JP3971968B2

JP3971968B2 - Helix shape analyzing method and helix shape analyzing apparatus

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Publication number: JP3971968B2
Application number: JP2002196928A
Authority: JP
Inventors: 健二小野; 陽一野村
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: JP2004037348A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、山と谷を有する螺旋形状を測定した測定データから螺旋形状を解析する螺旋形状解析方法に関する。例えば、雄ねじ、雌ねじ、ドリルなど山と谷を有する螺旋形状を解析する螺旋形状解析方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、雌ねじや雄ねじなどの螺旋形状を有する被測定物を測定する方法が知られている。例えば、螺旋形状の螺旋軸心に平行な面を顕微鏡、投影機、画像測定機、三次元測定機、形状測定機など測定装置によって測定する方法が知られている。
このような測定装置の一例として、図１４に特願２００１−１２６２９１に提示される形状測定機１を示す。
この形状測定機１は、被測定物１００であるねじ形状に接触して倣い移動される倣いプローブ２と、この倣いプローブ２を駆動させる装置本体３と、装置本体３を制御するコンピュータ回路４とを備えて構成されている。
装置本体３は、被測定物を載置するテーブル３１と、テーブル３１に立設され略水平な横梁部３３を有する門型フレーム３２と、横梁部３３の長手方向に摺動自在に設けられた第１スライダ３４と、第１スライダ３４に昇降自在に設けられた第２スライダ３６とを備え、第２スライダ３６の下端に倣いプローブ２が設けられている。第１スライダ３４の駆動量を検出する第１リニアエンコーダと、第２スライダ３６の駆動量を検出する第２リニアエンコーダが設けられている。第１スライダ３４および第２スライダ３６はコンピュータ回路からの制御指令により駆動制御される。
【０００３】
倣いプローブ２は、一端側に設けられ装置本体３に取り付けられる本体取付部２１と、他端側に設けられスタイラス２５が取り付けられるスタイラス取付部２２と、本体取付部２１とスタイラス取付部２２とを連結するとともに弾性変形可能な連結部２３とを備えて構成されている。
スタイラス２５の先端がＬ字に屈曲され、Ｌ字の先端には接触部２６が設けられている。
連結部２３には、弾性変形量を検出する検出手段として歪みゲージが設けられている。
【０００４】
このような構成において、接触部２６をねじ形状表面に当接させ、連結部２３の歪み量が一定となるように第１スライダ３４および第２スライダ３６を駆動制御して接触部２６をねじ形状表面に沿ってねじ軸線１００Ａと略平行に倣い移動させる。このとき、第１スライダ３４、第２スライダ３６の駆動量および歪みゲージの歪み量を検出して座標上にプロットすれば、ねじ形状の測定データを得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにしてねじ形状を測定して得られるデータの一例を図２に示す。これは、ねじ軸方向を横軸に、ねじ軸に直角方向を縦軸に取って測定データをプロットしたものである。この測定データを解析することにより、例えば、有効ねじ部長さや、ねじ下穴とねじ切り軸の傾きなどねじ形状パラメータを求める。
しかしながら、図２のデータのままでは、ノイズ等の混入のため正確に有効ねじ部長さなどねじ形状パラメータを求めることができないという問題が生じる。
【０００６】
このような問題は、接触式の倣いプローブによる形状測定によって取得された測定データのみならず、非接触式の倣いプローブや、その他投影機、画像測定機による測定によって得られた測定データについても同様にノイズ等の混入による問題が生じる。
螺旋形状は、雌ねじ、雄ねじなどのねじ形状に限らず、ドリルなどの螺旋形状である場合も同様に、ノイズ等のために正確に螺旋形状を解析できないという問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、従来の問題を解消し、螺旋形状の解析精度を向上させることができる螺旋形状解析方法および螺旋形状解析装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の螺旋形状解析方法は、谷と山を有する螺旋形状を螺旋軸方向に測定した測定データを解析する螺旋形状解析方法において、前記測定データの実測データを整形するデータ整形工程と、前記データ整形工程で整形された整形データから前記螺旋形状の谷底部分に該当する谷底データを抽出する谷底データ抽出工程と、前記谷底データを２以上の近似直線で直線近似する直線近似工程と、前記近似直線の交点を求める交点算出工程とを備え、前記直線近似工程は、谷ごとに抽出された谷底データを当該螺旋形状の一端側から谷ごとに１番、２番、３番・・・ｋ番・・・とし、１番からｋ番の谷底データの最小自乗法によって求められた近似直線を延長したとき、この近似直線とｋ＋１番の谷底データとの直交距離が所定値以内である場合にこの近似直線を延長して第１谷底線とする第１谷底線算出工程と、前記第１谷底線との直交距離が所定値以上となった前記谷底データについて最小自乗法により近似直線を算出して第２谷底線とする第２谷底線算出工程とを備え、前記交点算出工程で算出された前記交点を基準として当該螺旋形状を解析することを特徴とする。
【０００９】
このような構成において、データ整形工程で実測データを整形する。データを整形する場合には、例えば、相隣接するデータから大きく外れたデータを削除するなどにより実測データに混入するノイズなどの影響を削除する。谷底データ抽出工程により、整形されたデータから螺旋形状の谷底に該当する谷底データを抽出する。
直線近似工程において、抽出された谷底データを２以上の近似直線で直線近似する。
【００１０】
ここで、近似直線近似工程は、第１谷底線算出工程と、第２谷底線算出工程とを備える。
第１谷底線算出工程は、１番からｋ番までの谷底データについて算出された近似直線とｋ＋１番目の測定データとの直交距離とが所定値以内である場合に、近似直線を延長できると判断して、１番からｋ＋１番までの谷底データについての近似直線を算出する。
例えば、１番と２番の谷底データを結ぶ直線を求め、この直線と３番目の谷底データとの直行距離が所定値以内である場合には、この近似直線を延長できるものと判断できる。そこで次は、１番から３番の谷底データについての近似直線と４番目の近似直線との直交距離を求めて、所定値以内であれば、この近似直線を延長できるものと判断し、以後同様の操作で近似直線を延長していく。
１番からｋ番目までの谷底データについての近似直線とｋ＋１番目の谷底データとの直行距離が所定値を超えたときは、ｋ＋１番目の谷底データまで近似直線を延長できないものと判断し、１番からｋ番までの谷底データについての近似直線を第１谷底線とする。
その後、第２谷底線算出工程は、ｋ＋１番目以降の谷底データについて第１谷底線を算出したのと同様の操作により近似直線を算出し、これを第２谷底線とする。
近似直線を求める場合には、最小自乗法（最小自乗回帰）などによって求めればよい。
【００１１】
このような操作により、１番からｋ番の谷底データについて第１谷底線が算出されたとしたならば、１番からｋ番までは所定値内で深さのそろった谷であると判断できる。ｋ＋１番目以降の谷底データは、第１谷底線からは外れた、すなわち、１番からｋ番の谷とは異なる深さの谷であることが判断される。
交点算出工程において、直線近似工程で算出された近似直線（第１谷底線、第２谷底線）の交点を算出する。すると、螺旋形状を解析する際に基準となる点を求めることができる、例えば、螺旋形状がねじ形状の場合には、完全ねじ部と不完全ねじ部の境界を求めることができる。よって、この交点を基準とし、ねじ形状の一端側から交点までの距離を求めると完全ねじ部の長さ（有効ねじ部長さ）を求めることができる。
【００１２】
このような構成によれば、データ整形工程により、実測データに混入したノイズを取り除くことができる。整形されたデータに基づいてデータ解析を行うので、螺旋形状を正確に反映した主要データのみを利用して螺旋形状の解析を行うことができる。その結果、螺旋形状の解析精度を向上させることができる。
直線近似工程により測定データを２以上の近似直線で直線近似し、交点算出工程でこの近似直線の交点を算出するので、螺旋形状を解析する際の基準点を容易に求めることができる。
【００１３】
請求項２に記載の螺旋形状解析方法は、請求項１に記載の螺旋形状解析方法において、前記データ整形工程は、隣接する測定データとの距離が所定値以上である特異点を除去する特異点除去工程と、ローパスフィルタで測定データを処理するローパスフィルタ処理工程とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
このような構成において、特異点除去工程により、相隣接する測定データとの距離が所定値以上である点は、被測定物形状（螺旋形状）を反映しないノイズであるとして除去する。さらに、ローパスフィルタ処理工程において、測定データから高周波ノイズを除去する。すると、整形されたデータは、被測定物である螺旋形状を正確に反映した主要データのみで構成される。ノイズが混入しないので、この後のデータ処理において扱いやすくなる。また、螺旋形状を反映した主要データについてデータ処理解析を行えば、ノイズによるデータ処理のミスが起こらないので、螺旋形状解析の解析精度を向上させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の螺旋形状解析方法は、請求項１または２に記載の螺旋形状解析方法において、前記谷底データ抽出工程の前に、測定データの平均値を通り前記螺旋形状の軸方向に平行である中腹線を算出する中腹線算出工程と、前記中腹線を閾値として谷の部分に該当する谷データを谷ごとに抽出する谷データ抽出工程とが設けられ、前記谷底データ抽出工程は、谷ごとに前記谷データのうち前記中腹線から最も離れたデータを抽出することを特徴とする。
【００１６】
このような構成において、中腹線算出工程によりすべての測定データの平均値を通り螺旋軸方向に平行な直線（中腹線）を求める。ここで、測定データの平均値とは、螺旋軸直交方向のデータの平均値である。すると、中腹線は螺旋形状の斜面を横切って、山の部分に該当するデータと、谷の部分に該当するデータとを分ける線となる。さらに、中腹線と螺旋形状の測定データの交点を求めれば、この交点の間に山または谷が存在していることが分かる。例えば、雌ねじの場合、螺旋軸線からみてこの中腹線よりも遠い位置にあるデータは、ねじの谷に該当するデータであることが判断できる。そこで、この中腹線を閾値として、谷データ抽出工程により谷に該当するデータを谷ごとに抽出する。谷底データ抽出工程においては、抽出された谷データの内、中腹線から最も遠い測定データを抽出する。
中腹線算出工程により中腹線を算出してこの中腹線を閾値とすれば測定データを山の部分のデータと谷の部分のデータとに簡便に分けることができる。また、中腹線から最も遠いデータを抽出することにより谷底データを抽出することができる。
【００２０】
請求項４に記載の螺旋形状解析方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の螺旋形状解析方法において、前記データ整形工程で整形された整形データから前記螺旋形状の山頂部分に該当する山頂データを抽出する山頂データ抽出工程と、前記山頂データの近似直線である山頂線を算出する山頂線算出工程とを備え、前記第１谷底線および前記第２谷底線のいずれかと前記山頂線とがなす角を基準として当該螺旋形状を解析することを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、山頂データ抽出工程によって螺旋形状の山頂に該当する山頂データを抽出する。山頂線算出工程により山頂データを直線近似する山頂線を算出する。山頂データの抽出および山頂線の算出は、谷底データの抽出および谷底線算出と同様の思想によって行えばよい。つまり、中腹線から山データを求め、山データのうち中腹線から最も遠い測定データを山頂データとして山ごとに抽出すればよい。さらに、山頂データについて最小自乗法などにより近似直線を求め、山頂線とすればよい。
例えば、螺旋形状が雌ねじである場合、この山頂線は、ねじ下穴の軸線方向を表すことになる。一方、第１谷底線は、ねじ切り穴の軸線方向を表すことになる。そこで、山頂線と第１谷底線とがなす角を求めることにより、ねじ下穴とねじ切り穴との軸のずれを求めることができる。
【００２２】
請求項５に記載の螺旋形状解析装置は、谷と山を有する螺旋形状を螺旋軸方向に測定した測定データを解析する螺旋形状解析装置において、前記測定データの実測データを整形するデータ整形手段と、前記データ整形手段で整形された整形データから前記螺旋形状の谷底部分に該当する谷底データを抽出する谷底データ抽出手段と、前記谷底データを２以上の近似直線で直線近似する直線近似手段と、前記近似直線の交点を求める交点算出手段とを備え、前記直線近似手段は、谷ごとに抽出された谷底データを当該螺旋形状の一端側から谷ごとに１番、２番、３番・・・ｋ番・・・とし、１番からｋ番の谷底データの最小自乗法によって求められた近似直線を延長したとき、この近似直線とｋ＋１番の谷底データとの直交距離が所定値以内である場合にこの近似直線を延長して第１谷底線とする第１谷底線算出工程と、前記第１谷底線との直交距離が所定値以上となった前記谷底データについて最小自乗法により近似直線を算出して第２谷底線とする第２谷底線算出工程とを実施し、前記交点算出手段で算出された前記交点を基準として当該螺旋形状を解析することを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、データ整形手段により、実測データに混入したノイズを取り除くことができる。この整形されたデータによりデータ解析を行うので、螺旋形状の形状を正確に反映した主要データのみを利用して螺旋形状の解析を行うことができる。その結果、螺旋形状の解析精度を向上させることができる。
また、直線近似工程により測定データを２以上の近似直線で直線近似し、交点算出工程でこの近似直線の交点を算出する。よって、螺旋形状を解析する際の基準点を容易に求めることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる螺旋形状解析方法および螺旋形状解析装置の実施形態を図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の螺旋形状解析装置としては、例えば、背景技術（図１４）で説明した形状測定機１などを用いることができる。説明のために、本実施形態では、被測定対象である山と谷を有する螺旋形状は雌ねじとする。
【００２５】
図１は、螺旋形状解析装置の装置本体３の主要要素およびコンピュータ回路４の構成を示すブロック図である。
装置本体３の主要要素は、第１スライダ３４と、第１スライダ３４の駆動量を検出する第１リニアエンコーダ３５と、第２スライダ３６と、第２スライダ３６の駆動量を検出する第２リニアエンコーダ３７と、連結部２３の歪み量を検出する歪みゲージ２４とを備える。
コンピュータ回路４は、第１スライダ３４および第２スライダ３６を駆動制御する駆動制御回路４１と、第１リニアエンコーダ３５、第２リニアエンコーダ３７および歪みゲージ２４の検出値の計測を行う計測部４２と、計測部４２から出力されるデータを一時記憶するデータ記憶回路４５と、データ記憶回路４５に記憶されたデータから被測定物（螺旋形状）の形状解析を行う解析回路４６とを備えている。
【００２６】
計測部４２は、第１リニアエンコーダ３５および第２リニアエンコーダ３７の検出値の計数を行うカウンタ４３と、歪みゲージ２４からの検出信号より連結部２３の歪み量を計測するブリッジ回路４４とを備える。
計測部４２で計測された測定データは、順次座標上にプロットされる。測定データのプロットは、例えば、図２に示すように、ねじ軸方向を横軸とし、ねじ軸直交方向を縦軸として行われる。ねじ軸方向に付された数字は、開口端からの深さを表す。また、ねじ軸直交方向に付された数字は、中心をねじ軸線１００Ａとした場合のねじ穴壁面までの距離である。
【００２７】
解析回路４６は、図２の測定データから螺旋形状の解析を行うものである。解析回路の構成を図３に示す。
解析回路４６は、データ記憶回路４５からの測定データを整形するデータ整形手段としての波形整形部４７と、測定データの平均線を算出する中腹線算出部５０と、ねじ形状の谷に該当するデータを処理する谷データ処理部５１とを備えて構成される。
【００２８】
波形整形部４７は、相隣接する測定データから所定値以上離れているデータ（特異点）を除去する特異点除去部４８と、特異点が除去されたデータから高周波ノイズを除去するローパスフィルタ４９とを備えて構成されている。
特異点除去部４８には、特異点Ｐｓを峻別するための値が所定値として設定されている。特異点除去部４８はこの所定値を参照し、測定データをねじ軸方向に沿って順にみていったときに、ねじ軸直交方向への変動幅が相隣接するデータと比べて所定値以上となるデータを特異点Ｐｓとする。特異点Ｐｓと判断されたデータは除去される。
特異点Ｐｓが除去されたデータからローパスフィルタ４９によって高周波ノイズが除去される。
波形整形部４７による整形によって、実測データに混入したノイズが除去され、例えば、図４に示される整形データが得られる。
中腹線算出部５０は、ねじ軸直交方向の値について平均値を算出し、この平均値を通り、ねじ軸方向に平行な直線（中腹線Ｌｔ）を算出する。中腹線Ｌｔの例を図５に示す。
【００２９】
谷データ処理部５１は、測定データのうちねじ形状の谷部分に該当するデータ（谷データ）を谷ごとに抽出する谷データ抽出部５２と、谷データのうちねじの谷底部分に該当するデータ（谷底データ）を抽出する谷底データ抽出手段としての谷底データ抽出部５３と、谷底データの近似直線を求める直線近似手段としての谷底線算出部５４と、完全ねじ部と不完全ねじ部の境界点Ｐｃを算出する交点算出手段としての境界点算出部５７と、完全ねじ部の長さを算出する完全ねじ部長さ算出部５８とを備えて構成されている。
【００３０】
谷データ抽出部５２は、谷部分に該当するデータを抽出する。谷データ抽出部５２は、まず、中腹線算出部５０で算出された中腹線Ｌｔと測定データとの交点Ｐｔを算出する。例えば、図５のように、開口面から順に中腹線Ｌｔと測定データの交点Ｐｔ₁、Ｐｔ₂・・・Ｐｔ_k・・・を求める。この交点Ｐｔ_kとＰｔ_k+1との間において、中腹線Ｌｔよりもねじ軸線１００Ａから遠い位置にあるデータが谷部分に該当する谷データであると判断できる。谷データ抽出部５２は、交点Ｐｔ_kとＰｔ_k+1との間にある谷データを開口面Ｓｏからｋ番目の谷に該当する谷データとして抽出する。
【００３１】
谷底データ抽出部５３は、各谷ごとの谷データのうち中腹線Ｌｔから最も遠い位置のデータを谷底に該当する谷底データと判断する。開口面Ｓｏからｋ番目の谷の谷底データを谷底データＷｖ_kとする。
谷底線算出部５４は、谷底データの近似直線を算出する。谷底線算出部５４は、完全ねじ部の谷底データについての近似直線Ｌｖを算出する第１谷底線算出手段としての完全ねじ部谷底線算出部５５と、不完全ねじ部の谷底データについての近似直線Ｌｕを算出する第２谷底線算出手段としての不完全ねじ部谷底線算出部５６とを備えて構成されている。完全ねじ部谷底線算出部５５および不完全ねじ部谷底線算出部５６の動作については、図９および図１０を参照して後述する。
【００３２】
境界点算出部５７は、谷底線算出部５４で算出された完全ねじ部谷底線Ｌｖと不完全ねじ部谷底線Ｌｕとの交点Ｐｃを算出する。
完全ねじ部長さ算出部５８は、境界点算出部５７で算出された交点Ｐｃとねじの開口端Ｓｏとの距離を算出することにより、完全ねじ部長さＳＬ（有効ねじ部長さ）を算出する。
算出された完全ねじ部長さＳＬは、表示手段７に出力されて表示される。
【００３３】
このような構成からなる螺旋形状解析装置による螺旋形状解析方法について図６、７、８、９、１０のフローチャートを参照して説明する。
螺旋形状解析方法は、図６に示されるように、まず、装置本体３の倣いプローブ２（背景技術参照）による倣い測定によって被測定物の測定データを取得する（ＳＴ１）。倣い測定により第１スライダ３４、第２スライダ３６の駆動量および歪みゲージ２４の歪み量が計測部４２に出力され、図２に示される測定の実測データが得られる。この実測データが解析回路４６によりデータ解析される（ＳＴ２）。解析結果は表示手段７に出力される（ＳＴ３）。
【００３４】
データ解析（ＳＴ２）について、図７を参照して説明する。まず、倣い測定により得られた実測データ（図２）を波形整形部４７により整形するデータ整形工程が行われる（ＳＴ１１）。波形整形においては、特異点除去部４８により実測データから特異点Ｐｓを除去し（特異点除去工程）、さらに、ローパスフィルタ４９により高周波のノイズを除去する（ローパスフィルタ処理工程）。すると、図４に示される整形された整形データを得る。
次に、中腹線算出部５０により、整形データの平均値を通りねじ軸線１００Ａに平行な中腹線Ｌｔを算出する中腹線算出工程が行われる（ＳＴ１２）。この中腹線Ｌｔを閾値として谷データ処理部５１により谷データが処理される（ＳＴ１３）。
【００３５】
谷データの処理（ＳＴ１３）について、図８を参照して説明する。まず、中腹線算出部５０で算出された中腹線Ｌｔを閾値として、谷データ抽出部５２により、谷ごとにねじ形状の谷に該当する谷データを抽出する谷データ抽出工程が行われる（ＳＴ２１）。次に、谷底データ抽出部５３により、谷データのうち、中腹線Ｌｔから最も遠いデータをねじ形状の谷底に該当する谷底データとして各谷ごとに抽出する（ＳＴ２２）。このときねじ形状の開口端Ｓｏからｋ番目の谷の谷底データをＷｖ_kとする。
谷底線算出部５４において、谷底データ抽出部５３で抽出された谷底データＷｖ_kの近似直線を算出する直線近似工程が行われる。具体的には、完全ねじ部の谷底データを直線近似する完全ねじ部谷底線Ｌｖと、不完全ねじ部の谷底データを直線近似する不完全ねじ部谷底線Ｌｕとが算出される（ＳＴ２３）。
境界点算出部５７により、この完全ねじ部谷底線Ｌｖと不完全ねじ部谷底線Ｌｕとの交点Ｐｃを算出する交点算出工程が行われる（ＳＴ２４）。この交点Ｐｃを完全ねじ部と不完全ねじ部との境界として、完全ねじ部長さ算出部５８においてこの交点Ｐｃとねじ形状の開口端Ｓｏとの距離を求める。すると、この距離が完全ねじ部長さＳＬとして算出される（ＳＴ２５）。
【００３６】
完全ねじ部谷底線Ｌｖを算出する第１谷底線算出工程および不完全ねじ部谷底線Ｌｕを算出する第２谷底線算出工程（ＳＴ２３）について、図９、１０を参照して説明する。
図９を参照して、完全ねじ部谷底線Ｌｖを算出する工程について説明する。この完全ねじ部谷底線Ｌｖを算出する工程は、谷底データＷｖ₁からＷｖ_kについて算出された近似直線と谷底データＷｖ_k+1との直交距離Δｄ_k+1が予め設定された所定値ΔＬｖよりも小さい場合に、この近似直線を延長していくという工程をｋ＝２から順に繰り返していくものである。
谷底データ抽出部５３により抽出された谷底データは谷底線算出部５４の完全ねじ部谷底線算出部５５に出力される。
【００３７】
完全ねじ部谷底線算出部５５において、まず、ＳＴ３１およびＳＴ３２により、Ｗｖ₁からＷｖ₃の谷底データが読み出される。すなわち、ＳＴ３１によりｋ＝２とした場合、ＳＴ３２で読み出す谷底データは、Ｗｖ₁、Ｗｖ₂、Ｗｖ₃である。次に、ＳＴ３３において、Ｗｖ₁とＷｖ₂とを結ぶ谷底線Ｌｖ_1-2が算出される。ＳＴ３４において、この谷底線Ｌｖ_1-2の延長線と谷底データＷｖ₃との直交距離Δｄ₃を算出する。ＳＴ３５において、Δｄ₃と予め設定された所定値ΔＬｖとを比較して、直交距離Δｄ₃が所定値ΔＬｖよりも小さい場合（ＳＴ３５：ＹＥＳ）、谷底線Ｌｖ_1-2を谷底データＷｖ₃まで延長できると判断し、次に、ｋ＝２＋１として（ＳＴ３６）、谷底データＷｖ₄まで谷底線が延長できるか検討する。すなわち、ＳＴ３３において、Ｗｖ₁からＷｖ₃までの谷底データについて最小自乗法により近似直線（谷底線Ｌｖ_1-3）を算出し、この延長線とＷｖ₄との距離Δｄ₄を所定値ΔＬｖと比較する。
【００３８】
上記工程を繰り返し、ＳＴ３５において、谷底データＷｖ_k+1について谷底線Ｌｖ_kとの直交距離Δｄ_k+1が所定値ΔＬｖよりも大きくなった場合（ＳＴ３５：ＮＯ）、ＳＴ３７において、Ｗｖ₁からＷｖ_kまでの谷底線を完全ねじ部谷底線Ｌｖとして境界点算出部５７に出力する。続いて、不完全ねじ部谷底線Ｌｕを算出する工程（ＳＴ３８）に移行する。
【００３９】
不完全ねじ部谷底線を算出する工程（ＳＴ３８）について、図１０を参照して説明する。不完全ねじ部谷底線Ｌｕを算出する工程は、基本的には、完全ねじ部谷底線Ｌｖを算出する工程と同様である。
不完全ねじ部谷底線算出部５６により、完全ねじ部谷底線Ｌｖの延長が終了した地点の次の谷底データ、すなわち、完全ねじ部谷底線Ｌｖが谷底データＷｖ_kで終了した場合には谷底データＷｖ_k+1から不完全ねじ部谷底線の算出が開始される。そこで、ｍ＝ｋ＋１、ｎ＝ｋ＋２として（ＳＴ４１）、Ｗｖ_m、Ｗｖ_n、Ｗｖ_n+1の谷底データを読み出す（ＳＴ４２）。以後、ＳＴ４２〜ＳＴ４７の工程は、図９のＳＴ３２〜ＳＴ３６と基本的には同様である。すなわち、Ｗｖ_mからＷｖ_nまでの谷底データについて最小自乗法により算出された谷底線Ｌｕの延長と谷底データＷｖ_n+1との直行距離Δｄ_n+1とを所定値ΔＬｕと比較する（ＳＴ４５）。直交距離Δｄ_n+1が所定値ΔＬｕよりも小さいときは（ＳＴ４５：ＹＥＳ)、ＳＴ４６において、終了条件を満たすか判断する。ここで、終了条件を満たすとは、例えば、すべての測定データについて処理が終了した場合などを意味する。
終了条件を満たさない場合には、ＳＴ４７でｎ＝ｎ＋１としてＳＴ４２以降の工程を繰り返し、谷底線Ｌｕを延長していく。
【００４０】
ＳＴ４５で直交距離Δｄ_n+1が所定値ΔＬｕよりも大きい場合、または、ＳＴ４６で終了条件を満たした場合には、Ｗｖ_mからＷｖ_nまでの谷底線Ｌｕを不完全ねじ部谷底線Ｌｕとして境界点算出部５７に出力する（ＳＴ４８)。
【００４１】
完全ねじ部谷底線算出部５５で算出された完全ねじ部谷底線Ｌｖおよび不完全ねじ部谷底線算出部５６で算出された不完全ねじ部谷底線Ｌｕは、境界点算出部５７に出力される（ＳＴ３７、ＳＴ４８）。境界点算出部５７において、完全ねじ部谷底線Ｌｖと不完全ねじ部谷底線Ｌｕの交点が算出される（図８中ＳＴ２４）。この交点Ｐｃの座標が完全ねじ部と不完全ねじ部との境界点となる。境界点の座標は、完全ねじ部長さ算出部５８に出力され、ねじ形状の開口端Ｓｏと境界点Ｐｃとの距離が完全ねじ部長さＳＬとして算出される（ＳＴ２５）。算出された完全ねじ部長さＳＬは、解析結果として表示手段７に表示される（図６中ＳＴ３)。
【００４２】
このような構成によれば、次の効果を奏することができる。
（１）波形整形部４７が設けられ、特異点Ｐｓや高周波ノイズを除去した整形データに基づいてデータ解析を行うので、被測定物形状の形状を正確に反映した主要データのみを解析することができる。よって、螺旋形状の解析精度を向上させることができる。
（２）中腹線算出部５０が設けられ、測定データの平均値を通り螺旋軸に平行な直線（中腹線Ｌｔ）を求めることができる。この中腹線Ｌｔを閾値とすることによって螺旋形状の谷部分のデータを容易に識別し、谷データ抽出部５２で容易で谷データを抽出することができる。また、この中腹線から最も遠いデータを谷ごとに抽出することで、容易に谷底データを抽出することができる。
（３）完全ねじ部谷底線算出部５５および不完全ねじ部谷底線算出部５６において、測定データからの直交距離が所定値以内となる近似直線として完全ねじ部谷底線Ｌｖおよび不完全ねじ部谷底線Ｌｕを算出することができる。この完全ねじ部谷底線Ｌｖと不完全ねじ部谷底線Ｌｕとの交点を求めることにより完全ねじ部と不完全ねじ部との境界点Ｐｃを求めることができる。この境界点Ｐｃとねじ形状の開口端Ｓｏとの距離を算出すれば、完全ねじ部長さＳＬを求めることができる。
【００４３】
（第２実施形態)
本発明の螺旋形状解析装置および螺旋形状解析方法の第２実施形態を図１１に示す。第２実施形態の基本的構成は第１実施形態と同様であるが、第２実施形態の特徴とするところは、螺旋形状の山部分に該当する山データを処理する山データ処理部５９と、斜面部分に該当する斜面データを処理する斜面データ処理部６３と、算出された各近似直線が相互になす角を算出する傾斜角算出部６６とが設けられている点にある。
【００４４】
山データ処理部５９は、螺旋形状の山部分に該当する山データを抽出する山データ抽出部６０と、山データのうち山頂部分に該当する山頂データを山ごとに抽出する山頂データ抽出部６１と、山頂データの近似直線を算出する山頂線算出部６２とを備えて構成されている。
【００４５】
山データ抽出部６０は、中腹線算出部５０で算出された中腹線Ｌｔを閾値として、山データを抽出する。基本的には、谷データ抽出部５２と同様に、中腹線Ｌｔと測定データとの交点Ｐｔ_kとＰｔ_k+1との間で中腹線よりもねじ軸線に近い位置にあるデータをｋ番目の山に該当する山データとして抽出する。
【００４６】
山頂データ抽出部６１は、基本的には谷底データ抽出部５３と同様に、各山ごとに中腹線Ｌｔから最も遠い位置にあるデータを山頂に該当する山頂データと判断し、山ごとに山頂データを抽出する山頂データ抽出工程を行う。開口端からｋ番目の山の山頂データをＷｐ_kとする。
山頂線算出部６２は、山頂データを直線近似する山頂線Ｌｐを算出する。基本的には、谷底線算出部５４と同様に、Ｗｐ₁からＷｐ_kまでの山頂データについての近似直線と山頂データＷｐ_k+1との直交距離Δｄ_k+1が予め設定された所定値以内である場合にこの近似直線を延長して山頂線Ｌｐを算出する（図１２参照）。算出された山頂線Ｌｐは、傾斜角算出部６６に出力される。
【００４７】
斜面データ処理部６３は、斜面データを抽出する斜面データ抽出部６４と、斜面データを直線近似する斜面線Ｓａ、Ｓｂを算出する斜面線算出部６５とを備えて構成されている。
斜面データ抽出部６４は、谷底線算出部５４で算出された谷底線Ｌｖ、Ｌｕと山頂線算出部６２で算出された山頂線との間にあるデータを斜面に該当する斜面データとして、各斜面ごとに抽出する。
斜面線算出部６５は、抽出された斜面データを斜面ごとに直線近似する斜面線Ｓａ、Ｓｂを算出する（図１２参照）。算出された斜面線Ｓａ、Ｓｂは、傾斜角算出部６６へ出力される。
また、完全ねじ部谷底線算出部５５で算出された完全ねじ部谷底線Ｌｖは傾斜角算出部６６へ出力される。
【００４８】
傾斜角算出部６６は、算出された各近似直線、すなわち、完全ねじ部谷底線Ｌｖ、山頂線Ｌｐ、斜面線Ｓａ、Ｓｂなどが相互になす角を算出する。
螺旋形状が雌ねじである場合、山頂線Ｌｐは、雌ねじを形成する際のねじ下穴の壁面を表す。一方、完全ねじ部谷底線Ｌｖは、ねじ切りの軸線を表す。そこで、傾斜角算出部６６において、山頂線Ｌｐと完全ねじ部谷底線Ｌｖとのなす角を求めれば、ねじ下穴とねじ切りの軸線のずれを求めることができる。
また、完全ねじ部谷底線Ｌｖに対する斜面線Ｓａ、Ｓｂの傾きや、山頂線Ｌｐに対する斜面線Ｓａ、Ｓｂの傾きを算出することにより、ねじ精度を求めることができる。
【００４９】
このような構成からなる第２実施形態によれば、第１実施形態の効果（１)、（２）、（３）に加えて次の効果を奏することができる。
（４）山頂線算出部６２により山頂線Ｌｐ算出し、斜面線算出部６５により斜面線Ｓａ、Ｓｂを算出する。これに、完全ねじ部谷底線Ｌｖを加え、傾斜角算出部６６で各近似直線のなす角を算出することができる。すると、ねじ下穴とねじ切りとのなす角や、斜面線Ｓａ、Ｓｂと山頂線Ｌｐまたは斜面線Ｓａ、Ｓｂと完全ねじ部谷底線Ｌｖとのなす角からねじ精度を求めることができる。この際、整形された整形データに基づいて算出された近似直線による解析であるので、精度の高い解析を行うことができる。
【００５０】
尚、本発明の螺旋形状解析装置および螺旋形状解析方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
上記実施形態では、谷底データ抽出部５３において谷底データを抽出する場合、谷データのうち中腹線Ｌｔから最も遠い位置にあるデータを谷底データＷｖとして抽出したが、さらに、谷底データからねじ軸線直交方向へ所定値以内に位置するデータも谷底データとともに抽出して谷底データ群としてもよい。例えば、図１３（Ａ）において、中腹線Ｌｔから最も遠いデータＰｖ１に対して、所定値以内にあるＰｖ２も谷底データとして抽出してもよい。
同様に、山頂データ抽出部６１において、図１３（Ｂ）に示すように、山データのうち中腹線Ｌｔから最も遠い位置にある山頂データＰｐ１から所定値以内にあるデータＰｐ２も抽出して山頂データ群としてもよい。
【００５１】
被測定物が雌ねじであって、雌ねじのねじ部が開口端から一定距離をおいて開始する場合には、開口端から最も近い斜面線Ｓａと完全ねじ部谷底線との交点をもとめ、この交点と境界点算出部５７で算出される境界点Ｐｃとの距離を求めて、完全ねじ部長さＳＬとしてもよい。
【００５２】
斜面線Ｓａ、Ｓｂ同士の交点、すなわち、山頂側交点または谷底側交点を求めて、この交点のねじ軸方向ピッチからねじピッチを求めてもよい。このとき、ねじピッチが所定長さまたは所定比率以上に変化する位置を完全ねじ部と不完全ねじ部の境界点としてもよい。また、斜面が直線形状以外の場合には、円弧近似、自由曲線近似などを行ってもよい。
【００５３】
第１実施形態において、不完全ねじ部谷底線算出部５６では、完全ねじ部谷底線算出部５５と同様の手順（図１０）により直線近似する例を示したが、これに限らず、完全ねじ部谷底線Ｌｖから外れた谷底データを用いて曲線近似あるいは自由曲線近似を行って不完全ねじ部谷底線Ｌｕとしてもよい。
【００５４】
上記実施形態では、実測データを図１４に示される形状測定機の倣い測定によって取得したが、これに限らず、被測定物の螺旋形状を測定できる装置であれば特に限定されるものではない。被測定物としては、雌ねじの場合について説明したが、雄ねじやドリルなど螺旋形状であれば本発明の螺旋形状解析方法を適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の螺旋形状解析方法および螺旋形状解析装置によれば、螺旋形状の解析精度を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の螺旋形状解析装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】前記第１実施形態において、螺旋形状の倣い測定によって得られた実測データの例を示す図である。
【図３】前記第１実施形態において、解析回路の構成を示す図である。
【図４】前記第１実施形態において、実測データを整形した整形データの例を示す図である。
【図５】前記第１実施形態において、中腹線、完全ねじ部谷底線および不完全ねじ部谷底線の例を示す図である。
【図６】前記第１実施形態において、螺旋形状解析方法の工程を示すフローチャートである。
【図７】前記第１実施形態において、データ解析の工程を示すフローチャートである。
【図８】前記第１実施形態において、谷データの処理の工程を示すフローチャートである。
【図９】前記第１実施形態において、完全ねじ部谷底線を算出する工程を示すフローチャートである。
【図１０】前記第１実施形態において、不完全ねじ部谷底線を算出する工程を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の螺旋形状解析装置の第２実施形態を示す図である。
【図１２】前記第２実施形態において、中腹線、山頂線、斜面線の例を示す図である。
【図１３】谷底データおよび山頂データを抽出する場合の変形例を示す図である。
【図１４】被測定物である螺旋形状の測定データを得るための形状測定機を示す図である。
【符号の説明】
４７波形整形部（データ整形手段）
５３谷底データ抽出部（谷底データ抽出手段）
５４谷底線算出部（直線近似手段）
５５完全ねじ部谷底線算出部（第１谷底線算出手段）
５６不完全ねじ部谷底線算出部（第２谷底線算出手段）
５７境界点算出部（交点算出手段）
Ｌｔ中腹線
Ｌｕ不完全ねじ部谷底線（第２谷底線）
Ｌｖ完全ねじ部谷底線（第１谷底線）
Ｐｃ境界点
Ｐｃ交点
Ｐｓ特異点
Ｗｐ山頂データ
Ｗｖ谷底データ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spiral shape analysis method for analyzing a spiral shape from measurement data obtained by measuring a spiral shape having peaks and valleys. For example, the present invention relates to a spiral shape analysis method for analyzing a spiral shape having peaks and valleys, such as a male screw, a female screw, and a drill.
[0002]
[Background]
Conventionally, methods for measuring an object to be measured having a spiral shape such as a female screw or a male screw are known. For example, a method is known in which a surface parallel to the spiral helical axis is measured by a measuring device such as a microscope, a projector, an image measuring machine, a three-dimensional measuring machine, or a shape measuring machine.
As an example of such a measuring apparatus, a shape measuring machine 1 presented in Japanese Patent Application No. 2001-126291 is shown in FIG.
The shape measuring machine 1 includes a scanning probe 2 that is moved in contact with a screw shape that is a device under test 100, a device main body 3 that drives the scanning probe 2, and a computer circuit 4 that controls the device main body 3. It is configured with.
The apparatus main body 3 is provided so as to be slidable in the longitudinal direction of the horizontal beam portion 33, a table 31 on which the object to be measured is placed, a portal frame 32 standing on the table 31 and having a substantially horizontal horizontal beam portion 33. A first slider 34 and a second slider 36 that can be moved up and down on the first slider 34 are provided, and the probe 2 is provided at the lower end of the second slider 36. A first linear encoder that detects the driving amount of the first slider 34 and a second linear encoder that detects the driving amount of the second slider 36 are provided. The first slider 34 and the second slider 36 are driven and controlled by a control command from a computer circuit.
[0003]
The scanning probe 2 includes a main body attachment portion 21 provided on one end side and attached to the apparatus main body 3, a stylus attachment portion 22 provided on the other end side and attached with a stylus 25, and the main body attachment portion 21 and the stylus attachment portion 22. The connecting portion 23 is configured to be connected and elastically deformable.
The tip of the stylus 25 is bent into an L shape, and a contact portion 26 is provided at the tip of the L shape.
The connecting portion 23 is provided with a strain gauge as detection means for detecting the amount of elastic deformation.
[0004]
In such a configuration, the contact portion 26 is brought into contact with the screw-shaped surface, and the first slider 34 and the second slider 36 are driven and controlled so that the amount of distortion of the connecting portion 23 is constant, so that the contact portion 26 is screw-shaped. It is moved along the surface so as to be substantially parallel to the screw axis 100A. At this time, if the driving amount of the first slider 34 and the second slider 36 and the strain amount of the strain gauge are detected and plotted on coordinates, screw-shaped measurement data can be obtained.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An example of data obtained by measuring the screw shape as described above is shown in FIG. This plots measured data with the screw axis direction as the horizontal axis and the direction perpendicular to the screw axis as the vertical axis. By analyzing this measurement data, for example, the thread shape parameters such as the effective thread length and the inclination of the screw pilot hole and the threading shaft are obtained.
However, if the data of FIG. 2 is used as it is, there is a problem that the screw shape parameters such as the effective screw length cannot be obtained accurately due to the mixing of noise or the like.
[0006]
The same problem applies not only to measurement data obtained by shape measurement using a contact scanning probe, but also to measurement data obtained by measurement using a non-contact scanning probe, other projectors, and image measuring machines. Problems due to noise and the like.
The spiral shape is not limited to a screw shape such as a female screw or a male screw, and similarly when the spiral shape is a drill or the like, there is a problem that the spiral shape cannot be accurately analyzed due to noise or the like.
[0007]
An object of the present invention is to provide a spiral shape analyzing method and a spiral shape analyzing apparatus capable of solving the conventional problems and improving the accuracy of spiral shape analysis.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The spiral shape analysis method according to claim 1, wherein the spiral shape analysis method analyzes the measurement data obtained by measuring the spiral shape having valleys and peaks in the direction of the spiral axis, and the data shaping step for shaping the actual measurement data of the measurement data; A valley bottom data extraction step of extracting valley bottom data corresponding to the valley portion of the spiral shape from the shaping data shaped in the data shaping step, and a straight line approximation step of linearly approximating the valley bottom data with two or more approximate straight lines, An intersection calculation step for obtaining an intersection of the approximate straight lines,In the straight line approximation step, the valley bottom data extracted for each valley is designated as the first, second, third,. When the approximate straight line obtained by the method of least squares of data is extended, if the orthogonal distance between this approximate straight line and the (k + 1) th valley bottom data is within a predetermined value, this approximate straight line is extended to be the first valley bottom line. A first valley bottom line calculating step and a second valley bottom line calculating step of calculating an approximate straight line by a least square method for the valley bottom data in which the orthogonal distance between the first valley bottom line is equal to or greater than a predetermined value and using the approximate square AndThe spiral shape is analyzed with reference to the intersection calculated in the intersection calculation step.
[0009]
In such a configuration, the measured data is shaped in the data shaping step. In the case of shaping the data, for example, the influence of noise or the like mixed in the actually measured data is deleted by deleting data greatly deviating from the adjacent data. Through the valley bottom data extraction step, valley bottom data corresponding to the spiral valley is extracted from the shaped data.
In the straight line approximation step, the extracted valley bottom data is linearly approximated by two or more approximate straight lines.
[0010]
  Where approximate lineThe approximation step includes a first valley bottom line calculation step and a second valley bottom line calculation step.
The first valley line calculation step determines that the approximation line can be extended when the orthogonal distance between the approximation line calculated for the valley data from No. 1 to No. k and the orthogonal distance between the (k + 1) th measurement data is within a predetermined value. Then, the approximate straight line for the valley data from No. 1 to No. k + 1 is calculated.
For example, when a straight line connecting the first and second valley bottom data is obtained and the orthogonal distance between the straight line and the third valley bottom data is within a predetermined value, it can be determined that the approximate straight line can be extended. Therefore, next, the orthogonal distance between the approximate straight line and the fourth approximate straight line for the first to third valley bottom data is obtained, and if it is within a predetermined value, it is determined that this approximate straight line can be extended, and so on. The approximate straight line is extended by the operation.
When the orthogonal distance between the approximate straight line for the 1st to kth valley bottom data and the (k + 1) th valley bottom data exceeds a predetermined value, it is determined that the approximate straight line cannot be extended to the (k + 1) th valley bottom data. The approximate straight line for the valley bottom data from No. to k is defined as the first valley bottom line.
Thereafter, in the second valley bottom line calculating step, an approximate straight line is calculated by the same operation as that for calculating the first valley bottom line for the k + 1 and subsequent valley bottom data, and this is used as the second valley bottom line.
What is necessary is just to obtain | require an approximate straight line by the least squares method (least square regression) etc.
[0011]
If the first valley bottom line is calculated for the 1st to kth valley bottom data by such an operation, it can be determined that the 1st to kth valleys have a uniform depth within a predetermined value. It is determined that the (k + 1) th and subsequent valley bottom data are out of the first valley bottom line, that is, are valleys having a depth different from the 1st to kth valleys.
  In the intersection calculation step, the approximate straight line calculated in the straight line approximation step (firstValley bottom lineThe secondValley bottom line) Is calculated. Then, a reference point when analyzing the spiral shape can be obtained. For example, when the spiral shape is a screw shape, the boundary between the complete screw portion and the incomplete screw portion can be obtained. Therefore, when the distance from the one end side of the screw shape to the intersection is obtained with this intersection as a reference, the length of the complete thread portion (effective thread portion length) can be obtained.
[0012]
According to such a configuration, noise mixed in the actually measured data can be removed by the data shaping process. Since data analysis is performed based on the shaped data, it is possible to analyze the spiral shape using only main data that accurately reflects the spiral shape. As a result, the analysis accuracy of the spiral shape can be improved.
Since the measurement data is linearly approximated with two or more approximate lines in the straight line approximation step, and the intersection point of the approximate straight lines is calculated in the intersection point calculation step, the reference point for analyzing the spiral shape can be easily obtained.
[0013]
The spiral shape analysis method according to claim 2 is the spiral shape analysis method according to claim 1, wherein the data shaping step removes a singular point whose distance from adjacent measurement data is a predetermined value or more. It is characterized by comprising a removing step and a low-pass filter processing step for processing measurement data with a low-pass filter.
[0014]
In such a configuration, in the singular point removal step, the point whose distance from the adjacent measurement data is a predetermined value or more is removed as noise that does not reflect the shape of the object to be measured (spiral shape). Further, high frequency noise is removed from the measurement data in the low pass filter processing step. Then, the shaped data is composed of only main data that accurately reflects the spiral shape as the object to be measured. Since noise is not mixed, it becomes easy to handle in subsequent data processing. Further, if data processing analysis is performed on the main data reflecting the spiral shape, the data processing error due to noise does not occur, so the analysis accuracy of the spiral shape analysis can be improved.
[0015]
The spiral shape analysis method according to claim 3 is the spiral shape analysis method according to claim 1 or 2, wherein the spiral shape analysis method passes through an average value of measurement data and is parallel to the axial direction of the spiral shape before the valley bottom data extraction step. And a valley data extraction step for extracting valley data corresponding to the valley portion for each valley with the middle line as a threshold value. The valley bottom data extraction step includes: Every time, the data farthest from the middle line is extracted from the valley data.
[0016]
In such a configuration, a straight line (middle line) that passes through the average value of all measurement data and is parallel to the spiral axis direction is obtained by the middle line calculation step. Here, the average value of the measurement data is the average value of the data in the direction perpendicular to the spiral axis. Then, the middle line crosses the spiral slope and becomes a line that separates the data corresponding to the mountain portion and the data corresponding to the valley portion. Further, if the intersection of the midline and the spiral measurement data is obtained, it can be seen that a mountain or valley exists between the intersections. For example, in the case of a female screw, it can be determined that the data located at a position farther from the middle line when viewed from the spiral axis is data corresponding to the valley of the screw. Therefore, using the middle line as a threshold, data corresponding to the valley is extracted for each valley by the valley data extraction step. In the valley bottom data extraction step, measurement data farthest from the midline is extracted from the extracted valley data.
If the middle abdominal line is calculated by the middle abdominal line calculation step and this middle abdominal line is used as a threshold value, the measurement data can be easily divided into the peak data and the valley data. In addition, valley bottom data can be extracted by extracting data farthest from the middle line.
[0020]
  Claim4The spiral shape analysis method according to claim 1,3In the spiral shape analysis method according to any one of the above, the summit data extraction step of extracting the summit data corresponding to the summit portion of the spiral shape from the shaped data shaped in the data shaping step, and an approximate straight line of the summit data A summit line calculating step of calculating a certain summit line, wherein the spiral shape is analyzed on the basis of an angle formed by either the first trough bottom line or the second trough bottom line and the summit line.
[0021]
According to such a configuration, the summit data corresponding to the spiral summit is extracted by the summit data extraction step. The summit line that approximates the summit data in a straight line is calculated by the summit line calculation step. The extraction of the summit data and the calculation of the summit line may be performed based on the same idea as the extraction of the valley bottom data and the calculation of the valley bottom line. That is, peak data is obtained from the middle line, and measurement data farthest from the middle line among the peak data may be extracted for each mountain as peak data. Further, an approximate straight line may be obtained for the summit data by the least square method or the like to obtain the summit line.
For example, when the spiral shape is an internal thread, the peak line represents the axial direction of the screw hole. On the other hand, the first valley bottom line represents the axial direction of the threaded hole. Therefore, by obtaining the angle formed by the peak line and the first valley line, the axial shift between the screw prepared hole and the threaded hole can be obtained.
[0022]
  Claim5The helical shape analyzing apparatus described in the above is a helical shape analyzing apparatus for analyzing measurement data obtained by measuring a helical shape having valleys and peaks in the direction of the helical axis, data shaping means for shaping the actual measurement data of the measurement data, and the data Valley bottom data extraction means for extracting valley bottom data corresponding to the valley portion of the spiral shape from the shaping data shaped by the shaping means, linear approximation means for linearly approximating the valley bottom data with two or more approximate straight lines, and the approximate straight line An intersection calculation means for obtaining the intersection ofThe straight line approximating means sets the bottom data extracted for each valley from the one end side of the spiral shape to the first, second, third,. When the approximate straight line obtained by the method of least squares of data is extended, if the orthogonal distance between this approximate straight line and the (k + 1) th valley bottom data is within a predetermined value, this approximate straight line is extended to be the first valley bottom line. A first valley bottom line calculating step and a second valley bottom line calculating step of calculating an approximate straight line by a least square method for the valley bottom data in which the orthogonal distance between the first valley bottom line is equal to or greater than a predetermined value and using the approximate square AndThe spiral shape is analyzed based on the intersection calculated by the intersection calculation means.
[0023]
According to such a configuration, the same effect as that of the first aspect of the invention can be achieved. That is, noise mixed in the measured data can be removed by the data shaping means. Since data analysis is performed using the shaped data, the spiral shape can be analyzed using only main data that accurately reflects the shape of the spiral shape. As a result, the analysis accuracy of the spiral shape can be improved.
Further, the measurement data is linearly approximated with two or more approximate lines in the straight line approximation step, and the intersection point of the approximate lines is calculated in the intersection point calculation step. Therefore, a reference point for analyzing the spiral shape can be easily obtained.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a spiral shape analyzing method and a spiral shape analyzing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
As the spiral shape analysis apparatus of the present invention, for example, the shape measuring machine 1 described in the background art (FIG. 14) can be used. For the sake of explanation, in this embodiment, the spiral shape having the peaks and valleys to be measured is an internal thread.
[0025]
FIG. 1 is a block diagram showing the main elements of the apparatus main body 3 of the spiral shape analyzing apparatus and the configuration of the computer circuit 4.
The main elements of the apparatus body 3 are a first slider 34, a first linear encoder 35 that detects the driving amount of the first slider 34, a second slider 36, and a second linear that detects the driving amount of the second slider 36. The encoder 37 and the strain gauge 24 that detects the strain amount of the connecting portion 23 are provided.
The computer circuit 4 includes a drive control circuit 41 that drives and controls the first slider 34 and the second slider 36, a measurement unit 42 that measures detection values of the first linear encoder 35, the second linear encoder 37, and the strain gauge 24. A data storage circuit 45 that temporarily stores data output from the measurement unit 42 and an analysis circuit 46 that performs shape analysis of the object to be measured (spiral shape) from the data stored in the data storage circuit 45 are provided.
[0026]
The measuring unit 42 includes a counter 43 that counts the detection values of the first linear encoder 35 and the second linear encoder 37, and a bridge circuit 44 that measures the strain amount of the connecting unit 23 from the detection signal from the strain gauge 24. .
The measurement data measured by the measurement unit 42 is sequentially plotted on the coordinates. For example, as shown in FIG. 2, the measurement data is plotted with the screw axis direction as the horizontal axis and the screw axis orthogonal direction as the vertical axis. The number given in the screw axis direction represents the depth from the opening end. The numbers given in the direction perpendicular to the screw axis are the distance to the screw hole wall surface when the center is the screw axis 100A.
[0027]
The analysis circuit 46 analyzes the spiral shape from the measurement data of FIG. The configuration of the analysis circuit is shown in FIG.
The analysis circuit 46 includes a waveform shaping unit 47 as data shaping means for shaping the measurement data from the data storage circuit 45, a midline calculation unit 50 for calculating an average line of the measurement data, and data corresponding to a thread-shaped valley. And a trough data processing unit 51 for processing.
[0028]
The waveform shaping unit 47 includes a singular point removal unit 48 that removes data (singular points) that are more than a predetermined value away from adjacent measurement data, and a low-pass filter 49 that removes high-frequency noise from the data from which singular points are removed. It is configured with.
In the singular point removal unit 48, a value for distinguishing the singular point Ps is set as a predetermined value. The singular point removal unit 48 refers to this predetermined value, and when the measurement data is viewed in order along the screw axis direction, the fluctuation width in the direction perpendicular to the screw axis becomes equal to or greater than the predetermined value. The data is defined as a singular point Ps. Data determined as the singular point Ps is removed.
High frequency noise is removed by the low pass filter 49 from the data from which the singular point Ps has been removed.
By the shaping by the waveform shaping unit 47, noise mixed in the actually measured data is removed, and, for example, the shaped data shown in FIG. 4 is obtained.
The midline calculation unit 50 calculates an average value for the values in the direction perpendicular to the screw axis, and calculates a straight line (middle line Lt) that passes through this average value and is parallel to the screw axis direction. An example of the midline Lt is shown in FIG.
[0029]
The valley data processing unit 51 extracts the data (valley data) corresponding to the thread-shaped valley portion of the measurement data for each valley, and the data corresponding to the screw valley bottom portion of the valley data ( A valley bottom data extraction unit 53 that extracts valley bottom data), a valley line calculation unit 54 as a straight line approximation unit that obtains an approximate straight line of valley bottom data, and a boundary point Pc between a complete screw portion and an incomplete screw portion. The boundary point calculation unit 57 serving as an intersection calculation unit for calculating the length and the complete screw portion length calculation unit 58 for calculating the length of the complete screw portion are provided.
[0030]
The valley data extraction unit 52 extracts data corresponding to the valley portion. The valley data extraction unit 52 first calculates the intersection point Pt between the midline line Lt calculated by the midline line calculation unit 50 and the measurement data. For example, as shown in FIG. 5, the intersection point Pt of the midline Lt and the measurement data in order from the opening surface₁, Pt₂... Pt_kAsk for ... This intersection Pt_kAnd Pt_{k + 1}It can be determined that data at a position farther from the screw axis 100A than the midline Lt is valley data corresponding to the valley portion. The valley data extraction unit 52 uses the intersection Pt_kAnd Pt_{k + 1}Is extracted as valley data corresponding to the k-th valley from the opening surface So.
[0031]
The valley bottom data extraction unit 53 determines that the data at the position farthest from the midline Lt among the valley data for each valley is the valley bottom data corresponding to the valley bottom. The bottom data of the kth valley from the opening surface So is represented by valley data Wv._kAnd
The valley bottom line calculation unit 54 calculates an approximate straight line of valley bottom data. The valley bottom line calculation unit 54 is a complete thread portion valley bottom line calculation unit 55 as a first valley bottom line calculation unit that calculates an approximate straight line Lv for the valley bottom data of the complete screw portion, and an approximate straight line for the valley bottom data of the incomplete screw portion. An incomplete thread portion valley bottom line calculation unit 56 as second valley bottom line calculation means for calculating Lu is configured. The operations of the complete thread part valley bottom line calculation unit 55 and the incomplete thread part valley bottom line calculation unit 56 will be described later with reference to FIGS. 9 and 10.
[0032]
The boundary point calculation unit 57 calculates the intersection point Pc between the complete screw portion valley bottom line Lv and the incomplete screw portion valley bottom line Lu calculated by the valley bottom line calculation unit 54.
The complete thread length calculator 58 calculates the complete thread length SL (effective thread length) by calculating the distance between the intersection Pc calculated by the boundary point calculator 57 and the screw opening end So.
The calculated complete thread length SL is output to the display means 7 and displayed.
[0033]
A spiral shape analyzing method by the spiral shape analyzing apparatus having such a configuration will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
In the spiral shape analysis method, as shown in FIG. 6, first, measurement data of an object to be measured is acquired by scanning measurement using the scanning probe 2 (see the background art) of the apparatus body 3 (ST1). By scanning measurement, the drive amount of the first slider 34 and the second slider 36 and the strain amount of the strain gauge 24 are output to the measuring unit 42, and the actual measurement data of the measurement shown in FIG. 2 is obtained. The actual measurement data is analyzed by the analysis circuit 46 (ST2). The analysis result is output to the display means 7 (ST3).
[0034]
Data analysis (ST2) will be described with reference to FIG. First, a data shaping step is performed in which measured data (FIG. 2) obtained by scanning measurement is shaped by the waveform shaping unit 47 (ST11). In waveform shaping, the singular point removal unit 48 removes the singular point Ps from the measured data (singular point removal step), and further removes high-frequency noise by the low-pass filter 49 (low-pass filter processing step). Then, the shaped data shown in FIG. 4 is obtained.
Next, the middle abdominal line calculation unit 50 performs a middle abdominal line calculation step of calculating a middle abdominal line Lt that passes through the average value of the shaping data and is parallel to the screw axis 100A (ST12). The valley data processing unit 51 processes valley data using the middle line Lt as a threshold (ST13).
[0035]
The valley data processing (ST13) will be described with reference to FIG. First, with the middle line Lt calculated by the middle line calculation unit 50 as a threshold value, a valley data extraction step is performed by the valley data extraction unit 52 to extract valley data corresponding to a screw-shaped valley for each valley (ST21). . Next, the valley bottom data extraction unit 53 extracts the data farthest from the midline Lt among the valley data as valley bottom data corresponding to the thread-shaped valley bottom for each valley (ST22). At this time, the bottom data of the kth valley from the screw-shaped opening end So is Wv._kAnd
The valley bottom data Wv extracted by the valley bottom data extraction unit 53 in the valley bottom line calculation unit 54_kA straight line approximation step for calculating the approximate straight line is performed. Specifically, a complete thread portion valley line Lv that approximates the valley data of the complete thread portion linearly and an incomplete thread portion valley line Lu that approximates the valley bottom data of the incomplete thread portion linearly are calculated (ST23).
The boundary point calculation unit 57 performs an intersection point calculation step of calculating an intersection point Pc between the complete thread portion valley bottom line Lv and the incomplete thread portion valley bottom line Lu (ST24). With this intersection Pc as the boundary between the complete thread portion and the incomplete thread portion, the complete thread portion length calculation unit 58 obtains the distance between the intersection point Pc and the screw-shaped opening end So. Then, this distance is calculated as the complete thread length SL (ST25).
[0036]
The first valley bottom line calculating step for calculating the complete threaded portion valley bottom line Lv and the second valley bottom line calculating step (ST23) for calculating the incomplete threaded portion valley bottom line Lu will be described with reference to FIGS.
With reference to FIG. 9, the process of calculating the complete thread valley bottom line Lv will be described. The step of calculating the complete thread valley bottom line Lv is the valley bottom data Wv.₁To Wv_kApproximate straight line and valley bottom data Wv calculated for_{k + 1}The orthogonal distance Δd with_{k + 1}Is smaller than a predetermined value ΔLv set in advance, the process of extending the approximate straight line is repeated in order from k = 2.
The valley data extracted by the valley bottom data extraction unit 53 is output to the complete thread portion valley bottom line calculation unit 55 of the valley bottom line calculation unit 54.
[0037]
First, in ST31 and ST32, Wv₁To Wv_ThreeThe valley bottom data is read out. That is, when k = 2 is set in ST31, the valley data read in ST32 is Wv₁, Wv₂, Wv_ThreeIt is. Next, in ST33, Wv₁And Wv₂Valley bottom line Lv connecting_1-2Is calculated. In ST34, this valley bottom line Lv_1-2Extension line and valley bottom data Wv_ThreeThe orthogonal distance Δd with_ThreeIs calculated. In ST35, Δd_ThreeAnd a predetermined value ΔLv set in advance, and the orthogonal distance Δd_ThreeIs smaller than the predetermined value ΔLv (ST35: YES), the valley line Lv_1-2The valley bottom data Wv_ThreeThen, k = 2 + 1 (ST36), the valley data Wv_FourConsider whether the bottom line can be extended. That is, in ST33, Wv₁To Wv_ThreeApproximate straight line (valley bottom line Lv) by the least square method_1-3), And this extension line and Wv_FourThe distance Δd from_FourIs compared with a predetermined value ΔLv.
[0038]
The above process is repeated, and in ST35, valley bottom data Wv_{k + 1}About valley bottom line Lv_kThe orthogonal distance Δd with_{k + 1}Is larger than the predetermined value ΔLv (ST35: NO), in ST37, Wv₁To Wv_kThe valley bottom line up to is output to the boundary point calculation unit 57 as a complete thread portion valley bottom line Lv. Then, it transfers to the process (ST38) which calculates the incomplete thread part valley bottom line Lu.
[0039]
The step (ST38) of calculating the incomplete thread portion valley bottom line will be described with reference to FIG. The step of calculating the incomplete thread portion valley bottom line Lu is basically the same as the step of calculating the complete thread portion valley bottom line Lv.
The incomplete thread valley bottom line calculation unit 56 calculates the next valley bottom data of the point where the extension of the complete thread valley bottom line Lv is completed, that is, the complete thread valley bottom line Lv is the valley bottom data Wv._kIf it ends in the valley data Wv_{k + 1}From this, calculation of the incomplete thread valley bottom line is started. Therefore, m = k + 1 and n = k + 2 (ST41), Wv_m, Wv_n, Wv_{n + 1}The valley bottom data is read out (ST42). Thereafter, steps ST42 to ST47 are basically the same as ST32 to ST36 of FIG. That is, Wv_mTo Wv_nOf valley bottom line Lu calculated by the method of least squares and valley bottom data Wv_{n + 1}Direct distance Δd from_{n + 1}Are compared with a predetermined value ΔLu (ST45). Orthogonal distance Δd_{n + 1}Is smaller than the predetermined value ΔLu (ST45: YES), in ST46, it is determined whether the end condition is satisfied. Here, satisfying the termination condition means, for example, the case where the processing is completed for all measurement data.
If the termination condition is not satisfied, n = n + 1 is set at ST47, and the steps after ST42 are repeated to extend the valley line Lu.
[0040]
In ST45, orthogonal distance Δd_{n + 1}Wv is greater than the predetermined value ΔLu or when the termination condition is satisfied in ST46, Wv_mTo Wv_nThe valley bottom line Lu up to is output to the boundary point calculation unit 57 as an incomplete thread valley bottom line Lu (ST48).
[0041]
The complete thread section valley bottom line Lv calculated by the complete thread section valley bottom line calculation section 55 and the incomplete thread section valley bottom line Lu calculated by the incomplete thread section valley bottom line calculation section 56 are output to the boundary point calculation section 57. (ST37, ST48). In the boundary point calculation part 57, the intersection of the complete thread part valley bottom line Lv and the incomplete thread part valley bottom line Lu is calculated (ST24 in FIG. 8). The coordinates of the intersection point Pc are the boundary points between the complete thread portion and the incomplete thread portion. The coordinates of the boundary point are output to the complete thread length calculation unit 58, and the distance between the screw-shaped opening end So and the boundary point Pc is calculated as the complete thread length SL (ST25). The calculated complete thread length SL is displayed on the display means 7 as an analysis result (ST3 in FIG. 6).
[0042]
According to such a configuration, the following effects can be achieved.
(1) Since the waveform shaping unit 47 is provided and the data analysis is performed based on the shaping data from which the singular point Ps and the high frequency noise are removed, only the main data that accurately reflects the shape of the object to be measured can be analyzed. it can. Therefore, the analysis accuracy of the spiral shape can be improved.
(2) A midline calculation unit 50 is provided, and a straight line (middle line Lt) that passes through the average value of the measurement data and is parallel to the helical axis can be obtained. By using the middle line Lt as a threshold value, the data of the spiral valley portion can be easily identified, and the valley data extraction unit 52 can easily extract the valley data. Further, by extracting the data farthest from the middle line for each valley, the valley data can be easily extracted.
(3) In the complete thread portion valley bottom line calculation unit 55 and the incomplete thread portion valley bottom line calculation unit 56, the complete thread portion valley bottom line Lv and the incomplete thread portion valley bottom as approximate straight lines in which the orthogonal distance from the measurement data is within a predetermined value. The line Lu can be calculated. The boundary point Pc between the complete thread part and the incomplete thread part can be obtained by obtaining the intersection point between the complete thread part valley bottom line Lv and the incomplete thread part valley bottom line Lu. If the distance between the boundary point Pc and the screw-shaped opening end So is calculated, the complete thread length SL can be obtained.
[0043]
(Second Embodiment)
FIG. 11 shows a second embodiment of the helical shape analyzing apparatus and the helical shape analyzing method of the present invention. Although the basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the feature of the second embodiment is that a mountain data processing unit 59 that processes mountain data corresponding to a spiral mountain portion; A slope data processing unit 63 that processes slope data corresponding to the slope portion and an inclination angle calculation unit 66 that calculates an angle formed by the calculated approximate straight lines are provided.
[0044]
The mountain data processing unit 59 includes a mountain data extraction unit 60 that extracts mountain data corresponding to a spiral mountain portion, and a mountain top data extraction unit 61 that extracts, for each mountain, mountain peak data corresponding to the mountain peak portion of the mountain data. A peak line calculating unit 62 that calculates an approximate straight line of peak data.
[0045]
The mountain data extraction unit 60 extracts mountain data using the midline Lt calculated by the midline calculation unit 50 as a threshold value. Basically, like the valley data extraction unit 52, the intersection point Pt between the midline Lt and the measurement data_kAnd Pt_{k + 1}The data located at a position closer to the screw axis than the midline is extracted as peak data corresponding to the k-th peak.
[0046]
Similar to the valley bottom data extraction unit 53, the summit data extraction unit 61 basically determines the data at the farthest position from the midline Lt for each mountain as the summit data corresponding to the summit, and the summit data for each mountain. The summit data extraction process is performed to extract. Top data of the kth mountain from the open end is Wp_kAnd
The summit line calculation unit 62 calculates a summit line Lp that approximates the summit data in a straight line. Basically, like the valley bottom line calculation unit 54, Wp₁To Wp_kApproximate line and peak data Wp for the peak data up to_{k + 1}The orthogonal distance Δd with_{k + 1}Is within a predetermined value set in advance, the approximate straight line is extended to calculate the peak line Lp (see FIG. 12). The calculated peak line Lp is output to the inclination angle calculation unit 66.
[0047]
The slope data processing unit 63 includes a slope data extraction unit 64 that extracts slope data, and a slope line calculation unit 65 that calculates slope lines Sa and Sb that linearly approximate the slope data.
The slope data extraction unit 64 uses the data between the valley bottom lines Lv and Lu calculated by the valley bottom line calculation unit 54 and the peak line calculated by the mountain peak line calculation unit 62 as slope data corresponding to the slope. Extract every.
The slope line calculation unit 65 calculates slope lines Sa and Sb that linearly approximate the extracted slope data for each slope (see FIG. 12). The calculated slope lines Sa and Sb are output to the inclination angle calculation unit 66.
Further, the complete thread portion valley bottom line Lv calculated by the complete thread portion valley bottom line calculation unit 55 is output to the inclination angle calculation unit 66.
[0048]
The inclination angle calculation unit 66 calculates the angles formed by the calculated approximate straight lines, that is, the complete thread portion valley bottom line Lv, the peak line Lp, the slope lines Sa, Sb, and the like.
When the spiral shape is an internal thread, the peak line Lp represents the wall surface of the screw hole when the internal thread is formed. On the other hand, the complete thread portion valley line Lv represents the axis of threading. Therefore, if the inclination angle calculation unit 66 obtains the angle formed by the peak line Lp and the complete thread part valley bottom line Lv, the deviation between the screw hole and the threading axis can be obtained.
Further, by calculating the inclination of the slope lines Sa and Sb with respect to the complete thread portion bottom line Lv and the inclination of the slope lines Sa and Sb with respect to the peak line Lp, the screw accuracy can be obtained.
[0049]
According to the second embodiment having such a configuration, the following effects can be obtained in addition to the effects (1), (2), and (3) of the first embodiment.
(4) The peak line Lp is calculated by the peak line calculation unit 62, and the slope lines Sa and Sb are calculated by the slope line calculation unit 65. In addition to this, the complete thread portion bottom line Lv can be added, and the angle formed by each approximate straight line can be calculated by the inclination angle calculation unit 66. Then, the screw accuracy can be obtained from the angle formed by the screw pilot hole and the thread cutting, or the angle formed by the slope lines Sa and Sb and the peak line Lp or the slope lines Sa and Sb and the complete thread valley line Lv. At this time, since the analysis is based on the approximate straight line calculated based on the shaped data, the analysis can be performed with high accuracy.
[0050]
Note that the spiral shape analysis apparatus and the spiral shape analysis method of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
In the above-described embodiment, when the valley bottom data is extracted by the valley bottom data extraction unit 53, the data farthest from the midline Lt among the valley data is extracted as the valley bottom data Wv. The data located within a predetermined value may be extracted together with the valley bottom data to form a valley bottom data group. For example, in FIG. 13A, Pv2 within a predetermined value may be extracted as valley data with respect to data Pv1 farthest from the midline Lt.
Similarly, as shown in FIG. 13 (B), the summit data extraction unit 61 also extracts data Pp2 within a predetermined value from the summit data Pp1 that is farthest from the midline Lt among the peak data, and the summit data It is good also as a group.
[0051]
When the object to be measured is a female thread and the threaded part of the female thread starts at a certain distance from the opening end, the intersection of the slope line Sa closest to the opening end and the complete threaded part bottom line is obtained. And the boundary point Pc calculated by the boundary point calculation unit 57 may be obtained to obtain the complete thread length SL.
[0052]
An intersection point between the slope lines Sa and Sb, that is, a summit-side intersection point or a valley-bottom side intersection point may be obtained, and the screw pitch may be obtained from the screw axis direction pitch of the intersection point. At this time, a position where the screw pitch changes to a predetermined length or a predetermined ratio or more may be set as a boundary point between the complete screw portion and the incomplete screw portion. Further, when the slope is other than a linear shape, arc approximation, free curve approximation, or the like may be performed.
[0053]
In 1st Embodiment, although the incomplete thread part valley bottom line calculation part 56 showed the example which carries out a straight line approximation by the procedure (FIG. 10) similar to the complete thread part valley bottom line calculation part 55, it is not restricted to this, Complete thread The incomplete threaded valley bottom line Lu may be obtained by performing curve approximation or free curve approximation using valley bottom data deviated from the valley bottom line Lv.
[0054]
In the above-described embodiment, the actual measurement data is acquired by the scanning measurement of the shape measuring machine shown in FIG. 14, but the present invention is not limited to this as long as the apparatus can measure the helical shape of the object to be measured. As an object to be measured, the case of a female screw has been described. However, the spiral shape analysis method of the present invention can be applied to a spiral shape such as a male screw or a drill.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the spiral shape analyzing method and the spiral shape analyzing apparatus of the present invention, it is possible to achieve an excellent effect that the analysis accuracy of the spiral shape can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a helical shape analyzing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of actual measurement data obtained by spiral-shaped scanning measurement in the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an analysis circuit in the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing an example of shaped data obtained by shaping measured data in the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a middle abdominal line, a complete threaded part valley bottom line, and an incomplete threaded part valley bottom line in the first embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing steps of a spiral shape analysis method in the first embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a data analysis process in the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart showing a process of valley data processing in the first embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing a process for calculating a complete thread valley bottom line in the first embodiment.
FIG. 10 is a flowchart showing a process of calculating an incomplete thread portion valley bottom line in the first embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing a second embodiment of the helical shape analyzing apparatus of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a midline, a peak line, and a slope line in the second embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing a modification in the case of extracting valley bottom data and peak data.
FIG. 14 is a diagram showing a shape measuring machine for obtaining measurement data of a spiral shape as an object to be measured.
[Explanation of symbols]
47 Waveform shaping part (data shaping means)
53 Valley bottom data extraction unit (valley bottom data extraction means)
54 Valley bottom line calculation unit (Linear approximation means)
55 Complete screw part valley bottom line calculation part (1st valley bottom line calculation means)
56 Incomplete thread part valley bottom line calculation part (2nd valley bottom line calculation means)
57 Boundary point calculation unit (intersection point calculation means)
Lt midline
Lu incomplete thread valley bottom line (second valley bottom line)
Lv Fully threaded valley bottom line (first valley bottom line)
Pc boundary point
Pc intersection
Ps singularity
Wp summit data
Wv Valley bottom data

Claims

In a spiral shape analysis method for analyzing measurement data obtained by measuring a spiral shape having valleys and peaks in the direction of the spiral axis,
A data shaping step for shaping the actual measurement data of the measurement data;
A valley bottom data extraction step for extracting valley bottom data corresponding to the valley portion of the spiral shape from the shaping data shaped in the data shaping step;
A linear approximation step of approximating the valley bottom data with two or more approximate straight lines;
An intersection calculation step for obtaining an intersection of the approximate straight lines,
In the straight line approximation step, the valley bottom data extracted for each valley is designated as the first, second, third,. When the approximate straight line obtained by the method of least squares of data is extended, if the orthogonal distance between this approximate straight line and the (k + 1) th valley bottom data is within a predetermined value, this approximate straight line is extended to be the first valley bottom line. A first valley bottom line calculating step;
A second valley bottom line calculating step of calculating an approximate straight line by a least square method for the valley data whose orthogonal distance to the first valley bottom line is equal to or more than a predetermined value,
A spiral shape analysis method, comprising: analyzing the spiral shape with reference to the intersection calculated in the intersection calculation step.

In the spiral shape analysis method according to claim 1,
In the data shaping step, a singular point removing step of removing a singular point having a distance from adjacent measurement data equal to or greater than a predetermined value;
A spiral shape analysis method comprising: a low pass filter processing step of processing measurement data with a low pass filter.

In the spiral shape analysis method according to claim 1 or 2,
Prior to the valley bottom data extraction step, a midline calculation step of calculating a midline that passes through the average value of measurement data and is parallel to the axial direction of the spiral shape;
A valley data extraction step is provided for extracting valley data corresponding to the valley portion for each valley with the middle line as a threshold,
The valley bottom data extracting step extracts data that is farthest from the midline among the valley data for each valley, and is a spiral shape analysis method.

In the spiral shape analysis method according to any one of claims 1 to 3 ,
A summit data extraction step for extracting summit data corresponding to the summit portion of the spiral shape from the shaped data shaped in the data shaping step,
A summit line calculating step of calculating a summit line that is an approximate straight line of the summit data,
A spiral shape analysis method, wherein the spiral shape is analyzed with reference to an angle formed by either the first valley bottom line or the second valley bottom line and the peak line.

In the spiral shape analyzer that analyzes the measurement data of the spiral shape with valleys and peaks,
Data shaping means for shaping the actual measurement data of the measurement data;
Valley bottom data extraction means for extracting valley bottom data corresponding to the spiral valley bottom from the shaped data shaped by the data shaping means;
Linear approximation means for linearly approximating the valley bottom data with two or more approximate lines;
An intersection calculation means for obtaining an intersection of the approximate straight lines,
The straight line approximating means sets the bottom data extracted for each valley from the one end side of the spiral shape to the first, second, third,. When the approximate straight line obtained by the method of least squares of data is extended, if the orthogonal distance between this approximate straight line and the (k + 1) th valley bottom data is within a predetermined value, this approximate straight line is extended to be the first valley bottom line. A first valley bottom line calculating step;
Performing a second valley bottom line calculating step of calculating an approximate straight line by the least square method for the valley bottom data in which the orthogonal distance to the first valley bottom line is equal to or greater than a predetermined value;
The spiral shape analyzing apparatus, wherein the spiral shape is analyzed with reference to the intersection calculated in the intersection calculation step.