
   とを具備することを特徴とする円筒内面検査装置。