JPS63200005A

JPS63200005A - プロフイル像光学装置

Info

Publication number: JPS63200005A
Application number: JP63016030A
Authority: JP
Inventors: ペーター・エレンリーダー; ハンス・フリードリヒ・オツペルト
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1988-01-28
Publication date: 1988-08-18
Also published as: DE3702705A1; US4826317A; EP0276412A3; EP0276412A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、小さい直径を有する開口を経て中空体中へ導
入可能であるプロフィル像光学装置に関する。

従来の技術凹部または凸部のような構造を、いわゆるプロフィル（
輪郭）信性（ＳｃｈｎｉｔｔｂｉｌｄＶｅｒｆａｈｒｅ
ｎ）を使用し測定することは公知である。この目的で、
測定すべき構造が”構造的に”照明される。

例えば栴造上に、光学装置によシ照明スリットまたは格
子が低い入射角で結像される。照明光束の、測定すべき
構造への照明射突点が、入射角と著るしく異なる射出角
下に観測される。その後に、測定すべき構造の深度差が
、観測光路の軸に直角な面におけるスリット−または格
子像の歪みに変換される。このプロフィル信性の場合、
照明および観測を著るしく異なる角度下に可能にするた
め、照明装置および観測装置間に十分に長い基線距離が
存在しなければならない。

製造技術において生じる難点は、中空体中の溶接線を検
査することである。しばしばこのような中空体は、小さ
い直径の開口を有する。

発明が解決しようとする問題点本発明の根底をなす課題は、内部空間へ小さい直径を有
する開口を経て達しうるにすぎない中空体中の構造を観
測することである。とくに挙げられるのが、このような
中空体の内部の溶接線を検査することである。

問題点を解決するための手段本発明は、小さい直径を有する開口を経て中空体中へ導
入可能であるプロフィル像光学装置に関し、かつこの装
置は、（ａ）　　シャフトおよびこのシャフトの終端部に配置
された屈曲ヘッド全有する、構造化されだ照明を発生す
る第１のボロスコープ、（ｂ）　　第１のボロスコープのシャフトに平行に延び
るシャフトおよびこのシャフトの終端部に配置された屈
曲ヘッドを有する、観測用の第２のボロスコープ、およ
び（ｃ）　　これらボロスコープをシャフトの軸回りで、
−これら２つのヘッドが並列に配置された第１の位置か
ら、 −これら２つのヘッドの長手軸が角度をなし、その結果
プロフィル像観測に十分な、照明−および観測装置間の
基線距離が形成される第２の位置へ旋回させる駆動装置を特徴とする。

従って、前述の課題を解決するためプロフィル信性が使
用される。この目的で、照明および観測のため２つのボ
ロスコープを有し、”折たたまれた”状態で開口を経て
中空体中へ導入可能でありかつ中空体の内部で、プロフ
ィル信性である＃像光学装置が備えられる。

本発明による装置の詳細な構造は、従属請求項から明白
である。

実施例以下に、本発明を図面実施例につき詳説する。

このプロフィル像光学装置は、シャフト１２、およびこ
のシャフト１２の終端部に配置された屈曲ヘッド１４を
有する第１のボロスコープ１０を包含する。さらにこの
プロフィル像光学装置は、シャフト１８、およびこのシ
ャフト１８の終端部に配置された屈曲ヘッド２０を有す
る第２のボロスコープ１６を包含する。第２のボロスコ
ープ１６のシャフト１８が、第１のボロスコープ１０の
シャフト１２と距離をおいて平行に延びる。これら２つ
のボロスコープが、軸承２２．２４ないしは２６．２８
に、シャフト１２ないしは１８の軸回りで旋回可能に取
付けられている。駆動装置３０により、これらボロスコ
ープ１０および１６がシャフト１２ないしは１８の軸回
りで、第６図および第４図に示した、ヘッド１４および
２０が逆平行に相互に並列に配置された第１の位置から
、第５図および第６図に示した第２の位置へ旋回可能で
ある。

この第２の位置で、これら２つのヘッドの長手軸が鈍角
をなし、その結果プロフィル像観測に十分な基線距離Ｂ
（第５図）が形成される。

第５図から明白なように、照明−および観測光路３２な
いしは３４が、それぞれのヘッド１４ないしは２０の長
手軸に交差方向に、ヘッド１４ないしは２０の側面窓３
６ないしは３８を経て出発する。駆動装置３０が、第１
のボロスコープ１０のシャフト１２に歯車４０、第２の
ボロスコープ１６のシャフト１８に歯車４２、並びにこ
れら２つの歯車４０および４２間に中間歯車４４、およ
びサーボモーター４８により駆動可能であるぎニオン４
６を包含する。これら２つの軸１２および１８が、駆動
装置３０によシ同じ方向に第６図の位置から第５図の位
置へ旋回される。

第２図から明白なように、それぞれのボロスコープ１０
および１６が１連のレンズ５０を管状のフレーム５２中
に包含する。これにより、公知の、従って詳述せざる方
法で、物体が、多数の中間像を介しボロスコープ１０お
よび１６をボロスコープの１端から他端に透過して結像
される。本発明の場合、光路がそれぞれ屈折装置（プリ
ズム）５４を経て、シャフト１２から屈曲ヘッド１４中
へ、ないしはヘッド２０からシャフト１８中へ屈折され
る。ミラーまたはプリズム５６が、光路を、ヘッド１４
ないしは２０の側面からそれぞれヘッドの軸との交差方
向に窓３６ないしは３８を経て導く。

詳示せざる照明装置が、細長い静置ケーシング５８中に
取付けられている。このケーシング５８が、第１のボロ
スコープ１０のシャフト、１２の、ヘッド１４と反対側
の外部終端部に配置されている。ケーシング５８が、シ
ャフト１２の長手軸に対し交差方向に延びる。プリズム
の形の光屈折装置６０が備えられ、これによシ照明装置
の光路が第１のボロスコープ１０のシャフト１２中へ屈
折可能である。結像光学系の部材６２がケーシング５８
中に備えられている。射出対物レンズ６３の１部分がシ
ャフト１２中に配置されている。これにより、ヘッド１
４の長さが低減される。これが再びボロスコープ１０ま
たは１６の慣性モーメントを低減させる。

結像光学系により、構造化された照明、例えばスリット
像が、構造の検査されるべき位置Ａに形成される。さら
にプロフィル像光学装置が、第１図に略示した光電受像
装置を包含する。この受像装置６４が、細長い静置ケー
シング６６中に配置されている。このケーシング６６は
、第２のボロスコープ１６のシャフト１８の、ヘッド２
０と反対側の外部終端部に配置されている。ケーシング
６６は、シャフト１８の長手軸に対し交差方向に配置さ
れている。またこの場合、プリズム６８の形の光屈折装
置が備えられ、これにより第２のボロスコープ１６の光
路が光電受像装置へ屈折可能である。

前述の装置は以下のように作動する：空間７０内部の溶接線を検査するが、この空間は小口径
の開ロア２を経て達することができるにすぎない。ボロ
スコープ１０および１６が、サーボモーター４８により
差当シ第３図に示した第１の位置へ旋回される。この位
置で、２つのボロスコープ１０および１６がヘッド１４
および２０とともに極めてコンパクトな”折たたまれた
”装置を形成し、この装置が開ロア２を経て空間７０中
へ導入されることができる。その後にこの位置で、プロ
フィル像光学装置は、サーボモーター４８により２つの
ボロスコープ１０および１６が時計方向に第６図から第
５図に示した位置へ旋回されることにより”展開”され
る。

この位置で窓３６および３８間に、開ロア２の直径よシ
も長い基線距離Ｂが形成される。照明装置によυ、第１
のボロスコープ１０を経て光路３２でスリット像が位置
Ａに形成される。

このスリット像が、光路３４でボロスコープ１６を経て
光電受像装置へ結像される。光電受像装置６４は、例え
ばモザイク検知装置であってもよい。光路３２および３
４が角度δをなす。

第１図から明白なように、光電受像装置６４がスリット
像を認める角度は、スリット像を形成する光路が射突す
る面の状態と関連する。第１図に示すように、面に凹部
７４が存在する場合、光電受像装置６４ではスリット像
が位置７６に生じる。面が平坦である場合、スリット像
が位置７８に生じる。面に、第１図に破線で示した凸部
８０が形成されている場合、スリット像が位置８２に生
じる。従ってプロフィル信性により、スリット像が形成
された表面条溝の深度曲線が、受像装置６４によシ観測
されたスリット像の２次元歪曲へ変換される。その後に
この歪曲スリット像が、受像装置の信号を処理すること
により、例えば溶接線の検査に使用されることができる
。この場合空間７０の周囲が、被加工部材および輪郭像
光学装置を第１図の矢印８３によシ示したように相対運
動させることにより走査される。

また光電受像装置の代りに、他の光学センサ、例えば肉
眼まだはカメラも有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置を使用し起伏構造を観測する
方法を略示する斜視図、第２図は本発明による装置の１
実施例の構造を、その頭部を展開した状態で示す縦断面
図、第６図は本発明による装置を、その頭部を折だたん
で被検部材中に挿入した状態の１実施例を略示する平面
図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線による縦断面図、第
５図は第３図において本発明による装置の頭部を展開し
た状態を略示する平面図、および第６図は第５図のＴＶ
−４’線による縦断面図である。１０・・・第１のボロスコープ、１２・・・シャフト、
１４・・・屈曲ヘッド、１６・・・第２のボロスコープ
、１８・・・シャフト、２０・・・屈曲ヘッド、２２゜
２４．２６．２８・・・シャフト、３０・・・駆動装置
、３２．３４・・・光路、３６．３８・・・側面窓、４
０゜４２．４４・・・歯車、４６・・・２ニオン、４８
・・・サーボモーター、５０・・・レンＸ、５２・・・
管状フレーム、５４・・・プリズム、５６・・・ミラー
またはプリズム、５８・・・静置ケーシング、６０・・
・プリズム、６２・・・結像光学系の部材、６４・・・
光電受像装置、６６・・・静置ケーシング、６８・・・
プリズム、７０・・・空間、７２・・・開口、７４・・
・凹部、７６゜７８．８２・・・スリット像の生じる位
置、８０・・・凸部、８３・・・走査方向

Claims

【特許請求の範囲】１、小さい直径を有する開口（７２）を経て中空体中へ
導入可能であるプロフィル像光学装置において、（ａ）シャフト（１２）およびこのシャフト（１２）の
終端部に配置された屈曲ヘッド（１４）を有する、構造化された照明を発生する第１の
ボロスコープ（１０）、（ｂ）第１のボロスコープ（１０）のシャフト（１２）
に平行に延びるシャフト（１８）およびこのシャフト（
１８）の終端部に配置された屈曲ヘッド（２０）を有す
る、観測用の第２のボロスコープ（１６）、および（ｃ）これらボロスコープ（１０、１６）をシャフト（
１２、１８）の軸回りで、 −これら２つのヘッド（１４、２０）が並列に配置された第１の位置から、これら２つのヘッド（１４、２０）の長手軸が角度をなし、その結果プロフィル像観測に十分な、照明−および観測装置間の基線距離が形成される第２の位置へ旋回させる駆動装置（３０）を特徴とするプロフィル像光学装置。２、照明−および観測光路（３２、３４）がそれぞれの
ヘッド（１４、２０）の長手軸に交差方向に延びる請求
項１記載のプロフィル像光学装置。３、（ａ）２つのボロスコープ（１０、１６）のシャフ
ト（１２、１８）が距離をおいて相互に延び、かつ（ｂ）２つのボロスコープ（１０、１６）のヘッド（１
４、２０）が前記第４の位置で逆平行に相互に配置され
ている請求項２記載のプロフィル像光学装置。４、２つのボロスコープ（１０、１６）が駆動装置（３
０）により第１の位置から同方向に第２の位置へ旋回可
能である請求項３記載のプロフィル像光学装置。５、（ａ）照明装置（６２）が長手方向に延びる静置ケ
ーシング（５８）中に取付けられ、この静置ケーシング
が、第１のボロスコープ（１０）のシャフト（１２）の
、ヘッド（１４）と反対側の外部終端部に配置されかつ
シャフト（１２）の長手軸に対し交差方向に延び、かつ（ｂ）光屈折部材（６０）が備えられ、この光屈折部材
により照明装置の光路が第１のボロスコープ（１０）の
シャフト（１２）中へ屈折可能である請求項１記載のプ
ロフィル像光学装置。６、（ａ）光電受像装置（６４）が長手方向に延びる静
置ケーシング（６６）中に配置され、この静置ケーシン
グが、第２のボロスコープ（１６）のシャフト（１８）の、ヘッド（２０）と反対
側の外部終端部に配置されかつシャフト（１８）の長手
軸に対し交差方向に延び、かつ（ｂ）光屈折部材（６８）が備えられ、この光屈折部材
により第２のボロスコープ（１６）の光路が光電受像装
置（６４）へ屈折可能である請求項５記載のプロフィル
像光学装置。