JP6980636B2 - Evaluation method and evaluation device - Google Patents
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Description
本発明は、螺旋状の溝が表面に形成された測定対象において、その溝の形状を評価する技術に関する。 The present invention relates to a technique for evaluating the shape of a spiral groove formed on a surface of a measurement target.
例えば、長さ1m、直径30cm以上の高重量且つ長大な金属丸棒の表面を切削加工機で加工して、金属丸棒の表面に螺旋状の溝を形成し、スクリュー、プロペラ、ドリル等の加工物を製造することが行われている。このような加工物は、不良品の製造を未然に防ぐために、溝の形状が評価される。例えば、加工物が受側の加工物に嵌合されるオスメス構造を持つ加工物であれば、加工物を切削加工機からクレーンで持ち上げて、受側の加工物に嵌合させ、隙間ゲージで数十箇所の隙間を手作業で測定し、加工物の形状が評価される。そして、形状を評価した結果、問題があれば、加工物は、再度、クレーンで持ち上げられて、切削加工機に設置され、問題箇所が加工される。以上のことが繰り返されて、最終的に基準を満たす溝形状を有する加工物が製造される。このように、従来の評価手法では、切削加工機からクレーンを用いて加工物を載せ替える作業が必要となるため、作業日数がかかるという問題があった。そこで、この問題を解消するための新たな評価手法が望まれる。 For example, the surface of a heavy and long metal round bar having a length of 1 m and a diameter of 30 cm or more is machined with a cutting machine to form a spiral groove on the surface of the metal round bar, and a screw, a propeller, a drill, etc. Manufacture of workpieces is carried out. In such a work piece, the shape of the groove is evaluated in order to prevent the production of defective products. For example, in the case of a workpiece having a male-female structure in which the workpiece is fitted to the workpiece on the receiving side, the workpiece is lifted from the cutting machine by a crane, fitted to the workpiece on the receiving side, and is fitted with a feeler gauge. The shape of the work piece is evaluated by manually measuring the gaps at dozens of places. Then, as a result of evaluating the shape, if there is a problem, the workpiece is lifted again by the crane, installed in the cutting machine, and the problem portion is machined. The above process is repeated to finally produce a workpiece having a groove shape satisfying the standard. As described above, in the conventional evaluation method, there is a problem that it takes a lot of work days because it is necessary to transfer the workpiece from the cutting machine using a crane. Therefore, a new evaluation method for solving this problem is desired.
かかる背景のもと、特許文献1では、螺旋状の溝が表面に形成された測定対象物の形状を高分解能且つ短時間で計測する技術が開示されている。詳細には、特許文献1では、測定対象物の中心軸を中心に回転しながら中心軸と平行に移動する測定対象物の溝の断面形状を測定部により非接触で計測させて、溝の全域の形状の測定データを取得する技術が開示されている。
Against this background,
また、特許文献2には、球面レンズのような凹凸面を有する測定対象物において設計値に対する修正部分を精度良く特定する三次元測定方法が開示されている。
Further,
しかし、特許文献1、2の手法では、測定部と測定対象物との位置関係が何ら考慮されていないので、測定対象物の形状の加工精度を正しく評価することができないという課題がある。
However, in the methods of
本発明は、螺旋状の溝が表面に形成された測定対象において、その溝の形状を精度良く評価する評価方法及び評価装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an evaluation method and an evaluation device for accurately evaluating the shape of a spiral groove in a measurement target having a spiral groove formed on the surface.
本発明の第1態様は、
中心軸と同心で円柱形状の棒軸を有する測定対象の表面に前記中心軸周りに螺旋状に形成された評価対象の溝である対象溝の形状を評価する評価方法であって、
物体の形状を非接触で測定可能な測定部により基準物の表面に形成され前記対象溝と同じ溝形状を有する基準溝の形状を第1測定位置で測定して、前記基準溝の最も低い位置を結ぶ線である溝底線と前記測定部の視野中央との第1ずれ量を求め、前記第1ずれ量がゼロになる第1基準位置に前記測定部を位置決めする第1位置決めステップと、
前記第1基準位置に位置決めされた前記測定部により前記基準溝の形状を測定する基準溝測定ステップと、
第2測定位置で前記棒軸の軸形状を前記測定部により測定して、前記測定部の視野中央と前記棒軸の頂上位置とのずれ量がゼロになる第2基準位置に前記測定部を位置決めする第2位置決めステップと、
前記測定部を前記第2基準位置から前記中心軸に沿って移動させて、前記対象溝の形状を前記測定部により複数の測定位置において測定し、前記基準溝の形状との差分が最小になる位置である第3基準位置を求め、前記第3基準位置に前記測定部を位置決めする第3位置決めステップと、
前記第3基準位置に位置決めされた前記測定部により前記対象溝の形状を測定する対象溝測定ステップと、
前記対象溝測定ステップで測定された前記対象溝の形状と前記基準溝測定ステップで測定された前記基準溝の形状との差分に基づき、前記対象溝の形状を評価する評価ステップと、
を備えるものである。
The first aspect of the present invention is
An evaluation method for evaluating the shape of a target groove, which is a groove of an evaluation target spirally formed around the central axis on the surface of a measurement target having a columnar rod axis concentric with the central axis.
The shape of the reference groove formed on the surface of the reference object by a measuring unit capable of measuring the shape of the object in a non-contact manner and having the same groove shape as the target groove is measured at the first measurement position, and the lowest position of the reference groove is measured. The first positioning step of obtaining the first deviation amount between the groove bottom line, which is a line connecting the two, and the center of the field of view of the measurement unit, and positioning the measurement unit at the first reference position where the first deviation amount becomes zero.
A reference groove measuring step for measuring the shape of the reference groove by the measuring unit positioned at the first reference position, and a reference groove measuring step.
The shaft shape of the rod shaft is measured by the measuring unit at the second measuring position, and the measuring unit is placed at the second reference position where the amount of deviation between the center of the visual field of the measuring unit and the top position of the rod shaft becomes zero. The second positioning step for positioning and
The measuring unit is moved from the second reference position along the central axis to measure the shape of the target groove at a plurality of measurement positions by the measuring unit, and the difference from the shape of the reference groove is minimized. A third positioning step of obtaining a third reference position, which is a position, and positioning the measuring unit at the third reference position,
A target groove measuring step for measuring the shape of the target groove by the measuring unit positioned at the third reference position, and a target groove measuring step.
An evaluation step for evaluating the shape of the target groove based on the difference between the shape of the target groove measured in the target groove measurement step and the shape of the reference groove measured in the reference groove measurement step, and an evaluation step for evaluating the shape of the target groove.
It is equipped with.
本発明の第2態様は、
中心軸と同心で円柱形状の棒軸を有する測定対象の表面に前記中心軸周りに螺旋状に形成された評価対象の溝である対象溝の形状を評価する評価装置であって、
物体の形状を非接触で測定可能な測定部と、
前記対象溝と同じ溝形状を有する基準溝が表面に形成された基準物と、
第1測定位置に位置決めされた前記測定部により前記基準溝の形状を測定して、前記基準溝の最も低い位置を結ぶ線である溝底線と前記測定部の視野中央との第1ずれ量を求め、前記第1ずれ量がゼロになる第1基準位置に前記測定部を位置決めした状態で、前記測定部により前記基準溝の形状を測定する基準溝処理部と、
第2測定位置で前記棒軸の軸形状を前記測定部により測定して、前記測定部の視野中央と前記棒軸の頂上位置とのずれ量がゼロになる第2基準位置に前記測定部を位置決めする棒軸処理部と、
前記測定部を前記第2基準位置から前記中心軸に沿って移動させて、前記対象溝の形状を前記測定部により複数の測定位置において測定し、前記基準溝の形状との差分が最小になる位置である第3基準位置を求め、前記第3基準位置に前記測定部を位置決めした状態で、前記測定部により前記対象溝の形状を測定する対象溝処理部と、
前記対象溝処理部により測定された前記対象溝の形状と前記基準溝処理部により測定された前記基準溝の形状との差分に基づき、前記対象溝の形状を評価する評価処理部と、
を備えるものである。
The second aspect of the present invention is
An evaluation device that evaluates the shape of a target groove, which is a groove of an evaluation target spirally formed around the central axis on the surface of a measurement target having a columnar rod axis concentric with the central axis.
A measuring unit that can measure the shape of an object in a non-contact manner,
A reference object having a reference groove having the same groove shape as the target groove formed on the surface thereof,
The shape of the reference groove is measured by the measuring unit positioned at the first measurement position, and the first deviation amount between the groove bottom line, which is a line connecting the lowest positions of the reference groove, and the center of the field of view of the measuring unit is determined. A reference groove processing unit for measuring the shape of the reference groove by the measuring unit in a state where the measuring unit is positioned at a first reference position where the first deviation amount becomes zero.
The shaft shape of the rod shaft is measured by the measuring unit at the second measuring position, and the measuring unit is placed at the second reference position where the amount of deviation between the center of the field of view of the measuring unit and the top position of the rod shaft becomes zero. The rod shaft processing unit for positioning and
The measuring unit is moved from the second reference position along the central axis to measure the shape of the target groove at a plurality of measurement positions by the measuring unit, and the difference from the shape of the reference groove is minimized. A target groove processing unit that measures the shape of the target groove by the measurement unit in a state where the measurement unit is positioned at the third reference position after obtaining a third reference position, which is a position.
An evaluation processing unit that evaluates the shape of the target groove based on the difference between the shape of the target groove measured by the target groove processing unit and the shape of the reference groove measured by the reference groove processing unit.
It is equipped with.
この第1態様及び第2態様では、測定部により基準溝の形状を測定して測定部の視野中央と基準溝の溝底線との第1ずれ量が求められ、第1ずれ量がゼロになる第1基準位置に測定部が位置決めされた状態で、測定部により基準溝の形状が測定される。したがって、基準物の位置がずれていたり、基準物に対する測定部の位置がずれていたりしたとしても、基準溝の形状を精度良く測定することができる。また、棒軸の軸形状が測定部により測定されて、測定部の視野中央と棒軸の頂上位置とのずれ量がゼロになる第2基準位置に測定部が位置決めされる。棒軸は円柱形状であるので、第2基準位置では、測定部の視野中央が測定対象の中心軸に一致している。したがって、測定部の視野中央が測定対象の中心軸に一致した状態で、対象溝の形状を精度良く測定することができる。その結果、精度良く測定された対象溝の形状と精度良く測定された基準溝の形状との差分に基づき、対象溝の形状が評価されるので、対象溝の形状を精度良く評価することができる。 In the first aspect and the second aspect, the shape of the reference groove is measured by the measuring unit to obtain the first deviation amount between the center of the visual field of the measuring unit and the groove bottom line of the reference groove, and the first deviation amount becomes zero. With the measuring unit positioned at the first reference position, the shape of the reference groove is measured by the measuring unit. Therefore, even if the position of the reference object is deviated or the position of the measuring portion with respect to the reference object is deviated, the shape of the reference groove can be measured with high accuracy. Further, the shaft shape of the rod shaft is measured by the measuring unit, and the measuring unit is positioned at the second reference position where the amount of deviation between the center of the visual field of the measuring unit and the top position of the rod shaft becomes zero. Since the rod axis has a cylindrical shape, the center of the visual field of the measuring unit coincides with the central axis of the measurement target at the second reference position. Therefore, the shape of the target groove can be measured with high accuracy while the center of the visual field of the measurement unit coincides with the central axis of the measurement target. As a result, the shape of the target groove is evaluated based on the difference between the shape of the target groove measured with high accuracy and the shape of the reference groove measured with high accuracy, so that the shape of the target groove can be evaluated with high accuracy. ..
上記第1態様において、例えば、
前記第1位置決めステップは、所定方向に前記測定部を移動させて前記第1測定位置を含む複数の測定位置で前記基準溝の形状を前記測定部によりそれぞれ測定し、測定毎に前記第1ずれ量をそれぞれ求め、それぞれの前記第1ずれ量と前記複数の測定位置との関係を近似する第1ずれ近似直線を求め、前記第1ずれ量がゼロになる前記第1ずれ近似直線の位置を前記第1基準位置として求めてもよい。
In the first aspect, for example,
In the first positioning step, the measuring unit is moved in a predetermined direction, the shape of the reference groove is measured by the measuring unit at a plurality of measuring positions including the first measuring position, and the first deviation is measured for each measurement. Each amount is obtained, a first deviation approximate straight line that approximates the relationship between each of the first deviation amounts and the plurality of measurement positions is obtained, and the position of the first deviation approximate straight line at which the first deviation amount becomes zero is obtained. It may be obtained as the first reference position.
この態様によれば、求められた第1ずれ量に誤差があったとしても、それぞれの第1ずれ量と複数の測定位置との関係を近似する第1ずれ近似直線が求められ、第1ずれ量がゼロになる第1ずれ近似直線の位置が第1基準位置として求められているので、第1基準位置を精度良く求めることができる。 According to this aspect, even if there is an error in the obtained first deviation amount, a first deviation approximate straight line that approximates the relationship between each first deviation amount and a plurality of measurement positions is obtained, and the first deviation is obtained. Since the position of the first deviation approximate straight line where the amount becomes zero is obtained as the first reference position, the first reference position can be obtained with high accuracy.
上記第1態様において、例えば、
前記第1位置決めステップは、前記第1測定位置から前記第1基準位置までの移動方向と前記溝底線が延びる方向とのなす角度と、前記第1ずれ量とに基づき、前記第1測定位置から前記第1基準位置までの移動量である第1補正移動量を求め、前記測定部を前記第1補正移動量移動させて、前記第1基準位置に前記測定部を位置決めしてもよい。
In the first aspect, for example,
The first positioning step is performed from the first measurement position based on the angle formed by the moving direction from the first measurement position to the first reference position and the direction in which the groove bottom line extends, and the first deviation amount. The first correction movement amount, which is the movement amount to the first reference position, may be obtained, the measurement unit may be moved by the first correction movement amount, and the measurement unit may be positioned at the first reference position.
この態様によれば、第1測定位置で基準溝の形状を測定部により測定するだけで、簡易に、第1基準位置に測定部を位置決めすることができる。 According to this aspect, the measuring unit can be easily positioned at the first reference position only by measuring the shape of the reference groove at the first measurement position with the measuring unit.
上記第1態様において、例えば、
前記第2位置決めステップは、所定方向に前記測定部を移動させて前記第2測定位置を含む複数の測定位置で前記棒軸の軸形状を表す軸測定値を前記測定部によりそれぞれ測定し、測定毎に、前記軸測定値を前記測定部の視野中央に関して左右に反転させて反転測定値を求め、前記軸測定値と前記反転測定値との差分値をそれぞれ求め、前記差分値と前記複数の測定位置との関係を近似する差分近似直線をそれぞれ求め、前記差分近似直線の傾きをそれぞれ求め、前記傾きと前記複数の測定位置との関係を近似する傾き近似直線を求め、前記傾きがゼロになる前記傾き近似直線の位置を前記第2基準位置として求めてもよい。
In the first aspect, for example,
In the second positioning step, the measuring unit is moved in a predetermined direction, and axis measurement values representing the shaft shape of the rod shaft are measured by the measuring unit at a plurality of measurement positions including the second measurement position, and measured. In each case, the axis measurement value is inverted left and right with respect to the center of the field of view of the measurement unit to obtain an inversion measurement value, a difference value between the axis measurement value and the inversion measurement value is obtained, and the difference value and the plurality of are obtained. The difference approximation straight line that approximates the relationship with the measurement position is obtained, the inclination of the difference approximation straight line is obtained, the inclination approximation straight line that approximates the relationship between the inclination and the plurality of measurement positions is obtained, and the inclination becomes zero. The position of the inclination approximate straight line may be obtained as the second reference position.
この態様では、棒軸が円柱形状であるので、軸測定値と反転測定値とは、左右対称になる。このため、第2基準位置では、差分近似直線の傾きがゼロになる。したがって、この態様によれば、第2基準位置を精度良く求めることができる。 In this embodiment, since the rod axis has a cylindrical shape, the axis measurement value and the inversion measurement value are bilaterally symmetric. Therefore, at the second reference position, the slope of the difference approximate straight line becomes zero. Therefore, according to this aspect, the second reference position can be obtained with high accuracy.
上記第1態様において、例えば、
前記第2位置決めステップは、所定方向に前記測定部を移動させて前記第2測定位置を含む複数の測定位置で前記棒軸の軸形状を前記測定部によりそれぞれ測定し、測定毎に前記測定部の視野中央と前記棒軸の頂上位置との第2ずれ量をそれぞれ求め、それぞれの前記第2ずれ量と前記複数の測定位置との関係を近似する第2ずれ近似直線を求め、前記第2ずれ量がゼロになる前記第2ずれ近似直線の位置を前記第2基準位置として求めてもよい。
In the first aspect, for example,
In the second positioning step, the measuring unit is moved in a predetermined direction, the shaft shape of the rod shaft is measured by the measuring unit at a plurality of measuring positions including the second measuring position, and the measuring unit is measured for each measurement. The second deviation amount between the center of the field of view and the top position of the rod axis is obtained, and the second deviation approximate straight line that approximates the relationship between the second deviation amount and the plurality of measurement positions is obtained. The position of the second deviation approximate straight line at which the deviation amount becomes zero may be obtained as the second reference position.
この態様によれば、求められた第2ずれ量に誤差があったとしても、それぞれの第2ずれ量と複数の測定位置との関係を近似する第2ずれ近似直線が求められ、第2ずれ量がゼロになる第2ずれ近似直線の位置が第2基準位置として求められているので、第2基準位置を精度良く求めることができる。 According to this aspect, even if there is an error in the obtained second deviation amount, a second deviation approximate straight line that approximates the relationship between each second deviation amount and the plurality of measurement positions is obtained, and the second deviation is obtained. Since the position of the second deviation approximate straight line where the amount becomes zero is obtained as the second reference position, the second reference position can be obtained with high accuracy.
上記第1態様において、例えば、
前記第2位置決めステップは、前記測定部の視野中央と前記棒軸の頂上位置との第2ずれ量を求め、前記第2ずれ量が延びる方向と前記中心軸が延びる方向とのなす角度と、前記第2ずれ量とに基づき、前記第2測定位置から前記第2基準位置までの移動量である第2補正移動量を求め、前記測定部を前記第2補正移動量移動させて、前記第2基準位置に前記測定部を位置決めしてもよい。
In the first aspect, for example,
In the second positioning step, the second deviation amount between the center of the field of view of the measuring unit and the top position of the rod axis is obtained, and the angle formed by the direction in which the second deviation amount extends and the direction in which the central axis extends is determined. Based on the second deviation amount, the second correction movement amount, which is the movement amount from the second measurement position to the second reference position, is obtained, and the measurement unit is moved by the second correction movement amount to obtain the second correction movement amount. 2 The measuring unit may be positioned at a reference position.
この態様によれば、第2測定位置で棒軸の軸形状を測定部により測定するだけで、簡易に、第2基準位置に測定部を位置決めすることができる。 According to this aspect, the measuring unit can be easily positioned at the second reference position only by measuring the shaft shape of the rod shaft with the measuring unit at the second measuring position.
本発明によれば、精度良く測定された対象溝の形状と精度良く測定された基準溝の形状との差分に基づき、対象溝の形状が評価されるので、対象溝の形状を精度良く評価することができる。 According to the present invention, the shape of the target groove is evaluated based on the difference between the shape of the target groove measured with high accuracy and the shape of the reference groove measured with high accuracy, so that the shape of the target groove is evaluated with high accuracy. be able to.
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態が、図面を参照しながら説明される。なお、各図面において、同じ構成要素には同じ符号が用いられ、詳細な説明は、適宜、省略される。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals are used for the same components, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
図1は、本実施形態における評価装置100の電気的構成例を概略的に示すブロック図である。図2は、スクリューロータ300を評価する評価装置100を概略的に示す図である。図3は、基準物400の外観を概略的に示す図である。図4は、スクリューロータ300のロータ軸320に載せられた基準物400を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an example of an electrical configuration of the
図1に示されるように、評価装置100は、ディスプレイ10、操作部15、測定部20、駆動部25、制御回路30を備える。測定部20は、光源21、カメラ22を含む。駆動部25は、回転駆動部26、移動駆動部27を含む。制御回路30は、メモリ35、中央演算処理装置(CPU)40、周辺回路(図示省略)を含む。
As shown in FIG. 1, the
ディスプレイ10は、例えば液晶ディスプレイパネルを含む。ディスプレイ10は、CPU40により制御されて、例えば評価結果を表示する。ディスプレイ10は、後述される溝形状測定値(図5等)、軸形状測定値(図6)等を表示してもよい。なお、ディスプレイ10は、液晶ディスプレイパネルに限られない。ディスプレイ10は、有機EL(electroluminescence)パネルなどの他のパネルを含んでもよい。
The
操作部15は、例えばマウス又はキーボードを含む。操作部15は、ユーザにより操作されると、その操作内容(例えば測定開始の指示)を表す操作信号をCPU40に出力する。なお、ディスプレイ10がタッチパネル式ディスプレイの場合には、マウス又はキーボードに代えて、タッチパネル式ディスプレイが操作部15を兼用してもよい。
The
メモリ35は、例えば半導体メモリ等により構成される。メモリ35は、例えばリードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、電気的に消去書き換え可能なROM(EEPROM)などを含む。メモリ35の例えばROMは、CPU40を動作させる本実施形態の制御プログラムを記憶する。
The
CPU40は、メモリ35に記憶された本実施形態の制御プログラムにしたがって動作することによって、測定制御部41、基準溝処理部42、ロータ軸処理部43、対象溝処理部44、評価処理部45として機能する。測定制御部41、基準溝処理部42、ロータ軸処理部43、対象溝処理部44、評価処理部45の機能は、後述される。
By operating according to the control program of the present embodiment stored in the
図2に示されるように、評価装置100は、台座部110、一対の保持部120、測定部20、支持部140、天板部150を備える。評価装置100は、スクリューロータ300(測定対象の一例に相当)の表面に中心軸CZ周りに螺旋状に形成された溝である対象溝302の形状を評価する。スクリューロータ300は、中心軸CZと同心のロータ軸320(棒軸の一例に相当)を有する。ロータ軸320は、中心軸CZに沿って延びる円柱形状の部材である。本明細書の図面には表れていないが、対象溝302は、中心軸CZ周りに捻れながら螺旋状に形成されている。なお、評価装置100が評価する溝は、スクリューロータ300に形成されたものに限られず、例えば、切削工具のドリル刃等に形成された溝でもよい。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態では、図2に示されるように、X,Y,Z方向が設定されている。Z方向は、図2中、左右方向に設定され、+Z方向が図2の右向きに設定され、−Z方向が図2の左向きに設定されている。Y方向は、図2の上下方向に設定され、+Y方向が図2の上向きに設定され、−Y方向が図2の下向きに設定されている。X方向は、図2中、紙面の法線方向に設定され、−X方向が図2の紙面奥行き方向に設定され、+X方向が図2の紙面手前向きに設定されている。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, the X, Y, and Z directions are set. The Z direction is set to the left-right direction in FIG. 2, the + Z direction is set to the right direction in FIG. 2, and the −Z direction is set to the left direction in FIG. The Y direction is set in the vertical direction of FIG. 2, the + Y direction is set upward in FIG. 2, and the −Y direction is set downward in FIG. In FIG. 2, the X direction is set to the normal direction of the paper surface, the −X direction is set to the depth direction of the paper surface of FIG. 2, and the + X direction is set to the front side of the paper surface of FIG.
台座部110は、平板形状を有し、例えば、評価装置100が設置された工場の床に対して固定されている。一対の保持部120は、台座部110の図2中、左右両端にそれぞれ設けられている。一対の保持部120は、それぞれ例えばチャックを有し、スクリューロータ300のロータ軸320の両端を、それぞれ保持している。スクリューロータ300は、スクリューロータ300の中心軸CZがZ方向と平行になるように、一対の保持部120により保持されて、台座部110上に配置されている。
The
天板部150は、平板形状を有し、台座部110の上方に設置されている。天板部150の下面に、支持部140が取り付けられている。支持部140は、測定部20に含まれる光源21及びカメラ22を、一体的にかつ回転可能に支持する。回転駆動部26は、例えばステッピングモータを含む。測定制御部41は、回転駆動部26を制御して、支持部140に対して、光源21及びカメラ22を一体的に回転させる。
The
支持部140は、Z方向及びX方向に移動可能に、天板部150に設置されている。例えば、天板部150には、スクリューロータ300の中心軸CZの真上に、Z方向と平行に1本の案内溝(図示省略)が設けられ、かつ、Z方向の複数の所定位置に、X方向と平行に複数の案内溝(図示省略)が設けられ、支持部140の上面には、これらの案内溝に嵌合するローラ(図示省略)が設けられている。支持部140は、これらの案内溝にローラが案内されて、天板部150に対してZ方向及びX方向に移動できる。移動駆動部27は、例えばステッピングモータを含む。測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、天板部150に対して、支持部140をZ方向及びX方向に移動させる。
The
測定部20は、光切断法により物体の3次元形状を非接触で測定する。測定部20の光源21及びカメラ22は、制御回路30に電気的に接続されている。光源21は、測定制御部41に制御されて、スリット光を直下に向けて出射する。スリット光を用いた光切断法は、一度に1スリット(光切断線)分の3次元座標が得られるため、測定効率を向上できる。スリット光は、例えば、スポット光を円筒レンズでスリット状にして得るようにしてもよい。代替的に、スポット光を1次元走査することにより、スリット光を得るようにしてもよい。
The measuring
カメラ22は、スリット光が物体で反射された反射光を撮像する。カメラ22は、撮像したデータを制御回路30に出力する。光源21とカメラ22との相対的な位置関係、例えば、光源21とカメラ22との間の距離、光源21の光軸とカメラ22の光軸とがなす角度等は、予め定められてメモリ35に保存されている。測定制御部41は、カメラ22によって撮像されたスリット光の反射光像の位置座標、光源21とカメラ22との相対的な位置関係等を用いて、三角測量法の原理によって、物体の3次元形状を測定する。
The
図2に示されるように、スクリューロータ300のロータ軸320に、基準物400が載せられている。図3に示されるように、基準物400は、上面に基準溝402が形成された上半部404と、上半部404に接続され下面に凹部406が形成された下半部408と、下半部408に接続された脚部410,412と、を含む。凹部406は、Z方向視で半円状に形成され、図4に示されるように、スクリューロータ300のロータ軸320に嵌合するように形成されている。基準物400は、図4に示されるように、凹部406がスクリューロータ300のロータ軸320に嵌合した状態で、脚部410,412によって台座部110上に支持されている。
As shown in FIG. 2, the
基準溝402は、スクリューロータ300の対象溝302を評価するための溝である。そこで、基準物400は、スクリューロータ300と同じ材質で形成されている。基準溝402は、螺旋状ではなくて、基準溝402の幅方向D1(後述の図5)及び深さ方向D2の両方と直交する方向において直線状に形成されている。言い換えると、この直交する方向において、基準溝402は、同じ形状及び同じ寸法を有する。また、基準物400の基準溝402は、凹部406がロータ軸320に嵌合したときに、基準溝402の延設方向が対象溝302の延設方向L21(図2)に平行になるように、形成されている。スクリューロータ300の対象溝302の形状、寸法、又は延設方向等が異なると、異なる基準物400が用いられる。すなわち、基準物400は、スクリューロータ300の型番又は仕様毎に、準備される。
The
図5は、基準物400を上方から見た平面図である。すなわち、図5は、スクリューロータ300(図2)のロータ軸320に載せられた基準物400を+Y方向から−Y方向に見た図である。図5では、位置Z6に配置された測定部20(カメラ22)のZ方向における視野の中央にX軸が設定されている。図1、図5を用いて、基準溝402の形状測定が説明される。
FIG. 5 is a plan view of the
図5において、溝底線CB1は、基準溝402の最も低い位置を結ぶ線である。すなわち、溝底線CB1は、基準溝402の幅方向D1に直交する。使用される基準物400が決まると、ユーザは、予め、操作部15(図1)を用いて、溝底線CB1の延びる方向(又は基準溝402の幅方向D1)を入力する。測定制御部41(図1)は、回転駆動部26を制御して、光源21から出射されるスリット光が、入力された溝底線CB1の方向に直交するように、測定部20を回転させる。したがって、図5において、スリット光SLa,SL6は、溝底線CB1に直交する。また、溝底線CB1の延びる方向によって、図5の紙面上方(つまり+Y方向)から見た平面視で溝底線CB1の延びる方向とX方向とのなす角度θが決まる。そこで、測定制御部41(図1)は、入力された溝底線CB1の方向に基づき角度θを算出して、メモリ35に予め保存する。
In FIG. 5, the groove bottom line CB1 is a line connecting the lowest positions of the
ここで、基準溝402を例にして、測定部20の光源21及びカメラ22によって測定される物体の形状を表すデータが説明される。例えば光源21から出射されるスリット光SLaによって測定される基準溝402の形状を表すデータは、Y方向のある位置を基準高さ(又は基準深さ)としたときに、スリット光SLaが入射する位置の複数のサンプリング点のそれぞれの高さ(又は深さ)を表す。
Here, using the
測定制御部41は、カメラ22により撮影された画像を取得し、その画像に表れる光切断線(例えばスリット光SLaの反射光)の座標、カメラ22の光軸と光源21の光軸とがなす角度、光源21とカメラ22との間の距離等に基づき、三角測量法の原理によって各サンプリング点の高さデータを算出する。光切断線の座標としては、例えば、光切断線が画像の水平方向に延びる場合には、垂直方向の座標が採用される。この場合、測定制御部41は、光切断線が表れた画像に対して垂直方向と平行に注目ラインを設定し、注目ラインにおいて画素値のピークが表れる座標を探索する処理を、注目ラインを水平方向にずらしながら繰り返すことで、各サンプリング点の光切断線の座標を特定する。
The
測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、測定部20をZ方向に移動させて位置Z6に位置決めする。測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、測定部20をX方向に移動させて基準物400上の任意の位置Xa(第1測定位置の一例に相当)に位置決めする。測定制御部41は、測定部20を制御して、光源21からスリット光SLaを出射させて、カメラ22により基準溝402の高さデータを測定する。
The
カメラ22の撮像データに基づき測定制御部41により測定された高さデータは、各サンプリング点における離散データである。そこで、基準溝処理部42は、離散データから、例えば最小二乗法を用いる多項式フィッティング等の回帰分析により、溝形状測定値500(図5)のような曲線を求める。図5に示される溝形状測定値500の横軸(位置)は、スリット光SLaにおける視野中央VC1からの距離を表す。基準溝処理部42は、溝形状測定値500に基づき、視野中央VC1と溝底線CB1とのずれ量L1(第1ずれ量の一例に相当)を算出する。
The height data measured by the
基準溝処理部42は、算出されたずれ量L1と、メモリ35に予め保存されている溝底線CB1とX軸との角度θとを用いて、位置Xaから、視野中央と溝底線CB1とが一致する位置X1(第1基準位置の一例に相当)までの補正移動量M1(第1補正移動量の一例に相当)を、
M1=L1/sinθ
によって算出する。なお、角度θは、位置Xaから位置X1までの移動方向と溝底線CB1が延びる方向とのなす角度と言うこともできる。
The reference
M1 = L1 / sinθ
Calculated by. The angle θ can also be said to be the angle formed by the moving direction from the position Xa to the position X1 and the direction in which the groove bottom line CB1 extends.
測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、X方向に測定部20を補正移動量M1移動させて、測定部20を位置X1に位置決めする。測定制御部41は、測定部20を制御して、光源21からスリット光SL6を出射させて、カメラ22により基準溝402の高さデータを取得する。基準溝処理部42は、測定制御部41により取得された高さデータから、多項式フィッティング等の回帰分析により、溝形状測定値505(図5)のような曲線を求める。基準溝処理部42は、求めた溝形状測定値505をメモリ35に保存する。
The
図6は、スクリューロータのロータ軸320を上方から見た平面図である。すなわち、図6は、スクリューロータのロータ軸320を+Y方向から−Y方向に見た図である。図6では、位置Z7に配置された測定部20(カメラ22)のZ方向における視野の中央にX軸が設定されている。図1、図6を用いて、ロータ軸処理部43によるロータ軸320の軸形状測定が説明される。
FIG. 6 is a plan view of the
測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、測定部20をZ方向に移動させて位置Z7に位置決めする。測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、測定部20をX方向に移動させてロータ軸320上の任意の位置Xb(第2測定位置の一例に相当)に位置決めする。測定制御部41は、測定部20を制御して、光源21からスリット光SLbを出射させて、カメラ22によりロータ軸320の高さデータを測定する。ロータ軸320は円柱形状であり、この円柱表面をスリット光SLbにより斜めに測定している。したがって、高さデータは、楕円形状となる。このため、中心軸CZ上に楕円の頂点(つまりロータ軸320の頂上位置)が位置することになる。
The
上述のように、カメラ22の撮像データに基づき測定制御部41により測定された高さデータは、各サンプリング点の離散データである。そこで、ロータ軸処理部43は、離散データから、多項式フィッティング又は楕円フィッティング等の回帰分析により、軸形状測定値510(図6)のような曲線を求める。図6に示される軸形状測定値510の横軸(位置)は、スリット光SLbにおける視野中央VC2からの距離を表す。ロータ軸処理部43は、軸形状測定値510に基づき、視野中央VC2と頂上位置VTとのずれ量L2(第2ずれ量の一例に相当)を算出する。頂上位置VTは、スリット光SLbを反射するロータ軸320における高さが最も高い高さAPの位置である。言い換えると、頂上位置VTは、+Y方向から見てスリット光SLbと中心軸CZとが交差する点に対応する。
As described above, the height data measured by the
ロータ軸処理部43は、算出されたずれ量L2と、メモリ35に予め保存されている角度θとを用いて、位置Xbから、頂上位置VTと視野中央とが一致する位置X2(第2基準位置の一例に相当)までの補正移動量M2(第2補正移動量の一例に相当)を、
M2=L2×sinθ
によって算出する。測定制御部41は、X方向に測定部20を補正移動量M2移動させて、測定部20を位置X2に位置決めする。なお、図6では、角度θは、中心軸CZとスリット光SLbとのなす角度として表されているが、図5、図6から分かるように、図5の角度θと図6の角度θとは同じ大きさである。
The rotor
M2 = L2 × sinθ
Calculated by. The
図7は、1つの対象溝302及びロータ軸320の一部を概略的に示す図である。図8は、対象溝302の溝形状測定処理で算出される差分値を説明する図である。図9は、傾きの近似直線の一例を示す図である。図1、図7〜図9を用いて、対象溝処理部44による対象溝302の溝形状測定が説明される。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a part of one
測定制御部41は、中心軸CZに沿って(つまりZ方向において)所定範囲Rを設定し、所定範囲Rに含まれる複数の測定位置で、測定部20によって対象溝302の溝形状を測定する。これにより、複数の溝形状測定値が得られる。図7の例では、所定範囲Rは、位置Z3を中央として、位置Z5と位置Z4との間の範囲になっている。
The
図7において、溝底線CB2は、対象溝302の最も低い位置を結ぶ線である。位置Z1で光源21から点P302を通るスリット光SL1が出射され、位置Z3で光源21からスリット光SL3が出射され、位置Z4で光源21からスリット光SL4が出射され、位置Z5で光源21からスリット光SL5が出射される。溝底線CB2上の点P302は、中心軸CZを含むY方向に平行な平面でスクリューロータ300を切断したときに、切断面において対象溝302の最も低い点に位置する。
In FIG. 7, the groove bottom line CB2 is a line connecting the lowest positions of the
ここで、所定範囲Rに含まれる複数の測定位置で対象溝302の形状を測定する理由が説明される。対象溝302は、上述のように、中心軸CZ周りに捻れながら螺旋状に形成されている。つまり、図7では、便宜上、溝底線CB2が直線で示されているが、実際には、溝底線CB2は、曲線になる。したがって、点P302を通るスリット光SL1のみが、溝底線CB2に直交する。すなわち、スリット光SL3,SL4,SL5は、溝底線CB2に直交しない。このため、位置Z1から中心軸CZに沿って僅かにずれるだけで、測定される対象溝302の形状が異なってしまう。したがって、対象溝302の形状を測定する際には、測定部20を位置Z1に正確に位置決めする必要がある。
Here, the reason for measuring the shape of the
スクリューロータ300は、スリット光SL1により測定されたときの対象溝302の形状及び寸法が、基準溝402の形状及び寸法に一致するように、設計され製造されている。言い換えると、スクリューロータ300が、製造誤差無しで設計通りに製造されている場合には、スリット光SL1により測定されたときの対象溝302の形状及び寸法は、基準溝402の形状及び寸法に一致する。
The
位置Z1は、スクリューロータ300が保持部120により保持されて台座部110に配置されたときに、ロータ軸320の長さ及び対象溝302の螺旋形状などの設計値に基づいて特定することは可能である。しかしながら、スクリューロータ300を台座部110に配置するときの位置誤差は不可避的に発生する。このため、測定部20が設計値に基づいて特定された位置Z3に位置決めされた状態で、スリット光SL3により対象溝302の形状が測定される可能性がある。図7に示されるように、この位置Z3は、位置Z1からずれている。その場合には、基準溝402と比較するための対象溝302の形状を正確に測定することができない。
The position Z1 can be specified based on design values such as the length of the
そこで、ユーザは、スクリューロータ300の設計値で特定される位置(本実施形態では、位置Z3)を中心として、中心軸CZに沿った所定範囲Rを設定する。ユーザは、上記誤差を考慮して、位置Z1が所定範囲Rに必ず含まれるように所定範囲Rを予め決めておく。ユーザは、操作部15を用いて、決定した所定範囲Rの大きさをメモリ35に予め保存する。本実施形態では、図7に示されるように、所定範囲Rは、位置Z3を中心として、−Z方向にδ[mm]離れた位置Z4と、+Z方向にδ[mm]離れた位置Z5と、で規定される範囲に決められている。
Therefore, the user sets a predetermined range R along the central axis CZ centering on the position specified by the design value of the screw rotor 300 (position Z3 in this embodiment). The user determines the predetermined range R in advance so that the position Z1 is always included in the predetermined range R in consideration of the above error. The user uses the
測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、X方向における位置X2に位置決めされた測定部20を、Z方向に(つまり中心軸CZに沿って)移動させ、位置Z3,Z4,Z5を含む所定範囲Rのn(nは3以上の整数)個の測定位置で、測定部20によって、対象溝302の高さデータを測定する。対象溝処理部44は、対象溝302の高さデータから、例えば多項式フィッティング等の回帰分析によって、対象溝302のn個の溝形状測定値をそれぞれ生成する。対象溝処理部44は、対象溝302のn個の溝形状測定値のそれぞれと、スリット光SL6(図5)により測定された基準溝402の溝形状測定値505(図5)とのn個の差分値DD−1〜DD−nを算出する。
The
図8の差分値を示す図では、黒色で示される線が、差分値DD−1,DD−m,DD−nを表し、灰色で示される直線が、差分値DD−1,DD−m,DD−nの近似直線を表す。また、スリット光SL1による溝形状測定値SD−1、スリット光SL3による溝形状測定値SD−m、スリット光SL5による溝形状測定値SD−n、スリット光SL6による溝形状測定値SD2を示す図において、横軸は、各スリット光に沿った(つまり基準溝402の幅方向D1に沿った)断面上の位置を表し、縦軸は、溝形状の深さを表す。なお、縦軸が溝形状の深さを表しているため、スリット光SL6による溝形状測定値SD2は、基準溝402の溝形状測定値505(図5)と同じものを表しているが、曲線の上下が逆になっている。
In the figure showing the difference value in FIG. 8, the line shown in black represents the difference value DD-1, DD-m, DD-n, and the straight line shown in gray is the difference value DD-1, DD-m, Represents an approximate straight line of DD-n. Further, the figure showing the groove shape measurement value SD-1 by the slit light SL1, the groove shape measurement value SD-m by the slit light SL3, the groove shape measurement value SDn by the slit light SL5, and the groove shape measurement value SD2 by the slit light SL6. In, the horizontal axis represents the position on the cross section along each slit light (that is, along the width direction D1 of the reference groove 402), and the vertical axis represents the depth of the groove shape. Since the vertical axis represents the depth of the groove shape, the groove shape measurement value SD2 by the slit light SL6 represents the same as the groove shape measurement value 505 (FIG. 5) of the
対象溝処理部44は、n個の差分値DD−1〜DD−nの近似直線をそれぞれ算出する。対象溝処理部44は、算出したn個の近似直線の傾きをそれぞれ算出する。上述のように、位置Z4で光源21から出射されたスリット光SL4、位置Z3で光源21から出射されたスリット光SL3、位置Z5で光源21から出射されたスリット光SL5は、それぞれ、溝底線CB2に直交しない。このため、位置Z4、位置Z3、位置Z5においてそれぞれ測定された対象溝302の形状及び寸法は、基準溝402の形状及び寸法に一致しない。よって、差分値DD−1、差分値DD−m、差分値DD−nのそれぞれの近似直線の傾きは、ゼロにならない。
The target
対象溝処理部44は、例えば図9に示されるように、n個の測定位置とn個の傾きとの関係を表す傾き近似直線を、多項式フィッティング等の回帰分析によって算出する。図9において、横軸は、Z方向における位置を表し、縦軸は、傾きを表す。図9に示される黒丸(図9の例では11個)は、n個の測定位置のそれぞれに対応して算出された傾きの算出値を表す。
As shown in FIG. 9, for example, the target
対象溝処理部44は、算出された近似直線に対して、n個の傾きの算出値が外れ値であるか否かをそれぞれ判定する。外れ値の判定には、スチューデント化残差、残差の標準偏差等の、統計的に外れ値を判定する手法が用いられる。対象溝処理部44は、いずれかの傾きの算出値が外れ値と判定されると、外れ値と判定された傾きの算出値を除外して、傾きの近似直線を再び算出する。例えば図9において、傾きの算出値DV1が外れ値と判定されると、対象溝処理部44は、傾きの算出値DV1を除外して、傾き近似直線を再び算出する。対象溝処理部44は、外れ値と判定される傾きの算出値が無くなるまで、これを繰り返す。対象溝処理部44は、算出された傾き近似直線において、傾きがゼロになるZ方向の位置Z1を算出する。
The target
測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、対象溝処理部44により算出された位置Z1に測定部20を位置決めする。測定制御部41は、この位置Z1でスリット光SL1を光源21から出射させ、カメラ22によってスリット光SL1の反射光を撮像させて、対象溝302の高さデータを測定する。対象溝処理部44は、測定された高さデータから、多項式フィッティング等の回帰分析によって、溝形状測定値を生成する。
The
評価処理部45は、この測定で得られた対象溝302の溝形状測定値と、基準溝402の溝形状測定値505(図5)との差分に基づいて、対象溝302の形状を評価する。上述のように、スクリューロータ300は、スリット光SL1により測定される対象溝302の形状及び寸法が、基準物400の基準溝402の形状及び寸法に一致するように、設計され製造されている。このため、対象溝302の溝形状測定値は、理想的には基準溝402の溝形状測定値505と一致する筈である。しかしながら、実際には、対象溝302の加工誤差等に起因して、両者は一致しない。そこで、評価処理部45は、対象溝302の溝形状測定値と、基準溝402の溝形状測定値505(図5)との差分に基づいて、対象溝302の形状を評価する。
The
評価処理部45は、例えば、対象溝302の溝形状測定値と、基準溝402の溝形状測定値505とにおいて、サンプリング点が対応する高さ同士の差分値を求め、その差分値の統計値(例えば、平均値)を算出する。これによって、評価処理部45は、対象溝302の溝形状測定値と、基準溝402の溝形状測定値505との差分値の評価値を算出する。評価処理部45は、評価値が所定の評価基準値以下であれば、対象溝302の溝形状が正常と判定し、評価値が評価基準値を超えていれば、対象溝302の溝形状が異常と判定する。
For example, the
なお、測定制御部41及び対象溝処理部44は、複数の位置において、対象溝302の溝形状測定値を生成してもよい。例えば、図2に示される4箇所の対象溝302において、それぞれ位置Z1を求めて、4個の対象溝302の溝形状測定値を生成してもよい。この場合には、評価処理部45は、複数の位置それぞれの対象溝302の溝形状測定値について評価値を求めてもよい。評価処理部45は、例えば、全ての評価値が評価基準値以下であれば、対象溝302の形状が正常と判定してもよい。
The
図10〜図12は、本実施形態の評価装置100の動作を概略的に示すフローチャートである。図10は、基準溝402の溝形状測定動作を示し、図11は、ロータ軸320の軸形状測定動作を示し、図12は、対象溝302の溝形状測定動作を示す。図10〜図12の動作は、例えば操作部15を用いてユーザにより測定開始が指示されると、開始される。
10 to 12 are flowcharts schematically showing the operation of the
図10のステップS1000において、測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、測定部20をZ方向に移動させ、基準物400の上方の位置Z6(図5)に位置決めする。ステップS1005において、測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、測定部20をX方向に移動させ、基準溝402の上方の位置Xa(図5)に位置決めして、測定部20により基準溝402の高さデータを測定する。ステップS1010において、基準溝処理部42は、測定された高さデータに基づいて、基準溝402の溝形状測定値500(図5)を生成する。ステップS1015において、基準溝処理部42は、視野中央VC1と溝底線CB1とのずれ量L1を算出する。ステップS1020において、基準溝処理部42は、位置Xaから、視野中央と溝底線CB1とが一致する位置X1までの補正移動量M1を算出する。
In step S1000 of FIG. 10, the
ステップS1025において、基準溝処理部42は、X方向に測定部20を補正移動量M1移動させて、測定部20を位置X1に位置決めして、測定部20により基準溝402の高さデータを測定する。ステップS1030において、基準溝処理部42は、測定された高さデータに基づいて、基準溝402の溝形状測定値505(図5)を生成し、生成した溝形状測定値505をメモリ35に保存する。本実施形態において、ステップS1000〜S1025は、第1位置決めステップの一例に相当し、ステップS1025〜S1030は、基準溝測定ステップの一例に相当する。
In step S1025, the reference
図11のステップS1100において、測定制御部41は、移動駆動部27を制御して測定部20をZ方向に移動させてロータ軸320上の位置Z7に位置決めする。ステップS1105において、測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、測定部20をX方向に移動させて、ロータ軸320上の位置Xb(図6)に位置決めして、測定部20によってロータ軸320の高さデータを測定する。ステップS1110において、ロータ軸処理部43は、測定された高さデータに基づき、軸形状測定値510(図6)を生成し、生成した軸形状測定値510をメモリ35に保存する。
In step S1100 of FIG. 11, the
ステップS1115において、ロータ軸処理部43は、軸形状測定値510に基づき、視野中央VC2と頂上位置VTとのずれ量L2を算出する。ステップS1120において、ロータ軸処理部43は、位置Xbから、頂上位置VT(図6)と視野中央(X軸)とが一致する位置X2までの補正移動量M2を算出する。ステップS1125において、ロータ軸処理部43は、X方向に測定部20を補正移動量M2移動させて、測定部20を位置X2に位置決めする。本実施形態において、ステップS1100〜S1125は、第2位置決めステップの一例に相当する。
In step S1115, the rotor
図12のステップS1200において、測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、測定部20をZ方向に移動させ、例えば位置Z5(図7)から位置Z4までの所定範囲R内のn個の測定位置で、測定部20によって、対象溝302の高さデータを測定する。ステップS1205において、対象溝処理部44は、対象溝302の高さデータから、例えば多項式フィッティング等の回帰分析によって、対象溝302のn個の溝形状測定値をそれぞれ生成する。ステップS1210において、対象溝処理部44は、対象溝302のn個の溝形状測定値のそれぞれと、基準溝402の溝形状測定値505とのn個の差分値を算出する。
In step S1200 of FIG. 12, the
ステップS1215において、対象溝処理部44は、n個の測定位置での差分値の近似直線をそれぞれ算出する。ステップS1220において、対象溝処理部44は、算出したn個の近似直線の傾きをそれぞれ算出する。ステップS1225において、対象溝処理部44は、傾きの近似直線を算出する。ステップS1230において、対象溝処理部44は、算出された近似直線に対して、n個の傾きの算出値が外れ値であるか否かをそれぞれ判定する。いずれかの傾きの算出値が外れ値と判定されると(ステップS1230でYES)、処理はステップS1235に進む。一方、全ての傾きの算出値が外れ値でないと判定されると(ステップS1230でNO)、処理はステップS1240に進む。ステップS1235において、対象溝処理部44は、外れ値と判定された傾きの算出値を除外して、処理はステップS1225に戻る。
In step S1215, the target
ステップS1240において、対象溝処理部44は、算出された傾きの近似直線において、傾きがゼロになるZ方向の位置Z1を算出する。ステップS1245において、測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、位置Z1に測定部20を位置決めして、対象溝302の高さデータを測定する。ステップS1250において、対象溝処理部44は、測定された高さデータから、対象溝302の溝形状測定値を生成する。ステップS1255において、評価処理部45は、対象溝302の溝形状測定値と、基準溝402の溝形状測定値505(図5)との差分に基づいて、対象溝302の形状を評価して、図12の動作は終了する。本実施形態において、ステップS1200〜S1245は、第3位置決めステップの一例に相当し、ステップS1245〜S1250は、対象溝測定ステップの一例に相当し、ステップS1255は、評価ステップの一例に相当する。
In step S1240, the target
(基準溝402の溝形状測定に関する変形形態)
図13は、基準物400及び溝形状測定値を概略的に示す図である。図14は、ずれ量L1の近似直線の一例を示す図である。図15は、図10に示される基準溝402の溝形状測定動作の異なる手順を概略的に示すフローチャートである。図13〜図15を用いて、基準溝402の形状測定についての変形された実施形態が説明される。
(Deformation form related to groove shape measurement of reference groove 402)
FIG. 13 is a diagram schematically showing the
図15のステップS1000において、測定制御部41は、図10と同様に、移動駆動部27を制御して、測定部20をZ方向に移動させて位置Z6に位置決めする。ステップS1500において、測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、測定部20をX方向に移動させて基準物400上の初期位置X0(図13)に位置決めして、測定部20により基準溝402の高さデータを測定する。ステップS1505において、基準溝処理部42は、測定された高さデータから、多項式フィッティング等の回帰分析によって、基準溝402の溝形状測定値505−0(図13)を生成する。ステップS1510において、基準溝処理部42は、視野中央と溝底線CB1とのずれ量L1を算出してメモリ35に保存する。
In step S1000 of FIG. 15, the
ステップS1515において、測定制御部41は、測定部20がX0+ΔX×Nまで移動したか否かを判定する。測定部20がX0+ΔX×Nまで移動していなければ(ステップS1515でNO)、処理はステップS1520に進む。一方、測定部20がX0+ΔX×Nまで移動していれば(ステップS1515でYES)、処理はステップS1525に進む。このとき、測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、測定部20を停止してもよい。
In step S1515, the
ステップS1520において、測定制御部41は、測定部20をX方向にΔX移動して測定部20により基準溝402の高さデータを測定する。その後、処理はステップS1505に戻る。測定部20が位置X0+ΔX×Nまで移動したときに、ステップS1505において、基準溝処理部42は、溝形状測定値505−N(図13)を生成する。このようにして、(N+1)個の測定位置における(N+1)個の溝形状測定値505−0〜505−Nが生成される。
In step S1520, the
ステップS1525において、基準溝処理部42は、ずれ量L1の近似直線L1=aX+b(図14)を算出する。ステップS1530において、基準溝処理部42は、算出された近似直線に対して、(N+1)個のずれ量L1の算出値が外れ値であるか否かをそれぞれ判定する。いずれかのずれ量L1の算出値が外れ値と判定されると(ステップS1530でYES)、処理はステップS1535に進む。一方、全てのずれ量L1の算出値が外れ値でないと判定されると(ステップS1530でNO)、処理はステップS1540に進む。
In step S1525, the reference
ステップS1535において、基準溝処理部42は、外れ値と判定されたずれ量L1の算出値を除外して、処理はステップS1525に戻る。例えば、図14のずれ量L1の算出値DV2が外れ値と判定されると、基準溝処理部42は、この算出値DV2を除外して(ステップS1535)、ずれ量L1の近似直線L1=aX+b(図14)を算出する(ステップS1525)。
In step S1535, the reference
ステップS1540において、基準溝処理部42は、算出された近似直線L1=aX+bにおいて、ずれ量L1がゼロになるX方向の位置X1=−b/aを算出する。続くステップS1025,S1030は、それぞれ、図10のステップS1025,S1030と同じである。この実施形態において、図15のステップS1000〜S1025は、第1位置決めステップの一例に相当し、図17の近似直線L1は、第1ずれ近似直線の一例に相当する。
In step S1540, the reference
上記実施形態の図5、図10で説明された手法では、測定値のばらつき等により、ずれ量L1の測定誤差が大きくなり、所望の測定精度が得られない可能性がある。これに対して、図13〜図15の実施形態では、初期位置X0から、ΔXピッチでX=X0+ΔX×Nまで測定部20を移動し、各測定位置で基準溝402の溝形状測定値を生成し、溝底線CB1と視野中央とのずれ量L1を算出している。これらのずれ量L1の算出値をプロットすると、図14に示されるように、ずれ量L1は、測定部20のX方向における移動量に比例する。このずれ量L1の算出値に対する近似直線を算出し、ずれ量L1がゼロになる位置X1を計算することで、視野中央と溝底線CB1とが一致するX方向の位置を特定することができる。外れ値の判定手法は、上記実施形態と同様に行えばよい。
In the method described with reference to FIGS. 5 and 10 of the above-described embodiment, the measurement error of the deviation amount L1 becomes large due to variations in the measured values and the like, and there is a possibility that the desired measurement accuracy cannot be obtained. On the other hand, in the embodiment of FIGS. 13 to 15, the measuring
(ロータ軸320の軸形状測定に関する変形形態)
図16は、ロータ軸320及び軸形状測定値を概略的に示す図である。図17は、ずれ量L2の近似直線の一例を示す図である。図18は、図11に示されるロータ軸320の軸形状測定動作の異なる手順を概略的に示すフローチャートである。図16〜図18を用いて、ロータ軸処理部43によるロータ軸320の軸形状測定についての変形された実施形態が説明される。
(Deformed form related to shaft shape measurement of rotor shaft 320)
FIG. 16 is a diagram schematically showing a
図18のステップS1100において、測定制御部41は、図11と同様に、移動駆動部27を制御して、測定部20をZ方向に移動させて位置Z7に位置決めする。ステップS1800において、測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、測定部20をX方向に移動させてロータ軸320上の初期位置X3(図16)に位置決めして、測定部20によりロータ軸320の高さデータを測定する。ステップS1805において、ロータ軸処理部43は、測定された高さデータから、多項式フィッティング等の回帰分析によって、ロータ軸320の軸形状測定値510−0(図16)を生成する。ステップS1810において、ロータ軸処理部43は、頂上位置と視野中央とのずれ量L2を算出してメモリ35に保存する。
In step S1100 of FIG. 18, the
ステップS1815において、測定制御部41は、測定部20がX3+ΔXk×Mまで移動したか否かを判定する。測定部20がX3+ΔXk×Mまで移動していなければ(ステップS1815でNO)、処理はステップS1820に進む。一方、測定部20がX3+ΔXk×Mまで移動していれば(ステップS1815でYES)、処理はステップS1825に進む。このとき、測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、測定部20を停止してもよい。
In step S1815, the
ステップS1820において、測定制御部41は、測定部20をX方向にΔXk移動して測定部20によりロータ軸320の高さデータを測定する。その後、処理はステップS1805に戻る。測定部20が位置X3+ΔXk×Mまで移動したときに、ステップS1805において、ロータ軸処理部43は、軸形状測定値510−M(図16)を生成する。このようにして、(M+1)個の測定位置における(M+1)個の軸形状測定値510−0〜510−Mが生成される。
In step S1820, the
ステップS1825において、ロータ軸処理部43は、多項式フィッティング等の回帰分析によって、ずれ量L2の近似直線L2=cX+d(図17)を算出する。ステップS1830において、ロータ軸処理部43は、算出された近似直線に対して、(M+1)個のずれ量L2の算出値が外れ値であるか否かをそれぞれ判定する。いずれかのずれ量L2の算出値が外れ値と判定されると(ステップS1830でYES)、処理はステップS1835に進む。一方、全てのずれ量L2の算出値が外れ値でないと判定されると(ステップS1830でNO)、処理はステップS1840に進む。
In step S1825, the rotor
ステップS1835において、ロータ軸処理部43は、外れ値と判定されたずれ量L2の算出値を除外して、処理はステップS1825に戻る。例えば、図17のずれ量L2の算出値DV3が外れ値と判定されると、ロータ軸処理部43は、この算出値DV3を除外して(ステップS1835)、ずれ量L2の近似直線L2=cX+d(図17)を算出する(ステップS1825)。
In step S1835, the rotor
ステップS1840において、ロータ軸処理部43は、算出された近似直線L2=cX+dにおいて、ずれ量L2がゼロになるX方向の位置X2=−d/c(図17)を算出する。続くステップS1125は、図11のステップS1125と同じである。この実施形態において、図18のステップS1100〜S1125は、第2位置決めステップの一例に相当し、図17の近似直線L2は、第2ずれ近似直線の一例に相当する。
In step S1840, the rotor
上記実施形態の図6、図11で説明された手法では、測定値のばらつき等により、ずれ量L2の測定誤差が大きくなり、所望の測定精度が得られない可能性がある。これに対して、図16〜図18の実施形態では、初期位置X3から、ΔXkピッチでX=X3+ΔXk×Mまで測定部20を移動し、各測定位置でロータ軸320の軸形状測定値を生成し、頂上位置と視野中央とのずれ量L2を算出している。これらのずれ量L2の算出値をプロットすると、図17に示されるように、ずれ量L2は、測定部20のX方向における移動量に比例する。このずれ量L2の算出値に対する近似直線を算出し、ずれ量L2がゼロになる位置X2を計算することで、頂上位置と視野中央とが一致するX方向の位置を特定することができる。外れ値の判定手法は、上記実施形態と同様に行えばよい。
In the method described with reference to FIGS. 6 and 11 of the above-described embodiment, the measurement error of the deviation amount L2 becomes large due to variations in the measured values and the like, and there is a possibility that the desired measurement accuracy cannot be obtained. On the other hand, in the embodiment of FIGS. 16 to 18, the measuring
(ロータ軸320の軸形状測定に関する別の変形形態)
図19は、ロータ軸320及び軸形状測定値を概略的に示す図である。図20は、傾きGRの近似直線の一例を示す図である。図21は、図11に示されるロータ軸320の軸形状測定動作の更に異なる手順を概略的に示すフローチャートである。図19〜図21を用いて、ロータ軸処理部43によるロータ軸320の軸形状測定についての更に変形された実施形態が説明される。
(Another deformation form related to the shaft shape measurement of the rotor shaft 320)
FIG. 19 is a diagram schematically showing a
図21のステップS1100において、測定制御部41は、図11と同様に、移動駆動部27を制御して、測定部20をZ方向に移動させて位置Z7に位置決めする。ステップS1800において、測定制御部41は、図18と同様に、移動駆動部27を制御して、測定部20をX方向に移動させてロータ軸320上の初期位置X3(図19)に位置決めして、測定部20によりロータ軸320の高さデータ515−0(図19)を測定する。
In step S1100 of FIG. 21, the
ステップS2100において、ロータ軸処理部43は、測定された高さデータをX軸に関して左右反転した左右反転データ520−0(図19)を算出する。ステップS2105において、ロータ軸処理部43は、高さデータから左右反転データを減算して差分値を算出する。ステップS2110において、ロータ軸処理部43は、多項式フィッティング等の回帰分析によって、差分値の近似直線525−0(図19)を算出する。ステップS2115において、ロータ軸処理部43は、算出された近似直線に対して、差分値が外れ値であるか否かをそれぞれ判定する。いずれかの差分値が外れ値と判定されると(ステップS2115でYES)、処理はステップS2120に進む。一方、全ての差分値が外れ値でないと判定されると(ステップS2115でNO)、処理はステップS2125に進む。ステップS2120において、ロータ軸処理部43は、外れ値と判定された差分値を除外して、処理はステップS2110に戻る。
In step S2100, the rotor
ステップS2125において、ロータ軸処理部43は、算出された近似直線525−0(図19)の傾きGRを算出してメモリ35に保存する。ステップS2130において、測定制御部41は、測定部20がX3+ΔXk×Mまで移動したか否かを判定する。測定部20がX3+ΔXk×Mまで移動していなければ(ステップS2130でNO)、処理はステップS2135に進む。一方、測定部20がX3+ΔXk×Mまで移動していれば(ステップS2130でYES)、処理はステップS2140に進む。このとき、測定制御部41は、移動駆動部27を制御して、測定部20を停止してもよい。
In step S2125, the rotor
ステップS2135において、測定制御部41は、測定部20をX方向にΔXk移動して測定部20によりロータ軸320の高さデータを測定する。その後、処理はステップS2100に戻る。測定部20が位置X3+ΔXk×Mまで移動したときに、ステップS2135において、ロータ軸処理部43は、ロータ軸320の高さデータ515−M(図19)を測定する。続くステップS2100において、ロータ軸処理部43は、左右反転データ520−M(図19)を算出する。続くステップS2105の次のステップS2110において、ロータ軸処理部43は、差分値の近似直線525−M(図19)を算出する。そして、ステップS2125において、ロータ軸処理部43は、差分値の近似直線525−M(図19)の傾きGRを算出する。このようにして、(M+1)個の測定位置における(M+1)個の近似直線525−0〜525−Mが算出され、それぞれの傾きGRが算出される。
In step S2135, the
ステップS2140において、ロータ軸処理部43は、多項式フィッティング等の回帰分析によって、傾きGRの近似直線GR=pX+q(図20)を算出する。ステップS2145において、ロータ軸処理部43は、算出された近似直線に対して、(M+1)個の傾きGRの算出値が外れ値であるか否かをそれぞれ判定する。いずれかの傾きGRの算出値が外れ値と判定されると(ステップS2145でYES)、処理はステップS2150に進む。一方、全ての傾きGRの算出値が外れ値でないと判定されると(ステップS2145でNO)、処理はステップS2155に進む。
In step S2140, the rotor
ステップS2150において、ロータ軸処理部43は、外れ値と判定された傾きGRの算出値を除外して、処理はステップS2140に戻る。例えば、図20の傾きGRの算出値DV4が外れ値と判定されると、ロータ軸処理部43は、この算出値DV4を除外して(ステップS2150)、傾きGrの近似直線GR=pX+q(図20)を算出する(ステップS2140)。
In step S2150, the rotor
ステップS2155において、ロータ軸処理部43は、算出された近似直線GR=pX+qにおいて、傾きGRがゼロになるX方向の位置X2=−q/p(図20)を算出する。続くステップS1125は、図11のステップS1125と同じである。この実施形態において、図21のステップS1100〜S1125は、第2位置決めステップの一例に相当し、図19の近似直線525−0,525−Mは、差分近似直線の一例に相当し、図20の近似直線GRは、傾き近似直線の一例に相当する。
In step S2155, the rotor
上記実施形態の図6、図11で説明された手法では、測定値のばらつき等により、ずれ量L2の測定誤差が大きくなり、所望の測定精度が得られない可能性がある。これに対して、図19〜図21の実施形態では、初期位置X3から、ΔXkピッチでX=X3+ΔXk×Mまで測定部20を移動し、各測定位置においてロータ軸320の高さデータを測定する。上述のように、ロータ軸320が円柱形状であるので、高さデータは楕円形状になる。したがって、高さデータと、高さデータを左右反転した左右反転データとの差分値を算出すると直線形状になる。例えば、視野中央と中心軸CZとが一致する位置X2(図19)においては、高さデータ515−C(図19)と左右反転データ520−C(図19)との楕円形状は、それぞれ、左右対称になるため、差分値の近似直線525−C(図19)の傾きはゼロになる。
In the method described with reference to FIGS. 6 and 11 of the above-described embodiment, the measurement error of the deviation amount L2 becomes large due to variations in the measured values and the like, and there is a possibility that the desired measurement accuracy cannot be obtained. On the other hand, in the embodiment of FIGS. 19 to 21, the measuring
各測定位置において、差分値の近似直線の傾きGRを計算し、傾きGRをプロットすると、図20に示されるような近似直線GR=pX+qを算出することができる。よって、この近似直線GRがゼロとなる位置X2=−q/pを計算することで、頂上位置と視野中央とが一致するX方向の位置を特定することができる。外れ値の判定手法は、上記実施形態と同様に行えばよい。 By calculating the slope GR of the approximate straight line of the difference value at each measurement position and plotting the slope GR, the approximate straight line GR = pX + q as shown in FIG. 20 can be calculated. Therefore, by calculating the position X2 = −q / p at which the approximate straight line GR becomes zero, it is possible to specify the position in the X direction where the top position and the center of the visual field coincide. The method for determining the outliers may be the same as in the above embodiment.
(上記各実施形態の効果)
図22は、上記各実施形態の効果を説明する図である。図23は、上記各実施形態を用いない場合の課題を説明する図である。図22には、基準物400と、スクリューロータ300のロータ軸320及び対象溝302と、が示されている。一方、図23には、基準物400と、スクリューロータ300の対象溝302と、が示されており、ロータ軸320は示されていない。
(Effects of each of the above embodiments)
FIG. 22 is a diagram illustrating the effects of each of the above embodiments. FIG. 23 is a diagram illustrating a problem when each of the above embodiments is not used. FIG. 22 shows the
図23において、本来であれば、測定部20が位置Z2に位置決めされて、溝底線CB1と中心軸CZとが交差する点を通るスリット光SL2によって測定が行われて、基準溝402の溝形状測定値600が生成されることが望まれる。そして、測定部20がZ方向に移動し、測定部20が位置Z1に位置決めされて、溝底線CB2と中心軸CZとが交差する点を通るスリット光SL1によって測定が行われて、対象溝302の溝形状測定値610が生成されることが望まれる。この場合には、ロータ軸320の軸形状の測定は不要である。
In FIG. 23, originally, the measuring
しかしながら、実際には、基準物400がスクリューロータ300のロータ軸320(例えば図4)に載せられたときに、基準溝402の位置ずれが生じることがあり得る。例えば、図3に示される基準物400を製造する際に、凹部406が基準溝402に対してX方向にずれて製造されると、基準溝402の位置が、中心軸CZに対してX方向にずれてしまう。また、基準物400に対するカメラ22の位置ずれによって、カメラ22の視野中央の位置が基準溝402の溝底線CB1の中心からずれることもあり得る。つまり、カメラ22の視野中央の位置が、位置Z2から位置Z2aにずれることもあり得る。
However, in practice, when the
これらの場合には、測定部20が位置Z2aに位置決めされるのと等価になって、スリット光SLpによって測定が行われて、基準溝402の溝形状測定値605が生成されてしまう。そして、測定部20がZ方向に移動し、測定部20が位置Z1aに位置決めされて、スリット光SLqによって測定が行われて、対象溝302の溝形状測定値615が生成されてしまう。
In these cases, the measurement is performed by the slit light SLp, which is equivalent to the
基準溝402は、上述のように、螺旋状ではなくて直線状に形成されている。したがって、基準溝402の溝形状測定値600と溝形状測定値605とは、同じ形状を有している。一方、対象溝302は、上述のように、中心軸CZ周りに捻れながら螺旋状に形成されている。したがって、対象溝302の溝形状測定値610と対象溝302の溝形状測定値615とは、異なる形状を有している。その結果、対象溝302の溝形状測定値615と基準溝402の溝形状測定値605とを比較しても、対象溝302を正確に評価することはできない。
As described above, the
これに対して、本実施形態では、図22に示されるように、まず、測定部20が位置Z6に位置決めされて、基準溝402を測定することによって、溝底線CB1と視野中央とが一致する位置X1が求められる。そして、測定部20が位置X1に位置決めされて、スリット光SL6によって測定が行われて、基準溝402の溝形状測定値505が生成される。したがって、本実施形態によれば、基準溝402の位置ずれが生じたり、基準物400に対するカメラ22の位置ずれが生じたりしていても、基準溝402の溝形状測定値505を精度良く求めることができる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 22, the measuring
次に、ロータ軸320の軸形状測定値530が生成されて、ロータ軸320の頂上位置と視野中央とが一致する位置X2が求められる。したがって、本実施形態によれば、中心軸CZに一致するX方向の位置X2を精度良く求めることができる。
Next, the shaft
更に、測定部20がX方向の位置が位置X2に維持された状態で、Z方向に移動して、複数の測定位置で測定が行われて、溝底線CB2と基準溝402の幅方向D1(図5)とが直交する位置Z1が求められる。この位置Z1は、実際には曲線である溝底線CB2とスリット光SL1とが直交する位置ということもできる。そして、測定部20が位置Z1に位置決めされて、対象溝302の溝形状測定値535が生成される。したがって、本実施形態によれば、基準溝402の溝形状測定値505と比較するための対象溝302の溝形状測定値535を精度良く求めることができる。
Further, the measuring
また、本実施形態では、評価処理部45は、基準溝402の溝形状測定値505と対象溝302の溝形状測定値535との差分に基づき、対象溝302の溝形状を評価する。例えば、周囲環境による測定部20の測定誤差、及び測定部20が原理的に持つ測定誤差があったとしても、これらの測定誤差は、基準溝402の溝形状測定値505と対象溝302の溝形状測定値535との両方に含まれる。したがって、上記差分を求めることで、これらの測定誤差が相殺されてなくなる。また、熱膨張、熱収縮によりスクリューロータ300の形状が変化した場合、基準物400の形状も、スクリューロータ300と同様に変化する。したがって、上記差分を求めることで、これらの形状変化の成分が相殺されてなくなる。このため、本実施形態によれば、対象溝302の溝形状を精度良く評価することができる。
Further, in the present embodiment, the
(その他)
(1)図13〜図15の実施形態、図16〜図18の実施形態、図19〜図21の実施形態では、測定部20をX方向に移動しているが、これに限られない。例えば、測定部20をZ方向に移動してもよく、測定部20の移動方向は任意である。測定部20の移動方向に応じて、光源21から出射されるスリット光の長さを調整して、上記各実施形態と同様にスリット光を測定対象に入射させることにより、同じ結果を得ることができる。
(others)
(1) In the embodiment of FIGS. 13 to 15, the embodiment of FIGS. 16 to 18, and the embodiment of FIGS. 19 to 21, the measuring
(2)図12では、測定部20をZ方向に移動させ、n個の測定位置で、対象溝302の高さデータをそれぞれ測定している。また、図15、図18、図21では、測定部20をΔX又はΔXk移動毎に、測定部20により高さデータを測定している。
(2) In FIG. 12, the measuring
この場合において、測定制御部41は、所定ピッチの移動毎に、測定部20を停止させて、光源21からスリット光を発光させ、カメラ22でスリット光の反射光を撮像し、撮像後に測定部20の移動を再開させてもよい。
In this case, the
代替的に、測定制御部41は、測定部20を一定速度で継続的に移動させ、所定ピッチ移動したタイミング毎に、光源21からスリット光を瞬間的に発光させ、カメラ22でスリット光の反射光を撮像するようにしてもよい。
Alternatively, the
更に代替的に、測定制御部41は、測定部20を一定速度で継続的に移動させるとともに、光源21からスリット光を継続的に発光させておき、所定ピッチ移動したタイミング毎に、カメラ22でスリット光の反射光を撮像するようにしてもよい。
Further, as an alternative, the
20 測定部
41 測定制御部
42 基準溝処理部
43 ロータ軸処理部
44 対象溝処理部
45 評価処理部
100 評価装置
300 スクリューロータ
302 対象溝
320 ロータ軸
400 基準物
402 基準溝
20
Claims (7)
物体の形状を非接触で測定可能な測定部により基準物の表面に形成され前記対象溝と同じ溝形状を有する基準溝の形状を第1測定位置で測定して、前記基準溝の最も低い位置を結ぶ線である溝底線と前記測定部の視野中央との第1ずれ量を求め、前記第1ずれ量がゼロになる第1基準位置に前記測定部を位置決めする第1位置決めステップと、
前記第1基準位置に位置決めされた前記測定部により前記基準溝の形状を測定する基準溝測定ステップと、
第2測定位置で前記棒軸の軸形状を前記測定部により測定して、前記測定部の視野中央と前記棒軸の頂上位置とのずれ量がゼロになる第2基準位置に前記測定部を位置決めする第2位置決めステップと、
前記測定部を前記第2基準位置から前記中心軸に沿って移動させて、前記対象溝の形状を前記測定部により複数の測定位置において測定し、前記基準溝の形状との差分が最小になる位置である第3基準位置を求め、前記第3基準位置に前記測定部を位置決めする第3位置決めステップと、
前記第3基準位置に位置決めされた前記測定部により前記対象溝の形状を測定する対象溝測定ステップと、
前記対象溝測定ステップで測定された前記対象溝の形状と前記基準溝測定ステップで測定された前記基準溝の形状との差分に基づき、前記対象溝の形状を評価する評価ステップと、
を備える評価方法。 An evaluation method for evaluating the shape of a target groove, which is a groove of an evaluation target spirally formed around the central axis on the surface of a measurement target having a columnar rod axis concentric with the central axis.
The shape of the reference groove formed on the surface of the reference object by a measuring unit capable of measuring the shape of the object in a non-contact manner and having the same groove shape as the target groove is measured at the first measurement position, and the lowest position of the reference groove is measured. The first positioning step of obtaining the first deviation amount between the groove bottom line, which is a line connecting the two, and the center of the field of view of the measurement unit, and positioning the measurement unit at the first reference position where the first deviation amount becomes zero.
A reference groove measuring step for measuring the shape of the reference groove by the measuring unit positioned at the first reference position, and a reference groove measuring step.
The shaft shape of the rod shaft is measured by the measuring unit at the second measuring position, and the measuring unit is placed at the second reference position where the amount of deviation between the center of the visual field of the measuring unit and the top position of the rod shaft becomes zero. The second positioning step for positioning and
The measuring unit is moved from the second reference position along the central axis to measure the shape of the target groove at a plurality of measurement positions by the measuring unit, and the difference from the shape of the reference groove is minimized. A third positioning step of obtaining a third reference position, which is a position, and positioning the measuring unit at the third reference position,
A target groove measuring step for measuring the shape of the target groove by the measuring unit positioned at the third reference position, and a target groove measuring step.
An evaluation step for evaluating the shape of the target groove based on the difference between the shape of the target groove measured in the target groove measurement step and the shape of the reference groove measured in the reference groove measurement step, and an evaluation step for evaluating the shape of the target groove.
Evaluation method with.
請求項1に記載の評価方法。 In the first positioning step, the measuring unit is moved in a predetermined direction, the shape of the reference groove is measured by the measuring unit at a plurality of measuring positions including the first measuring position, and the first deviation is measured for each measurement. Each amount is obtained, a first deviation approximate straight line that approximates the relationship between each of the first deviation amounts and the plurality of measurement positions is obtained, and the position of the first deviation approximate straight line at which the first deviation amount becomes zero is obtained. Obtained as the first reference position.
The evaluation method according to claim 1.
請求項1に記載の評価方法。 The first positioning step is performed from the first measurement position based on the angle formed by the moving direction from the first measurement position to the first reference position and the direction in which the groove bottom line extends, and the first deviation amount. The first correction movement amount, which is the movement amount to the first reference position, is obtained, the measurement unit is moved by the first correction movement amount, and the measurement unit is positioned at the first reference position.
The evaluation method according to claim 1.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の評価方法。 In the second positioning step, the measuring unit is moved in a predetermined direction, and axis measurement values representing the shaft shape of the rod shaft are measured by the measuring unit at a plurality of measurement positions including the second measurement position, and measured. In each case, the axis measurement value is inverted left and right with respect to the center of the field of view of the measurement unit to obtain an inversion measurement value, a difference value between the axis measurement value and the inversion measurement value is obtained, and the difference value and the plurality of are obtained. The difference approximation straight line that approximates the relationship with the measurement position is obtained, the inclination of the difference approximation straight line is obtained, the inclination approximation straight line that approximates the relationship between the inclination and the plurality of measurement positions is obtained, and the inclination becomes zero. The position of the inclination approximate straight line is obtained as the second reference position.
The evaluation method according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の評価方法。 In the second positioning step, the measuring unit is moved in a predetermined direction, the shaft shape of the rod shaft is measured by the measuring unit at a plurality of measuring positions including the second measuring position, and the measuring unit is measured for each measurement. The second deviation amount between the center of the field of view and the top position of the rod axis is obtained, and the second deviation approximate straight line that approximates the relationship between the second deviation amount and the plurality of measurement positions is obtained. The position of the second deviation approximate straight line at which the deviation amount becomes zero is obtained as the second reference position.
The evaluation method according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の評価方法。 In the second positioning step, the second deviation amount between the center of the field of view of the measuring unit and the top position of the rod axis is obtained, and the angle formed by the direction in which the second deviation amount extends and the direction in which the central axis extends is determined. Based on the second deviation amount, the second correction movement amount, which is the movement amount from the second measurement position to the second reference position, is obtained, and the measurement unit is moved by the second correction movement amount to obtain the second correction movement amount. 2 Position the measuring unit at the reference position.
The evaluation method according to any one of claims 1 to 3.
物体の形状を非接触で測定可能な測定部と、
前記対象溝と同じ溝形状を有する基準溝が表面に形成された基準物と、
第1測定位置に位置決めされた前記測定部により前記基準溝の形状を測定して、前記基準溝の最も低い位置を結ぶ線である溝底線と前記測定部の視野中央との第1ずれ量を求め、前記第1ずれ量がゼロになる第1基準位置に前記測定部を位置決めした状態で、前記測定部により前記基準溝の形状を測定する基準溝処理部と、
第2測定位置で前記棒軸の軸形状を前記測定部により測定して、前記測定部の視野中央と前記棒軸の頂上位置とのずれ量がゼロになる第2基準位置に前記測定部を位置決めする棒軸処理部と、
前記測定部を前記第2基準位置から前記中心軸に沿って移動させて、前記対象溝の形状を前記測定部により複数の測定位置において測定し、前記基準溝の形状との差分が最小になる位置である第3基準位置を求め、前記第3基準位置に前記測定部を位置決めした状態で、前記測定部により前記対象溝の形状を測定する対象溝処理部と、
前記対象溝処理部により測定された前記対象溝の形状と前記基準溝処理部により測定された前記基準溝の形状との差分に基づき、前記対象溝の形状を評価する評価処理部と、
を備える評価装置。 An evaluation device that evaluates the shape of a target groove, which is a groove of an evaluation target spirally formed around the central axis on the surface of a measurement target having a columnar rod axis concentric with the central axis.
A measuring unit that can measure the shape of an object in a non-contact manner,
A reference object having a reference groove having the same groove shape as the target groove formed on the surface thereof,
The shape of the reference groove is measured by the measuring unit positioned at the first measurement position, and the first deviation amount between the groove bottom line, which is a line connecting the lowest positions of the reference groove, and the center of the field of view of the measuring unit is determined. A reference groove processing unit for measuring the shape of the reference groove by the measuring unit in a state where the measuring unit is positioned at a first reference position where the first deviation amount becomes zero.
The shaft shape of the rod shaft is measured by the measuring unit at the second measuring position, and the measuring unit is placed at the second reference position where the amount of deviation between the center of the field of view of the measuring unit and the top position of the rod shaft becomes zero. The rod shaft processing unit for positioning and
The measuring unit is moved from the second reference position along the central axis to measure the shape of the target groove at a plurality of measurement positions by the measuring unit, and the difference from the shape of the reference groove is minimized. A target groove processing unit that measures the shape of the target groove by the measurement unit in a state where the measurement unit is positioned at the third reference position after obtaining a third reference position, which is a position.
An evaluation processing unit that evaluates the shape of the target groove based on the difference between the shape of the target groove measured by the target groove processing unit and the shape of the reference groove measured by the reference groove processing unit.
An evaluation device equipped with.
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