JPS62172208A - 光学的形状測定方法 - Google Patents
光学的形状測定方法Info
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- JPS62172208A JPS62172208A JP1551286A JP1551286A JPS62172208A JP S62172208 A JPS62172208 A JP S62172208A JP 1551286 A JP1551286 A JP 1551286A JP 1551286 A JP1551286 A JP 1551286A JP S62172208 A JPS62172208 A JP S62172208A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004441 surface measurement Methods 0.000 description 1
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- 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】
（産業上の利用分野〕
本発明は、歯車の歯面などの被測定面の形状をスポット
光を利用して測定する光学的形状測定方法に関する。
光を利用して測定する光学的形状測定方法に関する。
一般に、歯車の歯形、歯すし等を測定する歯車の歯面測
定装置で１よ、例えばダイヤルゲージ等の測定器に連結
された測定子を歯面に点接触させ、この状態で歯車を回
動させて、測定子を歯面に沿って法線方向に移動させる
ことにより、南面の形状を測定するようにしていた。
定装置で１よ、例えばダイヤルゲージ等の測定器に連結
された測定子を歯面に点接触させ、この状態で歯車を回
動させて、測定子を歯面に沿って法線方向に移動させる
ことにより、南面の形状を測定するようにしていた。
従来の歯車の測定方法では、測定子を歯面に接触させる
接触式であったので、測定子の形状と歯面の粗さの関係
などによって測定に誤差が生じ、また、測定子の歯面へ
の接触時に、測定子および歯面に損傷を与えることがあ
り、慎重な作業を伴うとともに作業時間を要する。
接触式であったので、測定子の形状と歯面の粗さの関係
などによって測定に誤差が生じ、また、測定子の歯面へ
の接触時に、測定子および歯面に損傷を与えることがあ
り、慎重な作業を伴うとともに作業時間を要する。
本発明は上述のような点に鑑みなされたもので、被測定
面の形状を正確かつ短時間に測定することができる光学
的形状測定方法を提供することを目的とするものである
。
面の形状を正確かつ短時間に測定することができる光学
的形状測定方法を提供することを目的とするものである
。
本発明の光学的形状測定方法は、被測定面１に対して斜
めにスポット光３を投射し、この被測定 ゛面１から
の反射光４を複数分割された受光素子７で受光し、この
複数の受光素子７からの出力の組合わせにＩＪづいて被
測定面１の形状を測定するものである。
めにスポット光３を投射し、この被測定 ゛面１から
の反射光４を複数分割された受光素子７で受光し、この
複数の受光素子７からの出力の組合わせにＩＪづいて被
測定面１の形状を測定するものである。
本発明は、被測定面に対して斜めにスボ・ソト光を（ｑ
射し、この被測定面からの反射光を複数分割された受光
素子で受光し、この複数の受光Ｎ ”Ｆからの出力の組
合わせに阜づい−ｒ：ｉｌ！！ｌ測定面の形状を測定す
るようにしたものである。
射し、この被測定面からの反射光を複数分割された受光
素子で受光し、この複数の受光Ｎ ”Ｆからの出力の組
合わせに阜づい−ｒ：ｉｌ！！ｌ測定面の形状を測定す
るようにしたものである。
以下、本発明の一実施例の構成を図面を参照し２て３１
明り−る。
明り−る。
第１図において、被測定面１を鏡面とした場合、投光器
２から被測定面１に入射角度αで斜めに投射し１こスボ
ッ１−光３は、被測定面１で出射角度αで斜めに反射し
、この反射光４を受光器５が受ける。
２から被測定面１に入射角度αで斜めに投射し１こスボ
ッ１−光３は、被測定面１で出射角度αで斜めに反射し
、この反射光４を受光器５が受ける。
この受光器５は、第２図に示すように、受光面６の中心
を交差するＸ、Ｙ’袖線十で４分ｖｊされた例えばフＪ
−１−ダイオードからなる受光素子７（素子７ａ、 ７
ｂ、 ７ｃ、 １ｄ）から構成されている。な［Ｉ３、
この受光素子７のＸ軸は、被測定面１に入射するスポッ
ト光３ど反射光４とで構成する光軸面上にある。
を交差するＸ、Ｙ’袖線十で４分ｖｊされた例えばフＪ
−１−ダイオードからなる受光素子７（素子７ａ、 ７
ｂ、 ７ｃ、 １ｄ）から構成されている。な［Ｉ３、
この受光素子７のＸ軸は、被測定面１に入射するスポッ
ト光３ど反射光４とで構成する光軸面上にある。
上記投光器２から被測定面１に投光されたスボッ１〜光
３は、被測定面１の形状、Ｊ−なわら、被測定面１のＸ
Ｎ ｄ３ Ｊ：びｙ ４を回りの位置とＺ １ｔｌ１
１方向の位置とによって、その反射光４の反（７）方向
が振られ、この反射光４を受光素子７が受１プると、受
光面６」−を反射光４がＹ１１＋１１方向に移動した位
置で被測定面１のＸ１ＩＩｌ１１回りの角度φが独立し
て現われ、また、反射光４が受光面６上をＸ １ｌ１１
方向に移動した位置で被測定面１のｙＩｌ！１１回りの
角度のどｚ ’ｋ１１方向の変（７とが混ざって現われ
る。な、１３、このｉ！！！測定而１で面Ｘ軸は、スポ
ット光３ど反射光４とで構成する光軸面上にあり、ｙ＠
はその光軸面に対して垂直である。
３は、被測定面１の形状、Ｊ−なわら、被測定面１のＸ
Ｎ ｄ３ Ｊ：びｙ ４を回りの位置とＺ １ｔｌ１
１方向の位置とによって、その反射光４の反（７）方向
が振られ、この反射光４を受光素子７が受１プると、受
光面６」−を反射光４がＹ１１＋１１方向に移動した位
置で被測定面１のＸ１ＩＩｌ１１回りの角度φが独立し
て現われ、また、反射光４が受光面６上をＸ １ｌ１１
方向に移動した位置で被測定面１のｙＩｌ！１１回りの
角度のどｚ ’ｋ１１方向の変（７とが混ざって現われ
る。な、１３、このｉ！！！測定而１で面Ｘ軸は、スポ
ット光３ど反射光４とで構成する光軸面上にあり、ｙ＠
はその光軸面に対して垂直である。
そして、反射光４を受【）た受光素子７の素子７ａ。
７ｂの出力の和ど、素子７ｃ、 ７ｄの出力の和とを取
り出してその差を求めれば、その値が被測定面１でのＸ
軸回りの角度φに比例づる。、１ｋ、素子７ａ。
り出してその差を求めれば、その値が被測定面１でのＸ
軸回りの角度φに比例づる。、１ｋ、素子７ａ。
７Ｃの出力の和と素子７ｂ、 ７ｄの出力の和との差に
は、被■１］定面１でのｙ軸回りの角度ψとｌ軸方向の
変位とが含まれるが、他の一対の投光器２お」：び受光
器５を用いて、そのスポット光３と反射光４とで構成す
る光軸面を被測定面１のｙ軸方向に沿ってＫＱ Ｑする
ことにより、被測定面１のｙ＠回りの角度φが独立して
求められ、上記素子７ａ、 ７ｃの出力と素子７ｂ、
７ｄの出力との差から角度ψの分を差引くことにＪ：す
、被１１１１定而１での７１Ｎ１方向の変位が求められ
る。
は、被■１］定面１でのｙ軸回りの角度ψとｌ軸方向の
変位とが含まれるが、他の一対の投光器２お」：び受光
器５を用いて、そのスポット光３と反射光４とで構成す
る光軸面を被測定面１のｙ軸方向に沿ってＫＱ Ｑする
ことにより、被測定面１のｙ＠回りの角度φが独立して
求められ、上記素子７ａ、 ７ｃの出力と素子７ｂ、
７ｄの出力との差から角度ψの分を差引くことにＪ：す
、被１１１１定而１での７１Ｎ１方向の変位が求められ
る。
なお、被測定面１から受光器５までの光路が長いほど、
被１１１１定而１のｘ、ｙ４ｉ１＋回りの角度φ、Φに
対１゛る感度が七がり、被測定面１へのスボッ１−光３
の入印１角度αが大ぎいほど、被測定面１の７］ＩＩｌ
ロ方向の変位にＲ＝ｉする感度が１：がる。
被１１１１定而１のｘ、ｙ４ｉ１＋回りの角度φ、Φに
対１゛る感度が七がり、被測定面１へのスボッ１−光３
の入印１角度αが大ぎいほど、被測定面１の７］ＩＩｌ
ロ方向の変位にＲ＝ｉする感度が１：がる。
次に、本発明の測定方法を実施するにあたって、被測定
面１と（受光器２ Ｊ３よび受光器３との位置の校正作
業の実験例について第３図を９照して説明する。
面１と（受光器２ Ｊ３よび受光器３との位置の校正作
業の実験例について第３図を９照して説明する。
被よ１［宝物１ａを１・装置した傾斜台１１は×情Ｊ３
．」、びｙｌ−ＩＩを中心どじで傾τ１可能に設けられ
、この傾τ１台１１のＸ、ｙ軸上にフィクロメータを（
（１１えたＡ−トコリメータ１２． ＋３を配置し、オ
ートコリメータ１２でｙ軸回りの角度ψが読取られ、オ
ートコリメータ１３でＸ軸回りの角度φが読取られる。
．」、びｙｌ−ＩＩを中心どじで傾τ１可能に設けられ
、この傾τ１台１１のＸ、ｙ軸上にフィクロメータを（
（１１えたＡ−トコリメータ１２． ＋３を配置し、オ
ートコリメータ１２でｙ軸回りの角度ψが読取られ、オ
ートコリメータ１３でＸ軸回りの角度φが読取られる。
まず、目視て一方の投光器２と受光器５との光軸面を傾
斜台１１のＸ軸に合せる。次に、２現象オシロスコープ
で受光器５の各素子７８〜７（Ｉからの出力を観察し、
傾斜台１１を傾斜させることによって、素子７ａ、 ７
ｂの出力と素子７ｅ、 ７ｄの出力との差から導かれる
角度φの値と、オートコリメータ１３から出力される角
度φの値とが略一致するように調整するとともに、素子
７ａ、 ７ｃと素子７ｂ、 ７ｄの出力の差から導かれ
る角度ψの（直と、オー１〜凹リメーク１２から出力さ
れる角度ψの値とが略一致するように調整する。また、
他方の投光器２と受光器５も上述同様に調整する。この
校正作業により、被測定面１でのＸ軸回りの角度φ、ｙ
軸回りの角度ＬＪ′）、−力受光器５の素子７ａ、 ７
ｃど素子７ｂ、７ｄとの差の（直から角度ψを差引くこ
とによりｚｌＩ１１１方向の変位がそれぞれ求められる
ように設定される。
斜台１１のＸ軸に合せる。次に、２現象オシロスコープ
で受光器５の各素子７８〜７（Ｉからの出力を観察し、
傾斜台１１を傾斜させることによって、素子７ａ、 ７
ｂの出力と素子７ｅ、 ７ｄの出力との差から導かれる
角度φの値と、オートコリメータ１３から出力される角
度φの値とが略一致するように調整するとともに、素子
７ａ、 ７ｃと素子７ｂ、 ７ｄの出力の差から導かれ
る角度ψの（直と、オー１〜凹リメーク１２から出力さ
れる角度ψの値とが略一致するように調整する。また、
他方の投光器２と受光器５も上述同様に調整する。この
校正作業により、被測定面１でのＸ軸回りの角度φ、ｙ
軸回りの角度ＬＪ′）、−力受光器５の素子７ａ、 ７
ｃど素子７ｂ、７ｄとの差の（直から角度ψを差引くこ
とによりｚｌＩ１１１方向の変位がそれぞれ求められる
ように設定される。
上記投光器２から段用されるスポット光３の光源どして
は、白邑光ランプを用いるのがよい。これは、反射光４
の方向の変化を利用して被測定面１の角度等を測定する
ので、レーザー光線では変化がでにくく、ＬＥＤでは赤
外光線であるため光軸合せが難しく、また、可視光ＬＥ
Ｄでは出力が小さずぎるからである。
は、白邑光ランプを用いるのがよい。これは、反射光４
の方向の変化を利用して被測定面１の角度等を測定する
ので、レーザー光線では変化がでにくく、ＬＥＤでは赤
外光線であるため光軸合せが難しく、また、可視光ＬＥ
Ｄでは出力が小さずぎるからである。
また、受光器５の受光素子７としては、安価な４分割フ
ォトダイオードで所用の性能をほぼ発揮するが、受光素
子７はフォトダイオードに限定されるものではなく、光
の強度を測定することができればよい。
ォトダイオードで所用の性能をほぼ発揮するが、受光素
子７はフォトダイオードに限定されるものではなく、光
の強度を測定することができればよい。
また、受光素子７の分３１］数も４分割に限定されず、
４分割以上の素子から受光面６を構成してもよく、その
場合にも各素子からの出力の組合わせに基づいて、被測
定面１の形状を測定するようにすればよい。なお、複数
の受光素子７を用いる場合の素子の配置は、各素子の組
合わせにより被測定面１の形状を求めることができれば
どのような配置でもよい。
４分割以上の素子から受光面６を構成してもよく、その
場合にも各素子からの出力の組合わせに基づいて、被測
定面１の形状を測定するようにすればよい。なお、複数
の受光素子７を用いる場合の素子の配置は、各素子の組
合わせにより被測定面１の形状を求めることができれば
どのような配置でもよい。
次に、本発明の測定方法を歯車の歯形を測定する歯車測
定装置に適応した場合について説明する。
定装置に適応した場合について説明する。
第４図において、測定歯車１５が取付けられた歯車軸１
６に角度エンコーダ１７を設け、投光器２および受光器
５が配置された測定台１８を測定歯ｉ′１Ｘ１５に対す
る法線Ａ−八力方向よび軸線Ｂ−Ｂ−向に移動可能に設
け、この測定台１８上に法線方向直線エンコーダ１９お
よび軸線方向直線エンコーダ２０を取付［づ、そして、
受光器５、角度エンコーダ１７、各直線エンコーダ１９
．２０からの出力信号が処理裂断２１に入力される。な
お、投光器２および受光器５は、測定歯車１５の作用面
上に配置され、そのスポット光３が作用面上を移動する
。゛ そうして、歯車１５の歯形を測定する場合、インボリュ
ート曲線においては、歯車１５が回転する際に法線Ａ−
Ａ上で、 χ＝」θ なる関係があるので、この関係に対して、受光器５から
の出力信号がどのように振れるかをみれば、歯面１５ａ
の誤差を知ることができる。すなわち、歯車１５と作用
面との間に、法線Ａ−Ａ−向にインボリュートへリコイ
ド運動をさせ・、角度θをパラメータとして、作用面の
動き最χ（直線エンコーダ２０からの出力）と受光器５
からの出力信号を加えた測定量がχ＋ｅとなり、このと
き、理論値Ｅと比較することにより誤差のみを取出すこ
とができ、この誤差ｅは、 として計算される。これを歯元より歯先へ歯車１５を回
転させながらカンブリングしてデータを解析１“ること
により歯車１５の歯形形状を１！′７ることができる。
６に角度エンコーダ１７を設け、投光器２および受光器
５が配置された測定台１８を測定歯ｉ′１Ｘ１５に対す
る法線Ａ−八力方向よび軸線Ｂ−Ｂ−向に移動可能に設
け、この測定台１８上に法線方向直線エンコーダ１９お
よび軸線方向直線エンコーダ２０を取付［づ、そして、
受光器５、角度エンコーダ１７、各直線エンコーダ１９
．２０からの出力信号が処理裂断２１に入力される。な
お、投光器２および受光器５は、測定歯車１５の作用面
上に配置され、そのスポット光３が作用面上を移動する
。゛ そうして、歯車１５の歯形を測定する場合、インボリュ
ート曲線においては、歯車１５が回転する際に法線Ａ−
Ａ上で、 χ＝」θ なる関係があるので、この関係に対して、受光器５から
の出力信号がどのように振れるかをみれば、歯面１５ａ
の誤差を知ることができる。すなわち、歯車１５と作用
面との間に、法線Ａ−Ａ−向にインボリュートへリコイ
ド運動をさせ・、角度θをパラメータとして、作用面の
動き最χ（直線エンコーダ２０からの出力）と受光器５
からの出力信号を加えた測定量がχ＋ｅとなり、このと
き、理論値Ｅと比較することにより誤差のみを取出すこ
とができ、この誤差ｅは、 として計算される。これを歯元より歯先へ歯車１５を回
転させながらカンブリングしてデータを解析１“ること
により歯車１５の歯形形状を１！′７ることができる。
次に、歯車１５の歯すじを測定する場合には、作用面を
軸１！２Ｂ−８方向に移動させるとともに歯車１５を回
転さけて、歯形測定と同様にインボリュートへり］イド
運動を行なわせることにより、として計算される。なお
、Ｌはリード、βは基礎円筒ねじれ角である。
軸１！２Ｂ−８方向に移動させるとともに歯車１５を回
転さけて、歯形測定と同様にインボリュートへり］イド
運動を行なわせることにより、として計算される。なお
、Ｌはリード、βは基礎円筒ねじれ角である。
次に、歯車１５のピッチを測定する場合には、歯車１５
を回転させながら角度エンコーダ１７によって１１ｆｌ
数の割出しを行ない、その正確に割出した瞬間の反射光
４の誤差分を受光器５により検出し、各歯をサンプリン
グすることにより、歯車１５のビッヂ誤差が得られる。
を回転させながら角度エンコーダ１７によって１１ｆｌ
数の割出しを行ない、その正確に割出した瞬間の反射光
４の誤差分を受光器５により検出し、各歯をサンプリン
グすることにより、歯車１５のビッヂ誤差が得られる。
（発明の効果）
本発明によれば、被測定面に対して斜めにスポット光を
投）１し、この被測定面からの反射光を複数分割された
受光素子で受光し、この複数の受光素子からの出力の組
合わせに基づいて被測定面の形状を測定するようにした
ので、被測定面に対してスポット光を投射してその反射
光を受けるだけで、その被測定面の形状データを容易に
かつ短時間に読取って測定することができ、スポット光
を利用した非接触式であるため測定誤差が少なく被測定
面の形状を正確に測定することができる。
投）１し、この被測定面からの反射光を複数分割された
受光素子で受光し、この複数の受光素子からの出力の組
合わせに基づいて被測定面の形状を測定するようにした
ので、被測定面に対してスポット光を投射してその反射
光を受けるだけで、その被測定面の形状データを容易に
かつ短時間に読取って測定することができ、スポット光
を利用した非接触式であるため測定誤差が少なく被測定
面の形状を正確に測定することができる。
第１図（：Ｌ本発明の光学的形状測定方法の一実施例を
示す説明図、第２図は受光面の正面図、第３図ｔま校正
方法を示す説明図、第４図は本発明の方法を適応し１＝
歯車の南面測定装はの斜視図である。 １・・被測定面、３・・スボッ１〜光、４・・廃用光、
７・・受光素子。
示す説明図、第２図は受光面の正面図、第３図ｔま校正
方法を示す説明図、第４図は本発明の方法を適応し１＝
歯車の南面測定装はの斜視図である。 １・・被測定面、３・・スボッ１〜光、４・・廃用光、
７・・受光素子。
Claims (1)
- （１）被測定面に対して斜めにスポット光を投射し、こ
の被測定面からの反射光を複数分割された受光素子で受
光し、この複数の受光素子からの出力の組合わせに基づ
いて被測定面の形状を測定することを特徴とする光学的
形状測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1551286A JPS62172208A (ja) | 1986-01-27 | 1986-01-27 | 光学的形状測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1551286A JPS62172208A (ja) | 1986-01-27 | 1986-01-27 | 光学的形状測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62172208A true JPS62172208A (ja) | 1987-07-29 |
Family
ID=11890865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1551286A Pending JPS62172208A (ja) | 1986-01-27 | 1986-01-27 | 光学的形状測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62172208A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010139306A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Shoichi Shimada | 測定装置 |
| JP2018105847A (ja) * | 2016-11-10 | 2018-07-05 | クリンゲルンベルク・アクチェンゲゼルシャフトＫｌｉｎｇｅｌｎｂｅｒｇ ＡＧ | 光センサを有する座標測定装置とそれに対応する方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57105831A (en) * | 1980-12-19 | 1982-07-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Detector for optical position |
| JPS5979104A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学装置 |
| JPS60169706A (ja) * | 1984-02-14 | 1985-09-03 | Olympus Optical Co Ltd | 表面形状測定装置 |
-
1986
- 1986-01-27 JP JP1551286A patent/JPS62172208A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57105831A (en) * | 1980-12-19 | 1982-07-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Detector for optical position |
| JPS5979104A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学装置 |
| JPS60169706A (ja) * | 1984-02-14 | 1985-09-03 | Olympus Optical Co Ltd | 表面形状測定装置 |
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| JP2018105847A (ja) * | 2016-11-10 | 2018-07-05 | クリンゲルンベルク・アクチェンゲゼルシャフトＫｌｉｎｇｅｌｎｂｅｒｇ ＡＧ | 光センサを有する座標測定装置とそれに対応する方法 |
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