(57)【要約】【解決手段】  検査筒１１を物品２の内部に挿入した状態で検査筒１１を回転させながら上昇させるとともに、ライン状のレーザ光Ｌを検査筒１１のプリズム２１を経由して物品２の内周面２Ａに照射し、内周面２Ａから反射されてプリズム２２を介して反射されたライン状のレーザ光Ｌの画像をＣＣＤカメラ１２によって撮影する。  画像処理装置８Ａは、基準となる原点位置とＣＣＤカメラ１２が撮影した各時点でのレーザ光Ｌの画像とを比較し、ＣＣＤカメラ１２が撮影した時点の傾斜されたレーザ光Ｌの画像を全て原点位置に位置するように所要角度回転させる補正を行う。その後、原点位置に位置したレーザ光Ｌの画像を基にして画像処理部８ｃは内周面２Ａの凹凸の有無を検査する。【効果】  回転させにくい物品２を固定したままで、物品２の内周面２Ａの凹凸を精度良く検査することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降可能に設けられた支持部材と、この支持部材を昇降させる昇降機構と、上記支持部材に回転自在に設けられた回転部材と、この回転部材を回転させる回転機構と、回転部材と一体となって回転するとともに内部に第１反射部材及び第２反射部材が配置された検査筒と、回転部材に設けられるとともにライン状のレーザ光を上記検査筒の第１反射部材を経由して物品における円筒部の内面に照射するレーザ照射機構と、上記物品における円筒部の内面によって反射されてから検査筒の第２反射部材によって反射されたレーザ光を撮影するカメラと、カメラが撮影したレーザ光の画像を処理する画像処理装置とを備えて、
上記検査筒を物品における円筒部内に挿入した状態においてレーザ照射機構からライン状のレーザ光を物品における円筒部の内面に照射するとともに、上記回転機構により回転部材を介して検査筒を回転させて、上記第２反射部材から反射されたライン状のレーザ光の画像をカメラで撮影し、画像処理装置はカメラが撮影したレーザ光の画像を基にして物品における円筒部の内面を検査するようにした物品検査装置であって、
上記検査筒の回転角度を検出する角度検出機構を設けるとともに、上記画像処理装置は、検査筒が回転される際にカメラが撮影したライン状のレーザ光の画像を、撮影時における検査筒の回転角度と対応させて認識し、カメラに撮影されたライン状のレーザ光の画像を撮影時の検査筒の回転角度が基準となる原点位置と異なる角度だけ回転させて、基準となる原点位置に位置するように補正することを特徴とする物品検査装置。
【請求項２】
上記カメラ、回転機構及び角度検出機構は支持部材に設けられており、上記昇降機構によって検査筒、レーザ照射機構及びカメラが一体的に昇降されることを特徴とする請求項１に記載の物品検査装置。
【請求項３】
上記回転部材と検査筒は鉛直方向において同一軸線上となるように配置されており、上記回転機構によって回転部材と検査筒を回転させるとともに上記昇降機構によってカメラ及び検査筒を昇降させながら第２反射部材から反射されたライン状のレーザ光をカメラで撮影することを特徴とする請求項２に記載の物品検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物品検査装置に関し、より詳しくは、物品における円筒部の内面にライン状のレーザ光を照射し、その反射光を基にして内面を検査するようにした物品検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を用いて物品における円筒部の内面を検査する物品検査装置は広く知られている。
従来の一般的な物品検査装置は、レーザ光を反射するミラーを内蔵した検査筒を備えており、該検査筒を検査対象となる物品の円筒部内に挿入し、その状態において物品を回転させながら円筒部の内面にレーザ光を照射し、その反射光を基にして円筒部の内面の検査を行うようになっている。
ところで、レーザ光を用いた従来の物品検査装置においては、検査対象となる物品を回転させて検査を実施しているため、次のような問題があった。つまり、物品が大型で重量がある場合には、物品全体を円筒部の軸心を中心として回転させようとすると、高精度な位置決め機構が必要となり、その分だけ物品検査装置の製造コストが高くなるという問題がある。
他方、検査対象となる物品を回転させずに、ミラーを内蔵した検査筒を回転させるようにした技術も従来公知である（例えば特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７８７０５号公報
【特許文献２】特許第５２６５２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置においては、検査筒とともにカメラも回転させているので次のような問題があった。つまり、カメラを回転させるためには、電源用のスリップリングと映像の信号を入力するケーブル用のスリップリングが必要となるが、ケーブルをスリップリングで接続するとノイズを拾って撮影画像に悪影響が生じる。しかも、検査筒とともにカメラも回転させるので、それらを回転させる回転機構が大型化して全体の重量が重くなるという欠点がある。
また、特許文献２の装置においては、カメラを固定する一方、検査筒を回転させる構成を採用している。しかしながら、ライン状のレーザ光を照射する場合には、カメラが固定であるのに対し、物品の内面で反射されたライン状のレーザ光を受光するミラーは検査筒の回転に伴って回転しているので、カメラによって撮影されるライン状のレーザ光の画像が回転してしまうことになる。そのため、画像処理装置側においては、撮影された画像からライン状のレーザ光を見つけるために時間が掛かり、画像処理に時間が掛かるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した事情に鑑み、本発明は、昇降可能に設けられた支持部材と、この支持部材を昇降させる昇降機構と、上記支持部材に回転自在に設けられた回転部材と、この回転部材を回転させる回転機構と、回転部材と一体となって回転するとともに内部に第１反射部材及び第２反射部材が配置された検査筒と、回転部材に設けられるとともにライン状のレーザ光を上記検査筒の第１反射部材を経由して物品における円筒部の内面に照射するレーザ照射機構と、上記物品における円筒部の内面によって反射されてから検査筒の第２反射部材によって反射されたレーザ光を撮影するカメラと、カメラが撮影したレーザ光の画像を処理する画像処理装置とを備えて、
上記検査筒を物品における円筒部内に挿入した状態においてレーザ照射機構からライン状のレーザ光を物品における円筒部の内面に照射するとともに、上記回転機構により回転部材を介して検査筒を回転させて、上記第２反射部材から反射されたライン状のレーザ光の画像をカメラで撮影し、画像処理装置はカメラが撮影したレーザ光の画像を基にして物品における円筒部の内面を検査するようにした物品検査装置であって、
上記検査筒の回転角度を検出する角度検出機構を設けるとともに、上記画像処理装置は、検査筒が回転される際にカメラが撮影したライン状のレーザ光の画像を、撮影時における検査筒の回転角度と対応させて認識し、カメラに撮影されたライン状のレーザ光の画像を撮影時の検査筒の回転角度が基準となる原点位置と異なる角度だけ回転させて、基準となる原点位置に位置するように補正することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
このような構成によれば、検査対象となる物品とカメラを回転させることなく、検査筒自体を回転させながら物品の内面の検査を行うことができる。そのため、回転させにくい物品を固定したままで、その内面の凹凸を精度良く検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例を示す正面図。
【図２】図１の要部の底面図。
【図３】図１の要部を拡大した模式図。
【図４】図１のＣＣＤカメラで撮影されたライン状のレーザ光の画像と検査筒の回転角度との関係を示す図であり、図４（ａ）は原点位置における画像を示し、図４（ｂ）は原点位置から１５°回転した画像を示し、図４（ｃ）は原点位置から３０°回転した画像を示している。
【図５】図１のＣＣＤカメラで撮影されたライン状のレーザ光の画像と画像処理の際の回転角度との関係を示す図であり、図５（ａ）は傾斜した状態の撮影画像を示し、図５（ｂ）は原点位置まで画像を回転させて補正した状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、物品検査装置１は、円筒状をした物品２の内周面２Ａを検査するようになっており、より具体的には、円筒部としての内周面２Ａにおける凹凸の有無の検査するようになっている。
物品検査装置１の検査対象となる物品２は、全体として円筒状に形成されており、この物品２の円筒部である内周面２Ａが検査対象領域となっている。本実施例の物品検査装置１は、物品２の内周面２Ａの全域にわたって光切断法によって検査を行うようになっている。
【０００９】
物品検査装置１は、検査対象となる物品２が載置される水平な載置台３と、載置台３に鉛直上方に向けて立設された支持フレーム４と、この支持フレーム４に昇降自在に設けられた支持部材５と、この支持部材５に設けられてレーザ光Ｌを用いて物品２の内周面２Ａの検査を行う検査ユニット６と、支持部材５を介して検査ユニット６を昇降させる昇降機構７と、検査ユニット６の駆動箇所及び昇降機構７の作動を制御する制御装置８とを備えている。
本実施例は、物品２の内周面２Ａ内の下端部まで上方側から検査筒１１を挿入し、その状態でライン状のレーザ光Ｌを内周面２Ａに照射するとともに検査筒１１を一方向に回転させながら上昇させるようになっており、その際に内周面２Ａから反射されたライン状のレーザ光ＬをＣＣＤカメラ１２によって時系列で撮影し、撮影画像を基にして物品２の内周面２Ａの全域を検査するようになっている。
【００１０】
支持フレーム４の前面に昇降機構７が固定されており、この昇降機構７のスライダ１３に支持部材５が水平な状態で取り付けられている。この支持部材５に検査ユニット６が設けられている。
昇降機構７としては一般的なアクチュエータを採用しており、モータ１４とスライダ１３とレール１５と、図示していないが、モータ１４の駆動軸に連結されたボールネジとこのボールネジに装着されたナットを備えている。スライダ１３はナットと接続されており、ボールネジが正逆に回転されることに伴いナットを介してスライダ１３がレール１５に沿って昇降するようになっている。制御装置８が所要時にモータ１４を正逆に回転させると、支持部材５とそれに設けた検査ユニット６が昇降されるようになっている。
【００１１】
上記支持部材５の下面に形成された環状ガイド５Ａに、カップ状をした回転部材１６が回転自在に取り付けられている。回転部材１６における底部１６Ａの中央に貫通孔１６Ｂが穿設されており、この貫通孔１６Ｂに検査筒１１の上端の外周部が嵌着されている。これにより、細長い直線状の検査筒１１が、回転部材１６及びＣＣＤカメラ１２と軸心を一致させた状態で、鉛直下方に向けて支持されている。回転部材１６が回転される際には、該回転部材１６と軸心を一致させた状態で検査筒１１も回転されるようになっている。
【００１２】
検査ユニット６は、物品２の内周面２Ａの内方に上方側から挿入される検査筒１１と、検査筒１１の内部を経由して物品２の内周面２Ａに向けて上方側からライン状のレーザ光Ｌを照射するレーザ照射機構１７と、検査筒１１の上方側に配置されて、検査筒１１内へ反射されたレーザ光Ｌを撮影するＣＣＤカメラ１２と、上記回転部材１６及び検査筒１１を、それらの軸心１１Ａを回転中心として一方向に回転させる回転機構１８を備えている。
検査筒１１は細長い円筒状に形成されており、その下端部は閉鎖されている。検査筒１１の上端部は開口されており、前述したように検査筒１１の上端部は回転部材１６の貫通孔１６Ｂに嵌着されている。
図３に模式図で示すように、検査筒１１の下端近傍の内部には、第１反射部材としてのプリズム２１と、第２反射部材としてのプリズム２２が配置されている。また、検査筒１１におけるプリズム２１、２２と対向する円筒部には、レーザ光Ｌを透過させるための図示しない開口がそれぞれ形成されている。
第１反射部材としてのプリズム２１は、上方から照射されたライン状のレーザ光Ｌを反射させて、物品２の内周面２Ａに照射させるようになっている。他方、第２反射部材としてのプリズム２２は、物品２の内周面２Ａから反射されたライン状のレーザ光Ｌを反射させて上方側のＣＣＤカメラ１２に受光させるようになっている。
【００１３】
回転部材１６の底部１６Ａには、ライン状のレーザ光Ｌを物品２に向けて照射するレーザ照射機構１７を取り付けてあり、また、底部１６Ａの所定位置にはライン状のレーザ光Ｌを検査筒１１のプリズム２１へ案内する３枚の反射ミラー２３Ａ〜２３Ｃが設けられている。回転部材１６及び検査筒１１が回転される際には、レーザ照射機構１７及び反射ミラー２３Ａ〜２３Ｃも回転部材１６及び検査筒１１とともに回転されるようになっている。
レーザ照射機構１７は、回転部材１６の内部空間に収容されたスリップリング２４を介して電源から電力を供給されるようになっている。レーザ照射機構１７は制御装置８によって作動を制御されるようになっており、所要時に制御装置８によってレーザ照射機構１７からライン状のレーザ光Ｌが放射されると、放射されたレーザ光Ｌは３枚の反射ミラー２３Ａ〜２３Ｃによって順次反射されてから検査筒１１の上端部の開口を介してプリズム２１へ案内されるようになっている。そして、プリズム２１によって反射されたライン状のレーザ光Ｌが物品２の内周面２Ａに照射されるようになっている（図３参照）。
そして、このように物品２の内周面２Ａにライン状のレーザ光Ｌが照射されると、該ライン状のレーザ光Ｌは物品２の内周面２Ａに照射された後にプリズム２２へ反射され、該プリズム２２によって反射されたライン状のレーザ光Ｌは、上方側に位置するＣＣＤカメラ１２に受光されてその画像が撮影されるようになっている。
【００１４】
ＣＣＤカメラ１２は従来公知のものと同様の構成を備えており、このＣＣＤカメラ１２は支持部材５の中央部に円筒状の固定部材２５によって鉛直下方に向けて保持されている。これにより、ＣＣＤカメラ１２の撮影領域の中心（軸心）と、上記回転部材１６及び検査筒１１の軸心１１Ａが同一鉛直線上に位置している。このＣＣＤカメラ１２は、検査筒１１の上端部の開口を介して検査筒１１内のプリズム２２から受光したライン状のレーザ光Ｌを時系列で撮影できるようになっている。
そして、ＣＣＤカメラ１２が撮影したライン状のレーザ光Ｌの画像は、制御装置８の画像処理装置８Ａへ送信されて、画像処理装置８Ａの記憶部８ａに記憶されるようになっている。
本実施例においては、回転部材１６と検査筒１１は、物品２の検査を行う際に回転機構１８によって一方向に回転されるようになっている。すなわち、回転部材１６の上方側の外周部に環状の大径ギヤ２６が嵌着されており、この大径ギヤ２６にモータ２７側の小径ギヤ２８が噛合している。モータ２７は、支持部材５に鉛直下方を向けて連結されており、このモータ２７は制御装置８によって作動を制御されるようになっている。
また、モータ２７の駆動軸の他端には、角度検出器としてのエンコーダ２９が取り付けられている。モータ２７が回転される際の駆動軸の回転角度はパルス信号としてエンコーダ２９によって検出されるようになっており、該検出された角度検出信号は、上記画像処理装置８Ａの記憶部８ａに送信されて、そこに記憶されるようになっている。
【００１５】
本実施例は、物品２及びＣＣＤカメラ１２を回転させることなく、検査筒１１を回転させながら上昇させて物品２の検査を行うようにしてあり、その際に検査筒１１のプリズム２２から反射されるライン状のレーザ光ＬをＣＣＤカメラで撮影するようにしている。
検査筒１１が回転する一方、ＣＣＤカメラ１２は回転しないので、ＣＣＤカメラ１２が撮影した時系列における物品２から反射されたライン状のレーザ光Ｌは、基準となる原点位置に対して回転した状態で撮影されることになる。つまり、図４（ａ）に示すように、基準となる原点位置においてレーザ光Ｌの画像が水平状態であるとすると、検査筒１１自体が回転されることに伴って図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、傾いた状態のレーザ光Ｌの画像がＣＣＤカメラ１２で撮影されることになる。このように傾斜した状態のレーザ光Ｌの撮影画像を基にしては光切断法によって検査を行うことはできない。
そこで、本実施例は、検査筒１１を回転させながらＣＣＤカメラ１２によって撮影されたライン状のレーザ光Ｌの傾きが、回転部材１６及び検査筒１１の回転角度と対応していることに着目し、ＣＣＤカメラ１２によって撮影されたレーザ光Ｌの回転角度を補正して、それを原点位置に位置させる回転補正を行うようにしている。
具体的には、回転部材１６、検査筒１１の回転角度はモータ２７の駆動軸の回転角度と同期しているので、エンコーダ２９による検出信号と対応させて時系列でのライン状のレーザ光Ｌの撮影画像を画像処理装置８Ａの記憶部８ａに記憶し、かつ認識するようにしている（図５（ａ）参照）。
そして、例えば図５（ａ）に示す状態では、基準となる原点位置（水平状態）に対してレーザ光Ｌの画像が傾斜しているので、画像処理装置８Ａの回転補正部８ｂが、記憶部８ａに記憶した検出筒１１の回転角度を基にして画像におけるレーザ光Ｌを基準となる原点位置まで回転させる処理を行う。
つまり、回転補正部８ｂは、先ず検査筒１１が原点位置からどれだけの角度回転しているかを認識し、その後、撮影されたライン状のレーザ光Ｌの回転角度が基準となる原点位置からどれだけの回転角度異なっているかを算出する。その後、撮影されたライン状のレーザ光Ｌを基準となる原点位置のレーザ光Ｌと同じ回転角度となるように回転させる補正を行う。これにより、撮影時には傾斜していたレーザ光Ｌの画像が補正されて、図５（ｂ）に実線で示す原点位置に位置するように補正される。このようにして、回転補正部８ｂは、検査筒１１を回転させた際にＣＣＤカメラ１２で撮影された検査対象領域について得られたレーザ光Ｌの傾きを補正して、原点位置に位置するように補正処理を行う。
そのため、検査筒１１を回転させながらＣＣＤカメラ１２で撮影した時系列のレーザ光Ｌの画像は、全て回転補正部８ｂによって原点位置に位置した状態に補正される。そして、画像処理装置８Ａの画像処理部８ｃは、内周面２Ａの全周にわたって得られた補正後のレーザ光Ｌの画像を基にして光切断法によって、内周面２Ａに凹凸があるが否かを判定するようになっている。
【００１６】
以上の構成において、物品検査装置１による物品２の内周面２Ａの検査は次のようにして行われる。すなわち、先ず支持部材５及び検査ユニット６を上昇端に停止させた状態において、検査筒１１の下方側となる載置台３上に円筒状の物品２が載置される。載置台３に物品２が載置されると図示しない保持手段によって物品２が移動しないように固定される。
この後、昇降機構７によって支持部材５及び検査ユニット６が所要量だけ下降されるので、検査筒１１の下端部が上方側から物品２の内周面２Ａ内に上方から挿入されて、検査筒１１の下端部は物品２の内周面２Ａの下端の内方で停止する。
その後、レーザ照射機構１７からライン状のレーザ光Ｌが放射されるので、該レーザ光Ｌは反射ミラー２３Ａ〜２３Ｃを経由して検査筒１１内に案内され、その後プリズム２１を介して物品２の内周面２Ａに照射される。すると、反射されるライン状のレーザ光Ｌがプリズム２２によって反射されてからＣＣＤカメラ１２に向けて反射されるので、ＣＣＤカメラ１２によってライン状のレーザ光Ｌの画像が撮影される（図１〜図３参照）。
上記レーザ照射機構１７からのレーザ光Ｌの照射と同時に、回転機構１８によって回転体１６と検査筒１１が一方向に回転されるとともに、昇降機構７によって支持部材５と検査ユニット６全体が所定速度で所定の高さまで上昇される。つまり、検査ユニット６全体が上昇される。そのため、ライン状のレーザ光Ｌが物品２の内周面２Ａの下端部から上端部にわたってもれなく螺旋状の移動軌跡で照射されるとともに、照射されて反射されたライン状のレーザ光ＬがＣＣＤカメラ１２によって撮影される。そして、画像処理装置８Ａの記憶部８ａは、エンコーダ２９による検出信号と対応させてＣＣＤカメラ１２が撮影したライン状のレーザ光Ｌの撮影画像を記憶する。
この後、画像処理装置８Ａの回転補正部８ｂは、検査筒１１を回転させた際にＣＣＤカメラ１２で撮影された検査対象領域（内周面２Ａの全域）について得られたライン状のレーザ光Ｌの画像の傾きを補正して、原点位置に位置するように補正処理を行う（図５参照）。これにより、検査筒１１を回転させながらＣＣＤカメラ１２で撮影した時系列のレーザ光Ｌの画像は、全て回転補正部８ｂによって原点位置に位置した状態に補正される。
この後、画像処理装置８Ａの画像処理部８ｃは、内周面２Ａの全周にわたって得られた補正後のレーザ光Ｌの画像を基にして光切断法によって、内周面２Ａに凹凸があるが否かを判定するようになっている。
【００１７】
以上のように、本実施例においては、検査対象となる物品２を回転させることなく、検査筒１１自体を回転させながら上昇させることで物品２の内周面２Ａの全域の検査を行うようになっている。そのため、本実施例の物品検査装置１によれば、回転させにくい物品２を固定したままで、その内周面２Ａの凹凸を精度良く検査することができる。
そして、本実施例においては、検査筒１１を回転させることに伴って傾斜して撮影されるレーザ光Ｌの画像を、画像処理装置８Ａによって常に原点位置となるように一定方向に統一することができる。そのため、画像処理部８ｃによる画像処理の効率化を図ることができる。
また、本実施例においては、物品２内に挿入した検査筒１１を回転させながら上昇させることで、物品２の内周面を螺旋状の移動軌跡で３次元測定することができるので、検査筒１１の昇降をレーザ光Ｌの高さ方向毎に間欠停止させる必要がなく、物品２を高速で検査することができる。
【００１８】
なお、上記実施例は検査対象として円筒状の物品２を想定し、その内周面２Ａの検査を行う場合について説明しているが、自動車用エンジンにおける複数のシリンダ孔の内面の検査にも本実施例の物品検査装置１を用いることができる。また、その場合には、シリンダ孔の数に対応させて複数の検査ユニット６を設けることで、より高速の検査が可能となる。
また、本実施例の物品検査装置１によれば、上記実施例で示した円筒状の物品に限らず、長手方向において内径が変化する円筒部を備えた物品の内面検査もおこなうことができる。
【符号の説明】
【００１９】
１‥物品検査装置                  ２‥物品
２Ａ‥内周面                      ５‥支持部材
７‥昇降機構                      ８Ａ‥画像処理装置
１１‥検査筒                      １２‥ＣＣＤカメラ
１６‥回転部材                    １７‥レーザ照射機構
１８‥回転機構                    ２１‥プリズム（第１反射部材）
２２‥プリズム（第２反射部材）    Ｌ‥レーザ光
【図１】
2017044476.tif 000003
【図２】
2017044476.tif 000004
【図３】
2017044476.tif 000005
【図４】
2017044476.tif 000006
【図５】
2017044476.tif 000007