(57)【要約】【課題】継ぎ目のない良質な撮影画像を得ることができる筒体内面撮影装置を目的とするものである。【解決手段】被検査体の外方に撮像素子を１次元ラインセンサとした撮像装置８を配置し、被検査体内面の縦細領域を１次元ラインセンサに屈折投影する細幅反射鏡１２を、被検査体の中心軸を含む平面上にその上下端の角部が被検査体の前後内面に近接するよう傾斜配置させるとともに縦細領域を照明する細幅反射鏡１２を被検査体内面と等距離で近接配置する。そして被検査体像を１次元ラインセンサに連続的に入力するよう細幅反射鏡１２と細幅照明灯１３とを回転させる駆動装置５に取り付けて細幅反射鏡１２と細幅照明灯１３を３６０°回転させて撮影を行なうものである。【選択図】　　　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の外方に撮像素子を１次元ラインセンサとした撮像装置を配置し、被検査体内面の縦細領域を１次元ラインセンサに屈折投影する細幅反射鏡を、被検査体の中心軸を含む平面上にその上下端の角部が被検査体の前後内面に近接するよう傾斜配置させて撮像装置の先端に取り付け、また１次元ラインセンサに投影される被検査体の縦細領域を照明する細幅反射鏡の縦寸法より若干大きい縦寸法を有する細幅照明灯を被検査体内面と等距離で近接配置して撮像装置の先端に取り付け、さらに縦細領域の被検査体像を１次元ラインセンサに連続的に入力するよう細幅反射鏡と細幅照明灯とを回転させる駆動装置を設けたことを特徴とする筒体内面撮影装置。
【請求項２】
駆動装置に昇降機構が組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の筒体内面撮影装置。
【請求項３】
細幅反射鏡と細幅照明灯とが被検査体内面に対して入射角と反射角の関係に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の筒体内面撮影装置。
【請求項４】
細幅照明灯が多数のＬＥＤを縦に配設させたものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の筒体内面撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋳造したシリンダブロックボア等の小径筒体内面を検査するための画像を得る筒体内面撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋳造したシリンダブロックボア等の小径筒体内面の欠陥検査は、図７に示されるように、被検査体内に照明灯５０と小型のＣＣＤカメラ５１を挿入して被検査体内面を直接撮影するか、被検査体内に挿入した鏡に映った内面像を外部に配置させたＣＣＤカメラで撮影するのが一般的であった。被検査体内に照明灯５０と小型のＣＣＤカメラ５１を挿入する場合、被検査体がＣＣＤカメラ５１と照明灯５０とを挿入できるだけの大きさでなければ撮影できないという問題があった。また被検査体がシリンダブロックボアの場合、被測定部位はボア円弧面であるため内面を均一な明るさに照明することが極めて難しく、鏡を被検査体内に挿入して撮影しても欠陥の解析を正確に行なえるだけのきれいな画像を得ることが難しかった。このような照明斑のある画像を基にして解析を行なうと照明斑等を欠陥と誤判定する恐れがたぶんにあった。さらに傾斜させた鏡を被検査体内に挿入してボア内面の円弧面方向を広範囲に撮影しようとする場合、鏡の横幅を大きくしなければならないが、傾斜させた鏡の横幅を大きくすると縦幅を小さくしなければボア内に挿入することができなかった。ところが鏡の縦幅を小さくするとボアのストローク方向の撮影範囲が狭くなるため上下位置を変えながら何度も撮影を行なわねばならず撮影に多くの時間がかかるというという問題があった。
【０００３】
またこのような画像解析を行なうＣＣＤカメラは１０００×１０００ピクセルが一般的である。このようなＣＣＤカメラで例えば２０ｍｍ範囲を撮影できるものとした場合、被検査体の内径がφ７０ｍｍでは内周は約２２０ｍｍとなるので、１１枚の画像を撮影しなければならない。このためＣＣＤカメラを一定角度（２０ｍｍ）分づつ移動させて撮影を行なわねばならず、手間と時間がかかるという問題があった。しかも１１枚の画像の明るさが均一にならないため、画像を繋ぎ合わせようとすると画像の継ぎ目が際立って良質な連続画像を得ることができず正確な画像解析ができないという問題があった。そこで撮影枚数と継ぎ目を少なくするために大きな画角を有する焦点距離の短いレンズを用いることも考えられるが、曲面である被検査体内面を広範囲に均一な照明にすることはさらに難しくきれいな画像を得ることはできなかった。しかも筒体内面に光沢があると均一な照明を行なうことは不可能に近かった。さらに分割して撮影を行なう場合、撮像装置または被検査体を正確な角度で回転させねばならず回転駆動機構が複雑で高価なものになるという問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は大きな縦幅を有する継ぎ目のない良質な筒状撮影画像を得ることができる筒体内面撮影装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するため本発明は、被検査体の外方に撮像素子を１次元ラインセンサとした撮像装置を配置し、被検査体内面の縦細領域を１次元ラインセンサに屈折投影する細幅反射鏡を、被検査体の中心軸を含む平面上にその上下端の角部が被検査体の前後内面に近接するよう傾斜配置させて撮像装置の先端に取り付け、また１次元ラインセンサに投影される被検査体の縦細領域を照明する細幅反射鏡の縦寸法より若干大きい縦寸法を有する細幅照明灯を被検査体内面と等距離で近接配置して撮像装置の先端に取り付け、さらに縦細領域の被検査体像を１次元ラインセンサに連続的に入力するよう細幅反射鏡と細幅照明灯とを回転させる駆動装置を設けた筒体内面撮影装置を請求項１の発明とし、請求項１の発明において、駆動装置に昇降機構が組み込まれる筒体内面撮影装置を請求項２の発明とし、請求項１または２の発明において、細幅反射鏡と細幅照明灯とが被検査体内面に対して入射角と反射角の関係に配置される筒体内面撮影装置を請求項３の発明とし、請求項１から３の発明において、細幅照明灯が多数のＬＥＤを縦に配設させた筒体内面撮影装置を請求項４の発明とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図に基づいて説明する。
本発明は撮像装置８と撮像装置８の先端に取り付けられ細幅反射鏡１２と細幅照明灯１３を回転させて連続的に撮影を行なえるようにする駆動装置５とからなるものである。
図１中、１は装置本体であり、該装置本体１はガイドレール２ａを敷設したベッド２と、該ベッド２の一側方部に立設される支柱３と、前記ベッド２のガイドレール２ａにガイドされて移動自在とした被検査体（シリンダブロックボアのような比較的小径のもの）を受け台４ａを介して載せるスライダ４と、前記支柱３に取付けられる撮像装置８の回転と昇降を行う駆動装置５とからなる。該駆動装置５は昇降機構６と回転機構７とを組み合わせたものである。そして、被検査体を載置したスライダ４を移動させることにより被検査体の複数あるボアの中心に撮像装置８の中心を位置合わせできるものとしている。駆動装置５の昇降機構６と回転機構７により撮像装置８は回転および昇降が行なわれ、該撮像装置８の回転および昇降により撮像装置８の先端に取り付けられる細幅反射鏡１２と細幅照明灯１３とは回転および昇降がされるものである。
【０００７】
駆動装置５の昇降機構６を作動させることにより撮像装置８の先端に取り付けた撮像装置８より小さい細幅反射鏡１２と細幅照明灯１３は被検査体内の撮影位置に挿入することができる。また、細幅反射鏡１２は被検査体内面の縦細領域を１次元ラインセンサに屈折投影するもので、細幅反射鏡１２が写し出す上下範囲より大きい深さを有する被検査体は、被検査体内に挿入した撮像装置８を上昇又は下降させることにより、被検査体の深さ全体を撮影することが可能となる。さらに、細幅照明灯１３は細幅反射鏡１２により屈折投影される被検査体の縦細領域を照明するもので、細幅反射鏡１２の縦寸法より若干大きい縦寸法を有するものである。また細幅反射鏡１２により屈折投影される縦細領域は駆動装置５の回転機構７により撮像装置８を３６０°回転させつつ撮影することにより被検査体の内周面全体が撮影されるものとしている。
【０００８】
前記撮像装置８を図３、４に基づいてさらに詳細に説明すれば、被検査体の外方に配置される撮像装置８はレンズ８ａと１次元ラインセンサの撮像素子を有するディジタルカメラ１１を略逆Ｕ字状のフレーム１２に取り付けたものである。また、撮像装置８の先端に取り付けられる前記撮影ヘッド９には被検査体内面の縦細領域を上方のディジタルカメラ１１に屈折投影する細幅反射鏡１２と、細幅反射鏡１２に写し出される縦細領域付近を照明する細幅照明灯１３とが設けられている。
【０００９】
前記撮影ヘッド９を図３、４に基づいて詳細に説明すれば、撮影ヘッド９は略逆Ｕ字状のフレーム１２の先端開口縁に取り付けられて垂設される屈曲部付の取付金具１５に細幅反射鏡１２を挟持固定するとともに、該取付金具１５の屈曲部に基端を固定した逆Ｌ字状のステイ１４に細幅照明灯１３を取り付けたもので、細幅反射鏡１２は被検査体の中心軸を含む平面上にその上下端の角部が被検査体の前後内面に近接するように傾斜配置させたもので、傾斜角度は被検査体内面像を上方に投影するよう４５°の傾斜をもって配置されている。また細幅反射鏡１２は真空蒸着により表面を鏡面としたものである。これは鏡面を保護するためにガラスの裏面に形成するとガラスの表面で反射する像と鏡面で反射する像とができて二重像となることを防止するためである。さらに細幅反射鏡１２は細幅照明灯１３に挟まれて均一な明るさで照明された縦細領域を屈折投影するものとしている。細幅反射鏡１２を幅約４ｍｍの縦長のものとしたのはディジタルカメラ１１の撮像素子が５０００の画素を一列に配設した１次元ラインセンサで、画素１個分の像を投影できればよいからであり、このようにすることにより細幅反射鏡１２の上下端の角部を被検査体の前後内面に近接させることができる。これにより細幅反射鏡１２による被検査体内面の上下投影領域は最大となり、撮像装置８による撮影領域も最大となり最も効率のよい撮影が行なえるものとなる。
【００１０】
細幅反射鏡１２の両側に配置される細幅照明灯１３は多数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）を縦一列に縦設したものであり、４５°傾斜させた細幅反射鏡１２の縦寸法（高さ）より若干大きい縦寸法を有するものとしている。これは上下で光量不足が生じることがないように余裕をもたせるためである。また細幅照明灯１３は被検査体内面と等距離で近接配置されるものとして被検査体内面の縦細領域全体を均一な明るさで照明できるようにしている。さらに細幅照明灯１３をＬＥＤとしたのは消費電力が少ないうえに堅牢で取り扱いが容易なためである。
【００１１】
また、前記した撮像装置８の回転機構７は、図１、２に示されるように、モータ２０とモータ２０の出力軸に取り付けられたウオームホイール２１と該ウオームホイール２１に噛合するウオームギア２２と回転軸２３とからなるものである。２４は回動角度検出機構であり、該回動角度検出機構２４は回転軸２３に取り付けられた円板２５と該円板２５に取り付けられた位置センサ２６とからなるもので、回動角度検出機構２４により撮像装置８の回転始点が決められる。この回転機構７をコンピュータにより制御すれば、計測操作を自動化することができる。
【００１２】
２７はベッド２の水平調整自在な脚、２８は昇降機構６を昇降動させる手動ハンドルである。昇降機構６は好ましい実施の形態では手動ハンドル２８を回動させて昇降動させるものとしているがコンピュータにより制御されるモータにより駆動してもよく、このようにすれば計測操作を自動化ができることとなる。２９は撮像装置８の昇降量を計測する測長器であり、コンピュータにより昇降を自動化する際には測長器のデータをコンピュータに入力してモータの制御を行なうものとする。
【００１３】
このように構成されたものは、先ず、駆動装置５の昇降機構６を操作して撮像装置８の細幅反射鏡１２と細幅照明灯１３が被検査体（シリンダブロック）と干渉しない位置まで上昇させるとともに、被検査体のスライダ４を撮像装置８の側方に移動させる。そして、移動させた側方でスライダ４の受け台４ａにシリンダブロックを載置する。被検査体を受け台４ａに載置後、シリンダブロックの検査すべき最初のボア（筒体）の上部開口から撮影ヘッド９に取り付けられた細幅反射鏡１２と細幅照明灯１３がシリンダブロックのボア内に挿入できる位置までスライダ４を移動させる。
【００１４】
次に、駆動装置５の昇降機構６の手動ハンドル２８を手動で回して細幅反射鏡１２と細幅照明灯１３をシリンダブロックのボア内に侵入させる。このときの下降量は筒体の下端縁が撮影されるように位置させるものとしている。このようにして細幅反射鏡１２と細幅照明灯１３の下降位置が決まったら、細幅照明灯１３を点灯させるとともに撮像装置８のディジタルカメラ１１を起動させ、さらに駆動装置５の回転機構７を駆動し、撮像装置８を一定速度で３６０°回転させる。
【００１５】
このときシリンダブロックのボア内面像は撮影ヘッド９の細幅反射鏡１２により９０°上方に屈折されレンズ８ａを介してディジタルカメラ１１の１次元ラインセンサに反射投影されているので、シリンダブロックのボア全内周面が撮影されることとなる。１次元ラインセンサに投影された像は順次にメモリに連続的に取り込んでゆけばよい。
【００１６】
そして、このようにしてシリンダブロックのボア全内周面を撮影した画像に基づいて解析を行なって鋳造されたシリンダブロックのボア内に巣などの欠陥がないかを検査するものである。
【００１７】
なお、前記好ましい実施の形態では、細幅照明灯１３は細幅反射鏡１２の両側に配置させたものとしているが、撮影面の光沢度が極めて高い場合は、図６に示されるように、細幅反射鏡１３と細幅照明灯１３とを被検査体に対して入射角と反射角の関係に配置させることにより、細幅照明灯部１３の照明により撮影面が部分的に光った高輝度部位を生じさせることがなくなるので均一で斑のない撮影画像を得ることができる。
【００１８】
また、前記好ましい実施の形態では、細幅照明灯１３をＬＥＤよりなるものとしているが、液晶の光源に用いるバックライト等の極細の蛍光管やＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等を用いてもよいことは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は前記説明により明らかなように、被検査体の外方に撮像素子を１次元ラインセンサとした撮像装置を配置し、被検査体内面の縦細領域を１次元ラインセンサに屈折投影する細幅反射鏡を、被検査体の中心軸を含む平面上にその上下端の角部が被検査体の前後内面に近接するよう傾斜配置させて撮像装置の先端に取り付け、また１次元ラインセンサに投影される被検査体の縦細領域を照明する細幅反射鏡の縦寸法より若干大きい縦寸法を有する細幅照明灯を被検査体内面と等距離で近接配置して撮像装置の先端に取り付け、さらに縦細領域の被検査体像を１次元ラインセンサに連続的に入力するよう細幅反射鏡と細幅照明灯とを回転させる駆動装置を設けたものとしたから、細幅反射鏡により１次元ラインセンサに入力される被検査体の縦細領域の狭い範囲を照明するだけでよいため被撮影面を均一な明るさで照明することができることとなる。また細幅反射鏡を被検査体の中心軸を含む平面上にその上下端の角部が被検査体の前後内面に近接するよう傾斜配置させたものとしているから、被検査体内面の上下投影領域が最大となるので、撮影範囲が最大となり被検査体内面全体を短時間で撮影することができ、検査効率を高めることができる。しかも細幅反射鏡と細幅照明灯を被検査体内で回転させて行なう連続撮影であるため、被検査体の全内周面を継ぎ目なく均一な明るさで撮影することができる。さらに連続撮影のため撮影時間を短縮でき処理時間を向上させることができる。請求項２のように、駆動装置に昇降機構が組み込まれるものとすることにより、細幅反射鏡と細幅照明灯を被検査体と干渉しない位置への移動や、被検査体内への挿入を簡単且つ素早く行なうことができる。また、請求項３のように、細幅反射鏡と細幅照明灯とが被検査体内面に対して入射角と反射角の関係に配置されるものとすることにより、被検査体が光沢のあるものであっても均一で斑のない照明を行なうことができる。請求項４のように、細幅照明灯が多数のＬＥＤを縦に配設させたものとすることにより、小型で耐久性がよく、消費電力を極めて僅かなものとすることができる等種々の利点を有するものである。
従って、本発明は従来の問題点を解消した筒体内面撮影装置として業界の発展に寄与するところ大なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態を示す一部切欠側面図である。
【図２】本発明の好ましい実施の形態を示す一部切欠正面図である。
【図３】本発明の好ましい実施の形態の撮像装置を示す一部切欠側面図である。
【図４】本発明の好ましい実施の形態の撮像装置を示す一部切欠正面図である。
【図５】本発明の好ましい実施の形態の撮影状態を示す一部切欠平面図である。
【図６】本発明の好ましい実施の形態において、細幅反射鏡と細幅照明灯を入射角と反射角の関係に配置した状態を示す説明図である。
【図７】従来の撮影装置の概略説明図である。
【符号の説明】
５　駆動装置
６　昇降機構
８　撮像装置
１２　細幅反射鏡
１３　細幅照明灯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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