JPH0882753A - 内面画像撮込装置 - Google Patents

内面画像撮込装置

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JPH0882753A
JPH0882753A JP24334394A JP24334394A JPH0882753A JP H0882753 A JPH0882753 A JP H0882753A JP 24334394 A JP24334394 A JP 24334394A JP 24334394 A JP24334394 A JP 24334394A JP H0882753 A JPH0882753 A JP H0882753A
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JP
Japan
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detection head
image
axis
ccd camera
lens
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Application number
JP24334394A
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English (en)
Inventor
Masao Genda
正夫 源田
Yukio Yamada
幸夫 山田
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KIRIYUU KIKAI KK
Original Assignee
KIRIYUU KIKAI KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワークの細い孔の内側面を、その形状変化に
拘らず、検出精度を保持し、溝等の凹凸面の側面等を目
視検査の不能な箇所も迅速に画像データを得ることがで
きる内面画像撮込装置を提供すること。 【構成】 細い中空の回動可能な検出ヘッド下端に光源
と透視窓を備え、画像処理部にリニヤセンサを内蔵する
CCDカメラと、台形プリズムを有するレンズ機構と駆
動機構とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、円筒内面等内面の壁面
状態を画像として撮込むための内面画像撮込装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の内面画像撮込装置としては、特開
平2ー95205号公報に示すごときものがある。
【0003】図20に示すごとく、画像撮込部にはその
軸心に円錐鏡30が設けられ、被検査穴34の検査壁面
31からの反射光32を円錐鏡30の表面にて反射さ
せ、CCDカメラ33に撮込む構造となっている。
【0004】検査壁面31を照射する光源の入射光38
は、被検査穴34の内部に挿入する検出ヘッド35の全
周に巻かれた円筒状のライトガイド36を経由して円錐
鏡30の取付ベースの外周に設けられた円錐リング状の
反射面37で反射され、入射光38は円筒状の検査壁面
31の全周面を照射している。
【0005】照明の光量が不足する場合には、反射面3
7の他に、補助光として別のライトガイドにて直接検査
壁面31の照明を行う。
【0006】なお、39は円筒状の透明な透視窓であ
る。
【0007】画像処理部のCCDカメラは512×51
2程度の画素のエリアセンサが用いられ、視野方向は検
査壁面31の全周360°方向であり、撮像画像はリン
グ状の一括画像となり、該画像のリング幅は反射面37
の幅により決定される。
【0008】そのため、検査ヘッドの外径が細くなる
と、前記リング幅が狭くなり、撮像回数が増加し、検査
時間が増大する。また反射面37の仕上がり精度により
画像品質も左右される。
【0009】光源にはハロゲンランプが用いられてい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来の内面画像
撮込装置では、照明部位の反射面37の角度が、装置製
作時に設定固定化されるために、検査部位の検査壁面3
1の形状変更が発生した場合には、対応不能となること
があり、また反射面37の鏡面加工精度が照明光量の均
一性に影響を与え、さらに円錐鏡30の加工精度も検出
精度に影響を与える。
【0011】また被検査穴34の全周面を同一画面に撮
込む構造であるため、CCDカメラはエリアセンサであ
ることを要し、検査精度はエリアセンサ面全面に検査部
位からの反射光を照射するため、リング画像の径方向の
内外により一画素当りの分解能が異なり、画像処理装置
側にて補正処理を要する問題点がある。
【0012】さらに、反射面37の反射面角度が一定で
あるため、被検査穴34の穴径に段差があったり、検査
壁面31に凹凸面がある場合には、検査壁面31に照明
が出来ない箇所を生じ、その部位の画像を撮込むことが
できないという問題点があり、より小径の穴の内面検査
の要望もあり、前記諸問題点の解決が課題となってい
た。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、細い中空円筒状で軸心回りに回動可能な
検出ヘッドと、画像処理部と、光源部とからなり、前記
検出ヘッドの先端には、側面に透視窓が開口され、撮像
平面鏡と光源部の発光部とが内設され、前記透視窓に
は、対物レンズが交換取付可能とされ、前記撮像平面鏡
は、検出ヘッド軸心と透視窓軸心との交点に、前記両軸
心と所定の角度をなす位置に取り付けられ、前記発光部
は透視窓軸心に近接して前記撮像平面鏡の両側から撮像
対象を照射する位置に設けられ、前記画像処理部には、
CCDカメラと、レンズ機構と駆動機構とが設けられ、
前記CCDカメラは、前記検出ヘッドの後端と対峙する
位置にレンズ機構を介して取り付けられ、画素数の多い
リニヤセンサが組込まれており、前記レンズ機構はレン
ズ群と台形プリズムとからなり、前記駆動機構により前
記検出ヘッドと台形プリズムとが検出ヘッド軸心回りに
所定の回転比で回転駆動され、台形プリズムを介してC
CDカメラに入射される像が、検出ヘッドの回転に拘ら
ず、CCDカメラに対して常に同一方向に保持される構
成とされていることを特徴とする内面画像撮込装置を提
供するものである。
【0014】
【作用】本発明によると、検出ヘッド先端に内設される
像の反射鏡面は、平面鏡面であるので、円錐鏡のごとき
鏡面加工の問題は生ずることがなく、鏡面精度を高く保
持することができ、ワークの検査壁面に内径の大小等の
形状変更が生じた場合も、検出ヘッドや対物レンズの交
換、レンズ機構の調整等により、画像サイズの調整、視
野幅の拡大、検査壁面からの光軸オフセット等が可能と
なり、検査壁面に凹凸がある場合も、その部位の、特に
内径溝の側壁面の画像を撮込むことも可能となり、検出
ヘッド回転に対する台形プリズムの同期比率回転によ
り、固定のCCDカメラに対し、常に同一方向の像が得
られるため、CCDカメラに画素数の多いリニヤセンサ
を組込むことにより、画像の精度を一段と高めることが
でき、視野幅も、広くすることができるので、検査壁面
全面の画像を高速,高精度に撮像することが可能であ
る。
【0015】
【実施例】図1に示す実施例により本発明の構成を説明
する。
【0016】細い中空状で軸心F回りに回動可能な検出
ヘッド1と、画像処理部2と、光源部3とからなる。
【0017】検出ヘッド1の先端には、図6〜図9に示
すごとく、側面に透視窓4が開口され、撮像平面鏡5と
光源部3の発光部である光源平面鏡17とライトガイド
16の下端6とが内設されている。
【0018】前記透視窓4には、図8〜図15に示すご
とく、対物レンズ7が、凸レンズ7a、凹レンズ7b、
平レンズ7cおよび台形レンズ7d等と、交換取付可能
とされている。
【0019】対物レンズ7の凸,平,凹等はワーク8の
検査内壁面9の形状、内径の大小等により適宜選択する
ことができ、図13に示すごとく、検査内壁面9の内径
溝10の側壁面11の欠陥を検査する場合、台形レンズ
7dにより内径溝9の底壁面12および両側壁面11,
11の反射光R1,R2,R3を同時に画像処理部2に導
き、内径溝10の各壁面の検査を1回で済ますことがで
きる。
【0020】前記撮像平面鏡5は、検出ヘッド1の軸心
Fと透視窓4の軸心Gとの交点Hに、前記両軸心F,G
と所定の角度をなす位置(図示例では45゜)に取り付
けられる。
【0021】光源部3は、光源14、リングライト15
およびライトガイド16よりなり、エリングライト15
は軸心F周りにリング状に形成され、ライトガイド16
は、光ファイバ群よりなり、軸心F周りに、一端を前記
リングライト15に対峙して設けられ、ライトガイド1
6の下端6は、図1,図6〜図9,図14,図15に示
すごとく、前記撮像平面鏡5の両側に並設される光源平
面鏡17,17に対峙する。
【0022】光源14よりの光線は、破線で示すごと
く、リングライト15およびライトガイド16に導か
れ、下端6より出て光源平面鏡17,17で反射され
て、検査内壁面9を照射する。
【0023】前記画像処理部2には、CCDカメラ19
と、レンズ機構20と、駆動機構21とが設けられてい
る。
【0024】前記CCDカメラ19は、前記検出ヘッド
1の後端(図中上端)と対峙する位置に、レンズ機構2
0を介して取り付けられ、画素数の多いリニヤセンサ3
2が組込まれている。
【0025】レンズ機構20は、レンズ群28と台形プ
リズム29とからなる。
【0026】前記駆動機構21により、検出ヘッド1と
台形プリズム29とが、軸心F周りに回転駆動せしめら
れることにより、検査内壁面9を、図7のL,M,N,
Pの順に示すごとく、環状帯面として検査する。
【0027】前記ライトガイド16の下端よりの入射光
線は、光源平面鏡17,17の取付角度を僅かに変える
ことにより、検査内壁面9の検査箇所を集中照射するこ
とができる。
【0028】反射光線は、対物レンズ7を通り平面鏡5
で反射されてレンズ機構20に集中せしめられる。
【0029】図6に示すごとく、台形プリズム29に
は、軸心Fと45゜傾斜する面A,面Eと、22.5゜
(=45゜×1/2)傾斜する面B,面Dと、軸心Fと
垂直な面C,面C1とが設けられている。
【0030】台形プリズム29の像反転作用について述
べる。図2に示すごとく、左向の矢の像sは、面Cを垂
直方向に透過し、面Aで反射されて像aとなり面Bで反
射されて像bとなり、面Cで反射されて像cとなり、面
A,面Eを垂直方向に透過して面Dで反射されて像dと
なり、面Eで反射されて像eとなり、面C1を垂直方向
に透過して像fとしてCCDカメラ19に達する。
【0031】従って、像sと像fとは逆方向となる。
【0032】前述の場合、面A,面E,面B,面Dの角
度を限定したが、別の角度の組合せでも実現可能である
ことは勿論である。
【0033】ワーク8の検査内壁面9を検出ヘッド1を
回転せしめつつ、図3に示すごとく、L,M,N,Pの
順に内面画像を撮込んで行くと、CCDカメラ19を回
動せしめないときは、図4に示すごとく、内面画像L,
M,N,Pは回動してCCDカメラ19に撮込まれる。
【0034】台形プリズム29を介在せしめ検出ヘッド
1の回転角の1/2の角度で台形プリズム29を駆動機
構21により回動せしめると、図5に示すごとく、CC
Dカメラ19に入射される像L,M,N,Pはいずれも
同一方向をなして入射される。
【0035】すなわち、検出ヘッド1と台形プリズム2
9とが所定の回転比(図示例では2:1)で回転駆動さ
れることにより、CCDカメラ19、レンズ群28とい
う重量の大きい部材を回転する必要が全くなくなり、し
かもCCDカメラに入射される像は同一方向で得られる
ため、不動のCCDカメラ19により得られる内面画像
の精度が更に向上する。
【0036】前述の通り、CCDカメラ19に入射され
る像L,M,N,Pはいずれも同一方向であるので、C
CDカメラ19に組込まれるCCDセンサはエリアセン
サである必要はなく、画素数の多いリニヤセンサ32を
用いることができる。
【0037】例えば、リニヤセンサ32を画素数200
0以上とすることが可能であり、数μmの画像分解能を
容易に達することができる。
【0038】画像処理部2には、画像処理装置22、回
転コントローラ23が設けられ、画像処理装置22には
画像表示モニタ24、操作モニタ25、操作キーボード
26等が設けられる。
【0039】回転コントローラ23により、駆動装置2
1を介して検出ヘッド1および台形プリズム29を適宜
軸心F周りに回転せしめる。
【0040】ワーク8の検査内壁面9が小径であって検
出ヘッド1を挿入できない場合は、図19に示すごと
く、より小径の検出ヘッド1aと交換することができ
る。
【0041】小径検出ヘッド1aのライトガイド16
に、リングライト15からの光を導くために、該リング
ライト15に対峙する内外円錐鏡面27を設け、入射光
線を点線状に反射し、小径のライトガイド16に入射せ
しめることができる。
【0042】すなわち、図19に示すごとく、検出ヘッ
ド1aを装着することにより、例えば検出ヘッド1の径
45φのものに対し検出ヘッド1aの径10φとするこ
とができ、より小径の検査内壁面9の内面画像を撮込む
ことが可能となり、より小径の検査内壁面9の欠陥の検
出が可能となる。
【0043】図13に示すごとく、溝検査用対物レンズ
として台形レンズ7dを装着することにより従来の検査
装置では検査が極めて困難な環状の内径溝10の両側壁
面11と底壁面12との検査が、R1,R2,R3の反射
光により1回で極めて迅速に施行可能である。Oリング
内径溝の検査にも使用可能である。
【0044】また、光源部3としては、図1に示される
光源14、リングライト15、ライトガイド16および
光源平面鏡17,17に代えて、図16〜図18に示す
ごとく、撮像平面鏡5の両側に設けられた小形の照明光
源18,18であってもよい。
【0045】小形の照明光源18,18に代えて、光力
の充分な発光半導体であってもよい。
【0046】
【発明の効果】本発明の内面画像撮込装置により、通常
のカメラの侵入不可能なワークの小径孔の内側面の検査
を、該内側面に加工される溝の各面の表面検査を含め
て、細かい凹凸に至るまで、極めて迅速に精度高く行う
ことができる。特に台形プリズムを介在せしめ、該台形
プリズムを検出ヘッドと一定比率で回転せしめることに
より、内面画像撮込装置の回転部分を極限することがで
き、CCDカメラのリニヤセンサの能力を充分に発揮
し、従来のものより一段と精度の高い画像データを得て
検査をより迅速に行うことができる。
【0047】また検査員の内面検査作業の負担が大幅に
軽減され、従来、工場内各工程のFA化が進む中で、目
視検査の自動化技術の開発が大幅に遅れており、その中
でも、穴内部の目視検査工程の自動化ニーズが強かった
が、本発明装置を設置することにより、自動化が可能と
なり、工程の無人化ラインの構築を可能とする大きな効
果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の処理装置の線図を含む略示縦断面図で
ある。
【図2】台形プリズムによる像反転説明図である。
【図3】,
【図4】,
【図5】台形プリズムの回動による像撮込説明図であ
る。
【図6】検出ヘッド透視窓部分正面図である。
【図7】同上側面図である。
【図8】対物レンズが平レンズのときの図7中J−J線
断面図である。
【図9】図7中K−K線断面図である。
【図10】対物レンズが平レンズのときの入射光径路説
明図である。
【図11】対物レンズが凸レンズのときの入射光径路説
明図である。
【図12】対物レンズが凹レンズのときの入射光径路説
明図である。
【図13】対物レンズが台形レンズのときの内径溝の入
射光線径路説明図である。
【図14】対物レンズが凸レンズのときの図7中J−J
線断面図である。
【図15】対物レンズが凹レンズのときの図7中のJ−
J線断面図である。
【図16】光源部として小形の照明光源を用いる略示縦
断面図である。
【図17】同上透視窓部分正面図である。
【図18】図17中T−T線断面図である。
【図19】小径検出ヘッドの略示縦断面図である。
【図20】従来例の部分縦断面図である。
【符号の説明】
1 検出ヘッド 2 画像処理部 3 光源部 4 透視窓 5 撮像平面鏡 6 下端 7 対物レンズ 19 CCDカメラ 20 レンズ機構 21 駆動機構 28 レンズ群 29 台形プリズム 32 リニヤセンサ F 検出ヘッド軸心 G 透視窓軸心 H 交点

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 細い中空円筒状で軸心回りに回動可能な
    検出ヘッドと、画像処理部と、光源部とからなり、 前記検出ヘッドの先端には、側面に透視窓が開口され、
    撮像平面鏡と光源部の発光部とが内設され、 前記透視窓には、対物レンズが交換取付可能とされ、 前記撮像平面鏡は、検出ヘッド軸心と透視窓軸心との交
    点に、前記両軸心と所定の角度をなす位置に取り付けら
    れ、 前記発光部は透視窓軸心に近接して前記撮像平面鏡の両
    側から撮像対象を照射する位置に設けられ、 前記画像処理部には、CCDカメラと、レンズ機構と駆
    動機構とが設けられ、 前記CCDカメラは、前記検出ヘッドの後端と対峙する
    位置にレンズ機構を介して取り付けられ、画素数の多い
    リニヤセンサが組込まれており、 前記レンズ機構はレンズ群と台形プリズムとからなり、 前記駆動機構により前記検出ヘッドと台形プリズムとが
    検出ヘッド軸心回りに所定の回転比で回転駆動され、 台形プリズムを介してCCDカメラに入射される像が、
    検出ヘッドの回転に拘らず、CCDカメラに対して常に
    同一方向に保持される構成とされていることを特徴とす
    る内面画像撮込装置。
JP24334394A 1994-09-12 1994-09-12 内面画像撮込装置 Pending JPH0882753A (ja)

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