JPS6344110A - 表面粗さ検査装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、軸受の円筒コロ等の被検査物の表面粗さを
検査する表面粗さ検査装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、レーザー光を利用した表面粗さ検査装置としては
二光線干渉方式のものがある。この表面粗さ検査装置は
、レーザー光源からのレーザー光を半透過鏡により被検
査物と標や反射面との方向に二分解し、その標準面と被
検査物とから反射されたレーザー光によって生じる干渉
縞により被検査物の表面粗さを非接触で検査できるよう
にしている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来の三光線干１歩方式の表面粗さ
検査装置では、標準反射面を必要とし、また被検査物の
精度の高い位置決めを必要とするｆ二め、たとえば円筒
コロの加工ラインに適用ずろことができないという問題
があっｆこ。なよｊ、円筒コロの粗さ測定においては、
その絶対値の測定よ；）も加工工具の摩耗などによる相
対値の変化の検出が望まれることが多い。

そこで、この発明の目的は、標準反射面を必要と什ず、
また被検査物の精度の高い位置決めを必要とせず、加工
ラインの品質管理に簡弔に適用することができ、特に表
面粗さの相対値の変化の検出に好適な表面粗さ検査装置
を提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 この発明の表面粗さ検査装置は、コヒーレント光の光源
と、駆動ローラに載置して回転させられる置注状の被検
査物の表面に上記コヒーレント光を一定の速度で走査す
る走査装置と、上記被検査物の表面から反射されたコヒ
ーレント光の反射光を光電変換する光電変換装置と、上
記光電変換装置から人力された信号からスペックルパタ
ーンおよび走査速度により定まる特定周波数の信号を識
別して、この特定周波数の信号に基づいて上記被検査物
の表面粗さを判別ずろ判別装置とを備えたことを特徴と
している。

く作　用〉 円筒状の検査物は駆動ローラに載置して回転さＵ′ろれ
ろ。走査装置によってコヒーレント光の光源からのコヒ
ーレント光は一定の速度で検査物の表面を走査−ｔｔ−
る。被検査物の表面から反射された反射光は光電変換装
置」二に結像される。この光電変換装置上にはスペック
ルパターンすなわち明暗模様が形成される。このスペッ
クルパターンは検査物の反射面の粗さの相関長円の面か
らの反射光が互いに干渉し合うことによって生じ、この
スペックルパターンの大きさは、検査物の表面粗さ、コ
ヒーレント光の波面曲率および被検査物と各装置間の距
離で定まり、波面曲率および非検査物と各装置間の距離
が一定であるから光電変換装置の受光面でのスペックル
径の大きさは粗さに依存する。

したがって、コヒーレント光で被検査物の表面を一定の
速度で走査しているから、光電変換装置からは走査速度
およびスペックル径によって定まる特定周波数の信号が
得られる。この光電変換装置からの出力を判別装置に入
力して、スペックルの大きさに対応した周波数の信号を
求め、この信号によりスペックルパターンの大きさを求
め、表面粗さが判別される。特に表面粗さの相対値の変
化は判別装置の出力の変化によ−て簡単に分かる。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明ずろ。

第１因において、２５は駆動ローラ３２．３２上に載置
されて回転させられる検査物であるコロである。２０は
コロ２５の円筒面を照射する投光装置で、この投光装置
２０はレーザー２１と走査装置としての＠動ミラー２２
と集光レンズ２３からなる。ま１こ、２６はフレネルレ
ンズ、２７はスペックルパターンに関係ずろ周波数成分
を強調するス゛ノット状格子、２８は光電変換装置とし
ての）し電子増倍で、３１は判別装置であり、二の判別
装置３１は第３図に示すようにローパスフィルタ３１１
とハ（パスフィルタ３１３と整流平滑回路３１２．３１
・１ど演算増幅器３１５とからｆヱる。

また、第２図はコロ２５の両・端面の表面粗さを検査す
る走査装置の部分を示し、２０°、２０′はコロの両端
面にレーザー光を照射する投光装置で、第１図に示す投
光装置２０と同じ構成をしている。

ま、：、２６°；よフレネルレンズ、２７′はスリット
状烙子、２８゛は光電子増幅器、３３°は増幅器、３ビ
は判別装置であり、これらは第１図に示すものと同じ構
成をしている。

上記構成において、第１図に示すように、レーザー２Ｉ
から出射されたレーザー光は振動ミラー２２によって、
集光レンズ２３を通過し、コロ２５の円筒面２５１上を
中心軸に沿って端から端まで走査させられる。このコロ
２５の円筒面２５１からの反射光はフレネルレンズ２６
を通り、さらにスリット状格子２７でスペックルパター
ンに関連した光信号の周波数成分か強調されて、光７ト
）を増幅管２８に入力される。光電子増幅管２８からは
、振動ミラー２２による走査にに二じてコσ’２５の円
筒面２５１の表面粗さを表す第・１図に示すようなスペ
ックルパターンの明暗を表す信号か増幅器３３に入力さ
れ、増幅されて判別装Ｊ７３１に入力じれる。判別装置
３１においては、第３図に示すように、増幅器３３から
の信号がローパスフィルタ３１・Ｉとバイパスフィルタ
３１３にモｒ９ぞれ通されて、ローパスフィルタ３１１
によ−）で拉変の大きいスペックルバター〉を表４゛信
号か通過させられ、バイパスフィルタ３１３によって粒
度の小さいスペックルパターンを表す信号が通過させら
れる。

第５図は、ローパスフィルタ３１１とバイパスフィルタ
３１３との特性を表す線図であり、ｆｏは特徴周波数を
表す。ローパスフィルタ３１１およびバイパスフィルタ
３１３から出力された各信号はそれぞれ整流平滑回路３
１２，３１４によって整流され、平滑化されて演算増幅
器の半端子と一端子に入力される。したがって、演算増
幅器３１５からは低周波信号（粒度の大きいスペックル
パターンを表す）と高周波信号（粒度の小さいスペック
ルパターンを表す）とのレベルの差を表す信号が出力さ
れる。したがって、演算増幅器３１５の出力は表面粗さ
の粗い部分と徂くない部分との割合を表すことになり、
この演算増幅器３１５の出力によってコロ２５の円筒面
２５１の表面粗さの相対値の変化が直ちに検出される。

このように表面粗さの相対値の変化が直ちに検出できる
ので、加工工具の曜耗などが直ちに解り、加工ラインに
おいて表面粗さをオンライン計測するのに適する。

なお、駆動ローラ３２を回転することによてコロ２５を
回転させてコロ２５の円筒面２５＋全体について上述の
検査を行う。

第２図はコロ２５の両端面２５２．２５３を走査して表
面粗さを測定するもので、両端面２５２゜２５３を走査
する点のみが第１図と異なり、池は同様であるので説明
を省略する。

上記実施例では、判別装置３！をローパスフィルタ３１
１およびバイパスフィルタ３１３、整流平滑回路３ｉ２
．３１４および演算増幅回路３１５より構成したが、た
とえば判別装置をＦ　−Ｖコンバータより構成して、第
６図に示すように高周波に対して出力電圧を高くとるよ
うにして、スペックルパターンの粒度（細かければ周波
数が高くなる）あるいは粒塵成分をＦ−Ｖコンバータの
出力により検出するようにしてもよい。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の表面粗さ検出装置
は、被検査物の表面を走査装置によってコヒーレント光
で一定速度で走査して、被検査物の表面から反射された
コヒーレント光を光電変換装置で光電変換し、この光電
変換装置から判別装置に信号を人力して、スペックルパ
ターンおよび走査速度により定まる特定周波数の信号を
識別して、この特定周波数の信号に基づいて被検査物の
表面粗さを検出しているので、標準反射面を必要とせず
、被検査物の精度の高い位置決めを必要とけず、加工ラ
インにおいての簡単な装置で粗さ測定を精度高くでき、
特に表面粗さの相対値の変化を検出するのに適する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の円筒コロの円筒面を検査
する光学系統図、第２図は上記実施例の円筒コロの両端
面を検査ずろ光学系統図、第３図は判別装置のブロック
図、第７１図はスペックルパターンを示す図、第５図は
ローパスフィルタとノ＼イパスフィルタとの特性を表す
線図、第６図は出力電圧と周波数との関係を示す図であ
る。 ２０・・・投光装置、２１・・・光源、２５・・被検査
物、２８・・・光電変換装置、３１・・・判別装置、３
２・・・駆動ローラ。 特　許　出　願　人　　光洋精工株式会社代　理　人　
弁理士　　青山　葆　ほか２名第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コヒーレント光の光源と、駆動ローラに載置して
   回転させられる円柱状の被検査物の表面に上記コヒーレ
   ント光を一定の速度で走査する走査装置と、上記被検査
   物の表面から反射されたコヒーレント光の反射光を光電
   変換する光電変換装置と、上記光電変換装置から入力さ
   れた信号からスペックルパターンおよび走査速度により
   定まる特定周波数の信号を識別して、この特定周波数の
   信号に基づいて上記被検査物の表面粗さを判別する判別
   装置とを備えたことを特徴とする表面粗さ検査装置。