JP7222575B1 - Cylindrical inner surface inspection device - Google Patents
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Abstract
【課題】微小な異常箇所の検出精度の向上と、粗面における異常箇所の検出精度の向上とを両立することが可能な円筒内面検査装置を提供する。【解決手段】円筒状の検査対象物の内面に照射するための、互いに異なる中心波長の複数のレーザ光を発生させるレーザ発光装置と、レーザ発光装置からの複数のレーザ光を照射光として先端部に伝送し、先端部から検査対象物の内面に照射光を照射し、検査対象物の内面から反射された反射光を後端部に伝送する検査プローブを備え、照射光を検査プローブの先端部から検査対象物の内面の全周囲に順次照射する走査部と、検査プローブの後端部から出射された反射光を波長毎に電気信号に変換する光電変換部と、レーザ発光装置、走査部、及び、光電変換部を備える本体部を移動させる移動装置と、を備える。【選択図】図3An object of the present invention is to provide a cylindrical inner surface inspection device that can improve both the accuracy of detecting minute abnormalities and the accuracy of detecting abnormalities on rough surfaces. [Solution] A laser emitting device that generates a plurality of laser beams with different center wavelengths to irradiate the inner surface of a cylindrical inspection object, and a tip portion that uses the plurality of laser beams from the laser emitting device as irradiation light. It is equipped with an inspection probe that transmits the irradiation light from the tip to the inner surface of the object to be inspected, and transmits the reflected light from the inner surface of the object to the rear end. a scanning unit that sequentially irradiates the entire circumference of the inner surface of the object to be inspected; a photoelectric conversion unit that converts reflected light emitted from the rear end of the inspection probe into electrical signals for each wavelength; a laser emitting device; a scanning unit; and a moving device that moves the main body including the photoelectric conversion section. [Selection diagram] Figure 3
Description
本発明は、円筒状の被検査物の内表面における傷の有無等の状態を検査するための円筒内面検査装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylindrical inner surface inspection apparatus for inspecting the inner surface of a cylindrical object to be inspected for flaws and the like.
自動車や電気製品等の様々な製品には、円筒状の部材や円筒状の穴が設けられた部品が使用されているものがある。これらの部材や部品の円筒内表面に傷や異物又は汚れの付着等があると製品の性能や品質に問題が発生するため円筒内表面における傷の有無等の状態を検査するための様々な検査方法や検査装置が提案されている。 2. Description of the Related Art Cylindrical members and parts with cylindrical holes are used in various products such as automobiles and electric appliances. If there are scratches, foreign matter, or dirt on the inner surface of the cylinder of these members and parts, problems will occur in the performance and quality of the product. A method and inspection apparatus have been proposed.
例えば、自動車エンジンのシリンダやブレーキマスターシリンダ等の内表面における傷の有無等を検査するために、円筒状の穴の外からカメラ等の装置で撮影を行うような検査方法や、光学素子等を先端に付けた筒状の検査プローブを円筒状の穴の中に挿入して、カメラやレーザ光によって内表面の検査を行うような検査方法等が提案されている。 For example, in order to inspect the presence or absence of scratches on the inner surface of automobile engine cylinders, brake master cylinders, etc., inspection methods such as photographing with a device such as a camera from the outside of a cylindrical hole, optical elements, etc. An inspection method has been proposed in which a cylindrical inspection probe attached to the tip is inserted into a cylindrical hole and the inner surface is inspected using a camera or laser light.
このような様々な検査方法のうち、小径の穴の内部表面を高速に検査可能とするために、検査対象の穴の内表面にレーザ光を照射させて、その反射光の強度を測定することにより検査対象の穴の内表面における傷の有無等を検査するような方法が提案されている。(例えば特許文献1、2参照。)。 Among these various inspection methods, in order to enable high-speed inspection of the inner surface of a small-diameter hole, a laser beam is irradiated onto the inner surface of the hole to be inspected, and the intensity of the reflected light is measured. proposed a method for inspecting the presence or absence of flaws on the inner surface of a hole to be inspected. (See Patent Documents 1 and 2, for example).
この特許文献1には、レーザ発振器を有する本体部に回転自由に装着された回転筒体内の光誘導空間を通してレーザ光を被検査体表面に照射し、被検査体表面からの反射レーザ光を回転筒体内に配置された複数本の光ファイバを介して本体部側の判定処理装置に伝送するように構成された表面検査装置が開示されている。この表面検査装置では、反射レーザ光の強度の変化を検出することにより検査対象の円筒内表面における傷等の有無が判定されることになる。 In Patent Document 1, a laser beam is irradiated onto the surface of an object to be inspected through a light guiding space in a rotary cylinder that is rotatably mounted on a main body having a laser oscillator, and the laser beam reflected from the surface of the object to be inspected is rotated. A surface inspection device is disclosed that is configured to transmit to a determination processing device on the main body side via a plurality of optical fibers arranged in a cylinder. In this surface inspection apparatus, the presence or absence of flaws or the like on the inner surface of the cylinder to be inspected is determined by detecting changes in the intensity of the reflected laser beam.
また、特許文献2には、円筒状のガラスパイプ等のパイプ状部材を検査プローブ内に設けて、レーザ光をパイプ状部材の中空領域を介して先端部まで伝送して、先端部に設けられた反射部材に反射させることにより検査対象物の内面に照射光を照射し、検査対象物の内面から反射された反射光を反射部材により反射させてパイプ状部材の中空領域以外の領域を介して伝送するようにした円筒内面検査装置が開示されている。 Further, in Patent Document 2, a pipe-shaped member such as a cylindrical glass pipe is provided in an inspection probe, and a laser beam is transmitted to the tip through a hollow region of the pipe-shaped member. The inner surface of the object to be inspected is irradiated with the irradiation light by being reflected by the reflecting member, and the reflected light reflected from the inner surface of the object to be inspected is reflected by the reflecting member and passes through the area other than the hollow area of the pipe-shaped member. A transmitting cylindrical inner surface inspection apparatus is disclosed.
また、特許文献3には、検査プローブの先端部に360度方向に反射又は屈折角度を有する光学素子を設け、レーザ光の照射角度を調整しながら順次照射することにより、レーザ光を360度方向に走査して円筒状の検査対象物の内面を検査する際に、検査プローブを回転させずに円筒状の検査対象物の内面を検査するようにした円筒内面検査装置が開示されている。 In addition, in Patent Document 3, an optical element having a reflection or refraction angle in the 360-degree direction is provided at the tip of the inspection probe, and the laser light is emitted in the 360-degree direction by sequentially irradiating while adjusting the irradiation angle of the laser light. A cylindrical inner surface inspection apparatus is disclosed that inspects the inner surface of a cylindrical inspection object without rotating the inspection probe when scanning the inner surface of the cylindrical inspection object.
上述したような検査装置では、検査対象物の内面にレーザ光を照射した際のレーザ光のスポット径が小さい程、より微小な傷や凹凸等の異常箇所を検出することが可能になる。しかしながら、レーザ光のスポット径を小さくした場合、検査対象物の内面の切削痕(異常箇所ではなく、粗面)でも反射光の強度が敏感に変化する為、異常箇所の判別が困難になるという問題がある。 In the inspection apparatus as described above, the smaller the spot diameter of the laser beam when the inner surface of the object to be inspected is irradiated with the laser beam, the more minute abnormalities such as scratches and irregularities can be detected. However, if the spot diameter of the laser beam is made small, the intensity of the reflected light will change sensitively even if there is a cut mark on the inner surface of the inspection object (rough surface, not an abnormal location), making it difficult to distinguish the abnormal location. There's a problem.
本発明の目的は、微小な異常箇所の検出精度の向上と、粗面における異常箇所の検出精度の向上とを両立することが可能な円筒内面検査装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cylindrical inner surface inspection apparatus capable of improving the detection accuracy of minute abnormal points and improving the detection accuracy of abnormal points on rough surfaces.
本発明の円筒内面検査装置は、円筒状の検査対象物の内面に照射するための、互いに異なる中心波長の複数のレーザ光を発生させるレーザ発光装置と、前記レーザ発光装置からの前記複数のレーザ光を照射光として先端部に伝送し、先端部から検査対象物の内面に照射光を照射し、検査対象物の内面から反射された反射光を後端部に伝送する検査プローブを備え、照射光を前記検査プローブの先端部から検査対象物の内面の全周囲に順次照射する走査部と、前記検査プローブの後端部から出射された反射光を波長毎に電気信号に変換する光電変換部と、前記レーザ発光装置、前記走査部、及び、前記光電変換部を備える本体部を移動させる移動装置と、を備える。 A cylindrical inner surface inspection apparatus according to the present invention comprises a laser light emitting device for generating a plurality of laser beams having different central wavelengths for irradiating the inner surface of a cylindrical inspection object, and the plurality of laser beams emitted from the laser light emitting device. Equipped with an inspection probe that transmits light as irradiation light to the front end, irradiates the inner surface of the inspection object with the irradiation light from the front end, and transmits the reflected light reflected from the inner surface of the inspection object to the rear end, and irradiates A scanning unit that sequentially irradiates light from the tip of the inspection probe to the entire periphery of the inner surface of the inspection object, and a photoelectric conversion unit that converts the reflected light emitted from the rear end of the inspection probe into an electrical signal for each wavelength. and a moving device that moves a main body including the laser light emitting device, the scanning section, and the photoelectric conversion section.
本発明の他の円筒内面検査装置によれば、前記複数のレーザ光の中心波長は、互いに100nm以上異なるように設定されていてもよい。 According to another cylindrical inner surface inspection apparatus of the present invention, center wavelengths of the plurality of laser beams may be set to differ from each other by 100 nm or more.
また、本発明の他の円筒内面検査装置によれば、前記複数のレーザ光の中心波長は、波長帯域が280nm以上380nm未満の紫外光、380nm以上430nm未満の紫色光、430nm以上490nm未満の青色光、490nm以上550nm未満の緑色光、550nm以上590nm未満の黄色光、590nm以上640nm未満の橙色光、640nm以上770nm未満の赤色光、770nm以上2500nm未満の近赤外光、2500nm以上の赤外光の分類のうち、互いに異なる分類の組み合わせとなるように設定されていてもよい。 Further, according to another cylindrical inner surface inspection apparatus of the present invention, the center wavelengths of the plurality of laser beams are ultraviolet light with a wavelength band of 280 nm or more and less than 380 nm, violet light with a wavelength band of 380 nm or more and less than 430 nm, and blue light with a wavelength band of 430 nm or more and less than 490 nm. Light, green light of 490 nm or more and less than 550 nm, yellow light of 550 nm or more and less than 590 nm, orange light of 590 nm or more and less than 640 nm, red light of 640 nm or more and less than 770 nm, near infrared light of 770 nm or more and less than 2500 nm, infrared light of 2500 nm or more may be set so as to be a combination of classifications different from each other.
また、本発明の他の円筒内面検査装置によれば、前記複数のレーザ光を検査対象物の内面に照射した際のスポット径が、互いに25μm以上異なるように構成されていてもよい。 Further, according to another cylindrical inner surface inspection apparatus of the present invention, the spot diameters of the plurality of laser beams irradiated onto the inner surface of the inspection object may be different from each other by 25 μm or more.
また、本発明の他の円筒内面検査装置によれば、前記走査部は、互いに異なる中心波長の複数のレーザ光を検査対象物の内面に照射した際のスポット光のスポット径が中心波長毎に異なる径とし、かつ、スポット径が異なる複数のスポット光の中心位置が同じ位置となるように同心円状に重畳した状態で、複数のスポット光を同時に検査対象物の内面に照射するようにしてもよい。 Further, according to another cylindrical inner surface inspection apparatus of the present invention, the scanning unit irradiates the inner surface of the inspection object with a plurality of laser beams having center wavelengths different from each other, and the spot diameter of the spot light is changed for each center wavelength. A plurality of spot lights having different diameters and having different spot diameters may be concentrically superimposed such that the central positions of the spot lights are at the same position, and the inner surface of the inspection object may be simultaneously irradiated with the plurality of spot lights. good.
また、本発明の他の円筒内面検査装置によれば、前記走査部は、前記レーザ発光装置からのレーザ光を照射光として中空領域を介して伝送する透明材料により形成されたパイプ状部材と、前記パイプ状部材を内部に収容する円筒状の外装部材と、前記外装部材の先端部に設けられた反射部材とから構成され、前記照射光を前記パイプ状部材の中空領域を介して先端部まで伝送して当該先端部に設けられた前記反射部材により反射させることにより検査対象物の内面に前記照射光を照射し、検査対象物の内面から反射された反射光を前記反射部材により反射させて前記パイプ状部材の中空領域以外の領域を介して伝送する前記検査プローブと、前記検査プローブを回転させる回転装置と、を備えてもよい。 Further, according to another cylindrical inner surface inspection apparatus of the present invention, the scanning unit includes a pipe-shaped member made of a transparent material that transmits laser light from the laser light emitting device as irradiation light through a hollow region; It is composed of a cylindrical exterior member that accommodates the pipe-shaped member inside, and a reflecting member provided at the tip of the exterior member. The irradiation light is transmitted and reflected by the reflecting member provided at the tip, so that the inner surface of the inspection object is irradiated with the irradiation light, and the reflected light reflected from the inner surface of the inspection object is reflected by the reflecting member. The inspection probe may be transmitted through a region other than the hollow region of the pipe-shaped member, and a rotating device for rotating the inspection probe.
また、本発明の他の円筒内面検査装置によれば、前記走査部は、前記レーザ発光装置において発生したレーザ光の照射角度を調整する照射角度調整部と、360度方向に反射又は屈折角度を有する偏向用光学素子が先端部に設けられ、前記照射角度調整部により照射角度が調整された後のレーザ光を、検査対象物の内部に挿入する先端部まで伝送して前記偏向用光学素子により反射又は屈折させることにより検査対象物の内面の全周囲に照射光として順次照射し、検査対象物の内面から反射された反射光を前記偏向用光学素子により反射又は屈折させて前記先端部とは反対側の端面に伝送する前記検査プローブと、を備えてもよい。 Further, according to another cylindrical inner surface inspection apparatus of the present invention, the scanning unit includes an irradiation angle adjustment unit that adjusts the irradiation angle of the laser light generated in the laser light emitting device, and an irradiation angle adjustment unit that adjusts the reflection or refraction angle in 360-degree directions. A deflection optical element is provided at the tip, and the laser beam whose irradiation angle has been adjusted by the irradiation angle adjustment unit is transmitted to the tip where the laser beam is inserted into the inside of the inspection object, and the deflection optical element By reflecting or refracting, the entire perimeter of the inner surface of the inspection object is sequentially irradiated as irradiation light, and the reflected light reflected from the inner surface of the inspection object is reflected or refracted by the deflection optical element. and the inspection probe transmitting to the opposite end face.
本発明の円筒内面検査装置によれば、微小な異常箇所の検出精度の向上と、粗面における異常箇所の検出精度の向上とを両立することが可能な円筒内面検査装置を提供することができる。 According to the cylindrical inner surface inspection apparatus of the present invention, it is possible to provide a cylindrical inner surface inspection apparatus capable of improving the detection accuracy of minute abnormal points and improving the detection accuracy of abnormal points on rough surfaces. .
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態の円筒内面検査装置10の概略構成を説明するための斜視図である。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view for explaining a schematic configuration of a cylindrical inner
本実施形態の円筒内面検査装置10は、例えば検査対象物80のような円筒状の物体の内面(又は内表面)の状態を検査するための装置である。円筒内面検査装置10では、検査対象物80の内面の状態の検査を行う際に、検査対象物80の検査対象の穴に検査プローブ12を挿入する。そして、この検査プローブ12が高速回転しつつ上下に移動することにより、検査対象物80の内面の全面を走査して検査を行う。
A cylindrical inner
なお、本実施形態の円筒内面検査装置10には、パーソナルコンピュータ等の端末装置20が接続されており、円筒内面検査装置10の動作の制御や検査結果の表示等の処理を行っている。ここで、端末装置20は、円筒内面検査装置10を制御する装置の一例であり、スマートフォン、タブレット端末等の様々な装置を無線回線により円筒内面検査装置10と接続して、円筒内面検査装置10の動作の制御や検査結果の表示等の処理を行うようにしても良い。さらに、円筒内面検査装置10の動作の制御を行う制御部や検査結果を表示する表示部等を円筒内面検査装置10と一体化して構成するようなことも可能である。
A
次に、本実施形態の円筒内面検査装置10を横から見た場合の外観を図2に示す。本実施形態の円筒内面検査装置10は、図2に示されるように、本体部11と、検査プローブ12と、アーム13と、昇降装置14と、支柱15と、台座19とから構成されている。
Next, FIG. 2 shows the external appearance of the cylindrical inner
支柱15は、台座19上において垂直に支持されている。そして、この支柱15には、昇降装置14が備え付けられており、この昇降装置14は、支柱15に沿って上下方向に移動するように構成されている。そして、昇降装置14から水平方向にアーム13が設けられており、このアーム13の先端には本体部11が取り付けられている。
The
そして、本体部11には、検査を行う際に高速回転する検査プローブ12が取り付けられている。検査プローブ12は、1000rpm以上、例えば2000~4000rmpというような高速で回転する。
An
なお、検査プローブ12の先端には、レーザ光を出射するための開口部が設けられており、このレーザ光が照射光として検査対象物80の内面を走査するような構成となっている。
An opening for emitting laser light is provided at the tip of the
また、端末装置20には、制御部21、処理部22、表示部23が構成されている。制御部21は、円筒内面検査装置10の昇降装置14や本体部11の動作を制御する。処理部22は、本体部11から出力される反射光の強度信号を入力して、検査対象物80の内面に傷等があるか否かを判定する判定処理を行う。表示部23は、処理部22における判定結果を表示する。
Further, the
なお、処理部22は、検査対象物80の内面からの反射光の強度の増減を監視して、例えば、反射光の強度が予め設定された値以上増加又は減少した場合に、検査対象物80の内面に傷又は異物等の付着があると判定する。ここで、処理部22は、反射光の受光強度の値そのものを監視するのではなく、検査中における受光強度の連続性等をも判定基準として傷等の有無の判定を行う。
The
次に、図2に示した本体部11の構成について図3を参照して詳細に説明する。
Next, the configuration of the
本体部11は、図3に示すように、検査プローブ12に加えて、レーザ発光装置16、光電変換部17及び中空モータ18を備えている。
As shown in FIG. 3, the
レーザ発光装置16は、円筒状の検査対象物の内面に照射するための、互いに異なる中心波長の複数のレーザ光を発生させる。
The laser
レーザ発光装置16において発生させる複数のレーザ光の数、及び、各々のレーザ光の中心波長については特に制限はない。ただし、複数のレーザ光の中心波長は、互いに100nm以上異なるように設定することが好ましい。また、複数のレーザ光の中で最も中心波長が長いレーザ光の中心波長は、770nm以上2500nm未満の近赤外光帯域の波長とすることが好ましい。また、複数のレーザ光の中で最も中心波長が短いレーザ光の中心波長は、380nm以上770nm未満の可視光帯域の波長とすることが好ましい。
There are no particular restrictions on the number of laser beams generated by the laser
ここで、レーザ光の中心波長とは、レーザ光のスペクトル特性のピーク波長、又は、スペクトル特性の半値全幅の中心の波長により規定される。 Here, the center wavelength of the laser light is defined by the peak wavelength of the spectral characteristics of the laser light or the center wavelength of the full width at half maximum of the spectral characteristics.
本実施形態では、一例として、レーザ発光装置16は、中心波長が630nmのレーザ光L1及び中心波長が820nmのレーザ光L2の2種類のレーザ光を発生させるものとする。
In this embodiment, as an example, the laser
なお、レーザ発光装置16は、図2に示すように、単一の装置の内部で複数のレーザ光を発生させ、発生させた複数のレーザ光を合波して出力するものに限らず、中心波長毎に複数のレーザ発光装置を設け、複数のレーザ発光装置の各々から出射後のレーザ光をダイクロイックミラー又はプリズム等の合波用光学素子により合波する構成としてもよい。
As shown in FIG. 2, the laser
中空モータ18は、回転軸が中空構造となっているモータであり、検査プローブ12がこの中空部分に挿入されることにより、検査プローブ12を回転させる回転装置である。本実施形態では、検査プローブ12及び中空モータ18により、本発明の技術における走査部が構成される。
The
なお、本実施形態では、検査プローブ12を中空モータ18により回転する構造を用いて説明するが、回転装置はこのような構造に限定されるものではなく、モータによりプーリーを回転させ、このプーリーの回転力を検査プローブ12に伝達して検査プローブ12を回転するような構成の回転装置を用いることも可能である。
In this embodiment, a structure in which the
光電変換部17は、検査プローブ12の後端部から出射された反射光を波長毎に電気信号に変換する。この光電変換部17により変換された反射光の強度を示す電気信号は、端末装置20の処理部22に転送される。
The
そして、レーザ発光装置16、検査プローブ12、中空モータ18及び光電変換部17とからなる本体部11は、アーム13により昇降装置14に接続されており、昇降装置14により上下に移動される構成となっている。
A
なお、本実施形態では、本体部11を昇降装置14により上下に移動させて検査を行う場合の構成について説明するが、アーム13、昇降装置14、支柱15等をロボットアームに置き換えて構成するようなことも可能である。また、検査対象の穴が水平方向の場合には装置を寝かせた状態で使用する場合もあり、このような場合には本体部11を水平方向に移動させることになる。つまり、昇降装置14は、本体部11を移動させる移動装置として機能するものであれば良い。
In the present embodiment, a configuration in which inspection is performed by moving the
また、図3に示されるように、レーザ発光装置16により生成されたレーザ光は、照射光101として光電変換部17を通過し、検査プローブ12内の中空領域を通過して、検査プローブ12の先端部まで到達し、この先端部において反射されることにより方向が変化して検査対象物80の内面に照射される構成となっている。そして、検査対象物80の内面において反射された反射光102は、検査プローブ12内を伝送されて光電変換部17に到達するような構成となっている。この検査プローブ12、光電変換部17の詳細な構造については後述する。
Further, as shown in FIG. 3, the laser light generated by the laser
次に、図4、図5を参照して、本実施形態の円筒内面検査装置10により検査対象物80の内面の検査を行う際の様子を説明する。
Next, with reference to FIGS. 4 and 5, a description will be given of how the inner surface of the
検査対象物80の内面の検査を行う場合には、図4に示すように、検査プローブ12が高速回転した状態で、昇降装置14により検査対象物80の穴内において上下に移動する。そのため、検査プローブ12からの照射光101は、検査対象物80の全内面を走査することになる。
When inspecting the inner surface of the
次に、検査対象物80の内面、つまり検査対象面に傷等の異常が無い場合の反射光・散乱光の様子と、傷等の異常がある場合の反射光・散乱光の様子を、それぞれ図5(A)、図5(B)に示す。
Next, the state of the reflected light/scattered light when there is no abnormality such as a scratch on the inner surface of the
図5(A)を参照すると、検査対象物80の検査対象面に傷等の異常が無い場合には、照射光101が照射点において均一に反射又は散乱しているのに対しているのが分かる。これに対して、図5(B)を参照すると、検査対象物80の検査対象面に傷等の異常がある場合には、照射光101が照射点において均一に反射又は散乱されず、特定の方向に反射又は散乱されているのが分かる。
Referring to FIG. 5A, when there is no abnormality such as a scratch on the inspection target surface of the
つまり、照射光101を検査対象物80の検査対象面に走査した場合、傷等の異常がある箇所において反射光の強度が変化する。そのため、処理部22では、この変化を検出して検査対象物80の検査対象面に何らかの異常があると判定する。
That is, when the inspection target surface of the
次に、図2、図3等において示した検査プローブ12の構造について説明する。
Next, the structure of the
本実施形態における検査プローブ12は、図6に示すように、石英ガラス(シリカガラス)により構成された円筒状の中空のガラスパイプ61を、ステンレス等により構成された円筒状の外装部材62に挿入することにより構成されている。
As shown in FIG. 6, the
ここで、石英ガラスとは、不純物がほとんど含まれておらず、成分がほぼ100%のSiO2(二酸化ケイ素)により構成されているガラスである。この石英ガラスは、一般的なガラスと比較して透明度がきわめて高く、光透過率が非常に高いという特性を有する。また、石英ガラスは、耐熱性、耐薬品性についても一般的なガラスと比較して優れているという特性を有する。 Here, quartz glass is glass that contains almost no impurities and is composed of almost 100% SiO 2 (silicon dioxide). This quartz glass has characteristics of extremely high transparency and very high light transmittance as compared with general glass. In addition, quartz glass has characteristics that it is superior to general glass in terms of heat resistance and chemical resistance.
ガラスパイプ61は、このような特性を有する石英ガラスにより構成されていることにより、一般的なガラスにより構成されているガラスパイプと比較して、反射光102の伝送率が高いものとなる。
Since the
なお、外装部材62の先端部には、照射光101を出射するとともに、反射光102を入射するための開口部63が設けられている。
An
次に、このような構造の検査プローブ12及び光電変換部17の断面図を図7に示す。なお、図7は、装置構成の概略構成を説明するための図であるため、縦方向の寸法を短く省略して示している。
Next, FIG. 7 shows a cross-sectional view of the
ガラスパイプ61は、レーザ発光装置16からのレーザ光を照射光101として中空領域を介して先端部まで伝送する。外装部材62は、図6においても説明したように、ガラスパイプ61を内部に収容する。なお、ガラスパイプ61は、外装部材62に接着されることにより外装部材62に固定され、外装部材62が中空モータ18により高速回転された場合、この回転に伴って高速回転するようになっている。
The
また、外装部材62の先端部には反射部材である反射ミラー64が水平方向に対して45度傾けられて装着されている。そのため、反射ミラー64は、ガラスパイプ61の中空領域を通過してきた照射光101を反射して進行方向を90度変化させる。そのため、照射光101は、開口部63から出射されて検査対象物80の内面に照射されることになる。
A reflecting
ここで、反射ミラー64の設置角度を45度として、照射光101の進行方向を90度変化させる場合について説明しているが、検査対象面によっては反射ミラー64の設置角度を45度以外として、照射光101の進行方向を90度以外の方向に変化させるような場合もある。
Here, the case where the installation angle of the
さらに、検査対象物80の内面において反射された反射光102は、この開口部62に入射して反射ミラー64により反射されて、進行方向が90度変化する。そして、進行方向が90度変化した反射光102は、ガラスパイプ61の中空領域以外の領域、つまり石英ガラスにより構成された領域を介して光電変換部17まで伝送される。
Further, the reflected light 102 reflected by the inner surface of the
このような構成となっていることにより、検査プローブ12は、照射光101をガラスパイプ61の中空領域を介して先端部まで伝送してこの先端部に設けられた反射ミラー64により反射させることにより検査対象物80の内面に照射光101を照射し、検査対象物80の内面から反射された反射光102を反射ミラー64により反射させてガラスパイプ61の中空領域以外の領域を介して光電変換部17まで伝送する。
With such a configuration, the
そして、光電変換部17は、レーザ発光装置16からのレーザ光を通過させるための穴が設けられ、その穴の周囲に分離用光学素子72及び光電変換センサ73a、73bが装着され、光電変換センサが検査プローブの先端部とは反対側のガラスパイプの端面と近接するような位置となるように配置された基板状部材である穴あき基板71により構成されている。
The
次に、図7に示した穴あき基板71について、図8を参照して詳細に説明する。
Next, the
穴あき基板71は、図8に示されるように、レーザ光通過穴71aが中心に設けられており、このレーザ光通過穴71aの左右にそれぞれ分離用光学素子72及び光電変換センサ73a、73bが配されている。
As shown in FIG. 8, the
分離用光学素子72は、ダイクロイックミラー又はプリズム等により構成されている。光電変換センサ73a、73bは、フォトダイオード又はCMOSセンサ等により構成された小型の受光素子でありチップ部品として構成されている。
The separating
中心波長が630nmのレーザ光L1の反射光及び中心波長が820nmのレーザ光L2の反射光からなる反射光102は、分離用光学素子72によりレーザ光L1の反射光とレーザ光L2の反射光とに分離される。分離されたレーザ光L1の反射光は光電変換センサ73aに入射し、分離されたレーザ光L2の反射光は光電変換センサ73bに入射する。
The reflected light 102 composed of the reflected light of the laser light L1 with a center wavelength of 630 nm and the reflected light of the laser light L2 with a center wavelength of 820 nm is separated by the
これにより、光電変換部17を小型に構成しつつ、中心波長が630nmのレーザ光L1の反射光と中心波長が820nmのレーザ光L2の反射光とを個別に検出することができる。
As a result, the reflected light of the laser light L1 having a center wavelength of 630 nm and the reflected light of the laser light L2 having a center wavelength of 820 nm can be separately detected while configuring the
なお、光電変換部17は、上記のように、穴あき基板71に分離用光学素子72及び光電変換センサ73a、73bが装着された態様に限らず、他の態様としてもよい。他の構成とした場合の光電変換部の一例を光電変換部117として図9に示す。
Note that the
図9に示された光電変換部117は、穴あきミラー74、集光レンズ75、分離用光学素子76、及び、光電変換センサ77a、77bにより構成されている。この光電変換部117では、光電変換センサ77a、77bがチップ部品よりも大きな部品として構成されており、ガラスパイプ61から出射された反射光を穴あきミラー74により反射した後、集光レンズ75により集光してから分離用光学素子76に入射させ、光電変換センサ77a、77bにより波長毎に受光するようになっている。
The
このような態様とした場合、光電変換センサ77a、77bのサイズや配置の自由度を高めることができる。 In such a mode, the photoelectric conversion sensors 77a and 77b can be sized and arranged more freely.
次に、本実施形態の円筒内面検査装置10の作用について説明する。
Next, the operation of the cylindrical inner
円筒内面検査装置10では、レーザ光を検査対象物の表面に照射し、検出単位毎に、レーザ光のスポット径サイズ分の反射光を光電変換センサ73a、73bで受光し、光電変換センサ73a、73bで検出している受光強度をデータ変換する。また、円筒内面検査装置10は、レーザ光により検査対象物の表面を走査し、光電変換センサ73a、73bで検出している受光強度を連続的にデータ変換する。このとき、レーザ光のスポット径が小さい程、より微小な傷や凹凸等の異常箇所を検出することが可能になる。
In the cylindrical inner
詳細には、図10(A)に示すように、傷や凹凸等の異常箇所に対してレーザ光のスポット径が小さい場合、スポット径に占める異常箇所の面積の割合が大きく、異常箇所の有無による反射光の強度変化が大きいため、反射光の強度に基づいて検査対象物の内面を画像化した際に、異常箇所が鮮明に表示される。 Specifically, as shown in FIG. 10A, when the spot diameter of the laser beam is small relative to the abnormal portion such as a scratch or unevenness, the ratio of the area of the abnormal portion to the spot diameter is large. Since the change in the intensity of the reflected light is large, when the inner surface of the object to be inspected is imaged based on the intensity of the reflected light, abnormal points are clearly displayed.
これに対して、図10(B)に示すように、傷や凹凸等の異常箇所に対してレーザ光のスポット径が大きい場合、スポット径に占める異常箇所の割合が小さく、異常箇所が有る部分の反射光の強度変化と異常箇所が無い部分の反射光の強度変化とが平均化され、異常箇所の有無による反射光の強度変化が小さくなってしまい、反射光の強度に基づいて検査対象物の内面を画像化した際に、異常箇所が不鮮明に表示される。 On the other hand, as shown in FIG. 10B, when the spot diameter of the laser beam is large relative to the abnormal portion such as a scratch or unevenness, the ratio of the abnormal portion to the spot diameter is small, and the portion with the abnormal portion The intensity change of the reflected light of the part and the intensity change of the reflected light of the part without the abnormal part are averaged, and the intensity change of the reflected light due to the presence or absence of the abnormal part becomes small. When imaging the inner surface of the
一方で、レーザ光のスポット径を小さくした場合、検査対象物の内面の切削痕(異常個所ではなく、粗面)でも反射光の強度が敏感に変化する為、反射光の強度に基づいて検査対象物の内面を画像化した際に、異常箇所の判別が困難になる。 On the other hand, when the spot diameter of the laser beam is reduced, the intensity of the reflected light changes sensitively even if there is a cut mark on the inner surface of the inspection object (rough surface, not an abnormal area), so inspection is based on the intensity of the reflected light. When the inner surface of the object is imaged, it becomes difficult to distinguish an abnormal portion.
詳細には、図11(A)に示すように、レーザ光のスポット径が小さい場合、異常個所ではなく表面粗さの精度に起因する凹凸であっても、反射光の強度が大きく変化してしまい、反射光の強度に基づいて検査対象物の内面を画像化した際に、傷以外の微細な凹凸等による表面粗さ成分(以下、不要な表面粗さ成分と記載)が多くなってしまう。 Specifically, as shown in FIG. 11(A), when the spot diameter of the laser beam is small, the intensity of the reflected light changes greatly even if the unevenness is caused by the accuracy of the surface roughness instead of the abnormal location. As a result, when the inner surface of the object to be inspected is imaged based on the intensity of the reflected light, surface roughness components due to fine irregularities other than scratches (hereinafter referred to as unnecessary surface roughness components) increase. .
これに対して、図11(B)に示すように、レーザ光のスポット径が大きい場合、スポット径内の凹凸による反射光の強度変化が平均化されて反射光の強度変化が小さくなるため、反射光の強度に基づいて検査対象物の内面を画像化した際に、不要な表面粗さ成分が少なくなる。 On the other hand, as shown in FIG. 11B, when the spot diameter of the laser beam is large, the intensity change of the reflected light due to the irregularities within the spot diameter is averaged, and the intensity change of the reflected light becomes smaller. When the inner surface of the inspection object is imaged based on the intensity of the reflected light, unnecessary surface roughness components are reduced.
このように、傷や凹凸等の異常箇所の検出にはレーザ光のスポット径が小さい方が有利となり、不要な表面粗さ成分の低減にはレーザ光のスポット径が大きい方が有利となる。 As described above, a smaller spot diameter of the laser beam is advantageous for detecting abnormal locations such as scratches and unevenness, and a larger spot diameter of the laser beam is advantageous for reducing unnecessary surface roughness components.
そのため、本実施形態の円筒内面検査装置10では、図12に示すように、照射光101として、中心波長が630nmの可視光のレーザ光L1及び中心波長が820nmの近赤外光のレーザ光L2の2種類のレーザ光を合波している。
Therefore, in the cylindrical inner
レーザ光をレンズにより集光して照射する際の最小スポット径wは、レーザ光の中心波長をλ、レンズの開口数をNAとしたとき、下記式(1)により表される。式(1)から、最小スポット径wは、レンズの開口数NAを一定とすると、レーザ光の中心波長に比例して大きくなることが分かる。
w=0.61λ/NA (1)
The minimum spot diameter w when a laser beam is condensed and irradiated by a lens is expressed by the following formula (1), where λ is the center wavelength of the laser beam and NA is the numerical aperture of the lens. From equation (1), it can be seen that the minimum spot diameter w increases in proportion to the center wavelength of the laser light, provided that the numerical aperture NA of the lens is constant.
w=0.61λ/NA (1)
最小スポット径wは、厳密には、レーザ光の中心波長λ及びレンズの開口数NAだけでなく、レーザ光のビーム品質M2にも依存する。ビーム品質M2(M2≧1.0)は、1.0が理想値であり、ビーム品質M2の数値に比例して最小スポット径wが大きくなる。例えば、M2=1.2の場合、ビーム品質M2以外の条件を等しくしたとすると、M2=1.0の場合と比較して、最小スポット径wが1.2倍となる。 Strictly speaking, the minimum spot diameter w depends not only on the center wavelength λ of the laser light and the numerical aperture NA of the lens, but also on the beam quality M2 of the laser light. The ideal value of the beam quality M 2 (M 2 ≧1.0) is 1.0, and the minimum spot diameter w increases in proportion to the numerical value of the beam quality M 2 . For example, when M 2 =1.2, the minimum spot diameter w is 1.2 times larger than when M 2 =1.0, assuming that the conditions other than the beam quality M 2 are the same.
一例として、中心波長が630nmの可視光のレーザ光L1の場合、レーザ光の径を2.0mm、集光時の焦点距離を500mm、ビーム品質M2を1.2とすると、0.200535mmのスポット径にすることができる。また、中心波長が820nmの近赤外光のレーザ光L2の場合、中心波長以外の条件をレーザ光L1と同じにすると、0.261014mmのスポット径にすることができる。 As an example, in the case of a visible laser beam L1 with a central wavelength of 630 nm, the diameter of the laser beam is 2.0 mm, the focal length at the time of convergence is 500 mm, and the beam quality M2 is 1.2. It can be a spot diameter. In the case of the near-infrared laser beam L2 with a central wavelength of 820 nm, the spot diameter can be 0.261014 mm if the conditions other than the central wavelength are the same as those of the laser beam L1.
本実施形態の円筒内面検査装置10において、走査部は、レーザ光L1、L2を検査対象物80の内面に照射した際のスポット光のスポット径が中心波長毎に異なる径とし、かつ、スポット径が異なる複数のスポット光の中心位置が同じ位置となるように同心円状に重畳した状態で、複数のスポット光を同時に検査対象物80の内面に照射している。また、上記で説明の通り、レーザ光L1の反射光とレーザ光L2の反射光とを個別に検出することができる。
In the cylindrical inner
これにより、検査対象物80の内面の測定データについて、微細な傷や凹凸等の異常箇所が鮮明に記録された測定データ、及び、不要な表面粗さ成分が少ない測定データの2種類の測定データを取得でき、特性が異なる2つの測定データを組み合わせて異常箇所を判別できるようになるため、微小な異常箇所の検出精度の向上と、粗面における異常箇所の検出精度の向上とを両立することが可能となる。 As a result, there are two types of measurement data for the inner surface of the inspection object 80: measurement data in which abnormal points such as fine scratches and irregularities are clearly recorded, and measurement data in which unnecessary surface roughness components are small. can be obtained, and it is possible to determine the location of anomalies by combining two measurement data with different characteristics. becomes possible.
2つの測定データの利用方法としては、どのような利用方法としてもよいが、一例として、以下の態様としてもよい。 The two measurement data may be used in any manner, and as an example, the following aspects may be used.
先ず、異常箇所が鮮明に記録された測定データに基づいて画像化した検査対象物の内面の画像から、予め設定された大きさ以上かつ予め設定された濃度以上の領域を異常箇所として抽出する。 First, from the image of the inner surface of the object to be inspected, which is imaged based on the measurement data in which the abnormal portion is clearly recorded, an area having a size equal to or greater than a preset size and a density equal to or greater than a preset density is extracted as an abnormal portion.
次に、抽出した異常個所の画像を、不要な表面粗さ成分が少ない測定データに基づいて画像化した検査対象物の内面の画像内の同じ位置に合成して、不要な表面粗さ成分が少ない状態でありつつ、異常個所が表示された画像認識用画像を取得する。 Next, the image of the extracted abnormal portion is synthesized at the same position in the image of the inner surface of the inspection object imaged based on the measurement data with few unnecessary surface roughness components, and the unnecessary surface roughness component is eliminated. To acquire an image recognition image in which an abnormal part is displayed while being in a small state.
この画像認識用画像に基づいて、ソフトウェア処理により異常個所の位置や大きさ等の特定を行う。 Based on this image for image recognition, the position, size, etc. of the abnormal portion are specified by software processing.
また、本実施形態の円筒内面検査装置10では、スポット径が異なる2つのレーザ光を用いて、傷や凹凸等の異常箇所が鮮明に記録された測定データ、及び、不要な表面粗さ成分が少ない測定データの2種類の測定データを同時に取得できるため、2種類の測定データを個別に取得する態様と比較して、測定時間を短縮することができる。
In addition, in the cylindrical inner
例えば、単一のレーザ光を用いて、可変焦点レンズ等により焦点距離を変化させる方式でもスポット径を変化させる事ができるが、その場合には、特性が異なる複数の測定データを同時に取得することはできず、同一の検査対象物に対してスポット径を変化させる前後の最低でも2回の検査を行う必要がある。 For example, it is possible to change the spot diameter by using a single laser beam and changing the focal length with a varifocal lens or the like. Therefore, it is necessary to inspect the same inspection object at least twice before and after changing the spot diameter.
製品の生産現場では秒単位で部品(検査対象物)の検査時間が決まっており、円筒内面検査装置を用いた部品の検査時間は、1秒でも短くすることが要求される。従って、同一の部品に対して複数回の検査を行うことは現実的ではなく、本実施形態の円筒内面検査装置10のように、複数の測定データを同時に取得できる構成とすることが、特に有用である。
At the production site of products, the inspection time for parts (objects to be inspected) is determined in units of seconds, and the inspection time for parts using a cylindrical inner surface inspection apparatus is required to be as short as one second. Therefore, it is not realistic to inspect the same part multiple times, and it is particularly useful to have a configuration that can simultaneously acquire a plurality of measurement data like the cylindrical inner
また、本実施形態の円筒内面検査装置10では、スポット径が異なるレーザ光L1、L2のスポット光の中心位置が同じ位置となるように重畳した状態で、複数のスポット光を同時に検査対象物80の内面に照射しているため、レーザ光L1、L2により同じ位置の測定を同時に行うことができる。また、2つの測定データにおいて、各測定データのデータ位置と検査対象物80の測定位置とが同じになるため、比較や合成等の処理がし易い測定データを取得することができる。
In addition, in the cylindrical inner
また、本実施形態の円筒内面検査装置10では、2種類のレーザ光L1、L2を合波して一つの照射光101としており、照射光101及び反射光102を導波させる径路が1つで済むため、検査プローブ12の構成を簡素化することができる。
Further, in the cylindrical inner
また、上記の通り、最小スポット径はレーザ光の中心波長に比例し、中心波長が100nm離れた場合、下記に示すように、一般的な構成では最小スポット径が25μm程度変化する。 Further, as described above, the minimum spot diameter is proportional to the central wavelength of the laser beam, and when the central wavelength is separated by 100 nm, the minimum spot diameter changes by about 25 μm in a general configuration as shown below.
例えば、中心波長が660nmのレーザ光の場合、レーザ光の径を2.0mm、集光時の焦点距離を400mm、ビーム品質M2を1.0とすると、0.168068mmのスポット径となる。また、中心波長が760nmのレーザ光の場合、中心波長以外の条件を同じにすると、0.193532mmのスポット径となる。また、2つのレーザ光のスポット径の差は、0.025464mm(約25μm)となる。 For example, in the case of a laser beam with a central wavelength of 660 nm, the spot diameter is 0.168068 mm if the diameter of the laser beam is 2.0 mm, the focal length at the time of convergence is 400 mm, and the beam quality M2 is 1.0. In the case of laser light with a center wavelength of 760 nm, the spot diameter is 0.193532 mm if the conditions other than the center wavelength are the same. Also, the difference between the spot diameters of the two laser beams is 0.025464 mm (approximately 25 μm).
2つのレーザ光の中心波長の差が100nm未満の場合、各レーザ光のスポット径の差が小さくなり、各レーザ光による測定データの特性の差が生じにくくなる。 When the difference between the center wavelengths of the two laser beams is less than 100 nm, the difference between the spot diameters of the respective laser beams becomes small, and the difference in the characteristics of the measurement data due to the respective laser beams is less likely to occur.
本実施形態の円筒内面検査装置10では、2種類のレーザ光L1、L2のうち、レーザ光L1の中心波長を630nm、レーザ光L2の中心波長を820nmとして、2つのレーザ光の中心波長が互いに100nm以上異なるように設定しており、これにより2つのレーザ光を検査対象物の内面に照射した際の最小スポット径が、0.025464mm、すなわち、25μm以上異なるようになる。
In the cylindrical inner
そのため、微細な傷や凹凸等の異常箇所が鮮明に記録された測定データ、及び、不要な表面粗さ成分が少ない測定データの、大きく特性が異なる2種類の測定データを取得することができる。 Therefore, it is possible to acquire two types of measurement data with greatly different characteristics: measurement data in which abnormal points such as fine scratches and unevenness are clearly recorded, and measurement data in which unnecessary surface roughness components are small.
また、本実施形態の円筒内面検査装置10では、2種類のレーザ光L1、L2のうち、中心波長が長い方のレーザ光の中心波長を近赤外光帯域の波長としているため、可視光帯域の波長を用いる場合と比較して、不要な表面粗さ成分が少ない測定データを取得することができる。
Further, in the cylindrical inner
また、本実施形態の円筒内面検査装置10では、2種類のレーザ光L1、L2のうち、中心波長が短い方のレーザ光の中心波長を可視光帯域の波長としているため、近赤外光帯域の波長を用いる場合と比較して、微小な異常箇所まで鮮明に記録された測定データを取得することができる。
In addition, in the cylindrical inner
なお、上記実施形態において、走査部は検査プローブ12及び中空モータ18からなるものとしたが、図13に示すように、走査部は照射角度調整部118及び検査プローブ112からなるものとしてもよい。
In the above embodiment, the scanning section is composed of the
この変形例における照射角度調整部118は、レーザ発光装置116において発生したレーザ光の照射角度を調整する。
The
また、検査プローブ112は、360度方向に反射又は屈折角度を有する偏向用光学素子130が先端部に設けられ、照射角度調整部118により照射角度が調整された後のレーザ光L1、L2を、検査対象物80の内部に挿入する先端部まで伝送して偏向用光学素子130により反射又は屈折させることにより検査対象物の内面の全周囲に照射光101として順次照射し、検査対象物80の内面から反射された反射光102を偏向用光学素子130により反射又は屈折させて先端部とは反対側の端面に伝送する。
In addition, the
走査部をこのような構成とした場合でも、上記実施形態と同様に、傷や凹凸等の異常箇所が鮮明に記録された測定データ、及び、不要な表面粗さ成分が少ない測定データの2種類の測定データを同時に取得できる。 Even if the scanning unit is configured in this way, as in the above embodiment, there are two types of measurement data: measurement data in which abnormal points such as scratches and unevenness are clearly recorded, and measurement data in which unnecessary surface roughness components are small. of measurement data can be obtained simultaneously.
また、検査プローブ112を回転させる必要がなくなるため、中空モータが不要となり、本体部111の構成を簡素化できる。
Moreover, since it is not necessary to rotate the
また、上記実施形態では、レーザ発光装置16は、中心波長が630nmの可視光のレーザ光L1及び中心波長が820nmの近赤外光のレーザ光L2の2種類のレーザ光を発生させるものとしたが、レーザ発光装置16において発生させる複数のレーザ光の数、及び、各々のレーザ光の中心波長については他の態様としてもよい。
In the above embodiment, the laser
例えば、複数のレーザ光について、可視光のレーザ光と近赤外光のレーザ光の組合せに限らず、異なる中心波長の可視光同士の組合せとしてもよい。 For example, the plurality of laser beams are not limited to a combination of visible laser beams and near-infrared laser beams, and may be a combination of visible beams having different center wavelengths.
また、複数のレーザ光の中心波長は、波長帯域が280nm以上380nm未満の紫外光、380nm以上430nm未満の紫色光、430nm以上490nm未満の青色光、490nm以上550nm未満の緑色光、550nm以上590nm未満の黄色光、590nm以上640nm未満の橙色光、640nm以上770nm未満の赤色光、770nm以上2500nm未満の近赤外光、2500nm以上の赤外光の分類のうち、互いに異なる分類の組み合わせとなるように設定してもよい。 In addition, the central wavelengths of the plurality of laser beams are ultraviolet light with a wavelength band of 280 nm or more and less than 380 nm, violet light with a wavelength band of 380 nm or more and less than 430 nm, blue light with a wavelength band of 430 nm or more and less than 490 nm, green light with a wavelength band of 490 nm or more and less than 550 nm, and 550 nm or more and less than 590 nm. yellow light, orange light of 590 nm or more and less than 640 nm, red light of 640 nm or more and less than 770 nm, near infrared light of 770 nm or more and less than 2500 nm, and infrared light of 2500 nm or more. May be set.
また、複数のレーザ光の中心波長の差を100nm未満としてもよく、その場合には、レーザ発光装置16と検査対象物80との間に配置される光学系の特性により、複数のレーザ光を検査対象物の内面に照射した際のスポット径が、互いに30μm以上異なるように構成することが好ましい。 Moreover, the difference in the center wavelengths of the plurality of laser beams may be less than 100 nm. It is preferable that the spot diameters when the inner surface of the object to be inspected is irradiated are different from each other by 30 μm or more.
以上に示した記載内容及び図示内容は、本発明の技術に係る部分についての詳細な説明であり、本発明の技術の一例に過ぎない。例えば、上記の構成、機能、作用、及び効果に関する説明は、本発明の技術に係る部分の構成、機能、作用、及び効果の一例に関する説明である。よって、本発明の技術の主旨を逸脱しない範囲内において、以上に示した記載内容及び図示内容に対して、不要な部分を削除したり、新たな要素を追加したり、置き換えたりしてもよいことは言うまでもない。また、錯綜を回避し、本発明の技術に係る部分の理解を容易にするために、以上に示した記載内容及び図示内容では、本発明の技術の実施を可能にする上で特に説明を要しない技術常識等に関する説明は省略されている。 The contents described and illustrated above are detailed descriptions of the parts related to the technology of the present invention, and are merely examples of the technology of the present invention. For example, the above descriptions of configurations, functions, actions, and effects are examples of configurations, functions, actions, and effects of portions related to the technology of the present invention. Therefore, unnecessary parts may be deleted, new elements added, or replaced with respect to the contents described and illustrated above without departing from the gist of the technology of the present invention. Needless to say. In addition, to avoid confusion and to facilitate understanding of the technical aspects of the present invention, the description and illustrations provided above require specific explanation in order to enable the practice of the present technology. Descriptions of common technical knowledge, etc., that are not used are omitted.
10 円筒内面検査装置
11 本体部
12、12A~12C 検査プローブ
13 アーム
14 昇降装置
15 支柱
16 レーザ発光装置
17 光電変換部
18 照射角度調整部
19 台座
20 端末装置
21 制御部
22 処理部
23 表示部
71 穴あき基板
71a レーザ光通過穴
72 分離用光学素子
73a、73b 光電変換センサ
74 ミラー
75 集光レンズ
76 分離用光学素子
77a、77b 光電変換センサ
80 検査対象物
101 照射光
102 反射光
111 本体部
112 検査プローブ
116 レーザ発光装置
117 光電変換部
118 照射角度調整部
130 偏向用光学素子
REFERENCE SIGNS
Claims (6)
前記レーザ発光装置からの前記複数のレーザ光を照射光として先端部に伝送し、先端部から検査対象物の内面に照射光を照射し、検査対象物の内面から反射された反射光を後端部に伝送する検査プローブを備え、照射光を前記検査プローブの先端部から検査対象物の内面の全周囲に順次照射する走査部と、
前記検査プローブの後端部から出射された反射光を波長毎に電気信号に変換する光電変換部と、
前記レーザ発光装置、前記走査部、及び、前記光電変換部を備える本体部を移動させる移動装置と、を備え、
前記複数のレーザ光を検査対象物の内面に照射した際のスポット径が、互いに25μm以上異なるように構成されている、
円筒内面検査装置。 a laser light emitting device that generates a plurality of laser beams with different central wavelengths for irradiating the inner surface of a cylindrical inspection object;
The plurality of laser beams from the laser light emitting device are transmitted as irradiation light to the distal end, the irradiation light is irradiated from the distal end to the inner surface of the inspection object, and the reflected light reflected from the internal surface of the inspection object is transmitted to the rear end. a scanning unit configured to sequentially irradiate irradiation light from the tip of the inspection probe to the entire periphery of the inner surface of the inspection object;
a photoelectric conversion unit that converts the reflected light emitted from the rear end of the inspection probe into an electrical signal for each wavelength;
a moving device for moving a main body including the laser light emitting device, the scanning unit, and the photoelectric conversion unit ;
The spot diameters when the plurality of laser beams are irradiated onto the inner surface of the inspection object are configured to differ from each other by 25 μm or more,
Cylindrical inner surface inspection device.
請求項1記載の円筒内面検査装置。 The cylindrical inner surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the center wavelengths of the plurality of laser beams are set to differ from each other by 100 nm or more.
請求項2記載の円筒内面検査装置。 The center wavelengths of the plurality of laser beams are ultraviolet light with a wavelength band of 280 nm or more and less than 380 nm, violet light with a wavelength band of 380 nm or more and less than 430 nm, blue light with a wavelength band of 430 nm or more and less than 490 nm, green light with a wavelength band of 490 nm or more and less than 550 nm, and wavelength band of 550 nm or more and less than 590 nm. Yellow light, orange light of 590 nm or more and less than 640 nm, red light of 640 nm or more and less than 770 nm, near-infrared light of 770 nm or more and less than 2500 nm, and infrared light of 2500 nm or more. The cylindrical inner surface inspection device according to claim 2.
請求項1記載の円筒内面検査装置。 The scanning unit makes the spot diameters of the spot lights different for each center wavelength when the inner surface of the inspection object is irradiated with a plurality of laser lights having center wavelengths different from each other, and scans the plurality of spot lights having different spot diameters. 2. The cylindrical inner surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the inner surface of the object to be inspected is simultaneously irradiated with a plurality of spot lights in a state of being concentrically superimposed such that the center positions are the same.
前記レーザ発光装置からのレーザ光を照射光として中空領域を介して伝送する透明材料により形成されたパイプ状部材と、前記パイプ状部材を内部に収容する円筒状の外装部材と、前記外装部材の先端部に設けられた反射部材とから構成され、前記照射光を前記パイプ状部材の中空領域を介して先端部まで伝送して当該先端部に設けられた前記反射部材により反射させることにより検査対象物の内面に前記照射光を照射し、検査対象物の内面から反射された反射光を前記反射部材により反射させて前記パイプ状部材の中空領域以外の領域を介して伝送する前記検査プローブと、
前記検査プローブを回転させる回転装置と、
を備える
請求項1から4のいずれか1項記載の円筒内面検査装置。 The scanning unit
A pipe-shaped member made of a transparent material that transmits laser light from the laser light emitting device as irradiation light through a hollow region, a cylindrical exterior member that accommodates the pipe-shaped member inside, and the exterior member. and a reflective member provided at the tip of the pipe-shaped member. the inspection probe that irradiates the inner surface of the object with the irradiation light, reflects the light reflected from the inner surface of the inspection object by the reflecting member, and transmits the light through a region other than the hollow region of the pipe-shaped member;
a rotating device that rotates the inspection probe;
The cylindrical inner surface inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4 , comprising:
前記レーザ発光装置において発生したレーザ光の照射角度を調整する照射角度調整部と、360度方向に反射又は屈折角度を有する偏向用光学素子が先端部に設けられ、前記照射角度調整部により照射角度が調整された後のレーザ光を、検査対象物の内部に挿入する先端部まで伝送して前記偏向用光学素子により反射又は屈折させることにより検査対象物の内面の全周囲に照射光として順次照射し、検査対象物の内面から反射された反射光を前記偏向用光学素子により反射又は屈折させて前記先端部とは反対側の端面に伝送する前記検査プローブと、
を備える
請求項1から4のいずれか1項記載の円筒内面検査装置。 The scanning unit
An irradiation angle adjustment unit for adjusting the irradiation angle of the laser light generated in the laser light emitting device, and a deflection optical element having a reflection or refraction angle in a 360-degree direction are provided at the tip, and the irradiation angle is adjusted by the irradiation angle adjustment unit. The laser light after the adjustment is transmitted to the tip inserted into the inside of the inspection object and reflected or refracted by the deflection optical element to sequentially irradiate the entire circumference of the inner surface of the inspection object as irradiation light. and the inspection probe that reflects or refracts light reflected from the inner surface of the object to be inspected by the deflection optical element and transmits the light to the end surface on the opposite side of the tip;
The cylindrical inner surface inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4 , comprising:
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