JP4706356B2 - ねじ形状測定装置 - Google Patents
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Description
また特許文献2に記載の光学式ねじ形状検査装置では、ねじ部を照射する照射光31Aに平行光を用いておらず、しかも、鏡を介してねじ部のシルエット像をテレビカメラ33で撮像するようにしているので、撮像したねじ画像の輪郭が不鮮明となって、高精細、高分解能のCCD素子を有するカメラを用いても、数μm〜数十μmの測定精度を得るのが困難であるという問題がある。
本発明は、以下のとおりである。
1.被測定対象物である管の管端外周に形成したねじ部の巻き線と平行な方向に照射光を照射する照射手段と、ねじ部を通過した光とねじ部で遮蔽された光とで形成されるねじ部のシルエット像を投影可能な投影面がねじ部と対向させて配置された投影板と、該投影板上に投影されたねじ部のシルエット像を撮像する撮像手段とを具備した光学式ねじ形状測定装置であって、前記照射手段は光源からの光を平行光とし、その光軸がねじの巻き線と平行に設定され、かつ、前記投影板を、ねじピッチ方向に平行な管軸を通る水平面に平行な照射光の光軸に対し、該光軸に直交しかつ管軸を通る水平面に平行な回転軸の周りに傾け可能に設置すると共に、前記投影板上に投影されたねじ部のシルエット像を更に投影させるために前記投影板の投影面に対向させて別の投影板を設置し、該別の投影板を前記投影板と平行な面に対して角度を付けて設置して前記ねじのシルエット像をねじピッチ方向に拡大し、該拡大したシルエット像を前記撮像手段で撮像することを特徴とするねじ形状測定装置。
3.前記撮像手段が2次元CCDカメラであることを特徴とする上記1.または2.に記載のねじ形状測定装置。
図1中、W1は、被測定対象物である油井管などの管Wの管軸を示す。ねじSはつる巻き線状に管端の外周に形成されている。
上記した本発明の実施の形態に係るねじ形状測定装置の作用について図2〜図6を用いて説明する。
図2(a)には、投影面の傾斜角θを90°に設定した場合、同図2(b)には、投影面の傾斜角θを0<θ<90°に設定した場合における投影板上に投影されたねじ部のシルエット像の模式図を示した。投影面の傾斜角θを90°に設定した場合には、投影板2上に投影されたねじ部のシルエット像の形状は、実際のねじの2次元形状と同じとなる。
一方、投影面の傾斜角θを0<θ<90°に設定した場合には、投影板2上に投影されたねじ部のシルエット像の形状は、ねじ高さ方向にh2=h1/sinθ(h1:実際のねじ高さ、h2:投影板2上でのねじ高さ)だけ、実際のねじより拡大される(図3参照)。
この投影板2上に対して垂直方向の反射光が、放物面鏡9で反射され、スキャナー7のミラー8(ガルバノミラーなど)に導かれ、ミラー8で反射されてラインセンサカメラのCCD素子に導かれるようになっている。そこで、ミラー8をスキャナードライバー6でスキャンすることで、投影板2上に投影されたねじ部のシルエット像を撮像することができ、2次元の画像を得ることができる。
ところで、実際に図1に示したような構成により、油井管などの管Wのねじ部の形状測定を行った場合、図5(b)に模式的に示すように、投影板2上に投影されたねじ部のシルエット像に滲み部が生じることがある。図5(a)は、滲み部がない、ねじ部のシルエット像を示す。このような滲み部が生じる原因は、平行光作成光学系をもつ照射手段1から照射される平行光には、照射手段の光軸に対して僅かにずれた平行光1Bが含まれる場合もあるため、ねじ部で遮蔽された光と、ねじ部を通過した光とで形成されるねじ部のシルエット像の中間に滲み部が形成されてしまうためである。図6(a)、(b)には、被測定対象物のねじ部表面が平滑な鏡面状である場合に、照射手段の光軸に対して僅かにずれた平行光1Bのねじ部表面での反射光1Cの一部が、投影板2上、照射手段の光軸に対してずれのない平行光1Aのねじ高さ方向上方位置に到達している状態を示した。勿論、照射手段の光軸に対して僅かにずれた平行光のうち一部のものは、ねじ部表面の直上を通過して直接、投影板2上の平行光1Aのねじ高さ方向下方位置に到達する。
本発明の実施例を図10に示す。この実施例のねじ形状測定装置は、被測定対象物である管Wのねじ部に照射光1Aを照射する照射手段1と、ねじ部を通過した光とねじ部で遮蔽された光とで形成されるねじ部のシルエット像を投影可能な投影面がねじ部と対向させて配置された投影板2と、該投影板2上に投影されたねじ部のシルエット像を撮像する撮像手段11とを具備し、更に、投影板2と管Wのねじ部との間に、テレセントリック光学系10を配置し、投影板2上に投影されたねじ部のシルエット像を別な投影板12に投影し、投影板12上に投影された投影像を2次元CCDカメラ11で撮像するように構成している。
W1 管軸
S ねじ
1 照射手段
1A、1B 照射光
2 投影板
3 ラインセンサカメラ(撮像手段)
4 画像入力装置
5 ねじ形状演算装置
6 スキャナードライバー
7 スキャナー
8 ミラー
9 放物面鏡
10 テレセントリック光学系
11 2次元CCDカメラ(撮像手段)
12 他の投影板
13 本発明の光学系
14 回転方向
15 3 次元画像の回転中心
21 投光器
22 受光器
23 走査面
24 ベース
25 ねじ形状測定器の移動方向
T レーザーの光路
α 光路のねじり角
31 投光手段
31A 照射光
33 テレビカメラ
33A 光軸
34 画像表示装置
35 測定結果プリント
Claims (3)
- 被測定対象物である管の管端外周に形成したねじ部の巻き線と平行な方向に照射光を照射する照射手段と、ねじ部を通過した光とねじ部で遮蔽された光とで形成されるねじ部のシルエット像を投影可能な投影面がねじ部と対向させて配置された投影板と、該投影板上に投影されたねじ部のシルエット像を撮像する撮像手段とを具備した光学式ねじ形状測定装置であって、前記照射手段は光源からの光を平行光とし、その光軸がねじの巻き線と平行に設定され、かつ、前記投影板を、ねじピッチ方向に平行な管軸を通る水平面に平行な照射光の光軸に対し、該光軸に直交しかつ管軸を通る水平面に平行な回転軸の周りに傾け可能に設置すると共に、前記投影板上に投影されたねじ部のシルエット像を更に投影させるために前記投影板の投影面に対向させて別の投影板を設置し、該別の投影板を前記投影板と平行な面に対して角度を付けて設置して前記ねじのシルエット像をねじピッチ方向に拡大し、該拡大したシルエット像を前記撮像手段で撮像することを特徴とするねじ形状測定装置。
- 前記ねじ部と、前記投影板との間にテレセントリック光学系を配置したことを特徴とする請求項1に記載のねじ形状測定装置。
- 前記撮像手段が2次元CCDカメラであることを特徴とする請求項1または2に記載のねじ形状測定装置。
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