JP2524816Y2 - 内径形状計測センサ - Google Patents
内径形状計測センサInfo
- Publication number
- JP2524816Y2 JP2524816Y2 JP1990098083U JP9808390U JP2524816Y2 JP 2524816 Y2 JP2524816 Y2 JP 2524816Y2 JP 1990098083 U JP1990098083 U JP 1990098083U JP 9808390 U JP9808390 U JP 9808390U JP 2524816 Y2 JP2524816 Y2 JP 2524816Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inner diameter
- casing
- shape
- measurement sensor
- slit light
- Prior art date
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、熱交換器等の管材の内径、形状を光切断法
により計測することのできるセンサに関する。
により計測することのできるセンサに関する。
〈従来の技術〉 従来、第３図に示すようなパイプ１の内径形状、寸法
等を計測する為の内径形状計測センサとしては二種類の
方式が知られている。
等を計測する為の内径形状計測センサとしては二種類の
方式が知られている。
その一つは、第４図（ａ）に示すように、中央部が湾
曲した板バネ４を使用するカンチレバー方式と呼ばれる
ものである。即ち、この内径形状計測センサーは、第４
図（ｂ）に示すように四つの板バネ４を上下左右、図中
±X,±Ｙの方向に配置し、これらの板バネ４に歪ゲージ
５をそれぞれ取り付けたものである。従って、板バネ４
の外力６が作用し、板バネ４に変形７が生じると、その
変形量に応じた歪ゲージ５の出力が指示器８に出力さ
れ、針が矢印方向に変位することになる。
曲した板バネ４を使用するカンチレバー方式と呼ばれる
ものである。即ち、この内径形状計測センサーは、第４
図（ｂ）に示すように四つの板バネ４を上下左右、図中
±X,±Ｙの方向に配置し、これらの板バネ４に歪ゲージ
５をそれぞれ取り付けたものである。従って、板バネ４
の外力６が作用し、板バネ４に変形７が生じると、その
変形量に応じた歪ゲージ５の出力が指示器８に出力さ
れ、針が矢印方向に変位することになる。
従って、第４図（ｃ）に示すように、この内径形状計
測センサをパイプ１内に挿入し、変形７に応じた出力結
果９を±X,±Ｙに対応した出力し表示していた。
測センサをパイプ１内に挿入し、変形７に応じた出力結
果９を±X,±Ｙに対応した出力し表示していた。
他の形式の内径形状計測センサとしては、第５図
（ａ）に示す光学式のものがある。
（ａ）に示す光学式のものがある。
この内径形状計測センサは、光源10から出射した光を
対物レンズ11により、測定に必要なビーム形状とし、円
錐ミラー12を介してパイプ内周面に照射し、その照明光
が内周面に投影されている状況13を対物レンズ15を介し
て撮像器14で観察するものである。
対物レンズ11により、測定に必要なビーム形状とし、円
錐ミラー12を介してパイプ内周面に照射し、その照明光
が内周面に投影されている状況13を対物レンズ15を介し
て撮像器14で観察するものである。
このため、そのモニタ画像16上では照明されている
所、つまり明部18と照明されていない所、つまり暗部17
に分かれる。従って、明部18の形状を測定すると、パイ
プ１の内径、内面形状が測定される。
所、つまり明部18と照明されていない所、つまり暗部17
に分かれる。従って、明部18の形状を測定すると、パイ
プ１の内径、内面形状が測定される。
〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来の内径形状計測センサには次のよ
うな不都合があった。
うな不都合があった。
（１）計測しようとする被計測部に対して検出器の接触
面が広いため、或いは計測エリア内の分解能が低いため
に、要求される精度、±0.1mm以下での全周の断面形状
が正確に測定できない。
面が広いため、或いは計測エリア内の分解能が低いため
に、要求される精度、±0.1mm以下での全周の断面形状
が正確に測定できない。
（２）具体的には、カンチレバー方式では機械的な制約
により、測定レンジ、範囲が決まり点情報が出力できな
い。また光学式の場合、光量の均一分布範囲に限定され
るため、また照明の明暗測定であるため、奥行き情報が
著しく変化し、正確な情報としては信頼性が低い。
により、測定レンジ、範囲が決まり点情報が出力できな
い。また光学式の場合、光量の均一分布範囲に限定され
るため、また照明の明暗測定であるため、奥行き情報が
著しく変化し、正確な情報としては信頼性が低い。
（３）この為、従来のセンサは、内径情報を測るが、結
果的に全周に渡る断面形状については計測できなかっ
た。即ち、奥行き情報を含めた真の形状情報は直接的に
は測れなかったのである。
果的に全周に渡る断面形状については計測できなかっ
た。即ち、奥行き情報を含めた真の形状情報は直接的に
は測れなかったのである。
本考案は、上記従来技術に鑑みてなされたものであ
り、非接触で形状を測る方法である光切断法を工夫し、
管材の断面形状を、その全周に渡り測定することのでき
る内周形状測定センサを提供することを目的とするもの
である。
り、非接触で形状を測る方法である光切断法を工夫し、
管材の断面形状を、その全周に渡り測定することのでき
る内周形状測定センサを提供することを目的とするもの
である。
〈課題を解決するための手段〉 斯かる目的を達成する本考案の構成はファイバスコー
プが収納された後部ケーシングに回転ケーシングが回動
自在に装着されると共に該回転ケーシングを回転させる
超音波モータが取り付けられる一方、前記回転ケーシン
グ内には、半導体レーザ及び該半導体レーザから出射さ
れたレーザ光を前記ファイバスコープの視野にスリット
状に照射する光学部品が設置され、更に、前記回転ケー
シング又は前記後部ケーシングに調芯機構が付加された
ことを特徴とするものである。
プが収納された後部ケーシングに回転ケーシングが回動
自在に装着されると共に該回転ケーシングを回転させる
超音波モータが取り付けられる一方、前記回転ケーシン
グ内には、半導体レーザ及び該半導体レーザから出射さ
れたレーザ光を前記ファイバスコープの視野にスリット
状に照射する光学部品が設置され、更に、前記回転ケー
シング又は前記後部ケーシングに調芯機構が付加された
ことを特徴とするものである。
〈作用〉 反射ミラーを介して観察される視野の距離に対する広
がり角θ1とスリット光源により出力されたスリット光
の距離に対する広がり角θ2に任意の関係、例えば、θ1
＞θ2なる関係を持たせ、視野内に見えるスリット光幅
を測れば、被検面までの距離即ち視野サイズと径情報を
得ることが可能となり、更に光切断による凹凸を同時に
見ることにより形状が測定される。
がり角θ1とスリット光源により出力されたスリット光
の距離に対する広がり角θ2に任意の関係、例えば、θ1
＞θ2なる関係を持たせ、視野内に見えるスリット光幅
を測れば、被検面までの距離即ち視野サイズと径情報を
得ることが可能となり、更に光切断による凹凸を同時に
見ることにより形状が測定される。
また、スリット光は線状であるので、周方向回転機構
を持たせ、全周に走査することで、高精度に且つ高指向
性で測定レンジが大きい内径形状測定センサを提供でき
る。
を持たせ、全周に走査することで、高精度に且つ高指向
性で測定レンジが大きい内径形状測定センサを提供でき
る。
〈実施例〉 以下、本考案について、図面に示す実施例を参照して
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第１図（ａ）に本考案の一実施例を示す。同図に示す
ように、円筒状の後部ケーシング24には円筒状の回転ケ
ーシング27が回転自在に装着されると共にこの回転ケー
シング27の前端には調芯機構28が取り付けられている。
調芯機構は後部にも設けてもよい。後部ケーシング24内
には、エンコーダを内蔵した中空な超音波モータ26が設
けられ、この超音波モータ26を駆動することにより、回
転ケーシング27を回転させることができる。後部ケーシ
ング24にはフレキシブルチューブ29が接続されて後方に
延長され、中継器30に接続されている。このフレキシブ
ルチューブ29及び後方ケーシング24には、ファイバスコ
ープ19、各種信号ケーブルが内蔵されている。ファイバ
スコープ19は図示しないイメージガイド及びライトガイ
ドを内蔵しており、その先端は回転ケーシング27内に挿
入されている。回転ケーシング27内には、ファイバスコ
ープ19の前方の光軸中心位置に、反射ミラー20が斜めに
配設されている。従って、回転ケーシング27に穿設され
た窓部を通じて、光軸に対し斜め方向の視野22を観察す
ることができる。また、回転ケーシング27内において、
反射ミラー20の側方にはスリット光源21が配置されてい
る。このスリット光源21は、回転ケーシングの窓部を通
じて前記視野22内にスリット光23を投影するものであ
る。即ち、スリット光源21は第１図（ｂ）に示すよう
に、半導体レーザ21aから出射された光を対物レンズ21b
を介して平行光とした後、シリンドリカルレンズ21cで
広がりを持つスリット光23とし、反射ミラー21dで反射
させて、視野22に投影するものである。これにより、視
野22内でスリット光23による光切断像が観察することが
できる。また、回転ケーシング27を回転させることで、
視野22及びスリット光23を回転させて管内周面を走査で
きるようになっている。
ように、円筒状の後部ケーシング24には円筒状の回転ケ
ーシング27が回転自在に装着されると共にこの回転ケー
シング27の前端には調芯機構28が取り付けられている。
調芯機構は後部にも設けてもよい。後部ケーシング24内
には、エンコーダを内蔵した中空な超音波モータ26が設
けられ、この超音波モータ26を駆動することにより、回
転ケーシング27を回転させることができる。後部ケーシ
ング24にはフレキシブルチューブ29が接続されて後方に
延長され、中継器30に接続されている。このフレキシブ
ルチューブ29及び後方ケーシング24には、ファイバスコ
ープ19、各種信号ケーブルが内蔵されている。ファイバ
スコープ19は図示しないイメージガイド及びライトガイ
ドを内蔵しており、その先端は回転ケーシング27内に挿
入されている。回転ケーシング27内には、ファイバスコ
ープ19の前方の光軸中心位置に、反射ミラー20が斜めに
配設されている。従って、回転ケーシング27に穿設され
た窓部を通じて、光軸に対し斜め方向の視野22を観察す
ることができる。また、回転ケーシング27内において、
反射ミラー20の側方にはスリット光源21が配置されてい
る。このスリット光源21は、回転ケーシングの窓部を通
じて前記視野22内にスリット光23を投影するものであ
る。即ち、スリット光源21は第１図（ｂ）に示すよう
に、半導体レーザ21aから出射された光を対物レンズ21b
を介して平行光とした後、シリンドリカルレンズ21cで
広がりを持つスリット光23とし、反射ミラー21dで反射
させて、視野22に投影するものである。これにより、視
野22内でスリット光23による光切断像が観察することが
できる。また、回転ケーシング27を回転させることで、
視野22及びスリット光23を回転させて管内周面を走査で
きるようになっている。
尚、スリット光源21に対する電力の供給は、後部ケー
シング24に設けられたスリップリング25を介して行う。
シング24に設けられたスリップリング25を介して行う。
一方、中継器30には、撮影用テレビカメラ、超音波モ
ータドライバ、エンコーダ信号処理器等が内蔵され、こ
の中継器30で光電変換して信号処理可能となっている。
ータドライバ、エンコーダ信号処理器等が内蔵され、こ
の中継器30で光電変換して信号処理可能となっている。
上記構成を有する内径形状計測センサは次のように使
用する。
用する。
まず、光切断法の原理は第２図（ａ）に示すように、
視野軸Ｄに対してスリット光軸Ｃを幾何学的に角度θだ
け傾斜した方向に設置し、被測定物の凹凸をスリット光
によりａ−ａ′方向で切断し、その像を視野軸Ｄに対し
投影したｂ−ｂ′面で観察することにより行うものであ
る。
視野軸Ｄに対してスリット光軸Ｃを幾何学的に角度θだ
け傾斜した方向に設置し、被測定物の凹凸をスリット光
によりａ−ａ′方向で切断し、その像を視野軸Ｄに対し
投影したｂ−ｂ′面で観察することにより行うものであ
る。
従って、これを応用した本実施例では、第２図（ｂ）
に示すようにモニタ画面16上において、ファイバスコー
プ19の視野22は原則として円形（拡大投影の場合は、方
形となる）の像32として観察され、この像32内にスリッ
ト光による線状の像33が観察される。この線状の像33の
長さｗを測定することにより、視野のサイズ、つまり視
点からの距離が判る。また、凹凸が在れば、その部分の
像34から、その形状が判る。即ち、形状が凸ならば、線
状の像33は図中上方ｂへ、形状が凹ならば、線状の像33
は図中下方ｂ′へ折れ曲がって見える。これにより、真
の形状が判る。
に示すようにモニタ画面16上において、ファイバスコー
プ19の視野22は原則として円形（拡大投影の場合は、方
形となる）の像32として観察され、この像32内にスリッ
ト光による線状の像33が観察される。この線状の像33の
長さｗを測定することにより、視野のサイズ、つまり視
点からの距離が判る。また、凹凸が在れば、その部分の
像34から、その形状が判る。即ち、形状が凸ならば、線
状の像33は図中上方ｂへ、形状が凹ならば、線状の像33
は図中下方ｂ′へ折れ曲がって見える。これにより、真
の形状が判る。
この測定の手順は、第２図（ｃ）に示すように原則と
して画像採集35の後、幾何学的補正処理36を実施するこ
とにより第２図（ａ）の関係より生じる歪を取り除き、
次いで、その画像から形状、寸法を測定する処理37を行
い、測定結果38を表示することにより行う。
して画像採集35の後、幾何学的補正処理36を実施するこ
とにより第２図（ａ）の関係より生じる歪を取り除き、
次いで、その画像から形状、寸法を測定する処理37を行
い、測定結果38を表示することにより行う。
観察される視野22の距離に対する広がり角θ1と出力
されたスリット光23の距離に対する広がり角θ2に任意
の関係、例えば、θ1＞θ2なる関係があるときには、容
易に内径、形状情報を得ることができる。
されたスリット光23の距離に対する広がり角θ2に任意
の関係、例えば、θ1＞θ2なる関係があるときには、容
易に内径、形状情報を得ることができる。
〈考案の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本考
案は、非接触で形状を測定できる光切断法を利用したの
で、管材の断面形状を、その全周に渡り測定できる内周
形状測定センサを提供することが可能となる。
案は、非接触で形状を測定できる光切断法を利用したの
で、管材の断面形状を、その全周に渡り測定できる内周
形状測定センサを提供することが可能となる。
第１図（ａ）は本考案の一実施例に係る内径形状計測セ
ンサを部分的に破断して示す斜視図、第１図（ｂ）は同
図（ａ）中に示すスリット光源に付いて示す斜視図、第
２図（ａ）は光切断法の原理図、第２図（ｂ）はモニタ
画面を示す説明図、第２図（ｃ）は本実施例に係る内径
形状計測センサを実施するための工程図、第３図は測定
対象物を示す斜視図、第４図（ａ）は板バネの正面図、
第４図（ｂ）はカンチレバー方式の内径形状計測センサ
の斜視図、第４図（ｃ）は歪ゲージの出力を示す説明
図、第５図（ａ）は光学式の内径形状計測センサの斜視
図、第５図（ｂ）は光学式の内径形状計測センサの観察
画像の説明図である。 図面中、 19はファイバスコープ、20は反射ミラー、21はスリット
光源、22は視野、23はスリット光、24は後部ケーシン
グ、25はスリップリング、26は中空超音波モータ、27は
回転ケーシング、28は調芯機構、29はフレキシブルチュ
ーブ、30は中継器である。
ンサを部分的に破断して示す斜視図、第１図（ｂ）は同
図（ａ）中に示すスリット光源に付いて示す斜視図、第
２図（ａ）は光切断法の原理図、第２図（ｂ）はモニタ
画面を示す説明図、第２図（ｃ）は本実施例に係る内径
形状計測センサを実施するための工程図、第３図は測定
対象物を示す斜視図、第４図（ａ）は板バネの正面図、
第４図（ｂ）はカンチレバー方式の内径形状計測センサ
の斜視図、第４図（ｃ）は歪ゲージの出力を示す説明
図、第５図（ａ）は光学式の内径形状計測センサの斜視
図、第５図（ｂ）は光学式の内径形状計測センサの観察
画像の説明図である。 図面中、 19はファイバスコープ、20は反射ミラー、21はスリット
光源、22は視野、23はスリット光、24は後部ケーシン
グ、25はスリップリング、26は中空超音波モータ、27は
回転ケーシング、28は調芯機構、29はフレキシブルチュ
ーブ、30は中継器である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 長島 是 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)考案者 真川 俊雄 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (56)参考文献 特開 昭64−54234（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−88027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−202109（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】ファイバスコープが収納された後部ケーシ
ングに回転ケーシングが回動自在に装着されると共に該
回転ケーシングを回転させる超音波モータが取り付けら
れる一方、前記回転ケーシング内には、半導体レーザ及
び該半導体レーザから出射されたレーザ光を前記ファイ
バスコープの視野にスリット状に照射する光学部品が設
置され、更に、前記回転ケーシング又は前記後部ケーシ
ングに調芯機構が付加されたことを特徴とする内径形状
計測センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990098083U JP2524816Y2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 内径形状計測センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990098083U JP2524816Y2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 内径形状計測センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0455504U JPH0455504U (ja) | 1992-05-13 |
| JP2524816Y2 true JP2524816Y2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=31838988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990098083U Expired - Lifetime JP2524816Y2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 内径形状計測センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2524816Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015099025A (ja) * | 2013-11-18 | 2015-05-28 | ボッシュ株式会社 | 歪み測定センサ及び軸力測定装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010164334A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Ihi Corp | 内面形状測定装置および内面形状測定方法 |
| US9709388B2 (en) | 2015-05-20 | 2017-07-18 | Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha | Optical inner surface measuring device |
| JP6555472B2 (ja) * | 2015-08-27 | 2019-08-07 | 株式会社東京精密 | 非接触内面形状測定装置 |
| JP6610090B2 (ja) * | 2015-08-27 | 2019-11-27 | 株式会社東京精密 | 非接触内面形状測定装置 |
| JP6755557B2 (ja) | 2016-07-15 | 2020-09-16 | アダマンド並木精密宝石株式会社 | 光学式内面測定装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61202109A (ja) * | 1985-03-05 | 1986-09-06 | Kawasaki Steel Corp | 管の内面検査装置 |
| JPS6454234A (en) * | 1987-08-25 | 1989-03-01 | Nippon Kokan Kk | Tv pig for inspection of pipe body |
| JP2554102B2 (ja) * | 1987-09-30 | 1996-11-13 | 三菱重工業株式会社 | スリット光式検出装置 |
-
1990
- 1990-09-20 JP JP1990098083U patent/JP2524816Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015099025A (ja) * | 2013-11-18 | 2015-05-28 | ボッシュ株式会社 | 歪み測定センサ及び軸力測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0455504U (ja) | 1992-05-13 |
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