JPH0599631A - 穴形状光測定装置 - Google Patents
穴形状光測定装置Info
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- JPH0599631A JPH0599631A JP3262205A JP26220591A JPH0599631A JP H0599631 A JPH0599631 A JP H0599631A JP 3262205 A JP3262205 A JP 3262205A JP 26220591 A JP26220591 A JP 26220591A JP H0599631 A JPH0599631 A JP H0599631A
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- Japan
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- light
- spot
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
- G01B11/12—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters internal diameters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
Abstract
(57)【要約】
【目的】加工物に貫設された穴内面形状を高速かつ無接
触で立体的に測定する。 【構成】ビーム状の光線Ｌを発するレーザダイオード２
と、該光線Ｌを９０°からややはずれた角度ｒだけ曲げ
るプリズム５と、当該曲げた光線Ｌをもとの光線Ｌを中
心軸として回転させるようモータ９駆動の外歯歯車輪４
と一体かつプリズム５を容置した円筒６と、曲げられた
光線Ｌが被測定穴βの内面に当ってできる照射スポット
γ光点の乱反射を途中プリズム５と半透明鏡３を経て集
光する結像レンズ１２と、照射スポットγ光点の位置を
上下方向に連続的に無段変位移動するようケース１の二
股ブラケット１ａの雌螺子孔１７，１８に螺合するモー
タ１５駆動のボール螺子１６と、当該結像レンズ１２に
よって集光した光線Ｌが作る光点の像δを検出するＰＳ
Ｄ１３と、当該ＰＳＤ１３で検出した像δ位置から、３
角測量の原理により光点位置を算出する演算器１４とか
らなることを特徴とする。
触で立体的に測定する。 【構成】ビーム状の光線Ｌを発するレーザダイオード２
と、該光線Ｌを９０°からややはずれた角度ｒだけ曲げ
るプリズム５と、当該曲げた光線Ｌをもとの光線Ｌを中
心軸として回転させるようモータ９駆動の外歯歯車輪４
と一体かつプリズム５を容置した円筒６と、曲げられた
光線Ｌが被測定穴βの内面に当ってできる照射スポット
γ光点の乱反射を途中プリズム５と半透明鏡３を経て集
光する結像レンズ１２と、照射スポットγ光点の位置を
上下方向に連続的に無段変位移動するようケース１の二
股ブラケット１ａの雌螺子孔１７，１８に螺合するモー
タ１５駆動のボール螺子１６と、当該結像レンズ１２に
よって集光した光線Ｌが作る光点の像δを検出するＰＳ
Ｄ１３と、当該ＰＳＤ１３で検出した像δ位置から、３
角測量の原理により光点位置を算出する演算器１４とか
らなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属にドリル等で開け
た穴の内面形状を測定する穴形状光測定装置に関する。
た穴の内面形状を測定する穴形状光測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、穴形状の測定には主として２つの
方法が用いられていた。第１は、直径の異なる円柱を多
数用意しておき、これら円柱を順次穴に挿入し、挿入し
得る円柱の最大直径から穴の寸法を測定するものであ
る。第２は、３次元的に移動可能なアームに取り付けた
微小なプローブを穴の内壁に接触させ、接触点の座標を
繰り返し計ることで穴の内面形状を知るものである。
方法が用いられていた。第１は、直径の異なる円柱を多
数用意しておき、これら円柱を順次穴に挿入し、挿入し
得る円柱の最大直径から穴の寸法を測定するものであ
る。第２は、３次元的に移動可能なアームに取り付けた
微小なプローブを穴の内壁に接触させ、接触点の座標を
繰り返し計ることで穴の内面形状を知るものである。
【０００３】すなわち、穴の中心付近に挿入したプロー
ブを孔の半径方向に移動させて内壁に接触させる。接触
をプローブ圧力等から検出し、接触点のプローブの座標
をアームの移動量から計算する。つぎにプローブを穴の
中心方向に戻し、再びプローブを移動して穴の他の位置
に接触させる。これを多数回繰り返して接触点の座標を
順次測定し、穴の内面形状を測定するものである。
ブを孔の半径方向に移動させて内壁に接触させる。接触
をプローブ圧力等から検出し、接触点のプローブの座標
をアームの移動量から計算する。つぎにプローブを穴の
中心方向に戻し、再びプローブを移動して穴の他の位置
に接触させる。これを多数回繰り返して接触点の座標を
順次測定し、穴の内面形状を測定するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の測定方法には以
下の欠点があった。第１の方法は、簡便ではあるが穴の
直径しか測定できず、穴の偏平率や深さ方向の曲がり等
は測定できなかった。第２の方法は、穴の３次元的な形
状を多点接触測定できるが、各１点を測定する度にプロ
ーブを往復運動させなければならないため、形状の接触
測定には多くの時間がかかった。こゝにおいて、本発明
は、従来の課題に鑑み、穴の３次元的な形状を高速に無
接触測定する穴形状光測定装置を提供せんとするもので
ある。
下の欠点があった。第１の方法は、簡便ではあるが穴の
直径しか測定できず、穴の偏平率や深さ方向の曲がり等
は測定できなかった。第２の方法は、穴の３次元的な形
状を多点接触測定できるが、各１点を測定する度にプロ
ーブを往復運動させなければならないため、形状の接触
測定には多くの時間がかかった。こゝにおいて、本発明
は、従来の課題に鑑み、穴の３次元的な形状を高速に無
接触測定する穴形状光測定装置を提供せんとするもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用すること
により達成される。即ち、本発明の第１の特徴は、ビー
ム状の光線を発する第１の手段と、該光線を９０°から
ややずれた角度だけ曲げる第２の手段と、当該曲げた光
線をもとの光線を中心軸として回転させる第３の手段
と、曲げられた光線が穴の内面に当たってできる光点の
乱反射光を集光する第４の手段と、当該第４の手段によ
って集光した光が作る光点の像の位置を検出する第５の
手段と、当該第５の手段により検出した像位置から、３
角測量の原理により光点位置を算出する第６の手段とか
ら構成されてなる穴形状光測定装置である。
明が次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用すること
により達成される。即ち、本発明の第１の特徴は、ビー
ム状の光線を発する第１の手段と、該光線を９０°から
ややずれた角度だけ曲げる第２の手段と、当該曲げた光
線をもとの光線を中心軸として回転させる第３の手段
と、曲げられた光線が穴の内面に当たってできる光点の
乱反射光を集光する第４の手段と、当該第４の手段によ
って集光した光が作る光点の像の位置を検出する第５の
手段と、当該第５の手段により検出した像位置から、３
角測量の原理により光点位置を算出する第６の手段とか
ら構成されてなる穴形状光測定装置である。
【０００６】本発明の第２の特徴は、前記第１の特徴に
おいて、曲げられた光線が穴の内面に当たってできる光
点の位置を第３の手段と呼応して上下方向に連続的に無
段変位移動する第７の手段を含んでなる穴形状光測定装
置である。
おいて、曲げられた光線が穴の内面に当たってできる光
点の位置を第３の手段と呼応して上下方向に連続的に無
段変位移動する第７の手段を含んでなる穴形状光測定装
置である。
【０００７】
【作用】本発明は、前記のような手段を講じたので、機
械的な運動は回転だけで穴の１周にわたる内面形状を連
続測定できる。また、測定装置と穴内面とは接触しない
ため摩擦・摩耗がない。このため、光線を高速に移動さ
せることができ、従来の方法に比べ測定時間を短縮でき
る。
械的な運動は回転だけで穴の１周にわたる内面形状を連
続測定できる。また、測定装置と穴内面とは接触しない
ため摩擦・摩耗がない。このため、光線を高速に移動さ
せることができ、従来の方法に比べ測定時間を短縮でき
る。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例を図面につき説明する。図１
は本実施例を示す図である。また図２は、測定された穴
形状の一例を示す図である。図中、Ａは本実施例の穴形
状光測定装置、１はケース、２は光線Ｌを発する第１の
手段としてのレーザダイオード、３は半透明鏡である。
は本実施例を示す図である。また図２は、測定された穴
形状の一例を示す図である。図中、Ａは本実施例の穴形
状光測定装置、１はケース、２は光線Ｌを発する第１の
手段としてのレーザダイオード、３は半透明鏡である。
【０００９】４は外歯歯車輪、５は第２の手段としての
三角プリズム、６はプリズム５が臨む測定窓７を設けた
円筒、８は円筒６の軸受、９はモータ、１０はモータ軸
１１端に固着し外歯歯車輪４に外接噛合う原動歯車、１
２は結像レンズ、１３は第５の手段としてのＰＳＤ（半
導体位置検出素子）、１４は第６の手段としての演算
器、１５はモータ、１６はケース１の二股ブラケット１
ａに螺貫した雌螺子孔１７，１８に一貫螺挿したボール
螺子、αはワーク、βは被測定穴、γは照射スポット、
δは像である。なお、第３の手段としては外歯歯車輪４
と円筒６とモータ９と原動歯車１０とモータ軸１１で構
成され、第７の手段としてはケース１と二股ブラケット
１ａとモータ１５とボール螺子１６で構成される。
三角プリズム、６はプリズム５が臨む測定窓７を設けた
円筒、８は円筒６の軸受、９はモータ、１０はモータ軸
１１端に固着し外歯歯車輪４に外接噛合う原動歯車、１
２は結像レンズ、１３は第５の手段としてのＰＳＤ（半
導体位置検出素子）、１４は第６の手段としての演算
器、１５はモータ、１６はケース１の二股ブラケット１
ａに螺貫した雌螺子孔１７，１８に一貫螺挿したボール
螺子、αはワーク、βは被測定穴、γは照射スポット、
δは像である。なお、第３の手段としては外歯歯車輪４
と円筒６とモータ９と原動歯車１０とモータ軸１１で構
成され、第７の手段としてはケース１と二股ブラケット
１ａとモータ１５とボール螺子１６で構成される。
【００１０】しかして、本実施例の仕様は、このような
具体的実施態様であるので、図１でレーザダイオード２
から直線状の光線Ｌが発せられる。光線Ｌの向きは矢印
で示されている。光線Ｌは、半透明鏡３、外歯歯車輪４
および円筒６の内部を通ってプリズム５で方向を角度ｒ
だけ曲げられる。ｒは９０°よりやや小さい値に設定さ
れている。光線Ｌは、ワークαに設けられた被測定穴β
の内面に当り、照射スポットγを形成する。光線Ｌはこ
こで乱反射し、一部が再びプリズム５に戻る。
具体的実施態様であるので、図１でレーザダイオード２
から直線状の光線Ｌが発せられる。光線Ｌの向きは矢印
で示されている。光線Ｌは、半透明鏡３、外歯歯車輪４
および円筒６の内部を通ってプリズム５で方向を角度ｒ
だけ曲げられる。ｒは９０°よりやや小さい値に設定さ
れている。光線Ｌは、ワークαに設けられた被測定穴β
の内面に当り、照射スポットγを形成する。光線Ｌはこ
こで乱反射し、一部が再びプリズム５に戻る。
【００１１】光線Ｌはプリズム５で曲げられたのち、円
筒６，外歯歯車輪４を通過し半透明鏡３に当たる。半透
明鏡３では光線Ｌの一部が概ね９０°曲げられ、結像レ
ンズ１２で集光され、ＰＳＤ（半導体位置検出素子）１
３上に照射スポットγの像δを形成する。像δが形成さ
れる位置は、ｒが９０°でないため、プリズム５から照
射スポットγまでの距離によって変化する。ＰＳＤ１３
上での像δの位置は演算器１４に送られる。演算器１４
では、公知の３角測量の原理により、像δの座標値か
ら、ＰＳＤ１３・照射スポットγ間距離を算出する。
筒６，外歯歯車輪４を通過し半透明鏡３に当たる。半透
明鏡３では光線Ｌの一部が概ね９０°曲げられ、結像レ
ンズ１２で集光され、ＰＳＤ（半導体位置検出素子）１
３上に照射スポットγの像δを形成する。像δが形成さ
れる位置は、ｒが９０°でないため、プリズム５から照
射スポットγまでの距離によって変化する。ＰＳＤ１３
上での像δの位置は演算器１４に送られる。演算器１４
では、公知の３角測量の原理により、像δの座標値か
ら、ＰＳＤ１３・照射スポットγ間距離を算出する。
【００１２】所で、外歯歯車輪４と円筒６とプリズム５
は一体となっており、全体が軸受８で回転自在に支持さ
れている。これらはモータ９によりモータ軸１１および
原動歯車１０を介して回転し、それにともなって反射光
線の方向、すなわち照射スポットγの位置が被測定穴β
内面を円周方向に移動する。また、レーザダイオード
２、半透明鏡３、外歯歯車輪４、プリズム５、円筒６、
軸受８、モータ９、原動歯車１０、結像レンズ１２、Ｐ
ＳＤ１３はケース１に取り付けられており、これら全体
がモータ１５のボール螺子１６と二股ブラケット１ａの
雌螺子孔１７，１８との螺合により上下方向に移動す
る。
は一体となっており、全体が軸受８で回転自在に支持さ
れている。これらはモータ９によりモータ軸１１および
原動歯車１０を介して回転し、それにともなって反射光
線の方向、すなわち照射スポットγの位置が被測定穴β
内面を円周方向に移動する。また、レーザダイオード
２、半透明鏡３、外歯歯車輪４、プリズム５、円筒６、
軸受８、モータ９、原動歯車１０、結像レンズ１２、Ｐ
ＳＤ１３はケース１に取り付けられており、これら全体
がモータ１５のボール螺子１６と二股ブラケット１ａの
雌螺子孔１７，１８との螺合により上下方向に移動す
る。
【００１３】この結果、照射スポットγは被測定穴β上
下の深さ方向にも移動できる。モータ９とモータ１５は
同時に呼応して同期回転するようになっており、このた
め、照射スポットγは渦巻状に被測定穴β内面を走査す
る。円筒６の回転角度とケース１の上下移動量は、モー
タ９、モータ１５に取り付けた図示しないエンコーダか
ら知られるようになっており、これらの情報は演算器１
４に送られる。演算器１４では、先に算出したＰＳＤ１
３・照射スポットγ間の距離と、モータ９・モータ１５
の回転角度とから被測定穴βの３次元形状を再現する。
図２はその１例として再現された形状の鳥瞰図を示す。
下の深さ方向にも移動できる。モータ９とモータ１５は
同時に呼応して同期回転するようになっており、このた
め、照射スポットγは渦巻状に被測定穴β内面を走査す
る。円筒６の回転角度とケース１の上下移動量は、モー
タ９、モータ１５に取り付けた図示しないエンコーダか
ら知られるようになっており、これらの情報は演算器１
４に送られる。演算器１４では、先に算出したＰＳＤ１
３・照射スポットγ間の距離と、モータ９・モータ１５
の回転角度とから被測定穴βの３次元形状を再現する。
図２はその１例として再現された形状の鳥瞰図を示す。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ビー
ム状の光線を反射鏡によって回転させ、３角測量の原理
によって距離を測定している。このため、測定装置と被
測定穴とが直接接触することがなく、また複雑な往復運
動も必要としない。この結果、光線を高速に移動でき、
被測定穴βの内面形状を高速に測定できる等優れた効能
を発揮する。
ム状の光線を反射鏡によって回転させ、３角測量の原理
によって距離を測定している。このため、測定装置と被
測定穴とが直接接触することがなく、また複雑な往復運
動も必要としない。この結果、光線を高速に移動でき、
被測定穴βの内面形状を高速に測定できる等優れた効能
を発揮する。
【図１】本発明の実施例を示す構成図である。
【図２】同上により得られた測定例を示す図である。
Ａ…穴形状光測定装置 １…ケース １ａ…二股ブラケット ２…レーザダイオード ３…半透明鏡 ４…外歯歯車輪 ５…プリズム ６…円筒 ７…測定窓 ８…軸受 ９，１５…モータ １０…原動歯車 １１…モータ軸 １２…結像レンズ １３…ＰＳＤ １４…演算器 １６…ボール螺子 １７，１８…雌螺子孔 α…ワーク β…被測定穴 γ…照射スポット δ…像
Claims (2)
- 【請求項１】ビーム状の光線を発する第１の手段と、該
光線を９０°からややずれた角度だけ曲げる第２の手段
と、当該曲げた光線をもとの光線を中心軸として回転さ
せる第３の手段と、曲げられた光線が穴の内面に当たっ
てできる光点の乱反射光を集光する第４の手段と、当該
第４の手段によって集光した光が作る光点の像の位置を
検出する第５の手段と、当該第５の手段により検出した
像位置から、３角測量の原理により光点位置を算出する
第６の手段とから構成されることを特徴とする穴形状光
測定装置 - 【請求項２】曲げられた光線が穴の内面に当たってでき
る光点の位置を上下方向に連続的に無段変位移動する第
７の手段を含むことを特徴とする請求項１記載の穴形状
光測定装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3262205A JPH0599631A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 穴形状光測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3262205A JPH0599631A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 穴形状光測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0599631A true JPH0599631A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17372541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3262205A Pending JPH0599631A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 穴形状光測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0599631A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CZ308462B6 (cs) * | 2019-06-25 | 2020-09-02 | ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze | Zařízení pro měření vnitřních stěn otvorů pomocí triangulačního snímače měření vzdálenosti |
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-
1991
- 1991-10-09 JP JP3262205A patent/JPH0599631A/ja active Pending
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