JPS61254808A - 物体の寸法測定方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光を利用し、非接触で物体の寸法を測定する方
法に関する。

（従来の技術） 従来１例えば棒材、軸材等の外径寸法を測定する方法と
しては、ノギス、マイクロメータ等のように接触子（例
えばマイクロメータにおいてはスピンドルとアンビルの
先端面）を外径を測定しようとする測定端部の両側より
当接させ、この接触子間の長さをスケールで読むように
したもの、あるいは棒材に平行光線を照射し、この光が
遮られた部分を例えばイメージセンサ等の光検出手段に
より検出し、この検出値に基づいて外径寸法を算出する
ようにしたもの等が知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら従来の測定方法にあっては、その測定範囲
に限りがあるため、被測定物体の測定端部が製作精度あ
るいは傷等による多少の凹凸を有する場合、あるいは測
定端部に埃が付着している場合等においては次のような
不具合を１する。

即ち前者の場合、第９図に示すように接触子（４０）が
測定端部の凹凸に対し略点状とみなされる場合には、例
えば接触子（４ｏ）をａ点に当接させて測定したときに
は凸部を測定することとなり、測定値は実際の寸法（平
均寸法）より大きくなる。

逆にｂ点に当接させて測定した場合には凹部を測定する
こととなり、測定値は実際の寸法（平均寸法）より小さ
くなる。

これに対し、第８図に示すように接触子（４１）が測定
端部の凹凸に対しある程度の広さを有する平面状とみな
される場合には、この面内における最も突出した凸部を
測定することとなり、その測定値は実際の寸法（平均寸
法）よりも大きくなる。

以上の不具合は後者の光を用いた測定方法においても同
様であり、光学系による被測定物体の検出端部の表面状
態による誤差を生じる。

そこで本発明は上述した従来の問題点を改善すべく成し
たものであり、その目的とする処は被測定物体の平均寸
法を算出することで測定端部表面における凹凸、傷、埃
等の表面状態に基づく測定誤差を減少させ得る寸法の測
定方法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため発明は二本の平行光線（１０
）、（１０）を夫々の一部が被測定物体（９）の測定端
部（ｓａ）、（９ｂ）に遮られるべく照射し、°前記各
平行光線（１０）、（１０）のうち被測定物体（８）に
より遮られた領域Ｗａ　、Ｗｂ　　（あるいは遮られな
かった領域）を検出することで被測定物体（８）の測定
端部（，９ａ）　、　（９ｂ）を検出し、該検出値に基
づいて被測定物体（９）の寸法を測定するようにした測
定方法において、前記被測定物体（８）、あるいは二本
の平行光線（ｔｏ）、（１０）を被測定物体（９）の所
定方向に所定長さ移動せしめ、被測定物体（８）の測定
端部（９ａ）　、　（９ｂ）を該所定長さに亘る被数カ
所ｄ。

・・・ｄｎで検出し、該検出値の平均値に基づき被測定
物体の寸法を算出するようにしたため、凹凸、傷、埃等
による測定端部（１３ａ）　、　（９ｂ）の表面状態に
基づく測定誤差を減少させることができる。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例における検出部をカムシャフト
のシャフト部の外径寸法を測定する場合に例をとって示
した概略図である。

符号（１）、（１）で示す光センサは集光レンズ（２）
。

（２）を備えた受光部（３）、（３）と光信号を電荷等
の電気信号に変換するトランスデユーサ（４）、（４）
を備えたトランスデユーサ部（５）、（５）とから成る
。

一方符号（８）、（８）で示す照明装置は光源（７）、
（７）と、この光源（７）　、　（７）からの光を平行
光線として照射するための投光レンズ（８）、（８）を
備えてなり、これら２台の光センサ（１）、（１）及び
照明装置（８）、（８）は、夫々がシャ７　）部（８）
を中心として対称となる位置に各光センサ（１）と照明
装置（８）が互いに相対向すべく、且つ各照明装置（Ｂ
）から光センサ（１）への平行光線（１０）　、（１０
）の一部がシャフト部（９）の径方向両端部（９ａ）　
、（９ａ）に遮られるべく配置される。

トランスデユーサ（４）、（４）はフォトダイオードあ
るいはＣＯＤ　（チャージカップルドデバイス）を所定
の間隔を有して平行光線（１０）、（１Ｇ）と直交すべ
く直線状に配列した半導体イメージセンサから構成され
る。各素子（１１）・・・は演算処理装置（１２）によ
って駆動されるパルス発生装置（１３）からのタイミン
グパルスにより一定時間毎に順次駆動され、その出力信
号は並−直列変換回路（１４）、（１４）により直列に
変換され１本の信号線で処理回路（１５）、（１５）に
送られる。

演算処理装置（１２）は、各処理回路（１５）、（１５
）の出力信号に基づきシャフト部（９）の各測定端部（
９ａ）、（９ｂ）の位置を検出し、測定端部（ｆ３ａ）
、（９ｂ）間の寸法を算出するもので、各測定端部（９
ａ）　。

（８ｂ）の検出は光センサ（ｌａ）（ｌｂ）への平行光
線（１０ａ）、（１０ｂ）のうち、カムシャフトの再測
定端部Ｃ８＆’）　、　（９ｂ）により遮蔽された部分
の幅Ｗａ、Ｗｂを検出することで行なわれる。そしてこ
こでは光学像の倍率、寸法あるいはセンサ素子（１１）
・・・の配列間隔、及び平行光線との垂直面内における
光センナ（１）、（１）間の距離Ｗｌ等の既知の値を必
要に応じて使用した所定の演算がなされる。

第２図、第３図は本実施例を示す全体図であり、水平と
なるべく両端部が支持されたシャフト部（９）に対し、
光センサ（１）及び照明装置（８）を夫々内部に備えた
検出部（２Ｇ）　、（２０）は、各光センサ（１）及び
照明装置（６）が第１図で示したと同じ配置構成となる
べく配設されている。

各検出部（２０）、（２０）は夫々送りネジ（２１）、
（２１）に螺合して取り付けられ、この送りネジ（２１
）　。

（２１）はシャフト部（８）と平行となるべく回動自在
に支持され、その一端部がモータ（２２）の駆動軸に接
続される。

斯くして検出部（２Ｇ）、（２０）はモータ（２２）の
回動により、矢印Ａ、Ｂ方向、即ちシャフト部（８）の
軸方向に沿って所定長さに亘り移動可能であり、この間
の複数カ所で第７図ｄｌ・・・ｄｎで示す如くシャフト
部（９）の測定端部（９ａ）　、（９ｂ）の位置を検出
し、その検出信号は信号ライン（１８）により演算処理
回路（１２）に送られる。

今、シャフト部（９）の長さ方向所定長さに亘る測定端
部の複数カ所ｄ１・・・ｄｎで検出された検出値Ｗａ、
Ｗｂ　　の平均値をＷａ、Ｗｂとすれば、光センサ（１
）、（１）間の距離（平行光線と垂直方向）Ｗ＋を用い
、求めるシャフト部（８）の平均外径寸法ＷｘはＷ！　
ｘＷｌ　＋Ｗａ　＋ｗｂで算出される。そしてこの測定
値はＣＲＴディスプレイあるいはプリンタ等の出力装置
（１Ｂ）により出力され、又この値が異常の場合には警
報装置（１７）が作動する０以上の手順を第４図にフロ
ーチャートで示した。

尚、第４図において、ステップ（２５）で示すタイマは
モータ（２２）の駆動により検出部（２０）　、　（２
０）が所定の位置に到達するまで測定を停止させておく
ものである。

以上の説明より明らかな如く本実施例によれば、シャフ
ト（９）の外径寸法を、その長さ方向所定の長さに亘る
複数カ所で検出し、その平均値から求める寸法を算出す
るようにしたのでカムシャフト（９）の表面状態による
測定誤差を小さくすることができ、高精度な測定を行な
うことができる。

更に、被測定物体（３）に対して対称な位置に夫々相対
向して設けられた光センサ（１）、（１）と照明装置（
６）、（８）により、被測定物体の径が小さいときには
光サンセ（１）、（１）間の距離Ｗ１を小さく、被測定
物体の径大きいときには距離ＷＩを大きくすることで常
に物体（８）の両端部（９ａ）　、　（９ａ）の位置の
みを検出し得るようにしたため、大から小に至るまでの
物体の外径寸法を常に同一の光センサ（１）、（１）で
測定することができ、従って被測定物体（８）の大きさ
によらずその測定精度（分解能）及び処理時間を一定と
することができ、精度及び処理時間に優れた信頼度の高
い、簡易で安価な寸法測定が行なえる。

尚、本実施例は棒状のカムシャフトの外径寸法の測定に
ついて示したが本発明は実施例に限定されることはなく
、例えば物体の長さ、形状、表面荒さ等の測定にも利用
できる。又、平均寸法Ｗｘは第４図で示した如く各測定
端部ｄ、・・・ｄｎの検出値の平均値Ｗａ　、Ｗｂより
算出するよう°にしたが、第５図で示すように先ず各測
定端部ｄｌ・・・ｄｎの検出値より各部の寸法Ｗ！を求
め、この寸法Ｗ！を平均することで平均寸法贋７を求め
るようにしてもよい。

更に本実施例においては、固定されたカムシャフト部（
８）に対し検出部（２０）　、（２０）を移動させるよ
うにしたが、逆に検出部（２０）　、（２０）を固定し
、シャフト部を移動させるようにしてもよい。

そして更に又、光センサと照明装置は第６図に示す如く
、照明装置（３０）　、（３０）とこれに相対向して設
けられる光センサ（３１）、（３１）を各平行光線（３
２）、（３２）の向きが夫々同一となるように配置して
もよい。

（発明の効果） 以上の説明より明らかな如く本発明によれば被測定物体
の測定端部の凹凸、傷、埃等による測定誤差を減少せし
め高精度な測定が行なえる、簡易で安価な物体の寸法測
定の方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における検出部を棒状部材の外
径寸法を測定する場合に例をとって示した概略図、第２
図は実施例を示す全体平面図、第３図は同正面図、第４
図は実施例の手順を示すフローチャート、第５図は別実
施例を示すフローチャート、第６図は検出部の別実施例
を示す図、第７図は測定端部と検出部を示す図、第８図
、第９図は従来の問題点を示す図である。 そして図面中 （１）、（１）・・・光センサ （ｆｌ）、（８）・・・照明装置 （９）　　・・・被測定物体 （９ａ）　、　（９ｂ）・・・測定端部（１０）、（１
０）・・・平行光線 （１２）　　　・・・演算処理装置 である。 第６図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 二本の平行光線を夫々の一部が被測定物体の測定端部に
   遮られるべく照射し、前記各平行光線のうち被測定物体
   により遮られた領域（あるいは遮られなかつた領域）を
   検出することで被測定物体の測定端部を検出し、該検出
   値に基づいて被測定物体の寸法を測定するようにした測
   定方法において、 前記被測定物体、あるいは二本の平行光線を被測定物体
   の所定方向に所定長さ移動せしめ、被測定物体の測定端
   部を該所定長さに亘る複数ヵ所で検出し、該検出値の平
   均値に基づき被測定物体の寸法を算出するようにしたこ
   とを特徴とする物体の寸法測定方法。