JPH06294744A - 被検査対象物の検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面の欠陥検査と寸法検査を同時に行い、装
置全体の小型化を図るとともに、検査時間を短縮する。 【構成】 円筒体１０を回転可能に支承して、回転中の
円筒体１０の表面及び寸法を検査する被検査対象物の検
査装置において、回転する円筒体１０の表面の長手方向
に表面検査器の投光部１３からレーザ光を高速走査する
と同時に、この円筒体１０を横切るように、その外周方
向に外径検査器の投光部１６からレーザ光を照射し、受
光部１４，１７で受光されたこれらのレーザ光の受光量
の変化及び変化率とから、ＣＰＵ２２が表面の欠陥及び
外径寸法を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば円筒体等の被検
査対象物の表面の欠陥及び寸法を検出する被検査対象物
の検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の検査装置では、円筒体の
表面の長手方向にスポット光を高速走査し、その反射光
の受光量の変化及び変化率とから円筒体の表面の欠陥を
検査する欠陥検査機構と、上記円筒体の外周方向にレー
ザ光を走査し、その光の明暗によって円筒体の外周寸法
及び曲がり等を検査する寸法検査機構とを別々に設け、
上記欠陥検査をクリヤーした円筒体を、搬送機構でもう
一方の寸法検査機構に搬送して、円筒体の外周寸法及び
曲がり等の検査を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記検査装
置では、２種類の検査をそれぞれ独立して行うので、円
筒体を一方の検査機構から他方の検査機構に搬送する搬
送機構が必要となり、検査装置の機構が複雑になって装
置全体の規模が大きくなるという問題点があった。ま
た、２種類の検査を異なる場所で行うので、搬送及び検
査にかかる時間が長くなり、検査に遅延をきたすという
問題点もあった。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、表面の欠陥検査と寸法検査を同時に行い、装置全体
の小型化を図るとともに、検査時間を短縮できる被検査
対象物の検査装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、被検査対象物である円筒体を回転可能
に支承して、回転中の該被検査対象物の表面及び寸法を
検査する円筒体の検査装置において、前記回転中の円筒
体の表面の長手方向に、例えば所定波長のレーザ光を投
光する第１の投光手段である第１投光部と、当該レーザ
光による円筒体の表面からの反射光を受光する第１の受
光手段である第１受光部と、前記回転中の円筒体を横切
る外周方向に例えば所定波長のレーザ光を投光する第２
の投光手段である第２投光部と、当該外周方向に照射さ
れたレーザ光を受光する第２の受光手段である第２受光
部と、前記各受光部でそれぞれ受光された光の受光量変
化及び変化率とから前記表面の欠陥及び寸法を検出する
検出手段である信号処理回路及びＣＰＵとを備えた被検
査対象物の検査装置が提供される。

【０００６】

【作用】被検査対象物である円筒体表面の長手方向にレ
ーザ光を高速走査すると同時に、上記円筒体の外周方向
にレーザ光を照射し、これらのレーザ光の受光量の変化
及び変化率とから表面の欠陥及び寸法を検出する。従っ
て、円筒体の表面の欠陥及び寸法の検査を同一場所で同
時に行うので、装置の小型化及び検査時間の短縮が図ら
れる。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図１乃至図１０の図面に基
づき説明する。図１は、本発明に係る被検査対象物の検
査装置の一実施例を示す構成ブロック図である。図にお
いて、被検査対象物である円筒体１０は、同じ方向に回
転する４つのローラ１１上に載置されており、後述する
駆動制御系（シーケンサ）の制御による上記ローラ１１
の回転に伴って矢印方向に回転する。これらローラ１１
のうち、一つのローラ１１には、図示しないロータリー
エンコーダが取り付けられており、上記ローラ１１の回
転に伴う円筒体１０の回転を検知してシーケンサに出力
している。上記シーケンサは、ロータリーエンコーダか
らの入力信号に応じて、検査開始信号（図２(a) 参照）
を、後述するＣＰＵ２２に出力して検査の開始を指示
し、ＣＰＵ２２は、上記指示に応じて検査開始信号を外
径検査器の投光部１６及び信号処理回路２１に出力し、
検査を開始させる。

【０００８】上記円筒体１０の上方には、表面検査器の
投光部１３が配設されている。上記投光部１３は、例え
ば図示しないレーザ光源から投光されるレーザ光をスポ
ット光に集光して、円筒体１０の表面の長手方向に高速
走査するとともに、上記スポット光の走査開始を知らせ
る走査開始パルス（図２(f) 参照）を、信号処理回路２
１に出力している。なお、上記走査は、円筒体１０が少
なくとも１回転以上回転する間、行われる。

【０００９】上記投光部１３によって高速走査されたス
ポット光は、回転する円筒体１０の表面で反射され、そ
の反射光は、表面検査器の受光部１４で受光される。受
光部１４は、受光した１走査毎の反射光を、図２(b) に
示すような受光波形の信号（以下、「受光信号」とい
う。）に変換して信号処理回路２１に出力する。上記円
筒体１０の側方には、例えば図示しないレーザ光源から
投光されるレーザ光を、回転する円筒体１０の中央部の
外周方向に高速走査する外径検査器の投光部１６が配設
されている。上記投光部１６によって回転する円筒体１
０を横切るように、その表面を走査したレーザ光は、外
径検査器の受光部１７で受光される。受光部１７は、受
光したレーザ光を、光の明暗に応じた電気信号に変換
し、上記電気信号を測定データとしてＣＰＵ２２に出力
する。

【００１０】なお、上記２種類の検査を同時に行う場合
には、図３に示すように、投光部１６から円筒体１０に
投光されたレーザ光が、対応しない他の受光部１４で受
光されて、正確な検査結果が得られないこともある。な
お、図３において、投光部１３からのレーザ光に対する
反射光は、受光部１７には受光されないように設定され
ている。

【００１１】そこで、本実施例では、投光部１３と１６
から投光するそれぞれのレーザ光を異なる波長に設定す
るとともに、受光部１４では、投光部１３が投光したレ
ーザ光と同一波長の光のみを受光するように構成する。
すなわち、本実施例では、例えば投光部１３のレーザ光
源を、波長６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザとし、投
光部１６のレーザ光源を、波長７８８ｎｍの半導体レー
ザとする。そして、受光部１４は、図４に示すように、
円筒体１０からの反射光が入射する入射窓１４ａと、上
記入射した光を取り込む四角柱のアクリル棒１４ｂと、
上記アクリル棒１４ｂの一辺に設けられ入射光を反射さ
せる散乱面１４ｃと、波長６３２．８ｎｍの入射光のみ
を通過させる干渉フィルタ１４ｄと、上記干渉フィルタ
１４ｄを通過した光を検出する光電子増倍管等の光検出
器１４ｅとから構成されており、これにより受光部１４
では、上記投光部１３から投光されて、円筒体１０で反
射された反射光のみを受光し、それを受光信号に変換し
て信号処理回路２１に出力している。なお、本実施例で
は、投光部１６からのレーザ光が受光部１４に影響を与
える場合を考えたが、これとは逆に例えば投光部１３か
らのレーザ光が受光部１７に影響を与える場合も考えら
れる。この場合には、受光部１７に波長７８８ｎｍの入
射光のみを通過させる干渉フィルタを設ければ良い。

【００１２】信号処理回路２１は、受光部１４から入力
する受光信号（図２(b) 参照）から円筒体１０表面の欠
陥を検出するものである。すなわち、上記信号処理回路
２１は、上述した検査開始信号が入力すると、円筒体１
０の検査が開始されることを検知し、さらにシーケンサ
から図２(f) に示すような走査開始パルスが入力する
と、投光部１３による走査が開始されたことを検知す
る。次に、信号処理回路２１は、受光部１３から入力し
た図２(b) に示す受光信号を、微小欠陥の検出のため微
分処理して、図２(c) に示す微分波形を得て、この微分
波形と予め設定された比較電圧とを比較し、図２(d) に
示す比較結果を得る。これとともに、上記受光信号の立
ち上がりを示す微分波形から、円筒体１０のエッジを検
出し、図２(e) に示すようなエッジパルスを出力する。
次に、上記走査開始パルスとエッジパルスの論理積から
検査スタートパルスを出力し、上記検査スタートパルス
に応じて、投光部１３が１走査を行う検査範囲である検
査ゲートを設定する。そして、上記検査ゲートと電圧比
較結果の論理積から、検査ゲートの範囲内に存在する欠
陥パルス（図２(i) 参照）を求め、上記欠陥パルスを判
定結果としてＣＰＵ２２に出力する。なお、上記欠陥パ
ルスが存在する円筒体１０の長手方向の位置は、レーザ
光を高速走査する、例えば多面体鏡等の回転角度によっ
て求めることができる。

【００１３】また、ＣＰＵ２２は、上述した検査開始信
号が入力すると、上記命令を信号処理回路２１及び外径
検査器に出力して検査の開始を指示し、信号処理回路２
１からの判定結果及び外径検査器の受光部１７からの測
定データを取り込む。そして、ＣＰＵ２２は、上記判定
結果から円筒体１０表面の傷及び欠陥の有無を検出し、
また測定データから円筒体１０の中央部の外径の最大
値、最小値及び円筒体１０の両端を支持回転させた時の
上記中央部の変位量（円筒体１０の曲がりを評価する指
標となる）を求め、円筒体１０の良、不良の総合判定を
行う。

【００１４】図５及び図６は、図１に示した検査装置を
アルミドラムの自動検査に用いた場合の自動検査装置の
構成図と判定回路系のブロック図である。なお、図５及
び図６において、図１と同様の構成部分に関しては、説
明の都合上、同一符号とする。図５の自動検査装置は、
アルミドラムの検査機構と搬送機構とを備えている。検
査機構は、図１と同様であり、搬送機構は、上記ドラム
１０を把持し、ドラム１０を横移動及び上下移動させて
所定位置に搬送する機構を有するハンド部３０〜３２
と、上記ドラム１０を供給する供給用コンベア３３と、
検査が終了した良好なドラム１０を搬送する搬送用コン
ベア３４と、不良ドラムを排出する排出機構３５とから
構成されている。上記搬送機構の制御は、図６に示した
シーケンサ３６で行い、投光器１３と受光部１４で構成
される表面検査器１２及び投光器１６と受光部１７で構
成される外径検査器１５の制御は、ＣＰＵ２２であるコ
ンピュータで行う。上記シーケンサ３６とコンピュータ
２２の間では、検査の開始指令とドラム１０の総合判定
結果のやりとりを行っている。また、コンピュータ２２
から外径検査器１５及び信号処理回路２１へは、上記検
査開始信号の他、各検査器が検査を行うための検査条件
が予め設定されて出力される。

【００１５】次に、上記自動検査装置のアルミドラムの
検査動作について説明する。まず、ハンド部３０は、シ
ーケンサ３６の制御によって供給用コンベア３３上の上
記ドラム１０を把持して、ローラ１１上に載置する。そ
して、上記ローラ１１の回転に伴いドラム１０が回転し
て検査が可能な状態になると、シーケンサ３６は、検査
開始信号をコンピュータ２２に出力する。コンピュータ
２２は、上記信号を受け取ると、各検査器１２，１５
（実際には、投光器１６と信号処理回路２１）に検査の
開始を指示する検査開始信号を出力する。

【００１６】投光部１３のＨｅ−Ｎｅレーザから出力さ
れた波長６３２．８ｎｍのレーザ光は、スポット光とし
てドラム１０表面に投光されるとともに、ドラム１０表
面の長手方向に走査される。この走査光は、上記ドラム
１０表面で反射し、その反射光のうち上記波長６３２．
８ｎｍの反射光のみが、受光部１４で受光され、受光信
号（図２(b) 参照）として信号処理回路２１に出力され
る。信号処理回路２１は、入力した上記受光信号の受光
量の変化及び変化率から円筒体１０表面の傷及び欠陥を
判定し、その判定結果をコンピュータ２２に出力する。

【００１７】これと同時に、外径検査器１５では、投光
部１６の半導体レーザから出力された波長７８８ｎｍの
レーザ光は、上記ドラム１０の外周方向に走査される。
上記投光部１６によって回転するドラム１０の外周を走
査したレーザ光は、外径検査器の受光部１７で受光され
る。受光部１７は、受光したレーザ光を、光の明暗に応
じた測定データとしてコンピュータ２２に出力する。

【００１８】検査が終了すると、シーケンサ３６は、ハ
ンド部３１を制御して、上記ハンド部３１でローラ１１
上のドラム１０を把持させ、ローラ１１上から排出機構
３５上に搬送させ、上記ドラム１０を排出機構３５に一
旦載置する。なお、この時次に検査するドラム１０が供
給コンベア３３上に存在すれば、ハンド部３０を制御し
て上記ドラム１０をローラ１１上に載置させる。

【００１９】コンピュータ２２は、上記判定結果からド
ラム１０表面の傷及び欠陥の有無を検出し、また測定デ
ータからドラム１０の外径の最大値、最小値及び曲がり
を算出し、寸法検査の判定を行い、上記２つの検査から
ドラム１０の良、不良の総合判定を行う。そして、コン
ピュータ２２は、上記総合判定結果をシーケンサ３６に
出力するとともに、図示しない内部メモリに蓄積し、適
時フロッピーディスク等の外部記憶手段に記憶させる。

【００２０】シーケンサ３６は、上記総合判定結果を受
け取り、この判定結果によってドラム１０が不良品の場
合には、排出機構３５を制御し、上記排出機構３５に載
置されているドラム１０を廃棄する。また、この判定結
果によってドラム１０が良品の場合には、シーケンサ３
６は、ハンド部３２を制御して、上記ハンド部３２で排
出機構３５上のドラム１０を把持させ、排出機構３５上
から搬送用コンベア３４上に搬送させ、上記ドラム１０
を搬送用コンベア３４に載置させて搬送する。なお、こ
の時次に検査するドラム１０が供給コンベア３３上、ま
た検査の終了したドラム１０がローラ１１上に存在する
場合には、ハンド部３０，３１を制御して上記ドラム１
０をローラ１１上又は排出機構３５上に載置させる。

【００２１】従って、本実施例では、アルミドラム表面
の欠陥検査と寸法検査を同時に行うことができるので、
検査装置内の搬送機構及びドラムの支持回転機構の一部
を省略でき、検査時間の短縮及び装置の小型化が図ら
れ、これにより製作コストを低減できる。なお、本実施
例では、円筒体の表面欠陥の検出について説明したが、
本発明はこれに限らず、例えば環状体の表面欠陥の検出
等に用いることも可能である。

【００２２】また、本実施例の投光部１６では、照射す
るレーザ光を、被検査対象物の外周を垂直方向に走査し
ても良いし、所定の傾き角度を設けて走査しても良い。
また、投光部１６では、照射するレーザ光の幅が、例え
ば被検査対象物の外径よりも大きい場合には、上記レー
ザ光を走査させても或いは走査させることなく、上記被
検査対象物に照射させて、寸法検査に寄与させても良
い。

【００２３】また、本発明の他の実施例としては、例え
ば図７に示すように、ライト４０で照射された円筒体１
０の表面をカメラ４１で撮影し、さらに画像処理装置４
２で画像処理して、表面検査を行うと同時に、外径測定
を２つのレーザ変位センサ４３，４４とセンサコントロ
ーラ４５で行い、これらデータから自動検査装置コント
ローラ４６が欠陥検査と寸法検査を行うことも可能であ
る。

【００２４】円筒体１０を支持回転させる機構には、上
記実施例のローラの他、例えば図８(a),(b) に示すよう
に、円錐形の治具４７，４８を円筒体１０の両端から押
しつけることによって支持し、上記円筒体１０を回転さ
せる機構、又は例えば図９(a),(b) に示すように、チャ
ック機構を有する治具４９，５０によって、円筒体１０
の両端をチャックして支持し、上記円筒体１０を回転さ
せる機構、さらに例えば図１０に示すように、Ｌ字型の
治具５１，５２に円筒体１０を載置し、上記治具５１，
５２よりも大きな摩擦係数の外周を有する回転体５３，
５４を上記円筒体１０に押しつけて、上記円筒体１０を
回転させる機構等によって行うことも可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明では、被
検査対象物を回転可能に支承して、回転中の該被検査対
象物の表面及び寸法を検査する被検査対象物の検査装置
において、前記回転中の被検査対象物の表面の長手方向
に所定光を照射する第１の照射手段と、当該照射された
所定光による前記被検査対象物の表面からの反射光を受
光する第１の受光手段と、前記回転中の被検査対象物を
横切る方向に所定光を照射する第２の照射手段と、当該
横切る方向に照射された光を受光する第２の受光手段
と、前記各受光手段でそれぞれ受光された光の受光量変
化及び変化率とから前記表面の欠陥及び寸法を検出する
検出手段とを備えたので、表面の欠陥検査と寸法検査を
同時に行い、装置全体の小型化を図るとともに、検査時
間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る被検査対象物の検査装置の一実施
例を示す構成ブロック図である。

【図２】図１に示した信号処置回路におけるフライング
スポット方式の信号処理を説明するための波形図であ
る。

【図３】図１に示した円筒体表面の欠陥検査と寸法検査
における反射光の影響を説明するための図である。

【図４】図１に示した受光部１４の具体的構成を示す構
成図である。

【図５】図１に示した検査装置をアルミドラムの自動検
査に用いた場合の自動検査装置の構成図である。

【図６】図５に示した自動検査装置の判定回路系のブロ
ック図である。

【図７】本発明に係る被検査対象物の検査装置の他の実
施例を示す構成ブロック図である。

【図８】図１に示した円筒体を支持回転させる機構の他
の実施例を示す図である。

【図９】図１に示した円筒体を支持回転させる機構の他
の実施例を示す図である。

【図１０】図１に示した円筒体を支持回転させる機構の
他の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 円筒体 １１ ローラ １２ 表面検査器 １３，１６ 投光部 １４，１７ 受光部 １４ｄ 干渉フィルタ １５ 外径検査器 ２１ 信号処理回路 ２２ ＣＰＵ（コンピュータ） ３６ シーケンサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査対象物を回転可能に支承して、回
   転中の該被検査対象物の表面及び寸法を検査する被検査
   対象物の検査装置において、前記回転中の被検査対象物
   の表面の長手方向に所定光を照射する第１の照射手段
   と、当該照射された所定光による前記被検査対象物の表
   面からの反射光を受光する第１の受光手段と、前記回転
   中の被検査対象物を横切る方向に所定光を照射する第２
   の照射手段と、当該横切る方向に照射された光を受光す
   る第２の受光手段と、前記各受光手段でそれぞれ受光さ
   れた光の受光量変化及び変化率とから前記表面の欠陥及
   び寸法を検出する検出手段とを備えたことを特徴をする
   被検査対象物の検査装置。
2. 【請求項２】 被検査対象物を回転可能に支承して、回
   転中の該被検査対象物の表面及び寸法を検査する被検査
   対象物の検査装置において、前記回転中の被検査対象物
   の表面の長手方向に所定波長の光を照射する第１の照射
   手段と、当該第１の照射手段から照射された光による前
   記被検査対象物の表面からの反射光のみを通過させる光
   通過手段と、該光通過手段を通過した反射光を受光する
   第１の受光手段と、前記回転中の被検査対象物を横切る
   方向に前記第１の照射手段から照射される光と異なる波
   長の光を照射する第２の照射手段と、前記横切る方向に
   照射された光を受光する第２の受光手段と、前記各受光
   手段でそれぞれ受光された光の受光量変化及び変化率と
   から前記表面の欠陥および寸法を検出する検出手段とを
   備えたことを特徴をする被検査対象物の検査装置。
3. 【請求項３】 被検査対象物を回転可能に支承して、回
   転中の該被検査対象物の表面及び寸法を検査する被検査
   対象物の検査装置において、前記回転中の被検査対象物
   の表面の長手方向に所定波長の光を照射する第１の照射
   手段と、当該照射された所定光による前記被検査対象物
   の表面からの反射光を受光する第１の受光手段と、前記
   回転中の被検査対象物を横切る方向に前記第１の照射手
   段から照射される光と異なる波長の光を照射する第２の
   照射手段と、当該第２の照射手段から前記被検査対象物
   を横切る方向に照射された光のみを通過させる光通過手
   段と、該光通過手段を通過した光を受光する第２の受光
   手段と、前記各受光手段でそれぞれ受光された光の受光
   量変化及び変化率とから前記表面の欠陥および寸法を検
   出する検出手段とを備えたことを特徴をする被検査対象
   物の検査装置。