JPS6014107A - 光学的回転精度測定装置 - Google Patents
光学的回転精度測定装置Info
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- JPS6014107A JPS6014107A JP12285383A JP12285383A JPS6014107A JP S6014107 A JPS6014107 A JP S6014107A JP 12285383 A JP12285383 A JP 12285383A JP 12285383 A JP12285383 A JP 12285383A JP S6014107 A JPS6014107 A JP S6014107A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/028—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring lateral position of a boundary of the object
-
- 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
- G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光学的回転精度測定装置、殊顛真円度のよい
回転体のダイナミックな回転精度の測定装置？′７に関
する。
回転体のダイナミックな回転精度の測定装置？′７に関
する。
従来、金属加工物等の精密加工部品を用いた回転系にお
いて、ダイナミックな回転精度の測定には、渦１Ｔ？、
流、方式、戊は静電容置方式の非接触プローブが使用さ
れてきた。贅だ回転体が非金属で作られている場合には
、前記タイプのプローブが使用できないだめに、種々の
方法が提案されてきた。
いて、ダイナミックな回転精度の測定には、渦１Ｔ？、
流、方式、戊は静電容置方式の非接触プローブが使用さ
れてきた。贅だ回転体が非金属で作られている場合には
、前記タイプのプローブが使用できないだめに、種々の
方法が提案されてきた。
例えば、光プローブによる微小距Ｆｉｆ６測定原理を応
用したもの等が考えられるが、これらの方法は、いずれ
も金属面等、回転体の相性、形状等により影響を受け、
寸だ光プローブでは、回転体の反射Σ８の影響をオとも
に受けるために、較正が大変患わしくなスという不便が
ある。
用したもの等が考えられるが、これらの方法は、いずれ
も金属面等、回転体の相性、形状等により影響を受け、
寸だ光プローブでは、回転体の反射Σ８の影響をオとも
に受けるために、較正が大変患わしくなスという不便が
ある。
一方、接触型プローブでダイナミックな回転精度を測定
しようとすると、プローブの摩耗、或は測定圧によって
は測定系への影響が大きくなる等により測定値が不安定
で信頼性が低下するという重大な欠点がある。
しようとすると、プローブの摩耗、或は測定圧によって
は測定系への影響が大きくなる等により測定値が不安定
で信頼性が低下するという重大な欠点がある。
この発明は以上のよう寿従来技術の諸欠点を解消し、回
転体の材質、表面の反射率、加工状態等による影響がき
わめて少ない非接触型の光学的回転精度測定装置を提供
することを目的とするものである。
転体の材質、表面の反射率、加工状態等による影響がき
わめて少ない非接触型の光学的回転精度測定装置を提供
することを目的とするものである。
この発明は、回転体の外周に測定部材を近接させて、例
えばＯ，ｌｕ〜１１＋ｍ の適正な対向スキマな形成さ
せ、その対向スキマにスポット光を当て所定周期で走査
せしめてその透過光を光電変換し、ｉ秀過光により生ず
るパルス信号のピーク値とパルスＩＩＪが、前記対向ス
キマ幅と密接々関係を有することを利用し、走査光の駆
動周波数ｆ８のｎ次高調波のフーリエ成分の振「ＩＪ大
きさをもって前記スキ７幅を関係づけ、その量をもって
スキマ幅を測定し回転精度を測定することを特徴とする
。
えばＯ，ｌｕ〜１１＋ｍ の適正な対向スキマな形成さ
せ、その対向スキマにスポット光を当て所定周期で走査
せしめてその透過光を光電変換し、ｉ秀過光により生ず
るパルス信号のピーク値とパルスＩＩＪが、前記対向ス
キマ幅と密接々関係を有することを利用し、走査光の駆
動周波数ｆ８のｎ次高調波のフーリエ成分の振「ＩＪ大
きさをもって前記スキ７幅を関係づけ、その量をもって
スキマ幅を測定し回転精度を測定することを特徴とする
。
以下この発明を図示の実施例に従って詳細に説明する。
図において、矢符方向に回転する回転体１の外周に、例
えばナイフェツジを形成した測定部拐２の先端を近接さ
せ、移ｉｌ′ＩＩＩ機構３等の設定手段によりナイフェ
ツジ先端と回転体１外１■而との間に例えば０．１ ａ
ｘ〜１１１ｍの対向スキマ幅λを有する対向スキマを形
成させる。
えばナイフェツジを形成した測定部拐２の先端を近接さ
せ、移ｉｌ′ＩＩＩ機構３等の設定手段によりナイフェ
ツジ先端と回転体１外１■而との間に例えば０．１ ａ
ｘ〜１１１ｍの対向スキマ幅λを有する対向スキマを形
成させる。
４はＨｅ −Ｎ ｅレーザー発択管等の投光手段であっ
て、該発ｔＪＡ管４を出たレーザー光を、ピンホール５
により適度のビームスポット径に細め、ビームスプリッ
タ−６によシ二方向に分光する。
て、該発ｔＪＡ管４を出たレーザー光を、ピンホール５
により適度のビームスポット径に細め、ビームスプリッ
タ−６によシ二方向に分光する。
ビームスプリッタ−６により直角に向きを変えられたレ
ーザー光は、Ｓｊ太陽電池７にて光電変換され、後述す
るレーザー光の強度ゆらぎに対する補正に供される。
ーザー光は、Ｓｊ太陽電池７にて光電変換され、後述す
るレーザー光の強度ゆらぎに対する補正に供される。
ビームスプリッタ−６を直進するスポット光は、反射ミ
ラー８を介して振動ミラー９に入射させる。
ラー８を介して振動ミラー９に入射させる。
振動ミラー９は、発振器ドライバ１０と振動ミラー９に
付属のタコジェネレーター（図示せず）で構成される発
振回路の一部となシ、振動ミラー９の自己共振周波数ｆ
ｓで発振を行う光走査手段となる。振動ミラー９から反
射されるスポット光は、前記周波数ｆｇに対応する扇状
の走査ビームとなるが、該光路に配置した対物レンズ１
１にて平行に進む走査光と々るようにしである。すなわ
ち対物し−ンズ１】の位置を、振動ミラー９上の反射点
に対しス、ｔＯｌレンズ】１自体の焦点距翔Ｃと等しく
なるイ）“ｆ置に設定する。
付属のタコジェネレーター（図示せず）で構成される発
振回路の一部となシ、振動ミラー９の自己共振周波数ｆ
ｓで発振を行う光走査手段となる。振動ミラー９から反
射されるスポット光は、前記周波数ｆｇに対応する扇状
の走査ビームとなるが、該光路に配置した対物レンズ１
１にて平行に進む走査光と々るようにしである。すなわ
ち対物し−ンズ１】の位置を、振動ミラー９上の反射点
に対しス、ｔＯｌレンズ】１自体の焦点距翔Ｃと等しく
なるイ）“ｆ置に設定する。
而Ｌ７て対物レンズ】１を通った平行走査光（スボツ）
＞η）により前記回転体１と測定部材２との間の対向ス
キマを照射し、対向スキマ幅の走査を行う。ｎＩＩ記ス
ポット光は、回転体】の軸線に平行に前記対向スキマを
照＋２＞Ｉする。
＞η）により前記回転体１と測定部材２との間の対向ス
キマを照射し、対向スキマ幅の走査を行う。ｎＩＩ記ス
ポット光は、回転体】の軸線に平行に前記対向スキマを
照＋２＞Ｉする。
前記対向スキマを透過した走査光を、集光レンズ１２ａ
、１２ｂ、外光の影響を少なくするために設けた干渉フ
ィルタ１３、光電子増倍管１４等の受光光学系１５にて
年収し、光電子増倍管１４にて光電変換する。光電、子
増倍管１４がらの雷、気信号は、ｎｉｌ置増［１３器１
６で増ｒｌｒ後、オート・フェース機能付ロックインア
ンプ１７に大刀スル。該アンプ１７の参照信号として、
振動ミ５−９の発振ドライバ１ｏのＩＢカ信号を大刀し
、その出方を・前記太＠電池７の増巾器１８で増巾した
出方と共にレーザー光強度ゆらぎ補正部１９に大刀し、
該補正部１９よシ後述するように対向スキマ幅λとある
関係をもった電圧■ｑ！？ｌを出方する。
、１２ｂ、外光の影響を少なくするために設けた干渉フ
ィルタ１３、光電子増倍管１４等の受光光学系１５にて
年収し、光電子増倍管１４にて光電変換する。光電、子
増倍管１４がらの雷、気信号は、ｎｉｌ置増［１３器１
６で増ｒｌｒ後、オート・フェース機能付ロックインア
ンプ１７に大刀スル。該アンプ１７の参照信号として、
振動ミ５−９の発振ドライバ１ｏのＩＢカ信号を大刀し
、その出方を・前記太＠電池７の増巾器１８で増巾した
出方と共にレーザー光強度ゆらぎ補正部１９に大刀し、
該補正部１９よシ後述するように対向スキマ幅λとある
関係をもった電圧■ｑ！？ｌを出方する。
Ｌ、 −サ−光強度ゆらぎ補正部１９は、レーザー光強
度の温度、そのｆｌ、ｔ！、に起因するゆらぎによる影
響を極力小さく抑えるために用いる。
度の温度、そのｆｌ、ｔ！、に起因するゆらぎによる影
響を極力小さく抑えるために用いる。
以」二において、
■σ９＝Ｆ（λ）、 又はλ＝Ｆ−’ （Ｖｑａ、）λ
：対対向スキ輻 幅表わされる関係により出方屯田■的を測定し、間接的
に対向スキマ幅λを測定することができる。
：対対向スキ輻 幅表わされる関係により出方屯田■的を測定し、間接的
に対向スキマ幅λを測定することができる。
長体ＩＹしγ関数Ｆ（λ）の形は、後に決定される。
以上のような対向スキマ幅測定において、回転体】を回
転させることにより、回転中のスキマ変化、［屹は回転
体１の真円ｆ９：が十分に良ければ、回転中のふれ回り
によるズキマ変化を正確に測定することができる。なお
実施例では、振動ミラー９の振動周波数は約２ Ｋ Ｈ
ｚでちった。従って回転数に換算してほぼ１ｚｏｏｏｎ
、ｐ、Ｍ、ｉで使用可能であった。
転させることにより、回転中のスキマ変化、［屹は回転
体１の真円ｆ９：が十分に良ければ、回転中のふれ回り
によるズキマ変化を正確に測定することができる。なお
実施例では、振動ミラー９の振動周波数は約２ Ｋ Ｈ
ｚでちった。従って回転数に換算してほぼ１ｚｏｏｏｎ
、ｐ、Ｍ、ｉで使用可能であった。
介１３３図ケよ、実際に得られたソｒ１′ＩＴｊ子増焙
鯉出力後の借り・波形■でちるが、対向ス片マ幅に比べ
て・レーリ゛−光のスポット径をか乃：り大きく設定す
ることにより、Ｖｐｅａ、ｋが対向スキマ幅λにはは比
例づる。神たパルスの持続時間ＴＶ／ Ｊ−ｄ、ｔ ｈ
も対向スキマ幅λの１シ１数となっている。
鯉出力後の借り・波形■でちるが、対向ス片マ幅に比べ
て・レーリ゛−光のスポット径をか乃：り大きく設定す
ることにより、Ｖｐｅａ、ｋが対向スキマ幅λにはは比
例づる。神たパルスの持続時間ＴＶ／ Ｊ−ｄ、ｔ ｈ
も対向スキマ幅λの１シ１数となっている。
出力電圧ｖ（１９と対向スキマ幅λの関係は、第３図の
ようなパルス列に７−リエ解析を行うことにより、 ０ ｖ（１ｉ、＝−ΔＺ Ｓ １． ｎ ２ ｙｒΔ２π ここで Δ２＝ し Ｏ ｘｏ：レーザー光走査幅 ＫＯ＝適当な比例定数 なる関係にあることが導かれる。通常の使用ではλ＜＜
Ｘ ｏであることから、Ｖ（Ｊ６と対向スキマ幅λは
、簡単な２次の関係 Ｖ（ｔ９＝Ｋｌ（ΔＺ）’に、：適当な比例定数にある
ことが判る。
ようなパルス列に７−リエ解析を行うことにより、 ０ ｖ（１ｉ、＝−ΔＺ Ｓ １． ｎ ２ ｙｒΔ２π ここで Δ２＝ し Ｏ ｘｏ：レーザー光走査幅 ＫＯ＝適当な比例定数 なる関係にあることが導かれる。通常の使用ではλ＜＜
Ｘ ｏであることから、Ｖ（Ｊ６と対向スキマ幅λは
、簡単な２次の関係 Ｖ（ｔ９＝Ｋｌ（ΔＺ）’に、：適当な比例定数にある
ことが判る。
以上は、光電子増倍管１４、前置増ｌ］器１６の応答速
度が、パルスの立上り、或は１／Ｔｗｉｄｔｈに比べて
十分に速い場合の議論であったが、光電子増倍管１４、
前置増巾器１６の応答速度が比較的遅い場合（系の応答
周波数をｆＲとする。）、すなわちＴｗｉｄｔｈ ＜＜
１７ ｆ Ｒが成立するような場合には、Ｔｗｌ、ｄ
ｔｈはもはや対向スキマ幅λの関数ではカ＜、系の応答
速度によって決定される一定幅のパルスとカる。この場
合には、ＦＢ力ｍ、圧Ｖ［Ｆ］と対向スキマ幅λの関係
は線形となり、 ｖ市・＝に、ΔＺＫ、ｉ適当な比例定数と表わせる。
度が、パルスの立上り、或は１／Ｔｗｉｄｔｈに比べて
十分に速い場合の議論であったが、光電子増倍管１４、
前置増巾器１６の応答速度が比較的遅い場合（系の応答
周波数をｆＲとする。）、すなわちＴｗｉｄｔｈ ＜＜
１７ ｆ Ｒが成立するような場合には、Ｔｗｌ、ｄ
ｔｈはもはや対向スキマ幅λの関数ではカ＜、系の応答
速度によって決定される一定幅のパルスとカる。この場
合には、ＦＢ力ｍ、圧Ｖ［Ｆ］と対向スキマ幅λの関係
は線形となり、 ｖ市・＝に、ΔＺＫ、ｉ適当な比例定数と表わせる。
以上のような測定原理を応用して回転精度の測定を行う
ものであるが、これはさらに第４図に示す如く、Ｘ、Ｙ
２方向から測定を行えば、さらに１１体的な回転精度測
定を行うことができる。
ものであるが、これはさらに第４図に示す如く、Ｘ、Ｙ
２方向から測定を行えば、さらに１１体的な回転精度測
定を行うことができる。
すなわち、前記の光走査手段をＸ軸とＹ ｊＱｂの２方
向から９０°の位相差をもって配置し、各測定部からの
出力電圧をオツシロスコープのＸ ＋ Ｙ入力部に入力
し、リサージュ図形を描かせることによシ、真円からの
ひずみ量をもって回転精度を測定する。９′は反射ミラ
ーである。
向から９０°の位相差をもって配置し、各測定部からの
出力電圧をオツシロスコープのＸ ＋ Ｙ入力部に入力
し、リサージュ図形を描かせることによシ、真円からの
ひずみ量をもって回転精度を測定する。９′は反射ミラ
ーである。
この発明は以上のように、レーザー光、或は他の適当な
光学的プローブを用いた非接触方式であるために、従来
のようガプロープの摩耗、測定圧のバラツキ、変化等の
問題が全くなく、測定において、回転体外周と測定部材
との間の対向スキマからの光の透過量を利用するもので
あるから、回転体の材質（但し透明物体は除外する。）
による影響はなく、表面の反射率、加工状態による影響
が非常に少ないといった種々の利点を有し、高精度の測
定を可能とする。
光学的プローブを用いた非接触方式であるために、従来
のようガプロープの摩耗、測定圧のバラツキ、変化等の
問題が全くなく、測定において、回転体外周と測定部材
との間の対向スキマからの光の透過量を利用するもので
あるから、回転体の材質（但し透明物体は除外する。）
による影響はなく、表面の反射率、加工状態による影響
が非常に少ないといった種々の利点を有し、高精度の測
定を可能とする。
第１い４はこの発明の一実施例の系統図、第２図＆；１
．要８；この側面図、第３図は光電変換して得られる電
気信号の波形図、第４図（ａ） 、 （ｂ）は他の実施
例要部の正面図と側面図である。 １・・・回転体、２・・・μり宇部材、３・・・移動機
構（設定手段）、４・・・投光手段、９・・・振動ミラ
ー（光走査手段）、１４・・・光電子増倍管、１５・・
・受光光学系、１７・・・ロックインアンプ、１９・・
・光強度ゆらぎ補正部、λ・・・対向スキマ幅 出願人 光洋精工株式会社 〜
．要８；この側面図、第３図は光電変換して得られる電
気信号の波形図、第４図（ａ） 、 （ｂ）は他の実施
例要部の正面図と側面図である。 １・・・回転体、２・・・μり宇部材、３・・・移動機
構（設定手段）、４・・・投光手段、９・・・振動ミラ
ー（光走査手段）、１４・・・光電子増倍管、１５・・
・受光光学系、１７・・・ロックインアンプ、１９・・
・光強度ゆらぎ補正部、λ・・・対向スキマ幅 出願人 光洋精工株式会社 〜
Claims (2)
- （１）回転体の外周に対向スキマを形成するだめの測定
部４１と、該測定部材を移動させて前記対向スキマＩｌ
’ｆｎを適正に設定する設定手段と、スポット光を照射
する投光手段と、前記対向スキマにスポット光を照射し
所定周期で該対向スキマを走査する光走査手段と、前記
対向スキマを透過した光を受光して光■ス、変換する光
ｎ′Ｎ、変換手段と、光電変換手段の出力パルス信号を
受け、そのフーリエ級数成分のうち光走査手段の共振周
波数ｆ８のｎ次高調波成分を検波して出力するロックイ
ンアンプとを備え、回転体と測定部材との間の前記対向
スキマ幅の変化に対応するロックインアンプの出力電圧
により回転体の回転精度を測定することを特徴とする光
学的回転精度測定装置 - （２）回転体の外ｆｉ’ｉＫ’９０°の位相差をもって
２個の測定部材を配置し、各測定部材を個々に移動させ
てそれぞれに前記対向スキマを形成させる２組の設定手
段と、各対向スキマをそれぞれのスポット光で走査する
２組の光走査手段と、各対向スキマを透過した光を個々
に受光する２組の光電変換手段と、各光電変換手段の出
力パルス信号を受け、それぞれのフーリエ級数成分のう
ち光走査手段の共振周波数ｆ８のｎ次高調波成分を検波
してそれぞれに対応した電圧を出力するロックインアン
プとを備えた特許請求の範囲（１）記載の光学的回転精
度測定装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12285383A JPS6014107A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | 光学的回転精度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12285383A JPS6014107A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | 光学的回転精度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6014107A true JPS6014107A (ja) | 1985-01-24 |
| JPH041283B2 JPH041283B2 (ja) | 1992-01-10 |
Family
ID=14846256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12285383A Granted JPS6014107A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | 光学的回転精度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6014107A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04152203A (ja) * | 1990-10-16 | 1992-05-26 | Mitsutoyo Corp | 走査型光学式寸法測定装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5585207A (en) * | 1978-12-22 | 1980-06-27 | Toshiba Corp | Projection location measuring device |
-
1983
- 1983-07-05 JP JP12285383A patent/JPS6014107A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5585207A (en) * | 1978-12-22 | 1980-06-27 | Toshiba Corp | Projection location measuring device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04152203A (ja) * | 1990-10-16 | 1992-05-26 | Mitsutoyo Corp | 走査型光学式寸法測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH041283B2 (ja) | 1992-01-10 |
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