JP2021089226A - Tapered face shape and face property inspection device - Google Patents

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Abstract

To stably inspect the shape and face properties of a tapered face.SOLUTION: A tapered face shape and face property inspection device 10 comprises: a light source 20; a beam splitter 40 arranged on the optical axis of the light source; a placement table 61 for placing an inspection object 60 having a tapered face and arranged on the transmitted or reflected light path of the beam splitter 40; a comparison object 50 installed on the transmitted or reflected light path of the beam splitter 40 and having a tapered face, the face properties of which satisfy a prescribed standard; an imaging unit 80 facing the inspection object 60 placed on the placement table and the comparison object 50 via the beam splitter 40; and a telecentric lens 70 arranged between the beam splitter 40 and the imaging unit 80.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、テーパ面の形状及び面性状検査装置に関する。 The present invention relates to a tapered surface shape and surface property inspection device.

工作機械の加工精度を向上させるためには、工作機械の主軸のテーパ孔と、ツーリングとの嵌め合いを高精度に調整する必要がある。例えば、特許文献1には、ワークのテーパ形状を正確に測定できる形状測定方法及び形状測定装置が開示されている(例えば特許文献1)。 In order to improve the machining accuracy of the machine tool, it is necessary to adjust the fit between the tapered hole of the spindle of the machine tool and the tooling with high accuracy. For example, Patent Document 1 discloses a shape measuring method and a shape measuring device capable of accurately measuring the tapered shape of a work (for example, Patent Document 1).

工作機械の主軸のテーパ孔が所定の規格を満たしているかの検査には、例えば、あたり検査が行われる。あたり検査では、規格に応じて高精度に仕上げられているテーパゲージを用いて、テーパ孔の内外径や直径の長さの比(テーパ比)、テーパ角(断面と母線の角度)が規格を満たしているかが検査される。検査結果として、主軸テーパ孔のテーパ面がテーパゲージの外周のテーパ面に対してどれだけ触れているかを示す「あたり率」が評価される。あたり率は高いほど、その製品は精度が高いと判断される。 For example, a hit inspection is performed to inspect whether the tapered hole of the spindle of the machine tool meets a predetermined standard. In the hit inspection, a taper gauge that is finished with high precision according to the standard is used, and the ratio of the inner and outer diameters of the tapered hole and the length of the diameter (taper ratio) and the taper angle (angle between the cross section and the bus) meet the standard. Is inspected. As an inspection result, a "hit rate" indicating how much the tapered surface of the spindle tapered hole touches the tapered surface on the outer circumference of the taper gauge is evaluated. The higher the hit rate, the higher the accuracy of the product.

従来のあたり検査では、ブリューペーストを塗布したテーパゲージをテーパ孔に挿し込むことにより、テーパゲージに塗布されたブリューペーストがテーパ孔のテーパ面に転写され、テーパ面に転写されたブリューペーストを目視で確認することによって「あたり率」を判断していた。しかしながら、あたり検査では、「テーパゲージにブリューペーストを速やかに一様に塗布しなければならない」、「テーパゲージを他の部分に接触させないようにテーパ孔に挿入しなければならない」、「テーパゲージをテーパ孔に一様な力で押し付けながら回転させなければならない」など、あたり検査に係る作業自体の難易度が高いものであった。 In the conventional hit inspection, by inserting the taper gauge coated with brew paste into the taper hole, the brew paste applied to the taper gauge is transferred to the tapered surface of the tapered hole, and the brew paste transferred to the tapered surface is visually confirmed. By doing so, the "hit rate" was judged. However, in the hit inspection, "the brew paste must be applied to the taper gauge quickly and uniformly", "the taper gauge must be inserted into the taper hole so as not to contact other parts", and "the taper gauge must be inserted into the taper hole". The work itself related to the inspection was very difficult, such as "It must be rotated while pressing it with a uniform force."

特開2004−061248号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-061248

テーパ面の形状及び面性状の検査を安定的に行えることが望まれている。 It is desired to be able to stably inspect the shape and surface properties of the tapered surface.

本開示の一態様に係るテーパ面の形状及び面性状検査装置は、光源と、光源の光軸上に配置されるビームスプリッタと、ビームスプリッタの透過光路又は反射光路上に配置される、テーパ面を有する検査対象を載置するための載置台と、ビームスプリッタの反射光路又は透過光路上に設置される、面性状が所定の規格を満足しているテーパ面を有する比較対象と、載置台に載置された検査対象及び比較対象に対してビームスプリッタを介して対峙する撮像部と、ビームスプリッタと撮像部との間に配置されるテレセントリックレンズとを具備する。検査対象のテーパ面で反射された反射光と比較対象のテーパ面で反射された反射光とはビームスプリッタで重ね合わされ、その位相差に応じた干渉画像が撮像部で撮像される。 The tapered surface shape and surface property inspection device according to one aspect of the present disclosure includes a light source, a beam splitter arranged on the optical axis of the light source, and a tapered surface arranged on the transmitted light path or the reflected light path of the beam splitter. On the mounting table for mounting the inspection target having the above, and the comparison target having a tapered surface having a surface property satisfying a predetermined standard, which is installed on the reflected light path or the transmitted light path of the beam splitter, and the mounting table. It includes an imaging unit that faces the mounted inspection target and the comparison target via a beam splitter, and a telecentric lens that is arranged between the beam splitter and the imaging unit. The reflected light reflected on the tapered surface to be inspected and the reflected light reflected on the tapered surface to be compared are superposed by the beam splitter, and an interference image corresponding to the phase difference is imaged by the imaging unit.

本態様によれば、テーパ面の形状及び面性状の検査を安定的に行うことができる。 According to this aspect, the shape and surface properties of the tapered surface can be stably inspected.

図1は、本実施形態に係るテーパ面の形状及び面性状検査装置の外観を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the shape of the tapered surface and the appearance of the surface property inspection device according to the present embodiment. 図2は、図1のテーパ面の形状及び面性状検査装置の検査対象となる工作機械の主軸をツーリングとともに示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the shape of the tapered surface of FIG. 1 and the spindle of the machine tool to be inspected by the surface property inspection device together with tooling. 図3は、図1のテーパ面の形状及び面性状検査装置の検査原理を説明するための補足図である。FIG. 3 is a supplementary view for explaining the shape of the tapered surface of FIG. 1 and the inspection principle of the surface property inspection apparatus. 図4は、図1のテーパ面の形状及び面性状検査装置から出力される干渉画像の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of an interference image output from the tapered surface shape and surface property inspection device of FIG. 図5は、図1のテーパ面の形状及び面性状検査装置から出力される干渉画像の他の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another example of an interference image output from the shape and surface property inspection device of the tapered surface of FIG.

以下、図面を参照しながら本実施形態に係るテーパ面の形状及び面性状検査装置(以下、単に検査装置と称する)を説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。 Hereinafter, the tapered surface shape and surface property inspection device (hereinafter, simply referred to as an inspection device) according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations will be given only when necessary.

本実施形態に係る検査装置は、テーパ面の面形状及び面性状を検査するための装置である。図1、図2に示すように、ここでは、検査対象をテーパ形状の孔601を有する工作機械の主軸60(以下、単に検査対象60と称する)とする。検査対象60のテーパ孔601のテーパ面603は、所定の規格、例えばJIS規格やISO規格において、その面形状(テーパ比又はテーパ角)及び面性状(表面粗さ)が規定されている。検査対象60のテーパ面603の良否を判定するための比較対象は、面形状、面性状及び素材に関して検査対象60と同一の仕様に従って製造された工作機械の主軸50(以下、単に比較対象50と称する)とする。なお、比較対象50のテーパ面503は所定の規格を満たすものであって、三次元座標測定機や真円度測定機、輪郭形状測定機、表面粗さ計などの精密測定機により、テーパ面の形状や、面性状が正確に値付けされていることが望ましい。本実施形態に係る検査装置は、所定の規格を満たす比較対象50のテーパ面503に対して検査対象60のテーパ面603を直接的に比較し、その比較結果を画像として出力することを1つの特徴としている。検査装置から出力される画像には、比較対象50のテーパ面503に対する検査対象60のテーパ面603の細かい寸法差が干渉縞の歪みとしてあらわれる。検査員は、干渉縞を確認することで、検査対象60のテーパ面603の良否を判定することができる。 The inspection device according to the present embodiment is a device for inspecting the surface shape and surface properties of a tapered surface. As shown in FIGS. 1 and 2, here, the inspection target is the spindle 60 of the machine tool having the tapered hole 601 (hereinafter, simply referred to as the inspection target 60). The surface shape (taper ratio or taper angle) and surface texture (surface roughness) of the tapered surface 603 of the tapered hole 601 of the inspection target 60 are defined in a predetermined standard, for example, JIS standard or ISO standard. The comparison target for determining the quality of the tapered surface 603 of the inspection target 60 is the spindle 50 of the machine tool manufactured according to the same specifications as the inspection target 60 in terms of surface shape, surface texture and material (hereinafter, simply referred to as the comparison target 50). ). The tapered surface 503 of the comparison target 50 satisfies a predetermined standard, and is tapered by a precision measuring machine such as a three-dimensional coordinate measuring machine, a roundness measuring machine, a contour shape measuring machine, and a surface roughness meter. It is desirable that the shape and surface texture of the surface are accurately priced. One of the inspection devices according to the present embodiment is to directly compare the tapered surface 603 of the comparison target 50 with the tapered surface 503 of the comparison target 60 satisfying a predetermined standard, and output the comparison result as an image. It is a feature. In the image output from the inspection device, a small dimensional difference between the tapered surface 503 of the comparison target 50 and the tapered surface 603 of the inspection target 60 appears as distortion of the interference fringes. The inspector can determine the quality of the tapered surface 603 of the inspection target 60 by checking the interference fringes.

なお、検査対象は工作機構の主軸のテーパ面に限定されることはなく、例えば工作機械の主軸のテーパ孔に挿入され、取り付けられるツーリング100のテーパ形状の凸部103であってもよい。もちろん、テーパ面を有するものであれば、面形状及び面性状を規定する統一規格のない製品であってもよい。この場合、比較対象は、検査対象と同一の仕様に従って製造され、社内規格、製品規格等の規格を満たす製造物とすることができる。 The inspection target is not limited to the tapered surface of the spindle of the machine tool, and may be, for example, the tapered convex portion 103 of the tooling 100 that is inserted and attached to the tapered hole of the spindle of the machine tool. Of course, as long as it has a tapered surface, it may be a product without a unified standard that defines the surface shape and surface properties. In this case, the comparison target can be a product manufactured according to the same specifications as the inspection target and satisfying standards such as in-house standards and product standards.

(検査装置10の概要)
図1、図3に示すように、検査装置10は光源20を有する。典型的には、光源20としては白色光を発生するLED又はレーザ光を発生する半導体レーザを使用することができる。なお、光源20として半導体レーザを使用した場合、後述の第1テレセントリックレンズ30に代わって、レーザを拡大するビームエキスパンダを使用してもよい。光源20の光軸上にはビームスプリッタ40を載置する載置台41が配置される。ビームスプリッタ40は、入射光を反射光と透過光とに分岐する。ビームスプリッタ40は、透過光路が光源20の光軸と平行になり、反射光路が光源20の光軸と直交する向きに配置される。それにより、光源20はビームスプリッタ40とともに同軸落射照明を構成する。
(Outline of inspection device 10)
As shown in FIGS. 1 and 3, the inspection device 10 has a light source 20. Typically, as the light source 20, an LED that generates white light or a semiconductor laser that generates laser light can be used. When a semiconductor laser is used as the light source 20, a beam expander that expands the laser may be used instead of the first telecentric lens 30 described later. A mounting table 41 on which the beam splitter 40 is mounted is arranged on the optical axis of the light source 20. The beam splitter 40 splits the incident light into reflected light and transmitted light. The beam splitter 40 is arranged so that the transmitted optical path is parallel to the optical axis of the light source 20 and the reflected optical path is orthogonal to the optical axis of the light source 20. As a result, the light source 20 and the beam splitter 40 form a coaxial epi-illumination.

光源20とビームスプリッタ40との間には、光源20からの照射光を平行光に変換する第1テレセントリックレンズ30が配置される。第1テレセントリックレンズ30は載置台31に載置される。典型的には、第1テレセントリックレンズ30としては、物体側(ここではビームスプリッタ40側)のみテレセントリック構造を有する物体側テレセントリックレンズを使用することができる。なお、後述の撮像部80により撮影された干渉画像で干渉縞を観測できるのであれば、第1テレセントリックレンズ30は構成要素から除外してもよい。 A first telecentric lens 30 that converts the irradiation light from the light source 20 into parallel light is arranged between the light source 20 and the beam splitter 40. The first telecentric lens 30 is mounted on the mounting table 31. Typically, as the first telecentric lens 30, an object-side telecentric lens having a telecentric structure only on the object side (here, the beam splitter 40 side) can be used. The first telecentric lens 30 may be excluded from the components as long as the interference fringes can be observed in the interference image captured by the imaging unit 80 described later.

ビームスプリッタ40の透過光路上には比較対象50が配置される。比較対象50は、そのテーパ面503(テーパ孔501の開口)がビームスプリッタ40を向くように比較対象載置台51に載置される。ビームスプリッタ40の反射光路上には検査対象60が配置される。検査対象60は、そのテーパ面603(テーパ孔601の開口)がビームスプリッタ40を向くように検査対象載置台61に載置される。典型的には、比較対象載置台51及び検査対象載置台61としては、3軸移動ステージを使用することができる。検査員は、比較対象載置台51を操作することで比較対象50を透過光路と平行な向きなどに移動させることができる。同様に、検査員は、検査対象載置台61を操作することで検査対象60を反射光路と平行な向きなどに移動させることができる。 The comparison target 50 is arranged on the transmitted light path of the beam splitter 40. The comparison target 50 is placed on the comparison target mounting table 51 so that its tapered surface 503 (opening of the tapered hole 501) faces the beam splitter 40. The inspection target 60 is arranged on the reflected light path of the beam splitter 40. The inspection target 60 is placed on the inspection target mounting table 61 so that its tapered surface 603 (opening of the taper hole 601) faces the beam splitter 40. Typically, a three-axis moving stage can be used as the comparison target mounting table 51 and the inspection target mounting table 61. The inspector can move the comparison target 50 in a direction parallel to the transmitted optical path or the like by operating the comparison target mounting table 51. Similarly, the inspector can move the inspection target 60 in a direction parallel to the reflected optical path or the like by operating the inspection target mounting table 61.

ビームスプリッタ40を挟んで検査対象載置台61の反対側の、ビームスプリッタ40の干渉光路上には撮像部80としてのカメラ80が配置されている。カメラ80は、その光軸が干渉光路と平行になる向きに配置されている。カメラ80とビームスプリッタ40との間にはビームスプリッタ40からの干渉光をカメラ80に収束させるための第2テレセントリックレンズ70が配置される。第2テレセントリックレンズ70は直交3軸に沿って移動可能な機構を有する載置台71に載置される。第2テレセントリックレンズ70は、典型的には物体側及び像側がともにテレセントリック構造を有する両側テレセントリックレンズである。なお、第2テレセントリックレンズ70は、物体側テレセントリックレンズであってもよい。また、各載置台31,41,51,61,71は、載置物の位置及び向きを微調整可能な機構を有する移動ステージ、典型的には、直交3軸に沿って平行移動可能であって、ピッチ角とヨー角とが調整可能な5軸移動ステージを使用することができる。もちろん、各載置台31,41,51,61,71のうち1つ又は複数が他の移動機構、例えば直交3軸に沿って平行移動可能な3軸移動ステージであってもよい。 A camera 80 as an imaging unit 80 is arranged on the interference light path of the beam splitter 40 on the opposite side of the inspection target mounting table 61 with the beam splitter 40 in between. The camera 80 is arranged so that its optical axis is parallel to the interference optical path. A second telecentric lens 70 for converging the interference light from the beam splitter 40 on the camera 80 is arranged between the camera 80 and the beam splitter 40. The second telecentric lens 70 is mounted on a mounting table 71 having a mechanism that can move along three orthogonal axes. The second telecentric lens 70 is typically a bilateral telecentric lens having a telecentric structure on both the object side and the image side. The second telecentric lens 70 may be an object-side telecentric lens. Further, each of the mounting tables 31, 41, 51, 61, 71 is a moving stage having a mechanism capable of finely adjusting the position and orientation of the mounted object, and typically can be translated along three orthogonal axes. , A 5-axis moving stage in which the pitch angle and the yaw angle can be adjusted can be used. Of course, one or more of the mounting tables 31, 41, 51, 61, 71 may be other moving mechanisms, for example, a three-axis moving stage capable of translation along three orthogonal axes.

(検査装置10を用いた検査方法)
検査装置10において、ビームスプリッタ40から検査対象60の所定の基準面までの光路長(検査対象側の光路長)とビームスプリッタ40から比較対象50の所定の基準面までの光路長(比較対象側の光路長)とが同一になるように、また、カメラ80から出力される干渉画像上において検査対象60のテーパ孔601の中心線と比較対象50のテーパ孔501の中心線とが一致するように、比較対象載置台51及び検査対象載置台61が調整されている。なお、所定の基準面とは、典型的には比較対象50のテーパ孔501の開口面及び検査対象60のテーパ孔601の開口面とする。上記の事前調整は、例えば、検査対象60と同一の仕様に従って製造された製造物であって、テーパ面が規格を満たす2つの製造物を比較対象載置台51及び検査対象載置台61にそれぞれ配置し、カメラ80からの干渉画像が図4に示す干渉画像となるように行われる。
(Inspection method using inspection device 10)
In the inspection device 10, the optical path length from the beam splitter 40 to the predetermined reference plane of the inspection target 60 (optical path length on the inspection target side) and the optical path length from the beam splitter 40 to the predetermined reference plane of the comparison target 50 (comparison target side). The center line of the taper hole 601 of the inspection target 60 and the center line of the taper hole 501 of the comparison target 50 coincide with each other on the interference image output from the camera 80. The comparison target mounting table 51 and the inspection target mounting table 61 are adjusted. The predetermined reference surface is typically the opening surface of the tapered hole 501 of the comparison target 50 and the opening surface of the tapered hole 601 of the inspection target 60. In the above pre-adjustment, for example, two products manufactured according to the same specifications as the inspection target 60 and having a tapered surface satisfying the standard are arranged on the comparison target mounting table 51 and the inspection target mounting table 61, respectively. Then, the interference image from the camera 80 is set to be the interference image shown in FIG.

図3に示すように、光源20からの照射光は第1テレセントリックレンズ30により平行光に変換されビームスプリッタ40に照射される。第1テレセントリックレンズ30からの平行光の一部はビームスプリッタ40を透過し、透過光路上の比較対象50に照射され、一部はビームスプリッタ40で反射し、反射光路上の検査対象60に照射される。 As shown in FIG. 3, the irradiation light from the light source 20 is converted into parallel light by the first telecentric lens 30 and is applied to the beam splitter 40. A part of the parallel light from the first telecentric lens 30 passes through the beam splitter 40 and is irradiated to the comparison target 50 on the transmitted light path, and a part is reflected by the beam splitter 40 and irradiates the inspection target 60 on the reflected light path. Be done.

比較対象50のテーパ面503で反射された反射光(参照光)は、再びビームスプリッタ40に照射され、その一部はビームスプリッタ40で反射され、干渉光路に導かれる。同様に、検査対象60のテーパ面603で反射された反射光(検査光)は、再びビームスプリッタ40に照射され、その一部はビームスプリッタ40を透過し、干渉光路に導かれる。このようにして、参照光と検査光とはビームスプリッタ40により重ね合わされ、干渉光としてカメラ80に入射される。カメラ80は、第2テレセントリックレンズ70を介してビームスプリッタ40からの干渉光を受光し、参照光と検査光との位相差に応じた干渉画像のデータを発生する。干渉画像は図示しない表示部に表示され、検査員は干渉画像を観察して検査対象60のテーパ面603の良否を判断することができる。 The reflected light (reference light) reflected by the tapered surface 503 of the comparison target 50 is again applied to the beam splitter 40, and a part of the reflected light is reflected by the beam splitter 40 and guided to the interference optical path. Similarly, the reflected light (inspection light) reflected by the tapered surface 603 of the inspection target 60 is again applied to the beam splitter 40, and a part of the reflected light is transmitted through the beam splitter 40 and guided to the interference optical path. In this way, the reference light and the inspection light are superposed by the beam splitter 40 and incident on the camera 80 as interference light. The camera 80 receives the interference light from the beam splitter 40 via the second telecentric lens 70, and generates data of an interference image according to the phase difference between the reference light and the inspection light. The interference image is displayed on a display unit (not shown), and the inspector can observe the interference image and judge whether the tapered surface 603 of the inspection target 60 is good or bad.

検査対象60の開口面からビームスプリッタ40までの距離と、比較対象50の開口面からビームスプリッタ40までの距離を等しく配置し、かつ検査対象60の中心軸と検査光の光軸が一致するように配置し、かつ比較対象50の中心軸と参照光の光軸が一致するように配置したとき、参照光と検査光との位相差は、ビームスプリッタ40から検査対象60のテーパ面603の所定の位置までの距離及び比較対象50のテーパ面503の所定の位置までの距離の差、つまり、光路長の差に対応する。 The distance from the opening surface of the inspection target 60 to the beam splitter 40 and the distance from the opening surface of the comparison target 50 to the beam splitter 40 are equally arranged so that the central axis of the inspection target 60 and the optical axis of the inspection light coincide with each other. When arranged so that the central axis of the comparison target 50 and the optical axis of the reference light coincide with each other, the phase difference between the reference light and the inspection light is determined by the beam splitter 40 to the tapered surface 603 of the inspection target 60. Corresponds to the difference between the distance to the position and the distance to the predetermined position of the tapered surface 503 of the comparison target 50, that is, the difference in the optical path length.

上記のように比較対象50及び検査対象60が配置された状態で、比較対象50のテーパ面503に対して検査対象60のテーパ面603の面形状及び面性状が完全に一致している場合、参照光と検査光とは、その間の位相差がゼロであり、強め合うため、図4に示すように、干渉画像は、干渉画像を構成する各画素の輝度値が同一となり、一様に明るい画像として表れる。図4に示すように、干渉画像に干渉縞が表れていないとき、検査員は、検査対象60のテーパ面603は、あたり率が100%に相当する高精度な良品であると判断することができる。しかしながら、比較対象50のテーパ面503に対して検査対象60のテーパ面603の形状及び面性状の少なくとも一方が一致していないとき、干渉画像には干渉縞が発生する。 When the comparison target 50 and the inspection target 60 are arranged as described above, the surface shape and surface properties of the taper surface 603 of the inspection target 60 are completely the same as those of the taper surface 503 of the comparison target 50. Since the phase difference between the reference light and the inspection light is zero and they strengthen each other, as shown in FIG. 4, the interference image has the same brightness value of each pixel constituting the interference image and is uniformly bright. Appears as an image. As shown in FIG. 4, when the interference fringes do not appear in the interference image, the inspector may judge that the tapered surface 603 of the inspection target 60 is a high-precision good product having a hit rate of 100%. it can. However, when at least one of the shape and surface texture of the tapered surface 603 of the inspection target 60 does not match the tapered surface 503 of the comparison target 50, interference fringes occur in the interference image.

例えば、比較対象50のテーパ面503に対して検査対象60のテーパ面603が部分的に粗い場合、図5に示すように、干渉画像において干渉縞が部分的に表れる。干渉画像上において干渉縞が表れている部分505、506,507の位置は、比較対象50のテーパ面503に対して検査対象60のテーパ面603に寸法差が生じている位置に対応する。検査員は、テーパ面の全体に対して干渉縞が表れた部分がどの程度の割合であるかを干渉画像を確認して判断し、検査対象60の良否を判定することができる。 For example, when the tapered surface 603 of the inspection target 60 is partially rough with respect to the tapered surface 503 of the comparison target 50, interference fringes partially appear in the interference image as shown in FIG. The positions of the portions 505, 506, and 507 where the interference fringes appear on the interference image correspond to the positions where the tapered surface 603 of the inspection target 60 has a dimensional difference from the tapered surface 503 of the comparison target 50. The inspector can determine the ratio of the portion where the interference fringes appear to the entire tapered surface by checking the interference image, and determine the quality of the inspection target 60.

本実施形態に係る検査装置10は、検査員が干渉画像を一見して検査対象60の良否を判断できないときのために、カメラ80からの干渉画像のデータに基づいて自動的に検査対象60のテーパ面603の比較対象50のテーパ面503に対する一致度を計算する一致度計算部(処理装置)90を備える。 The inspection device 10 according to the present embodiment automatically determines the quality of the inspection target 60 based on the data of the interference image from the camera 80 in case the inspector cannot judge the quality of the inspection target 60 at a glance. A matching degree calculation unit (processing device) 90 for calculating the matching degree of the tapered surface 603 with respect to the tapered surface 503 of the comparison target 50 is provided.

例えば、一致度計算部90は、干渉画像において、テーパ面を構成する画素数に対する干渉縞が表れている部分の画素数の割合を一致度として計算する。一致度計算部90により計算された一致度は、図示しない表示部に干渉画像とともに表示される。検査員は、図5に示すように、干渉画像を見ても検査対象60の良否が判断できないような場合においても、一致度計算部90により計算された一致度を確認して、検査対象60の良否を判断することができる。 For example, the matching degree calculation unit 90 calculates the ratio of the number of pixels of the portion where the interference fringes appear to the number of pixels forming the tapered surface as the matching degree in the interference image. The degree of coincidence calculated by the degree of coincidence calculation unit 90 is displayed together with the interference image on a display unit (not shown). As shown in FIG. 5, the inspector confirms the degree of matching calculated by the matching degree calculation unit 90 even when the quality of the inspection target 60 cannot be determined by looking at the interference image, and the inspection target 60 is checked. Can be judged as good or bad.

なお、干渉画像において、比較対象50のテーパ面503に対する検査対象60のテーパ面603の寸法差が干渉縞や画像の濃淡として表れたとしても、その寸法差が、寸法公差や幾何公差等の形状や、表面粗さ等の面性状の規格を満たしている場合がある。一致度計算部90は、位相シフト法などの既知の手法を応用して、干渉画像のデータから比較対象50のテーパ面503に対する検査対象60のテーパ面603の各位置の寸法差を計算する。計算した比較対象50のテーパ面503に対する検査対象60のテーパ面603の各位置の寸法差と、既知の比較対象50のテーパ面503の寸法とに基づいて、検査対象60のテーパ面603の各位置の寸法を計算する。そして、一致度計算部90は、テーパ面の全体に対して、所定の規格を満たすテーパ部分の割合を一致度として計算するようにしてもよい。 In the interference image, even if the dimensional difference between the tapered surface 503 of the comparison target 50 and the tapered surface 603 of the inspection target 60 appears as interference fringes or shading of the image, the dimensional difference is a shape such as a dimensional tolerance or a geometrical tolerance. In some cases, it meets the standards for surface properties such as surface roughness. The matching degree calculation unit 90 applies a known method such as a phase shift method to calculate the dimensional difference between the tapered surface 503 of the comparison target 50 and the tapered surface 603 of the inspection target 60 at each position from the data of the interference image. Each of the tapered surfaces 603 of the inspection target 60 is based on the calculated dimensional difference of each position of the tapered surface 603 of the inspection target 60 with respect to the tapered surface 503 of the comparison target 50 and the known dimensions of the tapered surface 503 of the comparison target 50. Calculate the dimensions of the position. Then, the coincidence degree calculation unit 90 may calculate the ratio of the tapered portion satisfying a predetermined standard as the coincidence degree with respect to the entire tapered surface.

以上説明したテーパ面の形状及び面性状検査装置10を用いることで、検査員は、カメラ80で撮影された干渉画像を確認して検査対象60の良否を判断することができる。また、検査員は、干渉画像を一見して検査対象60の良否を判断できない場合であっても、干渉画像とともに数値で表示される一致度を補助的に活用することで、検査対象60の良否を判断することができる。検査前に、検査装置10を構成する各部品の位置及び向きを調整しておけば、検査中に検査員が実質的に行う作業は、検査対象載置台61に検査対象60を載置する作業だけである。この作業は、検査対象載置台61に対して検査対象60の位置を合わせるための治具等を用いることで、熟練した作業員ではなくても、検査対象載置台61に対して検査対象60を常に同じ位置に簡単に固定することができる。すなわち、本実施形態に係るテーパ面の形状及び面性状検査装置10によれば、検査員は、テーパ面の面形状及び面性状の検査を、安定的に、且つ短時間で行うことができる。 By using the tapered surface shape and surface property inspection device 10 described above, the inspector can confirm the interference image taken by the camera 80 and judge the quality of the inspection target 60. Further, even if the inspector cannot judge the quality of the inspection target 60 at a glance of the interference image, the inspection target 60 can be judged as good or bad by supplementarily utilizing the degree of matching displayed numerically together with the interference image. Can be judged. If the positions and orientations of the parts constituting the inspection device 10 are adjusted before the inspection, the work substantially performed by the inspector during the inspection is the work of placing the inspection target 60 on the inspection target mounting table 61. Only. In this work, by using a jig or the like for aligning the inspection target 60 with respect to the inspection target mounting table 61, even if the worker is not a skilled worker, the inspection target 60 can be placed with respect to the inspection target mounting table 61. It can be easily fixed in the same position at all times. That is, according to the tapered surface shape and surface property inspection device 10 according to the present embodiment, the inspector can stably inspect the surface shape and surface property of the tapered surface in a short time.

なお、検査装置10は、比較対象50が設置される位置と検査対象60が設置される位置とを入れ替えて構成することができる。また、検査員が干渉画像を確認できればよいだけであれば、カメラ80に代わって干渉画像が投影されるスクリーンを配置するようにしてもよい。また、本実施形態では、比較対象50は検査対象60と同一仕様に従って製造された製造物としたが、検査のために仕上げられたテーパ面を有する検査専用品であってもよい。 The inspection device 10 can be configured by exchanging the position where the comparison target 50 is installed and the position where the inspection target 60 is installed. Further, if the inspector only needs to be able to confirm the interference image, a screen on which the interference image is projected may be arranged instead of the camera 80. Further, in the present embodiment, the comparison target 50 is a product manufactured according to the same specifications as the inspection target 60, but it may be an inspection-dedicated product having a tapered surface finished for inspection.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

10…テーパ面の形状及び面性状検査装置、20…光源、30、70…テレセントリックレンズ、31、41,51,61,71…載置台、40…ビームスプリッタ、50…比較対象、60…検査対象、80…撮像部、90…一致度計算部(処理装置)。 10 ... Tapered surface shape and surface property inspection device, 20 ... Light source, 30, 70 ... Telecentric lens, 31, 41, 51, 61, 71 ... Mounting table, 40 ... Beam splitter, 50 ... Comparison target, 60 ... Inspection target , 80 ... Imaging unit, 90 ... Matching degree calculation unit (processing device).

Claims (7)

光源と、
前記光源の光軸上に配置されるビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタの透過光路又は反射光路上に配置される、テーパ面を有する検査対象を載置するための載置台と、
前記ビームスプリッタの反射光路又は透過光路上に設置される、面性状が所定の規格を満足しているテーパ面を有する比較対象と、
前記載置台に載置された前記検査対象及び前記比較対象に対して前記ビームスプリッタを介して対峙する撮像部と、
前記ビームスプリッタと前記撮像部との間に配置されるテレセントリックレンズとを具備し、
前記検査対象のテーパ面で反射された反射光と前記比較対象のテーパ面で反射された反射光とは前記ビームスプリッタで重ね合わされ、その位相差に応じた干渉画像が前記撮像部で撮像される、テーパ面の形状及び面性状検査装置。
Light source and
A beam splitter arranged on the optical axis of the light source,
A mounting table for mounting an inspection target having a tapered surface, which is arranged on the transmitted light path or the reflected light path of the beam splitter, and
A comparison object having a tapered surface whose surface properties satisfy a predetermined standard, which is installed on the reflected light path or the transmitted light path of the beam splitter.
An imaging unit that faces the inspection target and the comparison target placed on the above-mentioned stand via the beam splitter, and an imaging unit.
A telecentric lens arranged between the beam splitter and the imaging unit is provided.
The reflected light reflected on the tapered surface to be inspected and the reflected light reflected on the tapered surface to be compared are superposed by the beam splitter, and an interference image corresponding to the phase difference is imaged by the imaging unit. , Tapered surface shape and surface property inspection device.
前記光源と前記ビームスプリッタとの間には他のテレセントリックレンズが配置される、請求項1記載のテーパ面の形状及び面性状検査装置。 The shape and surface property inspection device for a tapered surface according to claim 1, wherein another telecentric lens is arranged between the light source and the beam splitter. 前記比較対象と前記検査対象とは、テーパ角又はテーパ比、面性状及び素材に関して同一の仕様に従って製造された製造物である、請求項1又は2に記載のテーパ面の形状及び面性状検査装置。 The shape and surface property inspection device for a tapered surface according to claim 1 or 2, wherein the comparison object and the inspection object are products manufactured according to the same specifications regarding the taper angle or taper ratio, surface properties and materials. .. 前記ビームスプリッタから前記検査対象までの距離と、前記ビームスプリッタから前記比較対象までの距離とは同一である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のテーパ面の形状及び面性状検査装置。 The shape and surface property inspection apparatus for a tapered surface according to any one of claims 1 to 3, wherein the distance from the beam splitter to the inspection target and the distance from the beam splitter to the comparison target are the same. .. 前記載置台は、前記ビームスプリッタから前記検査対象までの光路長を調整するために前記透過光路又は前記反射光路と平行な方向に前記検査対象を移動する機構を有する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のテーパ面の形状及び面性状検査装置。 The stand according to any one of claims 1 to 4, further comprising a mechanism for moving the inspection target in a direction parallel to the transmitted light path or the reflected light path in order to adjust the optical path length from the beam splitter to the inspection target. The taper surface shape and surface property inspection device according to item 1. 前記光源は前記ビームスプリッタとともに同軸落射照明を構成する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のテーパ面の形状及び面性状検査装置。 The tapered surface shape and surface property inspection device according to any one of claims 1 to 5, wherein the light source constitutes a coaxial epi-illumination together with the beam splitter. 前記光源は白色光またはレーザ光を発生する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のテーパ面の形状及び面性状検査装置。

The device for inspecting the shape and surface properties of a tapered surface according to any one of claims 1 to 6, wherein the light source generates white light or laser light.

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