(57)【要約】      （修正有）【課題】３次元物体の表面形状を全外周にわたって測定することができる外周プロファイル測定方法、外周プロファイル測定装置、外周プロファイル測定システム、及びプログラムを提供する。【解決手段】長尺体の外周プロファイル測定方法は、断面形状が円形状の長尺体の長軸に交差する平面上に少なくとも１つの測距センサを長尺体から離間して配置し、測距センサにより長尺体の径方向断面の複数の部分外周プロファイルを取得する工程（Ｓ１１０）と、取得した複数の部分外周プロファイルの各々から、それぞれを組み合わせることにより長尺体の外周が形成される、予め定めた中心角を有する複数の円弧を取得する工程（Ｓ１１４）と、取得した複数の円弧を円形に組み合わせる工程（Ｓ１１６）と、を含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が円形状の長尺体の長軸に交差する平面上に少なくとも１つの測距センサを前記長尺体から離間して配置し、前記測距センサにより前記長尺体の径方向断面の複数の部分外周プロファイルを取得する工程と、
取得した前記複数の部分外周プロファイルの各々から、それぞれを組み合わせることにより前記長尺体の外周が形成される、予め定めた中心角を有する複数の円弧を取得する工程と、
取得した前記複数の円弧を円形に組み合わせる工程と、
を含む、長尺体の外周プロファイル測定方法。
【請求項２】
前記円弧を取得する工程は、取得した前記複数の部分外周プロファイルの各々毎に、前記部分外周プロファイルから円の中心点を取得する工程と、前記中心点から前記予め定めた中心角を有する円弧を前記部分外周プロファイルからトリミングする工程と、を含む、請求項１に記載の外周プロファイル測定方法。
【請求項３】
前記複数の円弧を円形に組み合わせる工程は、取得した前記複数の円弧の各々の前記中心点を重ね合わせ、各々の中心角を隣接させて組み合わせる工程である、請求項２に記載の外周プロファイル測定方法。
【請求項４】
前記複数の円弧を円形に組み合わせる工程は、取得した前記複数の円弧の端点をつなぎ合わせる工程である、請求項１又は２に記載の外周プロファイル測定方法。
【請求項５】
前記複数の円弧には、中心角が異なる円弧が含まれる、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の外周プロファイル測定方法。
【請求項６】
前記長尺体及び前記測距センサのうちの一方を固定し、他方を長軸方向に移動させることにより、長軸方向位置の異なる外周プロファイルを順次取得する、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の外周プロファイル測定方法。
【請求項７】
取得した外周プロファイルが予め定められた基準値を満たすか否かの判定を行う判定工程をさらに含む、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の外周プロファイル測定方法。
【請求項８】
前記長尺体の測距位置の長軸方向両側のうちの少なくともいずれかを支持した状態で前記部分外周プロファイルを取得する、請求項１から請求項７の何れか一項に記載の外周プロファイル測定方法。
【請求項９】
断面形状が円形状の長尺体の長軸に交差する平面上に前記長尺体から離間して配置された少なくとも１つの測距センサと、
前記測距センサからの情報を処理する処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記測距センサからの情報に基づいて、前記長尺体の径方向断面の複数の部分外周プロファイルを取得するプロファイル取得部と、
取得した前記複数の部分外周プロファイルの各々から、それぞれを組み合わせることにより前記長尺体の外周が形成される、予め定めた中心角を有する複数の円弧を取得する円弧取得部と、
取得した前記複数の円弧を円形に組み合わせる組み合わせ部と、を備える、
長尺体の外周プロファイル測定装置。
【請求項１０】
前記円弧取得部は、取得した前記複数の部分外周プロファイルの各々毎から、前記部分外周プロファイルから得られた円の中心点から前記予め定められた中心角を有する円弧を取得する請求項９に記載の外周プロファイル測定装置。
【請求項１１】
前記組み合わせ部は、取得した前記複数の円弧の各々の前記中心点を重ね合わせ、各々の中心角を隣接させて組み合わせる、請求項１０に記載の外周プロファイル測定装置。
【請求項１２】
前記組み合わせ部は、取得した前記複数の円弧の端点をつなぎ合わせる、請求項９又は１０に記載の外周プロファイル測定装置。
【請求項１３】
前記複数の円弧には、中心角が異なる円弧が含まれる、請求項９から請求項１２の何れか一項に記載の外周プロファイル測定装置。
【請求項１４】
前記円弧取得部は、中心角が互いに揃った前記複数の円弧を取得する、請求項９から請求項１２の何れか一項に記載の外周プロファイル測定装置。
【請求項１５】
前記測距センサを３つ以上備える、請求項９から請求項１４の何れか一項に記載の外周プロファイル測定装置。
【請求項１６】
前記３つ以上の測距センサは、前記長軸の周りに隣り合う前記測距センサのなす角度が互いに揃った角度で配置されている、請求項１５に記載の外周プロファイル測定装置。
【請求項１７】
得られた外周プロファイルが予め定められた基準値を満たすか否かを判定した結果を表示する表示部を備える、請求項９から請求項１６の何れか一項に記載の外周プロファイル測定装置。
【請求項１８】
請求項９から請求項１７の何れか一項に記載の外周プロファイル測定装置と、
前記長尺体の測距位置の長軸方向両側のうちの少なくともいずれかを支持可能な支持部と、
前記長尺体を長軸方向に送り出す送出部と、
を備える、外周プロファイル測定システム。
【請求項１９】
前記長尺体を切断可能な切断部を備える、請求項１８に記載の外周プロファイル測定システム。
【請求項２０】
コンピュータに、
断面形状が円形状の長尺体の長軸に交差する平面上に前記長尺体から離間して配置された少なくとも１つの測距センサの情報から、前記長尺体の径方向断面の複数の部分外周プロファイルを取得する手順と、
取得した前記複数の部分外周プロファイルの各々から、それぞれを組み合わせることにより前記長尺体の外周が形成される、予め定めた中心角を有する複数の円弧を取得する手順と、
取得した前記複数の円弧を円形に組み合わせる手順と、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の技術は、長尺体の外周プロファイル測定方法、外周プロファイル測定装置、外周プロファイル測定システム、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元物体の外形状を非接触で測定する、さまざまな種類の測定装置が知られている。それらの測定装置の目的は、例えば詳細な形状が不明な物体の形状を知るためという目的又は検査のためという目的など、さまざまな目的がある。
【０００３】
例えば特許文献１に開示された三次元計測方法は、スリット光を対象物に直角に照射することによりこの対象物上に設定される平面の方程式を求め、カメラの画角内において、平面とカメラとの間に、カメラの光軸に直交し互いに平行な複数の仮想面を設定する。平面と複数の仮想面とに投影される対象物からの反射光をカメラで撮像して最小自乗法により直線の方程式として求めると共に、所定の仮想面から平面までの距離を求める。直線の方程式と距離とから平面における計測点の三次元座標を求めてこれを対象物の断面デ−タとし、対をなすスリット光とカメラとを一体として対象物の長さ方向に沿って移動させる。これから所定ピッチ毎の断面デ−タを求め、これらの各断面デ−タから対象物を三次元計測する。これにより、非接触で正確な計測結果が得られるとともに測定対象物の形状、性質等の変化にも対応することができ、またカメラを３台使用する場合には、測定対象物の死角をなくすことが出来るとされている。
【０００４】
例えば特許文献２に開示された測定装置は、測定対象配管と略平行に伸延する第１配管と、測定対象配管を跨いで第１配管と反対側に、測定対象配管と略平行に伸延する第２配管と、第１配管により案内され、第１配管の長手方向に沿って移動可能な第１移動部と、第２配管により案内され、第２配管の長手方向に沿って移動可能な第２移動部と、第１移動部と第２移動部との位置関係が一定に維持されるように、第１移動部と第２移動部とを接続する支持部材と、支持部材に支持されて、第１移動部、第２移動部及び支持部材とともに移動し、測定対象配管の長手方向の各地点で、測定対象配管の外径と外形の少なくとも一方を測定する測定部と、を備える。これにより、配管の長手方向の各地点における外径又は外形を、連続的、かつ、定量的に測定することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４８９３６号公報
【特許文献２】特開２０１６−９５１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された技術は、テーブル等に置かれた三次元物体を上方から測定するため、下面の形状は測定できない。また、特許文献２に開示された技術は、配管の表側の膨出量を長手方向に連続的に測定可能であるが、配管の裏側の膨出量を測定することはできない。
【０００７】
本発明の一つの実施形態は、３次元物体の表面形状を全外周にわたって測定することができる外周プロファイル測定方法、外周プロファイル測定装置、外周プロファイル測定システム、及びプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様に係る、長尺体の外周プロファイル測定方法は、断面形状が円形状の長尺体の長軸に交差する平面上に少なくとも１つの測距センサを長尺体から離間して配置し、測距センサにより長尺体の径方向断面の複数の部分外周プロファイルを取得する工程と、取得した複数の部分外周プロファイルの各々から、それぞれを組み合わせることにより長尺体の外周が形成される、予め定めた中心角を有する複数の円弧を取得する工程と、取得した複数の円弧を円形に組み合わせる工程と、を含む。これにより、３次元物体の表面形状を全外周にわたって測定することができる。
【０００９】
第２の態様に係る外周プロファイル測定方法において、円弧を取得する工程は、取得した複数の部分外周プロファイルの各々毎に、部分外周プロファイルから円の中心点を取得する工程と、中心点から予め定めた中心角を有する円弧を部分外周プロファイルからトリミングする工程と、を含む。これにより、効率的に部分外周プロファイルを取得することができる。
【００１０】
第３の態様に係る外周プロファイル測定方法において、複数の円弧を円形に組み合わせる工程は、取得した複数の円弧の各々の中心点を重ね合わせ、各々の中心角を隣接させて組み合わせる工程である。これにより、部分外周プロファイルから外周プロファイルを取得することができる。
【００１１】
第４の態様に係る外周プロファイル測定方法において、複数の円弧を円形に組み合わせる工程は、取得した複数の円弧の端点をつなぎ合わせる工程である。これにより、部分外周プロファイルから外周プロファイルを取得することができる。
【００１２】
第５の態様に係る外周プロファイル測定方法において、複数の円弧には、中心角が異なる円弧が含まれる。中心角が異なる円弧が含まれていても、外周プロファイルを取得することが可能である。
【００１３】
第６の態様に係る外周プロファイル測定方法は、長尺体及び測距センサのうちの一方を固定し、他方を長軸方向に移動させることにより、長軸方向位置の異なる外周プロファイルを順次取得する。これにより、長尺体の長さにかかわらず、外周プロファイルを取得することができる。
【００１４】
第７の態様に係る外周プロファイル測定方法は、取得した外周プロファイルが予め定められた基準値を満たすか否かの判定を行う判定工程をさらに含む。これにより、取得した外周プロファイルの良否を判定することができる。
【００１５】
第８の態様に係る外周プロファイル測定方法は、長尺体の測距位置の長軸方向両側のうちの少なくともいずれかを支持した状態で部分外周プロファイルを取得する。これにより、長尺体が撓むことなく測定することができる。
【００１６】
第９の態様に係る長尺体の外周プロファイル測定装置は、断面形状が円形状の長尺体の長軸に交差する平面上に長尺体から離間して配置された少なくとも１つの測距センサと、測距センサからの情報を処理する処理部と、を備え、処理部は、測距センサからの情報に基づいて、長尺体の径方向断面の複数の部分外周プロファイルを取得するプロファイル取得部と、取得した複数の部分外周プロファイルの各々から、それぞれを組み合わせることにより長尺体の外周が形成される、予め定めた中心角を有する複数の円弧を取得する円弧取得部と、取得した複数の円弧を円形に組み合わせる組み合わせ部と、を備える。これにより、３次元物体の表面形状を全外周にわたって測定することができる。
【００１７】
第１０の態様に係る外周プロファイル測定装置において、円弧取得部は、取得した複数の部分外周プロファイルの各々毎から、部分外周プロファイルから得られた円の中心点から予め定められた中心角を有する円弧を取得する。これにより、効率的に部分外周プロファイルを取得することができる。
【００１８】
第１１の態様に係る外周プロファイル測定装置において、組み合わせ部は、取得した複数の円弧の各々の中心点を重ね合わせ、各々の中心角を隣接させて組み合わせる。これにより、部分外周プロファイルから外周プロファイルを取得することができる。
【００１９】
第１２の態様に係る外周プロファイル測定装置において、組み合わせ部は、取得した複数の円弧の端点をつなぎ合わせる。これにより、部分外周プロファイルから外周プロファイルを取得することができる。
【００２０】
第１３の態様に係る外周プロファイル測定装置において、複数の円弧には、中心角が異なる円弧が含まれる。中心角が異なる円弧が含まれていても、外周プロファイルを取得することが可能である。
【００２１】
第１４の態様に係る外周プロファイル測定装置において、円弧取得部は、中心角が互いに揃った複数の円弧を取得する。これにより、効率的に情報処理を行うことができる。
【００２２】
第１５の態様に係る外周プロファイル測定装置は、測距センサを３つ以上備える。これにより、測距センサの位置を固定した状態で全周の距離を測定することができる。
【００２３】
第１６の態様に係る外周プロファイル測定装置において、３つ以上の測距センサは、長軸の周りに隣り合う測距センサのなす角度が互いに揃った角度で配置されている。これにより、効率的に情報処理を行うことができる。
【００２４】
第１７の態様に係る外周プロファイル測定装置は、測定した外周プロファイルが予め定められた基準値を満たすか否かを判定した結果を表示する表示部を備える。これにより、取得した外周プロファイルの良否を表示することができる。
【００２５】
第１８の態様に係る外周プロファイル測定システムは、第９の態様から第１７の態様のいずれか１つに係る外周プロファイル測定装置と、長尺体の測距位置の長軸方向両側のうちの少なくともいずれかを支持可能な支持部と、長尺体を長軸方向に送り出す送出部と、を備える。これにより、長大な長尺体を測定することができる。
【００２６】
第１９の態様に係る外周プロファイル測定システムは、長尺体を切断可能な切断部を備える。これにより、不要な部分を切断除去することができる。
【００２７】
第２０の態様に係るプログラムは、コンピュータに、断面形状が円形状の長尺体の長軸に交差する平面上に長尺体から離間して配置された少なくとも１つの測距センサの情報から、長尺体の径方向断面の複数の部分外周プロファイルを取得する手順と、取得した複数の部分外周プロファイルの各々から、それぞれを組み合わせることにより長尺体の外周が形成される、予め定めた中心角を有する複数の円弧を取得する手順と、取得した複数の円弧を円形に組み合わせる手順と、を実行させるためのプログラムである。
【００２８】
他の実施形態に係る外周プロファイル測定装置は、プロセッサと、メモリを有する外周プロファイル測定装置であって、プロセッサが、断面形状が円形状の長尺体の長軸に交差する平面上に長尺体から離間して配置された少なくとも１つの測距センサの情報から、長尺体の径方向断面の複数の部分外周プロファイルを取得する手順と、取得した複数の部分外周プロファイルの各々から、それぞれを組み合わせることにより長尺体の外周が形成される、予め定めた中心角を有する複数の円弧を取得する手順と、取得した複数の円弧を円形に組み合わせる手順と、を含む処理を実行する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の一つの実施形態によれば、３次元物体の表面形状を全外周にわたって測定することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る外周プロファイル測定装置の概念的構成図である。
【図２】図１に示す外周プロファイル測定装置の被測定物、支持部、及び測距センサの配置関係を示す図である。
【図３】図２に示す支持部の可動構造を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る外周プロファイル測定装置の長尺体の位置決め精度を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る外周プロファイル測定装置の測距センサの配置位置の条件を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る外周プロファイル取得処理を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態に係る外周プロファイル取得処理方法を示す図であり、図７Ａは測定した範囲の外周、図７Ｂは部分外周プロファイルから円弧の取得、図７Ｃは円弧の配列、図７Ｄは円に組み合わせる方法をそれぞれ示す図である。
【図８】図８Ａはθが１２０度のときのｃｏｓθの近似式、図８Ｂはθが１２０度のときのｓｉｎθの近似式、図８Ｃはθが−１２０度のときのｃｏｓθの近似式、図８Ｄはθが−１２０度のときのｓｉｎθの近似式を示す図である。
【図９】第２実施形態に係る外周プロファイル測定システムの概略ブロック図である。
【図１０】実施例に係る外周プロファイル測定装置の概略図である。
【図１１】実施例で得られた外周プロファイルと従来技術の装置で得られた外周プロファイルを比較した図である。
【図１２】可搬型の記憶媒体から外周プロファイル測定装置の制御プログラムをインストールする図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
先ず、本明細書で使用される略称について説明する。「ＬＣＤ」とは、“Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ”の略称を指す。「ＣＰＵ」とは、“Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ”の略称を指す。「ＲＯＭ」とは、“Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ”の略称を指す。「ＲＡＭ」とは、“Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ”の略称を指す。「ＥＥＰＲＯＭ」とは、“Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ”の略称を指す。「ＡＳＩＣ」とは、“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ”の略称を指す。「ＦＰＧＡ」とは、“Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ”の略称を指す。「ＰＬＤ」とは、“Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ”の略称を指す。ＳＳＤとは、“Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ”の略称を指す。「ＵＳＢ」とは、“Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ”の略称を指す。「ＳｏＣ」とは、“Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｎ  Ｃｈｉｐ”の略称を指す。「ＩＣ」とは、“Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ”の略称を指す。「ＣＤ−ＲＯＭ」とは、“Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ”の略称を指す。
【００３２】
（第１実施形態）
以下、本開示の技術の第１実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る外周プロファイル測定装置１００の概念的構成図である。
【００３３】
外周プロファイル測定装置１００は、第１測距センサ１と、第２測距センサ２と、第３測距センサ３と、支持部５とを備える。また外周プロファイル測定装置１００は、制御部２０と、入力部６０と、表示部７０と、を備える。制御部２０は、ＣＰＵ１２と、記憶部１４と、処理部３０とを有する。なお図１では、外周プロファイルの測定対象となる被測定物１０の断面が点線で示されている。
【００３４】
制御部２０は、ＣＰＵ１２が記憶部１４に記憶された制御プログラムを実行することにより、外周プロファイル測定装置１００全体を統括制御する。制御部２０の一例としては、例えばパーソナル・コンピュータ又はサーバが挙げられる。
【００３５】
処理部３０は、ＣＰＵ１２と情報通信可能に接続されている。具体的には、ＣＰＵ１２が、記憶部１４に記憶された各種プログラムを実行することにより、各測距センサ１，２，３が取得した距離情報を処理する処理部３０として機能する。処理部３０は、プロファイル取得部３１と、円弧取得部３２と、組み合わせ部３３と、判定部３５と、を有する。プロファイル取得部３１は、各測距センサ１，２，３により得られた情報に基づいて、被測定物１０の径方向断面の複数のプロファイルを取得する。円弧取得部３２は、部分外周プロファイルの各々から、それぞれを組み合わせることにより被測定物１０の外周が形成される、予め定めた中心角を有する複数の円弧を取得する。具体的には、合計値が被測定物１０の長軸の周りの一回転の角度に相当する角度、即ち３６０度となる予め定めた中心角を有する複数の円弧を取得する。組み合わせ部３３は、取得した複数の円弧を円形に組み合わせる。判定部３５は、測定した外周プロファイルが基準を満たしているか否かを判定する。
【００３６】
記憶部１４は、一次記憶部１５と二次記憶部１６を有する。一次記憶部１５は、不揮発性の記憶部である。一次記憶部１５は、外周プロファイル測定装置全体を制御する制御プログラム、並びにプロファイル取得部３１、円弧取得部３２、組み合わせ部３３、及び判定部３５にそれぞれの処理を行わせる各種プログラム及びデフォルトの処理条件等を記憶している。一次記憶部１５の一例としては、ＥＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ等が挙げられる。二次記憶部１６は、各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられる揮発性のメモリである。また、二次記憶部１６は、測定したデータ、設定された測定条件、及び設定された判定条件等を記憶する。二次記憶部１６の一例としては、ＲＡＭが挙げられる。また、
【００３７】
表示部７０は、制御部２０と情報通信可能に接続されている。表示部７０は、制御部２０の一次記憶部１５に記憶された、又は表示部内部に記憶された表示処理プログラムが実行されることにより制御される。表示部７０は、処理部３０で処理した結果得られた、被測定物１０の外周プロファイル、最大外径、最小外径、真円度、及び／又は外周プロファイルが予め定められた基準値を満たすか否かを判定した結果などを表示する。表示部７０は、例えばＬＣＤなどのディスプレイである。表示部７０は、制御部２０と一体化されていてもよく、又は別体であってもよい。
【００３８】
入力部６０は、制御部２０と情報通信可能に接続されている。入力部６０は、例えばユーザが被測定物の測定条件、判定条件、又は測定を開始する指示等を入力する入力装置であり、例えばキーボードである。又は、入力部６０はタッチパネルであってもよく、表示部７０がその機能を有していてもよい。
【００３９】
第１測距センサ１、第２測距センサ２、及び第３測距センサ３は、いずれもレーザ式の測距センサである。レーザ式の測距センサ１，２，３は、レーザ光Ｌを被測定物１０に向けて出射して、被測定物１０からの反射光と基準光との位相差を測定して、測距センサ１，２，３から被測定物１０までの距離を求める。測距センサ１，２，３は、ある一点までの距離を測定するだけでなく、所定の範囲の距離を測定可能である。
【００４０】
測距センサは、レーザ式の測距センサに限られず、任意の方式の測距センサを用いることができる。例えば、光を出射して被測定物からの反射光の受光位置から、三角測量の原理で距離を求める方式の測距センサでもよい。
【００４１】
被測定物１０は、一例として図１に示すように、その断面形状が円形状の長尺体である。長尺体とは、長軸方向に長く伸びた物体である。長尺体の「断面形状」とは、ここでは長尺体の長軸ＡＸに対して直交する断面の外周の形状を指す。長軸ＡＸに対して直交する断面は、「径方向断面」とも称する。「円形状」とは、略円形であることを意味し、真円に限らず、製造上の誤差を有する円形を含むという意味である。本実施形態の長尺体は、断面形状ができるだけ真円に近くなるように意図して製造された長尺体である。しかし製造誤差によって断面形状が真円とはならない場合も含めて「円形状」という。なお、断面形状の外周を示す円形状を「外周プロファイル」と称する。また、外周プロファイルの一部を「部分外周プロファイル」と称する。
【００４２】
被測定物１０の径は特に限定されない。例えば、直径が５ｍｍから３０ｍｍ程度の長尺体を被測定物１０として好適に用いることができる。また、被測定物１０の長さは特に限定されない。例えば被測定物１０が３０００ｍｍ程度の長さであれば、被測定物１０を固定した状態で測定することができる。また、被測定物１０が外周プロファイル測定装置１００より長い長さを有する場合は、被測定物１０を移動させることにより、順次外周プロファイルが測定される。
【００４３】
以下「被測定物１０」を「長尺体１０」とも称する。図１に示すように、第１測距センサ１、第２測距センサ２、及び第３測距センサ３は、長尺体１０の長軸ＡＸに交差する平面上に、それぞれ長尺体１０から離間して配置されている。長軸ＡＸに交差する平面は、必ずしも長軸ＡＸに直交する必要はないが、直交する平面であることが好ましい。本実施形態では、測距センサ１，２，３は長軸ＡＸに直交する一つの平面上に配置されている。直交しない平面での断面の部分外周プロファイルを取得した場合は、部分外周プロファイルは、計算により直交する平面での断面形状の部分外周プロファイルに換算される。
【００４４】
測距センサ１，２，３は、それぞれが長尺体１０に向けて矢印で示すレーザ光Ｌを照射可能な位置、つまり長尺体１０の外周までの距離を測定可能な位置に、固定部材８に固定されている。また、支持部５も、同じ固定部材８に固定されている。つまり、第１測距センサ１、第２測距センサ２、及び第３測距センサ３と、支持部５との位置関係は不変である。固定部材８が移動することにより、長尺体１０の長軸方向位置の異なる外周プロファイルを順次取得することができる。第１測距センサ１、第２測距センサ２、及び第３測距センサ３は同一平面上にあるため、長軸方向の位置は同じである。長尺体１０の外周プロファイルを取得するための計算は、長軸方向の同じ位置で３つの測距センサ１，２，３が長尺体１０の表面を測定することにより、容易となる。
【００４５】
支持部５は、長尺体１０を支持可能である。図１には、第１測距センサ１、第２測距センサ２、第３測距センサ３、及び長尺体１０の位置関係の一例が示されている。図１に示す例では、支持部５に支持された長尺体１０を、長尺体１０の長軸ＡＸの方向から見た配置が示されている。支持部５は、長尺体１０の測距位置の長軸方向両側のうちの少なくともいずれかを支持するように配置される。支持部５は、１箇所、又は２箇所以上に設けられる。
【００４６】
図１では、支持部５がレーザ光Ｌを受けるように描かれているが、支持部５は、長尺体１０のレーザ光Ｌが照射される測距位置から長軸方向両側に離間した位置に配置されて固定されている。本実施形態では、支持部５は２つ配置されている。２つの支持部５は、長尺体１０の測距位置から、長軸方向の両側に離間して配置されている。これにより、長尺体１０が柔軟性又は可撓性を有する場合でも、長尺体１０が撓むことなく外周プロファイルを測定することができる。支持部５を１つ配置する場合は、測距位置から長軸方向のいずれかの片側に配置する。支持部５は、長尺体１０を支持する位置を変更可能である。
【００４７】
一例として図２に示すように、第１測距センサ１、第２測距センサ２、及び第３測距センサ３は、長軸ＡＸから見て、角度が１２０度ずつ離間した位置に配置されている。即ち、長軸ＡＸ回りに隣り合う測距センサのなす角度が、互いに揃った角度で配置されている。互いに揃った角度とは、互いに同じ角度であることを意味するが、数度の角度誤差は許容される。長尺体１０の外周プロファイルは、３つの測距センサ１，２，３がそれぞれ測定した部分外周プロファイルの全部又は一部を組み合わせることによって得られる。従って、複数の部分外周プロファイルが全周を網羅している必要がある。本実施形態では、３つの測距センサ１，２，３が、長軸ＡＸの周りにほぼ均等に１２０度ずつ離間した位置に配置され、それぞれ全周を３分の１以上の部分外周プロファイルを分担して取得する。ただし、後述の外周プロファイル測定方法からも明らかなように、測距センサ１，２，３の離間角度は正確に設定する必要はなく、数度の誤差があってもかまわない。
【００４８】
部分外周プロファイルは必ずしも全周の３分の１ずつを取得する必要はない。部分外周プロファイルは、複数の部分外周プロファイルで全周が網羅されるように取得される。つまり、部分外周プロファイルは、それぞれの部分外周プロファイルの一部又は全部をつなぎ合わせると、全周の外周プロファイルが形成されるよう取得される。
【００４９】
図２に示すように、支持部５は、長尺体１０を支持する部分がＶ字型になっていることが好ましい。具体的には、支持部５は、２つの棒状部５ａ，５ｂを交差させてＶ字形状が形成され、長尺体１０はそのＶ字形状部分に支持されている。一例として図３に示すように、棒状部５ａは旋回方向Ａ１に示すように独立して上下に旋回可能であり、棒状部５ｂは旋回方向Ｂ１に示すように独立して上下に旋回可能である。棒状部５ａ，５ｂの旋回角度を調節することにより、長尺体１０の位置を変えることができる。このような支持部５の構造により、外径の異なる長尺体１０に対しても、測距センサの位置を変えることなく外周プロファイル測定が可能となる。
【００５０】
２つの棒状部５ａ，５ｂは、長尺体１０と摺動するため、棒状部５ａ，５ｂの材質は長尺体１０との摩擦係数が小さいものが好ましい。例えば、ステンレス鋼やテフロン（登録商標、ポリテトラフルオロエチレン）などが好ましい。また、２つの棒状部５ａ，５ｂは、長尺体１０との接触面積が小さくなるように、円形の断面形状を有することが好ましい。
【００５１】
図２では、３つの測距センサ１，２，３は、それぞれのレーザ光の照射方向が長尺体１０の中心に向かうように描画されている。しかし、測距センサは所定の幅を持ったレーザ光を出射するため、必ずしも長尺体１０の中心に向けてレーザ光が出射される必要はない。
【００５２】
測距センサのレーザ光の出射方向を必ずしも長尺体１０の中心に向ける必要はないため、外径の異なる長尺体１０に対しても、３つの測距センサ１，２，３のレーザ光出射方向を変える必要はない。さらに、要求される長尺体１０の中心点の位置決め精度が緩くなる。そのため、図３に示すような簡易な位置決め機能を有する支持部５を採用することができる。
【００５３】
ここで、図４を用いて、長尺体１０の中心点位置の位置決め許容範囲を説明する。測定対象となる長尺体１０の最大直径をＤ（半径はＤ／２）とし、３つの測距センサ１，２，３の二次元的測定可能範囲をＭとする。「二次元的測定可能範囲」とは、各測距センサ１，２，３が、その範囲内にある物体の表面までの距離を測定可能な幅を意味する。
【００５４】
３つの測距センサ１，２，３を均等に離間させて配置した場合、１つの測距センサは、長尺体１０の少なくとも中心角が１２０度の範囲を測定する必要がある。一例として図４に示すように、この測定必要範囲をＸとする。このとき、断面の中心がＯ、直径がＤである長尺体１０が図示の位置から矢印Ｙ１に示す方向に移動して、範囲Ｘの端部Ｐが二次元的測定可能範囲Ｍの境界に達する距離ｙがＹ１方向の位置決め許容誤差である。線分Ｐ−Ｐの中点をＱとし、ＰＱの長さをｚとすると、ｚ／（Ｄ／２）＝ｃｏｓ３０°となる。よってｚ＝（Ｄ×ｃｏｓ３０°）／２である。従って、Ｙ１方向の位置決め許容誤差ｙ、即ち移動許容距離ｙは、ｙ＝Ｍ／２−ｚ＝（Ｍ−Ｄ×ｃｏｓ３０°）／２となる。したがって、両側方向の合計値を位置決め許容誤差とすると、その位置決め許容誤差は（Ｍ−Ｄ×ｃｏｓ３０°）となる。
【００５５】
例えば、１つの測距センサが中心角１２０度の範囲を測定する場合、測距センサは長尺体１０から予め定めた距離以上離間している必要がある。測距センサは、長尺体１０に予め定めた距離以上近づくと、中心角１２０度の範囲を測定することができなくなるからである。例えば、直径Ｄの長尺体１０が測定される場合を想定する。図５に示すように、中心Ｏ、直径Ｄの長尺体１０の中心角１２０度の範囲Ｘの両端部Ｐから接線を引いてその交点をＲとする。ここで距離ＲＯをａとすると、Ｄ／２ａ＝ｃｏｓ６０°＝１／２である。よってａ＝Ｄとなる。つまり、各測距センサ１，２，３のレーザ光出射点は、測定する長尺体１０の中心点から、長尺体１０の直径と同じ距離よりも遠い位置に配置する必要がある。本実施形態では、３つの測距センサ１，２，３は、それぞれ長尺体１０の中心からその直径の数倍以上離間して配置されており、１２０度よりも大きな中心角の外周範囲を測定することができる。
【００５６】
次に、外周プロファイル測定装置１００の動作を説明する。ユーザは、被測定物である長尺体１０を支持部５に支持されるように両端部を固定して設置する。ユーザとは、外周プロファイル測定装置１００のユーザを意味する。長尺体１０は固定されており、移動しない。一方、固定部材８は、図示しない駆動機構により、外周プロファイル測定装置１００の一端から他端まで、長尺体１０の長軸方向に移動可能である。固定部材８が移動すると、固定部材８に固定された第１測距センサ１、第２測距センサ２、第３測距センサ３、及び支持部５が移動する。ただしこれらの部材の位置関係は変化しない。
【００５７】
外周プロファイル測定装置１００は、まず長尺体１０の一端部で、測距センサ１，２，３を用いて長尺体１０の外周までの距離を測定する。距離の測定が終了すると、外周プロファイル測定装置１００は、固定部材８を長軸方向の他端側に移動させる。そして移動させた位置で、測距センサ１，２，３を用いて長尺体１０の外周までの距離を測定する。このようにして、予め定めた位置で、測距センサ１，２，３を用いて長尺体１０の外周までの距離を順次測定する。この測定を他端まで実行すると、外周プロファイル測定装置１００は、長尺体１０の外周までの距離測定を終了する。
【００５８】
測定位置の数、即ち測定ピッチは、長尺体１０に要求される寸法精度、長尺体１０の長さ、及び／又は処理時間、つまり外周プロファイルの取得に要する時間等により、予め定められる。外周プロファイル測定装置１００は、それぞれの測定位置で得られた情報を処理して、測定位置における長尺体１０の外周プロファイルを取得する。
【００５９】
長尺体１０までの距離の測定は、固定部材８を移動させながら、予め定めた位置に達したときに行ってもよい。又は、固定部材８を所定位置で停止させ、その状態で距離を測定してもよい。取得した距離情報の処理に時間を要するため、固定部材８を移動させながら測定すると、距離情報の処理が追い付かない場合がある。その場合は、測定した距離情報を記憶部１４に記憶しておき、測定終了後に記憶した距離情報を処理して外周プロファイルを取得してもよい。
【００６０】
以下に、測距センサ１，２，３が測定して得た情報から、長尺体１０の外周プロファイルを取得する方法の一つの実施形態について、一例として図６と図７を参照して説明する。
【００６１】
図６のステップＳ１１０で、処理部３０のプロファイル取得部３１は、各測距センサが取得した測定情報を取得し、平面座標上の位置に変換する。測定情報とは、測距センサが取得した、長尺体１０までの距離情報を指す。測距センサが測定した距離情報を平面座標上の位置に変換すると、長尺体１０の断面形状の一部分である部分外周プロファイルが得られる。
【００６２】
具体的には、図７Ａに示すように、３つの測距センサ１，２，３が測定した長尺体１０の断面形状をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃとする。断面形状Ａ，Ｂ，Ｃのうち、円弧部をそれぞれ部分外周プロファイルＳＡ，ＳＢ，ＳＣとする。図示する断面形状Ａ，Ｂ，Ｃの両端部の直線部は、外周までの距離が測定されなかった部分を示す。部分外周プロファイルＳＡ，ＳＢ，ＳＣは測距センサによって得られる長尺体１０の外周形状の一部である。
【００６３】
次に、図６のステップＳ１１２で、円弧取得部３２は、部分外周プロファイルの円弧部ＳＡ，ＳＢ，ＳＣのそれぞれを最小二乗法で円に回帰分析することにより、回帰された円の中心点を求める。
【００６４】
次に、図６のステップＳ１１４で、円弧取得部３２は、円弧部ＳＡ，ＳＢ，ＳＣをトリミングして、中心点からの中心角が互いに揃った円弧を取得する。中心角が互いに揃っているとは、同じ中心角であることを意味するが、誤差を含んでもよい。本実施形態では、中心角がいずれも同じ１２０度である３つの円弧を取得する。
【００６５】
具体的には、円弧取得部３２は、図７Ｂに示すように、部分外周プロファイルＳＡ，ＳＢ，ＳＣを各々毎に最小二乗法で円に回帰分析し、その円の中心点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ取得する。さらに、円弧取得部３２は、それぞれの部分外周プロファイルＳＡ，ＳＢ，ＳＣから、中心点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３から１２０度の中心角を有する円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣをトリミングして取得する。
【００６６】
円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣを取得する際は、１２０度の中心角を有していれば、トリミングする位置は任意である。例えば、円弧部ＳＡ，ＳＢ，ＳＣを、予め定めた任意の比率で両端をトリミングすることができる。一例として、円弧部ＳＡ，ＳＢ，ＳＣを線対称に２等分する線分から両側に６０度の範囲を残して両端部をトリミングすることができる。
【００６７】
さらに、円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣの中心角は１２０度に限られない。３つの円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣは、長尺体１０の外周の互いに異なる位置にある３つの円弧の中心角の合計が３６０度になるように、中心点から予め定めた中心角で取得される。即ち、円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣは、３つの円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣが長尺体１０の測定位置における全周を網羅するように取得される。本実施形態では、３つの円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣは、それぞれ異なる位置で１２０度の中心角を有することにより、全周を網羅している。
【００６８】
次に、図６のステップＳ１１６で、組み合わせ部３３は、円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣを組み合わせて円形に並べ替えることにより、長尺体１０の外周プロファイルを取得する。
【００６９】
具体的には、図７Ｃに示すように、３つの円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣを、その両端点が一つの直線Ｌ１の上にあり、かつ隣り合う円弧の端点が重なるように平面座標に配置する。このように配置した時の端点を順にＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とし、座標をそれぞれＰ１（ｘ１、ｙ１）、Ｐ２（ｘ２、ｙ２）、Ｐ３（ｘ３、ｙ３）、Ｐ４（ｘ４、ｙ４）とする。
【００７０】
次に、図７Ｄに示すように、円弧ＸＡを端点Ｐ２の回りに角度θ１だけ左回転させ、円弧ＸＣを端点Ｐ３の回りに角度θ２だけ右回転させて、端点Ｐ１と端点Ｐ４が一致する位置を求める。端点Ｐ１と端点Ｐ４を回転移動させたときの端点Ｐ１の座標を（ｘａ、ｙａ）、端点Ｐ４の座標を（ｘｂ、ｙｂ）とする。
【００７１】
端点Ｐ１と端点Ｐ４が一致するときの円弧ＸＡの回転角度θ１と、円弧ＸＣの回転角度θ２の求め方は以下の通りである。
【００７２】
円弧ＸＡをＰ２（ｘ２、ｙ２）中心にθ１（≒１２０（度））、円弧ＸＣをＰ３（ｘ３、ｙ３）中心にθ２（≒−１２０（度））回転させて、Ｐ１＝Ｐ４となるθ１、θ２を求める。Ｐ１の座標は下記式（１）で、Ｐ４の座標は下記式（２）で表される。
【００７３】
【数１】
2020027080.tif 000003
式（１）より、
ｘａ＝（ｘ１−ｘ２）ｃｏｓθ１−（ｙ１−ｙ２）ｓｉｎθ１＋ｘ２  （３）
ｙａ＝（ｘ１−ｘ２）ｓｉｎθ１＋（ｙ１−ｙ２）ｃｏｓθ１＋ｙ２  （４）
となる。また、式（２）より、
ｘｂ＝（ｘ４−ｘ３）ｃｏｓθ２−（ｙ４−ｙ３）ｓｉｎθ２＋ｘ３   （５）
ｙｂ＝（ｘ４−ｘ３）ｓｉｎθ２＋（ｙ４−ｙ３）ｃｏｓθ２＋ｙ３   （６）
となる。
【００７４】
ここで、ｘ１−ｘ２＝Ａ，ｙ１−ｙ２＝Ｂ，ｘ２＝Ｃ，ｙ２＝Ｄ，ｘ４−ｘ３＝Ｐ，ｙ４−ｙ３＝Ｑ、ｘ３＝Ｒ，ｙ３＝Ｓとおく。そして、
【００７５】
【数２】
2020027080.tif 000004
が成立するθ１、θ２を求めるので、（３）式＝（５）式、及び（４）式＝（６）式と置いて、下式（７）の連立方程式より解を求める。
【００７６】
【数３】
2020027080.tif 000005
【００７７】
ここで、図８Ａから図８Ｄに示す、θ１≒１２０（度）、θ２≒−１２０（度）のときのｃｏｓθ１，ｓｉｎθ１，ｃｏｓθ２，ｓｉｎθ２を式（８）〜（１１）の線形近似式に置き換える。これにより、
θ１≒１２０（度）のとき、
ｃｏｓθ１＝−０．０１５１θ１＋１．３１２９        （８）
ｓｉｎθ１＝−０．００８７θ１＋１．９１１０        （９）
θ２≒−１２０（度）のとき、
ｃｏｓθ２＝０．０１５１θ１＋１．３１２９          （１０）
ｓｉｎθ２＝−０．００８７θ２−１．９１１０        （１１）
となる。
【００７８】
ここで、ａ＝０．０１５１，ｂ＝１．３１２９，ｃ＝０．００８７，ｄ＝１．９１１０，θ１＝ｘ，θ２＝ｙと置くと、（７）式は、下式（１２）のようになる。
【００７９】
【数４】
2020027080.tif 000006
（１２）式を整理して（１３）式が得られる。
【００８０】
【数５】
2020027080.tif 000007
（１３）式を以下のように置くと、
【００８１】
【数６】
2020027080.tif 000008
となるので、これを解いて、θ１（＝ｘ）とθ２（＝ｙ）が次式で計算される。
【００８２】
【数７】
2020027080.tif 000009
【００８３】
こうして計算されたθ１とθ２から、３つの円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣが組み合わされた結合円が得られる。この結合円は、測定した位置における長尺体１０の外周プロファイルである。
【００８４】
以上のようにして、測定した位置での長尺体１０の外周プロファイルが得られる。以上のような処理が、測定した位置すべての距離情報に対して行われる。
【００８５】
外周プロファイル測定装置１００の判定部３５は、処理部３０により取得された外周プロファイルを用いて、測定した長尺体の評価を行う。具体的には、判定部３５は、予め定めた評価事項について、得られた外周プロファイルが基準値を満たすか否かを判定する。判定の基準値は、例えば長尺体の使用目的によって予め定められ、記憶部１４に予め記憶されている。又は、ユーザが基準値を入力して設定してもよい。
【００８６】
評価事項としては、例えば、真円度、最大外径、及び／又は最小外径等がある。真円度は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６２１−１９８４に「真円度は，円形形体（Ｃ）を二つの同心の幾何学的円で挟んだとき，同心二円の間隔が最小となる場合の，二円の半径の差（ｆ）で表し，真円度＿ｍｍ又は真円度＿μｍと表示する。」と規定されている。しかし、評価事項は、それ以外の方法で規定される真円度を選択してもよい。最大外径とは、例えば外径が最も大きくなる位置での外径である。最小外径とは、例えば外径が最も小さくなる位置での外径である。
【００８７】
判定の基準は、真円度の場合は、例えば測定したすべての位置で、真円度が予め定めた範囲内であれば合格とする。最大外径の場合は、例えば測定したすべての位置で、直径が所定値以下であれば合格とする。最小外径の場合は、例えば測定したすべての位置で、直径が所定値以上であれば合格とする。
【００８８】
判定基準値は、例えば測定品目ごとに、又は予め定めた長さ単位当たりで設定することができる。判定部３５は、測定結果が予め定められた判定基準値を満たしているか否かを判定する。判定は、円弧を組み合わせた結合円に対して実行してもよい。又は、判定は、結合円を最小二乗法で回帰分析することにより、結合円との差が最も小さくなる回帰円を求め、その回帰円に対して実行してもよい。
【００８９】
上記の第１実施形態では、３つの測距センサ１，２，３を用いた。しかし、測距センサの数は３つに限られない。測距センサの数が３つ以上であれば、長尺体１０の１箇所の外周プロファイルを、測距センサの位置を固定したままで取得することができる。
【００９０】
また、第１実施形態では、３つの測距センサ１，２，３を均等な角度で離間して配置した。しかし、必ずしも均等な角度で離間する必要はない。例えば、長尺体１０の特定の箇所を精度良く測定したい場合は、小さな中心角範囲をカバーする精度の高い測距センサをその特定の箇所に向けて配置してもよい。その場合、他の測距センサは広い範囲を測定し、３つの部分外周プロファイルが全周を網羅して形成するように測距センサを配置する必要がある。この場合、部分外周プロファイルから取得される円弧はそれぞれ中心角が異なるため、円に組み合わせる場合の計算式は、中心角に合わせて変更する。前述のように、取得される複数の円弧には、中心角が異なる円弧が含まれていてもよい。中心角が異なる円弧が含まれるということは、取得される複数の円弧の中心角がすべて異なっている場合も含む。また取得される円弧の中心角が互いに揃っていてもよい。
【００９１】
第１実施形態では、位置を固定した３つの測距センサを用いた。しかし、測距センサが移動可能であってもよい。その場合、例えば１つの測距センサが、被測定物の周囲を連続的、又は断続的に周回して、複数の方向から部分外径プロファイルを測定する。１箇所の測定が終了すると、測距センサを移動させて、次の測定位置で測定を行う。得られた部分外周プロファイルの処理方法は同じである。
【００９２】
第１実施形態では、被測定物は固定された状態で、３つの測距センサを移動させることにより外周プロファイルを取得した。しかし、被測定物を長軸周りに回転させて測定してもよい。その場合、測距センサは１つでよく、測定箇所ごとに、被測定物を１周回転させて、測距センサで全周の外周プロファイルを取得する。そして次の測定箇所に測距センサ又は被測定物を移動させ、同様にして全周の外周プロファイルを取得する。このようにして被測定物全体の外周プロファイルを取得してもよい。得られた部分外周プロファイルの処理方法は同じである。
【００９３】
第１実施形態では、複数の円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣを円形に組み合わせる方法は、円弧ＸＡと円弧ＸＣを回転させて端点が一致する位置を計算した。しかしこれに限らず、複数の円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣを円形に組み合わせる方法として、例えば回帰した円の中心点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を基準に組み合わせてもよい。つまり、円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣを中心点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のいずれかを中心として、中心角１２０度の円弧を、中心角を隣接させて組み合わせてもよい。つまり、円弧ＸＡ，ＸＢ，ＸＣをそれぞれ有する扇形を例えば１つの中心点Ｓ１を中心に、互いに重ならないように配置して円を形成する。この場合、３つの円弧の半径が異なって円弧同士が繋がらなくてもかまわない。その場合は、例えば３つの円弧の半径の平均値、又は半径の最大差がどの程度あるかを判定の基準としてもよい。又は、円弧がつながらない場合には公知の補間処理によりつなげてもよいし、回帰分析により１つの円に回帰処理してもよい。なおこの場合でも、円弧の数は３つに限られず、また中心角が異なる円弧が含まれていても互いに揃っていてもよいことは前述のとおりである。
【００９４】
（第２実施形態）
例えば、長尺体１０が光ファイバスコープ又は光ファイバケーブルの材料等の場合のように、長尺体１０が非常に長い場合がある。このような場合は、測距センサが移動する方法では長尺体１０の全長を測定できない。このような場合は、第１測距センサ１、第２測距センサ２、第３測距センサ３、及び支持部５が固定され、長尺体１０が移動する外周プロファイル測定システム２００が好ましい。
【００９５】
本実施形態に係る外周プロファイル測定システム２００は、一例として図９に示すように、外周プロファイル測定装置１００と、長尺体１０を外周プロファイル測定装置１００に向けて長軸方向に送り出す送出部２１０と、測定した後の長尺体１０を巻き取る巻取部２２０を備える。この構成により、長尺体１０を送出部２１０から連続的に外周プロファイル測定装置１００に送り出し、測定後の長尺体１０を巻取部２２０により連続的に巻き取ることができる。
【００９６】
外周プロファイル測定システム２００は、外周プロファイル測定装置１００の処理部３０に判定部３５を備えている。判定部３５は、前述のように、得られた測定値を用いて、測定した長尺体の評価を行う。具体的には、予め定めた評価事項について、合否判定を行う。判定の基準値は、例えば測定対象である長尺体の使用目的によって予め定められ、記憶部１４に記憶されている。また、評価事項、判定基準値についても前述のとおりであるので、詳細な説明は省略する。
【００９７】
さらに、外周プロファイル測定システム２００は、判定部３５の判定結果に応じて長尺体１０を切断可能な切断部２３０を有している。例えば、長尺体１０は１０００ｍｍ単位で測定され、その測定結果が基準値と比較され、不合格と判定された場合はその１０００ｍｍの部分が切断部２３０により切断除去される。又は、例えば、長尺体１０は常に１０００ｍｍ単位で切断部２３０により切断され、各単位の判定結果により、合格製品と不合格製品とに自動的に仕分けられる。
【００９８】
その他、第１実施形態で説明した変形例は、第２実施形態においても適用可能である。
【００９９】
（実施例）
次に、実施例について説明する。図１０に示す外周プロファイル測定装置１１０を用いて、直径１２ｍｍ、長さ１５００ｍｍの長尺体１２０の外周プロファイルを測定した。外周プロファイル測定装置１１０は、３台のレーザ測距センサ１１１，１１２，１１３を備えている。測距センサ１１１，１１２，１１３は、１２０度間隔で固定部材１２８に固定されている。長尺体１２０は、その両端が把持部１３０Ａ，１３０Ｂにより張力が加えられて支持されている。なお、長尺体１２０を支持する２つの支持部材が、測距センサ１１１，１１２，１１３よりも長尺体１２０の長軸ＡＸ方向の両側に固定部材１２８に固定されているが、図示を省略している。固定部材１２８は、図示しない駆動機構によって、レール部１３２の上を長軸ＡＸ方向に移動可能である。外周プロファイル測定装置１１０は、図示しない制御部によって全体が制御されている。
【０１００】
長尺体１２０の一方の端部から他端まで長軸ＡＸ方向に固定部材１２８を移動させ、測距センサ１１１，１１２，１１３を用いて１ｍｍ間隔で長尺体１２０までの距離を測定した。それぞれの測定点において、測距センサ１１１，１１２，１１３の距離測定データから、１２０度の中心角を有する円弧をトリミングし、３つの円弧の端点をつなぎ合わせる方法で外周プロファイルを取得した。
【０１０１】
固定部材１２８の移動速度は７．４（ｍｍ／ｓ）とした。この速度は、データの処理速度が１箇所あたり約０．１３５（ｓ）であることから、固定部材１２８を移動させつつ測定可能な速度として決定した。しかし、固定部材１２８の移動速度及び／又は測定ピッチは上記の値に限られない。測定ピッチは被測定物の規格に合わせて設定することができる。また、固定部材１２８の移動速度は、測定時間の要求から決定することができる。データは、測定しながら処理する必要はなく、データを取得して記憶しておき、測定後にデータを処理してもよい。
【０１０２】
外周プロファイル測定装置１１０を用いて取得した外周プロファイルと、同じ測定位置において、従来技術の外形測定装置によって測定した外周プロファイルの比較の一例を図１１に示す。図１１は、最小外径と最大外径との間の外周プロファイルを拡大して示した図である。実線で示した本実施例の外周プロファイルは、最小外径が１２．１１ｍｍ、最大外径が１２．２１ｍｍの範囲内に収まっている。また、本実施例の外周プロファイルは、太い点線で示す、従来技術の外形測定装置によって測定した外周プロファイルともよく一致した。
【０１０３】
上記の各実施形態では、外周プロファイル測定装置１００全体を制御する制御プログラム、プロファイル取得部３１、円弧取得部３２、組み合わせ部３３、判定部３５にそれぞれの処理を行わせる各種プログラムは、制御部２０の一次記憶部１５が記憶している場合を例示した。しかし必ずしも最初から一次記憶部１５が記憶している必要はない。例えば、図１２に示すように、ＳＳＤ、ＵＳＢメモリ、又はＣＤ−ＲＯＭ等の任意の可搬型の記憶媒体７００にこれらのプログラムを記憶させておいてもよい。この場合、記憶媒体７００のプログラムが外周プロファイル測定装置１００にインストールされ、インストールされたプログラムが外周プロファイル測定装置１００のＣＰＵ１２によって実行される。
【０１０４】
また、通信網（図示省略）を介して撮像装置本体に接続される他のコンピュータ又はサーバ装置等の記憶部に制御プログラムを記憶させておき、制御プログラムが外周プロファイル測定装置の要求に応じてダウンロードされるようにしてもよい。この場合、ダウンロードされた制御プログラムは外周プロファイル測定装置のＣＰＵ１２によって実行される。
【０１０５】
上記実施形態において、例えば、外周プロファイル取得処理を実行する制御部のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサを用いることができる。プロセッサには、上述したように、ソフトウェア（プログラム）を実行して各制御部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡなどの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、ＡＳＩＣなどの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。
【０１０６】
１つの制御部は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ、又はＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の制御部を１つのプロセッサで構成してもよい。
複数の制御部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアント及びサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の制御部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の制御部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣチップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の制御部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。
【０１０７】
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路を用いることができる。
【０１０８】
本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【符号の説明】
【０１０９】
１、１１１  第１測距センサ
２、１１２  第２測距センサ
３、１１３  第３測距センサ
５  支持部
８、１２８  固定部材
１０、１２０  長尺体
１２  ＣＰＵ
１４  記憶部
１５  一次記憶部
１６  二次記憶部
２０  制御部
３０  処理部
３１  プロファイル取得部
３２  円弧取得部
３３  組み合わせ部
３５  判定部
６０  入力部
７０  表示部
１００、１１０  外周プロファイル測定装置
１３０Ａ、１３０Ｂ  把持部
１３２  レール部
２００  外周プロファイル測定システム
２１０  送出部
２２０  巻取部
２３０  切断部
【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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