JP2012220341A - Shape measuring device, shape measuring method, and program therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shape measuring device capable of efficiently and properly measuring an inner shape of a hole for a tested object having the hole.SOLUTION: An shape measuring device that irradiates an inner surface of a hollow tested object with measurement light, receives the measurement light irradiated to the tested object, and measures a shape of the tested object comprises: a light output part for outputting the measurement light in a line shape irradiated to the tested object; a light reception part that is provided separated from the light output part and detects scattering light of the measurement light received from a predetermined direction; and a control part in which a position of the light reception part is controlled according to a position where the measurement light is detected and a distance to the tested object is calculated according to the distance between an output position of irradiated light and a position of the light reception part.

Description

本発明は、形状測定装置、形状測定方法、及びそのプログラムに関する。   The present invention relates to a shape measuring device, a shape measuring method, and a program thereof.

工業製品等の物体の表面形状を測定する技術は従来から種々提案されており、被検物の形状を、接触式の測定プローブを用いて三次元測定するものや、光切断方式等のような非接触式の測定プローブを用いて三次元測定するものが知られている。   Various techniques for measuring the surface shape of an object such as an industrial product have been proposed in the past, such as measuring the shape of a test object three-dimensionally using a contact-type measurement probe, or a light cutting method, etc. One that performs three-dimensional measurement using a non-contact type measurement probe is known.

ところで、被検物の形状には様々なものがあり、穴のある被検物に対してその穴の内側の形状を測定する場合もある。例えば、穴の形状を測定する場合、レーザスポットを穴の内面に導き、そのレーザスポットが照射されるスポット位置の焦点を検出することにより、該スポット位置の座標を測定する技術がある(特許文献1参照)。また、穴の外側からスキャンを行い穴の入り口付近の内面の部分的な情報から穴径を測定するような技術がある(特許文献2参照)。   By the way, there are various shapes of the test object, and the shape inside the hole may be measured for the test object having a hole. For example, when measuring the shape of a hole, there is a technique for measuring the coordinates of the spot position by guiding the laser spot to the inner surface of the hole and detecting the focal point of the spot position irradiated with the laser spot (Patent Document). 1). In addition, there is a technique that scans from the outside of the hole and measures the hole diameter from partial information on the inner surface near the entrance of the hole (see Patent Document 2).

特開2010−101731号公報JP 2010-101731 A 特開2006−208237号公報JP 2006-208237 A

しかしながら、このような測定方法では、穴の内側の形状を高速、且つ適切に測定することが望まれている。例えば、レーザスポットを用いる場合と比較して高速に穴の内側の形状を測定でき、且つレーザスポットを用いる場合のように適切に穴の内側の形状を測定できることが望まれている。   However, in such a measuring method, it is desired to measure the shape inside the hole at high speed and appropriately. For example, it is desired that the shape inside the hole can be measured at high speed as compared with the case where a laser spot is used, and the shape inside the hole can be measured appropriately as in the case where a laser spot is used.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、穴のある被検物に対して、その穴の内側の形状を高速、且つ適切に測定することができる形状測定装置、形状測定方法、及びそのプログラムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a shape measuring apparatus capable of measuring a shape inside a hole at high speed and appropriately with respect to an object having a hole. And a shape measuring method and a program thereof.

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明は、中空状の被検物の内面に測定光を照射するとともに、該被検物で散乱した散乱光を受光して、前記被検物の前記内面の形状を測定する形状測定装置であって、前記被検物に照射するライン状の測定光を出力する光出力部と、前記測定光の散乱光を受光する受光部と、前記光出力部から出力された光が前記受光部に受光されるまでに通過する光路長を調整する調整部と、前記受光された散乱光の位置を検出する検出部と、前記調整部による調整状態と前記検出部による検出位置とに基づいて前記被検物の形状を測定する制御部と、を備えることを特徴とする形状測定装置である。   This invention was made in order to solve the above-described problems, and the present invention irradiates the inner surface of a hollow specimen with measurement light and receives scattered light scattered by the specimen, A shape measuring device for measuring the shape of the inner surface of the test object, a light output unit for outputting line-shaped measurement light to be irradiated on the test object, and a light receiving unit for receiving scattered light of the measurement light An adjustment unit that adjusts an optical path length through which the light output from the light output unit is received by the light receiving unit, a detection unit that detects a position of the received scattered light, and the adjustment unit And a control unit that measures the shape of the test object based on the adjustment state by and the detection position by the detection unit.

また、本発明は、中空状の被検物の内面に測定光を照射するとともに、該被検物で散乱した散乱光を受光して、前記被検物の前記内面の形状を測定する形状測定方法であって、光出力部が前記被検物に照射するライン状の測定光を出力する光出力過程と、受光部が、前記測定光の散乱光を受光する受光過程と、調整部が、前記光出力部から出力された光が前記受光部に受光されるまでに通過する光路長を調整する調整過程と、検出部が、前記受光された散乱光の位置を検出する検出過程と、制御部が、前記調整部による調整状態と前記検出部による検出位置とに基づいて前記被検物の形状を測定する制御過程と、を含むことを特徴とする形状測定方法である。   In addition, the present invention is a shape measurement for measuring the shape of the inner surface of the test object by irradiating the inner surface of the hollow test object with measurement light and receiving scattered light scattered by the test object. A light output process in which a light output unit outputs a line-shaped measurement light irradiated on the object; a light receiving unit that receives a scattered light of the measurement light; and an adjustment unit. An adjustment process for adjusting the optical path length through which the light output from the light output unit is received by the light receiving unit, a detection process for detecting the position of the received scattered light, and a control The shape measurement method is characterized in that the unit includes a control process of measuring the shape of the test object based on the adjustment state by the adjustment unit and the detection position by the detection unit.

また、本発明は、中空状の被検物の内面に測定光を照射するとともに、該被検物で散乱した散乱光を受光して、前記被検物の前記内面の形状を測定する形状測定装置が備えるコンピュータに、光出力部に前記被検物に照射するライン状の測定光を出力させるステップと、受光部に前記測定光の散乱光を受光させるステップと、調整部に、前記光出力部から出力された光が前記受光部に受光されるまでに通過する光路長を調整させるステップと、検出部に前記受光された散乱光の位置を検出させるステップと、前記調整部による調整状態と前記検出部による検出位置とに基づいて前記被検物の形状を測定するステップと、を実行させるためのプログラムである。   In addition, the present invention is a shape measurement for measuring the shape of the inner surface of the test object by irradiating the inner surface of the hollow test object with measurement light and receiving scattered light scattered by the test object. A step of causing the computer provided in the apparatus to output a line-shaped measurement light to be irradiated to the test object to the light output unit; a step of causing the light receiving unit to receive the scattered light of the measurement light; and the adjustment unit to output the light output Adjusting the optical path length through which the light output from the unit is received by the light receiving unit, detecting the position of the scattered light received by the detecting unit, and the adjustment state by the adjusting unit Measuring a shape of the test object based on a detection position by the detection unit.

この発明によれば、形状測定装置は、穴のある被検物に対して、その穴の内側の形状を高速、且つ適切に測定することができる。   According to the present invention, the shape measuring apparatus can measure the shape inside the hole at high speed and appropriately with respect to the object having the hole.

本実施形態による形状測定装置の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the shape measuring apparatus by this embodiment. 検出部ライン光の出力方向を示す概略図である。It is the schematic which shows the output direction of a detection part line light. 検出部の構成の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of a structure of a detection part. 本実施形態による形状測定装置の構成例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of the shape measuring apparatus by this embodiment. 被検物の穴形状を測定する場合の動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows operation | movement in the case of measuring the hole shape of a to-be-tested object. 形状測定装置が穴形状を測定する処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the process which a shape measuring apparatus measures a hole shape. 撮像系の補正を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining correction | amendment of an imaging system. 被検物の穴形状を測定する場合の動作の別の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another example of operation | movement in the case of measuring the hole shape of a to-be-tested object.

以下、図面を参照して本発明の形状測定装置の一実施形態に係る構成について説明する。なお、本実施形態は、発明の要旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。   Hereinafter, a configuration according to an embodiment of the shape measuring apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this embodiment is specifically described in order to make the gist of the invention better understood, and does not limit the present invention unless otherwise specified. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the characteristics easy to understand, there is a case where a main part is shown in an enlarged manner for convenience, and the dimensional ratios of the respective components are the same as the actual ones. Is not limited.

(形状測定装置の構成)
図1は、本発明の一実施形態による形状測定装置100の構成の一例を示す斜視図である。本実施形態に係る形状測定装置100は、光切断方式を用いることで、被検物の表面に一本のライン光からなるライン状投影パターンを投影し、ライン状投影パターンを被検物表面の全域を走査させる毎に投影方向と異なる角度から被検物に投影されたライン状投影パターンを撮像する。そして、撮像された被検物表面の撮像画像よりライン状投影パターンの長手方向の画素毎に三角測量の原理等を用いて被検物表面の基準平面からの距離を算出し、被検物表面の三次元形状を測定する装置である。この実施形態の形状測定装置100は、中空状の穴を有する被検物200の表面(穴の内面)の形状を高速、且つ適切に測定することを特徴とする装置である。
(Configuration of shape measuring device)
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of a shape measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment projects a line-shaped projection pattern composed of one line light on the surface of the test object by using the light cutting method, and the line-shaped projection pattern is projected onto the surface of the test object. Each time the entire area is scanned, the line-shaped projection pattern projected onto the test object is imaged from an angle different from the projection direction. Then, the distance from the reference plane of the test object surface is calculated from the captured image of the test object surface using the principle of triangulation for each pixel in the longitudinal direction of the linear projection pattern, and the test object surface It is a device for measuring the three-dimensional shape of. The shape measuring apparatus 100 of this embodiment is an apparatus characterized in that the shape of the surface (inner surface of the hole) of the test object 200 having a hollow hole is appropriately measured at high speed.

図1に示すように、形状測定装置100は、水平な上面を備えている基台11、被検物の形状を測定するためのプローブ部20、プローブ部20を移動させる移動部30、及びプローブ部20を移動部30に対して回転させる回転機構40を備えている。また、図1に示す範囲を測定装置本体110とも記述する。そして、形状測定装置100は、図3及び図4において後述する制御部を備えており、測定装置本体110を制御する。   As shown in FIG. 1, a shape measuring apparatus 100 includes a base 11 having a horizontal upper surface, a probe unit 20 for measuring the shape of a test object, a moving unit 30 for moving the probe unit 20, and a probe. A rotation mechanism 40 that rotates the unit 20 with respect to the moving unit 30 is provided. Further, the range shown in FIG. And the shape measuring apparatus 100 is provided with the control part mentioned later in FIG.3 and FIG.4, and controls the measuring apparatus main body 110. FIG.

基台11は、架台12と、この架台12の上に載置される定盤13とを有する。架台12は、形状測定装置100全体の水平度を調整するためのものである。定盤13は、石製または鋳鉄製からなるものであり、上面が架台12により水平に保たれたものとなっている。そして、基台11には、形状測定装置100における測定対象となる被検物が設置される。ここで、図1に示す被検物200は、中空状の穴を有する物体である。   The base 11 has a gantry 12 and a surface plate 13 placed on the gantry 12. The gantry 12 is for adjusting the level of the entire shape measuring apparatus 100. The surface plate 13 is made of stone or cast iron, and its upper surface is kept horizontal by the gantry 12. A test object to be measured by the shape measuring apparatus 100 is installed on the base 11. Here, the test object 200 shown in FIG. 1 is an object having a hollow hole.

以下、互いが直交する3方向により規定されるXYZ座標系を用いて形状測定装置100の構成について説明する。ここで、XY平面とは基台11の上面と平行な面を規定するものである。すなわち、X軸方向とは基台11上における一方向を規定するものであり、Y軸方向とは基台11の上面においてX軸方向に直交する方向を規定するものであり、Z軸方向とは基台11の上面に対して直交する方向を規定するものである。   Hereinafter, the configuration of the shape measuring apparatus 100 will be described using an XYZ coordinate system defined by three directions orthogonal to each other. Here, the XY plane defines a plane parallel to the upper surface of the base 11. That is, the X-axis direction defines one direction on the base 11, the Y-axis direction defines a direction orthogonal to the X-axis direction on the upper surface of the base 11, and the Z-axis direction. Defines a direction orthogonal to the upper surface of the base 11.

プローブ部20は、基台11に設置された被検物200にライン状の測定光(ライン光)を照射し、照射されたライン光の散乱光を検出する。光切断方式の形状測定装置100においては、このプローブ部20からライン光が照射されることにより光切断面(線)が現れた被検物200の表面を検出する。   The probe unit 20 irradiates the test object 200 installed on the base 11 with line-shaped measurement light (line light), and detects scattered light of the irradiated line light. In the optical cutting type shape measuring apparatus 100, the surface of the test object 200 on which the optical cutting surface (line) appears is detected by irradiating the line light from the probe unit 20.

図2は、プローブ部20のライン光Laの出力方向を示す概略図である。この図に示すように、プローブ部20は、Z軸方向に直交する方向のうち1方向にライン光Laを出力する。例えば、プローブ部20は、被検物200の穴の中に挿入され、Z軸方向に対して直角の方向にライン光Laを出力して穴の内面に照射し、照射されたライン光Laの散乱光を検出する。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the output direction of the line light La from the probe unit 20. As shown in this figure, the probe unit 20 outputs the line light La in one direction out of the directions orthogonal to the Z-axis direction. For example, the probe unit 20 is inserted into the hole of the test object 200, outputs the line light La in a direction perpendicular to the Z-axis direction, irradiates the inner surface of the hole, and the irradiated line light La Detects scattered light.

移動部30は、基台11の上面に設置された被検物200に対して、プローブ部20をX軸方向、Y軸方向、またはZ軸方向に移動させるものである。移動部30は門型フレーム15を主体として構成されている。なお、基台11は、基台11の上面における端部(図1では右側の端部)が、基台11上をY軸方向に門型フレーム15を駆動させるY軸ガイドを兼ねるように構成されている。   The moving unit 30 moves the probe unit 20 in the X-axis direction, the Y-axis direction, or the Z-axis direction with respect to the test object 200 installed on the upper surface of the base 11. The moving unit 30 is mainly composed of a portal frame 15. The base 11 is configured such that an end portion (right end portion in FIG. 1) on the upper surface of the base 11 also serves as a Y-axis guide that drives the portal frame 15 on the base 11 in the Y-axis direction. Has been.

門型フレーム15は、X軸方向に延びるX軸ガイド15a、定盤13のY軸ガイドに沿って駆動する駆動側柱15b、および駆動側柱15bの駆動に従って基台11の上面を滑動する従動側柱15cを備えている。   The portal frame 15 includes an X-axis guide 15a extending in the X-axis direction, a drive-side column 15b driven along the Y-axis guide of the surface plate 13, and a follower that slides on the upper surface of the base 11 according to the drive of the drive-side column 15b. A side post 15c is provided.

ヘッド部16は、門型フレーム15のX軸ガイド15aに沿ってX軸方向に沿って駆動可能とされている。ヘッド部16には、このヘッド部16に対してZ軸方向に駆動可能なZ軸ガイド17が装着されている。また、ヘッド部16の下端部には回転機構40を介してプローブ部20が装着されている。   The head portion 16 can be driven along the X-axis direction along the X-axis guide 15 a of the portal frame 15. A Z-axis guide 17 that can be driven in the Z-axis direction with respect to the head portion 16 is attached to the head portion 16. The probe unit 20 is attached to the lower end portion of the head unit 16 via the rotation mechanism 40.

回転機構40は、プローブ部20を移動部30に対してZ軸を中心に回転駆動させる機構である。例えば、回転機構40は、移動部30により被検物200の穴の中に挿入されたプローブ部20を、移動部30に対してZ軸を中心に360度回転駆動させ所望の回転角度に停止させることが可能である。これにより、プローブ部20は、被検物200の穴の内面の全周に対してライン光LaをZ軸方向と直角の方向に照射し、照射されたライン光Laの散乱光を検出する。   The rotation mechanism 40 is a mechanism that drives the probe unit 20 to rotate with respect to the moving unit 30 about the Z axis. For example, the rotation mechanism 40 causes the probe unit 20 inserted into the hole of the test object 200 by the moving unit 30 to rotate 360 degrees around the Z axis with respect to the moving unit 30 and stops at a desired rotation angle. It is possible to make it. Thereby, the probe unit 20 irradiates the entire circumference of the inner surface of the hole of the test object 200 with the line light La in a direction perpendicular to the Z-axis direction, and detects the scattered light of the irradiated line light La.

(検出部の構成)
図3は、プローブ部20の構成の一例を示す概略構成図である。この図は、プローブ部20及び被検物200の断面図であって、上記において規定したXYZ座標系におけるXZ平面による断面図である。なお、YZ平面による断面図とした場合も同様である。
(Configuration of detector)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of the configuration of the probe unit 20. This drawing is a cross-sectional view of the probe unit 20 and the test object 200 and is a cross-sectional view taken along the XZ plane in the XYZ coordinate system defined above. The same applies to a cross-sectional view taken along the YZ plane.

プローブ部20は、中空状の穴を有している被検物200における該穴の内面の形状を検出する。プローブ部20は、光源55と、光源55から出力される照明光をライン光Laにするライン光生成部53と、生成されたライン光Laをプローブ部20の先端方向(Z軸方向のうち被検物200の設置される側の方向)に反射する反射ミラー52と、反射ミラー52により反射されたライン光Laを、プローブ部20のZ軸方向と直角の方向に反射する反射ミラー51を有する光出力部50と、を備えている。また、プローブ部20は、光出力部50から被検物200に照射されたライン光Laの散乱光を受光する受光部60と、受光部60に受光されたライン光Laを撮像部70に導く反射ミラー62と、撮像部70(検出部)と、を備えている。光出力部50と受光部60とは、プローブ部20において、中空状の穴を有している被検物200の穴の深さ方向を長手方向とする棒状の筐体に設けられている。そして、プローブ部20が移動部30または回転機構40により移動または回転された場合に、光出力部50と受光部60とは、プローブ部20において相対的な距離が保持されるように共通の筐体の中に設けられている。また、受光部60は、Z軸方向に移動可能なように光出力部50に対して隔てて設けられている。   The probe unit 20 detects the shape of the inner surface of the hole 200 in the test object 200 having a hollow hole. The probe unit 20 includes a light source 55, a line light generation unit 53 that converts the illumination light output from the light source 55 into line light La, and the generated line light La in the tip direction of the probe unit 20 (covered in the Z-axis direction). A reflection mirror 52 that reflects in the direction in which the inspection object 200 is installed, and a reflection mirror 51 that reflects the line light La reflected by the reflection mirror 52 in a direction perpendicular to the Z-axis direction of the probe unit 20. And an optical output unit 50. Further, the probe unit 20 receives the scattered light of the line light La irradiated on the test object 200 from the light output unit 50 and guides the line light La received by the light receiving unit 60 to the imaging unit 70. A reflection mirror 62 and an imaging unit 70 (detection unit) are provided. The light output unit 50 and the light receiving unit 60 are provided in the probe unit 20 in a rod-shaped housing whose longitudinal direction is the depth direction of the hole of the test object 200 having a hollow hole. Then, when the probe unit 20 is moved or rotated by the moving unit 30 or the rotating mechanism 40, the light output unit 50 and the light receiving unit 60 have a common housing so that a relative distance is maintained in the probe unit 20. It is provided in the body. In addition, the light receiving unit 60 is provided separately from the light output unit 50 so as to be movable in the Z-axis direction.

光出力部50は、光源55から出力されて生成されたライン光Laを、Z軸方向と直角の方向に出力して被検物200の穴の内面に照射する。
光源55としては、LEDやレーザー光源・SLD(super luminescent diode)等を用いることができる。LEDを用いた場合は安価に光源を形成することができる。また、レーザー光源を用いた場合、点光源であるため収差の少ないライン光Laを作ることができ、波長安定性に優れ半値幅が小さいため、迷光カットに半値幅の小さいフィルターが使えるため、外乱の影響を少なくすることができる。また、SLD(super luminescent diode)を用いた場合は、レーザー光源の特性に加え可干渉性がレーザー光よりも低いため被検物面でのスペックルの発生を抑えることができる。
The light output unit 50 outputs the line light La generated by being output from the light source 55 in a direction perpendicular to the Z-axis direction and irradiates the inner surface of the hole of the test object 200.
As the light source 55, an LED, a laser light source, an SLD (super luminescent diode), or the like can be used. When the LED is used, the light source can be formed at a low cost. In addition, when a laser light source is used, since it is a point light source, it is possible to produce line light La with less aberrations, excellent wavelength stability and a small half width, and a filter with a small half width can be used for stray light cut. The influence of can be reduced. In addition, when an SLD (super luminescent diode) is used, in addition to the characteristics of the laser light source, the coherence is lower than that of the laser light, so that the generation of speckle on the surface of the test object can be suppressed.

ライン光生成部53は、例えば、シリンドリカルレンズや細い帯状の切り欠きを有したスリット板等から構成され、光源55からの照明光を受けてライン光Laを生成するものである。また、反射ミラー52及び反射ミラー51は、例えば90度の方向に光を反射する反射ミラーであり、ライン光Laを反射ミラー52によりプローブ部20の先端方向に導き、反射ミラー51によりプローブ部20のZ軸方向に対して直角の方向に出力して照射する。   The line light generation unit 53 includes, for example, a cylindrical lens or a slit plate having a thin band-shaped notch, and generates line light La upon receiving illumination light from the light source 55. The reflection mirror 52 and the reflection mirror 51 are reflection mirrors that reflect light in a direction of, for example, 90 degrees, guide the line light La toward the tip of the probe unit 20 by the reflection mirror 52, and the probe unit 20 by the reflection mirror 51. The light is output in a direction perpendicular to the Z-axis direction.

受光部60は、光出力部50から出力から被検物200に照射されたライン光Laの散乱光を受光する反射ミラー61(反射部)を備えている。
調整部25は、反射ミラー61の位置(受光部60の位置)を移動させる受光位置駆動部21(第1駆動部)と、反射ミラー61の位置(受光部60の位置)を検出する受光位置検出部22と、を備えており、光出力部50から出力された光が受光部60に受光されるまでに通過する光路長を調整する。
The light receiving unit 60 includes a reflecting mirror 61 (reflecting unit) that receives the scattered light of the line light La irradiated on the test object 200 from the output from the light output unit 50.
The adjusting unit 25 detects the position of the reflection mirror 61 (the position of the light receiving unit 60) and the light receiving position driving unit 21 (the first driving unit) that moves the position of the reflecting mirror 61 and the position of the reflecting mirror 61 (the position of the light receiving unit 60). The light path length is adjusted until the light output from the light output section 50 is received by the light receiving section 60.

光出力部50からのライン光Laの出力位置と受光部60の受光位置とは、光出力部50からのライン光Laの照射方向と、被検物200の測定面上のライン光Laによる散乱光の受光部60に対する入射方向とが、所定角度θをなすように設定されている。本実施形態においては、上記の所定角度θが例えば45度に設定されている。   The output position of the line light La from the light output unit 50 and the light receiving position of the light receiving unit 60 are the irradiation direction of the line light La from the light output unit 50 and the scattering by the line light La on the measurement surface of the test object 200. The incident direction of the light with respect to the light receiving unit 60 is set to form a predetermined angle θ. In the present embodiment, the predetermined angle θ is set to 45 degrees, for example.

反射ミラー61は、被検物200に照射されたライン光Laの散乱光を予め定められた方向から受光し、受光した光を撮像部70に導くものである。本実施形態においては、反射ミラー61は、被検物200に照射された被検物200の測定面上のライン光Laの散乱光を、光出力部50からの照射方向に対して45度となる入射方向から受光する。反射ミラー61は、例えば135度の方向に光を反射する反射ミラーであり、受光したライン光Laを、Z軸方向沿ってプローブ部20の先端方向と反対方向に反射する。そして、反射されたライン光Laは、90度の方向に光を反射する反射ミラー62を介して撮像部70に入力される。   The reflection mirror 61 receives scattered light of the line light La irradiated on the test object 200 from a predetermined direction and guides the received light to the imaging unit 70. In the present embodiment, the reflection mirror 61 causes the scattered light of the line light La on the measurement surface of the test object 200 irradiated to the test object 200 to be 45 degrees with respect to the irradiation direction from the light output unit 50. It receives light from the incident direction. The reflection mirror 61 is a reflection mirror that reflects light in a direction of, for example, 135 degrees, and reflects the received line light La in a direction opposite to the tip direction of the probe unit 20 along the Z-axis direction. The reflected line light La is input to the imaging unit 70 via the reflection mirror 62 that reflects the light in the direction of 90 degrees.

受光位置駆動部21は、被検物200の中空状の穴の深さ方向に、受光部60の受光位置を移動させる。すなわち、受光位置駆動部21は、受光部60の反射ミラー61をZ軸方向に沿って上または下に移動させる。これにより、光出力部50からの光が反射ミラー51で反射してから受光部60の反射ミラー61に受光するまでの光路長を調整することができ、受光位置駆動部21は、被検物200の穴径が変わることにより、プローブ部20と穴の内面との距離が変化した場合であっても、受光部60の位置を移動させることにより、上記の所定角度θ(例えば45度)を維持することができる。また、受光位置駆動部21は、制御部80により制御される。   The light receiving position driving unit 21 moves the light receiving position of the light receiving unit 60 in the depth direction of the hollow hole of the test object 200. In other words, the light receiving position driving unit 21 moves the reflection mirror 61 of the light receiving unit 60 up or down along the Z-axis direction. Thereby, the optical path length from when the light from the light output unit 50 is reflected by the reflection mirror 51 to when it is received by the reflection mirror 61 of the light receiving unit 60 can be adjusted. Even if the distance between the probe portion 20 and the inner surface of the hole changes due to the change in the hole diameter of 200, the predetermined angle θ (for example, 45 degrees) can be set by moving the position of the light receiving portion 60. Can be maintained. The light receiving position driving unit 21 is controlled by the control unit 80.

受光位置検出部22は、受光部60のZ軸方向の位置を検出する。例えば、受光位置検出部22は、光出力部50からのライン光Laの出力位置と、受光部60の反射ミラー61のZ軸方向の位置との距離を検出して制御部80に出力する。   The light receiving position detection unit 22 detects the position of the light receiving unit 60 in the Z-axis direction. For example, the light receiving position detection unit 22 detects the distance between the output position of the line light La from the light output unit 50 and the position of the reflection mirror 61 of the light receiving unit 60 in the Z-axis direction and outputs the distance to the control unit 80.

反射ミラー62は、例えば90度の方向に光を反射する反射ミラーである。受光部60により受光されて反射されたライン光Laは、反射ミラー62により反射されて撮像部70に入力される。   The reflection mirror 62 is a reflection mirror that reflects light in a direction of 90 degrees, for example. The line light La received and reflected by the light receiving unit 60 is reflected by the reflection mirror 62 and input to the imaging unit 70.

撮像部70は、例えば結像レンズや撮像素子等から構成され、後述のように制御部80により移動部30または回転機構40が駆動されてライン光Laが所定の距離間隔で走査される毎に被検物200を撮像する。そして、撮像部70は、撮像された被検物200の画像データを制御部80に出力する。すなわち、撮像部70は、光出力部50から出力されたライン光Laが被検物200で散乱して受光部60において受光された散乱光の位置を撮像して検出する。   The imaging unit 70 includes, for example, an imaging lens, an imaging element, and the like. Each time the moving unit 30 or the rotation mechanism 40 is driven by the control unit 80 and the line light La is scanned at a predetermined distance interval as described later. The test object 200 is imaged. Then, the imaging unit 70 outputs the captured image data of the test object 200 to the control unit 80. That is, the imaging unit 70 captures and detects the position of the scattered light received by the light receiving unit 60 when the line light La output from the light output unit 50 is scattered by the test object 200.

制御部80は、調整部25による調整状態と撮像部70による検出位置とに基づいて被検物200の形状を測定する。例えば、制御部80は、撮像された被検物200の画像データに対して所定の画像演算処理を実行するとともに、受光位置検出部22により検出された受光部60のZ軸方向の位置に基づいて、被検物200の表面(穴の内面)と受光部60との距離を算出する。例えば、制御部80は、被検物200の穴径に基づくライン光Laを検出する位置に応じて、受光部60の位置を移動して調整し、光出力部50からのライン光Laの出力位置と受光部60の位置との距離に応じて、被検物200の表面(穴の内面)とプローブ部20との距離を算出する。   The control unit 80 measures the shape of the test object 200 based on the adjustment state by the adjustment unit 25 and the detection position by the imaging unit 70. For example, the control unit 80 performs a predetermined image calculation process on the imaged image data of the test object 200 and based on the position of the light receiving unit 60 detected by the light receiving position detection unit 22 in the Z-axis direction. Thus, the distance between the surface of the test object 200 (the inner surface of the hole) and the light receiving unit 60 is calculated. For example, the control unit 80 moves and adjusts the position of the light receiving unit 60 according to the position where the line light La based on the hole diameter of the test object 200 is detected, and outputs the line light La from the light output unit 50. The distance between the surface of the test object 200 (the inner surface of the hole) and the probe unit 20 is calculated according to the distance between the position and the position of the light receiving unit 60.

具体的には、制御部80は、被検物200の穴径に基づいて、上記の所定角度θが、例えば45度を維持するように、受光部60の受光位置を受光位置駆動部21に移動させる。そして、制御部80は、受光位置検出部22により検出された光出力部50からのライン光Laの出力位置と受光部60の反射ミラー61のZ軸方向の位置との距離、及び所定角度θ(例えば45度)に基づいて、三角測量の原理を用いて被検物200の表面(穴の内面)とプローブ部20との距離を算出する。なお、光出力部50の出力位置と受光部60の位置との距離は、受光位置検出部22により検出された検出結果に加えて、撮像された被検物200の画像データにおけるライン光Laの位置情報も加味されて算出される。   Specifically, the control unit 80 sets the light receiving position of the light receiving unit 60 to the light receiving position driving unit 21 so that the predetermined angle θ is maintained at, for example, 45 degrees based on the hole diameter of the test object 200. Move. Then, the control unit 80 detects the distance between the output position of the line light La from the light output unit 50 detected by the light receiving position detection unit 22 and the position of the reflection mirror 61 of the light receiving unit 60 in the Z-axis direction, and a predetermined angle θ. Based on (for example, 45 degrees), the distance between the surface of the test object 200 (the inner surface of the hole) and the probe unit 20 is calculated using the principle of triangulation. Note that the distance between the output position of the light output unit 50 and the position of the light receiving unit 60 includes the detection result detected by the light receiving position detection unit 22 and the line light La in the captured image data of the test object 200. The position information is also calculated.

例えば、制御部80は、被検物200の表面(穴の内面)に凹凸がある場合、被検物200の画像において、被検物200の凹凸に応じて変形したライン光Laによる光切断面(線)の位置情報と、受光位置検出部22により検出された受光部60の位置とに基づいて、光切断面(線)(ライン光La)が延びる長手方向の画素毎に三角測量の原理を用いて被検物200の表面(穴の内面)とプローブ部20との距離を算出する。   For example, when the surface of the test object 200 (inner surface of the hole) has irregularities, the control unit 80 uses the line light La deformed according to the irregularities of the test object 200 in the image of the test object 200. Based on the position information of (line) and the position of the light receiving unit 60 detected by the light receiving position detection unit 22, the principle of triangulation for each longitudinal pixel in which the light section (line) (line light La) extends. Is used to calculate the distance between the surface of the test object 200 (the inner surface of the hole) and the probe unit 20.

そして、制御部80は、移動部30及び回転機構40を駆動することにより、プローブ部20を穴の深さ方向(Z軸方向)に移動、及び回転軸20a回りに回転させて、被検物200の表面(穴の内面)に対してライン光Laを所定の距離間隔で走査する毎に被検物200の表面(穴の内面)とプローブ部20との距離を算出して、被検物200の表面(穴の内面)の三次元形状を求める処理を行う。   Then, the control unit 80 drives the moving unit 30 and the rotating mechanism 40 to move the probe unit 20 in the hole depth direction (Z-axis direction) and rotate it around the rotating shaft 20a. Each time the line light La is scanned at a predetermined distance interval with respect to the surface of 200 (the inner surface of the hole), the distance between the surface of the test object 200 (the inner surface of the hole) and the probe unit 20 is calculated. A process for obtaining a three-dimensional shape of the surface of 200 (the inner surface of the hole) is performed.

このように、形状測定装置100は、中空状の穴がある被検物200の穴の内面にZ軸方向に対して直角の方向にライン光Laを照射し、照射されたライン光Laの散乱光を受光して検出する。また、形状測定装置100は、穴径に応じて、ライン光Laの出力位置に対する受光位置を移動させることが可能である。これにより、形状測定装置100は、レーザスポット光を用いる場合に比較して、光切断方式を用いて穴の内側の形状を高速、に測定できる。また、形状測定装置100は、光切断方式を用いて穴の内側の形状を、精度よく適切に測定することができる。   As described above, the shape measuring apparatus 100 irradiates the inner surface of the hole of the test object 200 having a hollow hole with the line light La in a direction perpendicular to the Z-axis direction, and scatters the irradiated line light La. Receives and detects light. Further, the shape measuring apparatus 100 can move the light receiving position with respect to the output position of the line light La according to the hole diameter. Thereby, the shape measuring apparatus 100 can measure the inner shape of the hole at a higher speed by using the light cutting method than in the case of using laser spot light. In addition, the shape measuring apparatus 100 can appropriately and accurately measure the shape inside the hole using a light cutting method.

(形状測定装置の機能ブロックの構成)
図4は、形状測定装置100の構成の一例を示す概略ブロック図である。図1から図3と同じ構成には、同じ符号を附す。
形状測定装置100は、測定装置本体110と制御部80とを備える。
測定装置本体110は、位置駆動部112(第2の駆動部)と、位置検出部113と、プローブ部20とを備えている。
位置駆動部112は、移動位置駆動部115と回転位置駆動部117とを備えている。
移動位置駆動部115は、移動部30の内部に設けられており、制御部80の制御に基づいて、門型フレーム15をY軸方向に駆動するY軸用モータ、ヘッド部16をX軸方向に駆動するX軸用モータ、およびZ軸ガイド17をZ軸方向に駆動するZ軸用モータを備えている。移動位置駆動部115は、後述の制御部80の駆動制御部83から供給される駆動信号を受け取る。そして、移動位置駆動部115は、この駆動信号に基づいて移動部30の位置、すなわちプローブ部20の位置を3方向(X、Y、Z軸方向)に移動させる。
(Configuration of functional block of shape measuring device)
FIG. 4 is a schematic block diagram illustrating an example of the configuration of the shape measuring apparatus 100. The same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.
The shape measuring apparatus 100 includes a measuring apparatus main body 110 and a control unit 80.
The measurement apparatus main body 110 includes a position driving unit 112 (second driving unit), a position detection unit 113, and a probe unit 20.
The position driving unit 112 includes a moving position driving unit 115 and a rotational position driving unit 117.
The moving position driving unit 115 is provided inside the moving unit 30, and based on the control of the control unit 80, a Y-axis motor that drives the portal frame 15 in the Y-axis direction, and the head unit 16 in the X-axis direction. And an X-axis motor for driving the Z-axis guide 17 in the Z-axis direction. The movement position drive unit 115 receives a drive signal supplied from a drive control unit 83 of the control unit 80 described later. Then, the moving position driving unit 115 moves the position of the moving unit 30, that is, the position of the probe unit 20 in three directions (X, Y, and Z axis directions) based on the drive signal.

回転位置駆動部117は、回転機構40の内部に設けられており、制御部80の制御に基づいて回転機構40を駆動することにより、プローブ部20を回転軸20a回りに回転駆動させる回転軸駆動モータを備えている。回転位置駆動部117は、駆動制御部83から供給される駆動信号を受け取る。そして、回転位置駆動部117は、この駆動信号に基づいて回転機構40を駆動することにより、プローブ部20を回転軸20a回りに回転させる。   The rotation position driving unit 117 is provided inside the rotation mechanism 40 and drives the rotation mechanism 40 based on the control of the control unit 80 to rotate the probe unit 20 around the rotation axis 20a. It has a motor. The rotational position drive unit 117 receives a drive signal supplied from the drive control unit 83. Then, the rotational position drive unit 117 rotates the probe unit 20 around the rotation axis 20a by driving the rotation mechanism 40 based on this drive signal.

位置検出部113は、移動位置検出部116と、回転位置検出部118とを備えている。
移動位置検出部116は、移動部30の内部に設けられ、移動部30のX軸、Y軸、およびZ軸方向の位置をそれぞれ検出するX軸用エンコーダ、Y軸用エンコーダ、およびZ軸用エンコーダを備えている。移動位置検出部116は、これらのエンコーダによって移動部30の位置をそれぞれ検出し、移動部30の位置、すなわちプローブ部20の位置を示す信号を後述の制御部80の座標検出部84へ供給する。
The position detection unit 113 includes a movement position detection unit 116 and a rotation position detection unit 118.
The movement position detection unit 116 is provided inside the movement unit 30 and detects the position of the movement unit 30 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively, an X-axis encoder, a Y-axis encoder, and a Z-axis. It has an encoder. The movement position detection unit 116 detects the position of the movement unit 30 using these encoders, and supplies a signal indicating the position of the movement unit 30, that is, the position of the probe unit 20, to the coordinate detection unit 84 of the control unit 80 described later. .

回転位置検出部118は、回転機構40の内部に設けられており、プローブ部20の回転軸20a回りの回転位置を検出する回転軸用エンコーダを備えている。回転位置検出部118は、このエンコーダを用いて、プローブ部20の回転軸20a回りの回転位置を検出し、検出した回転位置を示す信号を座標検出部84へ供給する。   The rotational position detector 118 is provided inside the rotating mechanism 40 and includes a rotary shaft encoder that detects the rotational position of the probe unit 20 around the rotary shaft 20a. The rotational position detector 118 uses this encoder to detect the rotational position of the probe unit 20 around the rotational axis 20a, and supplies a signal indicating the detected rotational position to the coordinate detector 84.

プローブ部20は、中空状の穴を有している被検物200における穴の内面の表面形状を検出する。
プローブ部20は、光切断方式により被検物200の穴の内面形状を求めるために、前述の光出力部50と、受光部60と、受光位置駆動部21と、受光位置検出部22と、撮像部70とを備えている。
光出力部50は、後述の制御部80の測定指示部86から供給される測定タイミングを制御する制御信号に基づいて光源55から照射された照明光(ライン光La)により、Z軸方向に対して直角の方向にライン光Laを出力して被検物200の穴の内面に照射する。
The probe unit 20 detects the surface shape of the inner surface of the hole in the test object 200 having a hollow hole.
In order to obtain the shape of the inner surface of the hole of the test object 200 by the light cutting method, the probe unit 20 includes the light output unit 50, the light receiving unit 60, the light receiving position driving unit 21, the light receiving position detecting unit 22, and the like. And an imaging unit 70.
The light output unit 50 is illuminated with respect to the Z-axis direction by illumination light (line light La) emitted from the light source 55 based on a control signal for controlling measurement timing supplied from a measurement instruction unit 86 of the control unit 80 described later. Then, the line light La is output in a direction perpendicular to the inner surface of the hole of the test object 200.

受光部60は、光出力部50からの照射方向に対して、受光部60への散乱光の入射方向を所定角度θ(例えば45度)ずらした方向に移動されて位置される。受光位置駆動部21は、プローブ部20の内部に設けられており、制御部80の制御に基づいて受光部60をZ軸方向に駆動するZ軸用モータを備えている。受光位置駆動部21は、制御部80の駆動制御部83から供給される駆動信号を受け取る。そして、受光位置駆動部21は、この駆動信号に基づいて受光部60の位置を移動させる。   The light receiving unit 60 is moved and positioned in a direction in which the incident direction of scattered light to the light receiving unit 60 is shifted by a predetermined angle θ (for example, 45 degrees) with respect to the irradiation direction from the light output unit 50. The light receiving position driving unit 21 is provided inside the probe unit 20 and includes a Z-axis motor that drives the light receiving unit 60 in the Z-axis direction based on the control of the control unit 80. The light receiving position drive unit 21 receives a drive signal supplied from the drive control unit 83 of the control unit 80. The light receiving position driving unit 21 moves the position of the light receiving unit 60 based on the drive signal.

受光位置検出部22は、プローブ部20の内部に設けられており、制御部80の制御に基づいて受光部60のZ軸方向の位置を検出するZ軸用エンコーダを備えている。受光位置検出部22は、このエンコーダにより受光部60の位置を検出して、受光部60の位置を示す信号を制御部80の座標検出部84へ供給する。   The light receiving position detection unit 22 is provided inside the probe unit 20 and includes a Z-axis encoder that detects the position of the light receiving unit 60 in the Z-axis direction based on the control of the control unit 80. The light receiving position detection unit 22 detects the position of the light receiving unit 60 using this encoder, and supplies a signal indicating the position of the light receiving unit 60 to the coordinate detection unit 84 of the control unit 80.

撮像部70は、測定指示部86から供給される測定タイミングを制御する制御信号に基づいて、光出力部50からのライン光Laにより被検物200の表面(穴の内面)に形成される光切断線を、受光部60を介して撮像する。ここで、光切断線は、被検物200の断面形状に応じて形成される。撮像部70は、被検物200の表面に形成される陰影パターンを撮像し、撮像した画像データを画像入力部81へ供給する。なお、撮像部70は、CCD(Charge Coupled Device)、C−MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどの個体撮像素子を備えている。   The imaging unit 70 is formed on the surface of the test object 200 (the inner surface of the hole) by the line light La from the light output unit 50 based on a control signal for controlling the measurement timing supplied from the measurement instruction unit 86. The cutting line is imaged through the light receiving unit 60. Here, the light cutting line is formed according to the cross-sectional shape of the test object 200. The imaging unit 70 images a shadow pattern formed on the surface of the test object 200 and supplies the captured image data to the image input unit 81. The imaging unit 70 includes an individual imaging element such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (C-MOS) sensor.

次に、制御部80について説明する。
制御部80は、画像入力部81、測定光位置判定部82(判定部)、駆動制御部83、座標検出部84、座標算出部85、測定指示部86、及び記憶部87を備えている。画像入力部81は、撮像部70により撮像された画像データが入力される。入力された画像データは、記憶部87に記憶されて制御部80により画像処理が実行される。
Next, the control unit 80 will be described.
The control unit 80 includes an image input unit 81, a measurement light position determination unit 82 (determination unit), a drive control unit 83, a coordinate detection unit 84, a coordinate calculation unit 85, a measurement instruction unit 86, and a storage unit 87. Image data captured by the image capturing unit 70 is input to the image input unit 81. The input image data is stored in the storage unit 87 and image processing is executed by the control unit 80.

測定光位置判定部82は、受光部60により受光されたライン光Laの位置(反射ミラー61のミラー面の領域におけるライン光Laの位置、または反射ミラー61を介して撮像部70により撮像された撮像領域内におけるライン光Laの位置)を、撮像部70により撮像された画像データに基づいて検出する。そして、測定光位置判定部82は、検出したライン光Laの位置が、受光部60の予め定められた所定の範囲内であるか否かを判定する。例えば、測定光位置判定部82は、撮像部70により撮像されたライン光Laの位置が、撮像領域において予め定められた有効画素範囲の領域(有効領域)内にあるか否かを判定する。つまり、測定光位置判定部82は、三角測量の原理を用いて被検物200の表面(穴の内面)と受光部60との距離を算出する場合において、前述した所定角度θ(例えば45度)に対して、受光部60の位置が適切であるか否かを判定する。なお、測定光位置判定部82は、撮像部70により撮像されたライン光Laの位置が、撮像領域において予め定められた中央位置を示す範囲の領域内にあるか否かを判定することにより、有効領域内にあるか否かを判定してもよい。   The measurement light position determination unit 82 is imaged by the imaging unit 70 through the position of the line light La received by the light receiving unit 60 (the position of the line light La in the region of the mirror surface of the reflection mirror 61 or the reflection mirror 61). The position of the line light La in the imaging region) is detected based on the image data captured by the imaging unit 70. Then, the measurement light position determination unit 82 determines whether or not the detected position of the line light La is within a predetermined range of the light receiving unit 60. For example, the measurement light position determination unit 82 determines whether or not the position of the line light La imaged by the imaging unit 70 is within the region (effective region) of the effective pixel range that is predetermined in the imaging region. That is, the measurement light position determination unit 82 calculates the distance between the surface of the test object 200 (the inner surface of the hole) and the light receiving unit 60 using the principle of triangulation, and the predetermined angle θ (for example, 45 degrees) described above. ) To determine whether or not the position of the light receiving unit 60 is appropriate. The measurement light position determination unit 82 determines whether or not the position of the line light La imaged by the imaging unit 70 is within a range that indicates a predetermined center position in the imaging region. You may determine whether it exists in an effective area | region.

駆動制御部83は、測定光位置判定部82により、撮像部70により撮像されたライン光Laの位置が撮像領域において予め定められた有効領域内にないと判定された場合、ライン光Laの位置が撮像領域内の有効領域内の位置になる方向に受光部60を移動させる駆動信号を、受光位置駆動部21に供給する。一方、駆動制御部83は、測定光位置判定部82により、撮像部70により撮像されたライン光Laの位置が撮像領域において予め定められた有効領域内にあると判定された場合、受光部60の移動を停止させる駆動信号を、受光位置駆動部21に供給する。そして、ライン光Laの位置が撮像領域において中央位置の範囲の領域にある場合、制御部80において、受光位置駆動部21の駆動量及び撮像されるライン光Laの位置に基づいて、三角測量の原理を用いて被検物200の表面(穴の内面)と受光部60との距離が算出される。   If the measurement light position determination unit 82 determines that the position of the line light La imaged by the imaging unit 70 is not within a predetermined effective area in the imaging region, the drive control unit 83 determines the position of the line light La. A drive signal for moving the light receiving unit 60 in a direction that becomes a position in the effective region in the imaging region is supplied to the light receiving position driving unit 21. On the other hand, when the measurement light position determination unit 82 determines that the position of the line light La imaged by the imaging unit 70 is within a predetermined effective area in the imaging region, the drive control unit 83 receives the light receiving unit 60. A drive signal for stopping the movement is supplied to the light receiving position drive unit 21. When the position of the line light La is in the range of the central position in the imaging region, the control unit 80 performs triangulation based on the driving amount of the light receiving position driving unit 21 and the position of the line light La to be imaged. Using the principle, the distance between the surface of the test object 200 (the inner surface of the hole) and the light receiving unit 60 is calculated.

そして、被検物200の表面(穴の内面)に対してライン光Laを所定の距離間隔で走査して穴形状を測定するために、駆動制御部83は、プローブ部20の位置を3方向(X、Y、Z軸方向)に移動させる駆動信号、及びプローブ部20を回転軸20a回りに回転させる駆動信号を位置駆動部112に供給して、被検物200の位置に対するプローブ部20の相対位置を移動させる。   Then, in order to measure the hole shape by scanning the surface of the test object 200 (the inner surface of the hole) with the line light La at predetermined distance intervals, the drive control unit 83 determines the position of the probe unit 20 in three directions. A drive signal for moving in the (X, Y, Z axis directions) and a drive signal for rotating the probe unit 20 around the rotation axis 20 a are supplied to the position drive unit 112, and the probe unit 20 is moved relative to the position of the test object 200. Move the relative position.

座標検出部84は、移動位置検出部116から供給されるプローブ部20の位置を示す信号に基づいて、被検物200の位置に対するプローブ部20の水平方向(X、Y軸方向)及び垂直方向(Z軸方向)における相対位置を検知する。また、座標検出部84は、回転位置検出部118から供給されるプローブ部20の回転軸20a回りの回転位置を示す信号に基づいて、被検物200の位置に対するプローブ部20の回転方向の位置を検知する。座標検出部84は、それぞれ検知した水平方向、垂直方向、及び回転方向の位置の情報に基づいて、被検物200に対するプローブ部20の相対位置の座標情報と回転位置を示す情報(回転位置情報)とを検出する。そして、座標検出部84は、このプローブ部20の座標情報と回転位置情報とを座標算出部85へ供給する。
また、座標検出部84は、受光位置検出部22から供給される受光部60の位置を示す信号に基づいて、光出力部50からのライン光Laの出力位置と受光部60の位置との距離を検知する。そして、座標検出部84は、検知した光出力部50の出力位置と受光部60の位置との距離を示す情報(受光部60の位置情報)を座標算出部85へ供給する。
Based on the signal indicating the position of the probe unit 20 supplied from the movement position detection unit 116, the coordinate detection unit 84 is in the horizontal direction (X and Y axis directions) and the vertical direction of the probe unit 20 with respect to the position of the test object 200. The relative position in the (Z-axis direction) is detected. Further, the coordinate detection unit 84 is based on a signal indicating the rotation position around the rotation axis 20a of the probe unit 20 supplied from the rotation position detection unit 118, and the position of the probe unit 20 in the rotation direction with respect to the position of the test object 200. Is detected. The coordinate detection unit 84 is based on the detected position information in the horizontal direction, vertical direction, and rotation direction, and information indicating the coordinate position and rotation position of the probe unit 20 relative to the object 200 (rotation position information). ) Is detected. Then, the coordinate detection unit 84 supplies the coordinate information and rotation position information of the probe unit 20 to the coordinate calculation unit 85.
Further, the coordinate detection unit 84 is based on a signal indicating the position of the light receiving unit 60 supplied from the light receiving position detection unit 22, and the distance between the output position of the line light La from the light output unit 50 and the position of the light receiving unit 60. Is detected. Then, the coordinate detection unit 84 supplies information (position information of the light receiving unit 60) indicating the distance between the detected output position of the light output unit 50 and the position of the light receiving unit 60 to the coordinate calculation unit 85.

座標算出部85は、座標検出部84から供給されたプローブ部20の座標情報及び回転位置情報に基づいて、被検物200における測定位置を算出するとともに、受光部60の位置情報と撮像部70から入力された画像データとに基づいて、三角測量の原理を用いて被検物200の表面(穴の内面)と受光部60との距離を算出する。これにより、座標算出部85は、被検物200における測定位置毎の表面(穴の内面)の座標値(三次元座標値)の点群データを算出する。   The coordinate calculation unit 85 calculates the measurement position in the test object 200 based on the coordinate information and the rotation position information of the probe unit 20 supplied from the coordinate detection unit 84, and the position information of the light receiving unit 60 and the imaging unit 70. The distance between the surface of the test object 200 (the inner surface of the hole) and the light receiving unit 60 is calculated using the triangulation principle based on the image data input from. Thereby, the coordinate calculation unit 85 calculates the point group data of the coordinate value (three-dimensional coordinate value) of the surface (the inner surface of the hole) for each measurement position in the test object 200.

測定指示部86は、測定タイミングを制御する制御信号を供給する。測定指示部86は、この制御信号により光出力部50からのライン光Laの照射タイミング、及び撮像部70の撮像タイミングを制御して測定を行う。例えば、測定指示部86は、駆動制御部83によりプローブ部20が被検物200を所定の距離間隔で走査される毎に測定を行う制御をする。   The measurement instruction unit 86 supplies a control signal for controlling the measurement timing. The measurement instructing unit 86 performs measurement by controlling the irradiation timing of the line light La from the light output unit 50 and the imaging timing of the imaging unit 70 by this control signal. For example, the measurement instructing unit 86 performs control so that the drive control unit 83 performs measurement each time the probe unit 20 scans the test object 200 at a predetermined distance interval.

記憶部87は、画像入力部81から入力された画像データを保持する。また、記憶部87は、プローブ部20の相対位置の座標情報や回転位置情報、受光部60の位置情報、座標算出部85により算出された被検物200の測定位置、測定位置毎における被検物200の表面(穴の内面)の座標値(三次元座標値)の点群データ等を保持する。
また、記憶部87は、予め定められた測定条件や測定手順に関する各種指示情報等、制御部80が所定の制御を実行するためのデータを備えている。例えば、被検物200の測定開始位置(最初の測定位置)の座標値、測定範囲を示す測定位置の座標値、測定位置の移動方向、測定位置の距離間隔(例えば、予め定められた一定間隔の測定ピッチ)、および測定終了位置(最後の測定位置)の座標値等、を示すデータを備えている。なお、記憶部87には、操作者により入力された測定条件や測定手順に関する各種指示情報を保持されてもよい。そして、制御部80は、入力された各種指示情報、予め定められた各種指示情報、またはその両方に基づいて測定を実行してもよい。
The storage unit 87 holds the image data input from the image input unit 81. The storage unit 87 also includes coordinate information and rotation position information of the relative position of the probe unit 20, position information of the light receiving unit 60, a measurement position of the test object 200 calculated by the coordinate calculation unit 85, and a test for each measurement position. Point cloud data of the coordinate value (three-dimensional coordinate value) of the surface of the object 200 (the inner surface of the hole) is held.
In addition, the storage unit 87 includes data for the control unit 80 to execute predetermined control, such as various instruction information regarding predetermined measurement conditions and measurement procedures. For example, the coordinate value of the measurement start position (first measurement position) of the test object 200, the coordinate value of the measurement position indicating the measurement range, the moving direction of the measurement position, and the distance interval of the measurement position (for example, a predetermined constant interval) Measurement pitch), coordinate values of the measurement end position (last measurement position), and the like. Note that the storage unit 87 may store various instruction information related to measurement conditions and measurement procedures input by the operator. And the control part 80 may perform a measurement based on various input instruction information, predetermined various instruction information, or both.

(穴の形状測定動作の一例)
次に、形状測定装置100における測定手順及び測定動作について説明する。
図5は、被検物200aの穴形状を測定する場合のプローブ部20の動作を示す模式図である。この図は、プローブ部20及び被検物200aの断面図であって、上記において規定したXYZ座標系におけるXZ平面による断面図である。なお、YZ平面による断面図とした場合も同様である。
(Example of hole shape measurement operation)
Next, the measurement procedure and measurement operation in the shape measuring apparatus 100 will be described.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the operation of the probe unit 20 when measuring the hole shape of the test object 200a. This drawing is a cross-sectional view of the probe unit 20 and the test object 200a, and is a cross-sectional view taken along the XZ plane in the XYZ coordinate system defined above. The same applies to a cross-sectional view taken along the YZ plane.

この図に示す被検物200aの有する穴は、穴の深さによって穴径が均一でない穴であって、Z軸方向の入り口側から領域Zr1、領域Zr2、及び領域Zr3、の順に穴径が大きくなっている。具体的には、領域Zr3における穴径は、領域Zr1における穴径に対して大きく、領域Zr2における穴径は、領域Zr3側から領域Zr1側に向かって次第に小さくなる。 The hole of the test object 200a shown in this figure is a hole whose hole diameter is not uniform depending on the depth of the hole, and is in the order of the region Z r1 , the region Z r2 , and the region Z r3 from the entrance side in the Z-axis direction. The hole diameter is large. Specifically, the hole diameter in the region Z r3, large with respect to the hole diameter in the region Z r1, hole diameter in the region Z r2 is gradually decreased toward the region Z r1 side from the region Z r3 side.

図5(a)に示すように、形状測定装置100は、被検物200aの領域Zr1における穴の内面を測定する場合、まず初めに、プローブ部20の回転軸20aが穴の中心に位置されるようにプローブ部20をXY平面上において水平方向(X、Y軸方向)に移動する。次に、形状測定装置100は、プローブ部20をZ軸方向の領域Zr1の位置に移動する。続いて、形状測定装置100は、所定角度θ(例えば45度)が維持されるような位置に受光部60をZ軸方向に移動する。この図において、光出力部50の出力位置と受光部60の受光位置との距離が距離D1となる位置に受光部60は位置している。ここで、被検物200aの領域Zr1における穴の内面とプローブ部20との距離Dk1は、所定角度θ(例えば45度)、及び距離D1に基づいて算出される。また、穴の内面の表面形状は、光出力部50から穴の内面に照射されたライン光Laによる光切断線を、受光部60を介して撮像部70により撮像された画像データによって得られる。これにより、座標算出部85は、所定角度θ(例えば45度)、距離D1、及び撮像された画像データにおけるライン光Laによる光切断線の位置情報に基づいて、光切断線(ライン光La)が延びる長手方向の画素毎に三角測量の原理を用いて被検物200aの穴の内面とプローブ部20との距離を算出する。 As shown in FIG. 5A, when the shape measuring apparatus 100 measures the inner surface of the hole in the region Z r1 of the test object 200a, first, the rotational axis 20a of the probe unit 20 is positioned at the center of the hole. As described above, the probe unit 20 is moved in the horizontal direction (X and Y axis directions) on the XY plane. Next, the shape measuring apparatus 100 moves the probe unit 20 to the position of the region Z r1 in the Z-axis direction. Subsequently, the shape measuring apparatus 100 moves the light receiving unit 60 in the Z-axis direction to a position where a predetermined angle θ (for example, 45 degrees) is maintained. In this figure, the light receiving unit 60 to the position where the distance of the output position of the light output section 50 and the light receiving position of the light receiving portion 60 becomes distance D 1 is located. Here, the distance D k1 between the inner surface of the hole and the probe portion 20 in the region Z r1 of the test object 200a is calculated based on the predetermined angle θ (for example, 45 degrees) and the distance D 1 . Further, the surface shape of the inner surface of the hole is obtained from image data obtained by imaging the light cutting line by the line light La irradiated on the inner surface of the hole from the light output unit 50 through the light receiving unit 60. Thereby, the coordinate calculation unit 85 uses the light cutting line (line light La) based on the predetermined angle θ (for example, 45 degrees), the distance D 1 , and the position information of the light cutting line by the line light La in the captured image data. The distance between the inner surface of the hole of the test object 200a and the probe unit 20 is calculated using the principle of triangulation for each pixel in the longitudinal direction in which) extends.

次に、図5(b)に示すように、形状測定装置100は、被検物200aの領域Zr3における穴の内面を測定する場合、プローブ部20をZ軸方向の領域Zr1の位置から領域Zr3の位置に移動する。続いて、形状測定装置100は、所定角度θ(例えば45度)が維持されるような位置に受光部60をZ軸方向に移動する。この図において、光出力部50の出力位置と受光部60の受光位置との距離が距離D2となる位置に、受光部60は位置している。ここで、被検物200aの領域Zr3における穴の内面とプローブ部20との距離Dk2は、所定角度θ(例えば45度)、及び距離D2に基づいて算出される。また、穴の内面の表面形状は、光出力部50から穴の内面に照射されたライン光Laによる光切断線を、受光部60を介して撮像部70により撮像された画像データによって得られる。これにより、座標算出部85は、所定角度θ(例えば45度)、距離D2、及び撮像された画像データにおけるライン光Laによる光切断線の位置情報に基づいて、光切断線(ライン光La)が延びる長手方向の画素毎に三角測量の原理を用いて被検物200aの穴の内面とプローブ部20との距離を算出する。 Next, as shown in FIG. 5B, when measuring the inner surface of the hole in the region Z r3 of the test object 200a, the shape measuring apparatus 100 moves the probe unit 20 from the position of the region Z r1 in the Z-axis direction. Move to the position of the region Z r3 . Subsequently, the shape measuring apparatus 100 moves the light receiving unit 60 in the Z-axis direction to a position where a predetermined angle θ (for example, 45 degrees) is maintained. In this figure, the position where the distance of the output position of the light output section 50 and the light receiving position of the light receiving portion 60 becomes distance D 2, the light receiving portion 60 is located. Here, the distance D k2 between the inner surface of the hole in the region Z r3 of the test object 200a and the probe unit 20 is calculated based on a predetermined angle θ (for example, 45 degrees) and the distance D 2 . Further, the surface shape of the inner surface of the hole is obtained from image data obtained by imaging the light cutting line by the line light La irradiated on the inner surface of the hole from the light output unit 50 through the light receiving unit 60. Thereby, the coordinate calculation unit 85 uses the light cutting line (line light La) based on the predetermined angle θ (for example, 45 degrees), the distance D 2 , and the position information of the light cutting line by the line light La in the captured image data. The distance between the inner surface of the hole of the test object 200a and the probe unit 20 is calculated using the principle of triangulation for each pixel in the longitudinal direction in which) extends.

また、形状測定装置100は、被検物200aの領域Zr2における穴の内面を測定する場合、領域Zr2において領域Zr3側から領域Zr1側に向かってプローブ部20をZ軸に沿って移動するとともに、次第に小さくなる穴径に応じて、所定角度θ(例えば45度)が維持されるような位置に受光部60をZ軸方向に移動する。これにより、形状測定装置100は、領域Zr2における穴の内面を測定する場合も、図5(a)及び図5(b)に示す領域Zr1及び領域Zr3の場合と同様に三角測量の原理を用いて被検物200aの穴の内面とプローブ部20との距離を算出する。 Further, when measuring the inner surface of the hole in the region Z r2 of the test object 200a, the shape measuring apparatus 100 moves the probe unit 20 along the Z axis from the region Z r3 side to the region Z r1 side in the region Z r2 . The light receiving unit 60 is moved in the Z-axis direction to a position where a predetermined angle θ (for example, 45 degrees) is maintained in accordance with the hole diameter that gradually decreases and moves. Thus, the shape measuring apparatus 100 can perform triangulation in the same manner as in the case of the areas Z r1 and Z r3 shown in FIGS. 5A and 5B even when measuring the inner surface of the hole in the area Z r2 . The distance between the inner surface of the hole of the test object 200a and the probe unit 20 is calculated using the principle.

例えば、形状測定装置100は、プローブ部20を被検物200aの穴に挿入し、プローブ部20をZ軸に沿って穴の最も深い位置から穴の入り口に向かって所定の距離間隔で走査する毎に、穴径の大きさに応じて受光部60の位置を所定角度θ(例えば45度)が維持されるようにZ軸方向に移動させ、被検物200aの表面(穴の内面)とプローブ部20との距離を算出する。そして、プローブ部20を穴の全周に対して所定の回転角度の間隔で回転させる毎に、上述のZ軸方向に走査して被検物200aの穴の内面とプローブ部20との距離を算出することにより、被検物200aの穴の三次元形状を測定する。   For example, the shape measuring apparatus 100 inserts the probe unit 20 into the hole of the test object 200a, and scans the probe unit 20 along the Z axis from the deepest position of the hole toward the hole entrance at a predetermined distance interval. Each time, the position of the light receiving unit 60 is moved in the Z-axis direction according to the size of the hole diameter so as to maintain a predetermined angle θ (for example, 45 degrees), and the surface of the test object 200a (the inner surface of the hole) The distance from the probe unit 20 is calculated. Each time the probe unit 20 is rotated at a predetermined rotation angle interval with respect to the entire circumference of the hole, the distance between the inner surface of the hole of the test object 200a and the probe unit 20 is determined by scanning in the Z-axis direction. By calculating, the three-dimensional shape of the hole of the test object 200a is measured.

次に、図6を用いて、形状測定装置100が被検物200aの穴の三次元形状を測定する処理の手順について説明する。
図6は、形状測定装置100が穴形状を測定する処理の手順を示すフローチャートである。
まず、操作者により、被検物200aが形状測定装置100の基台11の上面における測定有効範囲内の位置に設置される(ステップS1)。
Next, the procedure of the process in which the shape measuring apparatus 100 measures the three-dimensional shape of the hole of the test object 200a will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure in which the shape measuring apparatus 100 measures the hole shape.
First, the test object 200a is installed at a position within the effective measurement range on the upper surface of the base 11 of the shape measuring apparatus 100 by the operator (step S1).

次に、形状測定装置100は、プローブ部20の水平方向(X、Y軸方向)の回転中心位置(回転軸20aの位置)を、被検物200aの穴の中心位置付近になるように移動する。例えば、制御部80の駆動制御部83は、プローブ部20の回転中心位置が被検物200aの穴の中心位置付近になるように、移動位置駆動部115に駆動信号を供給して移動部30を移動させる(ステップS2)。   Next, the shape measuring apparatus 100 moves the rotation center position (position of the rotation axis 20a) in the horizontal direction (X and Y axis directions) of the probe unit 20 so as to be near the center position of the hole of the test object 200a. To do. For example, the drive control unit 83 of the control unit 80 supplies a drive signal to the movement position driving unit 115 so that the rotation center position of the probe unit 20 is close to the center position of the hole of the test object 200a, thereby moving the movement unit 30. Is moved (step S2).

続いて、被検物200aの穴の深さに応じて、Z軸方向に走査して測定する速度(スキャン速度)、及びZ軸方向に走査して測定する移動距離範囲(スキャン距離範囲)が、形状測定装置100に設定される(ステップS3)。なお、これらのスキャン速度、及びスキャン距離範囲に関する設定情報は、記憶部87に予め設定されて記憶されていてよいし、操作者により入力されて記憶部87に記憶されてもよい。形状測定装置100の制御部80は、この設定情報に基づいて形状測定装置100における測定の制御を実行する。   Subsequently, according to the depth of the hole of the test object 200a, there are a speed (scan speed) measured by scanning in the Z-axis direction and a moving distance range (scan distance range) measured by scanning in the Z-axis direction. Are set in the shape measuring apparatus 100 (step S3). Note that the setting information regarding the scan speed and the scan distance range may be preset and stored in the storage unit 87, or may be input by the operator and stored in the storage unit 87. The control unit 80 of the shape measuring apparatus 100 executes measurement control in the shape measuring apparatus 100 based on the setting information.

例えば、スキャン速度、及びスキャン距離範囲は、以下に示すように設定される。
穴の深さがL(mm)である被検物200aの穴の深さ方向(Z軸方向)をS(mm)ピッチの距離間隔で測定して座標値の点群データを生成する場合、撮像部70の撮像フレームレートをf(フレーム/sec)とすると、スキャン速度V(mm/sec)は、一例として数式1により示される値に設定される。
For example, the scan speed and the scan distance range are set as shown below.
When generating the point cloud data of coordinate values by measuring the depth direction (Z-axis direction) of the hole of the test object 200a having the hole depth L (mm) at a distance interval of S (mm) pitch, Assuming that the imaging frame rate of the imaging unit 70 is f (frame / sec), the scan speed V (mm / sec) is set to a value represented by Equation 1 as an example.

Figure 2012220341
Figure 2012220341

また、構造上の制約から、プローブ部20の先端方向にライン光Laを照射できない範囲があることにより、穴の最深部から測定可能な位置までの距離(測定できない距離)をM(mm)とすると、測定可能なスキャン距離範囲Eは、一例として数式2により示される値に設定される。   In addition, due to structural limitations, there is a range in which the line light La cannot be irradiated in the tip direction of the probe unit 20, and therefore the distance from the deepest part of the hole to the measurable position (distance that cannot be measured) is M (mm). Then, the measurable scan distance range E is set to a value represented by Expression 2 as an example.

Figure 2012220341
Figure 2012220341

この場合のZ軸のスキャン開始位置は、穴の入り口のZ軸の座標値である。また、Z軸のスキャン終了位置は、「穴の入り口のZ軸の座標値−E(mm)」のZ軸の座標値で表される。これら、スキャン開始位置及びスキャン終了位置も、設定情報として記憶部87に記憶される。
なお、この場合のZ軸方向の1回のスキャン時間Tは、数式3により示される。
In this case, the Z axis scan start position is the coordinate value of the Z axis at the entrance of the hole. The Z-axis scan end position is represented by the Z-axis coordinate value of “Z-axis coordinate value at the entrance of the hole−E (mm)”. These scan start position and scan end position are also stored in the storage unit 87 as setting information.
In this case, one scan time T in the Z-axis direction is expressed by Equation 3.

Figure 2012220341
Figure 2012220341

次に、被検物200aの穴に対して、回転機構40によりプローブ部20を回転させる場合の、回転方向に走査して測定する回転開始角度(スキャン開始角度)、回転終了角度(スキャン終了角度)、及び回転角度単位(スキャン角度単位)が、形状測定装置100に設定される(ステップS4)。なお、これらのスキャン開始角度、スキャン終了角度、及びスキャン角度単位に関する設定情報は、記憶部87に予め設定されて記憶されていてよいし、操作者により入力されて記憶部87に記憶されてもよい。形状測定装置100の制御部80は、この設定情報に基づいて形状測定装置100における測定の制御を実行する。   Next, when the probe unit 20 is rotated by the rotation mechanism 40 with respect to the hole of the test object 200a, the rotation start angle (scan start angle) and the rotation end angle (scan end angle) measured by scanning in the rotation direction are measured. ) And a rotation angle unit (scan angle unit) are set in the shape measuring apparatus 100 (step S4). The setting information regarding the scan start angle, the scan end angle, and the scan angle unit may be preset and stored in the storage unit 87 or may be input by the operator and stored in the storage unit 87. Good. The control unit 80 of the shape measuring apparatus 100 executes measurement control in the shape measuring apparatus 100 based on the setting information.

例えば、スキャン角度単位は、以下に示すように設定される。
穴の半径がR(mm)である被検物200aの穴の内面を全周測定して座標値の点群データを生成する場合、ライン光Laの有効幅をW(mm)とすると、スキャン角度単位Uは、一例として数式4により示される値に設定される。
For example, the scan angle unit is set as shown below.
When generating the point cloud data of coordinate values by measuring the entire circumference of the inner surface of the hole of the test object 200a whose radius is R (mm), scanning is performed when the effective width of the line light La is W (mm). The angle unit U is set to a value represented by Equation 4 as an example.

Figure 2012220341
Figure 2012220341

なお、この場合、スキャン角度範囲P(rad)に対してプローブ部20を回転させて測定した際のZ軸方向のスキャンの繰り返し回数は、数式5により示される。   In this case, the number of repetitions of scanning in the Z-axis direction when the probe unit 20 is rotated and measured with respect to the scan angle range P (rad) is expressed by Equation 5.

Figure 2012220341
Figure 2012220341

なお、スキャン開始角度、及びスキャン終了角度は、形状測定装置100において予め決まっている角度、または操作者により指定された任意の角度に設定される。   Note that the scan start angle and the scan end angle are set to an angle predetermined in the shape measuring apparatus 100 or an arbitrary angle designated by the operator.

形状測定装置100に測定条件が設定されると、制御部80は、測定を開始する制御を実行する。
まず、制御部80の駆動制御部83は、回転位置駆動部117に駆動信号を供給して回転機構40を駆動させることにより、プローブ部20の回転角度を設定されたスキャン開始角度に回転させて停止させる(ステップS5)。
When the measurement condition is set in the shape measuring apparatus 100, the control unit 80 executes control for starting measurement.
First, the drive control unit 83 of the control unit 80 rotates the probe unit 20 to a set scan start angle by supplying a drive signal to the rotational position drive unit 117 and driving the rotation mechanism 40. Stop (step S5).

次に、制御部80は、回転位置検出部118により検出されたプローブ部20の回転角度(回転位置)に基づいて、プローブ部20の回転角度(回転位置)が、設定されたスキャン終了角度であるか否かを判定する(ステップS6)。ステップS6においてプローブ部20の回転角度が、設定されたスキャン終了角度である場合、制御部80はステップS14に処理を進める。   Next, based on the rotation angle (rotation position) of the probe unit 20 detected by the rotation position detection unit 118, the control unit 80 determines that the rotation angle (rotation position) of the probe unit 20 is the set scan end angle. It is determined whether or not there is (step S6). When the rotation angle of the probe unit 20 is the set scan end angle in step S6, the control unit 80 advances the process to step S14.

一方、ステップS6においてプローブ部20の回転角度が、設定されたスキャン終了角度でない場合、制御部80の駆動制御部83は、移動位置駆動部115に駆動信号を供給して移動部30を駆動させることにより、プローブ部20の位置を設定されたZ軸方向のスキャン開始位置に移動して停止させる(ステップS7)。   On the other hand, when the rotation angle of the probe unit 20 is not the set scan end angle in step S <b> 6, the drive control unit 83 of the control unit 80 supplies a drive signal to the moving position driving unit 115 to drive the moving unit 30. Thus, the position of the probe unit 20 is moved to the set scan start position in the Z-axis direction and stopped (step S7).

次に、制御部80の測定指示部86は、測定タイミングを制御する制御信号を供給して、光出力部50からのライン光Laを被検物200aの穴の内面に照射させ、受光部60を介して受光されたライン光Laを撮像部70に撮像させる。そして、制御部80の測定光位置判定部82は、撮像部70により撮像された画像データに基づいて、撮像されたライン光Laの位置が撮像領域において予め定められた有効領域内にあるか否かを判定する(ステップS8)。   Next, the measurement instructing unit 86 of the control unit 80 supplies a control signal for controlling the measurement timing to irradiate the inner surface of the hole of the test object 200a with the line light La from the light output unit 50, and the light receiving unit 60. The line light La received via the image pickup unit 70 is caused to pick up an image. Then, the measurement light position determination unit 82 of the control unit 80 determines whether or not the position of the captured line light La is within a predetermined effective region in the imaging region based on the image data captured by the imaging unit 70. Is determined (step S8).

ステップS8において、撮像されたライン光Laの位置が撮像領域において予め定められた有効領域内にないと判定された場合、駆動制御部83は、ライン光Laの位置が撮像領域内の有効領域内の位置になる方向に受光部60を移動させる駆動信号を、受光位置駆動部21に供給する。受光位置駆動部21は、この供給された駆動信号に基づいて受光部20の位置を移動させる(ステップS9)。そして、制御部80は、ステップS8に処理を戻す。   If it is determined in step S8 that the position of the captured line light La is not within the predetermined effective area in the imaging area, the drive control unit 83 determines that the position of the line light La is within the effective area in the imaging area. A drive signal for moving the light receiving unit 60 in the direction of the position is supplied to the light receiving position driving unit 21. The light receiving position driving unit 21 moves the position of the light receiving unit 20 based on the supplied drive signal (step S9). And the control part 80 returns a process to step S8.

一方、ステップS8において、撮像されたライン光Laの位置が撮像領域において予め定められた有効領域内にあると判定された場合、制御部80は、撮像部70により撮像された画像データ(受光部60を介してライン光Laが撮像されたデータ)、座標検出部84により検出されたプローブ部20の座標情報と回転位置情報、及び座標検出部84により検出された受光部60の位置情報を取得し、記憶部87に記憶させる(ステップS10)。   On the other hand, when it is determined in step S8 that the position of the captured line light La is within a predetermined effective area in the imaging area, the control unit 80 captures the image data (light receiving unit) captured by the imaging unit 70. Data obtained by imaging the line light La through 60), coordinate information and rotational position information of the probe unit 20 detected by the coordinate detection unit 84, and position information of the light receiving unit 60 detected by the coordinate detection unit 84. And it memorize | stores in the memory | storage part 87 (step S10).

次に、制御部80の駆動制御部83は、移動位置駆動部115に駆動信号を供給して移動部30を駆動させることにより、プローブ部20のZ軸方向のスキャン位置を1ステップ(予め設定された距離間隔(移動量単位)の1つ分)移動して停止させる(ステップS11)。   Next, the drive control unit 83 of the control unit 80 supplies a drive signal to the movement position driving unit 115 to drive the movement unit 30, thereby setting the scan position of the probe unit 20 in the Z-axis direction by one step (preset). It is moved and stopped (one of the distance distances (unit of movement amount)) (step S11).

続いて、制御部80は、移動位置検出部116により検出されたプローブ部20の位置に基づいて、プローブ部20のZ軸方向の位置が設定されたスキャン終了位置であるか否かを判定する(ステップS12)。ステップS12においてプローブ部20のZ軸方向の位置が、設定されたスキャン終了位置でない場合、制御部80はステップS8に処理を進め、Z軸方向の次のスキャン位置に対する測定の処理を実行する。   Subsequently, the control unit 80 determines whether the position of the probe unit 20 in the Z-axis direction is the set scan end position based on the position of the probe unit 20 detected by the movement position detection unit 116. (Step S12). If the position of the probe unit 20 in the Z-axis direction is not the set scan end position in step S12, the control unit 80 advances the process to step S8, and executes a measurement process for the next scan position in the Z-axis direction.

一方、ステップS12においてプローブ部20のZ軸方向の位置が、設定されたスキャン終了位置である場合、制御部80の駆動制御部83は、回転位置駆動部117に駆動信号を供給して回転機構40を駆動させることにより、プローブ部20の回転方向のスキャン角度を1ステップ(予め設定されたスキャン角度単位の1つ分)移動して停止させる(ステップS13)。そして、制御部80は、ステップS6に処理を戻し、回転方向の次のスキャン角度に対する測定の処理を実行する。   On the other hand, when the position of the probe unit 20 in the Z-axis direction is the set scan end position in step S12, the drive control unit 83 of the control unit 80 supplies a drive signal to the rotation position drive unit 117 to rotate the rotation mechanism. By driving 40, the scan angle in the rotation direction of the probe unit 20 is moved by one step (one preset scan angle unit) and stopped (step S13). And the control part 80 returns a process to step S6, and performs the process of the measurement with respect to the next scanning angle of a rotation direction.

そして、ステップS6においてプローブ部20の回転角度が、設定されたスキャン終了角度である場合、すなわち、Z軸方向の測定を穴の全周に対して終了した場合、制御部80の座標算出部85は、ステップ10において取得した画像データと位置情報に基づいて、三角測量の原理を用いて穴の三次元形状データを算出して生成する(ステップS14)。   When the rotation angle of the probe unit 20 is the set scan end angle in step S6, that is, when the measurement in the Z-axis direction is completed for the entire circumference of the hole, the coordinate calculation unit 85 of the control unit 80 is performed. Calculates and generates the three-dimensional shape data of the hole using the principle of triangulation based on the image data and position information acquired in step 10 (step S14).

以上のように、本実施形態における形状測定装置100は、プローブ部20を穴の中に挿入し、穴の測定位置に相当する深さ位置において、測定するためのライン光Laを90度反射させてZ軸方向に対して直角の方向にライン光Laを出力することにより、プローブ部20から穴の内面にライン光Laを照射することができる。また、形状測定装置100は、この穴の内面に照射されたライン光Laの散乱光を受光する受光部60の位置を穴径の大きさに応じて移動可能であるため、穴径の大きさに合わせて受光部60を移動して三角測量の原理を用いてプローブ部20と穴の内面との距離を算出することができる。さらには、形状測定装置100は、プローブ部20を360度回転可能な回転機構40を備えていることにより、穴の内面の全周を測定することができる。
これにより、形状測定装置100は、ライン光Laを測定光として用いる光切断方式により穴の内側の形状を測定するため、レーザスポット光を測定光として用いる場合に比較して高速に測定できる。また、形状測定装置100は、穴の内側にプローブ部20を挿入して光切断方式により形状を測定することにより、穴の内側の形状を精度よく適切に測定することができる。
As described above, the shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment inserts the probe unit 20 into the hole and reflects the line light La for measurement at a depth position corresponding to the measurement position of the hole by 90 degrees. By outputting the line light La in a direction perpendicular to the Z-axis direction, the line light La can be irradiated from the probe unit 20 to the inner surface of the hole. In addition, since the shape measuring apparatus 100 can move the position of the light receiving unit 60 that receives the scattered light of the line light La irradiated on the inner surface of the hole in accordance with the size of the hole diameter, Accordingly, the distance between the probe unit 20 and the inner surface of the hole can be calculated using the principle of triangulation by moving the light receiving unit 60. Furthermore, the shape measuring apparatus 100 can measure the entire circumference of the inner surface of the hole by including the rotation mechanism 40 capable of rotating the probe unit 20 by 360 degrees.
Thereby, since the shape measuring apparatus 100 measures the shape inside a hole with the optical cutting method which uses the line light La as measurement light, it can measure at high speed compared with the case where laser spot light is used as measurement light. In addition, the shape measuring apparatus 100 can accurately and appropriately measure the shape inside the hole by inserting the probe unit 20 inside the hole and measuring the shape by the optical cutting method.

なお、上記実施形態において、測定される穴が垂直に開けられた穴である場合について説明したが、形状測定装置100は、例えば、回転機構40の上部に2軸の回転機構をさらに設けて、X軸回り回転及びY軸回り回転を可能とすることにより、斜めに開けられた穴に対しても穴の深さ方向にプローブ部20を挿入可能な構成としてもよい。これにより、形状測定装置100は、斜めに開けられた穴に対しても穴形状を測定することができる。   In the above-described embodiment, the case where the hole to be measured is a vertically opened hole has been described, but the shape measuring apparatus 100 further includes, for example, a biaxial rotation mechanism on the rotation mechanism 40, By enabling rotation around the X-axis and rotation around the Y-axis, the probe unit 20 may be inserted in the depth direction of the hole even in a hole formed obliquely. Thereby, the shape measuring apparatus 100 can measure the hole shape even with respect to the hole opened obliquely.

なお、図6のステップS8においてライン光Laの位置が有効領域内でないと判定された場合の制御は、受光部60の位置を調整して測定を継続する制御に限らず、例えば、エラー処理として扱い、プローブ部20をZ軸方向のスキャン開始位置に戻して再測定させる制御としてもよい。   The control in the case where it is determined in step S8 in FIG. 6 that the position of the line light La is not within the effective region is not limited to the control that continues the measurement by adjusting the position of the light receiving unit 60. It is good also as control which returns and measures the probe part 20 to the scanning start position of a Z-axis direction again.

なお、図6を用いて、形状測定装置100が穴のZ軸方向及び全周方向の全ての画像データ及び位置情報を取得してから、穴の三次元形状データを算出して生成する処理について説明したが、これに限られるものではない。例えば、形状測定装置100は、各測定位置において取得される画像データ及び位置情報に基づいて、該測定位置の測定毎に形状データを生成してもよい。   Note that, referring to FIG. 6, the shape measuring apparatus 100 acquires all image data and position information in the Z-axis direction and the entire circumferential direction of the hole, and then calculates and generates the three-dimensional shape data of the hole. Although explained, it is not limited to this. For example, the shape measuring apparatus 100 may generate shape data for each measurement of the measurement position based on image data and position information acquired at each measurement position.

なお、穴の形状は、凹形状の穴であっても貫通された形状の穴であってもよい。
また、形状測定装置100は、穴の内面の表面形状に連続性ある場合(例えば、穴の深さ方向の位置に応じて穴径の大きさが連続的に異なる場合)、Z軸方向の現在の測定位置において得られる穴の内面の位置情報に基づいて、次の測定位置における穴の内面の位置を予測し、予測した位置に基づいて受光部60を移動させてもよい。これにより、形状測定装置100は、Z軸方向にプローブ部20の位置を移動させて穴の内面の位置を検出するスキャン中に、撮像されたライン光Laの位置を有効領域内の位置に追従させることができる。
The shape of the hole may be a concave hole or a through hole.
In addition, when the shape measuring apparatus 100 has continuity in the surface shape of the inner surface of the hole (for example, when the hole diameter varies continuously according to the position in the depth direction of the hole), The position of the inner surface of the hole at the next measurement position may be predicted based on the position information of the inner surface of the hole obtained at the measurement position, and the light receiving unit 60 may be moved based on the predicted position. Thereby, the shape measuring apparatus 100 follows the position of the imaged line light La to the position in the effective area during the scan for detecting the position of the inner surface of the hole by moving the position of the probe unit 20 in the Z-axis direction. Can be made.

また、ライン光Laが撮像された画像データから穴の形状データを生成する場合、制御部80は、例えば、画像データ内の走査線毎に、ピクセル単位(画素単位)のサンプリングデータに対して、スプライン補間、または自己相関処理をして、1/100ピクセルの精度でライン光Laのピーク位置を検出する処理を実行する。これにより、制御部80は、画像データ内において撮像されたライン光Laのピーク位置を精度よく検出することができる。   Further, when generating hole shape data from image data obtained by imaging the line light La, the control unit 80, for example, for sampling data in pixel units (pixel units) for each scanning line in the image data, Spline interpolation or autocorrelation processing is performed to detect the peak position of the line light La with an accuracy of 1/100 pixel. Thereby, the control unit 80 can accurately detect the peak position of the line light La imaged in the image data.

また、ライン光Laが撮像された画像データから穴の形状データを生成する場合、制御部80は、該画像データに撮像系における補正を実行する。ここでの補正とは、撮像部70の設置誤差(3方向の位置及び3方向の回転による設置誤差)、または反射ミラーやレンズ等の光学部品における歪み等、の補正である。
図7は、撮像系の補正を説明する説明図である。例えば、図7に示すように被検物の表面における光切断面210に基準格子Lcを設置し、この像を撮像部70が撮像した画像データにおける画素位置と、基準格子Lcの姿勢であるクロス点を含む面内の3次元座標が、補正式、または補正データによって関連付けられている。
例えば、ここでは簡略化して示すと、数式6に示す関係があり、スクリーン座標から基準格子面への変換を撮像系補正関数Fとして数式7に示すように定義する。
Further, when generating hole shape data from image data obtained by imaging the line light La, the control unit 80 performs correction in the imaging system on the image data. Here, the correction is correction of an installation error of the imaging unit 70 (installation error due to the position in the three directions and the rotation in the three directions) or distortion in the optical component such as a reflection mirror or a lens.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating correction of the imaging system. For example, as shown in FIG. 7, a reference grid Lc is installed on a light cutting surface 210 on the surface of the test object, and the pixel position in the image data obtained by capturing the image by the imaging unit 70 and the crossing that is the attitude of the reference grid Lc. The three-dimensional coordinates in the plane including the points are related by a correction formula or correction data.
For example, here, in a simplified manner, there is a relationship represented by Equation 6, and conversion from the screen coordinates to the reference lattice plane is defined as an imaging system correction function F as represented by Equation 7.

Figure 2012220341
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Figure 2012220341
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そして、ライン光Laが撮像された画像データから穴の形状データを生成する場合、制御部80は、撮像系補正関数Fを用いて、該画像データに撮像系における補正を実行する。これにより、制御部80は、画像データ内において撮像されたライン光Laのピーク位置を精度よく検出することができる。   When the hole shape data is generated from the image data obtained by imaging the line light La, the control unit 80 uses the imaging system correction function F to perform correction in the imaging system on the image data. Thereby, the control unit 80 can accurately detect the peak position of the line light La imaged in the image data.

(穴の形状測定動作の別の一例)
上記実施形態において、形状測定装置100が穴形状を測定する際に、穴径の大きさに応じて受光部60の位置をZ軸方向に移動させる制御について説明したが、形状測定装置100は、穴径の大きさに応じてプローブ部20の水平方向(X、Y軸方向)の位置を移動させる制御をしてもよい。
(Another example of hole shape measurement operation)
In the above embodiment, when the shape measuring apparatus 100 measures the hole shape, the control for moving the position of the light receiving unit 60 in the Z-axis direction according to the size of the hole diameter has been described. You may control to move the position of the probe part 20 in the horizontal direction (X, Y axis direction) according to the size of the hole diameter.

図8は、被検物200bの穴形状を測定する場合のプローブ部20の動作を示す例として、穴径の大きさに応じてプローブ部20の水平方向(X、Y軸方向)の位置を移動させる場合の一例を示す模式図である。この図は、プローブ部20及び被検物200bの断面図であって、上記において規定したXYZ座標系におけるXZ平面による断面図である。なお、YZ平面による断面図とした場合も同様である。この図において、形状測定装置100は、穴径の大きさに応じてプローブ部20の水平方向(X、Y軸方向)の位置を移動させることにより、所定角度θ(例えば45度)を維持して三角測量の原理を用いて被検物200bの穴の内面とプローブ部20との距離を算出する。   FIG. 8 shows the position of the probe unit 20 in the horizontal direction (X and Y axis directions) according to the size of the hole diameter as an example showing the operation of the probe unit 20 when measuring the hole shape of the test object 200b. It is a schematic diagram which shows an example in the case of making it move. This drawing is a cross-sectional view of the probe unit 20 and the test object 200b, and is a cross-sectional view taken along the XZ plane in the XYZ coordinate system defined above. The same applies to a cross-sectional view taken along the YZ plane. In this figure, the shape measuring apparatus 100 maintains a predetermined angle θ (for example, 45 degrees) by moving the position of the probe unit 20 in the horizontal direction (X and Y axis directions) according to the size of the hole diameter. The distance between the inner surface of the hole of the object 200b and the probe unit 20 is calculated using the principle of triangulation.

図8に示す被検物200bの有する穴は、穴の深さによって穴径が均一でない穴であって、Z軸方向の入り口側から領域Zr5、領域Zr6、及び領域Zr7、の順に穴径が小さくなっている。具体的には、領域Zr7における穴径は、領域Zr5における穴径に対して小さく、領域Zr6における穴径は、領域Zr7側から領域Zr5側に向かって次第に大きくなる。 The hole of the test object 200b shown in FIG. 8 is a hole whose hole diameter is not uniform depending on the depth of the hole, and is in the order of the region Z r5 , the region Z r6 , and the region Z r7 from the entrance side in the Z-axis direction. The hole diameter is small. Specifically, the hole diameter in the region Z r7, smaller than the hole diameter in the region Z r5, the hole diameter in the region Z r6, gradually increases toward the area Z r5 side from the region Z r7 side.

図8(a)に示すように、形状測定装置100は、被検物200bの領域Zr7における穴の内面を測定する場合、まず初めに、プローブ部20の回転軸20aが穴の中心軸Z200の位置と同じになるようにプローブ部20をXY平面上において水平方向(X、Y軸方向)に移動する。次に、形状測定装置100は、プローブ部20をZ軸方向の領域Zr7の位置に移動する。続いて、形状測定装置100は、所定角度θ(例えば45度)が維持されるような位置に受光部60をZ軸方向に移動する。この図において、光出力部50の出力位置と受光部60の受光位置との距離が距離D5となる位置に受光部60は位置している。ここで、被検物200aの領域Zr7における穴の内面とプローブ部20との距離Dk5は、所定角度θ(例えば45度)、及び距離D5に基づいて算出される。また、穴の内面の表面形状は、光出力部50から穴の内面に照射されたライン光Laによる光切断線を、受光部60を介して撮像部70により撮像された画像データによって得られる。これにより、座標算出部85は、所定角度θ(例えば45度)、距離D5、及び撮像された画像データにおけるライン光Laによる光切断線の位置情報に基づいて、光切断線(ライン光La)が延びる長手方向の画素毎に三角測量の原理を用いて被検物200bの穴の内面とプローブ部20との距離を算出する。 As shown in FIG. 8A, when the shape measuring apparatus 100 measures the inner surface of the hole in the region Z r7 of the test object 200b, first, the rotational axis 20a of the probe unit 20 is set to the center axis Z of the hole. The probe unit 20 is moved in the horizontal direction (X and Y axis directions) on the XY plane so as to be the same as the position of 200 . Next, the shape measuring apparatus 100 moves the probe unit 20 to the position of the region Z r7 in the Z-axis direction. Subsequently, the shape measuring apparatus 100 moves the light receiving unit 60 in the Z-axis direction to a position where a predetermined angle θ (for example, 45 degrees) is maintained. In this figure, the light receiving unit 60 is located at a position where the distance between the output position of the light output unit 50 and the light receiving position of the light receiving unit 60 is a distance D 5 . Here, the distance D k5 the inner surface and the probe portion 20 of the bore in the region Z r7 of the object 200a is a predetermined angle theta (e.g. 45 degrees), and is calculated based on the distance D 5. Further, the surface shape of the inner surface of the hole is obtained from image data obtained by imaging the light cutting line by the line light La irradiated on the inner surface of the hole from the light output unit 50 through the light receiving unit 60. Thereby, the coordinate calculation unit 85 uses the light cutting line (line light La) based on the predetermined angle θ (for example, 45 degrees), the distance D 5 , and the position information of the light cutting line by the line light La in the captured image data. The distance between the inner surface of the hole of the test object 200b and the probe unit 20 is calculated using the principle of triangulation for each pixel in the longitudinal direction in which) extends.

次に、図8(b)に示すように、形状測定装置100は、被検物200bの領域Zr5における穴の内面を測定する場合、プローブ部20をZ軸方向の領域Zr7の位置から領域Zr5の位置に移動する。また、形状測定装置100は、図8(b)に示すように、プローブ部20と穴の内面との距離Dk5が維持されるように、プローブ部20の回転軸20aの位置が穴の中心軸Z200の位置と異なる位置(穴の内面に近づく方向の位置)にプローブ部20をXY平面上において水平方向(X、Y軸方向)に移動する。これにより、受光部60の位置を領域Zr7において測定した位置から変更せずに所定角度θ(例えば45度)は維持される。よって、座標算出部85は、プローブ部20の回転軸20aの移動距離分を加算することにより、所定角度θ(例えば45度)、距離D5、及び撮像された画像データにおけるライン光Laによる光切断線の位置情報に基づいて、光切断線(ライン光La)が延びる長手方向の画素毎に三角測量の原理を用いて被検物200bの穴の内面とプローブ部20との距離を算出する。 Next, as shown in FIG. 8B, when measuring the inner surface of the hole in the region Z r5 of the test object 200b, the shape measuring apparatus 100 moves the probe unit 20 from the position of the region Z r7 in the Z-axis direction. Move to the position of the region Z r5 . Further, as shown in FIG. 8B, the shape measuring apparatus 100 is arranged such that the position of the rotation axis 20a of the probe unit 20 is the center of the hole so that the distance Dk5 between the probe unit 20 and the inner surface of the hole is maintained. The probe unit 20 is moved in the horizontal direction (X and Y axis directions) on the XY plane to a position different from the position of the axis Z 200 (position in a direction approaching the inner surface of the hole). Thus, the predetermined angle θ (for example, 45 degrees) is maintained without changing the position of the light receiving unit 60 from the position measured in the region Z r7 . Therefore, the coordinate calculation unit 85 adds the movement distance of the rotating shaft 20a of the probe unit 20 to add the predetermined angle θ (for example, 45 degrees), the distance D 5 , and the light by the line light La in the captured image data. Based on the position information of the cutting line, the distance between the inner surface of the hole of the test object 200b and the probe unit 20 is calculated for each pixel in the longitudinal direction in which the light cutting line (line light La) extends using the principle of triangulation. .

また、形状測定装置100は、被検物200bの領域Zr6における穴の内面を測定する場合、領域Zr6において領域Zr7側から領域Zr5側に向かってプローブ部20をZ軸に沿って移動するとともに、次第に大きくなる穴径に応じて、プローブ部20と穴の内面との距離Dk5が維持されるように、プローブ部20をXY平面上において水平方向(X、Y軸方向)に移動する。これにより、受光部60の位置を領域Zr7において測定した位置から変更せずに所定角度θ(例えば45度)は維持される。よって、形状測定装置100は、領域Zr6における穴の内面を測定する場合も、図8(a)及び図8(b)に示す領域Zr5及び領域Zr7の場合と同様に三角測量の原理を用いて被検物200aの穴の内面とプローブ部20との距離を算出する。 Further, when the shape measuring apparatus 100 measures the inner surface of the hole in the region Z r6 of the test object 200b, the probe unit 20 is moved along the Z axis from the region Z r7 side to the region Z r5 side in the region Z r6 . The probe unit 20 is moved in the horizontal direction (X and Y axis directions) on the XY plane so that the distance D k5 between the probe unit 20 and the inner surface of the hole is maintained in accordance with the diameter of the hole that is gradually increased as it moves. Moving. Thus, the predetermined angle θ (for example, 45 degrees) is maintained without changing the position of the light receiving unit 60 from the position measured in the region Z r7 . Therefore, when measuring the inner surface of the hole in the region Z r6 , the shape measuring apparatus 100 also uses the principle of triangulation as in the case of the region Z r5 and the region Z r7 shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b). Is used to calculate the distance between the inner surface of the hole of the test object 200a and the probe unit 20.

なお、受光部60の位置は、穴径が最も小さい測定位置において所定角度θ(例えば45度)となるように位置させることが望ましい。これにより、穴径が大きい測定位置に移動した場合、受光部60の位置を変更せずにプローブ部20の位置を移動することにより、所定角度θ(例えば45度)を維持させることができる。   The position of the light receiving unit 60 is desirably positioned so as to be a predetermined angle θ (for example, 45 degrees) at the measurement position where the hole diameter is the smallest. Thereby, when moving to the measurement position where the hole diameter is large, the predetermined angle θ (for example, 45 degrees) can be maintained by moving the position of the probe unit 20 without changing the position of the light receiving unit 60.

このように、形状測定装置100は、穴径の大きさに応じてプローブ部20の水平方向(X、Y軸方向)の位置を移動させる制御をすることにより、受光部60の位置を穴径に大きさに応じてZ軸方向に移動させることなく三角測量の原理を用いて被検物200bの穴の三次元形状データを算出して生成する。
これにより、形状測定装置100は、光切断方式を用いて穴の内側の形状を高速、且つ適切に測定することができる。
As described above, the shape measuring apparatus 100 controls the position of the light receiving unit 60 by changing the position of the probe unit 20 in the horizontal direction (X and Y axis directions) according to the size of the hole diameter. The three-dimensional shape data of the hole of the test object 200b is calculated and generated using the principle of triangulation without moving in the Z-axis direction according to the size.
Thereby, the shape measuring apparatus 100 can measure the shape inside the hole at high speed and appropriately using the light cutting method.

なお、このプローブ部20の位置を移動させる制御においては、図5に示す被検物200aのように穴の入り口側の穴径が小さく穴の最深部側の穴径が大きい場合、穴径の大きい位置で測定する際に、プローブ部20を充分に移動できない場合がある。このような場合は、穴径の大きさに応じて、受光部60の位置を移動する制御の方が優位である。   In the control for moving the position of the probe unit 20, when the hole diameter on the entrance side of the hole is small and the hole diameter on the deepest side of the hole is large as in the test object 200a shown in FIG. When measuring at a large position, the probe unit 20 may not be moved sufficiently. In such a case, the control of moving the position of the light receiving unit 60 according to the size of the hole diameter is superior.

なお、上記実施形態によれば、形状測定装置100は、中空状の被検物200の内面にライン光La(測定光)を照射するとともに、被検物200に照射したライン光Laを受光して、被検物200の形状を測定する形状測定装置である。そして、形状測定装置100は、被検物200に照射するライン光La(ライン状の測定光)を出力する光出力部50と、光出力部50と隔てて設けられ、予め定められた方向から受光するライン光Laの散乱光を検出する受光部60と、を備えている。また、形状測定装置100は、測定光を検出する位置に応じて受光部60の位置が調整され、照射した光の出力位置と、受光部60の位置との距離に応じて被検物200との距離を算出する制御部80を備えている。
つまり、形状測定装置100は、被検物200の穴の中に光出力部50がライン光Laを照射し、光出力部50と隔てて設けられている受光部60の位置を調整して該ライン光Laを受光する。これにより、形状測定装置100は、光切断方式を用いて穴の内側の形状を高速、且つ適切に測定することができる。
According to the above embodiment, the shape measuring apparatus 100 irradiates the inner surface of the hollow test object 200 with the line light La (measurement light) and receives the line light La irradiated on the test object 200. Thus, the shape measuring apparatus measures the shape of the test object 200. The shape measuring apparatus 100 is provided separately from the light output unit 50 and the light output unit 50 that outputs the line light La (line-shaped measurement light) irradiated to the test object 200, and from a predetermined direction. And a light receiving unit 60 that detects scattered light of the line light La to be received. Further, the shape measuring apparatus 100 adjusts the position of the light receiving unit 60 according to the position where the measurement light is detected, and the shape measuring apparatus 100 and the test object 200 according to the distance between the output position of the irradiated light and the position of the light receiving unit 60. The control part 80 which calculates the distance of is provided.
That is, in the shape measuring apparatus 100, the light output unit 50 irradiates the line light La into the hole of the test object 200, and adjusts the position of the light receiving unit 60 provided separately from the light output unit 50. The line light La is received. Thereby, the shape measuring apparatus 100 can measure the shape inside the hole at high speed and appropriately using the light cutting method.

また、上記実施形態によれば、形状測定装置100は、中空状の深さ方向に受光部60の位置を移動させる受光位置駆動部21(第1駆動部)を備えている。また、受光部60は、検出されたライン光Laによって示されるラインの位置を検出する。そして、制御部80は、検出したラインの位置に応じて受光部60の位置を受光位置駆動部21によって移動させて、検出したラインの位置が予め定められる所定の位置になるように、受光部60の位置を調整する。
つまり、形状測定装置100は、光出力部50と隔てて設けられている受光部60の位置を受光位置駆動部21により穴の深さ方向に沿って上下に移動させることが可能である。そして、制御部80は、ライン光Laの受光される位置が適切な位置になるように、受光部60の位置を穴の深さ方向に沿って上下に移動させる。
これにより、形状測定装置100は、光切断方式を用いて穴の内側の形状を測定する際に、穴の内面に照射したライン光Laを適切な位置により受光して検出することができる。
Further, according to the above embodiment, the shape measuring apparatus 100 includes the light receiving position driving unit 21 (first driving unit) that moves the position of the light receiving unit 60 in the hollow depth direction. In addition, the light receiving unit 60 detects the position of the line indicated by the detected line light La. Then, the control unit 80 moves the position of the light receiving unit 60 according to the detected position of the line by the light receiving position driving unit 21 so that the detected position of the line becomes a predetermined position. 60 position is adjusted.
That is, the shape measuring apparatus 100 can move the position of the light receiving unit 60 provided apart from the light output unit 50 up and down along the depth direction of the hole by the light receiving position driving unit 21. And the control part 80 moves the position of the light-receiving part 60 up and down along the depth direction of a hole so that the position where the line light La is received becomes an appropriate position.
Thereby, the shape measuring apparatus 100 can receive and detect the line light La applied to the inner surface of the hole at an appropriate position when measuring the inner shape of the hole using the light cutting method.

また、上記実施形態によれば、受光位置駆動部21は、照射した光の出力位置に対し受光部60の位置を相対的に移動させる。光出力部50は、受光部60の位置を移動させる方向に対して直角の方向にライン状のライン光Laを出力する。受光部60は、受光したライン光Laを受光位置駆動部21が受光部60の位置を移動させる方向に沿って反射する反射ミラー61(反射部)を備えている。そして、制御部80は、反射されたライン光Laに基づいて検出されるライン光Laによるラインの位置を判定して、判定結果を出力する測定光判定部81(判定部)を備えており、ラインの位置の判定結果に応じて、受光部60の位置を調整する。
つまり、受光位置駆動部21は、光出力部50は、受光部60の位置を移動させる方向、すなわち穴の深さ方向(Z軸方向)に対して直角の方向にライン光Laを出力する。形状測定装置100は、Z軸方向に対して直角の方向に出力してライン光Laを穴の内面に照射し、照射したライン光Laを受光部60の有する反射ミラー61により穴の深さ方向に対して平行に穴から遠ざかる方向に反射する。そして、この反射されたライン光Laは、撮像部70により撮像され、測定光判定部81により撮像されたライン光Laによるラインの位置が判定される。
これにより、測定光判定部81は、光切断方式を用いて穴の内側の形状を測定する際に、穴の内面に照射したライン光Laが受光された位置が適切な位置であるか否かを判定することができる。
なお、測定光判定部81が制御部80に備えられている例について説明したが、これに限られるものではない。測定光判定部81は、受光部60に備えられていてもよく、受光部60において受光されたライン光Laの位置を判定し、判定した結果を制御部80に供給してもよい。
According to the above embodiment, the light receiving position driving unit 21 moves the position of the light receiving unit 60 relative to the output position of the irradiated light. The light output unit 50 outputs line-shaped line light La in a direction perpendicular to the direction in which the position of the light receiving unit 60 is moved. The light receiving unit 60 includes a reflecting mirror 61 (reflecting unit) that reflects the received line light La along a direction in which the light receiving position driving unit 21 moves the position of the light receiving unit 60. And the control part 80 is equipped with the measurement light determination part 81 (determination part) which determines the position of the line by the line light La detected based on the reflected line light La, and outputs a determination result, The position of the light receiving unit 60 is adjusted according to the determination result of the line position.
That is, the light receiving position driving unit 21 outputs the line light La in the direction in which the light output unit 50 moves the position of the light receiving unit 60, that is, in the direction perpendicular to the depth direction of the hole (Z-axis direction). The shape measuring apparatus 100 outputs in a direction perpendicular to the Z-axis direction and irradiates the line light La on the inner surface of the hole, and the irradiated line light La is reflected in the depth direction of the hole by the reflection mirror 61 of the light receiving unit 60. Reflected in the direction away from the hole in parallel to. Then, the reflected line light La is imaged by the imaging unit 70, and the position of the line by the line light La imaged by the measurement light determination unit 81 is determined.
Thereby, the measurement light determination unit 81 determines whether or not the position where the line light La irradiated to the inner surface of the hole is received is an appropriate position when measuring the inner shape of the hole using the light cutting method. Can be determined.
In addition, although the example in which the measurement light determination part 81 is provided in the control part 80 was demonstrated, it is not restricted to this. The measurement light determination unit 81 may be provided in the light receiving unit 60, determine the position of the line light La received by the light receiving unit 60, and supply the determined result to the control unit 80.

また、上記実施形態によれば、測定光判定部81は、ライン光Laによるラインの位置が、予め定められる所定の範囲内に治まるか否かを判定する。
例えば、測定光判定部81は、受光されたライン光Laによるラインの位置が、検出可能な有効領域内にあるか否かを判定する。これにより、測定光判定部81は、受光されたライン光Laによるラインの位置が検出可能な適切な位置に受光されているか否かを判定することができる。
Further, according to the embodiment, the measurement light determination unit 81 determines whether or not the position of the line by the line light La is settled within a predetermined range.
For example, the measurement light determination unit 81 determines whether or not the position of the line by the received line light La is within a detectable effective region. Thereby, the measurement light determination unit 81 can determine whether or not the line position of the received line light La is received at an appropriate position where it can be detected.

また、上記実施形態によれば、測定光判定部81は、反射されたライン光Laを撮像して形成される画像内に示されるライン光Laによるラインの位置を判定する。
つまり、定光判定部81は、受光されたライン光Laによるラインの位置が、撮像領域において予め定められた有効画素範囲の領域(有効領域)内にあるか否かを判定する。これにより、測定光判定部81は、撮像されたライン光Laによるラインの位置が検出可能な適切な位置に受光されているか否かを判定することができる。
Further, according to the embodiment, the measurement light determination unit 81 determines the position of the line by the line light La shown in the image formed by imaging the reflected line light La.
That is, the constant light determination unit 81 determines whether or not the position of the line by the received line light La is within the region (effective region) of the effective pixel range determined in advance in the imaging region. Thereby, the measurement light determination part 81 can determine whether the position of the line by the imaged line light La is received in the suitable position which can be detected.

また、上記実施形態によれば、光出力部50と受光部60とは、指令に基づいて、光出力部50と受光部60との間の相対的な距離が保持されるように形成された共通の筐体に設けられているプローブ部20(プローブ部)を形成する。
つまり、光出力部50と受光部60とは、プローブ部20内の共通の筐体に設けられおり、光出力部50と受光部60との間の相対的な距離が保持されるような構造になっている。 これにより、形状測定装置100は、プローブ部20を穴の中に挿入、または穴の中で移動や回転をさせて測定を実行した場合に、光出力部50と受光部60との間の相対的な距離が保持される。
Moreover, according to the said embodiment, the light output part 50 and the light-receiving part 60 were formed so that the relative distance between the light output part 50 and the light-receiving part 60 was hold | maintained based on instruction | command. A probe unit 20 (probe unit) provided in a common housing is formed.
In other words, the light output unit 50 and the light receiving unit 60 are provided in a common housing in the probe unit 20, and a structure that maintains a relative distance between the light output unit 50 and the light receiving unit 60 is provided. It has become. As a result, the shape measuring apparatus 100 inserts the probe unit 20 into the hole or moves or rotates the hole in the hole to perform the measurement between the light output unit 50 and the light receiving unit 60. Distance is maintained.

また、上記実施形態によれば、形状測定装置100は、プローブ部20の位置を被検物200に対して相対的に移動させる位置駆動部112(第2駆動部)を備えている。
これにより、形状測定装置100は、位置駆動部112により、プローブ部20を穴の中に挿入、または穴の中で移動や回転をさせて測定を実行することができる。
Further, according to the above embodiment, the shape measuring apparatus 100 includes the position driving unit 112 (second driving unit) that moves the position of the probe unit 20 relative to the test object 200.
Thereby, the shape measuring apparatus 100 can perform measurement by inserting the probe unit 20 into the hole or moving or rotating the hole 20 in the hole by the position driving unit 112.

また、上記実施形態によれば、制御部80は、プローブ部20によって、被検物200に設けられている凹部又は貫通部の形状に沿って走査して、凹部又は貫通部の形状を算出する。つまり、形状測定装置100は、制御部80の制御により、プローブ部20を被検物200の穴の形状に従って穴の中を移動させて走査し、穴の形状を算出する。
これにより、形状測定装置100は、凹部又は貫通部を有する穴の形状を、光切断方式を用いて高速、且つ適切に測定することができる。
Moreover, according to the said embodiment, the control part 80 scans along the shape of the recessed part or penetration part provided in the to-be-tested object 200 with the probe part 20, and calculates the shape of a recessed part or a penetration part. . That is, under the control of the control unit 80, the shape measuring apparatus 100 moves the probe unit 20 through the hole according to the shape of the hole of the test object 200, scans it, and calculates the shape of the hole.
Thereby, the shape measuring apparatus 100 can measure the shape of the hole which has a recessed part or a penetration part at high speed appropriately using an optical cutting system.

また、上記実施形態によれば、光出力部50と受光部60とは、中空状の深さ方向を長手方向とする棒状の筐体に設けられる。つまり、プローブ部20は、穴の深さ方向を長手方向とする棒状の筐体であって、該筐体の内部に光出力部50と受光部60とを備えている。
これにより、プローブ部20は、穴の中に挿入しやすく、且つ穴の中に挿入した状態で穴の内面に対してライン光Laを照射し、照射したライン光Laの散乱光を受光することができる。
Moreover, according to the said embodiment, the light output part 50 and the light-receiving part 60 are provided in the rod-shaped housing | casing which makes a hollow depth direction a longitudinal direction. That is, the probe unit 20 is a rod-shaped housing whose longitudinal direction is the depth direction of the hole, and includes the light output unit 50 and the light receiving unit 60 inside the housing.
Thereby, the probe unit 20 is easy to insert into the hole, and irradiates the inner surface of the hole with the line light La while being inserted into the hole, and receives the scattered light of the irradiated line light La. Can do.

また、上記実施形態によれば、中空状の被検物200の内面にライン光Laを照射するとともに、被検物200に照射したライン光Laを受光して、被検物200の形状を測定する形状測定方法において、光出力部50が被検物200に照射するライン光Laを出力する光出力過程と、光出力部50と隔てて設けられている受光部60が、予め定められた方向から受光する測定光の散乱光を検出する受光過程と、ライン光Laを検出する位置に応じて受光部60の位置が調整され、照射した光の出力位置と、受光部60の位置との距離に応じて被検物200との距離を算出する制御過程とを含む。
つまり、形状測定装置100における形状測定方法は、被検物200の穴の中に光出力部50がライン光Laを照射し、光出力部50と隔てて設けられている受光部60の位置を調整して該ライン光Laを受光する方法である。この形状測定方法により、形状測定装置100は、光切断方式を用いて穴の内側の形状を高速、且つ適切に測定することができる。
Moreover, according to the said embodiment, while irradiating line light La to the inner surface of the hollow test object 200, the line light La irradiated to the test object 200 is received, and the shape of the test object 200 is measured. In the shape measuring method, the light output unit 50 outputs the line light La that the light output unit 50 irradiates the test object 200, and the light receiving unit 60 provided apart from the light output unit 50 has a predetermined direction. The position of the light receiving unit 60 is adjusted according to the light receiving process for detecting the scattered light of the measurement light received from the light and the position where the line light La is detected, and the distance between the output position of the irradiated light and the position of the light receiving unit 60 And a control process for calculating the distance to the test object 200 according to the above.
That is, in the shape measuring method in the shape measuring apparatus 100, the light output unit 50 irradiates the line light La into the hole of the test object 200, and the position of the light receiving unit 60 provided separately from the light output unit 50 is determined. This is a method of adjusting and receiving the line light La. With this shape measuring method, the shape measuring apparatus 100 can measure the shape inside the hole at high speed and appropriately using the light cutting method.

また、上記実施形態によれば、中空状の被検物200の内面にライン光Laを照射するとともに、被検物200に照射したライン光Laを受光して、被検物200の形状を測定する形状測定装置100が備えるコンピュータにおけるプログラムは、光出力部50に被検物200に照射するライン光Laを出力させるステップと、光出力部50と隔てて設けられている受光部60に、予め定められた方向から受光するライン光Laの散乱光を検出させるステップと、ライン光Laを検出する位置に応じて受光部60の位置が調整され、照射した光の出力位置と、受光部60の位置との距離に応じて被検物200との距離を算出するステップとを実行させる。
つまり、形状測定装置100が備えるコンピュータにおけるプログラムは、被検物200の穴の中に光出力部50がライン光Laを照射し、光出力部50と隔てて設けられている受光部60の位置を調整して該ライン光Laを受光する制御を実行させる。このプログラムにより、形状測定装置100が備えるコンピュータは、光切断方式を用いて穴の内側の形状を高速、且つ適切に測定する制御をすることができる。
Moreover, according to the said embodiment, while irradiating line light La to the inner surface of the hollow test object 200, the line light La irradiated to the test object 200 is received, and the shape of the test object 200 is measured. A program in a computer included in the shape measuring apparatus 100 is configured to cause the light output unit 50 to output the line light La to be irradiated onto the test object 200 and the light receiving unit 60 provided separately from the light output unit 50 in advance. The step of detecting the scattered light of the line light La received from a predetermined direction and the position of the light receiving unit 60 are adjusted according to the position where the line light La is detected, and the output position of the irradiated light and the light receiving unit 60 The step of calculating the distance to the test object 200 according to the distance to the position is executed.
That is, the program in the computer provided in the shape measuring apparatus 100 is such that the light output unit 50 irradiates the line light La into the hole of the test object 200 and the position of the light receiving unit 60 provided separately from the light output unit 50. To control to receive the line light La. With this program, the computer included in the shape measuring apparatus 100 can control the shape inside the hole at high speed and appropriately using the light cutting method.

なお、図4における制御部80は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびCPU(中央演算装置)により構成され、上述の制御部80の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
また、プローブ部20を移動する代わりに、反射ミラー51の姿勢を制御してライン光Laの照射方向を調整することも可能である。この場合、撮像されるライン光Laを撮像部70の撮像範囲に入るように反射ミラー51の姿勢(角度)を調整する。また、この場合、距離計算には反射ミラー51の姿勢(基準位置に対する角度)とライン光Laとの位置を用いる。
The control unit 80 in FIG. 4 may be realized by dedicated hardware, and is configured by a memory and a CPU (central processing unit) to realize the functions of the control unit 80 described above. The function may be realized by loading a program into a memory and executing the program.
Further, instead of moving the probe unit 20, it is also possible to adjust the irradiation direction of the line light La by controlling the posture of the reflection mirror 51. In this case, the posture (angle) of the reflection mirror 51 is adjusted so that the line light La to be imaged falls within the imaging range of the imaging unit 70. In this case, the distance is calculated by using the posture of the reflection mirror 51 (angle with respect to the reference position) and the position of the line light La.

また、図4における制御部80の各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより上述の各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。   4 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into the computer system and executed. You may perform the process of each part of. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.

また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.

20 プローブ部、21 受光位置駆動部(第1駆動部)、25 調整部、 50 光出力部、60 受光部、61 反射ミラー(反射部)、70 撮像部(検出部)、80 制御部、81 測定光判定部(判定部)、100 形状測定装置、112 位置駆動部(第2駆動部)、被検物200,200a,200b   20 Probe unit, 21 Light receiving position driving unit (first driving unit), 25 Adjustment unit, 50 Light output unit, 60 Light receiving unit, 61 Reflecting mirror (reflecting unit), 70 Imaging unit (detecting unit), 80 Control unit, 81 Measuring light determination unit (determination unit), 100 shape measuring device, 112 position driving unit (second driving unit), test object 200, 200a, 200b

Claims (11)

中空状の被検物の内面に測定光を照射するとともに、該被検物で散乱した散乱光を受光して、前記被検物の前記内面の形状を測定する形状測定装置であって、
前記被検物に照射するライン状の測定光を出力する光出力部と、
前記測定光の散乱光を受光する受光部と、
前記光出力部から出力された光が前記受光部に受光されるまでに通過する光路長を調整する調整部と、
前記受光された散乱光の位置を検出する検出部と、
前記調整部による調整状態と前記検出部による検出位置とに基づいて前記被検物の形状を測定する制御部と、
を備えることを特徴とする形状測定装置。
A shape measuring device that irradiates the inner surface of a hollow test object with measurement light, receives scattered light scattered by the test object, and measures the shape of the inner surface of the test object,
A light output unit that outputs line-shaped measurement light to be irradiated on the test object;
A light receiving portion for receiving the scattered light of the measurement light;
An adjusting unit that adjusts an optical path length through which the light output from the light output unit passes until the light is received by the light receiving unit;
A detection unit for detecting a position of the received scattered light;
A control unit for measuring the shape of the test object based on the adjustment state by the adjustment unit and the detection position by the detection unit;
A shape measuring apparatus comprising:
前記調整部は、
前記中空状の深さ方向に前記受光部の位置を移動させる第1駆動部
を備え、
前記検出部は、
前記受光された散乱光によって示されるラインの位置を検出し、
前記制御部は、
前記検出部により検出されたラインの位置に応じて前記受光部の位置を前記第1駆動部によって移動させて、前記検出されたラインの位置が前記予め定められる所定の位置になるように、前記受光部の位置を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
The adjustment unit is
A first drive unit that moves the position of the light receiving unit in the hollow depth direction;
The detector is
Detecting the position of the line indicated by the received scattered light;
The controller is
The position of the light receiving unit is moved by the first driving unit according to the position of the line detected by the detection unit, and the position of the detected line becomes the predetermined position. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the position of the light receiving unit is adjusted.
前記第1駆動部は、
前記光出力部から出力された光の出力位置に対し前記受光部の位置を相対的に移動させ、
前記光出力部は、
前記受光部の位置を移動させる方向に対して直角方向に前記ライン状の光を出力し、
前記受光部は、
前記受光した散乱光を前記第1駆動部が前記受光部の位置を移動させる方向に沿って反射する反射部、
を備え、
前記検出部は、
前記反射された散乱光に基づいて、前記受光された散乱光によって示されるラインの位置を検出し
前記制御部は、
前記検出されたラインの位置を判定して判定結果を出力する判定部、
を有し、
前記判定部によるラインの位置の判定結果に応じて、前記受光部の位置を調整する
ことを特徴とする請求項2に記載の形状測定装置。
The first driving unit includes:
Move the position of the light receiving unit relative to the output position of the light output from the light output unit,
The light output unit is
Outputting the line-shaped light in a direction perpendicular to the direction of moving the position of the light receiving unit;
The light receiving unit is
A reflection unit that reflects the received scattered light along a direction in which the first driving unit moves the position of the light receiving unit;
With
The detector is
Based on the reflected scattered light, the position of the line indicated by the received scattered light is detected.
A determination unit that determines the position of the detected line and outputs a determination result;
Have
The shape measuring apparatus according to claim 2, wherein the position of the light receiving unit is adjusted according to a determination result of a line position by the determining unit.
前記判定部は、
前記検出されたラインの位置が、前記予め定められる所定の範囲内に治まるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項3に記載の形状測定装置。
The determination unit
The shape measuring apparatus according to claim 3, wherein it is determined whether or not the position of the detected line is settled within the predetermined range.
前記検出部は、
前記反射された散乱光を撮像して形成される画像内に示される前記反射された散乱光によるラインの位置を検出する
ことを特徴とする請求項4に記載の形状測定装置。
The detector is
The shape measuring apparatus according to claim 4, wherein a position of a line by the reflected scattered light shown in an image formed by imaging the reflected scattered light is detected.
前記光出力部と前記受光部とは、
指令に基づいて、前記光出力部と前記受光部との間の相対的な距離が保持されるように形成された共通の筐体に設けられているプローブ部を形成する
ことを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の形状測定装置。
The light output unit and the light receiving unit are:
A probe unit provided in a common housing formed so as to maintain a relative distance between the light output unit and the light receiving unit is formed based on a command. Item 7. The shape measuring apparatus according to any one of Items 1 to 6.
前記プローブ部の位置を前記被検物に対して相対的に移動させる第2駆動部

備えることを特徴とする請求項6に記載の形状測定装置。
The shape measuring apparatus according to claim 6, further comprising: a second drive unit that moves the position of the probe unit relative to the test object.
前記制御部は、
前記プローブ部によって、前記被検物に設けられている凹部又は貫通部の形状に沿って走査して、前記凹部又は前記貫通部の形状を算出する
ことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の形状測定装置。
The controller is
The shape of the concave portion or the penetrating portion is calculated by scanning with the probe portion along the shape of the concave portion or the penetrating portion provided in the test object. The shape measuring device described in 1.
前記光出力部と前記受光部とは、
前記中空状の深さ方向を長手方向とする棒状の前記筐体に設けられる
ことを特徴とする請求項6から請求項8の何れか1項に記載の形状測定装置。
The light output unit and the light receiving unit are:
The shape measuring apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein the shape measuring apparatus is provided in the rod-shaped casing having the hollow depth direction as a longitudinal direction.
中空状の被検物の内面に測定光を照射するとともに、該被検物で散乱した散乱光を受光して、前記被検物の前記内面の形状を測定する形状測定方法であって、
光出力部が前記被検物に照射するライン状の測定光を出力する光出力過程と、
受光部が、前記測定光の散乱光を受光する受光過程と、
調整部が、前記光出力部から出力された光が前記受光部に受光されるまでに通過する光路長を調整する調整過程と、
検出部が、前記受光された散乱光の位置を検出する検出過程と、
制御部が、前記調整部による調整状態と前記検出部による検出位置とに基づいて前記被検物の形状を測定する制御過程と、
を含むことを特徴とする形状測定方法。
A shape measuring method for irradiating the inner surface of a hollow test object with measurement light, receiving scattered light scattered by the test object, and measuring the shape of the inner surface of the test object,
A light output process in which a light output unit outputs a line-shaped measurement light irradiated on the test object; and
A light receiving process for receiving the scattered light of the measurement light;
An adjustment process in which the adjustment unit adjusts an optical path length through which the light output from the light output unit passes until the light is received by the light receiving unit;
A detection process in which the detection unit detects the position of the received scattered light;
A control process in which the control unit measures the shape of the test object based on the adjustment state by the adjustment unit and the detection position by the detection unit;
The shape measuring method characterized by including.
中空状の被検物の内面に測定光を照射するとともに、該被検物で散乱した散乱光を受光して、前記被検物の前記内面の形状を測定する形状測定装置が備えるコンピュータに、
光出力部に前記被検物に照射するライン状の測定光を出力させるステップと、
受光部に前記測定光の散乱光を受光させるステップと、
調整部に、前記光出力部から出力された光が前記受光部に受光されるまでに通過する光路長を調整させるステップと、
検出部に前記受光された散乱光の位置を検出させるステップと、
前記調整部による調整状態と前記検出部による検出位置とに基づいて前記被検物の形状を測定するステップと、
を実行させるためのプログラム。
A computer equipped with a shape measuring device that irradiates measurement light onto the inner surface of a hollow test object, receives scattered light scattered by the test object, and measures the shape of the inner surface of the test object,
Outputting a line-shaped measurement light to be irradiated to the test object to a light output unit;
Receiving a scattered light of the measurement light in a light receiving unit;
A step of causing the adjustment unit to adjust an optical path length through which the light output from the light output unit is received by the light receiving unit;
Causing the detector to detect the position of the received scattered light;
Measuring the shape of the test object based on the adjustment state by the adjustment unit and the detection position by the detection unit;
A program for running
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