WO2023228543A1 - ねじ形状寸法測定装置及びねじ形状寸法測定方法 - Google Patents

Abstract

このねじ形状寸法測定装置は、照明部と、撮像部と、焦点距離調整部と、較正値設定部と、制御部とを備える。前記照明部は、第１照明方向と第２照明方向との２方向において択一的に平行光を出射する。前記撮像部は、第１撮像画像の撮像と第２撮像画像の撮像とを択一的に行う。前記焦点距離調整部は、前記制御部からの調整指示を受けて前記撮像部の合焦位置を調整する。前記較正値設定部は、合焦位置調整前の前記第２撮像画像の合焦位置から前記撮像部までの焦点距離と、前記第１撮像画像の合焦位置から前記撮像部までの焦点距離との差分値を有する。前記制御部が、前記較正値設定部から前記差分値を取得し、前記第２撮像画像を撮像する際に、前記差分値だけ前記合焦位置を前記照明部に近付ける前記調整指示を前記焦点距離調整部に与え、撮像された前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像に基づき、前記ねじ形状寸法を演算する。

Description

ねじ形状寸法測定装置及びねじ形状寸法測定方法

　本発明は、油井管など、端部にねじ部が形成されたねじ付き管のねじ形状寸法を測定するねじ形状寸法測定装置及びねじ形状寸法測定方法に関する。特に、本発明は、ねじ部の各ねじ山を区画する一対のフランク面の両方がオーバーハング状に形成されたねじ付き管の両フランク面の形状寸法を測定可能なねじ付き管のねじ形状寸法測定装置及びねじ形状寸法測定方法に関する。
　本願は、２０２２年５月２４日に、日本国に出願された特願２０２２－０８４８２１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来、油井管などの管の端部同士を連結する方法として、管の端部の外周面にねじ部（雄ねじ部）を形成してねじ付き管とし、一対のねじ付き管の各ねじ部（雄ねじ部）を、内周面にねじ部（雌ねじ部）が形成された継手にそれぞれ締結することで、これら一対の管の端部同士を連結する方法が用いられている。
　ねじ付き管の端部に形成されたねじ部には高い継手強度が求められるが、特に油井管の場合には、近年の油井環境の過酷化に伴い、ねじ部の寸法精度や品質保証レベルに対する要求が年々厳格化している。

　このため、いわゆる光投影法を用いて、ねじ部のねじ形状寸法を自動測定する装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　光投影法では、ねじ付き管の管軸を含む断面に直交する方向に光軸を有する照明部から、ねじ付き管の端部に対して、光を出射することで、ねじ付き管の端部を照明する。また、ねじ付き管の端部を間に挟んで照明部に対向して配置され、前記断面に直交する方向の視軸を有する撮像部によって、ねじ付き管の端部に遮られずに通過した光を検出して撮像することで、ねじ付き管の端部の撮像画像を生成する。そして、この撮像画像に基づき、前記断面におけるねじ部のねじ形状寸法を測定する。

　ここで、近年の油井環境の過酷化に伴って、油井管として用いられるねじ付き管には、ねじ部の各ねじ山を区画する一対のフランク面がオーバーハング状に形成されたものが存在する。
　図１及び図２は、一対のフランク面の両方がオーバーハング状に形成されたねじ付き管の端部形状の一例を模式的に示す断面図である。図１は、ねじ付き管の端部の径方向片側の断面図（管軸ＡＸを含む断面で切断した断面図）を示す。図２は、図１に示すねじ部ＰＳのＡ部の拡大図を示す。
　図１に示すように、ねじ付き管Ｐは、その端部の外周面に、長手方向の中央部側から順に、本体ＰＢと、ねじ山Ｐ１及びねじ溝Ｐ２が形成されたねじ部ＰＳと、ねじ部ＰＳに隣接するリップ部ＰＬと、を有する。

　そして、図２に示すように、ねじ部の各ねじ山Ｐ１を区画する一対のフランク面Ｐ３（ねじ山Ｐ１の頂面Ｐ１１とねじ溝Ｐ２の底面Ｐ２１との間に位置する面）の両方がオーバーハング状に形成されている。すなわち、ねじ付き管Ｐの端部側に位置するフランク面Ｐ３（Ｐ３ａ）が、ねじ山Ｐ１の頂面Ｐ１１からねじ溝Ｐ２の底面Ｐ２１に近づくにつれて、ねじ付き管Ｐの中央部側に位置するように傾斜している。また、ねじ付き管Ｐの中央部側に位置するフランク面Ｐ３（Ｐ３ｂ）は、ねじ山Ｐ１の頂面Ｐ１１からねじ溝Ｐ２の底面Ｐ２１に近づくにつれて、ねじ付き管Ｐの端部側に位置するように傾斜している。このように、オーバーハング状に形成されたフランク面Ｐ３のことをフック状フランク面と称する場合がある。
　なお、図１及び図２において、紙面に垂直な視線より見た場合に、フランク面Ｐ３ａの方はその断面の輪郭線（稜線）のみが見えており、この輪郭線に連なる面は紙面裏側に隠れて見えなくなっている。一方、フランク面Ｐ３ｂの方は、その輪郭線（稜線）及びこの輪郭線に連なる面も見えている。そのため、図１及び図２においては、フランク面Ｐ３ａが「線」、フランク面Ｐ３ｂが「略三角形の面」として見えている。後述する図１１も同様である。

　図１及び図２に示すようなねじ付き管の場合、光投影法では、フランク面Ｐ３（フック状フランク面）がねじ山Ｐ１の稜線の影に隠れることで、フランク面Ｐ３の全体の形状寸法を測定することができない。
　そこで、特許文献２には、本明細書において「合焦法」と称する方法によって、フランク面Ｐ３の形状寸法を測定することが提案されている。

　合焦法は、光投影法と同様の光学系を用いて、管軸を含む断面に直交する方向の視軸を有する撮像部を、その合焦位置（焦点位置）が前記断面に合致するように配置する一方、照明部の光軸を前記断面に直交する方向から傾けることで、フランク面Ｐ３に相当する画素領域に干渉縞のような濃淡模様が生じた撮像画像が生成されることを利用し、この撮像画像における干渉縞のような濃淡模様が生じた画素領域を抽出することで、フランク面Ｐ３の形状寸法を算出する方法である。

日本国特開２０１９－１２８２０３号公報 日本国特許第６８４９１４９号公報

　合焦法によれば、特許文献２に記載のように、一対のフランク面Ｐ３のうち、何れか一方のフランク面Ｐ３がフック状フランク面であっても、問題なくフランク面Ｐ３の形状寸法を測定可能である。
　しかしながら、本発明者が検討したところによれば、図２に示すように、一対のフランク面Ｐ３の両方がフック状フランク面である場合には、撮像部の位置（視軸方向の位置）を変えずに固定した状態で、合焦法によって両方のフランク面Ｐ３の形状寸法を測定したとしても、何れか一方のフランク面Ｐ３の位置が管軸方向にずれて測定されることが分かった。フランク面Ｐ３の位置がずれて測定される（測定されるフランク面Ｐ３の位置が管軸方向に平行移動する）だけであれば、フランク面Ｐ３の角度の測定値には影響がないものの、両フランク面Ｐ３の位置によって算出される、ねじ山幅ｗ１やねじ谷幅ｗ２（図１参照）等のねじ形状の測定値に、誤差が生じるという問題がある。

　以上説明のように、一対のフランク面Ｐ３の両面がフック状フランク面（管軸ＡＸに垂直な断面Ｎ１，Ｎ２（図２参照）に対して負角α，βをなすインバース面）である場合には、各フランク面Ｐ３間での反射光の合焦だけでは、管軸ＡＸ方向の位置が一方は正しくとも他方がずれた状態となる。よって、位置ずれしている方のフランク面Ｐ３の形状寸法が正確に求められない上に、各フランク面Ｐ３間のピッチも正確ではなくなる。

　本発明は、上記従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、ねじ部の各ねじ山を区画する一対のフランク面の両方がオーバーハング状に形成されたねじ付き管のフランク面の形状寸法を測定可能な、ねじ形状寸法測定装置及びねじ形状寸法測定方法の提供を課題とする。

　前記課題を解決するため、本発明者は、合焦法を改良することで、一対のフランク面（フック状フランク面）の双方の形状寸法を精度良く測定できないか、鋭意検討を行った。
　その結果、一対のフランク面のうち、ねじ部のリード角に起因して、撮像部に面する側のフランク面（撮像部で直接撮像できる第１フランク面）の形状寸法を測定する場合には、従来の合焦法と同様に、合焦位置が第１フランク面の位置（管軸を含む断面上の位置）に合致した状態（第１状態）の撮像部によって生成された撮像画像に基づき、第１フランク面の形状寸法を算出する一方、撮像部に面する側とは反対側のフランク面（撮像部で直接撮像できない第２フランク面）の形状寸法を測定する場合には、例えば、撮像部の位置が第１状態よりもねじ付き管に所定距離だけ近づくことで、合焦位置が第２フランク面の位置（管軸を含む断面上の位置）に合致した状態（第２状態）の撮像部によって生成された撮像画像に基づき、第２フランク面の形状寸法を算出することで、第２フランク面の位置が管軸方向にずれて算出されることなく、一対のフランク面の双方の形状寸法を精度良く算出できることを見出した。

　本発明は、上記の本発明者の知見に基づき完成したものである。
　すなわち、前記課題を解決するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様は、
　端部にねじ部が形成され、管軸を含む断面で見たときに前記ねじ部の各ねじ山を区画する一対のフランク面の両方がオーバーハング状に形成されたねじ付き管の、前記ねじ部のねじ形状寸法を測定するねじ形状寸法測定装置であって、
　照明部と、撮像部と、焦点距離調整部と、較正値設定部と、制御部とを備え、
　前記照明部が、前記撮像部に対向配置され、前記照明部から前記撮像部を見る方向を間に挟んで一方の方向である第１照明方向と、他方の方向である第２照明方向との２方向において択一的に平行光を出射し、
　前記撮像部が、前記第１照明方向からの前記平行光を受光して行う第１撮像画像の撮像と、前記第２照明方向からの前記平行光を受光して行う第２撮像画像の撮像とを、択一的に行い、
　前記焦点距離調整部が、前記制御部からの調整指示を受けて前記撮像部の合焦位置を調整し、
　前記較正値設定部が、合焦位置調整前の前記第２撮像画像の前記合焦位置から前記撮像部までの焦点距離と、前記第１撮像画像の前記合焦位置から前記撮像部までの焦点距離との差分値を有し、
　前記制御部が、
　　前記較正値設定部から前記差分値を取得し、
　　前記第２撮像画像を撮像する際に、前記差分値だけ前記合焦位置を前記照明部に近付ける前記調整指示を前記焦点距離調整部に与え、
　　撮像された前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像に基づき、前記ねじ形状寸法を演算する。

（２）上記（１）の態様において以下のように構成してもよい：
　前記較正値設定部が、前記照明部及び前記撮像部間を結ぶ方向に対して直交する方向における、前記合焦位置調整前の前記第２撮像画像の前記合焦位置と、真の合焦位置とのずれ量に基づいて、前記差分値を求める。

（３）本発明の他の態様は、
　端部にねじ部が形成され、管軸を含む断面で見たときに前記ねじ部の各ねじ山を区画する一対のフランク面の両方がオーバーハング状に形成されたねじ付き管の、前記ねじ部のねじ形状寸法を測定するねじ形状寸法測定方法であって、
　前記管軸を含む断面に直交する方向に対して、前記ねじ部のリード角よりも大きな角度を成す方向に傾いた第１照明方向に平行光を出射することで、前記端部を照明する第１照明ステップと、
　前記管軸を含む断面に直交する方向に対して、前記ねじ部の前記リード角と反対側に傾いた第２照明方向に平行光を出射することで、前記端部を照明する第２照明ステップと、
　前記端部を間に挟んで前記平行光の出射元と対向する撮像側において、
　　前記第１照明方向に出射された前記平行光のうち、前記ねじ部のねじ山間を通過した光を受光することで前記端部の第１撮像画像を撮像し、
　　前記第２照明方向に出射された前記平行光のうち、前記ねじ部のねじ山間を通過した光を受光することで前記端部の第２撮像画像を撮像する、
撮像ステップと、
　前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像に基づき、前記ねじ部の前記ねじ形状寸法を演算する演算処理ステップと、
を有し、
　前記一対のフランク面のうち、前記管軸を含む断面上の部位を前記撮像側から直接撮像できる方を第１フランク面とし、前記管軸を含む断面上の部位を前記撮像側から直接撮像できない方を第２フランク面としたときに、
　前記演算処理ステップでは、
　　合焦位置が前記第１フランク面の前記断面上の位置に合致するように調整された第１状態で撮像された前記第１撮像画像に基づいて、前記第１フランク面の形状寸法を算出し、
　　合焦位置が前記第２フランク面の前記断面上の位置に合致するように、前記合焦位置が前記第１状態よりも前記管軸に向けて所定距離だけ近づけられた第２状態で撮像された前記第２撮像画像に基づいて、前記第２フランク面の形状寸法を算出する。
　なお、上記「各ねじ山間を通過した光」は、第１フランク面及び第２フランク面で反射（１回反射、２回反射）されてから通過した光も含む。

（４）上記（３）の態様において以下のようにしてもよい：
　前記所定距離を、前記第２フランク面の前記管軸方向の真の位置と、前記第１状態で撮像された前記第２撮像画像に基づき算出された前記第２フランク面の前記管軸方向の位置とのずれ量に基づいて求める。

［付記項］
（ａ）本発明の一態様は、端部にねじ部が形成され、管軸を含む断面に直交する方向から見て、前記ねじ部の各ねじ山を区画する一対のフランク面の両方がオーバーハング状に形成されたねじ付き管の、前記ねじ部のねじ形状寸法を測定するねじ形状寸法測定装置であって、前記管軸を含む断面に直交する方向に対して、前記ねじ部のリード角よりも大きな角度を成す方向に傾いた第１照明方向、又は、前記管軸を含む断面に直交する方向に対して、前記ねじ部のリード角と反対側に傾いた第２照明方向に平行光を出射することで、前記ねじ付き管の端部を照明する照明部と、前記ねじ付き管の端部を挟んで前記照明部に対向して配置され、前記管軸を含む断面に直交する方向の視軸を有し、前記第１照明方向に出射された平行光のうち、前記各ねじ山間を通過した光を撮像することで、前記端部の第１撮像画像を生成し、前記第２照明方向に出射された平行光のうち、前記各ねじ山間を通過した光を撮像することで、前記端部の第２撮像画像を生成する撮像部と、前記撮像部の合焦位置を調整する調整部と、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像に基づき、前記ねじ形状寸法を演算する演算処理部と、を備え、前記一対のフランク面のうち、前記撮像部で、前記管軸を含む断面上の部位を直接撮像できるフランク面を第１フランク面とし、前記撮像部で、前記管軸を含む断面上の部位を直接撮像できないフランク面を第２フランク面とすると、前記演算処理部は、前記撮像部の合焦位置が前記第１フランク面の前記断面上の位置に合致するように、前記調整部によって前記撮像部の合焦位置が調整された第１状態で生成された前記第１撮像画像に基づいて、前記第１フランク面の形状寸法を算出し、前記撮像部の合焦位置が前記第２フランク面の前記断面上の位置に合致するように、前記調整部によって前記撮像部の合焦位置が前記第１状態よりも前記管軸に向けて所定距離だけ近づけられた第２状態で生成された前記第２撮像画像に基づいて、前記第２フランク面の形状寸法を算出する。
　なお、上記「各ねじ山間を通過した光」は、第１フランク面及び第２フランク面で反射（１回反射、２回反射）されてから通過した光を含む。

　上記（ａ）の態様によれば、一対のフランク面のうち、撮像部で管軸を含む断面上の部位を直接撮像できる第１フランク面の形状寸法を算出する場合には、従来の合焦法と同様に、撮像部の合焦位置が第１フランク面の前記断面上の位置に合致する第１状態で生成された第１撮像画像を用いることで、第１フランク面の形状寸法を算出可能である。また、一対のフランク面のうち、撮像部で管軸を含む断面上の部位を直接撮像できない第２フランク面の形状寸法を算出する場合には、合焦位置が第２フランク面の前記断面上の位置に合致するように、調整部によって撮像部の合焦位置が第１状態よりも管軸に向けて所定距離だけ近づけられた第２状態で生成された第２撮像画像を用いることで、本発明者が知見したように、第２フランク面の位置が管軸方向にずれて算出されることなく、第２フランク面の形状寸法を算出可能である。したがって、上記（ａ）の態様によれば、一対のフランク面の双方の形状寸法を精度良く算出可能である。

　なお、第１状態の撮像部の合焦位置（焦点位置）は、第１フランク面の、ねじ付き管の管軸を含む断面（ねじ形状寸法を測定すべき断面）上の位置に合致しているが、この第１状態における撮像部とねじ付き管の管軸との距離（管軸を含む断面に直交する方向の距離）は、撮像部の焦点距離によって決定することができる。
　また、照明部としては、例えば、照明部を構成する部材の傾きを変更したり、駆動する部材を切り替える等により、第１照明方向と第２照明方向とを切り替える構成を採用することが可能である。ただし、これに限るものではなく、第１照明方向に平行光を出射する照明部と、第２照明方向に平行光を出射する照明部とを、完全に別個のものとして設け、これらの照明部の組み合わせを、上記（ａ）の態様の照明部とすることも可能である。
　さらに、調整部としては、（ｉ）撮像部を支持し、ねじ付き管の管軸を含む断面に直交する方向に撮像部を移動させることが可能な構成、（ｉｉ）ねじ付き管を支持し、ねじ付き管の管軸を含む断面に直交する方向にねじ付き管を移動させることが可能な構成、（ｉｉｉ）ズームレンズ等の撮像部の焦点距離を変更可能な構成、を例示できる。上記（ｉ）～（ｉｉｉ）の何れの構成であっても、撮像部の合焦位置を調整可能である。

（ｂ）上記（ａ）に記載の態様において、前記所定距離が、前記第２フランク面の前記管軸方向の真の位置と、前記第１状態の前記撮像部によって生成された前記第２撮像画像に基づき算出された前記第２フランク面の前記管軸方向の位置とのずれ量に基づいて決定されてもよい。

　上記（ｂ）の場合、第２フランク面の管軸方向の真の位置としては、例えば、接触式の形状寸法測定装置で測定した第２フランク面の位置が用いられる。
　そして、この真の位置と、第１状態の撮像部（すなわち、第２状態に移動する前の撮像部）によって生成された第２撮像画像に基づき算出された第２フランク面の管軸方向の位置とのずれ量に基づき、撮像部が第２状態となるように、撮像部の合焦位置を管軸に向けて近づける所定距離が決定される。具体的には、所定距離は、このずれ量とねじ部のリード角とによって幾何学的に算出可能である。

（ｃ）本発明の他の態様は、端部にねじ部が形成され、管軸を含む断面に直交する方向から見て、前記ねじ部の各ねじ山を区画する一対のフランク面がオーバーハング状に形成されたねじ付き管の、前記ねじ部のねじ形状寸法を測定するねじ形状寸法測定方法であって、照明部を用いて、前記管軸を含む断面に直交する方向に対して、前記ねじ部のリード角よりも大きな角度を成す方向に傾いた第１照明方向に平行光を出射することで、前記ねじ付き管の端部を照明する第１照明ステップと、前記照明部を用いて、前記管軸を含む断面に直交する方向に対して、前記ねじ部のリード角と反対側に傾いた第２照明方向に平行光を出射することで、前記ねじ付き管の端部を照明する第２照明ステップと、前記ねじ付き管の端部を挟んで前記照明部に対向して配置され、前記管軸を含む断面に直交する方向の視軸を有する撮像部を用いて、前記第１照明方向に出射された平行光のうち、前記各ねじ山間を通過した光を撮像することで、前記端部の第１撮像画像を生成し、前記第２照明方向に出射された平行光のうち、前記各ねじ山間を通過した光を撮像することで、前記端部の第２撮像画像を生成する撮像ステップと、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像に基づき、前記ねじ部のねじ形状寸法を演算する演算処理ステップと、を有し、前記一対のフランク面のうち、前記撮像部で、前記管軸を含む断面上の部位を直接撮像できるフランク面を第１フランク面とし、前記撮像部で、前記管軸を含む断面上の部位を直接撮像できないフランク面を第２フランク面とすると、前記演算処理ステップでは、前記撮像部の合焦位置が前記第１フランク面の前記断面上の位置に合致するように、調整部によって前記撮像部の合焦位置が調整された第１状態で生成された前記第１撮像画像に基づいて、前記第１フランク面の形状寸法を算出し、前記撮像部の合焦位置が前記第２フランク面の前記断面上の位置に合致するように、前記調整部によって前記撮像部の合焦位置が前記第１状態よりも前記管軸に向けて所定距離だけ近づけられた第２状態で生成された前記第２撮像画像に基づいて、前記第２フランク面の形状寸法を算出する。
　なお、上記「各ねじ山間を通過した光」は、第１フランク面及び第２フランク面で反射（１回反射、２回反射）されてから通過した光を含む。

（ｄ）上記（ｃ）の態様において、前記所定距離が、前記第２フランク面の管軸方向の真の位置と、前記第１状態の前記撮像部によって生成された前記第２撮像画像に基づき算出された前記第２フランク面の前記管軸方向の位置とのずれ量に基づいて決定されてもよい。

　本発明の上記各態様によれば、ねじ部の各ねじ山を区画する一対のフランク面がオーバーハング状に形成されたねじ付き管のフランク面の形状寸法を精度良く測定することが可能である。

一対のフランク面がオーバーハング状に形成されたねじ部を有するねじ付き管の端部形状の一例を模式的に示す図であって、その管軸を含む断面で見た断面図である。 同ねじ部を示す図であって、図１のＡ部の拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るねじ形状寸法測定方法の各工程の概略を示すフローチャートである。 同実施形態に係るねじ形状寸法測定装置の概略構成を模式的に示す図であり、その一部が、管軸の方向（Ｘ方向）から見た側面図となっている。 同ねじ形状寸法測定装置を示す図であって、図４のＢ－Ｂ線より、ねじ部を透過して見た側面図である。 同ねじ形状寸法測定装置に備わる照明部の構成例を模式的に示す図であって、図５と同じ視線より見た側面図である。ここで、（ａ）は、光源の傾きを変更する場合の構成例を示し、（ｂ）は一対のＬＥＤ間でＯＮ／ＯＦＦを切り換える場合の構成例を示す。 同ねじ形状寸法測定装置の撮像部によって生成された第１撮像画像及びその一部拡大図の一例を示す図である。本図は、ねじ付き管から切り出したサンプルの写真ではなく、ねじ付き管そのものを側方から撮像した写真である。 同ねじ形状寸法測定装置の撮像部によって生成される第２撮像画像及びその一部拡大図の一例を示す図である。本図も、ねじ付き管から切り出したサンプルの写真ではなく、ねじ付き管そのものを側方から撮像した写真である。 同ねじ形状寸法測定装置において、第１フランク面で反射した平行光を第１状態の撮像部が受光する場合の光路を模式的に説明する図である。ここで、（ａ）は第１照明部からの平行光を受光する場合を示し、（ｂ）は第２照明部からの平行光を受光する場合を示す。 同ねじ形状寸法測定装置において、第２フランク面で反射した平行光を第１状態の撮像部が受光する場合の光路を模式的に説明する図である。ここで、（ａ）は第１照明部からの平行光を受光する場合を示し、（ｂ）は第２照明部からの平行光を受光する場合を示す。 図９（ａ），（ｂ）の各平行光を、紙面に平行な方向より見た図である。 図９（ａ）に示した第１状態の撮像部によって生成された第１撮像画像に基づき、第１フランク面の形状寸法を実際に算出した結果を、接触式の形状寸法測定装置で測定した第１フランク面の形状寸法と比較した結果の一例を示す。すなわち、横軸を管軸方向位置としてかつ縦軸を管径方向位置としたグラフで示した、ねじ部の形状寸法の測定結果の比較である。 図１２のＡ１部の拡大図であって、第１フランク面の形状寸法を示す。ここで、横軸が管軸方向位置であり、縦軸が管径方向位置である。 図９（ｂ）に示した第１状態の撮像部によって生成された第２撮像画像に基づき、第２フランク面の形状寸法を実際に算出した結果を、接触式の形状寸法測定装置で測定した第２フランク面の形状と比較した結果の一例を示す。すなわち、横軸を管軸方向位置としてかつ縦軸を管径方向位置としたグラフで示した、ねじ部の形状寸法の測定結果の比較である。 図１４のＡ２部の拡大図であって、第２フランク面の形状寸法を示す。ここで、横軸が管軸方向位置であり、縦軸が管径方向位置である。 第２フランク面の形状寸法を算出する際に、第１状態及び第２状態の撮像部が受光する光路を模式的に説明する図である。 第２フランク面の形状寸法を算出する際に、第１状態及び第２状態の撮像部が受光する光路を模式的に説明する図である。 図１６の左図に示す第１状態の撮像部によって生成された第２撮像画像に基づき、第２フランク面の形状寸法を実際に算出した結果と、図１６の右図に示す第２状態の撮像部によって生成された第２撮像画像に基づき、第２フランク面の形状寸法を実際に算出した結果とを、接触式の形状寸法測定装置で測定した第２フランク面の形状寸法と比較した結果の一例を示す。ここで、横軸が管軸方向位置であり、縦軸が管径方向位置である。

　以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係るねじ形状寸法測定方法及びねじ形状寸法測定装置について説明する。
　以下、まずは測定対象であるねじ付き管について、図１及び図２に基づいて改めて説明する。続いて、ねじ形状寸法測定方法の概要を図３に基づいて説明する。さらに、ねじ形状寸法測定装置及びねじ形状寸法測定方法の詳細内容を、図４以降を参照しながら説明する。

［ねじ付き管］
　図１は、一対のフランク面がオーバーハング状に形成されたねじ部を有するねじ付き管Ｐの端部形状の一例を模式的に示す図であって、その管軸ＡＸを含む断面で見た断面図である。図１では、主に管軸ＡＸを境とする半分を示している。また、図２は、図１のＡ部の拡大断面図である。
　図１に示すように、ねじ付き管Ｐは、本体ＰＢと、ねじ部ＰＳと、リップ部ＰＬとを有する鋼管である。これら本体ＰＢ、ねじ部ＰＳ、リップ部ＰＬは、共通の管軸ＡＸを有する。ねじ部ＰＳとリップ部ＰＬとの間に、不図示のベベル部を有してもよい。以下の説明で、ねじ付き管Ｐをその長手方向に沿って見たときに、本体ＰＢに向かう方を中央部側、一端及び他端に向かう方向を端部側と呼ぶ場合がある。ねじ付き管Ｐは、不図示の継手に形成された雌ねじ部に螺合させることで、他のねじ付き管Ｐと連結することができる。

　本体ＰＢは、一定の内径及び外径を有する中空管である。ねじ部ＰＳは、本体ＰＢの一端及び他端のそれぞれに対して同軸かつ一体に形成された中空管であり、本体ＰＢと同じ内径の内周面と、雄ねじが形成された外周面とを有する。リップ部ＰＬは、一対のねじ部ＰＳそれぞれの端部側に対して同軸かつ一体に形成された中空管であり、本体ＰＢと同じ内径の内周面と、端部側に向かって先細りになる外周面とを有する。

　図２に示すように、ねじ部ＰＳの雄ねじは、一つのねじ山を、管軸ＡＸを含む断面で見たときに、本体ＰＢから遠いフランク面（スタブフランク、第１フランク面）Ｐ３ａと、本体ＰＢに近いフランク面（ロードフランク、第２フランク面）Ｐ３ｂとの一対を有する。以下の説明では、これら一対のフランク面Ｐ３ａ及びフランク面Ｐ３ｂを纏めてフランク面Ｐ３と呼ぶ場合がある。

　図２に示される通り、フランク面Ｐ３ａは、管軸ＡＸに垂直な断面Ｎ１に対し、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて断面Ｎ１から離れていくオーバーハング状の側面をなしている。このように、断面Ｎ１に対して負角αを形成するフランク面Ｐ３ａのことをインバース面と呼ぶ場合がある。フランク面Ｐ３ａは、管軸ＡＸを中心とする螺旋形状を有するが、管軸ＡＸを含む断面において見たときには直線形状を有する。フランク面Ｐ３ａの上端位置は、円弧状の凸角部を介して、ねじ山Ｐ１の頂面Ｐ１１に連なる。また、フランク面Ｐ３ａの下端位置は、円弧状の凹角部を介して、ねじ溝Ｐ２の底面Ｐ２１に連なる。

　図２に示される通り、フランク面Ｐ３ｂは、管軸ＡＸに垂直な断面Ｎ２に対し、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて断面Ｎ２から離れていくオーバーハング状の側面をなしている。このように、断面Ｎ２に対して負角βを形成するフランク面Ｐ３ｂにおいても、これをインバース面と呼ぶ場合がある。フランク面Ｐ３ｂは、管軸ＡＸを中心とする螺旋形状を有するが、管軸ＡＸを含む断面において見たときに直線形状を有する。フランク面Ｐ３ｂの上端位置は、円弧状の凸角部を介して、ねじ山Ｐ１の頂面Ｐ１１に連なる。また、フランク面Ｐ３ｂの下端位置は、円弧状の凹角部を介して、ねじ溝Ｐ２の底面Ｐ２１に連なる。

　以上説明のように、一対のフランク面Ｐ３ａ，３ｂは、共に、オーバーハング状のインバース面を形成する螺旋面となっている。そのため、図２にも示されるように、側方からねじ部ＰＳを見たときに、一対のフランク面Ｐ３ａ，Ｐ３ｂのうちの一方は直接目視できるが、他方は背後に隠れて見えなくなっている。

［ねじ形状寸法測定方法］
　上述のねじ付き管Ｐを測定対象として、一対のフランク面Ｐ３ａ，Ｐ３ｂのねじ形状寸法を測定する。図３は、本実施形態に係るねじ形状寸法測定方法の各工程の概略を示すフローチャートである。各工程の詳細及びこれに用いるねじ形状寸法測定装置については後述するが、その前に本図を用いて概要を説明しておく。

　図３のステップＳ１～Ｓ４は、装置構成を後述の「第１状態」とした上で行う。一方、ステップＳ５～Ｓ６は、装置構成を後述の「第２状態」とした上で行う。なお、複数本のねじ付き管Ｐを連続して測定する場合、初回のねじ付き管Ｐに対してのみ、図３の全工程を実施する。そして、２本目以降のねじ付き管Ｐについては、ステップＳ１，Ｓ３，Ｓ４を省略し、初回のねじ付き管Ｐについて求めた所定距離ΔＺを流用して測定する。よって、２本目以降のねじ付き管Ｐに対しては、ステップＳ２，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７をこの順に実行する。

　まず、ステップＳ１では、フランク面Ｐ３ｂの管軸ＡＸ方向における真の位置（合焦位置）を予め得ておく。この真の位置は、例えばコントレーサなどの接触式の形状寸法測定装置（不図示）を用いることで得られる。
　続くステップＳ２では、第１状態において、管軸ＡＸを含む断面Ｍ（図４）の位置においてフランク面Ｐ３ａに合焦する。そして、その合焦状態においてフランク面Ｐ３ａの形状寸法を測定する。

　続くステップＳ３では、第１状態のまま、管軸ＡＸを含む断面Ｍ（図４）におけるフランク面Ｐ３ｂの位置（合焦位置）を求める。ここで求めた位置は、上述した「真の位置」に対してずれている。
　続くステップＳ４では、ステップＳ１で求めたフランク面Ｐ３ｂの真の位置と、ステップＳ３で求めた位置との差分値を求め、これにより、管軸ＡＸ方向における位置のずれ量を求める。そして、このずれ量を補正するために必要となる焦点距離の補正量として、後述する所定距離ΔＺを求める。

　続くステップＳ５では、ステップＳ４で得た所定距離ΔＺに基づいて管軸ＡＸ及び撮像部３間の焦点距離を補正した第２状態とする。これにより、管軸ＡＸを含む断面Ｍ（図４）の位置においてフランク面Ｐ３ｂに合焦する。
　続くステップＳ６では、ステップＳ５で得た合焦状態のまま、フランク面Ｐ３ｂの形状寸法を求める。

　そして、最後のステップＳ７では、ステップＳ２で得たフランク面Ｐ３ａの形状寸法とステップＳ６で得たフランク面Ｐ３ｂの形状寸法とを合成し、これにより、測定範囲におけるねじ部ＰＳの形状寸法測定が得られる。なお、撮像部による撮像範囲は狭いため、ねじ部ＰＳの全長について形状寸法測定を実施する場合には、ステップＳ６の後、別の撮像範囲に対してステップＳ２，Ｓ５，Ｓ６をこの順に実施する。そして最後に、ステップＳ７を実施することでねじ部ＰＳの全長にわたった形状寸法の測定が完了する。

　上記各ステップを含むねじ形状寸法測定方法の骨子は、以下の通りである。
　すなわち、本実施形態のねじ形状寸法測定方法では、端部にねじ部ＰＳが形成され、管軸ＡＸを含む断面で見たときにねじ部ＰＳの各ねじ山を区画する一対のフランク面Ｐ３ａ，Ｐ３ｂの両方がオーバーハング状に形成されたねじ付き管Ｐの、ねじ部ＰＳのねじ形状寸法を測定する。

　そして、このねじ形状寸法測定方法は、第１照明ステップと第２照明ステップとを有する。第１照明ステップでは、管軸ＡＸを含む断面に直交する方向に対して、ねじ部ＰＳのリード角よりも大きな角度を成す方向に傾いた第１照明方向に平行光を出射することで、前記端部を照明する。この第１照明ステップは、図３のステップＳ２に含まれる。
　また、第２照明ステップでは、管軸ＡＸを含む断面に直交する方向に対して、ねじ部ＰＳの前記リード角と反対側に傾いた第２照明方向に平行光を出射することで、前記端部を照明する。この第２照明ステップは、図３のステップＳ３～Ｓ６に含まれる。

　さらに、このねじ形状寸法測定方法は、撮像ステップを有する。この撮像ステップでは、前記端部を間に挟んで前記平行光の出射元と対向する撮像側において、前記第１照明方向に出射された平行光のうち、前記ねじ山間を通過した光を受光することで前記端部の第１撮像画像を撮像する。また、前記第２照明方向に出射された平行光のうち、前記ねじ山間を通過した光を受光することで前記端部の第２撮像画像を撮像する。この撮像ステップは、図３のＳ２～Ｓ６に含まれる。

　さらに、このねじ形状寸法測定方法は、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像に基づき、ねじ部ＰＳの前記ねじ形状寸法を演算する演算処理ステップを有する。この演算処理ステップは、図３のＳ２，Ｓ６，Ｓ７に含まれる。
　そして、フランク面Ｐ３ａ，Ｐ３ｂのうち、管軸ＡＸを含む断面上の部位を前記撮像側から直接撮像できる方を第１フランク面（フランク面Ｐ３ａ）とし、管軸ＡＸを含む断面上の部位を前記撮像側から直接撮像できない方を第２フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）としたときに、前記演算処理ステップでは、以下の様にフランク面Ｐ３ａ及びフランク面Ｐ３ｂの形状寸法を算出する。

　すなわち、前記演算処理ステップでは、合焦位置がフランク面Ｐ３ａの管軸ＡＸを含む断面上の位置に合致するように調整された第１状態で撮像された前記第１撮像画像に基づいて、フランク面Ｐ３ａの形状寸法を算出する。
　また、合焦位置がフランク面Ｐ３ｂの管軸ＡＸを含む断面上の位置に合致するように、前記合焦位置が前記第１状態よりも管軸ＡＸに向けて所定距離だけ近づけられた第２状態で撮像された前記第２撮像画像に基づいて、フランク面Ｐ３ｂの形状寸法を算出する。

　前記所定距離は、後述する式（１）のΔＺのことであり、フランク面Ｐ３ｂの管軸ＡＸ方向の真の位置と、前記第１状態で撮像された前記第２撮像画像に基づき算出されたフランク面Ｐ３ｂの管軸ＡＸ方向の位置とのずれ量に基づいて求められる。

［ねじ形状寸法測定装置］
　図４は、本発明の一実施形態に係るねじ形状寸法測定装置の概略構成を模式的に示す図であり、その一部が、管軸ＡＸの方向（Ｘ方向）から見た側面図となっている。図５は、同ねじ形状寸法測定装置を示す図であって、図４のＢ－Ｂ線より、ねじ部ＰＳを透過して見た側面図である。すなわち、図５は、管軸ＡＸを含む断面（本実施形態では水平面）Ｍに平行な方向（Ｙ方向）から見た場合の、図４の紙面右側に位置する光学系（照明部２００及び撮像部３）の側面図である。図４の紙面左側に位置する光学系の側面図は省略するが、ねじ付き管Ｐのねじ部ＰＳのリード角γが図５に示すものと反転する点を除き、同様の図となる。

　図４及び図５に示すように、本実施形態に係るねじ形状寸法測定装置１００は、前述の図１に示したねじ付き管Ｐの端部に形成されたねじ部ＰＳのねじ形状寸法を測定する装置であり、照明部２００（第１照明部１、第２照明部２）と、撮像部３と、調整部４と、演算処理部５と、を備えている。

　調整部４は、撮像部３の合焦位置（後述のＦａ、Ｆｂ）を調整する機能を有する。本実施形態では、調整部４として、撮像部３を支持し、ねじ付き管Ｐの管軸ＡＸを含む断面Ｍに直交する方向（Ｚ方向、本実施形態では上下方向）に撮像部３を移動させることが可能な構成を用いている。具体的には、調整部４は、ねじ付き管Ｐを間に挟んでＹ方向の両側に設けられ、それぞれが撮像部３を支持し、管軸ＡＸを含む断面Ｍに直交する方向に撮像部３を移動させることが可能な一軸ステージ等から構成されている。

　本実施形態では、撮像部３のみならず、照明部２００も両側の調整部４に取り付けられており、照明部２００及び撮像部３が、Ｚ方向に一体的に移動可能になっている。ただし、本発明はこの構成のみに限るものではなく、撮像部３のみが調整部４によってＺ方向に移動可能な構成を採用することも可能である。また、調整部４として、ねじ付き管Ｐを支持し、ねじ付き管Ｐの管軸ＡＸを含む断面Ｍに直交する方向にねじ付き管Ｐを移動させることが可能な構成を採用することも可能である。さらに、ズームレンズ等の、撮像部３の焦点距離を変更可能な構成を採用することも可能である。また、調整部４としては、撮像部３の位置や角度を変える機能を有するものとして、例えばゴニオステージや回転ステージを採用してもよい。

　本実施形態の照明部２００は、照明部２００を構成する部材の傾きを変更したり、駆動する部材を切り替えたりすることなどにより、後述の第１照明方向に平行光を出射する第１照明部１としての機能と、後述の第２照明方向に平行光を出射する第２照明部２としての機能と、を切り替える構成とされている。ただし、本発明はこの構成のみに限るものではなく、第１照明部１及び第２照明部２を完全に別個の照明部とすることも可能である。
　さらに、本実施形態では、ねじ付き管Ｐの管軸ＡＸを間に挟んでＹ方向に対向する部位を照明及び撮像するために、２組の同一構成を有する光学系（照明部２００及び撮像部３）を備えている。

　なお、図５では、便宜上、ねじ部ＰＳの図示を簡略化して記載（ねじ山Ｐ１及びねじ溝Ｐ２の一部のみを図示）しているが、ねじ付き管Ｐのハッチングを施していない部分が、ねじ付き管Ｐの端部であり、図１で説明したように、この端部の外周面に、ねじ部ＰＳ、リップ部ＰＬが形成されている。ねじ付き管Ｐは、本実施形態に係るねじ形状寸法測定装置１００によってねじ形状寸法を測定する際に、チャック（図示せず）等によって固定される。
　以下、ねじ形状寸法測定装置１００が備える調整部４以外の各構成要素のより具体的な構成について順に説明する。

　＜照明部２００（第１照明部１及び第２照明部２）＞
　第１照明部１は、ねじ付き管Ｐの管軸ＡＸを含む断面Ｍに直交する方向（Ｚ方向）に対して、ねじ部ＰＳのリード角γよりも大きな角度θ１を成す方向に傾いた（Ｚ方向に対して、リード角γと同じ側に（図５）に示す例では反時計回りに）角度θ１だけ傾いた）光軸を有する。第１照明部１は、Ｘ方向及びＹ方向に所定の拡がりを有し、Ｘ方向とＺ方向とが成すＸＺ平面内で、Ｚ方向に対してリード角γと同じ側に角度θ１だけ傾いた平行光Ｌ１（図５において実線で示す矢印）を出射することで、ねじ付き管Ｐの端部を照明する。本明細書では、この照明方向を第１照明方向と称する。第１照明部１から出射する平行光Ｌ１の光束の光軸に垂直な断面は、撮像部３で撮像する範囲（すなわち、撮像視野）よりも十分に広い面積を有する。平行光Ｌ１がフランク面Ｐ３で反射し、その反射光の正反射成分を撮像部３で撮像する必要があるため、好ましくは、角度θ１は、約２γに設定される。

　実際には、ねじ部ＰＳの種類によってリード角γはバラツキ（以下、最大リード角をγｍａｘ、最小リード角をγｍｉｎとする）等を有するため、測定対象であるねじ部ＰＳのリード角γに応じて、第１照明部１の光軸の角度θ１がθ１＝２γとなるように、光軸を調整することが好ましい。或いは、実用上、２（γｍａｘ－γｍｉｎ）はあまり大きくないので、第１照明部１から、２（γｍａｘ－γｍｉｎ）と同程度の広がりのある平行光Ｌ１を、光軸の角度θ１≒（γｍａｘ＋γｍｉｎ）に設定して出射しても良い。具体的には、設備的な制約や、ねじ付き管Ｐの曲がり等を考慮し、余裕を持たせることで、θ１≦４°に設定することが好ましい。

　第２照明部２は、断面Ｍに直交する方向（Ｚ方向）に対して、ねじ部ＰＳのリード角γと反対側に角度θ２だけ傾いた（Ｚ方向に対して、リード角γと反対側に（図５に示す例では時計回りに）角度θ２だけ傾いた）光軸を有する。第２照明部２は、Ｘ方向及びＹ方向に所定の拡がりを有し、Ｘ方向とＺ方向とが成すＸＺ平面内で、Ｚ方向に対してリード角γと反対側に角度θ２だけ傾いた平行光Ｌ２（図５において破線で示す矢印）を出射することで、ねじ付き管Ｐの端部を照明する。本明細書では、この照明方向を第２照明方向と称する。第２照明部２から出射する平行光Ｌ２の光束の光軸に垂直な断面は、撮像部３で撮像する範囲（すなわち、撮像視野）よりも十分に広い面積を有する。

　以下、第１照明部１及び第２照明部２（照明部２００）の具体的な構成例について説明する。
　図６は、照明部２００の具体的な構成例を模式的に示す側面図である。図６では、ねじ付き管Ｐの図示を省略している。

　図６（ａ）に示す照明部２００は、光源１１と、ゴニオステージ１２と、を具備する。
　光源１１としては、平行光を出射するものである限りにおいて特に限定されないが、例えばレンズ付きＬＥＤ照明、レンズ付きハロゲンランプ、レーザ等が用いられる。

　ゴニオステージ１２を駆動することにより、光源１１の光軸がＹ方向の軸回りに回動する。図６（ａ）において実線で示す状態の光源１１は、ねじ付き管Ｐの管軸ＡＸを含む断面Ｍに直交する方向（Ｚ方向）に対して、リード角γ（図５参照）と同じ側に角度θ１だけ傾いた光軸を有し、そのまま真っ直ぐに、すなわち、第１照明方向に平行光Ｌ１（図６（ａ）では平行光Ｌ１の光軸のみを図示）を出射することで、ねじ付き管Ｐの端部を照明する。すなわち、この状態での照明部２００は、第１照明部１としての機能を奏する。

　一方、図６（ａ）において破線で示す状態の光源１１は、断面Ｍに直交する方向（Ｚ方向）に対して、リード角γと反対側に角度θ２だけ傾いた光軸を有し、そのまま真っ直ぐに、すなわち、第２照明方向に平行光Ｌ２（図６（ａ）では平行光Ｌ２の光軸のみを図示）を出射することで、ねじ付き管Ｐの端部を照明する。すなわち、この状態での照明部２００は、第２照明部２としての機能を奏する。
　以上のように、図６（ａ）に示す例は、照明部２００を構成する光源１１の傾きを変更することで、第１照明部１としての機能と、第２照明部２としての機能を切り替える構成である。

　図６（ｂ）に示す照明部２００は、２つのＬＥＤ（Light-Emitting Diode）１３ａ、１３ｂと、レンズ１４と、を具備する。
　ＬＥＤ１３ａ及びＬＥＤ１３ｂは、レンズ１４の光軸からＸ方向に外れた位置に配置されている。ＬＥＤ１３ａ及びＬＥＤ１３ｂは、レンズ１４の光軸を挟んで、互いに反対側に配置されている。ＬＥＤ１３ａ、１３ｂとレンズ１４とのＺ方向の離間距離は、レンズ１４の焦点距離とほぼ等しくなっている。

　ＬＥＤ１３ａから出射された光は、レンズ１４によって平行光Ｌ１（図６（ｂ）では平行光Ｌ１の光軸のみを図示）となり、ねじ付き管Ｐの管軸ＡＸを含む断面Ｍに直交する方向（Ｚ方向）に対して、リード角γ（図５参照）と同じ側に角度θ１だけ傾いた方向、すなわち、第１照明方向からねじ付き管Ｐの端部を照明する。すなわち、ＬＥＤ１３ａ及びレンズ１４の組み合わせは、第１照明部１としての機能を奏する。具体的には、ＬＥＤ１３ａを駆動し、ＬＥＤ１３ｂの駆動を停止することで、ＬＥＤ１３ａ及びレンズ１４の組み合わせが第１照明部１として機能する。

　一方、ＬＥＤ１３ｂから出射された光は、レンズ１４によって平行光Ｌ２（図６（ｂ）では平行光Ｌ２の光軸のみを図示）となり、断面Ｍに直交する方向（Ｚ方向）に対して、リード角γと反対側に角度θ２だけ傾いた方向、すなわち、第２照明方向からねじ付き管Ｐの端部を照明する。すなわち、ＬＥＤ１３ｂ及びレンズ１４の組み合わせは、第２照明部２としての機能を奏する。具体的には、ＬＥＤ１３ｂを駆動し、ＬＥＤ１３ａの駆動を停止することで、ＬＥＤ１３ｂ及びレンズ１４の組み合わせが第２照明部２として機能する。
　以上のように、図６（ｂ）に示す例は、照明部２００を構成するＬＥＤ１３ａ、ＬＥＤ１３ｂの駆動を切り替えることで、第１照明部１としての機能と、第２照明部２としての機能を切り替える構成である。

　本実施形態の第１照明部１及び第２照明部２は、図５に示す構成のみに限られるものではない。第１照明部１としては、断面Ｍに直交する方向（Ｚ方向）に対して、ねじ部ＰＳのリード角γよりも大きな角度を成す方向に傾いた光軸を有し、平行光Ｌ１を出射することで、ねじ付き管Ｐの端部を照明できる限りにおいて、種々の構成を採用可能である。また、第２照明部２としては、断面Ｍに直交する方向（Ｚ方向）に対して、ねじ部ＰＳのリード角γと反対側に傾いた光軸を有し、平行光Ｌ２を出射することで、ねじ付き管Ｐの端部を照明できる限りにおいて、種々の構成を採用可能である。

　＜撮像部３＞
　撮像部３は、ねじ付き管Ｐの端部を間に挟んで第１照明部１及び第２照明部２に対向して配置されており、第１照明部１から第１照明方向に出射された平行光Ｌ１のうち、ねじ付き管Ｐの端部に遮られずに通過した光（各ねじ山間を通過した光）を撮像することで、ねじ付き管Ｐの端部の第１撮像画像を生成する。また、第２照明部２から出射された平行光Ｌ２のうち、ねじ付き管Ｐの端部に遮られずに通過した光（各ねじ山間を通過した光）を撮像することで、ねじ付き管Ｐの端部の第２撮像画像を生成する。

　撮像部３は、撮像素子と、この撮像素子に画像を結像するレンズとの組み合わせで構成される。具体的には、図５及び図６に示すように、撮像部３は、撮像部本体３１と、撮像部本体３１に取り付けられたテレセントリックレンズ３２と、を具備する。撮像部本体３１は、２次元配置されたＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を具備する。撮像部３は、テレセントリックレンズ３２を具備することで、撮像部本体３１の撮像素子において平行光成分を容易に受光可能である。
　撮像部３は、断面Ｍに直交する方向（Ｚ方向）の視軸を有する。そして、撮像部３はテレセントリックレンズ３２を具備するため、物面近傍の画角が０°であり、倍率が一定となるため、寸法測定に好適である。

　ここで、一対のフランク面Ｐ３のうち、撮像部３で断面Ｍ上の部位を直接撮像できるフランク面Ｐ３（図５に示す例では、撮像部３に面する側のフランク面Ｐ３である、ねじ付き管Ｐの端部側に位置するフランク面Ｐ３ａ）を第１フランク面とし、撮像部３で断面Ｍ上の部位を直接撮像できないフランク面（図５に示す例では、撮像部３に面しない側のフランク面Ｐ３である、ねじ付き管Ｐの中央部側に位置するフランク面Ｐ３ｂ）を第２フランク面とする。この場合、第１フランク面の形状寸法を算出する際には、撮像部３の合焦位置が第１フランク面の断面Ｍ上の位置に合致する状態（第１状態）となるように、ねじ付き管Ｐの配置位置に応じて、調整部４によって撮像部３の位置（Ｚ方向の位置）が調整され、この第１状態の撮像部３によって第１撮像画像が生成される。一方、第２フランク面の形状寸法を算出する際には、撮像部３の合焦位置が第２フランク面の断面Ｍ上の位置に合致する状態（第２状態）となるように、ねじ付き管Ｐの配置位置に応じて、調整部４によって撮像部３の位置（Ｚ方向の位置）が調整され、この第２状態の撮像部３によって第２撮像画像が生成される。
　第１状態及び第２状態のより具体的な説明については後述する。

　図７及び図８は、撮像部３によって生成される第１撮像画像及び第２撮像画像の一例を示す図である。図７の左図は、θ１＝２°のときに得られた第１撮像画像の一例であり、図７の右図は、図７の左図に示す破線で囲った領域の拡大図である。図８の左図は、θ２＝１°のときに得られた第２撮像画像の一例であり、図８の右図は、図８の左図に示す破線で囲った領域の拡大図である。

　図７から分かるように、フランク面Ｐ３ａに相当する画素領域に干渉縞のような濃淡模様が生じた第１撮像画像が生成される。同様に、図８から分かるように、フランク面Ｐ３ｂに相当する画素領域にも、干渉縞のような濃淡模様が生じた第２撮像画像が生成される。したがって、この第１撮像画像及び第２撮像画像における干渉縞のような濃淡模様が生じた画素領域を抽出することで、フランク面Ｐ３（フランク面Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ）の形状寸法を算出することが可能である。

　＜演算処理部５＞
　演算処理部５は、撮像部３に接続されており、撮像部３によって生成された第１撮像画像及び第２撮像画像に基づき、ねじ付き管Ｐの端部に形成されたねじ部ＰＳの形状寸法（第１フランク面及び第２フランク面の形状寸法）を演算する。

　具体的には、演算処理部５は、第１撮像画像に画像処理を施すことで、第１撮像画像を構成する画素の合焦測度（focusing degree。合焦の程度を表す指標であり、隣接する画素間のコントラストや濃度偏差で表される）を算出する。前述のように、干渉縞のような濃淡模様が生じた画素領域は合焦測度が高いと考えられるため、演算処理部５は、第１撮像画像を構成する画素のうちで合焦測度の高い画素を第１フランク面の形状として算出する。同様に、演算処理部５は、第２撮像画像に画像処理を施すことで、第２撮像画像を構成する画素の合焦測度を算出し、第２撮像画像を構成する画素のうちで合焦測度の高い画素を第２フランク面の形状として算出する。

　なお、合焦測度の具体的な算出方法や、算出した合焦測度に基づいてフランク面Ｐ３の形状寸法を算出する方法は、特許文献２に記載の方法と同様であるため、ここではその詳細な説明は省略する。
　演算処理部５は、例えば、上記のような演算処理を実行するためのプログラムがインストールされたパーソナルコンピュータから構成される。

　以下、前述の第１状態及び第２状態について、より具体的に説明する。
　図９及び図１０は、第１状態の撮像部３が受光する光路を模式的に説明する図である。また、図１１は、図９（ａ），（ｂ）の各平行光を、紙面に平行な方向より見た図である。
　図９（ａ）は、図４の紙面右側に位置する撮像部３が第１状態であるときに、第１照明部１から出射された平行光Ｌ１が撮像部３で検出されるまでの光路を示す。図９（ａ）に示す状態では、撮像部３は、一対のフランク面Ｐ３ａ，Ｐ３ｂのうち、ねじ付き管Ｐの端部側に位置するフランク面Ｐ３ａの断面Ｍ上の部位を直接撮像できる。そして、第１状態では、撮像部３の合焦位置Ｆａがフランク面Ｐ３ａの断面Ｍ上の位置に合致している。撮像部３は、第１照明部１から出射され、フランク面Ｐ３ａで反射した平行光Ｌ１を検出して、合焦位置Ｆａで撮像することで、第１撮像画像を生成する。このため、演算処理部５は、フランク面Ｐ３ａの断面Ｍ上の位置で合焦した第１撮像画像に基づき、断面Ｍにおける第１フランク面Ｐ３ａの形状を精度良く算出可能である。

　図９（ｂ）は、図４の紙面右側に位置する撮像部３が第１状態であるとき（図９（ａ）に示す状態から撮像部３の位置を変えなかった場合）に、第２照明部２から出射された平行光Ｌ２が撮像部３で検出されるまでの光路を示す。図９（ｂ）に示す状態では、撮像部３は、一対のフランク面Ｐ３ａ，Ｐ３ｂのうち、ねじ付き管Ｐの中央部側に位置するフランク面Ｐ３ｂの断面Ｍ上の部位を直接撮像できないため、フランク面Ｐ３ｂが第２フランク面となる。図９（ｂ）に示す状態の撮像部３は、第２照明部２から出射され、ある一つのねじ山Ｐ１を区画するフランク面Ｐ３ｂで反射し、更に隣接するねじ山Ｐ１を区画するフランク面Ｐ３ａで反射した平行光Ｌ２を検出して撮像することで、第２撮像画像を生成すると考えられる。この際、図９（ａ）に太い実線で示す部分の平行光Ｌ１の光路長と、図９（ｂ）に太い破線で示す部分の平行光Ｌ２の光路長とが等しい（合焦状態が等しい）とすると、図９（ｂ）に示す状態では、撮像部３の合焦位置Ｆｂは、第２フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の断面Ｍ上の位置よりも撮像部３に近い位置（図９（ｂ）に示す断面Ｍよりも上方の位置）になっていると考えられる。このため、演算処理部５が、フランク面Ｐ３ｂの断面Ｍ上の位置よりも撮像部３に近い位置で合焦した第２撮像画像に基づき算出した第２フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の位置（ねじ付き管Ｐの管軸ＡＸ方向の位置）は、断面Ｍにおける第２フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の位置よりもねじ付き管Ｐの中央部側にずれていると考えられる。

　なお、参考用して、図９（ａ）及び図９（ｂ）を、管軸ＡＸを含んでかつ紙面に垂直な断面でフランク面Ｐ３ａ，Ｐ３ｂを見た場合の図を、図１１に示しておく。この図１１に示すように、平行光Ｌ１は、図９（ａ）にも示したように、管軸ＡＸを含む断面上の位置にある。一方、平行光Ｌ２は、図９（ｂ）にも示したように、同断面よりも奥側にずれた位置、すなわち撮像部３に近い位置に当たっている。

　図１０（ａ）は、図４の左側に位置する撮像部３が第１状態であるときに、第１照明部１から出射された平行光Ｌ１が撮像部３で検出されるまでの光路を示す。図９（ａ）に示す状態とは、ねじ付き管Ｐのねじ部のリード角γが反転し、平行光Ｌ１がねじ付き管Ｐの中央部側に位置するフランク面Ｐ３ｂに照射される点で異なる。図１０（ａ）に示す状態では、撮像部３は、一対のフランク面Ｐ３ａ，Ｐ３ｂのうち、ねじ付き管Ｐの中央部側に位置するフランク面Ｐ３ｂの断面Ｍ上の部位を直接撮像できるため、フランク面Ｐ３ｂが第１フランク面である。そして、第１状態では、撮像部３の合焦位置Ｆｂが第１フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の断面Ｍ上の位置に合致している。撮像部３は、第１照明部１から出射され、フランク面Ｐ３ｂで反射した平行光Ｌ１を検出して、合焦位置Ｆｂで撮像することで、第１撮像画像を生成する。このため、演算処理部５は、フランク面Ｐ３ｂの断面Ｍ上の位置で合焦した第１撮像画像に基づき、断面Ｍにおける第１フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の形状寸法を精度良く算出可能である。

　図１０（ｂ）は、図９（ａ）の紙面左側に位置する撮像部３が第１状態であるとき（図１０（ａ）に示す状態から撮像部３の位置を変えなかった場合）に、第２照明部２から出射された平行光Ｌ２が撮像部３で検出されるまでの光路を示す。図１０（ｂ）に示す状態では、撮像部３は、一対のフランク面Ｐ３ａ，Ｐ３ｂのうち、ねじ付き管Ｐの端部側に位置するフランク面Ｐ３ａの断面Ｍ上の部位を直接撮像できないため、フランク面Ｐ３ａが第２フランク面となる。図１０（ｂ）に示す状態の撮像部３は、第２照明部２から出射され、ある一つのねじ山Ｐ１を区画するフランク面Ｐ３ａで反射し、更に隣接するねじ山Ｐ１を区画するフランク面Ｐ３ｂで反射した平行光Ｌ２を検出して撮像することで、第２撮像画像を生成すると考えられる。この際、図１０（ａ）に太い実線で示す部分の平行光Ｌ１の光路長と、図１０（ｂ）に太い破線で示す部分の平行光Ｌ２の光路長とが等しい（合焦状態が等しい）とすると、図１０（ｂ）に示す状態では、撮像部３の合焦位置Ｆａは、第２フランク面（フランク面Ｐ３ａ）の断面Ｍ上の位置よりも撮像部３に近い位置（図１０（ｂ）に示す断面Ｍよりも上方の位置）になっていると考えられる。このため、演算処理部５が、フランク面Ｐ３ａの断面Ｍ上の位置よりも撮像部３に近い位置で合焦した第２撮像画像に基づき算出した第２フランク面（フランク面Ｐ３ａ）の位置（ねじ付き管Ｐの管軸ＡＸ方向の位置）は、断面Ｍにおける第２フランク面（フランク面Ｐ３ａ）の位置よりもねじ付き管Ｐの端部側にずれていると考えられる。

　以上に説明したように、一対のフランク面Ｐ３の双方がフック状フランク面である場合、撮像部３の位置（視軸方向の位置）を変えずに固定した状態（第１状態）で、双方のフランク面Ｐ３の形状寸法を算出すると、何れか一方のフランク面Ｐ３の位置が管軸ＡＸ方向にずれて算出される。
　具体的には、図９（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、撮像部３に面して直接撮像できる第１フランク面（図９（ａ）ではフランク面Ｐ３ａ、図１０（ａ）ではフランク面Ｐ３ｂ）の形状寸法を測定する場合には、第１状態の撮像部３によって生成された第１撮像画像に基づき、第１フランク面の形状寸法を精度良く算出することができる。

　一方、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示すように、撮像部３に面しないために直接撮像できない第２フランク面（図９（ｂ）ではフランク面Ｐ３ｂ、図１０（ｂ）ではフランク面Ｐ３ａ）の形状寸法を測定する場合には、第１状態の撮像部３によって生成された第２撮像画像に基づき、第２フランク面の形状寸法を算出すると、第２フランク面の位置が管軸ＡＸ方向にずれて算出される。具体的には、図９（ｂ）に示す第２フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の位置は、ねじ付き管Ｐの中央部側にずれて算出され、図１０（ｂ）に示す第２フランク面（フランク面Ｐ３ａ）の位置は、ねじ付き管Ｐの端部側にずれて算出される。

　図１２及び図１３は、図９（ａ）に示す第１状態の撮像部３によって生成された第１撮像画像に基づき、第１フランク面Ｐ３ａの形状寸法を実際に算出した結果を、接触式の形状寸法測定装置（ミツトヨ製コントレーサ、触針の先端角度２０°、先端半径２５μｍ）で測定した第１フランク面の形状と比較した結果の一例を示す。図１２は結果の全体を示し、図１３は図１２に示す符号Ａ１の破線で囲った領域にある第１フランク面（フランク面Ｐ３ａ）の形状の拡大図を示す。図１２及び図１３に示す結果は、第１照明部１の光軸がθ１＝２°だけ傾いているときに得られた結果である。図１２の横軸は、ある位置を基準（０ｍｍ）としたねじ付き管Ｐの管軸ＡＸ方向の位置を示し、縦軸は、ある位置を基準（０ｍｍ）としたねじ付き管Ｐの管径方向の位置を示す。

　図１３に示すように、第１状態の撮像部３によって生成された第１撮像画像に基づき算出したフランク面Ｐ３ａの形状は、コントレーサで測定した第１フランク面の形状とよく一致しており、第１フランク面の形状寸法を精度良く算出できていることが分かる。

　図１４及び図１５は、図９（ｂ）に示す第１状態の撮像部３によって生成された第２撮像画像に基づき、第２フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の形状寸法を実際に算出した結果を、接触式の形状寸法測定装置（ミツトヨ製コントレーサ、触針の先端角度２０°、先端半径２５μｍ）で測定した第２フランク面の形状と比較した結果の一例を示す。図１４は結果の全体を、図１５は図１４に示す符号Ａ２の破線で囲った領域にある第２フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の形状の拡大図を示す。図１４及び図１５に示す結果は、第２照明部２の光軸がθ２＝１°だけ傾いているときに得られた結果である。図１４の横軸は、ある位置を基準（０ｍｍ）としたねじ付き管Ｐの管軸ＡＸ方向の位置を示し、縦軸は、ある位置を基準（０ｍｍ）としたねじ付き管Ｐの管径方向の位置を示す。

　図１５に示すように、第１状態の撮像部３によって生成された第２撮像画像に基づき算出した第２フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の位置は、コントレーサで測定した第２フランク面の位置に対して、ねじ付き管Ｐの中央部側に４０μｍ程度ずれて算出されていることが分かる。

　以上のように、第１状態の撮像部３によって生成された第２撮像画像に基づき、第２フランク面の形状寸法を算出すると、第２フランク面の位置が管軸ＡＸ方向にずれて算出されるという問題を解決するため、本実施形態に係るねじ形状寸法測定装置１００では、前述のように、第２フランク面の形状寸法を算出する際、撮像部３の合焦位置が第２フランク面の断面Ｍ上の位置に合致する第２状態となるように、調整部４によって撮像部３の位置（Ｚ方向の位置）が調整され、この第２状態の撮像部３によって第２撮像画像が生成される。

　図１６及び図１７は、第２フランク面の形状寸法を算出する際に、第１状態及び第２状態の撮像部３が受光する光路を模式的に説明する図である。
　図１６（ａ）の左図は、図９（ｂ）と同一であり、図４の右側に位置する撮像部３が第１状態であるときに、第２照明部２から出射された平行光Ｌ２が撮像部３で検出されるまでの光路を示す。
　図１６の右図は、図１６の左図に示す第１状態の撮像部３の位置を調整して、第２状態にしたときに、第２照明部２から出射された平行光Ｌ２が撮像部３で検出されるまでの光路を示す。図１６の右図に示すように、第２状態の撮像部３は、図１６の左図に示す第１状態よりもねじ付き管Ｐに所定距離ΔＺだけ近づく（合焦位置Ｆｂが管軸ＡＸに向けて所定距離ΔＺだけ近づく）ことで、撮像部３の合焦位置Ｆｂが第２フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の断面Ｍ上の位置に合致している。図１６の右図に示す第２状態の撮像部３は、第２照明部２から出射され、ある一つのねじ山Ｐ１を区画するフランク面Ｐ３ｂで反射し、更に隣接するねじ山Ｐ１を区画する第１フランク面Ｐ３ａで反射した平行光Ｌ２を検出して、合焦位置Ｆｂで撮像することで、第２撮像画像を生成する。このため、演算処理部５は、フランク面Ｐ３ｂの断面Ｍ上の位置で合焦した第２撮像画像に基づき、断面Ｍにおける第２フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の形状寸法を精度良く算出可能であり、算出される第２フランク面の位置ずれが低減する。

　図１７の左図は、図１０（ｂ）と同一であり、図４の左側に位置する撮像部３が第１状態であるときに、第２照明部２から出射された平行光Ｌ２が撮像部３で検出されるまでの光路を示す。
　図１７の右図は、図１７の左図に示す第１状態の撮像部３の位置を調整して、第２状態にしたときに、第２照明部２から出射された平行光Ｌ２が撮像部３で検出されるまでの光路を示す。図１７の右図に示すように、第２状態の撮像部３は、図１７の左図に示す第１状態よりもねじ付き管Ｐに所定距離ΔＺだけ近づく（合焦位置Ｆａが管軸ＡＸに向けて所定距離ΔＺだけ近づく）ことで、撮像部３の合焦位置Ｆａが第２フランク面（フランク面Ｐ３ａ）の断面Ｍ上の位置に合致している。図１７の右図に示す第２状態の撮像部３は、第２照明部２から出射され、一のねじ山Ｐ１を区画するフランク面Ｐ３ａで反射し、更に隣接するねじ山Ｐ１を区画するフランク面Ｐ３ｂで反射した平行光Ｌ２を検出して、合焦位置Ｆａで撮像することで、第２撮像画像を生成する。このため、演算処理部５は、第１フランク面Ｐ３ａの断面Ｍ上の位置で合焦した第２撮像画像に基づき、断面Ｍにおける第２フランク面（フランク面Ｐ３ａ）の形状寸法を精度良く算出可能であり、算出される第２フランク面の位置ずれが低減する。

　なお、所定距離ΔＺは、例えば、第２フランク面の管軸ＡＸ方向の真の位置（例えば、コントレーサで測定した第２フランク面の位置）と、第１状態の撮像部３によって生成された第２撮像画像に基づき算出された第２フランク面の管軸ＡＸ方向の位置とのずれ量に基づき決定すればよい。具体的には、上記のずれ量をΔＸ（ｍｍ）とすると、所定距離ΔＺ（ｍｍ）は、ずれ量ΔＸ（ｍｍ）及びリード角γ（°）を用いて、幾何学的に、以下の式（１）によって決定することができる。

　ΔＺ＝ΔＸ／ｔａｎγ　・・・（１）

　前述の図１５に示す例では、ΔＸ≒０．０４０ｍｍであるため、例えば、リード角γ＝０．７６°とすると、上記の式（１）より、ΔＺ≒３ｍｍとなる。

　図１８は、図１６の左図に示す第１状態の撮像部３によって生成された第２撮像画像に基づき、第２フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の形状寸法を実際に算出した結果と、図１６の右図に示す第２状態の撮像部３によって生成された第２撮像画像に基づき、第２フランク面の形状寸法を実際に算出した結果とを、接触式の形状寸法測定装置（ミツトヨ製コントレーサ、触針の先端角度２０°、先端半径２５μｍ）で測定した第２フランク面の形状と比較した結果の一例を示す。図１８に示す結果は、第２照明部２の光軸がθ２＝１°だけ傾いているときに得られた結果である。図１８の横軸は、ある位置を基準（０ｍｍ）としたねじ付き管Ｐの管軸方向の位置を示し、縦軸は、ある位置を基準（０ｍｍ）としたねじ付き管Ｐの管径方向の位置を示す。

　図１８に示すように、第１状態の撮像部３によって生成された第２撮像画像に基づき算出した第２フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の位置（図１８において「○」でプロットした点）は、コントレーサで測定した第２フランク面の位置（図１８において「△」でプロットした点）に対して、ねじ付き管Ｐの中央部側にずれて算出されている。これに対し、第１状態からΔＺ＝３ｍｍだけねじ付き管Ｐに近づいた第２状態の撮像部３によって生成された第２撮像画像に基づき算出した第２フランク面（フランク面Ｐ３ｂ）の位置（図１８において「●」でプロットした点）は、コントレーサで測定した第２フランク面の位置とよく一致しており、算出される第２フランク面の位置ずれが低減することが分かる。

　以上に説明した本実施形態に係るねじ形状寸法測定装置１００によれば、一対のフランク面Ｐ３の双方の形状寸法を位置ずれが生じることなく精度良く測定できるため、両フランク面Ｐ３の位置によって算出される、ねじ山幅ｗ１やねじ谷幅ｗ２等のねじ形状寸法を精度良く測定可能である。

　なお、第１照明部及び第２照明部に加えて、特許文献２に記載の装置と同様に、管軸ＡＸを含む断面に直交する方向の光軸を有し、平行光を出射することで、ねじ付き管Ｐの端部を照明する照明部を設けて、この照明部でねじ付き管Ｐの端部を照明することによって生成された撮像画像（以下、第３撮像画像という）に基づき、フランク面Ｐ３以外のねじ部の形状（例えば、ねじ山Ｐ１の頂面Ｐ１１の形状や、ねじ溝Ｐ２の底面Ｐ２１の形状）を算出することも可能である。そして、第１撮像画像及び第２撮像画像に基づき算出されたフランク面Ｐ３の形状と、第３撮像画像に基づき算出されたフランク面Ｐ３以外のねじ部の形状寸法を合成することで、ねじ部ＰＳ全体の形状寸法を算出することも可能である。

　以上説明のねじ形状寸法測定装置１００の骨子を以下に纏める。
　すなわち、本実施形態のねじ形状寸法測定装置１００は、図２に示したように、端部にねじ部ＰＳが形成され、管軸ＡＸを含む断面で見たときにねじ部ＰＳの各ねじ山を区画する一対のフランク面Ｐ３ａ，Ｐ３ｂの両方がオーバーハング状に形成されたねじ付き管Ｐの、ねじ部ＰＳのねじ形状寸法を測定する。このねじ形状寸法測定装置１００は、図４に示したように、照明部２００と、撮像部３と、調整部（焦点距離調整部）４と、演算処理部（較正値設定部、制御部）５とを備える。

　照明部２００は、図５に示したように、撮像部３に対向配置され、照明部２００から撮像部３を見る方向を間に挟んで一方の方向である第１照明方向Ｌ１と、他方の方向である第２照明方向Ｌ２との２方向において択一的に平行光を出射する。
　撮像部３は、図５に示したように、第１照明方向Ｌ１からの前記平行光を受光して行う第１撮像画像の撮像と、第２照明方向Ｌ２からの前記平行光を受光して行う第２撮像画像の撮像とを、択一的に行う。

　調整部（焦点距離調整部）４は、演算処理部（制御部）５からの調整指示を受けて前記撮像部の合焦位置を調整する。
　演算処理部（較正値設定部）５は、合焦位置調整前の前記第２撮像画像の前記合焦位置から撮像部３までの焦点距離と、前記第１撮像画像の前記合焦位置から撮像部３までの焦点距離との差分値として前記所定距離ΔＺを有する。
　すなわち、演算処理部（較正値設定部）５は、照明部２００及び撮像部３間を結ぶ方向に対して直交する管軸ＡＸの方向における、合焦位置調整前の前記第２撮像画像の合焦位置と、真の合焦位置とのずれ量ΔＸに基づいて、前記差分値である所定距離ΔＺを求める。

　演算処理部（制御部）５は、前記差分値を取得し、前記第２撮像画像を撮像する際に、前記差分値だけ前記合焦位置を照明部２００に近付ける前記調整指示を調整部（焦点距離調整部）４に与える。さらに、演算処理部（制御部）５は、撮像された前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像に基づき、ねじ形状寸法を演算する。

　本発明の上記各態様によれば、ねじ部の各ねじ山を区画する一対のフランク面がオーバーハング状に形成されたねじ付き管のフランク面の形状寸法を精度良く測定することが可能である。よって、産業上の利用可能性は大である。

　１・・・第１照明部
　２・・・第２照明部
　３・・・撮像部
　４・・・調整部（焦点距離調整部）
　５・・・演算処理部（較正値設定部、制御部）
　３１・・・撮像部本体
　３２・・・テレセントリックレンズ
　１００・・・ねじ形状寸法測定装置
　２００・・・照明部
　ＡＸ・・・管軸
　Ｍ・・・断面
　Ｐ・・・ねじ付き管
　Ｐ３・・・フランク面
　Ｐ３ａ・・・フランク面、第１フランク面
　Ｐ３ｂ・・・フランク面、第２フランク面
　ＰＳ・・・ねじ部
　Ｌ１，Ｌ２・・・平行光
　ΔＺ・・・所定距離（差分値）

Claims (4)

1. 　端部にねじ部が形成され、管軸を含む断面で見たときに前記ねじ部の各ねじ山を区画する一対のフランク面の両方がオーバーハング状に形成されたねじ付き管の、前記ねじ部のねじ形状寸法を測定するねじ形状寸法測定装置であって、
   　照明部と、撮像部と、焦点距離調整部と、較正値設定部と、制御部とを備え、
   　前記照明部が、前記撮像部に対向配置され、前記照明部から前記撮像部を見る方向を間に挟んで一方の方向である第１照明方向と、他方の方向である第２照明方向との２方向において択一的に平行光を出射し、
   　前記撮像部が、前記第１照明方向からの前記平行光を受光して行う第１撮像画像の撮像と、前記第２照明方向からの前記平行光を受光して行う第２撮像画像の撮像とを、択一的に行い、
   　前記焦点距離調整部が、前記制御部からの調整指示を受けて前記撮像部の合焦位置を調整し、
   　前記較正値設定部が、合焦位置調整前の前記第２撮像画像の前記合焦位置から前記撮像部までの焦点距離と、前記第１撮像画像の前記合焦位置から前記撮像部までの焦点距離との差分値を有し、
   　前記制御部が、
   　　前記較正値設定部から前記差分値を取得し、
   　　前記第２撮像画像を撮像する際に、前記差分値だけ前記合焦位置を前記照明部に近付ける前記調整指示を前記焦点距離調整部に与え、
   　　撮像された前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像に基づき、前記ねじ形状寸法を演算する、
   ねじ形状寸法測定装置。
2. 　前記較正値設定部が、前記照明部及び前記撮像部間を結ぶ方向に対して直交する方向における、前記合焦位置調整前の前記第２撮像画像の前記合焦位置と、真の合焦位置とのずれ量に基づいて、前記差分値を求める、
   請求項１に記載のねじ形状寸法測定装置。
3. 　端部にねじ部が形成され、管軸を含む断面で見たときに前記ねじ部の各ねじ山を区画する一対のフランク面の両方がオーバーハング状に形成されたねじ付き管の、前記ねじ部のねじ形状寸法を測定するねじ形状寸法測定方法であって、
   　前記管軸を含む断面に直交する方向に対して、前記ねじ部のリード角よりも大きな角度を成す方向に傾いた第１照明方向に平行光を出射することで、前記端部を照明する第１照明ステップと、
   　前記管軸を含む断面に直交する方向に対して、前記ねじ部の前記リード角と反対側に傾いた第２照明方向に平行光を出射することで、前記端部を照明する第２照明ステップと、
   　前記端部を間に挟んで前記平行光の出射元と対向する撮像側において、
   　　前記第１照明方向に出射された前記平行光のうち、前記ねじ部のねじ山間を通過した光を受光することで前記端部の第１撮像画像を撮像し、
   　　前記第２照明方向に出射された前記平行光のうち、前記ねじ部のねじ山間を通過した光を受光することで前記端部の第２撮像画像を撮像する、
   撮像ステップと、
   　前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像に基づき、前記ねじ部の前記ねじ形状寸法を演算する演算処理ステップと、
   を有し、
   　前記一対のフランク面のうち、前記管軸を含む断面上の部位を前記撮像側から直接撮像できる方を第１フランク面とし、前記管軸を含む断面上の部位を前記撮像側から直接撮像できない方を第２フランク面としたときに、
   　前記演算処理ステップでは、
   　　合焦位置が前記第１フランク面の前記断面上の位置に合致するように調整された第１状態で撮像された前記第１撮像画像に基づいて、前記第１フランク面の形状寸法を算出し、
   　　合焦位置が前記第２フランク面の前記断面上の位置に合致するように、前記合焦位置が前記第１状態よりも前記管軸に向けて所定距離だけ近づけられた第２状態で撮像された前記第２撮像画像に基づいて、前記第２フランク面の形状寸法を算出する、
   ねじ形状寸法測定方法。
4. 　前記所定距離を、前記第２フランク面の管軸方向の真の位置と、前記第１状態で撮像された前記第２撮像画像に基づき算出された前記第２フランク面の前記管軸方向の位置とのずれ量に基づいて求める、
   請求項３に記載のねじ形状寸法測定方法。

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