JP6198701B2 - Shape measuring apparatus and shape measuring method - Google Patents

Shape measuring apparatus and shape measuring method Download PDF

Info

Publication number
JP6198701B2
JP6198701B2 JP2014180274A JP2014180274A JP6198701B2 JP 6198701 B2 JP6198701 B2 JP 6198701B2 JP 2014180274 A JP2014180274 A JP 2014180274A JP 2014180274 A JP2014180274 A JP 2014180274A JP 6198701 B2 JP6198701 B2 JP 6198701B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shape
groove
section
measuring
sensor unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014180274A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015148592A (en
Inventor
将人 甘中
将人 甘中
高橋 英二
英二 高橋
新輔 浅井
新輔 浅井
武弘 唐津
武弘 唐津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2014002444 external-priority
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2014180274A priority Critical patent/JP6198701B2/en
Publication of JP2015148592A publication Critical patent/JP2015148592A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6198701B2 publication Critical patent/JP6198701B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、溝が螺旋状に延設された測定対象物の表面形状を計測する技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for measuring the surface shape of an object to be measured in which grooves are spirally extended.

例えば、長さ1m、直径30cm以上の高重量且つ長大な棒状の被加工物を切削加工機で加工して、被加工物に螺旋状の溝を形成し、スクリュー、プロペラ、ドリル等の加工物を製造することが行われている。このような加工物は、不良品の製造を未然に防ぐため、表面形状を評価することが行われている。例えば、加工物が受側の加工物に嵌合されるオスメス構造を持つ加工物であれば、加工物を切削加工機からクレーンで持ち上げて、受側の加工物に嵌合させ、隙間ゲージで数十箇所の隙間を手作業で測定し、加工物の形状が評価されている。そして、形状を評価した結果、問題があれば、加工物は、再度、クレーンで持ち上げられて、切削加工機に設置され、問題箇所が加工される。以上のことが繰り返されて、最終的に基準を満たす形状を持つ加工物が製造される。   For example, a high-weight and long rod-shaped workpiece having a length of 1 m and a diameter of 30 cm or more is processed by a cutting machine to form a spiral groove in the workpiece, and a workpiece such as a screw, propeller, drill, etc. Is being made. Such workpieces are evaluated for surface shape in order to prevent the production of defective products. For example, if the workpiece has a male-female structure that is fitted to the receiving workpiece, the workpiece is lifted from the cutting machine with a crane and fitted to the receiving workpiece, with a clearance gauge. Dozens of gaps are manually measured to evaluate the shape of the workpiece. Then, if there is a problem as a result of evaluating the shape, the workpiece is lifted again by the crane, installed in the cutting machine, and the problem portion is processed. The above is repeated, and finally a workpiece having a shape that satisfies the standard is manufactured.

このように、従来の評価手法では、切削加工機から加工物をクレーンを用いて載せ替える作業が必要となるため、作業日数がかかるという問題があった。そこで、この問題を解消するための新たな評価手法が望まれている。   As described above, the conventional evaluation method has a problem that it takes a work day because the work is required to be transferred from the cutting machine using a crane. Therefore, a new evaluation method for solving this problem is desired.

特許文献1は、タッチセンサ方式によりスクリュー圧縮機のロータの歯底径を測定する技術を開示する。具体的には、被測定物を旋回させ、測定子及び差動トランスからなる測定ユニットを前進させて被測定物に当接させる。そして、差動トランスの出力信号が測定範囲の中央位置に相当する値に一致した時、測定ユニットの移動が停止され、測定ユニットの位置が高精度スケールで読み取られ、読み値Siとして記憶される。そして、測定子を介して差動トランスにより旋回中の被測定物の被測定面の接触量の増減が計測され、最小値Tiが記憶される。そして、読み値Siと最小値Tiとを用いて歯底径が求められる。   Patent document 1 discloses the technique which measures the tooth root diameter of the rotor of a screw compressor by a touch sensor system. Specifically, the object to be measured is swung, and the measurement unit including the measuring element and the differential transformer is advanced and brought into contact with the object to be measured. When the output signal of the differential transformer coincides with a value corresponding to the center position of the measurement range, the movement of the measurement unit is stopped, and the position of the measurement unit is read on a high-precision scale and stored as the reading value Si. . And the increase / decrease in the contact amount of the to-be-measured surface of the to-be-measured object is measured by the differential transformer through the measuring element, and the minimum value Ti is stored. Then, the root diameter is obtained using the reading value Si and the minimum value Ti.

特許文献2は、プローブの中心軸が垂直になるように、プローブの先端に設けられた球型接触子を計測対象物の表面に接触させて計測対象物の形状を計測する技術を開示する。   Patent Document 2 discloses a technique for measuring the shape of a measurement object by bringing a spherical contact provided at the tip of the probe into contact with the surface of the measurement object so that the center axis of the probe is vertical.

特開平11−108653号公報JP-A-11-108653 特開2010−32373号公報JP 2010-32373 A

ここで、切削加工機に取り付けた状態で加工物の表面形状を高分解能で計測できれば、上記のような加工物をクレーンを用いて載せ替えて数十箇所の位置の隙間を隙間ゲージで計測する必要がなくなり、加工物の形状評価を短時間で行うことができる。   Here, if the surface shape of the work piece can be measured with high resolution while attached to the cutting machine, the work piece as described above is mounted using a crane and the gaps at several tens of positions are measured with a gap gauge. This eliminates the need for evaluating the shape of the workpiece in a short time.

しかしながら、特許文献1、2は、いずれも、接触子を測定対象物に接触させることで、測定対象物の表面形状が計測されているため、測定対象物の表面形状を高分解能で計測するには多大な時間を要してしまう。したがって、特許文献1、2の技術を上記の形状評価に適用したとしても、作業日数がかかるという問題は解消されない。   However, in both Patent Documents 1 and 2, since the surface shape of the measurement object is measured by bringing the contactor into contact with the measurement object, the surface shape of the measurement object is measured with high resolution. Takes a lot of time. Therefore, even if the techniques of Patent Documents 1 and 2 are applied to the above-described shape evaluation, the problem that it takes a work day is not solved.

本発明の目的は、溝が螺旋状に延設された測定対象物の形状を高分解能且つ短時間で計測する技術を提供することである。   An object of the present invention is to provide a technique for measuring the shape of a measurement object having a groove extending in a spiral shape with high resolution and in a short time.

本発明の一態様による形状計測装置は、溝が螺旋状に延設された測定対象物の表面形状を計測する形状計測装置であって、前記溝の延設方向に対する断面である溝断面の形状を非接触で計測するセンサ部と、長手方向を中心軸として前記測定対象物を回転させながら前記長手方向に移動させる移動部と、前記移動部により回転されながら移動される測定対象物の前記溝断面の形状を、前記センサ部に連続的に計測させて前記溝の全体形状を計測させる制御部とを備える。   A shape measuring device according to an aspect of the present invention is a shape measuring device that measures the surface shape of a measurement object in which a groove extends in a spiral shape, and the shape of a groove cross section that is a cross section with respect to the extending direction of the groove. A non-contact measuring unit, a moving unit that moves the measuring object in the longitudinal direction while rotating the measuring object about the longitudinal direction, and the groove of the measuring object that is moved while being rotated by the moving unit And a control unit that causes the sensor unit to continuously measure the shape of the cross section to measure the entire shape of the groove.

この場合、測定対象物を長手方向に対して回転させながら移動させることで、溝断面の形状が連続的に計測されているため、溝の全体形状を示す高さデータを高分解能且つ短時間で計測できる。   In this case, since the shape of the groove cross-section is continuously measured by moving the object to be measured while rotating with respect to the longitudinal direction, the height data indicating the overall shape of the groove can be obtained in high resolution and in a short time. It can be measured.

また、上記態様において、前記センサ部は、前記溝に光切断線を照射し、前記溝からの反射光を受光することで、前記溝断面の形状を計測するものであり、前記センサ部は、前記光切断線と前記光の照射口とを含む面である照射側面が、前記溝断面と一致するように配置されていてもよい。   In the above aspect, the sensor unit measures the shape of the groove cross section by irradiating the groove with a light cutting line and receiving reflected light from the groove. An irradiation side surface that is a surface including the light cutting line and the light irradiation port may be arranged so as to coincide with the groove cross section.

この場合、溝断面上に光切断線が照射されるため、長手方向に回転されなが移動される測定対象物を連続的に計測することで、任意の位置の溝断面の形状を計測できる。   In this case, since the optical cutting line is irradiated on the groove cross section, the shape of the groove cross section at an arbitrary position can be measured by continuously measuring the measurement object that is moved while being rotated in the longitudinal direction.

また、上記態様において、前記センサ部は、複数あり、前記複数のセンサ部は、前記照射側面が一致し、且つ、前記照射側面の中心線が前記溝断面の中心位置を通るようにように配置されていてもよい。   Further, in the above aspect, there are a plurality of the sensor units, and the plurality of sensor units are arranged so that the irradiation side faces coincide with each other and the center line of the irradiation side faces the center position of the groove cross section. May be.

この場合、センサ部が複数であるため、1つのセンサ部では計測が困難な深い溝の形状を計測できる。また、各センサ部は照射側面が一致し、且つ照射側面の中心線が溝断面の中心位置を通るように配置されているため、あたかも1つのセンサ部を用いたかのようにして溝を計測できる。   In this case, since there are a plurality of sensor units, the shape of a deep groove that is difficult to measure with one sensor unit can be measured. Moreover, since each sensor part is arrange | positioned so that an irradiation side surface may correspond and the centerline of an irradiation side surface passes through the center position of a groove | channel cross section, a groove | channel can be measured as if one sensor part was used.

また、上記の態様において、前記測定対象物は、円筒状の加工対象物に加工刃を当接させ、前記長手方向を中心軸として前記加工対象物を回転させながら前記長手方向に移動させることで加工されたものであり、前記移動部は、前記加工対象物の加工時と同じ回転速度及び移動速度で前記測定対象物を回転及び移動させてもよい。   Further, in the above aspect, the measurement object is caused to move in the longitudinal direction while rotating the machining object around the longitudinal direction as a central axis by bringing a machining blade into contact with a cylindrical machining object. The moving part may rotate and move the measuring object at the same rotational speed and moving speed as when processing the processing object.

この場合、切削加工機において、加工刃をセンサ部に取り替えるだけで形状計測装置を構成できる。そのため、測定対象物をクレーンでつり上げて検査用ジグに載せ替えてオスメス構造の加工物に嵌合させなくても、測定対象物の形状を評価することができる。その結果、測定対象物の形状評価を短時間で行うことができる。   In this case, in the cutting machine, the shape measuring device can be configured only by replacing the processing blade with the sensor unit. Therefore, the shape of the measurement object can be evaluated without lifting the measurement object with a crane and placing it on the inspection jig and fitting it onto a male-female structure workpiece. As a result, the shape of the measurement object can be evaluated in a short time.

また、上記態様において、前記測定対象物は複数の溝を備え、前記制御部は、前記センサ部により任意の1の溝の全体形状の計測が終了されると、前記測定対象物を歯割出角度分回転させ、次の溝の計測を前記センサ部に開始させてもよい。   Further, in the above aspect, the measurement object includes a plurality of grooves, and the control unit extracts the measurement object when the measurement of the entire shape of any one groove is completed by the sensor unit. It may be rotated by an angle, and the measurement of the next groove may be started by the sensor unit.

この場合、測定対象物が複数の溝を持っていても、各溝の全体形状を高速且つ高分解能に計測できる。   In this case, even if the measurement object has a plurality of grooves, the entire shape of each groove can be measured at high speed and with high resolution.

また、上記態様において、前記測定対象物は複数の溝を備え、前記制御部は、前記センサ部により任意の1の溝の全体形状の計測が終了されると、前記測定対象物を歯割出角度の1/2回転させ、前記1の溝と前記1の溝に隣接する溝との間の凸部の計測を前記センサ部に開始させてもよい。   Further, in the above aspect, the measurement object includes a plurality of grooves, and the control unit extracts the measurement object when the measurement of the entire shape of any one groove is completed by the sensor unit. The sensor unit may start measurement of a convex portion between the groove 1 and the groove adjacent to the groove 1 by rotating the angle by half.

この場合、溝と溝との間にある凸部を計測できる。   In this case, a convex portion between the grooves can be measured.

また、上記態様において、前記測定対象物の設置領域から前記設置領域外の位置に移動可能に設けられ、加工刃及び前記センサ部が着脱可能に取り付けられる取付部と、前記設置領域外の位置に移動された前記取付部に前記加工刃又は前記センサ部を取り付けるツールチェンジャーとを更に備えてもよい。   Moreover, in the said aspect, it is provided so that a movement to the position outside the said installation area from the installation area | region of the said measurement target object is possible, and the attachment part to which a processing blade and the said sensor part are attached so that attachment or detachment is possible, You may further provide the tool changer which attaches the said processing blade or the said sensor part to the moved said attaching part.

この場合、加工刃及びセンサ部の交換が容易にでき、測定対象物の形状の評価結果を加工条件にフィードバックさせることが容易になる。   In this case, the machining blade and the sensor unit can be easily exchanged, and the evaluation result of the shape of the measurement object can be easily fed back to the machining conditions.

また、上記態様において、前記測定対象物は両端に円筒状の軸部が形成され、前記制御部は、前記測定対象物の両端の前記軸部の形状を前記センサ部に計測させ、前記両端の軸部の形状を示す高さデータを用いて前記測定対象物の中心軸の各位置の高さデータを算出し、算出した中心軸の各位置の高さデータを基準として、前記溝断面の形状を示す高さデータを算出してもよい。   In the above aspect, the measurement object has cylindrical shaft portions formed at both ends, and the control unit causes the sensor unit to measure the shapes of the shaft portions at both ends of the measurement object, and Calculate the height data of each position of the central axis of the measurement object using the height data indicating the shape of the shaft part, and the shape of the groove cross section based on the calculated height data of each position of the central axis You may calculate the height data which shows.

この場合、溝断面の形状を示す高さデータが測定対象物の中心軸を基準として算出されるため、溝の全体形状の評価が容易になる。   In this case, since the height data indicating the shape of the groove cross section is calculated with reference to the central axis of the measurement object, the overall shape of the groove can be easily evaluated.

また、上記態様において、前記センサ部は、前記溝に光切断線を照射し、前記溝からの反射光を受光することで、前記溝断面の形状を計測するものであり、前記制御部は、前記センサ部を前記溝の延設方向に向けて所定ピッチで相対的に移動させて、前記センサ部に前記溝断面の形状を複数回計測させ、前記計測された複数の計測値を用いて1の溝断面の形状を算出してもよい。   In the above aspect, the sensor unit measures the shape of the groove cross section by irradiating the groove with a light cutting line and receiving reflected light from the groove. The sensor unit is relatively moved at a predetermined pitch in the extending direction of the groove, and the sensor unit is caused to measure the shape of the groove cross section a plurality of times. The shape of the groove cross section may be calculated.

この場合、1の溝断面の形状を計測する際に、センサ部は溝の延設方向に向けて所定ピッチずつ移動され、溝断面の形状が複数回計測され、計測された複数の計測値を用いて1の溝断面の形状が算出される。そのため、光切断線の光源の干渉パターンや光切断線の投影面の微小な凹凸によるノイズを計測値から除去することができ、1の溝断面の形状を正確に求めることができる。   In this case, when measuring the shape of one groove cross section, the sensor unit is moved by a predetermined pitch in the extending direction of the groove, the shape of the groove cross section is measured a plurality of times, and a plurality of measured values are measured. By using this, the shape of one groove cross section is calculated. Therefore, noise due to the interference pattern of the light source of the light cutting line and minute irregularities on the projection surface of the light cutting line can be removed from the measurement value, and the shape of one groove cross section can be accurately obtained.

また、上記態様において、前記センサ部は、前記溝の延設方向に対して前記所定ピッチ相対的に移動する都度、前記光切断線を撮像することで、前記光切断線の画像データを複数取得し、前記制御部は、前記取得された複数の画像データの各画素の輝度を平均化して平均化画像データを生成し、前記平均化画像データを用いて前記1の溝断面の形状を算出してもよい。   In the above aspect, each time the sensor unit moves relative to the extending direction of the groove by the predetermined pitch, the sensor unit captures a plurality of pieces of image data of the light cutting line by imaging the light cutting line. Then, the control unit generates averaged image data by averaging the luminance of each pixel of the acquired plurality of image data, and calculates the shape of the one groove cross section using the averaged image data. May be.

この場合、複数の画像データの各画素の輝度が平均化され、平均化画像データが生成されている。そのため、平均化画像データに含まれる光切断線は輝度ムラが除去された光切断線となる。その結果、1の溝断面の形状を正確に求めることができる。   In this case, the luminance of each pixel of the plurality of image data is averaged, and averaged image data is generated. Therefore, the light section line included in the averaged image data is a light section line from which luminance unevenness has been removed. As a result, the shape of one groove cross section can be obtained accurately.

また、上記態様において、前記センサ部を前記溝の延設方向に向けて移動させるセンサ移動部を更に備え、前記制御部は、前記1の溝断面を計測する際、前記移動部を制御して、前記測定対象物を停止状態にし、前記センサ移動部を制御して、前記センサ部を移動させてもよい。   Further, in the above aspect, the apparatus further includes a sensor moving unit that moves the sensor unit in the extending direction of the groove, and the control unit controls the moving unit when measuring the one groove cross section. The measurement object may be stopped and the sensor moving unit may be controlled to move the sensor unit.

この場合、1の溝断面の形状を計測するに際し、測定対象物が停止状態にされてセンサ部が溝の延設方向に向けて移動されるため、光切断線は溝に対してずれることなく照射され、1の溝断面の形状を正確に求めることができる。   In this case, when measuring the shape of the cross section of one groove, the measuring object is stopped and the sensor unit is moved in the extending direction of the groove, so that the optical cutting line does not deviate from the groove. Irradiated, the shape of one groove cross section can be accurately obtained.

本発明によれば、溝の全体形状を示す高さデータを高分解能且つ短時間で計測できる。   According to the present invention, it is possible to measure height data indicating the entire shape of the groove in a short time with high resolution.

本発明の実施の形態における形状計測装置の一例を示す全体構成図である。It is a whole lineblock diagram showing an example of a shape measuring device in an embodiment of the invention. センサユニットの詳細な構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a detailed structure of a sensor unit. 測定対象物の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the measuring object. 2つの溝が形成された測定対象物の外観図を示している。The external view of the measuring object in which two grooves were formed is shown. 2つの溝が形成された測定対象物が計測される様子の説明図である。It is explanatory drawing of a mode that the measuring object in which the two groove | channels were formed is measured. 凸部の形状が計測される様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that the shape of a convex part was measured. 本発明の実施の形態における形状計測装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the electrical structure of the shape measuring device in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態による形状計測装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of a process of the shape measuring device by embodiment of this invention. 測定対象物の溝の全体形状を示す高さデータを視覚的に示した図であり、上図は測定対象物を示し、下図は溝の高さデータを示している。It is the figure which showed the height data which shows the whole shape of the groove | channel of a measuring object visually, the upper figure shows a measuring object and the lower figure shows the height data of a groove | channel. 光切断線の画像データを示す図であり、左図はノイズが除去される前の画像データを示し、右図はノイズが除去された後の画像データを示す。It is a figure which shows the image data of a light section line, the left figure shows the image data before noise is removed, and the right figure shows the image data after noise was removed. 実施の形態2における形状計測装置の主要部を示した図である。It is the figure which showed the principal part of the shape measuring apparatus in Embodiment 2. FIG. 1の溝断面の形状を計測するに際して所定ピッチずつ移動されるセンサユニットが照射する光切断線を示した図である。It is the figure which showed the optical cutting line which the sensor unit moved by predetermined pitch when measuring the shape of 1 groove | channel cross section. 実施の形態2における形状計測装置の動作を示すフローチャートであり、S808のサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the shape measuring apparatus in Embodiment 2, and is a flowchart which shows the subroutine of S808. 実施の形態2において、一定区間を計測することで得られた複数の画像データに対する処理を示すフローチャートである。9 is a flowchart illustrating processing for a plurality of image data obtained by measuring a certain section in the second embodiment.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態における形状計測装置の一例を示す全体構成図である。本形状計測装置は、溝302が螺旋状に形成された測定対象物300の表面形状を計測する装置である。そして、本形状計測装置は、台座部100、ステージ110(移動部の一例)、支持部120(移動部の一例)、センサユニット130、取付部140、天井部150、ツールチェンジャー160を備える。なお、図1において、X方向は測定対象物300の長手方向を指し、+X方向は長手方向の右側を指し、−X方向は長手方向の左側を指す。また、Y方向は上下方向を指し、+Y方向は上方向を指し、−Y方向は下方向を指す。また、Z方向は、X方向及びY方向のそれぞれと直行する方向を指す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an example of a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. This shape measuring device is a device that measures the surface shape of the measuring object 300 in which the groove 302 is formed in a spiral shape. The shape measuring apparatus includes a pedestal unit 100, a stage 110 (an example of a moving unit), a support unit 120 (an example of a moving unit), a sensor unit 130, a mounting unit 140, a ceiling unit 150, and a tool changer 160. In FIG. 1, the X direction indicates the longitudinal direction of the measurement object 300, the + X direction indicates the right side of the longitudinal direction, and the -X direction indicates the left side of the longitudinal direction. Further, the Y direction indicates the vertical direction, the + Y direction indicates the upward direction, and the −Y direction indicates the downward direction. The Z direction indicates a direction orthogonal to each of the X direction and the Y direction.

測定対象物300としては、例えば、スクリュー、プロペラ、ドリル等が採用される。   As the measurement object 300, for example, a screw, a propeller, a drill, or the like is employed.

台座部100は、例えば、平板状であり、地上に対して固定されている。ステージ110は、台座部100に対して+X方向、−X方向に移動可能、つまり、測定対象物300の長手方向に対して移動可能に取り付けられている。   The pedestal portion 100 is, for example, a flat plate shape and is fixed with respect to the ground. The stage 110 is attached to the pedestal 100 so as to be movable in the + X direction and the −X direction, that is, movable in the longitudinal direction of the measurement object 300.

例えば、台座部100にはX方向に沿って案内溝(図略)が設けられ、ステージ110の底面にはこの案内溝に勘合するローラ(図略)が設けられている。これにより、ステージ110はこの案内溝に沿ってローラが案内されることで、台座部100上をX方向に沿って移動できる。   For example, a guide groove (not shown) is provided in the pedestal portion 100 along the X direction, and a roller (not shown) that fits into the guide groove is provided on the bottom surface of the stage 110. Thereby, the stage 110 can move along the X direction on the pedestal portion 100 by the roller being guided along the guide groove.

ステージ110のX方向の両端には一対の支持部120、120が立設されている。−X方向側の支持部120は測定対象物300の−X方向側の軸部304を支持し、+X方向側の支持部120は測定対象物300の+X方向側の軸部304を支持する。ここで、支持部120、120は、測定対象物300の長手方向がX方向と平行になるように測定対象物300を支持する。   A pair of support portions 120 and 120 are erected on both ends of the stage 110 in the X direction. The support part 120 on the −X direction side supports the shaft part 304 on the −X direction side of the measurement object 300, and the support part 120 on the + X direction side supports the shaft part 304 on the + X direction side of the measurement object 300. Here, the support parts 120 and 120 support the measurement object 300 such that the longitudinal direction of the measurement object 300 is parallel to the X direction.

測定対象物300は、長手方向の中心軸Z1を回転軸として回転可能に一対の支持部120、120により支持されている。具体的には、支持部120、120はそれぞれ、測定対象物300が接続される円盤状の接続部(図略)を備えている。接続部は、支持部120の本体部に対して中心軸Z1を回転軸として回転可能に取り付けられている。よって、測定対象物300はこの接続部が回転することにより中心軸Z1を回転軸として回転する。   The measurement object 300 is supported by a pair of support portions 120 and 120 so as to be rotatable about a central axis Z1 in the longitudinal direction as a rotation axis. Specifically, each of the support portions 120 and 120 includes a disk-like connection portion (not shown) to which the measurement object 300 is connected. The connecting portion is attached to the main body portion of the support portion 120 so as to be rotatable about the central axis Z1 as a rotation axis. Therefore, the measurement object 300 rotates about the central axis Z1 as the rotation axis when the connecting portion rotates.

天井部150は、例えば平板状であり、台座部100の上側に設けられている。天井部150には、取付部140がX方向に移動可能に取り付けられている。例えば、天井部150にはX方向に沿って案内溝(図略)が設けられ、取付部140の上面にはこの案内溝に嵌合するローラ(図略)が設けられている。これにより、取付部140は、この案内溝にローラが案内され、天井部150に対してX方向に移動できる。   The ceiling part 150 has a flat plate shape, for example, and is provided on the upper side of the pedestal part 100. An attachment part 140 is attached to the ceiling part 150 so as to be movable in the X direction. For example, a guide groove (not shown) is provided in the ceiling portion 150 along the X direction, and a roller (not shown) that fits in the guide groove is provided on the upper surface of the attachment portion 140. Accordingly, the mounting portion 140 can move in the X direction with respect to the ceiling portion 150 while the roller is guided in the guide groove.

取付部140の下面にはセンサユニット130が着脱可能に取り付けられている。センサユニット130は、取付部140によって測定対象物300の上側の所定の計測位置X1に位置決めされて、測定対象物300の形状を計測する。また、取付部140は、Y方向にも移動可能に天井部150に取り付けられている。   A sensor unit 130 is detachably attached to the lower surface of the attachment portion 140. The sensor unit 130 is positioned at a predetermined measurement position X1 on the upper side of the measurement object 300 by the attachment portion 140, and measures the shape of the measurement object 300. Moreover, the attachment part 140 is attached to the ceiling part 150 so that the movement to the Y direction is also possible.

具体的には、測定対象物300は、支持部120により中心軸Z1を回転軸として時計回り又は反時計回りに回転されながら、ステージ110により+X方向に移動され、静止状態のセンサユニット130により計測される。   Specifically, the measurement object 300 is moved in the + X direction by the stage 110 while being rotated clockwise or counterclockwise about the central axis Z1 by the support unit 120, and measured by the sensor unit 130 in a stationary state. Is done.

ツールチェンジャー160は、例えば、ステージ110に対して−X方向側に設けられている。ツールチェンジャー160の上面には、1以上の加工刃161がX方向に沿って配置されている。   The tool changer 160 is provided on the −X direction side with respect to the stage 110, for example. On the upper surface of the tool changer 160, one or more machining blades 161 are arranged along the X direction.

取付部140は、測定対象物300の計測が終了すると、計測位置X1に対して−X方向側の所定の位置であるホームポジションX2に戻される。ホームポジションX2にはツールチェンジャー160が設けられている。   When the measurement of the measurement object 300 is completed, the attachment portion 140 is returned to the home position X2, which is a predetermined position on the −X direction side with respect to the measurement position X1. A tool changer 160 is provided at the home position X2.

取付部140は−Y方向に移動してセンサユニット130をツールチェンジャー160に取り外させた後、所望する1の加工刃161がツールチェンジャー160により取り付けられる。これにより、センサユニット130が加工刃161に交換される。   After the attachment unit 140 moves in the −Y direction and the sensor unit 130 is detached from the tool changer 160, a desired one processing blade 161 is attached by the tool changer 160. As a result, the sensor unit 130 is replaced with the machining blade 161.

本形状計測装置は、切削加工機の加工刃161をセンサユニット130に交換することで構成される。切削加工する際には、ステージ110上には測定対象物300に代えて円筒状の加工対象物が取り付けられる。そして、加工刃161が取り付けられた取付部140は、計測位置X1に位置決めされた後、−Y方向に移動して加工刃161を加工対象物に当接させる。そして、加工対象物は、支持部120により中心軸Z1を回転軸として回転されながら、ステージ110により+X方向に移動されることで、螺旋状の溝302が形成され、測定対象物300が製造される。   This shape measuring device is configured by exchanging the machining blade 161 of the cutting machine with a sensor unit 130. When cutting, a cylindrical processing object is attached on the stage 110 instead of the measurement object 300. Then, the attachment part 140 to which the machining blade 161 is attached is positioned at the measurement position X1, and then moves in the −Y direction to bring the machining blade 161 into contact with the workpiece. Then, the processing object is rotated in the + X direction by the stage 110 while being rotated about the central axis Z1 by the support unit 120, whereby the spiral groove 302 is formed, and the measurement object 300 is manufactured. The

図2は、センサユニット130の詳細な構成の一例を示す模式図である。センサユニット130は、2つのセンサ部131、131を備えている。センサ部131は、カメラ1311及び光源1312が設けられている。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a detailed configuration of the sensor unit 130. The sensor unit 130 includes two sensor units 131 and 131. The sensor unit 131 is provided with a camera 1311 and a light source 1312.

光源1312は、例えばやレーザーダイオードやLED等の発光素子と、発光素子から出力された光を照射口131aに導く光学系とを備えている。光源1312の前方には、照射口131aが設けられている。光源1312から出力された光は照射口131aから扇状に拡がって溝302を照射する。これにより、光源1312には光切断線201が照射される。光切断線201と照射口131aとを含む面を照射側面202と呼ぶ。また、光切断線201で切った溝302の断面であって、図3に示す延設方向310に対する溝302の断面を溝断面301と呼ぶ。   The light source 1312 includes a light emitting element such as a laser diode or an LED, and an optical system that guides light output from the light emitting element to the irradiation port 131a. An irradiation port 131a is provided in front of the light source 1312. The light output from the light source 1312 spreads in a fan shape from the irradiation port 131a and irradiates the groove 302. Thereby, the light section line 201 is irradiated to the light source 1312. A surface including the light cutting line 201 and the irradiation port 131a is referred to as an irradiation side surface 202. Further, the cross section of the groove 302 taken along the optical cutting line 201, and the cross section of the groove 302 with respect to the extending direction 310 shown in FIG.

なお、図2、図3等の例では、溝断面301の形状は円形状であるが、これに限定されず楕円形状が採用されてもよいし、任意の曲線形状が採用されてもよい。   In the examples of FIGS. 2 and 3, the shape of the groove cross section 301 is a circular shape. However, the shape is not limited to this, and an elliptical shape may be adopted, or an arbitrary curved shape may be adopted.

図2の例では、光源1312はカメラ1311よりも手前に配置されている。ここで、Z方向視において、カメラ1311及び光源1312は、それぞれ、光軸が一定の角度を持つように配置されている。これにより、カメラ1311は、光切断線201を斜め方向から撮像できる。そのため、カメラ1311が撮像した光切断線201には、溝断面301の形状が表れる。例えば、紙面と直行する方向にカメラ1311の垂直方向が設定されていたとすると、光切断線201は溝断面301の各位置の高さに応じて垂直方向の座標が変化する。したがって、この座標の変化とカメラ1311及び光源1312の光軸同士の角度とを三角測量の原理に適用することで、溝断面301の各位置の高さを算出できる。   In the example of FIG. 2, the light source 1312 is disposed in front of the camera 1311. Here, when viewed in the Z direction, the camera 1311 and the light source 1312 are arranged such that the optical axes have a certain angle. Thereby, the camera 1311 can image the light cutting line 201 from an oblique direction. Therefore, the shape of the groove cross section 301 appears in the light cutting line 201 imaged by the camera 1311. For example, assuming that the vertical direction of the camera 1311 is set in a direction perpendicular to the paper surface, the vertical coordinates of the light cutting line 201 change according to the height of each position of the groove cross section 301. Therefore, by applying this change in coordinates and the angles of the optical axes of the camera 1311 and the light source 1312 to the principle of triangulation, the height of each position of the groove section 301 can be calculated.

センサ部131は、照射側面202の中心角が小さいと溝断面301の全域に光切断線201を形成することができない。図2の例では、1つのセンサ部131は、溝断面301の半分の領域にしか光切断線201を照射できない。そこで、図2の例では、2つのセンサ部131が設けられている。具体的には、左側のセンサ部131は、照射側面202の中心線202a(光軸)が溝断面301の右半分の領域の中央の位置と交差するように配置されている。また、右側のセンサ部131は、照射側面202の中心線202a(光軸)が溝断面301の左半分の領域の中央と交差するように配置されている。そして、左側のセンサ部131及び右側のセンサ部131は、それぞれ、照射側面202、202が一致し、且つ、中心線202a、202aが溝断面301の中心位置203を通過するように配置されている。   If the central angle of the irradiation side surface 202 is small, the sensor unit 131 cannot form the light cutting line 201 over the entire area of the groove cross section 301. In the example of FIG. 2, one sensor unit 131 can irradiate the light cutting line 201 only to a half region of the groove cross section 301. Thus, in the example of FIG. 2, two sensor units 131 are provided. Specifically, the left sensor unit 131 is arranged so that the center line 202a (optical axis) of the irradiation side surface 202 intersects the center position of the right half region of the groove cross section 301. Further, the right sensor unit 131 is arranged so that the center line 202a (optical axis) of the irradiation side surface 202 intersects the center of the left half region of the groove cross section 301. The left sensor unit 131 and the right sensor unit 131 are arranged such that the irradiation side surfaces 202 and 202 coincide with each other, and the center lines 202a and 202a pass through the center position 203 of the groove section 301. .

これにより、左右のセンサ部131、131は、溝断面301に対して同じ角度で光切断線201を照射できる。なお、左右のセンサ部131、131において、カメラ1311及び光源1312の光軸同士の角度は同じである。そのため、左右のセンサ部131のカメラ1311には、同じ角度で光切断線201が入射する。以上により、2つのセンサ部131を用いた場合であっても、あたかも1つのセンサ部131を用いたかのように溝断面301の全域の形状を計測できる。   Accordingly, the left and right sensor units 131 and 131 can irradiate the light cutting line 201 at the same angle with respect to the groove cross section 301. In the left and right sensor units 131 and 131, the angles of the optical axes of the camera 1311 and the light source 1312 are the same. Therefore, the light cutting line 201 is incident on the cameras 1311 of the left and right sensor units 131 at the same angle. As described above, even when two sensor units 131 are used, the shape of the entire region of the groove cross section 301 can be measured as if one sensor unit 131 was used.

図3は、測定対象物300の一例を示した図である。測定対象物300には溝302が螺旋状に延設されている。測定対象物300の両端には、円筒状の軸部304が設けられている。軸部304の直径は溝302が形成された領域よりも少し小さくされており、図1に示す支持部120が測定対象物300を容易に支持できる形状にされている。延設方向310から見ると溝302の両側には凸部303が形成されている。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the measurement object 300. A groove 302 is spirally extended in the measurement object 300. Cylindrical shaft portions 304 are provided at both ends of the measurement object 300. The diameter of the shaft portion 304 is slightly smaller than the region where the groove 302 is formed, and the support portion 120 shown in FIG. 1 has a shape that can easily support the measurement object 300. When viewed from the extending direction 310, convex portions 303 are formed on both sides of the groove 302.

延設方向310は、溝302の長手方向であり、螺旋状である。図3に示す溝断面301は延設方向310上の位置P1における溝断面301が示されている。溝断面301は、位置P1における延設方向310の接線方向に対して直交する。   The extending direction 310 is a longitudinal direction of the groove 302 and has a spiral shape. The groove cross section 301 shown in FIG. 3 shows the groove cross section 301 at the position P1 in the extending direction 310. The groove cross section 301 is orthogonal to the tangential direction of the extending direction 310 at the position P1.

溝302は円筒状の加工対象物に加工刃161を当接させ、加工刃161を静止状態にして、加工対象物を長手方向(図1のX方向)を回転軸として回転させながら、加工対象物を長手方向(X方向)に移動させることで形成される。よって、加工時において、加工対象物から加工刃161を見ると、加工刃161は加工対象物の側面を螺旋状に進行する。この加工刃161の進行方向が延設方向310である。なお、溝断面301は、加工時において加工対象物に当接される加工刃161の主面と一致する。   The groove 302 abuts the machining blade 161 against a cylindrical workpiece, places the machining blade 161 in a stationary state, and rotates the workpiece with the longitudinal direction (X direction in FIG. 1) as the rotation axis. It is formed by moving an object in the longitudinal direction (X direction). Therefore, when the processing blade 161 is viewed from the processing target during processing, the processing blade 161 advances in a spiral manner on the side surface of the processing target. The traveling direction of the machining blade 161 is the extending direction 310. The groove cross section 301 coincides with the main surface of the processing blade 161 that is in contact with the processing object during processing.

測定対象物300をX方向に移動させることなく、X方向を回転軸として回転させると、溝断面301はX方向に移動するように見える。図3の例では、測定対象物300は位置P1における延設方向310が右斜め下方向を向いているため、時計回りに回転させると、溝断面301は−X方向に移動するように見える。また、測定対象物300を反時計回りに回転させると、溝断面301は+X方向に移動するように見える。   When the measurement object 300 is rotated around the X direction without moving in the X direction, the groove cross section 301 appears to move in the X direction. In the example of FIG. 3, since the measuring object 300 has the extending direction 310 at the position P1 facing diagonally downward to the right, the groove cross section 301 appears to move in the −X direction when rotated clockwise. Further, when the measurement object 300 is rotated counterclockwise, the groove section 301 appears to move in the + X direction.

そこで、この溝断面301の移動を打ち消すように、測定対象物300をX方向に移動させると、溝断面301は静止して見える。例えば、測定対象物300を時計回りに回転させた場合、溝断面301は−X方向にある移動速度Vで移動するため、測定対象物300を+X方向に移動速度Vで移動させると、溝断面301は静止して見える。一方、測定対象物300を反時計回りに回転させた場合、溝断面301は+X方向にある移動速度Vで移動するため、測定対象物300を−X方向に移動速度Vで移動させると、溝断面301は静止して見える。   Therefore, when the measuring object 300 is moved in the X direction so as to cancel the movement of the groove cross section 301, the groove cross section 301 appears to be stationary. For example, when the measuring object 300 is rotated clockwise, the groove cross section 301 moves at a moving speed V in the −X direction. Therefore, when the measuring object 300 is moved at the moving speed V in the + X direction, the groove cross section is moved. 301 appears stationary. On the other hand, when the measuring object 300 is rotated counterclockwise, the groove cross section 301 moves at a moving speed V in the + X direction. Therefore, when the measuring object 300 is moved at the moving speed V in the −X direction, the groove Cross section 301 appears to be stationary.

したがって、測定対象物300をX方向を回転軸として回転させながら、溝断面301の移動が打ち消されるように測定対象物300をX方向に移動させる。これにより、静止状態のセンサ部131は、常に溝302に光切断線201を照射でき、光切断線201を連続的に撮像することで、任意の位置の溝断面301の形状を計測できる。   Therefore, the measurement object 300 is moved in the X direction so that the movement of the groove cross section 301 is canceled while rotating the measurement object 300 about the X direction as the rotation axis. Thereby, the sensor unit 131 in a stationary state can always irradiate the optical cutting line 201 to the groove 302, and can continuously measure the shape of the groove cross section 301 at an arbitrary position by imaging the optical cutting line 201 continuously.

なお、本実施の形態では、測定対象物300のX方向に対する角速度及び移動速度としては、測定対象物300の加工時における角速度及び移動速度と同じ値が採用される。   In the present embodiment, the same values as the angular velocity and the moving speed when the measuring object 300 is processed are adopted as the angular velocity and the moving speed of the measuring object 300 in the X direction.

図4は、2つの溝302a、302bが形成された測定対象物300の外観図を示している。図4において左から1ピッチ目の溝302aは、右隣に位置する左から1ピッチ目の溝302bを跨いで2ピッチ目の溝302aと連なっている。また、1ピッチ目の溝302bは2ピッチ目の溝302aを跨いで2ピッチ目の溝302bと連なっている。このように、本形状計測装置は、1つの溝302が形成された測定対象物300のみならず、複数の溝302が形成された測定対象物300も計測対象とする。   FIG. 4 shows an external view of the measuring object 300 in which two grooves 302a and 302b are formed. In FIG. 4, the first pitch groove 302a from the left is continuous with the second pitch groove 302a across the first pitch groove 302b located on the right side. Further, the first pitch groove 302b is continuous with the second pitch groove 302b across the second pitch groove 302a. As described above, the shape measuring apparatus uses not only the measurement object 300 in which one groove 302 is formed but also the measurement object 300 in which a plurality of grooves 302 are formed.

図5は、2つの溝302a、302bが形成された測定対象物300が計測される様子の説明図であり、測定対象物300をZ方向で切ったときの断面図が示されている。   FIG. 5 is an explanatory view showing a state in which the measuring object 300 in which two grooves 302a and 302b are formed is measured, and shows a cross-sectional view when the measuring object 300 is cut in the Z direction.

図5の左図では、溝302aが計測されている。溝302aの測定開始に当たって、測定対象物300は、まず、溝302aの一方端の溝断面301aが計測位置X1に位置決めされ、且つ、溝断面301aの底点501aと中心500とを繋ぐ線がY方向と平行になるように位置決めされる。これにより、一方端の溝断面301aがセンサ部131と対向する。   In the left diagram of FIG. 5, the groove 302a is measured. When the measurement of the groove 302a is started, first, the measurement object 300 has a groove cross section 301a at one end of the groove 302a positioned at the measurement position X1, and a line connecting the bottom point 501a and the center 500 of the groove cross section 301a is Y. Positioned parallel to the direction. Thereby, the groove cross section 301 a at one end faces the sensor portion 131.

そして、測定対象物300は、X方向を回転軸として回転されながらX方向に移動される。これにより、2つのセンサ部131は、溝302aの延設方向310上の各位置の溝断面301aに光切断線を照射して、各位置の溝断面301aの形状を計測する。測定対象物300が他方端まで移動されると、溝302aの全体形状の計測が終了される。   Then, the measuring object 300 is moved in the X direction while being rotated about the X direction as a rotation axis. Thereby, the two sensor parts 131 irradiate the optical cross section 301a of each position on the extending direction 310 of the groove | channel 302a with an optical cutting line, and measure the shape of the groove | channel cross section 301a of each position. When the measurement object 300 is moved to the other end, measurement of the entire shape of the groove 302a is finished.

溝302aの計測が終了されると、測定対象物300は一方端が計測位置X1に戻され、且つ、溝302aがセンサ部131と対向する位置に戻される。そして、図5の右図に示されるように、測定対象物300はX方向に対して時計回りに歯割出角度θ回転される。これにより、測定対象物300は、一方端の溝断面301bの底点501bと中心500とを繋ぐ線がY方向と平行になるように位置決めされる。これにより、一方端の溝断面301bがセンサ部131と対向する。そして、溝302aと同様にして、測定対象物300がX方向に回転されながら移動され、溝302bの全体形状が計測される。   When the measurement of the groove 302a is finished, the measurement object 300 is returned to the measurement position X1 at one end and returned to the position where the groove 302a faces the sensor unit 131. Then, as shown in the right diagram of FIG. 5, the measuring object 300 is rotated by the tooth indexing angle θ clockwise with respect to the X direction. Thereby, the measuring object 300 is positioned so that the line connecting the bottom point 501b of the groove cross section 301b at one end and the center 500 is parallel to the Y direction. Accordingly, the groove cross section 301b at one end faces the sensor portion 131. Then, similarly to the groove 302a, the measuring object 300 is moved while being rotated in the X direction, and the entire shape of the groove 302b is measured.

ここで、歯割出角度θとは、中心500を基準としたときの隣接する溝302a、302b同士のなす角度を指す。具体的には、歯割出角度θは、溝302aの底点501a及び中心500間を繋ぐ線と、溝302bの底点501b及び中心500間を繋ぐ線とがなす角度によって規定される。   Here, the tooth index angle θ refers to an angle formed by the adjacent grooves 302a and 302b with the center 500 as a reference. Specifically, the tooth indexing angle θ is defined by an angle formed by a line connecting the bottom point 501a and the center 500 of the groove 302a and a line connecting the bottom point 501b and the center 500 of the groove 302b.

本形状計測装置は、溝302の形状のみならず、溝302の縁を示す凸部303の形状も計測できる。図6は、凸部303の形状が計測される様子を示した図である。   This shape measuring apparatus can measure not only the shape of the groove 302 but also the shape of the convex portion 303 indicating the edge of the groove 302. FIG. 6 is a diagram showing how the shape of the convex portion 303 is measured.

図6の左図は、図5の左図と同じである。ここでは、溝302a、302bの全体形状の計測が終了されたため、測定対象物300は一方端が計測位置X1に戻され、且つ、溝302aがセンサ部131と対向する位置に戻されている。   The left figure of FIG. 6 is the same as the left figure of FIG. Here, since measurement of the entire shape of the grooves 302a and 302b has been completed, one end of the measuring object 300 is returned to the measurement position X1, and the groove 302a is returned to a position facing the sensor unit 131.

そして、図6の右図に示されるように、測定対象物300は、時計回りに歯割出角度θの1/2回転される。これにより、測定対象物300の一方端の凸部断面602の頂点601と中心500とを繋ぐ線がY方向と平行になり、凸部断面602が最上位置に位置決めされる。ここで、凸部断面602は、延設方向310に対する凸部303の断面である。このとき、頂点601で2本の中心線202aが交差するように2つのセンサ部131は+Y方向に移動される。   Then, as shown in the right diagram of FIG. 6, the measurement object 300 is rotated by ½ of the tooth index angle θ in the clockwise direction. As a result, the line connecting the vertex 601 of the convex section 602 at one end of the measurement object 300 and the center 500 is parallel to the Y direction, and the convex section 602 is positioned at the uppermost position. Here, the convex section 602 is a section of the convex section 303 with respect to the extending direction 310. At this time, the two sensor units 131 are moved in the + Y direction so that the two center lines 202a intersect at the vertex 601.

センサ部131は凸部断面602に光切断線を照射する。そして、X方向に回転されながら移動される測定対象物300に対して、センサ部131は、光切断線を照射して光切断線を連続撮像することで、延設方向310の各位置の凸部断面602の形状を計測する。   The sensor unit 131 irradiates the convex section 602 with an optical cutting line. And with respect to the measuring object 300 moved while rotating in the X direction, the sensor unit 131 irradiates the optical cutting line and continuously images the optical cutting line, thereby projecting each position in the extending direction 310. The shape of the partial cross section 602 is measured.

そして、1の凸部303の全体形状の計測が終了されると、図6の右図に示すように、測定対象物300の一方端が計測位置X1に戻され、且つ、一方端の凸部断面602が最上位置に位置決めされる。そして、測定対象物300が時計回りに歯割出角度θ回転され、1の凸部303に隣接する次の凸部303の全体形状の計測が開始される。   When the measurement of the entire shape of one convex portion 303 is completed, as shown in the right diagram of FIG. 6, one end of the measurement object 300 is returned to the measurement position X1, and the convex portion at the one end Cross section 602 is positioned at the top position. Then, the measurement object 300 is rotated clockwise by the tooth index angle θ, and measurement of the entire shape of the next convex portion 303 adjacent to the first convex portion 303 is started.

図7は、本発明の実施の形態における形状計測装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。形状計測装置は、取付部140、センサユニット130、操作部701、ステージ110、ツールチェンジャー160、表示部703、支持部120、及び制御部710を備える。   FIG. 7 is a block diagram showing an example of an electrical configuration of the shape measuring apparatus according to the embodiment of the present invention. The shape measuring apparatus includes an attachment part 140, a sensor unit 130, an operation part 701, a stage 110, a tool changer 160, a display part 703, a support part 120, and a control part 710.

取付部140は、例えばモータを備え、モータの駆動力によってX方向に移動される。   The attachment part 140 includes a motor, for example, and is moved in the X direction by the driving force of the motor.

センサユニット130は溝断面301又は凸部断面602の形状を計測し、計測値を演算部712に出力する。ここで、計測値としては、例えば、センサユニット130により連続撮像された光切断線の画像データが採用される。   The sensor unit 130 measures the shape of the groove section 301 or the convex section 602 and outputs the measured value to the calculation unit 712. Here, as the measurement value, for example, image data of a light section line continuously captured by the sensor unit 130 is employed.

操作部701は、例えば、キーボードやマウス等で構成され、オペレータからの入力を受け付ける。   The operation unit 701 includes, for example, a keyboard and a mouse, and receives input from the operator.

ステージ110は、例えば、モータを備え、モータの駆動力によってX方向に移動される。支持部120は、測定対象物300をX方向を回転軸として回転させるモータを備える。   The stage 110 includes a motor, for example, and is moved in the X direction by the driving force of the motor. The support unit 120 includes a motor that rotates the measurement object 300 about the X direction as a rotation axis.

表示部703は、例えば、液晶パネルにより構成され、演算部712により算出された測定対象物300の全体形状の高さデータを表示する。   The display unit 703 is configured by, for example, a liquid crystal panel, and displays the height data of the entire shape of the measurement object 300 calculated by the calculation unit 712.

制御部710は、例えば、CPU、ROM、RAM等を備えるマイクロコントローラにより構成され、形状計測装置の全体制御を司る。本実施の形態では、制御部710は、移動制御部711及び演算部712を備える。   The control unit 710 is configured by a microcontroller including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example, and controls the entire shape measuring apparatus. In the present embodiment, the control unit 710 includes a movement control unit 711 and a calculation unit 712.

移動制御部711は、取付部140のモータに駆動指令を出力し、取付部140をX方向に移動させる。また、移動制御部711は、支持部120のモータに駆動指令を出力し、測定対象物300をX方向を回転軸として回転させる。また、移動制御部711は、ステージ110のモータに駆動指令を出力し、ステージ110をX方向に移動させる。また、移動制御部711は、ツールチェンジャー160に制御指令を送り、加工刃161及びセンサユニット130を取付部140に取り付ける。   The movement control unit 711 outputs a drive command to the motor of the attachment unit 140 to move the attachment unit 140 in the X direction. In addition, the movement control unit 711 outputs a drive command to the motor of the support unit 120 and rotates the measurement object 300 about the X direction as the rotation axis. Further, the movement control unit 711 outputs a drive command to the motor of the stage 110 and moves the stage 110 in the X direction. Further, the movement control unit 711 sends a control command to the tool changer 160 and attaches the machining blade 161 and the sensor unit 130 to the attachment unit 140.

演算部712は、センサユニット130から出力される測定値を三角測量の原理に適用して、測定対象物300の表面形状を示す形状データを算出する。例えば、演算部712は、センサユニット130からある1の光切断線が撮像された画像データが計測値として入力されると、その画像データから光切断線の座標を抽出し、抽出した座標と、カメラ1311及び光源1312の角度とを用いて三角測量の原理により、光切断線が照射された溝断面301の各位置の高さデータを求める。例えば、センサユニット130から出力される画像データにおいて、水平方向を長手方向として光切断線が表れていたとする。この場合、演算部712は、画像データの垂直方向の各ラインのそれぞれにおいて輝度のピークを探索することで、光切断線の座標を求めればよい。これにより、例えば、垂直方向の各ラインを表すインデックスをi(但し、i=1、2、・・・、M)、垂直方向の座標をvとすると、光切断線は、v(1)、v(2)、・・・、v(M)のM個のデータ群により表される。そして、演算部712は、v(1)、v(2)、・・・、v(M)のそれぞれについて三角測量の原理を適用して、光切断線の各位置に対応する高さデータh(1)、h(2)、・・・、h(M)を求める。そして、演算部712は、センサユニット130から出力される各画像データに対して上記の処理を行い、溝302の全体形状を求める。例えば、センサユニット130が溝302をN回撮像し、N枚の画像データが演算部712に入力されたとすると、溝302の全体形状は、M行×N列でマトリックス状に配列された高さデータhにより表される。   The calculation unit 712 calculates the shape data indicating the surface shape of the measurement object 300 by applying the measurement value output from the sensor unit 130 to the principle of triangulation. For example, when the image data obtained by imaging one light cutting line from the sensor unit 130 is input as the measurement value, the calculation unit 712 extracts the coordinates of the light cutting line from the image data, Based on the principle of triangulation using the angles of the camera 1311 and the light source 1312, the height data of each position of the groove section 301 irradiated with the light cutting line is obtained. For example, in the image data output from the sensor unit 130, it is assumed that a light cutting line appears with the horizontal direction as the longitudinal direction. In this case, the calculation unit 712 may obtain the coordinates of the light section line by searching for a luminance peak in each line in the vertical direction of the image data. Thus, for example, if the index representing each line in the vertical direction is i (where i = 1, 2,..., M) and the coordinate in the vertical direction is v, the light section line is v (1), It is represented by M data groups of v (2),..., v (M). The calculation unit 712 applies the principle of triangulation to each of v (1), v (2),..., V (M), and height data h corresponding to each position of the light section line. (1), h (2),..., H (M) are obtained. Then, the calculation unit 712 performs the above processing on each image data output from the sensor unit 130 to obtain the overall shape of the groove 302. For example, if the sensor unit 130 images the groove 302 N times and N pieces of image data are input to the calculation unit 712, the overall shape of the groove 302 is a height arranged in a matrix of M rows × N columns. It is represented by data h.

図8は、本発明の実施の形態による形状計測装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下、図1を適宜参照し、図8のフローチャートを説明する。以下のフローチャートでは、溝302は2つであるとする。まず、形状計測装置による加工物への切削加工が終了される(S801)。これにより、測定対象物300が製造される。次に、加工刃161が取り付けられた取付部140は、計測位置X1からホームポジションX2に戻され、ツールチェンジャー160によりセンサユニット130が取り付けられ(S802)、再度、計測位置X1に位置決めされる。   FIG. 8 is a flowchart showing an example of the processing flow of the shape measuring apparatus according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, the flowchart of FIG. 8 will be described with reference to FIG. 1 as appropriate. In the following flowchart, it is assumed that there are two grooves 302. First, the cutting process on the workpiece by the shape measuring apparatus is completed (S801). Thereby, the measuring object 300 is manufactured. Next, the attachment part 140 to which the machining blade 161 is attached is returned from the measurement position X1 to the home position X2, and the sensor unit 130 is attached by the tool changer 160 (S802), and is again positioned at the measurement position X1.

次に、ステージ110は、一方端の軸部304aが計測位置X1に対向するように測定対象物300を位置決めし、センサユニット130は、軸部304aの表面形状を計測する(S803)。ここで、センサユニット130は、軸部304aに光切断線を照射し、光切断線の画像データを取得し、取得した画像データを計測値として演算部712に出力する。演算部712は、この画像データから光切断線を抽出し、光切断線の各位置の高さデータを求める。そして、演算部712は、算出した高さデータを補間することで軸部304aの円周を求め、軸部304aの中心座標Zaを求める。ここで、中心座標Zaは例えばY方向のみの値を持つデータで表される。   Next, the stage 110 positions the measuring object 300 so that the shaft 304a at one end faces the measurement position X1, and the sensor unit 130 measures the surface shape of the shaft 304a (S803). Here, the sensor unit 130 irradiates the shaft 304 a with a light cutting line, acquires image data of the light cutting line, and outputs the acquired image data to the calculation unit 712 as a measurement value. The computing unit 712 extracts a light section line from the image data, and obtains height data at each position of the light section line. Then, the calculation unit 712 obtains the circumference of the shaft portion 304a by interpolating the calculated height data, and obtains the center coordinate Za of the shaft portion 304a. Here, the center coordinate Za is represented by data having a value only in the Y direction, for example.

次に、ステージ110は他方端の軸部304bが計測位置X1に対向するように測定対象物300を位置決めし、センサユニット130は軸部304bの表面形状を計測する(S804)。そして、演算部712は、軸部304bに照射された光切断線の画像データから、軸部304aの場合と同様にして、軸部304bの中心座標Zbを求める。   Next, the stage 110 positions the measurement object 300 so that the other end shaft portion 304b faces the measurement position X1, and the sensor unit 130 measures the surface shape of the shaft portion 304b (S804). Then, the calculation unit 712 obtains the center coordinate Zb of the shaft part 304b from the image data of the light section line irradiated to the shaft part 304b, as in the case of the shaft part 304a.

次に、演算部712は、軸部304aの中心座標Zaと軸部304bの中心座標Zbとを線形補間し、測定対象物300の中心軸Z1を求める(S805)。ここで、中心軸Z1は、例えば、X方向の各位置における中心軸Z1のY方向の値が示されたデータである。   Next, the calculation unit 712 linearly interpolates the center coordinate Za of the shaft part 304a and the center coordinate Zb of the shaft part 304b to obtain the center axis Z1 of the measurement object 300 (S805). Here, the central axis Z1 is data indicating the value in the Y direction of the central axis Z1 at each position in the X direction, for example.

次に、センサユニット130は、測定対象物300の1の溝302である溝302aの全体形状を計測する(S806)。具体的には、まず、ステージ110及び支持部120は、+X方向側の溝302aの端部が計測位置X1と対向するように測定対象物300を位置決めする。次に、ステージ110及び支持部120は、測定対象物300をX方向に対して回転しながら+X方向に移動させ、センサユニット130は、回転しながら移動する測定対象物300を連続撮像し、溝302aの全体形状の計測する。そして、センサユニット130は、計測位置X1に対向する位置に溝302aの−X方向側の端部が位置決めされると、溝302aの全体形状の計測を終了する。   Next, the sensor unit 130 measures the entire shape of the groove 302a that is one groove 302 of the measurement object 300 (S806). Specifically, first, the stage 110 and the support part 120 position the measuring object 300 so that the end part of the groove 302a on the + X direction side faces the measurement position X1. Next, the stage 110 and the support unit 120 move the measurement object 300 in the + X direction while rotating with respect to the X direction, and the sensor unit 130 continuously images the measurement object 300 that moves while rotating, and the grooves The overall shape of 302a is measured. Then, when the end of the groove 302a on the −X direction side is positioned at a position facing the measurement position X1, the sensor unit 130 ends the measurement of the entire shape of the groove 302a.

溝302aの計測が終了すると、全ての溝302の計測が終了していなければ(S807でNO)、ステージ110及び支持部120は、次の溝302である溝302bの+X方向側の端部が計測位置X1に対向するように測定対象物300を位置決めした後、支持部120は、測定対象物300を歯割出角度θ回転させる(S808)。次に、センサユニット130は、溝302aと同様にして、溝302bの全体形状を計測する(S806)。全ての溝302a、302bの計測が終了されると(S807でYES)、ステージ110及び支持部120は、溝302aの+X方向側の端部が計測位置X1に対向するように測定対象物300を位置決めし、支持部120は、測定対象物300を歯割出角度θの1/2回転させる(S809)。このとき、取付部140は、図6の右図で説明したように、頂点601で2本の中心線202aが交差するように、センサユニット130を構成する2つのセンサ部131を+Y方向に移動させる。これにより、凸部303の+X方向側の端部がセンサユニット130と対向する。   When the measurement of the grooves 302a is completed, if the measurement of all the grooves 302 is not completed (NO in S807), the stage 110 and the support unit 120 have the + X direction end of the groove 302b that is the next groove 302. After positioning the measurement object 300 so as to face the measurement position X1, the support unit 120 rotates the measurement object 300 by the tooth indexing angle θ (S808). Next, the sensor unit 130 measures the overall shape of the groove 302b in the same manner as the groove 302a (S806). When the measurement of all the grooves 302a and 302b is completed (YES in S807), the stage 110 and the support unit 120 hold the measuring object 300 so that the + X direction end of the groove 302a faces the measurement position X1. After positioning, the support unit 120 rotates the measurement object 300 by 1/2 of the tooth index angle θ (S809). At this time, the mounting part 140 moves the two sensor parts 131 constituting the sensor unit 130 in the + Y direction so that the two center lines 202a intersect at the vertex 601 as described in the right figure of FIG. Let Thereby, the end on the + X direction side of the convex portion 303 faces the sensor unit 130.

次に、センサユニット130は、1の凸部303の全体形状を計測する(S810)。具体的には、まず、ステージ110及び支持部120は、測定対象物300をX方向に対して回転しながら+X方向に移動させ、センサユニット130は、回転しながら移動する測定対象物300を連続撮像し、1の凸部303の全体形状の計測する。そして、センサユニット130は、計測位置X1に対向する位置に1の凸部303の−X方向側の端部が位置決めされると、1の凸部303の全体形状の計測を終了する。   Next, the sensor unit 130 measures the overall shape of one convex portion 303 (S810). Specifically, first, the stage 110 and the support unit 120 move the measurement object 300 in the + X direction while rotating the measurement object 300 with respect to the X direction, and the sensor unit 130 continuously moves the measurement object 300 that moves while rotating. An image is taken and the entire shape of one convex portion 303 is measured. And the sensor unit 130 will complete | finish measurement of the whole shape of the 1 convex part 303, if the edge part of the -X direction side of the 1 convex part 303 is positioned in the position facing the measurement position X1.

1の凸部303の全体形状の計測が終了すると、全ての凸部303の全体形状の計測が終了していなければ(S811でNO)、ステージ110及び支持部120は、全体形状の計測が終了された1の凸部303の+X方向側の端部が計測位置X1に対向するように測定対象物300を位置決めし、支持部120は、歯割出角度θ、測定対象物300を回転する(S812)。これにより、次の1の凸部303がセンサユニット130に対向する。次に、センサユニット130は、次の1の凸部303の全体形状を計測する(S810)。本フローチャートの例では、溝302は2つであるため、例えば3つの凸部303が計測される。   When the measurement of the entire shape of one protrusion 303 is completed, the measurement of the entire shape of the stage 110 and the support unit 120 is completed if the measurement of the entire shape of all the protrusions 303 is not completed (NO in S811). The measurement object 300 is positioned so that the + X direction side end of the one convex part 303 facing the measurement position X1, and the support part 120 rotates the measurement object 300 with the tooth index angle θ ( S812). Accordingly, the next one convex portion 303 faces the sensor unit 130. Next, the sensor unit 130 measures the overall shape of the next one convex portion 303 (S810). In the example of this flowchart, since there are two grooves 302, for example, three convex portions 303 are measured.

全ての凸部303の全体形状の計測が終了すると(S811でYES)、取付部140は、センサユニット130をホームポジションX2に戻す(S813)。   When the measurement of the entire shape of all the convex portions 303 is completed (YES in S811), the attachment portion 140 returns the sensor unit 130 to the home position X2 (S813).

次に、演算部712は、センサユニット130により計測された各溝302及び各凸部303の全体形状の計測値を用いて、S805で求めた中心軸Z1を基準とする溝302及び凸部303の全体形状を示す高さデータを求める(S814)。   Next, the calculation unit 712 uses the measured values of the overall shape of each groove 302 and each convex portion 303 measured by the sensor unit 130 to use the groove 302 and the convex portion 303 based on the central axis Z1 obtained in S805. Height data indicating the overall shape of the image is obtained (S814).

例えば、図4に示すようにある1の溝断面301のある位置Pkにおいて光切断線を用いて得られた高さデータがh(k)であったとする。ここで、得られた高さデータh(k)は例えば、ある高さ基準H0を基準に算出されていたとする。また、中心軸Z1の高さデータも高さ基準H0を基準に算出されていたとする。   For example, as shown in FIG. 4, it is assumed that the height data obtained by using the optical cutting line at a position Pk of one groove section 301 is h (k). Here, it is assumed that the obtained height data h (k) is calculated based on a certain height reference H0, for example. Further, it is assumed that the height data of the central axis Z1 is also calculated based on the height reference H0.

この場合、演算部712は、位置PkのX方向の位置Xkを求める。ここで、演算部712は、例えば、位置Pkが属する溝断面301が計測されたときの、測定対象物300のX方向に対する回転角度及び移動距離からその溝断面301の底点PbのX方向の位置を求める。そして、演算部712は、その底点PbのX方向の位置に、その底点Pbから位置PkまでのX方向の距離を加えることで、位置Xkを求めればよい。そして、演算部712は、高さデータh(k)から中心軸Z1の高さデータh1(Xk)を減じることで、位置Pkの高さデータH(k)(=h(k)−h1(Xk))を求めればよい。   In this case, the calculation unit 712 obtains a position Xk in the X direction of the position Pk. Here, for example, the calculation unit 712 calculates the X direction of the bottom point Pb of the groove cross section 301 from the rotation angle and the movement distance of the measurement object 300 with respect to the X direction when the groove cross section 301 to which the position Pk belongs is measured. Find the position. Then, the calculation unit 712 may obtain the position Xk by adding the distance in the X direction from the bottom point Pb to the position Pk to the position in the X direction of the bottom point Pb. Then, the calculation unit 712 subtracts the height data h1 (Xk) of the central axis Z1 from the height data h (k), thereby obtaining the height data H (k) (= h (k) −h1 ( Xk)) may be obtained.

演算部712は、この処理を全ての高さデータh(k)に対して行い、中心軸Z1を基準としたときの全ての溝302の全体形状を示す高さデータを求めればよい。また、演算部712は、凸部303に対しても、溝302と同様にして、全ての凸部303の全体形状を示す高さデータを求めればよい。   The calculation unit 712 may perform this process on all the height data h (k) and obtain height data indicating the entire shape of all the grooves 302 when the central axis Z1 is used as a reference. Further, the arithmetic unit 712 may obtain height data indicating the entire shape of all the convex portions 303 in the same manner as the grooves 302 for the convex portions 303.

次に、制御部710は、S814で求めた高さデータを用いて測定対象物300の形状を評価する(S815)。図9は、測定対象物300の溝302の全体形状を示す高さデータを視覚的に示した図であり、上図は測定対象物300を示し、下図は溝302の高さデータを示している。   Next, the control unit 710 evaluates the shape of the measurement object 300 using the height data obtained in S814 (S815). FIG. 9 is a diagram visually showing the height data showing the overall shape of the groove 302 of the measurement object 300, the upper figure showing the measurement object 300, and the lower figure showing the height data of the groove 302. Yes.

図9の下図において、縦軸αは溝断面301の幅方向を示し、横軸βは溝断面301の延設方向310上での位置を示している。例えば、図9の下図においてβ=βkにおける1本のラインL9は、図9の上図に示すある溝断面301kの高さデータを示す。なお、図9の下図では、薄くなるにつれて高さデータの値が大きく、濃くなるにつれて高さデータの値が小さくなっている。   9, the vertical axis α indicates the width direction of the groove cross section 301, and the horizontal axis β indicates the position on the extending direction 310 of the groove cross section 301. For example, in the lower diagram of FIG. 9, one line L9 at β = βk indicates the height data of a certain groove section 301k shown in the upper diagram of FIG. In the lower diagram of FIG. 9, the height data value increases as the thickness decreases, and the height data value decreases as the thickness increases.

例えば、ラインL9に示される溝断面301kでは、中心に向かうにつれて濃くなり、外側に向かうにつれて薄くなり、溝の形状が測定されていることが分かる。   For example, in the groove cross section 301k indicated by the line L9, it becomes darker toward the center and becomes thinner toward the outside, and it can be seen that the shape of the groove is measured.

このように、本実施の形態における形状計測装置は、切削加工機の加工刃161をセンサユニット130に取り替えることで、測定対象物300の形状が計測されている。そのため、測定対象物300をクレーンでつり上げて検査用ジグに載せ替えてオスメス構造の加工物に嵌合させなくても、測定対象物300の形状を評価することができる。その結果、測定対象物300の形状評価を短時間で行うことができる。また、本形状計測装置では、個々の測定対象物300の形状評価ができるため、測定対象物300ごとに加工精度の管理ができる。   Thus, the shape measuring apparatus in this Embodiment is measuring the shape of the measuring object 300 by replacing the processing blade 161 of a cutting machine with the sensor unit 130. FIG. Therefore, the shape of the measuring object 300 can be evaluated without lifting the measuring object 300 with a crane and placing it on an inspection jig and fitting it onto a male-female structure workpiece. As a result, the shape of the measurement object 300 can be evaluated in a short time. Moreover, in this shape measuring apparatus, since the shape of each measurement object 300 can be evaluated, the processing accuracy can be managed for each measurement object 300.

また、本形状計測装置では、測定対象物300をX方向に対して回転させながら移動させることで、溝断面301及び凸部303の形状を連続的に計測しているため、測定対象物300の表面形状を示す高さデータを高分解能で計測できる。その結果、測定対象物300の任意の位置の形状を知ることができる。   Further, in this shape measuring apparatus, the shape of the groove cross section 301 and the convex portion 303 is continuously measured by moving the measuring object 300 while rotating it in the X direction. Height data indicating the surface shape can be measured with high resolution. As a result, the shape of an arbitrary position of the measurement object 300 can be known.

また、本形状計測装置では、長大且つ重量のある測定対象物300を検査用ジグに載せ替える作業が不要となり、測定対象物300の形状評価の作業負担を大幅に削減できる。   Further, in this shape measuring apparatus, the work of replacing the long and heavy measuring object 300 with the inspection jig is not required, and the work load of the shape evaluation of the measuring object 300 can be greatly reduced.

また、本形状計測装置では、測定対象物300を検査用ジグに載せ替える作業が不要となり、切削加工機に測定対象物300を載せたまま測定対象物300の加工と形状の計測とを行うことができる。その結果、測定対象物300の形状の評価結果を加工条件へフィードバックすることが容易になり、形状評価と加工とを繰り返すことでより高精度な加工条件を検出することができる。   Moreover, in this shape measuring apparatus, the operation | work which replaces the measuring object 300 on an inspection jig becomes unnecessary, and the process and shape measurement of the measuring object 300 are performed with the measuring object 300 mounted on the cutting machine. Can do. As a result, it becomes easy to feed back the evaluation result of the shape of the measuring object 300 to the processing conditions, and the processing conditions with higher accuracy can be detected by repeating the shape evaluation and the processing.

なお、上記の開示では、センサユニット130は、光切断法により形状計測を行ったが、これは一例にすぎず、ステレオカメラによる三次元形状計測法、TOF(Times Of Flight)による形状計測法を採用してもよい。   In the above disclosure, the sensor unit 130 performs shape measurement by the light cutting method. However, this is only an example, and a three-dimensional shape measurement method using a stereo camera and a shape measurement method using TOF (Times Of Flight) are used. It may be adopted.

また、図2では、センサユニット130は2つのセンサ部131を備えていたが、測定対象物300の溝断面301の形状が比較的浅い場合、1つのセンサ部131を備えればよい。ここで、溝断面301の形状が比較的浅い場合としては、例えば、表面の光沢度合いによるが、溝断面301の中心角が概ね25度以内の場合が該当する。また、図2において、センサユニット130が備えるセンサ部131の個数を3つ以上にしてもよい。この場合も、図2で説明した場合と同様、各センサ部131の照射側面202を一致させ、且つ、各センサ部131の中心線202aが中心位置203を通るように、各センサ部131が設置されればよい。   In FIG. 2, the sensor unit 130 includes the two sensor units 131. However, when the shape of the groove cross section 301 of the measurement target 300 is relatively shallow, the sensor unit 130 may include the single sensor unit 131. Here, the case where the shape of the groove cross section 301 is relatively shallow corresponds to, for example, the case where the central angle of the groove cross section 301 is approximately 25 degrees or less, depending on the gloss level of the surface. In FIG. 2, the number of sensor units 131 included in the sensor unit 130 may be three or more. In this case as well, as in the case described with reference to FIG. 2, each sensor unit 131 is installed so that the irradiation side surfaces 202 of each sensor unit 131 coincide with each other and the center line 202 a of each sensor unit 131 passes through the center position 203. It only has to be done.

(実施の形態2)
実施の形態2における形状計測装置は、1の溝断面301の形状を計測するにあたり、センサユニット130を延設方向310に向けて所定ピッチで移動させ、複数の溝断面301の形状を計測させ、計測結果を用いて1の溝断面の形状を算出することを特徴とする。なお、実施の形態2では、実施の形態1との差分を説明し、同一部分は説明を省く。
(Embodiment 2)
In measuring the shape of one groove section 301, the shape measuring apparatus in the second embodiment moves the sensor unit 130 at a predetermined pitch in the extending direction 310 to measure the shapes of the plurality of groove sections 301. The shape of one groove cross section is calculated using the measurement result. In the second embodiment, differences from the first embodiment will be described, and the description of the same parts will be omitted.

スクリューなどから構成される測定対象物300は、加工サイズに対して非常に微細な加工精度(例えばマイクロメートルオーダーの加工精度)が要求されるため、測定対象物300の形状の評価もマイクロメートルオーダーで行う必要がある。   Since the measuring object 300 composed of a screw or the like requires a very fine processing accuracy (for example, processing accuracy on the order of micrometers) with respect to the processing size, the evaluation of the shape of the measuring object 300 is also on the order of micrometers. It is necessary to do in.

実施の形態1で示したように、本形状計測装置は光切断法による断面形状計測を基本原理とするため、光切断線の投影像の線幅程度が測定分解能の限界となる。光切断線の投影像の線幅としては、通常数百ミクロン以上である。これは光切断線の投影像は理想的な直線とならないため、画像中に含まれる光切断線の輝度分布にノイズが生じるためである。そこで、実施の形態2では、画像中に含まれる光切断線のノイズ成分を除去する。以下、詳細に説明する。   As shown in the first embodiment, since the shape measuring apparatus has a basic principle of measuring a cross-sectional shape by the light cutting method, the line width of the projected image of the light cutting line is the limit of the measurement resolution. The line width of the projected image of the light section line is usually several hundred microns or more. This is because the projected image of the light section line is not an ideal straight line, and noise is generated in the luminance distribution of the light section line included in the image. Therefore, in the second embodiment, the noise component of the light section line included in the image is removed. Details will be described below.

図10は光切断線を撮像した画像データを示す図であり、左図はノイズが除去される前の画像データを示し、右図はノイズが除去された後の画像データを示す。具体的には、左図及び右図の各々において、上断に示した図は光切断線1301を含む画像データ1102であり、下段に示す図は光切断線1301を用いて算出された光切断線1301の一部の領域における測定対象物300の高さデータを拡大して示したグラフ1111である。グラフ1111において、縦軸は高さを示し、横軸は画像データ1102の水平方向の位置を示す。   FIG. 10 is a diagram showing image data obtained by imaging a light section line, the left diagram shows image data before noise is removed, and the right diagram shows image data after noise is removed. Specifically, in each of the left figure and the right figure, the figure shown in the upper section is the image data 1102 including the optical section line 1301, and the figure shown in the lower stage is the optical section calculated using the optical section line 1301. It is a graph 1111 in which the height data of the measuring object 300 in a partial region of the line 1301 is enlarged. In the graph 1111, the vertical axis indicates the height, and the horizontal axis indicates the horizontal position of the image data 1102.

左図の画像データ1102に示されるように、光切断線1301は途切れた箇所が複数観察され、輝度分布が均一ではなく、ムラが生じていることが分かる。そのため、左図のグラフ1111は低周波成分を示す曲線上に小刻みに変動する高周波成分が重畳された形状を持っている。なお、低周波成分を示す曲線は測定対象物300の実際の高さデータを表している。そのため、小刻みに変動する高周波成分がノイズとなる。   As shown in the image data 1102 on the left, it can be seen that a plurality of discontinuous portions of the light section line 1301 are observed, and the luminance distribution is not uniform and uneven. For this reason, the graph 1111 in the left figure has a shape in which a high-frequency component that fluctuates in small increments is superimposed on a curve indicating a low-frequency component. It should be noted that the curve indicating the low frequency component represents the actual height data of the measurement object 300. Therefore, the high frequency component that fluctuates little by little becomes noise.

このような輝度分布のムラが生じるのは、スペックルと呼ばれるレーザー光の干渉パターンや、光切断線の投影面の微小な凹凸により受光素子での結像にムラのパターンが生じるためである。一方、画像データ1102から光切断線1301の位置を抽出するに際し、各垂直ラインL110における輝度の重心座標をサブピクセルレベルで算出することが行われる。この場合、光切断線1301は、長手方向(水平方向)の輝度分布が均一であり、且つ、線幅方向(垂直方向)において中央の輝度が高く周辺部に向かうにつれて輝度が低くなる正規分布を持つことが望ましい。   Such unevenness in the luminance distribution occurs because of an uneven pattern in image formation on the light receiving element due to an interference pattern of laser light called speckles and minute irregularities on the projection surface of the light cutting line. On the other hand, when extracting the position of the light section line 1301 from the image data 1102, the barycentric coordinates of the luminance in each vertical line L110 are calculated at the subpixel level. In this case, the light section line 1301 has a normal distribution in which the luminance distribution in the longitudinal direction (horizontal direction) is uniform, and the luminance in the center is high in the line width direction (vertical direction) and the luminance decreases toward the periphery. It is desirable to have.

そこで、実施の形態2では、1の溝断面301の形状を計測するに際し、複数の光切断線の画像データを連続的に取得し、これらの画像データの輝度を平均化することでノイズを除去する。但し、このようなノイズのパターンは短時間で変動するものではないため、単純に連続的に取得した画像データを複数枚使用するだけでは平均化効果は得られない。反面、光切断線の投影面の状態が僅かに変化するとムラの状態が変化する。そこで、実施の形態2では、これらのこととを利用して下記の方法を採用する。   Therefore, in the second embodiment, when measuring the shape of one groove cross section 301, image data of a plurality of light cutting lines is continuously acquired, and noise is removed by averaging the luminance of these image data. To do. However, since such a noise pattern does not fluctuate in a short time, the averaging effect cannot be obtained simply by using a plurality of pieces of continuously acquired image data. On the other hand, if the state of the projection plane of the light cutting line slightly changes, the state of unevenness changes. Therefore, in the second embodiment, the following method is adopted using these facts.

実施の形態2では、複数枚の画像データを取得する際に、測定対象物300とセンサユニット130との相対位置を所定ピッチずつ移動させ、センサユニット130を微動させる。これにより、取得した画像データ毎に輝度分布のムラのパターンが異なるため、これらの画像データを平均化することで、輝度分布のムラのパターンが相殺され、平均化効果が得られる。   In the second embodiment, when acquiring a plurality of pieces of image data, the relative position between the measurement object 300 and the sensor unit 130 is moved by a predetermined pitch to slightly move the sensor unit 130. Thereby, since the uneven pattern of the luminance distribution is different for each acquired image data, by averaging these image data, the uneven pattern of the luminance distribution is canceled and an averaging effect is obtained.

図11は、実施の形態2における形状計測装置の主要部を示した図である。実施の形態1では、取付部140は、X方向及びY方向に移動可能に天井部150に取り付けられていた。実施の形態2では、取付部140は、Z’方向にも移動可能に天井部150に取り付けられている。つまり、実施の形態2では、取付部140は、X、Y、Z’方向の各々に移動可能な3軸ステージで構成されている。これにより、センサユニット130は、取付部140がZ’方向に移動することで、Z’方向に移動することができる。   FIG. 11 is a diagram illustrating a main part of the shape measuring apparatus according to the second embodiment. In the first embodiment, the attachment portion 140 is attached to the ceiling portion 150 so as to be movable in the X direction and the Y direction. In the second embodiment, the attachment portion 140 is attached to the ceiling portion 150 so as to be movable also in the Z ′ direction. That is, in the second embodiment, the attachment portion 140 is configured by a three-axis stage that can move in each of the X, Y, and Z ′ directions. Accordingly, the sensor unit 130 can move in the Z ′ direction by moving the attachment portion 140 in the Z ′ direction.

ここで、Z’方向は、溝302の延設方向310に沿った方向である。具体的には、Z’方向は、延設方向310をX−Z平面へ投影した方向であり、Z方向に対して角度γ傾斜した方向である。なお、図11では、Z方向は、手前側が+Z’方向、奥側が−Z’方向に規定されている。これにより、上面視(−Y方向視)において、センサユニット130は溝302に沿って移動されることになる。   Here, the Z ′ direction is a direction along the extending direction 310 of the groove 302. Specifically, the Z ′ direction is a direction in which the extending direction 310 is projected onto the XZ plane, and is a direction inclined by an angle γ with respect to the Z direction. In FIG. 11, the Z direction is defined as the + Z ′ direction on the near side and the −Z ′ direction on the far side. As a result, the sensor unit 130 is moved along the groove 302 in a top view (-Y direction view).

移動制御部711は、1の溝断面301の形状を計測するに際し、ステージ110(図1参照)を制御して、測定対象物300のX方向を回転軸とする回転及びX方向への移動を停止させ、測定対象物300を停止状態にする。そして、移動制御部711は、取付部140を制御して、センサユニット130を+Z’方向に所定ピッチずつ移動させる。センサユニット130は、まず、+Z’方向への移動が開始される直前の初期位置での溝302に投影された光切断線を撮像し、以後、所定ピッチずつ移動する都度、溝302に投影された光切断線を撮像する。これにより、光切断線の画像データが複数得られる。   When measuring the shape of one groove section 301, the movement control unit 711 controls the stage 110 (see FIG. 1) to rotate the measurement object 300 about the X direction as a rotation axis and move in the X direction. The measurement object 300 is stopped in a stopped state. Then, the movement control unit 711 controls the attachment unit 140 to move the sensor unit 130 by a predetermined pitch in the + Z ′ direction. The sensor unit 130 first captures an image of the light cutting line projected on the groove 302 at the initial position immediately before the movement in the + Z ′ direction is started, and thereafter, the sensor unit 130 is projected onto the groove 302 every time it moves by a predetermined pitch. The light cutting line is imaged. Thereby, a plurality of pieces of image data of the light section line are obtained.

図12は、1の溝断面301の形状を計測するに際して所定ピッチずつ移動されるセンサユニット130が照射する光切断線1301を示した図である。   FIG. 12 is a diagram showing a light cutting line 1301 irradiated by the sensor unit 130 moved by a predetermined pitch when measuring the shape of one groove cross section 301.

まず、初期位置1302_Sにおいてセンサユニット130は、溝302に投影された光切断線1301_1を撮像する。次に、センサユニット130は、+Z’方向に所定ピッチ移動して、光切断線1301_2を撮像する。以後、センサユニット130は、所定ピッチ移動する都度、光切断線1301の撮像を繰り返す。そして、センサユニット130は一定区間1302移動し、光切断線1301_5の撮像が終了すると、初期位置1302_Sに戻る。そして、測定対象物300は、X方向を回転軸として所定角度回転され、且つ、X方向に所定距離移動され、初期位置1302_Sには次の1の溝断面301が位置決めされる。以上により、光切断線の画像データが5つ得られる。ここでは、説明の便宜上、一定区間1302における光切断線の本数は5本として説明するが、実際には5本よりも遙かに多い本数が一定区間1302には含まれる。   First, at the initial position 1302_S, the sensor unit 130 images the light cutting line 1301_1 projected on the groove 302. Next, the sensor unit 130 moves by a predetermined pitch in the + Z ′ direction, and images the light section line 1301_2. Thereafter, the sensor unit 130 repeats imaging of the light section line 1301 every time the sensor unit 130 moves by a predetermined pitch. Then, the sensor unit 130 moves for a certain interval 1302 and returns to the initial position 1302_S when imaging of the light section line 1301_5 is completed. Then, the measurement object 300 is rotated by a predetermined angle about the X direction as a rotation axis, and is moved by a predetermined distance in the X direction, and the next groove section 301 is positioned at the initial position 1302_S. As described above, five pieces of image data of the light section line are obtained. Here, for convenience of explanation, the number of light cutting lines in the fixed section 1302 is described as five, but in practice, the fixed section 1302 includes a number much larger than five.

一定区間1302における所定ピッチとしては、センサユニット130を微動させずに測定対象物300の形状を計測する場合の光切断線のピッチである通常ピッチ以下の値が採用できる。なお、所定ピッチを通常ピッチと同じ値に設定した場合、一定区間1302における光切断線1301は通常ピッチで配列されるが、各溝断面301は、原則、同じ形状を持っているため、平均化することでノイズを除去できる。   As the predetermined pitch in the fixed section 1302, a value equal to or smaller than the normal pitch that is the pitch of the light cutting line when measuring the shape of the measurement object 300 without finely moving the sensor unit 130 can be adopted. When the predetermined pitch is set to the same value as the normal pitch, the light cutting lines 1301 in the fixed section 1302 are arranged at the normal pitch. However, since each groove section 301 has the same shape in principle, averaging is performed. By doing so, noise can be removed.

また、一定区間1302としては、例えば、+Z’方向に移動するセンサユニット130と溝302との距離が離れることで、センサユニット130が溝302に対して光切断線1301を精度よく照射することができなくなるまでの距離が採用できる。また、センサユニット130は、+Z’方向に移動するとして説明したが、−Z’方向に移動してもよいし、初期位置1302_Sを中心に一定区間1302を設定し、+Z’方向及び−Z’方向に移動してもよい。   Further, as the fixed section 1302, for example, the sensor unit 130 can accurately irradiate the groove 302 with the optical cutting line 1301 by increasing the distance between the sensor unit 130 moving in the + Z ′ direction and the groove 302. The distance until it can no longer be used. The sensor unit 130 has been described as moving in the + Z ′ direction. However, the sensor unit 130 may move in the −Z ′ direction. Alternatively, the sensor unit 130 may be set in the + Z ′ direction and the −Z ′ direction by setting a certain interval 1302 around the initial position 1302_S. You may move in the direction.

演算部712は、5つの画像データの輝度を平均化し、1つの平均化画像データを生成する。具体的には、演算部712は、5つの画像データに対して、画素毎に輝度の平均値を求めることで、1つの平均化画像データを生成する。ここでは、平均化画像データには、水平方向を長手方向として光切断線が表れているものとする。演算部712は、平均化画像データにおいて、垂直ラインL110のそれぞれについてサブピクセルレベルで輝度の重心座標を求めることで光切断線を抽出する。そして、演算部712は、抽出した光切断線に対して、実施の形態1と同様、三角測量の原理を用いて、1の溝断面301の高さデータを求める。ここで、サブピクセルとは、平均化画像データにおいて、実際の画素ピッチよりも短い画素ピッチで画素が配列されていると仮定した場合の画素を指す。   The computing unit 712 averages the luminances of the five image data and generates one averaged image data. Specifically, the calculation unit 712 generates one averaged image data by obtaining an average value of luminance for each pixel for the five image data. Here, it is assumed that a light cutting line appears in the averaged image data with the horizontal direction as the longitudinal direction. The computing unit 712 extracts the light section line by obtaining the barycentric coordinates of the luminance at the sub-pixel level for each of the vertical lines L110 in the averaged image data. And the calculating part 712 calculates | requires the height data of the one groove | channel cross section 301 using the principle of triangulation similarly to Embodiment 1 with respect to the extracted light cutting line. Here, the sub-pixel refers to a pixel on the assumption that pixels are arranged at a pixel pitch shorter than the actual pixel pitch in the averaged image data.

このように、1の溝断面301の形状を計測するに際し、複数の光切断線の画像データを平均化して1つの平均化画像データを生成することで、平均化画像データには、図10の右図の上段に示すような光切断線1301が表れる。図10の右図の上段に示す光切断線1301は、図10の左図の上段に示す光切断線1301に比べて、途切れた箇所の個数が大幅に減少しており、輝度分布のムラが改善していることが分かる。また、図10の右図の上段に示す光切断線1301は、左図に比べて、均一化されていることも分かる。   As described above, when measuring the shape of one groove cross section 301, the averaged image data is generated by averaging the image data of a plurality of light cutting lines. An optical cutting line 1301 as shown in the upper part of the right figure appears. The light cutting line 1301 shown in the upper part of the right diagram of FIG. 10 has a significantly reduced number of discontinuous portions compared to the light cutting line 1301 shown in the upper part of the left diagram of FIG. You can see that it is improving. It can also be seen that the light section line 1301 shown in the upper part of the right diagram of FIG. 10 is made uniform compared to the left diagram.

その結果、図10の右図の下段に示すグラフ1111では、左図下段に示すグラフ111に対して、高周波成分の振幅が大幅に減少しており、ギザつきのない曲線になっていることが分かる。   As a result, in the graph 1111 shown in the lower part of the right diagram of FIG. 10, the amplitude of the high frequency component is greatly reduced compared to the graph 111 shown in the lower part of the left diagram, and the curve has no jaggedness. .

なお、図12に示すように、1の溝断面301を計測するに際して、一定区間1302内で撮像される複数の光切断線1301_1〜1301_5は、それぞれ位置が異なっているため、光切断線1301_1以外は、1の溝断面301とは位置が異なる溝断面301の形状を表している。   Note that, as shown in FIG. 12, when measuring one groove cross section 301, a plurality of light cutting lines 1301_1 to 1301_5 imaged in a certain section 1302 are different in position, and therefore other than the light cutting line 1301_1. Represents the shape of the groove cross section 301 at a position different from that of one groove cross section 301.

しかしながら、測定対象物300は、スクリューのようなものを想定しており、同一形状の溝断面301が連なるように溝302が加工されたものである。そのため、原則的に、各溝断面301の形状は同一であり、光切断線は同一形状になるはずである。よって、本形状計測装置は、位置の異なる光切断線1301を撮像した複数の画像データを平均化することで、溝断面301が本来持つ形状に関する情報を損なうことなくノイズが除去された光切断線1301を得ることができる。   However, the measurement object 300 is assumed to be a screw, and the groove 302 is processed so that groove sections 301 having the same shape are connected. Therefore, in principle, the shape of each groove cross section 301 should be the same, and the light section line should be the same shape. Therefore, this shape measuring apparatus averages a plurality of image data obtained by imaging the light cutting lines 1301 at different positions, so that the optical cutting lines from which noise is removed without impairing information on the shape inherent to the groove cross section 301 are obtained. 1301 can be obtained.

次に、実施の形態2における形状計測装置の動作について説明する。実施の形態2において全体的な動作は、図8のフローチャートと同じであるが、1の溝を計測する処理(S806)と、高さデータを算出する処理(S814)とが異なる。そこで、以下では、相違点を中心に説明する。   Next, the operation of the shape measuring apparatus in the second embodiment will be described. The overall operation in the second embodiment is the same as that in the flowchart of FIG. 8, but the process of measuring one groove (S806) is different from the process of calculating height data (S814). Therefore, the following description will focus on the differences.

図13は、実施の形態2における形状計測装置の動作を示すフローチャートであり、S806のサブルーチンを示すフローチャートである。このフローチャートは、図12で示す一定区間1302においてセンサユニット130が複数の溝断面301の形状を計測する処理を示す。   FIG. 13 is a flowchart showing the operation of the shape measuring apparatus according to the second embodiment, and is a flowchart showing a subroutine of S806. This flowchart shows a process in which the sensor unit 130 measures the shapes of the plurality of groove cross sections 301 in the fixed section 1302 shown in FIG.

このフローチャートを開始する前に、初期位置1302_Sに光切断線1301_1が照射されるように、測定対象物300は位置決めされて停止状態にされているものとする。   Before starting this flowchart, it is assumed that the measuring object 300 is positioned and stopped so that the initial position 1302_S is irradiated with the light cutting line 1301_1.

まず、センサユニット130は、光切断線1301を撮像する(S1501)。次に、センサユニット130は、取付部140によって+Z’方向に所定ピッチ移動される(S1502)。次に、一定区間1302の計測が終了していなければ(S1503でNO)、処理がS1501に戻され、センサユニット130は、次の光切断線1301を撮像する。つまり、S1501〜S1503の処理が繰り返されることで、センサユニット130が+Z’方向に所定ピッチずつ移動されながら、光切断線1301_1〜1301_5が撮像される。   First, the sensor unit 130 images the light cutting line 1301 (S1501). Next, the sensor unit 130 is moved by a predetermined pitch in the + Z ′ direction by the mounting portion 140 (S1502). Next, if the measurement in the certain section 1302 has not been completed (NO in S1503), the process returns to S1501, and the sensor unit 130 images the next light section line 1301. That is, by repeating the processes of S1501 to S1503, the optical cutting lines 1301_1 to 1301_5 are imaged while the sensor unit 130 is moved by a predetermined pitch in the + Z ′ direction.

そして、センサユニット130は、光切断線1301_5を撮像し、一定区間1302における溝断面301の形状の計測が終了すると(S1503でYES)、取付部140によって初期位置1302_Sに戻される(S1504)。   Then, the sensor unit 130 captures the optical cutting line 1301_5, and when the measurement of the shape of the groove cross section 301 in the fixed section 1302 is completed (YES in S1503), the sensor unit 130 is returned to the initial position 1302_S by the mounting portion 140 (S1504).

そして、次の1の溝断面301の形状を計測するために、移動制御部711は、ステージ110を制御して、測定対象物300をX方向を中心軸として所定角度回転させ、且つX方向に所定距離移動させ、測定対象物300を位置決めする(S1505)。   In order to measure the shape of the next groove section 301, the movement control unit 711 controls the stage 110 to rotate the measurement object 300 by a predetermined angle about the X direction as the central axis, and in the X direction. The measurement object 300 is positioned by moving it by a predetermined distance (S1505).

次に、1の溝302の計測が終了したのであれば(S1506でYES)、処理が図8に戻る。一方、1の溝302の計測が終了していなければ(S1506でNO)、処理がS1501に戻され、次の1の溝断面301の形状が計測される。   Next, if the measurement of one groove 302 is completed (YES in S1506), the process returns to FIG. On the other hand, if the measurement of the first groove 302 has not been completed (NO in S1506), the process returns to S1501, and the shape of the next groove section 301 is measured.

図14は、実施の形態2において、一定区間1302を計測することで得られた複数の画像データに対する処理を示すフローチャートである。なお、図14の処理は、図13において、S1503でYESと判定される都度、すなわち、一定区間1302における光切断線1301の画像データが取得される都度、実施され、図13の処理と並行して実施される。但し、これは、一例であり、図14の処理は、図13においてS1503〜S1504の間で実施されてもよい。   FIG. 14 is a flowchart showing a process for a plurality of image data obtained by measuring a fixed section 1302 in the second embodiment. The process of FIG. 14 is performed every time YES is determined in S1503 in FIG. 13, that is, whenever the image data of the light section line 1301 in the certain section 1302 is acquired, and in parallel with the process of FIG. Implemented. However, this is an example, and the process of FIG. 14 may be performed between S1503 and S1504 in FIG.

まず、演算部712は、一定区間1302において、光切断線1301が撮像された複数の画像データを取得すると、これらの画像データの輝度を平均化して1つの平均化画像データを生成する(S1601)。   First, when the calculation unit 712 acquires a plurality of pieces of image data in which the light section line 1301 is captured in the fixed section 1302, the arithmetic unit 712 averages the luminance of these image data to generate one averaged image data (S1601). .

次に、演算部712は、平均化画像データにおいて、垂直ライン毎にサブピクセルレベルで輝度の重心座標を求め、光切断線を抽出する(S1602)。この場合、図10の右図の上段に示すように、垂直ラインL110において、輝度のピークをサブピクセルレベルで検出する処理が実行され、輝度の重心座標が算出される。そして、この処理が他の垂直ラインに対しても実行され、水平方向の各位置における輝度の重心座標が算出される。これにより平均化画像データから1本の光切断線が抽出される。   Next, the arithmetic unit 712 obtains the barycentric coordinates of luminance at the sub-pixel level for each vertical line in the averaged image data, and extracts the light section line (S1602). In this case, as shown in the upper part of the right diagram of FIG. 10, processing for detecting the luminance peak at the sub-pixel level is performed on the vertical line L110, and the barycentric coordinates of the luminance are calculated. Then, this process is executed for other vertical lines, and the barycentric coordinates of the luminance at each position in the horizontal direction are calculated. As a result, one light section line is extracted from the averaged image data.

なお、実施の形態2において、図8に示すS814では、演算部712は、平均化画像データから抽出した各光切断線から、各溝断面301の高さデータを求めることで、各溝302の全体形状を求める。このとき、演算部712は、実施の形態1と同様、中心軸Z1を基準としたときの高さデータを求めればよい。なお、実施の形態2において凸部303の高さデータを求める処理は、実施の形態1と同じである。   In the second embodiment, in S814 shown in FIG. 8, the calculation unit 712 obtains the height data of each groove section 301 from each light section line extracted from the averaged image data, thereby obtaining each groove 302. Find the overall shape. At this time, as in the first embodiment, the calculation unit 712 may obtain the height data when the center axis Z1 is used as a reference. In the second embodiment, the process for obtaining the height data of the convex portion 303 is the same as in the first embodiment.

このように、実施の形態2では、1の溝断面301の形状を計測する際に、センサユニット130を所定ピッチずつ移動させながら、光切断線の画像データを複数撮像し、得られた複数の画像データを平均化することで、1の溝断面301の高さデータが算出されている。そのため、レーザー光の干渉パターンや光切断線の投影面の微小な凹凸による輝度分布のムラが相殺され、画像データに含まれる光切断線のノイズを除去できる。その結果、測定対象物300の形状を正確に求めることができる。   As described above, in the second embodiment, when measuring the shape of one groove cross section 301, a plurality of image data of optical cutting lines are captured while moving the sensor unit 130 by a predetermined pitch. By averaging the image data, the height data of one groove section 301 is calculated. Therefore, the unevenness of the luminance distribution due to the interference pattern of the laser light and the minute unevenness on the projection surface of the optical cutting line is offset, and the noise of the optical cutting line included in the image data can be removed. As a result, the shape of the measuring object 300 can be accurately obtained.

なお、実施の形態2において、センサユニット130を測定対象物300に対して所定ピッチで移動させる例を示したが、これに限定されず、停止状態にあるセンサユニット130に対して、測定対象物300を所定ピッチずつ移動させることで、1の溝断面301の形状が計測されてもよい。この場合、移動制御部711は、光切断線が溝302からずれないように、ステージ110を制御して、測定対象物300をX方向を回転軸として回転させると共に、測定対象物300をX方向に移動させればよい。   In the second embodiment, the example in which the sensor unit 130 is moved at a predetermined pitch with respect to the measurement object 300 has been described. The shape of one groove section 301 may be measured by moving 300 by a predetermined pitch. In this case, the movement control unit 711 controls the stage 110 so that the optical cutting line does not deviate from the groove 302, and rotates the measurement object 300 about the X direction as the rotation axis, and moves the measurement object 300 in the X direction. Move to.

また、停止状態にあるセンサユニット130に対して測定対象物300を移動させる態様を採用する場合、測定対象物300は、所定ピッチずつ移動される都度、停止されなくてもよい。この場合、図3で説明したように、測定対象物300を加工時と同じ角速度及び移動速度で移動させ、センサユニット130に光切断線を所定ピッチで連続撮像させる。そして、演算部712は、得られた画像データを一定区間1302ずつ取り出し、一定区間1302毎に平均化画像データを算出すればよい。   Moreover, when the aspect which moves the measuring object 300 with respect to the sensor unit 130 in a stop state is employ | adopted, the measuring object 300 does not need to be stopped whenever it moves by predetermined pitch. In this case, as described with reference to FIG. 3, the measurement object 300 is moved at the same angular velocity and moving speed as at the time of processing, and the optical cutting lines are continuously imaged at a predetermined pitch by the sensor unit 130. Then, the calculation unit 712 may extract the obtained image data for each fixed section 1302 and calculate averaged image data for each fixed section 1302.

また、実施の形態2において、センサユニット130を所定ピッチずつ移動させる手法は、溝302の形状計測に対して適用されたが、これに限定されず、凸部303に対して適用されてもよい。   In the second embodiment, the method of moving the sensor unit 130 by a predetermined pitch is applied to the shape measurement of the groove 302, but is not limited to this, and may be applied to the convex portion 303. .

また、実施の形態1、2では、図8に示すS814で高さデータが算出されているが、1の溝断面301の光切断線の画像データが取得される都度、高さデータは算出されてもよいし、1の溝302及び1の凸部303の計測が終了する都度、高さデータは算出されてもよい。   In the first and second embodiments, the height data is calculated in S814 shown in FIG. 8, but the height data is calculated every time image data of the optical section line of one groove section 301 is acquired. Alternatively, the height data may be calculated every time measurement of one groove 302 and one convex portion 303 ends.

100 台座部
110 ステージ
120 支持部
130 センサユニット
131 センサ部
140 取付部
150 天井部
160 ツールチェンジャー
201 光切断線
202 照射側面
202a 中心線
203 中心位置
300 測定対象物
301 溝断面
302 溝
303 凸部
304 軸部
710 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Base part 110 Stage 120 Support part 130 Sensor unit 131 Sensor part 140 Mounting part 150 Ceiling part 160 Tool changer 201 Optical cutting line 202 Irradiation side surface 202a Center line 203 Center position 300 Measuring object 301 Groove cross section 302 Groove 303 Protrusion 304 Axis Unit 710 Control unit

Claims (11)

溝が螺旋状に延設された測定対象物の表面形状を計測する形状計測装置であって、
前記溝の延設方向に対する断面である溝断面の形状を非接触で計測するセンサ部と、
長手方向を中心軸として前記測定対象物を回転させながら前記長手方向に移動させる移動部と、
前記移動部により回転されながら移動される測定対象物の前記溝断面の形状を、前記センサ部に連続的に計測させて前記溝の全体形状を計測させる制御部とを備え
前記センサ部は、前記溝に光切断線を照射し、前記溝からの反射光を受光することで、前記溝断面の形状を計測するものであり、
前記センサ部は、前記光切断線と前記光の照射口とを含む面である照射側面が、前記溝断面と一致するように配置されている形状計測装置。
A shape measuring device for measuring the surface shape of a measurement object in which a groove is spirally extended,
A sensor unit that measures the shape of a groove cross section that is a cross section with respect to the extending direction of the groove in a non-contact manner;
A moving unit that moves the measuring object in the longitudinal direction while rotating the measuring object around the longitudinal direction;
A controller that continuously measures the shape of the groove cross section of the measurement object that is moved while being rotated by the moving unit, and that measures the overall shape of the groove .
The sensor unit measures the shape of the groove cross section by irradiating the groove with a light cutting line and receiving reflected light from the groove.
The shape measurement apparatus in which the sensor unit is arranged so that an irradiation side surface, which is a surface including the light cutting line and the light irradiation port, coincides with the groove cross section .
前記センサ部は、複数あり、
前記複数のセンサ部は、前記照射側面が一致し、且つ、前記照射側面の中心線が前記溝断面の中心位置を通るように配置されている請求項記載の形状計測装置。
There are a plurality of the sensor units,
Wherein the plurality of sensor section, the irradiation side are matched, and the irradiation side shape measuring apparatus of the center line the trench profile central position disposed in that claim 1, wherein so as to pass in.
溝が螺旋状に延設された測定対象物の表面形状を計測する形状計測装置であって、
前記溝の延設方向に対する断面である溝断面の形状を非接触で計測するセンサ部と、
長手方向を中心軸として前記測定対象物を回転させながら前記長手方向に移動させる移動部と、
前記移動部により回転されながら移動される測定対象物の前記溝断面の形状を、前記センサ部に連続的に計測させて前記溝の全体形状を計測させる制御部とを備え、
前記測定対象物は、円筒状の加工対象物に加工刃を当接させ、前記長手方向を中心軸として前記加工対象物を回転させながら前記長手方向に移動させることで加工されたものであり、
前記移動部は、前記加工対象物の加工時と同じ回転速度及び移動速度で前記測定対象物を回転及び移動させる形状計測装置。
A shape measuring device for measuring the surface shape of a measurement object in which a groove is spirally extended,
A sensor unit that measures the shape of a groove cross section that is a cross section with respect to the extending direction of the groove in a non-contact manner;
A moving unit that moves the measuring object in the longitudinal direction while rotating the measuring object around the longitudinal direction;
A controller that continuously measures the shape of the groove cross section of the measurement object that is moved while being rotated by the moving unit, and that measures the overall shape of the groove.
The measurement object is processed by bringing a processing blade into contact with a cylindrical processing object and moving the processing object in the longitudinal direction while rotating the processing object around the longitudinal direction as a central axis.
The mobile unit, the workpiece rotation and shape measurement device Before moving time and the measurement object at the same rotational speed and the moving speed processing.
溝が螺旋状に延設された測定対象物の表面形状を計測する形状計測装置であって、
前記溝の延設方向に対する断面である溝断面の形状を非接触で計測するセンサ部と、
長手方向を中心軸として前記測定対象物を回転させながら前記長手方向に移動させる移動部と、
前記移動部により回転されながら移動される測定対象物の前記溝断面の形状を、前記センサ部に連続的に計測させて前記溝の全体形状を計測させる制御部とを備え、
前記測定対象物は複数の溝を備え、
前記制御部は、前記センサ部により任意の1の溝の全体形状の計測が終了されると、前記測定対象物を歯割出角度分回転させ、次の溝の計測を前記センサ部に開始させる形状計測装置。
A shape measuring device for measuring the surface shape of a measurement object in which a groove is spirally extended,
A sensor unit that measures the shape of a groove cross section that is a cross section with respect to the extending direction of the groove in a non-contact manner;
A moving unit that moves the measuring object in the longitudinal direction while rotating the measuring object around the longitudinal direction;
A controller that continuously measures the shape of the groove cross section of the measurement object that is moved while being rotated by the moving unit, and that measures the overall shape of the groove.
The measurement object includes a plurality of grooves,
When the measurement of the entire shape of any one groove is completed by the sensor unit, the control unit rotates the measurement object by a tooth indexing angle and causes the sensor unit to start measuring the next groove. that shape measurement device.
溝が螺旋状に延設された測定対象物の表面形状を計測する形状計測装置であって、
前記溝の延設方向に対する断面である溝断面の形状を非接触で計測するセンサ部と、
長手方向を中心軸として前記測定対象物を回転させながら前記長手方向に移動させる移動部と、
前記移動部により回転されながら移動される測定対象物の前記溝断面の形状を、前記センサ部に連続的に計測させて前記溝の全体形状を計測させる制御部とを備え、
前記測定対象物は複数の溝を備え、
前記制御部は、前記センサ部により任意の1の溝の全体形状の計測が終了されると、前記測定対象物を歯割出角度の1/2回転させ、前記1の溝と前記1の溝に隣接する溝との間の凸部の計測を前記センサ部に開始させる形状計測装置。
A shape measuring device for measuring the surface shape of a measurement object in which a groove is spirally extended,
A sensor unit that measures the shape of a groove cross section that is a cross section with respect to the extending direction of the groove in a non-contact manner;
A moving unit that moves the measuring object in the longitudinal direction while rotating the measuring object around the longitudinal direction;
A controller that continuously measures the shape of the groove cross section of the measurement object that is moved while being rotated by the moving unit, and that measures the overall shape of the groove.
The measurement object includes a plurality of grooves,
When the measurement of the entire shape of any one groove is completed by the sensor unit, the control unit rotates the measurement object by 1/2 of the tooth indexing angle, and the one groove and the one groove shape measurement apparatus measures the protrusions Ru is initiated to the sensor portion between the adjacent grooves to.
前記測定対象物の設置領域から前記設置領域外の位置に移動可能に設けられ、加工刃及び前記センサ部が着脱可能に取り付けられる取付部と、
前記設置領域外の位置に移動された前記取付部に前記加工刃又は前記センサ部を取り付けるツールチェンジャーとを更に備える請求項1〜のいずれかに記載の形状計測装置。
An attachment portion that is movably provided from an installation region of the measurement object to a position outside the installation region, and the processing blade and the sensor unit are detachably attached;
Shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a tool changer for mounting the processing blade or the sensor unit to the mounting portion is moved to a position outside the installation area.
溝が螺旋状に延設された測定対象物の表面形状を計測する形状計測装置であって、
前記溝の延設方向に対する断面である溝断面の形状を非接触で計測するセンサ部と、
長手方向を中心軸として前記測定対象物を回転させながら前記長手方向に移動させる移動部と、
前記移動部により回転されながら移動される測定対象物の前記溝断面の形状を、前記センサ部に連続的に計測させて前記溝の全体形状を計測させる制御部とを備え、
前記測定対象物は両端に円筒状の軸部が形成され、
前記制御部は、前記測定対象物の両端の前記軸部の形状を前記センサ部に計測させ、前記両端の軸部の形状を示す高さデータを用いて前記測定対象物の中心軸の各位置の高さデータを算出し、算出した中心軸の各位置の高さデータを基準として、前記溝断面の形状を示す高さデータを算出する形状計測装置。
A shape measuring device for measuring the surface shape of a measurement object in which a groove is spirally extended,
A sensor unit that measures the shape of a groove cross section that is a cross section with respect to the extending direction of the groove in a non-contact manner;
A moving unit that moves the measuring object in the longitudinal direction while rotating the measuring object around the longitudinal direction;
A controller that continuously measures the shape of the groove cross section of the measurement object that is moved while being rotated by the moving unit, and that measures the overall shape of the groove.
The measurement object has cylindrical shafts at both ends,
The control unit causes the sensor unit to measure the shape of the shaft part at both ends of the measurement object, and uses the height data indicating the shape of the shaft part at both ends to each position of the central axis of the measurement object. the height data is calculated, based on the height data of the respective positions of the calculated central axis, shape measurement device you calculate the height data that indicates the shape of the groove cross-section.
溝が螺旋状に延設された測定対象物の表面形状を計測する形状計測装置であって、
前記溝の延設方向に対する断面である溝断面の形状を非接触で計測するセンサ部と、
長手方向を中心軸として前記測定対象物を回転させながら前記長手方向に移動させる移動部と、
前記移動部により所定角度回転され、且つ、所定距離移動される都度、前記測定対象物の前記溝断面の形状を、前記センサ部に計測させて前記溝の全体形状を計測させる制御部とを備え、
前記センサ部は、前記溝に光切断線を照射し、前記溝からの反射光を受光することで、前記溝断面の形状を計測するものであり、
前記制御部は、前記センサ部を前記溝の延設方向に向けて所定ピッチで相対的に移動させて、前記センサ部に前記溝断面の形状を複数回計測させ、前記計測された複数の計測値を用いて1の溝断面の形状を算出する形状計測装置。
A shape measuring device for measuring the surface shape of a measurement object in which a groove is spirally extended,
A sensor unit that measures the shape of a groove cross section that is a cross section with respect to the extending direction of the groove in a non-contact manner;
A moving unit that moves the measuring object in the longitudinal direction while rotating the measuring object around the longitudinal direction;
A control unit that causes the sensor unit to measure the shape of the groove cross-section of the measurement object every time the moving unit is rotated by a predetermined angle and moved a predetermined distance. ,
The sensor unit measures the shape of the groove cross section by irradiating the groove with a light cutting line and receiving reflected light from the groove.
The control unit moves the sensor unit relative to the extending direction of the groove at a predetermined pitch, causes the sensor unit to measure the shape of the groove cross section a plurality of times, and the plurality of measured measurements. shape measuring device that to calculate the first groove section shape using the value.
前記センサ部は、前記溝の延設方向に対して前記所定ピッチ相対的に移動する都度、前記光切断線を撮像することで、前記光切断線の画像データを複数取得し、
前記制御部は、前記取得された複数の画像データの各画素の輝度を平均値化して平均化画像データを生成し、前記平均化画像データを用いて前記1の溝断面の形状を算出する請求項記載の形状計測装置。
The sensor unit obtains a plurality of image data of the light cutting line by imaging the light cutting line every time the sensor unit moves relative to the predetermined pitch with respect to the extending direction of the groove,
The control unit generates averaged image data by averaging the luminance of each pixel of the acquired plurality of image data, and calculates the shape of the first groove cross section using the averaged image data. Item 9. The shape measuring apparatus according to Item 8 .
前記センサ部を前記溝の延設方向に向けて移動させるセンサ移動部を更に備え、
前記制御部は、前記1の溝断面を計測する際、前記移動部を制御して、前記測定対象物を停止状態にし、前記センサ移動部を制御して、前記センサ部を移動させる請求項8又は9記載の形状計測装置。
A sensor moving part that moves the sensor part toward the extending direction of the groove;
Wherein, when measuring the groove cross-section of the 1, and controls the moving unit, wherein the measurement object in a stopped state, the controls of the sensor moving part, claim 8 for moving the sensor unit Or the shape measuring apparatus of 9 .
溝が螺旋状に延設された測定対象物の表面形状を計測する形状計測装置における形状計測方法であって、
前記形状計測装置は、
前記溝の延設方向に対する断面である溝断面の形状を非接触で計測するセンサ部と、
長手方向を中心軸として前記測定対象物を回転させながら前記長手方向に移動させる移動部とを備え、
前記センサ部は、前記溝に光切断線を照射し、前記溝からの反射光を受光することで、前記溝断面の形状を計測するものであり、
前記センサ部は、前記光切断線と前記光の照射口とを含む面である照射側面が、前記溝断面と一致するように配置されており、
前記移動部により回転されながら移動される測定対象物の前記溝断面の形状を、前記センサ部が計測する第1ステップと、
前記センサ部に前記溝断面の形状を連続的に計測させて前記溝の全体形状を計測する第2ステップとを備える形状計測方法。
A shape measuring method in a shape measuring device for measuring a surface shape of a measurement object in which a groove is spirally extended,
The shape measuring device is
A sensor unit that measures the shape of a groove cross section that is a cross section with respect to the extending direction of the groove in a non-contact manner;
A moving unit that moves the measurement object in the longitudinal direction while rotating the measurement object around the longitudinal direction,
The sensor unit measures the shape of the groove cross section by irradiating the groove with a light cutting line and receiving reflected light from the groove.
The sensor unit is arranged so that an irradiation side surface that is a surface including the light cutting line and the light irradiation port coincides with the groove cross section,
A first step in which the sensor unit measures the shape of the groove cross section of the measurement object that is moved while being rotated by the moving unit;
A shape measuring method comprising: a second step of causing the sensor section to continuously measure the shape of the groove cross section and measuring the overall shape of the groove.
JP2014180274A 2014-01-09 2014-09-04 Shape measuring apparatus and shape measuring method Active JP6198701B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014180274A JP6198701B2 (en) 2014-01-09 2014-09-04 Shape measuring apparatus and shape measuring method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014002444 2014-01-09
JP2014002444 2014-01-09
JP2014180274A JP6198701B2 (en) 2014-01-09 2014-09-04 Shape measuring apparatus and shape measuring method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015148592A JP2015148592A (en) 2015-08-20
JP6198701B2 true JP6198701B2 (en) 2017-09-20

Family

ID=53892036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014180274A Active JP6198701B2 (en) 2014-01-09 2014-09-04 Shape measuring apparatus and shape measuring method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6198701B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105526915B (en) * 2016-01-06 2018-03-30 威准(厦门)自动化科技有限公司 Visual stereoscopic detects module
JP6775396B2 (en) * 2016-11-25 2020-10-28 リコーエレメックス株式会社 Visual inspection equipment
JP6751688B2 (en) * 2017-06-02 2020-09-09 株式会社神戸製鋼所 Evaluation device and evaluation method
JP6980558B2 (en) * 2018-02-20 2021-12-15 株式会社神戸製鋼所 Evaluation device and evaluation method
JP7087885B2 (en) * 2018-09-27 2022-06-21 日立金属株式会社 Manufacturing method of measuring system and shaft with holes
JP6980636B2 (en) * 2018-11-02 2021-12-15 株式会社神戸製鋼所 Evaluation method and evaluation device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61151852U (en) * 1985-03-13 1986-09-19
DE102007017747B4 (en) * 2007-04-12 2009-05-07 V & M Deutschland Gmbh Method and device for the optical measurement of external threads
US9897437B2 (en) * 2011-11-30 2018-02-20 Nikon Corporation Profile measuring apparatus, structure manufacturing system, method for measuring profile, method for manufacturing structure, and non-transitory computer readable medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015148592A (en) 2015-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6198701B2 (en) Shape measuring apparatus and shape measuring method
US10371507B2 (en) Shape measurement device, structural object production system, shape measurement method, structural object production method, shape measurement program, and recording medium
Darafon et al. Characterization of grinding wheel topography using a white chromatic sensor
EP2843357B1 (en) Determining the centre of a V-Groove
JP2015006694A5 (en)
US20110147347A1 (en) Method for cutting a material layer by means of a cutting beam
WO2017002395A1 (en) Tool-shape measurement device
JP2010117196A (en) Method of measuring gear
JP2008256462A (en) Image display method of shape data
CN106813600B (en) Non-contact discontinuous plane flatness measuring system
JP6420639B2 (en) Tread shape measurement method
CN102937418A (en) Scanning type object surface three-dimensional shape measurement method and device
CN101782374A (en) Gear and moulding structure outline measuring method based on template near-field light projection scanning
CN107869957B (en) Imaging system-based cylindrical section size measuring device and method
JP6087483B1 (en) Laser processing machine, correction value calculation device, and program
JP4863006B2 (en) 3D shape measurement method
RU189989U1 (en) OPTICAL DEVICE FOR 3D SCANNING, MEASUREMENT AND MONITORING OF AXIAL CUTTING TOOL FOR MACHINING
JP6457574B2 (en) Measuring device
KR200470153Y1 (en) A rotating device and 3-Dimensional Shape Device using a 2-Dimensional Shape Device
JP6751688B2 (en) Evaluation device and evaluation method
JP3876758B2 (en) Equipment for measuring hot dimensions and shapes of H-section steel
JP2016191663A (en) Calibration method of optical sensor, and three-dimensional coordinate measuring instrument
JP2012145550A (en) Inter-target absolute distance measurement method of tracking laser interference measuring apparatus and tracking laser interference measuring apparatus
JP2010096722A (en) Posture measuring method and grinding device
KR101284852B1 (en) Apparatus for inspecting weld toe grinding and methord thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160901

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170524

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170530

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170719

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170815

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170822

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6198701

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150