JPS58151508A - 平行度の光学的測定方法 - Google Patents
平行度の光学的測定方法Info
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- JPS58151508A JPS58151508A JP3383182A JP3383182A JPS58151508A JP S58151508 A JPS58151508 A JP S58151508A JP 3383182 A JP3383182 A JP 3383182A JP 3383182 A JP3383182 A JP 3383182A JP S58151508 A JPS58151508 A JP S58151508A
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- plane mirror
- lens
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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
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
-
- 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
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/161—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by interferometric means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明に微小構造物（例えばＶＴＲシリンダ、小型モー
タなど）の熱変形、経年変化等の平行度光学的に測定す
る方法に関するものである。
タなど）の熱変形、経年変化等の平行度光学的に測定す
る方法に関するものである。
従来性なわれている構造物の熱変形測定方法を第１図に
示す。
示す。
被測定物１ｔ−搭載台２の上にのせて複数個の変位検出
センサ４ａ、４ｂ（例えばホトニラクセ／す、電気マイ
クロメータ、うず電流形変位計等）をセットして恒温槽
３内に設置する。必要な温度変化を与えて被測定物１が
変化する様子’ｔ’変位横出検出サ４ａ、４ｂで測定す
る。
センサ４ａ、４ｂ（例えばホトニラクセ／す、電気マイ
クロメータ、うず電流形変位計等）をセットして恒温槽
３内に設置する。必要な温度変化を与えて被測定物１が
変化する様子’ｔ’変位横出検出サ４ａ、４ｂで測定す
る。
しかし、上記の測定方法で得られる測足値は、被測定物
を搭載した搭載台２の熱変形による誤差も含んでいるた
め測定精度が低下する。
を搭載した搭載台２の熱変形による誤差も含んでいるた
め測定精度が低下する。
本発明０＃豹は被測定物の変形における平行度−本発明
の実施例を第２図に示す。
の実施例を第２図に示す。
第２図（イ）において、第１図と同一符号のものは同一
部分を示す。１は被測定物、５は方向識別要素付平面鏡
、６はハーフミラ−で、これらの組合せを恒温槽３に入
れ・て平行光束を照射する。
部分を示す。１は被測定物、５は方向識別要素付平面鏡
、６はハーフミラ−で、これらの組合せを恒温槽３に入
れ・て平行光束を照射する。
次に光学系７の構成と動作を説明する。
８はコヒーレントな光を発撮するレーザ光源、９はレン
ズ、１０はハーフミラ−１１１は特大レンズ、Ｐ２は結
倫レンズ、１３はスクリーン、１４はカメラである。レ
ーザ光源８から発蛋され次元はし／ズ９で４集光し、拡
大レンズ１１で平行光束とする。レンズ９と拡大レンズ
の間のハーフミラ−１０によりレーザ光源８からの光の
一部が被測定物に照射する。
ズ、１０はハーフミラ−１１１は特大レンズ、Ｐ２は結
倫レンズ、１３はスクリーン、１４はカメラである。レ
ーザ光源８から発蛋され次元はし／ズ９で４集光し、拡
大レンズ１１で平行光束とする。レンズ９と拡大レンズ
の間のハーフミラ−１０によりレーザ光源８からの光の
一部が被測定物に照射する。
平行光束に恒温槽３の上部に設けた窓によりさえぎられ
ることなく入射する。被測定物１に入射した平行光束は
、一部がハーフミラ−６で反射さ干渉縞儂となって特大
レンズ１１を介してハーフミラ−１０に入射する。ここ
で一部が透過し、一部が結儂レンズ１２全介してスクリ
ーン１３上に干渉縞偉ｔ−！（Ｉする。これをカメラ１
４により撮影して測定する。カメラ上の干渉縞儂は第２
図（ロ）のよう観察され、この干渉縞のピッチと方向か
ら測定温度状態における構造体の傾きを決定する。
ることなく入射する。被測定物１に入射した平行光束は
、一部がハーフミラ−６で反射さ干渉縞儂となって特大
レンズ１１を介してハーフミラ−１０に入射する。ここ
で一部が透過し、一部が結儂レンズ１２全介してスクリ
ーン１３上に干渉縞偉ｔ−！（Ｉする。これをカメラ１
４により撮影して測定する。カメラ上の干渉縞儂は第２
図（ロ）のよう観察され、この干渉縞のピッチと方向か
ら測定温度状態における構造体の傾きを決定する。
次に干渉縞ｆ象の変化の様子を測定可能にする方向識別
要素付平面鏡について述べる。
要素付平面鏡について述べる。
第３図および＃！４図において、方向識別要素付平面鏡
５は従来から用いられている全反射平面鏡にクサビ形反
射要素５ａｉ４ケ所に等配したものである。クサビ形反
射要素５ａが平面鏡上の方向識別要素となる。第３図お
よび第４図では、半径方向に方向識別要素を設けている
。しかし方向識別要素は円周方向に設置することも可能
である。
５は従来から用いられている全反射平面鏡にクサビ形反
射要素５ａｉ４ケ所に等配したものである。クサビ形反
射要素５ａが平面鏡上の方向識別要素となる。第３図お
よび第４図では、半径方向に方向識別要素を設けている
。しかし方向識別要素は円周方向に設置することも可能
である。
また傾きの方向もあらかじめ既知であるため任意で良い
。
。
次に本発明による方向識別要素付平面鏡５を用第６図お
よび第７図に上記の測定′ｆ：説明するための概念図を
示すがその前に第５（イ）図において、円柱ブロック１
５を用いて方向識別要素の勾配を決定しておく。平行度
の精度が十分高い円柱ブロックを用いることにより、平
面鏡とハーフミラ−の傾！！は０のため方向識別要素か
ら第５図←）に示したような干渉縞が発生する。今識別
要素の半径方向長さ２ｖとし、その間に発生する干渉縞
の暗部の数をｎとすると、幅Ｖでの傾きＬｖは単位長さ
当り、 として（１）式で決定できる。
よび第７図に上記の測定′ｆ：説明するための概念図を
示すがその前に第５（イ）図において、円柱ブロック１
５を用いて方向識別要素の勾配を決定しておく。平行度
の精度が十分高い円柱ブロックを用いることにより、平
面鏡とハーフミラ−の傾！！は０のため方向識別要素か
ら第５図←）に示したような干渉縞が発生する。今識別
要素の半径方向長さ２ｖとし、その間に発生する干渉縞
の暗部の数をｎとすると、幅Ｖでの傾きＬｖは単位長さ
当り、 として（１）式で決定できる。
このときの方向はすべて既知である。
次に測定対象物からの干渉縞ｒｓｒｒｉ第２図（ロ）に
示すように求まる。実際は第６図および第７図に示すよ
うに方向識別要素の干渉縞がその光路長により異なって
くる。いま測定対象物の全体の外径をＤとし干渉縞の数
ｔ−Ｎとする。単位長場当りの傾として決定できる。測
定すべき傾き量が（２）式で求まる。
示すように求まる。実際は第６図および第７図に示すよ
うに方向識別要素の干渉縞がその光路長により異なって
くる。いま測定対象物の全体の外径をＤとし干渉縞の数
ｔ−Ｎとする。単位長場当りの傾として決定できる。測
定すべき傾き量が（２）式で求まる。
次に０）式で示した方向識別要素の傾＠Ｌｖと（２）式
で決定し比傾きＭｅから、これを重ね合せた方向識別要
素部の干渉縞パターンから方向が決定できることを示す
。第６図および第７図（イ）、（ロ）、ぐっ。
で決定し比傾きＭｅから、これを重ね合せた方向識別要
素部の干渉縞パターンから方向が決定できることを示す
。第６図および第７図（イ）、（ロ）、ぐっ。
に）において、矢の方向を上側に傾く方向として正方向
と定義する。また、第６図および第７図のようにＸ方向
、ｙ方向を定める。第６図および第７図の（イ）のよう
にＸ方向に傾きＭｏが発生している場合は第６図（イ）
、（ロ）、ｆ→、に）のような干渉縞ノ（ターンが得ら
れる。
と定義する。また、第６図および第７図のようにＸ方向
、ｙ方向を定める。第６図および第７図の（イ）のよう
にＸ方向に傾きＭｏが発生している場合は第６図（イ）
、（ロ）、ｆ→、に）のような干渉縞ノ（ターンが得ら
れる。
この時の方向識別要素の干渉縞は第７図（イ）、（ロ）
。
。
（ハ）、に）に示したよりなＬｖとＭｏのベクトル合成
に対応する。Ｌｖは常に内側に向きＭＤはＸ方向に向く
。ＬｖとＭｔ＋との方向が全く一致するものはその加減
をとることで傾きが求まる。ｙ方向についてｆｌＬマと
ＭＤのベクトル合成量に対応して干渉縞が発生する。
に対応する。Ｌｖは常に内側に向きＭＤはＸ方向に向く
。ＬｖとＭｔ＋との方向が全く一致するものはその加減
をとることで傾きが求まる。ｙ方向についてｆｌＬマと
ＭＤのベクトル合成量に対応して干渉縞が発生する。
第６図および第７図の仲）はＸ方向から４５ 方向にＭ
ｏが発生した場合を示す。第６図および第７図の（ハ）
は（ロ）と反対方向にＭＤが発生し友場合を示す。第６
図および第７因のに）はｙ方向にＭＤが発生した場合を
示すみいずれも正方向の傾きの最。
ｏが発生した場合を示す。第６図および第７図の（ハ）
は（ロ）と反対方向にＭＤが発生し友場合を示す。第６
図および第７因のに）はｙ方向にＭＤが発生した場合を
示すみいずれも正方向の傾きの最。
大値に最も近傍の方向識別要素に傾斜の最大値が発生す
る。
る。
従って方向識別要素の干渉縞から傾きの正負が決定され
、以下このパターンの変化の様子を認識することにより
どのような状態に変化しても−その正負の方向を決定す
ることかできる。
、以下このパターンの変化の様子を認識することにより
どのような状態に変化しても−その正負の方向を決定す
ることかできる。
方向が決定された干渉縞像に対しては、例えば常温状態
での傾きｋＭＤ（２０）、６０Ｇでの傾きｉＭＤ（６０
）とすると１次のようにして温度変化に伴う変化分を求
めることができる。
での傾きｋＭＤ（２０）、６０Ｇでの傾きｉＭＤ（６０
）とすると１次のようにして温度変化に伴う変化分を求
めることができる。
この方法を第８図に示す。すなわち２（ｌにおける傾き
ＭＤと６０ＣにおけるＭｏ （６０）をベクトル的に合
成すれば良い。４Ｍは傾き変化量の絶対値とその方向を
示している。
ＭＤと６０ＣにおけるＭｏ （６０）をベクトル的に合
成すれば良い。４Ｍは傾き変化量の絶対値とその方向を
示している。
なお、被測定物の外径に換算する場合はＮａ−ｊＭ−ｄ
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８
）として決定できる。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８
）として決定できる。
以上説明したように方向識別要素を付加することによシ
確実に方向の判別ができる。
確実に方向の判別ができる。
なお上記の実施例では方向識別要素を円周方向に４ケ所
等配したが、円周全域にわたっても基本的には同じとな
る。（データ処理上の間組のみ）従って方向識別要素付
平面−とじて凹面鏡ないし凸面鏡を流用することも可能
である。
等配したが、円周全域にわたっても基本的には同じとな
る。（データ処理上の間組のみ）従って方向識別要素付
平面−とじて凹面鏡ないし凸面鏡を流用することも可能
である。
本発明方法によれば、傾き量の値とその方向が外部から
操作することなく決定できるので、変形量の測定を行な
う場合に大きな効果がある。
操作することなく決定できるので、変形量の測定を行な
う場合に大きな効果がある。
第１図は従来の平行度の測定方法を示す正面図、第２図
ケ）、（ロ）は本発明方法の実施例を示す断面図及び干
渉縞の一例を示す、第３図および第４図は方向識別要素
付平面鏡の断面図を示す、第５図（イ）。 （ロ）は測定対象部の円柱ブロックによる検証方法を示
す断面図、第６図および第７図（イ）、（ロ）、（ハ）
、（−４は方向識別要素の干渉縞パターンから傾きの方
向を判別する方法を示す概念図、第８図は傾き変化量か
ら変形の変化分を測定する方法を示す概念図である。 １・・・被測定物、３・・・恒温槽、５・・・方向識別
要素付平面鏡、６ 、１０・・・）１−７ミラー。 ％ ３ 日 Ｙ）ｓ 図 聞６Ｕｊ３１１Ｆｉ７Ｉ！１ Ｍ。
ケ）、（ロ）は本発明方法の実施例を示す断面図及び干
渉縞の一例を示す、第３図および第４図は方向識別要素
付平面鏡の断面図を示す、第５図（イ）。 （ロ）は測定対象部の円柱ブロックによる検証方法を示
す断面図、第６図および第７図（イ）、（ロ）、（ハ）
、（−４は方向識別要素の干渉縞パターンから傾きの方
向を判別する方法を示す概念図、第８図は傾き変化量か
ら変形の変化分を測定する方法を示す概念図である。 １・・・被測定物、３・・・恒温槽、５・・・方向識別
要素付平面鏡、６ 、１０・・・）１−７ミラー。 ％ ３ 日 Ｙ）ｓ 図 聞６Ｕｊ３１１Ｆｉ７Ｉ！１ Ｍ。
Claims (1)
- 間隔をもって対向するように配設される被測定物上ハー
フミラ−および平面鏡で挾み、その間で発生する干渉縞
全利用して被測定物の平行度を光学的に測定する方法に
おいて、前記平面鏡の半径方向又は円周方向に傾きの方
向を識別する反射要素を配設し、この方向識別要素付平
面鏡に発生する干渉縞パターンから被測定物の変形の状
態および変形方向を測定できるようにしたことを特徴と
する平行度の光学的測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3383182A JPS58151508A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 平行度の光学的測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3383182A JPS58151508A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 平行度の光学的測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58151508A true JPS58151508A (ja) | 1983-09-08 |
Family
ID=12397429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3383182A Pending JPS58151508A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 平行度の光学的測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58151508A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110160469A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-08-23 | 河海大学常州校区 | 一种基于激光扫描与声波波速测量楔形体角度的方法 |
| CN113176042A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-27 | 南京工程学院 | 一种气体泄漏检测装置及检测方法 |
-
1982
- 1982-03-05 JP JP3383182A patent/JPS58151508A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110160469A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-08-23 | 河海大学常州校区 | 一种基于激光扫描与声波波速测量楔形体角度的方法 |
| CN113176042A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-27 | 南京工程学院 | 一种气体泄漏检测装置及检测方法 |
| CN113176042B (zh) * | 2021-03-31 | 2022-07-01 | 南京工程学院 | 一种气体泄漏检测装置及检测方法 |
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