JP2014238295A - Diffraction ring formation system and x-ray diffraction measurement system - Google Patents

Diffraction ring formation system and x-ray diffraction measurement system Download PDF

Info

Publication number
JP2014238295A
JP2014238295A JP2013120027A JP2013120027A JP2014238295A JP 2014238295 A JP2014238295 A JP 2014238295A JP 2013120027 A JP2013120027 A JP 2013120027A JP 2013120027 A JP2013120027 A JP 2013120027A JP 2014238295 A JP2014238295 A JP 2014238295A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ray
measurement object
dimensional shape
diffraction
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013120027A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5915943B2 (en
Inventor
洋一 丸山
Yoichi Maruyama
洋一 丸山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pulstec Industrial Co Ltd
Original Assignee
Pulstec Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pulstec Industrial Co Ltd filed Critical Pulstec Industrial Co Ltd
Priority to JP2013120027A priority Critical patent/JP5915943B2/en
Publication of JP2014238295A publication Critical patent/JP2014238295A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5915943B2 publication Critical patent/JP5915943B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily detect an X-ray irradiation direction capable of reducing lack of a diffraction ring as much as possible in a small amount of time even in an object having a complicated shape.SOLUTION: An inclination device 60 changes the posture of a measuring object OB and a moving device 70 moves the measuring object OB so that the measuring object OB can be moved to a position opposed to an X-ray diffraction measuring device 1 and a position opposed to a three-dimensional shape measuring device 2. When a shape of the measuring object OB is measured by the three-dimensional shape measuring device 2, a controller 101 processes inputted data and displays a three-dimensional shape image on a display device 103. An optical axis position of an X-ray in a coordinate system of the three-dimensional shape measuring apparatus 2 is previously stored in the controller 101, and when an X-ray irradiation point on the three-dimensional shape image is specified by an input from the input device 103, the controller 101 calculates and displays a shape of a diffraction ring by processing the stored optical axis position of the X-ray and the data inputted from the three-dimensional shape measuring device 2.

Description

本発明は、イメージングプレートの表面に形成されたX線回折環に基づいて測定対象物の残留応力を測定するために、測定対象物にX線を照射して、測定対象物で回折したX線によりイメージングプレートの表面に環状の回折X線の像を形成する回折環形成装置を備えた回折環形成システムと、前記回折環形成システムを備えたX線回折測定システムに関する。   In order to measure the residual stress of the measurement object based on the X-ray diffraction ring formed on the surface of the imaging plate, the present invention irradiates the measurement object with X-rays and diffracts the measurement object. The present invention relates to a diffraction ring forming system including a diffraction ring forming apparatus that forms an image of an annular diffraction X-ray on the surface of an imaging plate, and an X-ray diffraction measurement system including the diffraction ring forming system.

従来から、測定対象物の残留応力をX線回折により測定することはよく行われている。この残留応力の測定の分野においては、装置の小型化を図るとともに、測定対象物の残留応力の測定時間を短縮するようにしたX線回折測定装置が下記特許文献1に示されている。このX線回折測定装置においては、測定対象物に所定の入射角度(例えば、30乃至40度)でX線を照射し、測定対象物の上面にて回折したX線(以下、回折X線という)を感光性を有するイメージングプレートで受光し、イメージングプレート上に環状の回折X線の像(以下、単に回折環という)を形成している。そして、イメージングプレートを別の位置に移動させた後、移動と共に回転させて、レーザ検出装置からレーザ光を照射して、イメージングプレート上に形成された回折環の形状を読取り、読取った回折環の形状からcosα法を用いて分析することで、測定対象物の残留応力を計算している。   Conventionally, the residual stress of a measurement object is often measured by X-ray diffraction. In the field of measurement of residual stress, an X-ray diffraction measurement apparatus that is intended to reduce the size of the apparatus and shorten the measurement time of the residual stress of the measurement object is disclosed in Patent Document 1 below. In this X-ray diffractometer, X-rays irradiated on a measurement object at a predetermined incident angle (for example, 30 to 40 degrees) and diffracted on the upper surface of the measurement object (hereinafter referred to as diffracted X-rays). ) Is received by a photosensitive imaging plate, and an image of an annular diffraction X-ray (hereinafter simply referred to as a diffraction ring) is formed on the imaging plate. Then, after moving the imaging plate to another position, the imaging plate is rotated along with the movement, the laser beam is irradiated from the laser detection device, and the shape of the diffraction ring formed on the imaging plate is read. The residual stress of the measurement object is calculated by analyzing the shape using the cos α method.

特開2012−225796号公報JP 2012-225796 A

この種のX線回折測定装置においては、装置から出射したX線が照射されるポイントがわかっていれば、測定対象物の測定箇所がこのX線の照射ポイントに合致するよう測定対象物をステージにセットすれば、測定を行うことができる。そして、イメージングプレート上に形成された回折環の形状から残留応力を計算する際に必要なパラメータとして、X線入射角度とX線照射ポイントからイメージングプレートまでの距離があるが、これらの値は次のように得ることができる。X線入射角度は、X線回折測定装置と測定対象物をセットするステージの姿勢が一定であれば固定値であるので、X線回折測定装置の設計段階で適切な値に設定することができる。X線照射ポイントからイメージングプレートまでの距離は、特許文献1に示されるようにX線中に反射可能な波長の光を混在させ反射光をセンサで受光し、受光位置を検出することで得ることができる。また、X線照射ポイントからイメージングプレートまでの距離はステージ高さに測定対象物の厚さを加えた値(測定対象物表面の高さ)と1:1の関係にあるので、予めこの関係を得ておけば、測定対象物の厚さとステージ高さを求めることで得ることができる。   In this type of X-ray diffraction measurement apparatus, if the point to which X-rays emitted from the apparatus are irradiated is known, the measurement object is staged so that the measurement location of the measurement object matches the X-ray irradiation point. If set to, measurement can be performed. The parameters necessary for calculating the residual stress from the shape of the diffraction ring formed on the imaging plate include the X-ray incident angle and the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate. You can get like that. The X-ray incident angle is a fixed value if the posture of the stage on which the X-ray diffraction measurement apparatus and the measurement object are set is constant, and can be set to an appropriate value at the design stage of the X-ray diffraction measurement apparatus. . The distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate is obtained by mixing light of a wavelength that can be reflected in X-rays, receiving reflected light with a sensor, and detecting the light receiving position, as disclosed in Patent Document 1. Can do. The distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate has a 1: 1 relationship with the value obtained by adding the thickness of the measurement object to the stage height (height of the measurement object surface). If it is obtained, it can be obtained by obtaining the thickness of the measurement object and the stage height.

しかしながら、上記のX線入射角度とX線照射ポイントからイメージングプレートまでの距離を得る方法は、測定対象物の測定箇所が平面でありその平面がステージ面と平行であることを前提とした場合に限られる。すなわち、測定対象物が例えばギアのように複雑な形状をしている場合は、X線の入射角度やX線照射ポイントからイメージングプレートまでの距離は簡単に求めることはできない。よって、測定対象物が複雑な形状をしている場合は、得られた回折環から精度のよい残留応力を求めることが困難であるという問題がある。また、この問題の前に、測定対象物が複雑な形状をしている場合は、測定対象物へ照射するX線の照射方向の調整(X線の光軸を基準にすると、測定対象物の姿勢の調整)が困難であるという別の問題がある。すなわち、測定対象物が複雑な形状をしている場合は、図15に示すように回折X線が測定対象物の一部で妨害されてイメージングプレート上に回折環が全周形成されない場合があり、欠けている回折環の部分が多いと精度のよい残留応力を求めることができないため、測定を行う前に回折環の欠けが極力少なくなるよう、測定対象物へ照射するX線の照射方向を調整する必要がある。しかしながら、この調整は作業者が目で見て予測するか、照射方向を変えるごとにX線照射して回折環を何度か形成してみるしか方法はなく、調整が困難であるとともに調整に時間がかかるという問題がある。このため、現時点ではX線回折測定装置を用いて複雑な形状をしている物体の残留応力を測定することは、ほとんど行われていない。   However, the method for obtaining the X-ray incident angle and the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate is based on the assumption that the measurement location of the measurement object is a plane and that the plane is parallel to the stage surface. Limited. That is, when the measurement object has a complicated shape such as a gear, the X-ray incident angle and the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate cannot be easily obtained. Therefore, when the measurement object has a complicated shape, there is a problem that it is difficult to obtain a precise residual stress from the obtained diffraction ring. In addition, before this problem, if the measurement object has a complicated shape, adjustment of the irradiation direction of the X-rays irradiated to the measurement object (when the optical axis of the X-ray is used as a reference, There is another problem that adjustment of the posture is difficult. That is, when the measurement object has a complicated shape, as shown in FIG. 15, the diffracted X-ray may be obstructed by a part of the measurement object, and the diffraction ring may not be formed on the imaging plate. If there are many missing diffraction rings, accurate residual stress cannot be obtained. Therefore, the X-ray irradiation direction of the object to be measured should be adjusted so that the number of missing diffraction rings is minimized before measurement. It needs to be adjusted. However, this adjustment can only be predicted visually by the operator, or every time the irradiation direction is changed, X-ray irradiation is used to form a diffraction ring several times. There is a problem that it takes time. For this reason, at the present time, the residual stress of an object having a complicated shape is hardly measured using an X-ray diffraction measurement apparatus.

本発明はこの問題を解消するためなされたもので、その目的は、測定対象物にX線を照射して測定対象物で回折したX線によりイメージングプレートの表面に回折環を形成する回折環形成装置を備えた回折環形成システムと、前記回折環形成システムを備えたX線回折測定システムにおいて、複雑な形状をしている物体であっても、短時間で回折環の欠けを極力少なくすることができるX線の照射方向の調整(測定対象物の姿勢の調整)を行うことができ、X線の入射角度やX線照射ポイントからイメージングプレートまでの距離を精度よく求めることができる、回折環形成システムおよびX線回折測定システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve this problem, and its purpose is to form a diffraction ring on the surface of the imaging plate by irradiating the measurement object with X-rays and diffracting the X-ray with the measurement object. In a diffraction ring forming system equipped with a device and an X-ray diffraction measurement system equipped with the diffraction ring forming system, even if the object has a complicated shape, the chip of the diffraction ring is reduced as much as possible in a short time. The X-ray irradiation direction can be adjusted (attitude adjustment of the measurement object), and the X-ray incident angle and the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate can be obtained accurately. It is to provide a forming system and an X-ray diffraction measurement system.

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、測定対象物に向けてX線を出射するX線出射器と、中央にX線を通過させる貫通孔が形成されたテーブルと、テーブルに取付けられて、中央部にてX線を通過させるとともに、測定対象物にて回折したX線の回折光を受光する受光面を有し、回折光の像である回折環を記録するイメージングプレートとを含む回折環形成装置を備えた回折環形成システムにおいて、測定対象物に光を照射して反射光を検出または測定対象物を撮像することにより測定対象物の3次元形状を測定し、3次元形状データの作成するための元データを出力する3次元形状測定装置であって、回折環形成装置に対する位置及び姿勢が固定されている3次元形状測定装置と、回折環形成装置および3次元形状測定装置に対する測定対象物の位置および姿勢を、少なくとも回折環形成装置に対向する位置と3次元形状測定装置に対向する位置にすることが可能な少なくとも2方向、および少なくとも1軸周りに変化させる位置姿勢変化手段と、3次元形状測定装置から出力される元データを用いて測定対象物の3次元形状データを作成する形状データ作成手段と、形状データ作成手段により作成された3次元形状データを用いて測定対象物の3次元形状画像を作成して表示する3次元画像表示手段と、3次元画像表示手段により表示された測定対象物の3次元形状画像内に、X線出射器から出射されるX線が照射されるポイントを指定することができるポイント指定手段と、3次元形状測定装置の座標系によりX線出射器から出射されるX線の光軸位置を記憶している記憶手段と、記憶手段に記憶されているX線の光軸位置と、形状データ作成手段により作成された3次元形状データとを用いて、位置姿勢変化手段により測定対象物の位置を変化させてポイント指定手段を用いて指定されたポイントにX線が照射された場合における、イメージングプレートに形成される回折環の形状を計算する回折環形状計算手段とを備えたことにある。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized by an X-ray emitter that emits X-rays toward an object to be measured, a table in which a through-hole that allows X-rays to pass is formed in the center, and a table attached And an imaging plate that has a light-receiving surface that transmits X-rays diffracted by the measurement object and records a diffraction ring that is an image of the diffracted light. In a diffractive ring forming system including a diffractive ring forming device, the three-dimensional shape of the measurement object is measured by irradiating the measurement object with light and detecting reflected light or imaging the measurement object. A three-dimensional shape measuring device that outputs original data for creating data, the three-dimensional shape measuring device having a fixed position and orientation relative to the diffraction ring forming device, the diffraction ring forming device, and the three-dimensional shape measuring device Against Position and orientation changing means for changing the position and orientation of the measurement object in at least two directions and at least about one axis that can be at least a position facing the diffraction ring forming device and a position facing the three-dimensional shape measuring device. And shape data creating means for creating 3D shape data of the measurement object using the original data output from the 3D shape measuring device, and a measurement object using the 3D shape data created by the shape data creating means X-rays emitted from the X-ray emitter are included in the three-dimensional image display means for creating and displaying a three-dimensional shape image of the object, and the three-dimensional shape image of the measurement object displayed by the three-dimensional image display means. A point designating unit capable of designating the irradiated point and the optical axis position of the X-ray emitted from the X-ray emitter by the coordinate system of the three-dimensional shape measuring apparatus are stored. Using the storage means, the optical axis position of the X-ray stored in the storage means, and the three-dimensional shape data created by the shape data creation means, the position and orientation changing means changes the position of the measurement object. And diffractive ring shape calculating means for calculating the shape of the diffractive ring formed on the imaging plate when X-rays are irradiated to the point specified using the point specifying means.

これによれば、3次元形状測定装置により測定対象物が測定され、3次元形状測定装置から出力された元データに基づいて形状データ作成手段が測定対象物の3次元形状データを作成する。そして、3次元画像表示手段が3次元形状データを用いて測定対象物の3次元形状画像を作成して表示するので、作業者は表示された3次元形状画像を見て、ポイント指定手段を用いて表示された3次元形状画像内に、X線出射器から出射されるX線が照射されるポイントを指定する。そして、回折環形状計算手段は、記憶手段に記憶されているX線の光軸位置と3次元形状データとを用いて、位置姿勢変化手段により測定対象物の位置を変化させて指定されたポイントにX線が照射された場合におけるイメージングプレートに形成される回折環の形状を計算する。作業者は計算された回折環の形状を見ることにより、回折環の欠けの有無および回折環の欠けがある場合はその程度を確認することができる。これによれば、複雑な形状をしている測定対象物であっても、測定対象物の姿勢(測定対象物に対するX線の照射方向)ごとに回折環の形状を確認することができ、短時間で回折環の欠けを極力少なくすることができる測定対象物の姿勢(測定対象物に対するX線の照射方向)を見つけることができる。なお、測定対象物の位置の変化は測定対象物を平行移動させることを意味し、測定対象物の姿勢の変化は測定対象物を定まっている回転軸周りに傾斜させることを意味する。   According to this, the measuring object is measured by the three-dimensional shape measuring apparatus, and the shape data creating means creates the three-dimensional shape data of the measuring object based on the original data output from the three-dimensional shape measuring apparatus. Then, since the 3D image display means creates and displays a 3D shape image of the measurement object using the 3D shape data, the operator looks at the displayed 3D shape image and uses the point designating means. In the three-dimensional shape image displayed in this way, a point to which X-rays emitted from the X-ray emitter are irradiated is designated. The diffraction ring shape calculation means uses the X-ray optical axis position and the three-dimensional shape data stored in the storage means to change the position of the measurement object by the position / orientation change means and specify the point The shape of the diffraction ring formed on the imaging plate when X-rays are irradiated is calculated. The operator can confirm the presence / absence of a diffracting ring chip and the degree of diffracting ring chipping by checking the calculated shape of the diffracting ring. According to this, even for a measurement object having a complicated shape, the shape of the diffraction ring can be confirmed for each posture of the measurement object (X-ray irradiation direction with respect to the measurement object). It is possible to find the posture of the measurement object (X-ray irradiation direction with respect to the measurement object) that can reduce the number of missing diffraction rings as much as possible. Note that a change in the position of the measurement target means that the measurement target is moved in parallel, and a change in the posture of the measurement target means that the measurement target is inclined around a predetermined rotation axis.

また、本発明の別の特徴は、記憶手段は、3次元形状測定装置の座標系により位置姿勢変化手段による測定対象物の姿勢の変化における回転軸の位置も記憶しており、形状データ作成手段により作成された測定対象物の3次元形状データによる3次元形状に対し、仮想上で位置姿勢変化手段を用いて姿勢を変化させる際の姿勢の変化方向および変化量を指定することができる姿勢変化指定手段を備え、形状データ作成手段は、姿勢変化指定手段により姿勢の変化方向および変化量が指定されたときは、記憶手段に記憶されている回転軸の位置と、指定された姿勢の変化方向および変化量とを用いて、元データを用いて作成された測定対象物の3次元形状データを姿勢が変化した際の3次元形状データに変更することにある。   Another feature of the present invention is that the storage means also stores the position of the rotation axis in the change in posture of the measurement object by the position and orientation changing means by the coordinate system of the three-dimensional shape measuring apparatus, and the shape data creating means Posture change that can specify the change direction and change amount of the posture when the posture is changed virtually using the position and posture change means for the three-dimensional shape based on the three-dimensional shape data of the measurement object created by When the posture change direction and the amount of change are designated by the posture change designation unit, the shape data creation unit includes the position of the rotation axis stored in the storage unit and the designated posture change direction. And using the change amount, the three-dimensional shape data of the measurement object created using the original data is changed to the three-dimensional shape data when the posture is changed.

これによれば、回折環形状計算手段が計算した回折環の欠けの程度が大きい場合は、実際に位置姿勢変化手段により測定対象物の姿勢を変化させて再度3次元形状測定装置により測定を行わずとも、姿勢変化指定手段を用いて仮想上で測定対象物の姿勢を変化させる際の姿勢の変化方向および変化量を指定しさえすれば、その変化を実際に行った時の回折環の形状を計算することができる。よって、回折環形状計算手段が計算した回折環の欠けの程度が大きい場合は、回折環の欠けを極力少なくすることができる測定対象物の姿勢(測定対象物に対するX線の照射方向)を仮想上で見つけ、位置姿勢変化手段により実際の姿勢を見つけた姿勢と同じだけ変化させればよい。これによれば、複雑な形状をしている物体であっても、さらに短時間で回折環の欠けを極力少なくすることができる測定対象物の姿勢(測定対象物に対するX線の照射方向)を見つけることができる。   According to this, when the degree of chipping of the diffraction ring calculated by the diffraction ring shape calculation means is large, the position of the measurement object is actually changed by the position / orientation change means, and the measurement is performed again by the three-dimensional shape measurement apparatus. As long as the orientation change direction and the amount of change when the orientation of the measurement object is virtually changed using the orientation change designation means, the shape of the diffraction ring when the change is actually performed is specified. Can be calculated. Therefore, when the degree of chipping of the diffraction ring calculated by the diffraction ring shape calculation means is large, the posture of the measurement object (the X-ray irradiation direction with respect to the measurement object) that can minimize the chipping of the diffraction ring is virtually assumed. What is necessary is just to change it as much as the attitude | position which found it above and found the actual attitude | position by the position / orientation change means. According to this, even if the object has a complicated shape, the posture of the measurement object (X-ray irradiation direction with respect to the measurement object) can be reduced in a short time as much as possible. Can be found.

また、本発明の別の特徴は、記憶手段に記憶されているX線の光軸位置と、形状データ作成手段により作成された3次元形状データとを用いて、位置姿勢変化手段により測定対象物の位置を変化させてポイント指定手段を用いて指定されたポイントにX線が照射された場合における、X線の入射角度を計算する入射角度計算手段を備えたことにある。これによれば、指定されたポイントにX線が照射された場合のX線の入射角度を求めることができ、読取った回折環の形状から精度の良い残留応力を計算することができる。   Another feature of the present invention is that the position and orientation change means uses the X-ray optical axis position stored in the storage means and the three-dimensional shape data created by the shape data creation means to measure the object. The incident angle calculating means for calculating the incident angle of the X-ray when the point designated using the point designating means is irradiated with X-rays is provided. According to this, the incident angle of the X-ray when the X-ray is irradiated to the designated point can be obtained, and the accurate residual stress can be calculated from the read shape of the diffraction ring.

また、本発明の別の特徴は、記憶手段は、3次元形状測定装置の座標系により位置姿勢変化手段による測定対象物の位置の変化におけるそれぞれの移動方向も記憶しており、記憶手段に記憶されているX線の光軸位置と測定対象物の位置の変化におけるそれぞれの移動方向とを用いて、ポイント指定手段を用いて指定されたポイントにX線が照射されるようにするための、位置姿勢変化手段による測定対象物の位置の変化におけるそれそれの移動方向の移動量を計算する移動量計算手段を備えたことにある。これによれば、測定対象物の指定されたポイントにX線を照射するために、位置姿勢変化手段により測定対象物の位置をどの方向にどれだけ変化させればよいかがわかるので、簡単に測定対象物の指定されたポイントにX線を照射することができる。   Another feature of the present invention is that the storage means also stores the respective moving directions in the change of the position of the measurement object by the position and orientation change means by the coordinate system of the three-dimensional shape measuring apparatus, and stores them in the storage means. The X-ray optical axis position and the respective moving directions in the change in the position of the measurement object are used to irradiate the X-rays to the point specified using the point specifying means. It is provided with movement amount calculation means for calculating the movement amount in the respective movement direction in the change in position of the measurement object by the position and orientation change means. According to this, in order to irradiate the specified point of the measurement object with X-rays, the position and orientation change means can know how much the position of the measurement object should be changed in which direction, so that measurement can be performed easily. X-rays can be irradiated to designated points of the object.

また、本発明の別の特徴は、位置姿勢変化手段は、測定対象物の位置を少なくとも3方向に変化させ、移動量計算手段は、ポイント指定手段を用いて指定されたポイントに、X線の照射点からイメージングプレートまでの距離が設定値になるようにX線が照射されるようにするための、位置姿勢変化手段による測定対象物の位置の変化におけるそれそれの移動方向の移動量を計算するようにしたことにある。これによれば、測定対象物の指定されたポイントにX線の照射点からイメージングプレートまでの距離が設定値になるようにX線を照射するためには、位置姿勢変化手段により測定対象物の位置をどの方向にどれだけ変化させればよいかがわかるので、簡単にX線の照射点からイメージングプレートまでの距離を設定値にすることができ、読取った回折環の形状から精度の良い残留応力を計算することができる。   Another feature of the present invention is that the position / orientation changing means changes the position of the measurement object in at least three directions, and the movement amount calculating means is configured to detect X-rays at a point specified using the point specifying means. Calculates the amount of movement in the direction of movement when the position of the object is changed by the position and orientation change means so that X-rays are emitted so that the distance from the irradiation point to the imaging plate becomes the set value. There is in doing so. According to this, in order to irradiate the designated point of the measurement object with the X-ray so that the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate becomes a set value, the position / orientation changing means causes the measurement object Since it can be seen how much the position should be changed and in what direction, the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate can be easily set to the set value. Can be calculated.

また、本発明の別の特徴は、記憶手段に記憶されているX線の光軸位置と測定対象物の位置の変化におけるそれぞれの移動方向とを用いて、ポイント指定手段を用いて指定されたポイントにX線が照射されたときの、X線の照射点からイメージングプレートまでの距離を計算する距離計算手段を備えたことにある。これによれば、X線の照射点からイメージングプレートまでの距離を設定値になるようにしなくても、X線の照射点からイメージングプレートまでの距離を精度よく求めることができるので、読取った回折環の形状から精度の良い残留応力を計算することができる。   In addition, another feature of the present invention is designated by using the point designating means using the optical axis position of the X-ray stored in the memory means and the respective moving directions in the change in the position of the measurement object. A distance calculating means for calculating the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate when the point is irradiated with X-rays is provided. According to this, the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate can be obtained with high accuracy without setting the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate. Accurate residual stress can be calculated from the shape of the ring.

また、本発明の別の特徴は、回折環形成装置は、X線出射器からX線が出射されていない状態で、X線出射器から出射されるX線と光軸を同一にした平行光である可視光を測定対象物に出射する可視光出射器を備え、回折環形成装置に着脱可能な第1の治具であって、回折環形成装置に装着した際に可視光出射器から出射される可視光の光軸に垂直であり、可視光を通過させるための貫通孔を備える平板と、回折環形成装置に装着した際に可視光を入射して回折X線の発生する角度と同じ角度で反射させる円錐ミラーとを含む第1の治具を備えたことにある。これによれば、測定対象物の反射率が低い等の理由により測定対象物の3次元形状が測定できない場合は、第1の治具を回折環形成装置に装着し、可視光出射器から可視光を照射して、第1の治具の円錐ミラーを測定対象物のX線照射点位置にすれば、円錐ミラーで反射した可視光が第1の治具の平板に形成する円状の照射跡を見ることで回折環の欠けの有無および回折環の欠けがある場合はその程度を確認することができる。   Another feature of the present invention is that the diffractive ring forming apparatus is a parallel beam having the same optical axis as that of the X-ray emitted from the X-ray emitter in a state where the X-ray is not emitted from the X-ray emitter. A visible light emitter that emits visible light to the object to be measured, and is a first jig that can be attached to and detached from the diffraction ring forming device, and is emitted from the visible light emitter when attached to the diffraction ring forming device. A flat plate that is perpendicular to the optical axis of the visible light and has a through hole for allowing visible light to pass through, and the same angle as the angle at which diffracted X-rays are generated by entering visible light when mounted on the diffraction ring forming device A first jig including a conical mirror that reflects at an angle is provided. According to this, when the three-dimensional shape of the measurement object cannot be measured due to low reflectivity of the measurement object, the first jig is attached to the diffraction ring forming device and visible from the visible light emitter. If the cone mirror of the first jig is brought to the X-ray irradiation point position of the measurement object by irradiating light, the circular illumination that the visible light reflected by the cone mirror forms on the flat plate of the first jig By observing the traces, it is possible to confirm the presence / absence of a diffractive ring defect and the degree of diffractive ring defect.

また、本発明の別の特徴は、回折環形成装置に着脱可能な第2の治具であって、回折環形成装置に装着した際に可視光出射器から出射される可視光の光軸に垂直であり、可視光を通過させるための貫通孔を備える平板と、回折環形成装置に装着した際に測定対象物で反射した可視光を入射して入射角度により異なる角度で反射する円錐内面形状ミラーとを含む第2の治具を備えたことにある。これによれば、測定対象物の反射率が低い等の理由により測定対象物の3次元形状が測定できない場合は、第2の治具を回折環形成装置に装着し、可視光出射器から可視光を照射して、第2の治具の円錐内面形状ミラーの先端を測定対象物のX線照射点位置にすれば、測定対象物で反射し、円錐内面形状ミラーで反射した可視光が第2の治具の平板に形成する点状の照射跡の位置を確認し、第2の治具の平板から円錐内面形状ミラーの先端までの距離を求めれば、測定対象物におけるX線入射角度を求めることができる。   Another feature of the present invention is a second jig that can be attached to and detached from the diffraction ring forming device. The second jig is attached to the optical axis of visible light emitted from the visible light emitter when the diffraction jig is attached to the diffraction ring forming device. A flat plate with a through-hole for allowing visible light to pass through, and a conical inner surface shape that reflects visible light reflected by the measurement object when it is mounted on the diffraction ring forming device and reflects it at different angles depending on the incident angle A second jig including a mirror is provided. According to this, when the three-dimensional shape of the measurement object cannot be measured due to low reflectivity of the measurement object, the second jig is attached to the diffraction ring forming device and visible from the visible light emitter. If the tip of the conical inner surface shape mirror of the second jig is set to the X-ray irradiation point position of the measurement object by irradiating light, the visible light reflected by the measurement object and reflected by the conical inner surface shape mirror is the first. If the position of the dotted irradiation trace formed on the flat plate of the jig 2 is confirmed, and the distance from the flat plate of the second jig to the tip of the conical inner surface shape mirror is obtained, the X-ray incident angle on the measurement object can be determined. Can be sought.

また、本発明の別の特徴は、回折環形成システムを備えたX線回折測定システムであって、回折環形成装置内に、レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光により発生する光を受光する受光器を有し、レーザ光を前記イメージングプレートの受光面に照射するとともに、レーザ光の照射によってイメージングプレートから出射された光を受光して受光強度に応じた受光信号を出力するレーザ検出装置と、テーブルを貫通孔の中心軸回りに回転させる回転機構と、テーブルをイメージングプレートの受光面に平行な方向にレーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動機構とを備え、回転機構を制御してテーブルを回転させるとともに、移動機構を制御してテーブルを移動させながら、レーザ検出装置を制御してイメージングプレートの受光面にレーザ光を照射位置を検出しながら照射するとともに、レーザ検出装置からの受光信号を入力して、検出した照射位置と入力した受光信号を処理してイメージングプレートに形成された回折環を読取る回折環読取り手段を備えたことにある。これによれば、イメージングプレートに回折環を形成した後、ただちに回折環の形状を読取ることができるので、測定対象物の残留応力を短時間で測定することができる。なお、回折環の欠けを極力少なくすることができるよう測定対象物の姿勢(測定対象物に対するX線の照射方向)を調整しても、読取った回折環に欠けがある場合があり、その場合は、回折環が存在する箇所のデータを用いて測定対象物の残留応力を計算するようにするとよい。また、回折環から計算することができる測定対象物の特性値は残留応力の他に、半価幅や残留オーステナイト量などがあり、回折環から計算することができる特性値であれば、どのような値を計算するようにしてもよい。   Another feature of the present invention is an X-ray diffraction measurement system including a diffraction ring forming system, wherein a laser light source for emitting laser light and light generated by the laser light are received in the diffraction ring forming apparatus. A laser detector that includes a light receiver, irradiates the light receiving surface of the imaging plate with laser light, receives light emitted from the imaging plate by irradiation of the laser light, and outputs a light receiving signal according to the light receiving intensity; A rotation mechanism that rotates the table about the central axis of the through-hole, and a movement mechanism that moves the table relative to the laser detection device in a direction parallel to the light receiving surface of the imaging plate, and controls the rotation mechanism. The table is rotated and the moving mechanism is controlled to move the table while the laser detector is controlled to receive the imaging plate. The surface is irradiated with laser light while detecting the irradiation position, and a light reception signal from the laser detection device is input, and the detected irradiation position and the input light reception signal are processed to read the diffraction ring formed on the imaging plate. A diffraction ring reading means is provided. According to this, since the shape of the diffraction ring can be read immediately after the diffraction ring is formed on the imaging plate, the residual stress of the measurement object can be measured in a short time. Note that even if the orientation of the measurement object (X-ray irradiation direction with respect to the measurement object) is adjusted so that the diffraction ring can be reduced as much as possible, the read diffraction ring may be defective. In this case, it is preferable to calculate the residual stress of the measurement object using the data of the location where the diffraction ring exists. In addition to the residual stress, the characteristic value of the measurement object that can be calculated from the diffraction ring includes the half width and the amount of retained austenite. What is the characteristic value that can be calculated from the diffraction ring? You may be made to calculate an appropriate value.

さらに、本発明の実施にあたっては、回折環形成システム及びX線回折測定システムに限定されるものではなく、回折環形成システム及びX線回折測定システムにおけるX線照射方向の調整方法及びX線入射角度とX線照射ポイントまでの距離の取得方法の発明としても実施し得るものである。   Furthermore, in carrying out the present invention, the present invention is not limited to the diffraction ring formation system and the X-ray diffraction measurement system. And the invention of the method for obtaining the distance to the X-ray irradiation point.

本発明の一実施形態に係るX線回折測定装置を含むX線回折測定システムを示す全体概略図である。1 is an overall schematic diagram showing an X-ray diffraction measurement system including an X-ray diffraction measurement apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1のX線回折測定装置の拡大図である。It is an enlarged view of the X-ray-diffraction measuring apparatus of FIG. 図1のX線回折測定システムを図1の右方向から見たときの外観図である。FIG. 2 is an external view when the X-ray diffraction measurement system of FIG. 1 is viewed from the right direction of FIG. 1. 図1のコントローラに記憶されている直線式、ベクトル成分、座標値に対応する直線、ベクトル、座標点を視覚的に示した図である。FIG. 2 is a diagram visually showing straight lines, vectors, and coordinate points corresponding to linear equations, vector components, and coordinate values stored in the controller of FIG. 1. 3次元形状測定装置の座標系によるX線光軸の直線式を求める方法を視覚的に示した図である。It is the figure which showed visually the method of calculating | requiring the linear type | formula of the X-ray optical axis by the coordinate system of a three-dimensional shape measuring apparatus. 3次元形状測定装置の座標系によるX線光軸の直線式を求める際に金属表面に取り付ける物体を示した図である。It is the figure which showed the object attached to the metal surface, when calculating | requiring the linear type | formula of the X-ray optical axis by the coordinate system of a three-dimensional shape measuring apparatus. 図1のX線回折測定システムにより測定を行うときの測定対象物の移動のさせ方を示した図であり、(A)は3次元形状測定を行うときの移動位置であり、(B)はX線回折により残留応力測定を行うときの移動位置である。It is the figure which showed how to move the measuring object when measuring with the X-ray-diffraction measuring system of FIG. 1, (A) is a movement position when performing three-dimensional shape measurement, (B) is This is the moving position when the residual stress is measured by X-ray diffraction. 3次元形状データから回折環の形状を求める処理を視覚的に説明する図である。It is a figure which illustrates visually the process which calculates | requires the shape of a diffraction ring from three-dimensional shape data. ステージに載置した測定対象物を姿勢を変化させると、回折環の形状が変化する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the shape of a diffraction ring changes, if the attitude | position of the measuring object mounted on the stage is changed. 図1のX線回折測定システムにより測定対象物の残留応力形状測定を行う際に、作業者が行う操作を示した工程図である。FIG. 2 is a process diagram illustrating an operation performed by an operator when measuring the residual stress shape of a measurement object using the X-ray diffraction measurement system of FIG. 1. 図1のX線回折測定装置において、X線が通過する部分を拡大して示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing an enlarged portion through which X-rays pass in the X-ray diffraction measurement apparatus of FIG. 1. 図11のLED照射機構部分の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the LED irradiation mechanism part of FIG. 本発明の変形例におけるX線回折測定装置において、3次元形状測定装置による測定が不可能なとき、回折環の欠けを確認するためX線回折測定装置のX線出射口に取り付ける治具を示した断面図と立体図である。In the X-ray diffractometer of the modification of the present invention, a jig attached to the X-ray exit of the X-ray diffractometer is shown in order to confirm the lack of a diffraction ring when measurement by a three-dimensional shape measuring device is impossible FIG. 本発明の変形例におけるX線回折測定装置において、3次元形状測定装置による測定が不可能なとき、X線入射角度を求めるためX線回折測定装置のX線出射口に取り付ける治具を示した断面図である。In the X-ray diffraction measurement apparatus according to the modification of the present invention, a jig is shown that is attached to the X-ray exit of the X-ray diffraction measurement apparatus in order to obtain the X-ray incident angle when measurement by a three-dimensional shape measurement apparatus is impossible. It is sectional drawing. 測定対象物が複雑な形状をしている場合、回折環が欠けることがあることを示す図である。It is a figure which shows that a diffraction ring may be missing when the measuring object has a complicated shape.

本発明の一実施形態に係るX線回折測定装置を含むX線回折測定システムの構成について図1、図2及び図3を用いて説明する。このX線回折測定装置を含むX線回折測定システムは、X線を測定対象物OBに照射し、同照射による測定対象物OBからの回折X線によりイメージングプレートに形成される回折環の形状を読取り、測定対象物OBのX線照射ポイントにおける残留応力を計算するシステムであるが、複雑な形状の測定対象物OBの指定したポイントの残留応力を適切な方向からのX線照射により精度よく測定するためのシステムをも備える。複雑な形状の測定対象物OBは、例えば、素材が鉄であるギアである。   A configuration of an X-ray diffraction measurement system including an X-ray diffraction measurement apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. An X-ray diffraction measurement system including this X-ray diffraction measurement apparatus irradiates a measurement object OB with X-rays, and forms the shape of a diffraction ring formed on an imaging plate by diffraction X-rays from the measurement object OB by the irradiation. This system reads and calculates the residual stress at the X-ray irradiation point of the measurement object OB, but accurately measures the residual stress at the specified point of the measurement object OB having a complicated shape by X-ray irradiation from the appropriate direction. A system is also provided. The measurement object OB having a complicated shape is, for example, a gear whose material is iron.

X線回折測定装置1は、X線を出射するX線出射器10、回折X線による回折環が形成されるイメージングプレート15を取り付けるためのテーブル16と、テーブル16を回転及び移動させるテーブル駆動機構20と、イメージングプレート15に形成された回折環の形状を測定するためのレーザ検出装置30と、これらのX線出射器10、イメージングプレート15、テーブル16、テーブル駆動機構20及びレーザ検出装置30を収容するケース50とを備えている。そして、X線回折測定システムは、前記X線回折測定装置1とともに、測定対象物OBの3次元形状を測定する3次元形状測定装置2、測定対象物OBを載置するとともに互いに直交する2つの回転軸周りに傾斜させる傾斜装置60、測定対象物OB(傾斜装置60)を互いに直交する3方向に移動させる移動装置70、コンピュータ装置100及び高電圧電源96を備えている。また、ケース50内には、X線出射器10、テーブル16、テーブル駆動機構20及びレーザ検出装置30に接続されて作動制御したり、検出信号を入力したりするための各種回路も内蔵されており、図1においてケース50外に示された2点鎖線で示された各種回路は、ケース50内の2点鎖線内に納められている。なお、図1及び図2においては、回路基板、電線、固定具、空冷ファンなどは省略されている。   The X-ray diffraction measurement apparatus 1 includes an X-ray emitter 10 that emits X-rays, a table 16 for mounting an imaging plate 15 on which a diffraction ring is formed by diffracted X-rays, and a table driving mechanism that rotates and moves the table 16. 20, a laser detection device 30 for measuring the shape of the diffraction ring formed on the imaging plate 15, and these X-ray emitter 10, imaging plate 15, table 16, table drive mechanism 20 and laser detection device 30. And a case 50 for housing. Then, the X-ray diffraction measurement system, together with the X-ray diffraction measurement device 1, has a three-dimensional shape measurement device 2 for measuring the three-dimensional shape of the measurement object OB and two measurement objects OB that are orthogonal to each other. A tilting device 60 that tilts around a rotation axis, a moving device 70 that moves a measurement object OB (tilting device 60) in three directions orthogonal to each other, a computer device 100, and a high-voltage power source 96 are provided. The case 50 also includes various circuits that are connected to the X-ray emitter 10, the table 16, the table drive mechanism 20, and the laser detection device 30 to control operation and to input detection signals. In FIG. 1, various circuits indicated by a two-dot chain line shown outside the case 50 are accommodated within a two-dot chain line in the case 50. In FIG. 1 and FIG. 2, circuit boards, electric wires, fixtures, air cooling fans, and the like are omitted.

ケース50は、略直方体状に形成されるとともに、底面壁50aと側面壁50bの角部を紙面の表側から裏側に向けて切り欠くように設けた切欠き部壁50cを有するように形成されている。このケース50の側面壁には、図3に示すように支持アーム52に接続される接続部51が設けられており、接続部は図3の横方向周り(図1及び図2の紙面の垂直周り)に回転可能になっている。支持アーム52は、図示されていないアーム式移動装置の先端であり、アーム式移動装置を操作することにより、ケース50を任意の位置、姿勢にすることができる。これにより、測定対象物OBの測定において、ケース50は切欠き部壁50cが後述するステージ61の上面に対向するように、位置及び姿勢が調整される。   The case 50 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and is formed to have a cutout wall 50c provided so as to cut out corners of the bottom wall 50a and the side wall 50b from the front side to the back side of the paper surface. Yes. As shown in FIG. 3, the side wall of the case 50 is provided with a connecting portion 51 connected to the support arm 52, and the connecting portion is located around the horizontal direction in FIG. 3 (perpendicular to the plane of FIG. 1 and FIG. 2). It is possible to rotate around. The support arm 52 is a tip of an arm type moving device (not shown), and the case 50 can be brought to an arbitrary position and posture by operating the arm type moving device. Thereby, in the measurement of the measurement object OB, the position and orientation of the case 50 are adjusted so that the notch wall 50c faces the upper surface of the stage 61 described later.

3次元形状測定装置2は非接触で測定対象物OBの形状を測定することができるものであればどのようなものでもよい。例えば、レーザ光を照射方向を検出しながら2方向に走査して、測定対象物OB表面のレーザ光照射点で発生する散乱光の一部を受光位置を検出することができるフォトセンサで受光し、レーザ光の照射方向ごとに受光位置を検出する方式の装置を使用してもよい。この場合、3次元形状測定装置2は、レーザ光の照射方向ごとに検出した受光位置データをレーザ光の照射方向のデータとともにコントローラ101に出力する。コントローラ101は入力したデータから3角測量法の原理でレーザ光の照射方向ごとにレーザ光の照射点までの距離を求め、レーザ光の照射方向とレーザ光の照射点までの距離からレーザ光の照射点の(測定対象物OB表面の各点の)座標値を算出する。また、照射箇所に設定された間隔で格子縞ができる光を測定対象物OBに照射し、格子縞を移動しながら格子縞の移動量が設定値になるごとに測定対象物OBの撮影を撮像素子を並べたイメージセンサで行う方式の装置を使用してもよい。この場合、3次元形状測定装置2は、撮影ごとにイメージセンサの設定された撮影点の明度データをコントローラ101に出力する。コントローラ101は入力したデータから位相シフト法の原理でイメージセンサの設定された撮影点ごとに距離を算出し、設定された撮影点ごとに定まる方向と算出された距離から測定対象物OBの各点の座標値を算出する。これ以外にも、複数の方向から測定対象物OBの撮影を撮像素子を並べたイメージセンサで行い、コントローラ101に出力された撮影データからステレオ法の原理で測定対象物OBの各点の座標値を算出する方式の装置を使用してもよいし、測定対象物OBにモアレ縞ができる光を照射して測定対象物OBの撮影を撮像素子を並べたイメージセンサで行い、コントローラ101に出力された撮影データからモアレ法の原理で測定対象物OBの各点の座標値を算出する方式の装置を使用してもよい。どのような測定原理の3次元形状測定装置2を用いても、3次元形状データとして測定対象物OBの表面における各点の座標値が得られる。以下、3次元形状測定の結果得られる測定対象物OBの表面における各点の座標値を点群データと呼ぶ。   The three-dimensional shape measuring apparatus 2 may be anything as long as it can measure the shape of the measurement object OB without contact. For example, laser light is scanned in two directions while detecting the irradiation direction, and a part of the scattered light generated at the laser light irradiation point on the surface of the measurement object OB is received by a photosensor capable of detecting the light receiving position. An apparatus of a system that detects a light receiving position for each laser light irradiation direction may be used. In this case, the three-dimensional shape measuring apparatus 2 outputs the received light position data detected for each laser light irradiation direction to the controller 101 together with the laser light irradiation direction data. The controller 101 obtains the distance from the input data to the laser light irradiation point for each laser light irradiation direction based on the principle of the triangulation method, and the laser light irradiation direction is calculated from the laser light irradiation direction and the distance to the laser light irradiation point. The coordinate value (for each point on the surface of the measurement object OB) of the irradiation point is calculated. In addition, the measurement object OB is irradiated with light that can form a lattice pattern at an interval set at the irradiation location, and the image pickup device is arranged to shoot the measurement object OB every time the movement amount of the lattice pattern reaches a set value while moving the lattice pattern. You may use the apparatus of the system performed with the image sensor. In this case, the three-dimensional shape measuring apparatus 2 outputs brightness data of the shooting point set by the image sensor to the controller 101 for each shooting. The controller 101 calculates the distance for each imaging point set by the image sensor from the input data based on the principle of the phase shift method, and determines each point of the measurement object OB from the direction determined for each set imaging point and the calculated distance. The coordinate value of is calculated. In addition to this, photographing of the measurement object OB is performed from a plurality of directions by an image sensor in which image pickup devices are arranged, and the coordinate value of each point of the measurement object OB is obtained from the photographing data output to the controller 101 based on the principle of the stereo method. May be used, or the measurement object OB is irradiated with light capable of producing moire fringes and the measurement object OB is photographed by an image sensor in which image pickup elements are arranged, and output to the controller 101. Alternatively, an apparatus that calculates the coordinate value of each point of the measurement object OB from the captured data based on the principle of the moire method may be used. The coordinate value of each point on the surface of the measurement object OB can be obtained as three-dimensional shape data regardless of the measurement principle of the three-dimensional shape measuring apparatus 2. Hereinafter, the coordinate value of each point on the surface of the measurement object OB obtained as a result of the three-dimensional shape measurement is referred to as point group data.

3次元形状測定装置2は、図1ではX線回折測定装置1の上側に記載されているが、実際は図3に示すように、X線回折測定装置1の側面に取り付けられている。これにより、3次元形状測定装置2が出力するデータからコントローラ101で計算される点群データの基になる座標原点および座標軸の方向(以下、座標系Dという)とX線回折測定装置1とは固定された位置関係になっている。   Although the three-dimensional shape measuring apparatus 2 is shown on the upper side of the X-ray diffraction measuring apparatus 1 in FIG. 1, it is actually attached to the side surface of the X-ray diffraction measuring apparatus 1 as shown in FIG. As a result, the coordinate origin and the direction of the coordinate axis (hereinafter referred to as coordinate system D) and the X-ray diffraction measurement device 1 as the basis of the point cloud data calculated by the controller 101 from the data output from the three-dimensional shape measurement device 2 are as follows. It has a fixed positional relationship.

測定対象物OBを載置するとともに傾斜させる傾斜装置60は、2つのゴニオステージを重ねたものである。ステージ61には操作子61aが組み付けられており、操作子61aの回転操作により、図示しない機構を介して第1プレート62に対して図1、図2の紙面垂直方向および図3の横方向(X方向)にある回転軸周りに傾斜する。また、第1プレート62には操作子62aが組み付けられており、操作子62aの回転操作により、図示しない機構を介して後述する第2プレート71に対して図1、図2の紙面横方向および図3の紙面垂直方向(Y方向)にある回転軸周りに傾斜する。ステージ61の横面および第1プレート62の横面には傾斜角度(回転軸周りの回転角度)を読取る目盛がつけられており、これを読取ることにより、ステージ61の傾斜角度を検出できるようになっている。また、傾斜角度を読取る目盛りはマイクロメータのように操作子61aおよび操作子62aにつけられており、これを読取る構造であってもよい。   The tilting device 60 for placing and tilting the measurement object OB is obtained by stacking two gonio stages. An operation element 61a is assembled to the stage 61, and the rotation of the operation element 61a causes the first plate 62 to be perpendicular to the plane of FIG. 1 and FIG. 2 and in the lateral direction of FIG. Inclined around the rotation axis in the X direction). Further, an operation element 62a is assembled to the first plate 62, and the rotation of the operation element 62a causes the second plate 71 (to be described later) through a mechanism (not shown) and the lateral direction in FIG. 1 and FIG. It inclines around the rotation axis in the direction perpendicular to the paper surface (Y direction) in FIG. The horizontal surface of the stage 61 and the horizontal surface of the first plate 62 are provided with a scale for reading the inclination angle (rotation angle around the rotation axis), and by reading this, the inclination angle of the stage 61 can be detected. It has become. Further, the scale for reading the inclination angle is attached to the operation element 61a and the operation element 62a like a micrometer, and a structure for reading this may be used.

傾斜装置60の下方にある移動装置70は、手動回転またはモータ回転による回転運動を直線運動に変える機構である。高さ調整機構72はジャッキの構造になっており、操作子72aを回転させることにより第2プレート71と第3プレート73の間の距離を変化させることで傾斜装置60(ステージ61)の高さ位置(Z方向位置)を変化させる。第2プレート71には、マイクロメータ74が取り付けられており、回転部分を回転させることで棒状部分74aが回転しながら伸び、棒状部分74aが第3プレート74に当接して動かなくなったときに回転部分の目盛を読取ることでステージ61の高さ位置(Z方向位置)を検出することができる。マイクロメータ74は高さ位置を読取った後は、棒状部分74aを常に最小長さにしておく。また、第3プレート73の下面にはX方向に所定の幅を有する凸部が複数個あり、この凸部が第4プレート75の上面に形成された複数個の凹部に侵入して、第4プレート75に対して第3プレート73がY方向に移動できるようになっている。第4プレート75には操作子75aが固定されており、この操作子75aを回転させると、第3プレート73は図示しない機構によりY方向に移動される。操作子75aもマイクロメータの回転部分のように目盛が付けられており、この目盛を読取ることでステージ61のY方向における移動量(Y方向位置)を検出できるようになっている。この移動量は、ステージ61の図1,2の右方向への移動で値が増加するようになっている   The moving device 70 below the tilting device 60 is a mechanism that changes the rotational motion by manual rotation or motor rotation to linear motion. The height adjusting mechanism 72 has a jack structure, and the height of the tilting device 60 (stage 61) is changed by changing the distance between the second plate 71 and the third plate 73 by rotating the operation element 72a. The position (Z direction position) is changed. The second plate 71 has a micrometer 74 attached thereto. By rotating the rotating portion, the rod-shaped portion 74a extends while rotating, and rotates when the rod-shaped portion 74a comes into contact with the third plate 74 and does not move. The height position (Z direction position) of the stage 61 can be detected by reading the scale of the portion. After reading the height position, the micrometer 74 always keeps the rod-like portion 74a to the minimum length. The lower surface of the third plate 73 has a plurality of convex portions having a predetermined width in the X direction. The convex portions enter the plurality of concave portions formed on the upper surface of the fourth plate 75, and The third plate 73 can move in the Y direction with respect to the plate 75. An operating element 75a is fixed to the fourth plate 75. When the operating element 75a is rotated, the third plate 73 is moved in the Y direction by a mechanism (not shown). The operation element 75a is also graduated like the rotating part of the micrometer, and the amount of movement (Y direction position) of the stage 61 in the Y direction can be detected by reading this scale. The amount of movement increases as the stage 61 moves to the right in FIGS.

また、第4プレート75の下面にはY方向に所定の幅を有する凸部が複数個あり、この凸部が設置プレート76の上面に形成された複数個の凹部に侵入して、設置プレート76に対して第4プレート75がX方向に移動できるようになっている。設置プレート76の図1の紙面横方向にある側面には図1の紙面垂直方向に回転軸を有するモータ77が固定されており、モータ77の回転軸は雄ねじが形成されたシャフトと結合されている。また、この雄ねじが形成されたシャフトは設置プレート76の反対側の側面に固定された回転体と結合している。そして、第4プレート75には、雄ねじが形成されたシャフトに螺合した雌ねじが形成されており、モータ77が回転することにより、第4プレート75(傾斜装置60、ステージ61)がX方向に移動する。本実施形態では3次元形状測定装置2はX線回折測定装置1の側面に取り付けられているため、3次元形状測定装置2の測定可能範囲内にステージ61に搭載された測定対象物OBを移動させ、X線回折測定装置1から照射されるX線がステージ61に搭載された測定対象物OBに照射される位置まで測定対象物OBを移動させることができるよう、このX方向の移動はY方向、Z方向の移動よりも移動可能範囲が長くなっている。   Further, the lower surface of the fourth plate 75 has a plurality of convex portions having a predetermined width in the Y direction. The convex portions penetrate into the plurality of concave portions formed on the upper surface of the installation plate 76, so that the installation plate 76. In contrast, the fourth plate 75 can move in the X direction. A motor 77 having a rotation axis in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 is fixed to a side surface of the installation plate 76 in the horizontal direction of the paper surface of FIG. 1, and the rotation shaft of the motor 77 is coupled to a shaft on which a male screw is formed. Yes. Further, the shaft on which the male screw is formed is coupled to a rotating body fixed to the opposite side surface of the installation plate 76. The fourth plate 75 is formed with a female screw threadedly engaged with a shaft on which a male screw is formed. When the motor 77 rotates, the fourth plate 75 (the tilting device 60 and the stage 61) moves in the X direction. Moving. In this embodiment, since the three-dimensional shape measuring apparatus 2 is attached to the side surface of the X-ray diffraction measuring apparatus 1, the measurement object OB mounted on the stage 61 is moved within the measurable range of the three-dimensional shape measuring apparatus 2. The movement in the X direction is Y so that the measurement object OB can be moved to a position where the X-ray irradiated from the X-ray diffraction measurement apparatus 1 is irradiated onto the measurement object OB mounted on the stage 61. The movable range is longer than the movement in the direction and the Z direction.

モータ77内には、モータ77の回転を検出して、その回転を表す回転信号を出力するエンコーダ77aが組み込まれている。この回転信号はパルス列信号であって、回転方向を識別するために互いにπ/2だけ位相のずれたA相信号とB相信号とで構成される。回転信号は、X方向移動量検出回路95及びX方向モータ制御回路94に出力される。X方向移動量検出回路95は、前記回転信号のパルス数をモータ77の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値からモータ77によるステージ61の移動量(移動位置)を検出し、検出した移動量をX方向モータ制御回路94及び後述するコントローラ101に出力する。X方向モータ制御回路94は、入力装置102からコントローラ101を介して移動量(移動位置)が入力すると、X方向移動量検出回路95から入力する移動量がコントローラ101から入力した移動量と等しくなるまでモータ77を回転させる。また、入力装置102からコントローラ101を介して移動方向指令が入力すると、ステージ61の移動方向が入力した移動方向になるようモータ77を回転させる。また、入力装置102からコントローラ101を介して停止指令が入力するとモータ77への駆動信号を停止する。なお、モータ77の回転時においては、X方向モータ制御回路94は、エンコーダ77aから入力する回転信号の単位時間あたりのパルス数から算出される回転速度が、予め設定された回転速度になるようモータ77の回転速度を制御する。これにより、ステージ61は常に設定された速度で移動する。   In the motor 77, an encoder 77a that detects the rotation of the motor 77 and outputs a rotation signal representing the rotation is incorporated. This rotation signal is a pulse train signal, and is composed of an A-phase signal and a B-phase signal that are shifted in phase by π / 2 to identify the rotation direction. The rotation signal is output to the X-direction movement amount detection circuit 95 and the X-direction motor control circuit 94. The X-direction movement amount detection circuit 95 counts up or down the number of pulses of the rotation signal according to the rotation direction of the motor 77, detects the movement amount (movement position) of the stage 61 by the motor 77 from the count value, The detected movement amount is output to the X direction motor control circuit 94 and a controller 101 described later. When the movement amount (movement position) is input from the input device 102 via the controller 101, the movement amount input from the X-direction movement amount detection circuit 95 becomes equal to the movement amount input from the controller 101. Until the motor 77 is rotated. When a movement direction command is input from the input device 102 via the controller 101, the motor 77 is rotated so that the movement direction of the stage 61 becomes the input movement direction. When a stop command is input from the input device 102 via the controller 101, the drive signal to the motor 77 is stopped. When the motor 77 rotates, the X-direction motor control circuit 94 causes the motor so that the rotation speed calculated from the number of pulses per unit time of the rotation signal input from the encoder 77a becomes a preset rotation speed. The rotational speed of 77 is controlled. Thereby, the stage 61 always moves at the set speed.

X方向移動量検出回路95におけるカウント値の初期設定は、電源投入時にコントローラ101の指示によって行われる。すなわち、コントローラ101は、電源投入時に、X方向モータ制御回路94に図3の右方向における駆動限界位置への移動を指令するとともに、X方向移動量検出回路95に初期設定を指令する。この指令により、X方向モータ制御回路94は、モータ77を駆動してステージ61を図3の右方向における駆動限界位置まで移動させる。X方向移動量検出回路95は、指令が入力してからモータ77内のエンコーダ77aからの回転信号を入力し続け、ステージ61が駆動限界位置に達してモータ77の回転が停止すると、X方向移動量検出回路95はエンコーダ77aからの回転信号の入力停止を検出して、カウント値を「0」にリセットする。また、それと同時に、X方向モータ制御回路94に出力停止のための信号を出力する。これにより、X方向モータ制御回路94はモータ77への駆動信号の出力を停止する。その後に、モータ77が駆動された際には、X方向移動量検出回路95は、回転信号のパルス数をモータ77の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値に基づいてステージ61の移動量(移動位置)を計算し、計算した移動量をX方向モータ制御回路94及びコントローラ101に出力し続ける。よって、図3の右方向における駆動限界位置が移動量0(移動位置0)であり、3次元形状測定装置2からX線回折測定装置1に向かう方向(図3の左方向)への移動で値が増加する。   The initial setting of the count value in the X-direction movement amount detection circuit 95 is performed according to an instruction from the controller 101 when the power is turned on. That is, the controller 101 instructs the X direction motor control circuit 94 to move to the drive limit position in the right direction in FIG. 3 and instructs the X direction movement amount detection circuit 95 to perform initial setting when the power is turned on. By this command, the X direction motor control circuit 94 drives the motor 77 to move the stage 61 to the drive limit position in the right direction of FIG. The X-direction movement amount detection circuit 95 continues to input a rotation signal from the encoder 77a in the motor 77 after the command is input. When the stage 61 reaches the drive limit position and the rotation of the motor 77 stops, the X-direction movement amount detection circuit 95 moves. The amount detection circuit 95 detects the stop of the rotation signal input from the encoder 77a and resets the count value to “0”. At the same time, a signal for stopping output is output to the X-direction motor control circuit 94. As a result, the X direction motor control circuit 94 stops outputting the drive signal to the motor 77. Thereafter, when the motor 77 is driven, the X-direction movement amount detection circuit 95 counts up or down the number of pulses of the rotation signal in accordance with the rotation direction of the motor 77, and the stage 61 is based on the count value. The movement amount (movement position) is calculated, and the calculated movement amount is continuously output to the X-direction motor control circuit 94 and the controller 101. Therefore, the drive limit position in the right direction in FIG. 3 is the movement amount 0 (movement position 0), and the movement in the direction from the three-dimensional shape measurement apparatus 2 toward the X-ray diffraction measurement apparatus 1 (the left direction in FIG. 3). The value increases.

なお、後述するが、本実施形態には3次元形状測定装置2の座標系Dの他にいくつかの座標系があり、それぞれの座標系にはX方向、Y方向、Z方向が存在しているので、以後、ステージの移動方向であるX方向、Y方向、Z方向を、ステージX方向、ステージY方向、ステージZ方向と表現することで区別する。   As will be described later, in this embodiment, there are several coordinate systems in addition to the coordinate system D of the three-dimensional shape measuring apparatus 2, and each coordinate system has an X direction, a Y direction, and a Z direction. Therefore, hereinafter, the X direction, the Y direction, and the Z direction, which are the movement directions of the stage, are distinguished by expressing them as the stage X direction, the stage Y direction, and the stage Z direction.

X線出射器10は、長尺状に形成され、ケース50内の上部にて図示左右方向に延設されてケース50に固定されており、高電圧電源96からX線出射のための高電圧及び電流の供給を受け、X線制御回路81により制御されて、出射口11からX線を下方(図示左下方向)に向けて出射する。ケース50は前述のように支持アーム52に回転可能に接続されているので、X線出射器10から出射されたX線の出射方向はステージX方向周りに変化させることができる。ただし、ケース50の切欠き部壁50cと側面壁50bの繋ぎ壁50dがステージ61に対してほぼ平行になるように調整するのが好ましい。このとき出射されたX線のステージZ方向に対する角度(X線の入射角度φ)は、例えば30度乃至45度の範囲内の角度である。   The X-ray emitter 10 is formed in a long shape, extends in the left-right direction in the figure in the upper part of the case 50, and is fixed to the case 50. Then, the current is supplied and controlled by the X-ray control circuit 81 to emit X-rays downward (lower left direction in the figure) from the emission port 11. Since the case 50 is rotatably connected to the support arm 52 as described above, the emission direction of the X-rays emitted from the X-ray emitter 10 can be changed around the stage X direction. However, it is preferable to adjust so that the notch portion wall 50c of the case 50 and the connecting wall 50d of the side wall 50b are substantially parallel to the stage 61. The angle of the X-rays emitted at this time with respect to the stage Z direction (X-ray incident angle φ) is, for example, an angle within a range of 30 degrees to 45 degrees.

X線制御回路81は、後述するコンピュータ装置100を構成するコントローラ101によって制御され、X線出射器10から一定の強度のX線が出射されるように、X線出射器10に高電圧電源96から供給される駆動電流及び駆動電圧を制御する。また、X線出射器10は、図示しない冷却装置を備えていて、X線制御回路81は、この冷却装置に供給される駆動信号も制御する。これにより、X線出射器10の温度が一定に保たれる。   The X-ray control circuit 81 is controlled by a controller 101 that configures the computer apparatus 100 to be described later, and a high-voltage power supply 96 is supplied to the X-ray emitter 10 so that X-rays with a certain intensity are emitted from the X-ray emitter 10. The drive current and the drive voltage supplied from are controlled. Further, the X-ray emitter 10 includes a cooling device (not shown), and the X-ray control circuit 81 also controls a drive signal supplied to the cooling device. Thereby, the temperature of the X-ray emitter 10 is kept constant.

テーブル駆動機構20は、X線出射器10の下方にて、移動ステージ21を備えている。移動ステージ21は、フィードモータ22及びスクリューロッド23により、X線出射器10から出射されたX線の光軸と前記X線の光軸に交差するステージZ方向の線とが成す平面内であって、前記X線の光軸に垂直な方向に移動可能となっている。フィードモータ22は、テーブル駆動機構20内に固定されていてケース50に対して移動不能となっている。スクリューロッド23は、X線出射器10から出射されたX線の光軸に垂直な方向に延設されていて、その一端部がフィードモータ22の出力軸に連結されている。スクリューロッド23の他端部は、テーブル駆動機構20内に設けた軸受部24に回転可能に支持されている。また、移動ステージ21は、それぞれテーブル駆動機構20内にて固定された、対向する1対の板状のガイド25,25により挟まれていて、スクリューロッド23の軸線方向に沿って移動可能となっている。すなわち、フィードモータ22を正転又は逆転駆動すると、フィードモータ22の回転運動が移動ステージ21の直線運動に変換される。フィードモータ22内には、エンコーダ22aが組み込まれている。エンコーダ22aは、フィードモータ22が所定の微小回転角度だけ回転するたびに、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を位置検出回路86及びフィードモータ制御回路85へ出力する。   The table driving mechanism 20 includes a moving stage 21 below the X-ray emitter 10. The moving stage 21 is in a plane formed by an X-ray optical axis emitted from the X-ray emitter 10 by a feed motor 22 and a screw rod 23 and a line in the stage Z direction intersecting the X-ray optical axis. Thus, it can move in a direction perpendicular to the optical axis of the X-ray. The feed motor 22 is fixed in the table drive mechanism 20 and cannot move with respect to the case 50. The screw rod 23 extends in a direction perpendicular to the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 10, and one end thereof is connected to the output shaft of the feed motor 22. The other end portion of the screw rod 23 is rotatably supported by a bearing portion 24 provided in the table drive mechanism 20. The moving stage 21 is sandwiched between a pair of opposed plate-like guides 25 and 25 fixed in the table driving mechanism 20, respectively, and can move along the axial direction of the screw rod 23. ing. That is, when the feed motor 22 is driven forward or backward, the rotational motion of the feed motor 22 is converted into the linear motion of the moving stage 21. An encoder 22 a is incorporated in the feed motor 22. The encoder 22a outputs a pulse train signal that alternately switches between a high level and a low level to the position detection circuit 86 and the feed motor control circuit 85 each time the feed motor 22 rotates by a predetermined minute rotation angle.

位置検出回路86及びフィードモータ制御回路85は、コントローラ101からの指令により作動開始する。測定開始直後において、フィードモータ制御回路85は、フィードモータ22を駆動して移動ステージ21をフィードモータ22側へ移動させる。位置検出回路72は、エンコーダ22aから出力されるパルス列信号が入力されなくなると、移動ステージ21が移動限界位置に達したことを表す信号をフィードモータ制御回路85に出力し、カウント値を「0」に設定する。フィードモータ制御回路85は、位置検出回路86から移動限界位置に達したことを表す信号を入力すると、フィードモータ22への駆動信号の出力を停止する。上記の移動限界位置を移動ステージ21の原点位置とする。したがって、位置検出回路86は、移動ステージ21が図1及び図2にて左上方向に移動して移動限界位置に達したとき「0」を表す位置信号を出力し、移動ステージ21が移動限界位置から右下方向へ移動すると、エンコーダ22aからのパルス列信号をカウントし、移動限界位置からの移動距離xを表す信号を位置信号として出力する。   The position detection circuit 86 and the feed motor control circuit 85 start to operate in response to a command from the controller 101. Immediately after the start of measurement, the feed motor control circuit 85 drives the feed motor 22 to move the moving stage 21 to the feed motor 22 side. When the pulse train signal output from the encoder 22a is not input, the position detection circuit 72 outputs a signal indicating that the movement stage 21 has reached the movement limit position to the feed motor control circuit 85, and sets the count value to “0”. Set to. When the feed motor control circuit 85 receives a signal indicating that the movement limit position has been reached from the position detection circuit 86, the feed motor control circuit 85 stops outputting the drive signal to the feed motor 22. The above movement limit position is set as the origin position of the moving stage 21. Accordingly, the position detection circuit 86 outputs a position signal indicating “0” when the moving stage 21 moves in the upper left direction in FIGS. 1 and 2 and reaches the movement limit position, and the movement stage 21 moves to the movement limit position. When moving to the lower right, the pulse train signal from the encoder 22a is counted, and a signal indicating the movement distance x from the movement limit position is output as a position signal.

フィードモータ制御回路85は、コントローラ101から移動ステージ21の移動先の位置を表す設定値を入力すると、その設定値に応じてフィードモータ22を正転又は逆転駆動する。位置検出回路86は、エンコーダ22aが出力するパルス信号のパルス数をカウントする。そして、位置検出回路86は、カウントしたパルス数を用いて移動ステージ21の現在の位置(移動限界位置からの移動距離x)を計算し、コントローラ101及びフィードモータ制御回路85に出力する。フィードモータ制御回路85は、位置検出回路86から入力した移動ステージ21の現在の位置が、コントローラ101から入力した移動先の位置と一致するまでフィードモータ22を駆動する。   When the feed motor control circuit 85 receives a set value indicating the position of the moving stage 21 from the controller 101, the feed motor control circuit 85 drives the feed motor 22 to rotate forward or backward according to the set value. The position detection circuit 86 counts the number of pulses of the pulse signal output from the encoder 22a. Then, the position detection circuit 86 calculates the current position (movement distance x from the movement limit position) of the movement stage 21 using the counted number of pulses, and outputs it to the controller 101 and the feed motor control circuit 85. The feed motor control circuit 85 drives the feed motor 22 until the current position of the moving stage 21 input from the position detection circuit 86 matches the position of the moving destination input from the controller 101.

また、フィードモータ制御回路85は、移動ステージ21の移動速度を表す設定値をコントローラ101から入力する。そして、エンコーダ22aから入力したパルス信号の単位時間当たりのパルス数を用いて、移動ステージ21の移動速度を計算し、前記計算した移動ステージ21の移動速度がコントローラ101から入力した移動速度になるようにフィードモータ22を駆動する。   Further, the feed motor control circuit 85 inputs a set value indicating the moving speed of the moving stage 21 from the controller 101. Then, the moving speed of the moving stage 21 is calculated using the number of pulses per unit time of the pulse signal input from the encoder 22a, and the calculated moving speed of the moving stage 21 becomes the moving speed input from the controller 101. The feed motor 22 is driven.

一対のガイド25,25の上端は、板状の上壁26によって連結されている。上壁26には、貫通孔26aが設けられていて、貫通孔26aの中心位置はX線出射器10の出射口11の中心位置に対向しており、X線出射器10から出射されたX線は、出射口11及び貫通孔26aを介してテーブル駆動機構20内に入射する。   The upper ends of the pair of guides 25 are connected by a plate-like upper wall 26. A through hole 26 a is provided in the upper wall 26, and the center position of the through hole 26 a faces the center position of the emission port 11 of the X-ray emitter 10. The line enters the table driving mechanism 20 through the emission port 11 and the through hole 26a.

後述するイメージングプレート15が回折環撮像位置にある状態(図1、図2の状態)において、移動ステージ21の貫通孔26aと対向する位置には、図11に拡大して示すように、貫通孔21aが形成されている。移動ステージ21には、出射口11及び貫通孔26a,21aの中心軸線位置を回転中心とする出力軸27aを有するスピンドルモータ27が組み付けられている。出力軸27aは、円筒状に形成され、回転中心を中心軸とする断面円形の貫通孔27a1を有する。スピンドルモータ27の出力軸27aと反対側には、貫通孔27a1の中心位置を中心軸線とする貫通孔27bが設けられている。貫通孔27bの内周面上には、貫通孔27bの一部の内径を小さくするための円筒状の通路部材28が固定されている。なお、図11において2点鎖線で示した箇所は、本発明の変形例においてLED光照射機構を設ける部分であるが、それについては後述する。   In a state where an imaging plate 15 to be described later is in the diffraction ring imaging position (the state shown in FIGS. 1 and 2), a through hole is formed at a position facing the through hole 26a of the moving stage 21 as shown in an enlarged view in FIG. 21a is formed. The moving stage 21 is assembled with a spindle motor 27 having an output shaft 27a whose center of rotation is the position of the central axis of the exit port 11 and the through holes 26a, 21a. The output shaft 27a is formed in a cylindrical shape and has a through-hole 27a1 having a circular cross section with the center of rotation as the central axis. On the opposite side of the spindle motor 27 from the output shaft 27a, a through hole 27b having the central position of the through hole 27a1 as a central axis is provided. A cylindrical passage member 28 for reducing the inner diameter of a part of the through hole 27b is fixed on the inner peripheral surface of the through hole 27b. In addition, although the location shown with the dashed-two dotted line in FIG. 11 is a part which provides an LED light irradiation mechanism in the modification of this invention, it is mentioned later.

また、スピンドルモータ27内には、エンコーダ22aと同様のエンコーダ27cが組み込まれている。エンコーダ27cは、スピンドルモータ27が所定の微小回転角度だけ回転する度に、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を、スピンドルモータ制御回路82及び回転角度検出回路83へ出力する。さらに、エンコーダ27cは、スピンドルモータ27が1回転するごとに、所定の短い期間だけローレベルからハイレベルに切り替わるインデックス信号を、コントローラ101及び回転角度検出回路83に出力する。   An encoder 27c similar to the encoder 22a is incorporated in the spindle motor 27. The encoder 27c outputs, to the spindle motor control circuit 82 and the rotation angle detection circuit 83, a pulse train signal that alternately switches between a high level and a low level every time the spindle motor 27 rotates by a predetermined minute rotation angle. Furthermore, the encoder 27c outputs an index signal that switches from a low level to a high level for a predetermined short period each time the spindle motor 27 rotates once, to the controller 101 and the rotation angle detection circuit 83.

スピンドルモータ制御回路82及び回転角度検出回路83は、コントローラ101からの指令により作動開始する。スピンドルモータ制御回路82は、コントローラ101から、スピンドルモータ27の回転速度を表す設定値を入力する。そして、エンコーダ27cから入力したパルス信号の単位時間当たりのパルス数を用いてスピンドルモータ27の回転速度を計算し、計算した回転速度がコントローラ101から入力した回転速度(設定値)になるように、駆動信号をスピンドルモータ27に供給する。回転角度検出回路83は、エンコーダ27cから出力されたパルス列信号のパルス数をカウントし、そのカウント値を用いてスピンドルモータ27の回転角度すなわちイメージングプレート15の回転角度Θpを計算して、コントローラ101に出力する。そして、回転角度検出回路83は、エンコーダ27cから出力されたインデックス信号を入力すると、カウント値を「0」に設定する。すなわち、インデックス信号を入力した位置が回転角度0度の基準位置である。   The spindle motor control circuit 82 and the rotation angle detection circuit 83 start to operate in response to a command from the controller 101. The spindle motor control circuit 82 inputs a setting value representing the rotational speed of the spindle motor 27 from the controller 101. Then, the rotational speed of the spindle motor 27 is calculated using the number of pulses per unit time of the pulse signal input from the encoder 27c, and the calculated rotational speed becomes the rotational speed (set value) input from the controller 101. A drive signal is supplied to the spindle motor 27. The rotation angle detection circuit 83 counts the number of pulses of the pulse train signal output from the encoder 27c, calculates the rotation angle of the spindle motor 27, that is, the rotation angle Θp of the imaging plate 15 using the count value, and sends it to the controller 101. Output. Then, when the rotation angle detection circuit 83 receives the index signal output from the encoder 27c, the rotation angle detection circuit 83 sets the count value to “0”. That is, the position where the index signal is input is the reference position with a rotation angle of 0 degree.

テーブル16は、円形状に形成され、スピンドルモータ27の出力軸27aの先端部に固定されている。テーブル16の中心軸と、スピンドルモータ27の出力軸の中心軸とは一致している。テーブル16は、一体的に設けられて下面中央部から下方へ突出した突出部17を有していて、突出部17の外周面には、ねじ山が形成されている。突出部17の中心軸は、スピンドルモータ27の出力軸27aの中心軸と一致している。テーブル16の下面には、イメージングプレート15が取付けられる。イメージングプレート15は、表面に蛍光体が塗布された円形のプラスチックフィルムである。イメージングプレート15の中心部には、貫通孔15aが設けられていて、この貫通孔15aに突出部17を通し、突出部17の外周面上にナット状の固定具18をねじ込むことにより、イメージングプレート15が、固定具18とテーブル16の間に挟まれて固定される。固定具18は、円筒状の部材で、内周面に、突出部17のねじ山に対応するねじ山が形成されている。   The table 16 is formed in a circular shape, and is fixed to the tip of the output shaft 27 a of the spindle motor 27. The center axis of the table 16 coincides with the center axis of the output shaft of the spindle motor 27. The table 16 has a protrusion 17 that is provided integrally and protrudes downward from the central portion of the lower surface, and a thread is formed on the outer peripheral surface of the protrusion 17. The central axis of the protrusion 17 coincides with the central axis of the output shaft 27 a of the spindle motor 27. An imaging plate 15 is attached to the lower surface of the table 16. The imaging plate 15 is a circular plastic film whose surface is coated with a phosphor. A through-hole 15a is provided at the center of the imaging plate 15. By passing the protrusion 17 through the through-hole 15a and screwing a nut-shaped fixture 18 on the outer peripheral surface of the protrusion 17, the imaging plate 15 is fixed between the fixture 18 and the table 16. The fixture 18 is a cylindrical member, and a thread corresponding to the thread of the protrusion 17 is formed on the inner peripheral surface.

テーブル16、突出部17及び固定具18にも貫通孔16a,17a,18aがそれぞれ設けられており、貫通孔16a,17a,18aの中心軸はテーブル16の中心軸と同じであり、貫通孔18aの内径は貫通孔16a,17aに比べて小さく、前述した通路部材28の内径と同じである。したがって、スピンドルモータ27の出力軸27aから出射されたX線は、貫通孔16a,17a,18aを介するとともに、切欠き部壁50cに設けた円形孔50c1を介して外部下方に位置する測定対象物OBに向かって出射される。この場合、通路部材28の内径及び貫通孔18aの内径は小さいので、通路部材28を介して貫通孔27b,27a1,16a,17a内に入射したX線はやや拡散しているが、貫通孔18aから出射されるX線は貫通孔27a1の軸線に平行な平行光となり、円形孔50c1から出射される。また、この円形孔50c1の内径は、測定対象物OBからの回折光をイメージングプレート15に導くために大きい。   The table 16, the projecting portion 17 and the fixture 18 are also provided with through holes 16a, 17a and 18a, respectively. The central axis of the through holes 16a, 17a and 18a is the same as the central axis of the table 16, and the through hole 18a. Is smaller than the through holes 16a and 17a, and is the same as the inner diameter of the passage member 28 described above. Accordingly, the X-ray emitted from the output shaft 27a of the spindle motor 27 passes through the through holes 16a, 17a, and 18a, and the measurement object is positioned below and outside via the circular hole 50c1 provided in the notch wall 50c. It is emitted toward OB. In this case, since the inner diameter of the passage member 28 and the inner diameter of the through hole 18a are small, the X-rays that have entered the through holes 27b, 27a1, 16a, and 17a through the passage member 28 are slightly diffused, but the through hole 18a. X-rays emitted from the light become parallel light parallel to the axis of the through hole 27a1 and are emitted from the circular hole 50c1. The inner diameter of the circular hole 50c1 is large in order to guide the diffracted light from the measurement object OB to the imaging plate 15.

イメージングプレート15は、フィードモータ22によって駆動されて、移動ステージ21、スピンドルモータ27及びテーブル16と共に、原点位置から回折環を撮像する回折環撮像位置へ移動する。前述のように、この回折環撮像位置において、X線出射器10から出射されたX線がステージ61上の測定対象物OBに照射されるようになっている。また、イメージングプレート15は、スピンドルモータ27によって駆動されて回転しながら、フィードモータ22によって駆動されて、移動ステージ21、スピンドルモータ27及びテーブル16と共に、撮像した回折環を読み取る回折環読取り領域内、及び回折環を消去する回折環消去領域内を移動する。なお、この場合のイメージングプレート15の移動においては、イメージングプレート15の中心軸が、X線出射器10から出射されたX線の光軸と測定対象物OBの法線とが成す平面内に保たれた状態で、前記X線の光軸に垂直な方向に移動する。   The imaging plate 15 is driven by the feed motor 22 and moves together with the moving stage 21, the spindle motor 27, and the table 16 from the origin position to the diffraction ring imaging position for imaging the diffraction ring. As described above, the X-ray emitted from the X-ray emitter 10 is irradiated on the measurement object OB on the stage 61 at the diffraction ring imaging position. In addition, the imaging plate 15 is driven by the feed motor 22 while being driven by the spindle motor 27 and rotated, together with the moving stage 21, the spindle motor 27, and the table 16, in the diffraction ring reading region for reading the imaged diffraction ring, And move in the diffractive ring erasing region to erase the diffractive ring. In this case, when the imaging plate 15 is moved, the central axis of the imaging plate 15 is kept within a plane formed by the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 10 and the normal line of the measurement object OB. In a leaned state, it moves in a direction perpendicular to the optical axis of the X-ray.

レーザ検出装置30は、回折環を撮像したイメージングプレート15にレーザ光を照射して、イメージングプレート15から入射した光の強度を検出する。レーザ検出装置30は、測定対象物OB及び回折環撮像位置にあるイメージングプレート15からフィードモータ22側に充分離れている。すなわち、イメージングプレート15が回折環撮像位置にあるとき、測定対象物OBにて回折したX線がレーザ検出装置30によって遮られないようになっている。レーザ検出装置30は、レーザ光源31と、コリメートレンズ32、反射鏡33、ダイクロイックミラー34及び対物レンズ36を備えている。   The laser detection device 30 detects the intensity of light incident from the imaging plate 15 by irradiating the imaging plate 15 that images the diffraction ring with laser light. The laser detection device 30 is sufficiently separated from the measurement object OB and the imaging plate 15 at the diffraction ring imaging position toward the feed motor 22. That is, when the imaging plate 15 is at the diffraction ring imaging position, the X-ray diffracted by the measurement object OB is not blocked by the laser detection device 30. The laser detection device 30 includes a laser light source 31, a collimating lens 32, a reflecting mirror 33, a dichroic mirror 34, and an objective lens 36.

レーザ光源31は、レーザ駆動回路77によって制御されて、イメージングプレート15に照射するレーザ光を出射する。レーザ駆動回路77は、コントローラ101によって制御され、レーザ光源31から所定の強度のレーザ光が出射されるように、駆動信号を制御して供給する。レーザ駆動回路77は、後述するフォトディテクタ42から出力された受光信号を入力して、受光信号の強度が所定の強度になるようにレーザ光源31に出力する駆動信号を制御する。これにより、イメージングプレート15に照射されるレーザ光の強度が一定に維持される。   The laser light source 31 is controlled by the laser driving circuit 77 to emit laser light that irradiates the imaging plate 15. The laser drive circuit 77 is controlled by the controller 101 and controls and supplies a drive signal so that laser light having a predetermined intensity is emitted from the laser light source 31. The laser drive circuit 77 inputs a light reception signal output from the photodetector 42 described later, and controls a drive signal output to the laser light source 31 so that the intensity of the light reception signal becomes a predetermined intensity. Thereby, the intensity of the laser light applied to the imaging plate 15 is kept constant.

コリメートレンズ32は、レーザ光源31から出射されたレーザ光を平行光に変換する。反射鏡33は、コリメートレンズ32にて平行光に変換されたレーザ光を、ダイクロイックミラー34に向けて反射する。ダイクロイックミラー34は、反射鏡33から入射したレーザ光の大半(例えば、95%)をそのまま透過させる。対物レンズ36は、ダイクロイックミラー34から入射したレーザ光をイメージングプレート15の表面に集光させる。この対物レンズ36から出射されるレーザ光の光軸は、X線出射器10から出射されたX線の光軸と前記X線の光軸に交差するステージZ方向の線とが成す平面内であって、前記X線の光軸に平行な方向、すなわち移動ステージ21の移動方向に対して垂直な方向である。   The collimating lens 32 converts the laser light emitted from the laser light source 31 into parallel light. The reflecting mirror 33 reflects the laser light converted into parallel light by the collimating lens 32 toward the dichroic mirror 34. The dichroic mirror 34 transmits most of the laser light incident from the reflecting mirror 33 (for example, 95%) as it is. The objective lens 36 focuses the laser light incident from the dichroic mirror 34 on the surface of the imaging plate 15. The optical axis of the laser light emitted from the objective lens 36 is within a plane formed by the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 10 and a line in the stage Z direction intersecting the optical axis of the X-ray. The direction parallel to the optical axis of the X-ray, that is, the direction perpendicular to the moving direction of the moving stage 21.

対物レンズ36には、フォーカスアクチュエータ37が組み付けられている。フォーカスアクチュエータ37は、対物レンズ36をレーザ光の光軸方向に移動させるアクチュエータである。なお、対物レンズ36は、フォーカスアクチュエータ37が通電されていないときに、その可動範囲の中心に位置する。   A focus actuator 37 is assembled to the objective lens 36. The focus actuator 37 is an actuator that moves the objective lens 36 in the optical axis direction of the laser light. The objective lens 36 is located at the center of the movable range when the focus actuator 37 is not energized.

対物レンズ36によって集光されたレーザ光を、イメージングプレート15の表面であって、回折環が撮像されている部分に照射すると、輝尽発光(Photo−Stimulated Luminesence)現象が生じる。すなわち、回折環を撮像した後、イメージングプレート15にレーザ光を照射すると、イメージングプレート15の蛍光体が回折X線の強度に応じた光であって、レーザ光の波長よりも波長が短い光を発する。イメージングプレート15に照射されて反射したレーザ光の反射光及び蛍光体から発せられた光は、対物レンズ36を通過して、レーザ光の反射光の大部分はダイクロイックミラー34を透過し、蛍光体から発せられた光の大部分はダイクロイックミラー34にて反射する。ダイクロイックミラー34の反射方向には、集光レンズ38、シリンドリカルレンズ39及びフォトディテクタ40が設けられている。集光レンズ38は、ダイクロイックミラー34から入射した光を、シリンドリカルレンズ39に集光する。シリンドリカルレンズ39は、透過した光に非点収差を生じさせる。フォトディテクタ40は、分割線で区切られた4つの同一正方形状の受光素子からなる4分割受光素子によって構成されており、時計回りに配置された受光領域A,B,C,Dに入射した光の強度に比例した大きさの検出信号を受光信号(a,b,c,d)として、増幅回路88に出力する。   When the laser beam condensed by the objective lens 36 is irradiated on the surface of the imaging plate 15 where the diffraction ring is imaged, a photo-stimulated luminescence phenomenon occurs. That is, after imaging the diffraction ring, when the imaging plate 15 is irradiated with laser light, the phosphor of the imaging plate 15 is light corresponding to the intensity of the diffracted X-ray and has a wavelength shorter than the wavelength of the laser light. To emit. The reflected light of the laser beam irradiated on the imaging plate 15 and the light emitted from the phosphor pass through the objective lens 36, and most of the reflected light of the laser beam passes through the dichroic mirror 34, and the phosphor. Most of the light emitted from is reflected by the dichroic mirror 34. In the reflection direction of the dichroic mirror 34, a condenser lens 38, a cylindrical lens 39, and a photodetector 40 are provided. The condensing lens 38 condenses the light incident from the dichroic mirror 34 on the cylindrical lens 39. The cylindrical lens 39 causes astigmatism in the transmitted light. The photodetector 40 is composed of four divided light receiving elements composed of four light receiving elements having the same square shape divided by dividing lines, and the light incident on the light receiving areas A, B, C, and D arranged in the clockwise direction. A detection signal having a magnitude proportional to the intensity is output to the amplifier circuit 88 as a light reception signal (a, b, c, d).

増幅回路88は、フォトディテクタ40から出力された受光信号(a,b,c,d)をそれぞれ同じ増幅率で増幅して受光信号(a’,b’,c’,d’)を生成し、フォーカスエラー信号生成回路91及びSUM信号生成回路89へ出力する。本実施形態においては、非点収差法によるフォーカスサーボ制御を用いる。フォーカスエラー信号生成回路91は、増幅された受光信号(a’,b’,c’,d’)を用いて、演算によりフォーカスエラー信号を生成する。すなわち、フォーカスエラー信号生成回路79は、(a’+c’)−(b’+d’)の演算を行い、この演算結果をフォーカスエラー信号としてフォーカスサーボ回路92へ出力する。フォーカスエラー信号(a’+c’)−(b’+d’)は、レーザ光の焦点位置のイメージングプレート15の表面からのずれ量を表している。   The amplifying circuit 88 amplifies the light reception signals (a, b, c, d) output from the photodetector 40 with the same amplification factor to generate light reception signals (a ′, b ′, c ′, d ′), The data is output to the focus error signal generation circuit 91 and the SUM signal generation circuit 89. In this embodiment, focus servo control based on the astigmatism method is used. The focus error signal generation circuit 91 generates a focus error signal by calculation using the amplified light reception signals (a ′, b ′, c ′, d ′). That is, the focus error signal generation circuit 79 calculates (a ′ + c ′) − (b ′ + d ′) and outputs the calculation result to the focus servo circuit 92 as a focus error signal. The focus error signal (a ′ + c ′) − (b ′ + d ′) represents the amount of deviation of the focal position of the laser beam from the surface of the imaging plate 15.

フォーカスサーボ回路92は、コントローラ101により制御され、フォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路93に出力する。ドライブ回路93は、このフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ37を駆動して、対物レンズ36をレーザ光の光軸方向に変位させる。この場合、フォーカスエラー信号(a’+c’)−(b’+d’)の値が常に一定値(例えば、ゼロ)となるようにフォーカスサーボ信号を生成することにより、イメージングプレート15の表面にレーザ光を集光させ続けることができる。   The focus servo circuit 92 is controlled by the controller 101, generates a focus servo signal based on the focus error signal, and outputs the focus servo signal to the drive circuit 93. The drive circuit 93 drives the focus actuator 37 in accordance with the focus servo signal to displace the objective lens 36 in the optical axis direction of the laser light. In this case, the focus servo signal is generated so that the value of the focus error signal (a ′ + c ′) − (b ′ + d ′) is always a constant value (for example, zero), so that the laser is applied to the surface of the imaging plate 15. The light can be continuously collected.

SUM信号生成回路89は、受光信号(a’,b’,c’,d’)を合算してSUM信号(a’+b’+c’+d’)を生成し、A/D変換回路90に出力する。SUM信号の強度は、イメージングプレート15にて反射したレーザ光の強度と輝尽発光により発生した光の強度を合わせた強度に相当するが、イメージングプレート15にて反射したレーザ光の強度はほぼ一定であるので、SUM信号の強度は、輝尽発光により発生した光の強度に相当する。すなわち、SUM信号の強度は、イメージングプレート15に入射した回折X線の強度に相当する。A/D変換回路90は、コントローラ101によって制御され、SUM信号生成回路89からSUM信号を入力し、入力したSUM信号の瞬時値をディジタルデータに変換してコントローラ101に出力する。   The SUM signal generation circuit 89 generates the SUM signal (a ′ + b ′ + c ′ + d ′) by adding the received light signals (a ′, b ′, c ′, d ′), and outputs it to the A / D conversion circuit 90. To do. The intensity of the SUM signal corresponds to the intensity of the laser light reflected by the imaging plate 15 and the intensity of the light generated by the stimulated light emission, but the intensity of the laser light reflected by the imaging plate 15 is substantially constant. Therefore, the intensity of the SUM signal corresponds to the intensity of light generated by the stimulated light emission. That is, the intensity of the SUM signal corresponds to the intensity of the diffracted X-ray incident on the imaging plate 15. The A / D conversion circuit 90 is controlled by the controller 101, receives the SUM signal from the SUM signal generation circuit 89, converts the instantaneous value of the input SUM signal into digital data, and outputs the digital data to the controller 101.

また、レーザ検出装置30は、集光レンズ41及びフォトディテクタ42を備えている。集光レンズ41は、レーザ光源31から出射されたレーザ光の一部であって、ダイクロイックミラー34を透過せずに反射したレーザ光をフォトディテクタ42の受光面に集光する。フォトディテクタ42は、受光面に集光された光の強度に応じた受光信号を出力する受光素子である。従って、フォトディテクタ42は、レーザ光源31が出射したレーザ光の強度に対応した受光信号をレーザ駆動回路87へ出力する。   Further, the laser detection device 30 includes a condenser lens 41 and a photodetector 42. The condenser lens 41 is a part of the laser light emitted from the laser light source 31, and condenses the laser light reflected without passing through the dichroic mirror 34 on the light receiving surface of the photodetector 42. The photodetector 42 is a light receiving element that outputs a light receiving signal corresponding to the intensity of light collected on the light receiving surface. Accordingly, the photodetector 42 outputs a light reception signal corresponding to the intensity of the laser light emitted from the laser light source 31 to the laser driving circuit 87.

また、対物レンズ36に隣接して、LED光源43が設けられている。LED光源43は、LED駆動回路84によって制御されて、可視光を発して、イメージングプレート15に撮像された回折環を消去する。LED駆動回路84は、コントローラ101によって制御され、LED光源43に、所定の強度の可視光を発生させるための駆動信号を供給する。   Further, an LED light source 43 is provided adjacent to the objective lens 36. The LED light source 43 is controlled by the LED drive circuit 84 to emit visible light and erase the diffraction ring imaged on the imaging plate 15. The LED drive circuit 84 is controlled by the controller 101 and supplies a drive signal for generating visible light having a predetermined intensity to the LED light source 43.

コンピュータ装置100は、コントローラ101、入力装置102及び表示装置103からなる。コントローラ101は、CPU、ROM、RAM、大容量記憶装置などを備えたマイクロコンピュータを主要部とした電子制御装置であり、大容量記憶装置に記憶された各種プログラムを実行してX線回折測定装置1、3次元形状測定装置2および移動装置70の作動の制御を行う。また、X線回折測定装置1、3次元形状測定装置2から入力したデータの処理および後述する表示装置103への画像信号の出力を行う。入力装置102は、コントローラ101に接続されて、作業者により、各種パラメータ、作業指示などの入力のために利用される。表示装置103は、作業者に対して各種の設定状況、作動状況、測定結果なども視覚的に知らせる。   The computer device 100 includes a controller 101, an input device 102, and a display device 103. The controller 101 is an electronic control unit mainly including a microcomputer having a CPU, ROM, RAM, a large capacity storage device, etc. 1. The operation of the three-dimensional shape measuring device 2 and the moving device 70 is controlled. In addition, it processes data input from the X-ray diffraction measurement apparatus 1 and the three-dimensional shape measurement apparatus 2 and outputs an image signal to the display apparatus 103 described later. The input device 102 is connected to the controller 101 and is used by an operator for inputting various parameters, work instructions, and the like. The display device 103 visually notifies the operator of various setting situations, operating situations, measurement results, and the like.

コントローラ101には入力装置102からの入力により3次元形状測定装置2に形状測定開始を指令し、3次元形状測定装置2からデータが入力すると、点群データを算出し、算出した点群データから測定対象物OBの3次元形状画像データを作成して表示装置103に出力するプログラムがインストールされている。また、コントローラ101には入力装置102からの入力により、表示された3次元形状画像上の任意の点を指定し、指定した点をX線照射点として決定すると、以下の(A)〜(C)を計算して表示するためのプログラムがインストールされている。
(A)決定した点にX線が照射された場合にイメージングプレートに形成される回折環の形状。
(B)決定した点にX線が照射された場合のX線の入射角度。
(C)決定した点にX線が照射され、その際にX線照射点からイメージングプレート15までの距離が設定値になるための、ステージX方向、ステージY方向およびステージZ方向の移動量。
また、コントローラ101には入力装置102からの入力により、ステージ61の(測定対象物OBの)傾斜方向と傾斜量(符号が付いた傾斜量)を指定すると、その場合の上記の(A)〜(C)を計算して表示するためのプログラムもインストールされている。また、コントローラ101には入力装置102からの入力により、X線回折測定装置1においてテーブル20をX線出射器10から出射されるX線が貫通孔27b,27a1,16a,17a,18aを介して出射口51Cから出射のされる位置にしたうえでX線を設定された時間だけ出射し、イメージングプレート15に形成された回折環の形状をレーザ検出装置30により読取り、読取った回折環の形状から残留応力を計算するプログラムもインストールされている。これらのプログラムが実行する制御およびデータ処理の詳細については、これより後に、前述のように構成されたX線回折測定システムにおいて、作業者が測定対象物OBの残留応力測定のために行う操作に沿って説明する。その前に、X線回折測定装置1が接続されているアーム式移動装置によりX線回折測定装置1のステージ61に対する位置を調整した後、コントローラ101には予め上記(A)〜(C)に示した回折環の形状、X線の入射角度およびステージ61の移動量を計算する際に使用する値として、様々な値や式を記憶させておく必要があるので、それらの値や式を求める方法について説明する。
When the controller 101 is instructed to start the shape measurement by the input device 102 and the data is input from the three-dimensional shape measuring device 2, the point cloud data is calculated. A program for creating three-dimensional shape image data of the measurement object OB and outputting it to the display device 103 is installed. In addition, when an arbitrary point on the displayed three-dimensional shape image is designated by the input from the input device 102 to the controller 101 and the designated point is determined as an X-ray irradiation point, the following (A) to (C) ) A program for calculating and displaying is installed.
(A) The shape of the diffraction ring formed on the imaging plate when the determined point is irradiated with X-rays.
(B) X-ray incident angle when the determined point is irradiated with X-rays.
(C) The amount of movement in the stage X direction, the stage Y direction, and the stage Z direction so that the determined point is irradiated with X-rays and the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15 becomes a set value.
Further, when the controller 101 is designated by the input from the input device 102 with the tilt direction and the tilt amount (the tilt amount with a sign) of the stage 61 (the tilt amount with the sign), the above (A) to (A) to FIG. A program for calculating and displaying (C) is also installed. In addition, the controller 101 receives X-rays emitted from the X-ray emitter 10 through the table 20 in the X-ray diffraction measurement device 1 through the through-holes 27b, 27a1, 16a, 17a, and 18a. X-rays are emitted for a set time after being set to the position where the light is emitted from the emission port 51C, the shape of the diffraction ring formed on the imaging plate 15 is read by the laser detection device 30, and the shape of the read diffraction ring is determined. A program for calculating residual stress is also installed. The details of the control and data processing executed by these programs will be described later in the operations performed by the operator for measuring the residual stress of the measurement object OB in the X-ray diffraction measurement system configured as described above. It explains along. Before that, after adjusting the position of the X-ray diffraction measurement apparatus 1 with respect to the stage 61 by the arm type moving device to which the X-ray diffraction measurement apparatus 1 is connected, the controller 101 previously stores the above (A) to (C). Since various values and expressions need to be stored as values used when calculating the shape of the diffraction ring, the incident angle of X-rays, and the amount of movement of the stage 61, those values and expressions are obtained. A method will be described.

コントローラ101には3次元形状測定装置2の座標系Dにおける次の(1)〜(4)の値および式を記憶させておく。これらを視覚的に示したものが図4である。なお、(3)の式および(4)の値は、X線回折測定装置1と3次元形状測定装置2の位置関係が変わらない限り一定であるので、X線回折測定装置1の位置を調整するごとに行わなくてもよい。
(1)ステージ61の3つの移動方向における単位ベクトルVx,Vy,Vzの成分。
(2)ステージ61の移動位置が設定位置(例えば駆動限界位置、すなわち移動位置0の位置)にあるときの、ステージ61のX軸周りの傾斜とY軸周りの傾斜における回転軸Rx,Ryを表す直線式。
(3)X線の光軸Xaを表す直線式。
(4)イメージングプレート15の表面とX線の光軸が交差する点Xiの座標値。
以下、3次元形状測定装置2、X線回折測定装置1、移動装置70および傾斜装置60を用いてこれらの(1)〜(4)の値および式を求める方法について説明する。
The controller 101 stores the following values (1) to (4) and expressions in the coordinate system D of the three-dimensional shape measuring apparatus 2. These are shown visually in FIG. Since the values of (3) and (4) are constant as long as the positional relationship between the X-ray diffraction measurement device 1 and the three-dimensional shape measurement device 2 does not change, the position of the X-ray diffraction measurement device 1 is adjusted. You don't have to do it every time.
(1) Components of unit vectors Vx, Vy, Vz in the three movement directions of the stage 61.
(2) When the movement position of the stage 61 is at a set position (for example, the drive limit position, that is, the position of the movement position 0), the rotation axes Rx and Ry in the inclination around the X axis and the inclination around the Y axis of the stage 61 A linear expression to represent.
(3) A linear expression representing the optical axis Xa of X-rays.
(4) Coordinate values of the point Xi where the surface of the imaging plate 15 and the optical axis of the X-ray intersect.
Hereinafter, a method of obtaining the values and expressions of (1) to (4) using the three-dimensional shape measuring apparatus 2, the X-ray diffraction measuring apparatus 1, the moving apparatus 70, and the tilting apparatus 60 will be described.

(1)ステージ61の3つの移動方向における単位ベクトルVx,Vy,Vzの成分。
ステージ61に定点定義可能な基準物体(例えば球体)を動かないように載置し、ステージ61を移動装置70によりステージX方向に移動させて3次元形状測定装置2により形状測定が可能な位置にする。そして、入力装置102から測定指令を入力して3次元形状測定装置2により形状測定を行う。コントローラ101では3次元形状測定装置2から入力したデータを用いてデータ処理を行い点群データが算出されるが、この点群データには基準物体の点群データの他にステージ61の点群データおよびその周囲にある物体の点群データがあるので、この点群データから基準物体の点群データのみを抽出し、抽出した点群データから基準物体中に定義される定点座標(球体であれば球体の中心)の座標値を計算する。点群データから基準物体の点群データのみを抽出するためのデータ処理の手法は既存技術であり、例えば特許第3952467号に記載されている。次に入力装置102からの入力により、3次元形状測定装置2による形状測定が可能な範囲内でステージ61をステージX方向に移動させ、上記と同様に3次元形状測定装置2により形状測定を行い、コントローラ101で点群データを処理して基準物体中に定義される定点座標(球体であれば球体の中心)の座標値を算出する。これにより、2つの定点座標が得られるので、この2つの定点座標を結ぶ方向のベクトル成分を計算し、このベクトル成分をベクトルの大きさで除算することで、単位ベクトルVxの成分を計算する。この単位ベクトルVxの向きは図4に示すように3次元形状測定装置2からX線回折測定装置1に向かう向き(すなわち、ステージX方向)を正とする。次に、同様に3次元形状測定装置2による形状測定が可能な範囲内で基準物体を移動装置70によりステージY方向に移動させ、ステージY方向の異なる2点で3次元形状測定装置2により形状測定を行い、点群データを処理して2つの定点座標を求め、2つの定点座標から単位ベクトルVyの成分を計算する。この単位ベクトルVyの向きは図4に示すようにX線回折測定装置1の前方方向(すなわち、ステージY方向)を正とする。さらに、同様に3次元形状測定装置2による形状測定が可能な範囲内で基準物体を移動装置70によりステージZ方向に移動させ、ステージZ方向の異なる2点で3次元形状測定装置2により形状測定を行い、点群データを処理して2つの定点座標を求め、2つの定点座標から単位ベクトルVzの成分を計算する。この単位ベクトルVzの向きは図4に示すようにステージ61が高くなる方向(すなわち、ステージZ方向)を正とする。これにより、単位ベクトルVx,Vy,Vzの成分が得られる。
(1) Components of unit vectors Vx, Vy, Vz in the three movement directions of the stage 61.
A reference object capable of defining a fixed point (for example, a sphere) is placed on the stage 61 so as not to move, the stage 61 is moved in the direction of the stage X by the moving device 70, and the shape can be measured by the three-dimensional shape measuring device 2. To do. Then, a measurement command is input from the input device 102 and shape measurement is performed by the three-dimensional shape measurement device 2. The controller 101 performs data processing using data input from the three-dimensional shape measuring apparatus 2 to calculate point cloud data. This point cloud data includes the point cloud data of the stage 61 in addition to the point cloud data of the reference object. And the point cloud data of the object around it, so only the point cloud data of the reference object is extracted from this point cloud data, and the fixed point coordinates defined in the reference object (if it is a sphere) Calculate the coordinate value of the center of the sphere. A data processing method for extracting only the point cloud data of the reference object from the point cloud data is an existing technology, and is described in, for example, Japanese Patent No. 3951467. Next, in response to an input from the input device 102, the stage 61 is moved in the direction of the stage X within a range where the shape can be measured by the three-dimensional shape measuring device 2, and the shape is measured by the three-dimensional shape measuring device 2 in the same manner as described above. Then, the controller 101 processes the point cloud data to calculate the coordinate values of fixed point coordinates (in the case of a sphere, the center of the sphere) defined in the reference object. As a result, two fixed point coordinates are obtained. Therefore, a vector component in a direction connecting the two fixed point coordinates is calculated, and the vector component is divided by the magnitude of the vector to calculate the component of the unit vector Vx. As shown in FIG. 4, the unit vector Vx has a positive direction from the three-dimensional shape measuring apparatus 2 to the X-ray diffraction measuring apparatus 1 (ie, the stage X direction). Next, similarly, the reference object is moved in the stage Y direction by the moving device 70 within the range in which the shape can be measured by the three-dimensional shape measuring device 2, and the shape is measured by the three-dimensional shape measuring device 2 at two different points in the stage Y direction. Measurement is performed, the point cloud data is processed to obtain two fixed point coordinates, and the component of the unit vector Vy is calculated from the two fixed point coordinates. The direction of the unit vector Vy is positive in the forward direction of the X-ray diffraction measurement apparatus 1 (ie, the stage Y direction) as shown in FIG. Similarly, the reference object is moved in the direction of the stage Z by the moving device 70 within the range in which the shape can be measured by the three-dimensional shape measuring apparatus 2, and the shape is measured by the three-dimensional shape measuring apparatus 2 at two different points in the stage Z direction. The point cloud data is processed to obtain two fixed point coordinates, and the component of the unit vector Vz is calculated from the two fixed point coordinates. The direction of the unit vector Vz is positive in the direction in which the stage 61 rises (that is, the stage Z direction) as shown in FIG. Thereby, the components of the unit vectors Vx, Vy, Vz are obtained.

(2)ステージ61の移動位置が設定位置にあるときの、ステージ61のX軸周りの傾斜とY軸周りの傾斜における回転軸Rx,Ryを表す直線式。
ステージ61に定点定義可能な基準物体(例えば球体)を動かないように載置し、移動装置70によりステージ61を予め設定された移動位置Xstd,Ystd,Zstdに移動させる。3次元形状測定装置2による形状測定が可能であれば、移動位置がXstd=0,Ystd=0,Zstd=0になる駆動限界位置にすると、後述する計算が簡単になるので好ましい。次に上記(1)の単位ベクトルVx,Vy,Vzの成分を求めた場合と同様に、3次元形状測定装置2により形状測定を行い、点群データを処理して定点座標を求める。次に傾斜装置60によりステージ61のX軸周りの傾斜を変更して、同様に3次元形状測定装置2により形状測定を行い、点群データを処理して定点座標を求め、さらに傾斜装置60によりステージ61のX軸周りの傾斜を変更して、同様に定点座標を求める。すなわち、X軸周りの傾斜が3つの傾斜角度にあるときの定点座標をそれぞれ求める。3つの傾斜角度は、例えばマイナス方向の最大傾斜角度、0付近の傾斜角度およびプラス方向の最大傾斜角度とすればよい。次に得られた3つの定点座標から以下の順で計算を行い、回転軸Rxを表す直線式を計算する。
・3つの定点座標を平面式 a・X+b・Y+c・Z+d = 0の式に代入して、連立方程式を解くことで3つの座標を含む平面式a1・X+b1・Y+c1・Z+d1 = 0を求める。
・3つの定点座標の内、2つの定点座標値を減算して2つの定点座標を結ぶ方向にあるベクトルの成分を計算し、2つの定点座標値を加算して2で除算することで2つの定点座標の中点の座標値を計算する。そして、このベクトルが法線ベクトルで中点を含む平面の式a2・X+b2・Y+c2・Z+d2 = 0を求める。
・3つの定点座標の内、先に選択しなかった定点座標ともう1つの定点座標値から同様の計算によりa3・X+b3・Y+c3・Z+d3 = 0を求める
・3つの平面式a1・X+b1・Y+c1・Z+d1
= 0、a2・X+b2・Y+c2・Z+d2 = 0、およびa3・X+b3・Y+c3・Z+d3 = 0からなる連立方程式を解くことで3つの定点座標が円周上にある円の中心座標値(xc,yc,zc)を求める。回転軸Rxを表す直線式は、(X−xc)/a1=(Y−yc)/b1=(Z−zc)/c1である。なお、後述する回転軸Ryを表す直線式と区別するため、回転軸Rxを表す直線式を、(X−xcx)/ax=(Y−ycx)/bx=(Z−zcx)/cxとする。
(2) A linear expression representing the rotation axes Rx and Ry of the tilt around the X axis and the tilt around the Y axis of the stage 61 when the moving position of the stage 61 is at the set position.
A reference object capable of defining a fixed point (for example, a sphere) is placed on the stage 61 so as not to move, and the stage 61 is moved to preset movement positions Xstd, Ystd, Zstd by the moving device 70. If shape measurement by the three-dimensional shape measuring apparatus 2 is possible, it is preferable to set the movement position to a drive limit position where Xstd = 0, Ystd = 0, and Zstd = 0 because the calculation described later becomes simple. Next, as in the case of obtaining the components of the unit vectors Vx, Vy, and Vz in (1) above, shape measurement is performed by the three-dimensional shape measurement apparatus 2, and point cloud data is processed to obtain fixed point coordinates. Next, the tilt around the X axis of the stage 61 is changed by the tilting device 60, the shape is measured by the three-dimensional shape measuring device 2 in the same manner, the point cloud data is processed to obtain the fixed point coordinates, and the tilting device 60 The fixed point coordinates are similarly obtained by changing the inclination of the stage 61 around the X axis. That is, the fixed point coordinates when the inclination around the X axis is at three inclination angles are obtained. The three inclination angles may be, for example, the maximum inclination angle in the negative direction, the inclination angle near 0, and the maximum inclination angle in the positive direction. Next, calculation is performed in the following order from the three fixed point coordinates obtained, and a linear expression representing the rotation axis Rx is calculated.
By substituting the three fixed point coordinates into the plane equation a · X + b · Y + c · Z + d = 0 and solving the simultaneous equations, the plane equation a1 · X + b1 · Y + c1 · Z + d1 = 0 is obtained including the three coordinates.
・ Of the three fixed point coordinates, subtract the two fixed point coordinate values to calculate the vector component in the direction connecting the two fixed point coordinates, add the two fixed point coordinate values, and divide by two. Calculate the coordinate value of the midpoint of the fixed point coordinates. Then, this vector is a normal vector, and a plane expression a2 · X + b2 · Y + c2 · Z + d2 = 0 is obtained.
A3 · X + b3 · Y + c3 · Z + d3 = 0 is obtained by the same calculation from the fixed point coordinate not selected earlier and the other fixed point coordinate value among the three fixed point coordinates. • Three plane formulas a1 · X + b1 · Y + c1 · Z + d1
By solving the simultaneous equations of 0, a2 · X + b2 · Y + c2 · Z + d2 = 0, and a3 · X + b3 · Y + c3 · Z + d3 = 0, the center coordinate value (xc, yc) of the circle having three fixed point coordinates on the circumference , Zc). The linear equation representing the rotation axis Rx is (X−xc) / a1 = (Y−yc) / b1 = (Z−zc) / c1. In order to distinguish from a linear expression representing the rotation axis Ry described later, the linear expression representing the rotation axis Rx is (X−xcx) / ax = (Y−ycx) / bx = (Z−zcx) / cx. .

次にステージ61のY軸周りの傾斜を変更して、X軸周りの傾斜の場合と同様に3次元形状測定装置2により形状測定を行い、点群データを処理して3つの定点座標を求める。次に得られた3つの定点座標から回転軸Rxを表す直線式を計算した場合と同様の手順で計算を行い、回転軸Ryを表す直線式を計算する。回転軸Ryを表す直線式を、(X−xcy)/ay=(Y−ycy)/by=(Z−zcy)/cyとする。   Next, the inclination of the stage 61 around the Y axis is changed, and the shape is measured by the three-dimensional shape measuring apparatus 2 as in the case of the inclination around the X axis, and the point cloud data is processed to obtain three fixed point coordinates. . Next, calculation is performed in the same procedure as the case where the linear expression representing the rotation axis Rx is calculated from the three fixed point coordinates obtained, and the linear expression representing the rotation axis Ry is calculated. A linear expression representing the rotation axis Ry is (X−xcy) / ay = (Y−ycy) / by = (Z−zcy) / cy.

(3)X線の光軸を表す直線式Xa。
X線回折測定装置1のケース50の切欠き部壁50cを取り外し、テーブル16にイメージングプレート15を取付けるための固定具18を外して、X線出射器10から出射されたX線が通過する貫通孔27a1に外径が貫通孔27a1と略同じ大きさの棒111を挿入する。この棒111は先端が尖ったものであり、先端に接触した物に着色する液体(例えばインク)をつけてある。次にステージ61を移動装置70によりステージX方向に移動させて、棒111をX線照射方向に移動させると先端がステージ61の中央部分に当たる位置にする。そして図5に示すように、ステージ61にX線照射により回折環を形成可能な平板状の金属(鉄が最もよい)110を載置し、棒111の先端を接触させて、平板状の金属110に印をつける。次にこの印の箇所に図6に示すように、2つの球体113,114の中心にピン112を通した物体で先端115が接着可能になっている物体の先端115をつける。この状態でステージX方向の移動位置を検出した後、ステージ61をステージX方向に3次元形状測定装置2により形状測定が可能な位置まで移動させ、再びステージX方向の移動位置を検出し、移動前の移動位置から減算してX方向の移動距離Lxを算出する。次に3次元形状測定装置2により形状測定を行い、コントローラ101に入力し計算された点群データから以下の順で計算を行い、X線の光軸上の1点の座標値を求める。
・球体113の点群データのみを抽出して抽出した点群データから球体113の中心座標を計算する。球体113,114の直径の値は予め記憶されており、球体という限定と球体113の直径値の限定から球体113の点群データが抽出される。この手法は前述のように詳しくは特許第3952467号に記載されている。
・同様にして球体114の点群データのみを抽出して抽出した点群データから球体114の中心座標を計算する。
・球体113の中心座標値から球体114の中心座標値を減算し、球体113と球体114間の距離で除算することで球体113の中心から球体114の中心に向かう単位ベクトルの成分を求め、このベクトル成分に予め記憶してある球体113(又は球体114)の中心から先端115までの距離を乗算して球体113(又は球体114)の中心座標に加算することで先端115の位置(金属110に印をつけた位置であり、出射したX線が金属110に当たる位置)の座標値を求める。
・求めた座標値に1)で求めた単位ベクトルVxの成分に移動距離Lxを乗算したベクトル成分を加算する。得られた座標値がX線の光軸上の1点の座標値である。
(3) A linear formula Xa representing the optical axis of the X-ray.
The notch wall 50c of the case 50 of the X-ray diffraction measurement apparatus 1 is removed, the fixture 18 for attaching the imaging plate 15 to the table 16 is removed, and the X-ray emitted from the X-ray emitter 10 passes therethrough. A rod 111 having an outer diameter substantially the same as that of the through hole 27a1 is inserted into the hole 27a1. The rod 111 has a pointed tip, and a liquid (for example, ink) for coloring a thing in contact with the tip. Next, when the stage 61 is moved in the direction of the stage X by the moving device 70 and the rod 111 is moved in the X-ray irradiation direction, the tip is brought into a position where it hits the central portion of the stage 61. Then, as shown in FIG. 5, a plate-like metal (iron is best) 110 capable of forming a diffraction ring by X-ray irradiation is placed on the stage 61, and the tip of the rod 111 is brought into contact with the plate-like metal. Mark 110. Next, as shown in FIG. 6, a tip 115 of an object that can be bonded to the tip 115 with an object through which a pin 112 is passed is attached to the center of the two spheres 113 and 114, as shown in FIG. 6. After detecting the moving position in the stage X direction in this state, the stage 61 is moved in the stage X direction to a position where the shape can be measured by the three-dimensional shape measuring apparatus 2, and the moving position in the stage X direction is detected again and moved. A movement distance Lx in the X direction is calculated by subtracting from the previous movement position. Next, shape measurement is performed by the three-dimensional shape measurement apparatus 2, and calculation is performed in the following order from the point cloud data input to the controller 101 and calculated to obtain the coordinate value of one point on the optical axis of the X-ray.
-Only the point cloud data of the sphere 113 is extracted, and the center coordinates of the sphere 113 are calculated from the extracted point cloud data. The diameter values of the spheres 113 and 114 are stored in advance, and the point cloud data of the sphere 113 is extracted from the limitation of the sphere and the limitation of the diameter value of the sphere 113. As described above, this technique is described in detail in Japanese Patent No. 3952467.
Similarly, only the point cloud data of the sphere 114 is extracted, and the center coordinates of the sphere 114 are calculated from the extracted point cloud data.
A unit vector component from the center of the sphere 113 to the center of the sphere 114 is obtained by subtracting the center coordinate value of the sphere 114 from the center coordinate value of the sphere 113 and dividing by the distance between the sphere 113 and the sphere 114. Multiply the distance from the center of the sphere 113 (or sphere 114) stored in advance in the vector component to the tip 115 and add it to the center coordinates of the sphere 113 (or sphere 114) to obtain the position of the tip 115 (on the metal 110). The coordinate value of the marked position and the position where the emitted X-ray hits the metal 110 is obtained.
A vector component obtained by multiplying the component of the unit vector Vx obtained in 1) by the movement distance Lx is added to the obtained coordinate value. The obtained coordinate value is the coordinate value of one point on the optical axis of the X-ray.

なお、上記実施形態では、点群データから求めた球体113と球体114の中心座標と、予め記憶してある球体113(又は球体114)の中心から先端115までの距離から先端115の位置の座標値を求めたが、点群データから別の処理を行って先端115の位置の座標値を得ることもできる。この処理は、球体113と球体114の中心座標を求めるまでの処理は同じであるが、それ以降は次の処理を行う。
・球体113と球体114の中心を結ぶ線分方向に球体113の中心から線分の大きさと同じ距離だけ離れた座標値を求め、この座標値を中心とした設定した半径の球体内にある点群データを抽出する。
・抽出した点群データから最小2乗法で平面方程式を算出し、算出した平面からの距離が設定された範囲内にある点群データを抽出し、抽出した点群データにより再度最小2乗法で平面方程式を算出する。これを、抽出する点群データが変化しなくなるまで行う。
・球体113と球体114の中心を通る直線の式を求め、抽出した点群データから作成した平面方程式との連立方程式を解くことで、直線と平面が交差する座標値を求める。求めた座標値がX線の光軸上の1点の座標値である。
In the embodiment, the coordinates of the position of the tip 115 from the center coordinates of the sphere 113 and the sphere 114 obtained from the point cloud data and the distance from the center of the sphere 113 (or the sphere 114) stored in advance to the tip 115. Although the value is obtained, the coordinate value of the position of the tip 115 can be obtained by performing another process from the point cloud data. This processing is the same as the processing until the center coordinates of the sphere 113 and the sphere 114 are obtained, but the following processing is performed thereafter.
A coordinate value that is separated from the center of the sphere 113 by the same distance as the size of the line segment in the direction of the line segment connecting the centers of the sphere 113 and the sphere 114 is obtained, and a point within the sphere having a set radius centered on this coordinate value Extract group data.
・ Calculate a plane equation from the extracted point cloud data by the least square method, extract point cloud data within the set distance from the calculated plane, and use the extracted point cloud data to obtain a plane again by the least square method Calculate the equation. This is performed until the point cloud data to be extracted does not change.
An equation of a straight line passing through the centers of the sphere 113 and the sphere 114 is obtained, and a coordinate value where the straight line intersects the plane is obtained by solving simultaneous equations with the plane equation created from the extracted point cloud data. The obtained coordinate value is the coordinate value of one point on the optical axis of the X-ray.

次に移動装置70によりステージ61をステージZ方向(図5の上方向)に移動させ、上記と同様にして棒111の先端を平板状の金属110に接触させて印をつけ、印の箇所に図6に示す球体113と球体114を備える物体の先端115をつけて、ステージ61をステージX方向に3次元形状測定装置2により形状測定が可能な位置まで移動させる。そして、上記と同様に3次元形状測定装置2により形状測定を行い、コントローラ101にて点群データを処理してX線の光軸上の別の1点の座標値を得る。これによりX線の光軸上の2点の座標値が得られるので、これからX線の光軸Xaを表す直線式として(X−xr)/ar=(Y−yr)/br=(Z−zr)/crを計算する。なお、後述するイメージングプレート15の表面とX線の光軸が交差する点の座標値Xiを求めるため、ステージ61をステージZ方向に移動させた後、ステージ61の高さ位置、ステージ61に載置した平板状の金属110の位置を固定する。   Next, the stage 61 is moved in the direction of the stage Z (upward in FIG. 5) by the moving device 70, and the tip of the bar 111 is brought into contact with the flat metal 110 in the same manner as described above to mark the mark. The tip end 115 of the object including the sphere 113 and the sphere 114 shown in FIG. 6 is attached, and the stage 61 is moved in the stage X direction to a position where the shape can be measured by the three-dimensional shape measuring apparatus 2. Then, the shape is measured by the three-dimensional shape measuring apparatus 2 in the same manner as described above, and the point cloud data is processed by the controller 101 to obtain the coordinate value of another point on the optical axis of the X-ray. As a result, coordinate values of two points on the optical axis of the X-ray are obtained, and from this, (X−xr) / ar = (Y−yr) / br = (Z−) is expressed as a linear expression representing the optical axis Xa of the X-ray. zr) / cr is calculated. In order to obtain a coordinate value Xi of a point where the surface of the imaging plate 15 and an optical axis of the X-ray intersect later, the stage 61 is moved in the direction of the stage Z, and then the height position of the stage 61 and the stage 61 are mounted. The position of the placed flat metal 110 is fixed.

(4)イメージングプレート15の表面とX線の光軸が交差する点Xiの座標値。
X線回折測定装置1のテーブル16にイメージングプレート15を取り付け、固定具18で固定して、X線の光軸Xaを表す直線式を求める際に取り外したX線回折測定装置1のケース50の切欠き部壁50cを取りつける。そして、ステージ61をステージX方向に移動させる前の位置(金属110に棒111の先端で印をつけた位置)に戻し、金属110に鉄粉を糊塗する。これは、残留応力0の鉄にしてX線が照射された場合、理論値の回折角度で回折X線が発生するようにするためである。次に入力装置102からの測定開始指令の入力により、X線出射器からX線を出射してイメージングプレート15に回折環を形成し、形成された回折環を光ヘッドからのレーザ照射により読取る。この時、コントローラ101が実行するプログラムは前記背景技術の特許文献1に記載されている通りであり、後述する測定対象物OBの残留応力測定において説明する。読取った回折環は残留応力0であるため略真円である。この回折環の半径値を求め、この半径値と残留応力0の鉄における回折角度の理論値とからX線照射点からイメージングプレート15までの距離を求める。そして、X線の光軸を表す直線式Xaを求める際に求めた2つの座標値における2回目の座標値から1回目の座標値を減算し2つの座標値間の距離で除算することで得られる単位ベクトルの成分にこの距離を乗算してベクトル成分を求め、2回目の座標値にこのベクトル成分を加算する。得られた座標値がイメージングプレート15の表面とX線の光軸Xaが交差する点Xiの座標値である。
(4) Coordinate values of the point Xi where the surface of the imaging plate 15 and the optical axis of the X-ray intersect.
The imaging plate 15 is attached to the table 16 of the X-ray diffractometer 1 and fixed with the fixture 18, and the case 50 of the X-ray diffractometer 1 removed when obtaining the linear expression representing the optical axis Xa of the X-ray. The notch wall 50c is attached. Then, the stage 61 is returned to the position before the stage 61 is moved in the direction of the stage X (the position where the metal 110 is marked with the tip of the rod 111), and iron powder is applied to the metal 110. This is because when X-rays are irradiated with iron having no residual stress, diffracted X-rays are generated at a theoretical diffraction angle. Next, in response to an input of a measurement start command from the input device 102, X-rays are emitted from the X-ray emitter to form a diffraction ring on the imaging plate 15, and the formed diffraction ring is read by laser irradiation from the optical head. At this time, the program executed by the controller 101 is as described in Patent Document 1 of the background art, and will be described in the residual stress measurement of the measurement object OB described later. The read diffraction ring is substantially circular because the residual stress is zero. A radius value of the diffraction ring is obtained, and a distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15 is obtained from the radius value and a theoretical value of a diffraction angle in iron having no residual stress. Then, it is obtained by subtracting the first coordinate value from the second coordinate value in the two coordinate values obtained when obtaining the linear expression Xa representing the optical axis of the X-ray and dividing by the distance between the two coordinate values. A vector component is obtained by multiplying this unit vector component by this distance, and this vector component is added to the second coordinate value. The obtained coordinate value is the coordinate value of the point Xi where the surface of the imaging plate 15 and the X-ray optical axis Xa intersect.

前述のように、上記(1)〜(4)の値が得られる、または変更されると、コントローラ101は3つの座標変換係数を計算し、記憶する。これらの座標変換係数の計算の仕方を、以下の(5)〜(7)にて説明する。
(5)3次元形状測定装置2の座標系Dによる座標値を、座標系の原点はそのままでステージX方向、ステージY方向、ステージZ方向の3つの移動方向をX軸,Y軸,Z軸にした座標系Sの座標値に変換するための座標変換係数Mds。
座標変換係数Mdsは3×3の行列式であり、この行列式の成分をg11〜g33とすると、座標変換の式は以下の数1である。以下の数1の(x’,y’,z’)に(1,0,0)を代入し、(x,y,z)
に単位ベクトルVx の成分を代入した式と、(x’,y’,z’)に(0,1,0)を代入し、(x,y,z)
に単位ベクトルVy の成分を代入した式と、(x’,y’,z’)に(0,0,1)を代入し、(x,y,z)
に単位ベクトルVy の成分を代入した式を作成する。
それぞれの行列式を展開して行列式の成分が同じものをまとめると、g11,g12,g13を未知数とする3つの式の連立方程式、g21,g22,g23を未知数とする3つの式の連立方程式、g31,g32,g33を未知数とする3つの式の連立方程式が作成される。この連立方程式を解くことにより、座標変換係数Mdsとして行列式の成分g11〜g33を求めることができる。
As described above, when the values (1) to (4) are obtained or changed, the controller 101 calculates and stores three coordinate transformation coefficients. The method of calculating these coordinate conversion coefficients will be described in the following (5) to (7).
(5) The coordinate values of the coordinate system D of the three-dimensional shape measuring apparatus 2 are the same as the X axis, the Y axis, and the Z axis. Coordinate conversion coefficient Mds for converting into coordinate values of coordinate system S.
The coordinate transformation coefficient Mds is a 3 × 3 determinant. When the components of this determinant are g11 to g33, the coordinate transformation equation is as follows. Substituting (1, 0, 0) into (x ′, y ′, z ′) of the following formula 1, and (x, y, z)
Substituting the component of the unit vector Vx into (x ′, y ′, z ′) and substituting (0, 1, 0) into (x, y, z)
Substituting the component of the unit vector Vy into (x ′, y ′, z ′) and substituting (0, 0, 1) into (x, y, z)
An expression is created by substituting the component of the unit vector Vy into.
When each determinant is expanded and the components of the same determinant are collected, the simultaneous equations of three expressions having g11, g12, and g13 as unknowns, and the simultaneous equations of three expressions having g21, g22, and g23 as unknowns. , G31, g32, and g33 are created as three simultaneous equations. By solving the simultaneous equations, the determinants g11 to g33 can be obtained as the coordinate conversion coefficient Mds.

(6)3次元形状測定装置2の座標系Dによる座標値を、座標系の原点はそのままにした以下の座標軸を有する座標系Iの座標値に座標変換するための座標変換係数Mdi。
・Z方向がX線の光軸に平行でX線の照射方向とは逆方向
・X方向がステージX方向をイメージングプレート15の平面に投影させた方向
・Y方向がZ軸方向,X軸方向に垂直でX線回折装置1の前方方向
この座標変換係数Mdiも3×3の行列式であり、行列式の成分をg11〜g33とすると、座標変換の式は上記の数1である。この行列式の成分g11〜g33を求めるため、座標系IのX方向,Y方向,Z方向の単位ベクトルVxi,Vyi,Vziの座標系Dによるベクトル成分を求める。座標系Dによる単位ベクトルVziの成分は、X線の光軸Xaに平行なベクトル(ar,br,cr)をベクトルの大きさで除算することで求める。ar,br,crは上記(3)で求めた、X線の光軸Xaを表す直線式(X−xr)/ar=(Y−yr)/br=(Z−zr)/crの係数である。なお、このときベクトルの向きがX線の照射方向とは逆方向になるよう留意する。座標系Dによる単位ベクトルVyiの成分は、単位ベクトルVziと単位ベクトルVxの外積により得られるベクトル成分をベクトルの大きさで除算することで求める。なお、外積は単位ベクトルVziを前側にすることで単位ベクトルVyiの向きがX線回折装置1の前方方向になるようにする。座標系Dによる単位ベクトルVxiの成分は、単位ベクトルVyiと単位ベクトルVziとの外積により求める。なお、外積は単位ベクトルVyiを前側することで単位ベクトルVxiの向きがステージX方向とほぼ同じ方向になるようにする。そして、上記の数1の(x’,y’,z’)に(1,0,0)を代入し、(x,y,z)
に単位ベクトルVxiの成分を代入した式と、(x’,y’,z’)に(0,1,0)を代入し、(x,y,z) に単位ベクトルVyiの成分を代入した式と、(x’,y’,z’)に(0,0,1)を代入し、(x,y,z) に単位ベクトルVyiの成分を代入した式を作成し、座標変換係数Mdsを求めたときと同じ計算方法により座標変換係数Mdiを求める。
(6) A coordinate conversion coefficient Mdi for converting the coordinate value by the coordinate system D of the three-dimensional shape measuring apparatus 2 into the coordinate value of the coordinate system I having the following coordinate axes while leaving the origin of the coordinate system as it is.
-The Z direction is parallel to the X-ray optical axis and is opposite to the X-ray irradiation direction-The X direction is the direction in which the stage X direction is projected onto the plane of the imaging plate 15-The Y direction is the Z axis direction, the X axis direction The coordinate conversion coefficient Mdi is also a 3 × 3 determinant, and the components of the determinant are g11 to g33. In order to obtain the components g11 to g33 of this determinant, vector components in the coordinate system D of the unit vectors Vxi, Vyi, Vzi in the X direction, Y direction, and Z direction of the coordinate system I are obtained. The component of the unit vector Vzi by the coordinate system D is obtained by dividing a vector (ar, br, cr) parallel to the optical axis Xa of the X-ray by the vector size. ar, br, cr are linear coefficients (X-xr) / ar = (Y-yr) / br = (Z-zr) / cr representing the optical axis Xa of X-rays obtained in (3) above. is there. Note that at this time, the direction of the vector is opposite to the X-ray irradiation direction. The component of the unit vector Vyi by the coordinate system D is obtained by dividing the vector component obtained by the outer product of the unit vector Vzi and the unit vector Vx by the magnitude of the vector. The outer product is such that the direction of the unit vector Vyi is the forward direction of the X-ray diffraction apparatus 1 by setting the unit vector Vzi to the front side. The component of the unit vector Vxi by the coordinate system D is obtained by the outer product of the unit vector Vyi and the unit vector Vzi. The outer product is set so that the direction of the unit vector Vxi is substantially the same as the direction of the stage X by leading the unit vector Vyi. Then, (1, 0, 0) is substituted into (x ′, y ′, z ′) of the above formula 1, and (x, y, z)
Substituting the component of the unit vector Vxi for (x ', y', z '), substituting (0, 1, 0) for (x, y, z) and substituting the component of the unit vector Vyi for (x, y, z) An equation and an equation in which (0, 0, 1) is substituted into (x ′, y ′, z ′) and a component of the unit vector Vyi is substituted into (x, y, z) are created, and the coordinate conversion coefficient Mds The coordinate conversion coefficient Mdi is obtained by the same calculation method as that for obtaining.

(7)座標系Sによる座標値を、座標系Iの座標値に座標変換するための座標変換係数Msi。
この座標変換係数Msiも3×3の行列式であり、上記で求めた、座標変換係数Mds,座標変換係数Mdiから次の数2の計算により求めることができる。
(数2)
Msi=Mdi・Mds−1
(7) A coordinate conversion coefficient Msi for converting the coordinate value by the coordinate system S to the coordinate value of the coordinate system I.
This coordinate conversion coefficient Msi is also a 3 × 3 determinant, and can be obtained by the following equation 2 from the coordinate conversion coefficient Mds and the coordinate conversion coefficient Mdi obtained above.
(Equation 2)
Msi = Mdi · Mds −1

さらに、コントローラ101は上記(5)〜(7)の座標変換係数を計算すると、次に以下の(8)〜(10)の値を計算して記憶する。
(8)座標系Sによるイメージングプレート15の表面からの距離が設定値LsであるX線の照射点Xmの座標値
(9)座標系Sによる座標系Dの原点をステージ61のX軸周りの傾斜における回転軸Rxに含ませるためのY,Z方向への移動量
(10)座標系Sによる座標系Dの原点をステージ61のY軸周りの傾斜における回転軸Ryに含ませるためのX,Z方向への移動量
以下、これらの(8)〜(10)値を計算する方法について説明する。
Further, when the controller 101 calculates the coordinate conversion coefficients (5) to (7), the controller 101 calculates and stores the following values (8) to (10).
(8) The coordinate value of the X-ray irradiation point Xm whose distance from the surface of the imaging plate 15 by the coordinate system S is the set value Ls. (9) The origin of the coordinate system D by the coordinate system S around the X axis of the stage 61. Amount of movement in the Y and Z directions for inclusion in the rotation axis Rx at the tilt (10) X, for including the origin of the coordinate system D by the coordinate system S in the rotation axis Ry at the tilt around the Y axis of the stage 61 Amount of movement in the Z direction Hereinafter, a method of calculating these (8) to (10) values will be described.

(8)座標系Sによるイメージングプレート15の表面からの距離が設定値LsであるX線の照射点Xmの座標値
上記(4)で求めたイメージングプレート15の表面とX線の光軸が交差する点Xiの座標値に、上記(3)で求めたX線の光軸Xaを表す直線式に平行で方向がX線照射方向である単位ベクトルの成分に設定値Lsを乗算したベクトルの成分を加算する。得られる座標値は、座標系DによるX線の照射点Xmの座標値であるので、この座標値を上記(5)で求めた座標変換係数Mdsにより座標変換することで座標系SによるX線の照射点Xmの座標値にする。
(8) The coordinate value of the X-ray irradiation point Xm whose distance from the surface of the imaging plate 15 by the coordinate system S is the set value Ls. The surface of the imaging plate 15 obtained in (4) above intersects with the X-ray optical axis. The vector component obtained by multiplying the coordinate value of the point Xi to be multiplied by the set value Ls by the unit vector component parallel to the linear expression representing the optical axis Xa of the X-ray obtained in (3) and the direction being the X-ray irradiation direction. Is added. Since the obtained coordinate value is the coordinate value of the irradiation point Xm of the X-ray by the coordinate system D, the coordinate value is converted by the coordinate conversion coefficient Mds obtained in the above (5) to convert the X-ray by the coordinate system S. The coordinate value of the irradiation point Xm.

(9)座標系Sによる座標系Dの原点をステージ61のX軸周りの傾斜における回転軸Rxに含ませるためのY,Z方向への移動量
回転軸Rxに垂直で原点を含む平面と回転軸Rxの交点の座標値を、平面式ax・X +bx・Y +cx・Z =0と直線式(X−xcx)/ax=(Y−ycx)/bx=(Z−zcx)/cxからなる連立方程式を解くことで求める。求めた座標値は、座標系Dによる座標値であるので座標変換係数Mdsにより座標変換することで座標系Sによる座標値にする。回転軸Rxの方向は、ステージX方向と略同一であるので、得られるX座標値は0に近い。そして、Y座標値、Z座標値がY,Z方向への移動量になる。この値をYfst,Zfst1とする。
(9) Amount of movement in the Y and Z directions so that the origin of the coordinate system D by the coordinate system S is included in the rotation axis Rx in the tilt around the X axis of the stage 61. Rotation with a plane perpendicular to the rotation axis Rx and including the origin The coordinate value of the intersection point of the axis Rx is composed of a plane equation ax · X + bx · Y + cx · Z = 0 and a linear equation (X−xcx) / ax = (Y−ycx) / bx = (Z−zcx) / cx. Obtained by solving simultaneous equations. Since the obtained coordinate value is a coordinate value by the coordinate system D, the coordinate value by the coordinate system S is obtained by performing coordinate conversion by the coordinate conversion coefficient Mds. Since the direction of the rotation axis Rx is substantially the same as the direction of the stage X, the obtained X coordinate value is close to zero. The Y coordinate value and the Z coordinate value are the amounts of movement in the Y and Z directions. These values are assumed to be Yfst and Zfst1.

(10)座標系Sによる座標系Dの原点をステージ61のY軸周りの傾斜における回転軸Ryに含ませるためのX,Z方向への移動量
回転軸Ryに垂直で原点を含む平面と回転軸Ryの交点の座標値を、平面式ay・X +by・Y+cy・Z =0と直線式(X−xcy)/ay=(Y−ycy)/by=(Z−zcy)/cyからなる連立方程式を解くことで求める。求めた座標値は、座標系Dによる座標値であるので座標変換係数Mdsにより座標変換することで座標系Sによる座標値にする。回転軸Ryの方向は、ステージY方向と略同一であるので、得られるY座標値は0に近い。そして、X座標値、Z座標値がX,Z方向への移動量になる。この値をXfst,Zfst2とする。
(10) Amount of movement in the X and Z directions to include the origin of the coordinate system D by the coordinate system S in the rotation axis Ry in the inclination around the Y axis of the stage 61. Rotation with a plane perpendicular to the rotation axis Ry and including the origin The coordinate value of the intersection point of the axis Ry is expressed as a system consisting of a planar expression ay.X + by.Y + cy.Z = 0 and a linear expression (X-xcy) / ay = (Y-ycy) / by = (Z-zcy) / cy. Obtained by solving the equation. Since the obtained coordinate value is a coordinate value by the coordinate system D, the coordinate value by the coordinate system S is obtained by performing coordinate conversion by the coordinate conversion coefficient Mds. Since the direction of the rotation axis Ry is substantially the same as the stage Y direction, the Y coordinate value obtained is close to zero. Then, the X coordinate value and the Z coordinate value become the amount of movement in the X and Z directions. Let these values be Xfst and Zfst2.

このように、コントローラ101に上記(A)〜(C)に示した回折環の形状、X線の入射角度およびステージ61の移動量を計算する際に使用する値として、様々な値や式を記憶させると、測定対象物OBの測定が可能になる。これより以降は、作業者が測定対象物OBの残留応力測定のために行う操作とともに、コントローラ101が実行するプログラムについて説明する。   As described above, various values and expressions are used as values used when calculating the shape of the diffraction ring, the X-ray incident angle, and the amount of movement of the stage 61 shown in the above (A) to (C) in the controller 101. When stored, the measurement object OB can be measured. Hereinafter, a program executed by the controller 101 will be described together with an operation performed by the operator for measuring the residual stress of the measurement object OB.

作業者は、図10に示された工程図に従って、入力装置102からの入力、表示装置103の画面確認および傾斜装置60および移動装置70の手動操作を行う。作業者はまず、S10にて傾斜装置60に示されている目盛りを見ながら傾斜量を0にしたうえでステージ61に測定対象物OBを載置し、入力装置102から測定対象物OBの材質(例えば、鉄)を入力する。次に、作業者はS11において、入力装置102からの入力により、ステージ61を3次元形状測定装置2により測定対象物OBの形状測定が可能になる位置まで移動させる。この状態を示したものが図7の(A)である。入力装置102から入力するものは、移動量(移動位置)でも移動方向指令と停止指令でもよい。次に作業者は、S12において、入力装置102から3次元形状測定開始の指令を入力する。これにより3次元形状測定装置2が作動し、3次元形状測定装置2から3次元形状の元となるデータがコントローラ101に入力し、コントローラ101でのデータ処理により点群データおよび3次元形状画像データが作成されて、表示装置103に測定対象物OBの3次元形状画像を表示される。次に作業者は、S13において、入力装置102からの入力により、表示装置103に表示された3次元形状画像上にX線照射点を決定する。   The operator performs input from the input device 102, screen confirmation of the display device 103, and manual operation of the tilting device 60 and the moving device 70 according to the process diagram shown in FIG. 10. The operator first sets the measurement object OB on the stage 61 after setting the inclination amount to 0 while observing the scale shown on the inclination apparatus 60 in S10, and the material of the measurement object OB from the input device 102. Enter (for example, iron). Next, in S <b> 11, the operator moves the stage 61 to a position at which the shape of the measurement object OB can be measured by the three-dimensional shape measurement device 2 in accordance with an input from the input device 102. This state is shown in FIG. What is input from the input device 102 may be a movement amount (movement position) or a movement direction command and a stop command. Next, in S12, the operator inputs a three-dimensional shape measurement start command from the input device 102. As a result, the three-dimensional shape measuring apparatus 2 is activated, and the original data of the three-dimensional shape is input from the three-dimensional shape measuring apparatus 2 to the controller 101, and point group data and three-dimensional shape image data are processed by the controller 101. Is created, and a three-dimensional shape image of the measurement object OB is displayed on the display device 103. Next, in step S <b> 13, the operator determines an X-ray irradiation point on the three-dimensional shape image displayed on the display device 103 by an input from the input device 102.

X線照射点を決定すると、コントローラ101は、上記(A)〜(C)に示した回折環の形状、X線の入射角度およびステージ61の移動量を計算する。以下、このデータ処理の手法について説明する。
(A)決定した点にX線が照射された場合にイメージングプレートに形成される回折環の形状。
コントローラ101は、次の[1]〜[9]の順でデータ処理を行う。
[1]点群データを予め記憶されている座標変換係数Mdiにより座標変換し、座標系Iによる点群データ(xi,yi,zi)にする
[2]X線照射点として指定されたポイントの座標値(xp,yp,zp)を、座標変換係数Mdiにより座標変換し、座標系Iによる座標値(xpi,ypi,zpi)にする。
[3]座標系Iによる点群データの座標値から座標値(xpi,ypi,zpi)を減算し、新たな点群データ(xi’,yi’,zi’)にする。この点群データは座標系Iにおける座標値(xpi,ypi,zpi)を座標原点にした座標系I’の点群データである。
[4]座標系I’をZ軸周りに回転する角度Θnを0°にする。
[5]点群データ(xi’,yi’,zi’)からY座標値の絶対値が微少値A以下であり、X座標値が正であるものを抽出し、tan−1(xi’/zi’)を計算して最大値を抽出する。
[6]tan−1(xi’/zi’)の最大値が(90°−理論上の回折角度)以上か否かを判定し、以上である場合はEx=0、未満である場合はEx=1とし、回転角度Θnの値に対応させて記憶する。理論上の回折角度は測定対象物OBが鉄であれば、鉄の原子間距離およびX線の波長をブラックの条件式に代入することで求めることができる。
[7]回転角度ΘnにΘsを加算して、新たなΘnにし、以下の数3により点群データ(xi’,yi’,zi’)の座標変換を行う。Θsは例えば2〜5°程度の値である。
[8]点群データ(xi”,yi”,zi”)において、上記[5]〜[7]の処理を繰り返し行う。[7]の処理を行う際、回転角度Θnが360°を超えていれば[7]の処理は実行せず、次の[9]の処理を行う。
[9]円周においてEx=1の回転角度Θnの箇所にドットを表示し、Ex=0の箇所にドットを表示しないようにして円周の画像を表示装置103に表示させる。表示された円周の画像が、イメージングプレートに形成される回折環の形状である。円周の画像は、ドットが連続している箇所を線で結んだものにしてもよい。
When the X-ray irradiation point is determined, the controller 101 calculates the shape of the diffraction ring, the incident angle of the X-ray, and the amount of movement of the stage 61 shown in (A) to (C) above. Hereinafter, this data processing method will be described.
(A) The shape of the diffraction ring formed on the imaging plate when the determined point is irradiated with X-rays.
The controller 101 performs data processing in the following order [1] to [9].
[1] The point cloud data is coordinate-transformed by a pre-stored coordinate transformation coefficient Mdi to obtain point cloud data (xi, yi, zi) by the coordinate system I. [2] The point specified as the X-ray irradiation point The coordinate value (xp, yp, zp) is coordinate-transformed by the coordinate transformation coefficient Mdi to obtain the coordinate value (xpi, ypi, zpi) by the coordinate system I.
[3] The coordinate value (xpi, ypi, zpi) is subtracted from the coordinate value of the point group data by the coordinate system I to obtain new point group data (xi ′, yi ′, zi ′). This point group data is the point group data of the coordinate system I ′ with the coordinate value (xpi, ypi, zpi) in the coordinate system I as the coordinate origin.
[4] An angle Θn for rotating the coordinate system I ′ around the Z axis is set to 0 °.
[5] From the point cloud data (xi ′, yi ′, zi ′), those whose absolute value of the Y coordinate value is the minute value A or less and whose X coordinate value is positive are extracted, and tan −1 (xi ′ / zi ′) is calculated to extract the maximum value.
[6] It is determined whether or not the maximum value of tan −1 (xi ′ / zi ′) is equal to or greater than (90 ° −theoretical diffraction angle). = 1 and stored in correspondence with the value of the rotation angle Θn. If the object to be measured OB is iron, the theoretical diffraction angle can be obtained by substituting the interatomic distance of iron and the wavelength of X-rays into the black conditional expression.
[7] Add Θs to the rotation angle Θn to obtain a new Θn, and perform coordinate transformation of the point cloud data (xi ′, yi ′, zi ′) by the following equation (3). Θs has a value of about 2 to 5 °, for example.
[8] The processing of [5] to [7] is repeatedly performed on the point cloud data (xi ″, yi ″, zi ″). When performing the processing of [7], the rotation angle Θn exceeds 360 °. Then, the process [7] is not executed, and the next process [9] is performed.
[9] Display dots on the circumference of the display device 103 such that dots are displayed at locations where the rotation angle Θn is Ex = 1 and dots are not displayed at locations where Ex = 0. The displayed image of the circumference is the shape of the diffraction ring formed on the imaging plate. The image of the circumference may be an image in which dots are connected by a line.

上記のデータ処理を視覚的に示すと、図8に示すように、測定対象物OBにおける回折X線の発生箇所(X線照射箇所)からイメージングプレート15の回折環形成箇所までの間に測定対象物OBが存在して回折X線が遮られるか否かを、回折X線の発生方向それぞれにおいて判定する処理である。さらに具体的には、X線の光軸Xaを含む平面をX線の光軸Xa周りに回転させ、それぞれの平面で、回折X線の発生箇所(X線照射箇所)からイメージングプレート15の回折環形成箇所を結ぶ線よりX線の光軸Xa側に、測定対象物OBの表面における複数の点である点群が存在するか否かを判定する処理である。存在する場合は回折環は形成されないとし、存在しない場合は回折環は形成されるとする。   When the above data processing is shown visually, as shown in FIG. 8, the object to be measured is between the position where the diffracted X-rays are generated (X-ray irradiation position) and the position where the diffraction ring is formed on the imaging plate 15 as shown in FIG. This is a process for determining whether or not the object OB exists and the diffracted X-rays are blocked in each direction of generation of the diffracted X-rays. More specifically, a plane including the optical axis Xa of the X-ray is rotated around the optical axis Xa of the X-ray, and the diffraction of the imaging plate 15 from the generation point of the diffracted X-rays (X-ray irradiation point) in each plane. This is a process of determining whether or not a point group that is a plurality of points on the surface of the measurement object OB exists on the optical axis Xa side of the X-ray with respect to the line connecting the ring formation locations. It is assumed that a diffractive ring is not formed when it exists, and a diffractive ring is formed when it does not exist.

(B)決定した点にX線が照射された場合のX線の入射角度。
上記[3]のデータ処理で得られた座標系I’による点群データ(xi’,yi’,zi’)の中から、原点(0,0,0)からの距離が設定された範囲内にある点群データを抽出する。これは視覚的には、X線照射点として指定されたポイントを中心にした設定された半径値の球体内にある点群を抽出する処理である。次に抽出した点群データから最小2乗法により平面式am・X+bm・Y+cm・Z+dm = 0を算出する。これは視覚的には、抽出した点群からの距離の合計が最も小さくなる平面を求める処理である。そして、ベクトル(am,bm,cm)とベクトル(0,0,1)が成す角度を内積の式から求める。ベクトル(am,bm,cm)は向きがイメージングプレート15に向かう方向とは逆方向になる場合があるので、求めた角度が90°を超えるときは、90°を減算する。得られた角度が指定されたポイントへのX線の入射角度である。
(B) X-ray incident angle when the determined point is irradiated with X-rays.
Within the range in which the distance from the origin (0, 0, 0) is set from the point cloud data (xi ', yi', zi ') obtained by the data processing of [3] above in the coordinate system I'. To extract point cloud data. This is a process of visually extracting a point group in a sphere having a set radius value centered on a point designated as an X-ray irradiation point. Next, a plane expression am · X + bm · Y + cm · Z + dm = 0 is calculated from the extracted point group data by the least square method. This is a process for visually obtaining a plane having the smallest total distance from the extracted point group. Then, the angle formed by the vector (am, bm, cm) and the vector (0, 0, 1) is obtained from the inner product equation. Since the direction of the vector (am, bm, cm) may be opposite to the direction toward the imaging plate 15, 90 ° is subtracted when the obtained angle exceeds 90 °. The obtained angle is an incident angle of the X-ray to the specified point.

(C)決定した点にX線が照射され、その際にX線照射点からイメージングプレート15までの距離が設定値になるための、ステージX方向、ステージY方向およびステージZ方向の移動量。
X線照射点として指定されたポイントの座標値(xp,yp,zp)を、座標変換係数Mdsにより座標変換し、座標系Sによる座標値(xps,yps,zps)にする。そして、予め記憶されているX線の照射点Xmの座標値(上記(8)参照)から座標値(xps,yps,zps)を減算し、ベクトル成分(xfs,yfs,zfs)を得る。xfsがステージX方向の移動量、yfsがステージY方向の移動量、zfs がステージZ方向の移動量である。なお、この時点のステージ61の移動位置(原点からの移動量)にこれらの移動量を加算して、ステージX方向、ステージY方向およびステージZ方向の移動位置(原点からの移動量)としてもよい。この場合、ステージY方向およびステージZ方向の移動位置は目視での読取りであるので、作業者に表示装置103にて入力を指示するようにする。
(C) The amount of movement in the stage X direction, the stage Y direction, and the stage Z direction so that the determined point is irradiated with X-rays and the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15 becomes a set value.
The coordinate value (xp, yp, zp) of the point designated as the X-ray irradiation point is coordinate-transformed by the coordinate transformation coefficient Mds to obtain the coordinate value (xps, yps, zps) by the coordinate system S. Then, the coordinate value (xps, yps, zps) is subtracted from the coordinate value (see (8) above) of the X-ray irradiation point Xm stored in advance to obtain a vector component (xfs, yfs, zfs). xfs is a movement amount in the stage X direction, yfs is a movement amount in the stage Y direction, and zfs is a movement amount in the stage Z direction. It should be noted that these movement amounts are added to the movement position (movement amount from the origin) of the stage 61 at this time to obtain the movement positions (movement amounts from the origin) in the stage X direction, the stage Y direction, and the stage Z direction. Good. In this case, since the moving positions in the stage Y direction and the stage Z direction are visually read, the operator is instructed to input on the display device 103.

上記(A)〜(C)に示した回折環の形状、X線の入射角度およびステージ61の移動量がコントローラ101で計算され、表示装置103に表示されると、作業者はS14にて回折環の形状を確認する。回折環に欠けが発生していなければS15は「Yes」、S18は「No」であるのでS20に進み、後述するように移動装置70を操作して表示装置103に表示されているステージX方向、ステージY方向、ステージZ方向の移動量だけステージ61を移動させる。回折環に欠けが発生している場合は、S16にて入力装置102から現在のステージY方向移動量Ystと、ステージZ方向移動量Zstとを入力した後、S17にて仮想上でステージ61を傾斜装置60により傾斜させたときの2つの回転軸Rx,Ry周りの傾斜量(符号により傾斜方向が示された値)を入力し、S14にて表示装置103に表示される回折環の欠けを確認する。そして、回折環に欠けがなくなるまで、または欠けが極力少なくなるまでS14とS17を繰り返す。このときコントローラ101は、傾斜量を入力するごとに表示装置103に入力した傾斜量を表示するとともに、上記(A)〜(C)に示した回折環の形状、X線の入射角度およびステージ61の移動量を再度計算して表示装置103に表示する。このコントローラ101が実行するデータ処理の手法について以下に説明する。   When the shape of the diffraction ring, the X-ray incident angle, and the amount of movement of the stage 61 shown in (A) to (C) above are calculated by the controller 101 and displayed on the display device 103, the operator diffracts in S14. Check the shape of the ring. If there is no chip in the diffraction ring, S15 is “Yes” and S18 is “No”, so that the process proceeds to S20, and the moving device 70 is operated as will be described later to display the stage X direction displayed on the display device 103 The stage 61 is moved by the amount of movement in the stage Y direction and the stage Z direction. If the diffraction ring is chipped, the current stage Y direction movement amount Yst and stage Z direction movement amount Zst are input from the input device 102 in S16, and then the stage 61 is virtually moved in S17. The amount of tilt around the two rotation axes Rx and Ry when tilted by the tilting device 60 (value indicated by the sign of the tilting direction) is input, and the missing diffraction ring displayed on the display device 103 in S14. Check. Then, S14 and S17 are repeated until there is no chipping in the diffraction ring or until there are as few chippings as possible. At this time, the controller 101 displays the tilt amount input to the display device 103 every time the tilt amount is input, and also the shape of the diffraction ring, the X-ray incident angle, and the stage 61 shown in (A) to (C) above. Is calculated again and displayed on the display device 103. A data processing method executed by the controller 101 will be described below.

(A’)決定した点にX線が照射された場合にイメージングプレートに形成される回折環の形状。
コントローラ101は、次の[1]〜[11]の順でデータ処理を行う。
[1]現在のステージ61のステージX方向移動量Xstを移動量検出回路33から入力し、予め記憶されているステージX方向移動量Xstd(回転軸Rx,Ryを表す直線式を求める際の移動位置、上記(2)参照)を減算して差分移動量Xdeとする。同様に、作業者が入力装置102から入力したステージY方向移動量Ystから予め記憶されているステージX方向移動量Ystdを減算して差分移動量Ydeとし、作業者が入力したステージZ方向移動量Zstから予め記憶されているステージZ方向移動量Zstdを減算して差分移動量Zdeとする。なお、ステージX方向移動量Xstd,ステージY方向移動量YstdおよびステージZ方向移動量Zstdがすべて0であれば(回転軸Rx,Ryを表す直線式を移動装置70の駆動限界位置で求めるようにすれば)Xst=Xde,Yst=Yde,Zst=Zdeである。
[2]点群データを予め記憶されている座標変換係数Mdsにより座標変換し、座標系Sによる点群データ(xs,ys,zs)にする。
[3]点群データ(xs,ys,zs)のY座標値から、予め記憶されている座標系Sによる座標系Dの原点を回転軸Rxに含ませるためのY方向への移動量Yfstと、本データ処理の[1]で求めた差分移動量Ydeを減算し、Z座標値から座標系Sによる座標系Dの原点を回転軸Rxに含ませるためのZ方向への移動量Zfst1と、上記[1]で求めた差分移動量Zdeを減算する。すなわち、点群データ(xs,ys,zs)を点群データ(xs,ys−Yfst−Yde,zs−Zfst1−Zde)にする。
[4]減算して得られた点群データを、作業者が入力装置102から入力した回転軸Rx周りの傾斜量Θxを用いて、以下の数4による座標変換を行う。
この場合、回転軸Rx周りの傾斜量ΘxはステージX方向(座標系SのX方向)に見て左周りを正とする。
[5]座標変換された点群データを(xsa,ysa,zsa)とすると、このY座標値に、本データ処理の[3]で減算したY方向への移動量Yfstと差分移動量Ydeを加算し、Z座標値に本データ処理の[3]で減算したZ方向への移動量Zfst1と差分移動量Zdeを加算する。すなわち、点群データ(xsa,ysa,zsa)を点群データ(xsa,ysa+Yfst+Yde,zsa+Zfst1+Zde)にする。
[6]加算して得られた点群データを(xsb,ysb,zsb)とすると、このX座標値から、予め記憶されている座標系Sによる座標系Dの原点を回転軸Ryに含ませるためのX方向への移動量Xfstと、本データ処理の[1]で求めた差分移動量Xdeを減算し、Z座標値から座標系Sによる座標系Dの原点を回転軸Ryに含ませるためのZ方向への移動量Zfst2と、上記[1]で求めた差分移動量Zdeを減算する。すなわち、点群データ(xsb,ysb,zsb)を点群データ(xsb−Xfst−Xde,ysb,zsb−Zfst2−Zde)にする。
[7]減算して得られた点群データを、作業者が入力装置102から入力した回転軸Ry周りの傾斜量Θyを用いて、以下の数5による座標変換を行う。
この場合、回転軸Ry周りの傾斜量ΘyはステージY方向(座標系SのY方向)に見て左周りを正とする。
[8]座標変換された点群データを(xsc,ysc,zsc)とすると、このX座標値に、本データ処理の[6]で減算したX方向への移動量Xfstと差分移動量Xdeを加算し、Z座標値に本データ処理の[6]で減算したZ方向への移動量Zfst2と差分移動量Zdeを加算する。すなわち、点群データ(xsc,ysc,zsc)を点群データ(xsc+Xfst+Xde,ysc,zsc+Zfst2+Zde)にする。
[9]得られた点群データを予め記憶されている座標変換係数Msiにより座標変換し、座標系Iによる点群データ(xsi,ysi,zsi)にする。
[10]X線照射点として指定されたポイントの座標値(xp,yp,zp)について、本データ処理の[2]〜[9]と同じ処理を行い、座標系Iによる座標点(xpi,ypi,zpi)にする。なお、[8]の処理により求めた座標値(xps,yps,zps)は後述するX線の入射角度の計算のため記憶しておく。
[11]前述した(A)決定した点にX線が照射された場合にイメージングプレートに形成される回折環の形状におけるデータ処理の[3]〜[9]と同じ処理を行う。
(A ′) The shape of the diffraction ring formed on the imaging plate when the determined point is irradiated with X-rays.
The controller 101 performs data processing in the following order [1] to [11].
[1] The stage X-direction movement amount Xst of the current stage 61 is input from the movement amount detection circuit 33, and the stage X-direction movement amount Xstd stored in advance (movement when obtaining a linear expression representing the rotation axes Rx, Ry) The position, see (2) above) is subtracted to obtain the difference movement amount Xde. Similarly, the stage X direction movement amount Ystd stored in advance is subtracted from the stage Y direction movement amount Yst input by the operator from the input device 102 to obtain a difference movement amount Yde, and the stage Z direction movement amount input by the operator. The stage Z direction movement amount Zstd stored in advance is subtracted from Zst to obtain a difference movement amount Zde. If the stage X-direction movement amount Xstd, the stage Y-direction movement amount Ystd, and the stage Z-direction movement amount Zstd are all 0 (a linear expression representing the rotation axes Rx and Ry is obtained at the drive limit position of the moving device 70). Xst = Xde, Yst = Yde, Zst = Zde.
[2] The point cloud data is subjected to coordinate transformation using a pre-stored coordinate transformation coefficient Mds to obtain point cloud data (xs, ys, zs) based on the coordinate system S.
[3] From the Y coordinate value of the point group data (xs, ys, zs), the movement amount Yfst in the Y direction for including the origin of the coordinate system D by the coordinate system S stored in advance in the rotation axis Rx, Then, the difference movement amount Yde obtained in [1] of this data processing is subtracted, and the movement amount Zfst1 in the Z direction for including the origin of the coordinate system D by the coordinate system S in the rotation axis Rx from the Z coordinate value, The difference movement amount Zde obtained in [1] is subtracted. That is, the point group data (xs, ys, zs) is changed to point group data (xs, ys-Yfst-Yde, zs-Zfst1-Zde).
[4] The point cloud data obtained by the subtraction is subjected to coordinate transformation by the following equation 4 using the inclination amount Θx around the rotation axis Rx input from the input device 102 by the operator.
In this case, the tilt amount Θx around the rotation axis Rx is positive in the left direction when viewed in the stage X direction (X direction of the coordinate system S).
[5] If the coordinate-converted point group data is (xsa, ysa, zsa), the Y-direction movement amount Yfst and the difference movement amount Yde subtracted in [3] of this data processing are added to this Y-coordinate value. Addition is made, and the movement amount Zfst1 in the Z direction and the difference movement amount Zde subtracted in [3] of this data processing are added to the Z coordinate value. That is, the point group data (xsa, ysa, zsa) is changed to point group data (xsa, ysa + Yfst + Yde, zsa + Zfst1 + Zde).
[6] If the point group data obtained by the addition is (xsb, ysb, zsb), the origin of the coordinate system D by the coordinate system S stored in advance is included in the rotation axis Ry from the X coordinate value. For subtracting the movement amount Xfst in the X direction from the difference movement amount Xde obtained in [1] of this data processing, the origin of the coordinate system D by the coordinate system S is included in the rotation axis Ry from the Z coordinate value. Is subtracted from the movement amount Zfst2 in the Z direction and the difference movement amount Zde obtained in [1] above. That is, the point group data (xsb, ysb, zsb) is converted into point group data (xsb-Xfst-Xde, ysb, zsb-Zfst2-Zde).
[7] The point cloud data obtained by the subtraction is subjected to coordinate transformation by the following equation 5 using the inclination amount Θy around the rotation axis Ry input from the input device 102 by the operator.
In this case, the amount of inclination Θy about the rotation axis Ry is positive in the left direction when viewed in the stage Y direction (Y direction of the coordinate system S).
[8] Assuming that the coordinate-converted point group data is (xsc, ysc, zsc), the movement amount Xfst in the X direction and the difference movement amount Xde subtracted in [6] of this data processing are added to this X coordinate value. The movement amount Zfst2 in the Z direction and the difference movement amount Zde, which are subtracted in [6] of this data processing, are added to the Z coordinate value. That is, the point group data (xsc, ysc, zsc) is changed to point group data (xsc + Xfst + Xde, ysc, zsc + Zfst2 + Zde).
[9] The obtained point cloud data is subjected to coordinate transformation using a previously stored coordinate transformation coefficient Msi, and converted into point cloud data (xsi, ysi, zsi) based on the coordinate system I.
[10] For the coordinate values (xp, yp, zp) of the point designated as the X-ray irradiation point, the same processing as [2] to [9] of this data processing is performed, and the coordinate point (xpi, ypi, zpi). The coordinate values (xps, yps, zps) obtained by the process [8] are stored for the calculation of the X-ray incident angle described later.
[11] The same processing as [3] to [9] of the data processing in the shape of the diffraction ring formed on the imaging plate when the determined point (A) is irradiated with X-rays is performed.

(B’)決定した点にX線が照射された場合のX線の入射角度。
前述した(A’)決定した点にX線が照射された場合にイメージングプレートに形成される回折環の形状のデータ処理における[11]の処理の中の、前述した(A)のデータ処理の[3]のデータ処理で得られた座標系I’による点群データ(xi’,yi’,zi’)を用いて、前述した(B)決定した点にX線が照射された場合のX線の入射角度におけるデータ処理と同じ処理を行う。
(C’)決定した点にX線が照射され、その際にX線照射点からイメージングプレート15までの距離が設定値になるための、ステージX方向、ステージY方向およびステージZ方向の移動量。
前述した(A’)決定した点にX線が照射された場合にイメージングプレートに形成される回折環の形状におけるデータ処理の、[10]の処理で記憶した座標値(xps,yps,zps)を、予め記憶されているX線の照射点Xmの座標値(上記(8)参照)から減算し、ベクトル成分(xfs,yfs,zfs)を得る。xfsがステージX方向の移動量、yfsがステージY方向の移動量、zfs がステージZ方向の移動量である。前述したように移動位置(原点からの移動量)を求めてもよい。
(B ′) An incident angle of X-rays when X-rays are irradiated to the determined points.
Of the data processing of (A) described above in the processing of [11] in the data processing of the shape of the diffraction ring formed on the imaging plate when X-rays are irradiated to the determined point (A ′), Using the point cloud data (xi ′, yi ′, zi ′) obtained by the coordinate system I ′ obtained in the data processing of [3], the above-described (B) X when the determined point is irradiated with X-rays The same processing as the data processing at the incident angle of the line is performed.
(C ′) A movement amount in the stage X direction, the stage Y direction, and the stage Z direction so that the determined point is irradiated with X-rays, and the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15 at that time becomes a set value. .
The coordinate values (xps, yps, zps) stored in the process [10] of the data processing in the shape of the diffraction ring formed on the imaging plate when the determined point (A ′) is irradiated with X-rays. Is subtracted from the stored coordinate value of the X-ray irradiation point Xm (see (8) above) to obtain a vector component (xfs, yfs, zfs). xfs is a movement amount in the stage X direction, yfs is a movement amount in the stage Y direction, and zfs is a movement amount in the stage Z direction. As described above, the movement position (movement amount from the origin) may be obtained.

前述した(A’)〜(C’)のデータ処理は、視覚的には、測定対象物OBの表面にある複数の点群を回転軸Rx,回転軸Ry周りに角度Θx,Θyだけ回転させた状態にし、前述した(A)〜(C)と同じ処理を行うものである。図9に示すように、ステージ61の傾斜量が異なると測定対象物OBの一部による回折X線の妨害のされ方が異なり、形成される回折環の形状が異なる。よって、作業者は入力装置102から回転軸Rx,回転軸Ry周りの傾斜量Θx,Θyを入力するごとに回折環の形状を確認し、回折環に欠けが発生しないか、または欠けが極力少ない状態を見つる。なお、このときコントローラ101は前述した(A’)〜(C’)のデータ処理以外に、表示装置103に表示されている3次元形状画像を入力された傾斜量Θx,Θyにより変更するデータ処理を行ってもよい。このデータ処理は、前述した(A’)決定した点にX線が照射された場合にイメージングプレートに形成される回折環の形状のデータ処理における[8]のデータ処理により得られた点群データを以下の数6による座標変換により変換し、変換した点群データにより3次元形状画像を作成する処理である。
In the data processing of (A ′) to (C ′) described above, visually, a plurality of point groups on the surface of the measurement object OB are rotated about the rotation axis Rx and the rotation axis Ry by angles Θx and Θy. The same processing as (A) to (C) described above is performed. As shown in FIG. 9, when the tilt amount of the stage 61 is different, the way in which the diffracted X-ray is obstructed by a part of the measurement object OB is different, and the shape of the formed diffraction ring is different. Therefore, the operator confirms the shape of the diffraction ring every time the rotation amount Rx and the tilt amounts Θx and Θy around the rotation axis Ry are input from the input device 102, and the diffraction ring is not chipped or chipped as little as possible. Find the state. At this time, in addition to the above-described data processing (A ′) to (C ′), the controller 101 performs data processing for changing the three-dimensional shape image displayed on the display device 103 according to the input tilt amounts Θx and Θy. May be performed. In this data processing, the point group data obtained by the data processing of [8] in the data processing of the shape of the diffraction ring formed on the imaging plate when X-rays are irradiated to the determined point (A ′) described above. Is converted by coordinate conversion according to Equation 6 below, and a three-dimensional shape image is created from the converted point cloud data.

作業者はS14とS17の操作を繰り返し、回折環に欠けがなくなると、または欠けが極力少なくなると、S15、S18は「Yes」であるので、S19にて傾斜装置60の傾斜角度が示す目盛りを読み取りながら傾斜装置60を傾斜させ、表示装置103に表示されている傾斜量(入力装置102から入力した傾斜量)と同じ傾斜量にする。そして、作業者はS20にて入力装置102からの入力により、表示装置103に表示されている値だけステージ61をステージX方向へ移動させる。また、移動装置70の操作子75aを目盛りを見ながら回転させて、表示装置103に表示されている値だけステージ61をステージY方向へ移動させる。また、移動装置70の操作子72aを回転させるとともにマイクロメータ74を動かして目盛りを読み取り、表示装置103に表示されている値だけステージ61をステージZ方向へ移動させる。これにより、X線回折測定装置1から出射するX線が決定した点に照射されるようになる。この状態を示したものが図7の(B)である。   The operator repeats the operations of S14 and S17, and when there is no chipping in the diffraction ring or the chipping is reduced as much as possible, S15 and S18 are “Yes”. The tilting device 60 is tilted while reading, and the tilt amount is the same as the tilt amount displayed on the display device 103 (the tilt amount input from the input device 102). Then, the operator moves the stage 61 in the direction of the stage X by the value displayed on the display device 103 by the input from the input device 102 in S20. Further, the operator 75 a of the moving device 70 is rotated while looking at the scale, and the stage 61 is moved in the stage Y direction by the value displayed on the display device 103. Further, the operator 72 a of the moving device 70 is rotated and the micrometer 74 is moved to read the scale, and the stage 61 is moved in the stage Z direction by the value displayed on the display device 103. Thereby, the X-rays emitted from the X-ray diffraction measurement apparatus 1 are irradiated to the determined points. This state is shown in FIG.

作業者は次にS21にて残留応力測定開始の指令を入力する。このとき、コントローラ101が実行するプログラムと、X線回折測定装置1内の各機器および回路の作動について説明する。ただし、上記(4)において前述したように、X線回折測定開始の指令を入力したとき、コントローラ101が実行するプログラムおよび各機器および回路の作動は背景技術の特許文献1に記載されているものと同じである。よって、これについては端的に説明するにとどめる。   Next, the operator inputs a command to start residual stress measurement in S21. At this time, the program executed by the controller 101 and the operation of each device and circuit in the X-ray diffraction measurement apparatus 1 will be described. However, as described above in (4) above, when an X-ray diffraction measurement start command is input, the program executed by the controller 101 and the operation of each device and circuit are described in Patent Document 1 of the background art. Is the same. Therefore, this will only be explained briefly.

コントローラ101は、まずイメージングプレート15が撮像位置にある状態で、スピンドルモータ制御回路82を制御して、イメージングプレート15を低速回転させ、エンコーダ27cからインデックス信号を入力した時点で、イメージングプレート15の回転を停止させる。これにより、イメージングプレート15の回転角度が0度に設定される。   First, the controller 101 controls the spindle motor control circuit 82 in a state where the imaging plate 15 is at the imaging position, rotates the imaging plate 15 at a low speed, and rotates the imaging plate 15 when an index signal is input from the encoder 27c. Stop. Thereby, the rotation angle of the imaging plate 15 is set to 0 degree.

次に、コントローラ101は、X線制御回路81を制御してX線出射器10にX線の出射を開始させ、所定時間の経過後に、X線制御回路81を制御してX線出射器10にX線の出射を停止させる。これにより、X線出射器10から出射されたX線は、貫通孔26a,21a、通路部材28、貫通孔27b,27a1,16a,17a,18a及び円形孔50c1を介して外部に出射され、測定対象物OBの測定箇所に所定時間だけ照射される。このX線照射により、測定対象物OBのX線照射から回折X線が発生し、イメージングプレート15には回折環が撮像される。   Next, the controller 101 controls the X-ray control circuit 81 to cause the X-ray emitter 10 to start emitting X-rays. After a predetermined time has elapsed, the controller 101 controls the X-ray control circuit 81 to control the X-ray emitter 10. X-ray emission is stopped. As a result, the X-rays emitted from the X-ray emitter 10 are emitted to the outside through the through holes 26a and 21a, the passage member 28, the through holes 27b, 27a1, 16a, 17a, and 18a, and the circular hole 50c1, and measured. The measurement location of the object OB is irradiated for a predetermined time. Due to this X-ray irradiation, diffraction X-rays are generated from the X-ray irradiation of the measurement object OB, and a diffraction ring is imaged on the imaging plate 15.

次に、コントローラ101は、フィードモータ制御回路85を制御して、イメージングプレート15を回折環読取り領域内の読取り開始位置へ移動させる。このイメージングプレート15の読取り開始位置とは、対物レンズ36の中心すなわちレーザ光の照射位置が回折環基準半径Roの円に対して若干だけ内側になるような位置である。この場合、位置検出回路86から出力される位置信号は、移動ステージ21が移動限界位置にある状態から移動ステージ21が移動した移動距離xを表しており、移動ステージ21すなわちテーブル16(イメージングプレート15)が移動限界位置にある状態で、テーブル16(イメージングプレート15)の中心から対物レンズ36の中心位置までの距離は予め決められた所定値である。したがって、イメージングプレート15の読取り開始位置への移動は、位置検出回路86からの位置信号を用いて行われる。   Next, the controller 101 controls the feed motor control circuit 85 to move the imaging plate 15 to the reading start position in the diffraction ring reading region. The reading start position of the imaging plate 15 is a position where the center of the objective lens 36, that is, the irradiation position of the laser beam is slightly inside the circle of the diffraction ring reference radius Ro. In this case, the position signal output from the position detection circuit 86 represents the moving distance x that the moving stage 21 has moved from the state in which the moving stage 21 is at the movement limit position, and the moving stage 21, that is, the table 16 (imaging plate 15). ) Is at the movement limit position, the distance from the center of the table 16 (imaging plate 15) to the center position of the objective lens 36 is a predetermined value. Therefore, the movement of the imaging plate 15 to the reading start position is performed using the position signal from the position detection circuit 86.

回折環基準半径Roとは、測定対象物OBの残留応力が「0」であるときに、測定対象物OBに対するX線の照射によりイメージングプレート15上に形成される回折環の半径であり、測定対象物OBにおけるX線の回折角度φx及びイメージングプレート15から測定対象物OBまでの距離Lに応じて決まる。そして、X線の回折角度φxは測定対象物OBの材質で決まり、前記距離Lは予め設定されている距離である。したがって、測定対象物OBの材質ごとに予め回折角φxを記憶しておけば、前記入力した測定対象物OBの材質を用いることにより、コントローラ101は回折環基準半径RoをRo=L・tan(φx)の演算によって自動的に計算する。   The diffraction ring reference radius Ro is the radius of the diffraction ring formed on the imaging plate 15 by X-ray irradiation to the measurement object OB when the residual stress of the measurement object OB is “0”. It is determined according to the X-ray diffraction angle φx of the object OB and the distance L from the imaging plate 15 to the measurement object OB. The X-ray diffraction angle φx is determined by the material of the measurement object OB, and the distance L is a preset distance. Accordingly, if the diffraction angle φx is stored in advance for each material of the measurement object OB, the controller 101 sets the diffraction ring reference radius Ro to Ro = L · tan (by using the input material of the measurement object OB. It is automatically calculated by the calculation of φx).

次に、コントローラ101は、スピンドルモータ制御回路82に、イメージングプレート15が所定の回転速度で回転するように指令し、レーザ駆動回路87にレーザ光源31からレーザ光の出射を指令する。これにより、回転するイメージングプレート15上にレーザ光が照射される。次に、コントローラ101は、フォーカスサーボ回路81にフォーカスサーボ制御の開始を指令し、対物レンズ36が、レーザ光の焦点がイメージングプレート15の表面に合うように光軸方向に駆動制御されるようにする。   Next, the controller 101 instructs the spindle motor control circuit 82 to rotate the imaging plate 15 at a predetermined rotation speed, and instructs the laser drive circuit 87 to emit laser light from the laser light source 31. Thereby, the laser beam is irradiated onto the rotating imaging plate 15. Next, the controller 101 instructs the focus servo circuit 81 to start focus servo control so that the objective lens 36 is driven and controlled in the optical axis direction so that the focus of the laser light is on the surface of the imaging plate 15. To do.

次に、コントローラ101は、回転角度検出回路83及びA/D変換回路90を作動させて、回転角度検出回路83からスピンドルモータ27(イメージングプレート15)の基準位置からの回転角度θpを入力させ始めるとともに、A/D変換回路90からSUM信号の瞬時値のディジタルデータをコントローラ101に出力させ始める。次に、コントローラ101は、フィードモータ制御回路85を制御してフィードモータ22を回転させて、イメージングプレート15を読取り開始位置から図1及び図2の右下方向へ一定速度で移動させる。これにより、レーザ光の照射位置が、イメージングプレート15において、回折環基準半径Roの若干内側の位置から外側方向に一定速度で相対移動し始める。   Next, the controller 101 operates the rotation angle detection circuit 83 and the A / D conversion circuit 90 to start inputting the rotation angle θp from the reference position of the spindle motor 27 (imaging plate 15) from the rotation angle detection circuit 83. At the same time, the controller 101 starts to output the digital data of the instantaneous value of the SUM signal from the A / D conversion circuit 90. Next, the controller 101 controls the feed motor control circuit 85 to rotate the feed motor 22 to move the imaging plate 15 from the reading start position in the lower right direction in FIGS. 1 and 2 at a constant speed. Thereby, the irradiation position of the laser beam starts to move relative to the imaging plate 15 from the position slightly inside the diffraction ring reference radius Ro toward the outside at a constant speed.

その後、コントローラ101は、イメージングプレート15が所定の小さな角度だけ回転するごとに、SUM信号の瞬時値のディジタルデータをA/D変換回路90を介して入力するとともに、回転角度検出回路83からの回転角度θp及び位置検出回路86からの移動距離xを入力して、SUM信号の瞬時値のディジタルデータを、基準位置からの回転角度θpと、移動距離xに基づくイメージングプレート15の中心からのレーザ光の照射位置の径方向距離r(半径値r)とに対応させて順次記憶する。この場合も、移動ステージ21すなわちテーブル16(イメージングプレート15)が移動限界位置にある状態で、テーブル16(イメージングプレート15)の中心から対物レンズ36の中心位置までの距離は予め決められた所定値であるので、前記半径値rは移動距離xを用いて計算される。これにより、螺旋状に回転するレーザ光の照射位置に関して、SUM信号の瞬時値、回転角度θp及び半径値rを表すデータが所定回転角度ごとに順次記憶されて蓄積されていく。   Thereafter, every time the imaging plate 15 rotates by a predetermined small angle, the controller 101 inputs the digital data of the instantaneous value of the SUM signal via the A / D conversion circuit 90 and rotates from the rotation angle detection circuit 83. The angle θp and the movement distance x from the position detection circuit 86 are input, and the digital data of the instantaneous value of the SUM signal is converted into the laser beam from the center of the imaging plate 15 based on the rotation angle θp from the reference position and the movement distance x. Are sequentially stored in correspondence with the radial distance r (radius value r) of the irradiation position. Also in this case, the distance from the center of the table 16 (imaging plate 15) to the center position of the objective lens 36 in a state where the moving stage 21, that is, the table 16 (imaging plate 15) is at the movement limit position, is a predetermined value determined in advance. Therefore, the radius value r is calculated using the movement distance x. As a result, with respect to the irradiation position of the laser beam rotating in a spiral shape, data representing the instantaneous value of the SUM signal, the rotation angle θp, and the radius value r are sequentially stored and accumulated for each predetermined rotation angle.

SUM信号の瞬時値、回転角度θp及び半径値rを表すデータの所定回転角度ごとの記憶動作と並行して、コントローラ101は、前記所定角度ごとに、SUM信号の瞬時値のピークに対応した半径値rを回折環の半径値とする。具体的には、回転角度θpが同一である複数のSUM信号の瞬時値が増加した後に減少している状態を検出することにより、前記複数のSUM信号の瞬時値のピークを検出し、このピークであるSUM信号の瞬時値に対応して記憶されている半径値rを取得する。そして、前記所定回転角度ごとの全ての半径値rを取得した時点で、SUM信号の瞬時値、回転角度θp及び半径値rを表すデータを所定回転角度ごとに検出し記憶する処理を終了する。これにより、回折環の形状が検出されたことになる。   In parallel with the storage operation for each predetermined rotation angle of the data representing the instantaneous value of the SUM signal, the rotation angle θp, and the radius value r, the controller 101 performs a radius corresponding to the peak of the instantaneous value of the SUM signal for each predetermined angle. The value r is the radius value of the diffraction ring. Specifically, the peak of the instantaneous values of the plurality of SUM signals is detected by detecting a state in which the instantaneous values of the plurality of SUM signals having the same rotation angle θp increase and then decrease. The radius value r stored corresponding to the instantaneous value of the SUM signal is acquired. When all the radius values r for each predetermined rotation angle are acquired, the processing for detecting and storing the data representing the instantaneous value of the SUM signal, the rotation angle θp, and the radius value r for each predetermined rotation angle is completed. Thereby, the shape of the diffraction ring is detected.

その後、コントローラ101は、フォーカスサーボ回路91によるフォーカスサーボ制御を停止させ、レーザ駆動回路87によるレーザ光源31のレーザ光の照射を停止させる。また、コントローラ101は、A/D変換回路90及び回転角度検出回路83の作動を停止させるとともに、フィードモータ制御回路85によるフィードモータ22の作動も停止させる。これにより、回折環読取りが終了される。なお、この状態では、位置検出回路86の作動及びイメージングプレート15の回転は、以前と同様のまま継続されている。   Thereafter, the controller 101 stops the focus servo control by the focus servo circuit 91, and stops the irradiation of the laser light from the laser light source 31 by the laser drive circuit 87. Further, the controller 101 stops the operation of the A / D conversion circuit 90 and the rotation angle detection circuit 83 and also stops the operation of the feed motor 22 by the feed motor control circuit 85. This completes the diffraction ring reading. In this state, the operation of the position detection circuit 86 and the rotation of the imaging plate 15 are continued as before.

次に、コントローラ101は、フィードモータ制御回路85を制御してイメージングプレート15を回折環消去領域内の消去開始位置へ移動させる。このイメージングプレート15の消去開始位置とは、LED光源43から出力される可視光の中心が回折環基準半径Roの円に対して前記読取り開始位置の場合よりもさらに内側になるような位置である。この場合も、前記読取り開始位置の場合と同様に、イメージングプレート15の移動は、位置検出回路86からの位置信号を用いて行われる。   Next, the controller 101 controls the feed motor control circuit 85 to move the imaging plate 15 to the erase start position in the diffraction ring erase region. The erase start position of the imaging plate 15 is a position at which the center of the visible light output from the LED light source 43 is further inside than the read start position with respect to the circle having the diffraction ring reference radius Ro. . Also in this case, as in the case of the reading start position, the imaging plate 15 is moved using the position signal from the position detection circuit 86.

次に、コントローラ101は、LED駆動回路84を制御してLED光源43による可視光のイメージングプレート15に対する照射を開始させるとともに、フィードモータ制御回路85を制御して、イメージングプレート15を前記消去開始位置から消去終了位置まで図1及び図2の右下方向に一定速度で移動させるように、フィードモータ22を回転させる。消去終了位置とは、LED光源43によるLED光の中心が回折環基準半径Roよりも前記消去開始位置と同じ程度の距離だけ外側となる位置である。これにより、LED光源43による可視光が、消去開始位置から消去終了位置まで、イメージングプレート15上に螺旋状に照射され、前記回折X線によって形成された回折環が消去される。   Next, the controller 101 controls the LED drive circuit 84 to start irradiation of the visible light to the imaging plate 15 by the LED light source 43 and also controls the feed motor control circuit 85 to move the imaging plate 15 to the erasing start position. The feed motor 22 is rotated so as to move at a constant speed in the lower right direction in FIGS. The erasure end position is a position where the center of the LED light from the LED light source 43 is outside the diffraction ring reference radius Ro by the same distance as the erasure start position. As a result, visible light from the LED light source 43 is irradiated spirally onto the imaging plate 15 from the erase start position to the erase end position, and the diffraction ring formed by the diffraction X-rays is erased.

次に、コントローラ101は、フィードモータ制御回路85を制御してイメージングプレート15の移動を停止させるとともに、LED駆動回路84を制御してLED光源43による可視光の照射を停止させる。また、コントローラ101は、位置検出回路86の作動を停止させるとともに、スピンドルモータ制御回路82を制御してスピンドルモータ27によるイメージングプレート15の回転も停止させる。これにより、回折環消去が終了する。   Next, the controller 101 controls the feed motor control circuit 85 to stop the movement of the imaging plate 15 and also controls the LED drive circuit 84 to stop the irradiation of visible light from the LED light source 43. The controller 101 also stops the operation of the position detection circuit 86 and controls the spindle motor control circuit 82 to stop the rotation of the imaging plate 15 by the spindle motor 27. Thereby, the diffraction ring erasure is completed.

また、コントローラ101は、前述した回折環消去と同時に残留応力の計算を実行する。この残留応力計算は、前述した回折環の読み取りにおいて得られた回折環の形状を表すデータ、すなわち回転角度ごとの回折環の半径値rと、予め得られている値である前記計算した回折環基準半径Ro、前記予め測定されたX線の入射角度φo、設定値である測定対象物OBからイメージングプレート15までの距離Loおよび前記入力した測定対象物OBの材質などを用いて、測定対象物OBのX線照射位置における残留圧縮応力、残留せん断応力などを計算するものである。これらの残留圧縮応力及び残留せん断応力は、従来からよく知られているcosαを用いて計算される。このとき、前述した測定対象物OBの傾斜量調整で回折環の発生を極力少なくした場合、すなわち、回折環の欠けを完全になくすことができなかった場合は、回折環には欠けが存在するが、回折環が形成されている箇所のデータを用いて計算される。そして、コントローラ101は、計算した残留応力を表示装置103に表示する。作業者はS22にて表示された残留圧縮応力及び残留せん断応力の大きさを見て、測定対象物OBの疲労度の評価等を行う。なお、コントローラ101に、残留応力以外に残留オーステナイト量、回折環の半価幅のように読取った回折環から算出できる他の特性値を計算させて表示装置103に表示させるようにし、作業者は他の特性値を含めて測定対象物OBの評価を行うようにしてもよい。   In addition, the controller 101 calculates residual stress simultaneously with the above-described diffraction ring elimination. This residual stress calculation is based on the data representing the shape of the diffraction ring obtained in the above-described reading of the diffraction ring, that is, the radius value r of the diffraction ring for each rotation angle and the calculated diffraction ring which is a value obtained in advance. Using the reference radius Ro, the pre-measured incident angle φo of the X-ray, the distance Lo from the measurement object OB to the imaging plate 15 as the set value, the material of the input measurement object OB, and the like, the measurement object The residual compressive stress, residual shear stress, etc. at the X-ray irradiation position of OB are calculated. These residual compressive stress and residual shear stress are calculated using cos α, which is well known in the art. At this time, if the generation of the diffraction ring is reduced as much as possible by adjusting the amount of inclination of the measurement object OB described above, that is, if the diffraction ring is not completely eliminated, the diffraction ring has a defect. Is calculated using the data of the location where the diffraction ring is formed. Then, the controller 101 displays the calculated residual stress on the display device 103. The operator looks at the residual compressive stress and the residual shear stress displayed in S22, and evaluates the degree of fatigue of the measurement object OB. In addition to the residual stress, the controller 101 calculates other characteristic values that can be calculated from the read diffraction ring such as the amount of retained austenite and the half-value width of the diffraction ring, and displays them on the display device 103. The measurement object OB may be evaluated including other characteristic values.

このように上記実施形態においては、X線出射器10からX線を出射して測定対象物OBに照射し、イメージングプレート15に回折光の像である回折環を記録する機能を備えたX線回折測定装置1と、このX線回折測定装置1に対して位置及び姿勢が固定されており、測定対象物OBの3次元形状を測定し、3次元形状データの作成するための元データを出力する3次元形状測定装置2と、測定対象物OBの位置および姿勢を少なくとも2方向および1軸周りに変化させる移動装置70および傾斜装置60とを備える。そして、コントローラ101は、実行するプログラムにより、3次元形状測定装置2から入力するデータを用いて測定対象物OBの3次元形状データを作成し、作成された3次元形状データを用いて測定対象物OBの3次元形状画像を作成して表示装置103に表示する。また、コントローラ101は入力装置102からの入力により、表示装置103に表示された3次元形状画像内にX線出射器10から出射されるX線が照射されるポイントを指定することができる機能を有し、3次元形状測定装置10の座標系によりX線出射器10から出射されるX線の光軸位置を記憶している。そして、コントローラ101は、表示装置103に表示された3次元形状画像内にX線の照射ポイントが指定されると、実行するプログラムにより、記憶されているX線の光軸位置と、作成した測定対象物OBの3次元形状データとを用いて、移動装置70により測定対象物OBの位置を変化させて指定されたポイントにX線が照射されたとき、イメージングプレート15に形成される回折環の形状を計算して表示装置103に表示する。したがって、上記実施形態によれば、作業者は表示装置103に表示された回折環の形状を見ることにより、回折環の欠けの有無および回折環の欠けがある場合はその程度を確認することができる。これによれば、複雑な形状をしている測定対象物OBであっても、傾斜装置60により測定対象物OBの姿勢(測定対象物OBに対するX線の照射方向)ごとに回折環の形状を確認することができ、短時間で回折環の欠けを極力少なくすることができる測定対象物OBの姿勢(測定対象物OBに対するX線の照射方向)を見つけることができる。   As described above, in the above-described embodiment, X-rays having a function of emitting X-rays from the X-ray emitter 10 and irradiating the object OB to be measured and recording a diffraction ring as an image of diffracted light on the imaging plate 15. The position and orientation of the diffraction measurement apparatus 1 and the X-ray diffraction measurement apparatus 1 are fixed, and the three-dimensional shape of the measurement object OB is measured and the original data for generating the three-dimensional shape data is output. And a moving device 70 and a tilting device 60 that change the position and orientation of the measurement object OB in at least two directions and around one axis. Then, the controller 101 creates three-dimensional shape data of the measurement object OB using data input from the three-dimensional shape measurement apparatus 2 according to a program to be executed, and uses the created three-dimensional shape data to measure the measurement object. An OB three-dimensional shape image is created and displayed on the display device 103. In addition, the controller 101 has a function capable of designating a point to be irradiated with X-rays emitted from the X-ray emitter 10 in a three-dimensional shape image displayed on the display device 103 by an input from the input device 102. And storing the optical axis position of X-rays emitted from the X-ray emitter 10 by the coordinate system of the three-dimensional shape measuring apparatus 10. When the X-ray irradiation point is designated in the three-dimensional shape image displayed on the display device 103, the controller 101 stores the X-ray optical axis position stored and the created measurement by the program to be executed. Using the three-dimensional shape data of the object OB, when the X-ray is irradiated to the designated point by changing the position of the measurement object OB by the moving device 70, the diffraction ring formed on the imaging plate 15 The shape is calculated and displayed on the display device 103. Therefore, according to the above-described embodiment, the operator can confirm the presence or absence of a diffraction ring and the extent of the diffraction ring when there is a defect by looking at the shape of the diffraction ring displayed on the display device 103. it can. According to this, even if the measurement object OB has a complicated shape, the tilting device 60 changes the shape of the diffraction ring for each posture of the measurement object OB (X-ray irradiation direction with respect to the measurement object OB). It can be confirmed, and the posture of the measurement object OB (the X-ray irradiation direction with respect to the measurement object OB) can be found in which the missing of the diffraction ring can be reduced as much as possible in a short time.

また上記実施形態においては、コントローラ101は、3次元形状測定装置2の座標系により傾斜装置60による測定対象物OBの姿勢の変化における回転軸の位置も記憶しており、入力装置102から、仮想上で傾斜装置60を用いて姿勢を変化させる際の姿勢の変化方向および変化量(すなわち符号付の傾斜量)を入力すると、入力された値および記憶している回転軸の位置を用いて、3次元形状測定装置2の測定により得られている測定対象物OBの3次元形状データを姿勢が変化した際の3次元形状データに変更することができる。そして、この変更した3次元形状データを用いても回折環の形状を計算することができる。したがって、上記実施形態によれば、表示装置103に表示された回折環の形状において欠けの程度が大きい場合は、実際に傾斜装置60により測定対象物OBの姿勢を変化させて再度3次元形状測定装置2により測定を行わずとも、仮想上で傾斜装置60により測定対象物OBの姿勢を変化させる際の姿勢の変化方向および変化量を入力装置102から入力しさえすれば、その変化を実際に行った時の回折環の形状を見ることができる。よって、回折環の欠けの程度が大きい場合は、回折環の欠けを極力少なくすることができる測定対象物OBの姿勢(傾斜装置60の傾斜量)を入力装置102からの入力を繰り返すことで仮想上で見つけ、傾斜装置60の傾斜量を見つけた傾斜量と同じになるよう変化させればよい。これによれば、複雑な形状をしている測定対象物OBであっても、さらに短時間で回折環の欠けを極力少なくすることができる測定対象物OBの姿勢(測定対象物OBに対するX線の照射方向)を見つけることができる。   In the above embodiment, the controller 101 also stores the position of the rotation axis in the change in the posture of the measuring object OB by the tilting device 60 by the coordinate system of the three-dimensional shape measuring device 2. When the change direction and change amount of the posture when changing the posture using the tilting device 60 are input (that is, the signed tilt amount), the input value and the stored position of the rotating shaft are used. The three-dimensional shape data of the measurement object OB obtained by the measurement of the three-dimensional shape measuring apparatus 2 can be changed to the three-dimensional shape data when the posture is changed. The shape of the diffraction ring can also be calculated using the changed three-dimensional shape data. Therefore, according to the above-described embodiment, when the degree of chipping is large in the shape of the diffraction ring displayed on the display device 103, the inclination of the measuring object OB is actually changed by the tilting device 60 and the three-dimensional shape measurement is performed again. Even if the measurement is not performed by the apparatus 2, if the change direction and the change amount of the posture when the posture of the measurement object OB is virtually changed by the tilt device 60 are input from the input device 102, the change is actually performed. You can see the shape of the diffractive ring as it is done. Therefore, when the degree of the diffraction ring chipping is large, the posture of the measurement object OB (the tilt amount of the tilting device 60) that can reduce the chipping of the diffraction ring as much as possible is repeated by repeating the input from the input device 102. What is necessary is just to change it so that it may become the same as the amount of inclination which found the amount of inclination of the inclination apparatus 60 found above. According to this, even if the measurement object OB has a complicated shape, the posture of the measurement object OB (X-rays with respect to the measurement object OB) can be reduced in a shorter time as much as possible. Irradiating direction).

また上記実施形態においては、コントローラ101は、記憶されているX線の光軸位置と、3次元形状測定装置2による測定により得られた3次元形状データとを用いて、移動装置70により測定対象物OBの位置を変化させて、表示装置103に表示された3次元形状画像内に指定されたポイントにX線が照射された場合における、X線の入射角度を計算する。したがって、上記実施形態によれば、計算されたX線の入射角度を使用して残留応力を計算することができるので、精度の良い残留応力を計算することができる。   In the above embodiment, the controller 101 uses the moving device 70 to measure the X-ray optical axis position and the three-dimensional shape data obtained by the measurement by the three-dimensional shape measuring device 2. The position of the object OB is changed, and the incident angle of the X-ray when the X-ray is irradiated to the point designated in the three-dimensional shape image displayed on the display device 103 is calculated. Therefore, according to the above embodiment, the residual stress can be calculated using the calculated incident angle of the X-ray, so that the residual stress can be calculated with high accuracy.

また上記実施形態においては、コントローラ101は、3次元形状測定装置2の座標系により移動装置70による測定対象物OBの位置の変化におけるそれぞれの移動方向も記憶しており、この移動方向と記憶されているX線の光軸位置とを用いて、表示装置103に表示された3次元形状画像内に指定されたポイントにX線が照射されるようにするための、移動装置70のそれそれの移動方向の移動量を計算し、表示装置103に表示する。したがって、上記実施形態によれば、3次元形状画像内に指定したポイントにX線を照射させるためには、移動装置70によりどの方向にどれだけ移動させればよいかがわかるので、簡単に指定したポイントにX線を照射することができる。さらに具体的には、移動装置70は3方向に移動させることができるものであり、コントローラ101は指定されたポイントに、X線の照射点からイメージングプレート15までの距離が設定値になるようにX線が照射されるようにするための、それそれの移動方向の移動量を計算する。したがって、上記実施形態によれば、測定対象物OBによらずX線の照射点からイメージングプレート15までの距離は常に設定値にすることができる。   In the above-described embodiment, the controller 101 also stores the respective moving directions in the change of the position of the measurement object OB by the moving device 70 by the coordinate system of the three-dimensional shape measuring apparatus 2, and the moving direction is stored. The X-ray optical axis position is used to irradiate X-rays to the designated points in the three-dimensional shape image displayed on the display device 103. The amount of movement in the movement direction is calculated and displayed on the display device 103. Therefore, according to the above-described embodiment, in order to irradiate the designated point in the three-dimensional shape image with X-rays, the moving device 70 can know how much and in what direction it should be moved. The point can be irradiated with X-rays. More specifically, the moving device 70 can be moved in three directions, and the controller 101 sets the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15 to a set point at a specified point. The amount of movement in the direction of movement for irradiating X-rays is calculated. Therefore, according to the above embodiment, the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15 can always be set to a set value regardless of the measurement object OB.

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。   Furthermore, in carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

上記実施形態は、測定対象物OBが3次元形状測定することが可能な場合において実施可能である。しかし、測定対象物OBの中には反射率が非常に低くて3次元形状測定することができない場合があり、このような場合は、上記実施形態は実施不可能である。よって、この場合は以下に示すようにX線回折測定装置1に別の機能を設け、別の方法により上記(A)、(B)に示した回折環の形状、X線の入射角度と、上記(C)の代わりにX線照射点からイメージングプレート15までの距離を求める。   The above embodiment can be implemented when the measurement object OB can measure a three-dimensional shape. However, there are cases where the measurement object OB has a very low reflectance and cannot measure a three-dimensional shape. In such a case, the above embodiment cannot be implemented. Therefore, in this case, as shown below, another function is provided in the X-ray diffraction measurement apparatus 1, and the shape of the diffraction ring shown in the above (A) and (B), the incident angle of the X-ray, Instead of the above (C), the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15 is obtained.

この実施形態においては、X線回折測定装置1はX線出射器から出射されるX線と光軸を同一にしてLED光を出射することができる。具体的には図11に2点鎖線で示すように、X線出射器10とテーブル駆動機構20の上壁26との間に配置されたプレート45の一端部下面にLED光源44が固定されている。この2点鎖線の部分を立体的に示したものが図12である。プレート45は、その他端部上面にて、ケース50内に固定されたモータ46の出力軸46aに固着されており、モータ46の回転により、テーブル駆動機構20の上壁26に平行な面内を回転する。テーブル駆動機構20の上壁26にはストッパ部材47a,47bが設けられており、ストッパ部材47aは、プレート45を図4のD1方向に回転させたとき、LED光源44がX線出射器10の出射口11及びテーブル駆動機構20の上壁26の貫通孔26aに対向する位置(A位置)に静止するように、プレート45の回転を規制する。一方、ストッパ部材47bは、プレート45を図4のD2方向に回転させたとき、プレート45がX線出射器10の出射口11とテーブル駆動機構20の上壁26の貫通孔26aとの間を遮断しない位置(B位置)に静止するように、プレート45の回転を規制する。言い換えれば、A位置は、プレート45が図12に示す状態にある位置であり、LED光源44から出射されるLED光がスピンドルモータ27の貫通孔27a1に設けた通路部材28の通路に入射する位置である。B位置は、X線出射器10から出射されるX線がプレート45によって遮られない位置である。   In this embodiment, the X-ray diffraction measurement apparatus 1 can emit LED light with the same optical axis as the X-ray emitted from the X-ray emitter. Specifically, as shown by a two-dot chain line in FIG. 11, the LED light source 44 is fixed to the lower surface of one end portion of the plate 45 disposed between the X-ray emitter 10 and the upper wall 26 of the table driving mechanism 20. Yes. FIG. 12 shows the two-dot chain line portion in three dimensions. The plate 45 is fixed to the output shaft 46 a of the motor 46 fixed in the case 50 at the other end upper surface, and is rotated in a plane parallel to the upper wall 26 of the table driving mechanism 20 by the rotation of the motor 46. Rotate. Stopper members 47 a and 47 b are provided on the upper wall 26 of the table driving mechanism 20. When the plate 45 is rotated in the direction D <b> 1 in FIG. 4, the LED light source 44 is connected to the X-ray emitter 10. The rotation of the plate 45 is restricted so that it stops at a position (position A) opposite to the exit hole 11 and the through hole 26 a of the upper wall 26 of the table drive mechanism 20. On the other hand, when the plate 45 is rotated in the direction D2 in FIG. 4, the stopper member 47b is formed between the emission port 11 of the X-ray emitter 10 and the through hole 26a of the upper wall 26 of the table driving mechanism 20. The rotation of the plate 45 is restricted so that it stops at a position (B position) that is not blocked. In other words, the A position is a position where the plate 45 is in the state shown in FIG. 12, and the LED light emitted from the LED light source 44 enters the passage of the passage member 28 provided in the through hole 27 a 1 of the spindle motor 27. It is. The B position is a position where X-rays emitted from the X-ray emitter 10 are not blocked by the plate 45.

LED光源44は、コントローラ101によって作動制御される駆動回路からの駆動信号によりLED光を出射する。LED光は拡散する可視光であり、プレート45がA位置にあるとき、その一部は、貫通孔26a,21a、通路部材28の通路及び貫通孔27bを介して、スピンドルモータ27の出力軸27aの貫通孔27a1に入射し、貫通孔16a,17a,18a及び切欠き部壁50cの円形孔50c1から出射される。このLED光の場合も、通路部材28の内径及び貫通孔18aの内径は小さいので、通路部材28を介して貫通孔27b,27a1,16a,17a内に入射したLED光はやや拡散しているが、貫通孔18aから出射されるLED光は貫通孔27a1の軸線に平行な平行光となり、円形孔50c1から出射される。   The LED light source 44 emits LED light in accordance with a drive signal from a drive circuit that is controlled by the controller 101. LED light is diffused visible light, and when the plate 45 is in the A position, a part of the plate 45 passes through the through holes 26a and 21a, the passage of the passage member 28 and the through hole 27b, and the output shaft 27a of the spindle motor 27. Is incident on the through hole 27a1 and emitted from the through holes 16a, 17a, 18a and the circular hole 50c1 of the notch wall 50c. Also in the case of this LED light, since the inner diameter of the passage member 28 and the inner diameter of the through hole 18a are small, the LED light incident into the through holes 27b, 27a1, 16a, and 17a through the passage member 28 is slightly diffused. The LED light emitted from the through hole 18a becomes parallel light parallel to the axis of the through hole 27a1, and is emitted from the circular hole 50c1.

モータ46はエンコーダ46aを備えており、エンコーダ46aはモータ46が所定の微小回転角度だけ回転する度に、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を出力する。モータ46に駆動信号を供給する駆動回路は、コントローラ101から回転方向と回転開始の指示が入力されると、モータ46を指示方向に回転させ、エンコーダ46aからのパルス列信号の入力が停止すると、駆動信号の出力を停止する。これにより、入力装置102からLED照射の指令を入力するとプレート45を前述したA位置まで回転させたうえでLED光源44からLED光を発光させ、LED照射停止の指令を入力すると、LED光源44の発光を停止したうえでプレート45を前述したB位置まで回転させることができる。   The motor 46 includes an encoder 46a, and the encoder 46a outputs a pulse train signal that alternately switches between a high level and a low level each time the motor 46 rotates by a predetermined minute rotation angle. The drive circuit that supplies a drive signal to the motor 46 rotates when the rotation direction and rotation start instruction are input from the controller 101, and rotates when the motor 46 rotates in the specified direction and the input of the pulse train signal from the encoder 46a stops. Stop signal output. Accordingly, when an LED irradiation command is input from the input device 102, the plate 45 is rotated to the position A described above, and then LED light is emitted from the LED light source 44. When an LED irradiation stop command is input, the LED light source 44 After stopping the light emission, the plate 45 can be rotated to the B position described above.

作業者は3次元形状測定装置による測定対象物OBの測定の結果、形状測定不能であると判断すると、移動装置70によりステージ61を移動させ、測定対象物OBをX線回折測定装置1からX線照射される位置にする。そして、入力装置102からLED光照射開始の指令を入力し、X線回折測定装置1からX線の光軸と等しい光軸を有するLED光を照射させる。LED光の照射点がX線の照射点であるので、作業者は移動装置70による移動によりLED光の照射点が測定対象物の測定箇所になるように調整する。その後、作業者は入力装置102からの入力によりLED光を一旦消去し、X線回折測定装置1の円形孔50c1部分に図13に示す治具200を取り付け、測定対象物OBの測定箇所に治具200の先端部209が接触するようにする。治具200は円板203を取り付けている骨組部分の円状部分201の4箇所に磁石201aが取り付けられており、X線回折測定装置1の筐体に磁力による吸着で取り付けることができる。また、治具200は円形孔50c1への取り付け位置が少々ずれても先端までLED光が行くように、骨組部分の半径部分202の中心にある円筒部分204にエキスパンダーレンズ205,206を備えている。また、治具200は円管部分207,208が伸縮できる構造になっているので最初は縮めたうえで、X線回折測定装置1の円形孔50c1部分に取り付け、円管部分を伸ばして先端部分209を測定箇所に接触するようにする。その状態で、入力装置102からの入力によりLED光を照射すると、図13に示すように治具200の先端部分209にある円錐ミラー210でLED光が反射し、治具の平板203にリング状の照射跡が形成される。この照射跡が回折環に相当するので照射跡の欠け部分の程度を確認することで、回折環の欠けの程度を確認することができる。また、イメージングプレート15からLED光照射点(すなわちX線照射点)までの距離は、円板203に形成されたリング状の照射跡の径と1:1の関係にあるので、予めこの関係を求めて円板203に目盛をつけておけばリング状の照射跡からこの距離を求めることができる。なお、治具200の平板203に形成されるリング状の照射跡をそのまま目視するのは困難なことが多いので、ミラーを用いて目視するようにするとよい。   If the operator determines that the shape measurement is impossible as a result of the measurement of the measurement object OB by the three-dimensional shape measurement apparatus, the operator moves the stage 61 by the moving device 70 and moves the measurement object OB from the X-ray diffraction measurement apparatus 1 to the X-ray. Set the position to be irradiated. Then, an LED light irradiation start command is input from the input device 102, and LED light having an optical axis equal to the optical axis of the X-ray is irradiated from the X-ray diffraction measurement device 1. Since the irradiation point of the LED light is the X-ray irradiation point, the operator adjusts the irradiation point of the LED light to be a measurement location of the measurement object by the movement by the moving device 70. Thereafter, the operator once erases the LED light by the input from the input device 102, attaches the jig 200 shown in FIG. 13 to the circular hole 50c1 portion of the X-ray diffraction measurement apparatus 1, and cures the measurement object OB at the measurement location. The tip portion 209 of the tool 200 is brought into contact. The jig 200 has magnets 201a attached to four locations of the circular portion 201 of the frame portion to which the disc 203 is attached, and can be attached to the housing of the X-ray diffraction measurement apparatus 1 by magnetic force. Further, the jig 200 includes expander lenses 205 and 206 in the cylindrical portion 204 at the center of the radius portion 202 of the skeleton portion so that the LED light goes to the tip even if the attachment position to the circular hole 50c1 is slightly shifted. . Since the jig 200 has a structure in which the circular pipe portions 207 and 208 can be expanded and contracted, the jig 200 is first contracted and then attached to the circular hole 50c1 portion of the X-ray diffraction measuring apparatus 1, and the circular pipe portion is extended to extend the tip portion. 209 is brought into contact with the measurement location. In this state, when the LED light is irradiated by the input from the input device 102, the LED light is reflected by the conical mirror 210 at the tip portion 209 of the jig 200 as shown in FIG. Irradiation traces are formed. Since this irradiation trace corresponds to a diffraction ring, it is possible to check the degree of chipping of the diffraction ring by confirming the degree of chipping of the irradiation trace. Further, since the distance from the imaging plate 15 to the LED light irradiation point (that is, the X-ray irradiation point) has a 1: 1 relationship with the diameter of the ring-shaped irradiation mark formed on the disk 203, this relationship is previously determined. This distance can be obtained from the ring-shaped irradiation mark by obtaining a scale on the disk 203. In addition, since it is often difficult to visually observe the ring-shaped irradiation trace formed on the flat plate 203 of the jig 200, it is preferable to visually observe using a mirror.

次に、作業者は入力装置102からの入力によりLED光を一旦消去し、X線回折測定装置1から治具200を円管部分207,208を縮めたうえで取り外し、図14に示す治具250を治具200と同様、円管部分207,208を縮めたうえで取り付ける。治具250は治具200の先端部分209を先端部分220に変更したものであり、先端部分220は円筒状の部分と円錐状の部分を合わせ、中心で半分に割った形状をしており、接触部220aは内面が円錐形状のミラーになっている。この治具250を取り付けた後、円管部分207,208を伸ばして測定対象物OBの測定箇所に先端部分220を接触させ、入力装置102からの入力によりLED光を照射する。LED光は図14に示すように測定対象物OBで反射し、接触部220aの内面のミラーで反射して円板203に照射され、照射跡が形成される。この照射跡の位置(円板203の中心からの距離、すなわちX線光軸からの距離)は、測定対象物OBへのLED光の入射角度と円板203から測定対象物OBのLED光照射点までの距離により変化するが、イメージングプレート15から円板203までの距離は一定であるので、円板203から測定対象物OBのLED光照射点までの距離は、治具200を用いて得られたイメージングプレート15からLED光照射点までの距離から求めることができる。よって、円板203から測定対象物OBのLED光照射点までの距離ごとのLED光の入射角度と照射跡の位置との関係を予め求めておけば、LED光の入射角度(すなわちX線の入射角度)を求めることができる。LED光の入射角度の変化に対して円板203における照射跡の位置の変化は大きいので、接触部220aが1つの形状のみでは可能性のあるLED光の入射角度すべてに対応させることは不可能である。よって、先端部分220は接触部220aの円錐形状の角度を変えたものがいくつか用意してあり、LED光の照射跡が形成されない場合は、適宜治具250の先端部分220を取り替えるようにするとよい。   Next, the operator once erases the LED light by the input from the input device 102, removes the jig 200 from the X-ray diffraction measurement apparatus 1 after shrinking the circular tube portions 207 and 208, and the jig shown in FIG. Similarly to the jig 200, 250 is attached after shrinking the circular pipe portions 207 and 208. The jig 250 is obtained by changing the tip portion 209 of the jig 200 to a tip portion 220. The tip portion 220 has a shape in which a cylindrical portion and a conical portion are combined and divided in half at the center, The contact portion 220a is a conical mirror on the inner surface. After the jig 250 is attached, the circular tube portions 207 and 208 are extended to bring the tip portion 220 into contact with the measurement location of the measurement object OB, and the LED light is irradiated by the input from the input device 102. As shown in FIG. 14, the LED light is reflected by the measurement object OB, is reflected by the mirror on the inner surface of the contact portion 220a, and is irradiated onto the disk 203, thereby forming an irradiation trace. The position of the irradiation trace (distance from the center of the disk 203, that is, distance from the X-ray optical axis) is determined by the incident angle of the LED light to the measurement object OB and the LED light irradiation of the measurement object OB from the disk 203. Although the distance from the imaging plate 15 to the disk 203 is constant, the distance from the disk 203 to the LED light irradiation point of the measurement object OB is obtained using the jig 200. The distance from the obtained imaging plate 15 to the LED light irradiation point can be obtained. Therefore, if the relationship between the incident angle of the LED light and the position of the irradiation trace for each distance from the disk 203 to the LED light irradiation point of the measurement object OB is obtained in advance, the incident angle of the LED light (that is, the X-ray angle) (Incident angle) can be obtained. Since the change in the position of the irradiation mark on the disk 203 is large with respect to the change in the incident angle of the LED light, it is impossible to deal with all the possible incident angles of the LED light with the single contact portion 220a. It is. Therefore, there are several tip portions 220 with different angles of the conical shape of the contact portion 220a. If the LED light irradiation trace is not formed, the tip portion 220 of the jig 250 is appropriately replaced. Good.

さらに、本発明はこれ以外にも種々の変更が可能である。上記実施形態においては、イメージングプレート15の表面からの距離が設定値LsであるX線の照射点Xmの座標値を求めておき、指定ポイントがX線の照射点Xmに一致するためのステージ61のステージX方向、ステージY方向、ステージZ方向の移動量を計算するようにした。しかし、測定対象物OBによりイメージングプレート15の表面からX線の照射点までの距離が大きく変化しなければ、X線の照射点Xmの座標値は求めず、ステージZ方向の移動はなくして指定ポイントがX線の光軸上になるためのステージX方向、ステージY方向移動量のみを計算し、その際のイメージングプレート15の表面からX線の照射点までの距離を計算して、回折環の形状から測定対象物の残留応力を計算する際に用いてもよい(回折環基準半径を計算する際に用いる)。この場合、コントローラ101が実行するデータ処理は次の通りである。単位ベクトルVzの成分を係数a,b,cとするa・X+b・Y+c・Z+d=0の平面方程式のX,Y,Zに3次元形状測定装置2の座標系Dによる指定ポイントの座標値(xp,yp,zp)を代入してdをもとめ、この平面方程式とX線の光軸を表す直線式の連立方程式から座標値(xm,ym,zm)を得る。この座標を座標変換係数Mds
により座標変換し、この座標値から座標系Sによる指定ポイントの座標値(xps,yps,zps)を減算する。得られたベクトル成分のX成分、Y成分がステージX方向、ステージY方向の移動量である。また、ベクトル成分のZ成分は0になる。そして、得られた座標値(xm,ym,zm)と、予め記憶してあるイメージングプレート15の表面とX線の光軸が交差する点Xiの座標値との間の距離を求めれば、イメージングプレート15の表面からX線の照射点までの距離が得られる。
Furthermore, the present invention can be variously modified in addition to this. In the above embodiment, the coordinate value of the X-ray irradiation point Xm whose distance from the surface of the imaging plate 15 is the set value Ls is obtained, and the stage 61 for matching the designated point with the X-ray irradiation point Xm. The amount of movement in the stage X direction, stage Y direction, and stage Z direction is calculated. However, if the distance from the surface of the imaging plate 15 to the X-ray irradiation point does not change greatly due to the measurement object OB, the coordinate value of the X-ray irradiation point Xm is not obtained, and it is specified without moving in the stage Z direction. Only the amount of movement in the stage X direction and stage Y direction for the point to be on the optical axis of the X-ray is calculated, the distance from the surface of the imaging plate 15 to the X-ray irradiation point at that time is calculated, and the diffraction ring It may be used when calculating the residual stress of the object to be measured from the shape (used when calculating the diffraction ring reference radius). In this case, the data processing executed by the controller 101 is as follows. Coordinate values of designated points by the coordinate system D of the three-dimensional shape measuring apparatus 2 in X, Y, Z of the plane equation of a · X + b · Y + c · Z + d = 0 where the components of the unit vector Vz are coefficients a, b, c ( xp, yp, zp) is substituted to obtain d, and a coordinate value (xm, ym, zm) is obtained from this plane equation and a linear simultaneous equation representing the optical axis of the X-ray. This coordinate is converted into a coordinate conversion coefficient Mds.
Then, the coordinate value of the designated point by the coordinate system S (xps, yps, zps) is subtracted from this coordinate value. The X component and Y component of the obtained vector component are the movement amounts in the stage X direction and the stage Y direction. Further, the Z component of the vector component is zero. Then, if the distance between the obtained coordinate value (xm, ym, zm) and the coordinate value of the point Xi where the surface of the imaging plate 15 stored in advance and the optical axis of the X-ray intersect is obtained, imaging is performed. The distance from the surface of the plate 15 to the X-ray irradiation point is obtained.

また、上記実施形態では、移動装置70を直交する3方向への移動が可能なものにしたが、前述のように、測定対象物OBによりイメージングプレート15の表面からの距離が大きく変化せず、イメージングプレート15の表面からX線の照射点までの距離を計算するようにすれば、移動は2方向のみにしてもよい。また、上記実施形態では、傾斜装置60を直交する2つの回転軸周りに傾斜可能なようにしたが、測定対象物OBが限定された形状のものに限られるならば、1つの回転軸周りに傾斜可能なようにしてもよい。   In the above embodiment, the moving device 70 can be moved in three orthogonal directions. However, as described above, the distance from the surface of the imaging plate 15 does not change significantly due to the measurement object OB. If the distance from the surface of the imaging plate 15 to the X-ray irradiation point is calculated, the movement may be made only in two directions. In the above embodiment, the tilting device 60 can be tilted around two orthogonal rotation axes. However, if the measuring object OB is limited to a limited shape, the tilting device 60 can be rotated around one rotation axis. It may be possible to incline.

また、上記実施形態では、入力装置102からステージ61の傾斜量を入力し、3次元形状データを用いて仮想上で測定対象物OBが傾斜した場合における回折環の形状、X線の入射角度およびステージ61の移動量を計算した。しかし、3次元形状測定が短時間で終了するならば、ステージ61を実際に傾けて3次元形状測定を行い、回折環の形状、X線の入射角度およびステージ61の移動量を計算するようにしてもよい。この場合は、回転軸Rx,Ryを表す直線式を求めて記憶する必要はない。   Further, in the above-described embodiment, the tilt amount of the stage 61 is input from the input device 102, and the shape of the diffraction ring, the X-ray incident angle, and the like when the measurement object OB is virtually tilted using the three-dimensional shape data The amount of movement of the stage 61 was calculated. However, if the three-dimensional shape measurement is completed in a short time, the stage 61 is actually tilted to perform the three-dimensional shape measurement, and the shape of the diffraction ring, the X-ray incident angle, and the amount of movement of the stage 61 are calculated. May be. In this case, it is not necessary to obtain and store a linear expression representing the rotation axes Rx and Ry.

また、上記実施形態では、X線回折測定装置1と3次元形状測定装置2を固定して、ステージ61を3方向に移動させるとともに2方向の軸線周りに傾斜させる構造にしたが、ステージ61を固定して、X線回折測定装置1と3次元形状測定装置2を移動させるとともに姿勢を変化させる構造にしてもよい。また、移動と姿勢変化の一部を移動装置70と傾斜装置60が行い、残りをX線回折測定装置1と3次元形状測定装置2が行う構造にしてもよく、ステージ61およびX線回折測定装置1と3次元形状測定装置2の双方が移動及び姿勢変化を行う構造でもよい。   In the above embodiment, the X-ray diffraction measurement apparatus 1 and the three-dimensional shape measurement apparatus 2 are fixed, and the stage 61 is moved in three directions and inclined around the two-direction axes. The X-ray diffraction measurement apparatus 1 and the three-dimensional shape measurement apparatus 2 may be moved and the posture may be changed. Alternatively, the moving device 70 and the tilting device 60 may perform part of the movement and posture change, and the rest may be performed by the X-ray diffraction measuring device 1 and the three-dimensional shape measuring device 2. A structure in which both the apparatus 1 and the three-dimensional shape measuring apparatus 2 perform movement and posture change may be employed.

また、上記実施形態では、X線回折測定装置1の側面に3次元形状測定装置2を固定させた構造にしたが、X線回折測定装置1と3次元形状測定装置2の位置関係が固定されていれば、作業のしやすさを考慮して様々な構造にすることができる、例えば、X線回折測定装置1の前面に3次元形状測定装置2を固定させてもよいし、X線回折測定装置1の筐体内に3次元形状測定装置2を含ませるようにしてもよいし、X線回折測定装置1を取り付けたアーム移動装置の別の箇所に3次元形状測定装置2を取り付けるようにしてもよい。   In the above embodiment, the three-dimensional shape measuring device 2 is fixed to the side surface of the X-ray diffraction measuring device 1, but the positional relationship between the X-ray diffraction measuring device 1 and the three-dimensional shape measuring device 2 is fixed. If so, various structures can be made in consideration of ease of work. For example, the three-dimensional shape measuring apparatus 2 may be fixed to the front surface of the X-ray diffraction measuring apparatus 1, or the X-ray diffraction The three-dimensional shape measuring device 2 may be included in the housing of the measuring device 1, or the three-dimensional shape measuring device 2 may be attached to another part of the arm moving device to which the X-ray diffraction measuring device 1 is attached. May be.

また、上記実施形態では、移動装置70のステージX方向への移動のみモータ77の回転による自動での移動にし、移動装置70のそれ以外の方向への移動および傾斜装置60による傾斜を、操作子を回転させることによる手動での移動および傾斜にしたが、本発明による製品のコストがUPしても問題なければ、手動での移動および傾斜のいくつかまたはすべてを自動での移動および傾斜にしてもよい。   Further, in the above embodiment, only the movement of the moving device 70 in the direction of the stage X is automatically moved by the rotation of the motor 77, and the movement of the moving device 70 in the other direction and the tilting by the tilting device 60 are performed. However, if there is no problem even if the cost of the product according to the present invention is increased, some or all of the manual movement and inclination can be automatically moved and inclined. Also good.

また、上記実施形態では、X線回折測定装置を、回折環がイメージングプレート15に形成された後に、レーザ検出装置30からのレーザ光の照射により回折環を読取る構造にした。しかし、回折環の読取りを別途行う装置でも、イメージングプレート15の中心にある貫通孔を通してX線が出射され、イメージングプレート15に回折環を形成する装置であれは、本発明は適用されるものである。   In the above-described embodiment, the X-ray diffraction measurement apparatus is configured to read the diffraction ring by irradiation with laser light from the laser detection device 30 after the diffraction ring is formed on the imaging plate 15. However, even in a device that separately reads the diffraction ring, the present invention is applicable to any device that emits X-rays through a through-hole in the center of the imaging plate 15 and forms a diffraction ring in the imaging plate 15. is there.

1…X線回折測定装置、2…3次元形状測定装置、10…X線出射器、15…イメージングプレート、15a,16a,17a,18a,21a,26a,27a1,27b…貫通孔、16…テーブル、18…固定具、20…テーブル駆動機構、21…移動ステージ、22…フィードモータ、23…スクリューロッド、27…スピンドルモータ、28…通路部材、30…レーザ検出装置、31…レーザ光源、36…対物レンズ、50…ケース、50c…切欠き部壁、52…アーム先端部、60…傾斜装置、61…ステージ、70…移動装置、74…マイクロメータ、移動装置、61a,62a,72a,75a…操作子、77…モータ、96…高電圧電源、100…コンピュータ装置、101…コントローラ、102…入力装置、103…表示装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray-diffraction measuring apparatus, 2 ... Three-dimensional shape measuring apparatus, 10 ... X-ray emitter, 15 ... Imaging plate, 15a, 16a, 17a, 18a, 21a, 26a, 27a1, 27b ... Through-hole, 16 ... Table , 18 ... Fixing tool, 20 ... Table drive mechanism, 21 ... Moving stage, 22 ... Feed motor, 23 ... Screw rod, 27 ... Spindle motor, 28 ... Path member, 30 ... Laser detector, 31 ... Laser light source, 36 ... Objective lens 50 ... Case 50c ... Notch wall 52 ... Arm tip 60 ... Tilt device 61 ... Stage 70 ... Moving device 74 ... Micrometer, moving device 61a, 62a, 72a, 75a ... Operating element, 77 ... motor, 96 ... high voltage power supply, 100 ... computer device, 101 ... controller, 102 ... input device, 103 ... table Equipment

Claims (10)

測定対象物に向けてX線を出射するX線出射器と、
中央にX線を通過させる貫通孔が形成されたテーブルと、
前記テーブルに取付けられて、中央部にてX線を通過させるとともに、測定対象物にて回折したX線の回折光を受光する受光面を有し、回折光の像である回折環を記録するイメージングプレートとを備えた回折環形成装置を含む回折環形成システムにおいて、
測定対象物に光を照射して反射光を検出または測定対象物を撮像することにより測定対象物の3次元形状を測定し、3次元形状データの作成するための元データを出力する3次元形状測定装置であって、前記回折環形成装置に対する位置及び姿勢が固定されている3次元形状測定装置と、
前記回折環形成装置および前記3次元形状測定装置に対する測定対象物の位置および姿勢を、少なくとも前記回折環形成装置に対向する位置と前記3次元形状測定装置に対向する位置にすることが可能な少なくとも2方向、および少なくとも1軸周りに変化させる位置姿勢変化手段と、
前記3次元形状測定装置から出力される元データを用いて測定対象物の3次元形状データを作成する形状データ作成手段と、
前記形状データ作成手段により作成された3次元形状データを用いて測定対象物の3次元形状画像を作成して表示する3次元画像表示手段と、
前記3次元画像表示手段により表示された測定対象物の3次元形状画像内に、前記X線出射器から出射されるX線が照射されるポイントを指定することができるポイント指定手段と、
前記3次元形状測定装置の座標系により前記X線出射器から出射されるX線の光軸位置を記憶している記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されているX線の光軸位置と、前記形状データ作成手段により作成された3次元形状データとを用いて、前記位置姿勢変化手段により測定対象物の位置を変化させて前記ポイント指定手段を用いて指定されたポイントにX線が照射された場合における、前記イメージングプレートに形成される回折環の形状を計算する回折環形状計算手段とを備えたことを特徴とする回折環形成システム。
An X-ray emitter that emits X-rays toward the measurement object;
A table formed with a through-hole through which X-rays pass in the center;
Mounted on the table, allows X-rays to pass through the central portion, and has a light-receiving surface for receiving X-ray diffracted light diffracted by the measurement object, and records a diffraction ring that is an image of the diffracted light. In a diffractive ring forming system comprising a diffractive ring forming device with an imaging plate,
A three-dimensional shape that irradiates the measurement object with light and detects reflected light or images the measurement object to measure the three-dimensional shape of the measurement object and outputs the original data for creating three-dimensional shape data A measuring device, a three-dimensional shape measuring device having a fixed position and orientation relative to the diffraction ring forming device;
The position and orientation of the measurement object relative to the diffraction ring forming device and the three-dimensional shape measuring device can be at least a position facing the diffraction ring forming device and a position facing the three-dimensional shape measuring device. Position and orientation changing means for changing in two directions and at least one axis;
Shape data creating means for creating three-dimensional shape data of a measurement object using original data output from the three-dimensional shape measuring apparatus;
3D image display means for creating and displaying a 3D shape image of the measurement object using the 3D shape data created by the shape data creating means;
Point designation means capable of designating a point irradiated with X-rays emitted from the X-ray emitter in a three-dimensional shape image of the measurement object displayed by the three-dimensional image display means;
Storage means for storing the optical axis position of the X-ray emitted from the X-ray emitter by the coordinate system of the three-dimensional shape measuring apparatus;
Using the X-ray optical axis position stored in the storage means and the three-dimensional shape data created by the shape data creating means, the position / orientation changing means changes the position of the measurement object, and A diffraction ring comprising: a diffraction ring shape calculation means for calculating a shape of a diffraction ring formed on the imaging plate when X-rays are irradiated to a point specified using the point specification means Forming system.
請求項1に記載された回折環形成システムにおいて、
前記記憶手段は、前記3次元形状測定装置の座標系により前記位置姿勢変化手段による測定対象物の姿勢の変化における回転軸の位置も記憶しており、
前記形状データ作成手段により作成された測定対象物の3次元形状データによる3次元形状に対し、仮想上で前記位置姿勢変化手段を用いて姿勢を変化させる際の姿勢の変化方向および変化量を指定することができる姿勢変化指定手段を備え、
前記形状データ作成手段は、前記姿勢変化指定手段により姿勢の変化方向および変化量が指定されたときは、前記記憶手段に記憶されている回転軸の位置と、前記指定された姿勢の変化方向および変化量とを用いて、前記元データを用いて作成された測定対象物の3次元形状データを姿勢が変化した際の3次元形状データに変更することを特徴とする回折環形成システム。
The diffractive ring forming system according to claim 1,
The storage means also stores the position of the rotation axis in the change in posture of the measurement object by the position and orientation change means by the coordinate system of the three-dimensional shape measuring apparatus,
Specify the direction and amount of change in posture when changing the posture using the position and orientation change means virtually on the three-dimensional shape based on the three-dimensional shape data of the measurement object created by the shape data creation means. Equipped with posture change designation means that can
When the posture change direction and the amount of change are designated by the posture change designation unit, the shape data creating unit, the position of the rotation axis stored in the storage unit, and the designated posture change direction and A diffraction ring forming system characterized in that, using a change amount, the three-dimensional shape data of the measurement object created using the original data is changed to the three-dimensional shape data when the posture is changed.
請求項1または請求項2に記載された回折環形成システムにおいて、
前記記憶手段に記憶されているX線の光軸位置と、前記形状データ作成手段により作成された3次元形状データとを用いて、前記位置姿勢変化手段により測定対象物の位置を変化させて前記ポイント指定手段を用いて指定されたポイントにX線が照射された場合における、X線の入射角度を計算する入射角度計算手段を備えたことを特徴とする回折環形成システム。
In the diffractive ring formation system according to claim 1 or 2,
Using the X-ray optical axis position stored in the storage means and the three-dimensional shape data created by the shape data creating means, the position / orientation changing means changes the position of the measurement object, and A diffraction ring forming system, comprising: an incident angle calculating means for calculating an incident angle of X-rays when an X-ray is irradiated to a point specified by using the point specifying means.
請求項1乃至請求項3に記載された回折環形成システムにおいて、
前記記憶手段は、前記3次元形状測定装置の座標系により前記位置姿勢変化手段による測定対象物の位置の変化におけるそれぞれの移動方向も記憶しており、
前記記憶手段に記憶されているX線の光軸位置と測定対象物の位置の変化におけるそれぞれの移動方向とを用いて、前記ポイント指定手段を用いて指定されたポイントにX線が照射されるようにするための、前記位置姿勢変化手段による測定対象物の位置の変化におけるそれそれの移動方向の移動量を計算する移動量計算手段を備えたことを特徴とする回折環形成システム。
The diffractive ring forming system according to claim 1, wherein:
The storage means also stores the respective moving directions in the change in position of the measurement object by the position and orientation changing means by the coordinate system of the three-dimensional shape measuring apparatus,
Using the X-ray optical axis position stored in the storage means and the respective moving directions in the change in the position of the measurement object, the X-ray is irradiated to the point specified by the point specifying means. A diffractive ring forming system comprising: a moving amount calculating unit for calculating a moving amount in the moving direction of the change in the position of the measurement object by the position and orientation changing unit.
請求項4に記載された回折環形成システムにおいて、
前記位置姿勢変化手段は、測定対象物の位置を少なくとも3方向に変化させ、
前記移動量計算手段は、前記ポイント指定手段を用いて指定されたポイントに、X線の照射点から前記イメージングプレートまでの距離が設定値になるようにX線が照射されるようにするための、前記位置姿勢変化手段による測定対象物の位置の変化におけるそれそれの移動方向の移動量を計算することを特徴とする回折環形成システム。
The diffractive ring formation system according to claim 4,
The position and orientation change means changes the position of the measurement object in at least three directions,
The movement amount calculation unit is configured to irradiate the point specified by the point specifying unit with X-rays so that a distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate becomes a set value. A diffractive ring forming system characterized in that the movement amount in the moving direction of each change in the position of the measurement object by the position and orientation changing means is calculated.
請求項4に記載された回折環形成システムにおいて、
前記記憶手段に記憶されているX線の光軸位置と測定対象物の位置の変化におけるそれぞれの移動方向とを用いて、前記ポイント指定手段を用いて指定されたポイントにX線が照射されたときの、X線の照射点から前記イメージングプレートまでの距離を計算する距離計算手段を備えたことを特徴とする回折環形成システム。
The diffractive ring formation system according to claim 4,
Using the optical axis position of the X-ray stored in the storage means and the respective moving directions in the change of the position of the measurement object, the point designated by the point designation means was irradiated with X-rays A diffraction ring forming system comprising a distance calculating means for calculating a distance from an X-ray irradiation point to the imaging plate.
請求項1ないし請求項6に記載された回折環形成システムにおいて、
前記回折環形成装置は、X線出射器からX線が出射されていない状態で、前記X線出射器から出射されるX線と光軸を同一にした平行光である可視光を測定対象物に出射する可視光出射器を備え、
前記回折環形成装置に着脱可能な第1の治具であって、前記回折環形成装置に装着した際に前記可視光出射器から出射される可視光の光軸に垂直であり、前記可視光を通過させるための貫通孔を備える平板と、前記回折環形成装置に装着した際に前記可視光を入射して回折X線の発生する角度と同じ角度で反射させる円錐ミラーとを含む第1の治具を備えたことを特徴とする回折環形成システム。
The diffractive ring forming system according to any one of claims 1 to 6,
The diffractive ring forming device measures visible light which is parallel light having the same optical axis as that of the X-ray emitted from the X-ray emitter in a state where the X-ray is not emitted from the X-ray emitter. A visible light emitting device that emits light to
A first jig detachably attached to the diffractive ring forming device, which is perpendicular to an optical axis of visible light emitted from the visible light emitter when attached to the diffractive ring forming device; And a conical mirror that reflects the visible light incident at the same angle as the angle at which the diffracted X-rays are generated when mounted on the diffraction ring forming device. A diffraction ring forming system comprising a jig.
請求項7に記載された回折環形成システムにおいて、
前記回折環形成装置に着脱可能な第2の治具であって、前記回折環形成装置に装着した際に前記可視光出射器から出射される可視光の光軸に垂直であり、前記可視光を通過させるための貫通孔を備える平板と、前記回折環形成装置に装着した際に測定対象物で反射した前記可視光を入射して入射角度により異なる角度で反射する円錐内面形状ミラーとを含む第2の治具を備えたことを特徴とする回折環形成装置。
The diffractive ring forming system according to claim 7,
A second jig attachable to and detachable from the diffractive ring forming device, wherein the second jig is perpendicular to an optical axis of visible light emitted from the visible light emitter when the diffractive ring forming device is mounted; A flat plate having a through-hole for allowing the light to pass through, and a conical inner surface-shaped mirror that receives the visible light reflected by the measurement object when it is attached to the diffraction ring forming device and reflects it at a different angle depending on the incident angle. A diffraction ring forming device comprising a second jig.
請求項1ないし請求項8に記載された回折環形成システムを備えたX線回折測定システムであって、
前記回折環形成装置内に、
レーザ光を出射するレーザ光源及び前記レーザ光により発生する光を受光する受光器を有し、レーザ光を前記イメージングプレートの受光面に照射するとともに、レーザ光の照射によって前記イメージングプレートから出射された光を受光して受光強度に応じた受光信号を出力するレーザ検出装置と、
前記テーブルを貫通孔の中心軸回りに回転させる回転機構と、
前記テーブルを前記イメージングプレートの受光面に平行な方向に前記レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動機構とを備え、
前記回転機構を制御して前記テーブルを回転させるとともに、前記移動機構を制御して前記テーブルを移動させながら、前記レーザ検出装置を制御して前記イメージングプレートの受光面にレーザ光を照射位置を検出しながら照射するとともに、前記レーザ検出装置からの受光信号を入力して、前記検出した照射位置と前記入力した受光信号を処理して前記イメージングプレートに形成された回折環を読取る回折環読取り手段を備えたことを特徴とするX線回折測定システム。
An X-ray diffraction measurement system comprising the diffractive ring forming system according to claim 1,
In the diffraction ring forming device,
A laser light source that emits laser light and a light receiver that receives light generated by the laser light are emitted to the light receiving surface of the imaging plate and emitted from the imaging plate by laser light irradiation. A laser detector that receives light and outputs a received light signal corresponding to the received light intensity;
A rotation mechanism for rotating the table around the central axis of the through hole;
A moving mechanism for moving the table relative to the laser detection device in a direction parallel to the light receiving surface of the imaging plate;
The rotation mechanism is controlled to rotate the table, and the movement mechanism is controlled to move the table, while the laser detection device is controlled to detect the irradiation position of the light receiving surface of the imaging plate. Diffracting ring reading means for reading the diffracting ring formed on the imaging plate by inputting the light receiving signal from the laser detector and processing the detected irradiation position and the inputted light receiving signal. An X-ray diffraction measurement system comprising:
請求項9に記載されたX線回折測定システムにおいて、
前記回折環読取り手段により読取られた回折環から測定対象物の特性値を計算する特性値計算手段を備え、
前記特性値計算手段は、読取った回折環に欠けがある場合は、回折環が存在する箇所のデータを用いて測定対象物の特性値を計算することを特徴とするX線回折測定システム。
The X-ray diffraction measurement system according to claim 9,
Characteristic value calculation means for calculating the characteristic value of the measurement object from the diffraction ring read by the diffraction ring reading means,
An X-ray diffraction measurement system characterized in that the characteristic value calculation means calculates a characteristic value of a measurement object using data of a location where a diffraction ring exists when the read diffraction ring is missing.
JP2013120027A 2013-06-06 2013-06-06 Diffraction ring formation system and X-ray diffraction measurement system Active JP5915943B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013120027A JP5915943B2 (en) 2013-06-06 2013-06-06 Diffraction ring formation system and X-ray diffraction measurement system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013120027A JP5915943B2 (en) 2013-06-06 2013-06-06 Diffraction ring formation system and X-ray diffraction measurement system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014238295A true JP2014238295A (en) 2014-12-18
JP5915943B2 JP5915943B2 (en) 2016-05-11

Family

ID=52135560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013120027A Active JP5915943B2 (en) 2013-06-06 2013-06-06 Diffraction ring formation system and X-ray diffraction measurement system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5915943B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5954642B1 (en) * 2015-03-20 2016-07-20 パルステック工業株式会社 X-ray diffractometer and method for determining necessity of triaxial residual stress measurement
JP6044877B1 (en) * 2015-07-29 2016-12-14 パルステック工業株式会社 X-ray diffractometer
JP6048547B1 (en) * 2015-07-29 2016-12-21 パルステック工業株式会社 X-ray diffractometer
JP6221199B1 (en) * 2016-10-12 2017-11-01 パルステック工業株式会社 X-ray diffraction measurement device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6576814B2 (en) * 2015-12-14 2019-09-18 株式会社Ihi検査計測 Positioning device and positioning method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000348660A (en) * 1999-06-04 2000-12-15 Shimadzu Corp Electron probe microanalyzer
JP2002228609A (en) * 2001-02-06 2002-08-14 Ricoh Co Ltd Monochromatic x-ray photoelectron spectroscopic instrument
JP2004037345A (en) * 2002-07-05 2004-02-05 Rigaku Corp Sample holder and x-ray apparatus
JP2005241308A (en) * 2004-02-24 2005-09-08 Railway Technical Res Inst X-ray diffraction device and x-ray diffraction system
JP2006105748A (en) * 2004-10-05 2006-04-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Analyzing method accompanied by incidence of beam
JP2012225796A (en) * 2011-04-20 2012-11-15 Pulstec Industrial Co Ltd X-ray diffraction apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000348660A (en) * 1999-06-04 2000-12-15 Shimadzu Corp Electron probe microanalyzer
JP2002228609A (en) * 2001-02-06 2002-08-14 Ricoh Co Ltd Monochromatic x-ray photoelectron spectroscopic instrument
JP2004037345A (en) * 2002-07-05 2004-02-05 Rigaku Corp Sample holder and x-ray apparatus
JP2005241308A (en) * 2004-02-24 2005-09-08 Railway Technical Res Inst X-ray diffraction device and x-ray diffraction system
JP2006105748A (en) * 2004-10-05 2006-04-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Analyzing method accompanied by incidence of beam
JP2012225796A (en) * 2011-04-20 2012-11-15 Pulstec Industrial Co Ltd X-ray diffraction apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5954642B1 (en) * 2015-03-20 2016-07-20 パルステック工業株式会社 X-ray diffractometer and method for determining necessity of triaxial residual stress measurement
JP6044877B1 (en) * 2015-07-29 2016-12-14 パルステック工業株式会社 X-ray diffractometer
JP6048547B1 (en) * 2015-07-29 2016-12-21 パルステック工業株式会社 X-ray diffractometer
JP2017032282A (en) * 2015-07-29 2017-02-09 パルステック工業株式会社 X-ray diffraction measurement device
JP6221199B1 (en) * 2016-10-12 2017-11-01 パルステック工業株式会社 X-ray diffraction measurement device
JP2018063134A (en) * 2016-10-12 2018-04-19 パルステック工業株式会社 X-ray diffraction measurement device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5915943B2 (en) 2016-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5835191B2 (en) Diffraction ring forming apparatus and diffraction ring forming system
JP5915943B2 (en) Diffraction ring formation system and X-ray diffraction measurement system
JP5967394B2 (en) Diffraction ring forming device and X-ray diffraction measuring device
JP6055970B2 (en) Surface hardness evaluation method using X-ray diffractometer and X-ray diffractometer
JP6037237B2 (en) X-ray diffractometer and measurement method using X-ray diffractometer
JP5949704B2 (en) Diffraction ring formation method
JP6128333B2 (en) X-ray diffraction measurement method
JP6155538B2 (en) X-ray diffraction measurement apparatus and X-ray diffraction measurement method
JP2019066336A (en) X-ray diffraction measurement device and x-ray diffraction measurement method
JP5967491B2 (en) X-ray diffractometer and X-ray incident angle detection method in X-ray diffractometer
JP5962737B2 (en) X-ray diffraction measurement apparatus and X-ray diffraction measurement method
JP6372731B1 (en) X-ray diffraction measurement device
JP6048547B1 (en) X-ray diffractometer
JP6060473B1 (en) X-ray diffractometer
JP6221199B1 (en) X-ray diffraction measurement device
JP6060474B1 (en) X-ray diffractometer
JP5728753B2 (en) X-ray diffraction measurement device
JP6195140B1 (en) X-ray diffraction measurement device
JP6844103B1 (en) X-ray diffraction measuring device
JP6115597B2 (en) X-ray diffractometer
JP5958584B1 (en) X-ray diffraction measurement apparatus and X-ray diffraction measurement method
JP6032500B2 (en) X-ray diffraction measurement method and incident angle adjustment jig
JP6308374B1 (en) X-ray diffraction measurement method and diffraction ring reader
JP2017032282A (en) X-ray diffraction measurement device
JP2020020617A (en) X-ray diffraction measuring system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150212

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151216

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151217

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160106

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160311

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160324

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5915943

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250