JP2008267942A - 角度測定方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基準ワークを用いて予め設置角θL設定しておいた第一角度計測手段18aによる側面12aの計測と第二角度計測手段18bによる側面12bの計測が同時に行えるように載物台16に設置された測定ワーク12の側面12aの中心軸線L1に対する角度情報を第一測定値として取得し且つ側面12bの中心軸線L2に対する角度情報を第二測定値として取得し、また第一基準値に対する測定値のずれを第一ずれ情報及び第二基準値に対する測定値のずれを第二ずれ情報として求める比較手段28と、該ずれ情報に応じた角度補正値及び基準ワークの基準角θ0に基づき測定ワーク12の側面12a,12b間の角度θ1を求める算出手段30とを備えたことを特徴とする角度測定装置10。
【選択図】図1
Description
従来の角度測定装置は、回転テーブルと、光学系を1台と、角度計とを備える。
そして、従来の角度測定では、ワークを回転テーブル上に設置し、光学系の中心軸線がワークの第一面と直交するように回転テーブルを調節したときの、角度計の読みを第一面の測定値とする。次に、回転テーブルを回転し、光学系の中心軸線がワークの第二面と直交するように回転テーブルを調節したときの、角度計の読みを第二面の測定値とする。第一面の測定値と第二面の測定値とに基づき、ワークの第一面と第二面とのなす角度を求めている。
また、ワークの側面間のなす角度を測定するには、少なくとも2回、面位置決めが必要となるので、手間がかかり、時間がかかる。特に複数のワークを測定する場合、操作性の問題は、より深刻となる。
このため、ワークの側面間の角度測定に関しては、測定精度と操作性の両立が強く望まれていたものの、従来は、これを解決することのできる適切な技術が存在しなかった。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、測定精度と操作性を両立することのできる角度測定方法及びその装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明にかかる角度測定方法は、載物台を中心にして互いになす設置角を予め設定しておいた第一角度計測手段および第二角度計測手段により、基準ワークと同種の測定ワークの第一側面と第二側面とのなす角度を測定する角度測定方法であって、
測定ワーク設置工程と、測定ワーク測定工程と、比較工程と、算出工程と、を備えることを特徴とする。
また、前記測定ワーク測定工程は、前記測定ワーク設置工程の後段に設けられ、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する測定ワーク第一側面の角度情報を第一測定値として取得し、かつ前記第二角度計測手段の中心軸線に対する測定ワーク第二側面の角度情報を第二測定値として取得する。
前記比較工程は、前記第一基準値に対する前記第一測定値のずれを第一ずれ情報として求め、及び前記第二基準値に対する前記第二測定値のずれを第二ずれ情報として求める。
前記算出工程は、前記比較工程で得られた第一ずれ情報及び第二ずれ情報に応じた角度補正値、並びに前記基準ワークの基準角に基づき、前記測定ワークの第一側面と測定ワーク第二側面とのなす角度を求める。
前記基準ワークは、その第一側面と第二測面とのなす基準角が既知のものを対象としている。また、該基準ワークは、前記設置角を設定したときの、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として、前記第二角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として得ておいたものを対象としている。
前記測定ワークは、前記載物台に設置された際に、前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段による測定ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による測定ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるものを対象としている。
ここで、前記設置角設定工程は、前記基準角が既知の基準ワークを前記載物台に設置し、前記設置角設定工程は、前記第一角度計測手段によりその中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報が計測されるように該基準ワーク第一側面に該第一角度計測手段を対向させ、かつ前記第二角度計測手段によりその中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報が計測されるように該基準ワーク第二側面に該第二角度計測手段を対向させることにより、前記設置角を設定する。
また、前記基準値取得工程は、前記設置角の設定時、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として取得し、かつ前記第二角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として取得する。
また、比較手段と、算出手段と、を備えることを特徴とする。
ここで、本発明においては、前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段によりその中心軸線に対する測定ワーク第一側面の角度情報を第一測定値として取得し、かつ前記第二角度計測手段によりその中心軸線に対する測定ワーク第二側面の角度情報を第二測定値として取得する。
また、前記比較手段は、前記第一基準値に対する前記第一測定値のずれを第一ずれ情報として求め、及び前記第二基準値に対する前記第二測定値のずれを第二ずれ情報として求める。
前記算出手段は、前記第一ずれ情報及び第二ずれ情報に応じた角度補正値、並びに前記基準ワークの基準角に基づき、前記測定ワークの第一側面と第二側面とのなす角度を求める。
前記基準ワークは、その第一側面と第二測面とのなす基準角が既知のものを対象としており、また、該基準ワークは、前記設置角を設定したときの、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として、前記第二角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として得ておいたものを対象としている。
前記測定ワークは、前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段による測定ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による測定ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、前記載物台に設置されたものを対象としている。
本発明の角度計測手段としては、例えば干渉計、オートコリメータ等を用いることができる。
干渉計を用いた場合、干渉光学系と、捕捉手段(例えばスクリーン、撮像手段)とを備え、捕捉手段上での干渉縞情報を角度情報として用いることができる。
オートコリメータを用いた場合、オートコリメータ光学系と、捕捉手段(例えば焦点板、接眼レンズ、撮像手段)とを備え、被測定面にレクチルのパターン光を投影して得られた反射像を捕捉手段上で捕らえ、その観察像の水平位置を角度情報として用いることができる。
測定精度の向上のため、下記の対策を行うことも考えられる。しかしながら、ワークの側面間の角度測定における、測定精度と操作性とを両立することが困難であった。
(1)ワークを回転して角度測定を行う場合、回転機構の回転誤差を測定し、測定結果を補正することも考えられるが、やはり満足のゆく測定精度が得られなかった。
(2)一方、ワークを回転することなく固定して基準ワークとの相対測定を行うことも考えられるが、操作性に関して改善の余地が残されていた。
すなわち、相対測定を行なうため、図7(A)に示されるように固定治具90と、ミラー92と、干渉計等の光学系22とを備える。予め固定治具90に基準ワークを置き、測定角度を決定しておく。そして、同じ固定治具90に測定ワーク12を置いて、基準ワークからのずれ量を測定することで、測定ワーク12の角度を測定する。
しかしながら、この場合は、ワークの治具への着座誤差が発生するため、治具精度、また、ごみ等をはさまないワークの形状、固定方法が必要となり、満足のゆく操作性が得られなかった。また、精度を確保するために、高精度な治具が必要となる。特にワークが同図(B)にあるような異形の場合、治具の形状が非常に複雑となる。さらにワークの各形状に合わせた治具が必要となる。また、基準ワークも治具に着座させた状態での基準であるため、ワークとほぼ同じ形のものが必要となる。このため精度を確保するための解決手段として採用するに至らなかった。
すなわち、ワークの被測定面の数に応じた複数台の角度計測手段を用意する。基準角が既知の基準ワークを用いて、各角度計測手段間のなす設置角を予め設定しておく。また、設置角の設定時、角度計測手段により、基準ワークの基準値を測定しておく。
互いになす設置角を予め設定しておいた複数台の角度計測手段を備えた角度測定装置の載物台に、基準ワークに代えて同種の測定ワークを設置し、測定ワークの各側面を同時に測定する。測定値の基準値からのずれに応じた角度補正値を基準ワークの基準角に加減算し、測定ワークの側面間の角度を求めることにより、従来、極めて困難であった、ワークの側面間の角度測定における、測定精度と操作性とを両立することができる。
本発明にかかる角度測定方法によれば、基準ワークを用いて設置角を予め設定しておいた第一角度計測手段及び第二角度計測手段を備えた角度測定装置の載物台に設置される測定ワークを交換し、複数の測定ワークを順次、測定することにより、前記測定精度と操作性との両立を、より確実に実現することができる。
本発明にかかる角度測定方法によれば、前記設置角設定工程と、前記基準値取得工程とを備えることにより、前記測定精度と操作性との両立を、より確実に実現することができる。
図1には本発明の一実施形態にかかる角度測定装置の概略構成が示されている。なお、同図(A)は角度測定装置の要部を上方から見た図、同図(B)は角度測定装置の要部を側方から見た図である。本実施形態では、ワークとしてプリズムを想定し、角度計測手段としてオートコリメータを用いてプリズムの側面間の頂角を測定する例について説明する。
同図に示す角度測定装置10は、測定ワーク12の第一側面12aと第二側面12bとのなす角度θ1を求める。
このために角度測定装置10は、基台14と、載物台16と、載物台16を中心にして互いになす設置角θLを予め設定しておいた第一角度計測手段18a及び第二角度計測手段18bと、コンピュータ20とを備える。
また、第一角度計測手段18aは、第一計測用光学系22a及び第一捕捉手段24aを備える。第二角度計測手段18bは、第二計測用光学系22bと、第二捕捉手段24bとを備える。第一計測用光学系22aおよび第二計測用光学系22bは、オートコリメータよりなる。第一捕捉手段24aおよび第二捕捉手段24bは、CCD等の撮像素子よりなる。
メモリ26は、第一捕捉手段24a及び第二捕捉手段24bよりの画像データを記憶する。また、メモリ26は、基準ワーク21の第一側面と第二側面とのなす基準角θ0、第一基準値及び第二基準値、第一測定値及び第二測定値、並びに第一ずれ情報及び第二ずれ情報に応じた角度補正値等を記憶している。
コンピュータ20は、第一捕捉手段24a及び第二捕捉手段24bよりの画像データに対して、エッジ検出等の画像処理を行うことにより、捕捉手段24a,24bの視野R1,R2内での観察像の水平位置を、中心位置(中心軸線と側面に垂直な線とが一致した場合の位置)を基準に求める。
算出手段30は、基準ワーク21の基準角θ0に対して、第一ずれ情報及び第二ずれ情報の差に応じた角度補正値Δθを加減算し、測定ワーク12の第一側面12aと第二側面12bとのなす角度θ1を求める。
入力手段32は、基準ワーク21の基準角θ0等をコンピュータ20に入力する。
モニタ34は、例えば第一捕捉手段24a及び第二捕捉手段24bよりの画像データ等を表示する。
ここで、調節機構40は、設置角θLの設定時のみ、第一角度計測手段18aを基台14に対し回転自在とし、また、第二角度計測手段18bを基台14に対し回転自在としている。
一方、調節機構40は、設置角θLの決定時、基台14に対する第一角度計測手段18aの角度位置を固定し、かつ基台14に対する第二角度計測手段18bの角度位置を固定している。
本実施形態においては、基準ワークを用いて設置角θLを予め設定しておいた第一角度計測手段18a及び第二角度計測手段18bを用いることにより、基準ワークと同種の測定ワーク12の第一側面12aと第二側面12bとのなす角度θ1を、測定精度と操作性とを両立して測定することができる。
すなわち、基準ワークは、その第一側面と第二測面とのなす基準角が既知のものを対象としている。また、この基準ワークは、第一角度計測手段18aと第二角度計測手段18bとのなす設置角θLを設定したときの、第一角度計測手段18aの中心軸線L1に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として、第二角度計測手段18bの中心軸線L2に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として、予め得ておいたものを対象としている。
測定ワーク12は、載物台16に設置された際に、基準ワークを用いて予め設定しておいた設置角θLの固定状態で、第一角度計測手段18aによる測定ワーク第一側面12aの角度計測と第二角度計測手段18bによる測定ワーク第二側面12bの角度計測とが同時に行えるものを対象としている
すなわち、第一角度計測手段18aの中心軸線L1と第二角度計測手段18bの中心軸線L2とのなす設置角θLは、載物台16に基準ワークを設置し、第一角度計測手段12aによる基準ワーク第一側面の角度計測と、第二角度計測手段18bによる基準ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、基準ワーク第一側面に第一角度計測手段18aを対向させ、かつ基準ワーク第二側面に、第二角度計測手段18bを対向させた際に設定しておいたものである。
このように本実施形態においては、被測定面の数に応じた二台の角度計測手段を揃え、各角度計測手段間の設置角を、基準ワークを用いて予め設定しておく。また、設置角を設定したときの、基準値も得ておく。
この結果、本実施形態においては、測定ワークを回転することなく、第一側面と第二側面との測定を同時に行うことができる。測定ワーク第一側面と第二側面との測定において、回転動作がないため、機械的誤差は発生しない。また、基準ワークに対して測定ワークの位置が多少ずれても、2つの光学系で各面を捉えて加減算するため、誤差を生じない。よって簡易的な固定用治具で、精度よく測定することができる。また、固定治具にごみ等が付着して、着座精度が多少悪化しても同様の精度で測定することができる。これにより、測定誤差を大幅に低減することができる。
しかも、本実施形態においては、測定ワークの第一側面の角度測定と第二側面の角度測定とを同時に行うため、一般的な回転動作に伴なう測定時間や手間を削減することができる。これにより、操作性が向上する。
<設置角の設定>
本実施形態は、図2に示されるような設置角設定工程(S10)を備える。
設置角設定工程(S10)は、載物台16に基準ワーク21を設置して、第一角度計測手段18aと第二角度計測手段18bとのなす設置角θLを設定する。
このために設置角設定工程(S10)は、図2(A)に示される第一角度計測手段調節工程(S12)と、図2(B)に示される第二角度計測手段調整工程(S14)と、図2(C)に示される基準値取得工程(S16)とを含む。
図2(A)に示される第一角度計測手段調節工程(S12)では、載物台16に基準ワーク21を設置する。そして、載物台16または第一角度計測手段18aを回転させ、第一捕捉手段24aの視野R1内に、基準ワーク第一側面21aからの第一基準反射像A1を捉える。
この結果、第一角度計測手段調節工程(S12)では、中心軸線L1に対する基準ワーク第一側面21aの角度情報が第一角度計測手段18aで計測されるように、基準ワーク21の第一側面21aに、第一角度計測手段18aを対向させることができる。
次に、図2(B)に示される第二角度計測手段調節工程(S14)では、第二角度計測手段18bを回転させ、第二捕捉手段24bの視野R2内に、基準ワーク第二側面21bからの第二基準反射像A2を捉えている。
この結果、第二角度計測手段調節工程(S14)では、中心軸線L2に対する、基準ワーク第二側面21bの角度情報が第二角度計測手段18bで計測されるように、基準ワーク21の第二側面21bに、第二角度計測手段18bを対向させることができる。
そして、図2(C)に示される基準値取得工程(S16)では、基準値の取得と、設置角の固定とを行う。
すなわち、設置角θLの設定時、第一角度計測手段18aにより、その中心軸線L1に対する基準ワーク第一側面21aの水平方向の角度情報を、第一基準値として取得する。このために本実施形態においては、第一捕捉手段24aの第一視野R1内に基準ワーク第一側面21aからの第一基準反射像A1を捉えたときの、第一基準反射像A1の水平位置の読みを、基準ワーク第一側面21aに対する第一基準値として取得する。
また、第二角度計測手段18bにより、その中心軸線L2に対する基準ワーク第二側面21bの水平方向の角度情報を、第二基準値として取得しておく。このために本実施形態においては、第二捕捉手段24bの第二視野R2内に基準ワーク第二側面21bからの第二基準反射像A2を捉えたときの、第二基準反射像A2の水平位置の読みを、基準ワーク第二側面21bに対する第二基準値として取得する。
この結果、本実施形態においては、設置角θLの設定、及び基準値の取得を行うことができる。
本実施形態は、図3に示されるような、測定ワーク設置工程(S20)と、測定ワーク測定工程(S22)と、比較工程(S24)と、算出工程(S26)とを備える。
すなわち、同図(A)に示されるような測定ワーク設置工程(S20)では、載物台16上の前記基準ワーク設置時とほぼ同じ位置に、測定ワーク12を設置している。すなわち、第一角度計測手段18aによる測定ワーク第一側面12aの角度計測と第二角度計測手段18bによる測定ワーク第二側面12bの角度計測とが同時に行えるように、載物台16に測定ワーク12を設置する。
測定ワーク12の設置後、測定ワークの測定工程(S22)を行う。
すなわち、測定ワーク測定工程(S22)では、第一角度計測手段18aにより、その中心軸線L1に対する、測定ワーク第一側面12aの角度情報を第一測定値として取得し、かつ第二角度計測手段18bにより、その中心軸線L2に対する測定ワーク第二側面12bの角度情報を第二測定値として取得する。
比較工程(S24)では、第一基準値に対する第一測定値のずれを第一ずれ情報として求め、及び第二基準値に対する第二測定値のずれを第二ずれ情報として求める。
本実施形態において、比較工程(S24)では、図3(B)に示されるように、基準ワーク設置時の反射像A1,A2と、測定ワーク設置時の反射像B1,B2とのずれを比較することにより、角度補正値Δθ、つまり測定ワーク12の第一側面12aと第二側面12bとのなす角度θ1の基準角θ0からのずれを求めている。
すなわち、第一捕捉手段24aの第一視野R1内に測定ワーク第一側面12aからの第一測定反射像B1を捉えたときの、第一測定反射像B1の水平位置の読みを、測定ワーク第一側面12aに対する第一測定値として取得する。
同時に第二捕捉手段24bの第二視野R2内に測定ワーク第二側面12bからの第二測定反射像B2を捉えたときの、第二測定反射像B2の水平位置の読みを、測定ワーク第二側面12bに対する第二測定値として取得する。
そして、比較工程(S24)では、第一基準反射像A1に対する第一測定反射像B1の水平位置ずれを第一ずれ情報として求める。また、第二基準反射像A2に対する第二測定反射像B2の水平位置ずれを第二ずれ情報として求める。
この結果、比較工程(S24)では、第一ずれ情報と第二ずれ情報との差(ずれ方向、ずれ量)に基づき、測定ワーク12の第一側面12aと第二側面12bとのなす角度θ1の、基準角θ0からのズレΔθを求めることができる。
算出工程(S26)では、図3(C)に示されるように測定ワーク12の第一側面12aと第二側面12bとのなす角度の、基準ワーク21の基準角θ0からのズレΔθに応じた角度補正値Δθを基準ワーク21の基準角θ0に加減算する。
この結果、算出工程(S26)では、測定ワーク12の第一側面12aと第二側面12bとのなす角度θ1を求めることができる。
ここで、捕捉手段の視野内での中心位置を基準にした反射像の水平位置は、角度計測手段の中心軸線とワークの側面に垂直な線とが一致するとき(中心軸線に側面が直交するとき)を基準にした、側面の角度変化に変換することができる。このため、第一ずれ情報と第二ずれ情報との差により、基準ワークが有する基準角からの、測定ワークの第一側面と第二側面とのなす角度の変化量を求めることができる。
したがって、前述のようにして求めた角度変化量を基準ワークの基準角に加減算することにより、測定ワークの側面間の角度を求めることができる。
以降、測定ワーク12のみを交換してゆき、複数の測定ワーク12の測定(図3(A)〜図3(C))を行うことができる。
すなわち、本実施形態において、測定ワーク12は、基準ワーク21と同種のワークを対象としている。
このため、本実施形態においては、載物台16に設置するだけで、複数の測定ワークを順次、測定することができる。
具体的には、以下の通りである。
(1)基準ワークの精度には依存するが、高精度測定が行える。
(2)角度計測手段の中心軸線に、測定の対象となる側面を完全に直交させる必要がないので、ワークのセッティングが容易となる。
(3)多角同時測定なので、測定時間が短縮され、高速測定が行える。
(4)機構の簡素化が図られる。
(5)周辺治具の簡素が図られる。
(6)基準ワーク作成が容易となる。
例えば基準ワークは、製品として性能が出る現物で代用することも可能である。
また、本実施形態は、基準ワークとの比較測定であるため、回転機構は設置角を決定した後、固定できれば良いだけである。よって製作が容易であり、低コスト化が図れる。
さらに、決まった角度のみの測定であれば、回転機構自体が不要であり、すべて固定機構で製作できるので、更なるコストダウンが可能である。
<角度情報の読取>
投影する像は、位置の読み取りやすい、任意の像でよい。
反射像の読取は、目盛り付接眼、画像処理によるエッジ検出等任意の方法でよい。
観察像の垂直方向を読み取ることでピラミダルエラーの測定も可能である。
光学系に干渉計を使用する場合は、干渉縞で測定するため、像を投影する必要はない。
すなわち、本実施形態では、二つの側面間の角度を求めるため、画像処理をすることも好ましい。
画像処理をする場合、コンピュータへの複数画像の取り込み、および演算を行うことも好ましい。
画像処理をする場合、画面内キャリブレーション用ワークの作成を行うことも好ましい。
基準ワークの作成を行うことも好ましい。
角度測定装置として、下記の複合型を構成することも好ましい。
図4には本実施形態の角度測定装置を複合型とした場合の概略構成が示されている。図1と対応する部分には同じ符号を加えて示し説明を省略する。
同図においては、載物台16を基台14に対し回転自在に構成している。このような載物台16に角度計50を組み込んでいる。そして、前記図3(A)〜(C)に示される測定方法と、下記の図4に示される測定方法とを、1台の角度測定装置で実現することも可能である。
次に、載物台16を回転し、第一角度計測手段18aの中心軸線L1が測定ワーク12の第二側面12bと完全に直交するように載物台16を調節したときの角度計50の読みを測定ワーク第二側面12bの測定値とする。
このようにして得られた第一測定値と第二測定値とに基づき、測定ワーク12の第一側面12aと第二側面12bとのなす角度θ1を求めている。
この結果、図4に示した測定方法は試験的に作成した任意角度のプリズムの測定に使用し、図3に示した測定方法は、量産に使用するなど、用途に応じた使い方が、1台で可能となる。
前記構成では、二台の角度計測手段を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、被測定面の数に応じて例えば三台以上等の台数、設けることも好ましい。
図5には本実施形態の角度測定装置を多光学系型とした場合の概略構成が示されている。なお、同図(A)は設置角設定工程の様子、同図(B)は測定ワーク設置工程、測定ワーク測定工程の様子を示す。図1と対応する部分には同じ符号を加えて示し説明を省略する。
同図においては、測定ワーク12の三つの側面、つまり第一側面12a、第二側面12b、第三側面12cを被測定面としている。測定ワーク12の第一側面12a、第二側面12b、第三側面12cに対して、それぞれ第一角度計測手段18a,第二角度計測手段18b,第三角度計測手段18cを対向させている。
そして、第一角度計測手段18aによる第一側面12aの角度情報の測定と、第二角度計測手段18bによる第二側面12bの角度情報の測定と、第三角度計測手段18cによる第三側面12cの角度情報の測定とを同時に行う。
同図において、基準ワーク21は、第一側面21aと第二側面21bとのなす第一基準角が既知、第二側面21bと第三側面21cとのなす第二基準角が既知、第三側面21cと第一側面21aとのなす第三基準角が既知のものとする。
そして、第一角度計測手段18aにより、測定ワーク12の第一側面12aの角度情報を第一測定値として取得する。第二角度計測手段18bにより、測定ワーク12の第二側面12bの角度情報を第二測定値として取得する。第三角度計測手段18cにより測定ワーク12の第三側面12cの角度情報を第三測定値として取得している。
なお、ワークとしては、多角形プリズム(三角形プリズムを含む)、ポリゴンミラー等がある。また、同図に示す角度測定装置においても、前記図4に示した角度測定装置と同様、角度計を組み込むことも可能である。
本実施形態の角度計測手段としては、一般的な干渉計やオートコリメータを用いることも可能である。
しかしながら、測定精度と操作性との両立を、より良好に行うためには、角度計測手段の視野内にターゲットを迅速に捉えることも非常に重要である。
このために本実施形態においては、角度計測手段として、つまり計測用光学系として下記のオートコリメータを用いることが、特に好ましい。
同図において特徴的なことは、一台のオートコリメータ22で高倍率コリメータ及び低倍率コリメータの双方を実現したことである。このために同図に示すオートコリメータ22は、光出射手段60と、レチクル62と、長焦点距離コリメータレンズ64と、短焦点距離コリメータレンズ66と、光路分岐手段68とを備えている。
長焦点距離コリメータレンズ64は、テレタイプ光学系70と、テレタイプ光学系70の焦点72に設けられた補捉手段24とを含む。テレタイプ光学系70は、レンズ全長が焦点距離よりも短く設計された、凸レンズ74及び凸レンズ74の結像側に設けられた凹レンズ76を含む。
短焦点距離コリメータレンズ66は、長焦点距離コリメータレンズ64の凸レンズ74と、凸レンズ74の焦点78に設けられた捕捉手段24´とを含む。
レチクル62よりのパターン光82は、ビームスプリッタ84で反射され、凹レンズ76で光束径が拡大され、ビームスプリッタ68を透過した後、凸レンズ74で平行光となり、ワーク12の側面12aに入射される。側面12aからの反射パターン光86は、凸レンズ74を通り、収束光となる。
また、凸レンズ74からの反射パターン光28は、ビームスプリッタ68を透過すると、凹レンズ76、ビームスプリッタ84を通って焦点72に結像する。捕捉手段24では、焦点72での反射パターン光86の結像位置を読み取っている。
14 基台
16 載物台
18a 第一角度計測手段
18b 第二角度計測手段
22a 第一計測用光学系(第一角度計測手段)
22b 第二計測用光学系(第二角度計測手段)
24a 第一捕捉手段(第一角度計測手段)
24b 第二捕捉手段(第二角度計測手段)
28 比較手段
30 算出手段
Claims (4)
- 載物台を中心にして互いになす設置角を予め設定しておいた第一角度計測手段および第二角度計測手段により、基準ワークと同種の測定ワークの第一側面と第二側面とのなす角度を測定する角度測定方法であって、
前記設置角は、前記載物台に前記基準ワークを設置し、前記第一角度計測手段による基準ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による基準ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、該基準ワーク第一側面に該第一角度計測手段を対向させ、かつ該基準ワーク第二側面に該第二角度計測手段を対向させた際に設定しておいたものであり、
前記基準ワークは、その第一側面と第二測面とのなす基準角が既知のものを対象としており、また、該基準ワークは、前記設置角を設定したときの、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として、前記第二角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として得ておいたものを対象としており、
前記測定ワークは、前記載物台に設置された際に、前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段による測定ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による測定ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるものを対象としており、
前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段による測定ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による測定ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、前記載物台に、前記測定ワークを設置する測定ワーク設置工程と、
前記測定ワーク設置工程の後段に設けられ、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する測定ワーク第一側面の角度情報を第一測定値として取得し、かつ前記第二角度計測手段の中心軸線に対する測定ワーク第二側面の角度情報を第二測定値として取得する測定ワーク測定工程と、
前記第一基準値に対する前記第一測定値のずれを第一ずれ情報として求め、及び前記第二基準値に対する前記第二測定値のずれを第二ずれ情報として求める比較工程と、
前記比較工程で得られた第一ずれ情報及び第二ずれ情報に応じた角度補正値、並びに前記基準ワークの基準角に基づき、前記測定ワークの第一側面と測定ワーク第二側面とのなす角度を求める算出工程と、
を備えたことを特徴とする角度測定方法。 - 請求項1記載の角度測定方法において、
前記載物台に設置される測定ワークを交換し、複数の前記測定ワークを順次、測定することを特徴とする角度測定方法。 - 請求項1又は2記載の記載の角度測定方法において、
前記測定ワーク設置工程の前段に設けられた設置角設定工程と、基準値取得工程と、を備え、
前記設置角設定工程は、前記基準角が既知の基準ワークを前記載物台に設置し、前記第一角度計測手段によりその中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報が計測されるように該基準ワーク第一側面に該第一角度計測手段を対向させ、かつ前記第二角度計測手段によりその中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報が計測されるように該基準ワーク第二側面に該第二角度計測手段を対向させることにより、前記設置角を設定し、
前記基準値取得工程は、前記設置角の設定時、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として取得し、かつ前記第二角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として取得することを特徴とする角度測定方法。 - 載物台を中心にして互いになす設置角を予め設定しておいた第一角度計測手段および第二角度計測手段を備え、基準ワークと同種の測定ワークの第一側面と第二側面とのなす角度を測定する角度測定装置であって、
前記設置角は、前記載物台に前記基準ワークを設置し、前記第一角度計測手段による基準ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による基準ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、該基準ワーク第一側面に該第一角度計測手段を対向させ、かつ該基準ワーク第二側面に該第二角度計測手段を対向させた際に設定しておいたものであり、
前記基準ワークは、その第一側面と第二測面とのなす基準角が既知のものを対象としており、また、該基準ワークは、前記設置角を設定したときの、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として、前記第二角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として得ておいたものを対象としており、
前記測定ワークは、前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段による測定ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による測定ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、前記載物台に設置されたものを対象としており、
前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段によりその中心軸線に対する測定ワーク第一側面の角度情報を第一測定値として取得し、かつ前記第二角度計測手段によりその中心軸線に対する測定ワーク第二側面の角度情報を第二測定値として取得し、
また、前記第一基準値に対する前記第一測定値のずれを第一ずれ情報として求め、及び前記第二基準値に対する前記第二測定値のずれを第二ずれ情報として求める比較手段と、
前記第一ずれ情報及び第二ずれ情報に応じた角度補正値、並びに前記基準ワークの基準角に基づき、前記測定ワークの第一側面と第二側面とのなす角度を求める算出手段と、
を備えたことを特徴とする角度測定装置。
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CN112496863A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-16 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种数控加工角度自动测量方法 |
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