JP2020085643A - Surface measurement device, surface measurement method, and surface measurement method of object including circular measurement surface - Google Patents

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Abstract

To provide a surface measurement technique capable of improving distance measurement accuracy.SOLUTION: Reflection light from a first mirror for reflecting a light beam from a light source is reflected by a second mirror, so that the light beam is applied to a measurement object. The first or second mirror is moved in an irradiation direction of the light beam from the light source, so that the first and second mirrors are relatively moved, and the light beam reflected by the second mirror is moved to the measurement object while oriented to the same direction. Thus, the distance between the light source and an irradiation part of the measurement object is measured by measuring the light beam reflected by the measurement object.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、光ビームを用いて被測定面の状態を非接触で測定する表面測定技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surface measurement technique that uses a light beam to measure the state of a surface to be measured in a non-contact manner.

従来、特許文献1に記載の技術では、レーザー光をガルバノミラーに照射することにより、放物線ミラーの任意の位置に反射し、反射したレーザー光を放物線ミラーの放物面により同一方向に更に反射して、距離計測対象面に照射し、被測定箇所からの反射光を測定することによりレーザー光源と計測面との距離を計測する技術が開示されている。 Conventionally, in the technique described in Patent Document 1, by irradiating a galvanometer mirror with laser light, the laser light is reflected at an arbitrary position of the parabolic mirror, and the reflected laser light is further reflected in the same direction by the parabolic surface of the parabolic mirror. Then, a technique is disclosed in which the distance measurement target surface is irradiated and the reflected light from the measurement target is measured to measure the distance between the laser light source and the measurement surface.

特開2008−190883公報JP, 2008-190883, A

しかしながら、放物線ミラーでは、反射したスポット光は反射する箇所によってX−Yの二次元方向で曲率が異なる。このため、放物線ミラーを反射したスポット光は、二次元的に集光又は発散するため、スポット光の形状補正が非常に難しく、補正が不十分のまま計測すると、距離計測精度が不安定となるおそれがあった。 However, in the parabolic mirror, the reflected spot light has a different curvature in the two-dimensional XY direction depending on the reflected portion. Therefore, the spot light reflected by the parabolic mirror is condensed or diverged two-dimensionally, so it is very difficult to correct the shape of the spot light, and if the correction is insufficiently performed, the distance measurement accuracy becomes unstable. There was a fear.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、距離計測精度を向上可能な表面測定技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a surface measurement technique capable of improving distance measurement accuracy.

上記目的を達成するため、本発明では、光源からの光ビームを反射させる第1ミラーからの反射光を第2ミラーによって反射させ、被測定物に光ビームを照射し、第1ミラー又は第2ミラーを光源からの光ビームの照射方向に移動して第1ミラーと第2ミラーとを相対移動させ、第2ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ被測定物に対して移動させて、被測定物から反射する光ビームを測定することにより光源と被測定物の照射部との距離を測定することとした。 In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, the reflected light from the first mirror that reflects the light beam from the light source is reflected by the second mirror, and the measured beam is irradiated with the light beam. The mirror is moved in the irradiation direction of the light beam from the light source to relatively move the first mirror and the second mirror, and the light beam reflected by the second mirror is directed in the same direction and moved with respect to the DUT. Then, the distance between the light source and the irradiation part of the measured object is measured by measuring the light beam reflected from the measured object.

すなわち、第1ミラーと第2ミラーとを相対移動させ、第2ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ被測定物に対して移動させるため、スポット光の形状を安定化させることができ、測距精度の向上を図ることができる。 That is, since the first mirror and the second mirror are moved relative to each other and the light beam reflected by the second mirror is directed in the same direction and moved with respect to the object to be measured, the shape of the spot light is stabilized. The distance measurement accuracy can be improved.

実施形態1の被測定物であるシール面を備えたブレーキマスタシリンダを表す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a brake master cylinder provided with a seal surface which is an object to be measured according to the first embodiment. 実施形態1の被測定物製造工程を表すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a process of manufacturing a device under test according to the first embodiment. 実施形態1の計測処理において使用する表面測定装置を表す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a surface measuring device used in the measurement process of the first embodiment. 実施形態1の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。3A and 3B are schematic diagrams illustrating an irradiation method and an irradiation trajectory when the surface measuring apparatus of the first embodiment irradiates a measurement surface with light. 実施例1の表面測定装置を表す断面図である。3 is a cross-sectional view showing the surface measuring device of Example 1. FIG. 実施例1の表面測定装置を用いた表面測定処理における検査計測フローを表すブロック図である。5 is a block diagram showing an inspection measurement flow in a surface measurement process using the surface measurement apparatus of Example 1. FIG. 実施例1の表面測定装置によって測定したシール面を表す正面写真である。3 is a front view photograph showing a sealing surface measured by the surface measuring apparatus of Example 1. 図7に示す写真の傷及び照射軌跡を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the scratches and irradiation trajectory of the photograph shown in FIG. 図8に示す照射軌跡(一筆書きらせん軌道)を直線状に伸ばし、各位置における計測距離との関係をプロットしたグラフである。It is the graph which extended the irradiation locus|trajectory (one-stroke writing spiral trajectory) shown in FIG. 8 linearly, and plotted the relationship with the measurement distance in each position. 照射軌跡の照射スポット移動距離とシール面上の位置との相対関係を、半径と回転角との関係で特定する例を示すモデル図である。It is a model figure which shows the example which pinpoints the relative relationship of the irradiation spot moving distance of an irradiation locus, and the position on a seal surface by the relationship of a radius and a rotation angle. 比較例の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。It is the schematic which shows the irradiation method when the surface measuring apparatus of a comparative example irradiates a measurement surface with light, and an irradiation locus. 実施形態2の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an irradiation method and an irradiation trajectory when the surface measuring apparatus of the second embodiment irradiates a measurement surface with light. 実施形態3の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法を表す概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing an irradiation method when the surface measuring apparatus of the third embodiment irradiates a measurement surface with light. 実施形態3のシール面上におけるスポット光の形状変化を表す概略図である。9A and 9B are schematic views showing changes in the shape of spot light on the seal surface according to the third embodiment. 実施形態4のピストン冠面の表面状態計測処理を表す図である。It is a figure showing the surface state measurement process of the piston crown surface of Embodiment 4. 実施形態4のピストン冠面への照射軌跡(一筆書きらせん軌道)を直線状に伸ばし、各位置における計測距離との関係をプロットしたグラフである。13 is a graph in which the irradiation trajectory (one-stroke writing spiral trajectory) on the piston crown surface of the fourth embodiment is linearly extended and the relationship with the measured distance at each position is plotted.

〔実施形態1〕
図1は、実施形態1の被測定物であるシール面を備えたブレーキマスタシリンダを表す斜視図である。ブレーキマスタシリンダ1は、車両のタイヤと一体に回転するブレーキロータをブレーキパッドで押圧して制動力を発生させる際、ブレーキパッドに液圧を作用させる自動車用部品である。ブレーキマスタシリンダ1は、鋳造により形成される。ブレーキマスタシリンダ1には、図外の液圧源から供給されたブレーキ液圧をブレーキマスタシリンダ1内に形成されたシリンダ室に供給するブレーキ配管が接続される。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a perspective view showing a brake master cylinder having a seal surface which is an object to be measured according to the first embodiment. The brake master cylinder 1 is an automobile component that applies hydraulic pressure to a brake pad when a brake rotor that rotates integrally with a tire of a vehicle is pressed by the brake pad to generate a braking force. The brake master cylinder 1 is formed by casting. The brake master cylinder 1 is connected to a brake pipe for supplying a brake hydraulic pressure supplied from a hydraulic pressure source (not shown) to a cylinder chamber formed in the brake master cylinder 1.

ブレーキマスタシリンダ1とブレーキ配管とが接続される接続ポートにはシール面2が形成されている。シール面2は、フライス盤によりバイト加工によってブレーキ液路の開口部周辺を断面テーパー形状に加工する。シール面2にはOリングが配置され、ブレーキ配管に形成されたシール面との間を液密に接続する。シール面2は、ブレーキマスタシリンダ1を鋳造後、後加工により高い表面精度で形成される。ここで、ブレーキ液圧は、非常に高圧であり、Oリングとシール面2との安定的な接触状態を維持することが必要なため、シール面2の表面における平滑性が確保されているか否かを測定するために、光ビームを用いて表面状態を計測し、品質の安定化を図っている。 A seal surface 2 is formed at a connection port that connects the brake master cylinder 1 and the brake pipe. The sealing surface 2 is processed by a milling machine with a cutting tool so that the periphery of the opening of the brake fluid passage is tapered. An O-ring is arranged on the sealing surface 2 and liquid-tightly connects with the sealing surface formed on the brake pipe. The seal surface 2 is formed with high surface accuracy by post-processing after casting the brake master cylinder 1. Here, since the brake fluid pressure is extremely high and it is necessary to maintain a stable contact state between the O-ring and the seal surface 2, whether or not the smoothness of the surface of the seal surface 2 is ensured. In order to measure such, the surface condition is measured using a light beam to stabilize the quality.

図2は、実施形態1の被測定物製造工程を表すブロック図である。
ステップS1では、鋳造工程もしくは鍛造工程を行う。これにより大まかな外形形状が形成される。ブレーキマスタシリンダ1の場合、ブレーキマスタシリンダ1のハウジングが形成される。
ステップS2では、端部切削加工工程を行う。例えば、射込み時の湯道やバリの除去、シール面2の形成が行われる。
FIG. 2 is a block diagram showing a process of manufacturing the DUT according to the first embodiment.
In step S1, a casting process or a forging process is performed. As a result, a rough outer shape is formed. In the case of the brake master cylinder 1, the housing of the brake master cylinder 1 is formed.
In step S2, an end cutting process is performed. For example, runners and burrs at the time of shooting are removed, and the sealing surface 2 is formed.

(表面測定処理)
ステップS3では、切削加工部検査工程を行う。具体的には、切削加工表面の加工精度を光ビームによって測定する表面測定処理を実行する。尚、表面測定処理については後述する。
ステップS4では、切削加工部の検査結果が必要な精度を確保しているか否かを判定し、OKであればステップS5に進んで他の部品を組み付ける組立工程を行い、NGであればステップS6に進んで溶鉱炉等へ投入し、材料再利用となる。
(Surface measurement processing)
In step S3, a cutting process inspection step is performed. Specifically, a surface measurement process of measuring the processing accuracy of the cutting surface with a light beam is performed. The surface measurement process will be described later.
In step S4, it is determined whether or not the inspection result of the cut portion secures the required accuracy. If OK, the process proceeds to step S5 to perform the assembly process of assembling other parts, and if NG, step S6. Proceed to step 1 and put it in a blast furnace, etc., and reuse the material.

図3は、実施形態1の計測処理において使用する表面測定装置を表す概略図である。
表面測定装置は、反射光受光式距離センサ10と、内部を光ビームが通過可能に形成された中空回転モータ11と、中空回転モータ11と一体に回転し内部を光ビームが通過可能に形成された中空内筒部材12と、中空内筒部材12の外周に形成されたスプラインとボールを介して噛み合う中空外筒部材13と、この中空外筒部材13を、光ビーム軸を中心に回転可能に支持するとともに光ビーム軸方向に移動可能な直動モータ14と、を有する。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a surface measuring device used in the measurement processing of the first embodiment.
The surface measuring device includes a reflected light receiving type distance sensor 10, a hollow rotary motor 11 formed so that a light beam can pass through it, and a hollow rotary motor 11 that rotates integrally with the hollow rotary motor 11 so that a light beam can pass therethrough. The hollow inner tubular member 12, the hollow outer tubular member 13 that meshes with the spline formed on the outer periphery of the hollow inner tubular member 12 via balls, and the hollow outer tubular member 13 are rotatable about the light beam axis. A linear motion motor 14 that supports and is movable in the direction of the light beam axis.

中空内筒部材12は、光ビーム軸方向に延在する第1ミラー支持部材12aと、第1ミラー支持部材12aに取り付けられ、光ビーム軸に対して45度の傾斜角を有する第1ミラー12bを有する。実施形態1の第1ミラー12bは、平面鏡である。中空外筒部材13は、光ビーム軸方向に延在する第2ミラー支持部材14aと、第2ミラー支持部材14aに取り付けられ、第1ミラー12aに並行な傾斜角を有する第2ミラー14bを有する。実施形態1の第2ミラー14bは、平面鏡である。 The hollow inner cylindrical member 12 is attached to the first mirror support member 12a extending in the light beam axis direction, and the first mirror 12b attached to the first mirror support member 12a and having an inclination angle of 45 degrees with respect to the light beam axis. Have. The first mirror 12b of the first embodiment is a plane mirror. The hollow outer cylinder member 13 has a second mirror support member 14a extending in the optical beam axis direction and a second mirror 14b attached to the second mirror support member 14a and having an inclination angle parallel to the first mirror 12a. . The second mirror 14b of the first embodiment is a plane mirror.

反射光受光式距離センサ10から光ビームが出力されると、第1ミラー12bに照射され、この照射光を光ビーム軸に直角に反射し、第2ミラー14bを照射する。第2ミラー14bに照射された照射光は、第2ミラー14bで更に直角に反射し、光ビーム軸と平行な方向に反射して、計測面を照射する。以下、反射光受光式距離センサ10から計測面に至るまでの経路を投光経路と記載する。計測面に照射された照射光は、計測面で反射し、投光経路を遡って反射光受光式距離センサ10まで反射される。このとき、反射光受光式距離センサ10は、計測面で反射された反射光を同一の光軸又は広がり角を持った光軸で受光することで反射光受光式距離センサ10と計測面との距離を計測する。投光する際の光軸を投光軸、受講する際の光軸を受光軸と記載する。 When a light beam is output from the reflected light receiving type distance sensor 10, it is irradiated onto the first mirror 12b, and the irradiated light is reflected at a right angle to the light beam axis to irradiate the second mirror 14b. The irradiation light applied to the second mirror 14b is further reflected at a right angle by the second mirror 14b, reflected in the direction parallel to the light beam axis, and applied to the measurement surface. Hereinafter, the path from the reflected light receiving distance sensor 10 to the measurement surface will be referred to as a light projection path. The irradiation light applied to the measurement surface is reflected by the measurement surface, traces the projection path, and is reflected to the reflected light receiving type distance sensor 10. At this time, the reflected light receiving type distance sensor 10 receives the reflected light reflected on the measurement surface by the same optical axis or an optical axis having a divergence angle so that the reflected light receiving type distance sensor 10 and the measurement surface. Measure the distance. The optical axis when projecting light is described as the projecting axis, and the optical axis when taking the lesson is described as the light receiving axis.

広がり角を持って受光するタイプは、投光軸と受光軸とが異なる反射光受光式距離センサとしては、三角測量式レーザーセンサが知られている。また、投光軸と受光軸とが同軸のタイプは、白色共焦点センサ式、FMCW方式(Frequency Modulated Continuous Wave)、レーザーパルス方式、光コム方式などが挙げられる。 A triangulation type laser sensor is known as a reflected light receiving type distance sensor having a light emitting axis and a light receiving axis different from each other as a type of receiving light with a divergence angle. Examples of types in which the light-projecting axis and the light-receiving axis are coaxial include a white confocal sensor system, an FMCW system (Frequency Modulated Continuous Wave), a laser pulse system, and an optical comb system.

図4は、実施形態1の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。上記の方式で距離を計測する際、中空回転モータ11を回転すると共に、直動モータ14で中空外筒部材13を軸方向に移動させる。中空回転モータ11の回転により、第1ミラー12b及び第2ミラー14bが共に回転することで、計測面の円周方向に光ビームを移動させると同時に、直動モータ14の軸方向移動によって第1ミラー12bで反射した光ビームが第2ミラー14bに反射する際の径方向位置を内径側に移動させる。この回転運動と直進運動の組み合わせによって、光ビームの照射軌跡は、図4の計測面正面概略図に示すように、計測面に対して螺旋状に照射される。中空回転モータ11の回転速度と直動モータ14の軸方向移動速度を組み合わせることで、螺旋状の照射軌跡の密度を調整することができ、要求精度に応じた密度で計測面の距離を測定できる。また、螺旋状の照射軌跡上において、光ビームのスポット光の径が計測面上で常に一定となり、スポット光内の照射強度分布を安定化させることで高い計測精度を得ることができる。 FIG. 4 is a schematic diagram showing an irradiation method and an irradiation trajectory when the surface measuring apparatus of the first embodiment irradiates the measurement surface with light. When the distance is measured by the above method, the hollow rotary motor 11 is rotated, and the hollow outer cylinder member 13 is moved in the axial direction by the linear motion motor 14. The rotation of the hollow rotary motor 11 causes the first mirror 12b and the second mirror 14b to rotate together, thereby moving the light beam in the circumferential direction of the measurement surface, and at the same time, by the axial movement of the linear motion motor 14, The radial position when the light beam reflected by the mirror 12b is reflected by the second mirror 14b is moved to the inner diameter side. By the combination of the rotational movement and the rectilinear movement, the irradiation trajectory of the light beam is spirally irradiated to the measurement surface as shown in the schematic front view of the measurement surface in FIG. By combining the rotation speed of the hollow rotary motor 11 and the axial movement speed of the linear motion motor 14, the density of the spiral irradiation trajectory can be adjusted, and the distance of the measurement surface can be measured at the density according to the required accuracy. .. Further, on the spiral irradiation locus, the diameter of the spot light of the light beam is always constant on the measurement surface, and by stabilizing the irradiation intensity distribution within the spot light, high measurement accuracy can be obtained.

尚、実施形態1の計測方法では、計測面の中央領域は、検出不可領域となる。第1ミラー12aによって反射光受光式距離センサ10の光ビームが遮られ、計測できない領域が形成されるからである。ただし、実施形態1のシール面2のように環状に形成した計測面であれば、中央領域はそもそも検出する必要がないため、特に問題はない。 In the measuring method of the first embodiment, the central area of the measurement surface is the undetectable area. This is because the light beam of the reflected light receiving type distance sensor 10 is blocked by the first mirror 12a and an unmeasurable region is formed. However, if it is a measurement surface formed in an annular shape like the seal surface 2 of the first embodiment, it is not necessary to detect the central region in the first place, so there is no particular problem.

(実施例1)
図5は、実施形態1の発明を適用した実施例1の表面測定装置を表す断面図である。実施例1では、反射光受光式距離センサ10として、三角測量式レーザー距離センサ101を備えている。三角測量式レーザー距離センサ101は、レーザー光を投光する投光部101aと、投光部101aとは異なる位置に配置され、反射光を受光する受光部101bと、受光部101bから入射したレーザー光を読み取るラインセンサ101cと、を有する。投光部101aから投光されるレーザー光のレーザー投光軸は、中空回転モータ11の回転軸に対して傾斜しており、被測定物であるシール面2から反射したレーザー光が第1ミラー12bで反射して受光部101bに進む際のレーザー受光軸も、中空回転モータ11の回転軸に対して傾斜している。
(Example 1)
FIG. 5 is a sectional view showing a surface measuring apparatus of Example 1 to which the invention of Embodiment 1 is applied. In the first embodiment, as the reflected light receiving type distance sensor 10, a triangulation type laser distance sensor 101 is provided. The triangulation type laser distance sensor 101 includes a light projecting unit 101a that projects a laser beam, a light receiving unit 101b that is arranged at a position different from the light projecting unit 101a, and that receives reflected light, and a laser that is incident from the light receiving unit 101b. And a line sensor 101c that reads light. The laser projection axis of the laser light projected from the projection unit 101a is inclined with respect to the rotation axis of the hollow rotary motor 11, and the laser light reflected from the seal surface 2 as the DUT is the first mirror. The laser receiving axis when the light is reflected by 12b and proceeds to the light receiving section 101b is also inclined with respect to the rotation axis of the hollow rotary motor 11.

投光部101aとシール面2との距離が変化すると、距離の変化に応じて反射光がラインセンサ101c上に反射する位置が、図5の場合、上下方向に移動する。この移動量によってシール面2上の状態を計測する。尚、中空回転モータ11が回転すると、第2ミラー支持部材14aも一体に回転する。このとき、第2ミラー14bは、中空回転モータ11の回転軸より径方向に離間して配置されているため、回転バランスを取るためにバランサ等を第2ミラー支持部材14aに取り付けてもよい。 When the distance between the light projecting portion 101a and the seal surface 2 changes, the position where the reflected light is reflected on the line sensor 101c moves in the vertical direction in accordance with the change in the distance in the case of FIG. The state on the seal surface 2 is measured by this movement amount. When the hollow rotary motor 11 rotates, the second mirror support member 14a also rotates integrally. At this time, since the second mirror 14b is arranged radially away from the rotation shaft of the hollow rotary motor 11, a balancer or the like may be attached to the second mirror support member 14a in order to balance the rotation.

図6は、実施例1の表面測定装置を用いた表面測定処理における検査計測フローを表すブロック図である。
ステップS31では、製品搬入を行い、検査計測POSに登録する。検査計測POSとは、製品のシリアル番号等を登録し、計測によって得られたデータとヒモ付を行うシステムである。
ステップS32では、製品を計測可能に固定する。
ステップS33では、ロボットハンドの先端に取り付けられた計測ヘッドを計測部近傍に設置し、ロボットハンドの移動を禁止する。尚、計測ヘッドとは、表面測定装置が内部に組み込まれ、ロボットハンドの先端に固定可能な箱状の装置である。
ステップS34では、反射光受光式距離センサ10が対象面であるシール面2にスポット照射を開始する。
ステップS35では、第1ミラー12b及び第2ミラー12bの回転を開始する。
ステップS36では、第1ミラー12b及び第2ミラー12bを回転角度閾値まで回転を継続する。
ステップS37では、第1ミラー12b及び第2ミラー12bの回転を停止する。
FIG. 6 is a block diagram showing an inspection measurement flow in the surface measurement processing using the surface measurement apparatus of the first embodiment.
In step S31, the product is carried in and registered in the inspection measurement POS. The inspection/measurement POS is a system for registering a serial number of a product and the like, and attaching a string with the data obtained by the measurement.
In step S32, the product is fixed so that it can be measured.
In step S33, the measuring head attached to the tip of the robot hand is installed near the measuring unit, and the movement of the robot hand is prohibited. The measuring head is a box-shaped device in which a surface measuring device is incorporated and which can be fixed to the tip of a robot hand.
In step S34, the reflected light receiving type distance sensor 10 starts spot irradiation on the seal surface 2 which is the target surface.
In step S35, rotation of the first mirror 12b and the second mirror 12b is started.
In step S36, the first mirror 12b and the second mirror 12b are continuously rotated to the rotation angle threshold.
In step S37, the rotation of the first mirror 12b and the second mirror 12b is stopped.

ステップS38では、ステップS35の回転と同時に、反射光受光式距離センサ10による距離計測を開始する。
ステップS39では、反射光受光式距離センサ10による計測値を所定間隔で記憶する。
ステップS40では、反射光受光式距離センサ10による距離計測を停止する。
In step S38, the distance measurement by the reflected light receiving type distance sensor 10 is started simultaneously with the rotation of step S35.
In step S39, the values measured by the reflected light receiving type distance sensor 10 are stored at predetermined intervals.
In step S40, the distance measurement by the reflected light receiving type distance sensor 10 is stopped.

ステップS41では、ステップS35の回転と同時に第2ミラー12bの直動を開始する。
ステップS42では、第2ミラー12bの直動位置を所定位置まで移動させる。
ステップS43では、第2ミラー12bの直動を停止し、初期位置に移動させる。
ステップS44では、ロボットハンドの計測ヘッドを計測部近傍から退避させる。
In step S41, the linear movement of the second mirror 12b is started simultaneously with the rotation of step S35.
In step S42, the linear movement position of the second mirror 12b is moved to a predetermined position.
In step S43, the linear movement of the second mirror 12b is stopped and moved to the initial position.
In step S44, the measuring head of the robot hand is retracted from the vicinity of the measuring unit.

ステップS30では、ステップS36、S39、S42からの情報を蓄積し、第1ミラー12b及び第2ミラー12bの回転位置情報と、第2ミラー12bの直動位置情報と、計測された距離情報とを紐づけ、立体的な3Dデータを取得する。 In step S30, the information from steps S36, S39, and S42 is accumulated, and the rotational position information of the first mirror 12b and the second mirror 12b, the linear movement position information of the second mirror 12b, and the measured distance information are stored. The three-dimensional 3D data is obtained by linking.

ステップS45では、製品固定を解除し、ステップS4にて切削加工部の検査結果が必要な精度を確保しているか否かを判定し、OKであればステップS5に進んで他の部品を組み付ける組立工程を行い、NGであればステップS6に進んで溶鉱炉等へ投入し、材料再利用となる。 In step S45, the product fixing is released, and in step S4, it is determined whether or not the inspection result of the cut portion secures the required accuracy. If OK, the process proceeds to step S5 to assemble other parts. If the process is not successful, the process proceeds to step S6 and is put into a blast furnace or the like to reuse the material.

図7は、実施例1の表面測定装置によって測定したシール面を表す正面写真である。図7中の(A)に示す円形状の凹欠陥や、(B)に示すスジ状の凹欠陥(以下、これら欠陥を傷とも記載する。)が見受けられる事例である。図8は、図7に示す写真の傷及び照射軌跡を表す模式図、図9は、図8に示す照射軌跡(一筆書きらせん軌道)を直線状に伸ばし、各位置における計測距離との関係をプロットしたグラフ、図10は、照射軌跡の照射スポット移動距離とシール面上の位置との相対関係を、半径と回転角との関係で特定する例を示すモデル図である。 FIG. 7 is a front view photograph showing a seal surface measured by the surface measuring apparatus of the first embodiment. This is a case where a circular concave defect shown in FIG. 7A and a streak concave defect shown in FIG. 7B (hereinafter, these defects are also referred to as scratches). FIG. 8 is a schematic diagram showing the scratches and the irradiation trajectory of the photograph shown in FIG. 7, and FIG. 9 shows the relationship between the irradiation trajectory (one-stroke writing spiral trajectory) shown in FIG. The plotted graph, FIG. 10, is a model diagram showing an example in which the relative relationship between the irradiation spot movement distance of the irradiation trajectory and the position on the seal surface is specified by the relationship between the radius and the rotation angle.

図9の計測距離は、グラフ上部に照射位置が設定され、その照射位置からのシール面2の表面位置を計測距離として表している。製造時の諸元に基づいて設定される照射面基準を点線で示し、照射面基準から上下に予め設定した公差分オフセットした凸判定しきい値及び凹判定しきい値を一点鎖線で示し、実際の計測距離を太い実践で示す。
照射スポット移動距離軸の左側から順に説明する。外周側において多少の凹みがあったとしても、凹判定しきい値を越えない範囲では、シール性に影響を与えないと判断する。また、凹部の移動距離方向の幅を用いて欠陥形状を特定する。凹部の移動距離方向幅が凹判定しきい値未満であれば、シール性に影響を与えないと判断する。
In the measurement distance of FIG. 9, the irradiation position is set at the upper part of the graph, and the surface position of the seal surface 2 from the irradiation position is represented as the measurement distance. Illuminated surface reference set based on the specifications at the time of manufacturing is shown by dotted lines, and convex and concave determination thresholds and recessed judgment thresholds that have been offset by a preset difference from the irradiated surface reference are shown by dashed-dotted lines. The measurement distance of is shown in bold practice.
The description will be made in order from the left side of the irradiation spot movement distance axis. Even if there is some depression on the outer peripheral side, it is determined that the sealability is not affected as long as it does not exceed the depression determination threshold value. Further, the defect shape is specified by using the width of the concave portion in the moving distance direction. If the width of the recess in the moving distance direction is less than the recess determination threshold value, it is determined that the sealability is not affected.

次に、図8(A)に示す部分では、凹部の深さが凹判定しきい値より深く、また、周期的に3箇所発生している。これは、図8の(A)に示すように、円形状の凹部内を照射軌跡が3回通過していることを表す。よって、照射スポット移動距離と、図10に示す照射軌跡の半径位置Rと、回転角位置θとからシール面2上での位置を特定すると共に、図9の情報に基づいて凹部の欠陥形状を把握することができる。
次に、図8(B)に示す部分では、凹部の深さが凹判定しきい値より深く、また、周期的には発生しておらず、移動距離方向の幅が広い。これは、図8(B)に示すように、スジ状の凹部内に沿って照射軌跡が通過していることを表す。よって、図9の情報に基づいて凹部の欠陥形状を把握することができる。
Next, in the portion shown in FIG. 8A, the depth of the recesses is deeper than the recess determination threshold value, and three locations are periodically generated. This means that the irradiation locus passes through the circular concave portion three times as shown in FIG. Therefore, the position on the seal surface 2 is specified from the irradiation spot moving distance, the radial position R of the irradiation locus shown in FIG. 10, and the rotation angle position θ, and the defect shape of the recess is determined based on the information of FIG. You can figure it out.
Next, in the portion shown in FIG. 8B, the depth of the recess is deeper than the recess determination threshold value, and the recesses do not occur periodically, and the width in the moving distance direction is wide. This indicates that the irradiation trajectory passes along the inside of the streak-shaped recess as shown in FIG. 8(B). Therefore, the defect shape of the recess can be grasped based on the information of FIG.

ここで実施例1の優位な作用について説明する。図11は、比較例の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。比較例では、第2ミラーとして、全周が凹曲面を有し、光ビーム軸を通る径方向断面の凹曲面形状が放物線形状を有する第2ミラー14xを採用し、第1ミラー12bを、光ビーム軸を中心に回転させると共に、第1ミラー12bの傾斜角を変更し、計測面における光ビームの照射軌跡を螺旋状に形成した場合を表す。 Here, the superior operation of the first embodiment will be described. FIG. 11 is a schematic diagram showing an irradiation method and an irradiation trajectory when the surface measuring apparatus of the comparative example irradiates the measurement surface with light. In the comparative example, as the second mirror, a second mirror 14x having a concave curved surface on the entire circumference and a parabolic concave curved shape in a radial cross section passing through the light beam axis is adopted. A case where the irradiation trajectory of the light beam on the measurement surface is formed in a spiral shape by rotating the beam axis and changing the tilt angle of the first mirror 12b is shown.

比較例の場合、螺旋状の照射軌跡上において、光ビームのスポット光の径が、中心部分と外周部分で大きく異なる。具体的には、外周に近づくほど、スポット光の径が大きくなってしまう。シール面2の加工面は、バイト加工の際に円周方向に微細な溝が形成される。このとき、スポット光を横切る計測面の加工痕の溝数が変化してしまい、加工痕の凹凸の影響を受けるという問題がある。あるスポット光の位置では、微細な溝数が多数となり、他のスポット光の位置では、微細な溝数が少数となることで、計測精度を安定化させることが困難となる。 In the case of the comparative example, the diameter of the spot light of the light beam greatly differs between the central portion and the outer peripheral portion on the spiral irradiation locus. Specifically, the diameter of the spot light increases as it approaches the outer circumference. On the processed surface of the seal surface 2, fine grooves are formed in the circumferential direction during the bite processing. At this time, there is a problem in that the number of grooves of a processing mark that traverses the spot light changes on the measurement surface and is affected by the unevenness of the processing mark. It is difficult to stabilize the measurement accuracy because the number of fine grooves is large at a certain spot light position and the number of fine grooves is small at another spot light position.

これに対し、実施例1の表面測定装置では、図4に示すように、スポット光の径が、どの径方向位置であっても同じとなる。よって、スポット光内に含まれる微細な溝数を安定化させることができ、計測精度を安定化させることができる。 On the other hand, in the surface measuring device of Example 1, as shown in FIG. 4, the diameter of the spot light is the same at any radial position. Therefore, the number of fine grooves included in the spot light can be stabilized, and the measurement accuracy can be stabilized.

〔実施形態1の効果〕
以下、実施形態1にあっては、下記の作用効果が得られる。
(1)光ビームを発生させる光源である反射光受光式距離センサ10と、
反射光受光式距離センサ10からの光ビームを反射させる第1ミラー12bと、
第1ミラー12bからの反射光を反射させて被測定物であるシール面2に光ビームを照射する第2ミラー14bと、
第2ミラー14bを光源からの光ビームの照射方向に移動して第1ミラー12bと第2ミラー14bとを相対移動させ、第2ミラー14bにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつシール面2に対して移動させる直道モータ14(第1移動機構)と、
シール面2から反射する光ビームを測定することにより反射光受光式距離センサ10とシール面2の被照射部との距離を測定する反射光受光式距離センサ10(測距手段)と、
を備えた。
よって、シール面2に照射するスポット光の形状を安定化させることができ、計測精度を向上できる。
[Effects of Embodiment 1]
Hereinafter, in the first embodiment, the following operational effects are obtained.
(1) a reflected light receiving type distance sensor 10 which is a light source for generating a light beam,
A first mirror 12b for reflecting the light beam from the reflected light receiving type distance sensor 10,
A second mirror 14b that reflects the reflected light from the first mirror 12b and irradiates a light beam to the seal surface 2 that is the object to be measured;
The second mirror 14b is moved in the irradiation direction of the light beam from the light source to relatively move the first mirror 12b and the second mirror 14b, and the light beam reflected by the second mirror 14b is directed in the same direction and sealed. A straight road motor 14 (first moving mechanism) for moving with respect to the surface 2,
A reflected light receiving type distance sensor 10 (a distance measuring means) for measuring a distance between the reflected light receiving type distance sensor 10 and an irradiated portion of the seal surface 2 by measuring a light beam reflected from the sealing surface 2;
Equipped with.
Therefore, the shape of the spot light with which the seal surface 2 is irradiated can be stabilized, and the measurement accuracy can be improved.

(2)第1ミラー12b及び第2ミラー14bを反射光受光式距離センサ10からの光ビームの照射方向を軸として回転させる中空回転モータ11(第2移動機構)を有する。
よって、測定装置を移動させることなく、シール面2上を走査することができ、走査精度を向上できる。
(3)第1ミラー12b及び第2ミラー14bは平面鏡であり、
第1ミラー12bからの反射光を反射光受光式距離センサ10側からの光ビームと同じ方向に反射させることとした。
よって、シール面2に対するスポット光の径がどの位置でも同じとなり、計測精度を安定化させることができる。
(4)第1ミラー12bを支持する第1ミラー支持部材12a(第1ハウジング)と、
第2ミラー14bを支持する第2ミラー支持部材14a(第2ハウジング)と、
を有し、
第1ミラー支持部材12aと第2ミラー支持部材14aは、反射光受光式距離センサ10からの光ビームと同じ方向に移動可能に結合され、
第1ミラー支持部材12a及び第2ミラー支持部材14aは、一体的に、かつ、反射光受光式距離センサ10からの光ビームを軸として回転可能に軸支されている。
よって、簡単な構成でシール面2上のスポット光の位置を移動させることができる。
(5)反射光受光式距離センサ10は、三角測量式の距離センサとした場合、シール面2の凹凸変化を光の角度変化に伴う照射位置変化から計測することができ、計測精度を向上できる。
(6)反射光受光式距離センサ10は、反射受光式の距離センサとした場合、光ビームとセンサとを一体に構成することができ、構成を簡略化できる。
(2) It has a hollow rotary motor 11 (second moving mechanism) that rotates the first mirror 12b and the second mirror 14b about the irradiation direction of the light beam from the reflected light receiving distance sensor 10.
Therefore, the seal surface 2 can be scanned without moving the measuring device, and the scanning accuracy can be improved.
(3) The first mirror 12b and the second mirror 14b are plane mirrors,
The reflected light from the first mirror 12b is reflected in the same direction as the light beam from the reflected light receiving type distance sensor 10 side.
Therefore, the diameter of the spot light with respect to the seal surface 2 is the same at any position, and the measurement accuracy can be stabilized.
(4) a first mirror support member 12a (first housing) that supports the first mirror 12b,
A second mirror support member 14a (second housing) that supports the second mirror 14b;
Have
The first mirror support member 12a and the second mirror support member 14a are movably coupled in the same direction as the light beam from the reflected light receiving type distance sensor 10,
The first mirror support member 12a and the second mirror support member 14a are integrally and rotatably supported about the light beam from the reflected light receiving distance sensor 10 as an axis.
Therefore, the position of the spot light on the seal surface 2 can be moved with a simple configuration.
(5) When the reflected light receiving type distance sensor 10 is a triangulation type distance sensor, the unevenness of the seal surface 2 can be measured from the irradiation position change associated with the light angle change, and the measurement accuracy can be improved. ..
(6) When the reflected light receiving type distance sensor 10 is a reflected light receiving type distance sensor, the light beam and the sensor can be integrally configured, and the configuration can be simplified.

(実施形態2)
次に、実施形態2について説明する。基本的な構成は、実施形態1と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。図12は、実施形態2の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。実施形態1では、平面鏡である第2ミラー14bを設け、第1ミラー12bと共に中空回転モータ11で回転させることとした。これに対し、実施形態2では、45°円錐形状の第2ミラー141bを設け、第1ミラー12bのみを中空回転モータ11により回転させ、第2ミラー141bは回転することなく直動モータ14によって軸方向移動に移動させることとした。この回転運動と直進運動の組み合わせによって、光ビームの照射軌跡は、図12の計測面正面概略図に示すように、計測面に対して螺旋状に照射される。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. FIG. 12 is a schematic diagram showing an irradiation method and an irradiation trajectory when the surface measuring apparatus of the second embodiment irradiates the measurement surface with light. In the first embodiment, the second mirror 14b, which is a plane mirror, is provided and is rotated by the hollow rotary motor 11 together with the first mirror 12b. On the other hand, in the second embodiment, the second mirror 141b having a 45° conical shape is provided, only the first mirror 12b is rotated by the hollow rotary motor 11, and the second mirror 141b is rotated by the linear motion motor 14 without rotating. It was decided to move in the direction movement. By the combination of the rotational movement and the rectilinear movement, the irradiation trajectory of the light beam is spirally irradiated to the measurement surface as shown in the schematic front view of the measurement surface in FIG.

中空回転モータ11の回転速度と直動モータ14の軸方向移動速度を組み合わせることで、螺旋状の照射軌跡の密度を調整することができ、要求精度に応じた密度で計測面の距離を測定できる。また、螺旋状の照射軌跡上において、光ビームのスポット光の形状は、内径側領域では狭く、外径側領域では広くなる。ただし、スポット光の径方向長さは領域内で全て同じであり、周方向長さのみが異なるため、シール面2の加工面に形成された微細な溝数が変わることはない。よって、第2ミラー141bを回転させる機構を不要としつつ、計測精度を安定化させることができる。 By combining the rotation speed of the hollow rotary motor 11 and the axial movement speed of the linear motion motor 14, the density of the spiral irradiation trajectory can be adjusted, and the distance of the measurement surface can be measured at the density according to the required accuracy. .. Further, on the spiral irradiation locus, the shape of the spot light of the light beam is narrow in the inner diameter side region and wide in the outer diameter side region. However, since the radial lengths of the spot lights are all the same in the region and only the circumferential lengths are different, the number of fine grooves formed on the processed surface of the seal surface 2 does not change. Therefore, it is possible to stabilize the measurement accuracy while eliminating the mechanism for rotating the second mirror 141b.

(実施形態3)
次に、実施形態3について説明する。基本的な構成は、実施形態2と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。図13は、実施形態3の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法を表す概略図である。実施形態2では、平面鏡である第1ミラー12bのみを中空回転モータ11により回転させ、第2ミラー141bは回転することなく直動モータ14によって軸方向移動に移動させることとした。これに対し、実施形態3では、第1ミラー121bの表面が凸状(かまぼこ型)もしくは、凹状の凸面鏡とし、螺旋状の照射軌跡上において、光ビームのスポット光の形状が、径方向の略中間領域で真円となるように形成した点が異なる。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment will be described. Since the basic configuration is similar to that of the second embodiment, only different points will be described. FIG. 13 is a schematic diagram showing an irradiation method when the surface measuring apparatus of the third embodiment irradiates the measurement surface with light. In the second embodiment, only the first mirror 12b, which is a plane mirror, is rotated by the hollow rotation motor 11, and the second mirror 141b is moved in the axial direction by the linear motion motor 14 without rotating. On the other hand, in the third embodiment, the surface of the first mirror 121b is a convex mirror with a convex shape (kamaboko shape) or a concave shape, and the shape of the spot light of the light beam is substantially radial in the spiral irradiation locus. The difference is that it is formed so as to form a perfect circle in the intermediate region.

図14は、実施形態3のシール面上におけるスポット光の形状変化を表す概略図である。図14に示すように、径方向中央部分でのスポット光の形状を真円としたため、径方向内径側もしくは径方向外径側でのスポット光の周方向長さの変化量を抑制することができる。言い換えると、スポット光の形状を径方向内径側において真円とした場合に比べて、径方向外側での変形量を抑制できる。よって、第2ミラー141bを回転させる機構を不要としつつ、計測精度を安定化させることができる。 FIG. 14 is a schematic diagram showing a change in shape of spot light on the seal surface of the third embodiment. As shown in FIG. 14, since the shape of the spot light at the central portion in the radial direction is a perfect circle, it is possible to suppress the amount of change in the circumferential length of the spot light on the radially inner side or the radially outer side. it can. In other words, the amount of deformation on the outer side in the radial direction can be suppressed as compared with the case where the shape of the spot light is a perfect circle on the inner side in the radial direction. Therefore, it is possible to stabilize the measurement accuracy while eliminating the mechanism for rotating the second mirror 141b.

(実施形態4)
次に実施形態4について説明する。図15は、実施形態4のピストン冠面の表面状態計測処理を表す図である。実施形態1では、ブレーキマスタシリンダ1のシール面を測定したが、実施形態4では、エンジンのピストン冠面を測定する例を示す。
ステップS101では、鋳型にピストンの素材となる溶融金属を投入し、大まかなピストン形状に鋳造する。
ステップS102では、ピストン冠面部分の鋳肌をバイト加工によって切削する。切削工程では、ピストンを旋盤に固定し、旋盤でピストンを回転させながら冠面の表面をバイトで削り、ピストン冠面P2を形成する。このピストン冠面P2には、螺旋状の微細な切削痕が形成される。この場合も、表面測定装置は、スポット光の径方向サイズを安定化させることで、計測精度の安定化を図ることができる。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 15: is a figure showing the surface state measurement process of the piston crown surface of Embodiment 4. In the first embodiment, the seal surface of the brake master cylinder 1 is measured, but in the fourth embodiment, an example of measuring the piston crown surface of the engine is shown.
In step S101, molten metal, which is the material of the piston, is charged into the mold and cast into a rough piston shape.
In step S102, the casting surface of the piston crown surface is cut by a bite process. In the cutting process, the piston is fixed to the lathe, and the surface of the crown surface is ground with a cutting tool while rotating the piston on the lathe to form the piston crown surface P2. A fine spiral cutting mark is formed on the piston crown surface P2. Also in this case, the surface measuring device can stabilize the measurement accuracy by stabilizing the radial size of the spot light.

ステップS103では、ピストン冠面検査工程へと進み、鋳巣穴・傷・バリといった加工不良の有無を検出する。具体的には、切削加工表面の加工精度を光ビームによって測定する表面測定処理を実行する。ここで、計測対象となるのは、ピストン冠面の特に外周領域である。シリンダの内壁と近い部分においてピストン冠面に傷があると、エンジン性能に影響を与える恐れがあるためである。尚、表面測定処理については後述する。
ステップS104では、ピストン冠面P2の良否判定を行い、いずれの場合もデーターベースに測定結果を記憶させると共に、ステップS105へ進む。
ステップS105では、搬送工程において、良品と判定されたものをステップS106の次工程へと搬出し、不良品と判定されたものをステップS107の不良品として搬出する。
In step S103, the process proceeds to the piston crown surface inspection step, and it is detected whether or not there is a processing defect such as a porosity hole, a scratch, or a burr. Specifically, a surface measurement process of measuring the processing accuracy of the cutting surface with a light beam is performed. Here, the object of measurement is particularly the outer peripheral area of the piston crown surface. This is because if the crown surface of the piston is damaged near the inner wall of the cylinder, the performance of the engine may be affected. The surface measurement process will be described later.
In step S104, the quality of the piston crown surface P2 is determined, and in any case, the measurement result is stored in the database and the process proceeds to step S105.
In step S105, in the carrying process, the products determined to be non-defective are carried out to the process subsequent to step S106, and those judged to be defective are carried out as defective products in step S107.

図16は、実施形態4のピストン冠面P2への照射軌跡(一筆書きらせん軌道)を直線状に伸ばし、各位置における計測距離との関係をプロットしたグラフである。上段が基準となる際のプロフィールであり、中段が実際に計測した際のプロフィールである。下段は、上段と中段のプロフィールの差分をとったものである。下段には、正方向側に凸判定しきい値が設定され、負方向側に凹判定しきい値が設定されている。それぞれ、判定しきい値を越えて凸部もしくは凹部が検出された場合には、欠陥有りと判定する。また、凸部や凹部の幅値を検出し、欠陥の状態を検出することができる。 FIG. 16 is a graph in which the irradiation trajectory (single-stroke spiral trajectory) on the crown surface P2 of the fourth embodiment is linearly extended and the relationship with the measured distance at each position is plotted. The upper row is the profile when the reference is used, and the middle row is the profile when actually measured. The lower row is the difference between the upper and middle profiles. In the lower row, the convex determination threshold value is set on the positive direction side, and the concave determination threshold value is set on the negative direction side. When a convex portion or a concave portion is detected in excess of the determination threshold value, it is determined that there is a defect. Further, it is possible to detect the state of the defect by detecting the width value of the convex portion or the concave portion.

尚、従来、これらピストン冠面P2の状態を検出するにあたり、撮像画像を用いて検査する方法もあるが、撮像画像の場合、欠陥部が凹部なのか凸部なのかについての判別が難しく、また、傷の深さ方向の程度を判別することが難しい。これに対し、実施形態4では、光ビームを用いて傷の深さ方向を測定可能とすると共に、照射軌道としてらせん軌道に設定しているため、傷の幅方向についても計測することができる。 Conventionally, there is a method of inspecting using a captured image in detecting the state of the piston crown surface P2, but in the case of a captured image, it is difficult to determine whether the defective portion is a concave portion or a convex portion, and , It is difficult to determine the depth of the scratch. On the other hand, in the fourth embodiment, the depth direction of the scratch can be measured using the light beam, and the irradiation trajectory is set to the spiral trajectory, so that the width direction of the scratch can also be measured.

(他の実施形態)
以上、各実施形態1〜4において、シール面やピストン冠面の計測を具体例として本願発明を説明したが、計測対象は、他の加工部品の加工表面に適宜使用可能である。ただし、第1ミラーによって検出不可領域が形成されるため、中心部に計測不要な部分を備えた構成に適用することが効果的である。
(Other embodiments)
As described above, in each of the first to fourth embodiments, the invention of the present application has been described by taking the measurement of the seal surface and the piston crown surface as specific examples. However, since the undetectable region is formed by the first mirror, it is effective to apply it to the configuration in which the measurement-free portion is provided in the central portion.

1 ブレーキマスタシリンダ
2 シール面
10 反射光受光式距離センサ
11 中空回転モータ
12 中空内筒部材
12a 第1ミラー支持部材
12b 第1ミラー
13 中空外筒部材
14 直動モータ
14a 第2ミラー支持部材
14b 第2ミラー
121b 第1ミラー(かまぼこ型)
141b 第2ミラー(円錐形状)
P2 ピストン冠面
1 Brake Master Cylinder 2 Sealing Surface 10 Reflected Light Receiving Type Distance Sensor 11 Hollow Rotation Motor 12 Hollow Inner Cylinder Member 12a First Mirror Support Member 12b First Mirror 13 Hollow Outer Cylinder Member 14 Linear Motor 14a Second Mirror Support Member 14b 2 mirror 121b 1st mirror (kamaboko type)
141b Second mirror (conical shape)
P2 piston crown

Claims (17)

光ビームを発生させる光源と、
前記光源からの光ビームを反射させる第1ミラーと、
前記第1ミラーからの反射光を反射させて被測定物に光ビームを照射する第2ミラーと、
前記第1ミラー又は前記第2ミラーを光源からの光ビームの照射方向側に移動して前記第1ミラーと前記第2ミラーとを相対移動させ、前記第2ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ前記被測定物に対して移動させる第1移動機構と、
前記被測定物から反射する光ビームを測定することにより光源と前記被測定物の被照射部との距離を測定する測距手段と、
を備えたことを特徴とする表面測定装置。
A light source that generates a light beam,
A first mirror for reflecting the light beam from the light source;
A second mirror that reflects the reflected light from the first mirror and irradiates a DUT with a light beam;
The first mirror or the second mirror is moved toward the irradiation direction of the light beam from the light source to relatively move the first mirror and the second mirror, and the light beams reflected by the second mirror are the same. A first moving mechanism that moves the object to be measured while pointing it in a direction,
Distance measuring means for measuring the distance between the light source and the irradiated portion of the measured object by measuring the light beam reflected from the measured object,
A surface measuring device comprising:
請求項1に記載の表面測定装置において、
前記第1ミラー及び/又は前記第2ミラーを前記光源からの光ビームの照射方向を軸として回転させる第2移動機構を有することを特徴とする表面測定装置。
The surface measuring device according to claim 1,
A surface measuring apparatus comprising a second moving mechanism that rotates the first mirror and/or the second mirror about an irradiation direction of a light beam from the light source as an axis.
請求項2に記載の表面測定装置において、
前記第1ミラー及び前記第2ミラーは平面鏡であり、
前記第1ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させることを特徴とする表面測定装置。
The surface measuring device according to claim 2,
The first mirror and the second mirror are plane mirrors,
A surface measuring device characterized in that the reflected light from the first mirror is reflected in the same direction as the light beam from the light source.
請求項3に記載の表面測定装置において、
前記第1ミラーを支持する第1ハウジングと、
前記第2ミラーを支持する第2ハウジングと、
を有し、
前記第1ハウジングと前記第2ハウジングは、前記光源からの光ビームと同じ方向に移動可能に結合され、
前記第1ハウジング及び前記第2ハウジングは、一体的に、かつ、前記光源からの光ビームを軸として回転可能に軸支されていることを特徴とする表面測定装置。
The surface measuring device according to claim 3,
A first housing supporting the first mirror;
A second housing supporting the second mirror;
Have
The first housing and the second housing are movably coupled in the same direction as the light beam from the light source,
The surface measuring device, wherein the first housing and the second housing are integrally and rotatably supported about a light beam from the light source as an axis.
請求項4に記載の表面測定装置において、
前記測距手段は、三角測量式の距離センサであることを特徴とする表面測定装置。
The surface measuring device according to claim 4,
The surface measuring apparatus, wherein the distance measuring means is a triangulation type distance sensor.
請求項4に記載の表面測定装置において、
前記測距手段は、反射受光式の距離センサであることを特徴とする表面測定装置。
The surface measuring device according to claim 4,
The surface measuring apparatus, wherein the distance measuring means is a reflection/light receiving type distance sensor.
請求項2に記載の表面測定装置において、
前記第1ミラーは平面鏡であり、
前記第2ミラーは円筒鏡であり、
前記第1ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させることを特徴とする表面測定装置。
The surface measuring device according to claim 2,
The first mirror is a plane mirror,
The second mirror is a cylindrical mirror,
A surface measuring device characterized in that the reflected light from the first mirror is reflected in the same direction as the light beam from the light source.
請求項7に記載の表面測定装置において、
前記第1ミラーを支持する第1ハウジングと、
前記第2ミラーを支持する第2ハウジングと、
前記第1ハウジングと前記第2ハウジングは前記光源からの光ビームと同じ方向に移動可能に結合され、
前記第1ハウジングは、前記光源からの光ビームを軸として回転可能に軸支されていることを特徴とする表面測定装置。
The surface measuring device according to claim 7,
A first housing supporting the first mirror;
A second housing supporting the second mirror;
The first housing and the second housing are movably coupled in the same direction as the light beam from the light source,
The surface measuring apparatus, wherein the first housing is rotatably supported about a light beam from the light source as an axis.
請求項2に記載の表面測定装置において、
前記第1ミラーは凸面鏡であり、
前記第2ミラーは円錐鏡であり、
前記第1ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させることを特徴とする表面測定装置。
The surface measuring device according to claim 2,
The first mirror is a convex mirror,
The second mirror is a conical mirror,
A surface measuring device characterized in that the reflected light from the first mirror is reflected in the same direction as the light beam from the light source.
請求項9に記載の表面測定装置において、
前記第1ミラーの凸面鏡は、前記第2ミラーの円錐鏡の中央位置に反射した光ビームが略円形をなす曲率で形成されていることを特徴とする表面測定装置。
The surface measuring device according to claim 9,
The surface measuring device according to claim 1, wherein the convex mirror of the first mirror is formed so that a light beam reflected at a central position of the conical mirror of the second mirror has a substantially circular curvature.
請求項10に記載の表面測定装置において、
前記第1ミラーを支持する第1ハウジングと、
前記第2ミラーを支持する第2ハウジングと、
前記第1ハウジングと前記第2ハウジングは前記光源からの光ビームと同じ方向に移動可能に結合され、
前記第1ハウジングは、前記光源からの光ビームを軸として回転可能に軸支されていることを特徴とする表面測定装置。
The surface measuring device according to claim 10,
A first housing supporting the first mirror;
A second housing supporting the second mirror;
The first housing and the second housing are movably coupled in the same direction as the light beam from the light source,
The surface measuring apparatus, wherein the first housing is rotatably supported about a light beam from the light source as an axis.
光ビームを発生させる光源と、
前記光源からの光ビームを反射させる第1ミラーと、
前記第1ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させて被測定物に光ビームを照射する第2ミラーと、
を備え、
前記第1ミラーと前記第2ミラーとを光源からの光ビームの照射方向側に相対移動させながら、前記第1ミラー及び/又は前記第2ミラーを前記光源からの光ビームの照射方向を軸として回転させ、前記第2ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ前記被測定面に対して照射位置を移動させる工程と、
前記被測定物から反射する光ビームを測定することにより光源と被測定物の被照射部との距離を測定する工程と、
前記光源と前記被測定物の複数の被照射部との距離から被測定面の凹凸を特定する工程と、
を有する表面測定方法。
A light source that generates a light beam,
A first mirror for reflecting the light beam from the light source;
A second mirror that reflects the reflected light from the first mirror in the same direction as the light beam from the light source to irradiate the object to be measured with the light beam;
Equipped with
While the first mirror and the second mirror are relatively moved toward the irradiation direction side of the light beam from the light source, the first mirror and/or the second mirror are centered on the irradiation direction of the light beam from the light source. Rotating and moving the irradiation position with respect to the measured surface while directing the light beam reflected by the second mirror in the same direction;
Measuring the distance between the light source and the irradiated portion of the measured object by measuring the light beam reflected from the measured object;
A step of identifying the unevenness of the surface to be measured from the distance between the light source and the plurality of irradiated portions of the object to be measured,
And a surface measuring method.
請求項12に記載の表面測定方法において、
前記第1ミラー及び前記第2ミラーは平面鏡であり、
前記第1ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させることを特徴とする表面測定方法。
The surface measuring method according to claim 12,
The first mirror and the second mirror are plane mirrors,
A surface measuring method, characterized in that the reflected light from the first mirror is reflected in the same direction as the light beam from the light source.
請求項13に記載の表面測定方法において、
前記第1ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させることを特徴とする表面測定方法。
The surface measuring method according to claim 13,
A surface measuring method, characterized in that the reflected light from the first mirror is reflected in the same direction as the light beam from the light source.
請求項12に記載の表面測定方法において、
前記第1ミラーは平面鏡であり、
前記第2ミラーは円筒鏡であり、
前記光源からの光ビームを軸として前記第1ミラーを回転させることを特徴とする表面測定方法。
The surface measuring method according to claim 12,
The first mirror is a plane mirror,
The second mirror is a cylindrical mirror,
A surface measuring method comprising rotating the first mirror about a light beam from the light source as an axis.
請求項12に記載の表面測定方法において、
前記第1ミラーは凸面鏡であり、
前記第2ミラーは円錐鏡であり、
前記光源からの光ビームを軸として前記第1ミラーを回転させることを特徴とする表面測定方法。
The surface measuring method according to claim 12,
The first mirror is a convex mirror,
The second mirror is a conical mirror,
A surface measuring method comprising rotating the first mirror about a light beam from the light source as an axis.
円形の被測定面を有する物体の表面測定方法であって、
光ビームを発生させる光源と、
前記光源からの光ビームを反射させる第1ミラーと、
前記第1ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させて被測定物に光ビームを照射する第2ミラーと、
を備え、
前記被測定物は二重円形の被測定面が形成され、
前記第1ミラーと前記第2ミラーを前記光源からの光ビームの照射方向側に相対移動させながら、前記第1ミラー及び/又は前記第2ミラーを光ビームの照射方向を軸として回転させ、前記第2ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ前記被測定面の円形に沿って照射位置を回転移動させる工程と、
前記光ビームが照射された前記被測定面からの反射光を測定することにより前記光源と前記被測定面の被照射部との距離を測定する工程と、
前記光源と前記被測定物の複数の被照射部との距離から前記被測定面の凹凸を特定する工程と、
を有する円形の被測定面を有する物体の表面測定方法。
A method for measuring the surface of an object having a circular surface to be measured,
A light source that generates a light beam,
A first mirror for reflecting the light beam from the light source;
A second mirror that reflects the reflected light from the first mirror in the same direction as the light beam from the light source to irradiate the object to be measured with the light beam;
Equipped with
The measured object has a double circular measured surface,
Rotating the first mirror and/or the second mirror about the irradiation direction of the light beam as an axis while relatively moving the first mirror and the second mirror toward the irradiation direction of the light beam from the light source, Rotating the irradiation position along the circle of the surface to be measured while directing the light beam reflected by the second mirror in the same direction;
Measuring the distance between the light source and the irradiated portion of the measured surface by measuring the reflected light from the measured surface irradiated with the light beam;
A step of identifying the unevenness of the measured surface from the distance between the light source and the plurality of irradiated portions of the measured object;
A method for measuring the surface of an object having a circular surface to be measured.
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