(57)【要約】      （修正有）【課題】被計測穴の加工状態を容易に計測することができる計測装置を提供する。【解決手段】被計測穴内周面２ａの計測光のリング光Ｌを照射する照射手段４と、照射手段４によって照射されたリング光を被計測物方向へ反射する反射手段７と照射されたリング光が、光学手段６の平端部より入射し前記内周面２ａ全周に亘ってリング光を反射する凹面６ａと、内周面２ａに照射したリング光Ｌの鏡像ＬＳを映し出す凹面６ｂを併せ持つ光学手段６と、光学手段６に映し出された鏡像ＬＳを撮像する撮像手段８を備え、撮像手段８による撮像情報に基づき、被計測物２の計測を行う計測装置１。【選択図】図１
2019101005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測穴内周面（２ａ）の計測光のリング光（Ｌ）を照射する照射手段（４）と、該照射手段（４）によって照射された平行なリング光を被計測物方向へ反射する反射手段（７）と、照射された平行なリング光が光学手段（６）の平端部より入射し他端部より前記内周面（２ａ）全周に亘ってリング光を反射して照射する凹面（６ａ）と内周面（２ａ）に照射されたリング光（Ｌ）の鏡像（ＬＳ）を映し出す凹面（６ｂ）を併せ持つ光学手段（６）と、該光学手段（６）の凹面（６ａ）に映し出された鏡像（ＬＳ）を撮像する撮像手段（８）を備え、該撮像手段（８）による撮像情報に基づき、被計測物（２）の計測を行う計測装置において、
前記照射手段（４）、反射手段（７）を経た平行なリング光の照射方向と撮像手段（８）による撮像方向を同一方向と同一軸に配置し、該照射手段（４）によって照射された平行なリング光が光学手段（６）の平端部より入射し被測定物（２）の内周面（２ａ）に照射され、反射したリング光の鏡像（ＬＳ）が光学手段（６）の凹面（６ｂ）に映し出され、鏡像（ＬＳ）を撮像できるように構成した計測装置。
【請求項２】
前記光学手段（６）を撮像手段（８）の前方に配置し、光学手段（６）の着脱を容易にした請求項１の計測装置。
【請求項３】
前記照射手段（４）のコーンレンズ（９）を軸方向に調整機能を設け、リング光径を調整できる構造とした請求項１又は２の計測装置。
【請求項４】
前記光学手段６のアキシコンレンズの凹端面側の形状が、凹円錐面と凹円錐面の複数形状とする請求項１又は２又は３の計測装置。
【請求項５】
前記光学手段６のアキシコンレンズの凹端面側の形状が、凹球面と凹円錐面の複数形状とする請求項１又は２又は３の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は被計測物の加工穴の計測を行う計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】従来、被計測物の加工穴の内径測定は、内周面全周にわたって線状のリング光を照射し、内周面全周に形成された前記リング光を撮像することによって、被計測物の内面形状等を計測する計測装置が公知となっている。（例えば特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００７−２８５８９１号広報
【０００３】  被計測物の貫通穴の検査は被計測物を移動台に搭載そして移動し光源より照明光の穴内面鏡像を撮像し撮像情報に基づき外観検査している。
【特許文献２】特開２００４−２０５２１８号広報
【０００４】一方、非接触型距離測定器を使用した内径測定では、平行ビームを使用し内径の表面までの距離を演算し計測している。
【特許文献３】特開２００１−３３２１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上記特許文献１において撮像手段は、被計測物の内周面のリング光が形成されている部分全体を撮像する必要があり、比較的大きな視野角が必要となり分解能向上には不向きである。
光ビームを発生する光源が撮像センサの前方に配置されているため、光源及び光源を支持する構造物があり、光源及び支持構造物の寸法により小径の内周面は計測が容易ではない。また有底穴の計測は光源及び支持構造物があるため計測範囲が制限される。【０００６】  特許文献２においては、被計測物が貫通穴であることが前提であり、また被計測物が搭載台に固定され光源と同一軸上での移動が前提のため、被測定物に複数の計測箇所がある場合は計測準備時間が多くかかり容易ではない。【０００７】上記特許文献３において、被計測物が有底穴の場合、撮像装置とは別にミラー部品があることにより照射手段より奥の検査が不可能であり、小径の内径計測には不向きである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】    上記課題を解決するための本発明の計測装置は、被計測物（２）の加工穴の内周面（２ａ）の計測にリング光（Ｌ）を照射する照射手段（４）と、該照射手段（４）によって照射されたリング光を被計測物方向へ反射する反射手段（７）と照射されたリング光が、光学手段（６）の端部より入射し前記内周面（２ａ）全周に亘って反射する内面（６ａ）と内周面（２ａ）に照射された反射光を鏡像（ＬＳ）する内面（６ｂ）を併せ持つ光学手段（６）と、該光学手段（６）に鏡像（ＬＳ）された像を撮像する撮像手段（８）を備え、該撮像手段（８）による撮像情報に基づき、被計測物（２）の内周面（２ａ）の計測できるように構成したことで、構造が簡単で小型化が可能になり小径穴や有底穴の課題を解決した。【０００９】  第２に、計測範囲を小さく設定することで、１ピクセルあたりの分解能が高くなり計測精度が向上し課題を解決した。【００１０】  第３に、光学手段６はＯリング１２を介しキャップナット５で固定されており着脱が容易であることで、異径穴の測定も容易になり計測時間の短縮課題を解決した。
【発明の効果】
【００１１】  以上のように構成される本発明は、撮像手段と同一軸方向に平行なリング光が照射され光学手段６の端面より入射し、光学手段６の凹内面６ａによりリング光が反射して円錐状に拡がり内周面２ａへリング光Ｌが形成される。形成されたリング光Ｌが該光学手段６の内面６ｂに鏡像ＬＳされ撮像手段によって撮像することができる。【００１２】  これにより被計測物の加工穴径、又は孔径は、光学手段６が出し入れ可能な寸法であれば計測可能となるため、小径穴計測を容易に高精度で行うことができる。【００１３】  特に有底穴に対しては、光学手段６の端部まで穴に入ることが出来るので、有底穴の底部計測が可能である。【００１４】  光学手段６は着脱が容易であり、被計測物の穴径により適切な光学手段６の外径や内面６ａ角度や内面６ｂ形状等のものと交換が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  図１は、本発明の計測装置１の概要を示す断面図である。図１に示されるように、本計測装置１は被計測物２の有底穴に挿入され、本実施形態においては被測定物２の内周面２ａの計測を行うことができる。【００１６】  本計測装置１は、筒状内に反射手段７を収納した本体３と該本体３に装着されている照射手段４、及び本体３に挿入されＯリング１２を介しキャップナット５で固定されている光学手段６と、該本体１に光学手段６と対向し装着されている撮像手段８を備えている。【００１７】  前記照射手段４は、レーザー発光装置１１とコーンレンズ９とコーンレンズ９ａと筒体１０によって構成されている。前記コーンレンズ９、コーンレンズ９ａは一端側が円錐状に突出し、他面側が平面の端面をなしている。レーザー発光装置１１とコーンレンズ９、コーンレンズ９ａとは、コーンレンズ９、コーンレンズ９ａの円錐部分の頂点を通る平面端面に垂直な軸線（中心軸線）と、レーザー光の照射軸線とが一致し、レーザー発光装置１１からコーンレンズ９の端平面にレーザー光が照射されるように、筐体１０内に収納されている。【００１８】  前記照射手段４は、レーザー発光装置１１からコーンレンズ９の端平面に照射されたレーザー光がコーンレンズ９の頂部より円錐状に拡がり射出され、コーンレンズ９ａの頂部より入射されたレーザー光はコーンレンズ９ａの端平面より平行なリング光になり照射される。コーンレンズ９ａは固定リング１３によって固定され、照射される平行なリング光の径は調整リング１４の移動に伴いコーンレンズ９ａが移動し調整可能となる。照射手段４は上記のようにユニット化され取付けブロック１５に挿入し本体３に装着されている。【００１９】  照射手段４のユニットは、取付けブロック１５を介し本体３に装着することによって、照射手段４により本体１へ容易に平行なリング光を照射できる。照射手段４から照射した平行なリング光は反射手段７のビームスプリッタに入射され光学手段６へ出射される。【００２０】  光学手段６のアキシコンミラーは、本体３に挿入されＯリング１２を介しキャップナット５により固定されている。反射手段７より出射された平行なリング光は光学手段６のアキシコンミラー平端面側より入射する。光学手段６のアキシコンミラーは一端側が平面の端面であり、他端面は角度の異なる凹面６ａと凹面６ｂからなる円錐形の形状をしている裏面鏡である。【００２１】前記光学手段６のアキシコンレンズの平端面側より入射した平行なリング光は、アキシコンレンズ凹面６ａに照射して反射して円錐状に拡がるリング光Ｒを形成し被測定物の内周面２ａ全周に線状のリング光Ｌを形成する。また前記光学手段６の凹面６ａの内側に凹面６ｂが形成されており、リング光Ｌの鏡像ＬＳが映し出されるように形成されている。本実施形態において、光学手段６のアキシコンミラー凹面６ａは、円錐状に拡がるリング光Ｒが、側面視（図１）で光学手段６の中心軸線を中心に８０度で拡がるように設定され、鏡像ＬＳが映し出される凹面６ｂは中心軸線に対し９０度に設定されている円錐形状である。【００２２】  前記撮像手段８はデジタルカメラ１７とレンズ８とを備えている。該撮像手段８は、前記光学手段６のアキシコン���ンズの凹面６ｂに映し出された鏡像ＬＳと対向して、本体３の光学手段６の反対側に配置されている。撮像手段８の視野角は光学手段６のアキシコンミラー凹面６ｂが撮影することができる程度に設定されている。【００２３】  デジタルカメラ１７の撮像範囲は、被計測物２の内周面２ａに形成されたリング光Ｌ全体を直接撮影する場合に比較して小さく設定されている。撮像手段８は、被計測物２の内周面２ａに形成されたリング光Ｌ全体が、光学手段６の凹面６ｂに映し出された鏡像ＬＳを撮像する。【００２４】  前記撮像手段８の出力は、図示しない演算手段に入力される。本実施形態において演算手段は、被計測物２の内周面２ａに形成された線状のリング光Ｌが映し出された鏡像ＬＳに基づいて被計測物２の直径値等を計測する従来公知の手段からなる。
図２に示されるように、被計測物２の内周面２ａは、アキシコンミラー凹面６ａに照射した平行なリング光は反射して円錐状に拡がる線状のリング光Ｒになり、内周面２ａにリング光Ｌを形成し、前記アキシコンミラー凹面６ｂに鏡像ＬＳを投影する。鏡像ＬＳは撮像手段１７に内蔵された撮像体１７ａに撮像される。【００２５】  これに対し、被測定物２より大きい被測定物２’の内周面２ａ’は、円錐状に拡がる線状のリング光Ｒに傾きがあるためリング光Ｌ’を形成する。前記リング光Ｌ’は前記アキシコンミラー凹面６ｂに鏡像ＬＳ’を投影し前記撮像体１７ａに撮像される。【００２６】  本実施形態においては、被測定物２より被測定物２’が大きい。一方、前記記憶媒体１７ａに撮像された被測定物２’の鏡像ＬＳ’は、被測定物２の鏡像ＬＳより縮小されて投影し撮像される。しかし前記リングＲは円錐状に拡がる傾きがあるので変位量を拡大して撮像することができる。撮像後の値は、係数を設けて変換し測定値としている。計測値を算出するための係数は、径の異なるリングゲージを２個測定し決めている。なお円又は、楕円の演算手段は従来公知であるため、詳細な説明は割愛する。【００２７】  本計測装置１は撮像手段８の１ピクセルあたりの撮像範囲が前記のように小さいため、高精度で撮像できるが、前記光学手段６のアキシコンミラー凹面６ｂに投影された鏡像ＬＳは、円錐状に拡げられたリング光Ｒにより変位量を拡大して投影されるため、高分解能で計測することができる。【００２８】    本計測装置１は、投影手段４の平行なリング光径の調整が容易に行え、かつ光学手段６の交換が容易に行えるため、被計測物に最適な光学手段６のアキシコンミラー凹面形状を変更し計測精度を向上できる。【００２９】  なお本計測装置１は、光学手段６の部分を被計測物に挿入するため、有底小径穴、小径孔の計測に適している。【００３０】  本計測装置は、測定光としてレーザー光を使用しているが、平行光を使用し縞リング光などを測定光として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】計測装置の概要を示す側断面図である。
【図２】リング光の投影、経路状態を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００３２】１  ：  計測装置
２  ：  被計測物
３  ：  本体
４  ：  照射手段
５  ：  キャップナット
６  ：  光学手段
７  ：  反射手段
８  ：  撮像手段
９  ：  コーンレンズ
９ａ  ：  コーンレンズ
１０  ：  筐体
１１  ：  レーザー発光装置
１２  ：  Ｏリング
１３  ：  固定リング
１４  ：  調整リング
１５  ：  取付けブロック
１７  ：  デジタルカメラ
１８  ：  レンズ
【図１】
2019101005.tif 000003
【図２】
2019101005.tif 000004