JP6668655B2 - 照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査対象物に形成された検査孔の内周面に光を照射する照射装置に関する。

検査対象物に形成された検査孔の内周面に光を照射する照明装置を備え、照射した光の正反射光を受光することによって、検査孔の内周面を撮像する撮像装置が知られている。特許文献１に記載の撮像装置に備えられる照明装置は、光源から放たれる光をレンズによって平行光へと調光し、この平行光を複数のミラーを介して検査対象物の検査孔の内周面にその法線方向から照射する。照射された光の正反射光がカメラの受光素子に受光されることにより、検査孔の内周面が撮像される。検査孔の内周面に発生した鋳巣のような欠陥部に平行光が照射されると、その反射光は鋳巣の外部に届き難いため、受光素子に正反射光は受光されない。このため撮像画像は暗く撮像されて、その部分が欠陥であると判断することができる。

特開２０１２−４９６２４号公報

（発明が解決しようとする課題）
検査対象物に形成された検査孔の内周面には、欠陥でない微小なうねりが生ずる場合がある。そのような内周面に平行光が照射されると、カメラの受光素子による受光方向とは異なる方向に光は反射される。このため反射光が受光素子に受光されず、撮像画像は暗く撮像される。したがって、欠陥ではない浅い凹凸面（うねり面）であっても欠陥として検出するような過剰検出が発生する。

そこで、本発明は、浅い凹凸面のような欠陥ではない部分は欠陥として判断されず、鋳巣のような明らかな欠陥は欠陥として判断されるように、孔の内周面を照射することが可能な照射装置を提供することを課題とする。
（課題を解決するための手段）

本発明の照射装置は、波長が４８０ｎｍ以下の光を放つ光源と、光源から放たれた光が、検査対象物に形成されている検査孔の内周面に拡散光として照射されるように、光源から放たれた光を内周面に導く光学部材と、を備える。

本発明に係る照射装置によれば、４８０ｎｍ以下の波長の光が光学部材を介して検査対象物の検査孔の内周面に照射される。４８０ｎｍ以下の短波長の光が検査孔の内周面に照射された場合、その照射面で反射される正反射光だけでなく、乱反射による強度の高い乱反射光が生じやすくなる。浅い凹凸面に４８０ｎｍ以下の波長の光が照射された場合、正反射光の反射方向が受光方向とは異なっている場合であっても、強度の高い乱反射光が受光方向に向かう。

加えて、本発明に係る照明装置によれば、拡散光が検査孔の内周面に照射される。拡散光の指向性は弱いため、照射面に多方向から光が入射する。このため欠陥ではない浅い凹凸面にこの拡散光が照射されると、多方向から入射した光の正反射光のいずれかが受光方向に向かう。

つまり、本発明によれば、乱反射強度が高く、且つ、多方向から入射する光を、検査孔の内周面に照射する。このため、浅い凹凸面にそのような光が照射されたとき、その照射光の乱反射光及び多方向から入射する光の正反射光のいずれかを、受光方向に向かわせることができる。こうして受光方向に向かって反射した光が、例えば受光素子に受光され、あるいは目視される。そのため、浅い凹凸面は明るく見える。

一方、欠陥である鋳巣のような深い凹凸に４８０ｎｍ以下の波長の拡散光が照射された場合、正反射光及び乱反射光が生じても、これらの反射光は鋳巣の外部に届き難いため、欠陥である鋳巣は暗く見える。よって、欠陥でない浅い凹凸面と欠陥部との明暗差が大きくなる。この明暗差に基づいて欠陥の有無を判断することにより、浅い凹凸面を欠陥と判断することなく、鋳巣のような明らかな欠陥を欠陥と判断することができる。

さらに、本発明に係る照射装置は、内周面に照射された光の反射光を受光する受光素子を備える。

これによれば、検査孔の内周面の照射面で反射された正反射光及び強度の高い乱反射光が受光素子で受光されることで、受光された反射光の強度が所定の電気信号へと変換される。これにより、検査孔の内周面の明暗を定量化することができ、検査孔の内周面の検査精度を向上させることができる。

さらに、本発明に係る照射装置は、受光素子が受光した反射光の強度に基づいて、内周面に欠陥が存在するか否かを判断する判断部を備えると良い。

これによれば、判断部は、受光素子により変換された検査孔の内周面からの反射光に対応する所定の電気信号に基づいて、明るい部分は欠陥ではないと判断し、暗い部分は欠陥であると判断することができる。このため、検査穴の内周面に欠陥が存在するか否かを自動で判断することができる。

さらに、本発明に係る照射装置は、バニシング加工が施されている内周面に拡散光として光源から放たれた光を照射するとよい。

これによれば、検査孔の内周面には、バニシング加工によって形成された欠陥ではない浅い凹凸面が形成される。この浅い凹凸面に４８０ｎｍ以下の波長の拡散光が照射された場合、多方向から入射した光の正反射光のいずれか、及び、乱反射による強度の高い乱反射光が、受光方向に向かう。こうして受光方向に向かう光を受光することにより、欠陥ではない浅い凹凸面は明るく見える。

一方、検査孔の内周面に形成された欠陥であり深い凹凸である鋳巣に４８０ｎｍ以下の波長の拡散光が照射された場合、この鋳巣は欠陥ではない浅い凹凸面に比べて深い凹凸であるため、正反射光及び乱反射光が生じても、これらの反射光は、鋳巣の外部に届きにくくいため、鋳巣のような深い欠陥は暗く見える。

従って、欠陥ではない浅い凹凸面は明るく撮像され、鋳巣のような明らかな欠陥である深い凹凸は暗く撮像される。よって、バニシング加工面に鋳巣のような欠陥が形成されている場合であっても、明確に欠陥を検出できる。

また、本発明に係る照射装置は、検査孔に同軸的に挿入可能なように筒状に形成されているとともに、その側周面に開口部が設けられている筒状部材と、筒状部材に接続された支持部材と、筒状部材がその軸回りに回転するように支持部材を回転させる回転機構と、を備える。また、光源は、支持部材に支持されており、光学部材は、光源から放たれた光の光芒の中心軸上に配設され、光源から放たれた光を反射するとともに、その反射光が筒状部材内を筒状部材の軸心方向に沿って進行するように支持部材に支持されたハーフミラーと、ハーフミラーにて反射されて筒状部材内を軸心方向に進行する光が開口部を経由して筒状部材の外部に筒状部材の軸心方向に垂直な方向に進行するように筒状部材内に配設された対物ミラーとを備える。そして、受光素子は、対物ミラーとハーフミラーとを結ぶ直線の延長線上に位置するように、配設されている。

本発明に係る照射装置によれば、検査孔内に筒状部材を同軸的に挿入し、光源から放たれた光を筒状部材の側周面に設けられた開口部から検査孔の内周面に照射させることにより、検査孔の内周面を検査することできる。さらに、支持部材を回転させて筒状部材を軸回りに回転させることによって、検査孔の内周面を周方向に亘り検査することができる。

さらに、本発明に係る照射装置は、支持部材に接続され、受光素子からの受光信号が入力されるとともに入力された受光信号を出力する第一コネクタと、第一コネクタが出力した受光信号が非接触で入力されるとともに入力された受光信号を出力する第二コネクタと、を有する非接触通信部を備えるとよい。そして、第一コネクタと第二コネクタが相対回転可能に構成されるとよい。

本発明に係る照射装置によれば、第一コネクタと第二コネクタは、非接触で通信を行い、第一コネクタが支持部材とともに第二コネクタに対して相対回転することが可能である。このため、第一コネクタと第二コネクタ間は無線となり、通信線などの電線がねじれを生じたり、断線したりすることなく、支持部材を回転させることができる。

実施形態に係る照射装置の全体構成を示す部分断面概略図である。 実施形態に係る照射装置が検査対象物の内周面に欠陥があるか否かを判定する過程の概要を示すフロー図である。 バニシング加工が施された貫通孔の内周面を従来の方法で撮像した展開画像である。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態の左右上下の方向は、各図に示す方向とする。

図１は、本実施形態に係る照射装置１の全体構成の概要を示す図である。本実施形態の照射装置１は、照射ユニット２から放たれた光を検査対象であるワークＷに形成された貫通孔（検査孔）の内周面Ｗｉｎに照射し、貫通孔の内周面Ｗｉｎで反射された反射光を受光素子３に受光させ、受光素子３が受光した光に基づき画像情報を生成し、この画像情報から貫通孔の内周面Ｗｉｎに欠陥があるか否かを判定する。

図１に示すように、照射装置１は、検査ヘッド４、ワーク移動装置５及び制御装置６を備える。検査ヘッド４は、照射ユニット２、撮像装置７及び回転駆動装置８（回転機構）を備える。

照射ユニット２は、ＬＥＤ光源９（光源）、ハーフミラー１０（光学部材）、第１支持部材１１（支持部材）、筒状部材１３及び対物ミラー１２（光学部材）を備える。

ＬＥＤ光源９は、複数のＬＥＤ素子を備え、これらが面状に配列されることにより構成される。各ＬＥＤ素子は、青色の拡散光、すなわち約４６０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長の拡散光を放つ。ここで、「拡散光」とは、進行するにつれて広がっていく光を意味する。ＬＥＤ光源９は、複数のＬＥＤ素子のそれぞれの光芒の中心軸が水平方向となるように配設される。図１において、ＬＥＤ光源９は、左方に拡散光を放つ。

ハーフミラー１０は、ＬＥＤ光源９から放たれた光の光芒の中心軸上に位置するように、図１においてＬＥＤ光源９の左側に配設される。ＬＥＤ光源９から放たれた拡散光はハーフミラー１０に入射する。ハーフミラー１０は、入射された拡散光の一部を透過し一部を反射する。また、ハーフミラー１０は、入射された拡散光の反射光が図１において下方に向かうように、水平方向に対して４５度傾斜した状態でＬＥＤ光源９の左側に配設される。

第１支持部材１１は、ＬＥＤ光源支持部材１４、下壁部材１５及び上壁部材１６を備え、ＬＥＤ光源９、ハーフミラー１０、筒状部材１３及び後述のレンズシステム１７を支持する。

ＬＥＤ光源支持部材１４は、ＬＥＤ光源９の図１において右側に配設されており、ＬＥＤ光源９の照射方向のずれを抑制するようにＬＥＤ光源９を支持する。

下壁部材１５は、ＬＥＤ光源９及びハーフミラー１０の下方に設けられており、ハーフミラー１０を水平方向に対して４５度傾けた状態でハーフミラー１０の下端部を支持する。下壁部材１５の下面に筒状部材１３が連結される。筒状部材１３は、下壁部材１５との連結部分から下方に延設される。

下壁部材１５は、板状に形成される。また、下壁部材１５には、上下方向に貫通した第１孔１８が形成される。ハーフミラー１０で反射されたＬＥＤ光源９からの拡散光は、第１孔１８を通過して筒状部材１３内に進む。

筒状部材１３は、円筒状に形成される。また、筒状部材１３の下端面に固定プレート１９が取り付けられており、固定プレート１９上に対物ミラー１２が固定されることにより対物ミラー１２が筒状部材１３内に配設される。

対物ミラー１２は、ハーフミラー１０で反射された拡散光が入射されるようにハーフミラー１０の下方に配設される。対物ミラー１２は、その反射面が水平方向に対して４５度傾斜した状態、すなわちハーフミラー１０の反射面と対物ミラー１２の反射面が平行となる状態で、筒状部材１３内に配設される。したがってハーフミラー１０から対物ミラー１２に入射した光の反射光は水平方向に進む。なお、筒状部材１３の側周面のうち、対物ミラー１２の図１において左側の部分に、第２孔２０（開口部）が形成される。ハーフミラー１０から対物ミラー１２に入射した光の反射光は、第２孔２０を通過して、筒状部材１３の外部に進行する。

上壁部材１６は、ＬＥＤ光源９及びハーフミラー１０の上方に設けられており、ハーフミラー１０を水平方向に対して４５度傾けた状態でハーフミラー１０の上端部を支持する。本実施形態において、上壁部材１６は、板状に形成される。また、上下方向に貫通した第３孔２１が上壁部材１６に形成される。この第３孔２１は、後述するように、検査孔の内周面Ｗｉｎから反射され、対物ミラー１２を経由してハーフミラー１０に入射した光の透過光が上壁部材１６の上に載置された後述のレンズ２２に入射するような位置に形成される。上壁部材１６の上側に、撮像装置７が配設される。

撮像装置７は、レンズシステム１７、カメラ２３及び第２支持部材２４（支持部材）を備える。レンズシステム１７は、レンズ収容部材２５、レンズ２２及び絞り２６を備える。

レンズ収容部材２５は円筒状であり、上壁部材１６の上方に設けられている。レンズ収容部材２５は、上壁部材１６に形成された第３孔２１を下方から上方に向かって通過した光がレンズ２２に入射するように、レンズ２２を収容する。

レンズ２２は、その中心軸が第３孔２１の中心軸と同軸となるようにレンズ収容部材２５内に配設される。レンズ２２は、第３孔２１を通過した光を集光する。

絞り２６は、レンズ２２とともにレンズ収容部材２５に収容される。絞り２６は、絞り孔２７を備えており、絞り孔２７の中心軸とレンズ２２の中心軸が同軸となるようにレンズ２２の上方に設けられる。絞り２６は、絞り孔２７の広さを調整することでレンズ２２から後述する受光素子３へ入射する光の量を調整可能に構成される。

カメラ２３は、筐体２８、受光素子３及びＡ−Ｄコンバータ２９を備える。筐体２８は、受光素子３及びＡ−Ｄコンバータ２９を収容する。筐体２８の下面は開口している。また、筐体２８の下端がレンズ収容部材２５の上端と連結される。

受光素子３は、絞り２６を通過した光を受光することが可能な位置となるように筐体２８内に固定される。なお、本実施形態の受光素子３は、ラインセンサである。また、図１からわかるように、受光素子３は、対物ミラー１２とハーフミラー１０とを結ぶ直線の延長線上に位置するように、対物ミラー１２及びハーフミラー１０の上方に配設されている。受光素子３は、Ａ−Ｄコンバータ２９と電気的に接続されており、絞り２６を通過した光を受光し、受光した光の強度に応じたアナログの電気信号をＡ−Ｄコンバータ２９に出力する。このアナログの電気信号は、アナログの画像情報である。

Ａ−Ｄコンバータ２９は、後述の回転側コネクタ３０（第一コネクタ）と電気的に接続される。Ａ−Ｄコンバータ２９は、受光素子３から入力されたアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換し、回転側コネクタ３０へ出力する。このデジタルの電気信号はデジタルの画像情報である。

第２支持部材２４は、カメラ支持部材３１、第１連結部材３２及び第２連結部材３３を備える。カメラ支持部材３１は、筐体２８の右側に配置され、筐体２８を支持する。

第１連結部材３２は、カメラ２３の上側に配置される。第１連結部材３２の下面の右端部は、カメラ支持部材３１を支持する。また、第１連結部材３２の下面の左端部は、第２連結部材３３を支持する。

第２連結部材３３は、図１において上下方向に延びており、この第２連結部材３３によって照射ユニット２と撮像装置７が連結される。第２連結部材３３の下端部の右側面部は、下壁部材１５を支持する。第２連結部材３３の中央部の右側面部は、上壁部材１６を支持する。第１支持部材１１と第２支持部材２４とにより本発明の支持部材が構成される。この支持部材に備えられる下壁部材１５の下面に筒状部材１３が接続される。

回転駆動装置８は、モータ装置３４、駆動力伝達ユニット３５、回転駆動装置支持部材３６及び回転コネクタ装置３７を備える。モータ装置３４は、モータ３８及びモータ支持部材３９を備える。

モータ３８は、ステータ（図略）及びロータ（図略）と、これらを内部に収容するモータハウジング４０と、モータハウジング４０内のロータに接続されるとともにモータハウジング４０の下面中心部から下方へ突出した駆動軸４１を備える。モータ３８は、後述するモータ回転制御装置４２と電気的に接続される。モータ３８には、後述のモータ回転制御装置４２から電力が入力される。そして、入力された電力に応じた回転速度で駆動軸４１を回転させる。

モータ支持部材３９は、モータハウジング４０の下側に配置される。モータ支持部材３９の上面がモータハウジング４０の下面に固定される。モータ支持部材３９は、板状である。モータ支持部材３９の中央部には、上下方向に貫通した貫通孔が形成される。この貫通孔に駆動軸４１が回転可能に挿入される。

駆動力伝達ユニット３５は、駆動プーリ４３、ベルト４４、従動プーリ４５及び従動軸４６を備える。駆動プーリ４３の回転中心部には、上下方向に貫通した貫通孔が形成され、この貫通孔に駆動軸４１が一体回転するように挿入される。従って、駆動プーリ４３は、駆動軸４１とともに上下方向軸周りに回転可能に構成される。

ベルト４４は、駆動プーリ４３及び従動プーリ４５に掛け回され、駆動プーリ４３の回転を従動プーリ４５へ伝達する。従動プーリ４５は、上下方向軸周りに回転可能に配設されており、ベルト４４を介して駆動プーリ４３から駆動力が伝達されることによって回転する。

従動プーリ４５の回転中心部には、上下方向に貫通した貫通孔が形成される。この貫通孔に従動軸４６が従動プーリ４５と一体的に回転するように挿入される。従動軸４６は、上下方向に沿って延びるように配設されており、上部分の径が小さく、下部分の径が大きく形成される。

回転駆動装置支持部材３６は、第２支持部材２４の上側に配置される。回転駆動装置支持部材３６は、板状であり、図示しない連結部材を介してモータ支持部材３９に固定される。回転駆動装置支持部材３６は、上下方向に貫通した貫通孔を備える。この貫通孔に従動軸４６の下部分が回転可能に挿入される。従動軸４６の下端面は、第２支持部材２４の上面に接続される。このため、駆動軸４１の回転は、駆動プーリ４３、ベルト４４、従動プーリ４５及び従動軸４６を介して、第２支持部材２４に伝達される。これにより、第２支持部材２４、第２支持部材２４に連結された撮像装置７及び照射ユニット２が、上下方向軸周りに回転するとともに、第２支持部材２４に接続されている筒状部材１３が、その軸周りに回転する。

回転コネクタ装置３７は、コネクタ支持部材４７、非接触式回転コネクタ４８（非接触通信部）及びＤ−Ａコンバータ４９を備える。コネクタ支持部材４７は、板状であり、図示しない連結部材を介して、回転駆動装置支持部材３６に固定される。コネクタ支持部材４７の中央部には、上下方向に貫通した貫通孔が形成される。この貫通孔には、下側から従動軸４６の上部分が挿入される。この従動軸４６の上端には、非接触式回転コネクタ４８が接続される。

非接触式回転コネクタ４８は、回転側コネクタ３０と固定側コネクタ５０（第二コネクタ）を備える。回転側コネクタ３０は、コネクタ支持部材４７の上に回転可能に配置され、従動軸４６の上端に連結される。これにより、回転側コネクタ３０は、従動軸４６を介して第１連結部材３２に接続される。回転側コネクタ３０は、ＬＥＤ光源９及びＡ−Ｄコンバータ２９と電気的に接続される。

固定側コネクタ５０は、回転側コネクタ３０と非接触状態で回転側コネクタ３０の上側に配置される。固定側コネクタ５０と回転側コネクタ３０は、ともにケース（図略）内に同軸的に収容される。回転側コネクタ３０は、固定側コネクタ５０に対して相対回転することができるように構成される。固定側コネクタ５０と回転側コネクタ３０は、非接触状態で電気的に接続が可能であるように構成される。また、固定側コネクタ５０は、Ｄ−Ａコンバータ４９及び後述の光源制御装置５１とも電気的に接続される。

Ｄ−Ａコンバータ４９は、非接触式回転コネクタ４８を介して、Ａ−Ｄコンバータ２９と電気的に接続される。Ｄ−Ａコンバータ４９は、Ａ−Ｄコンバータ２９から入力されたデジタルの電気信号を後述の画像入力ボード５２へ入力可能なアナログの電気信号に変換し、このアナログの電気信号を画像入力ボード５２へ出力する。

ワーク移動装置５は、ワーク支持部５３、ロボットアーム部５４、台座部５５を備える。ワーク支持部５３は、撮像装置７及び照射ユニット２の下方に配置され、ワーク支持部５３の上に載置されたワークＷを支持する。

ロボットアーム部５４は、複数の関節を有するとともに、その先端にてワーク支持部５３に連結され、その基端にて台座部５５に連結される。ロボットアーム部５４の先端に連結されたワーク支持部５３が３次元的に移動できるように、ロボットアーム部５４に備えられる各関節の動きがワーク移動制御装置５６で制御される。

制御装置６は、入出力制御装置５７、ワーク移動制御装置５６、光源制御装置５１及びモータ回転制御装置４２を備える。

入出力制御装置５７は、モニター５８、キーボード５９、画像入力ボード５２、画像処理ボード６０、マイクロコンピュータ（判断部）６１及びパルス出力ボード６２等を備える。モニター５８は、撮像された画像やアプリケーションソフトウエアの操作画面等を表示する。キーボード５９は、使用者が各制御装置の設定値をアプリケーションソフトウエアで入力する時などに使用される。

画像入力ボード５２は、Ｄ−Ａコンバータ４９及び画像処理ボード６０と電気的に接続される。画像入力ボード５２は、撮像装置７で撮像された画像情報の取り込みを行い、取り込んだ画像情報を画像処理ボード６０へ出力する。

画像処理ボード６０は、画像入力ボード５２及びマイクロコンピュータ６１と電気的に接続される。画像処理ボード６０は、画像入力ボード５２より入力された画像情報を画像としてモニター５８上に表示するための画像処理を行い、画像処理により生成した画像情報をマイクロコンピュータ６１へ出力する。

マイクロコンピュータ６１は、ＣＰＵ（図略）、ＲＡＭ（図略）及びＲＯＭ（図略）等を備え、画像処理ボード６０及びモニター５８と電気的に接続される。マイクロコンピュータ６１は、画像処理ボード６０から入力された画像情報をモニター５８へ出力する。

パルス出力ボード６２は、モータ回転制御装置４２及びマイクロコンピュータ６１と電気的に接続される。パルス出力ボード６２は、モータ３８を駆動するための電圧信号であるモータ駆動用パルスを、モータ回転制御装置４２に備えられる後述のモータドライバ６３へ出力する。モータ駆動用パルスの周期等の設定は、入出力制御装置５７に備えられるアプリケーションソフトウエアのパルス制御プログラムによって設定可能である。

モータ回転制御装置４２は、モータドライバ６３を備える。モータドライバ６３は、パルス出力ボード６２及びモータ３８と電気的に接続される。モータドライバ６３は、パルス出力ボード６２から入力されたモータ駆動用パルスに応じてモータ３８の回転数やモータ３８を回転させるタイミングを制御する。

ワーク移動制御装置５６は、入出力制御装置５７及びワーク移動装置５と電気的に接続される。ワーク移動制御装置５６は、ワーク移動装置５のロボットアーム部５４を三次元的に移動させて、ワーク支持部５３の位置を制御する。ロボットアーム部５４の動作は、入出力制御装置５７に備えられるアプリケーションソフトウエアのロボットアーム制御プログラムによって制御される。

光源制御装置５１は、入出力制御装置５７及びＬＥＤ光源９と電気的に接続される。ＬＥＤ光源９と光源制御装置５１とは、非接触式回転コネクタ４８を介して電気的に接続される。光源制御装置５１は、ＬＥＤ素子を点灯させるための電力をＬＥＤ光源９に出力する。また、光源制御装置５１は、ＬＥＤ光源９の点灯、消灯及び明るさを制御する。

次に、上記構成の照射装置１が検査対象物であるワークＷに形成された検査孔の内周面Ｗｉｎを撮像し、撮像された画像から検査孔の内周面Ｗｉｎに欠陥があるか否かを判定するまでの過程を説明する。図２は、この過程の概要を示すフローチャートである。

まず、図２のフローチャートのステップＳ１において、ワークＷに形成された検査孔の位置がワーク支持部５３の中央部となるようにワークＷがワーク支持部５３の上面に載置される。

次に、ステップＳ２において、入出力制御装置５７に備えられるアプリケーションソフトウエアの初期位置設定プログラムが実行される。すると、入出力制御装置５７からワーク移動制御装置５６に初期位置制御信号が入力される。ワーク移動制御装置５６は、入力された初期位置制御信号に基づいて、ロボットアーム部５４の動作を制御する。これにより、ワーク支持部５３上のワークＷの検査孔内に筒状部材１３が同軸的に挿入され、且つ筒状部材１３の第２孔２０と検査孔の内周面Ｗｉｎが対面する。このとき、筒状部材１３に形成された第２孔２０に検査孔の内周面Ｗｉｎのうちの所定の高さ位置の領域が対向するように、ワーク支持部５３の初期位置が定められる。

次に、ステップＳ３において、入出力制御装置５７に備えられるアプリケーションソフトウエアの光照射用プログラムが実行される。すると、入出力制御装置５７は、ＬＥＤ素子の点灯及び明るさを制御する照明制御信号を光源制御装置５１に送る。光源制御装置５１は、照明制御信号により指示された明るさでＬＥＤ素子が点灯するようにＬＥＤ素子の明るさを制御する。これにより、ＬＥＤ光源９から青色の拡散光が放たれる。

次に、ステップＳ４において、ワーク移動制御装置５６が、ワーク支持部５３の位置に基づいて、ワークＷの位置情報をマイクロコンピュータ６１に送る。

次に、ステップＳ５において、撮像処理が行われる。ここで、ステップＳ３においてＬＥＤ光源９より放たれた青色の拡散光は、図１のハーフミラー１０に入射する。ハーフミラー１０に入射した拡散光の反射光は、第１孔１８を通って筒状部材１３内に進入し、筒状部材１３内をその軸心方向に沿って進行する。そして、対物ミラー１２に入射する。対物ミラー１２に入射した拡散光の反射光は、第２孔２０を経由して筒状部材１３の外部に筒状部材１３の軸心方向と垂直な方向（水平方向）に進行する。そして、検査孔の内周面Ｗｉｎの検査対象領域を照射する。この照射光の反射光は、対物ミラー１２で反射されてハーフミラー１０へ入射する。ハーフミラー１０に入射した光の透過光がレンズ２２及び絞り２６の絞り孔２７を通過し、カメラ２３内に入射する。そして、カメラ２３内の受光素子３が、この光を受光する。

光を受光した受光素子３は、受光した光の強度に応じたアナログの電圧信号を発生する。本実施形態の受光素子３はラインセンサであり、アナログの電圧信号は、検査孔の内周面Ｗｉｎのうちの一部の領域の画像情報である。この一部の領域は、上下方向を長手方向とした短冊形の領域である。画像情報であるアナログの電圧信号は、Ａ−Ｄコンバータ２９へ出力される。

Ａ−Ｄコンバータ２９は、受光素子３から受け取ったアナログの電圧信号をデジタルの電圧信号へと変換する。このデジタル信号も画像情報である。アナログの電圧信号をデジタルの電圧信号へ変換することで、非接触式回転コネクタ４８での通信が可能となる。このデジタルの電圧信号は、非接触式回転コネクタ４８の回転側コネクタ３０へ出力される。

回転側コネクタ３０は、入力されたデジタルの電圧信号を非接触式回転コネクタ４８の固定側コネクタ５０へ出力する。このとき回転側コネクタ３０及び固定側コネクタ５０は、非接触で通信が行われる。固定側コネクタ５０は、入力されたデジタルの電圧信号をＤ−Ａコンバータ４９へ出力する。

Ｄ−Ａコンバータ４９は、入力されたデジタルの電圧信号を元のアナログの電圧信号へと変換し、このアナログの電圧信号を画像入力ボード５２へ出力する。

画像入力ボード５２は、入力されたアナログの電圧信号を画像入力ボード５２内のメモリに保存する。以上の処理が実行されることにより、検査孔の内周面Ｗｉｎのうちの一部の領域の画像が撮像される。

画像入力ボード５２内のメモリへの画像情報の保存が終了すると、画像入力ボード５２は、メモリへの画像情報の保存が完了したことを伝達する信号である保存完了信号をマイクロコンピュータ６１へ出力する。すると、マイクロコンピュータ６１は、ステップＳ６において、現在の高さ位置における検査孔の内周面Ｗｉｎの１周分の撮像が完了したか、すなわち現在の高さ位置における検査孔の内周面Ｗｉｎを周方向に亘り全て撮像したか否かを判定する。現在の高さ位置における検査孔の内周面Ｗｉｎの１周分の撮像が完了していないとマイクロコンピュータ６１が判定した場合、すなわち図２のステップＳ６の判定結果がＮｏの場合、ステップＳ７において、撮像装置７及び照射ユニット２が回転される。この場合において、マイクロコンピュータ６１は、パルス出力指示信号をパルス出力ボード６２へ出力する。パルス出力指示信号がパルス出力ボード６２に入力されると、パルス出力ボード６２は、モータ３８を動かすためのモータ駆動用パルス信号をモータドライバ６３に出力する。ここで、モータ駆動用パルス信号のパルス幅及びパルス周期は、入出力制御装置５７に備えられるモータ駆動用のアプリケーションソフトウエアで設定される。

モータ駆動用パルス信号がモータドライバ６３に入力されると、モータドライバ６３は、このモータ駆動用パルス信号に基づいて、駆動軸４１を回転させるための電力をモータ３８へ出力する。この電力がモータ３８に入力されると、モータ３８が駆動する。モータ３８の駆動により駆動軸４１が回転する。駆動軸４１の回転により、駆動軸４１に固定された駆動プーリ４３が回転する。駆動プーリ４３の回転は、ベルト４４を介して従動プーリ４５へ伝達される。これにより、従動プーリ４５が回転する。従動プーリ４５の回転により、従動プーリ４５に固定された従動軸４６が回転する。

従動軸４６は、回転側コネクタ３０及び第２支持部材２４に接続されているので、従動軸４６の回転により、回転側コネクタ３０、第２支持部材２４、第２支持部材２４に連結された撮像装置７及び照射ユニット２、第２支持部材２４に接続された筒状部材１３が回転する。これにより、照射ユニット２によって照射される検査孔の照射領域が前回の照射領域に周方向に隣接する領域に移動する。

その後、上述と同様に、ステップＳ４において、ワーク移動制御装置５６がワーク支持部５３の位置に基づいてワークＷの位置情報をマイクロコンピュータ６１に送り、ステップＳ５において、検査孔の内周面Ｗｉｎのうち前回撮像した領域に周方向に隣接する領域の画像が撮像される。上述した撮像と回転が繰り返されることにより、図１の検査孔の内周面Ｗｉｎの１周分の画像が撮像される。

また、図２のステップＳ６において、検査孔の内周面Ｗｉｎの１周分の撮像が完了したとマイクロコンピュータ６１が判定した場合、すなわち、図２のステップＳ６の判定結果がＹｅｓの場合、ステップＳ８において、画像処理ボード６０が、位置情報と撮像画像に基づき、検査孔の内周面Ｗｉｎの１周分の画像を全て結合させて一つの展開画像を作成し、モニター５８へ展開画像を出力する。モニター５８は、展開画像を表示する。

次に、ステップＳ９において、マイクロコンピュータ６１が展開画像から検査領域を決定し、この検査領域の中の背景除去等の処理を行うことでノイズ成分を除去する。さらに、マイクロコンピュータ６１は、ノイズ成分が除去された検査領域の明暗及び暗部の大きさに基づいて欠陥候補を抽出する。この場合、マイクロコンピュータ６１は、例えば、検査領域内にて輝度値が所定値以下である領域の大きさ、或いは、輝度値が不連続である輪郭線に基づいて、欠陥候補を抽出することができる。

次に、ステップＳ１０において、マイクロコンピュータ６１は、抽出された全ての欠陥候補に対し、それぞれの特徴量(長軸長、面積、輝度強度等）を抽出する。次に、ステップＳ１１において、マイクロコンピュータ６１は、特徴量の組み合わせからなる所定の条件（例えば、長軸長の閾値と面積の閾値、長軸長の閾値と輝度強度の閾値、面積の閾値と輝度強度等の閾値）と、抽出された欠陥候補における所定の条件に対応した特徴量の組み合わせとを比較し、欠陥候補の欠陥の種類を判別する。ここで欠陥の種類は、例えば、鋳巣、傷及びごみ等の付着である。

次に、ステップＳ１２において、マイクロコンピュータ６１は、欠陥の種類が判別された欠陥候補を表す欠陥情報をそれぞれの欠陥の種類ごとに設定された閾値と比較することにより、欠陥候補が欠陥であるか否かを判定する。欠陥候補が欠陥ではないと判定された場合、すなわちステップＳ１２の判定結果がＮｏの場合、マイクロコンピュータ６１はステップＳ１４に処理を進める。一方、欠陥候補が欠陥であると判定された場合、すなわちステップＳ１２の判定結果がＹｅｓの場合、マイクロコンピュータ６１は、ステップＳ１３において、欠陥情報を記憶する。このようにして、展開画像に表された内周面Ｗｉｎの欠陥の判定がなされる。

次に、ステップＳ１４において、検査孔の全ての高さ位置における内周面Ｗｉｎの撮像が完了したか否かをマイクロコンピュータ６１が判定する。すべての高さ位置の検査孔の内周面Ｗｉｎの撮像が完了していないとマイクロコンピュータ６１が判定した場合、すなわち図２のステップＳ１４の判定結果がＮｏの場合、ステップＳ２に戻り、入出力制御装置５７に備えられるアプリケーションソフトウエアの位置変更プログラムが実行される。すると、入出力制御装置５７からワーク移動制御装置５６に高さ位置変更信号が入力される。ワーク移動制御装置５６は入力された制御信号に基づいて、ロボットアーム部５４の動作を制御する。これにより、筒状部材１３に形成されている第２孔２０が検査孔の内周面Ｗｉｎのうち前回対向していた高さ位置の領域に隣接する高さ位置の領域に対向するように、ワーク支持部５３の高さ位置が定められる。そして、上述のステップＳ３〜Ｓ１４の処理が、繰り返される。このようにして、検査孔の内周面Ｗｉｎ内の全ての欠陥候補に対して、欠陥候補が欠陥であるか否かをマイクロコンピュータ６１が判定する。

そして、図２のステップＳ１４において、検査孔の全ての高さ位置の内周面Ｗｉｎの撮像が完了したとマイクロコンピュータ６１が判定した場合、すなわち図２のステップＳ１４の判定結果がＹｅｓの場合、ステップＳ１５において、ワークＷの内周面Ｗｉｎに存在する欠陥の数や大きさ等の欠陥情報に基づいて、ワークＷの内周面Ｗｉｎの状態が良好であるか否かをマイクロコンピュータ６１が判定する。以上のようにして、検査孔の内周面の良否が判定される。

ところで、ワークＷの検査孔の内周面Ｗｉｎを平滑にするために検査孔の内周面Ｗｉｎにバニシング加工を施すことがある。しかし、このバニシング加工を施すと内周面Ｗｉｎは滑らかな表面となるが、うねりのような欠陥ではない浅い凹凸が形成される。図３は、バニシング加工によって平滑化された検査孔の内周面を撮像した場合における展開画像である。

バニシング加工が施されたワークＷの孔の内周面Ｗｉｎに欠陥があるか否かを検査するために、従来の方法のように平行光を孔の内周面Ｗｉｎに照射させると、欠陥ではない浅い凹凸に照射された照射光の正反射光が、凹凸面の傾斜によって入射方向とは異なる方向に向かうことになる。つまり、正反射光が受光方向とは異なる方向に向かう。したがって、受光部は欠陥ではない浅い凹凸面からの正反射光を受光することができず、その結果、欠陥ではない浅い凹凸の凹部が暗く撮像される。暗く撮像された部分は、欠陥であると判定される可能性が高い。すなわち欠陥ではない浅い凹凸が、欠陥であると誤判定される可能性が高い。また、欠陥ではない浅い凹凸に、例えば鋳巣のような本当の欠陥が形成されていても、凹部は暗く撮像されるため、暗く撮像された画像の中から本当の欠陥を発見することは困難である。

これに対し、本実施形態では、ＬＥＤ光源９から放たれる光が検査孔の内周面Ｗｉｎに照射されるまでの導波路中に、コリメートレンズのような光を平行光にする光学部材が設けられていない。そのため、検査孔の内周面Ｗｉｎには平行光ではなく拡散光が照射される。拡散光の指向性は弱いため、欠陥ではない浅い凹凸面にこの拡散光が照射した場合、凹凸面に多方向から光が入射する。このため、多方向から凹凸面に入射した光の正反射光のいずれかが、受光方向に向かう。よって、正反射光が受光部に受光されやすくなる。また、本実施形態では、ＬＥＤ光源９から放たれる光の波長が４８０ｎｍ以下であり、このような短波長の光が照射面に照射された場合、正反射光の他に、強度の高い乱反射光が生じる。受光部は、この強度の高い乱反射光のうち受光部に向かう光を受光することができる。

このように、本実施形態によれば、照射光が拡散光であること及び照射光が４８０ｎｍ以下の短波長であることにより、従来の方法に比べ、受光部に正反射光が受光されやすくなるとともに、強度の高い散乱反射光をも受光部に受光させることができる。このため、欠陥ではない凹部は、明るく撮像される。また、本当の欠陥である鋳巣のような凹部の深さは、バニシング加工痕のような欠陥ではない凹部よりもはるかに深い。このため、たとえ波長が４８０ｎｍ以下の拡散光を鋳巣に照射したとしても、その反射光及び乱反射光は、鋳巣の外部に届きにくい。よって、深い凹部である鋳巣のような欠陥は、暗く撮像される。このように、うねりのような欠陥ではない微小な凹凸は正常面と判断され、欠陥である鋳巣などは欠陥であると判断される。つまり、欠陥か否かの判断精度が向上する。また、欠陥ではない凹部が明るく撮像されるので、明るく撮像された凹部に鋳巣が形成されていても容易にそれを発見することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることはない。例えば、上記実施形態では、受光素子を用いて検査孔の内周面を撮像する例を示したが、本発明に係る照明装置は、目視により検査孔の内周面を検査する際に内周面に光を照射するための照明装置として用いることができる。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。

１…照射装置、２…照射ユニット、３…受光素子、４…検査ヘッド、５…ワーク移動装置、６…制御装置、７…撮像装置、８…回転駆動装置（回転機構）、９…ＬＥＤ光源（光源）、１０…ハーフミラー（光学部材）、１１…第１支持部材（支持部材）、１２…対物ミラー（光学部材）、１３…筒状部材、２２…レンズ、２３…カメラ、２４…第２支持部材（支持部材）、３０…回転側コネクタ（第一コネクタ）、３４…モータ装置、３５…駆動力伝達ユニット、３７…回転コネクタ装置、４８…非接触式回転コネクタ（非接触通信部）、５０…固定側コネクタ（第二コネクタ）、６１…マイクロコンピュータ（判断部）、Ｗ…ワーク、Ｗｉｎ…内周面

Claims (4)

1. 波長が４８０ｎｍ以下の光を放つ光源と、
   前記光源から放たれた光が、検査対象物に形成されている検査孔の内周面に拡散光として照射されるように、前記光源から放たれた光を前記内周面に導く光学部材と、
   前記内周面に照射された光の反射光を受光する受光素子と、
   前記検査孔に同軸的に挿入可能なように筒状に形成されているとともに、その側周面に開口部が設けられている筒状部材と、
   前記筒状部材に接続された支持部材と、
   前記筒状部材がその軸周りに回転するように前記支持部材を回転させる回転機構と、
   を備え、
   前記光源は、前記支持部材に支持されており、
   前記光学部材は、前記光源から放たれた光の光芒の中心軸上に配設され、前記光源から放たれた光を反射するとともに、その反射光が前記筒状部材内を前記筒状部材の軸心方向に沿って進行するように前記支持部材に支持されたハーフミラーと、前記ハーフミラーにて反射されて前記筒状部材内を軸心方向に進行する光が前記開口部を経由して前記筒状部材の外部に前記筒状部材の軸心方向と垂直な方向に進行するように前記筒状部材内に配設された対物ミラーと、を備え、
   前記受光素子は、前記対物ミラーと前記ハーフミラーとを結ぶ直線の延長線上に位置するように、配設されている、照射装置。
2. 請求項１に記載の照射装置において、
   前記受光素子が受光した反射光の強度に基づいて、前記内周面に欠陥が存在するか否かを判断する判断部を備える、照射装置。
3. 請求項１又は２に記載の照射装置において、
   バニシング加工が施されている前記内周面に拡散光として前記光源から放たれた光を照射する、照射装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照射装置において、
   前記支持部材に接続され、前記受光素子からの受光信号が入力されるとともに入力された受光信号を出力する第一コネクタと、前記第一コネクタが出力した受光信号が非接触で入力されるとともに入力された受光信号を出力する第二コネクタと、を有する非接触通信部を備え、
   前記第一コネクタと前記第二コネクタが相対回転可能に構成される、照射装置。