(57)【要約】【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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【特許文献１】特許第２９４７６７０号公報
【特許文献２】特開２００４−２０３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【発明の効果】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る検査装置の構成と動作を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明に係る検査装置の構成と動作を模式的に示す図１の断面図である。
【図３】本発明に係る検査装置の構成と動作を他の局面で模式的に示す図１の断面図である。
【図４】本発明に係る検査装置の構成と動作を更に他の局面で模式的に示す図１の断面図である。
【図５】本発明に係る検査装置の構成と動作を更に他の局面で模式的に示す図１の断面図である。
【図６】本発明に係る検査装置の他の構成と動作を模式的に示す説明図である。
【図７】本発明に係る検査装置の他の構成と動作を模式的に示す要部拡大説明図である。
【図８】本発明に係る検査装置の他の構成と動作を模式的に示す要部拡大説明図である。
【図９】カメラで撮像した測定対象の画像の例を示すものである。
【図１０】カメラで撮像した測定対象の画像の他の例を示すものである。
【図１１】カメラで撮像した測定対象の画像の更に他の例を示すものである。
【図１２】スリット光の長さ方向を管の周方向に対応させた場合の検査状態を示す説明図である。
【図１３】スリット光の長さ方向を管の軸方向に対応させた場合の検査状態を示す説明図である。
【図１４】スリット光の長さ方向を管の軸方向と周方向に選択的に対応させた検査状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
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
【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】
2007278705.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007278705.tif 000009
【図８】
2007278705.tif 000010
【図９】
2007278705.tif 000011
【図１０】
2007278705.tif 000012
【図１１】
2007278705.tif 000013
【図１２】
2007278705.tif 000014
【図１３】
2007278705.tif 000015
【図１４】
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