JP7405586B2 - Tapered surface shape and surface quality inspection device - Google Patents
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Description
本発明は、テーパ面の形状及び面性状検査装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for inspecting the shape and surface properties of a tapered surface.
工作機械の加工精度を向上させるためには、工作機械の主軸のテーパ孔と、ツーリングとの嵌め合いを高精度に調整する必要がある。例えば、特許文献１には、ワークのテーパ形状を正確に測定できる形状測定方法及び形状測定装置が開示されている（例えば特許文献１）。 In order to improve the machining accuracy of a machine tool, it is necessary to adjust the fit between the taper hole of the machine tool's spindle and the tooling with high precision. For example, Patent Document 1 discloses a shape measuring method and a shape measuring device that can accurately measure the tapered shape of a workpiece (for example, Patent Document 1).
工作機械の主軸のテーパ孔が所定の規格を満たしているかの検査には、例えば、あたり検査が行われる。あたり検査では、規格に応じて高精度に仕上げられているテーパゲージを用いて、テーパ孔の内外径や直径の長さの比（テーパ比）、テーパ角（断面と母線の角度）が規格を満たしているかが検査される。検査結果として、主軸テーパ孔のテーパ面がテーパゲージの外周のテーパ面に対してどれだけ触れているかを示す「あたり率」が評価される。あたり率は高いほど、その製品は精度が高いと判断される。 To check whether the taper hole of the main shaft of a machine tool satisfies a predetermined standard, for example, a hit test is performed. In the perforation inspection, we use a taper gauge that has been finished with high accuracy according to the standards to ensure that the inside and outside diameters of the taper hole, the ratio of the length of the diameter (taper ratio), and the taper angle (the angle between the cross section and the generatrix) meet the standards. It will be checked whether the As a result of the inspection, a "contact rate" is evaluated, which indicates how much the tapered surface of the spindle taper hole touches the tapered surface of the outer periphery of the taper gauge. The higher the hit rate, the more accurate the product is judged to be.
従来のあたり検査では、ブリューペーストを塗布したテーパゲージをテーパ孔に挿し込むことにより、テーパゲージに塗布されたブリューペーストがテーパ孔のテーパ面に転写され、テーパ面に転写されたブリューペーストを目視で確認することによって「あたり率」を判断していた。しかしながら、あたり検査では、「テーパゲージにブリューペーストを速やかに一様に塗布しなければならない」、「テーパゲージを他の部分に接触させないようにテーパ孔に挿入しなければならない」、「テーパゲージをテーパ孔に一様な力で押し付けながら回転させなければならない」など、あたり検査に係る作業自体の難易度が高いものであった。 In conventional hit testing, by inserting a taper gauge coated with brew paste into a taper hole, the brew paste applied to the taper gauge is transferred to the tapered surface of the taper hole, and the brew paste transferred to the tapered surface is visually confirmed. The "hit rate" was determined by doing so. However, in the hit inspection, ``brew paste must be applied quickly and uniformly to the taper gauge,'' ``the taper gauge must be inserted into the taper hole without touching other parts,'' and ``the taper gauge must be inserted into the taper hole.'' The work involved in the hit inspection itself was highly difficult, with the need to press it with uniform force while rotating it.
テーパ面の形状及び面性状の検査を安定的に行えることが望まれている。 It is desired to be able to stably inspect the shape and surface properties of a tapered surface.
本開示の一態様に係るテーパ面の形状及び面性状検査装置は、光源と、光源の光軸上に配置されるビームスプリッタと、ビームスプリッタの透過光路又は反射光路上に配置される、テーパ面を有する検査対象を載置するための載置台と、ビームスプリッタの反射光路又は透過光路上に設置される、検査対象と同一の仕様に従って製造された製造物であって、テーパ面の面形状及び面性状が所定の規格を満足する比較対象と、載置台に載置された検査対象及び比較対象に対してビームスプリッタを介して対峙し、検査対象のテーパ面で反射された反射光と比較対象のテーパ面で反射された反射光とはビームスプリッタで重ね合わされ、その位相差に応じた干渉画像を撮像する撮像部と、ビームスプリッタと撮像部との間に配置されるテレセントリックレンズと、干渉画像に基づいて、比較対象に対する検査対象の面形状及び面性状の一致の程度を表すスコアを計算する計算部と、スコアを表示する表示部と、を具備する。 A tapered surface shape and surface quality inspection apparatus according to one aspect of the present disclosure includes a light source, a beam splitter disposed on the optical axis of the light source, and a tapered surface disposed on a transmitted optical path or reflected optical path of the beam splitter. A mounting table for placing an inspection object having A comparison object whose surface properties satisfy a predetermined standard is placed on a mounting table and faces the inspection object and comparison object through a beam splitter , and the reflected light reflected from the tapered surface of the inspection object and the comparison object are The reflected light reflected on the tapered surface of The present invention includes a calculation unit that calculates a score representing the degree of agreement between the surface shape and surface properties of the inspection target and the comparison target based on the comparison target, and a display unit that displays the score .
本態様によれば、テーパ面の形状及び面性状の検査を安定的に行うことができる。 According to this aspect, the shape and surface properties of the tapered surface can be stably inspected.
以下、図面を参照しながら本実施形態に係るテーパ面の形状及び面性状検査装置（以下、単に検査装置と称する）を説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。 Hereinafter, a tapered surface shape and surface quality inspection apparatus (hereinafter simply referred to as an inspection apparatus) according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
本実施形態に係る検査装置は、テーパ面の面形状及び面性状を検査するための装置である。図１、図２に示すように、ここでは、検査対象をテーパ形状の孔６０１を有する工作機械の主軸６０（以下、単に検査対象６０と称する）とする。検査対象６０のテーパ孔６０１のテーパ面６０３は、所定の規格、例えばＪＩＳ規格やＩＳＯ規格において、その面形状（テーパ比又はテーパ角）及び面性状（表面粗さ）が規定されている。検査対象６０のテーパ面６０３の良否を判定するための比較対象は、面形状、面性状及び素材に関して検査対象６０と同一の仕様に従って製造された工作機械の主軸５０（以下、単に比較対象５０と称する）とする。なお、比較対象５０のテーパ面５０３は所定の規格を満たすものであって、三次元座標測定機や真円度測定機、輪郭形状測定機、表面粗さ計などの精密測定機により、テーパ面の形状や、面性状が正確に値付けされていることが望ましい。本実施形態に係る検査装置は、所定の規格を満たす比較対象５０のテーパ面５０３に対して検査対象６０のテーパ面６０３を直接的に比較し、その比較結果を画像として出力することを１つの特徴としている。検査装置から出力される画像には、比較対象５０のテーパ面５０３に対する検査対象６０のテーパ面６０３の細かい寸法差が干渉縞の歪みとしてあらわれる。検査員は、干渉縞を確認することで、検査対象６０のテーパ面６０３の良否を判定することができる。 The inspection apparatus according to this embodiment is an apparatus for inspecting the surface shape and surface properties of a tapered surface. As shown in FIGS. 1 and 2, the object to be inspected here is a main shaft 60 of a machine tool (hereinafter simply referred to as the object to be inspected 60) having a tapered hole 601. The tapered surface 603 of the tapered hole 601 of the inspection object 60 has its surface shape (taper ratio or taper angle) and surface texture (surface roughness) defined in a predetermined standard, such as the JIS standard or the ISO standard. The comparison target for determining the quality of the tapered surface 603 of the inspection target 60 is the main shaft 50 of a machine tool manufactured according to the same specifications as the inspection target 60 in terms of surface shape, surface quality, and material (hereinafter simply referred to as the comparison target 50). ). Note that the tapered surface 503 of the comparison target 50 satisfies a predetermined standard, and the tapered surface 503 was measured using a precision measuring machine such as a three-dimensional coordinate measuring machine, a roundness measuring machine, a contour measuring machine, and a surface roughness meter. It is desirable that the shape and surface quality of the material are accurately valued. The inspection device according to the present embodiment directly compares the tapered surface 603 of the inspection object 60 with the tapered surface 503 of the comparison object 50 that meets a predetermined standard, and outputs the comparison result as an image. It is a feature. In the image output from the inspection device, a fine dimensional difference between the tapered surface 503 of the comparison object 50 and the tapered surface 603 of the inspection object 60 appears as distortion of interference fringes. The inspector can determine the quality of the tapered surface 603 of the inspection object 60 by checking the interference fringes.
なお、検査対象は工作機構の主軸のテーパ面に限定されることはなく、例えば工作機械の主軸のテーパ孔に挿入され、取り付けられるツーリング１００のテーパ形状の凸部１０３であってもよい。もちろん、テーパ面を有するものであれば、面形状及び面性状を規定する統一規格のない製品であってもよい。この場合、比較対象は、検査対象と同一の仕様に従って製造され、社内規格、製品規格等の規格を満たす製造物とすることができる。 Note that the object to be inspected is not limited to the tapered surface of the main spindle of a machine mechanism, and may be, for example, the tapered convex portion 103 of the tooling 100 that is inserted into and attached to the tapered hole of the main spindle of the machine tool. Of course, as long as it has a tapered surface, it may be a product for which there is no unified standard regulating the surface shape and surface properties. In this case, the comparison target may be a manufactured product that is manufactured according to the same specifications as the test target and satisfies standards such as in-house standards and product standards.
（検査装置１０の概要）
図１、図３に示すように、検査装置１０は光源２０を有する。典型的には、光源２０としては白色光を発生するＬＥＤ又はレーザ光を発生する半導体レーザを使用することができる。なお、光源２０として半導体レーザを使用した場合、後述の第１テレセントリックレンズ３０に代わって、レーザを拡大するビームエキスパンダを使用してもよい。光源２０の光軸上にはビームスプリッタ４０を載置する載置台４１が配置される。ビームスプリッタ４０は、入射光を反射光と透過光とに分岐する。ビームスプリッタ４０は、透過光路が光源２０の光軸と平行になり、反射光路が光源２０の光軸と直交する向きに配置される。それにより、光源２０はビームスプリッタ４０とともに同軸落射照明を構成する。
(Overview of inspection device 10)
As shown in FIGS. 1 and 3, the inspection device 10 has a light source 20. Typically, as the light source 20, an LED that generates white light or a semiconductor laser that generates laser light can be used. Note that when a semiconductor laser is used as the light source 20, a beam expander that expands the laser may be used instead of the first telecentric lens 30, which will be described later. A mounting table 41 on which a beam splitter 40 is mounted is arranged on the optical axis of the light source 20 . Beam splitter 40 splits incident light into reflected light and transmitted light. The beam splitter 40 is arranged such that the transmitted optical path is parallel to the optical axis of the light source 20 and the reflected optical path is perpendicular to the optical axis of the light source 20. Thereby, the light source 20 and the beam splitter 40 constitute coaxial epi-illumination.
光源２０とビームスプリッタ４０との間には、光源２０からの照射光を平行光に変換する第１テレセントリックレンズ３０が配置される。第１テレセントリックレンズ３０は載置台３１に載置される。典型的には、第１テレセントリックレンズ３０としては、物体側（ここではビームスプリッタ４０側）のみテレセントリック構造を有する物体側テレセントリックレンズを使用することができる。なお、後述の撮像部８０により撮影された干渉画像で干渉縞を観測できるのであれば、第１テレセントリックレンズ３０は構成要素から除外してもよい。 A first telecentric lens 30 that converts the irradiated light from the light source 20 into parallel light is arranged between the light source 20 and the beam splitter 40. The first telecentric lens 30 is mounted on a mounting table 31. Typically, as the first telecentric lens 30, an object-side telecentric lens having a telecentric structure only on the object side (here, on the beam splitter 40 side) can be used. Note that the first telecentric lens 30 may be excluded from the components as long as interference fringes can be observed in an interference image taken by an imaging unit 80, which will be described later.
ビームスプリッタ４０の透過光路上には比較対象５０が配置される。比較対象５０は、そのテーパ面５０３（テーパ孔５０１の開口）がビームスプリッタ４０を向くように比較対象載置台５１に載置される。ビームスプリッタ４０の反射光路上には検査対象６０が配置される。検査対象６０は、そのテーパ面６０３（テーパ孔６０１の開口）がビームスプリッタ４０を向くように検査対象載置台６１に載置される。典型的には、比較対象載置台５１及び検査対象載置台６１としては、３軸移動ステージを使用することができる。検査員は、比較対象載置台５１を操作することで比較対象５０を透過光路と平行な向きなどに移動させることができる。同様に、検査員は、検査対象載置台６１を操作することで検査対象６０を反射光路と平行な向きなどに移動させることができる。 A comparison target 50 is placed on the transmission optical path of the beam splitter 40 . The comparison object 50 is placed on the comparison object mounting table 51 so that its tapered surface 503 (the opening of the tapered hole 501) faces the beam splitter 40. An inspection object 60 is placed on the reflected optical path of the beam splitter 40 . The inspection object 60 is placed on the inspection object mounting table 61 so that its tapered surface 603 (the opening of the tapered hole 601) faces the beam splitter 40. Typically, a three-axis moving stage can be used as the comparison target mounting table 51 and the inspection target mounting table 61. The inspector can move the comparison object 50 in a direction parallel to the transmitted optical path by operating the comparison object mounting table 51. Similarly, the inspector can move the inspection object 60 in a direction parallel to the reflected optical path by operating the inspection object mounting table 61.
ビームスプリッタ４０を挟んで検査対象載置台６１の反対側の、ビームスプリッタ４０の干渉光路上には撮像部８０としてのカメラ８０が配置されている。カメラ８０は、その光軸が干渉光路と平行になる向きに配置されている。カメラ８０とビームスプリッタ４０との間にはビームスプリッタ４０からの干渉光をカメラ８０に収束させるための第２テレセントリックレンズ７０が配置される。第２テレセントリックレンズ７０は直交３軸に沿って移動可能な機構を有する載置台７１に載置される。第２テレセントリックレンズ７０は、典型的には物体側及び像側がともにテレセントリック構造を有する両側テレセントリックレンズである。なお、第２テレセントリックレンズ７０は、物体側テレセントリックレンズであってもよい。また、各載置台３１，４１，５１，６１，７１は、載置物の位置及び向きを微調整可能な機構を有する移動ステージ、典型的には、直交３軸に沿って平行移動可能であって、ピッチ角とヨー角とが調整可能な５軸移動ステージを使用することができる。もちろん、各載置台３１，４１，５１，６１，７１のうち１つ又は複数が他の移動機構、例えば直交３軸に沿って平行移動可能な３軸移動ステージであってもよい。 A camera 80 as an imaging unit 80 is arranged on the interference optical path of the beam splitter 40 on the opposite side of the inspection object mounting table 61 across the beam splitter 40 . The camera 80 is arranged with its optical axis parallel to the interference optical path. A second telecentric lens 70 is arranged between the camera 80 and the beam splitter 40 to converge the interference light from the beam splitter 40 onto the camera 80. The second telecentric lens 70 is mounted on a mounting table 71 having a mechanism capable of moving along three orthogonal axes. The second telecentric lens 70 is typically a double-sided telecentric lens having a telecentric structure on both the object side and the image side. Note that the second telecentric lens 70 may be an object-side telecentric lens. Further, each of the mounting tables 31, 41, 51, 61, 71 is a moving stage having a mechanism capable of finely adjusting the position and orientation of the mounted object, and is typically movable in parallel along three orthogonal axes. , a five-axis translation stage with adjustable pitch and yaw angles can be used. Of course, one or more of the mounting tables 31, 41, 51, 61, and 71 may be other moving mechanisms, such as a three-axis moving stage capable of parallel movement along three orthogonal axes.
（検査装置１０を用いた検査方法）
検査装置１０において、ビームスプリッタ４０から検査対象６０の所定の基準面までの光路長（検査対象側の光路長）とビームスプリッタ４０から比較対象５０の所定の基準面までの光路長（比較対象側の光路長）とが同一になるように、また、カメラ８０から出力される干渉画像上において検査対象６０のテーパ孔６０１の中心線と比較対象５０のテーパ孔５０１の中心線とが一致するように、比較対象載置台５１及び検査対象載置台６１が調整されている。なお、所定の基準面とは、典型的には比較対象５０のテーパ孔５０１の開口面及び検査対象６０のテーパ孔６０１の開口面とする。上記の事前調整は、例えば、検査対象６０と同一の仕様に従って製造された製造物であって、テーパ面が規格を満たす２つの製造物を比較対象載置台５１及び検査対象載置台６１にそれぞれ配置し、カメラ８０からの干渉画像が図４に示す干渉画像となるように行われる。
(Inspection method using inspection device 10)
In the inspection apparatus 10, the optical path length from the beam splitter 40 to a predetermined reference surface of the inspection object 60 (the optical path length on the inspection object side) and the optical path length from the beam splitter 40 to the predetermined reference surface of the comparison object 50 (the comparison object side) Also, the center line of the tapered hole 601 of the inspection object 60 and the center line of the tapered hole 501 of the comparison object 50 match on the interference image output from the camera 80. , the comparison object mounting table 51 and the inspection object mounting table 61 are adjusted. Note that the predetermined reference plane is typically the opening surface of the tapered hole 501 of the comparison object 50 and the opening surface of the tapered hole 601 of the inspection object 60. The above pre-adjustment may be performed by, for example, placing two products manufactured according to the same specifications as the inspection object 60 and whose tapered surfaces meet the standards on the comparison object mounting table 51 and the inspection object mounting table 61, respectively. This is done so that the interference image from the camera 80 becomes the interference image shown in FIG.
図３に示すように、光源２０からの照射光は第１テレセントリックレンズ３０により平行光に変換されビームスプリッタ４０に照射される。第１テレセントリックレンズ３０からの平行光の一部はビームスプリッタ４０を透過し、透過光路上の比較対象５０に照射され、一部はビームスプリッタ４０で反射し、反射光路上の検査対象６０に照射される。 As shown in FIG. 3, the irradiated light from the light source 20 is converted into parallel light by the first telecentric lens 30 and irradiated onto the beam splitter 40. Part of the parallel light from the first telecentric lens 30 passes through the beam splitter 40 and is irradiated onto the comparison target 50 on the transmitted optical path, and part of the parallel light is reflected by the beam splitter 40 and irradiated onto the inspection target 60 on the reflected optical path. be done.
比較対象５０のテーパ面５０３で反射された反射光（参照光）は、再びビームスプリッタ４０に照射され、その一部はビームスプリッタ４０で反射され、干渉光路に導かれる。同様に、検査対象６０のテーパ面６０３で反射された反射光（検査光）は、再びビームスプリッタ４０に照射され、その一部はビームスプリッタ４０を透過し、干渉光路に導かれる。このようにして、参照光と検査光とはビームスプリッタ４０により重ね合わされ、干渉光としてカメラ８０に入射される。カメラ８０は、第２テレセントリックレンズ７０を介してビームスプリッタ４０からの干渉光を受光し、参照光と検査光との位相差に応じた干渉画像のデータを発生する。干渉画像は図示しない表示部に表示され、検査員は干渉画像を観察して検査対象６０のテーパ面６０３の良否を判断することができる。 The reflected light (reference light) reflected by the tapered surface 503 of the comparison target 50 is irradiated onto the beam splitter 40 again, and a part of it is reflected by the beam splitter 40 and guided to an interference optical path. Similarly, the reflected light (inspection light) reflected by the tapered surface 603 of the inspection object 60 is irradiated onto the beam splitter 40 again, and a part of it is transmitted through the beam splitter 40 and guided to the interference optical path. In this way, the reference light and the inspection light are superimposed by the beam splitter 40 and are input to the camera 80 as interference light. The camera 80 receives the interference light from the beam splitter 40 via the second telecentric lens 70, and generates interference image data according to the phase difference between the reference light and the inspection light. The interference image is displayed on a display section (not shown), and the inspector can judge whether the tapered surface 603 of the inspection object 60 is good or bad by observing the interference image.
検査対象６０の開口面からビームスプリッタ４０までの距離と、比較対象５０の開口面からビームスプリッタ４０までの距離を等しく配置し、かつ検査対象６０の中心軸と検査光の光軸が一致するように配置し、かつ比較対象５０の中心軸と参照光の光軸が一致するように配置したとき、参照光と検査光との位相差は、ビームスプリッタ４０から検査対象６０のテーパ面６０３の所定の位置までの距離及び比較対象５０のテーパ面５０３の所定の位置までの距離の差、つまり、光路長の差に対応する。 The distance from the aperture surface of the inspection object 60 to the beam splitter 40 is equal to the distance from the aperture surface of the comparison object 50 to the beam splitter 40, and the center axis of the inspection object 60 and the optical axis of the inspection light are aligned. and the optical axis of the reference light coincides with the central axis of the comparison target 50, the phase difference between the reference light and the test light is determined by a predetermined distance from the beam splitter 40 to the tapered surface 603 of the test target 60. This corresponds to the difference between the distance to the position and the distance to the predetermined position of the tapered surface 503 of the comparison target 50, that is, the difference in optical path length.
上記のように比較対象５０及び検査対象６０が配置された状態で、比較対象５０のテーパ面５０３に対して検査対象６０のテーパ面６０３の面形状及び面性状が完全に一致している場合、参照光と検査光とは、その間の位相差がゼロであり、強め合うため、図４に示すように、干渉画像は、干渉画像を構成する各画素の輝度値が同一となり、一様に明るい画像として表れる。図４に示すように、干渉画像に干渉縞が表れていないとき、検査員は、検査対象６０のテーパ面６０３は、あたり率が１００％に相当する高精度な良品であると判断することができる。しかしながら、比較対象５０のテーパ面５０３に対して検査対象６０のテーパ面６０３の形状及び面性状の少なくとも一方が一致していないとき、干渉画像には干渉縞が発生する。 When the comparison object 50 and the inspection object 60 are arranged as described above, and the surface shape and surface texture of the tapered surface 603 of the inspection object 60 completely match the tapered surface 503 of the comparison object 50, The reference light and the test light have zero phase difference between them, and because they reinforce each other, the interference image has the same brightness value for each pixel that makes up the interference image, and is uniformly bright, as shown in Figure 4. Appears as an image. As shown in FIG. 4, when no interference fringes appear in the interference image, the inspector can judge that the tapered surface 603 of the inspection object 60 is a highly accurate non-defective product with a hit rate of 100%. can. However, when at least one of the shape and surface texture of the tapered surface 603 of the inspection object 60 does not match the tapered surface 503 of the comparison object 50, interference fringes occur in the interference image.
例えば、比較対象５０のテーパ面５０３に対して検査対象６０のテーパ面６０３が部分的に粗い場合、図５に示すように、干渉画像において干渉縞が部分的に表れる。干渉画像上において干渉縞が表れている部分５０５、５０６，５０７の位置は、比較対象５０のテーパ面５０３に対して検査対象６０のテーパ面６０３に寸法差が生じている位置に対応する。検査員は、テーパ面の全体に対して干渉縞が表れた部分がどの程度の割合であるかを干渉画像を確認して判断し、検査対象６０の良否を判定することができる。 For example, if the tapered surface 603 of the inspection object 60 is partially rougher than the tapered surface 503 of the comparison object 50, interference fringes will partially appear in the interference image, as shown in FIG. The positions of portions 505, 506, and 507 where interference fringes appear on the interference image correspond to positions where a dimensional difference occurs between the tapered surface 603 of the inspection object 60 and the tapered surface 503 of the comparison object 50. The inspector can determine the quality of the inspection object 60 by checking the interference image and determining the proportion of the portion where interference fringes appear relative to the entire tapered surface.
本実施形態に係る検査装置１０は、検査員が干渉画像を一見して検査対象６０の良否を判断できないときのために、カメラ８０からの干渉画像のデータに基づいて自動的に検査対象６０のテーパ面６０３の比較対象５０のテーパ面５０３に対する一致度を計算する一致度計算部（処理装置）９０を備える。 The inspection device 10 according to the present embodiment automatically inspects the inspection object 60 based on the interference image data from the camera 80 in case the inspector cannot judge the quality of the inspection object 60 by looking at the interference image at a glance. A matching calculation unit (processing device) 90 is provided that calculates the matching of the tapered surface 603 to the tapered surface 503 of the comparison target 50.
例えば、一致度計算部９０は、干渉画像において、テーパ面を構成する画素数に対する干渉縞が表れている部分の画素数の割合を一致度として計算する。一致度計算部９０により計算された一致度は、図示しない表示部に干渉画像とともに表示される。検査員は、図５に示すように、干渉画像を見ても検査対象６０の良否が判断できないような場合においても、一致度計算部９０により計算された一致度を確認して、検査対象６０の良否を判断することができる。 For example, the coincidence calculation unit 90 calculates, as the coincidence, the ratio of the number of pixels in a portion where interference fringes appear to the number of pixels forming the tapered surface in the interference image. The degree of coincidence calculated by the degree of coincidence calculating section 90 is displayed on a display section (not shown) together with the interference image. As shown in FIG. 5, even in cases where the quality of the inspection object 60 cannot be determined by looking at the interference image, the inspector confirms the degree of coincidence calculated by the degree of coincidence calculating section 90 and determines the quality of the inspection object 60. It is possible to judge the quality of the product.
なお、干渉画像において、比較対象５０のテーパ面５０３に対する検査対象６０のテーパ面６０３の寸法差が干渉縞や画像の濃淡として表れたとしても、その寸法差が、寸法公差や幾何公差等の形状や、表面粗さ等の面性状の規格を満たしている場合がある。一致度計算部９０は、位相シフト法などの既知の手法を応用して、干渉画像のデータから比較対象５０のテーパ面５０３に対する検査対象６０のテーパ面６０３の各位置の寸法差を計算する。計算した比較対象５０のテーパ面５０３に対する検査対象６０のテーパ面６０３の各位置の寸法差と、既知の比較対象５０のテーパ面５０３の寸法とに基づいて、検査対象６０のテーパ面６０３の各位置の寸法を計算する。そして、一致度計算部９０は、テーパ面の全体に対して、所定の規格を満たすテーパ部分の割合を一致度として計算するようにしてもよい。 In addition, in the interference image, even if the dimensional difference between the tapered surface 503 of the comparison object 50 and the tapered surface 603 of the inspection object 60 appears as interference fringes or shading of the image, the dimensional difference is caused by the shape of the dimensional tolerance, geometric tolerance, etc. In some cases, the surface quality standards such as surface roughness are met. The coincidence calculation unit 90 applies a known method such as a phase shift method to calculate the dimensional difference at each position of the tapered surface 603 of the inspection object 60 with respect to the tapered surface 503 of the comparison object 50 from the interference image data. Based on the calculated dimensional difference at each position of the tapered surface 603 of the inspection object 60 with respect to the tapered surface 503 of the comparison object 50 and the known dimensions of the tapered surface 503 of the comparison object 50, each of the tapered surfaces 603 of the inspection object 60 is Calculate location dimensions. Then, the matching degree calculation unit 90 may calculate the percentage of the tapered portion that satisfies a predetermined standard with respect to the entire tapered surface as the matching degree.
以上説明したテーパ面の形状及び面性状検査装置１０を用いることで、検査員は、カメラ８０で撮影された干渉画像を確認して検査対象６０の良否を判断することができる。また、検査員は、干渉画像を一見して検査対象６０の良否を判断できない場合であっても、干渉画像とともに数値で表示される一致度を補助的に活用することで、検査対象６０の良否を判断することができる。検査前に、検査装置１０を構成する各部品の位置及び向きを調整しておけば、検査中に検査員が実質的に行う作業は、検査対象載置台６１に検査対象６０を載置する作業だけである。この作業は、検査対象載置台６１に対して検査対象６０の位置を合わせるための治具等を用いることで、熟練した作業員ではなくても、検査対象載置台６１に対して検査対象６０を常に同じ位置に簡単に固定することができる。すなわち、本実施形態に係るテーパ面の形状及び面性状検査装置１０によれば、検査員は、テーパ面の面形状及び面性状の検査を、安定的に、且つ短時間で行うことができる。 By using the tapered surface shape and surface quality inspection apparatus 10 described above, the inspector can check the interference image taken by the camera 80 and judge whether the inspection object 60 is good or bad. In addition, even if the inspector cannot judge whether the inspection object 60 is good or bad by looking at the interference image, he or she can make use of the degree of coincidence that is numerically displayed along with the interference image. can be judged. If the position and orientation of each component constituting the inspection device 10 is adjusted before the inspection, the actual work performed by the inspector during the inspection is the work of placing the inspection object 60 on the inspection object mounting table 61. Only. This work can be done by using a jig or the like to align the position of the inspection object 60 with respect to the inspection object mounting table 61, so that even an unskilled worker can align the inspection object 60 with respect to the inspection object mounting table 61. It can be easily fixed in the same position at all times. That is, according to the tapered surface shape and surface texture inspection apparatus 10 according to the present embodiment, an inspector can inspect the surface shape and surface texture of a tapered surface stably and in a short time.
なお、検査装置１０は、比較対象５０が設置される位置と検査対象６０が設置される位置とを入れ替えて構成することができる。また、検査員が干渉画像を確認できればよいだけであれば、カメラ８０に代わって干渉画像が投影されるスクリーンを配置するようにしてもよい。また、本実施形態では、比較対象５０は検査対象６０と同一仕様に従って製造された製造物としたが、検査のために仕上げられたテーパ面を有する検査専用品であってもよい。 Note that the inspection device 10 can be configured by replacing the position where the comparison target 50 is installed and the position where the inspection target 60 is installed. Furthermore, if the inspector only needs to be able to confirm the interference image, a screen onto which the interference image is projected may be placed in place of the camera 80. Further, in the present embodiment, the comparison object 50 is a product manufactured according to the same specifications as the inspection object 60, but it may be an inspection-specific product having a tapered surface finished for inspection.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
１０…テーパ面の形状及び面性状検査装置、２０…光源、３０、７０…テレセントリックレンズ、３１、４１，５１，６１，７１…載置台、４０…ビームスプリッタ、５０…比較対象、６０…検査対象、８０…撮像部、９０…一致度計算部（処理装置）。 10... Tapered surface shape and surface quality inspection device, 20... Light source, 30, 70... Telecentric lens, 31, 41, 51, 61, 71... Mounting table, 40... Beam splitter, 50... Comparison object, 60... Inspection object , 80...imaging unit, 90...matching degree calculation unit (processing device).
Claims (6)
前記光源の光軸上に配置されるビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタの透過光路又は反射光路上に配置される、テーパ面を有する検査対象を載置するための載置台と、
前記ビームスプリッタの反射光路又は透過光路上に設置される、前記検査対象と同一の仕様に従って製造された製造物であって、テーパ面の面形状及び面性状が所定の規格を満足する比較対象と、
前記載置台に載置された前記検査対象及び前記比較対象に対して前記ビームスプリッタを介して対峙し、前記検査対象のテーパ面で反射された反射光と前記比較対象のテーパ面で反射された反射光とは前記ビームスプリッタで重ね合わされ、その位相差に応じた干渉画像を撮像する撮像部と、
前記ビームスプリッタと前記撮像部との間に配置されるテレセントリックレンズと、
前記干渉画像に基づいて、前記比較対象に対する前記検査対象の面形状及び面性状の一致の程度を表すスコアを計算する計算部と、
前記スコアを表示する表示部と、
を具備するテーパ面の形状及び面性状検査装置。 a light source and
a beam splitter arranged on the optical axis of the light source;
a mounting table for mounting an inspection object having a tapered surface, which is disposed on a transmitted optical path or a reflected optical path of the beam splitter;
A product to be compared that is installed on the reflected optical path or transmitted optical path of the beam splitter and is manufactured according to the same specifications as the inspected object, and whose tapered surface shape and surface properties meet predetermined standards. ,
The inspection object and the comparison object placed on the mounting table are faced to each other via the beam splitter, and the reflected light reflected by the tapered surface of the inspection object and the reflected light reflected by the tapered surface of the comparison object are The reflected light is superimposed by the beam splitter, and an imaging unit captures an interference image according to the phase difference ;
a telecentric lens disposed between the beam splitter and the imaging section ;
a calculation unit that calculates a score representing the degree of agreement between the surface shape and surface texture of the inspection object with respect to the comparison object, based on the interference image;
a display section that displays the score;
A tapered surface shape and surface quality inspection device comprising :
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