JP2007278705A - スリット光を用いた内面検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の検査装置において検査対象の細管等の内面を計測しようとすると、装置が大きいため検査対象の径が制限されたり、自動化が困難であるというような課題があった。
【解決手段】本発明では、このような課題を解決するために、管体1の一端側にスリット光源2とカメラ3を配置すると共に、他端側にスリット光源からのスリット光4の照射方向を管体の横方向に屈折させるスリット光屈折用部材5と、カメラの視線6方向を管体の横方向に屈折させる視線屈折用部材7を配置して、管体内を光路として構成したスリット光を用いた内面検査装置を提案している。
【選択図】 図1
【解決手段】本発明では、このような課題を解決するために、管体1の一端側にスリット光源2とカメラ3を配置すると共に、他端側にスリット光源からのスリット光4の照射方向を管体の横方向に屈折させるスリット光屈折用部材5と、カメラの視線6方向を管体の横方向に屈折させる視線屈折用部材7を配置して、管体内を光路として構成したスリット光を用いた内面検査装置を提案している。
【選択図】 図1
Description
本発明はスリット光を用いた内面検査装置、特に細管や小さい筒状部品等の検査対象の内面をスリット光により検査するのに適した内面検査装置に関するものである。
管や筒状部品等の検査対象の内面を検査する装置の一つとして、例えば、細い管体の内部を通した光ファイバにより管体の先端前方に照明光を照射して検査対象の細管等の内面を照明すると共に、管体の他端側に構成した接眼部やカメラにより内面を検査する装置、いわゆるボアスコープ(工業用内視鏡)が知られている。
また他の検査装置として、特許文献1には円筒状ケースの先端側にスリット光源と、スリット光を所定の傾斜角度で円筒状ケースの横方向に屈折させて、検査対象の内面に照射する反射ミラーとを設置すると共に、内面からの反射光を屈折させ、円筒状ケース内を経て、その他端側に配置した撮像器に入射させる反射ミラーを円筒状ケースに設置した構成の内面検査装置が記載されている。
更に他の検査装置として特許文献2には、シリンダブロック等の検査対象の筒体の内部へ挿入自在としたスリット光用反射鏡により、検査対象の外方に配置されたスリット光源から照射されるスリット光を被測定部位に照射すると共に、スリット光が照射された被測定部位を、検査対象の内部へ挿入自在とした撮像装置用反射鏡により、相対的に交差する方向から写した像を検査対象の外方に配置された撮像装置に投影して、撮影された画像データに基づいて演算を行ない3次元の内部寸法を算出して良否判定を行う内面検査装置が提案されている。尚、この装置では、スリット光は、長さ方向を検査対象としての筒体の周方向に対応させている。
特許第2947670号公報
特開2004−20340号公報
ボアスコープでは、細管の内面の検査を行うことができるが、照明光源からの照明光は、管の内面で散乱光となってしまうため、カメラで得られる画像の輝度の均一性が取れず、画像処理を自動的に行うことはできない。従って、従来はモニタに映し出された画像を作業員が観察して検査を行っている。
このようにボアスコープでは、作業員がモニタに映し出される画像のみで不良部等を判断するため、作業員の各々で判断に差が出て、検査精度が安定しない。また現状では、ボアスコープを用いた検査、測定及び判断を熟練工に頼らざるを得ず、作業員の誰でもが扱える装置とは構成されていない。
また特許文献1の装置では、レーザ光を検査対象の管の内面に照射して観察するものであるため散乱光が生じず、従ってカメラで得られた画像から欠陥部等の判断をしやすいのであるが、検査対象の管の内部に挿入する円筒状ケースの先端側にレーザ光の光源を設置しているため、円筒状ケースの外径をそれ以上小さくすることができず、それ以下の径の細管を検査することはできない。
また特許文献2の装置では、視線を屈折させる撮像装置用反射鏡とスリット光を屈折させるスリット光用反射鏡を測定対象の内部に配置すると共に、撮像装置とスリット光源を測定対象の外部に配置し、撮像装置は、その視線を測定対象の軸方向に配置すると共に、スリット光源は、軸方向から適宜傾斜させた方向を照射方向として、直接的にスリット光用反射鏡に照射する構成としているため、測定対象の開口が広いか、あるいは各反射鏡を配置する位置が開口端に近い位置でないと、スリット光源からのスリット光をスリット光用反射鏡に照射することができず、径の小さい筒体等を検査することができない。また、この検査装置では、スリット光の長さ方向が、筒体の周方向に対応させているため、被写界深度の影響を受け、正確な画像が得られない。
本発明は、以上の課題を解決することを目的とするものである。
本発明は、以上の課題を解決することを目的とするものである。
本発明では、上述した課題を解決するために、管体の一端側にスリット光源とカメラを配置すると共に、他端側にスリット光源からのスリット光の照射方向を管体の横方向に屈折させるスリット光屈折用部材と、カメラの視線方向を管体の横方向に屈折させる視線屈折用部材を配置して、管体内を光路として構成したスリット光を用いた内面検査装置を提案する。
また本発明では、上記の構成において、管体の一端側からスリット光屈折用部材に至るスリット光の光路と、視線屈折用部材から管体の一端側に至る反射光の光路を、仕切られた構成とすることを提案する。
そして本発明では、仕切られたスリット光の光路と反射光の光路を、管体内に仕切板を設けたり、又は、管体内に各経路用の管体を設けることにより構成することを提案する。
また本発明では、上記の構成において、カメラを管体の軸方向に配置すると共に、スリット光源を屈折用部材を介して管体の横方向に配置したスリット光を用いた内面検査装置を提案する。
また本発明では、上記の構成において、スリット光源を管体の軸方向に配置すると共に、カメラを屈折用部材を介して管体の横方向に配置することを提案する。
そして本発明では、上記の構成において、スリット光の照射方向は管体の軸方向と直交する横方向に屈折させると共に、カメラの視線方向は斜め横方向に屈折させる構成とすることを提案する。
また本発明では、上記の構成において、スリット光は、その長さ方向を測定対象の軸方向に対応させることを提案する。
また本発明では、上記の構成において、スリット光源は、スリット光の照射方向を軸の回りに回転可能に構成することにより、管体の横方向に屈折させたスリット光の長さ方向を、管体の軸方向と、軸方向に直交する方向との間で変更可能に構成することを提案する。
また本発明では、上記の構成において、管体をスリット光源及びカメラと共に軸の回りに回転可能に構成することを提案する。
尚、本発明では、屈折用部材は、反射ミラーやプリズムで構成することができる。
本発明では、スリット光屈折用部材と視線屈折用部材を先端側に配置した管体を、細管等の測定対象に挿入して、スリット光源からスリット光を照射し、照射個所を視線屈折用部材を介して視線を屈折させてカメラにより撮像することにより、測定対象の内面の検査を行うことができる。
測定対象に挿入する管体は、先端側にスリット光屈折用部材と視線屈折用部材を配置しているだけで、検査に必要なスリット光源とカメラは管体の一端側に配置し、管体の一端側からスリット光屈折用部材に至るスリット光の光路と、視線屈折用部材から管体の一端側に至る反射光の光路を管体内に構成しているので、管体を細く構成することができ、従って検査可能な検査対象の細管等の径を小さくすることができる。
管体を細くすることによって、スリット光の光路と反射光の光路が近接したり又は一部が重なってしまう場合には、管体内に仕切板や管体を設けて仕切られた構成とすることにより、カメラの視野内へのスリット光の影響を防止することができる。
また、カメラ又はスリット光源を管体の軸方向に配置すると共に、スリット光源又はカメラを屈折用部材を介して管体の横方向に配置した構成とすることにより、カメラやスリット光源が比較的大型で、しかも管体が非常に細い場合においても、スリット光とカメラの視線の光路を長い距離に渡って無理なく管体内に構成することができ、この点においても検査可能な検査対象の細管等の径を小さくすることができる。
また、スリット光は管体の軸方向と直交する横方向に屈折させて測定対象の内面に照射すると共に、カメラは視線方向を斜め横方向に屈折させて測定対象の内面を撮像する構成とすることにより、いわゆる光切断法を利用して内面の三次元計測処理を行うことができ、測定対象の内面の、高さや深さの情報を正確に計測することができる。
また、スリット光の長さ方向を測定対象の軸方向に対応させる構成においては、周方向に対応させる構成とは異なり、被写界深度の影響を受けずに正確な検査をおこなうことができる。
また、スリット光源はスリット光の照射方向を軸の回りに回転可能に構成して、管体の横方向に屈折させたスリット光の長さ方向を、管体の軸方向と、軸方向に直交する方向との間で変更可能に構成した場合には、検査対象の欠陥等のエッジにおいて、その方向がスリット光の長さ方向に一致することにより散乱を起こす場合等には、スリット光の長さ方向を変更することにより、散乱を防止して、その影響の無い正確な検査を行うことができる。
また管体をスリット光源及びカメラと共に軸の回りに回転可能に構成した場合には、測定対象の細管等を軸の回りに回転することなく、測定対象の全内周の検査を行うことができる。この構成は、測定対象側の軸の回りの回転が困難な場合に、より有効である。
管体をスリット光源及びカメラと共に軸の回りに回転可能に構成する場合には、一般に、スリット光源と比較して、重量が重く、配線の数が多いカメラの方を管体の軸方向に配置した構成とする方が、製作上や使用上の観点から有利である。
次に本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図1は本発明に係るスリット光を用いた検査装置の第1の実施の形態の構成と動作を模式的に示す斜視図である。また図2〜図5は動作を示す図1のA−A線断面図である。
図1は本発明に係るスリット光を用いた検査装置の第1の実施の形態の構成と動作を模式的に示す斜視図である。また図2〜図5は動作を示す図1のA−A線断面図である。
符号1は管体であり、管体1の一端側にスリット光源2とカメラ3を配置すると共に、他端側にスリット光源2からのスリット光4の照射方向を管体1の横方向に屈折させるスリット光屈折用部材5と、カメラ3の視線6方向を管体1の横方向に屈折させる視線屈折用部材7を配置して、管体1内を光路として構成している。
図1に示すように、カメラ3は管体1の軸方向に配置し、またスリット光源2は分岐管体部8を介して管体1の横方向、この場合、直角方向に配置している。スリット光源2は回転ステージ9により図中矢印で示すように分岐管体部8の軸方向の回りに回転可能に構成しており、スリット光4を屈折用部材11により管体1の軸方向に屈折させる構成としている。またカメラ3は回転ステージ10により、管体1と共に、その軸方向の回りに回転可能に構成している。
この実施の形態では、図に示されるように、スリット光屈折用部材5、11と視線屈折用部材7はミラーによって構成しているが、他の実施の形態としてプリズムによって構成することができる。
ここでスリット光屈折用部材5は、スリット光4の照射方向を管体1の軸方向から直交する横方向に屈折させるように配置しており、また視線屈折用部材7はカメラ3の視線6を斜め横方向に屈折させるように配置している。このようにスリット光4の照射方向とカメラ3の視線6の方向を屈折させる夫々の屈折用部材5、6の配置は適宜である。
例えば図1、図6の構成では、スリット光屈折用部材5を視線屈折用部材7よりも管体1の先端側に配置すると共に、スリット光屈折用部材5は、スリット光4を、視線屈折用部材7が配置されている側の横方向に屈折させるように配置しており、視線屈折用部材7も同じ側に視線を屈折させるように配置している。
一方、図7の構成では、視線屈折用部材7をスリット光屈折用部材5よりも管体1の先端側に配置すると共に、スリット光屈折用部材5は、スリット光4を、視線屈折用部材7が配置されている側の横方向に屈折させるように配置しており、視線屈折用部材7も同じ側に視線を屈折させるように配置している。
更に図8の構成では、視線屈折用部材7をスリット光屈折用部材5よりも管体1の先端側に配置すると共に、スリット光屈折用部材5は、スリット光4を、視線屈折用部材7が配置されている側とは逆側の横方向に屈折させるように配置しており、視線屈折用部材7も同じ側に視線を屈折させるように配置している。
尚、図8の構成では、管体1内に一対の管体16を設けて、管体1の一端側からスリット光屈折用部材5に至るスリット光4の光路と、視線屈折用部材7から管体1の一端側に至る反射光6の光路を仕切られた構成としており、このような仕切られた構成とすることにより、カメラの視野内へのスリット光の影響を防止することができる。
この仕切られたスリット光の光路と反射光の光路は、図8のように管体1内に一対の管体16を設けて、仕切板を設けたり、又は、管体内に各経路用の管体を設けることにより構成することを提案する。
以上の構成において本発明では、管体1を、細管等の測定対象12に挿入して、スリット光源2からスリット光4を照射し、照射個所13を視線屈折用部材7を介して視線6を屈折させてカメラ3により撮像することにより、測定対象の内面の検査を行うことができる。
この測定において、測定対象12に挿入する管体1は、先端側にスリット光屈折用部材5と視線屈折用部材7を配置しているだけで、検査に必要なスリット光源2とカメラ3は管体1の一端側に配置しているので、管体1を細く構成することができ、従って検査可能な検査対象12の細管等の径を小さくすることができる。
特に、この実施の形態のように、カメラ3を管体1の軸方向に配置すると共に、スリット光源2をスリット光4の屈折用部材11を介して管体1の横方向に配置した構成では、カメラ3やスリット光源2が比較的大型で、しかも管体1が非常に細い場合においても、スリット光4とカメラ3の視線6の光路を長い距離に渡って無理なく管体1内に構成することができ、この点においても検査可能な検査対象12の細管等の径をより小さくすることができる。
そしてこの実施の形態では、スリット光4は管体1の軸方向と直交する横方向に屈折させて測定対象12の内面に照射すると共に、カメラ3は視線方向を斜め横方向に屈折させて測定対象2の内面を撮像する構成としているので、光切断法を利用して内面の三次元計測処理を行うことができ、従って測定対象12の内面の大きさ、高さや深さを正確に計測することができる。
従って校正を行った基準位置と、現在撮像した内面の個所の画像とを比較することにより、大きさ、高さや深さを数値化することができ、この数値化されたデータにより、測定対象12の良、不良の自動判定を行うことが可能であり、検査に要する作業員の数を合理的に低減することができると共に、熟練を必要とせずに正確な検査が可能となり、人件費等のコストの低減が可能となる。
図9〜図11は、カメラ3にて撮像したスリット光4の照射個所13の画像の例を示すもので、図中の横方向は、測定対象12の細管等の軸方向に対応するもので、縦方向は高さ方向に対応するものである。即ち、図9は照射個所13において測定対象12に凹凸部が存在しない場合の画像、図10は図6、図7に示している凹部14が存在する場合の画像、そして図11は凸部が存在する場合の画像である。
この実施の形態では、図6、図7に示すように、スリット光4の長さ方向を測定対象12としての細管等の軸方向に対応させているので、周方向に対応させる構成とは異なり、被写界深度の影響を受けずに正確な計測をおこなうことができる。
即ち、図12(a)、(b)は、スリット光4の長さ方向を測定対象12としての細管等の周方向に対応させた場合の検査状態を示すもので、この場合には、照射個所13の測定対象12の内面に高低差hが生じるので、被写界深度の影響を受けて正確な検査をおこなうことができないのに対して、図13(a)、(b)に示すように、スリット光4の長さ方向を測定対象12としての細管等の軸方向に対応させた場合には、上記高低差が生じないので、被写界深度の影響を受けずに正確な計測をおこなうことができる。
また、この実施の形態では、スリット光源2はスリット光4の照射方向を、その軸の回りに回転可能に構成して、管体1の横方向に屈折させたスリット光4の長さ方向を、上述した管体1の軸方向と、軸方向に直交する方向との間で変更可能に構成しているので、例えば、図14に示すように、検査対象12の欠陥としての凹部14等のエッジ15において、その方向がスリット光の長さ方向に一致して散乱を起こす場合には、スリット光の長さ方向を、図中(a)から(b)に変更することにより、エッジ15に起因する散乱を防止して、その影響の無い正確な計測を行うことができる。
例えばスリット光4による検査対象12の検査を、所定のピッチ毎にカメラ3で照射個所13の画像を撮像して行う場合、ピッチの間にエッジ15が対応しない場合には、エッジ15の計測が行えないので、これを対応させる場合には緻密な設定が必要になると共に、対応させた場合にも上述したようにエッジ15による散乱で正確な計測が行えない場合がある。
これに対して、この実施の形態では、必要に応じてスリット光4の長さ方向を変更することにより、如何なる方向のエッジ15であっても正確な計測が可能となる。
尚、スリット光4の長さ方向の変更は、軸方向と周方向の90毎に交互に変更可能とする他、適宜の角度に変更可能とすることもできる。
またこの実施の形態においては、回転ステージ10を駆動して、図2〜図5に示すように、カメラ3を介して、管体1及び分岐管体部8に接続しているスリット光源2を一体に回転することにより、細管等を測定対象12を軸の回りに回転することなく、測定対象12の全内周の検査を行うことができる。従って、この構成は、測定対象2側を、その軸の回りに回転させるが困難な場合に、より有効である。
尚、この実施の形態の配置とは逆に、スリット光源2を管体1の軸方向に配置すると共に、カメラ3を屈折用部材11を介して管体1の横方向に配置した構成とすることも可能である。しかしながら、一般に、カメラ3は、スリット光源2と比較して、重量が重く、また配線等の数も多いので、カメラ3の方を管体1の軸方向に配置した構成とする上記実施例の構成の方が、製作上や使用上の観点から有利である。
本発明のスリット光を用いた検査装置は、以上のとおりであるので、非常に小径の細管等の検査対象の内面を検査可能とすると共に、光切断法による三次元形状の計測が可能であるので、コンピュータ等の処理手段を利用して、計測結果を数値化すると共に、それに基づいて測定対象の良、不良の判定の自動化を可能とすることができる。
従って熟練していない作業員であっても容易に扱えて正確な検査を行えると共に、作業員の人数の削減が可能であるので、コストの低減を図ることができる。
以上のことから本発明は産業上の利用可能性が大である。
1 管体
2 スリット光源
3 カメラ
4 スリット光
5 スリット光屈折用部材
6 視線
7 視線屈折用部材
8 分岐管体部
9、10 回転ステージ
11 スリット光屈折用部材
12 測定対象(細管)
13 照射個所
14 凹部
15 エッジ
16 管体
2 スリット光源
3 カメラ
4 スリット光
5 スリット光屈折用部材
6 視線
7 視線屈折用部材
8 分岐管体部
9、10 回転ステージ
11 スリット光屈折用部材
12 測定対象(細管)
13 照射個所
14 凹部
15 エッジ
16 管体
Claims (12)
- 管体の一端側にスリット光源とカメラを配置すると共に、他端側にスリット光源からのスリット光の照射方向を管体の横方向に屈折させるスリット光屈折用部材と、カメラの視線方向を管体の横方向に屈折させる視線屈折用部材を配置して、管体内を光路として構成したことを特徴とするスリット光を用いた内面検査装置。
- 管体の一端側からスリット光屈折用部材に至るスリット光の光路と、視線屈折用部材から管体の一端側に至る反射光の光路を、仕切られた構成としたことを特徴とする請求項1に記載のスリット光を用いた内面検査装置。
- 管体内に仕切板を設けることにより、仕切られたスリット光の光路と反射光の光路を構成したことを特徴とする請求項2に記載のスリット光を用いた内面検査装置。
- 管体内に、各経路用の管体を設けることにより、仕切られたスリット光の光路と反射光の光路を構成したことを特徴とする請求項2に記載のスリット光を用いた内面検査装置。
- カメラを管体の軸方向に配置すると共に、スリット光源を屈折用部材を介して管体の横方向に配置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のスリット光を用いた内面検査装置。
- スリット光源を管体の軸方向に配置すると共に、カメラを屈折用部材を介して管体の横方向に配置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のスリット光を用いた内面検査装置。
- スリット光の照射方向は管体の軸方向と直交する横方向に屈折させると共に、カメラの視線方向は斜め横方向に屈折させる構成としたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のスリット光を用いた内面検査装置。
- スリット光は、その長さ方向を測定対象の軸方向に対応させることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のスリット光を用いた内面検査装置。
- スリット光源は、スリット光の照射方向を軸の回りに回転可能に構成することにより、管体の横方向に屈折させたスリット光の長さ方向を、管体の軸方向と、軸方向に直交する方向との間で変更可能に構成したことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のスリット光を用いた内面検査装置。
- 管体をスリット光源及びカメラと共に軸の回りに回転可能に構成したことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のスリット光を用いた内面検査装置。
- 屈折用部材が反射ミラーであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の内面検査装置。
- 屈折用部材がプリズムであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の内面検査装置。
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- 2006-04-03 JP JP2006101389A patent/JP2007278705A/ja active Pending
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CN110296825A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-10-01 | 永康微唯智能科技有限公司 | 一种水泥管材内部缝隙检测装置 |
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