JP2002365024A

JP2002365024A - 穴計測装置

Info

Publication number: JP2002365024A
Application number: JP2001176132A
Authority: JP
Inventors: Kunio Shibaike; 国雄芝池; Akihiro Kirito; 章浩切東; Hiroshi Yatabe; 弘谷田部
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】開口形状が対称形の穴に対して、その開口形
状および入射角度を迅速かつ自動的に計測すること。【解決手段】計測対象物５に設けられた穴５１を撮像
するカメラ２１と、カメラ２１を上下左右方向に移動さ
せるとともに、カメラの上下左右方向の向きを変えるカ
メラ駆動装置２２を設ける。カメラ２１により穴の像を
取得しながら、カメラ２１により得られた穴の像の中心
点または重心点がカメラ２１の中心軸に一致し、かつ穴
の像のゆがみがなくなる状態までカメラ２１を動かす。
穴の像の中心点または重心点がカメラ２１の中心軸に一
致し、かつ穴の像のゆがみがなくなったときに、穴５１
の入射角度を求めるとともに、カメラ２１を前後に移動
させる。そのとき得られる複数の像の大きさに基づいて
特徴量を求め、その特徴量の校正をおこなうための校正
情報を用いて、実際の穴５１の開口形状の大きさを求め
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、穴計測装置に関
し、例えばガスタービンなどのタービン翼に設けられた
冷却用穴の入射角度や開口形状を自動的に測定する技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】タービン翼には冷却用穴が多数設けられ
ている。冷却用穴による翼の冷却効果は冷却用穴の入射
角度や開口形状の影響を受ける。そのため、冷却用穴の
加工寸法管理は重要である。ここで、穴の入射角度とは
穴の深さ方向の傾きのことであり、開口形状とは穴の開
口部の形状のことである。従来、タービン翼の冷却用穴
の寸法を計測するにあたっては、作業者が冷却用穴にテ
ーパ状の計測棒を挿入し、その挿入量に基づいて冷却用
穴の寸法を求めている。

【０００３】ところで、計測対象物が投影しやすい厚み
のものである場合には、図１９に示すような拡大投影機
１１を用いて、穴の開口形状の寸法を測定する手法が知
られている。この手法では、図２０に示すように、作業
者１０は、拡大投影機１１の表示窓１２（図１９参照）
に投影された像１３の寸法をスケール１４を用いて測定
する。

【０００４】その他に、形状の特徴点の寸法を測定する
手法として、図２１に示すように、レーザ変位計１５を
用いた手法がある。レーザ変位計１５は、センサヘッド
部と移動ステージとが一体化されて構成されている。こ
の手法では、図２２に示すように、センサヘッド部から
発振されたレーザ光１６（図２１参照）の切断波形１７
に基づいて、特徴点の寸法が測定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た計測棒の挿入量に基づいて冷却用穴の寸法を求める技
術では、タービン翼に設けられる冷却用穴の数が多いた
め、検査に要する時間や作業の手間などの点から、すべ
ての穴に対して寸法計測をおこなうのは極めて困難であ
るという問題点がある。そこで、すべての冷却用穴に対
して迅速かつ自動的に計測をおこなうことが可能なシス
テムの開発が望まれている。

【０００６】そのような自動計測システムに、たとえば
上述した拡大投影機による計測技術を適用することが考
えられる。しかし、拡大投影機は、投影しやすい対象物
に対して穴の開口形状を測定するのには適しているが、
計測対象物が投影しにくいものや平坦でないものの場合
には測定困難であるという不具合がある。また、スケー
ルを用いて寸法を測定するため、迅速性に欠けるという
欠点がある。

【０００７】また、上述したレーザ変位計を自動計測シ
ステムに適用するためには、レーザ変位計の位置決めを
的確におこなうための位置決め機構のほかに、レーザ変
位計の信号から正確な穴の開口形状を認識するための処
理機構が必要になるという問題点がある。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、開口形状が対称形の穴に対して、その開口形状およ
び入射角度を迅速かつ自動的に計測可能な穴計測装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明にかかる穴計測装置は、計測
対象物に設けられた穴を撮像するカメラと、前記カメラ
を上下左右方向に移動させるとともに、前記カメラの上
下左右方向の向きを変えるカメラ駆動装置と、前記カメ
ラにより得られた前記穴の像の特定の点が前記カメラの
中心軸に一致し、かつ前記穴の像のゆがみがなくなる状
態まで前記カメラが動くように、前記カメラ駆動装置を
制御する制御装置と、前記穴の像の特定の点が前記カメ
ラの中心軸に一致し、かつ前記穴の像のゆがみがなくな
った状態で前記穴の入射角度を求める演算装置と、を具
備することを特徴とする。

【００１０】この請求項１に記載の発明によれば、カメ
ラにより撮像された穴の像に基づいて、その穴の像の特
定の点がカメラの中心軸に一致し、かつ穴の像のゆがみ
がなくなるまでカメラが動くため、カメラの中心軸が穴
の中心軸と一致した状態で入射角度が求められる。

【００１１】請求項２に記載の発明にかかる穴計測装置
は、請求項１に記載の発明において、前記穴の像の特定
の点は、前記像の中心点または重心点であることを特徴
とする。

【００１２】この請求項２に記載の発明によれば、カメ
ラにより得られた穴の像の中心点または重心点がカメラ
の中心軸に一致するため、カメラのレンズの収差によっ
て穴の像に生じるゆがみが最小限に抑えられる。

【００１３】請求項３に記載の発明にかかる穴計測装置
は、請求項１に記載の発明において、前記カメラ駆動装
置は、前記カメラを前後方向に移動させる前後送り機構
を有し、前記制御装置は、前記穴の像の特定の点が前記
カメラの中心軸に一致し、かつ前記穴の像のゆがみがな
くなった状態で前記カメラが前後に移動するように、前
記カメラ駆動装置を制御し、前記演算装置は、前記カメ
ラの前後位置を変えたときに得られる複数の像の大きさ
を求め、その求めた複数の像の大きさから得られる特徴
量と、その特徴量の校正をおこなうための校正情報とに
基づいて、実際の穴の開口形状の大きさを求めることを
特徴とする。

【００１４】この請求項３に記載の発明によれば、カメ
ラの中心軸が穴の中心軸と一致した状態でカメラが前後
に移動し、そのとき得られた複数の像の大きさから特徴
量が得られ、その特徴量と校正情報に基づいて実際の穴
の開口形状の大きさが求められる。

【００１５】請求項４に記載の発明にかかる穴計測装置
は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明におい
て、前記カメラの視野よりも少し広い範囲を照射するリ
ング状の光源と、前記光源を前記カメラの前後移動から
独立して前後方向に移動させる光源送り機構と、をさら
に具備することを特徴とする。

【００１６】この請求項４に記載の発明によれば、カメ
ラが前後に移動しても、光源送り機構により光源の位置
を変えることによって、常にカメラの視野よりも少し広
い範囲を均一に照らすことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明にかかる穴計測装置の実施
の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、
本発明にかかる穴計測装置の構成の一例を示す全体図で
ある。この穴計測装置２は、撮像用カメラ２１、カメラ
駆動装置２２、位置決め用制御器２３、画像処理機２４
および信号処理機２５を備えている。カメラ駆動装置２
２は、カメラ２１を３次元空間内で自由に動かすため
に、前後送り機構３１、左右送り機構３２、上下昇降機
構３３、左右回転機構３４および上下回転機構３５を備
えている。これらの駆動機構については後述する。

【００１８】信号処理機２５は位置決め用制御器２３お
よび画像処理機２４にそれぞれ信号線３６ａ，３６ｂを
介して接続されている。位置決め用制御器２３はカメラ
駆動装置２２の上述した各機構３１〜３５にそれぞれ信
号線３６ｃ〜３６ｇを介して接続されている。また、画
像処理機２４は撮像用カメラ２１に信号線３６ｈを介し
て接続されている。

【００１９】図１において、符号４１は光源であり、符
号４２は光源送り機構であり、これらについては後述す
る。また、図１において、符号５は計測対象物であり、
符号５１および符号５２は計測対象物５に開けられた穴
である。たとえば計測対象物５はガスタービンなどのタ
ービン翼であり、穴５１，５２はタービン翼に設けられ
た冷却用穴である。なお、これらの穴は計測対象物５を
貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。

【００２０】図２は、撮像用カメラ２１およびカメラ駆
動装置２２の要部を示す斜視図である。前記前後送り機
構３１は前後駆動装置６１および水平支持アーム６２を
備えている。前後駆動装置６１はモータ等の図示しない
駆動源を内蔵する。水平支持アーム６２は前後駆動装置
６１により前後移動可能に支持されている。水平支持ア
ーム６２の前後移動により、前後駆動装置６１から計測
対象物５に向かって伸びる水平支持アーム６２の長さが
変化する。それによって、カメラ２１は計測対象物５に
対して近づいたり遠ざかったりする。

【００２１】前記左右送り機構３２は左右駆動装置６３
を備えている。左右駆動装置６３は、モータ等の図示し
ない駆動源を内蔵し、前記前後駆動装置６１を左右方
向、すなわち前後方向に略直交する方向に移動させる。
それによって、カメラ２１は計測対象物５に対して左右
方向に移動する。左右駆動装置６３はステージ６９に固
定されている。

【００２２】前記上下昇降機構３３は昇降駆動装置６４
および垂直アーム６５を備えている。昇降駆動装置６４
はモータ等の図示しない駆動源を内蔵する。垂直アーム
６５は昇降駆動装置６４により昇降可能に支持されてい
る。垂直アーム６５の昇降移動によって、カメラ２１の
高さ位置が変わる。

【００２３】前記左右回転機構３４は、前記垂直アーム
６５の上端に、左右方向に回転可能に取り付けられた台
座部６６により構成されている。この台座部６６が垂直
アーム６５の軸を中心として回転することによって、カ
メラ２１の計測対象物５に対する左右方向の向きが変わ
る。

【００２４】前記上下回転機構３５はカメラ支持部６７
および支軸６８を備えている。カメラ支持部６７はモー
タ等の図示しない駆動源を内蔵する。カメラ２１は支軸
６８と一体的に回転するように固定される。支軸６８が
カメラ支持部６７により回転させられることによって、
カメラ２１の計測対象物５に対する上下方向の向きが変
わる。

【００２５】前記画像処理機２４は、カメラ２１から供
給された画像信号に対して画像処理行い、信号処理機２
５での処理に適した信号に変換して信号処理機２５に供
給する。前記信号処理機２５は、画像処理機２４から供
給された信号に対して適当な信号処理をおこない、画像
を再生してその再生画像をモニタに表示する。したがっ
て、信号処理機２５はモニタ２６を備えている。信号処
理機２５は、たとえばパーソナルコンピュータやワーク
ステーションなどで構成される。

【００２６】また、信号処理機２５は、画像処理機２４
から供給された信号に基づいて、カメラ２１の向きや位
置を修正するための制御信号を生成し、それを位置決め
用制御器２３に供給する。位置決め用制御器２３は、信
号処理機２５から供給された制御信号に基づいて、カメ
ラ駆動装置２２の上述した前後送り機構３１、左右送り
機構３２、上下昇降機構３３、左右回転機構３４および
上下回転機構３５をそれぞれ駆動するための信号を生成
する。生成された各駆動信号は、対応する各機構３１〜
３５に供給される。したがって、位置決め用制御器２
３、画像処理機２４および信号処理機２５は、カメラ駆
動装置２２を制御する制御装置としての機能を有する。

【００２７】図３は、撮像用カメラ２１と光源４１と計
測対象物５との位置関係を示す概略図である。図４は、
撮像用カメラ２１の視野と穴５１と光源４１による光照
射範囲との関係を示す概略図である。光源４１はリング
状に構成されている。光源４１の内径はカメラ２１のレ
ンズ部２７の外径よりも少し大きい程度である（図３の
右端の図を参照）。光源４１は、光源送り機構４２によ
り前後方向に移動される。

【００２８】光源送り機構４２は、カメラ２１が前後に
移動しても、図４に示すように、光源４１が常にカメラ
２１の視野２８よりも少し広い範囲４３を均一に照らす
ように、カメラ２１の前後送り機構３２に連動して光源
４１を移動させる構成となっている。それによって、計
測対象物５の形状、穴５１の開口形状や深さ、およびカ
メラ２１の視野角などの影響を除去して、カメラ２１に
より穴５１の開口形状を最適な状態で撮像することがで
きる。つまり、正確な穴の計測が可能となる。

【００２９】つぎに、上述した構成の穴計測装置により
計測対象物５の穴５１を計測する際のカメラ２１の駆動
制御および穴５１の計測処理について説明する。ここ
で、穴５１の開口形状は円形であるとする。一般に、穴
５１の計測開始時には、図５に示すように、カメラ２１
の中心軸（図中の一点鎖線イ−イ）は穴５１の中心軸
（図中の一点鎖線ロ−ロ）からずれている。そのため、
この状態でカメラ２１により穴５１を撮影すると、図６
に示すように、穴５１の像７１は、その中心点（または
重心点）７２がモニタ２６（図１参照）の表示領域７３
の中心点７４からずれた位置で、楕円状にゆがんで表示
される。なお、カメラ２１の中心軸はモニタ２６の表示
領域７３の中心点７４に対応している。ここで、楕円状
の像７１の中心点（または重心点）７２については、楕
円状の像７１に基づいて信号処理機２５の演算処理によ
り求められる。

【００３０】この状態から、まず、穴５１の入射角度を
求めるために、図７に示すように、楕円状の像７１の中
心点（または重心点）７２がモニタ２６の表示領域７３
の中心点７４に一致し、かつ楕円状の像７１が一点鎖線
で示すような円形の像７５になるように、カメラ２１を
移動させて位置決めする。これは、信号処理機２５にお
いて常時穴５１の像７１の形状および中心点（または重
心点）７２を演算処理して求め、その処理結果をフィー
ドバックさせながら、カメラ２１の駆動制御をおこなう
ことにより実現する。

【００３１】図８に示すように、カメラ２１の中心軸
（図中の一点鎖線イ−イ）と穴５１の中心軸（図中の一
点鎖線ロ−ロ）とが一致すると、モニタ２６の表示領域
７３には、その中心点７４を中心とする円形の像７５が
表示される。この状態を信号処理機２５により検出し、
カメラ２１の位置を固定する。そして、信号処理機２５
により演算処理して穴５１の入射角度を求める。したが
って、信号処理機２５は、入射角度を求める演算装置と
しての機能を有する。なお、楕円状の像７１の中心点
（または重心点）７２をモニタ２６の表示領域７３の中
心点７４に一致させるのは、カメラ２１のレンズの収差
によって穴の像に生じるゆがみを最小限に抑え、より正
確に像のゆがみの有無を判定して入射角度をより正確に
求めるためである。

【００３２】つづいて、カメラ２１の中心軸（図中の一
点鎖線イ−イ）と穴５１の中心軸（図中の一点鎖線ロ−
ロ）とが一致した状態で、図９に示すように、カメラ２
１を前後に移動させる。その際、たとえばカメラ２１か
ら、計測対象物５のカメラ２１と相対峙する側の表面ま
での距離（以下、撮像距離とする）が所定の距離となる
ときのカメラ２１の位置を原点位置７６とする。また、
原点位置７６よりもｄ１だけ計測対象物５に近い位置を
前移動位置７７、原点位置７６よりもｄ２だけ計測対象
物５から遠い位置を後移動位置７８とする。これらの３
つの位置７６〜７８でそれぞれ穴５１の像を取得し、図
１０に示すように各位置での像７５の周（円周）の長さ
Ｌまたは面積Ｓを信号処理機２５により演算処理して求
める。

【００３３】図１１は、図９に示すようにカメラを前後
移動させたことにより得られた穴の像の寸法と撮影距離
との関係を示す特性図である。この特性図の縦軸は穴５
１の像７５の周長Ｌ（または面積Ｓ）の対数であり、横
軸は撮像距離Ｄの対数である。この特性図は、原点位置
７６、前移動位置７７および後移動位置７８での周長Ｌ
または面積Ｓの値をプロットしたものである。符号８１
は原点位置７６での像に対するプロットであり、符号８
２は前移動位置７７での像に対するプロットであり、符
号８３は後移動位置７８での像に対するプロットであ
る。

【００３４】これらのプロットを通る直線８４はつぎの
（１）式または（２）式で表される。ただし、（１）式
は像７５の周長Ｌを用いた場合であり、（２）式は像７
５の面積Ｓを用いた場合である。２０ｌｏｇＬ＝ａ１×２０ｌｏｇＤ＋ｂ１・・・（１）２０ｌｏｇＳ＝ａ１×２０ｌｏｇＤ＋ｂ１・・・（２）ここで、ａ１は係数であり、ｂ１は像７５の周長Ｌ（ま
たは面積Ｓ）の切片値である。

【００３５】上記（１）式または（２）式に基づいて、
信号処理機２５により演算処理してｂ１の値を求める。
そして、求めたｂ１の値と図１２に示す特性図を用いて
実際の穴５１の周長（または面積）を求める。図１２
は、図１１に示す特性図から得られたｂ１値と実際の穴
５１の周長(または面積)との関係を示す特性図である。
縦軸は穴５１の像７５の周長Ｌ（または面積Ｓ）の切片
値（ｂ値）の対数であり、横軸は穴５１の周長（または
面積）の対数である。図１２中、符号８５を付した直線
は、像７５の周長Ｌ（または面積Ｓ）の切片値（ｂ値）
に基づいて穴５１の周長（または面積）を求めるための
校正直線である。この校正直線８５の求め方については
つぎに説明する。

【００３６】図１３は、図１２に示す校正用の特性図の
求め方について説明するための概略図である。図１３に
おいて、符号９は基準試験片であり、この試験片には複
数、たとえば４個の開口形状が円形でかつ大きさが異な
る基準穴９１〜９４が設けられている。これら４個の基
準穴９１〜９４の周長または面積は既知である。各基準
穴９１〜９４に対し、撮像距離Ｄを変化させて像を取得
し、それらの像の周長または面積を信号処理機２５によ
り演算処理して求める。そして、縦軸を基準穴９１〜９
４の各像の周長または面積の対数とし、横軸を撮像距離
Ｄの対数として、図１１に示す特性図と同様にプロット
したものが図１４に示す特性図である。

【００３７】最小の基準穴９１に対応するプロットを通
る直線９５、そのつぎに大きい基準穴９２に対応するプ
ロットを通る直線９６、さらにそのつぎに大きい基準穴
９３に対応するプロットを通る直線９７、および最大の
基準穴９４に対応するプロットを通る直線９８は、それ
ぞれつぎの（３）式〜（６）式で表される。２０ｌｏｇＹ＝ａ×２０ｌｏｇＤ＋ｂ２・・・（３）２０ｌｏｇＹ＝ａ×２０ｌｏｇＤ＋ｂ３・・・（４）２０ｌｏｇＹ＝ａ×２０ｌｏｇＤ＋ｂ４・・・（５）２０ｌｏｇＹ＝ａ×２０ｌｏｇＤ＋ｂ５・・・（６）ここで、Ｙは像の周長（または面積）、ａは係数、ｂ２
〜ｂ５は像の周長（または面積）の切片値である。

【００３８】上記（３）式〜（６）式に基づいてｂ２〜
ｂ５の値を求める。そして、ｂ２〜ｂ５の各値と各基準
穴９１〜９４の周長または面積との関係を、図１５に示
すように９４の各像の周長（または面積）の切片値（ｂ
値）の対数とし、横軸を基準穴９１〜９４の実際の周長
（または面積）の対数とする特性図にプロットする。４
個のプロット１０１〜１０４を通る直線を引くことによ
って、校正直線８５が得られる。

【００３９】上述した実施の形態によれば、カメラ２１
により撮像された穴の像７１に基づいて、その穴の像７
１の中心点（または重心点）７２がカメラ２１の中心軸
に一致し、かつ穴の像７１のゆがみがなくなるまでカメ
ラ２１が動くことによって、カメラ２１の中心軸が穴５
１の中心軸と一致する。その一致したときの入射角度を
求めることによって、自動的に穴５１の入射角度を計測
することができる。また、上記実施の形態によれば、カ
メラ２１の中心軸が穴５１の中心軸と一致した状態でカ
メラ２１が前後に移動し、そのとき得られた複数の像７
５の周長Ｌまたは面積Ｓから特徴量としてｂ値が得ら
れ、そのｂ値と校正直線８５に基づいて実際の穴５１の
周長または面積が求まるので、自動的に穴５１の開口形
状の大きさを計測することができる。

【００４０】以上において本発明は種々変更可能であ
る。たとえば、カメラ駆動装置２２として３次元空間中
で自由に動くアームを備えたロボットを用いてもよい。
また、計測対象物５はタービン翼に限らない。また、計
測する穴は、開口形状が円形の穴に限らず、図１６に示
す三角形の穴１１１、図１７に示す四角形の穴１１２ま
たは図１８に示すアレー形状の穴１１３であってもよ
い。なお、穴の入射角度を求める際に、穴の像のゆがみ
に基づいてカメラ２１の駆動制御をおこなうため、穴の
開口形状は、像のゆがみの有無を容易に判定可能な形
状、たとえば対称形状であるのが好ましい。

【００４１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明にかかる穴計測装
置によれば、計測対象物に設けられた穴を撮像するカメ
ラと、前記カメラを上下左右方向に移動させるととも
に、前記カメラの上下左右方向の向きを変えるカメラ駆
動装置と、前記カメラにより得られた前記穴の像の特定
の点が前記カメラの中心軸に一致し、かつ前記穴の像の
ゆがみがなくなる状態まで前記カメラが動くように、前
記カメラ駆動装置を制御する制御装置と、前記穴の像の
特定の点が前記カメラの中心軸に一致し、かつ前記穴の
像のゆがみがなくなった状態で前記穴の入射角度を求め
る演算装置と、を具備するため、カメラにより撮像され
た穴の像に基づいて、その穴の像の特定の点がカメラの
中心軸に一致し、かつ穴の像のゆがみがなくなるまでカ
メラが動くことによって、カメラの中心軸が穴の中心軸
と一致するので、そのときの入射角度を演算装置により
求めることによって、自動的に穴の入射角度を計測する
ことができる。

【００４２】請求項２に記載の発明にかかる穴計測装置
によれば、請求項１に記載の発明において、前記穴の像
の特定の点は、前記像の中心点または重心点であるた
め、カメラにより得られた穴の像の中心点または重心点
がカメラの中心軸に一致するため、カメラのレンズの収
差によって穴の像に生じるゆがみが最小限に抑えられる
ので、より正確に像のゆがみの有無を判定することで
き、したがって穴の入射角度をより正確に求めることが
できる。

【００４３】請求項３に記載の発明にかかる穴計測装置
によれば、請求項１に記載の発明において、前記カメラ
駆動装置は、前記カメラを前後方向に移動させる前後送
り機構を有し、前記制御装置は、前記穴の像の特定の点
が前記カメラの中心軸に一致し、かつ前記穴の像のゆが
みがなくなった状態で前記カメラが前後に移動するよう
に、前記カメラ駆動装置を制御し、前記演算装置は、前
記カメラの前後位置を変えたときに得られる複数の像の
大きさを求め、その求めた複数の像の大きさから得られ
る特徴量と、その特徴量の校正をおこなうための校正情
報とに基づいて、実際の穴の開口形状の大きさを求める
ようになっているため、カメラの中心軸が穴の中心軸と
一致した状態でカメラが前後に移動し、そのとき得られ
た複数の像の大きさから特徴量が得られ、その特徴量と
校正情報に基づいて実際の穴の開口形状の大きさが求ま
るので、自動的に穴の開口形状の大きさを計測すること
ができる。

【００４４】請求項４に記載の発明にかかる穴計測装置
によれば、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明に
おいて、前記カメラの視野よりも少し広い範囲を照射す
るリング状の光源と、前記光源を前記カメラの前後移動
から独立して前後方向に移動させる光源送り機構と、を
さらに具備するため、カメラが前後に移動しても、光源
送り機構により光源の位置を変えることによって、常に
カメラの視野よりも少し広い範囲を均一に照らすことが
できるので、計測対象物の形状、穴の開口形状や深さ、
およびカメラの視野角などの影響を除去して、正確に穴
の計測をおこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる穴計測装置の構成の一例を示す
全体図である。

【図２】本発明にかかる穴計測装置の撮像用カメラおよ
びカメラ駆動装置の要部を示す斜視図である。

【図３】本発明にかかる穴計測装置において撮像用カメ
ラと光源と計測対象物との位置関係を示す概略図であ
る。

【図４】本発明にかかる穴計測装置において撮像用カメ
ラの視野と穴と光源による光照射範囲との関係を示す概
略図である。

【図５】本発明にかかる穴計測装置を用いて穴の計測を
おこなう際の計測開始時における計測対象物と撮像用カ
メラとの位置関係の例を示す概略図である。

【図６】図５に示す状態のときにモニタに表示される画
像の例を示す模式図である。

【図７】本発明にかかる穴計測装置を用いて穴の中心軸
と撮像用カメラの中心軸とを一致させることにより穴の
入射角度を求めるための制御について説明するための模
式図である。

【図８】本発明にかかる穴計測装置を用いた穴の計測時
において穴の中心軸と撮像用カメラの中心軸とが一致し
た状態を示す概略図である。

【図９】本発明にかかる穴計測装置を用いて穴の開口形
状の寸法を求めるための制御について説明するための概
略図である。

【図１０】本発明にかかる穴計測装置を用いて穴の開口
形状の寸法として穴の像の周長または面積を求める例を
示す模式図である。

【図１１】図９に示すようにカメラを前後移動させたこ
とにより得られた穴の像の寸法と撮影距離との関係を示
す特性図である。

【図１２】図１１に示す特性図から得られた値と実際の
穴の寸法との関係を示す特性図である。

【図１３】図１２に示す校正用の特性図の求め方につい
て説明するための概略図である。

【図１４】図１３に示す構成においてカメラを前後移動
させたことにより得られた穴の像の寸法と撮影距離との
関係を示す特性図である。

【図１５】図１４に示す特性図から得られた値と実際の
穴の寸法との関係を示す特性図である。

【図１６】本発明にかかる穴計測装置により計測可能な
穴の開口形状の一例を示す概略図である。

【図１７】本発明にかかる穴計測装置により計測可能な
穴の開口形状の他の例を示す概略図である。

【図１８】本発明にかかる穴計測装置により計測可能な
穴の開口形状のさらに他の例を示す概略図である。

【図１９】従来の穴測定用の拡大投影機を示す外観図で
ある。

【図２０】その拡大投影機の投影像を示す模式図であ
る。

【図２１】従来の寸法測定用のレーザ変位計システムを
示す概略図である。

【図２２】そのレーザ変位計システムにより得られる光
切断波形の一例を示す波形図である。

【符号の説明】

２１撮像用カメラ２２カメラ駆動装置２３位置決め用制御器２４画像処理機２５信号処理機（２３〜２５：制御装置、２５：演
算装置）３１前後送り機構４１光源４２光源送り機構５計測対象物５１，５２穴７２穴の像の中心点または重心点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷田部弘兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目８番19号高菱エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA00 AA17 AA31 CC08 DD06 FF04 GG17 HH11 JJ03 JJ19 JJ26 PP01 QQ31 SS13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】計測対象物に設けられた穴を撮像するカ
メラと、前記カメラを上下左右方向に移動させるとともに、前記
カメラの上下左右方向の向きを変えるカメラ駆動装置
と、前記カメラにより得られた前記穴の像の特定の点が前記
カメラの中心軸に一致し、かつ前記穴の像のゆがみがな
くなる状態まで前記カメラが動くように、前記カメラ駆
動装置を制御する制御装置と、前記穴の像の特定の点が前記カメラの中心軸に一致し、
かつ前記穴の像のゆがみがなくなった状態で前記穴の入
射角度を求める演算装置と、を具備することを特徴とする穴計測装置。
【請求項２】前記穴の像の特定の点は、前記像の中心
点または重心点であることを特徴とする請求項１に記載
の穴計測装置。
【請求項３】前記カメラ駆動装置は、前記カメラを前
後方向に移動させる前後送り機構を有し、前記制御装置は、前記穴の像の特定の点が前記カメラの
中心軸に一致し、かつ前記穴の像のゆがみがなくなった
状態で前記カメラが前後に移動するように、前記カメラ
駆動装置を制御し、前記演算装置は、前記カメラの前後位置を変えたときに
得られる複数の像の大きさを求め、その求めた複数の像
の大きさから得られる特徴量と、その特徴量の校正をお
こなうための校正情報とに基づいて、実際の穴の開口形
状の大きさを求めることを特徴とする請求項１に記載の
穴計測装置。
【請求項４】前記カメラの視野よりも少し広い範囲を
照射するリング状の光源と、前記光源を前記カメラの前後移動から独立して前後方向
に移動させる光源送り機構と、をさらに具備することを特徴とする請求項１〜３のいず
れか一つに記載の穴計測装置。