[发明专利]物体观测设备和方法

说明书

本发明涉及用于观测物体的设备和方法，特别是用于观察具有镜面反射特性的部分(诸如在部分安装板上的焊接部分)并在需要时根据观测的结果来检查这些部分上的缺陷的方法和设备。

在日本专利公开第6-1173(1994)中公布了一种这样的物体观测设备。在这种物体观测设备中，红、绿和蓝三色光束以不同的仰角被投射到目标观测部分—即包括具有镜反射特性的部分的物体的所要观测的部分—上。对目标部分的观测是根据从反射光束产生的彩色图象而进行的。因此，上述设备采用了光投射装置、光接收装置和其他装置。

该光投射装置包括三个环形荧光源，即红、绿和蓝光源，三色的光束从这些光源分别以不同的仰角被投射到目标观测部分上。这些三色光源的光强预先得到调节，从而使使三种光束具有低的波长光发射能量—它们当在物体位置处被混合起来时产生完全的白光。该光接收装置是诸如CCD摄象机的彩色电视摄象机，并通过获取从目标观测部分反射的光束而获得彩色图象信号。

图18显示了该光投射装置的一种结构。在此图中，光投射仪141包括环形光源，即红光源142、绿光源143和蓝光源144—它们与一个光接收器145的接收光轴146同心地设置但具有不同的半径r1、r2和r3且距基准表面147分别具有不同的高度h1、h2和h3。因此，它们在接收光轴146与基准表面147之间的一个交叉点A处与基准表面147的仰角具有不同的值θ1、θ2和θ3(θ1＞θ2＞θ3)。另外，从点A至各个光源的距离大体上彼此相等。

根据这种物体观测设备，不同颜色的倾斜投射光束沿着与入射角对应的方向而受到弯曲表面元件部分的正确反射，其中这些部分相对于基准表面147形成了各种倾斜表面、具有镜反射特性并被限定在例如部件安装板上的焊接部分上。

弯曲表面元件—在其上反射方向与光接收器的接收光轴146的方向(与基准表面垂直)相重合—构成了彩色图象以具有与光源颜色对应的颜色，从而使具有与平整部分类似的倾斜度的弯曲表面元件被着上红色，且具有大的倾斜度的弯曲表面元件被着以蓝色。具有中等倾斜度的弯曲表面元件被着以绿色。因此，具有镜反射特性的部分根据它们的三维弯曲表面的构造而分别得到着色，以具有彩色光源的颜色。

由于三色光束具有低波长光发射能量分布—其在混合时提供了完全的白光，因而具有不规则反射特性的部分得到着色而具有彩色图象中的特定颜色。另外，该设备还被用作检查诸如焊接部分的目标观测部分的检查执行装置，从而获得根据如此获得的彩色图象检查缺陷。

以上描述的传统物体观测设备需要三个彩色光源，以提供三色的可见光束，因而该设备要求具有复杂结构的光投射仪，并且在维护和成本方面都有问题。

由于各个彩色光源之间波长特性和光强的变化和偏离，彩色光源的光强必须得到调节，以在混合时提供白光。这种光强调节是困难并且费时的。

本发明就是为了克服上述的问题而提出的，且本发明的目的是改善包括调节的可操作性在内的维护特性并减小成本。本发明的目的还包括改善观测和/或检查的准确性。

本发明的物体观测设备包括：光投射装置，用于把光束通过预定的光路投射到一个物体的目标观测部分上；循环(recursive)反射装置，用于沿着一个入射方向反射被目标观测部分反射的进入光束；以及，光接收装置，用于接收被循环反射装置和目标观测部分反射并通过预定的光路而到来的光束。

因此，根据本发明的物体观测设备，光投射装置把光向下投射到目标观测部分，由目标观测部分反射的光束沿着其入射方向被循环反射装置所反射，且光接收装置接收被目标观测部分反射并通过循环反射装置的光束。因此，该光源可以是单个的光源，从而可以减小成本、改善维护特性并简化光源的调节操作。另外，观测的准确性能够得到改善。

循环反射装置较好相对于目标观测部分的中心以环形的方式设置。

循环反射装置较好地是相对于目标观测部分的中心以拱形的方式设置。

循环反射装置较好地是多个并被设置在这样的位置处，即这些位置在目标观测部分的中心形成了不同的仰角的位置处。

循环反射装置较好为多个并以环形的方式被分别设置在相对于目标观测部分的中心的多个位置处，这些位置在目标观测部分的中心形成了不同的仰角。

更好地，循环反射装置反射被目标观测部分反射的光束的特定波长。

被循环反射装置反射的特定波长较好地是根据在目标观测部分的中心处的仰角而连续变化的。

更好地，多个循环反射装置分别反射不同特定波长的光束。