JP6083806B2 - 加工孔位置の測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工孔位置の測定装置に関し、対象物に穿孔加工されていく加工孔の位置を正確に測定することができるように工夫したものである。

各種の機器等に配置される部材（対象物）には、穿孔加工により、内部に孔が形成されることがある。このように、内部に加工孔が形成されている対象物においては、加工孔の位置（対象物の表面からの距離）を測定することが必要になることがある。
このような対象物の加工孔の位置を特定するためには、従来では、Ｘ線照射装置や超音波探傷装置を用いて位置を検出していた。

特開平１０−２８２０６９号公報

ところで、加工孔の位置を検出するには、特許文献１で示すような３次元スキャナを用いた超音波探傷装置や、大掛かりなＸ線照射装置が必要であった。
また、表面が湾曲した対象物に形成した加工孔を正確に検出する手法は、まだ開発されていなかった。

本発明は、上記従来技術に鑑み、超音波探傷装置としては簡単な装置を使用しつつも、表面が湾曲した対象物であっても、加工孔の位置を正確に計測することができる、加工孔位置の測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の構成は、
内部に加工孔が形成されている対象物の表面に沿い超音波探触子を密着させつつ移動させていって、超音波探傷法により前記加工孔の位置を検出する加工孔位置の検出装置において、
前記超音波探触子を前記表面に密着させつつ前記表面に沿い移動させる移動機構と、
前記超音波探触子で検出した探傷データをデータ処理することにより、前記表面から前記加工孔までの最小距離を示す孔位置計測データ（ＤＨ）を求める超音波探傷器と、
前記表面に対向する面をＸＹ平面、前記表面に対して進退する方向をＺ方向としたときに、前記表面に沿い移動していく前記超音波探触子のＸ方向位置を示すＸ方向位置データ（ＰＸ）及びＹ方向位置を示すＹ方向位置データ（ＰＹ）を出力する位置検出手段と、
前記対象物の形状を示す三次元−ＣＡＤデータを格納したデータベースと、
孔位置演算部とを有し、
前記孔位置演算部は、
前記三次元−ＣＡＤデータを参照することにより、前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ）及び前記Ｙ方向位置データ（ＰＹ）に対応するＺ方向位置データ（ＰＺ）を特定し、
前記Ｚ方向位置データ（ＰＺ）を三次元空間にプロットしていって前記超音波探触子の移動軌跡（Ｔ）を求め、この移動軌跡（Ｔ）上の各位置での前記超音波探触子の向きを示す角度信号（θ）を求め、
前記超音波探触子の移動経路における前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ），Ｙ方向位置データ（ＰＹ）及びＺ方向位置データ（ＰＺ）を三次元空間にプロットし、
前記三次元空間にプロットした各位置での角度信号（θ）を取り込んで、各位置での超音波探触子の向きを前記三次元空間に設定し、
前記三次元空間に位置及び向きが設定された超音波探触子の探触面から直交方向に、前記孔位置計測データ（ＤＨ）で示す最小距離だけ離れた三次元位置を前記加工孔の位置であると特定する、
ことを特徴とする。

また本発明の構成は、
内部に加工孔が形成されている対象物の表面に沿い超音波探触子を密着させつつ移動させていって、超音波探傷法により前記加工孔の位置を検出する加工孔位置の検出装置において、
前記超音波探触子を前記表面に密着させつつ前記表面に沿い移動させる移動機構と、
前記超音波探触子で検出した探傷データをデータ処理することにより、前記表面から前記加工孔までの最小距離を示す孔位置計測データ（ＤＨ）を求める超音波探傷器と、
前記表面に対向する面をＸＹ平面、前記表面に対して進退する方向をＺ方向としたときに、前記表面に沿い移動していく前記超音波探触子のＸ方向位置を示すＸ方向位置データ（ＰＸ）及びＹ方向位置を示すＹ方向位置データ（ＰＹ）を出力する位置検出手段と、
前記対象物の形状を示す三次元−ＣＡＤデータを格納したデータベースと、
前記対象物の形状を非接触で計測して、計測した対象物の形状を示すＸ方向位置データ（ＱＸ），Ｙ方向位置データ（ＱＹ）及びＺ方向位置データ（ＱＺ）を出力する非接触式計測装置と、
孔位置演算部とを有し、
前記孔位置演算部は、前記非接触式計測装置から出力される前記Ｘ方向位置データ（ＱＸ），前記Ｙ方向位置データ（ＱＹ）及び前記Ｚ方向位置データ（ＱＺ）と、前記三次元−ＣＡＤデータとを対比して、前記対象物の基準位置と前記三次元−ＣＡＤデータの基準位置とのズレ量（δ）を求め、前記三次元−ＣＡＤデータを前記ズレ量（δ）だけ補正して、基準位置が前記対象物の基準位置に一致した整合三次元−ＣＡＤデータを演算し、
前記整合三次元−ＣＡＤデータを参照することにより、前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ）及び前記Ｙ方向位置データ（ＰＹ）に対応するＺ方向位置データ（ＰＺ）を特定し、
前記Ｚ方向位置データ（ＰＺ）を三次元空間にプロットしていって前記超音波探触子の移動軌跡（Ｔ）を求め、この移動軌跡（Ｔ）上の各位置での前記超音波探触子の向きを示す角度信号（θ）を求め、
前記超音波探触子の移動経路における前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ），Ｙ方向位置データ（ＰＹ）及びＺ方向位置データ（ＰＺ）を三次元空間にプロットし、
前記三次元空間にプロットした各位置での角度信号（θ）を取り込んで、各位置での超音波探触子の向きを前記三次元空間に設定し、
前記三次元空間に位置及び向きが設定された超音波探触子の探触面から直交方向に、前記孔位置計測データ（ＤＨ）で示す最小距離だけ離れた三次元位置を前記加工孔の位置であると特定する、
ことを特徴とする。

また本発明の構成は、
内部に加工孔が形成されている対象物の表面に沿い超音波探触子を密着させつつ移動させていって、超音波探傷法により前記加工孔の位置を検出する加工孔位置の検出装置において、
前記超音波探触子を前記表面に密着させつつ前記表面に沿い移動させる移動機構と、
前記超音波探触子で検出した探傷データをデータ処理することにより、前記表面から前記加工孔までの最小距離を示す孔位置計測データ（ＤＨ）を求める超音波探傷器と、
前記表面に対向する面をＸＹ平面、前記表面に対して進退する方向をＺ方向としたときに、前記表面に沿い移動していく前記超音波探触子のＸ方向位置を示すＸ方向位置データ（ＰＸ）及びＹ方向位置を示すＹ方向位置データ（ＰＹ）を出力する位置検出手段と、
前記対象物の形状を示す三次元−ＣＡＤデータを格納したデータベースと、
孔位置演算部とを有し、
前記孔位置演算部は、予め決めた特徴点での前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ）及び前記Ｙ方向位置データ（ＰＹ）と、予め決めた特徴点での前記三次元−ＣＡＤデータ中のＸ方向位置データ及びＹ方向位置データとを対比して、前記対象物の基準位置と前記三次元−ＣＡＤデータの基準位置とのズレ量（δ）を求め、前記三次元−ＣＡＤデータを前記ズレ量（δ）だけ補正して、基準位置が前記対象物の基準位置に一致した整合三次元−ＣＡＤデータを演算し、
前記整合三次元−ＣＡＤデータを参照することにより、前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ）及び前記Ｙ方向位置データ（ＰＹ）に対応するＺ方向位置データ（ＰＺ）を特定し、
前記Ｚ方向位置データ（ＰＺ）を三次元空間にプロットしていって前記超音波探触子の移動軌跡（Ｔ）を求め、この移動軌跡（Ｔ）上の各位置での前記超音波探触子の向きを示す角度信号（θ）を求め、
前記超音波探触子の移動経路における前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ），Ｙ方向位置データ（ＰＹ）及びＺ方向位置データ（ＰＺ）を三次元空間にプロットし、
前記三次元空間にプロットした各位置での角度信号（θ）を取り込んで、各位置での超音波探触子の向きを前記三次元空間に設定し、
前記三次元空間に位置及び向きが設定された超音波探触子の探触面から直交方向に、前記孔位置計測データ（ＤＨ）で示す最小距離だけ離れた三次元位置を前記加工孔の位置であると特定する、
ことを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記超音波探傷器は、前記探傷データからＢスキャンデータを求め、このＢスキャンデータを基に前記孔位置計測データ（ＤＨ）を求めることを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記超音波探傷器は、前記探傷データを前記Ｚ方向位置データ（ＰＺ）で示す高さで補正し、補正した探傷データを開口合成処理法により処理して前記孔位置計測データ（ＤＨ）を求めることを特徴とする。

本発明によれば、超音波探触子の移動経路におけるＸ方向位置データ（ＰＸ），Ｙ方向位置データ（ＰＹ）及びＺ方向位置データ（ＰＺ）を三次元空間にプロットし、三次元空間にプロットした各位置での角度信号（θ）を取り込んで、各位置での超音波探触子の向きを三次元空間に設定し、三次元空間に位置及び向きが設定された超音波探触子の探触面から直交方向に、孔位置計測データ（ＤＨ）で示す最小距離だけ離れた三次元位置を加工孔の位置であると特定するようにしている。このため、表面が湾曲した対象物であっても、加工孔の位置を正確に計測することができる。

本発明の実施例１に係る、加工孔位置の測定装置を示す構成図。 実施例１で用いるスキャナ機構を示す構成図。 実施例１で得たＢスキャンデータを示すデータ図。 実施例１で得た孔位置計測データを示すデータ図。 実施例１で得た三次元空間において特定された孔位置を示すデータ図。 本発明の実施例２に係る、加工孔位置の測定装置を示す構成図。 超音波探触子の移動軌跡を示すデータ図。 本発明の実施例３に係る、加工孔位置の測定装置を示す構成図。 本発明の実施例４に係る、加工孔位置の測定装置を示す構成図。 本発明の実施例５に係る、加工孔位置の測定装置を示す構成図。

以下、本発明に係る加工孔位置の測定装置を、実施例に基づき詳細に説明する。

〔実施例１〕
図１は本発明の実施例１に係る、加工孔位置の測定装置１００を示す。この測定装置１００は、電解加工装置の電極棒１を用いて対象物１０に加工孔１１を形成している加工中において、次第に形成されていく加工孔１１の位置、及び、既に形成されている加工孔１１がある場合にはその位置も併せて測定するものである。

ここで、対象物１０及び測定装置１００における三次元座標系を先に説明する。
本実施例では、図１に示すように、頂部を上方に根部を下方にして立てた状態で対象物１０を支持している。この対象物１０の表面（表面のうちの正面）に対向（正対）して、測定装置１００のスキャナ機構１１０を配置している。
Ｘ方向とは、鉛直方向、即ち頂部と根部とを結ぶ方向であり、Ｙ方向とは水平方向、即ち対象物１０の左縁部と右縁部とを結ぶ方向であり、Ｚ方向とは、ＸＹ平面に対して直交する方向、即ちスキャナ機構１１０から対象物１０の表面に対して進退する方向である。

測定装置１００のスキャナ機構１１０では、図１及び図２に示すように、ベース部１１１上に垂直支柱１１２が立設されており、Ｘ方向可動部１１３が垂直支柱１１２に沿いＸ方向（鉛直方向）に沿い移動することができるようになっている。Ｙ方向可動部１１４は、Ｘ方向可動部１１３に沿いＹ方向（水平方向）に沿い移動できるようになっている。Ｚ方向可動部１１５は、Ｙ方向可動部１１４に対してＺ方向に沿い進退移動できるようになっている。
Ｚ方向可動部１１５の先端には、Ｘ方向及びＹ方向に沿い傾動自在な接続部１１６を介して超音波探触子１２０が取り付けられている。

Ｚ方向可動部１１５は、バネ等を用いて探触子１２０を対象物１０の表面（表面、例えば正面）に向かってＺ方向に押し出す簡易な機構となっている。
このＺ方向可動部１１５と接続部１１６が協調動作して、超音波探触子１２０を対象物１０の表面に押し付けていくと、対象物１０の表面が傾いていても、超音波探触子１２０の向きが傾いて探触面が表面に密着するようになっている。

このスキャナ機構１１０における、Ｘ方向可動部１１３のＸ方向移動、Ｙ方向可動部１１のＹ方向移動は、移動制御部１１７により制御される。この移動制御部１１７は、超音波探触子１２０のＸ方向位置，Ｙ方向位置を指令してスキャナ機構１１０の移動制御をするものであり、同時に、超音波探触子１２０のＸ方向位置を示すＸ方向位置データＰＸ、Ｙ方向位置を示すＹ方向位置データＰＹを外部に出力する。

スキャナ機構１１０のＹ方向可動部１１４には、Ｚ方向位置センサ１１８が備えられており、Ｚ方向位置センサ１１８は、超音波探触子１２０のＺ方向位置を示すＺ方向位置データＰＺを出力する。

更に、スキャナ機構１１０の接続部１１６には、超音波探触子１２０の水平面内での角度（Ｙ方向の角度）を検出する角度センサ１３０が取り付けられている。
この角度センサ１３０からは、超音波探触子１２０の角度（向き）を示す角度信号θが出力される。

スキャナ機構１１０により、超音波探触子１２０を対象物１０の表面上でスキャン経路に沿い移動させていきつつ、超音波探触子１２０で超音波探傷していく。
このようにして超音波探傷していくことにより超音波探触子１２０で検出した探傷データは、超音波探傷器１２１に送られる。超音波探傷器１２１は探傷データを記憶すると共にデータ処理する。

この超音波探傷器１２１では、データ処理することにより、図３に示すような、Ｂスキャンデータ（横軸が走査方向位置、縦軸が表面からの深さを示すデータ）を作成する。このＢスキャンデータでは、複数の加工孔１１のそれぞれから反射した円弧状の超音波反射波が得られる。この反射波のうち一番浅い位置（図３において○で示す位置）が、加工孔１１の位置となる。そして、Ｂスキャン画像データの上側の横軸から○で示す位置までの距離が、対象物１０の表面から加工孔１１までの最小距離となる。
なお、図３ではＢスキャンデータに重ねて、○を付しているが、実際のＢスキャンデータに○が示されているわけではない。図３では理解を容易にするため、Ｂスキャンデータに、○を重ねて示している。

更に、超音波探傷器１２１では、Ｂスキャンデータをデータ処理することにより、図４に示すような、孔位置計測データＤＨを得る。この図４に示すデータにおいて、上側の横軸から○で示す位置までの距離が、対象物１０の表面から加工孔１１までの最小距離（深さ）となる。
なお、個別の加工孔を１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ・・・で示したとすると、例えば対象物１０の表面から加工孔１１ａまでの距離はＬ１であり、対象物１０の表面から加工孔１１ｂまでの距離はＬ２であり、対象物１０の表面から加工孔１１ｃまでの距離はＬ３であり、対象物１０の表面から加工孔１１ｄまでの距離はＬ４であり、対象物１０の表面から加工孔１１ｅまでの距離はＬ５であることが、孔位置計測データＤＨからわかる。

図１に示す孔位置演算部１５０には、移動制御部１１７からＸ方向位置データＰＸ及びＹ方向位置データＰＹが入力され、超音波探傷器１２１から孔位置計測データＤＨが入力され、Ｚ方向位置センサ１１８からＺ方向位置データＰＺが入力され、角度センサ１３０から角度信号θが入力される。
この孔位置演算部１５０は、コンピュータと次に述べる演算処理をするプログラム（ソフトウエア）とが協働して動作するように構築された情報処理装置である。

孔位置演算部１５０は、先ずＸ方向位置データＰＸ，Ｙ方向位置データＰＹ，Ｚ方向位置データＰＺを基に、スキャン経路（超音波探触子１２０の移動経路）における各位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）、（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）・・・を三次元空間座標にプロットする（図５参照）。

更に、孔位置演算部１５０は、三次元空間座標にプロットした各位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）、（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）・・・での、角度信号θを取り込んで、各位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）、（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）・・・での超音波探触子１２０の向きを三次元空間座標に設定する（図５参照）。
図５において、１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅ・・・は、三次元空間において、位置設定及び向き設定がされた超音波探触子である。

そして、孔位置演算部１５０は、三次元空間に位置設定及び向き設定がされた超音波探触子１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅ・・・の探触面から直交方向に、孔位置データＤＨで示す距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５・・・離れた三次元位置を特定する。
このようにして特定した三次元位置を、加工孔１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ・・・の三次元位置であると測定する。

かくして、対象物１０に形成されている加工孔１１及び加工中の加工孔１１の位置（三次元位置）を、正確に特定して測定することができる。

〔実施例２〕
次に本発明の実施例２に係る、加工孔位置の測定装置１００Ａを、図６を参照して説明する。
実施例２では、実施例１で用いていた角度センサ１３０を備えておらず、また、孔位置演算装置１５０Ａの演算が、実施例１の孔位置演算装置１５０の演算に対して一部異なっている。

孔位置演算部１５０Ａでは、Ｚ方向位置データＰＺを三次元空間にプロットしていって、超音波探触子１２０の移動軌跡Ｔ（図７参照）を求める。この移動軌跡Ｔの結果から、移動軌跡上の各位置での超音波探触子１２０の向き、即ち角度信号θを求める。
このため、角度センサ１３０を備えていなくても、角度信号θを求めることができる。
その後の演算処理は、実施例１と同じである。

〔実施例３〕
次に本発明の実施例３に係る、加工孔位置の測定装置１００Ｂを、図８を参照して説明する。
実施例３では、実施例１で用いていたＺ方向位置センサ１１８及び角度センサ１３０を備えておらず、また、孔位置演算装置１５０Ｂの演算が、実施例１の孔位置演算装置１５０の演算に対して一部異なっている。

更に、対象物１０の形状を示す３Ｄ−ＣＡＤデータ（三次元―Computer Aided Designデータ）を格納したデータベース１６０を備えている。このデータベース１６０に格納されている３Ｄ−ＣＡＤデータでは、対象物１０の位置毎に、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の三次元位置が記憶されている。このため、対象物１０の任意のＸ方向位置，Ｙ方向位置を特定すれば、この特定したＸ方向位置，Ｙ方向位置でのＺ方向位置を判別することができる。

孔位置演算部１５０Ｂでは、移動制御部１１７から出力されるＸ方向位置データＰＸ及びＹ方向位置データＰＹの組み合わせと、データベース１６０に格納している３Ｄ−ＣＡＤデータを取り込む。そして、３Ｄ−ＣＡＤデータを参照することにより、Ｘ方向位置データＰＸ及びＹ方向位置データＰＹの組み合わせ位置に対応する、Ｚ方向位置データＰＺを次々と特定していく。

更に孔位置演算部１５０Ｂでは、３Ｄ−ＣＡＤデータを参照して特定したＺ方向位置データＰＺを三次元空間にプロットしていって、実施例２と同様に、超音波探触子１２０の移動軌跡を求める。この移動軌跡の結果から、移動軌跡上の各位置での超音波探触子１２０の向き、即ち角度信号θを求める。

このため、Ｚ方向位置センサ１１８及び角度センサ１３０を備えていなくても、Ｚ方向位置データＰＺ及び角度信号θを求めることができる。
その後の演算処理は、実施例１と同じである。

〔実施例４〕
次に本発明の実施例４に係る、加工孔位置の測定装置１００Ｃを、図９を参照して説明する。実施例４の測定装置１００Ｃは、実施例３の測定装置１００Ｂを改良したものである。

実施例４の測定装置１００Ｃでは、レーザ計測装置１７０を備えており、また、孔位置演算装置１５０Ｃの演算が、実施例３の孔位置演算装置１５０Ｂの演算に対して一部異なっている。他の部分の構成は実施例３と同じである。

実施例４の測定装置１００Ｃでは、対象物１０及びスキャナ機構１１０の基準位置と、データベース１６０に記憶している３Ｄ−ＣＡＤデータの基準位置がずれていたとしても、Ｚ方向位置を正確に検出することができるように、次のような工夫をしている。

レーザ計測装置１７０は、対象物１０の形状を非接触で計測し、計測した対象物形状を示すＸ方向位置データＱＸ，Ｙ方向位置データＱＹ，Ｚ方向位置データＱＺを出力する。これらの位置データＱＸ，ＱＹ，ＱＺの基準位置は、対象物１０及びスキャナ機構１１０の基準位置に一致している。

孔位置演算部１５０Ｃは、レーザ計測装置１７０から出力されたＸ方向位置データＱＸ，Ｙ方向位置データＱＹ，Ｚ方向位置データＱＺと、データベース１６０に格納している３Ｄ−ＣＡＤデータを取り込む。
そして、Ｘ方向位置データＱＸ，Ｙ方向位置データＱＹ，Ｚ方向位置データＱＺの中において対象物の形状のうち予め決めた特徴的形状を表す部分の位置データと、３Ｄ−ＣＡＤデータの中において対象物の形状のうち予め決めた特徴的形状を表す部分の位置データとを対比する。
この対比により、Ｘ方向位置データＱＸ，Ｙ方向位置データＱＹ，Ｚ方向位置データＱＺの基準位置（対象物１０及びスキャナ機構１１０の基準位置）と、３Ｄ−ＣＡＤデータの基準位置とのズレ量δを求める。
更に、３Ｄ−ＣＡＤデータをズレ量δだけ補正した整合３Ｄ−ＣＡＤデータを演算する。この整合３Ｄ−ＣＡＤデータの基準位置は、対象物１０及びスキャナ機構１１０の基準位置に一致している。即ち、整合３Ｄ−ＣＡＤデータの基準位置が対象物１０及びスキャナ機構１１０の基準位置に一致するように、３Ｄ−ＣＡＤデータをズレ量δだけ補正している。

孔位置演算部１５０Ｃは、整合３Ｄ−ＣＡＤデータを参照することにより、Ｘ方向位置データＰＸ及びＹ方向位置データＰＹの組み合わせ位置に対応する、Ｚ方向位置データＰＺを次々と特定していく。

更に孔位置演算部１５０Ｃでは、整合３Ｄ−ＣＡＤデータを参照して特定したＺ方向位置データＰＺを三次元空間にプロットしていって、実施例２と同様に、超音波探触子１２０の移動軌跡を求める。この移動軌跡の結果から、移動軌跡上の各位置での超音波探触子１２０の向き、即ち角度信号θを求める。

このため、Ｚ方向位置センサ１１８及び角度センサ１３０を備えていなくても、Ｚ方向位置データＰＺ及び角度信号θを求めることができる。
この場合、スキャナ機構１１０の基準位置とデータベース１６０に記憶している３Ｄ−ＣＡＤデータの基準位置がずれていたとしても、Ｚ方向位置を正確に検出することができ、Ｚ方向位置データＰＺ及び角度信号θを正確に求めることができる。
その後の演算処理は、実施例１と同じである。

〔実施例５〕
次に本発明の実施例５に係る、加工孔位置の測定装置１００Ｄを、図１０を参照して説明する。実施例５の測定装置１００Ｄは、実施例３の測定装置１００Ｂを改良したものである。

実施例５の測定装置１００Ｄでは、対象物１０の形状のうち予め決めた特徴的形状を表す部分を、特徴点α，β，γとして特定しておく。または、特徴点α，β，γに、超音波を反射しやすい反射部材を取り付けておく。
また、孔位置演算装置１５０Ｄの演算が、実施例３の孔位置演算装置１５０Ｂの演算に対して一部異なっている。他の部分の構成は実施例３と同じである。

実施例５の測定装置１００Ｄでは、対象物１０及びスキャナ機構１１０の基準位置と、データベース１６０に記憶している３Ｄ−ＣＡＤデータの基準位置がずれていたとしても、Ｚ方向位置を正確に検出することができるように、次のような工夫をしている。

孔位置演算部１５０Ｄは、移動制御部１１７から出力されたＸ方向位置データＰＸ，Ｙ方向位置データＰＹと、データベース１６０に格納している３Ｄ−ＣＡＤデータを取り込む。
そして、Ｘ方向位置データＰＸ，Ｙ方向位置データＰＹの中において特徴点α，β，γの部分のＸ方向位置データ及びＹ方向位置データと、３Ｄ−ＣＡＤデータの中において特徴点α，β，γの部分のＸ方向位置データ及びＹ方向位置データとを対比する。
この対比により、Ｘ方向位置データＰＸ，Ｙ方向位置データＰＹの基準位置と、３Ｄ−ＣＡＤデータの基準位置とのズレ量δを求める。
更に、３Ｄ−ＣＡＤデータをズレ量δだけ補正した整合３Ｄ−ＣＡＤデータを演算する。この整合３Ｄ−ＣＡＤデータの基準位置は、対象物１０及びスキャナ機構１１０の基準位置に一致している。即ち、整合３Ｄ−ＣＡＤデータの基準位置が対象物１０及びスキャナ機構１１０の基準位置に一致するように、３Ｄ−ＣＡＤデータをズレ量δだけ補正している。

孔位置演算部１５０Ｄは、整合３Ｄ−ＣＡＤデータを参照することにより、Ｘ方向位置データＰＸ及びＹ方向位置データＰＹの組み合わせ位置に対応する、Ｚ方向位置データＰＺを次々と特定していく。

更に孔位置演算部１５０Ｄでは、整合３Ｄ−ＣＡＤデータを参照して特定したＺ方向位置データＰＺを三次元空間にプロットしていって、実施例２と同様に、超音波探触子１２０の移動軌跡を求める。この移動軌跡の結果から、移動軌跡上の各位置での超音波探触子１２０の向き、即ち角度信号θを求める。

このため、Ｚ方向位置センサ１１８及び角度センサ１３０を備えていなくても、Ｚ方向位置データＰＺ及び角度信号θを求めることができる。
この場合、スキャナ機構１１０の基準位置とデータベース１６０に記憶している３Ｄ−ＣＡＤデータの基準位置がずれていたとしても、Ｚ方向位置を正確に検出することができ、Ｚ方向位置データＰＺ及び角度信号θを正確に求めることができる。
その後の演算処理は、実施例１と同じである。

〔実施例６〕
次に本発明の実施例６を説明する。
実施例６は、図１に示す実施例１、図６に示す実施例２、図８に示す実施例３、図９に示す実施例４、図１０に示す実施例５において、超音波探傷装置１２１のデータ処理手法を変更したものである。他の構成や他の構成部分の処理動作などは、実施例１〜５と同じである。

実施例６では、実施例１〜５の超音波探傷装置１２１のデータ処理手法として、開口合成処理法（ＳＡＦＴ：Synthetic Aperture Focusing Technique）を用いて孔位置を特定して、孔位置計測データＤＨを得ている。
この場合、対象物１０の表面が湾曲しているので、超音波探触子１２０のＺ方向位置（超音波探触子の計測位置の高さに相当する）を用いて、超音波信号を補正して、孔位置の特定をしている。

１ 電極棒
１０ 対象物
１１ 加工孔
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ 加工孔位置の測定装置
１１０ スキャナ機構
１１１ ベース部
１１２ 垂直支柱
１１３ Ｘ方向可動部
１１４ Ｙ方向可動部
１１５ Ｚ方向可動部
１１６ 接続部
１１７ 移動制御部
１１８ Ｚ方向位置センサ
１２０ 超音波探触子
１２１ 超音波探傷器
１３０ 角度センサ
１５０，１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃ，１５０Ｄ 孔位置演算部
１６０ データベース

Claims (5)

1. 内部に加工孔が形成されている対象物の表面に沿い超音波探触子を密着させつつ移動させていって、超音波探傷法により前記加工孔の位置を検出する加工孔位置の検出装置において、
   前記超音波探触子を前記表面に密着させつつ前記表面に沿い移動させる移動機構と、
   前記超音波探触子で検出した探傷データをデータ処理することにより、前記表面から前記加工孔までの最小距離を示す孔位置計測データ（ＤＨ）を求める超音波探傷器と、
   前記表面に対向する面をＸＹ平面、前記表面に対して進退する方向をＺ方向としたときに、前記表面に沿い移動していく前記超音波探触子のＸ方向位置を示すＸ方向位置データ（ＰＸ）及びＹ方向位置を示すＹ方向位置データ（ＰＹ）を出力する位置検出手段と、
   前記対象物の形状を示す三次元−ＣＡＤデータを格納したデータベースと、
   孔位置演算部とを有し、
   前記孔位置演算部は、
   前記三次元−ＣＡＤデータを参照することにより、前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ）及び前記Ｙ方向位置データ（ＰＹ）に対応するＺ方向位置データ（ＰＺ）を特定し、
   前記Ｚ方向位置データ（ＰＺ）を三次元空間にプロットしていって前記超音波探触子の移動軌跡（Ｔ）を求め、この移動軌跡（Ｔ）上の各位置での前記超音波探触子の向きを示す角度信号（θ）を求め、
   前記超音波探触子の移動経路における前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ），Ｙ方向位置データ（ＰＹ）及びＺ方向位置データ（ＰＺ）を三次元空間にプロットし、
   前記三次元空間にプロットした各位置での角度信号（θ）を取り込んで、各位置での超音波探触子の向きを前記三次元空間に設定し、
   前記三次元空間に位置及び向きが設定された超音波探触子の探触面から直交方向に、前記孔位置計測データ（ＤＨ）で示す最小距離だけ離れた三次元位置を前記加工孔の位置であると特定する、
   ことを特徴とする加工孔位置の測定装置。
2. 内部に加工孔が形成されている対象物の表面に沿い超音波探触子を密着させつつ移動させていって、超音波探傷法により前記加工孔の位置を検出する加工孔位置の検出装置において、
   前記超音波探触子を前記表面に密着させつつ前記表面に沿い移動させる移動機構と、
   前記超音波探触子で検出した探傷データをデータ処理することにより、前記表面から前記加工孔までの最小距離を示す孔位置計測データ（ＤＨ）を求める超音波探傷器と、
   前記表面に対向する面をＸＹ平面、前記表面に対して進退する方向をＺ方向としたときに、前記表面に沿い移動していく前記超音波探触子のＸ方向位置を示すＸ方向位置データ（ＰＸ）及びＹ方向位置を示すＹ方向位置データ（ＰＹ）を出力する位置検出手段と、
   前記対象物の形状を示す三次元−ＣＡＤデータを格納したデータベースと、
   前記対象物の形状を非接触で計測して、計測した対象物の形状を示すＸ方向位置データ（ＱＸ），Ｙ方向位置データ（ＱＹ）及びＺ方向位置データ（ＱＺ）を出力する非接触式計測装置と、
   孔位置演算部とを有し、
   前記孔位置演算部は、前記非接触式計測装置から出力される前記Ｘ方向位置データ（ＱＸ），前記Ｙ方向位置データ（ＱＹ）及び前記Ｚ方向位置データ（ＱＺ）と、前記三次元−ＣＡＤデータとを対比して、前記対象物の基準位置と前記三次元−ＣＡＤデータの基準位置とのズレ量（δ）を求め、前記三次元−ＣＡＤデータを前記ズレ量（δ）だけ補正して、基準位置が前記対象物の基準位置に一致した整合三次元−ＣＡＤデータを演算し、
   前記整合三次元−ＣＡＤデータを参照することにより、前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ）及び前記Ｙ方向位置データ（ＰＹ）に対応するＺ方向位置データ（ＰＺ）を特定し、
   前記Ｚ方向位置データ（ＰＺ）を三次元空間にプロットしていって前記超音波探触子の移動軌跡（Ｔ）を求め、この移動軌跡（Ｔ）上の各位置での前記超音波探触子の向きを示す角度信号（θ）を求め、
   前記超音波探触子の移動経路における前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ），Ｙ方向位置データ（ＰＹ）及びＺ方向位置データ（ＰＺ）を三次元空間にプロットし、
   前記三次元空間にプロットした各位置での角度信号（θ）を取り込んで、各位置での超音波探触子の向きを前記三次元空間に設定し、
   前記三次元空間に位置及び向きが設定された超音波探触子の探触面から直交方向に、前記孔位置計測データ（ＤＨ）で示す最小距離だけ離れた三次元位置を前記加工孔の位置であると特定する、
   ことを特徴とする加工孔位置の測定装置。
3. 内部に加工孔が形成されている対象物の表面に沿い超音波探触子を密着させつつ移動させていって、超音波探傷法により前記加工孔の位置を検出する加工孔位置の検出装置において、
   前記超音波探触子を前記表面に密着させつつ前記表面に沿い移動させる移動機構と、
   前記超音波探触子で検出した探傷データをデータ処理することにより、前記表面から前記加工孔までの最小距離を示す孔位置計測データ（ＤＨ）を求める超音波探傷器と、
   前記表面に対向する面をＸＹ平面、前記表面に対して進退する方向をＺ方向としたときに、前記表面に沿い移動していく前記超音波探触子のＸ方向位置を示すＸ方向位置データ（ＰＸ）及びＹ方向位置を示すＹ方向位置データ（ＰＹ）を出力する位置検出手段と、
   前記対象物の形状を示す三次元−ＣＡＤデータを格納したデータベースと、
   孔位置演算部とを有し、
   前記孔位置演算部は、予め決めた特徴点での前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ）及び前記Ｙ方向位置データ（ＰＹ）と、予め決めた特徴点での前記三次元−ＣＡＤデータ中のＸ方向位置データ及びＹ方向位置データとを対比して、前記対象物の基準位置と前記三次元−ＣＡＤデータの基準位置とのズレ量（δ）を求め、前記三次元−ＣＡＤデータを前記ズレ量（δ）だけ補正して、基準位置が前記対象物の基準位置に一致した整合三次元−ＣＡＤデータを演算し、
   前記整合三次元−ＣＡＤデータを参照することにより、前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ）及び前記Ｙ方向位置データ（ＰＹ）に対応するＺ方向位置データ（ＰＺ）を特定し、
   前記Ｚ方向位置データ（ＰＺ）を三次元空間にプロットしていって前記超音波探触子の移動軌跡（Ｔ）を求め、この移動軌跡（Ｔ）上の各位置での前記超音波探触子の向きを示す角度信号（θ）を求め、
   前記超音波探触子の移動経路における前記Ｘ方向位置データ（ＰＸ），Ｙ方向位置データ（ＰＹ）及びＺ方向位置データ（ＰＺ）を三次元空間にプロットし、
   前記三次元空間にプロットした各位置での角度信号（θ）を取り込んで、各位置での超音波探触子の向きを前記三次元空間に設定し、
   前記三次元空間に位置及び向きが設定された超音波探触子の探触面から直交方向に、前記孔位置計測データ（ＤＨ）で示す最小距離だけ離れた三次元位置を前記加工孔の位置であると特定する、
   ことを特徴とする加工孔位置の測定装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項において、
   前記超音波探傷器は、前記探傷データからＢスキャンデータを求め、このＢスキャンデータを基に前記孔位置計測データ（ＤＨ）を求めることを特徴とする加工孔位置の測定装置。
5. 請求項１乃至請求項３の何れか一項において、
   前記超音波探傷器は、前記探傷データを前記Ｚ方向位置データ（ＰＺ）で示す高さで補正し、補正した探傷データを開口合成処理法により処理して前記孔位置計測データ（ＤＨ）を求めることを特徴とする加工孔位置の測定装置。

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