JPH0599631A - 穴形状光測定装置 - Google Patents
穴形状光測定装置Info
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- JPH0599631A JPH0599631A JP3262205A JP26220591A JPH0599631A JP H0599631 A JPH0599631 A JP H0599631A JP 3262205 A JP3262205 A JP 3262205A JP 26220591 A JP26220591 A JP 26220591A JP H0599631 A JPH0599631 A JP H0599631A
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- light
- spot
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
- G01B11/12—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters internal diameters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】加工物に貫設された穴内面形状を高速かつ無接
触で立体的に測定する。 【構成】ビーム状の光線Lを発するレーザダイオード2
と、該光線Lを90°からややはずれた角度rだけ曲げ
るプリズム5と、当該曲げた光線Lをもとの光線Lを中
心軸として回転させるようモータ9駆動の外歯歯車輪4
と一体かつプリズム5を容置した円筒6と、曲げられた
光線Lが被測定穴βの内面に当ってできる照射スポット
γ光点の乱反射を途中プリズム5と半透明鏡3を経て集
光する結像レンズ12と、照射スポットγ光点の位置を
上下方向に連続的に無段変位移動するようケース1の二
股ブラケット1aの雌螺子孔17,18に螺合するモー
タ15駆動のボール螺子16と、当該結像レンズ12に
よって集光した光線Lが作る光点の像δを検出するPS
D13と、当該PSD13で検出した像δ位置から、3
角測量の原理により光点位置を算出する演算器14とか
らなることを特徴とする。
触で立体的に測定する。 【構成】ビーム状の光線Lを発するレーザダイオード2
と、該光線Lを90°からややはずれた角度rだけ曲げ
るプリズム5と、当該曲げた光線Lをもとの光線Lを中
心軸として回転させるようモータ9駆動の外歯歯車輪4
と一体かつプリズム5を容置した円筒6と、曲げられた
光線Lが被測定穴βの内面に当ってできる照射スポット
γ光点の乱反射を途中プリズム5と半透明鏡3を経て集
光する結像レンズ12と、照射スポットγ光点の位置を
上下方向に連続的に無段変位移動するようケース1の二
股ブラケット1aの雌螺子孔17,18に螺合するモー
タ15駆動のボール螺子16と、当該結像レンズ12に
よって集光した光線Lが作る光点の像δを検出するPS
D13と、当該PSD13で検出した像δ位置から、3
角測量の原理により光点位置を算出する演算器14とか
らなることを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属にドリル等で開け
た穴の内面形状を測定する穴形状光測定装置に関する。
た穴の内面形状を測定する穴形状光測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、穴形状の測定には主として2つの
方法が用いられていた。第1は、直径の異なる円柱を多
数用意しておき、これら円柱を順次穴に挿入し、挿入し
得る円柱の最大直径から穴の寸法を測定するものであ
る。第2は、3次元的に移動可能なアームに取り付けた
微小なプローブを穴の内壁に接触させ、接触点の座標を
繰り返し計ることで穴の内面形状を知るものである。
方法が用いられていた。第1は、直径の異なる円柱を多
数用意しておき、これら円柱を順次穴に挿入し、挿入し
得る円柱の最大直径から穴の寸法を測定するものであ
る。第2は、3次元的に移動可能なアームに取り付けた
微小なプローブを穴の内壁に接触させ、接触点の座標を
繰り返し計ることで穴の内面形状を知るものである。
【0003】すなわち、穴の中心付近に挿入したプロー
ブを孔の半径方向に移動させて内壁に接触させる。接触
をプローブ圧力等から検出し、接触点のプローブの座標
をアームの移動量から計算する。つぎにプローブを穴の
中心方向に戻し、再びプローブを移動して穴の他の位置
に接触させる。これを多数回繰り返して接触点の座標を
順次測定し、穴の内面形状を測定するものである。
ブを孔の半径方向に移動させて内壁に接触させる。接触
をプローブ圧力等から検出し、接触点のプローブの座標
をアームの移動量から計算する。つぎにプローブを穴の
中心方向に戻し、再びプローブを移動して穴の他の位置
に接触させる。これを多数回繰り返して接触点の座標を
順次測定し、穴の内面形状を測定するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の測定方法には以
下の欠点があった。第1の方法は、簡便ではあるが穴の
直径しか測定できず、穴の偏平率や深さ方向の曲がり等
は測定できなかった。第2の方法は、穴の3次元的な形
状を多点接触測定できるが、各1点を測定する度にプロ
ーブを往復運動させなければならないため、形状の接触
測定には多くの時間がかかった。こゝにおいて、本発明
は、従来の課題に鑑み、穴の3次元的な形状を高速に無
接触測定する穴形状光測定装置を提供せんとするもので
ある。
下の欠点があった。第1の方法は、簡便ではあるが穴の
直径しか測定できず、穴の偏平率や深さ方向の曲がり等
は測定できなかった。第2の方法は、穴の3次元的な形
状を多点接触測定できるが、各1点を測定する度にプロ
ーブを往復運動させなければならないため、形状の接触
測定には多くの時間がかかった。こゝにおいて、本発明
は、従来の課題に鑑み、穴の3次元的な形状を高速に無
接触測定する穴形状光測定装置を提供せんとするもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用すること
により達成される。即ち、本発明の第1の特徴は、ビー
ム状の光線を発する第1の手段と、該光線を90°から
ややずれた角度だけ曲げる第2の手段と、当該曲げた光
線をもとの光線を中心軸として回転させる第3の手段
と、曲げられた光線が穴の内面に当たってできる光点の
乱反射光を集光する第4の手段と、当該第4の手段によ
って集光した光が作る光点の像の位置を検出する第5の
手段と、当該第5の手段により検出した像位置から、3
角測量の原理により光点位置を算出する第6の手段とか
ら構成されてなる穴形状光測定装置である。
明が次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用すること
により達成される。即ち、本発明の第1の特徴は、ビー
ム状の光線を発する第1の手段と、該光線を90°から
ややずれた角度だけ曲げる第2の手段と、当該曲げた光
線をもとの光線を中心軸として回転させる第3の手段
と、曲げられた光線が穴の内面に当たってできる光点の
乱反射光を集光する第4の手段と、当該第4の手段によ
って集光した光が作る光点の像の位置を検出する第5の
手段と、当該第5の手段により検出した像位置から、3
角測量の原理により光点位置を算出する第6の手段とか
ら構成されてなる穴形状光測定装置である。
【0006】本発明の第2の特徴は、前記第1の特徴に
おいて、曲げられた光線が穴の内面に当たってできる光
点の位置を第3の手段と呼応して上下方向に連続的に無
段変位移動する第7の手段を含んでなる穴形状光測定装
置である。
おいて、曲げられた光線が穴の内面に当たってできる光
点の位置を第3の手段と呼応して上下方向に連続的に無
段変位移動する第7の手段を含んでなる穴形状光測定装
置である。
【0007】
【作用】本発明は、前記のような手段を講じたので、機
械的な運動は回転だけで穴の1周にわたる内面形状を連
続測定できる。また、測定装置と穴内面とは接触しない
ため摩擦・摩耗がない。このため、光線を高速に移動さ
せることができ、従来の方法に比べ測定時間を短縮でき
る。
械的な運動は回転だけで穴の1周にわたる内面形状を連
続測定できる。また、測定装置と穴内面とは接触しない
ため摩擦・摩耗がない。このため、光線を高速に移動さ
せることができ、従来の方法に比べ測定時間を短縮でき
る。
【0008】
【実施例】本発明の実施例を図面につき説明する。図1
は本実施例を示す図である。また図2は、測定された穴
形状の一例を示す図である。図中、Aは本実施例の穴形
状光測定装置、1はケース、2は光線Lを発する第1の
手段としてのレーザダイオード、3は半透明鏡である。
は本実施例を示す図である。また図2は、測定された穴
形状の一例を示す図である。図中、Aは本実施例の穴形
状光測定装置、1はケース、2は光線Lを発する第1の
手段としてのレーザダイオード、3は半透明鏡である。
【0009】4は外歯歯車輪、5は第2の手段としての
三角プリズム、6はプリズム5が臨む測定窓7を設けた
円筒、8は円筒6の軸受、9はモータ、10はモータ軸
11端に固着し外歯歯車輪4に外接噛合う原動歯車、1
2は結像レンズ、13は第5の手段としてのPSD(半
導***置検出素子)、14は第6の手段としての演算
器、15はモータ、16はケース1の二股ブラケット1
aに螺貫した雌螺子孔17,18に一貫螺挿したボール
螺子、αはワーク、βは被測定穴、γは照射スポット、
δは像である。なお、第3の手段としては外歯歯車輪4
と円筒6とモータ9と原動歯車10とモータ軸11で構
成され、第7の手段としてはケース1と二股ブラケット
1aとモータ15とボール螺子16で構成される。
三角プリズム、6はプリズム5が臨む測定窓7を設けた
円筒、8は円筒6の軸受、9はモータ、10はモータ軸
11端に固着し外歯歯車輪4に外接噛合う原動歯車、1
2は結像レンズ、13は第5の手段としてのPSD(半
導***置検出素子)、14は第6の手段としての演算
器、15はモータ、16はケース1の二股ブラケット1
aに螺貫した雌螺子孔17,18に一貫螺挿したボール
螺子、αはワーク、βは被測定穴、γは照射スポット、
δは像である。なお、第3の手段としては外歯歯車輪4
と円筒6とモータ9と原動歯車10とモータ軸11で構
成され、第7の手段としてはケース1と二股ブラケット
1aとモータ15とボール螺子16で構成される。
【0010】しかして、本実施例の仕様は、このような
具体的実施態様であるので、図1でレーザダイオード2
から直線状の光線Lが発せられる。光線Lの向きは矢印
で示されている。光線Lは、半透明鏡3、外歯歯車輪4
および円筒6の内部を通ってプリズム5で方向を角度r
だけ曲げられる。rは90°よりやや小さい値に設定さ
れている。光線Lは、ワークαに設けられた被測定穴β
の内面に当り、照射スポットγを形成する。光線Lはこ
こで乱反射し、一部が再びプリズム5に戻る。
具体的実施態様であるので、図1でレーザダイオード2
から直線状の光線Lが発せられる。光線Lの向きは矢印
で示されている。光線Lは、半透明鏡3、外歯歯車輪4
および円筒6の内部を通ってプリズム5で方向を角度r
だけ曲げられる。rは90°よりやや小さい値に設定さ
れている。光線Lは、ワークαに設けられた被測定穴β
の内面に当り、照射スポットγを形成する。光線Lはこ
こで乱反射し、一部が再びプリズム5に戻る。
【0011】光線Lはプリズム5で曲げられたのち、円
筒6,外歯歯車輪4を通過し半透明鏡3に当たる。半透
明鏡3では光線Lの一部が概ね90°曲げられ、結像レ
ンズ12で集光され、PSD(半導***置検出素子)1
3上に照射スポットγの像δを形成する。像δが形成さ
れる位置は、rが90°でないため、プリズム5から照
射スポットγまでの距離によって変化する。PSD13
上での像δの位置は演算器14に送られる。演算器14
では、公知の3角測量の原理により、像δの座標値か
ら、PSD13・照射スポットγ間距離を算出する。
筒6,外歯歯車輪4を通過し半透明鏡3に当たる。半透
明鏡3では光線Lの一部が概ね90°曲げられ、結像レ
ンズ12で集光され、PSD(半導***置検出素子)1
3上に照射スポットγの像δを形成する。像δが形成さ
れる位置は、rが90°でないため、プリズム5から照
射スポットγまでの距離によって変化する。PSD13
上での像δの位置は演算器14に送られる。演算器14
では、公知の3角測量の原理により、像δの座標値か
ら、PSD13・照射スポットγ間距離を算出する。
【0012】所で、外歯歯車輪4と円筒6とプリズム5
は一体となっており、全体が軸受8で回転自在に支持さ
れている。これらはモータ9によりモータ軸11および
原動歯車10を介して回転し、それにともなって反射光
線の方向、すなわち照射スポットγの位置が被測定穴β
内面を円周方向に移動する。また、レーザダイオード
2、半透明鏡3、外歯歯車輪4、プリズム5、円筒6、
軸受8、モータ9、原動歯車10、結像レンズ12、P
SD13はケース1に取り付けられており、これら全体
がモータ15のボール螺子16と二股ブラケット1aの
雌螺子孔17,18との螺合により上下方向に移動す
る。
は一体となっており、全体が軸受8で回転自在に支持さ
れている。これらはモータ9によりモータ軸11および
原動歯車10を介して回転し、それにともなって反射光
線の方向、すなわち照射スポットγの位置が被測定穴β
内面を円周方向に移動する。また、レーザダイオード
2、半透明鏡3、外歯歯車輪4、プリズム5、円筒6、
軸受8、モータ9、原動歯車10、結像レンズ12、P
SD13はケース1に取り付けられており、これら全体
がモータ15のボール螺子16と二股ブラケット1aの
雌螺子孔17,18との螺合により上下方向に移動す
る。
【0013】この結果、照射スポットγは被測定穴β上
下の深さ方向にも移動できる。モータ9とモータ15は
同時に呼応して同期回転するようになっており、このた
め、照射スポットγは渦巻状に被測定穴β内面を走査す
る。円筒6の回転角度とケース1の上下移動量は、モー
タ9、モータ15に取り付けた図示しないエンコーダか
ら知られるようになっており、これらの情報は演算器1
4に送られる。演算器14では、先に算出したPSD1
3・照射スポットγ間の距離と、モータ9・モータ15
の回転角度とから被測定穴βの3次元形状を再現する。
図2はその1例として再現された形状の鳥瞰図を示す。
下の深さ方向にも移動できる。モータ9とモータ15は
同時に呼応して同期回転するようになっており、このた
め、照射スポットγは渦巻状に被測定穴β内面を走査す
る。円筒6の回転角度とケース1の上下移動量は、モー
タ9、モータ15に取り付けた図示しないエンコーダか
ら知られるようになっており、これらの情報は演算器1
4に送られる。演算器14では、先に算出したPSD1
3・照射スポットγ間の距離と、モータ9・モータ15
の回転角度とから被測定穴βの3次元形状を再現する。
図2はその1例として再現された形状の鳥瞰図を示す。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ビー
ム状の光線を反射鏡によって回転させ、3角測量の原理
によって距離を測定している。このため、測定装置と被
測定穴とが直接接触することがなく、また複雑な往復運
動も必要としない。この結果、光線を高速に移動でき、
被測定穴βの内面形状を高速に測定できる等優れた効能
を発揮する。
ム状の光線を反射鏡によって回転させ、3角測量の原理
によって距離を測定している。このため、測定装置と被
測定穴とが直接接触することがなく、また複雑な往復運
動も必要としない。この結果、光線を高速に移動でき、
被測定穴βの内面形状を高速に測定できる等優れた効能
を発揮する。
【図1】本発明の実施例を示す構成図である。
【図2】同上により得られた測定例を示す図である。
A…穴形状光測定装置 1…ケース 1a…二股ブラケット 2…レーザダイオード 3…半透明鏡 4…外歯歯車輪 5…プリズム 6…円筒 7…測定窓 8…軸受 9,15…モータ 10…原動歯車 11…モータ軸 12…結像レンズ 13…PSD 14…演算器 16…ボール螺子 17,18…雌螺子孔 α…ワーク β…被測定穴 γ…照射スポット δ…像
Claims (2)
- 【請求項1】ビーム状の光線を発する第1の手段と、該
光線を90°からややずれた角度だけ曲げる第2の手段
と、当該曲げた光線をもとの光線を中心軸として回転さ
せる第3の手段と、曲げられた光線が穴の内面に当たっ
てできる光点の乱反射光を集光する第4の手段と、当該
第4の手段によって集光した光が作る光点の像の位置を
検出する第5の手段と、当該第5の手段により検出した
像位置から、3角測量の原理により光点位置を算出する
第6の手段とから構成されることを特徴とする穴形状光
測定装置 - 【請求項2】曲げられた光線が穴の内面に当たってでき
る光点の位置を上下方向に連続的に無段変位移動する第
7の手段を含むことを特徴とする請求項1記載の穴形状
光測定装置
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3262205A JPH0599631A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 穴形状光測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3262205A JPH0599631A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 穴形状光測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0599631A true JPH0599631A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17372541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3262205A Pending JPH0599631A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 穴形状光測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0599631A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CZ308462B6 (cs) * | 2019-06-25 | 2020-09-02 | ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze | Zařízení pro měření vnitřních stěn otvorů pomocí triangulačního snímače měření vzdálenosti |
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-
1991
- 1991-10-09 JP JP3262205A patent/JPH0599631A/ja active Pending
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