JPWO2016084638A1 - 光学式内面測定装置 - Google Patents
光学式内面測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2016084638A1 JPWO2016084638A1 JP2016561505A JP2016561505A JPWO2016084638A1 JP WO2016084638 A1 JPWO2016084638 A1 JP WO2016084638A1 JP 2016561505 A JP2016561505 A JP 2016561505A JP 2016561505 A JP2016561505 A JP 2016561505A JP WO2016084638 A1 JPWO2016084638 A1 JP WO2016084638A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- motor
- optical fiber
- optical path
- changing means
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
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
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/2441—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
-
- 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
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/954—Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/954—Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores
- G01N2021/9542—Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores using a probe
- G01N2021/9546—Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores using a probe with remote light transmitting, e.g. optical fibres
Abstract
Description
しかしながらこの構成では、被測定物の表面が例えばリングゲージのように平滑な面で有れば測定が可能であるが、一般的な機械部品の測定を行う場合には、小径穴(1)の内面の表面粗さや凹凸のキズにより反射光が発散し、正しい形状をカメラが捉えることができず、高精度な測定は不可能であった。
しかしながら該文献には光ビームを回転放射する機構が記載されておらず、放射ビームの回転モータが高速回転すると、回転軸に振れまたは非再現振れが生じて、採集された被測定物の内周面の断面形状データにノイズがのっていた。また、管内検査装置(10)を螺旋状に走査させるためには、長手方向にスライド動作させるためのモータや機構系の振動が発生し、このノイズが測定データに影響するため、ナノメータオーダーの高精度な測定は行えていなかった。
しかしながら、この構成では、光学式プローブが第1の位置から第2の位置に向け、軸方向または長手方向に移動する間に、この移動手段になるリニアスライダーの直線性の悪さ(例えば0.01マイクロメートル程度存在する)が平行度の計算に狂いを生じさせていた。また、光学式プローブを回転させる時に発生するサブミクロンの振動変位が、光学式プローブから内周面の各位置までの距離を狂わせるため、正しい補正計算と高精度な測定ができていなかった。
図1においては、被検査物100の穴が傾斜することなく、放射される光線に対して直角に良好にセットされているので、図2に示すd1、d2は正しく測定され、真円度も正しく表示される。
しかしながら、図3においては、被検査物100の穴が傾斜してセットされているため、図4に示すようにdyの長さが実際より長く測定され、真円度も正しく測ることができなかった。
この構成により、被検査物内周面から、光ファイバーを経て導き入れた反射光をコンピュータで計算することにより得られた被検査物の内周面の形状データを、光ファイバーの軸方向の移動を行わず、静止した状態で三次元データの収集が可能になり、内周面の高精度な測定がおこなえる。
この構成により被検査物が傾いていても、コンピュータが傾斜角度に合わせて補正を加え、正確な真円度の測定が行えるため、被検査物の位置のセットがフリーになり高精度な測定が熟練しない作業者でも容易に行える。
この構成により、変位検出手段が、回転軸部の振れ量のデータを収集し、波形データの補正を行うことで、正確な内径および内周面の精度測定が可能である
この構成により、振れ検出センサが、回転軸部の振れ量のデータを収集し、波形データの補正を行うことで、より正確な内径および内周面の精度測定が可能である
この構成によれば、回転軸部の振れや振動により生じた画像の歪みや振動を元波形データから除去し、より正しく精密な内径および内周面の精度測定が可能である。
この構成により、被検査物の内周面の形状データに与えた画像の歪みや振動を、振れセンサーを設けなくても光プローブで収集した波形データから除去し、正しく精密な内径および内周面の精度測定が可能である。
この構成によれば、光路変換手段の近傍に、回転駆動源が配置されるかたちとなるので。回転軸の振れ量、特に、非再現振れが減少し、回転軸の振れが形状データに与える画像の歪や振動が減少するので、より精密な内径および内周面の精度測定が可能である。
この構成によれば、三次元的に光線を放射して走査する範囲内に、第1および第2のモータの電線が存在しないため、光線に陰ができず、収集データの欠落がない高精度な測定が可能である。
図5〜図16は本発明に係る光学式内面測定装置の実施形態を示している。
〔1〕被検査物100の内周面の三次元形状の表示を行う機能、及び、バリ、キズ等の外観検査機能
〔2〕内周面に樹脂等の表面皮膜61bが施されている場合は、その皮膜厚さの測定、及びピンホール不良や突起発生不良の検査機能
〔3〕表面粗さ測定機能
〔4〕直径測定機能
〔5〕真円度測定機能
〔6〕真円度測定データを長手方向に連続的にデータ収集し、三次元的に表示して得る円筒度測定機能
光プローブ59の後端側から先端側に光線を導く固定側光ファイバー31は、十分に長いチューブ36の内部に挿通され、光ファイバー固定具34により固定されている。
図11に示す被測定物100の内周面からの反射光を図5に示す光干渉解析部88に取り込み、コンピュータ89により計算し、内周面形状の画像を表示する。外観検査時には、スライダ用モータ83が必要に応じてプローブ36を軸方向にスライドさせつつ反射光を三次元的に取り組むので、モニタ90に三次元画像を表示することができる。外観検査に必要とされる測定精度は、5マイクロメートル程度であり、他の幾何学精度の測定に0.02マイクロメートルもの高精度が要求されるのに比べて、十分に許容度があるため、スライド部の振動が発生しても無視することができる。
また、バリ、キズが無い被測定物の基準データを別途事前にメモリしておき、取り込んだ被検査物100の表面状態と比較する事により外観不良品を検出する事が可能である。
この構成により、被検査物100の内周面から、光ファイバー32を経て導き入れた反射光をコンピュータ89で計算して得た被検査物の内周面の形状データを、光ファイバーの軸方向の移動を行わずに行い、チューブ36の摺動振動やスライダ用モータ83の振動(これら摺動による振動は検出と補正が困難であるため動作を止めて測定を行う。)を発生させずに測定を行い、さらに被測定物100の傾斜角度と第1および第2モータ42,49の機械振動を検出及び補正することで正しい内周面の真円度の測定がおこなえている。
26、27 光線
31 固定側光ファイバー
32 回転側光ファイバー
33a、33b 第1光路変換手段(ミラー)
34 光ファイバー固定具
35 遮蔽板
36 チューブ
37 モータコイル
38 モータケース
39a、39b、48a、48b 軸受
40 第1中空回転軸
41 ロータ磁石
42 第1モータ
43 第2回転軸
44 可振子
43a 穴
45 電歪素子
46 パターン電極
49 第2モータ
50、50a、50b 第2光路変換手段(プリズム等)
51 透光部材
52 回転光コネクター(光ロータリコネクター)
53a 振れ検出センサ
55、55a、55b 走査範囲
59 光プローブ
80 ベース
81 スタンド
82 スライダ
83 スライダ用モータ
84 接続部
85 測定機本体
86 第1モータドライバ回路
87 第2モータドライバ回路
88 光干渉解析部
89 コンピュータ
90 モニタ
100a、100b 被検査物
Claims (8)
- 干渉光学法を用いて被検対象物の観察および測定を行う光学式内面測定装置において、
チューブに内蔵された光ファイバーと、
前記光ファイバーの先端部に配置された少なくとも2つの光路変換手段を有し、
前記2つの光路変換手段の一方または両方を回転駆動させるモータを有し、
被検査物の内径に前記光ファイバーの先端部を挿入し、
前記2つの光路変換手段が前記光ファイバーから導いた光線を円周方向および軸方向に三次元的に放射することを特徴とする光学式内面測定装置。
- 前記2つの光路変換手段が三次元的に放射した光線は前記光ファイバーを通して光干渉解析部に導かれ、
コンピュータが被検査物の傾斜角度を計算して内径の真円度を計算することを特徴とする請求項1記載の光学式内面測定装置。
- 回転する前記光路変換手段の回転振れ量を測定する変位検出手段を備えることを特徴とする請求項1または2記載の光学式内面測定装置。
- 前記変位検出手段は、回転する前記光路変換手段の外周面に対向させて、少なくとも1個の検出センサを配置したものであることを特徴とする請求項1〜3何れか1項記載の光学式内面測定装置。
- 前記光ファイバーを経て得た被検対象物からの反射光を、コンピュータで計算して得た被検査物の内周面の形状データと変位検出手段の変位量データとを基にして補正することを特徴とする請求項1〜4何れか1項記載の光学式内面測定装置。
- 前記変位検出手段は、前記チューブ又はチューブに一体的に設けられた透光部の内周の基準形状データと、回転軸の回転中に同時に得られるチューブ内周面または外周面の測定データの差異を振れ量として検出することを特徴とする請求項1〜5何れか1項記載の光学式内面測定装置。
- 前記モータは前記光ファイバーの先端部に設けられ、回転軸部は中空形状であり、
前記光路変換手段は、前記回転軸部と一体的に回転可能に配置されており、
前記光ファイバーは、前記回転軸部と相対的に回転自在に、回転駆動軸の中空穴に挿通されることを特徴とする請求項1から6何れか1項記載の光学式内面測定装置。
- 前記モータは、第1モータと、前記第1モータの後方側に配置された第2モータとがあり、
前記光路変換手段は、前記第1モータにより動作する第1光路変換手段と、前記第2モータにより動作する第2光路変換手段とがあり、
前記光ファイバーは、前記第2モータの後方側で、固定具を介して前記チューブに回転不能に配置された固定側光ファイバーと、前記第1モータまたは前記第2モータの回転軸部と一体的に回転する回転側光ファイバーとで構成されており、
前記第1モータおよび前記第2モータの前記回転軸部は、各々が中空形状をしており、
前記回転側光ファイバーは、先端側の少なくとも一部が前記第1モータの回転軸部の中空穴に挿通されるとともに、後方側の少なくとも一部が前記第2モータの回転軸部の中空穴に固定されており、
前記第1光路変換手段は、前記第2光路変換手段の先端側で、前記第1モータの回転軸部と一体的の回転可能に配置されており、
前記第2光路変換手段は、前記回転側光ファイバーの先端に備わることを特徴とする請求項1から7何れか1項記載の光学式内面測定装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014238107 | 2014-11-25 | ||
JP2014238107 | 2014-11-25 | ||
PCT/JP2015/082088 WO2016084638A1 (ja) | 2014-11-25 | 2015-11-16 | 光学式内面測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2016084638A1 true JPWO2016084638A1 (ja) | 2017-08-31 |
JP6232552B2 JP6232552B2 (ja) | 2017-11-22 |
Family
ID=56074206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016561505A Active JP6232552B2 (ja) | 2014-11-25 | 2015-11-16 | 光学式内面測定装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10066931B2 (ja) |
JP (1) | JP6232552B2 (ja) |
WO (1) | WO2016084638A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018011981A1 (ja) | 2016-07-15 | 2018-01-18 | 並木精密宝石株式会社 | 光学式内面測定装置 |
CN107014302B (zh) * | 2017-05-22 | 2019-03-22 | 安徽工业大学 | 一种火车车轮轮毂内孔直径激光测量传感器位置的标定方法 |
RU178901U1 (ru) * | 2017-10-30 | 2018-04-23 | Олег Александрович Продоус | Устройство для бесконтактного измерения шероховатости поверхности |
CN108489387B (zh) * | 2018-04-03 | 2020-04-28 | 电子科技大学 | 一种光纤干涉式小孔内表面三维成像检测系统 |
CN108489388A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-04 | 电子科技大学 | 一种基于光谱共焦位移测量技术的小孔内表面三维成像检测系统 |
EP3591401A1 (de) * | 2018-07-06 | 2020-01-08 | Euroimmun Medizinische Labordiagnostika AG | Verfahren zum automatisierten detektieren von antikörpern in einer flüssigen biologischen probe unter verwendung eines antigen-chips und antigen-chip hierfür |
CN111473951B (zh) * | 2020-01-10 | 2022-03-18 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种光纤预制棒的自动检测系统 |
WO2021187191A1 (ja) | 2020-03-17 | 2021-09-23 | 株式会社東京精密 | 内面形状測定機、内面形状測定機のアライメント方法及び倍率校正方法 |
WO2021187192A1 (ja) * | 2020-03-17 | 2021-09-23 | 株式会社東京精密 | 内面形状測定機、及び内面形状測定機のアライメント方法 |
CN111366090B (zh) * | 2020-04-29 | 2021-03-26 | 大连理工大学 | 一种深孔孔径光学测量仪 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5325177A (en) * | 1992-10-29 | 1994-06-28 | Environmental Research Institute Of Michigan | Optical, interferometric hole gauge |
JPH11281331A (ja) * | 1998-03-26 | 1999-10-15 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 内壁測定装置 |
JP2009236614A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Fujifilm Corp | 光ロータリアダプタ及びこれを用いる光断層画像化装置 |
WO2014054666A1 (ja) * | 2012-10-04 | 2014-04-10 | 株式会社日立製作所 | 形状計測方法及び装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3066813B2 (ja) | 1991-12-27 | 2000-07-17 | 日本電信電話株式会社 | 走査型管内形状検査装置 |
JPH08233545A (ja) | 1995-02-24 | 1996-09-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 穴形状測定方法および測定装置 |
DE102004045808A1 (de) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Robert Bosch Gmbh | Optische Messvorrichtung zur Vermessung von mehreren Flächen eines Messobjektes |
JP5252641B2 (ja) | 2009-03-30 | 2013-07-31 | 学校法人大同学園 | 孔形状測定方法 |
US9364167B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-06-14 | Lx Medical Corporation | Tissue imaging and image guidance in luminal anatomic structures and body cavities |
WO2015022760A1 (ja) * | 2013-08-10 | 2015-02-19 | 並木精密宝石株式会社 | 光イメージング用プローブ |
-
2015
- 2015-11-16 WO PCT/JP2015/082088 patent/WO2016084638A1/ja active Application Filing
- 2015-11-16 JP JP2016561505A patent/JP6232552B2/ja active Active
-
2017
- 2017-05-17 US US15/597,358 patent/US10066931B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5325177A (en) * | 1992-10-29 | 1994-06-28 | Environmental Research Institute Of Michigan | Optical, interferometric hole gauge |
JPH11281331A (ja) * | 1998-03-26 | 1999-10-15 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 内壁測定装置 |
JP2009236614A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Fujifilm Corp | 光ロータリアダプタ及びこれを用いる光断層画像化装置 |
WO2014054666A1 (ja) * | 2012-10-04 | 2014-04-10 | 株式会社日立製作所 | 形状計測方法及び装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10066931B2 (en) | 2018-09-04 |
WO2016084638A1 (ja) | 2016-06-02 |
US20170248411A1 (en) | 2017-08-31 |
JP6232552B2 (ja) | 2017-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6232552B2 (ja) | 光学式内面測定装置 | |
JP6739780B2 (ja) | 光学式内面測定装置 | |
JP6232550B2 (ja) | 光学式内面測定装置 | |
EP3029415B1 (en) | Optical inner surface measuring device | |
JP6755553B2 (ja) | 光学式測定装置 | |
US7684054B2 (en) | Profile inspection system for threaded and axial components | |
CN106289055B (zh) | 光学式内面测量装置 | |
US10401157B2 (en) | Optical inner surface measurement device | |
CN107121060B (zh) | 内壁测量仪器和偏移量计算方法 | |
CN106931911A (zh) | 白光光谱共焦线扫描装置 | |
JP6865441B2 (ja) | 光学式内面測定装置 | |
Neuschaefer-Rube et al. | Measurement of micro gears: comparison of optical, tactile-optical, and CT measurements | |
JP6980266B2 (ja) | 光イメージング用プローブ | |
JP2021156852A (ja) | 光学式内面測定装置および光学式内面測定方法 | |
JP7058869B2 (ja) | 光イメージング用プローブ及び光学式測定装置 | |
JP2020187052A (ja) | 光学式測定装置及び光学式測定方法 | |
JP7223457B2 (ja) | 光学式内面測定装置及び光学式内面測定方法 | |
JP2017215211A (ja) | 内面測定機用校正装置 | |
JP2019191417A (ja) | 光イメージング用プローブ | |
US11740072B2 (en) | Inner surface shape measurement device, and alignment method and magnification calibration method for inner surface shape measurement device | |
JP6980267B2 (ja) | 光イメージング用プローブ | |
JP2022156224A (ja) | 光学式内面測定装置 | |
ES2310433A1 (es) | Procedimiento de escaneo en tres dimensiones para piezas de revolucion y dispositivos utilizados. | |
JPH073331B2 (ja) | 非球面形状測定装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170710 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170710 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20170710 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20170726 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170807 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170815 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170828 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170914 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6232552 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |