(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】被計測穴の内周面全周２ａ計測に縞リングパターンを投影する複数の照射手段４ａ、４ｂ、４ｃと、投影された該縞リングパターンを前記内周面全周２ａ方向に亘って投影するａ手段、内周面からの反射した縞リングパターンを映し出すｂ手段、ａ手段とｂ手段を併せ持つ光学手段１７と、該光学手段１７に映し出された縞リングパターン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、被計測穴の計測を行う計測装置１。【選択図】図１
2019101006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測穴の計測に使用する縞リングパターンを投影する照射手段と、投影された該縞リングパターンを被計測穴の内周面全周方向に亘って投影するａ手段、該内周面からの反射した縞リングパターンを映し出すｂ手段、前記ａ手段と前記ｂ手段を併せ持つ光学手段と、該光学手段に映し出された縞リングパターン像を撮像する撮像手段を備え、該撮像手段による撮像情報に基づき、被計測穴の内周面計測を行う計測装置
【請求項２】
前記照射手段からの縞リングパターン投影方向と撮像手段による撮像方向と光学手段を同一方向、同軸上に配置し、該照射手段によって投影された縞リングパターンが撮像範囲の外周より投影され、また該光学手段に映し出された縞リングパターン像を対向で撮像できるように構成した、請求項１の計測装置。
【請求項３】
前記光学手段を、被計測穴に挿入し計測を行う請求項１又は２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ものである。
【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、そして台を移動し照明光による穴内面の反射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るため、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。内径内の面情報を入手するために装置全体または光源を移動しなければならず構造が複雑になる。【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台移動が前提のため、計測時間が多くかかり被測定物に複数の計測箇所がある場合は容易ではなく、また小径穴は計測できない。【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り、また内径表面情報の入手が容易ではない。
【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、被計測物の加工穴の計測に使用する縞リングパターンを投影する複数の照射手段と、投影された該縞リングパターンを前記内周面全周に亘って投影するａ手段、該内周面からの反射した縞リングパターンを映し出すｂ手段、前記ａ手段とｂ手段を併せ持つ光学手段と、該光学手段に映し出された縞リングパターン像を撮像する撮像手段を備え、該撮像手段による撮像情報に基づき、被計測物の内周面の計測を行う計測装置において、前記複数の照射手段からの縞リングパターン照射方向と撮像手段による撮像方向を同一方向に配置し、該複数照射手段によって投影された複数回の縞リングパターンが該光学手段に映し出された縞リングパターン像を撮像できるように構成したことで、構造が簡単で小型になり被計測物の小径穴の計測情報を短時間で取得できることで課題を解決した。【０００９】  第２に、計測手法は縞リングパターン投影による三次元計測を行っているため、レーザーリング光では困難な内面情報を短時間で高精度に取得できることで課題を解決した。【００１０】  第３に、光学手段は着脱が容易で簡単構造であり、光学手段の部分を被計測穴に挿入することで計測できるため、小径穴や有底穴計測の課題を解決した。
【発明の効果】
【００１１】  以上のように構成される本発明は、可動部のない簡単な構造により加工穴の計測ができることで、内径値、形状、表面形状、テーパー穴、表面外観検査等の計測効率が大幅に向上した。【００１２】  これにより被計測物の加工穴は、光学手段が出し入れ可能な寸法であれば計測可能となるため、小径の穴計測が高精度で行うことができる。【００１３】  そして、有底穴は光学手段が穴底まで入ることが出来るので、底部計測が可能になった。【００１４】  光学手段、照射手段は着脱が容易であるため、被計測物の穴径に適切な大きさの光学手段と縞リングパターンの交換ができるので異径穴の計測も可能になりメンテナンス性が良くなった。
【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に示される計測装置の概略構成を説明する。【００１６】    本計測装置１は被計測物２の穴に光学手段１７が挿入され、穴の内周面２ａの計測を行うことができる。
本計測装置１の本体３は、被計測穴の内周面２ａ計測に縞リングパターンを投影する３基の照射手段４ａ、４ｂ、４ｃを備えている。各３基の照射手段は、平行光を照射するコリメートライト１１と、各３基に縞リングパターンを形成する３種の異なるネガパターン９ａ、９ｂ、９ｃを備え、また各３基で投影された平行な縞リングパターンの入射光を光学手段１７へ出射するビームスプリッタ７を備え、各３基の出射された縞リングパターン投影方向と投影軸が、本体３の中心線と一致するように本体３に装着されている。光学手段１７は本体３の中心線と一致するように本体３の右端部に挿入され、Ｏリング１２を介しキャップナット５で固定されている。撮像手段８は光学手段の対向側に本体３の左側中心線上に配置されている。【００１７】  前記の照射手段４ａは、ライト取付け本体１０に平行光を照射するコリメートライト１１と、縞のパターンを形成するネガパターン９ａが固定リング１３により、ライト取付け本体１０の中心線上に固定され、コリメートライト１１より照射した平行光は、ネガパターン９ａを通過し平行光の縞リングパターン光となりビームスプリッタ７に入射し光学手段１７へ出射するようにユニット化している。
図２の略図より、前記照射手段４ａと照射手段４ｂ、４ｃは同じ構成であるが、ネガパターン９ａ、９ｂ、９ｃは異なる縞リングパターンとなっている。内周面２ａに投影された縞リングパターンの投影強度を正弦波に変調し、縞リングパターンの位相をずらしながら投影して撮像する方法を行っているため、ネガパターン９ａ、９ｂ、９ｃの縞リングパターンは位相を各１／３ずらした縞リングパターンでありＬａ、Ｌｂ、Ｌｃとなって投影される。【００１８】  図２の略図より、光学手段１７は、中空円筒形状の凹円錐アキシコンレンズ１６と凹球面裏面鏡のアキシコンミラー６が組合されユニット化している。
投影された縞リングパターン光は、前記光学手段１７の凹アキシコンレンズ１６端面に入射し、凹アキシコンレンズ１６の他端面より被計測穴の内周面２ａへ円錐状に屈折し投影される。内周面２ａに投影された縞リングパターンは、前記光学手段１７のアキシコンミラー６の内面６ａに映し出される。【００１９】  図１より、前記撮像手段８はデジタルカメラ１５とレンズ１４を備えている。前記撮像手段８は、前記光学手段６のアキシコンミラー６の内面６ａに映し出された縞リングパターン像を撮像できるように対向して配置され、前記撮像手段８の視野角は前記光学手段６のアキシコンミラーの内面６ａを撮像する範囲に設定されパノラマ画像として撮像する。【００２０】  前記デジタルカメラ１５の撮像範囲は、被計測物２の内周面２ａに形成された縞リングパターン像全体を直接撮影する場合に比較して小さく設定し、撮像範囲の１ピクセルあたりの分解能を高く高精度で撮像している。【００２１】  本実施形態において計測は、前記照射手段４ａより被計測物２の内周面２ａに投影した縞リングパターン像が映し出されたアキシコンミラー内面６ａを撮像手段８で撮像したパノラマ画像を、次に前記照射手段４ｂより被計測物２の内周面２ａに投影した縞リングパターン像が映し出されたアキシコンミラー内面６ａを撮像手段８で撮像したパノラマ画像を、次に照射手段４ｃより被計測物２の内周面２ａに投影した縞リングパターン像が映し出されたアキシコンミラー内面６ａを撮像手段８で撮像したパノラマ画像を順次演算手段に出力する。【００２２】  前記撮像手段８の出力は、図示していない演算手段に入力される。
演算手段に入力されたパノラマ画像データは、前記照射手段４ａ、４ｂ、４ｃ、３枚の位相シフトされたパノラマ画像データにより演算され計測値とする。測定値は、撮像手段８より出力されたパノラマ画像データは平面画像に変換し、被計測物２の内周面２ａに形成された３枚の縞リングパターンを平面３枚の格子パターンに変換し位相シフト法を使用して３次元形状データにすることができる。また投影手段４ａのパノラマ画像データからは縞リングパターンより内周面の直径値や円筒度等の計測が可能である。なお演算手段であるパノラマ変換、位相シフト法、楕円計測等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。また演算に使用する測定係数は、リングゲージを測定し決定している。【００２３】  本計測装置１は、各照射手段内のネガパターン交換、また光学手段１７の交換が容易に行えるため、被計測穴に最適な光学手段６の径やアキシコンミラー凹面形状を変更し計測できる。【００２４】  なお本計測装置１は、光学手段１７の部分を被計測物に挿入するため、有底小径穴の計測にも適している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】計測装置の概要を示す側断面図である。
【図２】縞リングパターン光の投影状態を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００２６】１  ：  計測装置
２  ：  被計測物
３  ：  本体
４ａ〜４ｃ  ：  照射手段
５  ：  キャップナット
６  ：  凹球面アキシコンミラー
７  ：  ビームスプリッタ
８  ：  撮像手段
９ａ〜９ｃ  ：  ネガパターン
１０  ：  ライト取付け本体
１１  ：  コリメートライト
１２  ：  Ｏリング
１３  ：  固定リング
１４  ：  レンズ
１５  ：  デジタルカメラ
１７  ：  光学手段
【図１】
2019101006.tif 000003
【図２】
2019101006.tif 000004