(57)【要約】【課題】対象物の内側面を広範囲な検査を可能とする３Ｄスキャナー光学ヘッドを提供する。【解決手段】レーザ装置３１からのレーザスリット光３３を第一光学体５１により折曲して対象物２の検査孔３の内側面４に照射する。挿入部１３の先端部に第二光学体７１を設け、レーザスリット光３３が照射された内側面４の照射位置８１を対象物２の外側に配置されたＣＣＤカメラ２１による撮像範囲ｈ内に位置するようにＣＣＤカメラ２１への受光路を９１折曲する。これにより、ＣＣＤカメラ２１での照射位置８１の撮像を可能とし、撮像データを光切断法を用いて解析することで、対象物２内側面４の三次元検査を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用時に対象物に挿入される挿入部と、前記対象物の外側から前記挿入部へ向けてレーザ光を照射する照射手段と、前記レーザ光が照射される照射位置を前記対象物の外側から撮像する撮像手段とを備えた３Ｄスキャナー光学ヘッドであって、
前記照射手段からの前記レーザ光が前記対象物の内側面を照射するように折曲するとともに、前記レーザ光が照射された前記内側面の照射位置が前記撮像手段による撮像範囲内に位置するように当該撮像手段への受光路を折曲する折曲手段を前記挿入部に設けたことを特徴とする３Ｄスキャナー光学ヘッド。
【請求項２】
前記折曲手段を、前記レーザ光を前記内側面へ向けて折曲する第一光学体と、前記照射位置が前記撮像範囲内に位置するように前記受光路を折曲する第二光学体とで構成したことを特徴とする請求項１記載の３Ｄスキャナー光学ヘッド。
【請求項３】
前記折曲手段を単一の光学体で構成したことを特徴とする請求項１記載の３Ｄスキャナー光学ヘッド。
【請求項４】
前記照射手段を第一レーザ光源及び第二レーザ光源で構成し、
前記第一レーザ光源からの第一レーザ光が前記対象物の内側面を奥側から照射するように折曲するとともに、前記第一レーザ光が照射された前記内側面の第一照射位置が前記撮像手段による撮像範囲内に位置するように当該撮像手段への第一受光路を折曲する第一折曲手段と、前記第二レーザ光源からの第二レーザ光が前記対象物の内側面を手前側から照射するように折曲するとともに、前記第一レーザ光が照射された前記内側面の第二照射位置が前記撮像手段による撮像範囲内に位置するように当該撮像手段への第二受光路を折曲する第二折曲手段と、を前記挿入部に設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の３Ｄスキャナー光学ヘッド。
【請求項５】
前記挿入部を筒状部材で構成し、該筒状部材に前記折曲手段を設けたことを特徴とする請求項１から４にいずれか記載の３Ｄスキャナー光学ヘッド。
【請求項６】
前記折曲手段を複数設け、複数の折曲手段からの像を単一の前記撮像手段で撮像することを特徴とした請求項１から５にいずれか記載の３Ｄスキャナー光学ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒体の内部を計測する３Ｄスキャナー光学ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三次元形状を計測する装置としては、三次元形状計測装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような装置で三次元形状を測定する際には、図４に示すように、三角測量法を用いた光切断法が利用されている。
【０００４】
この光切断法では、対象物８０１にレーザスリット光源８０２からレーザスリット光８０３を照射するとともに、対象物８０１に照射されたレーザースリット光８０３の像８０４をＣＣＤカメラ８０５で撮像する。
【０００５】
このＣＣＤカメラ８０５で撮像した映像には、前記対象物８０１に照射された前記レーザスリット光８０３の像８０４が表示されるので、そのＸ方向の距離から高さを測定できるように構成されている。
【０００６】
図５は、この光切断法を利用した検査装置９０１を示すものであり、この検査装置９０１では、円筒状の対象物９０２の内側面９０３を検査するように構成されている。
【０００７】
すなわち、この検査装置９０１には、円筒状の対象物９０２がセットされる回転ステージ９１１が設けられており、当該検査装置９０１には、前記回転ステージ９１１にセットされた対象物９０２の内側面９０３へ向けてレーザスリット光９１２を照射するレーザ装置９１３と、該レーザ装置９１３からのレーザスリット光９１２の照射位置を対象物９０２の上部から撮像する上部カメラ９１４と、前記レーザ装置９１３からのレーザスリット光９１２の照射位置を対象物９０２の側部から撮像する側部カメラ９１５とが設けられている。
【０００８】
これにより、前記対象物９０２の内側面９０３に照射された前記レーザスリット光９１２を前記上部及び側部カメラ９１４，９１５の両方又は一方で撮像するとともに、これらの撮像画像を解析することで、前記対象物９０２の内側面９０３の状態を検査できるように構成されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−０８０８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような検査装置９０１にあっては、その検査範囲が前記レーザスリット光９１２の照射可能範囲や、前記各カメラ９１４，９１５での撮像可能範囲に限られてしまう。
【００１１】
このため、前記対象物９０２の奥側等、検査できない場合が生じてしまう。
【００１２】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、対象物の内側面を広範囲な検査を可能とする３Ｄスキャナー光学ヘッドを提供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】
【００１３】
前記課題を解決するために本発明の請求項１の３Ｄスキャナー光学ヘッドにあっては、使用時に対象物に挿入される挿入部と、前記対象物の外側から前記挿入部へ向けてレーザ光を照射する照射手段と、前記レーザ光が照射される照射位置を前記対象物の外側から撮像する撮像手段とを備えた３Ｄスキャナー光学ヘッドであって、前記照射手段からの前記レーザ光が前記対象物の内側面を照射するように折曲するとともに、前記レーザ光が照射された前記内側面の照射位置が前記撮像手段による撮像範囲内に位置するように当該撮像手段への受光路を折曲する折曲手段を前記挿入部に設けた。
【００１４】
すなわち、この３Ｄスキャナー光学ヘッドは、使用時に対象物に挿入される挿入部を備えており、前記対象物の外側に配置された照射手段からは、前記挿入部へ向けてレーザ光が照射される。
【００１５】
このとき、前記挿入部には、折曲手段が設けられており、前記照射手段からの前記レーザ光は、当該折曲手段により折曲され前記対象物の内側面に照射される。
【００１６】
また、前記折曲手段は、前記レーザ光が照射された前記内側面の照射位置が、前記対象物の外側に配置された撮像手段による撮像範囲内に位置するように当該撮像手段への受光路を折曲する。
【００１７】
このため、前記レーザ光が照射された前記対象物内側面の照射位置は、前記撮像手段によって撮像される。そして、この撮像手段で撮像された撮像データが解析され、前記対象物内側面の三次元検査が行われる。
【００１８】
このとき、前記レーザ光の照射位置を折曲するとともに該照射位置が前記撮像手段による撮像範囲となるように調整する前記折曲手段は、前記対象物に挿入される前記挿入部に設けられている。このため、前記挿入部の挿入位置を前記対象物の奥側へ移動することによって当該対象物奥側内側面の検査が行われる。
【００１９】
また、請求項２の３Ｄスキャナー光学ヘッドにおいては、前記折曲手段を、前記レーザ光を前記内側面へ向けて折曲する第一光学体と、前記照射位置が前記撮像範囲内に位置するように前記受光路を折曲する第二光学体とで構成した。
【００２０】
すなわち、前記照射手段からの前記レーザ光は、第一光学体を介して前記対象物の内側面へ向けて折曲される。そして、このレーザ光が照射された照射位置は、前記撮像手段による撮像範囲内に位置するように当該撮像手段の受光路が第二光学体によって折曲される。
【００２１】
これにより、前記レーザ光が照射された前記対象物内側面の照射位置は、前記撮像手段によって撮像される。
【００２２】
さらに、請求項３の３Ｄスキャナー光学ヘッドでは、前記折曲手段を単一の光学体で構成した。
【００２３】
すなわち、前記照射手段からの前記レーザ光を前記対象物内側面に照射すること、及びこのレーザ光が照射された照射位置を前記撮像手段で撮像できるようにすることは、単一の光学体で行われる。
【００２４】
加えて、請求項４の３Ｄスキャナー光学ヘッドにあっては、前記照射手段を第一レーザ光源及び第二レーザ光源で構成し、前記第一レーザ光源からの第一レーザ光が前記対象物の内側面を奥側から照射するように折曲するとともに、前記第一レーザ光が照射された前記内側面の第一照射位置が前記撮像手段による撮像範囲内に位置するように当該撮像手段への第一受光路を折曲する第一折曲手段と、前記第二レーザ光源からの第二レーザ光が前記対象物の内側面を手前側から照射するように折曲するとともに、前記第一レーザ光が照射された前記内側面の第二照射位置が前記撮像手段による撮像範囲内に位置するように当該撮像手段への第二受光路を折曲する第二折曲手段と、を前記挿入部に設けた。
【００２５】
すなわち、前記照射手段は第一レーザ光源と第二レーザ光源とで構成されており、前記第一レーザ光源からの第一レーザ光は、第一折曲手段によって、前記対象物の内側面をその奥側から照射するように折曲されるとともに、当該第一レーザ光が照射された前記内側面の第一照射位置が前記撮像手段による撮像範囲内に位置するように当該撮像手段への第一受光路が折曲される。
【００２６】
このため、例えば前記内側面に窪みがあり、前記対象物の手前側にレーザ光を遮る壁があったとしても、当該対象物の奥側から該対象物の手前側に位置する窪みの底部に第一レーザ光が照射されるとともに、照射された第一レーザ光は前記撮像手段によって撮像される。
【００２７】
一方、前記第二レーザ光源からの第二レーザ光は、第二折曲手段によって、前記対象物の内側面を手前側から照射するように折曲されるとともに、当該第二レーザ光が照射された前記内側面の第二照射位置が前記撮像手段による撮像範囲内に位置するように当該撮像手段への第二受光路が折曲される。
【００２８】
このため、例えば前記内側面に窪みがあり、前記対象物の奥側にレーザ光を遮る壁があったとしても、当該対象物の手前側から該対象物の奥側に位置する前記窪みの底部に第二レーザ光が照射されるとともに、照射された第二レーザ光は前記撮像手段によって撮像される。
【００２９】
また、請求項５の３Ｄスキャナー光学ヘッドにおいては、前記挿入部を筒状部材で構成し、該筒状部材に前記折曲手段を設けた。
【００３０】
すなわち、前記挿入部は筒状部材で構成されており、該筒状部材には、前記折曲手段が設けられている。
【００３１】
このため、前記対象物への前記挿入部の位置を変動することによって当該対象物の内側面の検査が、その長さ方向に渡って行われる。
【００３２】
さらに、請求項６の３Ｄスキャナー光学ヘッドでは、前記折曲手段を複数設け、複数の折曲手段からの像を単一の前記撮像手段で撮像する。
【００３３】
すなわち、前記折曲手段は複数設けられており、複数の折曲手段からの像が単一の前記撮像手段で撮像される。
【００３４】
このため、複数の撮像手段を用いる場合と比較して、低コスト化が図られる。
【発明の効果】
【００３５】
以上説明したように本発明の請求項１の３Ｄスキャナー光学ヘッドにあっては、使用時に対象物に挿入される挿入部には、折曲手段が設けられており、照射手段からのレーザ光を、当該折曲手段により折曲して前記対象物の内側面に照射することができる。また、この折曲手段は、前記レーザ光が照射された前記内側面の照射位置が前記対象物の外側に配置された撮像手段による撮像範囲内に位置するように当該撮像手段への受光路を折曲することができる。
【００３６】
このため、前記レーザ光が照射された前記対象物内側面の照射位置を、前記撮像手段によって撮像することができるので、この撮像手段で撮像された撮像データを光切断法を用いて解析することで、前記対象物内側面の三次元検査を行うことができる。
【００３７】
このとき、前記レーザ光の照射位置を折曲するとともに該照射位置が前記撮像手段による撮像範囲となるように調整する前記折曲手段は、前記対象物に挿入される前記挿入部に設けられている。このため、前記挿入部の挿入位置を前記対象物の奥側へ移動することによって当該対象物奥側内側面の検査を行うことができる。
【００３８】
したがって、検査対象物の外部から直接内側面にレーザ光を照射するとともに、その照射位置を検査対象物の外部から直接カメラで撮像する従来と比較して、レーザ光やその照射位置の像が対象物の壁面で遮断され、奥側内側面に照射できない又は奥側内側面の像が得られないといった問題を解消することができる。
【００３９】
これにより、前記対象物の奥側も検査することができ、対象物の内側面の広範囲な検査が可能となる。
【００４０】
また、請求項２の３Ｄスキャナー光学ヘッドにおいては、前記照射手段からの前記レーザ光を、第一光学体を介して前記対象物の内側面へ向けて折曲することができる。そして、このレーザ光が照射された照射位置が前記撮像手段による撮像範囲内に位置するように当該撮像手段の受光路を第二光学体によって折曲することができる。
【００４１】
これにより、前記レーザ光が照射された前記対象物内側面の照射位置の前記撮像手段による撮像を、前記第一及び第二光学体によって実現することができる。
【００４２】
このとき、レーザ光照射側の第一光学体と画像取得用の第二光学体とは、別体で構成されている。このため、レーザ光の照射範囲や画像の取得範囲を、他の光学体に制限されることなく調整することができる。
【００４３】
さらに、請求項３の３Ｄスキャナー光学ヘッドでは、前記照射手段からの前記レーザ光を前記対象物内側面に照射することと、このレーザ光が照射された照射位置を前記撮像手段で撮像できるようにすることとを、単一の光学体で行うことができる。
【００４４】
これにより、構成の簡素化を図ることができるとともに、低コスト化に寄与することができる。
【００４５】
加えて、請求項４の３Ｄスキャナー光学ヘッドにあっては、前記内側面に窪みが形成された場合であっても、当該対象物の手前側の窪み底部を第一レーザで照射して撮像することができるとともに、当該対象物の奥側の窪み底部を第二レーザで照射して撮像することができる。
【００４６】
したがって、内側面に窪みが形成された対象物を検査する際に、前記挿入部を単一の挿入口から挿入するだけで、検査を行うことができる。このため、前記対象物の一方側から前記挿入部を挿入して検査した後、当該対象物の他方側から前記挿入部を挿入して検査を行わなければならない場合と比較して、検査が容易となるとともに、検査時間を短縮することができる。
【００４７】
また、請求項５の３Ｄスキャナー光学ヘッドにおいては、前記挿入部は筒状部材で構成されており、該筒状部材には、前記折曲手段が設けられている。
【００４８】
このため、前記対象物への前記挿入部の位置を変動することで、当該対象物の内側面の検査を、その長さ方向に渡って行うことができる。
【００４９】
さらに、請求項６の３Ｄスキャナー光学ヘッドでは、前記折曲手段が複数設けられており、複数の折曲手段からの像が単一の前記撮像手段で撮像される。
【００５０】
このため、複数の撮像手段を用いる場合と比較して、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す図で、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は要部の断面図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態を示す説明図である。
【図３】本発明の第三の実施の形態を示す図で、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は要部の断面図である。
【図４】光切断法を示す説明図である。
【図５】従来の検査装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
（第一の実施の形態）
【００５３】
以下、本発明の第一の実施の形態を図に従って説明する。
【００５４】
図１は、本実施の形態にかかる３Ｄスキャナー光学ヘッド１を示す図であり、（ａ）には斜視図が、（ｂ）には断面図が示されている。該３Ｄスキャナー光学ヘッド１は、対象物２に設けられた検査孔３の内側面４を検査する際に使用するものであり、その検査としては、例えばコントロールバルブの内側面４の検査が挙げられる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、前記対象物２の前記検査孔３を検査する場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、例えば筒状部材の内側面の検査であったり、また一側面が開口する断面Ｃ字状の部材の内側面の検査に用いることができる。
【００５６】
この３Ｄスキャナー光学ヘッド１のベース板１１の先端部には、図１の（ａ）に示すように、矩形状の支持ブロック１２が設けられており、該支持ブロック１２には、筒状部材で構成された円筒状の挿入部１３の基端が挟持された状態で固定されている。該挿入部１３は、前記対象物２の前記検査孔３に挿入されるように構成されており、その大きさ及び長さが前記検査孔３に合わせて設定されている。
【００５７】
前記支持ブロック１２の上部には、撮像手段としてのＣＣＤカメラ２１がカメラ固定ブラケット２２を介して固定されており、該ＣＣＤカメラ２１は、レンズ部２３が前記支持ブロック１２側を向くように配置されている。
【００５８】
また、前記ＣＣＤカメラ２１の側部には、照射手段としてのレーザ装置３１がレーザ固定ブラケット３２を介して、やや斜めに固定されており、該レーザ装置３１は、下方へ向けてレーザスリット光３３を照射できるように配置されている（図１の（ｂ）参照）。
【００５９】
前記支持ブロック１２の上面４１には、大径の大径穴４２が開設されており、該大径穴４２は、前記ＣＣＤカメラ２１の前記レンズ部２３の真下に配置されている。前記大径穴４２の側部には、小径の小径穴４３が開設されており、該小径穴４３は、斜めに延設され前記支持ブロック１２内で前記大径穴４２と連通するように構成されている。
【００６０】
前記小径穴４３は、図１の（ｂ）に示すように、前記レーザ装置３１から照射されたレーザスリット光３３を通過できるように延設されており、当該レーザスリット光３３を前記挿入部１３内へ案内できるように構成されている。前記挿入部１３の先端部には、前記レーザ装置３１から照射された前記レーザスリット光３３を斜め下方へ向けて折曲する折曲手段としての第一光学体５１が斜めに配設されている。該第一光学体５１は、板状のミラーで構成されているが、プリズム等の光学体で構成することもできる。
【００６１】
また、前記挿入部１３の先端には、前記第一光学体５１で折曲されたされた前記レーザスリット光３３を通過させる為の開口部６１が設けられており、該開口部６１を通過した前記レーザスリット光３３を前記検査孔３の前記内側面４に照射できるように構成されている。
【００６２】
前記第一光学体５１の先端側には、第二光学体７１が設けられている。該第二光学体７１も、板状のミラーで構成されているが、プリズム等の光学体で構成することもできる。
【００６３】
この第二光学体７１は、前記第一光学体５１と異なる角度で配置されており、前記レーザスリット光３３が照射された前記内側面４の照射位置８１を、当該第二光学体７１の上方に配置された前記ＣＣＤカメラ２１で撮像できるように構成されている。
【００６４】
これにより、前記レーザスリット光３３が照射された前記内側面４の前記照射位置８１が前記ＣＣＤカメラ２１による撮像範囲ｈ内に位置するように、当該ＣＣＤカメラ２１への受光路９１を前記第二光学体７１で折曲できるように構成されている。
【００６５】
また、前記挿入部１３を前記対象物２に挿入した状態において、前記レーザ装置３１は前記対象物２の外側から前記レーザスリット光３３を前記挿入部１３へ向けて照射するとともに、前記ＣＣＤカメラ２１は、前記レーザスリット光３３が照射されが前記照射位置８１の像を前記対象物２の外側から撮像できるように構成されている。
【００６６】
以上の構成にかかる本実施の形態において、この３Ｄスキャナー光学ヘッド１を使用する際には、挿入部１３の先端を対象物２の検査孔３に挿入する。そして、前記対象物２の外側に配置されたレーザ装置３１からは、支持ブロック１２上面４１の小径穴４３を介して、前記挿入部１３内へ向けてレーザスリット光３３が照射される。
【００６７】
このとき、前記挿入部１３の先端部には、折曲手段を構成する第一光学体５１が設けられており、前記レーザ装置３１からの前記レーザスリット光３３は、当該第一光学体５１により折曲され、前記対象物２における前記検査孔３の内側面４に照射される。
【００６８】
また、前記挿入部１３の先端部には、折曲手段を構成する第二光学体７１が設けられており、該第二光学体７１は、前記レーザスリット光３３が照射された前記内側面４の照射位置８１が、前記対象物２の外側に配置されたＣＣＤカメラ２１による撮像範囲ｈ内に位置するように当該ＣＣＤカメラ２１への受光路９１を折曲する。
【００６９】
このため、前記レーザスリット光３３が照射された前記対象物２内側面４の照射位置８１を、前記ＣＣＤカメラ２１で撮像することができるので、このＣＣＤカメラ２１で撮像された撮像データを光切断法を用いて解析することで、前記対象物２内側面４の三次元検査を行うことができる。
【００７０】
このとき、前記レーザスリット光３３の前記照射位置８１を折曲するとともに該照射位置８１が前記ＣＣＤカメラ２１による撮像範囲ｈとなるように調整する前記第二光学体７１は、前記対象物２に挿入される前記挿入部１３に設けられている。このため、該挿入部１３の挿入位置を前記対象物２の奥側へ移動することによって当該対象物２奥側内側面４の状態も検査することができる。
【００７１】
したがって、検査対象物の外部から直接内側面にレーザ光を照射するとともに、その照射位置を検査対象物の外部から直接カメラで撮像する従来と比較して、レーザ光やその照射位置の像が対象物の壁面で遮断され、奥側内側面に照射できない又は奥側内側面の像が得られないといった問題を解消することができる。
【００７２】
これにより、前記対象物２の奥側も検査することができ、対象物２の内側面４の広範囲な検査が可能となる。
【００７３】
また、本実施の形態では、前記レーザ装置３１からの前記レーザスリット光３３を、前記第一光学体５１を介して前記対象物２の内側面４へ向けて折曲することができる。そして、このレーザスリット光３３が照射された照射位置８１が前記ＣＣＤカメラ２１による撮像範囲ｈ内に位置するように当該ＣＣＤカメラ２１の受光路９１を、前記第一光学体５１と別体の第二光学体７１によって折曲することができる。
【００７４】
これにより、前記レーザスリット光３３が照射された前記対象物２内側面４の照射位置８１の前記ＣＣＤカメラ２１による撮像を、前記第一及び第二光学体５１，７１によって実現することができる。
【００７５】
このとき、レーザ光照射側の第一光学体５１と画像取得用の第二光学体７１とは、別体で構成されている。このため、前記レーザスリット光３３の照射範囲や画像の取得範囲を、他の光学体に制限されることなく調整することができる。
【００７６】
そして、前記挿入部１３は筒状部材で構成されており、該筒状部材には、前記折曲手段を構成する前記第一及び第二光学体５１，７１が設けられている。
【００７７】
このため、前記対象物２への前記挿入部１３の位置を変動することで、当該対象物２の内側面４の検査を、その長さ方向に渡って行うことができる。
【００７８】
（第二の実施の形態）
【００７９】
図２は、本発明の第二の実施の形態にかかる３Ｄスキャナー光学ヘッド１０１を示す図であり、第一の実施の形態と同一又は同等部分については、同符号を付して説明を割愛するとともに、異なる部分に付いてのみ説明する。
【００８０】
すなわち、この３Ｄスキャナー光学ヘッド１０１は、前記レーザ装置３１からの前記レーザスリット光３３を折曲する折曲手段と、前記レーザスリット光３３が照射された前記内側面４の照射位置８１を前記ＣＣＤカメラ２１で撮像できるよう当該ＣＣＤカメラ２１への受光路９１を折曲する折曲手段とが単一の光学体１１１で構成されている。
【００８１】
これにより、前記レーザ装置３１からの前記レーザスリット光３３を前記対象物２内側面４に照射することと、このレーザスリット光３３が照射された照射位置８１を前記ＣＣＤカメラ２１で撮像できるようにすることとを、単一の光学体１１１で行うことができる。
【００８２】
これにより、構成の簡素化を図ることができるとともに、低コスト化に寄与することができる。
【００８３】
（第三の実施の形態）
【００８４】
以下、本発明の第三の実施の形態を図に従って説明する。
【００８５】
図３は、本実施例の形態にかかる３Ｄスキャナー光学ヘッド２０１を示す図であり、（ａ）には側面図が、（ｂ）には要部の断面図が示されている。該３Ｄスキャナー光学ヘッド２０１は、対象物２０２に設けられた検査孔２０３を上下動することにより、該検査孔の内側面２０４を検査することが可能である。その検査としてはコントロールバルブの内側面の検査が挙げられる。
【００８６】
なお、本実施の形態では、前記対象物２０２の前記検査孔２０３を検査する場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、例えば筒状部材の内側面の検査であったり、また一側面が開口する断面Ｃ字状の部材の内側面の検査に用いることができる。また、本実施の形態では、前記検査孔２０３の内径寸法が検査範囲の最大値の場合と最小値の場合とを同時に示している。
【００８７】
この３Ｄスキャナー光学ヘッド２０１のベース板２１１の先端部には、図３の（ａ）に示すように、矩形状の支持ブラケット２１２が設けられており、該支持ブラケット２１２には、筒状部材で構成された円筒状の挿入部２１３の基端が挟持された状態で固定されている。該挿入部２１３は、前記対象物２０２の前記検査孔２０３に挿入されるように構成されており、その大きさ及び長さが前記検査孔に合わせて設定されている。
【００８８】
前記支持ブラケット２１２の上部には、撮像手段としてのＣＣＤカメラ２２１がカメラ固定ブラケット２２２を介して固定されており、該ＣＣＤカメラ２２１は、レンズ部２２３が前記挿入部２１３側を向くように配置されている。
【００８９】
また、前記ＣＣＤカメラ２２１の側部には、照射手段としての第一レーザ装置２３１及び第二レーザー装置２３２がレーザ固定ブラケット２３３，２３４を介して、並設されており、両レーザ装置２３１，２３２は、やや斜めに固定されている。各レーザ装置２３１，２３２は、斜め下方へ向けて第一レーザスリット光２３５及び第二レーザスリット光２３６を照射できるように配置されている。
【００９０】
前記支持ブラケット２１２に支持された前記挿入部２１３の上端には、上端開口部２４１が上方へ向けて開設されており、該上端開口部２４１は、前記ＣＣＤカメラ２２１の前記レンズ部２２３の下方に配置されている。前記挿入部２１３の上側部には、側部開口部２４２が切欠されており、該側部開口部２４２は、当該挿入部２１３内に連通している。
【００９１】
この側部開口部２４２は、前記各レーザ装置２３１，２３２から照射された前記各レーザスリット光２３５，２３６を通過できるように構成されており、各レーザスリット光２３５，２３６を前記挿入部２１３の先端部へ案内できるように構成されている。
【００９２】
前記挿入部２１３の先端部には、図３の（ｂ）に示すように、前記第一レーザ装置２３１から照射された前記第一レーザスリット光２３５を斜め上方へ向けて折曲する折曲手段としての第一照射側光学体２５１が斜めに配設されている。該第一照射側光学体２５１は、小型板状のミラーによって構成されている。
【００９３】
また、前記挿入部２１３の先端には、前記第一照射側光学体２５１で折曲されたされた前記第一レーザスリット光２３５を通過させる為の開口部２６０が開設されており、該開口部２６０を通過した前記第一レーザスリット光２３５を前記検査孔２０３の前記内側面２０４に照射できるように構成されている。
【００９４】
なお、図３の（ｂ）には、当該３Ｄスキャナー光学ヘッド１で測定可能な最大径の検査孔２０３と、最小径の検査孔２０３とが、説明都合上同一図面内に示されている。
【００９５】
前記第一照射側光学体２５１の斜め下側には、該第一照射側光学体２５１と対を成す第一入射側光学体２６１が設けられており、該第一入射側光学体２６１も板状のミラーで構成されている。
【００９６】
この第一入射側光学体２６１は、前記第一照射側光学体２５１と異なる角度で配置されており、前記第一レーザスリット光２３５が照射された前記内側面２０４の照射位置２７１を、当該第一入射側光学体２６１の真上に配置された前記ＣＣＤカメラ２２１で撮像できるように構成されている。
【００９７】
これにより、前記第一レーザスリット光２３５が照射された前記内側面２０４の前記照射位置２７１が前記ＣＣＤカメラ２２１による撮像範囲内に位置するように、当該ＣＣＤカメラ２２１への第一受光路２８１を前記第一入射側光学体２６１で折曲できるように構成されている。
【００９８】
前記第一入射側光学体２６１の斜め下側には、前記第二レーザ装置２３２から照射された前記第二レーザスリット光２３６を斜め下方へ向けて折曲する折曲手段としての第二照射側光学体３０１が斜めに配設されている。該第二照射側光学体３０１は、小型板状のミラーによって構成されている。
【００９９】
また、前記第一照射側光学体２５１の斜め上方には、前記第二照射側光学体３０１と対を成す第二入射側光学体３１１が設けられており、該第二入射側光学体３１１も板状のミラーで構成されている。
【０１００】
この第二入射側光学体３１１は、前記第二照射側光学体３０１と異なる角度で配置されており、前記第二レーザスリット光２３６が照射された前記内側面２０４の照射位置２７１を、当該第二入射側光学体３１１の上方に配置された前記ＣＣＤカメラ２２１で撮像できるように構成されている。
【０１０１】
これにより、前記第二レーザスリット光２３６が照射された前記内側面２０４の前記照射位置２７１が前記ＣＣＤカメラ２２１による撮像範囲内に位置するように、当該ＣＣＤカメラ２２１への第二受光路３２１，３２１を前記第二入射側光学体３１１で折曲できるように構成されている。
【０１０２】
このとき、前記第一受光路２８１は、前記レンズ部２２３の中心を境とした一方側に達するように構成されおり、前記第二受光路３２１は、他方側に達するように構成されている。これにより、前記第一レーザスリット光２３５が照射された前記内側面２０４の前記照射位置２７１は、前記ＣＣＤカメラ２２１の画像の中心を境とした一方側に撮像されるように構成されており、前記第二レーザスリット光２３６が照射された前記内側面２０４の前記照射位置２７１は、前記ＣＣＤカメラ２２１の画像の中心を境とした他方側に撮像されるように構成されている。
【０１０３】
ここで、本実施の形態では、前記各光学体２５１，２６１，３０１，３１１を板状のミラーで構成した場合に付いて説明するが、プリズム等の光学体で構成してもよい。
【０１０４】
そして、前記挿入部２１３を前記対象物２０２に挿入した状態において、前記各レーザ装置２３１，２３２は前記対象物２０２の外側から前記各レーザスリット光２３５，２３６を前記挿入部２１３へ向けて照射するとともに、前記ＣＣＤカメラ２２１は、前記各レーザスリット光２３５，２３６が照射されが前記照射位置２７１の像を前記対象物２０２の外側から撮像できるように構成されている。
【０１０５】
以上の構成にかかる本実施の形態において、この３Ｄスキャナー光学ヘッド２０１を使用する際には、挿入部２１３の先端を対象物２０２の検査孔２０３に挿入する。そして、前記対象物２０２の外側に配置された第一及び第二レーザ装置２３１，２３２からは、挿入部２１３の上端開口部２４１から当該挿入部２１３内へ向けて第一及び第二レーザスリット光２３５，２３６が照射される。
【０１０６】
このとき、前記挿入部２１３の先端部には、折曲手段を構成する第一照射側光学体２５１が設けられており、前記第一レーザ装置２３１からの前記第一レーザスリット光２３５は、当該第一照射側光学体２５１により折曲され、前記対象物２０２における前記検査孔２０３の内側面２０４へ向けて照射される。
【０１０７】
また、前記挿入部２１３の先端部には、折曲手段を構成する第一入射側光学体２６１が設けられており、該第一入射側光学体２６１は、前記第一レーザスリット光２３５が照射された前記内側面２０４の照射位置２７１が、前記対象物２０２の外側に配置されたＣＣＤカメラ２２１による撮像範囲内に位置するように当該ＣＣＤカメラ２２１への第一受光路２８１を折曲する。
【０１０８】
このため、前記第一レーザスリット光２３５が照射された前記対象物２０２内側面２０４の照射位置２７１を、前記ＣＣＤカメラ２２１で撮像することができるので、このＣＣＤカメラ２２１で撮像された撮像データを光切断法を用いて解析することで、前記対象物２０２内側面２０４の三次元検査を行うことができる。
【０１０９】
このとき、前記第一レーザ装置２３１からの前記第一レーザスリット光２３５は、前記第一照射側光学体２５１で折曲されることにより、前記内側面２０４に対して斜め上方へ向けて照射される。
【０１１０】
このため、例えばこの内側面２０４に窪みがあり、前記対象物２０２の手前側、すなわち入口側に前記第二レーザスリット光２３６を遮る壁があったとしても、当該対象物２０２の奥側から該対象物２０２の手前側（入口側）に位置する窪みの底部に前記第一レーザスリット光２３５が照射することができるとともに、照射された第一レーザスリット光２３５を前記ＣＣＤカメラ２２１で撮像することができる。
【０１１１】
また、前記挿入部２１３の先端部には、折曲手段を構成する第二照射側光学体３０１が設けられており、前記第二レーザ装置２３２からの前記第二レーザスリット光２３６は、当該第二照射側光学体３０１により折曲され、前記対象物２０２における前記検査孔２０３の内側面２０４へ向けて照射される。
【０１１２】
そして、前記挿入部２１３の先端部には、折曲手段を構成する第二入射側光学体３１１が設けられており、該第二入射側光学体３１１は、前記第二レーザスリット光２３６が照射された前記内側面２０４の照射位置２７１が、前記対象物２０２の外側に配置されたＣＣＤカメラ２２１による撮像範囲内に位置するように当該ＣＣＤカメラ２２１への第二受光路３２１を折曲する。
【０１１３】
このため、前記第二レーザスリット光２３６が照射された前記対象物２０２内側面２０４の照射位置２７１を、前記ＣＣＤカメラ２２１で撮像することができるので、このＣＣＤカメラ２２１で撮像された撮像データを光切断法を用いて解析することで、前記対象物２０２内側面２０４の三次元検査を行うことができる。
【０１１４】
このとき、前記第二レーザ装置２３２からの前記第二レーザスリット光２３６は、前記第二照射側光学体３０１で折曲されることにより、前記内側面２０４に対して斜め下方へ向けて照射される。
【０１１５】
このため、例えばこの内側面２０４に窪みがあり、前記対象物２０２の奥側に前記第一レーザスリット光２３５を遮る壁があったとしても、当該対象物２０２の手前側から該対象物２０２の奥側に位置する窪みの底部に前記第二レーザスリット光２３６を照射することができるとともに、照射された第二レーザスリット光２３６を前記ＣＣＤカメラ２２１で撮像することができる。
【０１１６】
このように、本実施の形態の３Ｄスキャナー光学ヘッド２０１にあっては、前記内側面２０４に窪みが形成された場合であっても、当該対象物２０２の手前側の窪み底部を第一レーザスリット光２３５を照射して撮像することができるとともに、当該対象物２０２の奥側の窪み底部を第二レーザスリット光２３６で照射して撮像することができる。
【０１１７】
したがって、内側面２０４に窪みが形成された対象物２０２を検査する際に、前記挿入部２１３を単一の挿入口から挿入するだけで、検査を行うことができる。このため、前記対象物２０２の一方側から前記挿入部２１３を挿入して検査した後、当該対象物２０２の他方側から前記挿入部２１３を挿入して検査を行わなければならない場合と比較して、検査が容易となるとともに、検査時間を短縮することができる。
【０１１８】
このとき、第一実施の形態と同様に、前記挿入部２１３の挿入位置を前記対象物２０２の奥側へ移動することによって当該対象物２０２奥側内側面２０４の状態も検査することができる。
【０１１９】
したがって、検査対象物の外部から直接内側面にレーザ光を照射するとともに、その照射位置を検査対象物の外部から直接カメラで撮像する従来と比較して、レーザ光やその照射位置の像が対象物の壁面で遮断され、奥側内側面に照射できない又は奥側内側面の像が得られないといった問題を解消することができる。
【０１２０】
また、本実施の形態では、前記各レーザ装置２３１，２３２からの前記各レーザスリット光２３５，２３６を、前記各照射側光学体２５１，３０１を介して前記対象物２０２の内側面２０４へ向けて折曲することができる。そして、前記各レーザスリット光２３５，２３６が照射された照射位置２７１が前記ＣＣＤカメラ２２１による撮像範囲内に位置するように当該ＣＣＤカメラ２２１の前記各受光路２８１，３２１を、前記各照射側光学体２５１，３０１と別体の前記各入射側光学体２６１，３１１によって折曲することができる。
【０１２１】
これにより、前記各レーザスリット光２３５，２３６が照射された前記対象物２０２内側面４の照射位置２７１の前記ＣＣＤカメラ２２１による撮像を、前記各光学体２５１，２６１，３０１，３１１によって実現することができる。
【０１２２】
このとき、レーザ光照射側の前記各照射側光学体２５１，３０１と画像取得用の前記各入射側光学体２６１，３１１とは、別体で構成されている。このため、前記各レーザスリット光２３５，２３６の照射範囲や画像の取得範囲を、他の光学体に制限されることなく調整することができる。
【０１２３】
そして、前記挿入部２１３は筒状部材で構成されており、該筒状部材には、前記折曲手段を構成する前記各光学体２５１，２６１，３０１，３１１が設けられている。
【０１２４】
このため、前記対象物２０２への前記挿入部２１３の位置を変動することで、当該対象物２０２の内側面２０４の検査を、その長さ方向に渡って行うことができる。
【０１２５】
さらに、本実施の形態の３Ｄスキャナー光学ヘッド２０１では、折曲手段を構成する前記各光学体２５１，２６１，３０１，３１１が複数設けられており、各光学体２６１，３１１からの像が単一のＣＣＤカメラ２２１で撮像される。
【０１２６】
このため、複数のＣＣＤカメラ２２１を用いる場合と比較して、低コスト化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１    ３Ｄスキャナー光学ヘッド
２    対象物
４    内側面
１３    挿入部
２１    ＣＣＤカメラ
３１    レーザ装置
３３    レーザスリット光
５１    第一光学体
７１    第二光学体
８１    照射位置
９１    受光路
１０１    ３Ｄスキャナー光学ヘッド
１１１    光学体
２０１    ３Ｄスキャナー光学ヘッド
２０２    対象物
２０４    内側面
２１３    挿入部
２２１    ＣＣＤカメラ
２３１    第一レーザ装置
２３２    第二レーザ装置
２３５    第一レーザスリット光
２３６    第二レーザスリット光
２５１    第一照射側光学体
２６１    第一入射側光学体
２７１    照射位置
２８１    第一受光路
３０１    第二照射側光学体
３１１    第二入射側光学体
３２１    第二受光路
ｈ    撮像範囲
【図１】
2013210352.tif 000003
【図２】
2013210352.tif 000004
【図３】
2013210352.tif 000005
【図４】
2013210352.tif 000006
【図５】
2013210352.tif 000007