JP2009300325A

JP2009300325A - 断面形状の測定装置と測定方法。

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Publication number: JP2009300325A
Application number: JP2008156929A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Matsukawa; 哲也松川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2009-12-24

Abstract

【課題】測定対象物に形成された穴の軸に垂直な断面形状を測定する技術を提供する。
【解決方法】断面形状測定装置１０は、移動機構２６と、回転機構３８と、距離センサ１２と、コンピュータ２０によって第１測定手段を構成しており、第１位置Ｘ１において基準軸３２の回りの断面形状（第１測定形状）を測定する。また、断面形状測定装置１０は、移動機構２６と、回転機構３８と、距離センサ１２と、コンピュータ２０によって第２測定手段を構成しており、第２位置Ｘ２において基準軸３２の回りの断面形状（第２測定形状）を測定する。コンピュータ２０は演算手段を構成しており、第１位置Ｘ１と第２位置Ｘ２との間の所定距離Ｌと第１測定形状と第２測定形状に基づいて、測定対象物１６に形成された穴３４の軸に垂直な断面形状を測定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、測定対象物に形成された穴の軸に垂直な断面形状を測定する技術に関する。

様々な分野で素材に穴を形成する加工が行われる。最近では、穴加工に要求される精度が高まっており、そのため加工した穴の断面形状の測定が行われる。この断面形状の測定では、変位センサ等を用いて穴の断面形状を測定する際に、穴の軸方向を検出する必要がある。穴の軸方向を検出することで、穴の軸に垂直な断面形状の測定が可能となり、この断面形状から穴加工の精度を正確に確認することができる。

特許文献１に、光学的な手法を用いて穴の軸方向を検出し、穴の軸に垂直な断面形状を測定する技術が開示されている。特許文献１の技術では、変位センサを穴の内部に配置し、基準軸回りに変位センサを回転させることによって、基準軸回りの穴の断面形状を測定する。この技術では、穴の内壁に接触させる接触子（スタイラス）と、その接触子に連動して角度が変動するミラーを有した変位センサが用いられる。特許文献１では、このミラーが形成する反射像を用いて変位センサと穴の内壁までの距離を測定し、この測定結果に基づいて穴の軸方向を検出するとともに穴の軸に垂直な断面形状を測定する技術が説明されている。

特開２００７−７１８５２号公報

しかしながら、特許文献１の技術を用いて断面形状を測定する場合、穴の内壁に接触させる接触子と、その接触子に連動して動作するミラーを有する特別な構造の変位センサを用いる必要がある。このような特別な構造の変位センサを必要とせず、汎用の距離センサを用いて、穴の断面形状を正確に検出することができる技術が必要とされている。
本発明は上記の課題を解決する。本発明は、汎用の距離センサを用いて穴の軸に垂直な断面形状を正確に測定することができる技術を提供することを目的とする。

本発明は、測定対象物に形成された穴の軸に垂直な断面形状を測定する断面形状測定装置に具現化される。この断面形状測定装置は、第１測定手段と、第２測定手段と、演算手段を備えている。
第１測定手段は、距離センサを第１位置に配置するとともに、その距離センサを測定対象物に対して基準軸回りに相対回転させることによって、穴の断面形状（第１測定形状）を測定する。
第２測定手段は、距離センサを第１位置に対して基準軸方向に所定距離だけ離れた第２位置に配置するとともに、その距離センサを測定対象物に対して基準軸回りに相対回転させることによって、穴の断面形状（第２測定形状）を測定する。
演算手段は、第１測定手段による第１測定形状と第２測定手段による第２測定形状の間の変位量及び変位方向と、第１位置と第２位置との間の所定距離に基づいて、第１測定形状と第２測定形状の少なくとも一方を補正する。

距離センサの基準軸が穴の軸に対して傾いていると、第１測定手段による第１測定形状は、穴の軸に垂直な断面形状に対して、一方方向に拡大されたものとなる。詳しく言えば、第１測定形状は、穴の軸に垂直な断面形状に対して、基準軸が傾いている方向に拡大されたものとなり、その拡大率は傾きの大きさに応じて変化する。同様に、第２測定手段による第２測定形状も、穴の軸に垂直な断面形状に対して、基準軸が穴の軸に対して傾いている方向に拡大されたものとなり、その拡大率は傾きの大きさに応じて変化する。
また、距離センサの基準軸が穴の軸に対して傾いていると、第１測定手段による第１測定形状と第２測定手段による第２測定形状は、基準軸に対する位置関係が互いに相違するものとなる。詳しく言えば、第１測定形状と第２測定形状は、基準軸が傾いている方向において互いに変位し、その変位量は傾きの大きさに応じて変化する。

本発明では、この関係を利用して穴の軸に垂直な断面形状を測定する。即ち、第１位置で測定した第１測定形状と第２位置で測定した第２測定形状との間に生じる変位（変位量と変位方向）から、基準軸が傾いている方向とその大きさを特定し、それに基づいて第１測定形状と第２測定形状の少なくとも一方を補正する。基準軸が傾いている大きさは、第１測定形状と第２測定形状の間の変位量と、第１位置と第２位置との間の所定距離から、一意に定まる。基準軸が傾いている方向は、第１測定形状と第２測定形状の間の変位方向から、一意に定まる。従って、第１測定形状と第２測定形状の間の変位量及び変位方向と、第１位置と第２位置との間の所定距離を用いることで、第１測定形状と第２測定形状に生じている歪みを補正し、穴の軸に垂直な断面形状を得ることができる。
本発明によると、汎用の距離センサを用いて、穴の軸に垂直な断面形状を正確に測定することができる。なお、穴の形状が円であることがわかっている場合には、穴径が穴の軸に垂直な断面形状を決める。本発明は穴径の測定に具現化することができる。

上記した断面形状測定装置において、演算手段は、第１位置と第２位置との間の所定距離に対する、第１測定形状と第２測定形状の間の変位量の比に応じて、第１測定形状と第２測定形状の少なくとも一方を、第１測定形状と第２測定形状の間の変位方向に縮小することが好ましい。
第１位置と第２位置との間の所定距離をＬ、第１測定形状と第２測定形状の間の変位量をＣ、穴の軸に対して基準軸が成す角をθとすると、tanθ＝Ｃ／Ｌの関係が成立する。また、第１測定形状や第２測定形状は、穴の軸に垂直な断面形状に対して、第１測定形状と第２測定形状の間の変位方向に、１／cosθ倍に拡大されたものとなっている。これらの関係から、第１測定形状と第２測定形状の少なくとも一方を、第１測定形状と第２測定形状の間の変位方向に、上記した比Ｃ／Ｌに応じて縮小すれば、測定対象物に形成された穴の軸に垂直な断面形状を得ることができる。

本発明は、測定対象物に形成された穴の軸に垂直な断面形状を測定する断面形状の測定方法にも具現化される。この測定方法は、以下の３つの工程を少なくとも備えている。
（１）距離センサを第１位置に配置するとともに、その距離センサを測定対象物に対して基準軸回りに相対回転させることによって、穴の断面形状を測定する第１測定工程。
（２）距離センサを第１位置に対して基準軸方向に所定距離だけ離れた第２位置に配置するとともに、その距離センサを測定対象物に対して基準軸回りに相対回転させることによって、穴の断面形状を測定する第２測定工程。
（３）第１測定工程で測定された第１断面形状と第２測定工程で測定された第２断面形状との間の変位量及び変位方向と、第１位置と第２位置との間の所定距離に基づいて、第１測定工程で測定された第１断面形状と第２測定工程で測定された第２断面形状の少なくとも一方を補正する演算工程。
この方法によっても、汎用の距離センサを用いて、穴の軸に垂直な断面形状を正確に測定することができる。

本発明によれば、汎用の距離センサを用いて、穴の軸に垂直な断面形状を正確に測定することができ、穴の軸に垂直な断面形状を用いて穴加工の精度を正確に確認することができる。穴の形状が円である場合には、正確な穴径を測定することができる。

以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に整理する。
（特徴１）断面形状測定装置は、コンピュータを用いて構成されている。コンピュータのハードウエアやソフトウエアによって、各処理を実行する構成が実現されている。
（特徴２）断面形状測定装置は、測定対象物に対して距離センサを基準軸の回りに相対回転させる回転機構を備えている。
（特徴３）断面形状測定装置は、測定対象物に対して距離センサを基準軸方向に相対移動させる移動機構を備えている。

本発明を具現化した実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例の断面形状測定装置１０を示す。断面形状測定装置１０は、ステージ１８に測定対象物１６を載置し、測定対象物１６に形成された穴３４の軸３６に垂直な断面形状を測定する装置である。本実施例では、測定対象物１６を貫く円柱状の穴３４が形成されており、断面形状測定装置１０は穴３４の径を測定する。

図１に示すように、断面形状測定装置１０は、ステージ１８と、支柱２４と、移動機構２６と、可動部２８と、回転機構３８と、連結軸３０と、角度エンコーダ４２と、測定ヘッド１４と、距離センサ１２と、コンピュータ２０を備えている。
支柱２４は、ステージ１８に固定されている。移動機構２６は、可動部２８を基準軸３２に沿って上下させるためのアクチュエータであり、支柱２４に固定されている。可動部２８には、連結軸３０を介して測定ヘッド１４が支持されている。そのため、可動部２８の上下動に伴って測定ヘッド１４が基準軸３２に沿って上下動する。

可動部２８は、回転機構３８を備えている。連結軸３０は、回転機構３８によって可動部２８に対して回転可能に支持されている。距離センサ１２は、穴３４の内壁までの距離を非接触で測定する光学式の距離センサであり、測定ヘッド１４に固定されている。そのため、連結軸３０の回転に伴って距離センサ１２が基準軸３２の回りに回転する。回転機構３８は角度エンコーダ４２を備えており、角度エンコーダ４２は連結軸３０の回転に伴って距離センサ１２が回転した角度を測定する。
本発明の断面形状測定装置１０は、コンピュータ２０を備えている。コンピュータ２０はケーブル２２を通して可動部２８に接続されているとともに、図示されていないケーブルを通して距離センサ１２と角度エンコーダ４２に接続されている。ケーブル２２を通して、距離センサ１２と角度エンコーダ４２の測定値がコンピュータ２０に入力される。

次に、断面形状測定装置１０の動作について説明する。
図１は、可動部２８が最上点に位置しており、測定ヘッド１４が最上点に位置する状態の断面形状測定装置１０を示す。この状態で、測定ヘッド１４の基準軸３２と穴３４の軸３６がほぼ一致する位置に測定対象物１６を載置する。上記のように測定対象物１６を載置することで、可動部２８を下降させたときに測定ヘッド１４が測定対象物１６に形成された穴３４に挿入される。本実施例では、測定ヘッド１４が穴３４に挿入されれば、基準軸３２が軸３６に完全に一致する必要はない。本実施例を用いれば、基準軸３２が軸３６に対して変位している場合でも、また傾いている場合でも、穴３４の軸３６に垂直な断面形状を測定することが可能である。

本実施例の断面形状測定装置１０では、測定を開始すると移動機構２６が可動部２８を下降させる。図２に示すように、測定ヘッド１４は穴３４の内部に挿入され、距離センサ１２が第１位置Ｘ１に達したときに下降を停止する。次に、回転機構３８が矢印４０に示すように測定ヘッド１４を基準軸３２の回りに回転させる。距離センサ１２は、単位角度毎に距離センサ１２と穴３４の内壁との間の距離ｒを測定する。角度エンコーダ４２は、距離センサ１２が初期角度から回転した角度φを測定する。距離センサ１２と角度エンコーダ４２によって、距離センサ１２と穴３４の内壁との間の距離ｒが距離センサ１２の回転角φに対応付けて測定される。距離センサ１２が基準軸３２の回りに一周することで、第１位置Ｘ１における基準軸３２に垂直な穴３４の断面形状が測定される。測定された断面形状は、ケーブル２２を通してコンピュータ２０に格納される。コンピュータ２０は、回転角φに対応付けて測定された距離ｒの極座標データ（ｒ，φ）を、変換式ｘ＝ｒ・cosφ、ｙ＝ｒ・sinφを用いて、直交座標データ（ｘ，ｙ）に変換する。それにより、測定された穴３４の断面形状は、基準軸３２の位置を原点とするｘｙ直交座標系で表現される。

図３に示すように、基準軸３２が穴３４の軸３６に対して角度θ傾いている場合、第１位置Ｘ１において測定される第１測定形状Ｆ１は、穴３４の軸３６に垂直な断面形状Ｆ３に対して、基準軸３２が傾いている方向に拡大される。即ち、図４に示すように、第１測定形状Ｆ１は楕円形状となる。第１測定形状Ｆ１は、穴３４の軸３６に垂直な断面形状Ｆ３に対して、基準軸３２が傾いている方向に１／cosθ倍に拡大されている。一方、基準軸３２が穴３４の軸３６と平行である場合、第１測定形状Ｆ１は円形状となる。なお、図３では、説明の便宜上、基準軸３２の傾きを誇張して示してある。

第１測定形状Ｆ１の測定後、移動機構２６が可動部２８を更に下降させる。図５に示すように、点線で示す第１位置Ｘ１に対して基準軸３２方向に所定距離Ｌだけ離れた第２位置Ｘ２に測定ヘッド１４が達したときに下降を停止する。可動部２８は移動する際に所定距離Ｌを測定し、測定された所定距離Ｌを、ケーブル２２を通してコンピュータ２０に格納する。所定距離Ｌが予め決まっている場合には、上記格納動作は必ずしも必要ではない。測定ヘッド１４は、第２位置Ｘ２において穴３４の基準軸３２に垂直な断面形状を測定する。第２位置Ｘ２における測定手順は第１位置Ｘ１における測定手順と同一であり、その説明を省略する。測定された断面形状は、ケーブル２２を通してコンピュータ２０に格納される。
図６に示すように、基準軸３２が穴３４の軸３６に対して角度θだけ傾いている場合、第２測定形状Ｆ２は、第１測定形状Ｆ１と同様に、穴３４の軸３６に垂直な断面形状Ｆ３に対して、基準軸３２が傾いている方向に拡大される。即ち、図７に示すように、第２測定形状Ｆ２も楕円形状となる。さらに、距離センサ１２が穴３４の軸３６に対して斜めに移動するため、第２測定形状Ｆ２は第１測定形状Ｆ１に対して変位する。このときの変位量Ｃは、第１位置Ｘ１と第２位置Ｘ２の間の所定距離Ｌ及び基準軸３２が傾いている角度θに応じて変化する。具体的には、tanθ＝Ｃ／Ｌの関係が成立する。また、第２測定形状Ｆ２が第１測定形状Ｆ１に対して変位する方向Ｄは、基準軸３２が傾いている方向に一致する。なお、図６では、説明の便宜上、基準軸３２の傾きを誇張して示してある。

コンピュータ２０は、測定された第１測定形状Ｆ１と第２測定形状Ｆ２から、図７に示した２つの測定形状Ｆ１、Ｆ２の間の変位量Ｃと変位方向Ｄを検出する。そして、この変位量Ｃ及び変位方向Ｄと、第１位置Ｘ１と第２位置Ｘ２との間の所定距離Ｌに基づいて、第１測定形状Ｆ１と第２測定形状Ｆ２の少なくとも一方を補正し、穴３４の軸３６に垂直な断面形状Ｆ３を測定する。具体的には、第１測定形状Ｆ１と第２測定形状Ｆ２との間の変位量Ｃと、第１位置Ｘ１と第２位置Ｘ２との間の所定距離Ｌから、tanθ＝Ｃ／Ｌの関係を用い、基準軸３２が傾いている角度θを特定する。また、第１測定形状Ｆ１と第２測定形状Ｆ２との間の変位方向Ｄから、基準軸３２が傾いている方向を特定する。そして、第１測定形状Ｆ１と第２測定形状Ｆ２の少なくとも一方を、変位方向Ｄに関してcosθ倍に縮小することにより、穴３４の軸３６に垂直な断面形状Ｆ３を得る。

図８は、コンピュータ２０で行われる演算の流れを示すフローチャートである。以下、図８を用いて、コンピュータ２０で行われる演算処理を詳細に説明する。
ステップＳ１０では、第１測定形状Ｆ１から第１測定形状Ｆ１の中心点Ａを検出する（図４参照）。なお、ここでは、第１測定形状Ｆ１の中心点Ａが、ｘｙ直交座標系の原点に一致したものとする。
第１測定形状Ｆ１の中心点Ａを検出する際には、第１測定形状Ｆ１の直交座標データ（ｘ，ｙ）を楕円の方程式に当てはめることによって中心点Ａを検出してもよい。あるいは、測定された第１測定形状Ｆ１から画像処理技術を用いて中心点Ａを検出してもよい。さらには、下記に説明する方法によって中心点Ａを検出してもよい。

図９に示すように、お互いに等しい傾きを持つ２本の直線Ｐ１、Ｐ２を設定する。直線Ｐ１、Ｐ２は、第１測定形状Ｆ１と交わる。第１測定形状Ｆ１と直線Ｐ１との交点をｐ１１、ｐ１２とし、その中間点をｐ１３とする。第１測定形状Ｆ１と直線Ｐ２との交点をｐ２１、ｐ２２とし、その中間点をｐ２３とする。直交座標における第１測定形状Ｆ１をｘ^２＋ａ^２・ｙ^２＝ｌ^２と表し、直線Ｐ１をａｙ＝ｋｘ＋ｃと表し、直線Ｐ２をａｙ＝ｋｘ＋ｄと表すと、中間点ｐ１３の座標はｘ＝−ｋｃ／（ｋ^２＋１）、ｙ＝ｃ／（ａ・（ｋ^２＋１））で表され、中間点ｐ２３の座標はｘ＝−ｋｄ／（ｋ^２＋１）、ｙ＝ｄ／（ａ・（ｋ^２＋１））で表される。中間点ｐ１３、ｐ２３の座標及び図９から解るように、中間点ｐ１３、ｐ２３を結ぶ直線Ｍ１は第１測定形状Ｆ１の中心点Ａ（この例では原点）を通る。
図１０に示すように、直線Ｐ１、Ｐ２と異なる傾きを持ち、かつお互いに傾きが等しい２本の直線Ｑ１、Ｑ２を設定する。直線Ｑ１、Ｑ２も、第１測定形状Ｆ１と交わる。第１測定形状Ｆ１と直線Ｑ１との交点をｑ１１、ｑ１２とし、その中間点をｑ１３とする。第１測定形状Ｆ１と直線Ｑ２との交点をｑ２１、ｑ２２とし、その中間点をｑ２３とする。すると、中間点ｐ１３、ｐ２３の場合と同様に、中間点ｑ１３、ｑ２３を結ぶ直線Ｍ２も第１測定形状Ｆ１の中心点Ａを通る。
そのため、中間点ｐ１３、ｐ２３と、中間点ｑ１３、ｑ２３を求め、直線Ｍ１と直線Ｍ２の交わる交点を求めることで第１測定形状Ｆ１の中心点Ａを求めることができる。

次に、図８のステップＳ２０では、第２測定形状Ｆ２から第２測定形状Ｆ２の中心点Ｂを検出する（図７参照）。第２測定形状Ｆ２の中心点Ｂを検出する手順は第１測定形状Ｆ１の中心点Ａを検出する手順と同一であり、その説明を省略する。
次に、ステップＳ３０では、測定された中心点Ａ、Ｂから変位量Ｃと変位方向Ｄを求める。図７では、第１測定形状Ｆ１が点線で示され、第２測定形状Ｆ２が実線で示され、各々の中心点Ａ、Ｂが示されている。図７に示すように、変位量Ｃは中心点Ａ、Ｂの間の距離を表し、変位方向Ｄは中心点Ａから中心点Ｂに向かう向き（方向）を表す。

次に、ステップＳ４０では、検出された変位量Ｃに基づいて、第１測定形状Ｆ１と第２測定形状Ｆ２が穴３４の軸３６に垂直な断面形状であるのかが判定される。検出された変位量Ｃがゼロである場合、基準軸３２が軸３６と平行であることが解る。この場合、測定された第１測定形状Ｆ１と第２測定形状Ｆ２が穴３４の軸３６に垂直な断面形状となる。第１測定形状Ｆ１と第２測定形状Ｆ２を補正する必要がないため、コンピュータ２０は演算を終了する。逆に、変位量Ｃがゼロでない場合、基準軸３２と軸３６がゼロではない角度θを成すことが解る。この場合、コンピュータ２０はステップＳ５０へと処理を進める。

ステップＳ５０では、コンピュータ２０が、ステップＳ３０で検出した変位量Ｃと、第１位置Ｘ１と第２位置Ｘ２の間の所定距離Ｌから、tanθ＝Ｃ／Ｌの関係を用い、基準軸３２と軸３６がなす角度θを検出できる。
次に、ステップＳ６０では、検出された角度θを用いて第１測定形状Ｆ１を補正し、穴３４の軸３６に垂直な断面形状Ｆ３を測定する。先に説明したように、第１測定形状Ｆ１は、穴３４の軸３６に垂直な断面形状Ｆ３に対して、変位方向Ｄに関して１／cosθ倍に拡大されている。そのことから、測定された第１測定形状Ｆ１を変位方向Ｄに関してcosθ倍だけ縮小することで、断面形状Ｆ３を得ることができる。断面形状Ｆ３の測定後、コンピュータ２０は演算を終了する。断面形状Ｆ３が正しく測定されれば、穴３４の内径等を正確に測定することができる。このような内径の演算等をコンピュータ２０にさらに実行させてもよい。穴３４が円であることがわかっている場合には、断面形状Ｆ３の長径から内径を直接的に計算してもよい。

本実施例の断面形状測定装置１０は、基準軸３２上の２点における基準軸３２の回りの断面測定形状と基準軸３２方向における２点間の距離が解っていれば、穴３４の軸３６に垂直な断面形状を測定することができる。穴３４の断面形状に依存することもなければ、使用する距離センサ１２に依存することもない。単純な距離センサ１２を用いて穴３４の軸３６に垂直な断面形状を測定することができる。また、本実施例によれば、断面形状測定装置１０の基準軸３２が穴３４の軸３６と平行でない場合でも、基準軸３２が軸３６と平行になるように調整する必要もなければ、調整後に再度測定する必要もない。測定時間を短縮することができる。

本実施例の断面形状測定装置１０は、円柱状の穴３４に限らず、様々な断面形状をした柱状の穴３４の測定を行うことができる。この場合、変位量Ｃを検出する際には、必ずしも中心点を求める必要がない。例えば、三角形や四角形などの多角形の断面形状をしている穴３４では、対応する１つの頂点の変位量Ｃを求めることで、穴３４の軸３６に垂直な断面形状を測定することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、距離センサ１２を測定対象物１６に対して基準軸３２の回りに相対回転させる場合には、測定対象物１６を固定して距離センサ１２を基準軸３２の回りに回転させてもよければ、距離センサ１２を固定して測定対象物１６を基準軸３２の回りに回転させてもよければ、測定対象物１６と距離センサ１２をお互いに基準軸３２の回りに回転させることによって、測定対象物１６に対して距離センサ１２を相対回転させてもよい。
同様に、距離センサ１２を第１位置Ｘ１から第２位置Ｘ２に相対移動させる場合には、測定対象物１６を固定して距離センサ１２を基準軸３２の方向に移動させてもよければ、距離センサ１２を固定して測定対象物１６を基準軸３２の方向に移動させてもよければ、測定対象物１６に対して距離センサ１２をお互いに基準軸３２の方向に移動させることによって、測定対象物１６に対して距離センサ１２を相対移動させてもよい。

また、「第１位置Ｘ１」と「第２位置Ｘ２」は測定対象物１６の穴３４の内部に限定されない。基準軸３２の回りの穴３４の断面形状を測定することができれば、穴３４の外部に設定されても構わない。また、「距離センサ１２」も特に限定されない。光学式の距離センサを用いてもよければ、接触式の距離センサを用いてもよい。
また、本実施例では、単一の距離センサ１２を第１位置Ｘ１と第２位置Ｘ２の間で移動させる構成を採用したが、測定ヘッドに１４に２つ距離センサを設け（基準軸に沿って離しておく）、第１位置Ｘ１と第２位置Ｘ２における測定を同時に行なう構成とすることもできる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

断面形状測定装置１０を示す。断面形状測定装置１０を示す。第１測定形状Ｆ１と基準軸３２の関係を説明する図である。第１測定形状Ｆ１を示す。断面形状測定装置１０を示す。第１測定形状Ｆ１と第２測定形状Ｆ２と基準軸３２の関係を説明する図である。第１測定形状Ｆ１と第２測定形状Ｆ２を示す。コンピュータ２０で行われる演算のフローチャートを示す。中心点Ａを検出する処理の一例を説明する図である。中心点Ａを検出する処理の一例を説明する図である。

符号の説明

１０・・・・断面形状測定装置
１２・・・・距離センサ
１４・・・・測定ヘッド
１６・・・・測定対象物
１８・・・・ステージ
２０・・・・コンピュータ
２４・・・・支柱
２６・・・・移動機構
２８・・・・可動部
３０・・・・連結軸
３２・・・・基準軸
３４・・・・穴
３６・・・・穴３４の軸
３８・・・・回転機構
４２・・・・角度エンコーダ
Ｘ１・・・・第１位置
Ｘ２・・・・第２位置
Ｆ１・・・・第１測定形状
Ｆ２・・・・第２測定形状
Ａ、Ｂ・・・中心点
Ｃ・・・・・変位量
Ｄ・・・・・変位方向
Ｐ１、Ｐ２、Ｑ１、Ｑ２・・・直線
Ｍ１、Ｍ２・・・直線
ｐ１３、ｐ２３、ｑ１３、ｑ２３・・・中間点

Claims

測定対象物に形成された穴の軸に垂直な断面形状を測定する測定装置であって、
距離センサを第１位置に配置するとともに、その距離センサを測定対象物に対して基準軸回りに相対回転させることによって、穴の断面形状を測定する第１測定手段と、
距離センサを第１位置に対して基準軸方向に所定距離だけ離れた第２位置に配置するとともに、その距離センサを測定対象物に対して基準軸回りに相対回転させることによって、穴の断面形状を測定する第２測定手段と、
第１測定手段による第１測定形状と第２測定手段による第２測定形状の間の変位量及び変位方向と、第１位置と第２位置との間の所定距離に基づいて、第１測定形状と第２測定形状の少なくとも一方を補正する演算手段と、
を備える測定装置。
前記演算手段は、前記所定距離に対する前記変位量の比に応じて、第１測定形状と第２測定形状の少なくとも一方を、前記変位方向に縮小することを特徴とする請求項１に記載の断面形状を測定する測定装置。
測定対象物に形成された穴の軸に垂直な断面形状を測定する測定方法であって、
距離センサを第１位置に配置するとともに、その距離センサを測定対象物に対して基準軸回りに相対回転させることによって、穴の断面形状を測定する第１測定工程と、
距離センサを第１位置に対して基準軸方向に所定距離だけ離れた第２位置に配置するとともに、その距離センサを測定対象物に対して基準軸回りに相対回転させることによって、穴の断面形状を測定する第２測定工程と、
第１測定工程で測定された第１断面形状と第２測定工程で測定された第２断面形状の間の変位量及び変位方向と、第１位置と第２位置との間の所定距離に基づいて、第１測定工程で測定された第１断面形状と第２測定工程で測定された第２断面形状の少なくとも一方を補正する演算工程と、
を備える測定方法。