JP7245033B2 - Surface measuring device, surface measuring method, and surface measuring method for object having circular surface to be measured - Google Patents

Surface measuring device, surface measuring method, and surface measuring method for object having circular surface to be measured Download PDF

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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Description

本発明は、光ビームを用いて被測定面の状態を非接触で測定する表面測定技術に関する。 The present invention relates to a surface measurement technique for non-contact measurement of the state of a surface to be measured using a light beam.

従来、特許文献1に記載の技術では、レーザー光をガルバノミラーに照射することにより、放物線ミラーの任意の位置に反射し、反射したレーザー光を放物線ミラーの放物面により同一方向に更に反射して、距離計測対象面に照射し、被測定箇所からの反射光を測定することによりレーザー光源と計測面との距離を計測する技術が開示されている。 Conventionally, in the technique described in Patent Document 1, by irradiating a laser beam onto a galvanomirror, the laser beam is reflected at an arbitrary position on the parabolic mirror, and the reflected laser beam is further reflected in the same direction by the parabolic surface of the parabolic mirror. A technique for measuring the distance between a laser light source and a measurement surface by irradiating a distance measurement object surface and measuring the reflected light from the measurement point is disclosed.

特開2008-190883公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-190883

しかしながら、放物線ミラーでは、反射したスポット光は反射する箇所によってX-Yの二次元方向で曲率が異なる。このため、放物線ミラーを反射したスポット光は、二次元的に集光又は発散するため、スポット光の形状補正が非常に難しく、補正が不十分のまま計測すると、距離計測精度が不安定となるおそれがあった。 However, with a parabolic mirror, the reflected spot light has different curvatures in the two-dimensional directions of XY depending on the reflection location. For this reason, the spot light reflected by the parabolic mirror converges or diverges two-dimensionally, making it extremely difficult to correct the shape of the spot light. If the measurement is performed with insufficient correction, the distance measurement accuracy becomes unstable. I was afraid.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、距離計測精度を向上可能な表面測定技術を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a surface measurement technique capable of improving distance measurement accuracy.

上記目的を達成するため、本発明では、光源からの光ビームを反射させる第1ミラーからの反射光を第2ミラーによって反射させ、被測定物に光ビームを照射し、第1ミラー又は第2ミラーを光源からの光ビームの照射方向に移動して第1ミラーと第2ミラーとを相対移動させ、第2ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ被測定物に対して移動させて、被測定物から反射する光ビームを測定することにより光源と被測定物の照射部との距離を測定することとした。 In order to achieve the above object, in the present invention, the reflected light from the first mirror that reflects the light beam from the light source is reflected by the second mirror, the light beam is irradiated to the object to be measured, and the first mirror or the second mirror reflects the light beam. The mirror is moved in the irradiation direction of the light beam from the light source to relatively move the first mirror and the second mirror, and the light beam reflected by the second mirror is directed in the same direction and moved with respect to the object to be measured. The distance between the light source and the irradiation portion of the object to be measured is measured by measuring the light beam reflected from the object to be measured.

すなわち、第1ミラーと第2ミラーとを相対移動させ、第2ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ被測定物に対して移動させるため、スポット光の形状を安定化させることができ、測距精度の向上を図ることができる。 That is, the first mirror and the second mirror are relatively moved, and the light beam reflected by the second mirror is directed in the same direction and moved with respect to the object to be measured, so that the shape of the spot light can be stabilized. It is possible to improve the distance measurement accuracy.

実施形態1の被測定物であるシール面を備えたブレーキマスタシリンダを表す斜視図である。1 is a perspective view showing a brake master cylinder provided with a seal surface, which is an object to be measured in Embodiment 1. FIG. 実施形態1の被測定物製造工程を表すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the manufacturing process of the device under test according to the first embodiment; 実施形態1の計測処理において使用する表面測定装置を表す概略図である。1 is a schematic diagram showing a surface measuring device used in the measurement processing of Embodiment 1; FIG. 実施形態1の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an irradiation method and an irradiation trajectory when the surface measuring apparatus of Embodiment 1 irradiates light onto a measurement surface; 実施例1の表面測定装置を表す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a surface measuring device of Example 1. FIG. 実施例1の表面測定装置を用いた表面測定処理における検査計測フローを表すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an inspection measurement flow in surface measurement processing using the surface measurement apparatus of embodiment 1; 実施例1の表面測定装置によって測定したシール面を表す正面写真である。4 is a front photograph showing a sealing surface measured by the surface measuring device of Example 1. FIG. 図7に示す写真の傷及び照射軌跡を表す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a flaw and an irradiation trajectory in the photograph shown in FIG. 7; 図8に示す照射軌跡(一筆書きらせん軌道)を直線状に伸ばし、各位置における計測距離との関係をプロットしたグラフである。FIG. 9 is a graph in which the irradiation locus (single-stroke spiral locus) shown in FIG. 8 is linearly extended, and the relationship with the measured distance at each position is plotted. 照射軌跡の照射スポット移動距離とシール面上の位置との相対関係を、半径と回転角との関係で特定する例を示すモデル図である。FIG. 10 is a model diagram showing an example of specifying the relative relationship between the irradiation spot movement distance of the irradiation trajectory and the position on the seal surface based on the relationship between the radius and the rotation angle; 比較例の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an irradiation method and an irradiation trajectory when a surface measuring device of a comparative example irradiates a measurement surface with light; 実施形態2の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an irradiation method and an irradiation trajectory when the surface measuring device of Embodiment 2 irradiates light onto the measurement surface. 実施形態3の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法を表す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an irradiation method when the surface measuring device of Embodiment 3 irradiates light onto a measurement surface; 実施形態3のシール面上におけるスポット光の形状変化を表す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a shape change of a spot light on the sealing surface of Embodiment 3; 実施形態4のピストン冠面の表面状態計測処理を表す図である。FIG. 12 is a diagram showing surface state measurement processing of the crown surface of the piston according to the fourth embodiment; 実施形態4のピストン冠面への照射軌跡(一筆書きらせん軌道)を直線状に伸ばし、各位置における計測距離との関係をプロットしたグラフである。10 is a graph plotting the relationship between the measured distance at each position and the irradiation trajectory (single-stroke spiral trajectory) on the crown surface of the piston according to Embodiment 4, which is linearly extended.

〔実施形態1〕
図1は、実施形態1の被測定物であるシール面を備えたブレーキマスタシリンダを表す斜視図である。ブレーキマスタシリンダ1は、車両のタイヤと一体に回転するブレーキロータをブレーキパッドで押圧して制動力を発生させる際、ブレーキパッドに液圧を作用させる自動車用部品である。ブレーキマスタシリンダ1は、鋳造により形成される。ブレーキマスタシリンダ1には、図外の液圧源から供給されたブレーキ液圧をブレーキマスタシリンダ1内に形成されたシリンダ室に供給するブレーキ配管が接続される。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a perspective view showing a brake master cylinder provided with a sealing surface, which is an object to be measured in Embodiment 1. FIG. The brake master cylinder 1 is an automotive part that applies hydraulic pressure to a brake pad when the brake pad presses a brake rotor that rotates together with a vehicle tire to generate a braking force. The brake master cylinder 1 is formed by casting. A brake pipe is connected to the brake master cylinder 1 for supplying a brake hydraulic pressure supplied from a hydraulic pressure source (not shown) to a cylinder chamber formed in the brake master cylinder 1 .

ブレーキマスタシリンダ1とブレーキ配管とが接続される接続ポートにはシール面2が形成されている。シール面2は、フライス盤によりバイト加工によってブレーキ液路の開口部周辺を断面テーパー形状に加工する。シール面2にはOリングが配置され、ブレーキ配管に形成されたシール面との間を液密に接続する。シール面2は、ブレーキマスタシリンダ1を鋳造後、後加工により高い表面精度で形成される。ここで、ブレーキ液圧は、非常に高圧であり、Oリングとシール面2との安定的な接触状態を維持することが必要なため、シール面2の表面における平滑性が確保されているか否かを測定するために、光ビームを用いて表面状態を計測し、品質の安定化を図っている。 A connection port where the brake master cylinder 1 and the brake pipe are connected is provided with a sealing surface 2 . The sealing surface 2 is machined into a tapered cross-section around the opening of the brake fluid passage by cutting with a milling machine. An O-ring is arranged on the seal surface 2 to provide a liquid-tight connection with the seal surface formed on the brake pipe. After casting the brake master cylinder 1, the seal surface 2 is formed with high surface precision by post-machining. Here, the brake fluid pressure is extremely high, and it is necessary to maintain a stable contact state between the O-ring and the seal surface 2. In order to measure the quality, we use a light beam to measure the surface condition and stabilize the quality.

図2は、実施形態1の被測定物製造工程を表すブロック図である。
ステップS1では、鋳造工程もしくは鍛造工程を行う。これにより大まかな外形形状が形成される。ブレーキマスタシリンダ1の場合、ブレーキマスタシリンダ1のハウジングが形成される。
ステップS2では、端部切削加工工程を行う。例えば、射込み時の湯道やバリの除去、シール面2の形成が行われる。
FIG. 2 is a block diagram showing the manufacturing process of the device under test according to the first embodiment.
In step S1, a casting process or a forging process is performed. This forms a rough outer shape. In the case of the brake master cylinder 1, the housing of the brake master cylinder 1 is formed.
In step S2, an edge cutting process is performed. For example, runners and burrs at the time of casting are removed, and the sealing surface 2 is formed.

(表面測定処理)
ステップS3では、切削加工部検査工程を行う。具体的には、切削加工表面の加工精度を光ビームによって測定する表面測定処理を実行する。尚、表面測定処理については後述する。
ステップS4では、切削加工部の検査結果が必要な精度を確保しているか否かを判定し、OKであればステップS5に進んで他の部品を組み付ける組立工程を行い、NGであればステップS6に進んで溶鉱炉等へ投入し、材料再利用となる。
(Surface measurement processing)
In step S3, a machined part inspection step is performed. Specifically, a surface measurement process is performed to measure the machining accuracy of the machined surface using a light beam. Incidentally, the surface measurement processing will be described later.
In step S4, it is determined whether or not the result of inspection of the machined portion ensures the required accuracy. and put it into a blast furnace, etc., and reuse the material.

図3は、実施形態1の計測処理において使用する表面測定装置を表す概略図である。
表面測定装置は、反射光受光式距離センサ10と、内部を光ビームが通過可能に形成された中空回転モータ11と、中空回転モータ11と一体に回転し内部を光ビームが通過可能に形成された中空内筒部材12と、中空内筒部材12の外周に形成されたスプラインとボールを介して噛み合う中空外筒部材13と、この中空外筒部材13を、光ビーム軸を中心に回転可能に支持するとともに光ビーム軸方向に移動可能な直動モータ14と、を有する。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a surface measuring device used in the measurement process of Embodiment 1. FIG.
The surface measuring device comprises a distance sensor 10 for receiving reflected light, a hollow rotary motor 11 formed so that a light beam can pass through, and a hollow rotary motor 11 that rotates integrally with the hollow rotary motor 11 so that the light beam can pass through the inside. A hollow inner cylindrical member 12, a hollow outer cylindrical member 13 which meshes with splines formed on the outer periphery of the hollow inner cylindrical member 12 via balls, and the hollow outer cylindrical member 13 is rotatable around the light beam axis. and a linear motion motor 14 that supports and is movable in the direction of the light beam axis.

中空内筒部材12は、光ビーム軸方向に延在する第1ミラー支持部材12aと、第1ミラー支持部材12aに取り付けられ、光ビーム軸に対して45度の傾斜角を有する第1ミラー12bを有する。実施形態1の第1ミラー12bは、平面鏡である。中空外筒部材13は、光ビーム軸方向に延在する第2ミラー支持部材14aと、第2ミラー支持部材14aに取り付けられ、第1ミラー12aに並行な傾斜角を有する第2ミラー14bを有する。実施形態1の第2ミラー14bは、平面鏡である。 The hollow inner cylindrical member 12 includes a first mirror support member 12a extending in the direction of the light beam axis, and a first mirror 12b attached to the first mirror support member 12a and having an inclination angle of 45 degrees with respect to the light beam axis. have The 1st mirror 12b of Embodiment 1 is a plane mirror. The hollow outer cylindrical member 13 has a second mirror support member 14a extending in the direction of the light beam axis, and a second mirror 14b attached to the second mirror support member 14a and having an inclination angle parallel to the first mirror 12a. . The second mirror 14b of Embodiment 1 is a plane mirror.

反射光受光式距離センサ10から光ビームが出力されると、第1ミラー12bに照射され、この照射光を光ビーム軸に直角に反射し、第2ミラー14bを照射する。第2ミラー14bに照射された照射光は、第2ミラー14bで更に直角に反射し、光ビーム軸と平行な方向に反射して、計測面を照射する。以下、反射光受光式距離センサ10から計測面に至るまでの経路を投光経路と記載する。計測面に照射された照射光は、計測面で反射し、投光経路を遡って反射光受光式距離センサ10まで反射される。このとき、反射光受光式距離センサ10は、計測面で反射された反射光を同一の光軸又は広がり角を持った光軸で受光することで反射光受光式距離センサ10と計測面との距離を計測する。投光する際の光軸を投光軸、受講する際の光軸を受光軸と記載する。 When the light beam is output from the reflected light receiving type distance sensor 10, it is irradiated to the first mirror 12b, and the irradiated light is reflected at right angles to the light beam axis to irradiate the second mirror 14b. The irradiation light applied to the second mirror 14b is further reflected at right angles by the second mirror 14b, reflected in a direction parallel to the light beam axis, and applied to the measurement surface. Hereinafter, the path from the reflected light receiving type distance sensor 10 to the measurement surface is referred to as a light projection path. The irradiation light irradiated to the measurement surface is reflected by the measurement surface, traces the light projection path, and is reflected to the reflected light receiving type distance sensor 10 . At this time, the reflected light-receiving distance sensor 10 receives the reflected light reflected by the measurement surface with the same optical axis or an optical axis having a divergence angle, thereby Measure distance. The optical axis for projecting light will be referred to as the light projecting axis, and the optical axis for taking the course will be referred to as the light receiving axis.

広がり角を持って受光するタイプは、投光軸と受光軸とが異なる反射光受光式距離センサとしては、三角測量式レーザーセンサが知られている。また、投光軸と受光軸とが同軸のタイプは、白色共焦点センサ式、FMCW方式(Frequency Modulated Continuous Wave)、レーザーパルス方式、光コム方式などが挙げられる。 A triangulation type laser sensor is known as a reflected light receiving type distance sensor in which a light projecting axis and a light receiving axis are different from each other. Types in which the light projecting axis and the light receiving axis are coaxial include a white confocal sensor type, an FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) type, a laser pulse type, an optical comb type, and the like.

図4は、実施形態1の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。上記の方式で距離を計測する際、中空回転モータ11を回転すると共に、直動モータ14で中空外筒部材13を軸方向に移動させる。中空回転モータ11の回転により、第1ミラー12b及び第2ミラー14bが共に回転することで、計測面の円周方向に光ビームを移動させると同時に、直動モータ14の軸方向移動によって第1ミラー12bで反射した光ビームが第2ミラー14bに反射する際の径方向位置を内径側に移動させる。この回転運動と直進運動の組み合わせによって、光ビームの照射軌跡は、図4の計測面正面概略図に示すように、計測面に対して螺旋状に照射される。中空回転モータ11の回転速度と直動モータ14の軸方向移動速度を組み合わせることで、螺旋状の照射軌跡の密度を調整することができ、要求精度に応じた密度で計測面の距離を測定できる。また、螺旋状の照射軌跡上において、光ビームのスポット光の径が計測面上で常に一定となり、スポット光内の照射強度分布を安定化させることで高い計測精度を得ることができる。 4A and 4B are schematic diagrams showing an irradiation method and an irradiation trajectory when the surface measuring apparatus according to the first embodiment irradiates the measurement surface with light. When the distance is measured by the above method, the hollow rotary motor 11 is rotated, and the linear motion motor 14 moves the hollow outer cylinder member 13 in the axial direction. The rotation of the hollow rotary motor 11 rotates both the first mirror 12b and the second mirror 14b, thereby moving the light beam in the circumferential direction of the measurement surface. The radial position at which the light beam reflected by the mirror 12b is reflected by the second mirror 14b is moved to the inner diameter side. By combining this rotational motion and linear motion, the irradiation trajectory of the light beam is helically irradiated onto the measurement surface as shown in the schematic front view of the measurement surface in FIG. By combining the rotation speed of the hollow rotary motor 11 and the axial movement speed of the direct-acting motor 14, the density of the helical irradiation trajectory can be adjusted, and the distance on the measurement surface can be measured with the density according to the required accuracy. . In addition, on the spiral irradiation locus, the diameter of the light spot of the light beam is always constant on the measurement surface, and by stabilizing the irradiation intensity distribution in the light spot, high measurement accuracy can be obtained.

尚、実施形態1の計測方法では、計測面の中央領域は、検出不可領域となる。第1ミラー12aによって反射光受光式距離センサ10の光ビームが遮られ、計測できない領域が形成されるからである。ただし、実施形態1のシール面2のように環状に形成した計測面であれば、中央領域はそもそも検出する必要がないため、特に問題はない。 In addition, in the measurement method of the first embodiment, the central area of the measurement plane is a non-detectable area. This is because the light beam of the reflected light receiving type distance sensor 10 is blocked by the first mirror 12a, forming an unmeasurable area. However, if the measuring surface is annularly formed like the sealing surface 2 of the first embodiment, there is no particular problem because the central area does not need to be detected in the first place.

(実施例1)
図5は、実施形態1の発明を適用した実施例1の表面測定装置を表す断面図である。実施例1では、反射光受光式距離センサ10として、三角測量式レーザー距離センサ101を備えている。三角測量式レーザー距離センサ101は、レーザー光を投光する投光部101aと、投光部101aとは異なる位置に配置され、反射光を受光する受光部101bと、受光部101bから入射したレーザー光を読み取るラインセンサ101cと、を有する。投光部101aから投光されるレーザー光のレーザー投光軸は、中空回転モータ11の回転軸に対して傾斜しており、被測定物であるシール面2から反射したレーザー光が第1ミラー12bで反射して受光部101bに進む際のレーザー受光軸も、中空回転モータ11の回転軸に対して傾斜している。
(Example 1)
FIG. 5 is a sectional view showing a surface measuring device of Example 1 to which the invention of Embodiment 1 is applied. In Example 1, a triangulation type laser range sensor 101 is provided as the reflected light receiving type range sensor 10 . The triangulation type laser distance sensor 101 includes a light projecting portion 101a that projects a laser beam, a light receiving portion 101b that is arranged at a position different from the light projecting portion 101a and receives reflected light, and a laser beam that is incident from the light receiving portion 101b. and a line sensor 101c that reads light. The laser light projection axis of the laser light projected from the light projection part 101a is inclined with respect to the rotation axis of the hollow rotary motor 11, and the laser light reflected from the seal surface 2, which is the object to be measured, reaches the first mirror. The laser light receiving axis when reflected by 12 b and proceeding to the light receiving portion 101 b is also inclined with respect to the rotating shaft of the hollow rotary motor 11 .

投光部101aとシール面2との距離が変化すると、距離の変化に応じて反射光がラインセンサ101c上に反射する位置が、図5の場合、上下方向に移動する。この移動量によってシール面2上の状態を計測する。尚、中空回転モータ11が回転すると、第2ミラー支持部材14aも一体に回転する。このとき、第2ミラー14bは、中空回転モータ11の回転軸より径方向に離間して配置されているため、回転バランスを取るためにバランサ等を第2ミラー支持部材14aに取り付けてもよい。 When the distance between the light projecting part 101a and the sealing surface 2 changes, the position where the reflected light is reflected on the line sensor 101c according to the change in distance moves vertically in the case of FIG. The state of the seal surface 2 is measured based on this amount of movement. Incidentally, when the hollow rotary motor 11 rotates, the second mirror support member 14a also rotates together. At this time, since the second mirror 14b is radially spaced apart from the rotating shaft of the hollow rotary motor 11, a balancer or the like may be attached to the second mirror supporting member 14a in order to balance the rotation.

図6は、実施例1の表面測定装置を用いた表面測定処理における検査計測フローを表すブロック図である。
ステップS31では、製品搬入を行い、検査計測POSに登録する。検査計測POSとは、製品のシリアル番号等を登録し、計測によって得られたデータとヒモ付を行うシステムである。
ステップS32では、製品を計測可能に固定する。
ステップS33では、ロボットハンドの先端に取り付けられた計測ヘッドを計測部近傍に設置し、ロボットハンドの移動を禁止する。尚、計測ヘッドとは、表面測定装置が内部に組み込まれ、ロボットハンドの先端に固定可能な箱状の装置である。
ステップS34では、反射光受光式距離センサ10が対象面であるシール面2にスポット照射を開始する。
ステップS35では、第1ミラー12b及び第2ミラー12bの回転を開始する。
ステップS36では、第1ミラー12b及び第2ミラー12bを回転角度閾値まで回転を継続する。
ステップS37では、第1ミラー12b及び第2ミラー12bの回転を停止する。
FIG. 6 is a block diagram showing an inspection measurement flow in surface measurement processing using the surface measurement apparatus of the first embodiment.
In step S31, the product is carried in and registered in the inspection and measurement POS. The inspection and measurement POS is a system for registering product serial numbers, etc., and attaching strings to data obtained by measurement.
In step S32, the product is measurably fixed.
In step S33, the measurement head attached to the tip of the robot hand is installed in the vicinity of the measurement section, and movement of the robot hand is prohibited. The measuring head is a box-shaped device in which a surface measuring device is built and which can be fixed to the tip of the robot hand.
In step S34, the reflected light receiving type distance sensor 10 starts spot irradiation on the seal surface 2, which is the target surface.
In step S35, the rotation of the first mirror 12b and the second mirror 12b is started.
In step S36, the rotation of the first mirror 12b and the second mirror 12b is continued up to the rotation angle threshold.
At step S37, the rotation of the first mirror 12b and the second mirror 12b is stopped.

ステップS38では、ステップS35の回転と同時に、反射光受光式距離センサ10による距離計測を開始する。
ステップS39では、反射光受光式距離センサ10による計測値を所定間隔で記憶する。
ステップS40では、反射光受光式距離センサ10による距離計測を停止する。
In step S38, distance measurement by the reflected light receiving distance sensor 10 is started simultaneously with the rotation in step S35.
In step S39, the measured values obtained by the reflected light receiving type distance sensor 10 are stored at predetermined intervals.
In step S40, the distance measurement by the reflected light receiving type distance sensor 10 is stopped.

ステップS41では、ステップS35の回転と同時に第2ミラー12bの直動を開始する。
ステップS42では、第2ミラー12bの直動位置を所定位置まで移動させる。
ステップS43では、第2ミラー12bの直動を停止し、初期位置に移動させる。
ステップS44では、ロボットハンドの計測ヘッドを計測部近傍から退避させる。
In step S41, translational movement of the second mirror 12b is started simultaneously with the rotation in step S35.
In step S42, the linear motion position of the second mirror 12b is moved to a predetermined position.
In step S43, the linear movement of the second mirror 12b is stopped and moved to the initial position.
In step S44, the measurement head of the robot hand is withdrawn from the vicinity of the measurement section.

ステップS30では、ステップS36、S39、S42からの情報を蓄積し、第1ミラー12b及び第2ミラー12bの回転位置情報と、第2ミラー12bの直動位置情報と、計測された距離情報とを紐づけ、立体的な3Dデータを取得する。 In step S30, the information from steps S36, S39, and S42 is accumulated, and the rotational position information of the first mirror 12b and the second mirror 12b, the linear motion position information of the second mirror 12b, and the measured distance information are obtained. Link and acquire stereoscopic 3D data.

ステップS45では、製品固定を解除し、ステップS4にて切削加工部の検査結果が必要な精度を確保しているか否かを判定し、OKであればステップS5に進んで他の部品を組み付ける組立工程を行い、NGであればステップS6に進んで溶鉱炉等へ投入し、材料再利用となる。 In step S45, the product is unfixed, and in step S4, it is determined whether or not the result of the inspection of the machined portion ensures the required accuracy. The process is performed, and if NG, the process proceeds to step S6, where the material is put into a blast furnace or the like, and the material is reused.

図7は、実施例1の表面測定装置によって測定したシール面を表す正面写真である。図7中の(A)に示す円形状の凹欠陥や、(B)に示すスジ状の凹欠陥(以下、これら欠陥を傷とも記載する。)が見受けられる事例である。図8は、図7に示す写真の傷及び照射軌跡を表す模式図、図9は、図8に示す照射軌跡(一筆書きらせん軌道)を直線状に伸ばし、各位置における計測距離との関係をプロットしたグラフ、図10は、照射軌跡の照射スポット移動距離とシール面上の位置との相対関係を、半径と回転角との関係で特定する例を示すモデル図である。 FIG. 7 is a front photograph showing the sealing surface measured by the surface measuring device of Example 1. FIG. This is a case in which a circular concave defect shown in FIG. 7A and a streaky concave defect shown in FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing the wound and the irradiation trajectory of the photograph shown in FIG. 7, and FIG. 9 shows the relationship between the measured distance at each position by extending the irradiation trajectory (single-stroke spiral trajectory) shown in FIG. The plotted graph, FIG. 10, is a model diagram showing an example of specifying the relative relationship between the irradiation spot movement distance of the irradiation trajectory and the position on the sealing surface by the relationship between the radius and the rotation angle.

図9の計測距離は、グラフ上部に照射位置が設定され、その照射位置からのシール面2の表面位置を計測距離として表している。製造時の諸元に基づいて設定される照射面基準を点線で示し、照射面基準から上下に予め設定した公差分オフセットした凸判定しきい値及び凹判定しきい値を一点鎖線で示し、実際の計測距離を太い実践で示す。
照射スポット移動距離軸の左側から順に説明する。外周側において多少の凹みがあったとしても、凹判定しきい値を越えない範囲では、シール性に影響を与えないと判断する。また、凹部の移動距離方向の幅を用いて欠陥形状を特定する。凹部の移動距離方向幅が凹判定しきい値未満であれば、シール性に影響を与えないと判断する。
The measured distance in FIG. 9 shows the irradiation position set in the upper part of the graph, and the surface position of the sealing surface 2 from the irradiation position as the measured distance. The dotted line indicates the irradiation surface reference set based on the specifications at the time of manufacture, and the dashed-dotted line indicates the convex judgment threshold value and the concave judgment threshold value offset by a preset tolerance from the irradiation surface reference. The measurement distance of is shown in bold practice.
Description will be made in order from the left side of the irradiation spot moving distance axis. Even if there are some dents on the outer peripheral side, it is determined that there is no effect on the sealing performance as long as it does not exceed the dent determination threshold value. Also, the defect shape is specified using the width of the concave portion in the moving distance direction. If the movement distance direction width of the concave portion is less than the concave determination threshold value, it is determined that the sealing property is not affected.

次に、図8(A)に示す部分では、凹部の深さが凹判定しきい値より深く、また、周期的に3箇所発生している。これは、図8の(A)に示すように、円形状の凹部内を照射軌跡が3回通過していることを表す。よって、照射スポット移動距離と、図10に示す照射軌跡の半径位置Rと、回転角位置θとからシール面2上での位置を特定すると共に、図9の情報に基づいて凹部の欠陥形状を把握することができる。
次に、図8(B)に示す部分では、凹部の深さが凹判定しきい値より深く、また、周期的には発生しておらず、移動距離方向の幅が広い。これは、図8(B)に示すように、スジ状の凹部内に沿って照射軌跡が通過していることを表す。よって、図9の情報に基づいて凹部の欠陥形状を把握することができる。
Next, in the portion shown in FIG. 8A, the depth of the concave portion is deeper than the concave determination threshold value, and three concave portions occur periodically. As shown in FIG. 8A, this means that the irradiation trajectory passes through the circular concave portion three times. Therefore, the position on the seal surface 2 is specified from the irradiation spot movement distance, the radial position R of the irradiation locus shown in FIG. can grasp.
Next, in the portion shown in FIG. 8B, the depth of the concave portion is deeper than the concave determination threshold value, the concave portion does not occur periodically, and the width in the moving distance direction is wide. As shown in FIG. 8B, this indicates that the irradiation trajectory passes along the inside of the streak-shaped concave portion. Therefore, the defect shape of the recess can be grasped based on the information of FIG.

ここで実施例1の優位な作用について説明する。図11は、比較例の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。比較例では、第2ミラーとして、全周が凹曲面を有し、光ビーム軸を通る径方向断面の凹曲面形状が放物線形状を有する第2ミラー14xを採用し、第1ミラー12bを、光ビーム軸を中心に回転させると共に、第1ミラー12bの傾斜角を変更し、計測面における光ビームの照射軌跡を螺旋状に形成した場合を表す。 Advantageous effects of the first embodiment will now be described. FIG. 11 is a schematic diagram showing an irradiation method and an irradiation trajectory when the surface measuring apparatus of the comparative example irradiates the measurement surface with light. In the comparative example, as the second mirror, a second mirror 14x having a concave curved surface around the entire circumference and a concave curved surface shape of a radial cross section passing through the light beam axis having a parabolic shape is adopted. It shows a case where the irradiation locus of the light beam on the measurement plane is formed in a spiral by rotating the beam axis and changing the tilt angle of the first mirror 12b.

比較例の場合、螺旋状の照射軌跡上において、光ビームのスポット光の径が、中心部分と外周部分で大きく異なる。具体的には、外周に近づくほど、スポット光の径が大きくなってしまう。シール面2の加工面は、バイト加工の際に円周方向に微細な溝が形成される。このとき、スポット光を横切る計測面の加工痕の溝数が変化してしまい、加工痕の凹凸の影響を受けるという問題がある。あるスポット光の位置では、微細な溝数が多数となり、他のスポット光の位置では、微細な溝数が少数となることで、計測精度を安定化させることが困難となる。 In the case of the comparative example, the diameter of the light spot of the light beam on the spiral irradiation locus is significantly different between the central portion and the outer peripheral portion. Specifically, the closer to the outer periphery, the larger the diameter of the spot light. The machined surface of the seal face 2 is formed with fine grooves in the circumferential direction during machining with a cutting tool. At this time, there is a problem that the number of grooves of the processing marks on the measurement surface that traverses the spot light changes, and is affected by the unevenness of the processing marks. A certain spot light position has a large number of fine grooves, and another spot light position has a small number of fine grooves, making it difficult to stabilize the measurement accuracy.

これに対し、実施例1の表面測定装置では、図4に示すように、スポット光の径が、どの径方向位置であっても同じとなる。よって、スポット光内に含まれる微細な溝数を安定化させることができ、計測精度を安定化させることができる。 On the other hand, in the surface measuring apparatus of Example 1, as shown in FIG. 4, the diameter of the spot light is the same at any radial position. Therefore, the number of fine grooves included in the spot light can be stabilized, and the measurement accuracy can be stabilized.

〔実施形態1の効果〕
以下、実施形態1にあっては、下記の作用効果が得られる。
(1)光ビームを発生させる光源である反射光受光式距離センサ10と、
反射光受光式距離センサ10からの光ビームを反射させる第1ミラー12bと、
第1ミラー12bからの反射光を反射させて被測定物であるシール面2に光ビームを照射する第2ミラー14bと、
第2ミラー14bを光源からの光ビームの照射方向に移動して第1ミラー12bと第2ミラー14bとを相対移動させ、第2ミラー14bにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつシール面2に対して移動させる直道モータ14(第1移動機構)と、
シール面2から反射する光ビームを測定することにより反射光受光式距離センサ10とシール面2の被照射部との距離を測定する反射光受光式距離センサ10(測距手段)と、
を備えた。
よって、シール面2に照射するスポット光の形状を安定化させることができ、計測精度を向上できる。
[Effect of Embodiment 1]
Hereinafter, in the first embodiment, the following effects are obtained.
(1) a reflected light receiving distance sensor 10 which is a light source for generating a light beam;
a first mirror 12b that reflects the light beam from the reflected light receiving type distance sensor 10;
a second mirror 14b that reflects the reflected light from the first mirror 12b and irradiates the light beam onto the seal surface 2, which is the object to be measured;
The second mirror 14b is moved in the irradiation direction of the light beam from the light source to move the first mirror 12b and the second mirror 14b relative to each other, and the light beam reflected by the second mirror 14b is oriented in the same direction while sealing. A straight motor 14 (first moving mechanism) that moves with respect to the surface 2;
a reflected light-receiving distance sensor 10 (distance measuring means) for measuring the distance between the reflected light-receiving distance sensor 10 and the irradiated portion of the sealing surface 2 by measuring the light beam reflected from the sealing surface 2;
provided.
Therefore, the shape of the spot light irradiated to the sealing surface 2 can be stabilized, and the measurement accuracy can be improved.

(2)第1ミラー12b及び第2ミラー14bを反射光受光式距離センサ10からの光ビームの照射方向を軸として回転させる中空回転モータ11(第2移動機構)を有する。
よって、測定装置を移動させることなく、シール面2上を走査することができ、走査精度を向上できる。
(3)第1ミラー12b及び第2ミラー14bは平面鏡であり、
第1ミラー12bからの反射光を反射光受光式距離センサ10側からの光ビームと同じ方向に反射させることとした。
よって、シール面2に対するスポット光の径がどの位置でも同じとなり、計測精度を安定化させることができる。
(4)第1ミラー12bを支持する第1ミラー支持部材12a(第1ハウジング)と、
第2ミラー14bを支持する第2ミラー支持部材14a(第2ハウジング)と、
を有し、
第1ミラー支持部材12aと第2ミラー支持部材14aは、反射光受光式距離センサ10からの光ビームと同じ方向に移動可能に結合され、
第1ミラー支持部材12a及び第2ミラー支持部材14aは、一体的に、かつ、反射光受光式距離センサ10からの光ビームを軸として回転可能に軸支されている。
よって、簡単な構成でシール面2上のスポット光の位置を移動させることができる。
(5)反射光受光式距離センサ10は、三角測量式の距離センサとした場合、シール面2の凹凸変化を光の角度変化に伴う照射位置変化から計測することができ、計測精度を向上できる。
(6)反射光受光式距離センサ10は、反射受光式の距離センサとした場合、光ビームとセンサとを一体に構成することができ、構成を簡略化できる。
(2) It has a hollow rotating motor 11 (second moving mechanism) that rotates the first mirror 12b and the second mirror 14b about the irradiation direction of the light beam from the reflected light receiving type distance sensor 10 as an axis.
Therefore, the sealing surface 2 can be scanned without moving the measuring device, and the scanning accuracy can be improved.
(3) the first mirror 12b and the second mirror 14b are plane mirrors;
The reflected light from the first mirror 12b is reflected in the same direction as the light beam from the reflected light receiving type distance sensor 10 side.
Therefore, the diameter of the spot light with respect to the seal surface 2 is the same at any position, and the measurement accuracy can be stabilized.
(4) a first mirror support member 12a (first housing) that supports the first mirror 12b;
a second mirror support member 14a (second housing) that supports the second mirror 14b;
has
The first mirror support member 12a and the second mirror support member 14a are coupled so as to be movable in the same direction as the light beam from the reflected light receiving type distance sensor 10,
The first mirror support member 12a and the second mirror support member 14a are integrally supported so as to be rotatable around the light beam from the reflected light receiving distance sensor 10 as an axis.
Therefore, the position of the spot light on the sealing surface 2 can be moved with a simple structure.
(5) When the reflected light receiving type distance sensor 10 is a triangulation type distance sensor, it is possible to measure a change in unevenness of the seal surface 2 from a change in irradiation position due to a change in the angle of light, thereby improving measurement accuracy. .
(6) When the reflected light receiving type distance sensor 10 is a reflected light receiving type distance sensor, the light beam and the sensor can be integrally configured, and the configuration can be simplified.

(実施形態2)
次に、実施形態2について説明する。基本的な構成は、実施形態1と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。図12は、実施形態2の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。実施形態1では、平面鏡である第2ミラー14bを設け、第1ミラー12bと共に中空回転モータ11で回転させることとした。これに対し、実施形態2では、45°円錐形状の第2ミラー141bを設け、第1ミラー12bのみを中空回転モータ11により回転させ、第2ミラー141bは回転することなく直動モータ14によって軸方向移動に移動させることとした。この回転運動と直進運動の組み合わせによって、光ビームの照射軌跡は、図12の計測面正面概略図に示すように、計測面に対して螺旋状に照射される。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 will be described. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. 12A and 12B are schematic diagrams showing an irradiation method and an irradiation trajectory when the surface measuring apparatus according to the second embodiment irradiates the measurement surface with light. In the first embodiment, the second mirror 14b, which is a plane mirror, is provided and is rotated by the hollow rotary motor 11 together with the first mirror 12b. On the other hand, in Embodiment 2, the second mirror 141b having a 45° conical shape is provided, only the first mirror 12b is rotated by the hollow rotating motor 11, and the second mirror 141b is rotated by the direct-acting motor 14 without being rotated. It was decided to move in the directional movement. By combining this rotational motion and linear motion, the irradiation trajectory of the light beam is helically irradiated onto the measurement surface as shown in the schematic front view of the measurement surface in FIG. 12 .

中空回転モータ11の回転速度と直動モータ14の軸方向移動速度を組み合わせることで、螺旋状の照射軌跡の密度を調整することができ、要求精度に応じた密度で計測面の距離を測定できる。また、螺旋状の照射軌跡上において、光ビームのスポット光の形状は、内径側領域では狭く、外径側領域では広くなる。ただし、スポット光の径方向長さは領域内で全て同じであり、周方向長さのみが異なるため、シール面2の加工面に形成された微細な溝数が変わることはない。よって、第2ミラー141bを回転させる機構を不要としつつ、計測精度を安定化させることができる。 By combining the rotation speed of the hollow rotary motor 11 and the axial movement speed of the direct-acting motor 14, the density of the helical irradiation trajectory can be adjusted, and the distance on the measurement surface can be measured with the density according to the required accuracy. . Further, on the spiral irradiation trajectory, the shape of the light spot of the light beam is narrow in the inner diameter side area and wide in the outer diameter side area. However, the radial length of the spot light is the same throughout the region, and only the circumferential length is different. Therefore, it is possible to stabilize the measurement accuracy while eliminating the need for a mechanism for rotating the second mirror 141b.

(実施形態3)
次に、実施形態3について説明する。基本的な構成は、実施形態2と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。図13は、実施形態3の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法を表す概略図である。実施形態2では、平面鏡である第1ミラー12bのみを中空回転モータ11により回転させ、第2ミラー141bは回転することなく直動モータ14によって軸方向移動に移動させることとした。これに対し、実施形態3では、第1ミラー121bの表面が凸状(かまぼこ型)もしくは、凹状の凸面鏡とし、螺旋状の照射軌跡上において、光ビームのスポット光の形状が、径方向の略中間領域で真円となるように形成した点が異なる。
(Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 will be described. Since the basic configuration is the same as that of the second embodiment, only different points will be described. 13A and 13B are schematic diagrams showing an irradiation method when the surface measuring apparatus according to Embodiment 3 irradiates the measurement surface with light. In the second embodiment, only the first mirror 12b, which is a plane mirror, is rotated by the hollow rotary motor 11, and the second mirror 141b is axially moved by the linear motion motor 14 without rotating. On the other hand, in Embodiment 3, the surface of the first mirror 121b is a convex (cylindrical) or concave convex mirror, and the shape of the light spot of the light beam on the spiral irradiation trajectory is approximately in the radial direction. The difference is that the intermediate region is formed to be a perfect circle.

図14は、実施形態3のシール面上におけるスポット光の形状変化を表す概略図である。図14に示すように、径方向中央部分でのスポット光の形状を真円としたため、径方向内径側もしくは径方向外径側でのスポット光の周方向長さの変化量を抑制することができる。言い換えると、スポット光の形状を径方向内径側において真円とした場合に比べて、径方向外側での変形量を抑制できる。よって、第2ミラー141bを回転させる機構を不要としつつ、計測精度を安定化させることができる。 14A and 14B are schematic diagrams showing the shape change of the spot light on the sealing surface of the third embodiment. As shown in FIG. 14, since the shape of the light spot at the radial center portion is a perfect circle, it is possible to suppress the amount of change in the circumferential length of the light spot on the radial inner diameter side or the radial outer diameter side. can. In other words, compared with the case where the shape of the spot light is a perfect circle on the radially inner side, the amount of deformation on the radially outer side can be suppressed. Therefore, it is possible to stabilize the measurement accuracy while eliminating the need for a mechanism for rotating the second mirror 141b.

(実施形態4)
次に実施形態4について説明する。図15は、実施形態4のピストン冠面の表面状態計測処理を表す図である。実施形態1では、ブレーキマスタシリンダ1のシール面を測定したが、実施形態4では、エンジンのピストン冠面を測定する例を示す。
ステップS101では、鋳型にピストンの素材となる溶融金属を投入し、大まかなピストン形状に鋳造する。
ステップS102では、ピストン冠面部分の鋳肌をバイト加工によって切削する。切削工程では、ピストンを旋盤に固定し、旋盤でピストンを回転させながら冠面の表面をバイトで削り、ピストン冠面P2を形成する。このピストン冠面P2には、螺旋状の微細な切削痕が形成される。この場合も、表面測定装置は、スポット光の径方向サイズを安定化させることで、計測精度の安定化を図ることができる。
(Embodiment 4)
Next, Embodiment 4 will be described. 15A and 15B are diagrams showing the surface state measurement processing of the crown surface of the piston according to the fourth embodiment. In the first embodiment, the sealing surface of the brake master cylinder 1 is measured, but in the fourth embodiment, an example of measuring the piston crown surface of the engine is shown.
In step S101, a molten metal, which is a raw material for a piston, is put into a mold and cast into a rough piston shape.
In step S102, the casting surface of the crown surface of the piston is cut with a cutting tool. In the cutting step, the piston is fixed to a lathe, and while the piston is being rotated by the lathe, the surface of the crown face is shaved with a cutting tool to form the piston crown face P2. Spiral fine cutting traces are formed on the piston crown surface P2. Also in this case, the surface measuring apparatus can stabilize the measurement accuracy by stabilizing the radial size of the spot light.

ステップS103では、ピストン冠面検査工程へと進み、鋳巣穴・傷・バリといった加工不良の有無を検出する。具体的には、切削加工表面の加工精度を光ビームによって測定する表面測定処理を実行する。ここで、計測対象となるのは、ピストン冠面の特に外周領域である。シリンダの内壁と近い部分においてピストン冠面に傷があると、エンジン性能に影響を与える恐れがあるためである。尚、表面測定処理については後述する。
ステップS104では、ピストン冠面P2の良否判定を行い、いずれの場合もデーターベースに測定結果を記憶させると共に、ステップS105へ進む。
ステップS105では、搬送工程において、良品と判定されたものをステップS106の次工程へと搬出し、不良品と判定されたものをステップS107の不良品として搬出する。
In step S103, the process advances to the piston crown surface inspection step to detect the presence or absence of processing defects such as blowholes, scratches, and burrs. Specifically, a surface measurement process is performed to measure the machining accuracy of the machined surface using a light beam. Here, the object to be measured is particularly the outer peripheral region of the crown surface of the piston. This is because if the crown surface of the piston is scratched near the inner wall of the cylinder, the engine performance may be affected. Incidentally, the surface measurement processing will be described later.
In step S104, whether the piston crown surface P2 is good or bad is determined, and in either case, the measurement result is stored in the database, and the process proceeds to step S105.
In step S105, in the conveying process, those determined as non-defective products are carried out to the next process after step S106, and those determined as defective products are carried out as defective products in step S107.

図16は、実施形態4のピストン冠面P2への照射軌跡(一筆書きらせん軌道)を直線状に伸ばし、各位置における計測距離との関係をプロットしたグラフである。上段が基準となる際のプロフィールであり、中段が実際に計測した際のプロフィールである。下段は、上段と中段のプロフィールの差分をとったものである。下段には、正方向側に凸判定しきい値が設定され、負方向側に凹判定しきい値が設定されている。それぞれ、判定しきい値を越えて凸部もしくは凹部が検出された場合には、欠陥有りと判定する。また、凸部や凹部の幅値を検出し、欠陥の状態を検出することができる。 FIG. 16 is a graph in which the irradiation trajectory (single-stroke spiral trajectory) on the piston crown surface P2 of Embodiment 4 is linearly extended, and the relationship with the measured distance at each position is plotted. The upper row is the profile when it is used as a reference, and the middle row is the profile when actually measured. The lower row is the difference between the upper and middle profiles. In the lower part, a convex determination threshold value is set in the positive direction, and a concave determination threshold value is set in the negative direction. If a convex portion or concave portion is detected exceeding the judgment threshold value, respectively, it is judged that there is a defect. Moreover, the width value of the convex portion and the concave portion can be detected to detect the state of the defect.

尚、従来、これらピストン冠面P2の状態を検出するにあたり、撮像画像を用いて検査する方法もあるが、撮像画像の場合、欠陥部が凹部なのか凸部なのかについての判別が難しく、また、傷の深さ方向の程度を判別することが難しい。これに対し、実施形態4では、光ビームを用いて傷の深さ方向を測定可能とすると共に、照射軌道としてらせん軌道に設定しているため、傷の幅方向についても計測することができる。 Conventionally, in detecting the state of the piston crown surface P2, there is a method of inspecting using a captured image. , it is difficult to determine the extent of the scratch in the depth direction. On the other hand, in Embodiment 4, the depth direction of the flaw can be measured using the light beam, and the spiral trajectory is set as the irradiation trajectory, so the width direction of the flaw can also be measured.

(他の実施形態)
以上、各実施形態1~4において、シール面やピストン冠面の計測を具体例として本願発明を説明したが、計測対象は、他の加工部品の加工表面に適宜使用可能である。ただし、第1ミラーによって検出不可領域が形成されるため、中心部に計測不要な部分を備えた構成に適用することが効果的である。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described by taking the measurement of the sealing surface and the piston crown surface as specific examples in each of Embodiments 1 to 4, but the measurement object can be appropriately used for the machined surface of other machined parts. However, since the detection non-detectable region is formed by the first mirror, it is effective to apply the configuration having a portion that does not require measurement in the center.

1 ブレーキマスタシリンダ
2 シール面
10 反射光受光式距離センサ
11 中空回転モータ
12 中空内筒部材
12a 第1ミラー支持部材
12b 第1ミラー
13 中空外筒部材
14 直動モータ
14a 第2ミラー支持部材
14b 第2ミラー
121b 第1ミラー(かまぼこ型)
141b 第2ミラー(円錐形状)
P2 ピストン冠面
1 Brake master cylinder 2 Seal surface 10 Reflected light receiving type distance sensor 11 Hollow rotary motor 12 Hollow inner cylinder member 12a First mirror support member 12b First mirror 13 Hollow outer cylinder member 14 Linear motion motor 14a Second mirror support member 14b 2nd mirror 121b 1st mirror (semi-cylindrical type)
141b second mirror (conical shape)
P2 piston crown

Claims (6)

光ビームを発生させる光源と、
前記光源からの光ビームを反射させる第1ミラーと、
前記第1ミラーからの反射光を反射させて被測定物に光ビームを照射する第2ミラーと、
前記第1ミラー又は前記第2ミラーを光源からの光ビームの照射方向側に移動して前記第1ミラーと前記第2ミラーとを相対移動させ、前記第2ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ前記被測定物に対して移動させる第1移動機構と、
前記第1ミラー及び/又は前記第2ミラーを前記光源からの光ビームの照射方向を軸として回転させる第2移動機構と、
前記被測定物から反射する光ビームを測定することにより光源と前記被測定物の被照射部との距離を測定する測距手段と、を備え、
前記第1ミラー及び前記第2ミラーは平面鏡であり、
前記第2ミラーは、前記第1ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させることを特徴とする表面測定装置。
a light source for generating a beam of light;
a first mirror that reflects the light beam from the light source;
a second mirror that reflects the reflected light from the first mirror and irradiates the object to be measured with a light beam;
moving the first mirror or the second mirror in the irradiation direction of the light beam from the light source to move the first mirror and the second mirror relative to each other; a first moving mechanism that moves the object to be measured while directing it in a direction;
a second movement mechanism that rotates the first mirror and/or the second mirror about the irradiation direction of the light beam from the light source;
distance measuring means for measuring a distance between a light source and an irradiated portion of the object to be measured by measuring a light beam reflected from the object to be measured;
The first mirror and the second mirror are plane mirrors,
The surface measuring apparatus, wherein the second mirror reflects the reflected light from the first mirror in the same direction as the light beam from the light source.
請求項1に記載の表面測定装置において、
前記第1ミラーを支持する第1ハウジングと、
前記第2ミラーを支持する第2ハウジングと、
を有し、
前記第1ハウジングと前記第2ハウジングは、前記光源からの光ビームと同じ方向に移動可能に結合され、
前記第1ハウジング及び前記第2ハウジングは、一体的に、かつ、前記光源からの光ビームを軸として回転可能に軸支されていることを特徴とする表面測定装置。
In the surface measuring device according to claim 1,
a first housing supporting the first mirror;
a second housing that supports the second mirror;
has
the first housing and the second housing are coupled to be movable in the same direction as the light beam from the light source;
A surface measuring apparatus, wherein the first housing and the second housing are integrally supported so as to be rotatable about the light beam from the light source.
請求項2に記載の表面測定装置において、
前記測距手段は、三角測量式の距離センサであることを特徴とする表面測定装置。
In the surface measuring device according to claim 2,
The surface measuring device, wherein the distance measuring means is a triangulation type distance sensor.
請求項2に記載の表面測定装置において、
前記測距手段は、反射受光式の距離センサであることを特徴とする表面測定装置。
In the surface measuring device according to claim 2,
The surface measuring device, wherein the distance measuring means is a reflective light receiving type distance sensor.
表面測定装置が被測定面を有する被測定物の表面を測定する表面測定方法であって、
前記表面測定装置が、
光ビームを発生させる光源と、
前記光源からの光ビームを反射させる平面鏡である第1ミラーと、
前記第1ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させて前記被測定物に光ビームを照射する平面鏡である第2ミラーと、
を備え、
前記第1ミラーと前記第2ミラーとを光源からの光ビームの照射方向側に相対移動させながら、前記第1ミラー及び/又は前記第2ミラーを前記光源からの光ビームの照射方向を軸として回転させ、前記第2ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ前記被測定面に対して照射位置を移動させる工程と、
前記被測定物から反射する光ビームを測定することにより光源と前記被測定物の被照射部との距離を測定する工程と、
前記光源と前記被測定物の複数の被照射部との距離から被測定面の凹凸を特定する工程と、
を有する表面測定方法。
A surface measuring method in which a surface measuring device measures a surface of an object to be measured having a surface to be measured,
The surface measuring device
a light source for generating a beam of light;
a first mirror that is a plane mirror that reflects the light beam from the light source;
a second mirror, which is a plane mirror that reflects the reflected light from the first mirror in the same direction as the light beam from the light source to irradiate the object to be measured with the light beam;
with
While relatively moving the first mirror and the second mirror in the irradiation direction of the light beam from the light source, the first mirror and/or the second mirror are moved around the irradiation direction of the light beam from the light source. a step of rotating and moving the irradiation position with respect to the surface to be measured while directing the light beam reflected by the second mirror in the same direction;
measuring a distance between a light source and an irradiated portion of the object to be measured by measuring a light beam reflected from the object to be measured;
a step of identifying the unevenness of the surface to be measured from the distance between the light source and the plurality of irradiated portions of the object to be measured;
surface measurement method with
表面測定装置が円形の被測定面を有する被測定物表面を測定する表面測定方法であって、
前記表面測定装置が、
光ビームを発生させる光源と、
前記光源からの光ビームを反射させる平面鏡である第1ミラーと、
前記第1ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させて前記被測定物に光ビームを照射する平面鏡である第2ミラーと、
を備え、
前記被測定物は二重円形の被測定面が形成され、
前記第1ミラーと前記第2ミラーを前記光源からの光ビームの照射方向側に相対移動させながら、前記第1ミラー及び/又は前記第2ミラーを光ビームの照射方向を軸として回転させ、前記第2ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ前記被測定面の円形に沿って照射位置を回転移動させる工程と、
前記光ビームが照射された前記被測定面からの反射光を測定することにより前記光源と前記被測定面の被照射部との距離を測定する工程と、
前記光源と前記被測定物の複数の被照射部との距離から前記被測定面の凹凸を特定する工程と、
を有する円形の被測定面を有する物体の表面測定方法。
A surface measuring method in which a surface measuring device measures a surface of an object having a circular surface to be measured,
The surface measuring device
a light source for generating a beam of light;
a first mirror that is a plane mirror that reflects the light beam from the light source;
a second mirror, which is a plane mirror that reflects the reflected light from the first mirror in the same direction as the light beam from the light source to irradiate the object to be measured with the light beam;
with
The object to be measured has a double circular surface to be measured,
rotating the first mirror and/or the second mirror about the direction of irradiation of the light beam while relatively moving the first mirror and the second mirror in the direction of irradiation of the light beam from the light source; rotating the irradiation position along the circular shape of the surface to be measured while directing the light beam reflected by the second mirror in the same direction;
measuring the distance between the light source and the irradiated portion of the surface to be measured by measuring reflected light from the surface to be measured irradiated with the light beam;
a step of identifying unevenness of the surface to be measured from the distance between the light source and a plurality of irradiated portions of the object to be measured;
A method for measuring the surface of an object having a circular surface to be measured.
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