JP2010145253A

JP2010145253A - 筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法

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Publication number: JP2010145253A
Application number: JP2008322977A
Authority: JP
Inventors: Atsuyuki Tsujimoto; 敦幸辻本; Masaru Itani; 優井谷; Daisuke Sakuma; 大祐佐久間; Noriyuki Ueno; 紀幸上野
Original assignee: Toyota Motor Corp; Sigma Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Sigma Inc
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】延びた状態のゆがみが生じることがない正常な方形画像を取得できる、筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法を提供すること。
【解決手段】加速して定速となり減速して停止する走査移動を伴うときは、加速領域の撮影データについて、定速領域の端の撮影データを起点とし加速零の方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に近似する位置の１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、また減速領域の撮影データについて、減速領域との境となる定速領域の端の撮影データを起点とし減速して停止する方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に近似する位置の１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、選択した加速時の撮影データと、定速時に撮影した撮影データと、選択した減速時の撮影データとを、撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する。
【選択図】図１

Description

本発明は、筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法に関し、例えば、雌ねじや雄ねじ、その他の円筒状の内面や外面に傷や打痕等が有るか否かを検出する表面検査に適用できる、筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法に関する。

例えば、エンジンシリンダ、ブレーキシリンダ、コンプレッサシリンダ、その他各種の作動シリンダの如き円筒状をなすものの内周面の傷或いは表面上の異物等を自動的に検査することが求められている。また、雌ねじや雄ねじ等の概略円筒面を有する部品について、ねじ山等に傷が有るか否かを自動的に検査することが求められている。

従来、円筒状の被検査物の内周面を検査する表面検査装置として、例えば特許文献１〜５が提案されている。特許文献１の表面検査装置は、円筒状の被検査物へ検査光を投光する投光ファイバと被検査物からの反射光を受光する受光ファイバがファイバ保持筒に内装された検査ヘッドを、その軸線の回りに回転させつつ軸線方向に送り出して被検査物の内部に回転しつつ挿入し、投光ファイバから検査光としてのレーザ光を直角に光路を変更する光路変更手段と集光手段を介して被検査物に照射してその被検査物の内周面をその軸線方向一端から他端まで逐次走査し、その走査に対応した被検査物からの反射光を受光ファイバを介して受光し、その受光した反射光の光量に基づいて被検査物の内周面の状態、例えば欠陥（傷，異物等）の有無を判別する構成である。

特許文献２と特許文献３の表面検査装置は、先端にミラー（光路変更手段）が設けられた軸状の検査ヘッド（プローブ）を駆動機構により走査回転させつつ走査移動させるとともに、検査ヘッド内に入射した検査光の光路をミラーにより変更し、光路が変更された検査光を被検査物に照射し、被検査物で反射して検査ヘッド内に再度入射した検査光の光量に基づいて検査物の表面状態を検出する構成であり、基本的な原理は特許文献１の表面検査装置と同じである。特許文献２の表面検査装置は、センサヘッドから反射部材を介して円筒体の内面へ至る距離と、センサヘッドの焦点距離との関係が一定となるように設定したことにより、内径の異なるあらゆる円筒体の内面を検査できる汎用性を有する構成としたものであり、特許文献３の表面検査装置は、ミラーの清掃及び交換を安価で且つ容易に行うことのできる構成としたものである。

特許文献４の表面検査装置は、検査ヘッド（プローブ）の構成が少し相違しており、投光ファイバの周囲に受光ファイバが複数配置され、かつ受光ファイバの径が投光ファイバの径よりも大きくされていて、光源から投光ファイバを介して被検査物の内面に投光された光の反射光を受光ファイバを介して受光し、その受光量に基づいて被検査物の表面に対応した二次元画像を生成する構成であり、被検査物表面の微小サイズの欠陥が検査可能で且つ表面の荒れや汚れ等の影響を受けにくい構成としたものである。

特許文献５の表面検査装置は、光源から放射されレンズで絞られるレーザ光を、移動体と回転体の中心の光路に通し、回転体に備えたミラーで光路を９０°方向転換して金属部品等の検査面に照射し、その反射光を回転体と共に回転する側のレーザ光の光路の周りに並設された多数の光ファイバで受光し、さらに固定側の光ファイバに伝送し、該光ファイバを通る光を光検出器で検出することにより被検査面の表面傷を検出する構成である。

上記特許文献１〜５の管内表面傷検査装置のいずれも、被検査面（内周面）に画像撮影装置のプローブを対向させた状態に保ち、プローブを走査回転すると共に軸方向に走査移動し、一定時間毎に被検査面の一周分を撮影することを繰り返し各一周分の画像を撮影順に並べた方形平面画像を取得する構成である。

特開平１１−２８１５８２号公報特開２００５−１６４３９８号公報特開２００７−３１５８２１号公報特開２００７−１４７３２４号公報特開２００５−１４０６７９号公報

本発明者らは、特許文献１〜５の管内表面傷検査装置と実質的に同一の撮影原理により、筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法によって、有底の穴に雌ねじが切られた円筒体の雌ねじの表面に傷あるいは異物が有るか無しかを高速で検査することを試みた。

検査は、検査ヘッドの回転中心を円筒体の穴の中心に正確に合わせ、検査ヘッド（プローブ）を３０００ｒ.ｐ.ｍで回転して円筒体の穴内の入口に位置させ、ここから、この試験に使用する検査ヘッドが撮影可能である０.１ｍｍ幅を１回転当たりの送りピッチとして穴内の奥まで走査移動して停止させ、これによって、筒表面を撮影し方形平面画像を取得し、表示装置に表示したところ、方形平面画像の上端付近及び下端付近で伸びた状態に歪んだ画像となった。

条件を変えて、検査ヘッドを３００００ｒ.ｐ.ｍで回転して円筒体の穴内の入口に位置させ、ここから、０.１ｍｍ幅を１回転当たりの送りピッチとして穴内の奥まで走査移動して停止させ、これによって、筒表面を撮影し方形平面画像を取得し、表示装置に表示したところ、方形平面画像の上端付近及び下端付近で一層顕著に伸びた状態に歪んだ画像となった。

本発明者らが鋭意に原因を探求したところ、上記の試験検査の場合、検査ヘッドの走査移動に関し、０.１ｍｍ幅を１回転当たりの送りピッチとして一定時間毎に一周分を撮影しているものであり、上記試験検査では、プローブが走査移動を開始し加速して定速になるまでの加速領域と、プローブの走査移動が定速から減速に変わり停止するまでの減速領域では、それぞれ定速領域に比べて撮影回数が多くなり、撮影した全部の線画像データを撮影順に並べた状態に表示装置に表示していることになるために、方形平面画像の上端付近及び下端付近で一層顕著に伸びた状態に歪んだ画像になることが分かった。さらに、検査ヘッドの走査回転を高速にするほど、加速領域と減速領域の時間が多くなり、これによって、定速領域に比べて撮影回数がさらに多くなり、もって、方形平面画像の上端付近及び下端付近で一層顕著に伸びた状態に歪んだ画像になることが分かった。
生産性を向上させるためには、雌ねじや雄ねじのような大量生産品の、表面検査の高速化が求められている。

本発明では、上述した点に鑑み案出されたもので、その目的とするところは、検査ヘッドの走査移動に関し、定速移動の前側に加速、後側に減速のいずれかを伴う走査移動を行って高速で撮影し方形画像を得る場合でも、撮影により得られる方形画像の撮影開始側と撮影終了側で画像が伸びた状態になるゆがみが生じることがない正常な方形画像を取得できる、筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本願第１の発明に係る、筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法は、画像撮影装置のプローブの先端部の光の出入射方向を被撮影体の内周面又は外周面に対向させた状態に保ち、前記プローブと前記被撮影体のいずれか一方に、振れ回りを抑えることにより前記プローブと前記被撮影体の内周面又は外周面との対向距離を一定に保てる走査回転を相対的に与えると共に、前記プローブと前記被撮影体のいずれか一方に、走査移動を相対的に与え、かつ、該走査移動を前記走査回転が定速回転であるときの１回転当たりの走査移動を前記プローブの走査移動方向の撮影幅に一致させ、前記プローブから前記被撮影体の内周面又は外周面に検査光を照射し該プローブに入力する反射光の強さをデジタル変換して画素データを取得する撮影を、前記走査移動を定速にして前記プローブが１回転当たりの走査移動方向の撮影幅に等しい距離だけ走査移動する時間経過毎に、前記走査回転方向の原点位置から一周分について、かつ、前記被撮影体の内周面又は外周面の所要の被撮影エリアについて行い、撮影データをメモリに記憶し、各一周分単位の撮影データを線画像として撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する、筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法であって、前記被撮影体の内周面又は外周面の前記被撮影エリアの撮影開始側部分の撮影について、加速して定速となり減速して停止する走査移動を伴うときは、前記走査移動の加速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データについて、前記定速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データの中、加速領域との境となる端の撮影データを起点とし加速零の方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し最も近似する位置にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、また前記走査移動の減速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データについて、前記定速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データの中、減速領域との境となる端の撮影データを起点とし減速して停止する方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し最も近似する位置にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、前記選択した加速時の撮影データと、前記定速時に撮影した撮影データと、前記選択した減速時の撮影データとを、撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する、ことを特徴とする。

加速領域または減速領域との境となる端の撮影データの起点を求めたり、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振るためには、１回転毎の撮影開始とともに走査移動方向のプローブ到達位置を撮影データと関係付けて記録し定速領域のプローブ到達位置の間隔を求め、この間隔に基づいて処理することで実現できる。

上記構成の本願第１の発明は、画像撮影装置のプローブの走査移動について、撮影の開始側で加速を伴うと共に撮影の終了側で減速を伴う走査移動を行わせ、線画像データを取得し、方形平面画像を取得するものである。加速領域と減速領域については、補正を行う構成であることにより、画像が伸びるゆがみを除去できる。

定速走査移動の前側で加速、後側で減速を伴う具体例として、例えば、被撮影体に、上端が開いていて下側が閉じている雌ねじを有し、かつ該雌ねじについて撮影し方形画像データを取得したい場合に適用できる。

詳述すると、画像撮影装置のプローブを被撮影体の上方に位置させて例えば３０００ｒ.ｐ.ｍ〜３００００ｒ.ｐ.ｍの範囲で正確に定速走査回転し下降開始し、下降途中で走査移動方向の原点位置を検出しここからプローブの実ストロークを計測しつつさらに下降し、被撮影体の穴内の入口付近の撮影開始位置に到達したら、走査移動（下降）を一端停止させる。このとき、プローブの回転中心と被撮影体の穴の中心とが正確に一致していてプローブは振れ回りをしない回転であるものとする。ここから、走査移動（下降）を再開し同時に撮影を開始し一回転当たりに得られる線画像データとプローブの実ストロークの到達位置とを関係づけてメモリに記憶する。プローブの先端の撮影位置が雌ねじの下端にきたことを実ストロークの計測により検知したとき、撮影とメモリの記憶を停止し、走査移動を停止する。

プローブの走査移動と撮影とメモリの記憶を上記のように行うと、定速走査移動の前側に撮影を行っている加速領域があり、また定速走査移動の後側に撮影を行っている減速領域があり、撮影により得られる線画像データは、加速時の１回転当たりの経過時間が定速時の１回転当たりの経過時間よりも長くなるので加速領域及び減速領域の撮影回数が定速時の撮影回数よりも多くなる。

そこで、本願第１の発明では、走査移動の加速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データについて、定速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データの中、加速領域との境となる端の撮影データを起点とし加速零の方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し最も近似する位置（具体的には７５％以上（好ましくは８０％以上）の割合で近似する位置）にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択する。
また、走査移動の減速領域にて撮影しメモリに記憶した撮影データについて、定速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データの中、減速領域との境となる端の撮影データを起点とし減速して停止する方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し最も近似する位置（具体的には７５％以上（好ましくは８０％以上）の割合で近似する位置）にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択する。
そして、選択した加速時の撮影データと、定速時に撮影した撮影データと、選択した減速時の撮影データとを、撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する構成としたことにより、撮影により得られる方形画像の撮影開始側で画像が伸びた状態になるゆがみが生じることを回避でき、段差感がない正常な方形画像を取得できる。
従って、本願第１の発明によれば、方形画像のデータに基づいて表面の傷や打痕等の有無を検査する円筒面の検査方法に好適である。

また上記課題を解決するため、本願第２の発明に係る、筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法は、画像撮影装置のプローブの先端部の光の出入射方向を被撮影体の内周面又は外周面に対向させた状態に保ち、前記プローブと前記被撮影体のいずれか一方に、振れ回りを抑えることにより前記プローブと前記被撮影体の内周面又は外周面との対向距離を一定に保てる走査回転を相対的に与えると共に、前記プローブと前記被撮影体のいずれか一方に、走査移動を相対的に与え、かつ、該走査移動を前記走査回転が定速回転であるときの１回転当たりの走査移動を前記プローブの走査移動方向の撮影幅に一致させ、前記プローブから前記被撮影体の内周面又は外周面に検査光を照射し該プローブに入力する反射光の強さをデジタル変換して画素データを取得する撮影を、前記走査移動を定速にして前記プローブが１回転当たりの走査移動方向の撮影幅に等しい距離だけ走査移動する時間経過毎に、前記走査回転方向の原点位置から一周分について、かつ、前記被撮影体の内周面又は外周面の所要の被撮影エリアについて行い、撮影データをメモリに記憶し、各一周分単位の撮影データを線画像として撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する、筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法であって、前記被撮影体の内周面又は外周面の前記被撮影エリアの撮影終了側部分の撮影について、前記定速より減速して停止する走査移動を伴うときは、前記走査移動の減速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データについて、前記定速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データの中、減速領域との境となる端の撮影データを起点とし減速して停止する方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し最も近似する位置にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、前記定速時に撮影した撮影データと、前記選択した減速時の撮影データとを、撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する、ことを特徴とする。

上記構成の本願第２の発明は、本願第１の発明と比べ、画像撮影装置のプローブの走査移動について、撮影の開始側で加速を伴わないが撮影の終了側で減速を伴う走査移動を行わせ、線画像データを取得し、方形平面画像を取得する点が相違している。減速領域については、本願第１の発明と同一の補正を行う構成であることにより、画像が伸びるゆがみを除去できる。

加速を伴わず減速を伴う走査移動の具体例として、例えば、被撮影体の穴が、雌ねじの上端が開いていて下端が閉じている形状で、かつ該雌ねじについて撮影し方形画像データを取得したい場合に適用できる。

詳述すると、画像撮影装置のプローブを被撮影体の上方に位置させて例えば３０００ｒ.ｐ.ｍ〜３００００ｒ.ｐ.ｍの範囲で正確に定速走査回転し下降開始し、下降途中で走査移動方向の原点位置を検出しここからプローブの実ストロークを計測しつつさらに下降し、被撮影体の穴内の入口付近の撮影開始位置に到達したら、一端停止させることなく走査移動（下降）を続行し撮影を開始し一回転当たりに得られる線画像データとプローブの実ストロークの到達位置とを関係づけてメモリに記憶する。このとき、プローブの回転中心と被撮影体の穴の中心とが正確に一致しているものとする。プローブの先端の撮影位置が雌ねじと円筒部との段差部にきたことを実ストロークの計測により検知したとき、撮影とメモリの記憶を停止し走査移動を停止する。

プローブの走査移動と撮影とメモリの記憶を上記のように行うと、定速走査移動の前側に加速領域がなく、定速走査移動の後側に撮影を行っている減速領域があり、撮影により得られる線画像データは、減速時の１回転当たりの経過時間が定速時の１回転当たりの経過時間よりも長くなるので減速領域の撮影回数が定速時の撮影回数よりも多くなる。

そこで、本願第２の発明では、走査移動の減速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データについて、前記定速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データの中、減速領域との境となる端の撮影データを起点とし減速して停止する方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し最も近似する位置（具体的には７５％以上（好ましくは８０％以上）の割合で近似する位置）にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、定速時に撮影した撮影データと、選択した減速時の撮影データとを、撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する構成としたことにより、撮影により得られる方形画像の撮影終了側で画像が伸びた状態になるゆがみが生じることを回避でき、段差感がない正常な方形画像を取得できる。

さらに上記課題を解決するため、本願第３の発明に係る、筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法は、画像撮影装置のプローブの先端部の光の出入射方向を被撮影体の内周面又は外周面に対向させた状態に保ち、前記プローブと前記被撮影体のいずれか一方に、振れ回りを抑えることにより前記プローブと前記被撮影体の内周面又は外周面との対向距離を一定に保てる走査回転を相対的に与えると共に、前記プローブと前記被撮影体のいずれか一方に、走査移動を相対的に与え、かつ、該走査移動を前記走査回転が定速回転であるときの１回転当たりの走査移動を前記プローブの走査移動方向の撮影幅に一致させ、前記プローブから前記被撮影体の内周面又は外周面に検査光を照射し該プローブに入力する反射光の強さをデジタル変換して画素データを取得する撮影を、前記走査移動を定速にして前記プローブが１回転当たりの走査移動方向の撮影幅に等しい距離だけ走査移動する時間経過毎に、前記走査回転方向の原点位置から一周分について、かつ、前記被撮影体の内周面又は外周面の所要の被撮影エリアについて行い、撮影データをメモリに記憶し、各一周分単位の撮影データを線画像として撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する、筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法であって、前記被撮影体の内周面又は外周面の前記被撮影エリアの撮影開始側部分の撮影について、加速して前記定速となる走査移動を伴うときは、前記走査移動の加速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データについて、前記定速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データの中、加速領域との境となる端の撮影データを起点とし加速零の方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し最も近似する位置にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、前記選択した加速時の撮影データと、前記定速時に撮影した撮影データとを、撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する、ことを特徴とする。

上記構成の本願第３の発明は、本願第１の発明と比べ、画像撮影装置のプローブの走査移動について、撮影の開始側で加速を伴い撮影の終了側で減速を伴わない走査移動を行わせ、線画像データを取得し、方形平面画像を取得する点が相違している。加速領域については、本願第１の発明と同一の補正を行う構成であることにより、画像が伸びるゆがみを除去できる。

加速を伴い減速を伴わない走査移動の具体例として、例えば、被撮影体の穴が、上端が開いている雌ねじを上部に有し、かつ該雌ねじ下側に連設され該雌ねじよりも大径な円筒部を有する二段形状の孔であり、雌ねじについてのみ撮影し方形画像データを取得したい場合に適用できる。

詳述すると、画像撮影装置のプローブを被撮影体の上方に位置させて例えば３０００ｒ.ｐ.ｍ〜３００００ｒ.ｐ.ｍの範囲で正確に定速走査回転し下降を開始し、下降途中で走査移動方向の原点位置を検出しここからプローブの実ストロークを計測しつつさらに下降し、被撮影体の穴内の入口付近の撮影開始位置に到達したら、本願第２の発明とは異なり、走査移動（下降）を一端停止し、ここから、走査移動（下降）を開始するとともに撮影を開始し一回転当たりに得られる線画像データとプローブの実ストロークの到達位置とを関係づけてメモリに記憶し、プローブの先端の撮影位置が雌ねじの下端にきたことを実ストロークの計測により検知したとき、撮影とメモリの記憶を停止し、走査移動を定速のまま続行して円筒部の途中で停止する。

プローブの走査移動と撮影とメモリの記憶を上記のように行うと、定速走査移動の前側に撮影を行っている加速領域があり、撮影により得られる線画像データは、加速時の撮影数が定速時の撮影数よりも多くなる。

そこで、本願第３の発明では、被撮影体の内周面又は外周面の被撮影エリアの撮影開始側部分の撮影について、加速して前記定速となる走査移動を伴うときは、走査移動の加速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データについて、定速領域にて撮影しメモリに記憶した撮影データの中、加速領域との境となる端の撮影データを起点とし加速零の方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し最も近似する位置（具体的には７５％以上（好ましくは８０％以上）の割合で近似する位置）にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、前記選択した加速時の撮影データと、定速時に撮影した撮影データとを、撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する構成としたことにより、撮影により得られる方形画像の撮影開始側で画像が伸びた状態になるゆがみが生じることを回避でき、段差感がない正常な方形画像を取得できる。

本願第１〜３の発明によれば、被撮影体の内周面ではなく、外周面を撮影し方形平面画像を取得することも含まれる。具体的には、画像撮影装置のプローブは回転せず、被撮影体の外周面に対抗させ、被撮影体をチャック回転装置でチャックして振れ回りを生じないようにして高速回転させ、プローブを被撮影体の母線方向に走査移動し、筒表面を撮影し方形平面画像を取得することができる。

本発明の筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法によれば、検査ヘッドの走査移動に関し、定速移動の前側に加速、後側に減速のいずれかを伴う走査移動を行って高速で撮影し方形画像を得る場合でも、撮影により得られる方形画像の撮影開始側の加速領域と撮影終了側の減速領域については、線画像データの適切な選択を行い余分を排除する補正を行うので画像が伸びた状態になるゆがみが生じることがなく段差感がない正常な方形画像を取得でき、加速領域と減速領域の画像データも正常に得られるので、表面検査を高速化に寄与することができる。

以下、本発明の筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法を用いた表面検査装置１０を示す。この表面検査装置１０は、特許文献５の図３と実質的に同一であり、基盤１１上に、例えばパーツフィーダから供給される加工された金属部品等の被撮影体（被検査物）Ｗを高精密な自動彫心機能を有するチャック機構１２により位置決めチャックされ、該被撮影体（被検査物）Ｗの中心と、走査回転用のモータ１３により回転駆動される回転体（プローブ）１４の中心とが高精密に一致するように構成されている。回転体（プローブ）１４は、コントローラ１５において設定され出力された制御信号で駆動されるモータ１３により、例えば３０００ｒ.ｐ.ｍ〜３００００ｒ.ｐ.ｍの範囲の適宜の一定速度で精密に回転し得、回転体（プローブ）１４は、振れ回りがないように超精密に軸設されている。

この表面検査装置１０は、光源２７から放射されレンズ（不図示）で絞られるレーザ光（検査光）を、移動体１６と回転体（プローブ）１４の中心の光路に通し、回転体１４の下端の検査ヘッド１８に備えたミラー（光路変更手段）１７で光路を９０°方向転換して金属部品等の被撮影体（被検査物）Ｗの内周面にほぼ垂直に照射し、その反射光を回転体１４及び検査ヘッド１８内のレーザ光の光路の周りに並設された多数の光ファイバー（不図示）で受光し、さらに固定側の光ファイバ１９に伝送し、該光ファイバ１９を通る反射光の強さをコントローラ１５に導いてデジタル変換して画素データをメモリ２０に記憶するように構成されている。

移動体１６は、昇降台２１より水平に伸びるアーム２２の先端のボス部２３に支持され、昇降台２１が昇降ガイド２４に係合案内されかつボールねじ軸２５に螺合され、さらにボールねじ軸２５がモータ２６により回転駆動されることにより、走査移動（下降）される。そして、回転体１４の回転位置の原点と、昇降台２１の昇降開始基準位置の原点と、を検出するセンサを備えていて、それらの原点信号がコントローラ１５に入力するようになっている。

この実施形態の表面検査装置は、本願第１の発明の筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法の構成を実施するようになっているものとする（動作をプログラムされているものとする）。なお、画像撮影装置と表面検査装置とは傷等の判定プログラムの有無の相違であり、符号１０は画像撮影装置と表面検査装置とをオーバラップして示しているものとする。以下、詳述する。

画像撮影装置１０のプローブ１４の先端部の検査ヘッド１８に備えたミラー（光路変更手段）１７の光の出入射方向を被撮影体Ｗの内周面に対向させた状態に保ち、プローブ１４に、例えば３００００ｒ.ｐ.ｍの定速走査回転を与えかつ振れ回りを抑えてプローブ１４と被撮影体Ｗの内周面との対向距離を精密一定に保つと共に、プローブ１４の走査移動方向の撮影幅を仮に０．１ｍｍとしたとき、該プローブ１４に、定速走査回転の１回転の時間経過当たり０.１ｍｍの走査移動（下降）を与える。

プローブ１４を上方移動限度に移動させてから３００００ｒ.ｐ.ｍで定速走査回転し下降開始し、下降途中で走査移動方向の原点位置を検出しここからプローブ１４の実ストロークを計測しつつさらに下降し、図２に示すように、被撮影体Ｗの穴ｈ内の入口付近の撮影開始位置に到達したら、走査移動（下降）を一端停止させる。ここから、プローブ１４の走査移動（下降）を再開し同時に撮影を開始し一回転当たりに得られる線画像データとプローブ１４の実ストロークの到達位置とを関係づけてメモリ２０に記憶する。図３に示すように、プローブ１４の先端の撮影位置が被撮影体Ｗの穴ｈの下端にきたことを実ストロークの計測により検知したとき、撮影とメモリ２０の記憶を停止し、走査移動を停止する。

プローブ１４の走査移動とメモリ２０の記憶を上記のように行うと、図４に示すように、定速走査移動領域ａの前側に撮影を行っている加速領域ｂがあり、また定速走査移動領域ａの後側に撮影を行っている減速領域ｃがあり、表１に示すように、撮影により得られる線画像データは、加速時の１回転当たりの経過時間が定速時の１回転当たりの経過時間よりも長くなるので加速領域の撮影回数が定速時の撮影回数よりも多くなる。
このまま、加速時の撮影データと、定速時に撮影した撮影データと、減速時の撮影データとを、撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得するものとすると、図５に示すように、方形画像の撮影開始側と撮影終了側で画像が伸びた状態になるゆがみが生じる。この方形画像データを用いて傷等の検査を行うと、検査の品質が落ちることになる。図５は、図１の表面検査装置により取得した余分の線画像データを含む全部の線画像データにより形成され表示される方形画像図の一例である。

そこで、この実施形態では、表１に示すように、走査移動の加速領域にて撮影しメモリ２０に記憶した撮影データについて、定速領域にて撮影しメモリ２０に記憶した撮影データの中、加速領域との境となる端の撮影データを起点とし加速零の方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し７５％以上（好ましくは８０％以上）の割合で近似する位置にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、余分の線画像データを取り除く。また、走査移動の減速領域にて撮影しメモリに記憶した撮影データについて、定速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データの中、減速領域との境となる端の撮影データを起点とし減速して停止する方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し７５％以上（好ましくは８０％以上）の割合で近似する位置にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択、余分の線画像データを取り除く。

そして、選択した加速時の撮影データと、定速時に撮影した撮影データと、選択した減速時の撮影データとを、撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する構成としたことにより、図６に示すように、撮影により得られる方形画像の撮影開始側で画像が伸びた状態になるゆがみが生じることを回避でき、段差感がない正常な方形画像を取得できる。従って、この実施形態によれば、方形画像のデータに基づいて表面の傷や打痕等の有無を検査する円筒面の検査方法に好適である。図６は、図１の表面検査装置により取得した線画像データのうち、加速領域の余分の線画像データと減速領域の余分の線画像データを除いた線画像データにより形成され表示される補正された方形画像図の一例である。

以上説明したように、この実施形態の筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法によれば、画像撮影装置のプローブの走査移動と共に行い、該走査移動について、撮影の開始側で加速を経て定速とし撮影の終了側で減速を伴う走査移動を行わせ、もって、被撮影体（被検査物）Ｗの穴内の入口から奥行端までの線画像データを取得し、加速領域と減速領域の線画像データについては、余分な線画像データを取り除く補正を行うことにより、画像が伸びるゆがみを除去できる方形平面画像を取得することができ、さらに、この実施形態の表面検査方法によれば、この方形平面画像のデータを用いて欠陥識別を識別して被検査面の表面傷を検出する構成であるので、方形平面画像のデータ取得を良好に行えるから表面傷を検出することを正確に行うことができる。欠陥識別の方法としては、例えば、特開２００８−０７６３２２号公報、特開２００８−０７６３２０号公報に開示されているように、方形平面画像のデータを欠陥識別手段に入力し、この方形平面画像のデータに含まれる画素の濃度値に基づいて欠陥を識別することにより被検査面の表面傷を検出する構成とすることができるが、他の欠陥識別方法を適用し得るものである。

この実施形態の筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法によれば、加速して定速となり減速して停止する走査移動を伴うときは、加速領域の撮影データについて、定速領域の端の撮影データを起点とし加速零の方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に近似する位置の１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、また減速領域の撮影データについて、減速領域との境となる定速領域の端の撮影データを起点とし減速して停止する方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に近似する位置の１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、選択した加速時の撮影データと、定速時に撮影した撮影データと、選択した減速時の撮影データとを、撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する構成であり、延びた状態のゆがみが生じることがない正常な方形画像を取得できる。

この実施形態の筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法によれば、被撮影体の貫通孔（ねじ孔を含む）に撮影しゆがみのない方形平面画像データとして取得し得るので、該方形平面画像中に打痕や窪みなどの凹凸、圧延痕やツールマーク、引掻き傷のような鋭い傷の有無やその種類を正確に検出する表面検査に寄与し得る。

〔その他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態を技術的範囲に含むものである。

上記の実施形態では、定速走査移動の前側で加速、後側で減速を伴う場合を示したが、定速走査移動の前側で加速を伴い、後側では減速を伴わない場合、定速走査移動の前側で加速を伴わず、後側では減速を伴う場合も、本発明に含まれる。また上記の実施形態では、プローブに回転と移動を与えて被撮影体の穴の内周面を撮影して二次元画像を取得する場合を示したが、被撮影体に回転と移動を与えて被撮影体の穴の内周面を撮影して二次元画像を取得する場合も、本発明に含まれる。さらに、上記の実施形態では、被撮影体の外周面を撮影して二次元画像を取得する場合も、本発明に含まれる。さらに、本発明の筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法は、特許文献１〜５の表面検査装置のいずれにも、搭載することができ、特許文献１〜５の表面検査装置によって、本発明に含まれる筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法を実施できる。

実施形態に係る筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法を用いた表面検査装置を示す概略正面図である。図１の表面検査装置の撮影開始時の状態を示す概略正面図である。図１の表面検査装置の撮影終了時の状態を示す概略正面図である。図１の表面検査装置のプローブの走査移動の速度変化を説明するための図である。図１の表面検査装置により取得した余分の線画像データを含む補正前の方形画像図の一例である。図１の表面検査装置により取得した線画像データを補正した方形画像図の一例である。

符号の説明

１０表面検査装置（画像撮影装置）
Ｗ被撮影体（被検査物）
１４回転体（プローブ）
１７ミラー（光路変更手段）
１８検査ヘッド
２０メモリ

Claims

画像撮影装置のプローブの先端部の光の出入射方向を被撮影体の内周面又は外周面に対向させた状態に保ち、前記プローブと前記被撮影体のいずれか一方に、振れ回りを抑えることにより前記プローブと前記被撮影体の内周面又は外周面との対向距離を一定に保てる走査回転を相対的に与えると共に、前記プローブと前記被撮影体のいずれか一方に、走査移動を相対的に与え、かつ、該走査移動を前記走査回転が定速回転であるときの１回転当たりの走査移動を前記プローブの走査移動方向の撮影幅に一致させ、
前記プローブから前記被撮影体の内周面又は外周面に検査光を照射し該プローブに入力する反射光の強さをデジタル変換して画素データを取得する撮影を、前記走査移動を定速にして前記プローブが１回転当たりの走査移動方向の撮影幅に等しい距離だけ走査移動する時間経過毎に、前記走査回転方向の原点位置から一周分について、かつ、前記被撮影体の内周面又は外周面の所要の被撮影エリアについて行い、撮影データをメモリに記憶し、
各一周分単位の撮影データを線画像として撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する、
筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法であって、
前記被撮影体の内周面又は外周面の前記被撮影エリアの撮影開始側部分の撮影について、加速して定速となり減速して停止する走査移動を伴うときは、
前記走査移動の加速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データについて、前記定速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データの中、加速領域との境となる端の撮影データを起点とし加速零の方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し最も近似する位置にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、
また前記走査移動の減速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データについて、前記定速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データの中、減速領域との境となる端の撮影データを起点とし減速して停止する方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し最も近似する位置にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、
前記選択した加速時の撮影データと、前記定速時に撮影した撮影データと、前記選択した減速時の撮影データとを、撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する、
ことを特徴とする筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法。
画像撮影装置のプローブの先端部の光の出入射方向を被撮影体の内周面又は外周面に対向させた状態に保ち、前記プローブと前記被撮影体のいずれか一方に、振れ回りを抑えることにより前記プローブと前記被撮影体の内周面又は外周面との対向距離を一定に保てる走査回転を相対的に与えると共に、前記プローブと前記被撮影体のいずれか一方に、走査移動を相対的に与え、かつ、該走査移動を前記走査回転が定速回転であるときの１回転当たりの走査移動を前記プローブの走査移動方向の撮影幅に一致させ、
前記プローブから前記被撮影体の内周面又は外周面に検査光を照射し該プローブに入力する反射光の強さをデジタル変換して画素データを取得する撮影を、前記走査移動を定速にして前記プローブが１回転当たりの走査移動方向の撮影幅に等しい距離だけ走査移動する時間経過毎に、前記走査回転方向の原点位置から一周分について、かつ、前記被撮影体の内周面又は外周面の所要の被撮影エリアについて行い、撮影データをメモリに記憶し、
各一周分単位の撮影データを線画像として撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する、
筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法であって、
前記被撮影体の内周面又は外周面の前記被撮影エリアの撮影終了側部分の撮影について前記定速より減速して停止する走査移動を伴うときは、
前記走査移動の減速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データについて、前記定速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データの中、減速領域との境となる端の撮影データを起点とし減速して停止する方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し最も近似する位置にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、
前記定速時に撮影した撮影データと、前記選択した減速時の撮影データとを、撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する、
ことを特徴とする筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法。
画像撮影装置のプローブの先端部の光の出入射方向を被撮影体の内周面又は外周面に対向させた状態に保ち、前記プローブと前記被撮影体のいずれか一方に、振れ回りを抑えることにより前記プローブと前記被撮影体の内周面又は外周面との対向距離を一定に保てる走査回転を相対的に与えると共に、前記プローブと前記被撮影体のいずれか一方に、走査移動を相対的に与え、かつ、該走査移動を前記走査回転が定速回転であるときの１回転当たりの走査移動を前記プローブの走査移動方向の撮影幅に一致させ、
前記プローブから前記被撮影体の内周面又は外周面に検査光を照射し該プローブに入力する反射光の強さをデジタル変換して画素データを取得する撮影を、前記走査移動を定速にして前記プローブが１回転当たりの走査移動方向の撮影幅に等しい距離だけ走査移動する時間経過毎に、前記走査回転方向の原点位置から一周分について、かつ、前記被撮影体の内周面又は外周面の所要の被撮影エリアについて行い、撮影データをメモリに記憶し、
各一周分単位の撮影データを線画像として撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する、
筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法であって、
前記被撮影体の内周面又は外周面の前記被撮影エリアの撮影開始側部分の撮影について、加速して前記定速となる走査移動を伴うときは、
前記走査移動の加速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データについて、前記定速領域にて撮影し前記メモリに記憶した撮影データの中、加速領域との境となる端の撮影データを起点とし加速零の方向へ、定速領域におけるプローブ到達位置のピッチ間隔で割り振ったときの各割振位置に対し最も近似する位置にある１つのプローブ到達位置の撮影データを選択し、
前記選択した加速時の撮影データと、前記定速時に撮影した撮影データとを、撮影順に縦方向に並べて方形平面画像を取得する、
ことを特徴とする筒表面を撮影し方形平面画像を取得する方法。