JP2016003885A - Hole inner surface inspection apparatus, hole inner surface image processing method, and apparatus - Google Patents

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尋信 市川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hole inner surface inspection apparatus configured to precisely inspect a state of a hole inner surface regardless of a hole shape, a hole inner surface image processing method for converting an image formed by capturing a hole inner surface to an accurate two-dimensional development image regardless of the hole shape, and an apparatus.SOLUTION: A hole inner surface inspection apparatus acquires a first image formed by capturing an inside surface of a hole by means of imaging means, extracts a cross-sectional shape of the hole from the first image, sets a first shape formed by approximating the cross-sectional shape by a polygon, on the first image, sets a second shape formed by reducing or enlarging the first shape based on an optical axis of an optical system of the imaging means, on the first image, defines a plurality of trapezoidal areas in an area between the first shape and the second shape with a line segment connecting vertices of the first shape and the second shape, and performs projective transformation on the first images in the trapezoidal areas to be synthesized, to acquire a two-dimensional development image of the inside surface of the hole.

Description

本発明は、穴の内面の検査を行うための穴内面検査装置、並びに穴内面を撮影した画像を処理する画像処理方法及び装置に関する。   The present invention relates to a hole inner surface inspection apparatus for inspecting an inner surface of a hole, and an image processing method and apparatus for processing an image obtained by photographing the hole inner surface.

穴の内面を観察するための方法及び装置が特許文献1及び特許文献2に開示されている。特許文献1には、コーンミラーを用いて穴内面の画像を撮影し、撮影した画像を極座標変換することにより穴内面の展開画像を取得する方法が記載されている。また、特許文献2には、撮影した画像から穴の内円と外円とを抽出し、これら円の中心のずれを考慮して中心座標を順次移動しながら極座標変換を行うことにより、ワークとカメラの軸ずれにより生じる歪みを低減する方法が記載されている。   A method and an apparatus for observing the inner surface of a hole are disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2. Patent Document 1 describes a method of capturing an image of the inner surface of a hole using a cone mirror and acquiring a developed image of the inner surface of the hole by performing polar coordinate conversion on the captured image. In Patent Document 2, the inner circle and the outer circle of the hole are extracted from the photographed image, and polar coordinates are converted while sequentially moving the center coordinates in consideration of the deviation of the center of these circles. A method for reducing distortion caused by camera misalignment is described.

特開2003−315024号公報JP 2003-31024 A 特開2013−084156号公報JP 2013-084156 A

しかしながら、極座標変換により直交座標系へ展開して穴内面の画像を取得する従来の方法では、観察対象の穴が円形ではない形状の場合、画像変換過程で歪みが生じ、穴内面の正確な画像を得ることができなかった。このため、穴の内側面に欠陥等が形成されているような場合、その正確な同定が困難であった。   However, in the conventional method of acquiring an image of the inner surface of a hole by expanding into an orthogonal coordinate system by polar coordinate conversion, when the hole to be observed is a non-circular shape, distortion occurs in the image conversion process, and an accurate image of the inner surface of the hole is obtained. Could not get. For this reason, when a defect etc. are formed in the inner surface of a hole, the exact identification was difficult.

本発明の目的は、穴の形状によらず穴内面の状態を正確に検査しうる穴内面検査装置、並びに、穴内面の撮影画像を穴の形状によらずに正確な展開画像に変換しうる穴内面画像処理方法及び装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a hole inner surface inspection apparatus capable of accurately inspecting the state of the inner surface of a hole regardless of the shape of the hole, and to convert a captured image of the inner surface of the hole into an accurate developed image regardless of the shape of the hole. A hole inner surface image processing method and apparatus are provided.

本発明の一観点によれば、観察対象の穴の内側面を含む第1の画像を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により取得した前記第1の画像から前記内側面の2次元展開画像を取得する画像処理手段であって、前記撮影手段により取得した第1の画像から前記穴の断面形状を抽出し、前記断面形状を多角形で近似した第1の形状を前記第1の画像上に設定し、前記撮影手段の光学系の光軸を基準として前記第1の形状を縮小又は拡大した第2の形状を前記第1の画像上に設定し、前記第1の形状と前記第2の形状との各頂点を結ぶ線分により、前記第1の形状と前記第2の形状との間の領域に、複数の台形形状の領域を画定し、前記複数の台形形状の領域内の前記第1の画像をそれぞれ射影変換した後に合成し、前記穴の第1の深さ領域における前記内側面の展開画像である第1の内側面画像を取得するように構成された画像処理手段とを有する穴内面検査装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, an imaging unit that captures a first image including an inner surface of a hole to be observed, and a two-dimensional developed image of the inner surface from the first image acquired by the imaging unit. An image processing means for acquiring, wherein a cross-sectional shape of the hole is extracted from the first image acquired by the photographing means, and a first shape approximating the cross-sectional shape by a polygon is formed on the first image. A second shape obtained by reducing or enlarging the first shape with reference to the optical axis of the optical system of the photographing unit is set on the first image, and the first shape and the second shape are set. A plurality of trapezoidal regions are defined in a region between the first shape and the second shape by a line segment connecting each vertex with the shape, and the first in the plurality of trapezoidal regions 1 images are combined after projective transformation, and in the first depth region of the hole Bore inner surface inspection apparatus having the configuration image processing unit to obtain a first inner surface image is a development image of the serial inner surface is provided.

また、本発明の他の一観点によれば、観察対象の穴の内側面を撮影した画像から前記内側面の2次元展開画像を取得する穴内面画像処理装置であって、前記穴の前記内側面を撮影手段により撮影した第1の画像を取得し、前記第1の画像から前記穴の断面形状を抽出し、前記断面形状を多角形で近似した第1の形状を前記第1の画像上に設定し、前記撮影手段の光学系の光軸を基準として前記第1の形状を縮小又は拡大した第2の形状を前記第1の画像上に設定し、前記第1の形状と前記第2の形状との各頂点を結ぶ線分により、前記第1の形状と前記第2の形状との間の領域に、複数の台形形状の領域を画定し、前記複数の台形形状の領域内の前記第1の画像をそれぞれ射影変換した後に合成し、前記穴の第1の深さ領域における前記内側面の2次元展開画像である第1の内面画像を取得するように構成されている穴内面画像処理装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a hole inner surface image processing apparatus that acquires a two-dimensional developed image of the inner surface from an image obtained by photographing the inner surface of a hole to be observed, the inner surface of the hole A first image obtained by photographing a side surface by a photographing unit is acquired, a cross-sectional shape of the hole is extracted from the first image, and a first shape that approximates the cross-sectional shape by a polygon is formed on the first image. And a second shape obtained by reducing or enlarging the first shape on the basis of the optical axis of the optical system of the photographing means is set on the first image, and the first shape and the second shape are set. A plurality of trapezoidal regions are defined in a region between the first shape and the second shape by a line segment connecting each vertex with the shape of the plurality of trapezoidal regions. Each of the first images is combined after projective transformation, and the inner side in the first depth region of the hole 2-dimensional development image in which the first bore inner surface image is configured to acquire the inner surface image processing apparatus is provided.

また、本発明の更に他の一観点によれば、観察対象の穴の内側面を撮影手段により撮影した第1の画像を取得するステップと、前記第1の画像から前記穴の断面形状を抽出し、前記断面形状を多角形で近似した第1の形状を前記第1の画像上に設定するステップと、前記撮影手段の光学系の光軸を基準として前記第1の形状を縮小又は拡大した第2の形状を前記第1の画像上に設定するステップと、前記第1の形状と前記第2の形状との各頂点を結ぶ線分により、前記第1の形状と前記第2の形状との間の領域に、複数の台形形状の領域を画定するステップと、前記複数の台形形状の領域内の前記第1の画像をそれぞれ射影変換した後に合成し、前記穴の第1の深さ領域における前記内側面の展開画像である第1の内側面画像を取得するステップとを有する穴内面画像処理方法が提供される。   According to still another aspect of the present invention, a step of obtaining a first image obtained by photographing an inner surface of a hole to be observed by a photographing unit, and extracting a cross-sectional shape of the hole from the first image And setting the first shape approximating the cross-sectional shape as a polygon on the first image, and reducing or enlarging the first shape with reference to the optical axis of the optical system of the photographing means The step of setting a second shape on the first image, and a line segment connecting the vertices of the first shape and the second shape, the first shape and the second shape, Defining a plurality of trapezoidal regions in a region between the first image and the first image in the plurality of trapezoidal regions, respectively, after projective transformation, and combining the first images to form a first depth region of the hole A step of acquiring a first inner surface image that is a developed image of the inner surface in FIG. Hole inner surface image processing method and a flop is provided.

本発明によれば、穴の断面形状によらず、穴内面画像から穴の内側面の正確な2次元展開画像を取得することができる。これにより、穴の内側面の状態を詳細且つ正確に検査することができる。   According to the present invention, an accurate two-dimensional developed image of the inner surface of a hole can be acquired from the hole inner surface image regardless of the cross-sectional shape of the hole. Thereby, the state of the inner surface of the hole can be inspected in detail and accurately.

図1は、本発明の第1実施形態による穴内面検査装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the hole inner surface inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第1実施形態による穴内面画像処理方法を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing the hole inner surface image processing method according to the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第1実施形態による穴内面検査方法を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing a hole inner surface inspection method according to the first embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第1実施形態による穴内面画像処理方法を示す概略図(その1)である。FIG. 4 is a schematic diagram (part 1) illustrating the hole inner surface image processing method according to the first embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第1実施形態による穴内面画像処理方法を示す概略図(その2)である。FIG. 5 is a schematic diagram (part 2) illustrating the hole inner surface image processing method according to the first embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第1実施形態による穴内面画像処理方法を示す概略図(その3)である。FIG. 6 is a schematic diagram (part 3) illustrating the hole inner surface image processing method according to the first embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第1実施形態による穴内面画像処理方法を示す概略図(その4)である。FIG. 7 is a schematic diagram (part 4) illustrating the hole inner surface image processing method according to the first embodiment of the present invention. 図8は、極座標変換により2次元展開画像を取得した際の課題を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a problem when a two-dimensional developed image is acquired by polar coordinate conversion. 図9は、本発明の第2実施形態による穴内面検査方法及び装置を示す概略図である。FIG. 9 is a schematic view showing a hole inner surface inspection method and apparatus according to a second embodiment of the present invention. 図10は、本発明の変形実施形態による穴内面画像処理方法を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a hole inner surface image processing method according to a modified embodiment of the present invention.

[第1実施形態]
第1実施形態による穴内面検査装置、穴内面検査方法及び穴内面画像処理方法について図1乃至図8を用いて説明する。
[First Embodiment]
A hole inner surface inspection apparatus, a hole inner surface inspection method, and a hole inner surface image processing method according to a first embodiment will be described with reference to FIGS.

図1は、本実施形態による穴内面検査装置の構成を示すブロック図である。図2は、本実施形態による穴内面画像処理方法を示すフローチャートである。図3は、本実施形態による穴内面検査方法を示す概略図である。図4乃至図7は、本実施形態による穴内面画像処理方法を示す概略図である。図8は、極座標変換により2次元展開画像を取得した際の課題を説明する図である。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the hole inner surface inspection apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a flowchart showing the hole inner surface image processing method according to the present embodiment. FIG. 3 is a schematic view showing the hole inner surface inspection method according to the present embodiment. 4 to 7 are schematic views showing the hole inner surface image processing method according to the present embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating a problem when a two-dimensional developed image is acquired by polar coordinate conversion.

はじめに、本実施形態による穴内面検査装置の構成について図1及び図2を用いて説明する。   First, the configuration of the hole inner surface inspection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

本実施形態による穴内面検査装置10は、図1に示すように、カメラ12、移動機構18、変位センサ20、制御装置22、画像処理装置24、入出力装置28を有している。   As shown in FIG. 1, the hole inner surface inspection device 10 according to the present embodiment includes a camera 12, a moving mechanism 18, a displacement sensor 20, a control device 22, an image processing device 24, and an input / output device 28.

カメラ12は、検査対象のワーク30に設けられた穴32の内側面34の画像を撮影するためのものである。カメラ12には、撮影時に穴32の内部を明るくするために、必要に応じて同軸落射照明等の照明系14を設置してもよい。また、カメラ12には、穴の内側面の画像を撮影するために必要な画角を得るために、画角を広げるためのレンズ系16(広角レンズ)を使用することが望ましい。   The camera 12 is for taking an image of the inner side surface 34 of the hole 32 provided in the work 30 to be inspected. The camera 12 may be provided with an illumination system 14 such as a coaxial epi-illumination as necessary to brighten the inside of the hole 32 during photographing. The camera 12 preferably uses a lens system 16 (wide-angle lens) for widening the angle of view in order to obtain an angle of view necessary for taking an image of the inner surface of the hole.

移動機構18は、カメラ12をその光学系の光軸に沿って移動するためのものである。移動機構18は、カメラ12とワーク30との間の相対的な位置関係を変えるためのものであり、カメラ12を移動する代わりにワーク30を移動するようにしてもよい。或いは、カメラ12及びワーク30の双方を移動するようにしてもよい。   The moving mechanism 18 is for moving the camera 12 along the optical axis of the optical system. The moving mechanism 18 is for changing the relative positional relationship between the camera 12 and the workpiece 30, and the workpiece 30 may be moved instead of moving the camera 12. Alternatively, both the camera 12 and the work 30 may be moved.

変位センサ20は、ワーク30に対するカメラ12の相対的な変位量を測定するためのものである。移動機構18によりカメラ12を移動する場合は、変位センサ20によりカメラ12の変位量を検出する。移動機構18によりワーク30を移動する場合は、変位センサ20によりワーク30の変位量を検出する。変位センサ20は、カメラ12或いはワーク30の変位量を測定できるものであれば、特に限定されるものではない。   The displacement sensor 20 is for measuring a relative displacement amount of the camera 12 with respect to the workpiece 30. When the camera 12 is moved by the moving mechanism 18, the displacement amount of the camera 12 is detected by the displacement sensor 20. When the workpiece 30 is moved by the moving mechanism 18, the displacement amount of the workpiece 30 is detected by the displacement sensor 20. The displacement sensor 20 is not particularly limited as long as the displacement amount of the camera 12 or the work 30 can be measured.

制御装置22は、カメラ12によるワーク30の撮影、移動機構18によるカメラの移動、変位センサ20によるワーク30に対するカメラ12の相対的な変位量の検出等を制御するためのものである。   The control device 22 is for controlling the photographing of the work 30 by the camera 12, the movement of the camera by the moving mechanism 18, the detection of the relative displacement amount of the camera 12 with respect to the work 30 by the displacement sensor 20, and the like.

画像処理装置24は、カメラ12により撮影された画像、変位センサ20によるワーク30に対するカメラ12の相対的な移動量の測定結果等に基づいて、撮影した穴内側面画像を画像処理し、穴32の内側面34の2次元展開画像を得るためのものである。   The image processing device 24 performs image processing on the image of the inside surface of the hole based on the image taken by the camera 12, the measurement result of the relative movement amount of the camera 12 with respect to the work 30 by the displacement sensor 20, and the like. This is for obtaining a two-dimensional developed image of the inner side surface 34.

制御装置22及び画像処理装置24は、典型的には、コンピュータ等の演算装置26により構成される。演算装置26は、オペレータが検査のための所定の情報を入力するための入力装置や画像処理結果を表示するための表示装置等の入出力装置28を備えてもよい。   The control device 22 and the image processing device 24 are typically configured by an arithmetic device 26 such as a computer. The computing device 26 may include an input / output device 28 such as an input device for an operator to input predetermined information for inspection and a display device for displaying an image processing result.

次に、本実施形態による穴面内検査方法及び穴面内画像処理方法について図1乃至図8を用いて説明する。ここでは、図3に示すような、断面形状が深さ方向に一定である長方形形状の穴32を有するワーク30の内側面34の検査を行う場合を例にして説明する。   Next, the in-hole surface inspection method and the in-hole image processing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. Here, a case will be described as an example in which an inner surface 34 of a work 30 having a rectangular hole 32 whose cross-sectional shape is constant in the depth direction as shown in FIG. 3 is inspected.

本実施形態による穴面内検査方法及び穴面内画像処理方法は、例えば図2に示すフローチャートに従って、制御装置22及び画像処理装置24により以下のように実行される。   The in-hole inspection method and the in-hole image processing method according to the present embodiment are executed by the control device 22 and the image processing device 24 as follows, for example, according to the flowchart shown in FIG.

まず、図3に示すように、カメラ12の撮影エリア(フレーム)36内にワーク30の穴32の入り口が位置するようにカメラ12を位置合わせして、穴内面画像を撮影する(ステップS11)。ここで、穴内面画像とは、穴32の内側面34の画像を含むワーク30の撮影画像である。ここでは、ステップS11において、図4(a)に示すような、穴32の内側面34a,34b,34c,34dを含む穴内面画像が撮影されたものとする。図4(a)において、穴32の下側の内側面34d及び右側の内側面34cには、それぞれ、欠陥38a,38bが撮影されていたものとする。   First, as shown in FIG. 3, the camera 12 is positioned so that the entrance of the hole 32 of the workpiece 30 is positioned in the shooting area (frame) 36 of the camera 12, and a hole inner surface image is taken (step S11). . Here, the hole inner surface image is a photographed image of the work 30 including an image of the inner surface 34 of the hole 32. Here, in step S11, it is assumed that a hole inner surface image including the inner surfaces 34a, 34b, 34c, and 34d of the hole 32 as shown in FIG. In FIG. 4A, it is assumed that defects 38a and 38b have been photographed on the lower inner surface 34d and the right inner surface 34c of the hole 32, respectively.

なお、カメラ12は、ワーク30に設けられた穴32の軸方向とカメラ12の光学系の光軸方向とが平行になるように設置する。穴32の軸方向とは、穴32の断面の中心を深さ方向に結んだ線(中心軸)に沿った方向である。カメラ12の光学系の光軸は、穴32の中心軸と一致していることが望ましいが、必ずしも一致している必要はない。換言すると、本実施形態による穴面内検査方法及び穴面内画像処理方法によれば、カメラ12の光学系の光軸と穴32の中心軸との間に軸ずれが生じていても、歪みのない展開画像を取得することができる。図4(a)において、直交する2本の一点鎖線の交点は、カメラ12の光学系の光軸(画面中心)を表している。図4(a)に示す穴内面画像は、穴32の中心に対してカメラ12の光学系の光軸が位置ずれしている場合の撮影例である。   The camera 12 is installed so that the axial direction of the hole 32 provided in the workpiece 30 is parallel to the optical axis direction of the optical system of the camera 12. The axial direction of the hole 32 is a direction along a line (center axis) connecting the centers of the cross sections of the holes 32 in the depth direction. Although it is desirable that the optical axis of the optical system of the camera 12 coincides with the central axis of the hole 32, it does not necessarily need to coincide. In other words, according to the in-hole inspection method and the in-hole image processing method according to the present embodiment, even if an axial deviation occurs between the optical axis of the optical system of the camera 12 and the central axis of the hole 32, the distortion is caused. An unfolded image can be acquired. In FIG. 4A, the intersection of two alternate long and short dash lines represents the optical axis (center of the screen) of the optical system of the camera 12. The hole inner surface image shown in FIG. 4A is an example of photographing when the optical axis of the optical system of the camera 12 is displaced with respect to the center of the hole 32.

次いで、ステップS11において撮影した穴内面画像から、穴32の断面形状40を抽出する(ステップS12)。本明細書において穴32の断面形状とは、穴32の軸方向と直交する平面を貫く穴32の形状である。穴32の断面形状が深さ方向に一定である場合、穴32の断面形状は、カメラ12から見た穴32の入り口部分の形状に等しい。そこで、本実施形態の方法では、撮影した穴内面画像から穴32の入り口部分の形状を抽出し、これを穴32の断面形状40とする。ここでは、図4(b)に太線で示す形状が、穴32の断面形状40として抽出されたものとする。   Next, the cross-sectional shape 40 of the hole 32 is extracted from the hole inner surface image photographed in step S11 (step S12). In this specification, the cross-sectional shape of the hole 32 is the shape of the hole 32 that passes through a plane orthogonal to the axial direction of the hole 32. When the cross-sectional shape of the hole 32 is constant in the depth direction, the cross-sectional shape of the hole 32 is equal to the shape of the entrance portion of the hole 32 viewed from the camera 12. Therefore, in the method of the present embodiment, the shape of the entrance portion of the hole 32 is extracted from the captured hole inner surface image, and this is used as the cross-sectional shape 40 of the hole 32. Here, it is assumed that the shape indicated by the bold line in FIG. 4B is extracted as the cross-sectional shape 40 of the hole 32.

穴内面画像から入り口部分の形状を抽出する方法は、特に限定されるものではない。例えば、穴32の縦横比が既知の場合には、当該縦横比の四角形形状を、撮影した穴内面画像の穴32の入り口部分の画像にマッチングさせることにより、入り口部分の形状を特定することができる。或いは、撮影した穴内面画像においてエッジ検出を行い、入り口部分の形状を特定するようにしてもよい。   The method for extracting the shape of the entrance portion from the hole inner surface image is not particularly limited. For example, when the aspect ratio of the hole 32 is known, the shape of the entrance portion can be specified by matching the rectangular shape of the aspect ratio with the image of the entrance portion of the hole 32 of the photographed hole inner surface image. it can. Alternatively, edge detection may be performed on the photographed hole inner surface image to specify the shape of the entrance portion.

次いで、ステップS12において抽出された穴32の断面形状40を多角形形状42で近似する(ステップS13)。本実施形態の例では、穴32の断面形状40が四角形であり、近似する多角形形状42も四角形である。ここでは、穴32の断面形状40が、図4(c)に示すように、辺42a,42b,42c,42dを有する多角形形状42に近似されたものとする。   Next, the cross-sectional shape 40 of the hole 32 extracted in step S12 is approximated by a polygonal shape 42 (step S13). In the example of this embodiment, the cross-sectional shape 40 of the hole 32 is a quadrangle, and the polygonal shape 42 to be approximated is also a quadrangle. Here, it is assumed that the cross-sectional shape 40 of the hole 32 is approximated to a polygonal shape 42 having sides 42a, 42b, 42c, and 42d, as shown in FIG.

次いで、穴内面画像上に、このように近似した多角形形状42をカメラ12の光学中心(画面中心)を基準点として縮小した、多角形形状42の相似図形44を設定する(ステップS14)。ここでは、多角形形状42を縮小して、図5(a)に示すように、辺44a,44b,44c,44dを有する相似図形44を設定するものとする。   Next, a similar figure 44 of the polygonal shape 42 is set on the hole inner surface image by reducing the polygonal shape 42 thus approximated with the optical center (screen center) of the camera 12 as a reference point (step S14). Here, it is assumed that the polygonal shape 42 is reduced and a similar figure 44 having sides 44a, 44b, 44c, and 44d is set as shown in FIG.

次いで、多角形形状42と相似図形44の対応する頂点をそれぞれ結ぶ線分により、多角形形状42から相似図形44の領域を除いた環状の領域を分割し、多角形形状42の辺の数に対応した数の台形形状の領域46を画定する(ステップS15)。これにより、辺42a,44aを底辺とする台形形状の領域46a、辺42b,44bを底辺とする台形形状の領域46b、辺42c,44cを底辺とする台形形状の領域46c、辺42d,44dを底辺とする台形形状の領域46dが画定される(図5(b))。   Next, an annular region excluding the region of the similar figure 44 from the polygon shape 42 is divided by line segments respectively connecting the corresponding vertices of the polygon shape 42 and the similar figure 44 to obtain the number of sides of the polygon shape 42. A corresponding number of trapezoidal regions 46 are defined (step S15). Accordingly, a trapezoidal region 46a having sides 42a and 44a as bases, a trapezoidal region 46b having sides 42b and 44b as bases, a trapezoidal region 46c having sides 42c and 44c as bases, and sides 42d and 44d. A trapezoidal region 46d as a base is defined (FIG. 5B).

次いで、このように設定した複数の台形形状の領域46のそれぞれについて、ステップS11で撮影した穴内面画像を射影変換する。そして、射影変換した画像を結合することにより、穴32の内側面34の展開画像を取得する(ステップS16)。図5(b)の台形形状の領域46a,46b,46c,46を射影変換することにより得た展開画像は、例えば図5(c)のようになる。台形形状の領域46a,46b,46c,46dを射影変換することにより得た内側面画像が、それぞれ、変換画像48a,48b,48c,48dに対応している。   Next, for each of the plurality of trapezoidal regions 46 set in this way, the hole inner surface image photographed in step S11 is projectively transformed. And the expansion | deployment image of the inner surface 34 of the hole 32 is acquired by combining the image which carried out the projective transformation (step S16). A developed image obtained by projective transformation of the trapezoidal regions 46a, 46b, 46c, and 46 in FIG. 5B is, for example, as shown in FIG. The inner surface images obtained by projective transformation of the trapezoidal regions 46a, 46b, 46c, and 46d correspond to the converted images 48a, 48b, 48c, and 48d, respectively.

このようにして穴内面画像から展開画像を取得することにより、画像変換に伴う形状の変形を抑制しつつ正確な展開画像を取得することができる。仮に、ステップS11において取得した穴内面画像を極座標変換により直交座標系へ変換した場合には、例えば図8(a)の穴内面画像及び図8(b)の展開画像に示すように、展開画像に歪みが生じ、欠陥の大きさを正しく評価することはできない。例えば、欠陥38aに示されるように、画像変換後の欠陥38aの形状が変形しており、欠陥の形状を正しく判定できない。また、欠陥38bに示されるように、極座標の原点に近い部分ほど遠い部分より大きく変換されるため、欠陥の大きさを正しく評価することはできない。   By acquiring the developed image from the hole inner surface image in this way, it is possible to acquire an accurate developed image while suppressing deformation of the shape accompanying image conversion. If the hole inner surface image acquired in step S11 is converted into an orthogonal coordinate system by polar coordinate conversion, for example, as shown in a hole inner surface image of FIG. 8A and a developed image of FIG. Therefore, the size of the defect cannot be correctly evaluated. For example, as indicated by the defect 38a, the shape of the defect 38a after image conversion is deformed, and the shape of the defect cannot be determined correctly. Further, as shown in the defect 38b, since the part closer to the polar coordinate origin is converted larger than the far part, the size of the defect cannot be evaluated correctly.

次いで、穴32の異なる深さの内側面34の画像を取得する場合には、カメラ12の光学系の光軸に沿ってカメラ12を移動する(ステップS18)。このとき、ワーク30に対するカメラ12の相対的な変位量を、変位センサ20により測定しておく。   Next, when acquiring images of the inner surface 34 having different depths of the hole 32, the camera 12 is moved along the optical axis of the optical system of the camera 12 (step S18). At this time, the displacement amount of the camera 12 relative to the workpiece 30 is measured by the displacement sensor 20.

次いで、カメラ12を所定位置に移動した後、穴内面画像を撮影する(ステップS19)。ここでは、図6(a)に示すような穴内面画像が撮影されたものとする。カメラ12を穴32に近づけたことで、穴32のより深い領域の内側面34が、ステップS15において設定した台形形状の領域46内に位置することになる。   Next, after moving the camera 12 to a predetermined position, a hole inner surface image is taken (step S19). Here, it is assumed that a hole inner surface image as shown in FIG. By bringing the camera 12 closer to the hole 32, the inner side surface 34 of the deeper region of the hole 32 is positioned in the trapezoidal region 46 set in step S15.

例えば、図7に示すように、カメラ12が点線で描かれた位置でステップS11の穴内面画像を撮影したときに、台形形状の領域46内に位置していた穴32の内側面34の部分が、領域50であったものとする。この状態からカメラ12が実線で描かれた位置へ移動してステップS19の撮影を行うと、台形形状の領域46内に位置する穴32の内側面の部分は、領域50よりも深い領域52となる。   For example, as shown in FIG. 7, when the camera 12 takes the hole inner surface image in step S <b> 11 at the position drawn with a dotted line, the portion of the inner side surface 34 of the hole 32 that is located in the trapezoidal region 46. Is the region 50. From this state, when the camera 12 moves to the position drawn by the solid line and performs photographing in step S <b> 19, the inner side surface portion of the hole 32 located in the trapezoidal region 46 is a region 52 deeper than the region 50. Become.

次いで、ステップS16に戻り、複数の台形形状の領域46のそれぞれについて、ステップS19で撮影した穴内面画像を射影変換し、複数の台形形状の領域46に対応した内側面34の画像をそれぞれ取得する。そして、射影変換により得た複数の内側面34の画像を結合することにより、穴32の内側面34の2次元展開画像を取得する(ステップS16)。図6(a)の台形形状の領域46a,46b,46c,46を射影変換することにより得た内側面34の2次元展開画像は、例えば図6(b)のようになる。台形形状の領域46a,46b,46c,46dを射影変換することにより得た内側面34の画像が、それぞれ、変換画像54a,54b,54c,54dに対応している。   Next, the process returns to step S16, and the hole inner surface image photographed in step S19 is projectively transformed for each of the plurality of trapezoidal regions 46, and images of the inner side surfaces 34 corresponding to the plurality of trapezoidal regions 46 are obtained. . And the two-dimensional expansion | deployment image of the inner surface 34 of the hole 32 is acquired by combining the image of the some inner surface 34 obtained by projective transformation (step S16). A two-dimensional developed image of the inner side surface 34 obtained by projective transformation of the trapezoidal regions 46a, 46b, 46c, 46 in FIG. 6A is, for example, as shown in FIG. 6B. Images of the inner surface 34 obtained by projective transformation of the trapezoidal regions 46a, 46b, 46c, and 46d correspond to the converted images 54a, 54b, 54c, and 54d, respectively.

このようにして、必要に応じてステップS18、ステップS19、ステップS16を複数回繰り返し行うことにより、穴32の異なる深さにおける内側面34の展開画像を取得することができる。   In this manner, by developing Step S18, Step S19, and Step S16 a plurality of times as necessary, a developed image of the inner side surface 34 at different depths of the hole 32 can be acquired.

次いで、このようにして撮影した複数の展開画像を、変位センサ20により測定したカメラ12の変位量に相当する深さ分だけずらして合成する(ステップS20)。これにより、任意の深さ領域に渡る穴32の内側面34の2次元展開画像を取得することができる。   Next, the plurality of developed images photographed in this way are combined by shifting by a depth corresponding to the displacement amount of the camera 12 measured by the displacement sensor 20 (step S20). Thereby, a two-dimensional developed image of the inner side surface 34 of the hole 32 over an arbitrary depth region can be acquired.

複数の展開画像を合成することにより、ワーク30のより詳細且つ正確な検査が可能となる。例えば、異なる深さ領域に渡る欠陥(例えば、欠陥38b)が存在する場合、その欠陥の全体に渡って正確に評価を行うことができる。   By combining a plurality of developed images, the work 30 can be inspected in more detail and accurately. For example, when a defect (for example, defect 38b) over different depth regions exists, the entire defect can be accurately evaluated.

このように、本実施形態によれば、穴の断面形状によらず、穴内面画像から穴の内側面の正確な2次元展開画像を取得することができる。これにより、穴の内側面の状態を詳細且つ正確に検査することができる。   Thus, according to the present embodiment, an accurate two-dimensional developed image of the inner surface of the hole can be acquired from the hole inner surface image regardless of the cross-sectional shape of the hole. Thereby, the state of the inner surface of the hole can be inspected in detail and accurately.

[第2実施形態]
第2実施形態による穴内面検査装置、穴内面検査方法及び穴内面画像処理方法について図9を用いて説明する。図1乃至図7に示す第1実施形態による穴内面検査装置、穴内面検査方法及び穴内面画像処理方法と同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し又は簡潔にする。
[Second Embodiment]
The hole inner surface inspection apparatus, hole inner surface inspection method, and hole inner surface image processing method according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The same components as those in the hole inner surface inspection apparatus, the hole inner surface inspection method, and the hole inner surface image processing method according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

図9は、本実施形態による穴内面検査方法及び装置を示す概略図である。   FIG. 9 is a schematic view showing a hole inner surface inspection method and apparatus according to the present embodiment.

はじめに、本実施形態による穴内面検査装置の構成について図9を用いて説明する。   First, the configuration of the hole inner surface inspection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態による穴内面検査装置は、カメラ12の構成が異なるほかは、基本的な構成は第1実施形態による穴内面検査装置10と同様である。   The hole inner surface inspection apparatus according to the present embodiment is the same as the hole inner surface inspection apparatus 10 according to the first embodiment except that the configuration of the camera 12 is different.

すなわち、本実施形態による穴内面検査装置のカメラ12は、図9(a)に示すように、カメラ部56と、レーザ発光部58とを有している。レーザ発光部58は、カメラ部56の光学系の光軸60上に配置されており、光軸60に直交する平面に平行な方向に放射状にレーザ光を発光するものである。   That is, the camera 12 of the hole inner surface inspection apparatus according to the present embodiment has a camera unit 56 and a laser light emitting unit 58 as shown in FIG. The laser light emitting unit 58 is disposed on the optical axis 60 of the optical system of the camera unit 56, and emits laser light radially in a direction parallel to a plane orthogonal to the optical axis 60.

例えば、第1実施形態で説明した四角形形状の穴32内にカメラ12のレーザ発光部58を挿入してレーザ光を照射すると、穴32の内側面には、例えば図9(b)に示すようなレーザ光の軌跡62が描かれる。この軌跡62は、穴32の断面形状と等しくなる。なお、本明細書では、レーザ光により描かれるこの軌跡62を、参照光と呼ぶこともある。   For example, when the laser light emitting portion 58 of the camera 12 is inserted into the rectangular hole 32 described in the first embodiment and laser light is irradiated, the inner surface of the hole 32 is, for example, as shown in FIG. A laser beam locus 62 is drawn. This locus 62 is equal to the cross-sectional shape of the hole 32. In this specification, the locus 62 drawn by the laser light may be referred to as reference light.

次に、本実施形態による穴内面検査方法及び穴内面画像処理方法について図9を用いて説明する。   Next, the hole inner surface inspection method and the hole inner surface image processing method according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態による穴内面検査方法及び穴内面画像処理方法は、穴32の断面形状の抽出方法が異なるほかは、第1実施形態による穴内面検査方法及び穴内面画像処理方法と同様である。   The hole inner surface inspection method and the hole inner surface image processing method according to the present embodiment are the same as the hole inner surface inspection method and the hole inner surface image processing method according to the first embodiment except that the method for extracting the cross-sectional shape of the hole 32 is different.

第1実施形態の方法では、穴32の入り口部分を含む穴内面画像を撮影し、穴32の入り口部分の形状の形状を、穴32の断面形状40として抽出した。これに対し、本実施形態の方法では、レーザ発光部58から発せられたレーザ光を穴32の内側面34に照射し、このレーザ光が描く軌跡62をカメラ12で撮影し、穴内面画像上の軌跡62を穴32の断面形状40として抽出する。   In the method of the first embodiment, a hole inner surface image including the entrance portion of the hole 32 was taken, and the shape of the shape of the entrance portion of the hole 32 was extracted as the cross-sectional shape 40 of the hole 32. On the other hand, in the method of the present embodiment, the laser light emitted from the laser light emitting unit 58 is irradiated onto the inner side surface 34 of the hole 32, and the locus 62 drawn by this laser light is photographed by the camera 12, and the hole inner surface image is displayed. Is extracted as the cross-sectional shape 40 of the hole 32.

このようにして穴32の断面形状40を抽出することにより、撮影する穴内面画像は、必ずしも入り口部分の形状を含む必要はなくなる。また、穴32の形状が深さ方向で変化している場合、軌跡62の形状や大きさの変化に基づいてこれを知ることができ、穴32のより正確な検査を行うことが可能となる。また、穴32の形状の変化を考慮した内側面の2次元展開画像を取得することも可能となる。   By extracting the cross-sectional shape 40 of the hole 32 in this way, the hole inner surface image to be photographed does not necessarily need to include the shape of the entrance portion. In addition, when the shape of the hole 32 changes in the depth direction, this can be known based on the change in the shape and size of the locus 62, and a more accurate inspection of the hole 32 can be performed. . It is also possible to acquire a two-dimensional developed image of the inner surface in consideration of changes in the shape of the hole 32.

また、本実施形態の方法では、穴32の入り口部分を含む穴内面画像の撮影は不要なため、カメラ12を穴32内に挿入した状態から検査を行うようにしてもよい。この場合、穴32内にカメラ12を徐々に挿入しながら撮影を行うようにしてもよいし、穴32からカメラ12を徐々に引き抜きながら撮影を行うようにしてもよい。また、相似図形44の設定は、第1実施形態と同様に穴32の断面形状40を縮小することのほか、断面形状40を拡大することにより行うこともできる。   Further, in the method of the present embodiment, since it is not necessary to take a hole inner surface image including the entrance portion of the hole 32, the inspection may be performed from the state where the camera 12 is inserted into the hole 32. In this case, photographing may be performed while gradually inserting the camera 12 into the hole 32, or photographing may be performed while gradually pulling out the camera 12 from the hole 32. Further, the setting of the similar figure 44 can be performed not only by reducing the cross-sectional shape 40 of the hole 32 as in the first embodiment but also by enlarging the cross-sectional shape 40.

このように、本実施形態によれば、穴の断面形状によらず、穴内面画像から穴の内側面の正確な2次元展開画像を取得することができる。また、穴の断面形状が深さによって異なる場合にも、正確な2次元展開画像を取得することができる。これにより、穴の内側面の状態を詳細且つ正確に検査することができる。   Thus, according to the present embodiment, an accurate two-dimensional developed image of the inner surface of the hole can be acquired from the hole inner surface image regardless of the cross-sectional shape of the hole. Even when the cross-sectional shape of the hole varies depending on the depth, an accurate two-dimensional developed image can be acquired. Thereby, the state of the inner surface of the hole can be inspected in detail and accurately.

[変形実施形態]
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
[Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.

例えば、上記実施形態では、断面形状が四角形形状の穴32の内側面34を検査する例を示したが、穴32の断面形状は、必ずしも四角形等の多角形形状である必要はなく、円や楕円などの曲線部分を有する形状であってもよい。例えば、穴32の入り口部分の形状や参照光の軌跡から、図10(a)に示すような、曲線部分を有する穴32の断面形状40が抽出されたものとする。このような場合、図10(b)に示すように、断面形状40曲線部分を直線近似できる範囲ごとに分割することで、断面形状40を多角形形状42に近似する。そして、この多角形形状42に基づき、相似図形44及び台形形状の領域46を設定すればよい。   For example, in the above-described embodiment, an example in which the inner surface 34 of the hole 32 having a quadrangular cross-sectional shape is inspected, but the cross-sectional shape of the hole 32 is not necessarily a polygonal shape such as a quadrangle, The shape may have a curved portion such as an ellipse. For example, it is assumed that a cross-sectional shape 40 of the hole 32 having a curved portion as shown in FIG. 10A is extracted from the shape of the entrance portion of the hole 32 and the locus of the reference light. In such a case, as shown in FIG. 10B, the sectional shape 40 is approximated to a polygonal shape 42 by dividing the curved portion of the sectional shape 40 into ranges that can be linearly approximated. Then, based on the polygonal shape 42, a similar figure 44 and a trapezoidal area 46 may be set.

上記実施形態は、本発明を適用しうる幾つかの態様を例示したものに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜修正や変形を行うことを妨げるものではない。   The above embodiments are merely examples of some aspects to which the present invention can be applied, and do not prevent appropriate modifications and variations from being made without departing from the spirit of the present invention.

10・・・穴内面検査装置
12・・・カメラ
18・・・移動機構
20・・・変位センサ
22・・・制御装置
24・・・画像処理装置
30・・・ワーク
32・・・穴
34・・・内側面
36・・・撮影エリア
40・・・断面形状
42・・・多角形形状
44・・・相似図形
46・・・台形形状の領域
48,54・・・変換画像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Hole inner surface inspection apparatus 12 ... Camera 18 ... Moving mechanism 20 ... Displacement sensor 22 ... Control apparatus 24 ... Image processing apparatus 30 ... Work piece 32 ... Hole 34- ..Inner side surface 36 ... shooting area 40 ... cross-sectional shape 42 ... polygonal shape 44 ... similar figure 46 ... trapezoidal regions 48, 54 ... converted image

Claims (6)

観察対象の穴の内側面を含む第1の画像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により取得した前記第1の画像から前記内側面の2次元展開画像を取得する画像処理手段であって、
前記撮影手段により取得した第1の画像から前記穴の断面形状を抽出し、前記断面形状を多角形で近似した第1の形状を前記第1の画像上に設定し、
前記撮影手段の光学系の光軸を基準として前記第1の形状を縮小又は拡大した第2の形状を前記第1の画像上に設定し、
前記第1の形状と前記第2の形状との各頂点を結ぶ線分により、前記第1の形状と前記第2の形状との間の領域に、複数の台形形状の領域を画定し、
前記複数の台形形状の領域内の前記第1の画像をそれぞれ射影変換した後に合成し、前記穴の第1の深さ領域における前記内側面の展開画像である第1の内側面画像を取得するように構成された画像処理手段と
を有する穴内面検査装置。
Photographing means for photographing the first image including the inner surface of the hole to be observed;
Image processing means for obtaining a two-dimensional developed image of the inner surface from the first image obtained by the photographing means,
Extracting the cross-sectional shape of the hole from the first image acquired by the photographing means, and setting a first shape approximating the cross-sectional shape by a polygon on the first image;
A second shape obtained by reducing or enlarging the first shape on the basis of the optical axis of the optical system of the photographing means is set on the first image;
A plurality of trapezoidal regions are defined in a region between the first shape and the second shape by a line segment connecting the vertices of the first shape and the second shape,
The first images in the plurality of trapezoidal regions are each subjected to projective transformation and then combined to obtain a first inner surface image that is a developed image of the inner surface in the first depth region of the hole. And an image processing means configured as described above.
前記観察対象に対する前記撮影手段の位置を移動する撮影手段移動手段を更に有し、
前記画像処理手段は、
前記撮影手段を前記穴の深さ方向に沿って移動した後、前記穴の前記内側面を前記撮影手段により撮影した第2の画像を取得し、
前記複数の台形形状の領域内の前記第2の画像をそれぞれ射影変換した後に合成し、前記穴の第2の深さ領域における前記内側面の展開画像である第2の内側面画像を取得し、
前記第1の内側面画像と前記第2の内側面画像とを合成し、前記第1の深さ領域及び前記第2の深さ領域における前記内側面の展開画像である第3の内側面画像を取得するように更に構成されている
請求項1記載の穴内面検査装置。
A photographing means moving means for moving the position of the photographing means relative to the observation object;
The image processing means includes
After moving the photographing means along the depth direction of the hole, to obtain a second image obtained by photographing the inner surface of the hole by the photographing means,
The second images in the plurality of trapezoidal regions are combined after projective transformation to obtain a second inner surface image that is a developed image of the inner surface in the second depth region of the hole. ,
A third inner surface image that is a developed image of the inner surface in the first depth region and the second depth region by combining the first inner surface image and the second inner surface image. The hole inner surface inspection device according to claim 1, further configured to acquire the following.
前記画像処理手段は、前記第1の画像が前記穴の入り口の画像を含む場合に、前記穴の前記入り口の形状を前記穴の前記断面形状として抽出するように構成されている
請求項1又は2記載の穴内面検査装置。
The image processing means is configured to extract the shape of the entrance of the hole as the cross-sectional shape of the hole when the first image includes an image of the entrance of the hole. 2. The hole inner surface inspection apparatus according to 2.
前記画像処理手段は、前記第1の画像が、前記穴の前記内側面に照射された前記撮影手段の前記光学系の前記光軸に対して垂直な方向の参照光の軌跡を含む場合に、前記参照光の前記軌跡を前記穴の前記断面形状として抽出するように構成されている
請求項1又は2記載の穴内面検査装置。
The image processing means, when the first image includes a trajectory of reference light in a direction perpendicular to the optical axis of the optical system of the imaging means irradiated on the inner surface of the hole, The hole inner surface inspection device according to claim 1, wherein the trajectory of the reference light is extracted as the cross-sectional shape of the hole.
観察対象の穴の内側面を撮影した画像から前記内側面の2次元展開画像を取得する穴内面画像処理装置であって、
前記穴の前記内側面を撮影手段により撮影した第1の画像を取得し、
前記第1の画像から前記穴の断面形状を抽出し、前記断面形状を多角形で近似した第1の形状を前記第1の画像上に設定し、
前記撮影手段の光学系の光軸を基準として前記第1の形状を縮小又は拡大した第2の形状を前記第1の画像上に設定し、
前記第1の形状と前記第2の形状との各頂点を結ぶ線分により、前記第1の形状と前記第2の形状との間の領域に、複数の台形形状の領域を画定し、
前記複数の台形形状の領域内の前記第1の画像をそれぞれ射影変換した後に合成し、前記穴の第1の深さ領域における前記内側面の2次元展開画像である第1の内面画像を取得するように構成されている
穴内面画像処理装置。
A hole inner surface image processing device for acquiring a two-dimensional developed image of the inner surface from an image obtained by photographing the inner surface of a hole to be observed,
Obtaining a first image obtained by photographing the inner surface of the hole by a photographing means;
Extracting the cross-sectional shape of the hole from the first image, and setting a first shape that approximates the cross-sectional shape by a polygon on the first image;
A second shape obtained by reducing or enlarging the first shape on the basis of the optical axis of the optical system of the photographing means is set on the first image;
A plurality of trapezoidal regions are defined in a region between the first shape and the second shape by a line segment connecting the vertices of the first shape and the second shape,
The first images in the plurality of trapezoidal regions are each subjected to projective transformation and then combined to obtain a first inner surface image that is a two-dimensional developed image of the inner surface in the first depth region of the hole. A hole inner surface image processing apparatus configured to be.
観察対象の穴の内側面を撮影手段により撮影した第1の画像を取得するステップと、
前記第1の画像から前記穴の断面形状を抽出し、前記断面形状を多角形で近似した第1の形状を前記第1の画像上に設定するステップと、
前記撮影手段の光学系の光軸を基準として前記第1の形状を縮小又は拡大した第2の形状を前記第1の画像上に設定するステップと、
前記第1の形状と前記第2の形状との各頂点を結ぶ線分により、前記第1の形状と前記第2の形状との間の領域に、複数の台形形状の領域を画定するステップと、
前記複数の台形形状の領域内の前記第1の画像をそれぞれ射影変換した後に合成し、前記穴の第1の深さ領域における前記内側面の展開画像である第1の内側面画像を取得するステップと
を有する穴内面画像処理方法。
Obtaining a first image obtained by photographing an inner surface of a hole to be observed by photographing means;
Extracting a cross-sectional shape of the hole from the first image, and setting a first shape approximating the cross-sectional shape by a polygon on the first image;
Setting on the first image a second shape obtained by reducing or enlarging the first shape with respect to the optical axis of the optical system of the photographing means;
Defining a plurality of trapezoidal regions in a region between the first shape and the second shape by a line segment connecting the vertices of the first shape and the second shape; ,
The first images in the plurality of trapezoidal regions are each subjected to projective transformation and then combined to obtain a first inner surface image that is a developed image of the inner surface in the first depth region of the hole. And a hole inner surface image processing method.
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KR20230021826A (en) * 2021-08-06 2023-02-14 주식회사 윈텍오토메이션 Image acquisition method for checking the inner wall of a hole with a gradient
JP7548870B2 (en) 2021-05-28 2024-09-10 株式会社エデックリンセイシステム Cylinder inner surface imaging device

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