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JP7501093B2 - Flaw detection device and flaw detection method - Google Patents
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JP7501093B2 - Flaw detection device and flaw detection method - Google Patents

Flaw detection device and flaw detection method Download PDF

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Description

本発明は、丸棒状または円筒状の部材の外周面に設けられた突出部を有する対象物の外周面の画像を生成する探傷装置、および探傷方法に関する。 The present invention relates to a flaw detection device and flaw detection method that generate an image of the outer surface of an object having a protrusion provided on the outer surface of a rod-shaped or cylindrical member.

特許文献1には、歯車の歯先をラインカメラにより撮像し、得られた画像を結合して歯先面の展開画像を生成し、歯車の表面を検査する技術が記載されている。 Patent document 1 describes a technology that uses a line camera to capture images of the tips of gear teeth, combines the images to generate an expanded image of the tooth tip surface, and inspects the gear surface.

特開2018-36172号公報JP 2018-36172 A

ところが、歯丈が長い歯車など対象物表面の突出部の突出量が大きい場合など、1台のラインカメラだけでは突出部の根元が隣接する突出部の影になるため撮像できない欠陥部分が発生する。そのため、得られた画像は対象物の表面のすべてが反映されたものではなくなり、突出部を含む外周面全域の表面状態を正しく確認することができない。 However, when the protrusions on the surface of an object are large, such as in the case of gears with long teeth, a single line camera cannot capture defective areas because the base of the protrusion is in the shadow of adjacent protrusions. As a result, the image obtained does not reflect the entire surface of the object, and it is not possible to correctly check the surface condition of the entire outer circumference, including the protrusions.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、円筒形状の外周面の画像であって欠陥部分が抑制された画像を生成する探傷装置、および探傷方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a flaw detection device and flaw detection method that generate an image of the outer peripheral surface of a cylindrical shape in which defective parts are suppressed.

上記目的を達成するために、本発明の1つである探傷装置は、円筒状の外周面に外向きに突出する突出部を有する対象物の前記外周面の画像を生成する探傷装置であって、行列状に配置される複数の撮像画素を有する撮像素子と、前記撮像素子に像を結像する光学系を備えた撮像装置と、前記撮像装置と前記対象物とを前記対象物の周方向に相対回転させる回転装置と、前記回転装置による相対回転と同期した所定の時間間隔で前記対象物の外周面の画像を前記撮像装置に撮像させる撮像部と、前記撮像装置が撮像した画像データから、前記突出部の所定の第一面側が撮像される第一領域データ、および前記突出部の前記第一面側と逆側の第二面側が撮像される第二領域データを特定して取得する領域特定部と、前記第一領域データ、および前記第二領域データを合成して前記外周面の展開画像を生成する画像合成部と、を備える。 In order to achieve the above object, a flaw detection device according to the present invention is a flaw detection device that generates an image of the outer peripheral surface of an object having a protrusion that protrudes outward from a cylindrical outer peripheral surface, and includes an imaging element having a plurality of imaging pixels arranged in a matrix, an imaging device having an optical system that forms an image on the imaging element, a rotation device that rotates the imaging device and the object relatively in the circumferential direction of the object, an imaging unit that causes the imaging device to capture images of the outer peripheral surface of the object at a predetermined time interval synchronized with the relative rotation by the rotation device, an area identification unit that identifies and acquires, from the image data captured by the imaging device, first area data in which a predetermined first surface side of the protrusion is imaged and second area data in which a second surface side opposite to the first surface side of the protrusion is imaged, and an image synthesis unit that synthesizes the first area data and the second area data to generate an expanded image of the outer peripheral surface.

また、上記目的を達成するために、本発明の他の1つである探傷方法は、円筒状の外周面に外向きに突出する突出部を有する対象物の前記外周面の画像を生成する探傷方法であって、行列状に配置される複数の撮像画素を有する撮像素子と、前記撮像素子に像を結像する光学系を備えた撮像装置と前記対象物とを前記対象物の周方向に回転装置が相対回転させ、前記回転装置による相対回転と同期した所定の時間間隔で前記対象物の外周面の画像を前記撮像装置に撮像部が撮像させ、前記撮像装置が撮像した画像データから、前記突出部の所定の第一面側が撮像される第一領域データ、および前記突出部の前記第一面側と逆側の第二面側が撮像される第二領域データを領域特定部が特定して取得し、前記第一領域データ、および前記第二領域データを合成して前記外周面の展開画像を画像合成部が生成し、前記展開画像に基づき対象物表面の傷を検出する。 In order to achieve the above object, another flaw detection method of the present invention is a flaw detection method for generating an image of the outer peripheral surface of an object having a protrusion that protrudes outward from a cylindrical outer peripheral surface, in which a rotating device rotates an imaging device having an imaging element with a plurality of imaging pixels arranged in a matrix and an optical system that forms an image on the imaging element and the object relative to the circumferential direction of the object, and an imaging unit causes the imaging device to capture images of the outer peripheral surface of the object at a predetermined time interval synchronized with the relative rotation by the rotating device, and an area identification unit identifies and acquires first area data in which a predetermined first surface side of the protrusion is imaged and second area data in which a second surface side opposite to the first surface side of the protrusion is imaged from the image data captured by the imaging device, and an image synthesis unit generates an expanded image of the outer peripheral surface by synthesizing the first area data and the second area data, and detects scratches on the surface of the object based on the expanded image.

本探傷装置、および探傷方法によれば、対象物の外周面に存在する突出部に起因した欠陥部分の発生を抑制した外周面の画像を得ることが可能となる。 This flaw detection device and flaw detection method make it possible to obtain an image of the outer peripheral surface of the object in which the occurrence of defects caused by protrusions on the outer peripheral surface of the object is suppressed.

探傷装置の機構構成等を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the mechanical configuration of the flaw detection device. 探傷装置の機構構成を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing the mechanical configuration of the flaw detection device. 探傷装置が備える画像生成装置の機能構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a functional configuration of an image generating device provided in the flaw detection device. FIG. 領域特定部が取得する領域データの関係を示す図である。13 is a diagram showing the relationship of area data acquired by an area specifying unit; 展開画像である合成画像を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a composite image which is an expanded image. 対処物と領域データの対応関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the correspondence between an object and area data.

以下に、本発明に係る探傷装置、および探傷方法の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の位置関係、および接続状態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として説明する場合があるが、請求項に記載されていない構成要素については、その請求項に係る発明に関しては任意の構成要素であるとして説明している。また、図面は、本発明を説明するために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。 Below, the embodiments of the flaw detection device and flaw detection method according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the numerical values, shapes, materials, components, positional relationships of the components, connection states, steps, and order of steps shown in the following embodiments are merely examples and are not intended to limit the present invention. In addition, although multiple inventions may be described as one embodiment below, components not described in the claims are described as optional components with respect to the invention related to that claim. In addition, the drawings are schematic diagrams in which emphasis, omissions, and ratios have been appropriately adjusted to explain the present invention, and may differ from the actual shapes, positional relationships, and ratios.

図1は、探傷装置の機構構成等を示す斜視図である。図2は、探傷装置の機構構成を示す側面図である。これらの図に示すように探傷装置100は、円筒状の外周面に外向きに突出する突出部210を有する対象物200の外周面の画像を生成して探傷に供する探傷装置100であって、撮像装置110と、回転装置120と、画像生成装置130と、を備えている。本実施の形態の場合、探傷装置100は、照明装置140を備えている。 Figure 1 is a perspective view showing the mechanical configuration of the flaw detection device. Figure 2 is a side view showing the mechanical configuration of the flaw detection device. As shown in these figures, the flaw detection device 100 generates an image of the outer peripheral surface of an object 200 having a protrusion 210 protruding outward from its cylindrical outer peripheral surface for flaw detection, and includes an imaging device 110, a rotation device 120, and an image generation device 130. In this embodiment, the flaw detection device 100 includes an illumination device 140.

対象物200は、探傷装置100により得られた外周面の展開画像に基づき傷の有無が検査される検査対象であって、円筒状の外周面に外向きに突出する突出部210を備えている。対象物200の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、平歯車、ウォームシャフトなどを含む歯車、ボルト、木ネジなどを含む締結具、ホブ、エンドミルなどを含む切削工具などを例示することができる。本実施の形態の場合、対象物200としてピニオンシャフトを例示しており、突出部210は、突条となっており、ピニオンシャフトの歯が対応している。 The object 200 is an object to be inspected for the presence or absence of scratches based on the developed image of the outer circumferential surface obtained by the flaw detector 100, and has a protrusion 210 that protrudes outward from the cylindrical outer circumferential surface. The type of object 200 is not particularly limited, and examples include gears including spur gears and worm shafts, fasteners including bolts and wood screws, cutting tools including hobs and end mills, etc. In the case of this embodiment, a pinion shaft is exemplified as the object 200, and the protrusion 210 is a ridge that corresponds to the teeth of the pinion shaft.

撮像装置110は、対象物200の外周面を突出部210と共に撮像するいわゆるエリアカメラであって、撮像素子111(図4参照)と、光学系112(図4参照)とを備えている。撮像素子111は、光学系112により結像した像を二次元の画像データを取得する装置であり、行列状(マトリクス状)に配置される複数の撮像画素を有する。撮像素子111の種類は特に限定されるものではなく、CCD(Charge Coupled Devices)タイプの撮像素子111、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)タイプの撮像素子111などを例示することができる。光学系112は、撮像素子111に結像させる単数、または複数の光学素子により形成されるものである。光学系112の種類は、特に限定されるものではない。本実施の形態の場合、光学系112は、突出部210の突出量(歯丈)程度の被写界深度を備え、突出部210の頂上部分(歯先)から突出部210の裾の部分(歯底)までピントが合うものとなっている。光学系112は、回転装置120に保持された対象物200の回転軸222と光軸221とが直交するように配置されている。 The imaging device 110 is a so-called area camera that captures an image of the outer circumferential surface of the object 200 together with the protrusion 210, and includes an imaging element 111 (see FIG. 4) and an optical system 112 (see FIG. 4). The imaging element 111 is a device that acquires two-dimensional image data of an image formed by the optical system 112, and has a plurality of imaging pixels arranged in a matrix. The type of the imaging element 111 is not particularly limited, and examples include a CCD (Charge Coupled Devices) type imaging element 111 and a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type imaging element 111. The optical system 112 is formed by a single or multiple optical elements that form an image on the imaging element 111. The type of the optical system 112 is not particularly limited. In this embodiment, the optical system 112 has a depth of field that is approximately the protrusion amount (tooth height) of the protrusion 210, and is in focus from the top part (tooth tip) of the protrusion 210 to the bottom part (tooth base) of the protrusion 210. The optical system 112 is arranged so that the rotation axis 222 of the object 200 held by the rotation device 120 and the optical axis 221 are perpendicular to each other.

回転装置120は、撮像装置110と対象物200とを対象物200の周方向に相対回転させる装置である。本実施の形態の場合、回転装置120に対し撮像装置110は、固定的に配置されており、回転装置120は、対象物200の回転軸222周りに対象物200を回転させることにより撮像装置110と対象物200との相対回転を実現している。回転装置120の具体的な態様は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、回転装置120は、対象物200の軸部211の周面に当接する二つのローラ121からなるローラ対を対象物200の両端にそれぞれ配置し、撮像装置110の光軸221と対象物200の回転軸222とが直交するように対象物200を保持している。ローラ121の回転軸が対象物200の回転軸222と平行になるように各ローラ121は配置されている。回転装置120のローラ121の少なくとも1つは、駆動装置(不図示)により回転駆動力が付与され、他のローラ121は、自由に回転するものとなっている。 The rotation device 120 is a device that rotates the imaging device 110 and the object 200 relative to each other in the circumferential direction of the object 200. In this embodiment, the imaging device 110 is fixedly disposed relative to the rotation device 120, and the rotation device 120 realizes the relative rotation between the imaging device 110 and the object 200 by rotating the object 200 around the rotation axis 222 of the object 200. The specific form of the rotation device 120 is not particularly limited, but in this embodiment, the rotation device 120 arranges a pair of rollers consisting of two rollers 121 that abut the circumferential surface of the shaft portion 211 of the object 200 at both ends of the object 200, and holds the object 200 so that the optical axis 221 of the imaging device 110 and the rotation axis 222 of the object 200 are perpendicular to each other. Each roller 121 is arranged so that the rotation axis of the roller 121 is parallel to the rotation axis 222 of the object 200. At least one of the rollers 121 of the rotation device 120 is given a rotational driving force by a drive device (not shown), and the other rollers 121 rotate freely.

照明装置140は、撮像装置110が対象物200の外周面を撮像するために対象物200の外周面に光を照射する装置である。照明装置140の種類は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、第一光源141と、第二光源142と、保持機構143とを備えている。 The lighting device 140 is a device that irradiates light onto the outer peripheral surface of the object 200 so that the imaging device 110 can image the outer peripheral surface of the object 200. The type of lighting device 140 is not particularly limited, but in this embodiment, the lighting device 140 includes a first light source 141, a second light source 142, and a holding mechanism 143.

第一光源141は、突出部210の第一面側231に光を照射する。第二光源142は、第一面側231とは逆側の第二面側232に光を照射する。本実施の形態の場合、対象物200の回転軸222が図中のY軸に沿って配置されており、Y軸の負側(Y-)からY軸の正側(Y+)に向かって時計回り(右回り)方向に法線が向く突出部210の面(歯面)が第一面側231、反時計回り(左回り)方向に法線が向く突出部210の面(歯面)が第二面側232となっている。 The first light source 141 irradiates light onto the first surface side 231 of the protrusion 210. The second light source 142 irradiates light onto the second surface side 232, which is the opposite side to the first surface side 231. In the present embodiment, the rotation axis 222 of the object 200 is disposed along the Y axis in the figure, and the surface (tooth surface) of the protrusion 210 whose normal line faces in a clockwise (right-handed) direction from the negative side (Y-) of the Y axis to the positive side (Y+) of the Y axis is the first surface side 231, and the surface (tooth surface) of the protrusion 210 whose normal line faces in a counterclockwise (left-handed) direction is the second surface side 232.

第一光源141、および第二光源142が放射する光の種類は、特に限定されるものではなく、レーザー光やLED光などの単色光でもよく、白色光などでも構わない。また、撮像装置110が撮像可能であれば可視光以外でも構わない。例えば、対象物200の外周面に蛍光を発する粉体が付着している様な場合は、蛍光物質が励起する波長を含む可視光ではない光を照射するものでもよい。第一光源141、および第二光源142は、撮像装置110が撮像する対象物200の領域全体、つまり、前記領域内の突出部210の頂上部(歯先面)、第一面側231、第二面側232、隣り合う突出部210の間(歯元)をできる限り均等な照度となるように光を照射している。 The type of light emitted by the first light source 141 and the second light source 142 is not particularly limited, and may be monochromatic light such as laser light or LED light, or may be white light. In addition, light other than visible light may be used as long as the imaging device 110 can capture an image. For example, in a case where a fluorescent powder is attached to the outer peripheral surface of the object 200, light that is not visible light and includes a wavelength that excites the fluorescent material may be irradiated. The first light source 141 and the second light source 142 irradiate the entire area of the object 200 imaged by the imaging device 110, that is, the top of the protrusion 210 (tooth tip surface), the first surface side 231, the second surface side 232, and the space between adjacent protrusions 210 (tooth base) in the area with as uniform illuminance as possible.

保持機構143は、第一光源141、および第二光源142の位置を対象物200の外周面に沿って移動可能に第一光源141、および第二光源142をそれぞれ保持する部材である。本実施の形態の場合、保持機構143は、回転装置120に保持された対象物200の回転軸222を中心とした円弧形状を成しており、第一光源141、および第二光源142を、回転軸222を中心とした円周に沿って移動させ、所定の位置で保持することができるものとなっている。また、保持機構143は、回転軸222と平行な軸周りで第一光源141、および第二光源142をそれぞれ回転可能に保持している。 The holding mechanism 143 is a member that holds the first light source 141 and the second light source 142 so that the positions of the first light source 141 and the second light source 142 can be moved along the outer circumferential surface of the object 200. In the present embodiment, the holding mechanism 143 has an arc shape centered on the rotation axis 222 of the object 200 held by the rotating device 120, and can move the first light source 141 and the second light source 142 along the circumference centered on the rotation axis 222 and hold them at a predetermined position. In addition, the holding mechanism 143 holds the first light source 141 and the second light source 142 so that they can be rotated around an axis parallel to the rotation axis 222.

図3は、探傷装置が備える画像生成装置の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、画像生成装置130は、撮像装置110と回転装置120とを制御して対象物200の外周面の展開画像を生成するECU(Electronic Control Unit)の1つである。本実施の形態の場合、画像生成装置130は、非一時的記憶媒体に記録されたプログラムを実行することにより実現する処理部として、撮像部131と、領域特定部132と、画像合成部133と、回転制御部134と、傷検出部135と、を備えている。 Figure 3 is a block diagram showing the functional configuration of an image generating device provided in the flaw detection device. As shown in the figure, the image generating device 130 is one of the ECUs (Electronic Control Units) that controls the imaging device 110 and the rotation device 120 to generate a developed image of the outer circumferential surface of the target object 200. In the case of this embodiment, the image generating device 130 includes an imaging unit 131, a region identification unit 132, an image synthesis unit 133, a rotation control unit 134, and a flaw detection unit 135 as processing units realized by executing a program recorded in a non-transitory storage medium.

回転制御部134は、回転装置120による撮像装置110と対象物200との相対回転を制御する。本実施の形態の場合、回転制御部134は、回転装置120が備える駆動装置を制御して、等速で対象物200を回転させる。回転制御部134は、対象物200の諸元を入力することで適切な回転速度を導出しても構わない。また、所定の回転速度で対象物200を回転させた後、指定された箇所を先の回転速度よりも遅い回転速度で対象物200を回転させても構わない。 The rotation control unit 134 controls the relative rotation between the imaging device 110 and the object 200 by the rotation device 120. In this embodiment, the rotation control unit 134 controls a drive device provided in the rotation device 120 to rotate the object 200 at a constant speed. The rotation control unit 134 may derive an appropriate rotation speed by inputting the specifications of the object 200. In addition, after rotating the object 200 at a predetermined rotation speed, the object 200 may be rotated at a specified location at a rotation speed slower than the previous rotation speed.

撮像部131は、回転装置120による対象物200と撮像装置110との相対回転と同期した所定の時間間隔で対象物200の外周面の画像を撮像装置110に撮像させる処理部である。撮像部131は、一定の時間間隔、例えば30fpsで撮像装置110に撮像させてもよい。また、回転制御部134から取得した同期信号に基づき、または対象物200の回転速度に対応した時間間隔で撮像装置110に対象物200を撮像させても構わない。 The imaging unit 131 is a processing unit that causes the imaging device 110 to capture images of the outer circumferential surface of the object 200 at a predetermined time interval synchronized with the relative rotation of the object 200 and the imaging device 110 by the rotation device 120. The imaging unit 131 may cause the imaging device 110 to capture images at a fixed time interval, for example, 30 fps. In addition, the imaging device 110 may capture images of the object 200 based on a synchronization signal obtained from the rotation control unit 134, or at a time interval corresponding to the rotation speed of the object 200.

図4は、領域特定部が取得する領域データの関係を示す図である。同図に示すように、領域特定部132は、撮像装置110の撮像素子111が撮像した画像データ150から、突出部210の第一面側231が撮像される第一領域データ151、および突出部210の第二面側232が撮像される第二領域データ152を特定して取得する。本実施の形態の場合、領域特定部132は、画像データ150から突出部210の頂上部が撮像される第三領域データ153も特定して取得している。領域特定部132の領域の特定の仕方は特に限定されるものではなく、作業者が画像データ150からなる画像を目視により確認して複数の領域を指定することにより第一領域データ151、第二領域データ152、第三領域データ153を特定してもよい。また、対象物200の諸元を入力することで適切な第一領域データ151、第二領域データ152、第三領域データ153を特定しても構わない。 4 is a diagram showing the relationship of the area data acquired by the area identification unit. As shown in the figure, the area identification unit 132 identifies and acquires the first area data 151 in which the first surface side 231 of the protrusion 210 is imaged, and the second area data 152 in which the second surface side 232 of the protrusion 210 is imaged, from the image data 150 captured by the image sensor 111 of the imaging device 110. In the case of this embodiment, the area identification unit 132 also identifies and acquires the third area data 153 in which the top part of the protrusion 210 is imaged from the image data 150. The way in which the area identification unit 132 identifies the area is not particularly limited, and the first area data 151, the second area data 152, and the third area data 153 may be identified by an operator visually checking the image made of the image data 150 and specifying multiple areas. In addition, the first area data 151, the second area data 152, and the third area data 153 may be identified appropriately by inputting the specifications of the object 200.

領域特定部132は、撮像装置110に指示を与えることにより第一領域データ151、第二領域データ152、第三領域データ153をそれぞれ取得してもよい。また、領域特定部132は、画像データ150を取得した後、得られた画像データ150から第一領域データ151、第二領域データ152、第三領域データ153をそれぞれ切り出しても構わない。 The region identification unit 132 may obtain the first region data 151, the second region data 152, and the third region data 153 by giving instructions to the imaging device 110. In addition, after obtaining the image data 150, the region identification unit 132 may cut out the first region data 151, the second region data 152, and the third region data 153 from the obtained image data 150.

第一領域データ151、第二領域データ152、第三領域データ153の幅は、撮像画素の1つから取得するデータでもよく、複数の撮像画素から取得するデータでも構わない。 The widths of the first region data 151, the second region data 152, and the third region data 153 may be data obtained from one imaging pixel, or may be data obtained from multiple imaging pixels.

画像合成部133は、第一領域データ151、第二領域データ152、および第三領域データ153をそれぞれ合成して対象物200の外周面を相互に異なる方向で撮像した展開画像である例えば図5に模式的に示すような第一合成画像161、第二合成画像162、第三合成画像163を生成する。画像合成部133は、生成した第一合成画像161、第二合成画像162、第三合成画像163を表示装置170に表示させる。画像合成部133は、撮像素子111で一度に撮像した画像の部分が並ぶように第一合成画像161、第二合成画像162、第三合成画像163を並べて表示させてもよい。 The image synthesis unit 133 synthesizes the first area data 151, the second area data 152, and the third area data 153 to generate a first composite image 161, a second composite image 162, and a third composite image 163, as shown in FIG. 5, which are expanded images obtained by capturing images of the outer circumferential surface of the object 200 in different directions. The image synthesis unit 133 displays the generated first composite image 161, the second composite image 162, and the third composite image 163 on the display device 170. The image synthesis unit 133 may display the first composite image 161, the second composite image 162, and the third composite image 163 side by side so that portions of the images captured at one time by the imaging element 111 are lined up.

傷検出部135は、画像合成部133が生成した第一合成画像161、第二合成画像162、第三合成画像163に基づき、ディープラーニングなどの人工知能を用いて傷を検出する。傷検出部135は、検出した傷が作業者に目視で認識できるように第一合成画像161、第二合成画像162、第三合成画像163の対応箇所に目印を付すことができる。 The scratch detection unit 135 detects scratches using artificial intelligence such as deep learning based on the first composite image 161, the second composite image 162, and the third composite image 163 generated by the image synthesis unit 133. The scratch detection unit 135 can mark corresponding locations in the first composite image 161, the second composite image 162, and the third composite image 163 so that the detected scratches can be visually recognized by the worker.

本実施の形態で説明した画像生成装置130を備えた探傷装置100によれば、1つの撮像装置110により複数のアングルから対象物200の外周面を撮像することできるため、突出部210に起因した欠損部が抑制された展開画像を生成することができる。従って、対象物200の外周面に発生した傷を見逃すことなく検出することが可能となる。 According to the flaw detection device 100 equipped with the image generating device 130 described in this embodiment, the outer peripheral surface of the object 200 can be imaged from multiple angles using a single imaging device 110, so that an expanded image can be generated in which defects caused by the protrusion 210 are suppressed. Therefore, it is possible to detect flaws occurring on the outer peripheral surface of the object 200 without missing them.

また、複数のアングルを一つの撮像素子111により一度に取得するため、欠損部の少ない展開画像を高速で生成することが可能となる。例えば、対象物200がピニオンシャフトのように、突出部210の根元(歯元)側の厚み(歯厚)が先端(歯先)側の厚みよりも薄い場合、一台のラインカメラでは、突出部210の根本(歯元)部分に撮像できない欠陥部分が発生する場合があるが、上記探傷装置100によれば、複数台のラインカメラを必要とせず、1台の撮像装置110によって、突出部210の先端を含む第一面側231、および第二面側232を撮影することができ、得られた画像に基づき探傷を実施することができる。 In addition, since multiple angles are acquired at once by one image sensor 111, it is possible to generate an unfolded image with few missing parts at high speed. For example, when the target object 200 is a pinion shaft in which the thickness (tooth thickness) of the base (tooth base) side of the protrusion 210 is thinner than the thickness of the tip (tooth tip) side, a defective part that cannot be imaged by a single line camera may occur at the base (tooth base) part of the protrusion 210. However, with the above-mentioned flaw detection device 100, multiple line cameras are not required, and the first surface side 231 including the tip of the protrusion 210 and the second surface side 232 can be imaged by a single image sensor 110, and flaw detection can be performed based on the obtained images.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the components described in this specification may be combined in any way, or some of the components may be removed to create another embodiment of the present invention. The present invention also includes modifications that are made to the above-described embodiment by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention, i.e., the meaning of the words in the claims.

例えば、実施の形態では、第一領域データ151、第二領域データ152、および第三領域データ153を取得する場合を説明したが、図6に示すように、さらに、第四領域データ154、および第五領域データ155を取得し、第四合成画像、第五合成画像を生成しても構わない。 For example, in the embodiment, the case where first region data 151, second region data 152, and third region data 153 are acquired is described, but as shown in FIG. 6, fourth region data 154 and fifth region data 155 may also be acquired to generate a fourth composite image and a fifth composite image.

また、図4では、光学系112による焦点が対象物200の外側に存在する場合を説明したが、焦点が対象物200の内側に存在しても構わない。 In addition, in FIG. 4, a case is described in which the focal point of the optical system 112 is outside the object 200, but the focal point may be inside the object 200.

探傷装置、および探傷方法は、外周面に突起のある、歯車、ネジ、切削工具などの傷の検出に利用可能である。 The flaw detection device and flaw detection method can be used to detect flaws in gears, screws, cutting tools, and other items that have protrusions on their outer surfaces.

100…探傷装置、110…撮像装置、111…撮像素子、112…光学系、120…回転装置、121…ローラ、130…画像生成装置、131…撮像部、132…領域特定部、133…画像合成部、134…回転制御部、135…傷検出部、140…照明装置、141…第一光源、142…第二光源、143…保持機構、150…画像データ、151…第一領域データ、152…第二領域データ、153…第三領域データ、154…第四領域データ、155…第五領域データ、161…第一合成画像、162…第二合成画像、163…第三合成画像、170…表示装置、200…対象物、210…突出部、211…軸部、221…光軸、222…回転軸、231…第一面側、232…第二面側 100... flaw detection device, 110... imaging device, 111... imaging element, 112... optical system, 120... rotation device, 121... roller, 130... image generation device, 131... imaging unit, 132... area identification unit, 133... image synthesis unit, 134... rotation control unit, 135... flaw detection unit, 140... lighting device, 141... first light source, 142... second light source, 143... holding mechanism, 150... image data, 151... first area data, 152... second area data, 153... third area data, 154... fourth area data, 155... fifth area data, 161... first composite image, 162... second composite image, 163... third composite image, 170... display device, 200... object, 210... protrusion, 211... shaft, 221... optical axis, 222... rotation axis, 231... first surface side, 232... second surface side

Claims (5)

円筒状の外周面に外向きに突出する突出部を周方向に複数有する対象物の前記外周面の画像を生成する探傷装置であって、
行列状に配置される複数の撮像画素を有する撮像素子と、前記撮像素子に像を結像する光学系を備えた撮像装置と、
前記撮像装置と前記対象物とを前記対象物の周方向に相対回転させる回転装置と、
前記回転装置による相対回転と同期した所定の時間間隔で前記対象物の外周面の画像を前記撮像装置に撮像させる撮像部と、
前記撮像装置が撮像した画像データから、前記突出部の所定の第一面側が撮像される第一領域データ、および前記突出部の前記第一面側と逆側の第二面側が撮像される第二領域データを特定して取得する領域特定部と、
複数の前記第一領域データを合成して前記突出部の前記第一面側の合成画像である第一合成画像、および複数の前記第二領域データを合成して前記突出部の前記第二面側の合成画像である第二合成画像それぞれ生成する画像合成部と、
を備える探傷装置。
A flaw detection device that generates an image of an outer peripheral surface of an object having a cylindrical outer peripheral surface having a plurality of protrusions protruding outward in a circumferential direction,
an imaging device including an imaging element having a plurality of imaging pixels arranged in a matrix and an optical system that forms an image on the imaging element;
a rotation device that rotates the imaging device and the object relatively in a circumferential direction of the object;
an imaging unit that causes the imaging device to capture images of an outer circumferential surface of the object at predetermined time intervals synchronized with the relative rotation by the rotation device;
a region specifying unit that specifies and acquires, from image data captured by the imaging device, first region data in which a predetermined first surface side of the protrusion is imaged and second region data in which a second surface side opposite to the first surface side of the protrusion is imaged;
an image synthesis unit that synthesizes a plurality of the first region data to generate a first synthetic image that is a synthetic image of the first surface side of the protrusion, and synthesizes a plurality of the second region data to generate a second synthetic image that is a synthetic image of the second surface side of the protrusion ;
A flaw detection device comprising:
前記回転装置による前記撮像装置と前記対象物との相対回転を制御する回転制御部を備える
請求項1に記載の探傷装置。
The flaw detection device according to claim 1 , further comprising a rotation control unit that controls relative rotation between the imaging device and the target object by the rotation device.
前記突出部の前記第一面側に光を照射する第一光源と、前記第二面側に光を照射する第二光源と、前記第一光源、および前記第二光源の位置を前記外周面に沿って移動可能に前記第一光源、および前記第二光源を保持する保持機構を備える照明装置を備える
請求項1または2に記載の探傷装置。
The flaw detection device according to claim 1 or 2, comprising an illumination device including a first light source that irradiates light onto the first surface side of the protrusion, a second light source that irradiates light onto the second surface side, and a holding mechanism that holds the first light source and the second light source so that the positions of the first light source and the second light source can be moved along the outer circumferential surface.
前記画像合成部から取得した展開画像に基づき人工知能を用いて対象物表面の傷を検出する傷検出部を備える
請求項1から3のいずれか一項に記載の探傷装置。
The flaw detection device according to claim 1 , further comprising a flaw detection unit that detects flaws on a surface of an object using artificial intelligence based on the unfolded image acquired from the image synthesis unit.
円筒状の外周面に外向きに突出する突出部を周方向に複数有する対象物の前記外周面の画像を生成する探傷方法であって、
行列状に配置される複数の撮像画素を有する撮像素子と、前記撮像素子に像を結像する光学系を備えた撮像装置と前記対象物とを前記対象物の周方向に回転装置が相対回転させ、
前記回転装置による相対回転と同期した所定の時間間隔で前記対象物の外周面の画像を前記撮像装置に撮像部が撮像させ、
前記撮像装置が撮像した画像データから、前記突出部の所定の第一面側が撮像される第一領域データ、および前記突出部の前記第一面側と逆側の第二面側が撮像される第二領域データを領域特定部が特定して取得し、
複数の前記第一領域データを合成して前記突出部の前記第一面側の合成画像である第一合成画像、および複数の前記第二領域データを合成して前記突出部の前記第二面側の合成画像である第二合成画像を画像合成部がそれぞれ生成し、
前記展開画像に基づき対象物表面の傷を検出する
探傷方法。
A flaw detection method for generating an image of an outer peripheral surface of an object having a cylindrical outer peripheral surface having a plurality of protrusions protruding outward in a circumferential direction, the method comprising:
an imaging device including an imaging element having a plurality of imaging pixels arranged in a matrix and an optical system for forming an image on the imaging element, and a rotation device relatively rotates the object and the imaging device in a circumferential direction of the object;
an imaging unit causes the imaging device to capture images of an outer circumferential surface of the object at predetermined time intervals synchronized with the relative rotation by the rotation device;
a region identifying unit identifying and acquiring first region data in which a predetermined first surface side of the protrusion is imaged and second region data in which a second surface side opposite to the first surface side of the protrusion is imaged from the image data captured by the imaging device;
an image synthesis unit synthesizes a first composite image, which is a composite image of the first surface side of the protrusion, by synthesizing a plurality of the first region data, and a second composite image, which is a composite image of the second surface side of the protrusion, by synthesizing a plurality of the second region data,
A flaw detection method for detecting flaws on an object surface based on the unfolded image.
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