(57)【要約】【課題】  距離計測精度を向上可能な表面測定技術を提供すること。【解決手段】  本発明では、光源からの光ビームを反射させる第１ミラーからの反射光を第２ミラーによって反射させ、被測定物に光ビームを照射し、第１ミラー又は第２ミラーを光源からの光ビームの照射方向に移動して第１ミラーと第２ミラーとを相対移動させ、第２ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ被測定物に対して移動させて、被測定物から反射する光ビームを測定することにより光源と被測定物の照射部との距離を測定することとした。【選択図】      図４
2020085643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを発生させる光源と、
前記光源からの光ビームを反射させる第１ミラーと、
前記第１ミラーからの反射光を反射させて被測定物に光ビームを照射する第２ミラーと、
前記第１ミラー又は前記第２ミラーを光源からの光ビームの照射方向側に移動して前記第１ミラーと前記第２ミラーとを相対移動させ、前記第２ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ前記被測定物に対して移動させる第１移動機構と、
前記被測定物から反射する光ビームを測定することにより光源と前記被測定物の被照射部との距離を測定する測距手段と、
を備えたことを特徴とする表面測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表面測定装置において、
前記第１ミラー及び／又は前記第２ミラーを前記光源からの光ビームの照射方向を軸として回転させる第２移動機構を有することを特徴とする表面測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表面測定装置において、
前記第１ミラー及び前記第２ミラーは平面鏡であり、
前記第１ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させることを特徴とする表面測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の表面測定装置において、
前記第１ミラーを支持する第１ハウジングと、
前記第２ミラーを支持する第２ハウジングと、
を有し、
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングは、前記光源からの光ビームと同じ方向に移動可能に結合され、
前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングは、一体的に、かつ、前記光源からの光ビームを軸として回転可能に軸支されていることを特徴とする表面測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の表面測定装置において、
前記測距手段は、三角測量式の距離センサであることを特徴とする表面測定装置。
【請求項６】
請求項４に記載の表面測定装置において、
前記測距手段は、反射受光式の距離センサであることを特徴とする表面測定装置。
【請求項７】
請求項２に記載の表面測定装置において、
前記第１ミラーは平面鏡であり、
前記第２ミラーは円筒鏡であり、
前記第１ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させることを特徴とする表面測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の表面測定装置において、
前記第１ミラーを支持する第１ハウジングと、
前記第２ミラーを支持する第２ハウジングと、
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングは前記光源からの光ビームと同じ方向に移動可能に結合され、
前記第１ハウジングは、前記光源からの光ビームを軸として回転可能に軸支されていることを特徴とする表面測定装置。
【請求項９】
請求項２に記載の表面測定装置において、
前記第１ミラーは凸面鏡であり、
前記第２ミラーは円錐鏡であり、
前記第１ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させることを特徴とする表面測定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の表面測定装置において、
前記第１ミラーの凸面鏡は、前記第２ミラーの円錐鏡の中央位置に反射した光ビームが略円形をなす曲率で形成されていることを特徴とする表面測定装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の表面測定装置において、
前記第１ミラーを支持する第１ハウジングと、
前記第２ミラーを支持する第２ハウジングと、
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングは前記光源からの光ビームと同じ方向に移動可能に結合され、
前記第１ハウジングは、前記光源からの光ビームを軸として回転可能に軸支されていることを特徴とする表面測定装置。
【請求項１２】
光ビームを発生させる光源と、
前記光源からの光ビームを反射させる第１ミラーと、
前記第１ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させて被測定物に光ビームを照射する第２ミラーと、
を備え、
前記第１ミラーと前記第２ミラーとを光源からの光ビームの照射方向側に相対移動させながら、前記第１ミラー及び／又は前記第２ミラーを前記光源からの光ビームの照射方向を軸として回転させ、前記第２ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ前記被測定面に対して照射位置を移動させる工程と、
前記被測定物から反射する光ビームを測定することにより光源と被測定物の被照射部との距離を測定する工程と、
前記光源と前記被測定物の複数の被照射部との距離から被測定面の凹凸を特定する工程と、
を有する表面測定方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の表面測定方法において、
前記第１ミラー及び前記第２ミラーは平面鏡であり、
前記第１ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させることを特徴とする表面測定方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の表面測定方法において、
前記第１ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させることを特徴とする表面測定方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の表面測定方法において、
前記第１ミラーは平面鏡であり、
前記第２ミラーは円筒鏡であり、
前記光源からの光ビームを軸として前記第１ミラーを回転させることを特徴とする表面測定方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の表面測定方法において、
前記第１ミラーは凸面鏡であり、
前記第２ミラーは円錐鏡であり、
前記光源からの光ビームを軸として前記第１ミラーを回転させることを特徴とする表面測定方法。
【請求項１７】
円形の被測定面を有する物体の表面測定方法であって、
光ビームを発生させる光源と、
前記光源からの光ビームを反射させる第１ミラーと、
前記第１ミラーからの反射光を前記光源からの光ビームと同じ方向に反射させて被測定物に光ビームを照射する第２ミラーと、
を備え、
前記被測定物は二重円形の被測定面が形成され、
前記第１ミラーと前記第２ミラーを前記光源からの光ビームの照射方向側に相対移動させながら、前記第１ミラー及び／又は前記第２ミラーを光ビームの照射方向を軸として回転させ、前記第２ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ前記被測定面の円形に沿って照射位置を回転移動させる工程と、
前記光ビームが照射された前記被測定面からの反射光を測定することにより前記光源と前記被測定面の被照射部との距離を測定する工程と、
前記光源と前記被測定物の複数の被照射部との距離から前記被測定面の凹凸を特定する工程と、
を有する円形の被測定面を有する物体の表面測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを用いて被測定面の状態を非接触で測定する表面測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載の技術では、レーザー光をガルバノミラーに照射することにより、放物線ミラーの任意の位置に反射し、反射したレーザー光を放物線ミラーの放物面により同一方向に更に反射して、距離計測対象面に照射し、被測定箇所からの反射光を測定することによりレーザー光源と計測面との距離を計測する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９０８８３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、放物線ミラーでは、反射したスポット光は反射する箇所によってＸ−Ｙの二次元方向で曲率が異なる。このため、放物線ミラーを反射したスポット光は、二次元的に集光又は発散するため、スポット光の形状補正が非常に難しく、補正が不十分のまま計測すると、距離計測精度が不安定となるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、距離計測精度を向上可能な表面測定技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、光源からの光ビームを反射させる第１ミラーからの反射光を第２ミラーによって反射させ、被測定物に光ビームを照射し、第１ミラー又は第２ミラーを光源からの光ビームの照射方向に移動して第１ミラーと第２ミラーとを相対移動させ、第２ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ被測定物に対して移動させて、被測定物から反射する光ビームを測定することにより光源と被測定物の照射部との距離を測定することとした。
【発明の効果】
【０００７】
すなわち、第１ミラーと第２ミラーとを相対移動させ、第２ミラーにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつ被測定物に対して移動させるため、スポット光の形状を安定化させることができ、測距精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１の被測定物であるシール面を備えたブレーキマスタシリンダを表す斜視図である。
【図２】実施形態１の被測定物製造工程を表すブロック図である。
【図３】実施形態１の計測処理において使用する表面測定装置を表す概略図である。
【図４】実施形態１の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。
【図５】実施例１の表面測定装置を表す断面図である。
【図６】実施例１の表面測定装置を用いた表面測定処理における検査計測フローを表すブロック図である。
【図７】実施例１の表面測定装置によって測定したシール面を表す正面写真である。
【図８】図７に示す写真の傷及び照射軌跡を表す模式図である。
【図９】図８に示す照射軌跡（一筆書きらせん軌道）を直線状に伸ばし、各位置における計測距離との関係をプロットしたグラフである。
【図１０】照射軌跡の照射スポット移動距離とシール面上の位置との相対関係を、半径と回転角との関係で特定する例を示すモデル図である。
【図１１】比較例の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。
【図１２】実施形態２の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。
【図１３】実施形態３の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法を表す概略図である。
【図１４】実施形態３のシール面上におけるスポット光の形状変化を表す概略図である。
【図１５】実施形態４のピストン冠面の表面状態計測処理を表す図である。
【図１６】実施形態４のピストン冠面への照射軌跡（一筆書きらせん軌道）を直線状に伸ばし、各位置における計測距離との関係をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１の被測定物であるシール面を備えたブレーキマスタシリンダを表す斜視図である。ブレーキマスタシリンダ１は、車両のタイヤと一体に回転するブレーキロータをブレーキパッドで押圧して制動力を発生させる際、ブレーキパッドに液圧を作用させる自動車用部品である。ブレーキマスタシリンダ１は、鋳造により形成される。ブレーキマスタシリンダ１には、図外の液圧源から供給されたブレーキ液圧をブレーキマスタシリンダ１内に形成されたシリンダ室に供給するブレーキ配管が接続される。
【００１０】
ブレーキマスタシリンダ１とブレーキ配管とが接続される接続ポートにはシール面２が形成されている。シール面２は、フライス盤によりバイト加工によってブレーキ液路の開口部周辺を断面テーパー形状に加工する。シール面２にはＯリングが配置され、ブレーキ配管に形成されたシール面との間を液密に接続する。シール面２は、ブレーキマスタシリンダ１を鋳造後、後加工により高い表面精度で形成される。ここで、ブレーキ液圧は、非常に高圧であり、Ｏリングとシール面２との安定的な接触状態を維持することが必要なため、シール面２の表面における平滑性が確保されているか否かを測定するために、光ビームを用いて表面状態を計測し、品質の安定化を図っている。
【００１１】
図２は、実施形態１の被測定物製造工程を表すブロック図である。
ステップＳ１では、鋳造工程もしくは鍛造工程を行う。これにより大まかな外形形状が形成される。ブレーキマスタシリンダ１の場合、ブレーキマスタシリンダ１のハウジングが形成される。
ステップＳ２では、端部切削加工工程を行う。例えば、射込み時の湯道やバリの除去、シール面２の形成が行われる。
【００１２】
（表面測定処理）
ステップＳ３では、切削加工部検査工程を行う。具体的には、切削加工表面の加工精度を光ビームによって測定する表面測定処理を実行する。尚、表面測定処理については後述する。
ステップＳ４では、切削加工部の検査結果が必要な精度を確保しているか否かを判定し、ＯＫであればステップＳ５に進んで他の部品を組み付ける組立工程を行い、ＮＧであればステップＳ６に進んで溶鉱炉等へ投入し、材料再利用となる。
【００１３】
図３は、実施形態１の計測処理において使用する表面測定装置を表す概略図である。
表面測定装置は、反射光受光式距離センサ１０と、内部を光ビームが通過可能に形成された中空回転モータ１１と、中空回転モータ１１と一体に回転し内部を光ビームが通過可能に形成された中空内筒部材１２と、中空内筒部材１２の外周に形成されたスプラインとボールを介して噛み合う中空外筒部材１３と、この中空外筒部材１３を、光ビーム軸を中心に回転可能に支持するとともに光ビーム軸方向に移動可能な直動モータ１４と、を有する。
【００１４】
中空内筒部材１２は、光ビーム軸方向に延在する第１ミラー支持部材１２ａと、第１ミラー支持部材１２ａに取り付けられ、光ビーム軸に対して４５度の傾斜角を有する第１ミラー１２ｂを有する。実施形態１の第１ミラー１２ｂは、平面鏡である。中空外筒部材１３は、光ビーム軸方向に延在する第２ミラー支持部材１４ａと、第２ミラー支持部材１４ａに取り付けられ、第１ミラー１２ａに並行な傾斜角を有する第２ミラー１４ｂを有する。実施形態１の第２ミラー１４ｂは、平面鏡である。
【００１５】
反射光受光式距離センサ１０から光ビームが出力されると、第１ミラー１２ｂに照射され、この照射光を光ビーム軸に直角に反射し、第２ミラー１４ｂを照射する。第２ミラー１４ｂに照射された照射光は、第２ミラー１４ｂで更に直角に反射し、光ビーム軸と平行な方向に反射して、計測面を照射する。以下、反射光受光式距離センサ１０から計測面に至るまでの経路を投光経路と記載する。計測面に照射された照射光は、計測面で反射し、投光経路を遡って反射光受光式距離センサ１０まで反射される。このとき、反射光受光式距離センサ１０は、計測面で反射された反射光を同一の光軸又は広がり角を持った光軸で受光することで反射光受光式距離センサ１０と計測面との距離を計測する。投光する際の光軸を投光軸、受講する際の光軸を受光軸と記載する。
【００１６】
広がり角を持って受光するタイプは、投光軸と受光軸とが異なる反射光受光式距離センサとしては、三角測量式レーザーセンサが知られている。また、投光軸と受光軸とが同軸のタイプは、白色共焦点センサ式、ＦＭＣＷ方式（Frequency Modulated Continuous Wave）、レーザーパルス方式、光コム方式などが挙げられる。
【００１７】
図４は、実施形態１の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。上記の方式で距離を計測する際、中空回転モータ１１を回転すると共に、直動モータ１４で中空外筒部材１３を軸方向に移動させる。中空回転モータ１１の回転により、第１ミラー１２ｂ及び第２ミラー１４ｂが共に回転することで、計測面の円周方向に光ビームを移動させると同時に、直動モータ１４の軸方向移動によって第１ミラー１２ｂで反射した光ビームが第２ミラー１４ｂに反射する際の径方向位置を内径側に移動させる。この回転運動と直進運動の組み合わせによって、光ビームの照射軌跡は、図４の計測面正面概略図に示すように、計測面に対して螺旋状に照射される。中空回転モータ１１の回転速度と直動モータ１４の軸方向移動速度を組み合わせることで、螺旋状の照射軌跡の密度を調整することができ、要求精度に応じた密度で計測面の距離を測定できる。また、螺旋状の照射軌跡上において、光ビームのスポット光の径が計測面上で常に一定となり、スポット光内の照射強度分布を安定化させることで高い計測精度を得ることができる。
【００１８】
尚、実施形態１の計測方法では、計測面の中央領域は、検出不可領域となる。第１ミラー１２ａによって反射光受光式距離センサ１０の光ビームが遮られ、計測できない領域が形成されるからである。ただし、実施形態１のシール面２のように環状に形成した計測面であれば、中央領域はそもそも検出する必要がないため、特に問題はない。
【００１９】
（実施例１）
図５は、実施形態１の発明を適用した実施例１の表面測定装置を表す断面図である。実施例１では、反射光受光式距離センサ１０として、三角測量式レーザー距離センサ１０１を備えている。三角測量式レーザー距離センサ１０１は、レーザー光を投光する投光部１０１ａと、投光部１０１ａとは異なる位置に配置され、反射光を受光する受光部１０１ｂと、受光部１０１ｂから入射したレーザー光を読み取るラインセンサ１０１ｃと、を有する。投光部１０１ａから投光されるレーザー光のレーザー投光軸は、中空回転モータ１１の回転軸に対して傾斜しており、被測定物であるシール面２から反射したレーザー光が第１ミラー１２ｂで反射して受光部１０１ｂに進む際のレーザー受光軸も、中空回転モータ１１の回転軸に対して傾斜している。
【００２０】
投光部１０１ａとシール面２との距離が変化すると、距離の変化に応じて反射光がラインセンサ１０１ｃ上に反射する位置が、図５の場合、上下方向に移動する。この移動量によってシール面２上の状態を計測する。尚、中空回転モータ１１が回転すると、第２ミラー支持部材１４ａも一体に回転する。このとき、第２ミラー１４ｂは、中空回転モータ１１の回転軸より径方向に離間して配置されているため、回転バランスを取るためにバランサ等を第２ミラー支持部材１４ａに取り付けてもよい。
【００２１】
図６は、実施例１の表面測定装置を用いた表面測定処理における検査計測フローを表すブロック図である。
ステップＳ３１では、製品搬入を行い、検査計測ＰＯＳに登録する。検査計測ＰＯＳとは、製品のシリアル番号等を登録し、計測によって得られたデータとヒモ付を行うシステムである。
ステップＳ３２では、製品を計測可能に固定する。
ステップＳ３３では、ロボットハンドの先端に取り付けられた計測ヘッドを計測部近傍に設置し、ロボットハンドの移動を禁止する。尚、計測ヘッドとは、表面測定装置が内部に組み込まれ、ロボットハンドの先端に固定可能な箱状の装置である。
ステップＳ３４では、反射光受光式距離センサ１０が対象面であるシール面２にスポット照射を開始する。
ステップＳ３５では、第１ミラー１２ｂ及び第２ミラー１２ｂの回転を開始する。
ステップＳ３６では、第１ミラー１２ｂ及び第２ミラー１２ｂを回転角度閾値まで回転を継続する。
ステップＳ３７では、第１ミラー１２ｂ及び第２ミラー１２ｂの回転を停止する。
【００２２】
ステップＳ３８では、ステップＳ３５の回転と同時に、反射光受光式距離センサ１０による距離計測を開始する。
ステップＳ３９では、反射光受光式距離センサ１０による計測値を所定間隔で記憶する。
ステップＳ４０では、反射光受光式距離センサ１０による距離計測を停止する。
【００２３】
ステップＳ４１では、ステップＳ３５の回転と同時に第２ミラー１２ｂの直動を開始する。
ステップＳ４２では、第２ミラー１２ｂの直動位置を所定位置まで移動させる。
ステップＳ４３では、第２ミラー１２ｂの直動を停止し、初期位置に移動させる。
ステップＳ４４では、ロボットハンドの計測ヘッドを計測部近傍から退避させる。
【００２４】
ステップＳ３０では、ステップＳ３６、Ｓ３９、Ｓ４２からの情報を蓄積し、第１ミラー１２ｂ及び第２ミラー１２ｂの回転位置情報と、第２ミラー１２ｂの直動位置情報と、計測された距離情報とを紐づけ、立体的な３Ｄデータを取得する。
【００２５】
ステップＳ４５では、製品固定を解除し、ステップＳ４にて切削加工部の検査結果が必要な精度を確保しているか否かを判定し、ＯＫであればステップＳ５に進んで他の部品を組み付ける組立工程を行い、ＮＧであればステップＳ６に進んで溶鉱炉等へ投入し、材料再利用となる。
【００２６】
図７は、実施例１の表面測定装置によって測定したシール面を表す正面写真である。図７中の（Ａ）に示す円形状の凹欠陥や、（Ｂ）に示すスジ状の凹欠陥（以下、これら欠陥を傷とも記載する。）が見受けられる事例である。図８は、図７に示す写真の傷及び照射軌跡を表す模式図、図９は、図８に示す照射軌跡（一筆書きらせん軌道）を直線状に伸ばし、各位置における計測距離との関係をプロットしたグラフ、図１０は、照射軌跡の照射スポット移動距離とシール面上の位置との相対関係を、半径と回転角との関係で特定する例を示すモデル図である。
【００２７】
図９の計測距離は、グラフ上部に照射位置が設定され、その照射位置からのシール面２の表面位置を計測距離として表している。製造時の諸元に基づいて設定される照射面基準を点線で示し、照射面基準から上下に予め設定した公差分オフセットした凸判定しきい値及び凹判定しきい値を一点鎖線で示し、実際の計測距離を太い実践で示す。
照射スポット移動距離軸の左側から順に説明する。外周側において多少の凹みがあったとしても、凹判定しきい値を越えない範囲では、シール性に影響を与えないと判断する。また、凹部の移動距離方向の幅を用いて欠陥形状を特定する。凹部の移動距離方向幅が凹判定しきい値未満であれば、シール性に影響を与えないと判断する。
【００２８】
次に、図８（Ａ）に示す部分では、凹部の深さが凹判定しきい値より深く、また、周期的に３箇所発生している。これは、図８の（Ａ）に示すように、円形状の凹部内を照射軌跡が３回通過していることを表す。よって、照射スポット移動距離と、図１０に示す照射軌跡の半径位置Ｒと、回転角位置θとからシール面２上での位置を特定すると共に、図９の情報に基づいて凹部の欠陥形状を把握することができる。
次に、図８（Ｂ）に示す部分では、凹部の深さが凹判定しきい値より深く、また、周期的には発生しておらず、移動距離方向の幅が広い。これは、図８（Ｂ）に示すように、スジ状の凹部内に沿って照射軌跡が通過していることを表す。よって、図９の情報に基づいて凹部の欠陥形状を把握することができる。
【００２９】
ここで実施例１の優位な作用について説明する。図１１は、比較例の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。比較例では、第２ミラーとして、全周が凹曲面を有し、光ビーム軸を通る径方向断面の凹曲面形状が放物線形状を有する第２ミラー１４ｘを採用し、第１ミラー１２ｂを、光ビーム軸を中心に回転させると共に、第１ミラー１２ｂの傾斜角を変更し、計測面における光ビームの照射軌跡を螺旋状に形成した場合を表す。
【００３０】
比較例の場合、螺旋状の照射軌跡上において、光ビームのスポット光の径が、中心部分と外周部分で大きく異なる。具体的には、外周に近づくほど、スポット光の径が大きくなってしまう。シール面２の加工面は、バイト加工の際に円周方向に微細な溝が形成される。このとき、スポット光を横切る計測面の加工痕の溝数が変化してしまい、加工痕の凹凸の影響を受けるという問題がある。あるスポット光の位置では、微細な溝数が多数となり、他のスポット光の位置では、微細な溝数が少数となることで、計測精度を安定化させることが困難となる。
【００３１】
これに対し、実施例１の表面測定装置では、図４に示すように、スポット光の径が、どの径方向位置であっても同じとなる。よって、スポット光内に含まれる微細な溝数を安定化させることができ、計測精度を安定化させることができる。
【００３２】
〔実施形態１の効果〕
以下、実施形態１にあっては、下記の作用効果が得られる。
（１）光ビームを発生させる光源である反射光受光式距離センサ１０と、
反射光受光式距離センサ１０からの光ビームを反射させる第１ミラー１２ｂと、
第１ミラー１２ｂからの反射光を反射させて被測定物であるシール面２に光ビームを照射する第２ミラー１４ｂと、
第２ミラー１４ｂを光源からの光ビームの照射方向に移動して第１ミラー１２ｂと第２ミラー１４ｂとを相対移動させ、第２ミラー１４ｂにより反射する光ビームを同一の方向に指向させつつシール面２に対して移動させる直道モータ１４（第１移動機構）と、
シール面２から反射する光ビームを測定することにより反射光受光式距離センサ１０とシール面２の被照射部との距離を測定する反射光受光式距離センサ１０（測距手段）と、
を備えた。
よって、シール面２に照射するスポット光の形状を安定化させることができ、計測精度を向上できる。
【００３３】
（２）第１ミラー１２ｂ及び第２ミラー１４ｂを反射光受光式距離センサ１０からの光ビームの照射方向を軸として回転させる中空回転モータ１１（第２移動機構）を有する。
よって、測定装置を移動させることなく、シール面２上を走査することができ、走査精度を向上できる。
（３）第１ミラー１２ｂ及び第２ミラー１４ｂは平面鏡であり、
第１ミラー１２ｂからの反射光を反射光受光式距離センサ１０側からの光ビームと同じ方向に反射させることとした。
よって、シール面２に対するスポット光の径がどの位置でも同じとなり、計測精度を安定化させることができる。
（４）第１ミラー１２ｂを支持する第１ミラー支持部材１２ａ（第１ハウジング）と、
第２ミラー１４ｂを支持する第２ミラー支持部材１４ａ（第２ハウジング）と、
を有し、
第１ミラー支持部材１２ａと第２ミラー支持部材１４ａは、反射光受光式距離センサ１０からの光ビームと同じ方向に移動可能に結合され、
第１ミラー支持部材１２ａ及び第２ミラー支持部材１４ａは、一体的に、かつ、反射光受光式距離センサ１０からの光ビームを軸として回転可能に軸支されている。
よって、簡単な構成でシール面２上のスポット光の位置を移動させることができる。
（５）反射光受光式距離センサ１０は、三角測量式の距離センサとした場合、シール面２の凹凸変化を光の角度変化に伴う照射位置変化から計測することができ、計測精度を向上できる。
（６）反射光受光式距離センサ１０は、反射受光式の距離センサとした場合、光ビームとセンサとを一体に構成することができ、構成を簡略化できる。
【００３４】
（実施形態２）
次に、実施形態２について説明する。基本的な構成は、実施形態１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。図１２は、実施形態２の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法及び照射軌跡を表す概略図である。実施形態１では、平面鏡である第２ミラー１４ｂを設け、第１ミラー１２ｂと共に中空回転モータ１１で回転させることとした。これに対し、実施形態２では、４５°円錐形状の第２ミラー１４１ｂを設け、第１ミラー１２ｂのみを中空回転モータ１１により回転させ、第２ミラー１４１ｂは回転することなく直動モータ１４によって軸方向移動に移動させることとした。この回転運動と直進運動の組み合わせによって、光ビームの照射軌跡は、図１２の計測面正面概略図に示すように、計測面に対して螺旋状に照射される。
【００３５】
中空回転モータ１１の回転速度と直動モータ１４の軸方向移動速度を組み合わせることで、螺旋状の照射軌跡の密度を調整することができ、要求精度に応じた密度で計測面の距離を測定できる。また、螺旋状の照射軌跡上において、光ビームのスポット光の形状は、内径側領域では狭く、外径側領域では広くなる。ただし、スポット光の径方向長さは領域内で全て同じであり、周方向長さのみが異なるため、シール面２の加工面に形成された微細な溝数が変わることはない。よって、第２ミラー１４１ｂを回転させる機構を不要としつつ、計測精度を安定化させることができる。
【００３６】
（実施形態３）
次に、実施形態３について説明する。基本的な構成は、実施形態２と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。図１３は、実施形態３の表面測定装置が計測面に対して光を照射する際の照射方法を表す概略図である。実施形態２では、平面鏡である第１ミラー１２ｂのみを中空回転モータ１１により回転させ、第２ミラー１４１ｂは回転することなく直動モータ１４によって軸方向移動に移動させることとした。これに対し、実施形態３では、第１ミラー１２１ｂの表面が凸状（かまぼこ型）もしくは、凹状の凸面鏡とし、螺旋状の照射軌跡上において、光ビームのスポット光の形状が、径方向の略中間領域で真円となるように形成した点が異なる。
【００３７】
図１４は、実施形態３のシール面上におけるスポット光の形状変化を表す概略図である。図１４に示すように、径方向中央部分でのスポット光の形状を真円としたため、径方向内径側もしくは径方向外径側でのスポット光の周方向長さの変化量を抑制することができる。言い換えると、スポット光の形状を径方向内径側において真円とした場合に比べて、径方向外側での変形量を抑制できる。よって、第２ミラー１４１ｂを回転させる機構を不要としつつ、計測精度を安定化させることができる。
【００３８】
（実施形態４）
次に実施形態４について説明する。図１５は、実施形態４のピストン冠面の表面状態計測処理を表す図である。実施形態１では、ブレーキマスタシリンダ１のシール面を測定したが、実施形態４では、エンジンのピストン冠面を測定する例を示す。
ステップＳ１０１では、鋳型にピストンの素材となる溶融金属を投入し、大まかなピストン形状に鋳造する。
ステップＳ１０２では、ピストン冠面部分の鋳肌をバイト加工によって切削する。切削工程では、ピストンを旋盤に固定し、旋盤でピストンを回転させながら冠面の表面をバイトで削り、ピストン冠面Ｐ２を形成する。このピストン冠面Ｐ２には、螺旋状の微細な切削痕が形成される。この場合も、表面測定装置は、スポット光の径方向サイズを安定化させることで、計測精度の安定化を図ることができる。
【００３９】
ステップＳ１０３では、ピストン冠面検査工程へと進み、鋳巣穴・傷・バリといった加工不良の有無を検出する。具体的には、切削加工表面の加工精度を光ビームによって測定する表面測定処理を実行する。ここで、計測対象となるのは、ピストン冠面の特に外周領域である。シリンダの内壁と近い部分においてピストン冠面に傷があると、エンジン性能に影響を与える恐れがあるためである。尚、表面測定処理については後述する。
ステップＳ１０４では、ピストン冠面Ｐ２の良否判定を行い、いずれの場合もデーターベースに測定結果を記憶させると共に、ステップＳ１０５へ進む。
ステップＳ１０５では、搬送工程において、良品と判定されたものをステップＳ１０６の次工程へと搬出し、不良品と判定されたものをステップＳ１０７の不良品として搬出する。
【００４０】
図１６は、実施形態４のピストン冠面Ｐ２への照射軌跡（一筆書きらせん軌道）を直線状に伸ばし、各位置における計測距離との関係をプロットしたグラフである。上段が基準となる際のプロフィールであり、中段が実際に計測した際のプロフィールである。下段は、上段と中段のプロフィールの差分をとったものである。下段には、正方向側に凸判定しきい値が設定され、負方向側に凹判定しきい値が設定されている。それぞれ、判定しきい値を越えて凸部もしくは凹部が検出された場合には、欠陥有りと判定する。また、凸部や凹部の幅値を検出し、欠陥の状態を検出することができる。
【００４１】
尚、従来、これらピストン冠面Ｐ２の状態を検出するにあたり、撮像画像を用いて検査する方法もあるが、撮像画像の場合、欠陥部が凹部なのか凸部なのかについての判別が難しく、また、傷の深さ方向の程度を判別することが難しい。これに対し、実施形態４では、光ビームを用いて傷の深さ方向を測定可能とすると共に、照射軌道としてらせん軌道に設定しているため、傷の幅方向についても計測することができる。
【００４２】
（他の実施形態）
以上、各実施形態１〜４において、シール面やピストン冠面の計測を具体例として本願発明を説明したが、計測対象は、他の加工部品の加工表面に適宜使用可能である。ただし、第１ミラーによって検出不可領域が形成されるため、中心部に計測不要な部分を備えた構成に適用することが効果的である。
【符号の説明】
【００４３】
１    ブレーキマスタシリンダ
２    シール面
１０    反射光受光式距離センサ
１１    中空回転モータ
１２    中空内筒部材
１２ａ    第１ミラー支持部材
１２ｂ    第１ミラー
１３    中空外筒部材
１４    直動モータ
１４ａ    第２ミラー支持部材
１４ｂ    第２ミラー
１２１ｂ    第１ミラー（かまぼこ型）
１４１ｂ    第２ミラー（円錐形状）
Ｐ２    ピストン冠面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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