JP2018179889A - 校正片、校正方法、形状測定システムおよび形状測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]レーザ光を用いて表面に凹凸部が形成されたテーパ状被測定側面部および軸方向の先端に形成された被測定先端部を備えるテーパ状被測定対象物の3次元形状を光学的に測定する形状測定装置が有する、
レーザ照射することで前記テーパ状被測定側面部の形状を計測する走査型の第1のレーザ距離計と、
該第1のレーザ距離計とは異なる前記軸方向に対するレーザ照射角度でレーザ照射することで前記テーパ状被測定側面部の形状を計測する走査型の第2のレーザ距離計と、
レーザ照射することで前記被測定先端部の位置を計測する走査型の第3のレーザ距離計と、
の夫々のレーザ照射方向を校正するための円錐台形状を有する校正片であって、
前記第1のレーザ距離計および前記第2のレーザ距離計からのレーザが照射される校正用テーパ状側面部と、
該校正用テーパ状側面部の先端部に形成され、前記第3のレーザ距離計からのレーザが照射される校正用先端平面部と、
を備え、
前記校正用テーパ状側面部には、校正用切欠部および/または校正用突出部が形成されており、
前記校正用先端平面部は、軸方向に陥没形成された校正用凹部および/または軸方向に突出形成された校正用凸部を有する、校正片。
[2]レーザ光を用いて表面に凹凸部が形成されたテーパ状被測定側面部および軸方向の先端に形成された被測定先端部を備えるテーパ状被測定対象物の3次元形状を光学的に測定する形状測定装置が有する、
レーザ照射することで前記テーパ状被測定側面部の形状を計測する走査型の第1のレーザ距離計と、
該第1のレーザ距離計とは異なる前記軸方向に対するレーザ照射角度でレーザ照射することで前記テーパ状被測定側面部の形状を計測する走査型の第2のレーザ距離計と、
レーザ照射することで前記被測定先端部の位置を計測する走査型の第3のレーザ距離計と、
の夫々のレーザ照射方向を校正する方法であり、
円錐台形状を有し、
前記第1のレーザ距離計および前記第2のレーザ距離計からのレーザが照射される校正用テーパ状側面部と、
該校正用テーパ状側面部の先端部に形成され、前記第3のレーザ距離計からのレーザが照射される校正用先端平面部と、
を備え、
前記校正用テーパ状側面部には、校正用切欠部および/または校正用突出部が形成されており、
前記校正用先端平面部は、軸方向に陥没形成された校正用凹部および/または軸方向に突出形成された校正用凸部を有する、校正片を前記形状測定装置の前記テーパ状被測定対象物の設置位置に配置して、
前記第1のレーザ距離計、前記第2のレーザ距離計および前記第3のレーザ距離計の夫々のレーザ照射方向を校正する、校正方法。
[3]レーザ照射することで、表面に凹凸部が形成されたテーパ状被測定側面部および軸方向の先端に形成された被測定先端部を備えるテーパ状被測定対象物の前記テーパ状被測定側面部の形状を計測する走査型の第1のレーザ距離計、
該第1のレーザ距離計とは異なる前記軸方向に対するレーザ照射角度でレーザ照射することで前記テーパ状被測定側面部の形状を計測する走査型の第2のレーザ距離計、
およびレーザ照射することで前記被測定先端部の位置を計測する走査型の第3のレーザ距離計、
を有し、レーザ光を用いて前記テーパ状被測定対象物の3次元形状を光学的に測定する形状測定装置と、
円錐台形状を有し、
前記第1のレーザ距離計および前記第2のレーザ距離計からのレーザが照射される校正用テーパ状側面部、
および該校正用テーパ状側面部の先端部に形成され、前記第3のレーザ距離計からのレーザが照射される校正用先端平面部、
を有し、
前記校正用テーパ状側面部には、校正用切欠部および/または校正用突出部が形成されており、
前記校正用先端平面部は、軸方向に陥没形成された校正用凹部および/または軸方向に突出形成された校正用凸部を有し、前記テーパ状被測定対象物の設置位置に配置可能な校正片と、
を備える、形状測定システム。
[4]前記[2]に記載の校正方法で校正した形状測定装置を用いてテーパ状被測定対象物の形状を測定する形状測定方法。
まず、本発明の校正片1で校正を行う形状測定装置100について、図1を参照しながら説明する。図1は、ねじ形状および形状測定装置100の構成を説明するための図である。図1(A)では測定対象となるねじの形状の一例を示し、図1(B)では、形状測定装置100を構成する第1のレーザ距離計101、第2のレーザ距離計102、第3のレーザ距離計103を上面から見た図を示す。
図2は、本発明の校正片1の構成を説明するための図であり、校正片1を上面から見た図を示す。校正片1は、図2に示す例では、上面図を軸(校正片中心軸)を中心に回転した円錐台形状を有する。本発明の校正片1は、上述したような、形状測定装置100の校正のために用いられ、ねじ110(テーパ状被測定対象物)の設置位置に配置可能であり、高精度なねじ形状の測定を可能にする。より具体的には、本発明の校正片1は、以下の(1)〜(3)の3点の機能を有することで、高精度なねじ形状の測定が可能になる。
(1)基準点調整機能:各レーザ距離計のレーザ照射方向の影響を受けずに、各レーザ距離計の基準点を高精度に調整すること。なお、基準点とは、各レーザ距離計の統一した座標上に、各レーザ距離計の測定結果情報を投影するために必要となる各レーザ距離計の基準点(共通座標位置)である。
(2)傾斜角補正機能:スキャン軸(ねじ軸)と校正片中心軸の取付誤差による傾斜角を補正すること。
(3)機構変動補正機能:形状測定装置のレーザ距離計のスキャンによる剛性撓み等に基づく機構変動により発生する誤差を補正すること。
まず、図3、図4A、図4B、図5A、図5Bを主に参照しながら、本発明の校正片1による基準点調整機能を説明する。図3は、関連技術の校正片11の構成を説明するための図である。図4Aは、第1のレーザ距離計101と第2のレーザ距離計102との基準点調整を説明するための図である。図4Bは、本発明の校正片1の校正用テーパ状側面部2に形成された切欠部21を説明するための図である。図5Aは、第1のレーザ距離計101と第3のレーザ距離計103との基準点調整を説明するための図である。図5Bは、本発明の校正片1の校正用先端平面部3に形成された凹部31を説明するための図である。
なお、対向する距離計間の補正は対向する一対の第1のレーザ距離計101同士の基準点位置を用いればよい。具体的には、対向する第1のレーザ距離計101の基準点調整を寸法既知の校正片11の先端部(角部)の平面部の直径と比較して行うことにより対向する距離計間の補正を行う。
図4Aに示すように、ねじ110の多様な凹凸形状(例えば、フック形状(図1再参照))を精度良く計測できるように、第1のレーザ距離計101と第2のレーザ距離計とは傾斜して配置され、夫々のレーザ距離計101、102はねじ110に対して異なる向きに(第1のレーザ距離計101と第2のレーザ距離計102とのねじ軸方向に対するレーザ照射角度が異なるように)レーザ照射する。すなわち、ねじテーパ状側面部の凹凸に対して、一方のレーザ距離計(図4Aでは第1のレーザ距離計101)がねじ先端部側からねじテーパ状側面部に対してレーザ照射し、他方のレーザ距離計(図4Aでは第2のレーザ距離計102)がねじ後端部側からねじテーパ状側面部に対してレーザ照射できるように、夫々のレーザ距離計101、102は傾斜して配置される。
本発明では、上記問題点1を解決するために、図4Bに示すように、校正片1の校正用テーパ状側面部2に校正用切欠部21を設ける(図2も再参照)。好ましくは、校正片1の校正用テーパ状側面部2の周方向に校正用切欠部21を設ける。
(ア)校正用切欠部21のみを用いての第1のレーザ距離計101および第2のレーザ距離計102の基準点調整、
(イ)校正用切欠部21による第1のレーザ距離計101の基準点調整、かつ校正片1の校正用テーパ状側面部2の後端側エッジ部5により第2のレーザ距離計102の基準点調整、
(ウ)校正用切欠部21による第2のレーザ距離計102の基準点調整、かつ校正片1の校正用テーパ状側面部2の先端側エッジ部4により第1のレーザ距離計101の基準点調整、
のいずれかによって、第1のレーザ距離計101と第2のレーザ距離計102との基準点調整を高精度に行うことができる。
このとき、より好ましくは、この校正用切欠部21は、校正片1の校正用テーパ状側面部2の母線の長さに対し、先端側エッジ部4から5〜30%の位置に設ける。
図5Aに示すように、第1のレーザ距離計101は、ねじテーパ状側面部に対してレーザ照射し、第3のレーザ距離計103は、ねじ先端部に対してレーザ照射することを目的としていることから、夫々のレーザ距離計101、103は傾斜して配置される。
本発明では、上記問題点2を解決するために、図5Bに示すように、校正片1の校正用先端平面部3(先端エッジ部管軸直交面)に校正用凹部31を設ける。(図2も再参照)。これにより、第1のレーザ距離計101と第3のレーザ距離計103との基準点調整を高精度に行うことができる。
次に、図6A、図6Bを主に参照しながら、本発明の校正片1による傾斜角補正機能を説明する。図6A、図6Bは、本発明の校正片1による傾斜角補正機能を説明するための図である。
θ1=テーパ角度+θ ・・・(1)
θ2=テーパ角度−θ ・・・(2)
θ=(θ1−θ2)/2 ・・・(3)
<機構変動補正機能>
図7は、本発明の校正片1による機構変動補正機能を説明するための図である。
2 校正用テーパ状側面部
21 校正用切欠部
3 校正用先端平面部
31 校正用凹部
4 先端側エッジ部
5 後端側エッジ部
100 形状測定装置
101 第1のレーザ距離計
102 第2のレーザ距離計
103 第3のレーザ距離計
104 リニアスケール
110 ねじ(テーパ状被測定対象物)
Claims (4)
- レーザ光を用いて表面に凹凸部が形成されたテーパ状被測定側面部および軸方向の先端に形成された被測定先端部を備えるテーパ状被測定対象物の3次元形状を光学的に測定する形状測定装置が有する、
レーザ照射することで前記テーパ状被測定側面部の形状を計測する走査型の第1のレーザ距離計と、
該第1のレーザ距離計とは異なる前記軸方向に対するレーザ照射角度でレーザ照射することで前記テーパ状被測定側面部の形状を計測する走査型の第2のレーザ距離計と、
レーザ照射することで前記被測定先端部の位置を計測する走査型の第3のレーザ距離計と、
の夫々のレーザ照射方向を校正するための円錐台形状を有する校正片であって、
前記第1のレーザ距離計および前記第2のレーザ距離計からのレーザが照射される校正用テーパ状側面部と、
該校正用テーパ状側面部の先端部に形成され、前記第3のレーザ距離計からのレーザが照射される校正用先端平面部と、
を備え、
前記校正用テーパ状側面部には、校正用切欠部および/または校正用突出部が形成されており、
前記校正用先端平面部は、軸方向に陥没形成された校正用凹部および/または軸方向に突出形成された校正用凸部を有する、校正片。 - レーザ光を用いて表面に凹凸部が形成されたテーパ状被測定側面部および軸方向の先端に形成された被測定先端部を備えるテーパ状被測定対象物の3次元形状を光学的に測定する形状測定装置が有する、
レーザ照射することで前記テーパ状被測定側面部の形状を計測する走査型の第1のレーザ距離計と、
該第1のレーザ距離計とは異なる前記軸方向に対するレーザ照射角度でレーザ照射することで前記テーパ状被測定側面部の形状を計測する走査型の第2のレーザ距離計と、
レーザ照射することで前記被測定先端部の位置を計測する走査型の第3のレーザ距離計と、
の夫々のレーザ照射方向を校正する方法であり、
円錐台形状を有し、
前記第1のレーザ距離計および前記第2のレーザ距離計からのレーザが照射される校正用テーパ状側面部と、
該校正用テーパ状側面部の先端部に形成され、前記第3のレーザ距離計からのレーザが照射される校正用先端平面部と、
を備え、
前記校正用テーパ状側面部には、校正用切欠部および/または校正用突出部が形成されており、
前記校正用先端平面部は、軸方向に陥没形成された校正用凹部および/または軸方向に突出形成された校正用凸部を有する、校正片を前記形状測定装置の前記テーパ状被測定対象物の設置位置に配置して、
前記第1のレーザ距離計、前記第2のレーザ距離計および前記第3のレーザ距離計の夫々のレーザ照射方向を校正する、校正方法。 - レーザ照射することで、表面に凹凸部が形成されたテーパ状被測定側面部および軸方向の先端に形成された被測定先端部を備えるテーパ状被測定対象物の前記テーパ状被測定側面部の形状を計測する走査型の第1のレーザ距離計、
該第1のレーザ距離計とは異なる前記軸方向に対するレーザ照射角度でレーザ照射することで前記テーパ状被測定側面部の形状を計測する走査型の第2のレーザ距離計、
およびレーザ照射することで前記被測定先端部の位置を計測する走査型の第3のレーザ距離計、
を有し、レーザ光を用いて前記テーパ状被測定対象物の3次元形状を光学的に測定する形状測定装置と、
円錐台形状を有し、
前記第1のレーザ距離計および前記第2のレーザ距離計からのレーザが照射される校正用テーパ状側面部、
および該校正用テーパ状側面部の先端部に形成され、前記第3のレーザ距離計からのレーザが照射される校正用先端平面部、
を有し、
前記校正用テーパ状側面部には、校正用切欠部および/または校正用突出部が形成されており、
前記校正用先端平面部は、軸方向に陥没形成された校正用凹部および/または軸方向に突出形成された校正用凸部を有し、前記テーパ状被測定対象物の設置位置に配置可能な校正片と、
を備える、形状測定システム。 - 請求項2に記載の校正方法で校正した形状測定装置を用いてテーパ状被測定対象物の形状を測定する形状測定方法。
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