JP2005083992A

JP2005083992A - 同軸度の測定方法および同軸度の測定装置

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Publication number: JP2005083992A
Application number: JP2003318706A
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Inventors: Kazunori Mizudori; 和典水鳥; Tatsuya Nakayoshi; 達也仲儀
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Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2005-03-31
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Abstract

【課題】接触式の測定子を用いることなく同軸度を測定することが可能な同軸度の測定方法および同軸度の測定装置を提供すること。
【解決手段】カメラ１により撮像した外筒５１内面Ｌの両端および内筒５２内面Ｓの両端の形状画像Ｃｐ、Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐデータに基づいて基準軸線Ｌａと判定軸線Ｓａを形成し、座標ＥとＧとのずれ量および座標ＦとＨとのずれ量の大きい方から軸線Ｌａを基準とする軸線Ｓａの同軸度を算出する。したがって、接触式の測定子を用いなくても同軸度を測定することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、共通の軸線を持つように配置された２つの機械部分の同軸度の測定方法および測定装置に関する。

従来から、被測定物の共通の軸線を持つように配置された２つの機械部分の同軸度を測定する方法として、三次元測定機や真円度測定機を用いる方法がある。これらの方法では、接触式の測定子を被測定物に接触させながら移動させることにより、２つの機械部分の形状を求め、同軸度を算出している。

しかしながら、上記従来技術の接触式の測定子を用いた測定方法では、被測定物の形状によっては形状の測定が難しく同軸度が求められないという問題がある。例えば、被測定物の測定すべき機械部分が、軸方向長さが長く内径が小さい円筒形状の内面である場合には、細長い測定子が必要となる。ところが、測定子を細長く形成すると測定子の剛性が低下し、充分な形状測定精度を得難い。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであって、接触式の測定子を用いることなく同軸度を測定することが可能な同軸度の測定方法および同軸度の測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の測定方法では、
第１の軸線（Ｌａ）を有する第１の機械部分（Ｌ）と第２の軸線（Ｓａ）を有する第２の機械部分（Ｓ）とを具備する被測定物（５０）の第１の軸線（Ｌａ）を基準とする第２の軸線（Ｓａ）の同軸度を測定する方法であって、
略第１の軸線（Ｌａ）方向から見た第１の機械部分（Ｌ）の第１の軸線（Ｌａ）方向における異なる複数箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像する第１撮像工程（１０１）と、
第１撮像工程（１０１）で撮像した複数の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）について、それぞれの中心座標（Ｃ、Ｄ）を算出する第１中心座標算出工程（１０２）と、
第１中心座標算出工程（１０２）で算出した複数の中心座標（Ｃ、Ｄ）から第１の軸線（Ｌａ）の位置を算出する第１軸線位置算出工程（１０３）と、
略第２の軸線（Ｓａ）方向から見た第２の機械部分（Ｓ）の第２の軸線（Ｓａ）方向における異なる複数箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像する第２撮像工程（１０１）と、
第２撮像工程（１０２）で撮像した複数の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）について、それぞれの中心座標（Ｅ、Ｆ）を算出する第２中心座標算出工程（１０２）と、
第２中心座標算出工程（１０２）で算出した複数の中心座標（Ｅ、Ｆ）から第２の軸線（Ｓａ）の位置を算出する第２軸線位置算出工程（１０３）と、
第１軸線位置算出工程（１０３）で算出した第１の軸線（Ｌａ）位置と、第２軸線位置算出工程（１０３）で算出した第２の軸線（Ｓａ）位置とを、同軸度判定領域（Ｂ）で比較して、第１の軸線（Ｌａ）を基準とする第２の軸線（Ｓａ）の同軸度を算出する同軸度算出工程（１０４、１０５、１０６）とを備えることを特徴としている。

これによると、第１撮像工程（１０１）および第２撮像工程（１０１）において第１の機械部分（Ｌ）および第２の機械部分（Ｓ）の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像し、この画像データに基づいて、同軸度算出工程（１０４、１０５、１０６）において第１の軸線（Ｌａ）を基準とする第２の軸線（Ｓａ）の同軸度を算出することができる。したがって、接触式の測定子を用いなくても同軸度を測定することが可能である。

また、請求項２に記載の発明の測定方法では、被測定物（５０）は、第１の機械部分（Ｌ）および第２の機械部分（Ｓ）の少なくとも一方は筒状体の内面（Ｌ、Ｓ）であり、第１の軸線（Ｌａ）および第２の軸線（Ｓａ）の少なくとも一方は筒状体の内面（Ｌ、Ｓ）の軸線（Ｌａ、Ｓａ）であることを特徴としている。

このように、被測定物（５０）の同軸度を算出する対象となる軸線（Ｌａ、Ｓａ）を有する機械部分（Ｌ、Ｓ）の少なくともいずれかが筒状体の内面（Ｌ、Ｓ）である場合には、接触式の測定子を用い難い。したがって、接触式の測定子を用いることなく撮像した画像データに基づいて同軸度が算出できる効果は大きい。

また、請求項３に記載の発明の測定方法では、第１撮像工程（１０１）では、焦点距離を固定した撮像手段（１）を略第１の軸線（Ｌａ）方向に移動して、複数箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像し、第１中心座標算出工程（１０２）では、中心座標（Ｃ、Ｄ）のうち略第１の軸線（Ｌａ）方向の座標を、第１撮像工程（１０１）における撮像手段（１）の移動距離に基づいて算出するとともに、第２撮像工程（１０１）では、焦点距離を固定した撮像手段（１）を略第２の軸線（Ｓａ）方向に移動して、複数箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像し、第２中心座標算出工程（１０２）では、中心座標（Ｅ、Ｆ）のうち略第２の軸線（Ｓａ）方向の座標を、第２撮像工程（１０１）における撮像手段（１）の移動距離に基づいて算出することを特徴としている。

これによると、第１の軸線（Ｌａ）および第２の軸線（Ｓａ）の位置を算出する際の軸線（Ｌａ、Ｓａ）方向の座標は、撮像手段（１）の移動距離に基づいて容易に求めることが可能である。

また、請求項４に記載の発明の測定方法では、第１の撮像工程（１０１）における前記複数箇所は、第１の機械部分（Ｌ）の第１の軸線（Ｌａ）方向の両端の２箇所であるとともに、第２の撮像工程（１０１）における前記複数箇所は、第２の機械部分（Ｓ）の第２の軸線（Ｓａ）方向の両端の２箇所であることを特徴としている。

これによると、同軸度を算出するための第１の機械部分（Ｌ）および第２の機械部分（Ｓ）の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐ）の撮像が容易である。

また、請求項５に記載の発明の測定方法では、第１の撮像工程（１０１）では、第１の機械部分（Ｌ）の両端が見通せる側から第１の機械部分（Ｌ）の２箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像するとともに、第２の撮像工程（１０１）では、第２の機械部分（Ｓ）の両端が見通せる側から第２の機械部分（Ｓ）の２箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像することを特徴としている。

これによると、第１の機械部分（Ｌ）および第２の機械部分（Ｓ）のそれぞれにおいて、両端の２箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）（Ｅｐ、Ｆｐ）を同一方向から撮像することができる。したがって、第１撮像工程（１０１）および第２撮像工程（１０１）を容易に行なうことができる。

また、請求項６に記載の発明の測定方法では、
第１撮像工程（１０１）では、第１の機械部分（Ｌ）の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を１箇所について複数回撮像し、第１中心座標算出工程（１０２）では、第１撮像工程（１０１）で複数回撮像した形状画像毎に中心座標を算出した後、複数回の中心座標を平均し、第１軸線位置算出工程（１０３）では、第１中心座標算出工程（１０２）で算出した中心座標の平均値（Ｃ、Ｄ）に基づいて前記第１の軸線（Ｌａ）の位置を算出するとともに、
第２撮像工程（１０１）では、第２の機械部分（Ｓ）の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を１箇所について複数回撮像し、第２中心座標算出工程（１０２）では、第２撮像工程（１０１）で複数回撮像した形状画像毎に中心座標を算出した後、複数回の中心座標を平均し、第２軸線位置算出工程（１０３）では、第２中心座標算出工程（１０２）で算出した中心座標の平均値（Ｅ、Ｆ）に基づいて第２の軸線（Ｓａ）の位置を算出することを特徴としている。

これによると、第１撮像工程（１０１）および第２撮像工程（１０１）において、撮像時の入力画像データにばらつきがあったとしても、各箇所の形状画像の中心座標精度を向上することができる。

また、請求項７に記載の発明の測定装置では、
第１の軸線（Ｌａ）を有する第１の機械部分（Ｌ）と第２の軸線（Ｓａ）を有する第２の機械部分（Ｓ）とを具備する被測定物（５０）の第１の軸線（Ｌａ）を基準とする第２の軸線（Ｓａ）の同軸度を測定する装置であって、
略第１の軸線（Ｌａ）方向から見た第１の機械部分（Ｌ）の異なる複数箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像するとともに、略第２の軸線（Ｓａ）方向から見た第２の機械部分（Ｓ）の異なる複数箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像する撮像手段（１）と、
撮像手段（１）で撮像した第１の機械部分（Ｌ）の複数の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）について、それぞれの中心座標（Ｃ、Ｄ）を算出し、算出した複数の中心座標（Ｃ、Ｄ）から第１の軸線（Ｌａ）の位置を算出するとともに、撮像手段（１）で撮像した第２の機械部分（Ｓ）の複数の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）について、それぞれの中心座標（Ｅ、Ｆ）を算出し、算出した複数の中心座標（Ｅ、Ｆ）から第２の軸線（Ｓａ）の位置を算出した後、算出した第１の軸線（Ｌａ）位置と第２の軸線（Ｓａ）位置とを同軸度判定領域（Ｂ）で比較して、第１の軸線（Ｌａ）を基準とする第２の軸線（Ｓａ）の同軸度を演算する演算手段（３）とを備えることを特徴としている。

これによると、請求項１に記載の測定方法により同軸度を測定することができる。

また、請求項８に記載の発明の測定装置では、被測定物（５０）は、第１の機械部分（Ｌ）および第２の機械部分（Ｓ）の少なくとも一方は筒状体の内面（Ｌ、Ｓ）であり、第１の軸線（Ｌａ）および第２の軸線（Ｓａ）の少なくとも一方は筒状体の内面（Ｌ、Ｓ）の軸線（Ｌａ、Ｓａ）であることを特徴としている。

これによると、請求項２に記載の測定方法により同軸度を測定することができる。

また、請求項９に記載の発明の測定装置では、撮像手段（１）は、焦点距離を固定したまま略第１の軸線（Ｌａ）方向に移動して、第１の機械部分（Ｌ）の複数箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像し、演算手段（３）は、第１の機械部分（Ｌ）の複数の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）の中心座標（Ｃ、Ｄ）のうち略第１の軸線（Ｌａ）方向の座標を、第１の機械部分（Ｌ）撮像時における撮像手段（１）の移動距離に基づいて算出するとともに、
撮像手段（１）は、焦点距離を固定したまま略第２の軸線（Ｓａ）方向に移動して、第２の機械部分（Ｓ）の複数箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像し、演算手段（３）は、第２の機械部分（Ｓ）の複数の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）の中心座標（Ｅ、Ｆ）のうち略第２の軸線（Ｓａ）方向の座標を、第２の機械部分（Ｓ）撮像時における撮像手段（１）の移動距離に基づいて算出することを特徴としている。

これによると、請求項３に記載の測定方法により同軸度を測定することができる。

また、請求項１０に記載の発明の測定装置では、撮像手段（１）は、第１の機械部分（Ｌ）の複数箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像するときには、第１の機械部分（Ｌ）の第１の軸線（Ｌａ）方向の両端の２箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像するとともに、第２の機械部分（Ｓ）の複数箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像するときには、第２の機械部分（Ｓ）の第２の軸線（Ｓａ）方向の両端の２箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像することを特徴としている。

これによると、請求項４に記載の測定方法により同軸度を測定することができる。

また、請求項１１に記載の発明の測定装置では、撮像手段（１）は、第１の機械部分（Ｌ）の両端が見通せる側から第１の機械部分（Ｌ）の２箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像するとともに、第２の機械部分（Ｓ）の両端が見通せる側から第２の機械部分（Ｓ）の２箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像することを特徴としている。

これによると、請求項５に記載の測定方法により同軸度を測定することができる。

また、請求項１２に記載の発明の測定装置では、撮像手段（１）は、第１の機械部分（Ｌ）および第２の機械部分（Ｓ）の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐ）を１箇所について複数回撮像し、演算手段（３）は、撮像手段（１）が複数回撮像した形状画像毎に中心座標を算出した後、複数回の中心座標を平均し、中心座標の平均値（Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）に基づいて第１の軸線（Ｌａ）および第２の軸線（Ｓａ）の位置を算出することを特徴としている。

これによると、請求項６に記載の測定方法により同軸度を測定することができる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は、本発明を適用した同軸度測定装置の概略構成図であり、図２は、本実施形態において同軸度を測定すべきエジェクタ５０の概略構造を示す断面図である。

図２に示すように、本実施形態の被測定物であるエジェクタ５０は、エジェクタサイクルと呼ばれる冷凍サイクルに用いられるものであって、放熱器から流出した高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるためのノズルを構成する内筒５２と、ノズルから噴射する高速の冷媒流により蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引するための混合部およびノズルから噴射する冷媒と蒸発器から吸引した冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒圧力を昇圧させるためのディフューザを構成する外筒５１とを有している。

本例のエジェクタ５０は、外筒５１が最小内径２．７ｍｍで長さ約２５０ｍｍ、内筒５２が最小内径０．９ｍｍで長さ約１００ｍｍという細穴を持ち、外筒５１の内面Ｌの軸線と内筒５２の内面Ｓの軸線との同軸度が冷凍能力に大きく影響することが明らかとなっている。

この同軸度を測定するための同軸度測定装置は、図１に示すように、架台３０上にスライド機構４を介して載置された撮像手段であるカメラ１を備えている。スライド機構４は、架台３０側に設けられたレール状のスライドベース４１と、カメラ１側に設けられスライドベース４１に沿ってスライド可能なスライドプレート４２と、駆動力をスクリューシャフト４４を介して伝達しスライドプレート４２を図中左右方向にスライドさせるサーボモータ４３とから構成されている。

スライド機構４のスライド方向図中左方側には、エジェクタ５０を架台３０に対し固定保持するための固定台１０が設けられ、固定台１０にエジェクタ５０を固定したときには、エジェクタ５０の外筒５１および内筒５２の軸線がほぼスライド機構４のスライド方法（図中左右方向）を向くようになっている。

カメラ１には、固定台１０側にレンズ部２が設けられ、レンズ部２には、エジェクタ５０の形状画像を撮像するときに、カメラ１のレンズ部２中心軸側からエジェクタ５０を照明するための照明装置５が配設されている。また、固定台１０の図中左方側の架台３０上には、エジェクタ５０の形状画像を撮像するときに、カメラ１の反対側からエジェクタ５０を照明するための照明装置６が配設されている。

図１では図示を省略しているが、カメラ１が撮像した画像を入力し同軸度を算出する演算手段である演算部３がカメラ１と一体に設けられている（図３参照）。そして、この演算部３は、後述する手順に従って同軸度を算出し、その結果を架台３０上に立設されたモニタ２０に表示するようになっている。

次に、上述の構成の同軸度測定装置を用いたエジェクタ５０の同軸度の測定手順について説明する。

図３（ａ）は、測定装置のカメラ１等要部および被測定物であるエジェクタ５０の要部を模式的に示す構成図であり、図３（ｂ）は、同軸度算出手順を説明するための軸イメージ図である。また、図４は、同軸度算出手順を説明するためのフロー図である。

図３（ａ）に示すように、ここで測定する同軸度は、エジェクタ５０の外筒５１内面（本実施形態における第１の機械部分）Ｌの軸線（本実施形態における第１の軸線）Ｌａを基準としたときの内筒５２内面（本実施形態における第２の機械部分）Ｓの軸線（本実施形態における第２の軸線）Ｓａの同軸度であり、要求されている同軸度は内面Ｓの形成範囲（図３（ｂ）に示す同軸度判定領域Ｂ）内においてΦ０．１以内である。

図４に示すように、軸線Ｌａに対する軸線Ｓａの同軸度を求める場合には、まず、外筒５１の内面Ｌの軸線方向両端２箇所の形状画像および内筒５２の内面Ｓの両端２箇所の形状画像を略軸線Ｌａ方向（略軸線Ｓａ方向でもある）からカメラ１により撮像し演算部３に入力する（ステップ１０１）。すなわち、図３（ｂ）に示す、形状画像Ｃｐ、Ｄｐおよび形状画像Ｅｐ、Ｆｐを撮像入力する。

この４つの形状画像Ｃｐ、Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐの撮像は、レンズ部２の焦点距離を固定した状態で、カメラ１を図１に示すスライド機構４のスライド動作により図３（ａ）中左右方向に移動して行なう。このとき、カメラ１の移動方向に直交する方向へのずれ（カメラ１位置のばらつき）があると、入力する形状画像Ｃｐ、Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐの位置がばらつくことになる。そこで、本実施形態では、真直度に優れる（本例では真直度３μｍが確保できる）スライド機構４を採用している。これによりカメラ１位置のスライドに伴なうばらつきを抑制している。

また撮像時には各形状画像Ｃｐ、Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐが鮮明に得られるように、各照明装置５、６を適宜点消灯して行なう。本実施形態では、カメラ１による撮像を、外筒５１内面Ｌの両端が見通せるとともに、内筒５２内面Ｓの両端が見通せる図中右方側から行なっている。したがって、１台のカメラ１により、４つの形状画像Ｃｐ、Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐを容易に撮像することができる。

このようにして、４つの形状画像Ｃｐ、Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐを演算部３に入力したら、各画像の円の中心座標を求める（ステップ１０２）。すなわち、図３（ｂ）に示す中心座標Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを求める。このとき、ステップ１０１で取り込んだ画像データのエッジを画像処理により算出し、中心を演算により求める。

例えば、図５に示すように、入力した形状画像Ｆｐの場合には、撮像時に照明装置６を点灯しており、領域Ｊが領域Ｋより明るい画像となっている。そこで、内側の一点鎖線Ｊｓと外側の一点鎖線Ｋｓとの間を検出範囲とし、ＪｓからＫｓに向かって明るさの変化の大きい点（コントラストの変化の大きい点）を全周に渡って検出しエッジとする。そしてこの検出したエッジの中心を円（形状画像Ｆｐ）の中心Ｆとする。

このようにして中心座標Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを求めるときには、各形状画像Ｃｐ、Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐを複数回（本例では１０回）繰り返し取り込み、取り込んだ形状画像毎に中心座標を求め、各形状画像Ｃｐ、Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐ毎の平均値を最終的な中心座標Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆとする。これにより、入力画像データのばらつきを抑制し繰り返し精度が向上される。

また、中心座標Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆのうち略軸線方向の座標（図３（ｂ）中左右方向の座標）は、カメラ１の焦点距離を固定しているので、スライド機構４のスライド量により算出される。

このようにして、中心座標Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを算出したら、中心座標Ｃ、Ｄから基準となる軸線Ｌａを形成する（ステップ１０３）。すなわち、図３（ｂ）における軸線Ｌａの位置が算出される。また、中心座標Ｅ、Ｆから軸線Ｌａに対する同軸度が判定される軸線Ｓａが形成される。ただし、実質的には、中心座標Ｅ、Ｆが求められていれば、以下のステップにおいて軸線Ｓａが形成されている必要はない。

ステップ１０３において軸線Ｌａを形成したら、この軸線Ｌａを同軸度判定領域Ｂにまで延長し（図３（ｂ）に示す破線のように延長し）、同軸度判定領域Ｂの両端における軸線Ｌａの座標（図３（ｂ）に示す破線の両端の座標）Ｇ、Ｈを算出する（ステップ１０４）。

そして次に、中心座標Ｅと座標Ｇとの距離（ずれ量）および中心座標Ｆと座標Ｈとの距離（ずれ量）を算出する（ステップ１０５）。そして、算出した両距離を比較し大きい方（ずれ量の大きい方）の値を２倍し、同軸度判定領域Ｂにおける軸線Ｌａを基準としたときの軸線Ｓａの同軸度を算出する（ステップ１０６）。そして、算出した同軸度および良否判定をモニタ２０に表示する。ステップ１０６で算出された同軸度が０．１ｍｍ以下であれば、外筒５１の内面Ｌと内筒５２の内面Ｓとは同軸であり（一致しており）良品であると言える。

なお、ステップ１０１において形状画像Ｃｐ、Ｄｐを撮像取込みする工程が本実施形態における第１撮像工程、ステップ１０１において形状画像Ｅｐ、Ｆｐを撮像取込みする工程が本実施形態における第２撮像工程、ステップ１０２において中心座標Ｃ、Ｄを算出する工程が本実施形態における第１中心座標算出工程、ステップ１０２において中心座標Ｅ、Ｆを算出する工程が本実施形態における第２中心座標算出工程である。そして、ステップ１０３において基準軸線Ｌａを形成する工程が本実施形態における第１軸線位置算出工程、ステップ１０３において判定軸線Ｓａを形成する工程が本実施形態における第２軸線位置算出工程であり、ステップ１０４、１０５、１０６において軸線Ｌａに対する軸線Ｓａの同軸度を算出する工程が本実施形態における同軸度算出工程である。

上述の構成および測定方法によれば、カメラ１により撮像した外筒５１内面Ｌの両端および内筒５２内面Ｓの両端の形状画像Ｃｐ、Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐデータに基づいて、軸線Ｌａを基準とする軸線Ｓａの同軸度を算出することができる。したがって、接触式の測定子を用いなくても同軸度を測定することができる。外筒５１および内筒５２は内径が小さく軸方向長さが長いが、画像処理法により同軸度を確実に算出することができる。

（他の実施形態）
上記一実施形態では、エジェクタ５０の円筒状体の外筒５１内面（第１の機械部分）Ｌの軸線Ｌａを基準としたときの円筒状体の内筒５２内面（第２の機械部分）Ｓの軸線Ｓａの同軸度を測定するものであったが、第１、第２の機械部分の形状はこれに限定されるものではない。同軸度を算出するものであれば広く適用することが可能である。例えば、第１、第２の機械部分は、円筒状体の内面でなく矩形筒状体の内面であってもよい。また、テーパ状の内面であってもよい。少なくとも第１、第２の機械部分のいずれかが筒状体の内面である場合には、第１、第２の機械部分の同軸度を計測するときに、接触式の測定子を用いる必要がないので、本発明は非常に有効である。

また、第１、第２の機械部分が外面であっても、本発明を適用して同軸度を測定することができる。特に、第１、第２の機械部分のいずれかの外面形状を接触式の測定子により検出しようとすると、長尺の測定子を必要とする場合等には本発明を適用して有効である。

また、第１、第２の機械部分は、連続する直線形体の全てでなく延在方向の一部であってもよい。例えば、上記一実施形態において同軸度を判定すべき領域が内筒５１内面Ｓの長手方向の一部である場合には、その内面Ｓの一部を第２の機械部分とするものであってもよい。

また、上記一実施形態では、外筒５１の内面Ｌの軸線方向両端２箇所の形状画像および内筒５２の内面Ｓの両端２箇所の形状画像をカメラ１により撮像し、各２箇所の形状画像に基づいて基準軸線Ｌａと判定軸線Ｓａを形成するものであったが、それぞれ３箇所以上の形状画像に基づいて各軸線を形成するものであってもよい。すなわち、３箇所以上の形状画像について中心座標を求めこれらに最小近似する軸線を形成するものであってもよい。

また、上記一実施形態では、各中心座標Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを求めるときに、略軸線方向の座標は、カメラ１のレンズ部２の焦点距離を固定してスライド機構４のスライド量により算出していたが、カメラ１を固定してレンズ部２の焦点の移動距離から算出するものであってもよい。ただし、スライド量から算出する方が精度を確保し易い。

また、上記一実施形態では、カメラ１による撮像を、外筒５１内面Ｌの両端が見通せるとともに、内筒５２内面Ｓの両端が見通せる図中右方側から行なっていたが、これに限定されるものではない。軸線方向の両側にカメラを設け、形状画像を得易い方向から撮像するものであってもよい。

また、上記一実施形態では、形状画像のエッジを検出し、中心を算出していたが、形状画像の重心から中心を算出するものであってもよい。重心から中心を算出する方法は、撮像した形状が円以外となるものにおいて、中心の算出が容易となる。

本発明の一実施形態における同軸度測定装置の概略構成図である。本発明の一実施形態における被測定物であるエジェクタ５０の概略構造断面図である。（ａ）は測定装置およびエジェクタ５０の要部を模式的に示す構成図であり、（ｂ）は同軸度算出手順を説明するための軸イメージ図である。同軸度算出手順を説明するためのフロー図である。形状画像データから中心を求める処理を説明するための図である。

符号の説明

１カメラ（撮像手段）
２レンズ部
３演算部（演算手段）
４スライド機構
５０エジェクタ（被測定物）
５１外筒
５２内筒
Ｂ同軸度判定領域
Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ中心座標
Ｃｐ，Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐ形状画像
Ｇ、Ｈ座標
Ｌ外筒５１の内面（第１の機械部分）
Ｌａ軸線（第１の軸線）
Ｓ内筒５２の内面（第２の機械部分）
Ｓａ軸線（第２の軸線）

Claims

第１の軸線（Ｌａ）を有する第１の機械部分（Ｌ）と第２の軸線（Ｓａ）を有する第２の機械部分（Ｓ）とを具備する被測定物（５０）の前記第１の軸線（Ｌａ）を基準とする前記第２の軸線（Ｓａ）の同軸度を測定する方法であって、
略前記第１の軸線（Ｌａ）方向から見た前記第１の機械部分（Ｌ）の前記第１の軸線（Ｌａ）方向における異なる複数箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像する第１撮像工程（１０１）と、
前記第１撮像工程（１０１）で撮像した複数の前記形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）について、それぞれの中心座標（Ｃ、Ｄ）を算出する第１中心座標算出工程（１０２）と、
前記第１中心座標算出工程（１０２）で算出した複数の前記中心座標（Ｃ、Ｄ）から前記第１の軸線（Ｌａ）の位置を算出する第１軸線位置算出工程（１０３）と、
略前記第２の軸線（Ｓａ）方向から見た前記第２の機械部分（Ｓ）の前記第２の軸線（Ｓａ）方向における異なる複数箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像する第２撮像工程（１０１）と、
前記第２撮像工程（１０２）で撮像した複数の前記形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）について、それぞれの中心座標（Ｅ、Ｆ）を算出する第２中心座標算出工程（１０２）と、
前記第２中心座標算出工程（１０２）で算出した複数の前記中心座標（Ｅ、Ｆ）から前記第２の軸線（Ｓａ）の位置を算出する第２軸線位置算出工程（１０３）と、
前記第１軸線位置算出工程（１０３）で算出した前記第１の軸線（Ｌａ）位置と、前記第２軸線位置算出工程（１０３）で算出した前記第２の軸線（Ｓａ）位置とを、同軸度判定領域（Ｂ）で比較して、前記第１の軸線（Ｌａ）を基準とする前記第２の軸線（Ｓａ）の同軸度を算出する同軸度算出工程（１０４、１０５、１０６）とを備えることを特徴とする同軸度の測定方法。
前記被測定物（５０）は、前記第１の機械部分（Ｌ）および前記第２の機械部分（Ｓ）の少なくとも一方は筒状体の内面（Ｌ、Ｓ）であり、前記第１の軸線（Ｌａ）および前記第２の軸線（Ｓａ）の少なくとも一方は前記筒状体の内面（Ｌ、Ｓ）の軸線（Ｌａ、Ｓａ）であることを特徴とする請求項１に記載の同軸度の測定方法。
前記第１撮像工程（１０１）では、焦点距離を固定した撮像手段（１）を前記略第１の軸線（Ｌａ）方向に移動して、前記複数箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像し、前記第１中心座標算出工程（１０２）では、前記中心座標（Ｃ、Ｄ）のうち前記略第１の軸線（Ｌａ）方向の座標を、前記第１撮像工程（１０１）における前記撮像手段（１）の移動距離に基づいて算出するとともに、
前記第２撮像工程（１０１）では、焦点距離を固定した撮像手段（１）を前記略第２の軸線（Ｓａ）方向に移動して、前記複数箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像し、前記第２中心座標算出工程（１０２）では、前記中心座標（Ｅ、Ｆ）のうち前記略第２の軸線（Ｓａ）方向の座標を、前記第２撮像工程（１０１）における前記撮像手段（１）の移動距離に基づいて算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の同軸度の測定方法。
前記第１の撮像工程（１０１）における前記複数箇所は、前記第１の機械部分（Ｌ）の前記第１の軸線（Ｌａ）方向の両端の２箇所であるとともに、前記第２の撮像工程（１０１）における前記複数箇所は、前記第２の機械部分（Ｓ）の前記第２の軸線（Ｓａ）方向の両端の２箇所であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の同軸度の測定方法。
前記第１の撮像工程（１０１）では、前記第１の機械部分（Ｌ）の前記両端が見通せる側から前記第１の機械部分（Ｌ）の前記２箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像するとともに、
前記第２の撮像工程（１０１）では、前記第２の機械部分（Ｓ）の前記両端が見通せる側から前記第２の機械部分（Ｓ）の前記２箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像することを特徴とする請求項４に記載の同軸度の測定方法。
前記第１撮像工程（１０１）では、前記第１の機械部分（Ｌ）の前記形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を１箇所について複数回撮像し、前記第１中心座標算出工程（１０２）では、前記第１撮像工程（１０１）で前記複数回撮像した前記形状画像毎に前記中心座標を算出した後、前記複数回の前記中心座標を平均し、前記第１軸線位置算出工程（１０３）では、前記第１中心座標算出工程（１０２）で算出した前記中心座標の平均値（Ｃ、Ｄ）に基づいて前記第１の軸線（Ｌａ）の位置を算出するとともに、
前記第２撮像工程（１０１）では、前記第２の機械部分（Ｓ）の前記形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を１箇所について複数回撮像し、前記第２中心座標算出工程（１０２）では、前記第２撮像工程（１０１）で前記複数回撮像した前記形状画像毎に前記中心座標を算出した後、前記複数回の前記中心座標を平均し、前記第２軸線位置算出工程（１０３）では、前記第２中心座標算出工程（１０２）で算出した前記中心座標の平均値（Ｅ、Ｆ）に基づいて前記第２の軸線（Ｓａ）の位置を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の同軸度の測定方法。
第１の軸線（Ｌａ）を有する第１の機械部分（Ｌ）と第２の軸線（Ｓａ）を有する第２の機械部分（Ｓ）とを具備する被測定物（５０）の前記第１の軸線（Ｌａ）を基準とする前記第２の軸線（Ｓａ）の同軸度を測定する装置であって、
略前記第１の軸線（Ｌａ）方向から見た前記第１の機械部分（Ｌ）の異なる複数箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像するとともに、略前記第２の軸線（Ｓａ）方向から見た前記第２の機械部分（Ｓ）の異なる複数箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像する撮像手段（１）と、
前記撮像手段（１）で撮像した前記第１の機械部分（Ｌ）の複数の前記形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）について、それぞれの中心座標（Ｃ、Ｄ）を算出し、算出した複数の前記中心座標（Ｃ、Ｄ）から前記第１の軸線（Ｌａ）の位置を算出するとともに、前記撮像手段（１）で撮像した前記第２の機械部分（Ｓ）の複数の前記形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）について、それぞれの中心座標（Ｅ、Ｆ）を算出し、算出した複数の前記中心座標（Ｅ、Ｆ）から前記第２の軸線（Ｓａ）の位置を算出した後、算出した前記第１の軸線（Ｌａ）位置と前記第２の軸線（Ｓａ）位置とを同軸度判定領域（Ｂ）で比較して、前記第１の軸線（Ｌａ）を基準とする前記第２の軸線（Ｓａ）の同軸度を演算する演算手段（３）とを備えることを特徴とする同軸度の測定装置。
前記被測定物（５０）は、前記第１の機械部分（Ｌ）および前記第２の機械部分（Ｓ）の少なくとも一方は筒状体の内面（Ｌ、Ｓ）であり、前記第１の軸線（Ｌａ）および前記第２の軸線（Ｓａ）の少なくとも一方は前記筒状体の内面（Ｌ、Ｓ）の軸線（Ｌａ、Ｓａ）であることを特徴とする請求項７に記載の同軸度の測定装置。
前記撮像手段（１）は、焦点距離を固定したまま前記略第１の軸線（Ｌａ）方向に移動して、前記第１の機械部分（Ｌ）の前記複数箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像し、
前記演算手段（３）は、前記第１の機械部分（Ｌ）の複数の前記形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）の前記中心座標（Ｃ、Ｄ）のうち前記略第１の軸線（Ｌａ）方向の座標を、前記第１の機械部分（Ｌ）撮像時における前記撮像手段（１）の移動距離に基づいて算出するとともに、
前記撮像手段（１）は、焦点距離を固定したまま前記略第２の軸線（Ｓａ）方向に移動して、前記第２の機械部分（Ｓ）の前記複数箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像し、
前記演算手段（３）は、前記第２の機械部分（Ｓ）の複数の前記形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）の前記中心座標（Ｅ、Ｆ）のうち前記略第２の軸線（Ｓａ）方向の座標を、前記第２の機械部分（Ｓ）撮像時における前記撮像手段（１）の移動距離に基づいて算出することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の同軸度の測定装置。
前記撮像手段（１）は、前記第１の機械部分（Ｌ）の前記複数箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像するときには、前記第１の機械部分（Ｌ）の前記第１の軸線（Ｌａ）方向の両端の２箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像するとともに、前記第２の機械部分（Ｓ）の前記複数箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像するときには、前記第２の機械部分（Ｓ）の前記第２の軸線（Ｓａ）方向の両端の２箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像することを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１つに記載の同軸度の測定装置。
前記撮像手段（１）は、前記第１の機械部分（Ｌ）の前記両端が見通せる側から前記第１の機械部分（Ｌ）の前記２箇所の形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ）を撮像するとともに、前記第２の機械部分（Ｓ）の前記両端が見通せる側から前記第２の機械部分（Ｓ）の前記２箇所の形状画像（Ｅｐ、Ｆｐ）を撮像することを特徴とする請求項１０に記載の同軸度の測定装置。
前記撮像手段（１）は、前記第１の機械部分（Ｌ）および前記第２の機械部分（Ｓ）の前記形状画像（Ｃｐ、Ｄｐ、Ｅｐ、Ｆｐ）を１箇所について複数回撮像し、
前記演算手段（３）は、前記撮像手段（１）が前記複数回撮像した前記形状画像毎に前記中心座標を算出した後、前記複数回の前記中心座標を平均し、前記中心座標の平均値（Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）に基づいて前記第１の軸線（Ｌａ）および前記第２の軸線（Ｓａ）の位置を算出することを特徴とする請求項７ないし請求項１１のいずれか１つに記載の同軸度の測定装置。