JP2020067428A - Spring shape measurement instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はバネ形状測定器に関し、例えば、バネの自由長、線径等のバネの形状を規定する形状パラメータの計測を行うバネ形状測定器に関するものである。 The present invention relates to a spring shape measuring instrument, for example, a spring shape measuring instrument that measures shape parameters such as a free length of a spring and a wire diameter that define a shape of a spring.
巻線バネの形状は、両端が巻線の切り落とし端があるため平坦でなく、また、バネのコイル形状は線材を複数回巻いて形成される。つまり巻線バネは形状が複雑であり、形状が規格内であるのか否かを計測することが非常に難しい。そこで、この巻線バネの計測方法の一例が特許文献1に開示されている。
The shape of the winding spring is not flat because both ends have cut-off ends of the winding, and the coil shape of the spring is formed by winding a wire rod a plurality of times. That is, the winding spring has a complicated shape, and it is very difficult to measure whether the shape is within the standard. Therefore,
特許文献1に記載のコイルばねの形状測定方法は、コイルばねの両端が予め設定された回転軸上に位置すると共に、コイルばねを前記回転軸周りに回転可能となるように配置する配置工程と、配置されたコイルばねの表面形状を非接触式変位計で計測する計測工程と、を備え、前記計測工程では、コイルばねの素線の少なくとも一部の表面形状を計測するときに、同一の計測部位に複数の異なる方向から光を照射して、当該計測部位の表面形状を計測することを特徴とする。
The method for measuring the shape of a coil spring described in
しかしながら、特許文献1に記載のコイルばねの形状測定方法は、複数の非接触式変位計を用いて同一の計測部位に複数の異なる方向から光を照射しなければならず、装置の部品点数が増加し、装置の小型化が難しいという問題がある。
However, in the method for measuring the shape of the coil spring described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により装置の小型化を目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to reduce the size of an apparatus with a simple configuration.
本発明にかかるバネ形状測定器の一態様は、バネの形状を規定するパラメータを測定するバネ形状測定器であって、前記バネの投影画像を撮影する撮影部と、前記撮影部の撮影面に平行な向きで前記撮影部の撮影領域に突出するように設けられ、前記バネの内周を軸方向に沿った一部で支えるように前記バネを支持する支持軸と、前記支持軸の中心軸を中心に前記支持軸を回転させる支持軸駆動部と、前記バネの異なる側面毎に前記撮影部による前記投影画像の撮影を行わせて複数の前記投影画像を取得する投影画像取得部と、複数の前記投影画像に基づき前記バネの前記パラメータを演算により算出する投影画像解析部と、を有する。 One aspect of a spring shape measuring instrument according to the present invention is a spring shape measuring instrument that measures a parameter that defines the shape of a spring, and a photographing unit that photographs a projected image of the spring and a photographing surface of the photographing unit. A support shaft that is provided so as to project in the imaging area of the imaging unit in a parallel direction and that supports the spring so as to support the inner circumference of the spring with a portion along the axial direction, and a central axis of the support shaft. A support shaft drive unit that rotates the support shaft about a center; a projection image acquisition unit that acquires a plurality of the projection images by causing the imaging unit to capture the projection images for different side surfaces of the spring; A projection image analysis unit that calculates the parameter of the spring based on the projection image.
本発明にかかるバネ形状測定器によれば、簡易な構成によりバネ形状測定器を小型化することができる。 According to the spring shape measuring instrument of the present invention, the spring shape measuring instrument can be downsized with a simple configuration.
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。 For clarity of explanation, the following description and drawings are appropriately omitted and simplified. Each element illustrated in the drawings as a functional block that performs various processes can be configured by a CPU (Central Processing Unit), a memory, and other circuits in terms of hardware, and can be configured by a memory in terms of software. It is realized by the program loaded in. Therefore, it is understood by those skilled in the art that these functional blocks can be realized in various forms by only hardware, only software, or a combination thereof, and the present invention is not limited to them. In each drawing, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as necessary.
また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(Random Access Memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 Further, the program described above can be stored in various types of non-transitory computer-readable media and supplied to the computer. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer readable media include magnetic recording media (eg, flexible disk, magnetic tape, hard disk drive), magneto-optical recording media (eg, magneto-optical disk), CD-ROM (Read Only Memory), CD-R, It includes a CD-R / W and a semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (Random Access Memory)). Further, the program may be supplied to the computer by various types of transitory computer-readable media. Examples of transitory computer-readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The transitory computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
実施の形態1
以下の説明では、非測定物の形状を計測する測定器について説明する。説明する測定器は、特にバネの形状を測定する場合に効果を有するため、以下では、測定器をバネ形状測定器と称す。
In the following description, a measuring device that measures the shape of a non-measurement object will be described. The measuring instrument to be described has an effect particularly when measuring the shape of the spring, and hence the measuring instrument is hereinafter referred to as a spring shape measuring instrument.
図1に実施の形態1にかかるバネ形状測定器1の外観図を示す。図1に示すように、バネ形状測定器1は、立方体形状の筐体10にユーザーインタフェース画面及び測定結果を表示するためのディスプレイ12がディスプレイアーム11を介して取り付けられている。また、筐体10には、くぼみ部分が設けられ、当該くぼみ部分に支持軸13、発光部14、撮影部15が設けられる。バネ形状測定器1では、バネの形状を測定する際に、支持軸13に非測定物となるバネを差し込むようにセットする。測定時のバネの設置方法の詳細は後述する。
FIG. 1 shows an external view of a spring
図1に示す例では、発光部14が下部、撮影部15が上部に設けられる。そして、発光部14と撮影部15は、互いに対向するように配置される。そして、バネ形状測定器1では、撮影部15の撮影面に平行な向きで撮影部の撮影領域に突出するように設けられる。図1に示す例では、支持軸13は、支持軸13が発光部14から撮影部15に向かう方向に直交する向きで発光部14と撮影部15との間に突出するように設けられる。この支持軸13は、バネの測定時に、バネの内周を軸方向に沿った一部で支えるようにバネを支持する。
In the example shown in FIG. 1, the
なお、発光部14に関しては、撮影部15に対向する位置に限らず、例えば、撮影部15の外周に沿って設けられるリング型照明等、非測定物を照らす照明であれば良い。撮影部15に対向する位置に発光部14を設けない場合、撮影部15の撮像面にバネ21の投影像が形成されない。そのため、この場合、撮影部15において撮影された画像からバネ21の投影画像を画像処理により生成する。なお、撮影部15に対向する位置に発光部14を設けない場合、バネ21の素材、光源の種類、照明光の照射方向により、バネ21に反射が発生して、バネ21の投影像を画像処理により生成されない可能性があり、このような反射による投影像不良を防止するための光源の調整が必要となる。一方、撮影部15に対向する位置に発光部14を設けた場合、バネ21の素材によらず、反射等の現象が発生せず撮影部15の撮影面にバネ21の投影像が形成される。そのため、撮影部15に対向する位置に発光部14を設けた場合、撮影された画像をそのまま投影画像とすることができる。
The
また、バネ形状測定器1には、操作ボタン16〜18が設けられる。操作ボタン16〜18は、ディスプレイ12に表示されたユーザーインタフェースを介さずに直接バネ形状測定器1を操作するものであり、測定の開始、中断、終了等の予め決められた操作を行うためのものである。
Further, the spring
実施の形態1にかかるバネ形状測定器1は、発光部14と撮影部15により得られるバネの投影画像に基づきバネの形状を規定するパラメータを算出する。そこで、実施の形態1にかかるバネ形状測定器1の内部に設けられる処理ブロックについて説明する。図2に実施の形態1にかかるバネ形状測定器の処理ブロックを説明するブロック図を示す。
The spring
図2に示す例では、発光部14から出力される光により形成される光束20を示した。また、図2では、支持軸13に非測定物(例えば、バネ21)がセットされた状態を示した。図2に示すように、バネ21は、光束20に覆われるような位置にセットされる。光束20は、発光部14の発光面に直交し、かつ、撮影部15に向かう方向に対して平行な平行光により形成される。また、別の観点では、発光部14は、撮影部の前記撮影面に直交する平行光を出力する。ここで、バネ形状測定器1において、発光部14が出力する光として平行光を用いるのは、バネ21の投影像の大きさをバネ21の大きさと同じ大きさとするためである。このような平行光を用いることで、バネ形状測定器1は測定精度を高めることができる。また、撮影部15は、バネ21の投影像を撮影して画像データを生成するカメラである。
In the example shown in FIG. 2, the
図2に示すように、バネ形状測定器1は、処理ブロックとして、支持軸駆動部22、投影画像取得部23、投影画像解析部24、測定制御部25を有する。支持軸駆動部22は、支持軸13の中心軸を中心に支持軸13を回転させるモータである。支持軸駆動部22は、測定制御部25の指示に従って支持軸13を回転させる。また、バネ21は、支持軸13の回転に合わせて回転する。このとき、支持軸13の回転中心軸と、バネ21の回転中心軸は、ずれた位置となる。
As shown in FIG. 2, the spring
投影画像取得部23、投影画像解析部24、測定制御部25は、例えばマイクロプロセッサ等のプログラムを実行可能な演算装置である。投影画像取得部23、投影画像解析部24、測定制御部25は、1つのマイクロプロセッサにより構成されていても良く、また、個別のマイクロプロセッサにより構成されていても良い。また、投影画像取得部23、投影画像解析部24、測定制御部25は、マイクロプロセッサ上で実行されるプログラムにより実現される機能を処理ブロックとして表したものである。
The projection
投影画像取得部23は、測定制御部25の指示に基づき、撮影部15に投影像の撮影を指示する。このとき、実施の形態1にかかるバネ形状測定器1では、支持軸駆動部22が支持軸13を回転させることで、バネ21の異なる側面についての投影像が発光部14及び撮影部15により生成することできる。そこで、投影画像取得部23は、バネ21の異なる側面毎に撮影部15による投影画像の撮影を行わせて複数の投影画像を取得する。
The projection
投影画像解析部24は、投影画像取得部23により取得された複数の投影画像に基づきバネ21の形状を規定するパラメータを演算により算出する。この演算の一例としては、複数の投影画像から、各投影画像中のバネ21の形状からわかる頂点を結んだ波形グラフを生成し、この波形グラフに基づきバネ21の形状のパラメータを算出する方法がある。また、投影画像解析部24は、バネ21のパラメータの値、及び、解析結果をディスプレイ12に出力する。
The projection image analysis unit 24 calculates a parameter that defines the shape of the
測定制御部25は、バネ21の投影像を複数枚取得するための制御を、支持軸駆動部22及び投影画像取得部23に対して行う。
The
ここで、実施の形態1にかかるバネ形状測定器1におけるバネ21の設置方法及びバネ21の投影像について説明する。そこで、図3に実施の形態1にかかるバネ形状測定器へのバネの設置方法を説明する図を示す。
Here, a method of installing the
図3に示すように、バネ形状測定器1では、バネ21の測定時には、支持軸13がバネ21の内部を貫通するようにバネ21が支持軸13に設置される。また、支持軸13にバネ21が設置された状態では、支持軸13は、バネの内周を軸方向に沿った一部で支える。これにより、支持軸13にバネ21が設置された状態では、支持軸13の回転中心軸とバネ21の回転中心軸にずれが生じる。このずれは、例えば、鉛直方向の異なる位置に2つの回転中心軸が位置する形態となる。そして、支持軸駆動部22が支持軸13を回転させると、支持軸13は、支持軸13の回転中心軸を中心に回転し、バネ21は、バネ21の回転中心軸を中心に回転する。
As shown in FIG. 3, in the spring
また、図4に実施の形態1にかかるバネ形状測定器へのバネの設置した際のバネの側面図とバネ形状測定器で得られる投影像を説明する図を示す。図4の側面図に示すように、実施の形態1にかかるバネ形状測定器1では、バネ21を支持軸13に設置した際の側面図では、バネ21の内部を支持軸13が貫通したものとなる。バネ形状測定器1では、支持軸13がバネ21の内径よりも十分に細いことで、バネ21の側面図においてバネの巻線の形状が十分に判別可能になる。そして、図4の投影図に示すように、バネ21を側面視した場合のバネの輪郭を表すものとなる。
Further, FIG. 4 shows a side view of the spring when the spring is installed in the spring shape measuring instrument according to the first embodiment and a view for explaining a projected image obtained by the spring shape measuring instrument. As shown in the side view of FIG. 4, in the spring
実施の形態1にかかるバネ形状測定器1は、図4の投影図で示したような側面の投影像を複数の側面について撮影し、複数の投影画像を取得してバネの形状を表すパラメータを算出する。図4の側面図では、算出対象のパラメータの例を示した。図4に示す例では、バネ形状測定器1は、バネの自由長L、線径d、バネピッチP、ばねの巻線のピッチ角θ1、コイルの傾きθ2を算出する。
The spring
続いて、実施の形態1にかかるバネ形状測定器1を用いたバネの形状測定方法について説明する。そこで、図5に実施の形態1にかかるバネ形状測定器の動作を説明するフローチャートを示す。図5に示すフローチャートは、バネ21を支持軸13にセットした後のバネ形状測定器1の動作を示すものである。また、図5では、バネ形状測定器1を用いてバネ21の良品判定を行う処理までを含めた。
Subsequently, a spring shape measuring method using the spring
図5に示すように、バネ形状測定器1を用いたバネの形状測定では、測定を開始すると、まず、支持軸13を回転させることでバネ21を回転させる(ステップS1)。そして、回転しているバネ21の複数の投影画像を得る(ステップS2)。具体的には、ステップS2では、支持軸駆動部22から発光部14を制御することで、バネ21の複数の側面のそれぞれについて投影画像を撮影して、複数の投影画像を取得する。
As shown in FIG. 5, in the spring shape measurement using the spring
続いて、投影画像解析部24が、投影画像取得部23により取得された複数の投影画像を用いてバネ21の形状を規定するパラメータを算出する(ステップS3)。このステップS3で算出されるパラメータは、例えば、図4で説明したバネ21の自由長L、線径d、バネピッチP、ばねの巻線のピッチ角θ1、コイルの傾きθ2である。
Then, the projection image analysis unit 24 calculates a parameter that defines the shape of the
その後、投影画像解析部24は、算出した各パラメータが予め設定した規格の範囲内の値であるかどうかについて判定する(ステップS4)。そして、各パラメータの値が全て規格の範囲内であれば、ディスプレイ12に合格判定であることを表示する(ステップS5)。一方、複数のパラメータのうち規格の範囲外である値があれば、そのパラメータについてはディスプレイ12に当該パラメータが不合格判定であることを表示する(ステップS6)。
After that, the projection image analysis unit 24 determines whether or not each of the calculated parameters is a value within a preset standard range (step S4). Then, if all the values of the respective parameters are within the range of the standard, it is displayed on the
上記説明より、実施の形態1にかかるバネ形状測定器1は、支持軸13によりバネ21を回転させることで、1組の光源(発光部14)及び撮影部15によりバネ21の複数の側面に関する投影画像を得ることができる。そして、複数の側面に対応する複数の投影画像を解析することでバネ21の形状を規定するパラメータの値を算出する。つまり、実施の形態1にかかるバネ形状測定器1は、簡易な構成により、バネ21の形状を示す複数のパラメータを得ることができる。これにより、バネ形状測定器1は、小型化が可能である。
From the above description, the spring
また、実施の形態1にかかるバネ形状測定器1では、支持軸13にバネ21を固定することなく、支持軸13にバネ21を多くの自由度を持ってセットする。測定対象となるバネ21をこのようにセットしても、実施の形態1にかかるバネ形状測定器1では高い精度でバネ21のパラメータを算出することができる。つまり、実施の形態1にかかるバネ形状測定器1を用いることで、操作者が高度な操作技能を持つことなくバネ21を高い精度での測定することが可能になる。
Further, in the spring
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 バネ形状測定器
10 筐体
11 ディスプレイアーム
12 ディスプレイ
13 支持軸
14 発光部
15 撮影部
16 操作ボタン
17 操作ボタン
18 操作ボタン
20 光束
21 バネ
22 支持軸駆動部
23 投影画像取得部
24 投影画像解析部
25 測定制御部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記バネの投影画像を撮影する撮影部と、
前記撮影部の撮影面に平行な向きで前記撮影部の撮影領域に突出するように設けられ、前記バネの内周を軸方向に沿った一部で支えるように前記バネを支持する支持軸と、
前記支持軸の中心軸を中心に前記支持軸を回転させる支持軸駆動部と、
前記バネの異なる側面毎に前記撮影部による前記投影画像の撮影を行わせて複数の前記投影画像を取得する投影画像取得部と、
複数の前記投影画像に基づき前記バネの前記パラメータを演算により算出する投影画像解析部と、
を有するバネ形状測定器。 A spring shape measuring instrument for measuring a parameter that defines the shape of a spring,
A photographing unit for photographing the projected image of the spring,
A support shaft that is provided so as to project in the shooting area of the shooting unit in a direction parallel to the shooting surface of the shooting unit, and that supports the spring so as to support the inner circumference of the spring with a portion along the axial direction. ,
A support shaft drive unit for rotating the support shaft about a central axis of the support shaft;
A projection image acquisition unit for acquiring a plurality of the projection images by causing the imaging unit to capture the projection image for each different side surface of the spring;
A projection image analysis unit that calculates the parameters of the spring based on a plurality of the projection images,
Shape measuring instrument having a.
Priority Applications (1)
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JP2018201947A JP2020067428A (en) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Spring shape measurement instrument |
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Cited By (2)
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CN113624148A (en) * | 2021-08-05 | 2021-11-09 | 安庆谢德尔汽车零部件有限公司 | Method for measuring pitch of spiral spring |
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2018
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