(57)【要約】【課題】様々な大きさの球体を簡単かつ高精度に測定することができる球体形状測定装置を提供する。【解決手段】球体形状測定装置１は、測定対象物である球体Ｂの形状を測定する装置であって、球体Ｂの鉛直方向下側の表面に当接する当接部３１０を有し、当接部３１０により球体Ｂを支持する支持板３と、支持板３の当接部３１０とは異なる加振部Ｇ１に振動を加える加振器５１と、を備える。加振器５１により支持板３が振動すると、球体Ｂは当接部３１０上で回転する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物である球体の形状を測定する球体形状測定装置であって、
前記球体の鉛直方向下側の表面に当接する当接部により前記球体を支持する支持体と、
前記支持体の前記当接部とは異なる加振部に振動または衝撃を加える加振器と、
を備えることを特徴とする球体形状測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の球体形状測定装置において、
前記支持体には、法線方向に貫通する孔が形成されており、前記当接部は前記孔の縁部であることを特徴とする球体形状測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の球体形状測定装置において、
前記加振器を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記加振器が加える振動の振幅および周波数のうち少なくとも一方を調整するか、または、前記加振器が加える衝撃の大きさを調整することを特徴とする球体形状測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の球体形状測定装置において、
前記加振器は、前記支持体における前記加振部の位置を調整可能に構成されていることを特徴とする球体形状測定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の球体形状測定装置において、
複数の前記加振器が、前記支持体における前記加振部から前記当接部までの振動伝達経路の方向が互いに異なるように配置されていることを特徴とする球体形状測定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の球体形状測定装置において、
前記支持体に支持された前記球体に光を照射する照明部と、
前記照明部との間に前記支持体を挟んで配置され前記球体を撮像する撮像部と、をさらに備え、
前記支持体は、前記照明部の光を透過可能である支持板であることを特徴とする球体形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球体形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
球体の形状測定方法として、測定対象である球体の投影像を複数の異なる方向から取得し、得られた複数の投影像の輪郭形状または直径を測定し、その最悪値を真球度または直径とみなす方法が用いられている（例えば日本工業規格  ＪＩＳ  Ｂ  １５０１（２００９）「転がり軸受−鋼球体」参照）。この方法によって球体を高い精度で測定するためには、なるべく多くのランダムな方向から球体の投影像を得ることが望ましい。しかし、球体に対する測定手段の配置を変更することは非効率である。よって、球体に対する測定手段の配置を固定したまま、球体を任意の方向に回転させる装置を用いることにより、高精度な測定を効率的に行うことがなされている。
【０００３】
従来、球体回転装置として、複数のローラによって球体を回転させる装置が存在する（例えば特許文献１参照）。しかし、このような装置では、球体の投影像だけでなく、球体を支持するローラの投影像が撮像されてしまい、特に小さな直径の球体を正確に測定することが困難となる。この問題を解決するために、球体回転装置の改良が提案されている（特許文献２，３参照）。
【０００４】
特許文献２に記載の真球度測定装置は、球体が載置される凹部を有する支持平板と、支持平板との間に球体を挟む透明な回転平板と、回転平板を駆動するモータと、回転平板を介して球体を撮像するカメラとを備えている。この真球度測定装置において、支持平板の凹部にはボールベアリングが設けられており、回転駆動される回転平板から摩擦力を受ける球体は、支持平板の凹部内で自転する。カメラは、球体が所定の角度だけ自転する毎に球体を撮像する。
【０００５】
特許文献３に記載の球体検査装置は、球体よりも大きな孔が形成された保持板と、孔内に収容された球体を下側から支持する透明板と、保持板および透明板を水平円運動させる揺動部と、孔の上側から球体を撮像するカメラとを備えている。この球体検査装置では、保持板および透明板が水平円運動を行うことにより、球体は、孔の内面に沿って移動しながら自転する。カメラは、自転する球体を所定時間毎に撮像する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２９６２４８号公報
【特許文献２】特開２０００−２９２１３８号公報
【特許文献３】特開２００２−２５７７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、一般的な球体の形状測定方法では、球体の投影像を複数の異なる方向から取得し、得られた複数の投影像の輪郭形状または直径を測定し、その最悪値を真球度または直径とみなしている。このため、球体を高い精度で測定するためには、なるべく多くのランダムな方向から球体の投影像を得ることが望ましい。
しかし、特許文献２，３に記載された装置では、球体の回転方向が限定されている。このため、これらの装置を用いて球体の形状を測定する場合、球体の投影像を得る方向が限定的となり、高い精度で測定を行うことができない。
【０００８】
また、特許文献２，３に記載された装置では、測定対象物である球体の大きさに合わせた部品を準備する必要がある。例えば、特許文献２において、球体を支持する支持板の凹部は、測定対象である球体の球面に略一致している。一方、特許文献３において、球体を収容する保持板の孔の直径は、測定対象物の球体の直径よりも約１０〜２０％大きい程度に設定されている。よって、特許文献２，３に記載された装置では、様々な大きさの球体を測定することが困難である。
【０００９】
本発明の目的は、様々な大きさの球体を簡単かつ高精度に測定することができる球体形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
測定対象物である球体の形状を測定する球体形状測定装置であって、前記球体の鉛直方向下側の表面に当接する当接部により前記球体を支持する支持体と、前記支持体の前記当接部から離れた加振部に振動または衝撃を加える加振器と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、測定対象物である球体を、支持体の当接部に支持する。この状態で、加振器により、支持体の加振部に振動または衝撃を加える。支持体の加振部に振動または衝撃が加えられると、支持体には、振動が加振部から当接部まで伝達する振動波が生じる。このとき、当接部には、支持体の面交差方向の変位量が互いに異なる部位が生じる。よって、当接部のうちの変位量が大きい部位が、球体を跳ね上げる。これにより、球体が当接部上で回転する。
【００１２】
球体の回転挙動（例えば球体の回転方向や回転角度）は、加振器が加える連続した振動または１回の衝撃によって適宜調整可能である。例えば、球体の回転挙動は、支持体に発生させる振動の振幅もしくは周波数、振動時間、支持体の加振部の配置などによって調整可能である。これにより、球体を任意の方向および任意の角度で回転させることができる。
このため、測定手段の配置を固定したまま、球体をランダムな方向から測定することが可能であり、測定の信頼性を向上させることができる。
従って、本発明によれば、様々な大きさの球体を簡単かつ高精度に測定することができる球体形状測定装置を提供することができる。
【００１３】
本発明において、支持体は、その当接部が球体の鉛直方向下側の表面に当接することによって球体を支持する。すなわち、球体は、支持体の当接部に載置される。ここで、当接部は、球体の鉛直方向下側の表面のいずれかの部位に当接すればよく、球体の大きさに厳密に合わせた構成とする必要はない。このため、様々な大きさの球体を支持することができる。
加振器は、所定時間の継続的な振動を発生するか、あるいは、一時的な衝撃を発生できればよく、例えばソレノイドなどの電磁気的な駆動源を用いるものなどが利用できる。
【００１４】
本発明の球体形状測定装置において、前記支持体には、法線方向に貫通する孔が形成されており、前記当接部は前記孔の縁部であることが好ましい。
このような構成によれば、当接部は、球体の下側部分のうち、少なくとも、任意の緯線（球面と任意の仮想水平面とが交わってできる円）に沿って当接する。このため、当接部は、球体が支持体上で転がることのないように、球体を位置決めするように当接することができる。よって、支持体は、当接部によって球体を安定的に支持することができる。
【００１５】
本発明の球体形状測定装置は、前記加振器を制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記加振器が加える振動の振幅および周波数のうち少なくとも一方を調整するか、または、前記加振器が加える衝撃の大きさを調整することが好ましい。
このような構成によれば、球体の回転挙動を制御することができる。
【００１６】
本発明の球体形状測定装置において、前記加振器は、前記支持体における前記加振部の位置を調整可能に構成されている。
このような構成によれば、支持体における加振部から当接部までの振動伝達経路の方向や、振動伝達経路の距離などを変更することができる。これにより、球体の回転挙動をより自在に調整することができる。
【００１７】
本発明の球体形状測定装置において、複数の前記加振器が、前記支持体における前記加振部から前記当接部までの振動伝達経路の方向が互いに異なるように配置されていることが好ましい。
このような構成によれば、複数の加振器を利用することで、当接部のうちの球体を大きく跳ね上げる部位が２箇所以上に現れるため、球体の回転方向をより自在に調整することができる。
【００１８】
本発明の球体形状測定装置は、前記支持体に支持された前記球体に光を照射する照明部と、前記照明部との間に前記支持体を挟んで配置されかつ前記球体を撮像する撮像部と、をさらに備え、前記支持体は、前記照明部の光を透過可能な支持板であることが好ましい。
このような構成によれば、照明部は透過照明を構成し、この透過照明の光は、球体を支持する支持板を透過するため、撮像部は、球体の輪郭を明確に撮像できる。よって、撮像部に撮像された球体の投影像に基づいて、球体の形状をより高精度に測定することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、様々な大きさの球体を簡単かつ高精度に測定することができる球体形状測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態の球体形状測定装置の概略構成を示す模式図。
【図２】前記実施形態の支持板および加振器を示す上面図。
【図３】前記実施形態の支持板および球体を示す模式図。
【図４】前記実施形態の支持板に異なる大きさの球体が支持される様子を示す模式図。
【図５】前記実施形態の支持板で球体が回転する様子を示す模式図。
【図６】前記実施形態の制御ユニットの構成を示す模式図。
【図７】前記実施形態の球体形状測定方法を説明するためのフローチャート。
【図８】前記実施形態の支持板の変形例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態の球体形状測定装置について、図面に基づいて説明する。
〔球体形状測定装置の構成〕
図１および図２に示すように、球体形状測定装置１は、照明部２と、測定対象物である球体Ｂを支持する支持板３と、支持板３に支持された球体Ｂを撮像する撮像部４と、支持板３を振動させる加振器５１，５２と、制御ユニット６とを備えている。なお、図１では、図の簡略化のために、加振器５１，５２のうち加振器５１のみを示している。
【００２２】
照明部２は、例えばＬＥＤなどの光源を有し、撮像部４の光軸Ａに平行な光束Ｌを形成する。なお、光軸Ａは、鉛直方向（Ｚ方向）に平行な軸である。
また、照明部２は、支持板３の下方に配置されており、支持板３に支持された球体Ｂに対して、その下方から光束Ｌを照射する透過照明を構成する。光束Ｌのうち、球体Ｂに遮られずに支持板３を透過した一部の光Ｌｔが、撮像部４に受光される。
【００２３】
支持板３は、照明部２の光の波長に対して透明な板状の部材である。また、支持板３は、振動を伝達可能な程度の弾性を有する材料（例えばアクリル等）から形成されている。支持板３は、水平面（ＸＹ平面）に沿って中空に配置されるように、支持板３のいずれか１つ以上（本実施形態では２つ）の端部を把持手段７によって把持されている。
なお、把持手段７は、後述する振動伝達経路Ｒ１，Ｒ２の障害とならない部位（例えば当接部３１０に対して加振器５１，５２とは反対側である支持板３の端部）を支持している。
【００２４】
支持板３には、支持板３をＺ方向に貫通する円形状の孔３１が形成されている。孔３１の中心は、撮像部４の光軸Ａと重なっている。
図３に示すように、支持板３の孔３１の直径Ｗｈ１は、測定対象である球体Ｂの直径Ｗｂよりも小さい。このため、球体Ｂは、支持板３の孔３１の縁部である当接部３１０に載置される。なお、図３では、球体Ｂの側面および断面の支持板３の断面を示している。
【００２５】
ここで、球体Ｂに関し、球面Ｂｓと任意の仮想水平面とが交わってできる円を緯線という。
当接部３１０は、球体Ｂの任意の緯線である当接線Ｂａに沿って、球体Ｂの赤道Ｂｅよりも下側部分である下半球の表面（球体Ｂの鉛直方向下側の表面）に当接する。このため、当接部３１０は、球体Ｂが支持板３内で転がることのないように、球体Ｂを位置決めすることができる。
また、当接部３１０は、孔３１の直径Ｗｈ１よりも大きな直径の球体Ｂであれば、どのような大きさの球体Ｂであっても位置決めすることができる。
例えば、図４では、支持板３に支持される比較的大きな球体Ｂ１を実線で示しており、支持板３に支持される比較的小さな球体Ｂ２を二点鎖線で示している。なお、図４では、球体Ｂ１，Ｂ２の側面および断面の支持板３の断面を示している。
図４に示すように、当接部３１０は、球体Ｂ１，Ｂ２で互いに緯度の異なる当接線Ｂａ１，Ｂａ２に沿って、球体Ｂ１，Ｂ２の下半球の表面に当接することができる。
【００２６】
図１に戻って、撮像部４は、支持板３の上方に配置されており、支持板３に支持された球体Ｂの投影像を撮像する。具体的には、撮像部４は、既存のカメラによって構成されており、球体Ｂの周りを通過した光Ｌｔを結像させる撮像レンズと、撮像レンズに結像された光を受光する撮像素子とを備える。撮像素子としては、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等が挙げられる。
また、撮像部４は、撮像した球体Ｂの投影像を含む画像を、画像信号として制御ユニット６の制御部６１に出力する（図６参照）。
【００２７】
図１および図２に示すように、加振器５１，５２は、支持板３における当接部３１０とは異なる任意の部分である加振部Ｇ１，Ｇ２に振動を加えるものであり、例えば既存の加振器を利用して構成される。
加振器５１，５２は、支持板３に接触してＺ方向に振動する振動伝達部５１０，５２０と、振動伝達部５１０，５２０の配置を調整可能な移動機構５１１，５２１とを有している。
【００２８】
移動機構５１１，５２１は、例えばＸＹＺの各方向に振動伝達部５１０，５２０を移動させる３軸の移動機構である。移動機構５１１，５２１の具体的構成は、従来技術を利用可能であり、例えば駆動源としてモータを利用し、プーリおよびベルトを組み合わせて構成されもよいし、送りねじ機構を利用して構成されてもよい。
【００２９】
移動機構５１１，５２１によれば、支持板３から振動伝達部５１０，５２０を一度離し、振動伝達部５１０，５２０のＸＹ平面内の配置を調整した後、振動伝達部５１０，５２０を再び支持板３に接触させることができる。これにより、振動伝達部５１０，５２０が支持板３に接触する部位である加振部Ｇ１，Ｇ２を、支持板３内の任意の位置に設定可能である。
【００３０】
以上の構成の加振器５１，５２の少なくとも一方を用いて支持板３を振動させることにより、当接部３１０に載置された球体Ｂを回転させることができる。
具体的には、振動伝達部５１０，５２０が支持板３の加振部Ｇ１，Ｇ２に接触してＺ方向に振動すると、加振部Ｇ１，Ｇ２にはＺ方向の振動が加わる。これにより、支持板３には、振動が加振部Ｇ１，Ｇ２から当接部３１０まで伝達する振動波（横波）が生じる。加振部Ｇ１，Ｇ２から当接部３１０まで振動が伝達する径路を振動伝達経路Ｒ１，Ｒ２とする。
【００３１】
支持板３に生じる振動波は、支持板３の面交差方向（Ｚ方向）に振幅を有している。よって、支持板３に振動波が生じたとき、当接部３１０には、支持板３の面交差方向（Ｚ方向）の変位量が互いに異なる部位が生じる。よって、当接部３１０のうちの変位量が大きい部位が、球体Ｂを跳ね上げることにより、球体Ｂが当接部３１０上で回転する。
例えば図５に示す例では、当接部３１０のうち、図中右側の一部分３１０Ｒが、図中左側の他の部分３１０Ｌよりも変位量が大きい。このため、一部分３１０Ｒは、他の部分３１０Ｌよりも、球体Ｂをより大きく跳ね上げる。これにより、球体Ｂが当接部３１０上で図中左回りに回転する。
【００３２】
ここで、加振器５１，５２が加える所定時間の振動による球体Ｂの回転挙動（例えば球体Ｂの回転方向や回転角度）は、支持板３の振動モード、加振器５１，５２の振動時間、および、支持板３の加振部Ｇ１，Ｇ２の配置などによって調整される。
なお、支持板３の振動モードは、支持板３の寸法、形状および材質、支持板３に対する把持手段７の配置、ならびに、加振器５１，５２の加振パターン（例えば振動の振幅およ周波数）などに応じて定まるものであり、有限要素法などの数値解析を用いて検討可能である。
【００３３】
支持板３の加振部Ｇ１，Ｇ２の配置について説明する。加振部Ｇ１，Ｇ２は、球体Ｂに対して互いに異なる側に設定されることが好ましく、より具体的には、振動伝達経路Ｒ１，Ｒ２が互いに異なる方向になるように設定されることが好ましい。例えば図２に示す例では、加振部Ｇ１は、振動伝達経路Ｒ１はＸ方向に沿う位置に設定され、加振部Ｇ２は、振動伝達経路Ｒ２がＹ方向に沿う位置に設定されている。
【００３４】
このような加振部Ｇ１，Ｇ２の配置によれば、加振器５１，５２の両方を利用することにより、当接部３１０のうちの球体Ｂを大きく跳ね上げる部位が２箇所に現れるため、球体ＢをＸＹ平面内の任意な方向に回転させることができる。
また、振動伝達経路Ｒ１，Ｒ２の距離Ｄ１，Ｄ２は、適宜設定可能である。振動伝達経路Ｒ１，Ｒ２の距離Ｄ１，Ｄ２を調整することによっても、球体Ｂの回転挙動を調整することができる。
【００３５】
図１および図６に示すように、制御ユニット６は、制御部６１、照明用ドライバ６２、加振用ドライバ６３、撮像用ドライバ６４を含んでいる。
制御部６１は、既存のパーソナルコンピュータ等により構成され、所定の制御用ソフトウェアを実行することにより、照明制御部６５、加振制御部６６、撮像制御部６７、およびデータ処理部６８として機能する（図５参照）。
【００３６】
照明制御部６５は、照明用ドライバ６２を介して、照明部２の輝度等を制御する。加振制御部６６は、加振用ドライバ６３を介して、加振器５１，５２の各動作を制御する。撮像制御部６７は、撮像用ドライバ６４を介して、撮像部４の撮像動作を制御する。
特に、加振制御部６６は、加振器５１，５２が支持板３に加える振動について、振幅および周波数の少なくとも一方を調整可能である。また、加振制御部６６は、加振器５１，５２の移動機構５１１，５２１を制御することで、支持板３に対する振動伝達部５１０，５２０の配置（加振部Ｇ１，Ｇ２の配置）を調整可能である。
【００３７】
データ処理部６８は、撮像部４から入力された画像信号を処理することにより、球体Ｂの投影像の直径または真円度を測定する。また、データ処理部６８は、所定数の球体Ｂの投影像から得られた測定結果から、その最悪値を検出し、球体Ｂの直径または真球度として表示部や記録部などに出力する。
【００３８】
〔球体形状測定装置の動作〕
球体形状測定装置１の動作について、図７のフローチャートを参照して説明する。
球体形状測定装置１により測定を行う際には、まず、測定対象である球体Ｂを、支持板３の当接部３１０に載置しておく（処理Ｓ１）。
【００３９】
球体形状測定装置１を起動すると、照明制御部６５に制御された照明部２が、適切な輝度の光束Ｌを形成し、球体Ｂに照射する（処理Ｓ２）。光束Ｌのうち、球体Ｂに遮られずに支持板３を透過した一部の光Ｌｔは、撮像部４に受光される。
次に、撮像制御部６７に制御された撮像部４が、球体Ｂの投影像を含む画像を撮像し、画像信号を制御部６１に出力する（処理Ｓ３）。
【００４０】
この状態で、加振制御部６６が加振器５１，５２の少なくとも一方を選択して制御し、制御された加振器５１，５２が、所定時間、支持板３の加振部Ｇ１，Ｇ２に対して振動を加える（処理Ｓ４）。この振動によって、球体Ｂが当接部３１０上で任意の回転方向および回転角度で回転する。
【００４１】
次に、撮像制御部６７に制御された撮像部４が、球体Ｂの投影像を含む画像を再度撮像する（処理Ｓ５）。ここで、撮像部４は、球体Ｂが静止状態になった後に撮像を行うことが好ましい。このため、撮像制御部６７は、加振器５１，５２の動作終了後、所定時間が経過した後に撮像部４を動作させてもよい。または、撮像制御部６７は、撮像部４から出力される画像信号に基づいて球体Ｂの静止状態を判定し、球体Ｂが静止したと判断した後に撮像部４を動作させてもよい。
【００４２】
データ処理部６８は、撮像部４から入力された画像の総数が所定数に達したか否か判定する（処理Ｓ６）。そして、所定数の画像が得られたと判断されるまで、加振制御部６６および撮像制御部６７に、上述した処理Ｓ４および処理Ｓ５を繰り返すように指示する。
【００４３】
２回目以降の処理Ｓ４において、加振制御部６６は、球体Ｂがランダムな方向および角度で回転するように、動作する加振器５１，５２の選択切換え、加振器５１，５２の動作（加振パターンもしくは振動時間）の調整、または、加振部Ｇ１，Ｇ２の配置の調整のうちの少なくとも１つ以上を実施する。これにより、２回目以降の処理Ｓ５では、様々な方向からの球体Ｂの投影像が撮像される。
【００４４】
データ処理部６８は、各画像が撮像される毎に、または、所定数の画像が撮像された後に、各画像に含まれる球体Ｂの投影像について、その輪郭形状または直径を測定する。そして、所定数の画像から得られた測定結果のうち、その最悪値を検出し、球体Ｂの真球度または直径とみなす（処理Ｓ７）。そして、球体Ｂの真球度または直径とみなした測定結果を、表示部や記録部などに出力する。
以上により、球体形状測定装置１による球体Ｂの形状測定を終了する。
【００４５】
〔本実施形態の効果〕
本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態では、支持板３の当接部３１０が、球体Ｂの鉛直方向下側の表面に当接することにより、球体Ｂを支持する。このため、支持板３は、様々な大きさの球体Ｂを支持することができる。
また、加振器５１，５２が、支持板３の加振部Ｇ１，Ｇ２に振動を加えることにより、球体Ｂを回転させる。このとき、加振器５１，５２の動作や加振部Ｇ１，Ｇ２の配置などを調整することにより球体Ｂの回転挙動を適宜調整することができる。これにより、球体Ｂを、任意の回転方向および任意の回転角度で回転させることができる。よって、撮像部４の配置が固定されたままであっても、球体Ｂをランダムな方向から撮像することが可能であり、測定の信頼性を向上させることができる。
従って、本実施形態の球体形状測定装置１は、様々な大きさの球体Ｂを簡単かつ高精度に測定することができる。
【００４６】
本実施形態では、支持板３に形成された孔３１の縁部が、球体Ｂに当接する当接部３１０を構成する。このため、当接部３１０は、球体Ｂの下側部分のうち、任意の緯線に沿って当接することができる。このため、支持板３は、当接部３１０によって球体Ｂを安定的に支持することができる。
本実施形態では、支持板３の孔３１に球体Ｂを配置することで、支持板３に対する球体Ｂの載置が完了するため、球体Ｂの交換が容易である。
また、より広い範囲で様々な直径の球体Ｂを測定する場合、直径の異なる孔３１が形成された複数の支持板３を準備し、支持板３のみを交換すればよいため、測定を低コストに行うことができる。
【００４７】
本実施形態の加振制御部６６は、加振器５１，５２が支持板３に発生させる振動の振幅および周波数の少なくとも一方を調整することができる。これにより、球体Ｂの回転挙動を制御することができる。
本実施形態では、加振器５１，５２は、支持板３の加振部Ｇ１，Ｇ２の位置を調整可能に構成されている。このため、支持板３における加振部Ｇ１，Ｇ２から当接部３１０までの振動伝達経路Ｒ１，Ｒ２の方向や、振動伝達経路Ｒ１，Ｒ２の距離Ｄ１，Ｄ２などを変更することができる。これにより、球体Ｂの回転挙動をより自在に調整することができる。
本実施形態では、支持板３における加振部Ｇ１，Ｇ２から当接部３１０までの振動伝達経路Ｒ１，Ｒ２の方向が互いに異なるように、複数の加振器５１，５２が配置されている。これにより、球体Ｂの回転方向をより自在に調整することができる。
【００４８】
本実施形態の球体形状測定装置１は、支持板３を間に挟んで配置された照明部２および撮像部４を備えている。このような構成では、照明部２が透過照明を構成するため、撮像部４が球体Ｂの輪郭を明確に撮像できる。よって、撮像部４に撮像された球体Ｂの投影像に基づいて、球体Ｂの形状をより高精度に測定することができる。
本実施形態では、撮像部４の撮像画像に、球体Ｂ以外の不要な投影像が含まれないため、特に小径（例えば直径が１インチ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下）の球体Ｂを好適に測定することができる。
本実施形態では、撮像部４に対する支持板３の配置が維持されるため、支持板３の光学特性に関する校正を容易に行うことができる。
【００４９】
本実施形態の球体形状測定装置１には、従来の球体回転装置が有するような回転機構が設けられていないため、機械的な劣化が抑制され、長期に亘って使用することができる。また、本実施形態では、従来の球体回転装置よりも必要とする部品点数が少ないため、製造コストを抑制できる。
【００５０】
〔変形例〕
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
【００５１】
前記実施形態では、支持板３に形成される孔３１の形状は、円形であるが、特に限定されない。例えば、支持板３を法線方向から見たとき、孔３１の形状は、多角形であってもよいし、中心部に向かって突出する複数の凸部を有する形状であってもよい。前者の場合、孔の縁部のうち多角形の各辺の一部が球体Ｂに当接し、後者の場合、孔の縁部のうち複数の凸部の先端が球体Ｂに当接する。
前記実施形態では、支持板３を貫通する孔３１が形成されているが、孔３１の代わりに凹部が設けられていてもよい。この場合、凹部の縁部が構成する当接部が、球体Ｂに当接する。Ｚ方向から見たときの凹部の形状は、孔３１と同様、円形であってもよいし、その他の形状であってもよい。
【００５２】
前記実施形態では、支持板３には孔３１が形成されているが、孔３１の代わりに、Ｚ方向に延びる筒状の環状突起部３２が設けられていてもよい（図８参照）。環状突起部３２は、支持板３の上面３０１からＺ方向上側に突出しており、環状突起部３２の内径Ｗｈ２は、球体Ｂの直径Ｗｂよりも小さい。また、環状突起部３２の環形状は、孔３１と同様、円形であってもよいし、他の形状であってもよい。
環状突起部３２は、その内側の縁部分である当接部３２０が、任意の緯線である当接線Ｂａに沿って球体Ｂに当接することにより、球体Ｂを支持する。このとき、球体Ｂの下側の頂点Ｂｐと支持板３の上面３０１との間には隙間ができる。
【００５３】
前記実施形態では、球体形状測定装置１は、２つの加振器５１，５２を備えているが、１つの加振器を備えてもよいし、３つ以上の加振器を備えてもよい。ただし、複数の加振器を備える場合、各加振器による振動伝達経路の方向は、互いに異なることが好ましい。
前記実施形態では、加振器５１，５２は、支持板３に継続的な振動を加えるように構成されているが、支持板３に一時的な衝撃を加えるハンマー等によって構成されてもよい。この場合、加振器を制御する加振制御部は、加振器が加える衝撃の大きさを調整可能であることが好ましい。
前記実施形態では、加振器５１，５２は、支持板３に対してＺ方向（鉛直方向）の振動を加えているが、振動の方向はこれに限られない。すなわち、本発明の加振器が加える振動または衝撃は、ＸＹ平面（水平方向）に平行な方向の成分が含まれていてもよい。
【００５４】
前記実施形態では、加振器５１，５２は、支持板３に接触して加振を行う構成であるが、電磁力や空気圧などを利用することで、非接触で支持板３を加振する構成であってもよい。
また、前記実施形態では、加振器５１，５２は、支持板３に振動波を発生させることで、球体Ｂを跳ね上げて（浮上させて）回転させているが、加振器５１，５２が球体Ｂの浮上を行いつつ、電磁力や空気圧などを利用して球体Ｂの回転を補助してもよい。
【００５５】
支持板３の振動モードを調整する手段として、以下に挙げる手段を用いてもよい。
例えば、支持板３には、加振部Ｇ１，Ｇ２から当接部３１０までの振動伝達経路Ｒ１，Ｒ２の一部を押さえつけ、振動を部分的に減衰させる減衰手段が設けられていてもよい。減衰手段としては、支持板３の一部を把持する手段、支持板３の一部に載置される錘、および、支持板３の一部を吸引する手段などが挙げられる。
また、支持板３の振動伝達経路Ｒ１，Ｒ２において、支持板３の厚みを変更してもよいし、支持板３に切欠きを形成してもよい。
また、支持板３の振動伝達経路Ｒ１，Ｒ２において、支持板３の一部を取り除き、支持板３の材質とは異なる材質の部材を組み込んでもよい。
【００５６】
前記実施形態では、照明部２が支持板３の下側に配置され、撮像部４が支持板３の上側に配置されているが、照明部２および撮像部４の配置は逆であってもよい。
前記実施形態では、撮像部４の光軸Ａは、鉛直方向（Ｚ方向）に平行な軸であるが、延長方向から大きく傾いた軸であってもよい。この場合、外光などに起因する支持板３からの反射光（迷光）が撮像部４に入射することを抑制できる。これにより、測定結果の誤差を抑制できる。
【００５７】
前記実施形態では、支持板３には、１つの球体Ｂを支持する１つの当接部３１０が設けられているが、複数の球体Ｂを支持する複数の当接部３１０（複数の孔３１）が設けられていてもよい。この場合、撮像部４は、複数の球体Ｂを撮像するように構成されてもよい。
前記実施形態では、支持体として透明な支持板３を用いたが、透過照明を用いない場合には不透明であってもよい。また、支持体は板状に限らず、ある程度厚みがあるブロック状の支持体としてもよい。
【００５８】
前記実施形態では、球体形状測定装置１が、透過照明を用いた非接触型の画像測定装置として構成されているが、本発明はこれに限られない。
例えば、照明部２は、透過照明ではなく落斜照明を構成し、撮像部４は、球体Ｂの投影像ではなく実像を撮像してもよい。
また、本発明の球体形状測定装置は、球体Ｂに接触するスタイラスを有する接触型の装置として構成されてもよい。この場合、前記実施気体における照明部２および撮像部４は省略され、支持板３は不透明であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、球体形状測定装置に利用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１…球体形状測定装置、２…照明部、３…支持板、３１…孔、３２…環状突起部、３１０，３２０…当接部、４…撮像部、５１，５２…加振器、５１０，５２０…振動伝達部、６…制御ユニット、６１…制御部、６２…照明用ドライバ、６３…加振用ドライバ、６４…撮像用ドライバ、６５…照明制御部、６６…加振制御部、６７…撮像制御部、６８…データ処理部、Ａ…光軸、Ｂ…球体、Ｂａ…当接線、Ｇ１，Ｇ２…加振部、Ｌ…光束、Ｌｔ…光、Ｒ１，Ｒ２…振動伝達経路。
【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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