JPH09229639A - Automatic hole diameter measuring device - Google Patents

Automatic hole diameter measuring device

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Publication number
JPH09229639A
JPH09229639A JP3812696A JP3812696A JPH09229639A JP H09229639 A JPH09229639 A JP H09229639A JP 3812696 A JP3812696 A JP 3812696A JP 3812696 A JP3812696 A JP 3812696A JP H09229639 A JPH09229639 A JP H09229639A
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JP
Japan
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hole
laser
diameter
image
measuring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3812696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Mizuno
努 水野
Setsuo Ogawa
節男 小川
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPH09229639A publication Critical patent/JPH09229639A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure a hole diameter quickly with a practical time. SOLUTION: A laser beam is deflected by a laser scan system 15 furnished on a measuring head 1 to scan a hole provided in an subject to be inspected 30 and the areas around the hole, and the reflected light is passed through a lens 9 and half mirror 11 and received by a CCD 12, and an image of reflected light which represents the shape of the hole is produced. From the produced image, the diameter of a hole in the image is determined through a image processing, and the distance between the CCD 12 and the hole to be measured in the subject 30 is determined by capturing the reflected laser beam using a laser displacement meter 10 furnished on the measuring head 1, and on the basis of the distance obtained, the diameter of the hole in the image is corrected into the actual hole diameter of the subject.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン燃焼
器ライナーの冷却穴など、多数の小さな穴の径を計測す
るのに好適な穴径自動測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic hole diameter measuring device suitable for measuring the diameter of a large number of small holes such as cooling holes in a gas turbine combustor liner.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、例えばガスタービン燃焼器ラ
イナー上に数千個単位で形成された直径が0.8〜5m
mの範囲の冷却穴(貫通穴)の径(直径)を非接触で自
動的に測定するのに、レーザ光を用いた非接触三次元レ
ーザ計測装置が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a diameter of 0.8 to 5 m formed on the gas turbine combustor liner in units of thousands is used.
A non-contact three-dimensional laser measuring device using laser light is used to automatically measure the diameter (diameter) of a cooling hole (through hole) in the range of m in a non-contact manner.

【0003】この非接触三次元レーザ計測装置は、図6
に示すように、2軸に沿って回転する角度変化機構41
にレーザ変位計42を取り付けて構成されている。角度
変化機構41は、縦軸ガイド43に沿って上下に移動
(縦軸移動)可能なようになっている。ガスタービン燃
焼器ライナー等、穴径測定の対象となる被検物(被検査
物)50は、ベッド44に設けられたターンテーブル4
5上に載置される。
This non-contact three-dimensional laser measuring device is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the angle changing mechanism 41 that rotates along two axes
The laser displacement meter 42 is attached to the structure. The angle changing mechanism 41 is movable up and down (vertical axis movement) along the vertical axis guide 43. An object to be inspected (object to be inspected) 50 whose hole diameter is to be measured, such as a gas turbine combustor liner, is a turntable 4 provided on a bed 44.
5.

【0004】図6に示した構造の非接触三次元レーザ計
測装置では、角度変化機構41に取り付けられたレーザ
変位計42から被検物50に対して例えば2.5μmの
径のレーザ光を1点1点照射して当該被検物50上をス
キャンニングする。このレーザ光のスキャンニングは角
度変化機構41を2軸に沿って回転させることにより実
現される。このように慣性の大きい構造によるレーザ光
スキャンニングであることから、レーザ光を1点に照射
してから次の点に照射するまでに要する時間は長く、例
えば0.04〜0.08sec程度である。
In the non-contact three-dimensional laser measuring apparatus having the structure shown in FIG. 6, a laser displacement meter 42 attached to the angle changing mechanism 41 applies a laser beam having a diameter of 2.5 μm to the object 50 to be inspected. One point is irradiated and the object 50 to be scanned is scanned. This laser light scanning is realized by rotating the angle changing mechanism 41 along two axes. Since the laser beam scanning is performed by the structure having a large inertia as described above, it takes a long time to irradiate the laser beam from one point to the next point, for example, about 0.04 to 0.08 sec. is there.

【0005】さて、図6の非接触三次元レーザ計測装置
では、レーザ光のスキャンニングにより、図7に示すよ
うに、被検物50に対して照射されたレーザ光が(当該
被検物50に形成された貫通穴を通過せずに)当該被検
物50の表面で反射して、その反射光がレーザ変位計4
2に戻ってくるか否かで、被検物50に形成された穴の
端を探り、その被検物50上のレーザ光照射位置(反射
位置)からの距離Liと角度θi の情報をレーザ変位計
42により収集するようにしている。そして、収集した
距離Li と角度θi の情報から、図7に示すように当該
穴の端の形状(穴径)を算出する。
Now, in the non-contact three-dimensional laser measuring apparatus of FIG. 6, the laser beam emitted to the object 50 is scanned by the laser beam scanning as shown in FIG. (Not passing through the through-hole formed in), the light is reflected by the surface of the object 50, and the reflected light is reflected by the laser displacement meter 4
2, the end of the hole formed in the inspection object 50 is searched, and the information on the distance Li and the angle θi from the laser light irradiation position (reflection position) on the inspection object 50 is obtained by the laser. The displacement is measured by the displacement meter 42. Then, the shape of the end of the hole (hole diameter) is calculated from the collected information on the distance Li and the angle θi, as shown in FIG. 7.

【0006】ここで、直径が0.8〜5mmの範囲の穴
(孔)の径を例えば±0.01mmの精度で測定するに
は、レーザ光の径が2.5μmの例では、1箇所の穴に
対して25万ポイント程度の測定を行う必要がある。
Here, in order to measure the diameter of a hole having a diameter in the range of 0.8 to 5 mm with an accuracy of, for example, ± 0.01 mm, in the example where the diameter of the laser beam is 2.5 μm, there is one location. It is necessary to measure about 250,000 points for each hole.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、微小
穴径の測定に用いられていた従来の非接触三次元レーザ
計測装置では、2.5μmの径のレーザ光を被検物に対
して1点1点照射して当該被検物上をスキャンニングし
ていく。このため、直径が0.8〜5mmの範囲の穴の
径を±0.01mmの精度で測定しようとすると、25
万点のデータが必要となる。しかし、従来の計測装置で
は、慣性の大きい構造によるレーザ光スキャンニングを
適用していることから、レーザ光を1点に照射してから
次の点に照射するまでに要する時間が約0.04〜0.
08秒と長く、上記した25万ポイントの測定を行おう
とすると、1箇所の穴の測定に20分程度を要し、実用
にならないという問題があった。また、穴径が微小なた
め、穴端を検出して穴径を算出する方法では、測定自体
が困難であった。
As described above, in the conventional non-contact three-dimensional laser measuring device used for measuring the diameter of a minute hole, a laser beam having a diameter of 2.5 μm is applied to an object to be inspected. Irradiate one point at a time and scan on the subject. Therefore, if you try to measure the diameter of a hole with a diameter of 0.8-5 mm with an accuracy of ± 0.01 mm,
Ten thousand data are required. However, in the conventional measuring device, since the laser beam scanning by the structure having a large inertia is applied, the time required to irradiate the laser beam from one point to the next point is about 0.04. ~ 0.
It took as long as 08 seconds to measure the above-mentioned 250,000 points, and it took about 20 minutes to measure one hole, which was not practical. Moreover, since the hole diameter is minute, the measurement itself is difficult with the method of calculating the hole diameter by detecting the hole end.

【0008】本発明は上記の点を考慮してなされたもの
でその目的は、穴径の測定が実用的な時間で高速に行え
る穴径自動測定装置を提供することにある。本発明の他
の目的は、レーザ光による穴明け加工毎にその穴径の測
定が実用的な時間で高速に行えるレーザ穴明け加工機を
提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above points, and an object thereof is to provide an automatic hole diameter measuring device capable of measuring the hole diameter at high speed in a practical time. Another object of the present invention is to provide a laser drilling machine capable of measuring the diameter of each hole drilled by laser light at high speed in a practical time.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の穴径自動測定装
置は、レーザ光を計測ヘッドに設けたレーザ走査手段で
偏向させることで被検物に形成された穴並びにその穴近
傍をスキャンニングさせ、その反射光をCCD等の画像
形成手段で受けることで、穴の形状が反映された反射光
の画像を取得して、その画像から画像処理手段の画像処
理により穴径を求めるようにしたことを特徴とする。但
し、画像の大きさは、被検物と画像形成手段の位置(画
像の形成位置)との距離によって異なり、本来の大きさ
を現したものではない。
An automatic hole diameter measuring apparatus of the present invention scans a hole formed in an object and its vicinity by deflecting a laser beam by a laser scanning means provided in a measuring head. Then, the reflected light is received by the image forming means such as a CCD to obtain an image of the reflected light in which the shape of the hole is reflected, and the hole diameter is obtained from the image by image processing of the image processing means. It is characterized by However, the size of the image differs depending on the distance between the object to be inspected and the position of the image forming means (image forming position) and does not represent the original size.

【0010】このため本発明では、上記のレーザ反射光
を受けて被検物上の反射位置との間の距離を計測するレ
ーザ変位計を上記計測ヘッドに設け、画像形成手段で取
得した画像から求められる画像上の穴径を、このレーザ
変位計で計測された距離をもとに、被検物上の実際の穴
径に上記画像処理手段にて補正するようにしたことを特
徴とする。
Therefore, in the present invention, a laser displacement meter for receiving the above-mentioned laser reflected light and measuring the distance to the reflection position on the object to be measured is provided in the above-mentioned measuring head, and an image obtained by the image forming means is used. The image processing means is characterized in that the hole diameter on the obtained image is corrected to the actual hole diameter on the test object based on the distance measured by the laser displacement meter.

【0011】即ち本発明においては、計測の対象となる
被検物上の穴並びにその穴近傍をレーザ走査手段により
レーザ光を偏向させてスキャンニングすることで、その
反射光の画像をCCD等の画像形成手段で取得する。こ
のように、レーザ光を偏向させてスキャンニングするこ
とで、穴径測定に必要なポイント数分のレーザ光スキャ
ンニングに要する時間を大幅に短縮することができる。
That is, in the present invention, the hole of the object to be measured and the vicinity of the hole are scanned by deflecting the laser light by the laser scanning means, and the image of the reflected light is read by a CCD or the like. It is acquired by the image forming means. By thus deflecting and scanning the laser light, it is possible to significantly reduce the time required for laser light scanning for the number of points required for hole diameter measurement.

【0012】画像形成手段により取得された画像はレー
ザ光が照射された穴の形状を表しており、その画像を対
象とする画像処理によりその画像上の穴の径が求められ
る。また、スキャンニング中のレーザ反射光をレーザ変
位計でとらえることで画像形成手段と測定対象の穴との
距離が計測され、この距離をもとに、上記画像処理で求
められた画像上の穴の径が被検物上の実際の穴の径に補
正される。
The image acquired by the image forming means represents the shape of the hole irradiated with the laser beam, and the diameter of the hole on the image is obtained by image processing for that image. Further, the distance between the image forming means and the hole to be measured is measured by capturing the laser reflected light during scanning with a laser displacement meter, and based on this distance, the hole on the image obtained by the image processing described above. The diameter of is corrected to the diameter of the actual hole on the specimen.

【0013】また本発明は、上記の穴径自動測定装置を
レーザ光による穴明け加工のための加工レーザヘッドを
備えたレーザ穴明け加工機に持たせ、上記測定装置の計
測ヘッドを上記加工レーザヘッドと対にして設けたこと
をも特徴とする。
Further, according to the present invention, the above automatic hole diameter measuring device is provided in a laser drilling machine equipped with a working laser head for drilling with a laser beam, and the measuring head of the measuring device is provided with the working laser. It is also characterized in that it is provided as a pair with the head.

【0014】このような構成のレーザ穴明け加工機にお
いては、レーザ穴明け加工直後に、その加工された穴の
測定(検査)が実用的な時間で高速に行える。このた
め、加工機に不具合が生じた場合、製品への影響を1穴
だけにとどめることが可能となる。
In the laser boring machine having such a structure, immediately after laser boring, the machined hole can be measured (inspected) at high speed in a practical time. Therefore, when a problem occurs in the processing machine, it is possible to limit the influence on the product to only one hole.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[第1の実施形態]以下、本発明の第1の実施の形態に
つき図1乃至図4を参照して説明する。図1は本発明の
第1の実施形態に係る穴径自動測定装置の全体構成を示
す。
[First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows the overall structure of an automatic hole diameter measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【0016】同図において、計測ヘッド1は、ターンテ
ーブル6に載置された被検物30に対してレーザ光を照
射し、その反射光をとらえて、当該計測ヘッド1と被検
物30の間の距離を検出すると共に、被検物30上に形
成された穴(円形の貫通穴)を後述するCCD12上
(図3参照)に画像化する。ここでは、被検物30とし
て、ガスタービン燃焼器ライナーを適用するものとす
る。
In the figure, the measuring head 1 irradiates the object 30 to be inspected placed on the turntable 6 with a laser beam and catches the reflected light to measure the measuring head 1 and the object 30 to be inspected. The distance between them is detected, and the holes (circular through holes) formed on the object 30 are imaged on the CCD 12 (see FIG. 3) described later. Here, a gas turbine combustor liner is used as the inspection object 30.

【0017】計測ヘッド1で検出された距離及び画像の
データ(アナログデータ)は、計測・駆動用コンピュー
タ4にケーブル5を介して伝えられる。計測・駆動用コ
ンピュータ4は、計測ヘッド1からの距離データ(距離
信号)をディジタルの距離データにアナログ/ディジタ
ル変換する。また計測・駆動用コンピュータ4は、計測
ヘッド1からの画像データに対する画像処理を行ってC
CD12上の穴(孔)の画像部分の面積を求めて、その
穴径(画像上の穴径)を算出し、アナログ/ディジタル
変換した距離データの示す距離で補正して、被検物30
上の実際の穴の穴径を得る。
The distance and image data (analog data) detected by the measuring head 1 are transmitted to the measuring / driving computer 4 via a cable 5. The measuring / driving computer 4 analog-digital converts the distance data (distance signal) from the measuring head 1 into digital distance data. Further, the measuring / driving computer 4 performs image processing on the image data from the measuring head 1 to perform C processing.
The area of the image portion of the hole (hole) on the CD 12 is obtained, the hole diameter (hole diameter on the image) is calculated, and corrected by the distance indicated by the analog / digital converted distance data to obtain the object 30 to be inspected.
Get the hole diameter of the actual hole above.

【0018】ここで、被検物30上の多数の穴(孔)
は、例えばレーザ穴明け加工機によりNC(数値制御)
データに従って形成されたものである。このNCデータ
は、被検物30上に形成する穴の穴位置及び径等を指定
する。そこで本実施形態では、このNCデータを計測・
駆動用コンピュータ4に接続される後述するハードディ
スク20(図4参照)に記憶しておき、このNCデータ
の示す穴位置に従って計測ヘッド1が位置決め制御され
るようにしている。
Here, a large number of holes (holes) on the test object 30.
Is, for example, NC (numerical control) by laser drilling machine
It is formed according to the data. This NC data specifies the hole position, the diameter, etc. of the hole formed on the test object 30. Therefore, in this embodiment, this NC data is measured and
The measurement head 1 is stored in a hard disk 20 (see FIG. 4), which will be described later, connected to the driving computer 4, and the positioning of the measuring head 1 is controlled according to the hole position indicated by the NC data.

【0019】さて、計測ヘッド1は、計測ヘッド駆動部
2に取り付けられている。この計測ヘッド駆動部2の周
辺の詳細構成を図2に示す。計測ヘッド駆動部2は、計
測・駆動用コンピュータ4からの指示により、縦軸ガイ
ド3に沿って上下方向(縦軸方向)に移動可能なように
なっている。また、計測ヘッド駆動部2には、当該計測
ヘッド駆動部2(に取り付けられた計測ヘッド1)の角
度を変化させる角度変化機構16が取り付けられてい
る。また、計測ヘッド1に用いられるエアベアリングへ
の空気源17も設けられている。
The measuring head 1 is attached to the measuring head drive unit 2. FIG. 2 shows a detailed configuration around the measuring head drive unit 2. The measurement head drive unit 2 is movable in the vertical direction (vertical axis direction) along the vertical axis guide 3 according to an instruction from the measurement / drive computer 4. Further, the measurement head drive unit 2 is provided with an angle changing mechanism 16 for changing the angle of (the measurement head 1 attached to) the measurement head drive unit 2. Further, an air source 17 to an air bearing used for the measuring head 1 is also provided.

【0020】しかして計測ヘッド1は、図4中のハード
ディスク20に記憶されているNCデータ上の穴位置デ
ータに基づく計測・駆動用コンピュータ4の指示に従っ
て計測ヘッド駆動部2が縦軸ガイド3に沿って移動する
ことで、縦軸方向に移動されると共に、角度変化機構1
6による角度変化を受けて被検物30上の穴の軸上に移
動され、当該穴軸に計測ヘッド1の軸が合わせられる。
また、穴の位相は、穴径自動測定装置のベッド8上に設
けられたターンテーブル駆動機構7がターンテーブル6
を回転駆動することで調整される。
In the measuring head 1, however, the measuring head drive unit 2 is moved to the vertical axis guide 3 in accordance with the instruction of the measuring / driving computer 4 based on the hole position data on the NC data stored in the hard disk 20 in FIG. By moving along, it is moved in the vertical axis direction and the angle changing mechanism 1
6 is moved to the axis of the hole on the test object 30 in response to the angle change by 6, and the axis of the measuring head 1 is aligned with the hole axis.
The phase of the holes is determined by the turntable drive mechanism 7 provided on the bed 8 of the automatic hole diameter measuring device.
It is adjusted by rotating.

【0021】図3は、以上のようにして位置決め制御さ
れる計測ヘッド1の詳細構成を示す。同図において、被
検物30上の穴軸上に位置決めされた計測ヘッド1に
は、レーザ光出力用の半導体レーザ発振器14が設けら
れている。この半導体レーザ発振器14は、計測・駆動
用コンピュータ4の指示によりレーザ光を発振出力す
る。半導体レーザ発振器14から発振出力されたレーザ
光は、レーザ光のスキャンニングを行うレーザ走査系1
5により偏向されてハーフミラー11に入射する。ハー
フミラー11に入射したレーザ光は、当該ハーフミラー
11で反射されて光学レンズ9に導かれ、当該光学レン
ズ9を介して被検物30上に照射される。ここで、計測
・駆動用コンピュータ4の制御のもとで、レーザ走査系
15にて、レーザ光に対する偏向量と方向を可変するこ
とで、レーザ光の走査(レーザ光スキャンニング)を実
現することができる。このレーザ走査系15によるレー
ザ光スキャンニングは偏向操作により実現されているた
め、図6に示した従来の計測装置におけるような、角度
変化機構41による角度変化を用いて実現される、慣性
の大きい構造によるレーザ光スキャンニングとは異なっ
て、高速化が図れる。即ち、レーザ走査系15によりレ
ーザ光を偏向制御することで、(ハーフミラー11及び
光学レンズ9を介して)被検物30上の穴及びその近傍
をレーザ光(走査レーザ光)で高速にスキャンニングす
ることができる。ここでは、レーザ光を1点に照射して
から次の点に照射するまでの時間、即ち1点の測定時間
(レーザ光走査周期)を、従来の0.04〜0.08s
ecから0.1〜0.6μsec程度まで短縮できる。
FIG. 3 shows a detailed structure of the measuring head 1 whose positioning is controlled as described above. In the figure, a semiconductor laser oscillator 14 for outputting a laser beam is provided on the measuring head 1 positioned on the hole axis on the object to be inspected 30. The semiconductor laser oscillator 14 oscillates and outputs laser light according to an instruction from the measurement / drive computer 4. The laser beam oscillated and output from the semiconductor laser oscillator 14 is a laser scanning system 1 for scanning the laser beam.
It is deflected by 5 and enters the half mirror 11. The laser light incident on the half mirror 11 is reflected by the half mirror 11 and guided to the optical lens 9, and is irradiated onto the test object 30 via the optical lens 9. Here, under the control of the measurement / driving computer 4, the laser scanning system 15 realizes laser light scanning (laser light scanning) by changing the deflection amount and direction with respect to the laser light. You can Since the laser beam scanning by the laser scanning system 15 is realized by the deflection operation, it is realized by using the angle change by the angle changing mechanism 41 as in the conventional measuring device shown in FIG. 6 and has a large inertia. Unlike the laser light scanning by the structure, the speed can be increased. That is, by controlling the deflection of the laser beam by the laser scanning system 15, the hole on the object to be inspected 30 and the vicinity thereof (via the half mirror 11 and the optical lens 9) are scanned at high speed by the laser beam (scanning laser beam). Can be trained. Here, the time from the irradiation of one point with the laser light to the irradiation of the next point, that is, the measurement time of one point (laser light scanning cycle) is 0.04 to 0.08 s as compared with the conventional one.
It can be shortened from ec to about 0.1 to 0.6 μsec.

【0022】さて、被検物30をスキャンニングしたレ
ーザ光(走査レーザ光)のうち、被検物30上の穴(貫
通穴)に照射されたレーザ光は当該穴を通過するもの
の、その穴近傍に照射されたレーザ光は被検物30上で
反射する。この反射光(レーザ反射光)は、光学レンズ
9に対応する位置に設けられたレーザ変位計10に導か
れて当該レーザ変位計10で検出され、被検物30での
反射位置と光学レンズ9との間の距離が計測される。ま
た、上記反射光は光学レンズ9及びハーフミラー11を
介して、そのハーフミラー11の背後に設けられている
画像形成(画像取得)用のCCD(電荷結合素子)12
にも導かれ、その反射光の像が当該CCD12の該当位
置に形成(記憶)される。
Now, of the laser light (scanning laser light) that scans the object 30 to be inspected, the laser light applied to the hole (through hole) on the object 30 passes through the hole, but the hole The laser light emitted in the vicinity is reflected on the test object 30. The reflected light (laser reflected light) is guided to a laser displacement meter 10 provided at a position corresponding to the optical lens 9, detected by the laser displacement meter 10, and reflected by the object 30 to be measured and the optical lens 9. The distance between and is measured. Further, the reflected light passes through the optical lens 9 and the half mirror 11, and a CCD (charge coupled device) 12 provided behind the half mirror 11 for image formation (image acquisition).
The image of the reflected light is also formed (stored) at the corresponding position of the CCD 12.

【0023】計測・駆動用コンピュータ4は、1つの穴
に対する1回目のレーザ光スキャンニングを実行する
と、CCD12により形成(取得)されている画像信号
を入力し、その画像信号をもとに、光学レンズ9の位置
を可変するフォーカシング駆動機構13を駆動させるこ
とで、CCD12上に画像の焦点が合うよう補正する。
この技術は、周知の写真機の自動焦点機能を利用して実
現できる。
When the measurement / driving computer 4 executes the first laser beam scanning for one hole, it inputs the image signal formed (acquired) by the CCD 12, and based on the image signal, the optical signal is output. By driving the focusing drive mechanism 13 that changes the position of the lens 9, the image is corrected to be focused on the CCD 12.
This technique can be realized by utilizing the autofocus function of a well-known camera.

【0024】計測・駆動用コンピュータ4は、上記した
焦点補正を行うと、実際に穴径を測定するために、2回
目のレーザ光スキャンニングを実行する。ところで、1
つの穴に対するレーザ光スキャンニングでは、直径が
0.8〜5mmの範囲の穴の径を例えば±0.01mm
の精度で測定しようとすると、レーザ光の径が2.5μ
mである場合には、従来技術の欄でも述べたように、1
箇所の穴について25万ポイント(点)の測定が必要と
なる。しかし本実施形態では、1点の測定時間が0.1
〜0.5μsecで済むことから、25万ポイント
(点)の測定を30秒以下(従来は20分程度)で行う
ことができ、実用的な時間での自動測定が可能となる。
After the focus correction described above, the measuring / driving computer 4 executes the second laser beam scanning in order to actually measure the hole diameter. By the way, 1
In laser light scanning for one hole, the diameter of the hole in the range of 0.8-5 mm is ± 0.01 mm.
When trying to measure with the accuracy of, the diameter of the laser beam is 2.5μ
If m, as described in the section of the prior art, 1
It is necessary to measure 250,000 points (holes) for each hole. However, in this embodiment, the measurement time for one point is 0.1
Since about 0.5 μsec is required, it is possible to measure 250,000 points (points) in 30 seconds or less (conventionally about 20 minutes), and it is possible to perform automatic measurement in a practical time.

【0025】図4は、本装置(穴径自動測定装置)のシ
ステム構成を示すブロック図である。同図において、計
測・駆動用コンピュータ4は、図1乃至図3を用いて既
に説明したように、レーザ変位計10、CCD12等か
らの入力信号の処理、フォーカシング駆動機構13、半
導体レーザ発振器14、レーザ走査系15、計測ヘッド
駆動部2及び角度変化機構16等への指示出力を司る。
FIG. 4 is a block diagram showing the system configuration of this device (hole diameter automatic measuring device). In the figure, the measurement / driving computer 4 processes the input signal from the laser displacement meter 10, the CCD 12, etc., the focusing driving mechanism 13, the semiconductor laser oscillator 14, as already described with reference to FIGS. 1 to 3. It controls the output of instructions to the laser scanning system 15, the measuring head drive unit 2, the angle changing mechanism 16 and the like.

【0026】計測・駆動用コンピュータ4は、上記した
2回目のレーザ光スキャンニングを実行し、CCD12
にレーザ光スキャンニングの対象となった被検物30上
の穴とその近傍の画像を取得すると、当該CCD12か
ら画像信号を入力する。
The measuring / driving computer 4 executes the above-described second laser beam scanning, and the CCD 12
When the image of the hole on the object 30 to be scanned by the laser beam and its vicinity are acquired, the image signal is input from the CCD 12.

【0027】また計測・駆動用コンピュータ4は、2回
目のレーザ光スキャンニングでレーザ変位計10により
計測される被検物30での反射位置と光学レンズ9との
間の距離La の信号を入力する。この距離La の信号は
計測・駆動用コンピュータ4内でアナログ/ディジタル
変換されて、以下に述べる穴径算出(穴径補正)に用い
られる。
The measuring / driving computer 4 also inputs a signal of the distance La between the optical lens 9 and the reflection position on the object 30 measured by the laser displacement meter 10 in the second laser light scanning. To do. The signal of the distance La is analog / digital converted in the measuring / driving computer 4 and used for the hole diameter calculation (hole diameter correction) described below.

【0028】計測・駆動用コンピュータ4は、CCD1
2から入力した画像信号を内蔵の画像処理プロセッサに
より処理することで、CCD12上に形成された穴の画
像から、その穴の面積を求めて、その径(CCD12の
画像上の穴の径)db を求める。この穴径db は、CC
D12上の穴画像の径であり、被検物30上の実際の穴
の径を表すものではない。
The measuring / driving computer 4 is a CCD 1
By processing the image signal input from 2 by the built-in image processing processor, the area of the hole is obtained from the image of the hole formed on the CCD 12, and its diameter (the diameter of the hole on the image of the CCD 12) db Ask for. This hole diameter db is CC
It is the diameter of the hole image on D12 and does not represent the actual diameter of the hole on the test object 30.

【0029】そこで計測・駆動用コンピュータ4は、被
検物30上の実際の穴の径をda とすると、画像処理で
求めた穴径db と、レーザ変位計10により計測された
被検物30(での反射位置)と光学レンズ9との距離L
a と、フォーカシング駆動機構13の駆動量によって決
まる光学レンズ9とCCD12との間の距離Lb とか
ら、実際の穴径da を、da =(La /Lb )×db の
計算により求める。このように計測・駆動用コンピュー
タ4は、CCD12上の穴画像の径db を、La及びLb
を用いて補正して、実際の穴径da を求める。
Then, the measuring / driving computer 4 sets the actual hole diameter on the object 30 as da, and the hole diameter db obtained by image processing and the object 30 measured by the laser displacement meter 10. Distance L between (at reflection position) and optical lens 9
From a and the distance Lb between the optical lens 9 and the CCD 12 which is determined by the driving amount of the focusing drive mechanism 13, the actual hole diameter da is obtained by the calculation of da = (La / Lb) × db. As described above, the measuring / driving computer 4 sets the diameter db of the hole image on the CCD 12 to La and Lb.
The actual hole diameter da is calculated by using

【0030】なお、レーザ変位計10を、CCD12に
対応する位置に設けて、被検物30(での反射位置)と
CCD12との間の距離Lc を求め、その距離Lc と上
記距離Lb (フォーカシング駆動機構13の駆動量によ
って決まる光学レンズ9とCCD12との間の距離)と
から、Lc −Lb の計算により被検物30(での反射位
置)と光学レンズ9との距離La を求めて、上記の計算
da =(La /Lb )×db を行うようにしてもよい。
The laser displacement meter 10 is provided at a position corresponding to the CCD 12, the distance Lc between the object 30 (at the reflection position) and the CCD 12 is calculated, and the distance Lc and the distance Lb (focusing) are obtained. From the distance between the optical lens 9 and the CCD 12 which is determined by the driving amount of the driving mechanism 13), the distance La between the object 30 (at the reflection position) and the optical lens 9 is calculated by the calculation of Lc-Lb. The above calculation da = (La / Lb) × db may be performed.

【0031】計測・駆動用コンピュータ4は、以上に述
べた穴径測定のための計測ヘッド1等の駆動制御及び穴
径算出処理を、被検物30上の測定対象穴を切り替えな
がら繰り返し実行する。
The measuring / driving computer 4 repeatedly executes the driving control of the measuring head 1 and the like for the hole diameter measurement and the hole diameter calculation processing described above while switching the hole to be measured on the object 30 to be measured. .

【0032】計測・駆動用コンピュータ4には、表示手
段としてのCRT(CRTディスプレイ)18、印刷手
段としてのプリンタ19、及び大容量外部記憶装置とし
ての前記ハードディスク(ハードディスク装置)20が
接続されている。計測・駆動用コンピュータ4は、被検
物30に対する穴径測定結果を取得すると、その測定結
果をCRT18に表示出力する。また計測・駆動用コン
ピュータ4は、オペレータから印刷出力が要求された場
合には、穴径測定結果をプリンタ19によりプリントア
ウトする。この穴径測定結果はハードディスク20に保
存される。 [第2の実施形態]次に、本発明の第2の実施の形態に
つき図5を参照して説明する。
A CRT (CRT display) 18 as a display unit, a printer 19 as a printing unit, and the hard disk (hard disk device) 20 as a large-capacity external storage device are connected to the measuring / driving computer 4. . When the measurement / driving computer 4 acquires the hole diameter measurement result for the test object 30, the measurement / drive computer 4 outputs the measurement result to the CRT 18 for display. Further, the measurement / drive computer 4 prints out the hole diameter measurement result by the printer 19 when a print output is requested by the operator. The hole diameter measurement result is stored in the hard disk 20. [Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0033】図5は本発明の第2の実施形態に係る穴径
自動測定装置を備えたレーザ穴明け加工機の全体構成を
示す。本実施形態の特徴は、図1で示した穴径自動測定
装置の計測ヘッド1を、図5に示すように、レーザ穴明
け加工機の加工レーザヘッド21と平行に、5軸制御ヘ
ッドアタッチメント22に取り付けた構造を適用してい
る点である。本実施形態では、穴明け加工機の制御用コ
ンピュータを図1に示した計測・駆動用コンピュータ4
として兼用することも可能である。
FIG. 5 shows the overall construction of a laser drilling machine equipped with an automatic hole diameter measuring device according to a second embodiment of the present invention. The feature of the present embodiment is that the measurement head 1 of the automatic hole diameter measuring device shown in FIG. 1 is arranged in parallel with the processing laser head 21 of the laser drilling machine as shown in FIG. The point is that the structure attached to is applied. In the present embodiment, the computer for controlling the punching machine is the measuring / driving computer 4 shown in FIG.
It is also possible to combine the two.

【0034】このように計測ヘッド1(を備えた穴径自
動測定装置)を加工機と一体化することで、穴明け加工
直後に、該当する穴の径を測定することができる。この
ため、レーザ穴明け加工機に不具合が生じた場合でも、
製品への影響を1穴だけにとどめることが可能となる。
By integrating the measuring head 1 (including the automatic hole diameter measuring device) with the processing machine as described above, the diameter of the corresponding hole can be measured immediately after drilling. Therefore, even if a problem occurs in the laser drilling machine,
It is possible to limit the impact on the product to only one hole.

【0035】以上は、ガスタービン燃焼器ライナーを被
検物30として、そのライナー上に形成された冷却穴
(貫通穴)の径(直径)を測定する場合について説明し
たが、本発明は多孔吸音板の孔径の測定など、種々の部
材の孔径測定に適用できる。また、本発明で適用した画
像形成技術と画像処理技術を応用して2次元上の形状を
測定することで、要求される形状寸法との比較を行うこ
とも可能である。
The case where the gas turbine combustor liner is used as the test object 30 and the diameter (diameter) of the cooling hole (through hole) formed on the liner is measured has been described above. It can be applied to the measurement of the hole diameter of various members such as the measurement of the hole diameter of a plate. It is also possible to compare the required shape and size by measuring the two-dimensional shape by applying the image forming technology and the image processing technology applied in the present invention.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、計
測の対象となる被検物上の穴並びにその穴近傍をレーザ
走査手段によりレーザ光を偏向させてスキャンニングし
て、その反射光の画像をCCD等の画像形成手段で取得
するようにしたので、穴径測定に必要なポイント数分の
レーザ光スキャンニングに要する時間を大幅に短縮する
ことができる。また、画像形成手段により取得された画
像上の穴の径は、レーザ変位計によりスキャンニング中
のレーザ反射光をとらえることで計測される距離をもと
に、被検物上の実際の穴の径に正しく補正される。以上
のことから本発明によれば、被検物上の多数の穴の径
を、高精度に且つ実用的な時間で高速に測定できる。
As described above in detail, according to the present invention, the hole on the object to be measured and the vicinity of the hole are scanned by deflecting the laser beam by the laser scanning means and reflecting the laser beam. Since the image of light is acquired by the image forming means such as CCD, the time required for laser light scanning for the number of points required for hole diameter measurement can be greatly shortened. Further, the diameter of the hole on the image acquired by the image forming means is based on the distance measured by capturing the laser reflected light during scanning by the laser displacement meter, and the diameter of the actual hole on the test object. Corrected to the diameter. From the above, according to the present invention, it is possible to measure the diameters of a large number of holes on a test object with high precision and at high speed in a practical time.

【0037】また本発明によれば、上記した穴径の自動
測定機能を持つ装置の計測ヘッド部分をレーザ穴明け加
工機にその加工レーザヘッドと対をなして設けること
で、1回の穴明け加工毎に、その加工された穴の径を測
定できるようになり、加工機に不具合が生じても、製品
への影響を1穴だけに止めることがえきる。
Further, according to the present invention, the measuring head portion of the above-mentioned device having the automatic measuring function of the hole diameter is provided in the laser drilling machine in pair with the processing laser head, so that the drilling is performed once. It becomes possible to measure the diameter of the processed hole for each processing, and even if a processing machine malfunctions, the effect on the product can be limited to one hole.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る穴径自動測定装
置の全体構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an automatic hole diameter measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1中の計測ヘッド駆動部2の周辺の詳細構成
を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration around a measurement head drive unit 2 in FIG.

【図3】図1中の計測ヘッド1の詳細構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of a measuring head 1 in FIG.

【図4】同実施形態のシステム構成を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a system configuration of the same embodiment.

【図5】本発明の第2の実施形態に係る穴径自動測定装
置を備えたレーザ穴明け加工機の全体構成を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of a laser drilling machine equipped with an automatic hole diameter measuring device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】穴径測定が可能な従来の装置の全体構成図。FIG. 6 is an overall configuration diagram of a conventional device capable of measuring a hole diameter.

【図7】図6の従来装置で適用される穴径測定方法を説
明するための図。
FIG. 7 is a diagram for explaining a hole diameter measuring method applied to the conventional device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…計測ヘッド、 4…計測・駆動用コンピュータ(処理手段)、 9…光学レンズ、 10…レーザ変位計、 12…CCD(電化結合素子、画像形成手段)、 13…フォーカシング駆動機構、 14…半導体レーザ発振器、 15…レーザ走査系、 21…加工レーザヘッド、 30…被検物。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measuring head, 4 ... Measuring / driving computer (processing means), 9 ... Optical lens, 10 ... Laser displacement meter, 12 ... CCD (electrically coupled device, image forming means), 13 ... Focusing drive mechanism, 14 ... Semiconductor Laser oscillator, 15 ... Laser scanning system, 21 ... Processing laser head, 30 ... Test object.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光を偏向させることで被検物に形
成された穴径測定の対象となる穴並びにその穴近傍をス
キャンニングさせるレーザ走査手段、このレーザ走査手
段によるレーザ光スキャンニングの結果前記被検物で反
射されたレーザ光を受けて、そのレーザ反射光の像を形
成するための画像形成手段、及び前記レーザ反射光を受
けて前記被検物上の反射位置との間の距離を計測するレ
ーザ変位計を有する、前記被検物上の任意の穴に位置決
め可能な計測ヘッドと、 前記画像形成手段により取得された画像上の穴の径を求
め、その画像上の穴径を、前記レーザ変位計で計測され
た距離をもとに前記被検物上の実際の穴径に補正計算す
る画像処理手段とを具備することを特徴とする穴径自動
測定装置。
1. A laser scanning means for scanning a hole which is a hole diameter measurement target formed in a test object by deflecting the laser light and a vicinity of the hole, and a result of the laser light scanning by the laser scanning means. An image forming means for receiving a laser beam reflected by the test object and forming an image of the laser reflected light, and a distance between the laser reflected light and a reflection position on the test object. With a laser displacement meter for measuring, a measuring head that can be positioned in any hole on the object to be measured, and obtain the diameter of the hole on the image acquired by the image forming means, and determine the hole diameter on the image. And an image processing unit for performing a correction calculation to an actual hole diameter on the object based on the distance measured by the laser displacement meter.
【請求項2】 レーザ光による穴明け加工のための加工
レーザヘッドを備えたレーザ穴明け加工機であって、 請求項1記載の穴径自動測定装置を具備し、当該測定装
置の前記計測ヘッドを前記加工レーザヘッドと対にして
設けたことを特徴とするレーザ穴明け加工機。
2. A laser boring machine having a processing laser head for boring with a laser beam, comprising the automatic hole diameter measuring device according to claim 1, wherein the measuring head of the measuring device is provided. Is provided in a pair with the processing laser head.
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