JP7240076B2

JP7240076B2 - 円筒内面撮像装置

Info

Publication number: JP7240076B2
Application number: JP2019142734A
Authority: JP
Inventors: 信井田
Original assignee: 株式会社エデックリンセイシステム
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2023-03-15
Anticipated expiration: 2039-08-02
Also published as: CN112305836A; JP2021025842A

Description

本発明は、円筒内周面を撮像するための装置に関する。

従来、円形ボア内周面のダイヤ目やボーリング目などによる粗残りを検査するための装置が提案されている（特許文献１）。

特許文献１の装置は、
［１］レーザー光源のレーザー光を反射してボア内周面に放射状に照射する第１の円錐ミラーでボア内周面の３６０゜のレーザー照射範囲を照射し、
［２］ボア内周面からの放射状の反射光を第２の円錐ミラーで撮像器に向かって反射し、
［３］撮像器により撮像されたデータを画像処理装置で演算処理してボア内周面の粗残り検査をする、
というものである。

実開平７－２３２１０（要約，００３３）

特許文献１の装置の光学ユニットは、レーザー光源、レンズ、及び第１の円錐ミラーを同軸に収納した第１ケースと、第２の円錐ミラーを固定した第２ケースとを連結固定したものであり、対象物の内径が変わると照明の光を目的の位置に当てることができないという問題がある。また、検査の目的によっては撮像範囲の明るさが均一となることや、暗視状態の反射光が得られる方がよい場合もある。

そこで、本発明は、円筒内面の撮像すべき範囲から適切な明るさの反射光を得ることができる様にすることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた本発明の円筒内面撮像装置は、撮像装置本体から伸ばされた導光筒部に備えられた透明筒部の内側に前記撮像装置本体に向かって光を反射する様に凸面鏡を備え、該凸面鏡が反射した光から前記透明筒部を取り囲む円筒部の内面の様子を反映した展開画像情報を生成するための装置であって、以下の構成をも備えていることを特徴とする。
（１Ａ）前記導光筒部の外側に取り付けられ、該導光筒部の中心軸に対して所定の照射角度で斜めに広がる環状光を照射するリング状照明装置を備えていること。
（１Ｂ）前記リング状照明装置は、前記導光筒部の外側に沿って取付位置を変更可能であって、該導光筒部には、複数の取付位置の表示がなされていること。

本発明の円筒内面撮像装置によれば、複数の取付位置の表示のいずれかを目安としてリング状照明装置を取り付ける。そして、ワークの円筒部の中心に導光筒部の軸心を一致させて移動させることにより、ワークの円筒部の内面がリング状照明装置の照射した光を円筒部の中心軸に直交する方向から反射した光を透明筒部を介して凸面鏡に反射させ、撮像装置本体へと導光筒部に沿って導く。この光を撮像装置本体が捉え、演算装置によって所定の演算を実行することにより、透明筒部を取り囲む円筒部の内面の様子を反映した展開画像情報を生成する。このとき、円筒部の内面で反射されて凸面鏡に入射する光の明るさが適切なものとなる様に、複数の取付位置の表示のいずれか最適な表示に合わせてリング状照明装置を取り付ければよい。

例えば、円筒部の径が小さいときは透明筒部に近い側に、逆に径が大きい場合には透明筒部から遠い側にリング状照明装置が位置する様に取り付けるとよい。
そこで、本発明の円筒内面撮像装置は、さらに、以下の構成をも備えるとよい。
（２）前記取付位置の表示は、ワークの円筒部の径に対応して前記リング状照明装置の取付位置を決定する際の目安とするための表示を含んでいること。
かかる構成をも備えれば、円筒部の径に対して正確に対応させた取付位置を実現することができる。

また、通常は、円筒部の内面からの反射光は明るいものであることが望ましいが、場合によっては暗視状態の反射光を取得する方が好ましい場合もある。その様な場合は照射角度の異なるリング状照明装置に取り換え可能とすることが望まれる。
そこで、本発明の円筒内面撮像装置は、さらに、以下の構成をも備えるとよい。
（３）前記取付位置の表示は、前記照射角度の異なるリング状照明装置の取付位置を決定する際の目安とするための表示を含んでいること。
かかる構成をも備えれば、通常の展開画像情報以外に暗視状態の展開画像情報を生成することもできる。

さらに、凸面鏡に入射する光は円筒部の長さ方向所定範囲からのものとなるから、当該範囲内における反射光の強さにはリング状照明装置からの距離に応じた差が生じる。
そこで、本発明の円筒内面撮像装置は、さらに、以下の構成をも備えるとよい。
（４）前記取付位置の表示は、前記透明筒部を挟んで反対方向の照射角度となる様に、複数個のリング状照明装置の取付位置を決定する際の目安とするための表示を含んでいること。
かかる構成をも備えれば、円筒部の長さ方向の明るさが均一な展開画像情報を生成することができる。

本発明によれば、円筒内面の撮像すべき範囲から適切な明るさの反射光を得ることができる。

実施例１の円筒内面撮像装置を示し、（Ａ）は多関節ロボットに装着して使用する様子を表した斜視図、（Ｂ）は撮像の際の照射光と反射光の関係を示す断面図、（Ｃ）は生成する展開画像情報の模式図である。実施例１の円筒内面撮像装置を示し、（Ａ）は導光筒部の外面に設けた取付位置表示の様子を示す正面図、（Ｂ）は取付位置表示を利用して円筒部の径に応じた取付位置にリング状照明装置を取り付けた様子を示す正面図、（Ｃ）はリング状照明装置の取付状態の断面図である。実施例１の円筒内面撮像装置を示し、（Ａ）は径＝Ｄ１の円筒に対する最適な撮像状態を示す説明図、（Ｂ）は径Ｄ２の円筒に対する不適切な撮像状態を示す説明図、（Ｃ）は径Ｄ２の円筒に対する最適な撮像状態を示す説明図である。実施例２の円筒内面撮像装置を示し、（Ａ）は導光筒部の外面に設けた取付位置表示の様子を示す正面図、（Ｂ）は取付位置表示を利用して通常の展開画像情報を生成する場合の説明図、（Ｃ）は取付位置表示を利用して暗視状態の展開画像情報を生成する場合の説明図である。実施例３の円筒内面撮像装置を示し、（Ａ）は導光筒部の外面に設けた取付位置表示の様子を示す正面図、（Ｂ）は取付位置表示を利用して円筒部の長さ方向の明るさが均一な展開画像情報を生成する様子を表した断面図、（Ｃ）は生成される展開画像情報を例示する展開図である。

以下に、本発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明する。

実施例１の円筒内面撮像装置１０Ａは、図１（Ａ）に示す様に、多関節ロボット１に装着し、ワークＷの円筒部Ｗｈの中心に導光筒部１２の軸心を一致させて移動させることにより、図１（Ｂ）に示す様に、ワークＷの円筒部Ｗｈの内面がリング状照明装置２０の照射した光を透明筒部１３に向かって反射した光を導光筒部１２に沿って撮像装置本体１１へと導き、撮像装置本体１１が備える撮像素子によってデータとして捉える。そして、撮像装置本体１１が捉えたデータを外部の演算装置（ＰＣ等）へと送信し、所定の演算を実行することにより、図１（Ｃ）に示す様に、透明筒部を取り囲む円筒部の内面の様子を反映した展開画像情報を生成する。ここで、リング状照明装置２０は、図１（Ｂ）に示す様に、導光筒部１２の外側に取り付けられ、導光筒部１２の中心軸に対して所定の照射角度で斜めに広がる環状光を照射するものとなっている。

実施例１においては、図２（Ａ）に示す様に、導光筒部１２の外面にはワークの円筒部の径に対応してリング状照明装置２０の取付位置を決定する際の目安とするための複数個の目盛が刻まれた取付位置表示１５が備えられている。従って、図２（Ｂ）に示す様に、この取付位置表示１５の複数個の目盛の内から円筒部の径に対応する目盛を選び、図２（Ｃ）に示す様に、ピン又はビス２１を用いてリング状照明装置２０を導光筒部１２に取り付ける。

図２（Ｂ）に示す様に、導光筒部１２に備えられた透明筒部１３の内側には、撮像装置本体１１に向かって光を反射する様に凸面鏡（円錐ミラー）１４を備えている。この結果、例えば、径＝Ｄ１の円筒部を有するワークＷ１の内面を撮像する場合には、図３（Ａ）に示す様に、リング状照明装置２０が斜め下方に広がる様に照射した環状光は透明筒部１３の高さとほぼ同じ高さの位置でワークＷ１の円筒部の内面に到達する。この結果、透明筒部１３へと水平方向から入射する光は十分な明るさを有し、適切な明るさの展開画像情報を生成することができる。

一方、リング状照明装置２０を径＝Ｄ１用に取り付けた状態のままで径＝Ｄ２（＞Ｄ１）の円筒部を有するワークＷ２について撮像を行うと、図３（Ｂ）に示す様に、リング状照明装置２０が斜め下方に広がる様に照射した環状光は、透明部１３よりもかなり下方の位置でワークＷ２の円筒部の内面に到達する。この結果、透明筒部１３へと水平方向から入射する光は十分な明るさがなく、生成される展開画像情報は暗くて円筒部の内面の様子を十分に把握できないものとなってしまう。

これに対し、リング状照明装置２０を径＝Ｄ２用の目盛に従って取り付けた直し、径＝Ｄ２（＞Ｄ１）の円筒部を有するワークＷ２について撮像を行うなら、図３（Ｃ）に示す様に、リング状照明装置２０が斜め下方に広がる様に照射した環状光は透明筒部１３の高さとほぼ同じ高さの位置でワークＷ２の円筒部の内面に到達する。この結果、透明筒部１３へと水平方向から入射する光は十分な明るさを有し、適切な明るさの展開画像情報を生成することができる。

実施例２の円筒内面撮像装置１０Ｂは、図４（Ａ）に示す様に、導光筒部１２の外面にはワークの円筒部の径に対応してリング状照明装置の取付位置を決定する際の目安とするための複数個の目盛が刻まれた取付位置表示１５ａ，１５ｂが備えられている。取付位置表示１５ａは、下方への広がりが大きめとなる照射角度を有するリング状照明装置２０Ａに対するものであり、取付位置表示１５ｂは下方への広がりが小さめとなる照射角度を有するリング状照明装置２０Ｂに対するものである。

この結果、リング状照明装置２０Ａについては取付位置表示１５ａに基づいてワークＷ１の径Ｄ１に対応する目盛の位置に取り付けることで、図４（Ｂ）に示す様に、実施例１における適切な展開画像情報と同様の情報を生成することができる。一方、リング状照明装置２０Ｂについては取付位置表示１５ｂに基づいてワークＷ１の径Ｄ１に対応する目盛の位置に取り付けることで、図４（Ｃ）に示す様に、暗視状態の展開画像情報を生成することができる。

実施例３の円筒内面撮像装置１０Ｃは、図５（Ａ）に示す様に、透明筒部１３を挟んで上側と下側に導光筒部１２ａ，１２ｃを備えている。そして、これら上下の導光筒部１２ａ，１２ｃの外面には、それぞれワークの円筒部の径に対応してリング状照明装置の取付位置を決定する際の目安とするための複数個の目盛が刻まれた取付位置表示１５ａ，１５ｃが備えられている。取付位置表示１５ａと取付位置表示１５ｃは、透明筒部１３を挟んで上下対称の関係となっている。

本実施例では、図５（Ｂ）に示す様に、上側の導光筒部１２ａには実施例１等と同様に下向きに広がる環状光を照射する様にリング状照明装置２０Ａを取り付け、下側の導光筒部１２ｃには上向きに広がる環状光を照射する様にリング状照明装置２０Ｃを取り付ける。このとき、リング状照明装置２０Ａ，２０Ｃは上下反対ではあるものの角度としては同一の照射角度となっていて、それぞれから照射した環状光は透明筒部１３の高さとほぼ同じ高さの位置でワークＷ１の円筒部の内面に到達する。この結果、透明筒部１３へと水平方向から入射する光は、上下方向にほぼ均一な明るさとなり、図５（Ｃ）に示す様に、円筒部の長さ方向の明るさが均一な展開画像情報を生成することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々に実施することができる。

本発明は、各種ワークの円筒部の内面検査に用いることができる。

１・・・多関節ロボット、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・・の円筒内面撮像装置、１１・・・撮像装置本体、１２，１２ａ，１２ｃ・・・導光筒部、１３・・・透明筒部、１４・・・凸面鏡（円錐ミラー）、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ・・・取付位置表示、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ・・・リング状照明装置、２１・・・ピン又はビス、Ｗ，Ｗ１，Ｗ２・・・ワーク、Ｗｈ・・・円筒部。

Claims

撮像装置本体から伸ばされた導光筒部に備えられた透明筒部の内側に前記撮像装置本体に向かって光を反射する様に凸面鏡を備え、該凸面鏡が反射した光から前記透明筒部を取り囲む円筒部の内面の様子を反映した展開画像情報を生成するための装置であって、以下の構成をも備えていることを特徴とする円筒内面撮像装置。
（１Ａ）前記導光筒部の外側に取り付けられ、該導光筒部の中心軸に対して所定の照射角度で斜めに広がる環状光を照射するリング状照明装置を備えていること。
（１Ｂ）前記リング状照明装置は、前記導光筒部の外側に沿って取付位置を変更可能であって、該導光筒部には、複数の取付位置の表示がなされていること。
さらに、以下の構成をも備えていることを特徴とする請求項１に記載の円筒内面撮像装置。
（２）前記取付位置の表示は、ワークの円筒部の径に対応して前記リング状照明装置の取付位置を決定する際の目安とするための表示を含んでいること。
さらに、以下の構成をも備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の円筒内面撮像装置。
（３）前記取付位置の表示は、前記照射角度の異なるリング状照明装置の取付位置を決定する際の目安とするための表示を含んでいること。
さらに、以下の構成をも備えていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の円筒内面撮像装置。
（４）前記取付位置の表示は、前記透明筒部を挟んで反対方向の照射角度となる様に、複数個のリング状照明装置の取付位置を決定する際の目安とするための表示を含んでいること。