(57)【要約】【課題】微細孔８が穿孔された被計測ワーク２の基準軸に対する微細孔８の孔中心軸角度を、短時間で精度良く計測する。【解決手段】微細孔８の一端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔一端側中心座標Ｒ１を算出し、次に微細孔８の他端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔他端側中心座標Ｒ２を算出し、孔一端側中心座標Ｒ１と孔他端側中心座標Ｒ２とから光学中心軸に対する微細孔８の孔中心軸の傾き姿勢を算出し、その孔中心軸の傾き姿勢と被計測ワーク２の所定の位置決め姿勢とから基準軸に対する微細孔８の孔中心軸角度を算出する。  これによれば、被計測ワーク２の基準軸に対する微細孔８の孔中心軸角度を正確に計測することができる。また、ピンゲージを用いた従来の計測方法と比べて計測を短時間で行うことができる。【選択図】図２
2008082787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細孔（８）が穿孔された被計測ワーク（２）の基準軸に対する前記微細孔（８）の孔中心軸角度を計測する微細孔角度計測方法であり、
前記微細孔（８）の画像データを得るための撮像手段（２６）と、
前記被計測ワーク（２）を所定の位置姿勢で位置決めするとともに、前記微細孔（８）の孔中心軸が前記撮像手段（２６）の光学中心軸と同軸となるように前記被計測ワーク（２）の位置姿勢を調節することのできるワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）と、
前記撮像手段（２６）で得られた画像データから前記微細孔（８）の一端および他端のエッジに焦点が合うように前記ワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）を調節する焦点合わせ手段（３０）と、
前記撮像手段（２６）で得られた画像データを処理する画像処理手段（２８）と、
前記ワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）の位置姿勢データと前記画像処理手段（２８）の画像処理データとから前記微細孔（８）の孔中心座標を算出する座標演算手段（３２）とを備え、
前記微細孔（８）の一端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔一端側中心座標（Ｒ１）を算出し、次に前記微細孔（８）の他端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔他端側中心座標（Ｒ２）を算出し、前記孔一端側中心座標（Ｒ１）と前記孔他端側中心座標（Ｒ２）とから前記光学中心軸に対する前記微細孔（８）の孔中心軸の傾き姿勢を算出し、その孔中心軸の傾き姿勢が前記光学中心軸と同軸となるように前記ワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）によって前記被計測ワーク（２）の位置姿勢を調節し、前記孔中心軸の傾き姿勢が前記光学中心軸と同軸となったときの前記ワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）の姿勢から前記基準軸に対する前記微細孔（８）の孔中心軸角度を算出することを特徴とする微細孔角度計測方法。
【請求項２】
微細孔（８）が穿孔された被計測ワーク（２）の基準軸に対する前記微細孔（８）の孔中心軸角度を計測する微細孔角度計測方法であり、
前記微細孔（８）の画像データを得るための撮像手段（２６）と、
前記微細孔（８）の孔中心軸が前記撮像手段（２６）の光学中心軸と略同軸となる所定の位置姿勢に前記被計測ワーク（２）を位置決めするワーク位置決め手段（２１、２２、３１）と、
前記撮像手段（２６）で得られた画像データから前記微細孔（８）の一端および他端のエッジに焦点が合うように前記ワーク位置決め手段（２１、２２、３１）を調節する焦点合わせ手段（３０）と、
前記撮像手段（２６）で得られた画像データを処理する画像処理手段（２８）と、
前記ワーク位置決め手段（２１、２２、３１）の位置姿勢データと前記画像処理手段（２８）の画像処理データとから前記微細孔（８）の孔中心座標を算出する座標演算手段（３２）とを備え、
前記微細孔（８）の一端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔一端側中心座標（Ｒ１）を算出し、次に前記微細孔（８）の他端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔他端側中心座標（Ｒ２）を算出し、前記孔一端側中心座標（Ｒ１）と前記孔他端側中心座標（Ｒ２）とから前記光学中心軸に対する前記微細孔（８）の孔中心軸の傾き姿勢を算出し、その孔中心軸の傾き姿勢と前記被計測ワーク（２）の所定の位置決め姿勢とから前記基準軸に対する前記微細孔（８）の孔中心軸角度を算出することを特徴とする微細孔角度計測方法。
【請求項３】
照明手段（３３）を有し、前記照明手段（３３）にて前記微細孔（８）の前記撮像手段（２６）側と反対側の端面を照明しながら計測することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微細孔角度計測方法。
【請求項４】
微細孔（８）が穿孔された被計測ワーク（２）の基準軸に対する前記微細孔（８）の孔中心軸角度を計測する微細孔角度計測装置であり、
前記微細孔（８）の画像データを得るための撮像手段（２６）と、
前記被計測ワーク（２）を所定の位置姿勢で位置決めできるとともに、前記微細孔（８）の孔中心軸が前記撮像手段（２６）の光学中心軸と同軸となるように前記被計測ワーク（２）の位置姿勢を調節することのできるワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）と、
前記微細孔（８）の前記撮像手段（２６）側と反対側の端面を照明する照明手段（３３）と、
前記撮像手段（２６）で得られた画像データから前記微細孔（８）の一端側および他端側のエッジに焦点が合うように前記ワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）を調節する焦点合わせ手段（３０）と、
前記撮像手段（２６）で得られた画像データを処理する画像処理手段（２８）と、
前記ワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）の位置姿勢データと前記画像処理手段（２８）の画像処理データとから前記微細孔（８）の孔中心座標を算出する座標演算手段（３２）とを備えることを特徴とする微細孔角度計測装置。
【請求項５】
前記被計測ワーク（２）は燃料噴射ノズル（１）のノズルボデー（２）であり、前記微細孔（８）は前記ノズルボデー（２）に複数穿孔された噴孔（８）であり、前記ノズルボデー（２）の中心軸に対する前記噴孔（８）の噴孔角度を計測することを特徴とする請求項４に記載の微細孔角度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃料噴射ノズルのノズルボデーに穿孔された噴孔の噴孔角度など、微細孔が穿孔された被計測ワークの基準軸に対する微細孔の孔中心軸角度を計測する微細孔角度計測方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、噴射ノズルのノズルボデーに穿孔された噴孔の噴孔角度を測定する場合、工具顕微鏡や３次元測定機などの拡大して角度を計測することのできる計測器を用いている。そしてまず、計測する噴孔の噴孔径に最適なピンゲージを選定して噴孔に立て、そのピンゲージの噴孔から突き出た部分が計測器に対して水平となるようにノズルボデーを位置決めし、ノズルボデーの中心軸に対するピンゲージの角度を計って噴孔角度としている。
【０００３】
微細な孔の計測に関する従来技術として、下記に示す特許文献１、２などがある。対象はいずれも、インクジェットプリンタの印字ヘッドにある所定間隔で複数配置されたノズル穴である。特許文献１は穴の形状検査のため、連続した微細穴形状を高速に且つ高精度にしかも連続して位置決めする方法が示されている。また特許文献２は、穴寸法を高精度に計測する方法が示されている。そしていずれも、カメラ、画像処理装置とモニタ、オートフォーカス装置、ワーク位置決め装置とモータコントローラなどより構成されている。
【特許文献１】特開平１０−１００４１５号公報
【特許文献２】特開２００１−３０４８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の噴孔角度計測方法では、噴孔径に隙間なく密着するピンゲージの選択は困難であり、多くの場合は微小な隙間が生じて傾斜方向にガタが発生する。このため、ノズルの噴孔角度測定においては時間が掛かるうえに、正確な計測ができないという問題点がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、微細孔が穿孔された被計測ワークの基準軸に対する微細孔の孔中心軸角度を、短時間で精度良く計測する計測方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項５に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、微細孔（８）が穿孔された被計測ワーク（２）の基準軸に対する微細孔（８）の孔中心軸角度を計測する微細孔角度計測方法であり、
微細孔（８）の画像データを得るための撮像手段（２６）と、
被計測ワーク（２）を所定の位置姿勢で位置決めするとともに、微細孔（８）の孔中心軸が撮像手段（２６）の光学中心軸と同軸となるように被計測ワーク（２）の位置姿勢を調節することのできるワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）と、
撮像手段（２６）で得られた画像データから微細孔（８）の一端および他端のエッジに焦点が合うようにワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）を調節する焦点合わせ手段（３０）と、
撮像手段（２６）で得られた画像データを処理する画像処理手段（２８）と、
ワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）の位置姿勢データと画像処理手段（２８）の画像処理データとから微細孔（８）の孔中心座標を算出する座標演算手段（３２）とを備え、
微細孔（８）の一端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔一端側中心座標（Ｒ１）を算出し、次に微細孔（８）の他端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔他端側中心座標（Ｒ２）を算出し、孔一端側中心座標（Ｒ１）と孔他端側中心座標（Ｒ２）とから光学中心軸に対する微細孔（８）の孔中心軸の傾き姿勢を算出し、その孔中心軸の傾き姿勢が光学中心軸と同軸となるようにワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）によって被計測ワーク（２）の位置姿勢を調節し、孔中心軸の傾き姿勢が光学中心軸と同軸となったときのワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）の姿勢から基準軸に対する微細孔（８）の孔中心軸角度を算出することを特徴としている。
【０００７】
この請求項１に記載の発明によれば、微細孔（８）の一端側の中心座標（Ｒ１）と他端側の中心座標（Ｒ２）とが光学中心軸と同軸上となるように被計測ワーク（２）の位置姿勢を調節することにより、微細孔（８）を撮像手段（２６）に対して真っ直ぐな姿勢とすることができ、そのときのワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）の姿勢を読み込むことにより被計測ワーク（２）の基準軸に対する微細孔（８）の孔中心軸角度を正確に計測することができる。また、ピンゲージを用いた従来の計測方法と比べ、焦点合わせや両中心座標（Ｒ１、Ｒ２）を一致させる作動を自動で行わせることにより、計測を短時間で行うことができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明では、微細孔（８）が穿孔された被計測ワーク（２）の基準軸に対する微細孔（８）の孔中心軸角度を計測する微細孔角度計測方法であり、
微細孔（８）の画像データを得るための撮像手段（２６）と、
微細孔（８）の孔中心軸が撮像手段（２６）の光学中心軸と略同軸となる所定の位置姿勢に被計測ワーク（２）を位置決めするワーク位置決め手段（２１、２２、３１）と、
撮像手段（２６）で得られた画像データから微細孔（８）の一端および他端のエッジに焦点が合うようにワーク位置決め手段（２１、２２、３１）を調節する焦点合わせ手段（３０）と、
撮像手段（２６）で得られた画像データを処理する画像処理手段（２８）と、
ワーク位置決め手段（２１、２２、３１）の位置姿勢データと画像処理手段（２８）の画像処理データとから微細孔（８）の孔中心座標を算出する座標演算手段（３２）とを備え、
微細孔（８）の一端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔一端側中心座標（Ｒ１）を算出し、次に微細孔（８）の他端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔他端側中心座標（Ｒ２）を算出し、孔一端側中心座標（Ｒ１）と孔他端側中心座標（Ｒ２）とから光学中心軸に対する微細孔（８）の孔中心軸の傾き姿勢を算出し、その孔中心軸の傾き姿勢と被計測ワーク（２）の所定の位置決め姿勢とから基準軸に対する微細孔（８）の孔中心軸角度を算出することを特徴としている。
【０００９】
この請求項２に記載の発明によれば、微細孔（８）の一端側の中心座標（Ｒ１）と他端側の中心座標（Ｒ２）とから光学中心軸に対する微細孔（８）の孔中心軸の傾き姿勢を算出することができる。被計測ワーク（２）の所定の位置決め姿勢を、例えば図面上の設計値としておけば、この孔中心軸の傾き姿勢は設計値に対するばらつきとして見ることもでき、被計測ワーク（２）の基準軸に対する微細孔（８）の孔中心軸角度を正確に計測することができる。
【００１０】
また、ピンゲージを用いた従来の計測方法や請求項１に記載した計測方法と比べ、焦点合わせを自動で行わせるうえに両中心座標（Ｒ１、Ｒ２）を一致させる作動を行わないことより、計測を短時間で行うことができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の微細孔角度計測方法において、照明手段（３３）を有し、照明手段（３３）にて微細孔（８）の撮像手段（２６）側と反対側の端面を照明しながら計測することを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、撮像手段（２６）とは反対側の内部からの透過光によって微細孔（８）奥部の輪郭形状がはっきりするため、容易に中心座標を求めることができる。また、孔の途中の異常が発見し易くなる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、微細孔（８）が穿孔された被計測ワーク（２）の基準軸に対する微細孔（８）の孔中心軸角度を計測する微細孔角度計測装置であり、
微細孔（８）の画像データを得るための撮像手段（２６）と、
被計測ワーク（２）を所定の位置姿勢で位置決めできるとともに、微細孔（８）の孔中心軸が撮像手段（２６）の光学中心軸と同軸となるように被計測ワーク（２）の位置姿勢を調節することのできるワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）と、
微細孔（８）の撮像手段（２６）側と反対側の端面を照明する照明手段（３３）と、
撮像手段（２６）で得られた画像データから微細孔（８）の一端側および他端側のエッジに焦点が合うようにワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）を調節する焦点合わせ手段（３０）と、
撮像手段（２６）で得られた画像データを処理する画像処理手段（２８）と、
ワーク位置姿勢調節手段（２１、２２、３１）の位置姿勢データと画像処理手段（２８）の画像処理データとから微細孔（８）の孔中心座標を算出する座標演算手段（３２）とを備えることを特徴としている。
【００１３】
この請求項４に記載の発明によれば、請求項１もしくは請求項２に記載の計測方法を行うことができることより、微細孔（８）が穿孔された被計測ワーク（２）の基準軸に対する微細孔（８）の孔中心軸角度を、短時間で精度良く計測することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の微細孔角度計測装置において、被計測ワーク（２）は燃料噴射ノズル（１）のノズルボデー（２）であり、微細孔（８）はノズルボデー（２）に複数穿孔された噴孔（８）であり、ノズルボデー（２）の中心軸に対する噴孔（８）の噴孔角度を計測することを特徴としている。
【００１５】
この請求項５に記載の発明によれば、噴孔角度が重要となる燃料噴射ノズル（１）において、ノズルボデー（２）に複数穿孔された噴孔（８）のノズルボデー（２）中心軸に対する各噴孔（８）の噴孔角度を、短時間で精度良く計測するのに用いて好適である。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について添付した図１ないし図８を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の微細孔角度測定方法およびその装置を適用する直接噴射式ディーゼルエンジン用ホール型燃料噴射ノズル（以下、燃料噴射ノズルと略す）１の先端形状を示した断面図である。
【００１７】
本実施例の燃料噴射ノズル１は、直接噴射式ディーゼルエンジン（以下、内燃機関と称す）の図示しない各シリンダヘッドに取り付けられて、図示しない燃料噴射ポンプによって高圧に加圧された燃料をより良い着火、燃焼が得られるように、シリンダヘッドと図示しないピストンとの間に形成される図示しない燃焼室内に噴霧する内燃機関用燃料噴射弁である。
【００１８】
燃料噴射ノズル１は、図示しないノズルホルダーの先端側にリテーニングナットなどの締結部材を用いて締め付け固定されたノズルボデー（本発明で言う被計測ワーク）２、およびこのノズルボデー２内に往復移動可能に収容されて、スプリング荷重によって閉弁するノズルニードル３などから構成されている。
【００１９】
ノズルボデー２は、例えばＳＣＭ４１５などのクロムモリブデン鋼やＳＣＲなどのクロムや炭素鋼製で円管形状に形成されている。このノズルボデー２の内部には、ノズルボデー２の中心軸方向に穿設された内孔４、この内孔４の先端に連続して設けられて内部に円錐台形状の中空部を形成する弁座部５、およびこの弁座部５に連通するサックホール６などが設けられている。なお、内孔４、弁座部５およびサックホール６は、実質的に同軸上となっている。
【００２０】
また、ノズルボデー２の、内部にサックホール６が形成されている半球形状の円頂部７には、サックホール６側と内燃機関の燃焼室側とを連通するように複数個（本例では６〜１０個）の噴孔（噴射孔、本発明で言う微細孔）８が同一円周上に穿設されている。これらの噴孔８は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴霧する噴射通路であり、例えば孔径：φ０．１ｍｍ、孔深さ：０．８ｍｍ）である。
【００２１】
ノズルニードル３は、例えばＳＣＭ４１５などのクロムモリブデン鋼やＳＣＲなどのクロムや炭素鋼製で丸棒形状に形成されている。ノズルニードル３は、ノズルホルダー内に収容された付勢手段としての図示しないコイルスプリングによって複数個の噴孔８を閉じる方向に常に付勢されている。このノズルニードル３は、円柱面形状の軸方向部９と、この軸方向部９よりも先端側に設けられた略円錐形状のシート部１０とを備え、ノズルボデー２の内孔４と軸方向部１１との間に所定のクリアランス（ノズル室）１１を保って往復移動自在に収容されている。
【００２２】
なお、図示を省略しているが、ノズルニードル３の後端部は、ノズルボデー２の摺動部内に摺動自在に支持されている。ここで、周知のように、クリアランス１１は、図示しない燃料供給路にて燃料噴射ポンプから供給される高圧燃料を通過させるための燃料通路として働く。また、ノズルニードル３は、シート部１０がノズルボデー２の弁座部５から離脱（リフト）させた際には、シート部１０の外周面（以下、シート面と呼ぶ）と弁座部５の内周面との間に燃料通路（例えば、クリアランス０．２５〜０．３０ｍｍ）を形成する。
【００２３】
ノズルニードル３のシート部１０は、内燃機関の燃焼室への燃料噴射が終了すると、ノズルボデー２の弁座部５に着座（シート）する略円錐面形状の部分である。また、ノズルニードル３のシート部１０は、軸方向部９側のテーパエッジ部１２から尖端部１３までの間に、３段のシート面を有している。すなわち、シート部１０には、略円錐台形状の第１シート面（シート逃し部）１４、円環状の第１稜線１７、略円錐台形状の第２シート面（シート部）１５、円環状の第２稜線１８、略円錐形状の先端シート逃し部１６が設けられている。
【００２４】
そして、ノズルニードル３のシート部１０は、第１稜線１７よりも各噴孔８とは逆側の第１シート面１４の傾斜角度（テーパ角度）をθ１とし、第１稜線１７よりも各噴孔８側で、且つ第２稜線１８よりも各噴孔８とは逆側の第２シート面１５の傾斜角度（テーパ角度）をθ２とし、第２稜線１８よりも先端シート逃し部１６の傾斜角度（テーパ角度）をθ３としたとき、θ１＜θ２、およびθ２＜θ３の関係を満足するように設けられている。
【００２５】
なお、第１シート面１４のテーパ角度は、第２シート面１５のテーパ角度よりも小さいので、閉弁時でも、第１シート面１４はノズルボデー２の弁座部５に着座（シート）することはない。また、先端シート逃し部１６のテーパ角度は、第２シート面１５のテーパ角度よりも大きいので、閉弁時でも、先端シート逃し部１６はノズルボデー２の弁座部５に着座（シート）することはない。
【００２６】
次に、本発明の微細孔角度計測装置の構成を、図２ないし図６を用いて説明する。図２は、本発明の一実施形態における微細孔角度計測装置の斜視図と概略構成図であり、図３は図２の微細孔角度計測装置の平面図、図４は正面図である。また、図５は図４の微細孔角度計測装置のモータＭθより先端側の部分断面詳細図であり、図６は図５におけるノズルボデー２先端の円頂部７周りの部分断面詳細図である。
【００２７】
なお、本微細孔角度計測装置の被計測ワークは、上述した燃料噴射ノズル１のノズルボデー２であり、微細孔はノズルボデー２に複数穿孔された噴孔８であり、ノズルボデー２の中心軸に対する噴孔８の噴孔角度を計測するのに適したように構成している。本実施例において、微細孔角度計測装置は、図２に示すように、カメラ２６、ワーク位置姿勢調節手段２１、２２、３１、内部照明３３、オートフォーカス装置３０、画像処理装置２８および座標演算装置３２などから構成されている。
【００２８】
カメラ（本発明で言う撮像手段）２６は、噴孔８の画像データを得るためのものであり、周知のＣＣＤカメラを用いて図示しない基台の上に取り付けられた図示しない支持柱に真下を向くように取り付けられている。また、基台の上にはワーク位置姿勢調節手段（ワーク位置決め手段）の１部としてのＸ−Ｙテーブル２１が取り付けられており、そのＸ−Ｙテーブル２１の上に、同じくワーク位置姿勢調節手段（ワーク位置決め手段）の１部としてのワーク姿勢可変装置２２が取り付けられている。
【００２９】
Ｘ−Ｙテーブル２１は、カメラ２６の光学軸方向と直交して且つ水平な方向に移動可能なＸ軸駆動機構Ｍｘと、カメラ２６の光学軸方向とＸ軸方向とに直交して且つ水平な方向に移動可能なＹ軸駆動機構Ｍｙとから構成されている。また、本実施例ではカメラ２６を固定焦点として支持している支持柱に、X軸、Ｙ軸と直交してカメラ２６を光学軸方向に移動可能な図示しないＺ軸駆動機構Ｍｚを構成している。
【００３０】
これらの駆動機構Ｍｘ、Mｙ、Ｍｚは、具体的にはロータリーエンコーダを備えたモータであり、これらのモータを駆動することによってテーブル２１とカメラ２６とを直交するX軸〜Ｚ軸方向に任意に移動して、カメラ２６での撮像位置と焦点高さとを調節することができる。なお、これらの３軸は、３軸可動テーブルとしてテーブル２１側に集約してカメラ２６を固定としても良いし、逆にテーブル２１を無くしてカメラ２６の支持している支持柱側を３軸で可動するように構成しても良い。
【００３１】
ワーク姿勢可変装置２２は、支持台２３、モータＭα、直交プレート２４、モータＭθ、ワーク位置決め支持部２５、内部照明３３などから構成されている。支持台２３は、ベースプレート２３ａと、それに垂直に立てられた支持壁２３ｂとからなっている。そして、支持壁２３ｂの中央上寄りに、ノズルボデー２を中心軸とは直交するα方向（図４参照）で姿勢変更するためのロータリーエンコーダを備えたモータＭαが取り付けられている。
【００３２】
モータＭαには直交プレート２４が取り付けられて回動するようになっており、その直交プレート２４の直交した先端側には、ノズルボデー２を中心軸回りのθ方向（図４参照）で姿勢変更するためのロータリーエンコーダを備えたモータＭθが取り付けられている。そして、図５に示すように、モータＭθの回動中心部には、ノズルボデー２を位置決め支持するワーク位置決め支持部２５が構成されているとともに、これらの中心にはグラスファイバーで形成された内部照明（本発明で言う照明手段）３３が貫通して突き出ている。
【００３３】
ノズルボデー２を内部照明３３に被せるようにしてワーク位置決め支持部２５としての位置決め台座２５ａにセットすると、位置決め台座２５ａの位置決めピン２５ｂがノズルボデー２のノック穴に嵌まることでθ方向の位置が決まり、押さえ治具２５ｃを先端側から被せて位置決め台座２５ａに締め込むことでノズルボデー２が位置決め支持される。
【００３４】
なお、モータＭαで回動されるα方向の回動軸とモータＭθで回動されるθ方向の回動軸とは、位置決めされたノズルボデー２の先端部で交わる配置としている。また、このα軸とθ軸との２軸で構成されたワーク姿勢可変装置２２は、Ｘ〜Ｚ軸の３軸で構成されたワーク位置可変装置と直交する配置となっている。そして、これらの５軸のモータは、ワーク位置姿勢調節手段（ワーク位置決め手段）の１部としてのモータコントローラ３１を介してコンピュータ２７によって制御されるようになっていている。
【００３５】
これらから構成されるワーク位置姿勢調節手段２１、２２、３１によってノズルボデー２を所定の位置姿勢で位置決めできるとともに、噴孔８の孔中心軸がカメラ２６の光学中心軸と同軸となるようにノズルボデー２の位置姿勢を調節することができるようになる。また計測時には、図示しない光源からの光を内部照明３３の先端に供給することで、噴孔８が内側から照明され、その透過光によって噴孔８の内側エッジをカメラ２６ではっきりと見ることができるようになる。
【００３６】
コンピュータ２７は、カメラ２６から画像データを取り込み、画像処理装置（本発明で言う画像処理手段）２８や座標演算装置（本発明で言う座標演算手段）３２で演算処理を行う。また、モータコントローラ９を介して先のワーク位置姿勢調節手段を制御する。より具体的に、カメラ２６で撮像された画像データは、コンピュータ２７内に備えられたオートフォーカス装置（本発明で言う焦点合わせ手段）３０および画像処理装置２８に入力される。モニタ２９は、コンピュータ２７から操作メニュー、カメラ２６による撮像画像、画像処理装置２８での処理画像、座標演算装置３２での計測結果などが出力されて表示される。
【００３７】
オートフォーカス装置３０は、カメラ２６で得られた画像データから噴孔８の一端側および他端側のエッジに焦点が合うように、例えば、カメラ２６からの画像信号に含まれる高周波成分が最大となるようにモータコントローラ３１を介してワーク位置姿勢調節手段のＺ軸を調節するものである。
【００３８】
画像処理装置２８は、噴孔８の一端側としての外側上端と他端側としての内側下端とで孔の輪郭（エッジ）に焦点が合わせられたときの画像データよりエッジ抽出処理を行い、座標演算装置３２は、画像処理装置２８の画像処理データから噴孔８両端の孔中心座標Ｒ１、Ｒ２を算出する。
【００３９】
コンピュータ２７は、両端の孔中心座標Ｒ１、Ｒ２とから噴孔８の中心軸がカメラ２６の光学軸に対してどの方向にどれだけ傾いているかを算出することができ、ワーク位置姿勢調節手段２１、２２、３１でのワーク位置姿勢情報と合わせれば、被計測ワーク２の位置決め基準に対する微細孔８の傾き（相対角度）、本実施例ではノズルボデー２の中心軸に対する噴孔８の角度を算出することができる。
【００４０】
次に、以上のように構成された微細孔角度計測装置の計測手順を説明する。図７は、本発明の第１実施形態における微細孔角度計測装置の概略処理手順を示すフローチャートであり、図８は図７のフローチャートにおける孔中心軸の傾き修正手順例を示す説明図である。
【００４１】
まず、図３に示すように、本微細孔角度計測装置に被計測ワークであるノズルボデー２を作業者の手によってセットする。具体的な手順を図５の詳細図を利用して説明すると、ノズルボデー２を内部照明３３に被せるようにしてワーク位置決め支持部２５としての位置決め台座２５ａにセットする。このとき、位置決め台座２５ａの位置決めピン２５ｂとノズルボデー２のノック穴とが嵌まるようにθ方向の位置を決める。その後、押さえ治具２５ｃを先端側から被せて位置決め台座２５ａに締め込むことでノズルボデー２が位置決め台座２５ａに押し付けられて位置決め支持される。
【００４２】
次に、本微細孔角度計測装置の図示しない計測開始ボタンを押すなどして図７のフローチャートをスタートさせる。まず、ステップＳ１では、ワーク着脱姿勢（例えば、水平姿勢）から図４、図５に示すような所定の計測位置、姿勢へと移動する。これは、計測する噴孔８がカメラ２６の焦点位置となる位置、姿勢への移動を予めコンピュータ２７にセットしておくものである。
【００４３】
なおこれは、図面上の寸法から位置、姿勢をプリセットしておくものであっても良いし、ワークのマスターをセットしてマニュアルで位置、姿勢合わせを行ってその位置、姿勢を記憶させておくものであっても良い。また、機種毎の計測プログラムを記憶させておくものであっても良い。
【００４４】
次に、ステップＳ２では、噴孔８の外部（上部）端に焦点合わせて焦点が合ったＺ座標を保持し、その画像データよりエッジ抽出処理を行い、そのエッジ抽出画像より孔外部端中心座標（本発明で言う孔一端側中心座標）Ｒ１を算出し、その中心座標Ｒ１をカメラ２６の光学中心とが合うように中心合わせの位置調節を行う。
【００４５】
次に、ステップＳ３では、噴孔８の内部（下部）端の高さにカメラ２６を所定高さ下降させ、内部端に焦点合わせて焦点が合ったＺ座標を保持し、その画像データよりエッジ抽出処理を行い、そのエッジ抽出画像より孔内部端中心座標（本発明で言う孔他端側中心座標）Ｒ２を算出する。ここまでの作動で図８の説明図に示す第１ステップの状態となる。
【００４６】
次に、ステップＳ４では、ステップＳ２、３で算出した中心座標Ｒ１、Ｒ２から、噴孔８の中心軸が垂直であるか否かを判定する。ステップＳ４の判定結果がＮＯで、所定の位置決め姿勢に対して傾きがある場合はステップＳ５に進み、その傾きの修正を行う。この中心軸の傾きは、図８に示すように、θ方向の傾きとα方向の傾きとに分解できる。
【００４７】
先にθ方向の傾きが無くなるようワーク姿勢可変装置２２のモータＭθを回動させて調節すると、図８の第２ステップの状態となる。さらにα方向の傾きも無くなるようワーク姿勢可変装置２２のモータＭαを回動させて調節すれば、図８の第３ステップに示すように噴孔８の中心軸が垂直に立った状態となる。勿論、このθ方向の修正とα方向の修正とは同時に行っても良いし、実際には回転させたい中心とモータ中心とにずれがあることより、光学中心から噴孔８の中心がずれないようＸ〜Ｚ軸も調節する必要がある。
【００４８】
適当な位置、姿勢の修正を加えた後は、再度ステップＳ２〜４を繰り返して中心軸の傾きが修正されたか否かの確認を行い、傾きが無くなるまでステップＳ２〜５の作動を繰り返えす。そして、ステップＳ４の判定結果がＹＥＳで、噴孔８の中心軸が垂直となった場合はステップＳ６に進み、α方向の修正角度より被計測ワーク２の位置決め基準に対する微細孔８の傾き（相対角度）、本実施例ではノズルボデー２の中心軸に対する噴孔８の角度を算出する。なお、θ方向の傾きも算出することが可能である。
【００４９】
複数個の噴孔８を連続して計測する場合であれば、ワーク姿勢可変装置２２のモータＭθを回動させて次の噴孔８を割り出し、ステップＳ２〜５の作動を繰り返えすこととなる。最後は計測結果をモニタ２９に表示するとともに、初期のワーク着脱姿勢へと戻って本微細孔角度計測装置の作動は終了する。なお、計測値が正常品の基準内かどうかを比較して判定結果を出力するようにしても良い。後は、作業者が被計測ワークであるノズルボデー２を取り外して計測が終了する。
【００５０】
次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、微細孔８の一端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔一端側中心座標Ｒ１を算出し、次に微細孔８の他端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔他端側中心座標Ｒ２を算出し、孔一端側中心座標Ｒ１と孔他端側中心座標Ｒ２とから光学中心軸に対する微細孔８の孔中心軸の傾き姿勢を算出し、その孔中心軸の傾き姿勢が光学中心軸と同軸となるようにワーク位置姿勢調節手段２１、２２、３１によって被計測ワーク２の位置姿勢を調節し、孔中心軸の傾き姿勢が光学中心軸と同軸となったときのワーク位置姿勢調節手段２１、２２、３１の姿勢から基準軸に対する微細孔８の孔中心軸角度を算出するようにしている。
【００５１】
これによれば、微細孔８の一端側の中心座標Ｒ１と他端側の中心座標Ｒ２とが光学中心軸と同軸上となるように被計測ワーク２の位置姿勢を調節することにより、微細孔８をカメラ２６に対して真っ直ぐな姿勢とすることができ、そのときのワーク位置姿勢調節手段２１、２２、３１の姿勢を読み込むことにより被計測ワーク２の基準軸に対する微細孔８の孔中心軸角度を正確に計測することができる。また、ピンゲージを用いた従来の計測方法と比べ、焦点合わせや両中心座標Ｒ１、Ｒ２を一致させる作動を自動で行わせることにより、計測を短時間で行うことができる。
【００５２】
また、内部照明３３を有し、内部照明３３にて微細孔８のカメラ２６側と反対側の端面を照明しながら計測するようにしている。これによれば、カメラ２６とは反対側の内部からの透過光によって微細孔８奥部の輪郭形状がはっきりするため、容易に中心座標を求めることができる。また、孔の途中の異常が発見し易くなる。
【００５３】
また、微細孔８が穿孔された被計測ワーク２の基準軸に対する微細孔８の孔中心軸角度を計測する微細孔角度計測装置であり、微細孔８の画像データを得るためのカメラ２６と、被計測ワーク２を所定の位置姿勢で位置決めできるとともに、微細孔８の孔中心軸がカメラ２６の光学中心軸と同軸となるように被計測ワーク２の位置姿勢を調節することのできるワーク位置姿勢調節手段２１、２２、３１と、微細孔８のカメラ２６側と反対側の端面を照明する内部照明３３と、カメラ２６で得られた画像データから微細孔８の一端側および他端側のエッジに焦点が合うようにワーク位置姿勢調節手段２１、２２、３１を調節するオートフォーカス装置３０と、カメラ２６で得られた画像データを処理する画像処理装置２８と、ワーク位置姿勢調節手段２１、２２、３１の位置姿勢データと画像処理装置２８の画像処理データとから微細孔８の孔中心座標を算出する座標演算装置３２とを備えている。
【００５４】
これによれば、上記の計測方法を行うことができることより、微細孔８が穿孔された被計測ワーク２の基準軸に対する微細孔８の孔中心軸角度を、短時間で精度良く計測することができる。
【００５５】
また、被計測ワーク２は燃料噴射ノズル１のノズルボデー２であり、微細孔８はノズルボデー２に複数穿孔された噴孔８であり、ノズルボデー２の中心軸に対する噴孔８の噴孔角度を計測するようにしている。これによれば、噴孔角度が重要となる燃料噴射ノズル１において、ノズルボデー２に複数穿孔された噴孔８のノズルボデー２中心軸に対する各噴孔８の噴孔角度を、短時間で精度良く計測するのに用いて好適である。
【００５６】
（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態における微細孔角度計測装置の概略処理手順を示すフローチャートである。なお、第１実施形態（図７のフローチャート）と同じ作動の部分は、同じステップナンバー（具体的にステップＳ１、３、６）としている。まず、第１実施形態と同様に、本微細孔角度計測装置に被計測ワークであるノズルボデー２を作業者の手によってセットする。
【００５７】
次に、本微細孔角度計測装置の図示しない計測開始ボタンを押すなどして図９のフローチャートをスタートさせる。まず、ステップＳ１では、第１実施形態と同様に、ワーク着脱姿勢（例えば、水平姿勢）から図４、図５に示すような所定の計測位置、姿勢へと移動する。
【００５８】
次のステップＳ２１では、噴孔８の外部（上部）端に焦点合わせて焦点が合ったＺ座標を保持し、その画像データよりエッジ抽出処理を行い、そのエッジ抽出画像より孔外部端中心座標Ｒ１を算出する。ここまでは第１実施形態と同様であるが、算出した中心座標Ｒ１をカメラ２６の光学中心とが合うように中心合わせの位置調節は行わない。
【００５９】
次のステップＳ３では、第１実施形態と同様に、噴孔８の内部（下部）端の高さにカメラ２６移動させ、内部端に焦点合わせて焦点が合ったＺ座標を保持し、その画像データよりエッジ抽出処理を行い、そのエッジ抽出画像より孔内部端中心座標Ｒ２を算出する。次のステップＳ４１では、ステップＳ２、３で算出した中心座標Ｒ１、Ｒ２から、噴孔８の中心軸の傾き姿勢を算出する。
【００６０】
そして、次のステップＳ６では、ステップＳ４１で算出した中心軸の傾き姿勢を分解したα方向の傾き角度と、ステップＳ１で駆動させた所定の位置決め姿勢とから被計測ワーク２の位置決め基準に対する微細孔８の傾き（相対角度）、本実施例ではノズルボデー２の中心軸に対する噴孔８の角度を算出するものである。なお、θ方向の傾きも算出することが可能である。
【００６１】
複数個の噴孔８を連続して計測する場合であれば、ワーク姿勢可変装置２２のモータＭθを回動させて次の噴孔８を割り出し、ステップＳ２１、３、４１、６の作動を繰り返えすこととなる。最後は計測結果をモニタ２９に表示するとともに、初期のワーク着脱姿勢へと戻って本微細孔角度計測装置の作動は終了する。後は、作業者が被計測ワークであるノズルボデー２を取り外して計測が終了する。
【００６２】
本実施形態では、微細孔８の一端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔一端側中心座標Ｒ１を算出し、次に微細孔８の他端側に焦点を合わせ、そのときの画像データから孔他端側中心座標Ｒ２を算出し、孔一端側中心座標Ｒ１と孔他端側中心座標Ｒ２とから光学中心軸に対する微細孔８の孔中心軸の傾き姿勢を算出し、その孔中心軸の傾き姿勢と被計測ワーク２の所定の位置決め姿勢とから基準軸に対する微細孔８の孔中心軸角度を算出するようにしている。
【００６３】
これによれば、微細孔８の一端側の中心座標Ｒ１と他端側の中心座標Ｒ２とから光学中心軸に対する微細孔８の孔中心軸の傾き姿勢を算出することができる。被計測ワーク２の所定の位置決め姿勢を、例えば図面上の設計値としておけば、この孔中心軸の傾き姿勢は設計値に対するばらつきとして見ることもでき、被計測ワーク２の基準軸に対する微細孔８の孔中心軸角度を正確に計測することができる。
【００６４】
また、ピンゲージを用いた従来の計測方法や第１実施形態に記載した計測方法と比べ、焦点合わせを自動で行わせるうえに両中心座標Ｒ１、Ｒ２を一致させる作動を行わないことより、計測を短時間で行うことができる。
【００６５】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、カメラ２６の光学軸を垂直としているが、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、例えばカメラ２６の光学軸を水平としても、他の位置、姿勢可変軸が光学軸に対して同様の関係に構成すれば良い。また、上述の実施形態では、本微細孔角度計測装置を燃料噴射ノズル１のノズルボデー２に複数穿孔された噴孔８の噴孔角度を計測するのに用いているが、これに限るものではなく、例えば、インクジェットプリンタなどの印字ヘッドに形成されて複数配置されたノズル穴の計測などに適用しても良い。
【００６６】
また、図１０は（ｂ）に示すように孔８の内部に異物（例えば、流体研磨のメディア）ｍｅなどの異常がある場合の例で、（ａ）はその時の画像である。このように、微細孔角度の計測だけではなく、異物などの異常が存在して検出される場合には、異常の検出を計測結果に加えても良い。また、図１１は（ｂ）に示すように内側が小さいテーパ孔８ａの場合の例で、（ａ）はその時の画像である。このように、奥側が小さいテーパ孔８ａの中心軸の角度計測や、両端エッジ径の計測よりテーパ角度を算出することに用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の微細孔角度測定方法およびその装置を適用する直接噴射式ディーゼルエンジン用ホール型燃料噴射ノズル１の先端形状を示した断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における微細孔角度計測装置の斜視図と概略構成図である。
【図３】図２の微細孔角度計測装置の平面図である。
【図４】図２の微細孔角度計測装置の正面図である。
【図５】図４の微細孔角度計測装置のモータＭθより先端側の部分断面詳細図である。
【図６】図５におけるノズルボデー２先端の円頂部７周りの部分断面詳細図である。
【図７】本発明の第１実施形態における微細孔角度計測装置の概略処理手順を示すフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートにおける孔中心軸の傾き修正手順例を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態における微細孔角度計測装置の概略処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】（ｂ）に示すように孔８の内部に異物ｍｅなどの異常がある場合の例で、（ａ）はその時の画像である。
【図１１】（ｂ）に示すように内側が小さいテーパ孔８ａの場合の例で、（ａ）はその時の画像である。
【符号の説明】
【００６８】
１…燃料噴射ノズル
２…被計測ワーク、ノズルボデー
８…微細孔、噴孔
２１…Ｘ−Ｙテーブル（ワーク位置姿勢調節手段、ワーク位置決め手段）
２２…ワーク姿勢可変装置（ワーク位置姿勢調節手段、ワーク位置決め手段）
２６…カメラ（撮像手段）
２８…画像処理装置（画像処理手段）
３０…オートフォーカス装置（焦点合わせ手段）
３１…モータコントローラ（ワーク位置姿勢調節手段、ワーク位置決め手段）
３２…座標演算装置（座標演算手段）
３３…内部照明（照明手段）
Ｒ１…孔外部端中心座標（孔一端側中心座標）
Ｒ２…孔内部端中心座標（孔他端側中心座標）
【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】
2008082787.tif 000010
【図９】
2008082787.tif 000011
【図１０】
2008082787.tif 000012
【図１１】
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