JPH0914942A - 円筒状表面の傷検査用撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 傷を強調して撮像することにより画像処理を
有利にする円筒状表面の傷検査用撮影装置を提供する。 【構成】 円筒状の検査対象物１の長手方向に沿わせて
この検査対象物１の表面を照明する線状の光源２とその
照明された表面を撮像する一次元撮像手段３とを配置
し、上記検査対象物１を回転させ全周表面の二次元展開
像を得る展開手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゴムローラ等の円筒状
の検査対象物の表面の傷検査に用いる撮影装置に係り、
特に、傷を強調して撮像することにより画像処理を有利
にする円筒状表面の傷検査用撮影装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ゴムローラの表面の傷検査は、従来、人
が目視で行っている。このような目視検査の欠点は、検
査員の熟練が必要なこと、疲労により長時間の検査は無
理なこと、検査員によりバラツキがあって定量的評価が
できないことなどがある。

【０００３】一般に、カメラ等の撮像手段を用いて検査
対象物の表面を撮像し、その映像を画像処理することに
よって、傷検査を自動化することが知られている。この
ためには、傷の部分と健全な部分とで色や明るさの違い
があることが前提であり、色や明るさを数値化すること
によって画像処理が可能となる。こうした画像処理は良
好な映像を用いるほど有利であり、良好な映像を撮像す
るべく撮像手段の能力を有効に引き出すには照明が欠か
せない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゴムロ
ーラの場合、形状が円筒状であるため照明を均一に当て
ることが難しく、画像処理に適した綺麗な映像が得られ
ない。ゴムローラに限らず検査対象物が曲面を有する立
体であれば、同様の問題がある。

【０００５】また、ゴムローラのように表面と内部とが
均一材質のものは、傷の部分と健全な部分とが同じ色で
あり、しかも明るさもあまり変わらないため、映像のコ
ントラストが小さい。従って、画像処理を適用すること
が困難である。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、傷を強調して撮像することにより画像処理を有利に
する円筒状表面の傷検査用撮影装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、円筒状の検査対象物の長手方向に沿わせて
この検査対象物の表面を照明する線状の光源とその照明
された表面を撮像する一次元撮像手段とを配置し、上記
検査対象物を回転させ全周表面の二次元展開像を得る展
開手段を設けたものである。

【０００８】上記撮像手段は、照明により生じる明るい
部分と暗い部分との間の部分を撮像してもよい。

【０００９】上記撮像手段は、上記光源の照明方向のほ
ぼ直角方向から上記検査対象物に臨ませてもよい。

【００１０】

【作用】上記構成により、検査対象物の表面には周方向
に沿って明るい部分と暗い部分とが生じる。即ち、周方
向に沿っては不均一であるが、長手方向に沿っては均一
に照明される。その均一に照明された表面の一次元像が
得られる。検査対象物を回転させると全周表面の二次元
展開像が得られる。この全周表面の二次元展開像は照明
が均一であるから画像処理に有利である。

【００１１】明るい部分と暗い部分との間の部分を撮像
したものは、傷の部分にコントラストがつきやすく、傷
検査のための画像処理には好ましい。

【００１２】照明方向と撮像方向との角度が直角に近い
ほど、明るい部分と暗い部分との間の部分では明るさの
変化が急峻となる。従って、像は、僅かの凹凸に対して
も明るさが極端に相違することになり、傷の部分のコン
トラストが強調される。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【００１４】図１（ａ）〜図１（ｄ）に示されるよう
に、本発明の傷検査用撮影装置は、ゴムローラ等のよう
に円筒状に形成されたものを検査対象物１とし、この検
査対象物１の長手方向に沿わせて線状の光源２と一次元
撮像手段３とを配置し、検査対象物１を回転させて二次
元展開像を得る展開手段（図示せず）を設けたものであ
る。

【００１５】この実施例の検査対象物１は、長さ３０セ
ンチ、直径２〜３センチのゴムローラ４であり、その表
面と内部とが均一材質からなり、色は黒である。このゴ
ムローラ４を照明する光源２は、ゴムローラ４よりやや
長めに形成された光源であり、ゴムローラ４に平行に所
定の距離を隔てて配置されると共に、ゴムローラ４に臨
む側から所定の幅で光（破線矢印）を発することができ
る。この光は、通常の白色光であり、拡散する光であ
る。一次元撮像手段３は、ＣＣＤラインセンサからなる
ラインカメラ５であり、ゴムローラ４を長手方向に沿っ
て撮像するようゴムローラ４に平行に所定の距離を隔て
て配置される。この実施例では、光源２の照明方向とラ
インカメラ５の撮像方向との角度が直角になっている。
ラインカメラ５の視野は、図１（ｂ）、図１（ｄ）に一
点鎖線で囲んで示すように、ゴムローラ４の端に近い部
分に位置するが、これは後述のように、照明により生じ
る明るい部分と暗い部分との間の部分を選んだ結果によ
るものである。

【００１６】図１には示されないが展開手段が設けられ
ており、この展開手段はゴムローラ４を軸の周りに所定
の角速度で回転させ、その回転に合わせてラインカメラ
５の一次元画像を順次取り込み、ゴムローラ４全周表面
の二次元展開像に編集し、その画像を図示しない画像処
理装置に転送することができる。図２は、二次元展開像
２１の一例を示している。

【００１７】次に実施例の作用を述べる。

【００１８】本発明の原理を理解するために、ゴムロー
ラに様々の角度から照明を当て、二次元カメラで撮影し
たときの画像を用いて説明する。

【００１９】図３の実験設備は、ゴムローラ４の正面に
二次元カメラ３１を固定し、光源の入射角度が変えられ
るようになっている。図４（ａ）は入射角０度、図４
（ｂ）は入射角４５度、図４（ｃ）は入射角９０度にお
ける画像と明るさの分布とを示している。画像４１は便
宜上３階調で示されている。即ち、白地部が明部４２、
斜線部が中間部４３、二重斜線部が暗部４４である。明
るさの分布は、横軸が画像に対応した径方向の位置、縦
軸がその位置に対応する画素の輝度値を示し、多階調の
プロファイル４５となっている。

【００２０】図４（ａ）〜図４（ｃ）において、それぞ
れ画像４１には暗部４４、中間部４３、明部４２、中間
部４３、暗部４４が順に並んでいる。これは、ゴムロー
ラ４形状が円筒状であるために生じたもので、特に明部
４２は非常に明るいハイライト部となっている。プロフ
ァイル４５を見ると、このハイライト部である明部４２
では輝度値が飽和するほど明るく、暗部４４では背景
（黒レベル）と同程度に暗い。しかし、中間部４３では
急峻な輝度値変化が見られる。これは円筒面における光
反射が円周角によって敏感に変化することを示してお
り、もし中間部４３の表面に凹凸、即ち傷の部分があれ
ばその周囲の健全な部分に対して極端な階調差が得られ
ることを示している。従って、中間部４３では傷の部分
にコントラストがつきやすく、傷検査のための画像処理
に好ましい画像が得られることが判る。これに対し、ハ
イライト部では、広くハレーションが起きている状態な
ので、傷の部分が画像には現れにくい。また、黒レベル
では画像が不鮮明となる。

【００２１】図４（ａ）〜図４（ｃ）を互いに比較する
と、入射角が直角に近いほど、明部４２が端に寄ってお
り、これに伴い一方の中間部４３は幅が狭くなってい
る。プロファイル４５を見ると、入射角が直角のときの
中間部４３における輝度値変化はとりわけ急峻である。
従って、照明方向と撮像方向との角度が直角に近いほ
ど、傷の部分のコントラストが強調されることが判る。

【００２２】ところで、傷による凹凸は照明の角度によ
って明るく写ったり暗く写ったりする。画像のコントラ
ストを処理して傷の部分を検出する場合、明暗両方の凹
凸を偏りなく検出可能とする必要がある。そこで、健全
な部分の輝度値がハイライト部の輝度値と黒レベルの輝
度値とのちょうど中間値ｍとなるように設定するのが適
当である。従って、プロファイル４５からラインカメラ
５の視野の位置ｐが決まる。

【００２３】さて、図１において、光源２によって照明
されたゴムローラ４の表面のうち、前述のようにして定
めた視野をラインカメラ５で撮像する。この視野は、ゴ
ムローラ４の長手方向に沿っており、光源２もゴムロー
ラ４の長手方向に沿っているので、均一に照明される。
ゴムローラ４を軸の周りに所定の角速度で回転させ、そ
の回転に合わせてラインカメラ５の一次元画像を順次取
り込み、ゴムローラ４全周表面の二次元展開像に編集す
る。その際、ゴムローラ４の健全な部分からの完全反射
は、図１（ａ）に示されるように、ラインカメラ５とは
異なる方向に行くため、中間階調の画像が得られる。し
かし、図１（ｃ）に示されるように、傷の部分１０から
の完全反射がラインカメラ５に行くため、そこだけハレ
ーションが生じ飽和若しくはそれに近い階調の画像が得
られる。或いは、逆に黒レベルの画像が得られる。

【００２４】図２に示されるように、こうして得られた
二次元展開像２１は、全般的に均一な中間階調の画像と
なり、傷の部分１０に対応する高さ位置及び円周角のと
ころにコントラストの顕著な像２２が現れる。従って、
図示しない画像処理装置において、この二次元展開像２
１を画像処理し傷検査を行うことが容易となる。

【００２５】なお、実施例において検査対象物１は黒の
ゴムローラ４であったが、本発明は円筒状の部材であれ
ばゴムローラに限らず適用可能である。色は何色でもよ
く、光源や撮像手段の色特性を合わせればよい。また、
表面と内部とが均一材質からなる部材に対しては、傷を
強調して撮像できるという利点がある。また、表面に光
沢のある部材に対しては、照明の完全反射する部分を外
して撮像しているので、ハレーションを避けることがで
きる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００２７】（１）従来技術では困難であった円筒状の
検査対象物の自動検査が容易に実現できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す傷検査用撮影装置の平
面図及び側面図である。

【図２】本発明の傷検査用撮影装置で得られる二次元展
開像の図である。

【図３】ゴムローラを二次元カメラで撮影する実験設備
の斜視図である。

【図４】図３の実験設備で得られる画像と明るさの分布
複合図である。

【符号の説明】 １ 検査対象物 ２ 光源 ３ 一次元撮像手段 ４ ゴムローラ ５ ラインカメラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の検査対称物の長手方向に沿わせ
   てこの検査対象物の表面を照明する線状の光源とその照
   明された表面を撮像する一次元撮像手段とを配置し、上
   記検査対象物を回転させ全周表面の二次元展開像を得る
   展開手段を設けたことを特徴とする円筒状表面の傷検査
   用撮影装置。
2. 【請求項２】 上記一次元撮像手段は、照明により生じ
   る明るい部分と暗い部分との間の部分を撮像することを
   特徴とする請求項１又は２記載の円筒状表面の傷検査用
   撮影装置。
3. 【請求項３】 上記一次元撮像手段は、上記光源の照明
   方向のほぼ直角方向から上記検査対象物に臨ませたこと
   を特徴とする請求項１記載の円筒状表面の傷検査用撮影
   装置。