JP2016038204A - 内面形状検査用のセンサユニット及び内面形状検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定死角を低減する内面形状検査用のセンサユニット及び内面形状検査装置を提供する。【解決手段】検査対象物７０に形成された穴７１の内面形状検査用のセンサユニット１０であって、平行リングレーザ光を出射する平行リングレーザ光生成部１８と、平行リングレーザ光を反射又は透過するハーフミラーユニット１４と、ハーフミラーユニットからの平行リングレーザ光を一端から入射し他端に向けて導光し、当該穴の内面からの反射光を当該他端から取り込み、ハーフミラーユニット１４に出射する導光部１５と、ハーフミラーユニットを透過、又は反射した当該反射光を入射する撮像部１６とを備えるセンサユニット、及び、当該センサユニットを備えた内面形状検査装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、内面形状検査用センサユニット及び内面形状検査装置に関し、レーザ光を検査対象物に形成された穴の内面に照射し、その画像データを取得し、画像データから当該内面に欠陥の有無を判断するものである。

従来より、リングレーザ光を小径管の内面に照射して該内面に生じた光リングを撮像して得られた画像データから当該内面の３次元形状を演算し、当該内面を欠陥検査する技術が提案されている（特許文献１）。

図５は、特許文献１に開示された管内形状測定装置の撮像部の概略図である。図５（ａ）に示すように、従来の管内形状測定装置の撮像部５００は、レーザ光５０５（リングレーザ光５０６）に対して透明な円筒ガラス管５０１と、カメラ５０２と、レーザ光５０５を照射するレーザ光源５０３と、円錐ミラー５０４とを備える。

円錐ミラー５０４は、レーザ光源５０３から出射されたレーザ光５０５をその光軸に垂直な方向に反射し、垂直リングレーザ光５０６を形成する。垂直リングレーザ光５０６は、円筒ガラス管５０１の側面５０１ａから出て、当該穴の内面に照射される。このように、図５に示す撮像部５００は、垂直リングレーザ光５０６を円筒ガラス管５０１の側面５０１ａから出射する構造である。

検査対象である穴の内面には垂直リングレーザ光５０６により照射された領域（「光リング」ともいう。）が生じ、カメラ５０２は、当該領域を撮像する。検査時には、撮像部５００が、検査対象の穴５０７に挿入され、垂直リングレーザ光５０６を穴５０７の内面に照射しながら穴の深さ方向（矢印Ｐ）に沿って移動させながら、カメラ５０２が当該内面に生じた光リングを撮像する。そして、管内形状測定装置の演算部（不図示）が、当該光リングに係る画像データを基に当該内面の３次元形状を求める。

特開２０１０−２２３７１０号公報

特許文献１に開示された技術では、図５（ａ）に示すように、撮像部５００の進行方向Ｐに対して垂直にリングレーザ光５０６を照射すると、底面を有する穴５０７（袋穴）に対して検査を行う場合、図５（ｂ）に示すように、穴５０７の内面で測定できない領域５１０が発生してしまう。

より詳細には、撮像部５００では、進行方向Ｐに対して垂直に出射される垂直リングレーザ光５０６の生成のために円錐ミラー５０４を設けている。円錐ミラー５０４の存在により、円錐ミラー５０４の頂部と、円筒ガラス管５０１の端５０１ｂとの間は離間する。そのため、端５０１ｂを穴５０７の底面５０７ａに接触させても、領域５１０には鉛直リングレーザ光５０６は照射されず、測定不可領域となる問題がある。

そこで、本発明は、穴の内面形状の検査において、従来のような測定不可の領域５１０及び死角を低減する内面形状検査用のセンサユニット及び内面形状検査装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態は、検査対象物に形成された穴の内面形状検査用のセンサユニットであって、平行リングレーザ光を出射する平行リングレーザ光生成部と、平行リングレーザ光を反射（又は透過）するハーフミラーユニットと、ハーフミラーユニットからの平行リングレーザ光を一端から入射し他端に向けて導光し、穴の内面からの反射光を他端から取り込み、ハーフミラーユニットに出射する導光部と、ハーフミラーユニットを透過（又は反射）した反射光を入射する撮像部とを備える、センサユニットを提供する。

また、本発明の一実施形態は、上記センサユニットと、当該センサユニットをワークの穴に挿入し当該穴内を移動させる多関節ロボットと、多関節ロボットを制御するロボットコントローラと、撮像部にて得られた画像データを基に、当該穴の内面形状の欠陥の有無を判断するデータ演算部とを備える内面形状検査装置を提供する。

本発明の一実施形態に係るセンサユニットは、導光部の前方にワークの穴の内面に照射されるリングレーザ光及び当該内面からの反射光を遮る部材が存在しないため、測定不可の領域及び死角を低減することができる。

一実施形態に係る内面形状検査装置の模式図である。 一実施形態に係るセンサユニットの模式図である。 一実施形態に係るセンサユニットの模式図である。 一実施形態に係る画像データを説明するための概念図である。 一実施形態に係る内面形状検査装置の制御フローチャートである。 従来技術に係る内面形状検査装置の模式図である。 従来技術に係る内面形状検査装置の模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。

［実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係る内面形状検査装置１の模式図であり、図２Ａ及び２Ｂは、センサユニット１０の詳細な模式図である。

内面形状検査装置１は、多関節ロボット２、センサユニット１０、制御装置３０及びロボットコントローラ５０を備える。なお、図示していないが、制御装置３０は、ユーザの指示を伝えるためのキーボード等の入力手段や、出力結果を表示するための表示手段等に接続されている。

多関節ロボット２は、ロボットコントローラ５０からの制御信号に応じて、ロボットコントローラ５０により指示された位置（「指示位置」という。）にセンサユニット１０を移動させる。ここで、図１に示すように、ワーク７０（検査対象物）の穴７１（内底面を有する穴：袋穴）の深さ方向をＺ軸とし、当該深さ方向に垂直な方向をＸ軸、並びに、Ｘ軸及びＺ軸に垂直な方向をＹ軸とする座標を考える。そうすると、穴７１の内面形状は、座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）で表すことができる。

センサユニット１０は、レーザ光源１１、円錐レンズ１２、凸レンズ１３、ハーフミラーユニット１４、内視鏡１５、カメラ１６及び補正用センサ１７を備える。センサユニット１０は、ワーク７０に形成された穴７１の内面に円錐状のリングレーザ光ＲＬを照射し、当該内面を撮像し、その画像データを生成し、制御装置３０に出力する。

レーザ光源１１は、ＬＥＤレーザやスポットレーザであり、所定の波長（例えば可視域）を有するレーザ光を円錐レンズ１２の頂部に出射する。円錐レンズ１２は、９０度未満の頂角を有し、レーザ光源１１からのレーザ光をリングレーザ光ＲＬに変換し、凸レンズ１３に向ける。なお、円錐レンズ１２の代わりに円錐ミラーを用いてもよい。円錐レンズ１２の頂部を鋭く尖らせることにより、画像データの輝度ピークが明確になり、画像解析の精度が向上する。

レーザ光源１１、円錐レンズ１２及び凸レンズ１３の光軸ＬＡは互いに一致し、円錐レンズ１２の頂点１２ａは光軸ＬＡ上であって凸レンズ１３から凸レンズ１３の焦点距離ｆだけ離隔した位置（つまり、凸レンズ１３の焦点の位置）に配置されている。そのため、凸レンズ１３は、円錐レンズ１２からのリングレーザ光ＲＬを光軸ＬＡに平行な光線（「平行リングレーザ光ＲＬ」という。）に変換し、ハーフミラーユニット１４に入射させる。ここで、レーザ光源１１、円錐レンズ１２及び１３を合わせて平行リングレーザ光生成部１８と称すると、平行リングレーザ光生成部１８は、平行リングレーザ光ＲＬをハーフミラーユニット１４に出射する。また、「平行」には光軸ＬＡに完全に平行の状態に限らず、略平行の状態も含まれる。

ハーフミラーユニット１４は、ハーフミラー１４ａを備える。図２Ａの配置構成では、ハーフミラー１４ａは、平行リングレーザ光生成部１８からの平行リングレーザ光ＲＬを内視鏡１５に向けて反射し、穴７１の内面で反射しカメラ１６に向かう光を透過させる。他方、図２Ｂの配置構成では、ハーフミラー１４ａは、平行リングレーザ光生成部１８からの平行リングレーザ光ＲＬを内視鏡１５に向けて透過し、穴７１の内面からの反射光をカメラ１６に向けて反射する。

なお、レーザ光源１１、円錐レンズ１２、凸レンズ１３及びハーフミラーユニット１４は、それらの位置が変わらないように、レーザ光に対して透明なハウジング又は支持部材（不図示）により固定されている。また、レーザ光源１１、円錐レンズ１２及び凸レンズ１３の光軸ＬＡは、ハーフミラー１４ａで反射させると、内視鏡１５の中心軸に一致する。

内視鏡１５（導光部）は、工業用内視鏡（工業用硬性鏡）であり、ハーフミラーユニット１４からの平行リングレーザ光を一端から入射し他端のスコープ部１５ａに向けて導光し、スコープ部１５ａから穴７１の内面にリングレーザ光を照射する。また、内視鏡１５は、当該内面からの反射光（散乱光）をスコープ部１５ａから取り込み、ハーフミラーユニット１４に出射する。

内視鏡１５の内部は、複数の光ファイバ、又は複数のレンズからなるリレーレンズを備え、スコープ部１５ａから取り込んだ光は、当該光ファイバ（又はリレーレンズ）及びハーフミラー１４ａを通じてカメラ１６の撮像素子１６ａに入る。なお、リレーレンズを内部に備えた内視鏡１５を用いると、画像データの輝度低下が低減され、その結果、高分解能（例えば４００万画素）のカメラ１６の使用が可能になる。内視鏡１５の視野は、穴７１の内面に照射されたリングレーザ光ＲＬを全て撮像できるように十分な広さを有する。

カメラ１６（撮像部）は、所定の分解能を有するＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等であり、ハーフミラーユニット１４を透過（又は反射）した穴７１の内面からの反射光を入射し、当該内面に係る画像データ（撮像素子１６ａの画素ごとに受光した光の輝度値）をデジタル信号として出力する。カメラ１６は、リングレーザ光ＲＬで照射された穴７１の内面形状に係る画像データを制御装置３０の画像メモリ３２に出力する。

補正用センサ１７は、多関節ロボット２の軌跡精度を向上させるために用いられる３軸若しくは６軸加速度センサ及び角速度センサのうちの少なくとも１つを備え、センサユニット１０の一部（例えばカメラ１６）又は多関節ロボット２のヘッド部分に固定される。多関節ロボット２による移動後のセンサユニット１０の位置は、ロボットコントローラ５０が指示した位置（「指示位置」という。）から実際にはずれていることがある。そこで、補正用センサ１７は、センサユニット１０が実際に移動した距離や回転量を測定し、ロボットコントローラ５０による指示位置と多関節ロボット１０２の実際の位置との間のずれを補正するための信号を制御装置３０の補正量算出部３１に出力する。

ここで、平行リングレーザ光生成部１８、ハーフミラーユニット１４、内視鏡１５及びカメラ１６の配置関係について説明する。図２Ａに示すように、平行リングレーザ光生成部１８からの平行リングレーザ光がハーフミラー１４ａで反射して内視鏡１５に入射し、穴７１の内面からの反射光がハーフミラー１４ａを透過してカメラ１６に入射するような配置構成であってもよいし、図２Ｂに示すように、平行リングレーザ光生成部１８からの平行リングレーザ光がハーフミラー１４ａを透過して内視鏡１５に入射し、穴７１の内面からの反射光がハーフミラー１４ａで反射してカメラ１６に入射するような配置構成であってもよい。

制御装置３０は、所定のプログラムに基づき種々の演算、制御、判断等の処理を実行するＣＰＵ、データの一時記憶のためのメモリ、及び所定のプログラム等を記憶する記憶装置を備えるコンピュータである。制御装置３０は、本実施形態の内面検査に係る機能部として、補正量算出部３１、レーザ制御部３２、画像メモリ３３及びデータ演算部３４を有する。

補正量算出部３１は、補正用センサ１７からの信号を基に、センサユニット１０の実際の位置と指示意思との間のずれを補正するための補正量を算出し、当該補正量をロボットコントローラ５０に出力する。これを受けてロボットコントローラ５０は、多関節ロボット２を駆動し、センサユニット１０を実際の位置から指示位置へと移動させる。なお、補正量算出部３１は、データ上で、画像データに関連付けられた穴７１の内面に係る座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）を補正するようにしてもよい。

レーザ制御部３２は、レーザ光源１１の出力（ＯＮ／ＯＦＦ及び強度等）を制御する。画像メモリ３３は、カメラ１６から出力された画像データを記憶し、データ演算部３４は、画像データに対して後述する所定の処理を行い、欠陥の有無を判断する。

次に、図３を用いて、センサユニット１０をワーク７０の穴７１に挿入し、その内面の検査プロセスの概要について説明する。

多関節ロボット２は、制御装置３０からの制御信号に応じて、センサユニット１０の内視鏡１５を穴７１に移動させた後挿入し、深さ方向Ｚに一定の速度Ｖで移動させる。それにともない、センサユニット１０は、リングレーザ光ＲＬを穴７１の内面に照射し、所定の時間間隔Δｔで当該内面を撮像し、画像データを生成していく。その後、制御装置３０のデータ演算部３４は、所定量の画像データを得ると、それらを合成して３次元画像データを生成し、それを複数のブロックに分割する。そして、データ演算部３４は、ブロックごとに対応するマスタデータと比較し、マスタデータと異なる部分が存在し、かつ、当該部分の大きさが所定の閾値を超えている場合に、当該部分を欠陥（傷、撓み等による設計形状と異なる部分）であると判断する。

ここで、内視鏡１５の前方（スコープ部１５ａ側）には照射するリングレーザ光ＲＬ及び穴７１の内面からの反射光を遮る部材が存在せず、リングレーザ光ＲＬを全体的に当該内面に照射することができ、内視鏡１５は、当該内面からの反射光を死角なく取り込むことができる。また、リングレーザ光ＲＬが内視鏡１５の斜め前方に向けられ、それを遮る部材が無いため、センサユニット１０は、穴７１の内底面近くまで接近し検査することができる。そのため、従来技術に見られる測定不可の領域（死角）が大幅に低減される。

画像メモリ３３に出力された画像データは、穴７１の内面に係る座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）と関連付けられ記憶される。座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）のｚ値は、センサユニット１０の移動速度Ｖとカメラによる撮像時刻ｔから算出される（即ち、ｚ＝Ｖ×ｔ）。なお、このときに補正量算出部３１が穴７１の内面に係る座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）を補正し、画像データは、当該補正された座標データと関連付けられて画像メモリ３３に記憶されるようにしてもよい。

例えば、図３に示されるように、センサユニット１０が穴７１内の位置ｚ１、ｚ２、ｚ３、…ｚｎにおいて穴７１の内面の画像データ２１〜２４を生成する場合を想定する。センサユニット１０は、一定速度Ｖで移動しながら、穴７１の内面にリングレーザ光を照射しつつ、所定の時間間隔Δｔで当該内面を撮像し、画像データ２１〜２４を画像メモリ３３に出力する。データ演算部３４は、三角測量の原理から穴７１の内面形状に係る座標データを算出する。

例えば、内視鏡１５先端のスコープ部１５ａから穴７１の内面に照射されたリングレーザ光ＲＬの角度及びｚ位置までの距離Ａは一定でありかつ既知であるため、当該ｚ位置は、時刻ｔ１ではｚ１（＝Ｖ×Δｔ）であり、時刻ｔ２ではｚ２（＝Ｖ×Δｔ＋ｚ１）であり、時刻ｔｎではｚｎ（＝Ｖ×Δｔ＋ｚ_ｎ−１）である。また、内視鏡１５の中心が穴７１の中心軸上を移動している場合には、ＸＹ平面上の穴７１の内面に係る座標データ（ｘ，ｙ）は設計上既知となり、穴７１の内面形状に係る座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）が求まる。

そして、画像データ２１〜２４（各画素の輝度値）は、座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）に関連づけられ、画像メモリ３３に記憶される。例えば、画像データ２１は、二値化されており、穴７１の内面に対応する画素が輝度値Ｉ（例えば１）を有し、その他の画素が輝度値０を有するとする。画像データ２１の中で輝度値Ｉを有するある画素Ｐ１は、座標データ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）と関連付けられて、Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１；Ｉ）として記憶される。同様に、画像データ２２の輝度値Ｉを有するある画素Ｐ２は、座標データ（ｘ２，ｙ２，ｚ２）と関連付けられて、Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２；Ｉ）として記憶される。また、画像データ２３の輝度値Ｉを有するある画素Ｐ１は、座標データ（ｘ１，ｙ１，ｚ３）と関連付けられて、Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ３；Ｉ）として記憶され、画像データ２４の輝度値０を有するある画素Ｐｎは、座標データ（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）に関連付けられて、Ｐｎ（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ；０）として記憶される。

データ演算部３４は、所定量（穴７１の内面全体）の画像データを合成して３次元画像データ３００を生成し、３次元画像データ３００を複数のブロック３０１〜３０３に分割する。そして、データ演算部３４は、ブロック３０１〜３０３ごとに、穴７１の内面形状の設計値である既知のマスタデータ３１０の対応するブロック３１１〜３１３と比較し、マスタデータ３１０に対して異なる部分が存在し、かつ、当該部分の大きさが所定の閾値以上である場合に、当該部分を欠陥であると判断する。

上述したように構成された内面形状検査装置１を用いた、検査対象となるワーク７０の穴７１の検査手順を図４のフローチャートを用いてさらに説明する。

ここで、処理の制御は、制御装置３０のＣＰＵが、制御装３０の記憶装置に格納された図４に示す処理を行うプログラムを読み出し実行することによって行われる。また、制御装置３０の記憶装置は、ワーク７０に関する様々な情報（穴の個数、穴の深さ、穴底までの距離、穴の間隔等）を保持している。よって、ユーザが入力手段を介して検査対象であるワーク７０を特定する情報を入力すると、制御装置３０は、検査対象となるワーク７０に関する情報を引き出してくることができる。また、ロボットコントローラ５０は、ワークの種類毎に該ワークの穴の各々に定速で内視鏡１５を挿入し、穴７１の底部まで内視鏡１５を移動させるよう多関節ロボット２を制御する。さらに、ロボットコントローラ５０は、多関節ロボット２の駆動により内視鏡１５が穴７１の底部まで到達したと判断すると、制御装置３０に、移動完了の情報を送信する。

まず、ステップＳ１で、基板支持台上に複数の穴７１が形成されたワーク７０がセットされる。このとき、制御装置３０は、ユーザによるワーク７０の種類の指示を入力し、測定開始の指示を入力する。

ステップＳ２で、レーザ制御部３１は、レーザ光源１１の電源をＯＮし、レーザ光源１１レーザ光を出射させる。レーザ光は、円錐レンズ１２及び凸レンズ１３により平行リングレーザ光ＲＬに変換され、平行リングレーザ光は、ハーフミラーユニット１４に入射され、内視鏡１５の先端（プローブ部１５ａ）から出射する。

ステップＳ３で、制御装置３０は、ロボットコントローラ５０にワーク７０の種類に関する情報を送信し、その情報を受けてロボットコントローラ５０は、多関節ロボット２を駆動し、センサユニット１０を穴７１の測定開始位置に位置させる。なお、以後、センサユニット１０の移動のときには、補正量算出部３１により実際の位置の補正が行われているとする。

ステップＳ４で、ロボットコントローラ５０は、多関節ロボット２を駆動し、センサユニット１０の内視鏡１５を穴７１内で深さ方向に一定の速度で移動させる。それと同時に、制御装置３０は、カメラ１６を制御し、カメラ１６は、所定の時間間隔Δｔで、穴７１の内面に対するリングレーザ光ＲＬの照射像を撮像し、その画像データを生成し画像メモリ３３に出力する。各画像データは、穴７１の内面に係る座標データに関連付けて画像メモリ３３に記憶される。ロボットコントローラ５０は、制御装置３０からの情報により、穴７１の深さ（開口から底までの距離）を認識しており、内視鏡１５の先端が穴７１の底に到達するまで一定の速度での移動を続ける。

ステップＳ５で、制御装置３０は、ロボットコントローラ５０からの情報を基に、内視鏡１５が所定の深さ（移動量）に到達したか否か判断する。言い換えると、制御装置３０は、所定量の画像データが得られた否かを判断している。到達していない場合（Ｓ５でＮｏ）、ステップＳ４が続けられる。到達している場合（Ｓ５でＹｅｓ）、ステップＳ６で、スッテップＳ４と同様に、内視鏡１５がさらに底面に向けて穴７１内を一定速度で移動しつつ、撮像が続けられる。

ステップＳ６の処理と並列して、すでに所定量得られた画像データについて欠陥検査をするために、データ演算部３４は、ステップＳ７で、所定量の画像データを合成することにより３次元画像データを生成し、ステップＳ８で、当該３次元画像データを複数のブロックに分割する。ステップＳ９で、データ演算部３４は、当該複数のブロックの各々と、それに対応するマスタデータのブロックとを比較する。

ステップＳ１０で、データ演算部３４は、当該複数のブロックの各々とそれに対応するマスタデータのブロックとの間に異なる部分が存在し、かつ、当該部分の大きさが所定の閾値以上であれば、当該部分を欠陥と判断する。このとき、データ演算部３４は、穴７１中に欠陥と判断した部分の個数が所定の値以上である場合、その穴７１は不合格品である判断し、閾値未満である場合、その穴７１は合格品であると判断するようにしてもよい。

ステップＳ１１で、制御装置３０は、ロボットコントローラ５０からの情報を基に、内視鏡１５が穴７１の底に到達したかどうか判断する。まだ底に到達していない場合（Ｓ１１でＮｏ）、ステップＳ４〜Ｓ１１が繰り返される。底に到達した場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、ステップＳ１２で、レーザ制御部３２は、レーザ光源１１の電源をＯＦＦする。このとき、ロボットコントローラ５０は、内視鏡１５を検査した穴７１から引き出す。

ステップＳ１３で、制御装置３０は、ワーク７０の複数の穴７１の全てが検査されたかどうか判断する。全ての穴７１が検査されていない場合（Ｓ１３でＮｏ）、ステップＳ２〜Ｓ１３が繰り返される。全ての穴７１が検査された場合（Ｓ１３でＹｅｓ）、ステップＳ１４で、制御装置３０は、ワーク７０に対する総合的な判定（例えばワーク７０が不良品であるか否かの判定）を行い、表示装置（不図示）等に判定結果を出力する。

以上のように、本実施形態に係るセンサユニット１０及び内面形状検査装置１において、内視鏡１５の前方にはリングレーザ光ＲＬ及び反射光を遮る部材が存在しない。そのため、リングレーザ光ＲＬは、穴７１の周囲にわたり全体的に当該内面に照射され、また、内視鏡１５は、当該内面からの反射光を死角（図６（ａ）の死角１）なく取り込むことができる。また、リングレーザ光ＲＬが内視鏡１５の斜め前方に向けられ、それを遮る部材が存在しないため、内視鏡１５を、穴７１の内底面近くまで接近させて欠陥検査をすることができる。そのため、従来技術に見られる測定不可の領域５１０（図５）がほとんど生じない。

また、レーザ光源１１を内視鏡１５の前方に配置しないため、内視鏡１５の前方にレーザ光源１１のための電力供給線を配置する必要がなく、電力供給線による死角（図６（ａ）の死角２）が発生しない。

また、レーザ光源１１及び円錐レンズ１２を内視鏡１５の前方に配置しないため、内視鏡１５の前方に、それらを保持するための透明な円筒状ガラスハウジング（図６）を必要しない。さらに、内視鏡１５で穴７１の内面からの反射光を取り込む際に、そのようなガラスハウジングを通じて光を取り込むことが無いため、図６（ｂ）に示すような、ガラスの屈折率により生じる不均一な像歪みの発生を生じさせない。その結果、高精度に穴７１の内面形状を計測でき、欠陥判定精度が向上する。なお、図６（ｂ）について説明を加えると、ワークの穴の内面に照射されたリングレーザ光の反射光１及び反射光２は、円筒状ガラスハウジング内を通って内視鏡に向かうが、互いに屈折が異なるため、両者は異なる角度θ１及びθ２で内視鏡に入射される。その結果、キャリブレーション精度が悪化する問題がある。

さらに、本実施形態では、センサユニット１０のうち内視鏡１５の部分が穴７１内に挿入されるため、比較的小径の内視鏡１５を用いることで、レーザ光源１１や円錐レンズ１２の大きさを考慮せずに、比較的小径の穴７１の欠陥検査も可能となる。

（その他の実施形態）
上述した本発明の一実施形態では、円錐レンズ１２を用いて説明しているが、円錐レンズの代わりに円錐ミラーを用いても同じである。また、円錐レンズ（又は円錐ミラー）１２の頂角や屈折率を調整することで、リングレーザ光ＲＬの径の大きさを調整することができる。

１：内面形状検査装置、２：多関節ロボット、１０：センサユニット、３０：制御装置、５０：ロボットコントローラ、１１：レーザ光源、１２：円錐レンズ（又は円錐ミラー）、１３：凸レンズ、１４：ハーフミラーユニット、１５：内視鏡（導光部）、１６：カメラ（撮像部）、１７：補正用センサ、１８：平行リングレーザ光生成部、ＲＬ：リングレーザ光、３４：データ演算部

Claims (4)

1. 検査対象物に形成された穴の内面形状検査用のセンサユニットであって、
   平行リングレーザ光を出射する平行リングレーザ光生成部と、
   前記平行リングレーザ光を反射するハーフミラーユニットと、
   前記ハーフミラーユニットからの前記平行リングレーザ光を一端から入射し他端に向けて導光し、前記穴の内面からの反射光を前記他端から取り込み、前記ハーフミラーユニットに出射する導光部と、
   前記ハーフミラーユニットを透過した前記反射光を入射する撮像部とを備える、センサユニット。
2. 検査対象物に形成された穴の内面形状検査用のセンサユニットであって、
   平行リングレーザ光を出射する平行リングレーザ光生成部と、
   前記平行リングレーザ光を透過させるハーフミラーユニットと、
   前記ハーフミラーユニットからの前記平行リングレーザ光を一端から入射し他端に向けて導光し、前記穴の内面からの反射光を前記他端から取り込み、前記ハーフミラーユニットに出射する導光部と、
   前記ハーフミラーユニットで反射した前記反射光を入射する撮像部とを備える、センサユニット。
3. 前記平行リングレーザ光生成部は、
   レーザ光源と、
   円錐レンズ又は円錐ミラーと、
   凸レンズとを備え、
   前記レーザ光源の光軸、前記円錐レンズ又は円錐ミラーの光軸、及び前記凸レンズの光軸は、互いに一致し、
   前記円錐レンズ又は円錐ミラーの頂点は、前記光軸上であって、前記凸レンズの焦点の位置に配置され、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光は、前記円錐レンズ又は円錐ミラーでリングレーザ光に変換され、前記リングレーザ光は、前記凸レンズで前記平行リングレーザ光に変換される、請求項１又は２に記載のセンサユニット。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセンサユニットと、
   前記センサユニットを前記穴に挿入し、前記穴内を移動させる多関節ロボットと、
   前記多関節ロボットを制御するロボットコントローラと、
   前記撮像部にて得られた画像データを基に、前記穴の内面形状の欠陥の有無を判断するデータ演算部と、を備える内面形状検査装置。