CN112612170A - 圆筒内周面拍摄装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种圆筒内周面拍摄装置，其用于对圆筒形的孔的内周面进行拍摄。该装置具有：光源；具有拍摄元件的拍摄部；从拍摄部延伸出的导光筒部；以及透明筒部，透明筒部由透射光的透明部件形成，并与导光筒部连接，而且，透明筒部的内部具有配置成朝拍摄部反射光的凸面镜。透明筒部具有圆锥形反射镜，并且透明筒部构造成，在与该圆锥形反射镜的高度相对应的范围上无论在从内部朝外部的方向上还是在从外部朝内部的方向上均不遮光，透明筒部的内表面的至少一部分在整周范围上不产生方向与圆锥形反射镜的中心轴正交的反射光。导光筒部具有分束器。光源构造成，从与导光筒部的中心轴正交的方向朝分束器照射光。

Description

圆筒内周面拍摄装置
技术领域
本公开涉及用于对圆筒形的孔的内周面进行拍摄的装置。
背景技术
已知有日本实开平7-23210号公报(专利文献1)记载的如下装置，该装置用于检查圆筒形的孔的内周面的粗纹，更具体而言，用于检查研磨加工或磨削加工后的粗纹(例如钻石纹和筋状条纹等粗纹)。
专利文献1的装置具有以下特征。
(1)利用第1锥形反射镜，也就是利用对来自激光光源的激光进行反射并使光朝孔的内周面呈放射状照射的第1锥形反射镜对孔内周面的360゜范围(激光照射范围)进行照射。
(2)通过第2锥形反射镜使从孔的内周面呈放射状反射的反射光朝摄像机反射。
(3)利用图像处理装置对由摄像机生成的拍摄数据进行运算处理，并检查孔的内周面的粗纹。
发明内容
专利文献1的装置的光学单元构造成，使第1箱体和第2箱体连结固定在一起，其中，第1箱体中以同轴的方式容纳着激光光源、透镜、第1锥形反射镜；第2箱体固定着第2锥形反射镜。即，使第1锥形反射镜和第2锥形反射镜之间的位置关系得以固定。该情形下存在如下问题：如果作为检查对象的孔的内径产生变化，则反射波无法到达摄像机。换言之，存在无法获得亮度适于拍摄的反射光的问题。
本公开的一个方面在于期望能够从孔内周面的区域中的作为拍摄对象的区域获取到光量(亮度)适当的反射光。
本公开的圆筒内周面拍摄装置用于对圆筒形的孔的内周面进行拍摄。以下仅称为拍摄装置。本公开的拍摄装置的特征在于，具有：光源；拍摄部，拍摄部具有拍摄元件；导光筒部，导光筒部从所述拍摄部延伸出；以及透明筒部，透明筒部由透射光的透明部件形成,并且与所述导光筒部连接，在所述透明筒部的内部具有凸面镜，凸面镜配置成朝所述拍摄部反射光。
所述透明筒部所具有的所述凸面镜为圆锥形反射镜，该圆锥形反射镜配置成使得该圆锥形反射镜的中心与所述导光筒部的中心轴一致，且使得该圆锥形反射镜的顶点面对所述拍摄部，并且，该圆锥形反射镜的顶角为90度，该透明筒部构造成，在与所述圆锥形反射镜的高度相对应的范围上无论在从内部朝外部的方向上还是在从外部朝内部的方向上均不遮光，并且，该透明筒部的内表面的至少一部分在整周范围上不产生方向与所述圆锥形反射镜的中心轴正交的反射光。
所述导光筒部的内部具有分束器，该分束器构造成，使从与该导光筒部的中心轴正交的方向入射的光以平行于该导光筒部的中心轴的方式朝设置有所述圆锥形反射镜的方向反射，并且朝设置有所述拍摄部的方向透射从与该导光筒部的中心轴平行的方向入射的光。
所述光源构造成，从与所述导光筒部的中心轴正交的方向朝所述分束器照射光。
根据本公开的拍摄装置，光源照射出的光朝导光筒部内的分束器入射，从而作为与导光筒部的中心轴平行的光朝圆锥形反射镜反射。圆锥形反射镜的顶角为90度，且设置成使得圆锥形反射镜的中心与导光筒部的中心轴一致，并且使得其顶点面对拍摄部，因此，通过分束器反射的光在圆锥形反射镜的反射面反射，并朝与导光筒部的中心轴正交的方向反射。所以，如果以使得本公开的圆筒内表面拍摄装置的导光筒部与作为检查对象物的圆筒部分的中心轴平行的状态，更优选以使得导光筒部的中心轴与作为检查对象物的圆筒部分的中心轴一致的状态向圆筒部分插入本公开的圆筒内表面拍摄装置的导光筒部的话，则圆筒部分的与圆锥形反射镜的反射面对置的内表面会在整周范围上被照亮。照亮圆筒部分的内表面的光在圆筒部分的内表面反射并作为方向与圆筒部分的中心轴正交的反射光到达圆锥形反射镜的反射面。通过顶角为90度的圆锥形反射镜而使得从该圆筒部分的内表面反射的反射光作为与导光筒部的中心轴平行的反射光朝分束器反射，并且透过该分束器而到达拍摄部。其结果为，在拍摄部能够拍摄到反映圆筒部分中的处在面对圆锥形反射镜的反射面的范围上的内表面的样态的图像。该图像被传送给外部的图像处理装置，从而被转换成表示圆筒部分的内表面的图像信息，并用于执行各种判定等。该情形下，根据本公开的拍摄装置，由于一直以与圆锥形反射镜的反射面的高度相对应的方式向作为检查对象物的圆筒部分的内表面照射光，因此，即使圆筒部分的直径产生变化也能够获得亮度适当的反射光。此外，透明筒部由整周透明的筒体形成，并且设置成无论在从内部朝外部的方向上还是在从外部朝内部的方向上均不遮光的透明筒部，因此，无需使装置旋转便可对圆筒部分的内表面整周进行拍摄，从而能够实现快速操作。该情形下，由于透明筒部的内表面的至少一部分构造成在整周范围上不产生方向与圆锥形反射镜的中心轴正交的反射光，因此，也不会出现以下情况：由透明筒部的内表面反射的反射光与从圆筒部分的内表面反射的反射光相叠加从而导致拍摄部拍摄的图像为不准确的图像。
在此，本公开的拍摄装置还可以具备以下结构。
所述透明筒部可以由直径沿高度方向连续变化的筒形成。
此外，本公开的拍摄装置还可以具备以下结构。
所述透明筒部可以由直径沿高度方向变化的锥形筒形成。
当由直径沿高度方向变化的锥形筒构成透明筒部时，圆锥形反射镜朝外反射的光中的在透明筒部的内表面处反射的光是相对于与导光筒部的中心轴正交的方向而倾斜的反射光，从而不会与从作为检查对象物的圆筒部分的内表面朝圆锥形反射镜返回来的反射光叠加。其结果为，圆锥形反射镜朝拍摄部反射的光不会过于明亮，从而能够使确切反映圆筒部分的内表面样态的光到达拍摄部。此外，锥形筒既可以构造成随着趋向前端而变细从而可在向圆筒部分插入时易于避免与圆筒部分之间产生干扰的结构，还可以与之相反地构造成随着趋向前端而变粗从而使得从透明筒部的内表面反射的反射光趋向与拍摄部相反的方向以进一步抑制内表面的反射光的影响。
透明筒部的形状可以是桶形、鼓形等。该情形下，即使产生朝向圆锥形反射镜的且与该圆锥形反射镜的中心轴正交的反射光，该反射光也是在局部产生的反射光，而不会使图像整体光亮化。
此外，本公开的圆筒内表面拍摄装置还可以具备以下结构。
在所述透明筒部的内表面可以设置防反射涂层。
例如，即使由直管形成透明筒部，通过在内表面设置防反射涂层而能够抑制从透明筒部的内表面反射的反射光的影响。
根据本公开的拍摄装置，能够从圆筒内周面中的作为拍摄对象的范围获取亮度适当的反射光。
附图说明
图1A是示出实施例1的圆筒内周面拍摄装置的立体图。
图1B是示出圆筒内周面拍摄装置的整体结构的示意图。
图1C是示出在分束器处反射的光朝圆筒内周面照射的样态的示意图。
图1D是示出在圆筒内周面反射的光进一步在圆锥形反射镜处反射并透过分束器的样态的示意图。
图2A是示出实施例1的圆筒内周面拍摄装置中排除在透明筒部的内表面反射的光的不良影响的样态的示意图。
图2B是对拍摄的图像进行例示的俯视图。
图2C是示出实施例2的圆筒内周面拍摄装置的示意图。
图3A是示出实施例3的圆筒内周面拍摄装置中在透明筒部的内表面反射的光与趋向拍摄部的光之间的关系的示意图。
图3B是示出实施例4的圆筒内周面拍摄装置中排除在透明筒部的内表面反射的光的不良影响的样态的示意图。
图3C是示出实施例5的圆筒内周面拍摄装置中排除在透明筒部的内表面反射的光的不良影响的样态的示意图。
图3D是对实施例3～5中拍摄的图像进行例示的俯视图。
图4A是示出实施例6的圆筒内周面拍摄装置中排除在透明筒部的内表面反射的光的不良影响的样态的示意图。
图4B是示出内周面拍摄装置中在透明筒部的内表面不具有防反射涂层时的样态的示意图。
图4C是对拍摄的图像进行例示的俯视图。
图4D是对拍摄的图像进行例示的俯视图。
附图标记的说明
1…多关节机械臂；10、20、30、40、50、60…圆筒内周面拍摄装置；
11…拍摄部；12…导光筒部；13、23、33、43、53、63…透明筒部；
15…圆锥形反射镜；17…分束器；18…光源；66…防反射涂层；
70…圆筒内周面拍摄装置；W…工件；H…圆筒形的孔
具体实施方式
以下参照附图对本公开的实施方式进行说明。
[实施例1]
实施例1的圆筒内周面拍摄装置10(以下仅称为拍摄装置10)是用于对圆筒形的孔H的内周面进行拍摄的装置。
如图1A所示，拍摄装置10安装在多关节机械臂1上，并且构造成能够沿着在工件W上形成的圆筒形的孔H的中心轴在该圆筒形的孔H的内部移动。
如图1B所示，d拍摄装置10具有拍摄部11、导光筒部12、透明筒部13、以及光源18。
拍摄部11具有拍摄元件(省略图示)。由拍摄元件生成的拍摄数据被传送给外部的图像处理装置(PC等，省略图示)。
导光筒部12的第1端(上端)与拍摄部11连接。并且，导光筒部12的第2端(下端)与透明筒部13连接。
透明筒部13具有底板14和圆锥形反射镜15。圆锥形反射镜15以顶点朝上(朝着拍摄部11的方向)的方式配置在底板14的中心处。圆锥形反射镜15的顶角为90度。
透明筒部13由透射光的透明材料形成。此外，透明筒部13具有直径沿高度方向逐渐变化的形状，更具体而言，透明筒部13具有随着趋向下方而逐渐变细的锥形的形状。透明筒部13构造成，透明筒部13中至少在与圆锥形反射镜15的从下端到上端相对应的范围上，无论在从透明筒部13的内部朝外部的方向上还是在从透明筒部13的外部朝内部的方向上均不遮光而能够透射光。
如图1B～图1D所示，在导光筒部12的上部设置有分束器17。
分束器17使从光源18照射的且从与导光筒部12的中心轴正交的方向入射的光朝与该导光筒部12的中心轴平行且趋向圆锥形反射镜15的方向反射。此外，分束器17使沿着与导光筒部12的中心轴平行的方向入射的光也就是在圆锥形反射镜15处反射后从该圆锥形反射镜15入射的光朝拍摄部11透射。
光源18从与导光筒部12的中心轴正交的方向朝分束器17照射光。
如图1C所示，根据实施例1的拍摄装置10，从光源18照射的光朝导光筒部12内部的分束器17入射，并且在分束器17处作为与导光筒部12的中心轴平行的光而朝圆锥形反射镜15反射。
圆锥形反射镜15的顶角为90度，并且圆锥形反射镜15设置成，使得该圆锥形反射镜15的中心轴与导光筒部12的中心轴一致且使得圆锥形反射镜15的顶点面对拍摄部11。
因此，从分束器17趋向圆锥形反射镜15的光(在分束器17处的反射光)在圆锥形反射镜15的反射面朝与导光筒部12的中心轴正交的方向反射。因此，如果以使得拍摄装置10的导光筒部12的中心轴与工件W的圆筒形的孔H的中心轴一致的状态向圆筒形的孔H插入拍摄装置10的话，则圆筒形的孔H的与圆锥形反射镜15的反射面对置的内周面在整周范围上被照亮。
向该圆筒形的孔H的内周面照射的光在圆筒形的孔H的内周面反射，然后，如图1D所示，该光作为与圆筒形的孔H的中心轴正交的方向上的反射光而到达圆锥形反射镜15的反射面。
从圆筒形的孔H的内周面反射的反射光通过圆锥形反射镜15而作为在与导光筒部12的中心轴平行的方向上的反射光朝分束器17反射，并透过该分束器17而到达拍摄部11。
其结果为，在拍摄部11中能够拍摄到圆筒形的孔H中的处在与圆锥形反射镜15的反射面对置的范围上的内周面的图像。该拍摄数据被传送到外部的图像处理装置(省略图示)，并转换成表示圆筒形的孔H的内周面的图像信息，并用于执行各种判定等。
根据实施例1的拍摄装置10，如图2A所示，在圆锥形反射镜15处朝外反射的光中的在透明筒部13的内表面反射的光L0是相对于与导光筒部12的中心轴正交的方向朝上倾斜的反射光。
该情形下，该光L0不与从工件W的圆筒形的孔H的内周面朝圆锥形反射镜15返回来的反射光L1叠加。
其结果为，从圆锥形反射镜15朝拍摄部11反射的光L2不会过于明亮，从而能够使光量达到可确切地拍摄到圆筒形的孔H的内周面样态的程度的光到达拍摄部11。并且，能够获得例如图2B所示的图像PHT10。
[实施例2]
参照图2C对实施例2的圆筒内周面拍摄装置20(以下仅称为拍摄装置20)进行说明。以下以与实施例1的拍摄装置10的不同点为中心进行说明。
拍摄装置20具有透明筒部23。透明筒部23具有直径沿着高度方向逐渐变化的形状，更具体而言，透明筒部23具有随着趋向下方而逐渐扩展的呈锥形的形状。并且，透明筒部23具有直径大于底板14的底板24。除此之外，透明筒部23具有与实施例1的拍摄装置10的透明筒部13同样的结构。
在实施例2的拍摄装置20中，在圆锥形反射镜15处朝外反射的光中的在透明筒部23的内表面反射的光L5是相对于与导光筒部12的中心轴正交的方向朝下倾斜的反射光。
该情形下，该光L5不与从工件W的圆筒形的孔H的内周面朝圆锥形反射镜15返回来的反射光L1叠加。
其结果为，从圆锥形反射镜15朝拍摄部11反射的光L2不会过于明亮，从而能够使光量达到可确切地拍摄到圆筒形的孔H的内周面样态的程度的光到达拍摄部11。并且，能够拍摄到与实施例1同样的图像。
此外，实施例1的透明筒部13具有随着趋向前端(下端)而变细的形状，因此，具有在向圆筒形的孔H插入拍摄装置时易于避免圆筒形的孔H与拍摄装置相干扰的优点。实施例2的透明筒部23具有随着趋向前端(下端)而逐渐变粗的形状，由此，在透明筒部23的内表面处反射的反射光趋向与拍摄部11相反的方向。因此，实施例2的透明筒部23具有进一步抑制内表面反射光的影响的优点。
[实施例3]
参照图3A对实施例3的圆筒内周面拍摄装置30(以下仅称为拍摄装置30)进行说明。以下以与实施例1的拍摄装置10的不同点为中心进行说明。
拍摄装置30具有透明筒部33。透明筒部33具有直径沿高度方向逐渐变化的形状，更具体而言，透明筒部33具有桶形的形状。透明筒部33中的直径最大的部分位于比圆锥形反射镜15的顶点靠上的位置。透明筒部33具有与该透明筒部33的底部直径相符的底板34。
在实施例3的拍摄装置30中，从圆锥形反射镜15朝外反射的光中的在透明筒部33的内表面反射的光L6是相对于与导光筒部12的中心轴正交的方向朝上倾斜的反射光。
该情形下,该光L6不与从工件W的圆筒形的孔H的内周面朝圆锥形反射镜15返回来的反射光L1叠加。
其结果为，从圆锥形反射镜15朝拍摄部11反射的光L2不会过于明亮，从而能够使光量达到可确切地拍摄到圆筒形的孔H的内周面样态的程度的光到达拍摄部11。并且，能够拍摄到与实施例1同样的图像。
[实施例4]
参照3B对实施例4的圆筒内周面拍摄装置40(以下仅称为拍摄装置40)进行说明。以下以与实施例1的拍摄装置10的不同点为中心进行说明。
拍摄装置40具有透明筒部43。透明筒部43具有直径沿着高度方向逐渐变化的形状，更具体而言，透明筒部43具有在高度方向上的中央部分变细的颈缩形状。透明筒部43中的直径最小的部分位于比圆锥形反射镜15的顶点靠上的位置。透明筒部43具有与该透明筒部43的底部直径相符的底板44。
在实施例4的拍摄装置40中，从圆锥形反射镜15朝外反射的光中的在透明筒部43的内表面反射的光L7是相对于与导光筒部12的中心轴正交的方向朝下倾斜的反射光。
该情形下，该光L7不与从工件W的圆筒形的孔H的内周面朝圆锥形反射镜15返回来的反射光L1叠加。
其结果为，从圆锥形反射镜15朝拍摄部11反射的光L2不会过于明亮，从而能够使光量达到可确切地拍摄到圆筒形的孔H的内周面样态的程度的光到达拍摄部11。并且，能够拍摄到与实施例1同样的图像。
[实施例5]
参照图3C对实施例5的圆筒内周面拍摄装置50(以下称为拍摄装置50)进行说明。以下以与实施例1的拍摄装置10的不同点为中心进行说明。
拍摄装置50具有透明筒部53。透明筒部53具有在高度方向上的中央部分变细的颈缩形状。透明筒部53中的直径最小的部分位于比圆锥形反射镜15的顶点稍靠下侧的附近的位置。透明筒部53具有与该透明筒部53的底部直径相符的底板54。
在实施例5的拍摄装置50中，从圆锥形反射镜15朝外反射的光中的在位于圆锥形反射镜15的顶点附近处的透明筒部53的内表面反射的光L8与正交于导光筒部12的中心轴的方向平行地行进。另一方面，从圆锥形反射镜15朝外反射的光中的在透明筒部53的内表面反射的大部分的光L9是相对于与导光筒部12的中心轴正交的方向朝下倾斜的反射光。
其结果为，局部产生光的叠加，从而能够拍摄到如图3D所示的虽然在中心部分产生明亮的光环RNG50但大部分不会过于明亮的图像PHT50。
该光环RNG50能够通过改变拍摄装置50的插入深度而产生移动，因此，不会在对圆筒形的孔H的内周面整体进行拍摄时产生大幅度的障碍。
[实施例6]
参照图4A对实施例6的圆筒内周面拍摄装置60(以下仅称为拍摄装置60)进行说明。以下以与实施例1的拍摄装置10的不同点为中心进行说明。
拍摄装置60具有透明筒部63。透明筒部63由直管构成。即，透明筒部63具有在高度方向上的直径恒定的形状。在透明筒部63的内表面设置有防反射涂层66。
在实施例6的拍摄装置60中，利用防反射涂层66防止从光源18到达圆锥形反射镜15并在圆锥形反射镜15处反射的光在透明筒部63的内表面进行反射。其结果为，不会对从圆锥形反射镜15趋向分束器17的光(在圆锥形反射镜15处沿与导光筒部12的中心轴平行的方向反射的光)产生光的叠加。由此，如图4C所示，能够拍摄到确切的图像PHT60。
此外，如图4B所示，在具有未设置防反射涂层的透明筒部73的拍摄装置70中，在透明筒部73的内表面处反射的反射光在广范围上产生叠加，如图4D所示，拍摄到的图像PHT70整体上过于明亮的可能性较高。
[实施例的总结]
根据以上说明的各实施例的圆筒内周面拍摄装置10、20、30、40、50、60，一直以与圆锥形反射镜15的反射面的高度相对应的方式向工件W的圆筒形的孔H的内表面照射光，因此，即使圆筒形的孔H的直径产生变化，也能够获得亮度适当的反射光。
此外，透明筒部13、23、33、43、53、63由整周透明的筒体构成，并且呈无论在从内部朝外部的方向上还是在从外部朝内部的方向上均不遮光的样态，因此，无需使拍摄装置旋转便可对圆筒形的孔H的内周面整周进行拍摄。从而能够进行快速的操作。此外，透明筒部13、23、33、43、53、63的内表面的至少一部分构造成，在整周范围上不产生方向与圆锥形反射镜15的中心轴正交的反射光，因此，能够抑制在透明筒部的内表面反射的反射光与从圆筒形的孔H的内周面反射的反射光叠加从而致使拍摄部11拍摄的图像成为不准确的图像的情况。
此外，在无需设置防反射涂层这一点上实施例1～实施例5优于实施例6。而且，在消除透明筒部的内表面的反射光的影响且使得设计更简易这一点上，实施例1、2更为优异。
以上对本公开的实施例进行了说明，不过本公开不限于此，可以在不脱离其主旨的范围内进行各种实施。
本公开可应用于对各种工件的圆筒形的孔的内表面所进行的检查。

Claims (4)

1.一种圆筒内周面拍摄装置，用于对圆筒形的孔的内周面进行拍摄，该圆筒内周面拍摄装置的特征在于，具有：
光源；
拍摄部，所述拍摄部具有拍摄元件；
导光筒部，所述导光筒部从所述拍摄部延伸出；以及
透明筒部，所述透明筒部由透射光的透明部件形成，并且与所述导光筒部连接，在所述透明筒部的内部具有凸面镜，所述凸面镜配置成朝所述拍摄部反射光，并且
所述透明筒部所具有的所述凸面镜为圆锥形反射镜，所述圆锥形反射镜配置成使得所述圆锥形反射镜的中心与所述导光筒部的中心轴一致，且使得所述圆锥形反射镜的顶点面对所述拍摄部，并且，所述圆锥形反射镜的顶角为90度，该透明筒部构造成，在与所述圆锥形反射镜的高度相对应的范围上无论在从内部朝外部的方向上还是在从外部朝内部的方向上均不遮光，并且，该透明筒部的内表面的至少一部分在整周范围上不产生方向与所述圆锥形反射镜的中心轴正交的反射光，
所述导光筒部的内部具有分束器，所述分束器构造成，使从与该导光筒部的中心轴正交的方向入射的光以平行于该导光筒部的中心轴的方式朝设置有所述圆锥形反射镜的方向反射，并且朝设置有所述拍摄部的方向透射从与该导光筒部的中心轴平行的方向入射的光，
所述光源构造成，从与所述导光筒部的中心轴正交的方向朝所述分束器照射光。
2.根据权利要求1所述的圆筒内周面拍摄装置，其特征在于，
所述透明筒部由直径沿高度方向连续变化的筒形成。
3.根据权利要求2所述的圆筒内周面拍摄装置，其特征在于，
所述透明筒部由直径沿高度方向变化的锥形筒形成。
4.根据权利要求1所述的圆筒内周面拍摄装置，其特征在于，
在所述透明筒部的内表面设置有防反射涂层。
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