JP5915222B2 - 内径測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、筒体の内径或は内面形状を測定する内径測定装置、特に非接触で内面形状を測定する内径測定装置に関するものである。

非接触で筒体の内径を測定するものとして、レーザ光線を全周方向に照射し、筒体の内面に光リングを形成し、該光リングを撮像し、画像上から光リングの形状、径を測定する非接触の内径測定装置がある。

特許文献１、特許文献２には、レーザ光線を全周方向に照射し、筒体の内面に形成される光リングを撮像し、画像上から光リングの形状、径を測定する非接触の内径測定装置が示されており、特許文献１、特許文献２の内径測定装置ではレーザ光線を全周方向に照射する手段として円錐反射面を有するコーンミラーが用いられており、レーザ光線をコーンミラーの頂点に入射することでレーザ光線を全周方向に反射している。

レーザ光線を全周方向に照射する手段としてコーンミラーを用いる場合、コーンミラーの軸心とレーザ光線の光軸とを合致させる必要があるが、特許文献１、特許文献２にはコーンミラーの軸心とレーザ光線の光軸とを合致させる方法、装置には特に言及されていない。

特開平１０−１９７２１５号公報 特開２０１０−１６４３３４号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、コーンミラーによりレーザ光線を全周方向に照射し、筒体の内面に光リングを形成し、該光リングに基づき筒体の内径を測定する内径測定装置に於いて、コーンミラーの軸心とレーザ光線の光軸の芯合せ機構を具備した内径測定装置を提供するものである。

本発明は、フレーム部の基端に設けられ、先端側を撮像する撮像部と、前記フレーム部の先端に設けられた芯合せ部と、該芯合せ部に透光窓部を介して前記芯合せ部の先端側に設けられたレーザ光線拡散部と、前記芯合せ部の基端側に設けられたレーザ光線発光部と、前記レーザ光線拡散部に設けられ、先端に円錐反射面を有するコーンミラーとを具備し、該コーンミラーの軸心と前記撮像部の光軸は合致し、前記芯合せ部は前記レーザ光線発光部から照射されるレーザ光線が前記コーンミラーの頂点に入射する様、前記撮像部の姿勢を調整可能とした内径測定装置に係るものである。

又本発明は、前記芯合せ部は、前記撮像部の光軸に対して直交する方向にスライド可能なＸ軸スライダと、該Ｘ軸スライダに設けられ、前記光軸に対して直交すると共に前記Ｘ軸スライダのスライド方向に直交する方向にスライド可能なＹ軸スライダと、該Ｙ軸スライダに形成された発光部取付け面とを有し、前記レーザ光線発光部は前記発光部取付け面に取付けられた内径測定装置に係るものである。

又本発明は、前記レーザ光線発光部は、前記発光部取付け面に３箇所で３組の引きボルト、押しボルトにより取付けられ、引きボルト、押しボルトの調整で前記レーザ光線発光部の光軸の前記コーンミラーの軸心に対する傾斜を調整可能とした内径測定装置に係るものである。

又本発明は、前記芯合せ部は前記フレーム部に着脱可能であり、前記芯合せ部と前記フレーム部とは嵌合方式で取付けられ、前記芯合せ部は前記フレーム部に取付けることで、前記芯合せ部の軸心が前記撮像部の光軸に合致する様構成された内径測定装置に係るものである。

又本発明は、前記レーザ光線拡散部は前記芯合せ部に嵌合方式で取付けられ、前記レーザ光線拡散部が前記芯合せ部に取付けられることで、前記コーンミラーの軸心が前記芯合せ部の軸心と合致する様構成された内径測定装置に係るものである。

又本発明は、前記芯合せ部と前記レーザ光線拡散部と前記レーザ光線発光部とを一体化し、前記芯合せ部により前記レーザ光線発光部の光軸と前記コーンミラーの軸心とを合致させた状態で、前記芯合せ部を前記フレーム部に取付けた内径測定装置に係るものである。

本発明によれば、フレーム部の基端に設けられ、先端側を撮像する撮像部と、前記フレーム部の先端に設けられた芯合せ部と、該芯合せ部に透光窓部を介して前記芯合せ部の先端側に設けられたレーザ光線拡散部と、前記芯合せ部の基端側に設けられたレーザ光線発光部と、前記レーザ光線拡散部に設けられ、先端に円錐反射面を有するコーンミラーとを具備し、該コーンミラーの軸心と前記撮像部の光軸は合致し、前記芯合せ部は前記レーザ光線発光部から照射されるレーザ光線が前記コーンミラーの頂点に入射する様、前記撮像部の姿勢を調整可能としたので、前記レーザ光線発光部の光軸と前記コーンミラーの軸心とを確実に合致させることができ、レーザ光線を最適な状態で全周に照射させることができ、又、後調整で前記レーザ光線発光部の光軸と前記コーンミラーの軸心とを確実に合致させることができるので、部品に要求される精度を低くでき製作コストが低減する等の優れた効果を発揮する。

本発明の実施例の斜視図である。 該実施例を示す断面図である。 図２のＡ−Ａ矢視図である。 前記実施例の芯合せ部、レーザ光線拡散部の断面図である。 該実施例に用いられている調整機構部の分解斜視図である。 該実施例のレーザ光線拡散部の断面図である。 本発明の他の実施例の側面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例に係る内径測定装置１を示しており、該内径測定装置１は主に、撮像部２、レーザ光線発光部３、芯合せ部４、レーザ光線拡散部５、フレーム部６等から構成される。

前記フレーム部６は、基端リング７と先端リング８とを３本の支柱９により連結した構成であり、該支柱９は同一円周上に所定の間隔、例えば３等分の位置に配置され、前記フレーム部６の中心部には空間が形成され、該空間に前記撮像部２、前記レーザ光線発光部３が収納される様になっている。尚、前記支柱９は、２本であっても或は４本であってもよく、前記撮像部２、前記レーザ光線拡散部５を支持し得、又前記撮像部２の撮像に支障なければよい。

前記基端リング７と前記先端リング８とは同心であり、即ち前記フレーム部６の軸心上に配置されている。前記基端リング７に、該基端リング７を貫通する様に前記撮像部２が取付けられ、該撮像部２の光軸は前記フレーム部６の軸心と合致している。

前記先端リング８に前記芯合せ部４が取付けられ、該芯合せ部４に前記レーザ光線発光部３が支持されている。該レーザ光線発光部３の光軸は、調整された状態では前記フレーム部６の軸心、即ち前記撮像部２の光軸と合致する様になっている。

又、前記芯合せ部４は、後述する様に調整機構部２１を有し、該調整機構部２１に前記レーザ光線発光部３が支持され、該調整機構部２１は該レーザ光線発光部３を該レーザ光線発光部３の光軸に対して直交する２方向に変位可能となっていると共に前記レーザ光線発光部３の光軸の傾きを調整する機能を有している。

前記レーザ光線拡散部５は前記芯合せ部４の先端側に設けられ、又前記フレーム部６に対して同心に取付けられる。即ち、前記レーザ光線拡散部５は、前記撮像部２、前記レーザ光線発光部３に対して同心となる様に設けられ、更に前記レーザ光線拡散部５は前記撮像部２、前記フレーム部６に対しては固定的な関係となる様に設けられる。

図２〜図４を参照して更に具体的に説明する。

前記撮像部２は、カメラ１１及び該カメラ１１を収納するカメラ収納体１２を有し、該カメラ収納体１２が前記基端リング７にボルト１３によって固定される。

前記カメラ１１は、最大画角θを有する。該カメラ１１は、撮像素子として、画素の集合体であるＣＣＤ或はＣＭＯＳセンサ等を具備し、撮像素子は各画素からの信号の集合であるデジタル画像信号を出力すると共に各画素からの信号はそれぞれ撮像素子内での位置が特定できる様になっている。

前記レーザ光線発光部３は、可視光のレーザ光線１７を射出するレーザ発光器１４、中空管形状である発光器ホルダ１５を有し、前記レーザ発光器１４は前記発光器ホルダ１５の基端部に嵌合され、固定される。又、前記発光器ホルダ１５の先端には固定フランジ１６が形成され、該固定フランジ１６が前記芯合せ部４の調整機構部２１に固定される様になっている。

該芯合せ部４は、前記先端リング８と同心である中空筒体であるハウジング１８を有している。該ハウジング１８の先端側に円形の基盤１９が固着され、該基盤１９に前記調整機構部２１が設けられている。前記ハウジング１８の基端は前記先端リング８に固着され、前記ハウジング１８と前記先端リング８とを固着するボルト２０は基端側（前記カメラ１１側）から挿入、螺着される（図３参照）。

前記調整機構部２１については更に後述するが、該調整機構部２１は、図２の紙面に対して平行で且つ前記レーザ光線発光部３の光軸に対して直交する方向（Ｘ軸方向）に変位可能なＸ軸スライダ２２及び該Ｘ軸スライダ２２に設けられ、紙面に対して垂直且つ前記レーザ光線発光部３の光軸に対して直交する方向（Ｙ軸方向）に変位可能なＹ軸スライダ２３を有している。従って、該Ｙ軸スライダ２３は前記レーザ光線発光部３の光軸に対して直交する２方向に変位可能となっている。前記Ｙ軸スライダ２３の基側端面は、レーザ光線発光部取付け面となっており、該レーザ光線発光部取付け面に前記固定フランジ１６が固定される様になっている。

又、該固定フランジ１６は、引きボルト２４、押しボルト２５によって３箇所で前記Ｙ軸スライダ２３に取付けられ、前記引きボルト２４、前記押しボルト２５の調整で、前記レーザ光線発光部３の光軸の傾きが調整可能となっている（図３参照）。

前記調整機構部２１には中心部を貫通する円筒状の空間が形成され、該空間は前記発光器ホルダ１５の中空部と連続しており、該中空部及び前記空間によってレーザ光線１７用の光路孔２６が形成される。

図５を参照して、前記調整機構部２１を説明する。

前記基盤１９の基端側の面（図５では上面）に前記光路孔２６の一部を構成する中心孔２６ａが穿設され、該中心孔２６ａの周囲には円環の突条である嵌合輪２７が突設され、該嵌合輪２７に嵌合し位置決めされる様にスライダベース２８が前記基盤１９に固着される。前記スライダベース２８には前記光路孔２６の一部を構成する中心孔２６ｂが穿設されている。

前記スライダベース２８の上面には前記Ｘ軸スライダ２２が摺動可能に載設される。該Ｘ軸スライダ２２には前記中心孔２６ｂと同心で前記光路孔２６の一部を構成する中心孔２６ｃが穿設されると共に、Ｘ軸方向に延びるＸ軸ガイド溝２９が前記Ｘ軸スライダ２２を貫通して形成されている。

前記基盤１９には、前記スライダベース２８を挟み、相対向する様に配置された一対のＸ軸ガイド３１，３１が固着されている。前記Ｘ軸ガイド３１は前記基盤１９の上面と平行で、Ｘ軸方向に延びるガイド部３１ａを有し、該ガイド部３１ａは前記Ｘ軸ガイド溝２９と摺動自在に嵌合する。又、該Ｘ軸ガイド３１と前記Ｘ軸スライダ２２との間には所定の間隙が形成される様になっている。

従って、前記Ｘ軸スライダ２２は前記ガイド部３１ａにガイドされ、前記所定の間隙分だけＸ軸方向に変位可能となっている。

前記Ｘ軸スライダ２２の上面に前記Ｙ軸スライダ２３が摺動可能に載置される。該Ｙ軸スライダ２３には、前記中心孔２６ｂ、前記中心孔２６ｃと同心で前記光路孔２６の一部を構成する中心孔２６ｄが穿設されると共に、Ｙ軸方向に延びるＹ軸ガイド溝３２が前記Ｙ軸スライダ２３を貫通して形成されている。又、前記Ｙ軸スライダ２３の下面のＹ軸方向の寸法は、前記Ｘ軸スライダ２２の上面の寸法より小さく設定されている。

前記Ｘ軸スライダ２２のＸ軸と平行な１つの側面にはＹ軸ガイド３３が固着され、前記Ｘ軸スライダ２２のＸ軸と平行な他方の側面にはＹ軸ガイド３４が固着され、前記Ｙ軸ガイド３３と前記Ｙ軸ガイド３４とは対向する配置となっている。

前記Ｙ軸ガイド３３はＹ軸方向に延出するガイド部３３ａを有し、又前記Ｙ軸ガイド３４はＹ軸方向に延出するガイド部３４ａを有し、前記ガイド部３３ａ，３４ａはそれぞれ前記Ｙ軸ガイド溝３２に摺動自在に嵌合する。前記Ｙ軸スライダ２３と前記Ｙ軸ガイド３３、前記Ｙ軸ガイド３４との間には、前記Ｙ軸スライダ２３と前記Ｘ軸スライダ２２との寸法差分の間隙が形成される。

従って、前記Ｙ軸スライダ２３は前記ガイド部３３ａ，３４ａにガイドされ、前記間隙分だけＹ軸方向間に変位可能となっている。

前記Ｘ軸スライダ２２のＸ軸と平行な１側面には、Ｘ軸調整螺子ホルダ３５が取付けられ、該Ｘ軸調整螺子ホルダ３５にはＸ軸方向に延びるＸ軸調整螺子３６が取付けられている。

前記基盤１９には前記Ｘ軸調整螺子ホルダ３５に対向する様に、Ｘ軸ストッパホルダ３７が固着され、該Ｘ軸ストッパホルダ３７にはストッパ螺子３８が取付けられている。該ストッパ螺子３８と前記Ｘ軸調整螺子３６とは同一軸心上に配置されており、前記Ｘ軸調整螺子３６の先端は前記ストッパ螺子３８の端面に当接する様になっている。

前記スライダベース２８の上面にはＸ軸ロック片３９が突設され、該Ｘ軸ロック片３９はＸ軸と平行となっており、該Ｘ軸ロック片３９にはＸ軸方向に長い長孔４１が穿設されている。

該長孔４１を通してＸ軸ロック螺子４２が前記Ｘ軸スライダ２２に螺着される。前記Ｘ軸ロック螺子４２は、前記Ｘ軸スライダ２２に対して前記長孔４１の余裕分だけ、Ｘ軸方向に相対変位が可能であり、この相対変位量は前記Ｘ軸スライダ２２の変位量と同等となっている。

従って、前記Ｘ軸ロック螺子４２を緩めた状態では、前記Ｘ軸スライダ２２がＸ軸方向に変位可能であり、前記Ｘ軸調整螺子３６を回すことで、該Ｘ軸調整螺子３６の突出量が変化し、突出量の変化量に応じて前記Ｘ軸スライダ２２がＸ軸方向に変位し、該Ｘ軸スライダ２２のＸ軸方向の位置が調整される。

又、前記Ｘ軸ロック螺子４２を締込むことで前記Ｘ軸スライダ２２を前記スライダベース２８に固定できる様になっており、前記Ｘ軸スライダ２２の位置を調整した後、前記Ｘ軸ロック螺子４２を締込むことで、前記Ｘ軸スライダ２２の調整後の位置が保持される。

前記Ｙ軸スライダ２３のＹ軸と平行な１側面にＹ軸調整螺子ホルダ４３が設けられ、該Ｙ軸調整螺子ホルダ４３にはＹ軸方向に延びるＹ軸調整螺子４４が取付けられている。

前記Ｙ軸ガイド３４にはストッパ螺子４５が取付けられている。該ストッパ螺子４５と前記Ｙ軸調整螺子４４とは同一軸心上に配置されており、前記Ｙ軸調整螺子４４の先端は前記ストッパ螺子４５の端面に当接する様になっている。

前記Ｘ軸スライダ２２の、Ｘ軸と直交する１側面には、Ｙ軸ロックプレート４６が固着される。該Ｙ軸ロックプレート４６は、前記ガイド部３１ａと干渉しない形状となっていると共にＹ軸方向に長い長孔４７が穿設されている。

該長孔４７を通してＹ軸ロック螺子４８が前記Ｙ軸スライダ２３に螺着される。前記Ｙ軸ロック螺子４８は、前記Ｙ軸スライダ２３に対して前記長孔４７の余裕分だけ、Ｙ軸方向に相対変位が可能であり、この相対変位量は前記Ｙ軸スライダ２３の変位量と同等となっている。

従って、前記Ｙ軸ロック螺子４８を緩めた状態では、前記Ｙ軸スライダ２３がＹ軸方向に変位可能であり、前記Ｙ軸調整螺子４４を回すことで、該Ｙ軸調整螺子４４の突出量が変化し、突出量の変化量に応じて前記Ｙ軸スライダ２３がＹ軸方向に変位し、該Ｙ軸スライダ２３のＹ軸方向の位置が調整される。

前記Ｘ軸スライダ２２はＸ軸方向に位置調整可能であり、該Ｘ軸スライダ２２に設けられた前記Ｙ軸スライダ２３はＹ軸方向に位置調整可能であるので、前記Ｘ軸スライダ２２と前記Ｙ軸スライダ２３の協働による位置調整で、前記Ｙ軸スライダ２３はＸ軸、Ｙ軸の２方向の位置調整が可能となっている。

前記発光器ホルダ１５は前記Ｙ軸スライダ２３の上面に取付けられる様になっており、前記レーザ光線発光部３は前記調整機構部２１により、光軸に直交する２方向（Ｘ軸、Ｙ軸）に調整が可能となっている。

次に、前記発光器ホルダ１５は前記固定フランジ１６を介して前記Ｙ軸スライダ２３に固定されており、固定手段として３箇所に設けられた前記引きボルト２４、前記押しボルト２５（図３参照）が用いられている。従って、前記押しボルト２５の突出量を調整しつつ前記引きボルト２４で締込むことで、前記レーザ光線発光部３の光軸の傾斜を調整できる。

次に、前記レーザ光線拡散部５について、図４、図６を参照して説明する。

該レーザ光線拡散部５は後述する様に、透光窓部５５及びコーンミラー部５９から構成され、該コーンミラー部５９は前記レーザ発光器１４から射出されるレーザ光線１７を全周方向に反射するコーンミラー５１を有し、前記透光窓部５５は前記コーンミラー５１によって全周に反射されたレーザ光線１７′を透過する全周透光窓５２を有している。

前記コーンミラー５１は、前記レーザ発光器１４に対向する側の先端部が円錐形状となっており、円錐の頂角は９０゜となっている。又、先端部の円錐面が反射面となっている。

前記全周透光窓５２は、ガラス、或は透明合成樹脂等透光性材質により円筒状に形成されたものであり、第１フランジ５３、第２フランジ５４によって挾持されると共に前記全周透光窓５２は、前記芯合せ部４と同心となっている。前記第１フランジ５３、前記第２フランジ５４の中心部には、前記光路孔２６と同心の開口部５３ａ，５３ｂが穿設され、該開口部５３ａ，５３ｂは、前記光路孔２６より大きくなっている。前記全周透光窓５２、前記第１フランジ５３、前記第２フランジ５４は透光窓部５５を構成している。

前記コーンミラー５１は、コーンミラーホルダ５６によって軸心が前記レーザ光線１７の光軸と合致する様に保持され、該コーンミラーホルダ５６は固定フランジ５７を介して前記第２フランジ５４に固着される様になっている。

前記コーンミラーホルダ５６は嵌合部５６ａを有する。前記固定フランジ５７は、フランジ部５７ａを有し、該フランジ部５７ａは前記第２フランジ５４にインロー方式で固定される。又前記固定フランジ５７には嵌合孔５８が軸心方向に貫通して設けられ、該嵌合孔５８に前記嵌合部５６ａが嵌合する様になっている。

上記した様に、前記フランジ部５７ａと前記第２フランジ５４とはインロー方式で固定されるので、前記固定フランジ５７と前記第２フランジ５４とを組合わせた精度は、前記第２フランジ５４と前記固定フランジ５７の機械加工精度で決定される。又、前記固定フランジ５７と前記コーンミラーホルダ５６とは嵌合による組立てであるので、組立て精度は、前記固定フランジ５７と前記コーンミラーホルダ５６との機械加工精度による。従って、前記コーンミラー５１を前記コーンミラーホルダ５６で組立てた状態で、前記コーンミラーホルダ５６の軸心と前記コーンミラー５１の軸心とを高精度に合致させておけば、前記コーンミラーホルダ５６を前記固定フランジ５７に組立てるだけで、調整をすることなく、前記コーンミラー５１の軸心、頂点を前記レーザ光線１７の光軸に合致させることができる。

又、前記コーンミラー５１を保持したコーンミラーホルダ５６を予め前記固定フランジ５７に組立て、ユニット化しておけば、該固定フランジ５７を前記第２フランジ５４に組立てるだけで、前記コーンミラー５１の軸心が前記レーザ光線１７の光軸に合致することが保証される。前記コーンミラー５１、前記コーンミラーホルダ５６、前記固定フランジ５７はコーンミラー部５９を構成する。又、前記コーンミラー５１の頂角の異なる前記コーンミラー部５９を複数用意し、測定状況に合わせて適宜交換してもよい。

又、前記芯合せ部４に前記レーザ光線拡散部５を取付け、前記芯合せ部４に前記レーザ光線発光部３を組立てた状態で、即ち、前記芯合せ部４、前記レーザ光線拡散部５、前記レーザ光線発光部３をユニット化した状態で、前記芯合せ部４を前記先端リング８に組立てることができる。

従って、前記レーザ光線１７に対する前記コーンミラー５１の位置合せを、前記撮像部２、前記フレーム部６と切離した状態で行える。

以下、前記内径測定装置１の作用について説明する。

先ず、前記内径測定装置１の組立てについて説明する。

上記した様に、前記コーンミラー５１が前記コーンミラーホルダ５６に装着され、更に該コーンミラーホルダ５６が前記固定フランジ５７に組立てられた状態では、前記コーンミラー５１の軸心は前記固定フランジ５７の軸心、即ち前記レーザ光線拡散部５の軸心に合致している。

前記コーンミラー部５９を前記透光窓部５５に取付け、更に前記基盤１９を前記第１フランジ５３に取付けることで、前記調整機構部２１が前記透光窓部５５に取付けられる。

尚、前記フランジ部５７ａと前記第２フランジ５４、前記基盤１９と前記第１フランジ５３とはそれぞれインロー方式となっているので、前記コーンミラー部５９を前記透光窓部５５に取付けることで前記コーンミラー部５９の軸心と前記透光窓部５５の軸心とが合致し、又前記透光窓部５５の軸心と前記調整機構部２１の軸心とが合致する様になっている。尚、前記調整機構部２１は、前記ハウジング１８が取外された状態となっている。

又、前記発光器ホルダ１５を前記Ｙ軸スライダ２３に固着することで、前記レーザ光線発光部３が前記調整機構部２１に取付けられている。

前記レーザ光線発光部３が組立てられた状態では、前記コーンミラー５１の軸心と前記調整機構部２１の軸心とは合致しており、前記コーンミラー５１の軸心と前記レーザ光線発光部３の光軸とが未調整の状態となっている。

前記コーンミラー５１の軸心と前記レーザ光線発光部３の光軸との芯合せ調整は、前記調整機構部２１によって行われる。

図５を参照すると、Ｘ軸方向の調整は前記Ｘ軸調整螺子３６を回すことで、該Ｘ軸調整螺子３６の突出量が変化し、又該Ｘ軸調整螺子３６は前記ストッパ螺子３８に当接しているので前記Ｘ軸スライダ２２がＸ軸方向に変位し、位置調整される。

又、前記Ｙ軸調整螺子４４を回すことで、該Ｙ軸調整螺子４４の突出量が変化し、該Ｙ軸調整螺子４４は前記ストッパ螺子４５に当接しているので、前記Ｙ軸調整螺子４４の突出量に応じてＹ軸スライダ２３がＹ軸方向に変位し、位置調整される。従って、前記Ｘ軸調整螺子３６、前記Ｙ軸調整螺子４４の調整で、前記Ｙ軸スライダ２３は光軸に対して直交する２方向に位置調整される。従って、前記Ｙ軸スライダ２３に固定されているレーザ光線発光部３が光軸に対して直交する２方向に位置調整される。

又、３箇所の前記引きボルト２４、前記押しボルト２５を調整することで芯合せ部４の軸心に対する前記レーザ光線発光部３の光軸の傾きが調整される。前記引きボルト２４、前記押しボルト２５は光軸調整部として機能する。

前記レーザ光線発光部３の光軸の傾き調整と、前記光軸に対して直交する２方向の位置調整で、前記レーザ光線発光部３の光軸と前記芯合せ部４の軸心とが合致される。

前記レーザ光線発光部３の光軸と前記芯合せ部４の軸心とが合致すると、前記Ｘ軸ロック螺子４２を締込み、前記Ｘ軸スライダ２２を前記スライダベース２８に固定し、又前記Ｙ軸ロック螺子４８を締込み、前記Ｙ軸スライダ２３を前記Ｘ軸スライダ２２に固定する。

而して、前記レーザ光線発光部３は芯合せされた状態で、姿勢が固定される。

尚、前記レーザ光線発光部３と前記コーンミラー５１が芯合せされたかどうかの確認、芯合せ作業での調整の状態を確認する１つの方法としては、前記レーザ光線発光部３よりレーザ光線１７を照射させた状態で、調整を行い、前記コーンミラー５１で反射されたレーザ光線１７′を壁面等に照射させ、形成されるリングの一様性を観察して、芯合せの状態を確認してもよい。

前記基盤１９に前記ハウジング１８を取付ける。該ハウジング１８の取付け方法は種々考えられるが一例として、前記基盤１９と前記ハウジング１８とを螺合させ、更に最終的にはインロー方式で嵌合させることで、固定と芯合せを行うことができる。又、前記ハウジング１８を前記基盤１９に固定した状態では、前記ハウジング１８の軸心は前記コーンミラー５１の軸心と合致する。

前記ハウジング１８を前記先端リング８に固着し、前記撮像部２を前記レーザ光線発光部３に取付ける。前記フレーム部６を介して前記撮像部２が前記芯合せ部４と一体化され、前記撮像部２の光軸と前記レーザ光線発光部３の光軸とは合致している。尚、前記ハウジング１８と前記先端リング８の接合部にはインロー部が形成されており、前記ハウジング１８を前記先端リング８に固着するだけで前記撮像部２の光軸と前記レーザ光線発光部３の光軸とは合致する構成となっている。

次に、前記内径測定装置１を用いて、内径、内径形状を測定する場合を説明する。

特に図示していないが、前記内径測定装置１は配管、或は中空軸等の中空体の内部に挿入され、更に図示しない支持装置によって中空体の中心に支持される。

前記レーザ発光器１４よりレーザ光線１７を照射すると、該レーザ光線１７は前記コーンミラー５１の頂点に入射し、該コーンミラー５１により全周方向に反射される。反射されたレーザ光線１７′は前記全周透光窓５２を透過し全周に射出される。

又前記レーザ光線１７′は中空体の内壁を照射し、光リング６１を形成する。該光リング６１は内壁の形状を反映し、光リング６１の形状を測定することで、内壁の径、形状（例えば楕円）を測定することができる。

前記カメラ１１は、内壁に形成される前記光リング６１を撮像し、電子画像データとして出力する。

尚、前記カメラ１１が有する最大画角はθｍａｘであり、該カメラ１１の撮像領域の中心部を前記レーザ光線発光部３、前記芯合せ部４等の構造物が占め、撮像不能となっているので、前記カメラ１１の撮像範囲Ｆは、前記構造物と干渉しない画角θ１≦Ｆ≦θｍａｘとなる。

又、前記カメラ１１の画角の中心と前記コーンミラー５１の頂点迄の距離をＬとすると、撮像可能な中空体の半径Ｒは、Ｌｔａｎθ１≦Ｒ≦Ｌｔａｎθｍａｘとなる。従って、測定可能な中空体の直径Ｄは、２Ｌｔａｎθ１≦Ｄ≦２Ｌｔａｎθｍａｘとなる。

ＰＣ等の演算処理装置に、画像データを入力し、該画像データに基づき前記光リング６１の直径、形状を測定する。

図７は、他の実施例を示している。該他の実施例ではレーザ光線拡散部５にもう１つの撮像部２′を取付け、内壁に形成される光リング６１を前記撮像部２の反対側から撮像する様にしたものである。前記撮像部２′は、カメラ１１′及びフレーム部６′を有し、該フレーム部６′先端が固定フランジ５７に取付けられる。

前記光リング６１を反対側から撮像することで、内壁に凹凸があり、形成される光リング６１が前記カメラ１１の死角に入る場合等でも測定が可能である。

１ 内径測定装置
２ 撮像部
３ レーザ光線発光部
４ 芯合せ部
５ レーザ光線拡散部
６ フレーム部
１１ カメラ
１４ レーザ発光器
１７ レーザ光線
１７′ レーザ光線
１８ ハウジング
２１ 調整機構部
２２ Ｘ軸スライダ
２３ Ｙ軸スライダ
２６ 光路孔
２９ Ｘ軸ガイド溝
３１ Ｘ軸ガイド
３２ Ｙ軸ガイド溝
３３ Ｙ軸ガイド
３４ Ｙ軸ガイド
３６ Ｘ軸調整螺子
４４ Ｙ軸調整螺子
５１ コーンミラー
５２ 全周透光窓
５５ 透光窓部
５６ コーンミラーホルダ
５７ 固定フランジ
６１ 光リング

Claims (5)

1. フレーム部の基端に設けられ、先端側を撮像する撮像部と、前記フレーム部の先端に設けられた芯合せ部と、該芯合せ部に透光窓部を介して前記芯合せ部の先端側に設けられたレーザ光線拡散部と、前記芯合せ部の発光部取付け面に取付けられたレーザ光線発光部と、前記レーザ光線拡散部に設けられ、先端に円錐反射面を有するコーンミラーとを具備し、該コーンミラーの軸心と前記撮像部の光軸は合致し、前記芯合せ部はスライダベースと、該スライダベースの上面に摺動可能に設けられ、前記撮像部の光軸に対して直交する方向にスライド可能なＸ軸スライダと、該Ｘ軸スライダの上面に摺動可能に設けられ、前記撮像部の光軸に対して直交すると共に前記Ｘ軸スライダのスライド方向に直交する方向にスライド可能なＹ軸スライダと、該Ｙ軸スライダの上面に形成された前記発光部取付け面と、前記スライダベースと前記Ｘ軸スライダと前記Ｙ軸スライダの中心部を貫通して形成された光路孔とを有し、前記レーザ光線発光部から照射されるレーザ光線が前記光路孔を通過して前記コーンミラーの頂点に入射する様、前記レーザ光線発光部の姿勢を調整可能としたことを特徴とする内径測定装置。
2. 前記レーザ光線発光部は、前記発光部取付け面に３箇所で３組の引きボルト、押しボルトにより取付けられ、引きボルト、押しボルトの調整で前記レーザ光線発光部の光軸の前記コーンミラーの軸心に対する傾斜を調整可能とした請求項１の内径測定装置。
3. 前記芯合せ部は前記フレーム部に着脱可能であり、前記芯合せ部と前記フレーム部とは嵌合方式で取付けられ、前記芯合せ部は前記フレーム部に取付けることで、前記芯合せ部の軸心が前記撮像部の光軸に合致する様構成された請求項１又は請求項２の内径測定装置。
4. 前記レーザ光線拡散部は前記芯合せ部に嵌合方式で取付けられ、前記レーザ光線拡散部が前記芯合せ部に取付けられることで、前記コーンミラーの軸心が前記芯合せ部の軸心と合致する様構成された請求項１又は請求項３の内径測定装置。
5. 前記芯合せ部と前記レーザ光線拡散部と前記レーザ光線発光部とを一体化し、前記芯合せ部により前記レーザ光線発光部の光軸と前記コーンミラーの軸心とを合致させた状態で、前記芯合せ部を前記フレーム部に取付けた請求項１又は請求項３又は請求項４の内径測定装置。

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