(57)【要約】  回転主軸を有する歯部を含む円形機械部品（２０）の非接触三次元検査を実施する装置であって、少なくとも１つの第１対のレーザー測定モジュール（１２Ａ，１２Ｂ）と、レーザー測定モジュールに対して前記部品を主軸を中心として回転させる駆動手段（１１）とを含む、歯を走査する手段と、前記走査する手段からのデータを用いて部品の仮想三次元表示を再構築する手段と、三次元表示を用いて寸法検査を行う手段とを備えており、各対のレーザー測定モジュールが、歯の第１面に向かって配向された第１モジュール及び歯の第２面に向かって配向された第２モジュールを含み、モジュールが、部品の回転中に、走査する手段が各歯の第１及び第２面をその厚み及び深さにわたって走査するように、部品に対して配向されている、装置が提案される。【選択図】図１
2018537693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転主軸（Ｚ）を有すると共に歯部を含む円形機械部品（２０）の非接触三次元検査を実施する装置であって、前記歯部の複数の歯が、画定された厚み及び画定された深さを有し、各歯が、第１及び第２面（ＦＡ，ＦＢ）を有する、装置において、
前記複数の歯の各々を走査する手段であって、少なくとも１つの第１対のレーザー測定モジュール（１２Ａ，１２Ｂ）と、前記レーザー測定モジュールに対して前記部品を前記主軸を中心として回転させるか又はその逆に前記部品に対して前記レーザー測定モジュールを前記主軸を中心として回転させる駆動手段（１１）とを含む手段と、
前記走査する手段からもたらされるデータを用いて、前記部品の仮想三次元表示を構築する手段と、
再構築された前記仮想三次元表示を用いて、寸法検査を行う手段と
を備え、
各対のレーザー測定モジュールは、歯の第１面（ＦＡ）に向かって配向された第１モジュール（１２Ａ）及び歯の第２面（ＦＢ）に向かって配向された第２モジュール（１２Ｂ）を含んでおり、
前記レーザー測定モジュールは、前記モジュール又は前記部品の主軸を中心とする回転中に、前記走査する手段が各歯の第１及び第２面をその厚み及び深さにわたって走査するように、前記部品に対して配向されている、装置。
【請求項２】
各レーザー測定モジュールが、前記回転主軸及び前記部品の径方向軸（Ｘ）に対して配向されたレーザビーム放出源と、前記部品からもたらされるレーザービームを取得するように配向されたレーザービーム受光器とを含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記レーザービームは、前記回転主軸に対して１０°から４５°までの範囲内にある第１角度で配向され、かつ前記径方向軸に対して１０°から４５°までの範囲内にある第２角度で配向されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記走査する手段は、前記機械部品を前記レーザー測定モジュールに対して前記主軸に沿って並進させるか又はその逆に前記レーザー測定モジュールを前記機械部品に対して前記主軸に沿って並進させる駆動手段を含んでいる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記歯部を含む前記円形機械部品が、前記主軸に沿って配置された歯部付きシャフトであり、
前記歯部付きシャフトが、前記回転主軸に沿って次々に配置された複数の歯部を含んでおり、
前記走査する手段が、前記機械部品を前記レーザー測定モジュールに対して前記主軸に沿って並進させるか又はその逆に前記レーザー測定モジュールを前記機械部品に対して前記主軸に沿って並進させる駆動手段を含んでいる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記歯部を含む前記円形機械部品が、前記主軸に沿って配置された歯部付きシャフトであり、
前記歯部付きシャフトが、前記主軸に沿って次々に配置された複数の歯部を含んでおり、
前記走査する手段が、少なくとも１つの第２対のレーザー測定モジュールを含んでおり、
前記第２対の測定モジュールの各々は、各歯部に対して各歯の第１及び第２面をその厚み及び深さの全体にわたって走査することを可能にするように、前記複数の歯部の各々における高さの位置に配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記走査する手段が、少なくとも１つの第３対のレーザー測定モジュールをさらに含んでおり、
前記第３対のレーザーモジュールは、前記モジュール又は前記部品の主軸を中心とする回転中及び前記モジュール又は前記部品の主軸に沿った並進中に、前記走査する手段が前記シャフトをその縁及びその高さの全体にわたってさらに走査するように、前記部品に対して配向されている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記歯部を含む前記円形機械部品は、前記部品の回転主軸をその軸として有する円孔を含む歯車であり、
前記走査する手段は、前記モジュール又は前記部品の主軸を中心とする回転中に前記走査する手段が前記孔をその表面の全体にわたって走査するように、前記部品に対して配向された少なくとも１つの追加的なレーザー測定モジュールをさらに含んでいる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記歯部を含む前記円形機械部品は、平歯付き部品と、はすば歯付き部品と、ヘリンボーン歯付き部品とを含む群に属している、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記測定モジュールは、ライン式レーザー放出源を含んでいる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、歯部付き機械部品の寸法測定の分野である。
【０００２】
さらに詳細には、本発明は、歯部付き機械部品（すなわち、一組の歯部を有する機械部品）、例えば、歯車、歯付きピニオンギア、又は歯付きシャフトの非接触三次元寸法検査を実施する装置に関する。
【０００３】
以下の記載に用いられる「歯部付き機械部品（mechaical component with toothing）」という用語は、歯車装置、歯車システム、ピニオン−ギア伝達機構、ラック−ギア伝達機構等の一部を形成するあらゆる要素及び部品を含む。「歯部（gear - toothing）」という用語は、関連する機械部品の歯付き部分を意味すると理解されたい。
【背景技術】
【０００４】
歯車システムを概して構成する歯部付き機械部品は、例えば、航空部門、自動車部門、及び時計部門において、運動を伝達する機械的な構造に広く用いられている。これらの機械部品は、寸法又は形状に関して高精度で作製されねばならなく、また一定の適切な品質を有していなければならない。
【０００５】
従って、必要な製造許容値に忠実に準拠していることを確定するために、これらの部品の各々に対して寸法検査又は寸法管理を行うことが必要である。このような検査は、一般的に、製造ライン上で行われ、いくつかの寸法特性、すなわち、歯部の形状及び／又は寸法、各歯部のピッチ、部品の主軸に対する歯部の配向等を含む。
【０００６】
古典的な解決策は、これらの部品が製造ラインから外された時に、手動によって又は機械的な検出機械のような自動化された寸法検査機械を用いることによって、当該部品を検査するようになっている。これらの検出機械は、部品の寸法及び形状を取得し、次いで、その寸法及び形状を検証するために用いられる。
【０００７】
しかしながら、構成部品の視覚検査は、いくつかの工業分野、特に、一部の欠陥の裸眼による識別が困難な航空部門及び自動車部門において、高い生産率に対応せず、また品質要求にも対応しない。
【０００８】
さらに、機械的な検出解決策は、比較的長い検査時間を必要とする不連続な検査プロセスを必要とする。加えて、歯部付き部品は、一般的に複雑な形状を有し（例えば、特定の形状及び部品の軸に対する特定の傾斜を有することがあり）、これらの部品の寸法特性の全ての検査を可能にするために別々の機械を用いる必要があるが、これは、最適な方法とはいえない。加えて、昨今の非接触検査システムを用いても、製造部門によって求められる精度及び生産率（速度）を達成することができていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、歯部付き機械部品の寸法特性の全てに対して正確に再現可能な高速三次元検査を行うことができる自動化された検査機械を提案することが望まれている。
【００１０】
本発明は、少なくとも一実施形態において、特に、寸法測定及び検査のこれらの先行技術の種々の欠点を解消することを意図している。
【００１１】
さらに具体的には、本発明は、少なくとも一実施形態において、歯部付き機械部品の非接触式の完全に自動化された高速三次元検査を可能にする検査装置を提供することを意図している。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明における特定の一実施形態によれば、回転主軸を有する歯部を含む円形機械部品（歯部付き円形機械部品）の非接触三次元検査を実施する装置であって、前記歯部の複数の歯が、画定された厚み及び画定された深さを有し、各歯が、第１及び第２面を有する、装置が提案される。この装置は、
前記複数の歯の各々を走査する手段であって、少なくとも１つの第１対のレーザー測定モジュールと、レーザー測定モジュールに対して前記部品を主軸を中心として回転させるか又はその逆に前記部品に対してレーザー測定モジュールを主軸を中心として回転させる駆動手段とを含む手段と、
前記走査する手段からもたらされるデータを用いて、前記部品の仮想三次元表示を構築する手段と、
再構築された前記仮想三次元表示を用いて、寸法検査を行う手段と、
を備え、
各対のレーザー測定モジュールが、歯の第１面に向かって配向された第１モジュール及び歯の第２面に向かって配向された第２モジュールを含んでおり、
前記レーザー測定モジュールは、前記モジュール又は前記部品の主軸を中心とする回転中に、前記走査する手段が各歯の前記第１及び第２面をその厚み及び深さにわたって走査するように、前記部品に対して配向されている。
【００１３】
従って、少なくとも１対のレーザー測定モジュールの独創的な配置によって、本発明に係る三次元検査装置は、検査される機械部品の歯部の完全かつ正確な自動化された非接触走査を行うために用いられる。次いで、走査する手段から得られた測定点を用いて、部品の全ての寸法特性の検査が行われることになる。
【００１４】
既存の解決策と違って、本発明に係る装置を用いることによって、部品に対する三次元の測定点群をその表面の全体にわたって数秒以内に測定できる。測定モジュールに含まれるレーザ技術並びに関連する検査の方法及び三次元寸法表示を構築する方法にもよるが、部品の検査を極めて高速（約１秒間〜約５秒間）で行うことができる。
【００１５】
特定の一特性によれば、各レーザー測定モジュールは、回転主軸及び前記部品の径方向軸に対して配向されたレーザビーム放出源と、前記部品からもたらされるレーザービームを取得するように配向されたレーザービーム受光器とを備える。
【００１６】
モジュールの配向条件の１つは、モジュールのレーザービームの方位軸が、径方向軸及び回転主軸に対して傾斜するが、回転主軸に対して直交しないことである
【００１７】
本発明における特定の一態様によれば、レーザービームは、回転主軸に対して１０°から４５°までの範囲内にある第１角度で配向され、かつ径方向軸に対して１０°から４５°までの範囲内にある第２角度で配向されている、
【００１８】
特定の一特性によれば、前記走査する手段は、機械部品をレーザー測定モジュールに対して主軸に沿って並進させるか又はその逆にレーザー測定モジュールを機械部品に対して主軸に沿って並進させる駆動手段を備える。
【００１９】
従って、機械部品、例えば、歯車が、走査する手段のレーザービームの大きさでは部分的な走査しかできないような厚みの歯部を有する場合、測定モジュールに対する部品の主軸に沿った並進運動又は部品に対する測定モジュールの主軸に沿った並進運動によって、歯部の厚みの全体にわたって完全な走査を確実に行うことができる。
【００２０】
この構成に係る装置は、レーザー測定モジュールに対する構成部品の同時又は連続的な回転運動及び並進運動又はその逆に構成部品に対するレーザー測定モジュールの同時又は連続的な回転運動及び並進運動をもたらすことができる。
【００２１】
特定の一構成によれば、前記歯部を含む前記円形機械部品は、主軸に沿って配置された歯部付きシャフトであり、歯部付きシャフトは、回転主軸に沿って次々に配置された複数の歯部を備えており、前記走査する手段は、機械部品をレーザー測定モジュールに対して主軸に沿って並進させるか又はその逆にレーザー測定モジュールを機械部品に対して主軸に沿って並進させる駆動手段を備える。
【００２２】
この駆動手段によって、各歯部に対して各歯の前記第１及び第２面をその厚み及び深さの全体にわたって走査することが可能になる。この構成によって、部品の互いに異なる高さにおける互いに異なる歯部（例えば、多数の歯部の組を有するシャフト）の連続的な走査を行うことができる。
【００２３】
この構成によれば、さらに、歯部付き構成部品の残りの部分を（回転中に）それらの縁の全体にわたって走査し、（並進中に）それらの高さの全体にわたって走査し、これによって、特に部品の回転主軸の位置を決定することができる。
【００２４】
一代替例によれば、前記歯部を含む前記円形機械部品は、主軸に沿って配置された歯部付きシャフトであり、歯部付きシャフトは、主軸に沿って次々に配置された複数の歯部を備えており、前記走査する手段は、少なくとも１つの第２対のレーザー測定モジュールを備えており、第２対の測定モジュールの各々は、各歯部に対して各歯の前記第１及び第２面をその厚み及び深さの全体にわたって走査することを可能にするように、前記複数の歯部の各々における高さの位置に配置される。
【００２５】
この構成によれば、構成部品（例えば、多数の歯部を含むシャフト）の主軸に沿った互いに異なる高さに配置された歯部の全てを同時に走査し、これによって、部品を検査する時間を短縮できる。
【００２６】
本発明における特定の一態様によれば、前記走査する手段は、少なくとも１つの第３対のレーザー測定モジュールをさらに備えており、第３対のレーザーモジュールは、前記モジュール又は前記部品の主軸を中心とする回転中及び前記モジュール又は前記部品の主軸に沿った並進中に、前記走査する手段が前記シャフトをその縁及びその高さの全体にわたってさらに走査するように、前記部品に対して配向される。
【００２７】
これによって、構成部品の回転主軸の位置を正確に決定することができる。
【００２８】
本発明における特定の他の態様によれば、前記歯部を含む前記円形機械部品は、前記部品の回転主軸をその軸として有する円孔を備えており、前記走査する手段は、前記モジュール又は前記部品の主軸を中心とする回転中に前記走査する手段が当該孔をその表面の全体にわたって走査するように、前記部品に対して配向された少なくとも１つの追加的なレーザー測定モジュールをさらに備える。
【００２９】
従って、レーザ測定モジュールを単に追加することによって、歯部付き機械部品における他の本質的な部分の検査が可能になる。特に、検査される部品の主軸の正確な位置を決定できる。孔は、平滑面又は（溝又はタッピングの付いた）非平滑面を有する貫通孔であってもよいし、又は止まり孔であってもよい。
【００３０】
特定の一特性によれば、歯部を含む円形機械部品は、
−平歯付き部品と、
−はすば歯付き部品と、
−ヘリンボーン歯付き部品と
を含む群に属する。この一覧は、網羅的なものではない。
【００３１】
本発明における特に有利な一態様によれば、測定モジュールは、ライン式レーザー放出源を備える。
【００３２】
ラインレーザーを用いることによって、構成部品の歯の深さ全体を覆うのに十分な走査範囲を得ることができる。
【００３３】
本発明における他の特徴及び利点は、説明のための非排他的な例によってもたらされる以下の説明及び添付の図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の特定の一実施形態において、歯車の表面の走査を行う三次元検査装置における一組の測定モジュールの斜視図又は等角投影図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｆは、図１の実施形態に関連して示された歯車のレーザー走査のプロセスの種々の過程を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の特定の一実施形態による概略ブロックの形態にある三次元検査装置の概略構造を示す図である。
【図４】図４は、本発明の特定の一実施形態による多数の歯部を有するシャフトの表面の走査を行う三次元検査装置の斜視図又は等角投影図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４に示される検査装置の詳細な部分図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図４に示される検査装置の詳細な部分図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図４に示される検査装置の詳細な部分図である。
【図６】図６は、歯面を走査する測定モジュールのレーザービームの特定の方位を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本明細書の全ての図面において、同一の要素及びステップは、全く同一の参照番号によって示されている。
【００３６】
図１及び図２Ａ〜図２Ｄを参照して、本発明の特定の一実施形態に係る非接触三次元検査装置１０の構造及び動作について説明する。検査装置１０は、歯車（又はピニオン歯車）２０の形態を取る歯部付き円形機械部品の検査に適合されている。
【００３７】
検査装置１０は、図１に示される実施形態において、（図１に示されない）フレームに対して回転可能に取り付けられた物品ホルダー１１を備えている。物品ホルダー１１は、装置内において検査される歯車２０を保持する。物品ホルダー１１は、物品ホルダーを回転駆動させるために用いられるシステムと協働し、これらは、ユニットとして、本発明に係る歯車を回転させる駆動手段を構成する。
【００３８】
一般的に、歯車２０は、回転主軸Ｚ及び該軸Ｚと直交する径方向軸Ｘを有している。歯車２０の各歯は、主軸に沿った（セグメントＡＢに対応する）所定の厚みｅと、径方向軸に沿った（セグメントＡＣに対応する）所定の深さｐとを有している。各歯は、２つの主面ＦＡ，ＦＢもまた有している。この例では、例えば、歯車２０の厚みは、２．５ｃｍであり、その深さは、１ｃｍである。
【００３９】
歯車２０は、外歯と主軸に沿った貫通孔とを備える環状の構成部品である。この孔は、例えば、平滑な内壁又はタップ加工された内壁を有している。
【００４０】
図１では、本発明に係る検査装置１０は、歯車２０の歯部の検査において専用の４つのレーザー測定モジュール、すなわち、歯車２０の歯の第１表面測定において専用の第１対のレーザー測定モジュール１２Ａ〜１２Ｂと、歯車２０の歯の第２表面測定において専用の第２対のレーザー測定モジュール１３Ａ〜１３Ｂとを実装している。さらに具体的には、各対のレーザー測定モジュール（１２Ａ〜１２Ｂ；１３Ａ〜１３Ｂ）は、歯部の歯の第１面ＦＡに向かって配向された第１モジュール（１２Ａ；１３Ａ）と、歯部の第２歯の第２面に向かって配向された第２モジュールとから構成されている。従って、第１モジュール１２Ａ，１３Ａは、歯車２０に対してかなり上方に配置され、第２モジュール１２Ｂ，１３Ｂは、この歯車２０に対してかなり下方に配置されている。
【００４１】
所定の対の測定モジュールにおいて、該対の２つの測定モジュールは、図１に示される例では、歯部の同一の歯又は歯部の２つの異なる歯を測定するように配置されている。ここに示される２対のモジュールの各レーザー測定モジュールは、（図示されない）支持体によってフレームに固定して取り付けられている。支持体は、検査される構成部品及びその寸法特性によって、設定又は調整可能になっている。これによって、各測定モジュールを該測定モジュールが関連付けられる歯の面及び歯車２０の寸法に応じて適切に配向させることができる。
【００４２】
ここに示される例では、レーザー測定モジュール１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂが固定され、物品ホルダー１１が歯車２０の主軸Ｚを中心として回転するようになっている。当然のことながら、物品ホルダー１１が固定され、モジュールが固定して取り付けられたフレームが歯車２０の主軸Ｚを中心として回転する代替的実施形態も考えることができる。
【００４３】
ここに示されるレーザー測定モジュールの組は、本発明に係る装置のレーザー走査手段を構成する。レーザー走査手段は、歯車の三次元的表面を再構築し、この歯車の寸法検査を行うために、走査手段によって取得された測定値を処理する手段と関連付けられている（この原理は、図３を参照して、以下にさらに説明する）。
【００４４】
本発明によれば、レーザー測定モジュール１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂは、主軸Ｚを中心とする歯車２０の回転中、走査手段が歯車の各歯の第１及び第２主面ＦＡ，ＦＢを該歯の厚みｅ及び深さｐの全体にわたって走査するように、歯車２０に対して配向されている。
【００４５】
図２Ａ〜図２Ｆは、所定のレーザー測定モジュール、例えば、モジュール１２Ｂによって歯車２０を走査するためのレーザー走査プロセスの種々の過程を示している。図面を読みやすくするために、ここでは、測定モジュールから放出されたレーザービームのみが示されている。
【００４６】
測定モジュール１２Ｂは、この例では、レーザー三角法の原理によって動作するレーザー測定モジュールである。周知の手法によって、このような測定モジュールは、角度演算によって距離を測定することができる。また、このような測定モジュールは、広い測定範囲及び高解像度を有している。勿論、本発明の枠組みから逸脱することなく、レーザー三角法以外の周知の技術が用いられてもよい。測定モジュール１２Ｂは、レーザー放出源１２１、例えば、走査される歯の面の１つ（ここでは、主面ＦＢ）に面レーザービーム１６を投射するレーザーダイオードと、レーザー受光器１２２、例えば、ＣＣＤ（電荷結合素子）式センサ又はＣＭＯＳ（相補型金属−酸化物半導体）式センサとを備えている。レーザー放出源及び対応するレーザー受光器は、測定モジュールの同一面に配置されている。この面は、歯車２０に向かって配向されている。
【００４７】
他の測定モジュール１２Ａ，１３Ａ，１３Ｂは、好ましくは、同一である。概して、レーザー走査品質を最大にするために、各対の測定モジュールは、同一の技術に基づいていなければならない。
【００４８】
物品ホルダー１１（従って、歯車２０）が回転されると、レーザー源から放出されたレーザービームは、歯車２０の面ＦＢで反射される。ここで、レーザー源（すなわち、測定モジュール１２Ｂ）に対する歯の面ＦＢの位置又は距離を知っておくことが望ましい。レーザー受光器１２２は、歯車２０から来るレーザービームを取得するように配向されている。反射したレーザービームは、距離に依存する角度で受光器１２２に到達する。受光器１２２における反射レーザービームの位置並びに測定モジュール１２Ｂのレーザー源と受光器との距離を用いて、取得された測定点ごとに距離の情報を推定することが可能になる。
【００４９】
レーザービーム１６と歯の面ＦＢとの交差によって、レーザー走査線１８が形成される。走査線１８は、図２Ａ〜図２Ｆに示されるように、歯車２０がその主軸を中心として回転すると、走査されている面ＦＢ上を移動する。
【００５０】
さらに具体的には、本発明によれば、測定モジュール１２Ｂは、以下のように、すなわち、放出源１２１が、レーザーライン１８が歯部の深さｐ（すなわち、各歯のヘッドから足までの距離）の全体を覆うように、回転主軸Ｚ及び歯車２０の径方向軸Ｘに対して配向されるように、及び歯車２０が回転する時にレーザーライン１８が歯部の厚みｅの全体を走査するように、測定モジュール１２Ｂに対して配置されている。
【００５１】
換言すれば、測定モジュール１２Ｂは、レーザーライン１８が歯の深さの全体を覆うように歯車２０に対して配置され、歯の厚みに対する走査は、歯車２０の回転によって得られるようになっている。
【００５２】
モジュールの配向に関連する条件の１つは、モジュールのレーザービームの方位軸が、径方向軸及び回転主軸に対して傾斜するが、回転主軸に対して直交しないことである。
【００５３】
図６は、走査される歯の１つの面に対する測定モジュール１２Ｂのレーザービームの方位に関する特定の例を示している。符号Ｐは、主軸Ｚ及び径方向軸Ｘを含む面を示している。測定モジュール１２Ｂは、レーザービームが径方向軸Ｘに対して１０°から４５°までの範囲内の角度θＸ（例えば、３０°）で上方に傾斜し、かつ回転主軸Ｚに対して１０°から４５°までの範囲内の角度θＺ（例えば、２０°）で上方に傾斜するように、第２面ＦＢに向かって配向されている。角度θＸ，θｚは、特に歯部の歯の傾斜角（又は螺旋角）αに依存している。傾斜角αは、例えば、ピニオン−ギア式部品の場合、通常、１５°から３０°までの範囲内にある。
【００５４】
同じ原理が、対の測定モジュール１２Ａ，１２Ｂの第１モジュール１２Ａにも適用することができる。前記モジュール１２Ａのレーザービームは、対応する歯面ＦＡと向き合って径方向軸Ｘに対して角度θｘで下方に傾斜されねばならない。
【００５５】
最後に、歯車２０の（歯部のレベルのみならず）全体を走査するために、走査手段は、２対のモジュール１２Ａ〜１２Ｂ及び１３Ａ〜１３Ｂとは別の第５のレーザー測定モジュール１４を備えている。第５のレーザー測定モジュール１４は、歯車２０の上面、さらに具体的には、貫通孔のレーザー走査を可能にするために、歯車２０に対してかなり上方に配置されている。この測定モジュール１４から得られた測定値によって、特に歯車２０の回転主軸を測定すると共に貫通孔の寸法を検出することができる。測定モジュール１４の動作は、他の測定モジュールに対して前述したものと同じである。
【００５６】
もし被検査歯車が（走査手段のレーザービームの大きさが回転中に部分的にしか走査できないような）厚みの歯部を有していたなら、歯部の厚みの全体を完全に走査するために、歯車２０をレーザー測定モジュールに対して（又はその逆にレーザー測定モジュールを歯車２０に対して）主軸Ｚに沿って並進させる駆動手段をさらに備えることも予定されていることに留意されたい。従って、レーザー測定モジュールに対する構成部品（又はその逆に構成部品に対するレーザー測定モジュール）の回転運動及び並進運動を同時に又は連続的に行うことができる。
【００５７】
測定モジュールの対の数は、前述の例に制限されるものではない。本発明の枠組から逸脱することなく、特に機械部品の形状の複雑さ、所望される測定点の数及び／又は所望される処理時間及び／又は当業者が考慮するのが適切と見なす他のパラメータに依存して、より多くの数（すなわち、２つよりも多い数）又はより少ない数（すなわち、２つよりも少ない数）が検討されてもよい。
【００５８】
図３は、本発明の特定の一実施形態に係る機能ブロックの形態にある三次元検査装置１００の一般的特性を示している。
【００５９】
検査装置１００は、検査される構成部品の歯部の歯の各々を走査するための手段１１０を備えている。これらの走査手段は、図１及び図２Ａ〜図２Ｆを参照して前述したレーザー測定モジュール及び駆動手段を備えている。
【００６０】
検査装置１００は、走査手段１１０から得られたデータ（又は測定点）を用いて構成部品の仮想三次元表示を構築するための手段１２０を備えている。この目的を達成するために、検査装置１００は、点群を処理して検査される構成部品の仮想三次元表示を得るためのソフトウエアプログラムを実装している。モジュールから来るデータは、三次元空間内に画定された座標の点群の形態を取る。これらの点を読むのに必要な時間は、比較的短い（測定モジュールの数に応じて、１秒〜５秒間に１００万個から３０００万個の点が取得される）。一般的に、構成部品の三次元再構築及び寸法検査に必要な測定点の全てを取得するために、（構成部品の測定が必要とされる高さにおいて）構成部品を３６０°回転、すなわち、一回転させれば十分である。
【００６１】
検査装置１００は、構築手段１２０によって得られた仮想三次元表示によって構成部品の寸法検査を行う手段を備えている。検査手段１３０は、機械部品の寸法を表す少なくとも１つの数値１４０、又は検査手段１３０によって行われた検査の結果によって検査を受ける構成部品の合否（決められた寸法許容値及び／又は形状許容値等に対する適合性又は非非適合性）を決める情報１４０を送達するように構成されている。
【００６２】
このような検査装置は、製造ライン内に容易に組み込むことが可能である。
【００６３】
以下、図４及び図５Ａ〜図５Ｃを参照すると、多数の歯部を有するシャフト５の形態を取る歯部付き円形機械部品の検査に適合された非接触三次元検査装置１の構造及び動作が提示されている。
【００６４】
検査装置１は、２つの垂直アーム６Ａ，６Ｂを備えている。各アーム６Ａ，６Ｂは、歯部付きシャフト５の回転主軸に沿った両端の各々を保持する先端部の形態にある。アーム６Ｂは、デュアル回転／並進駆動システムと協働し、歯部付きシャフト５がアームに取り付けられたフレーム７に対して回転及び／又は並進することを可能にする。アーム６Ａは、並進（シャフトのその主軸に沿った並進の案内）を行うための簡素な駆動システムと協働するようになっている。これらの要素は、本発明に係る回転及び並進を行う駆動手段を構成する。
【００６５】
歯部付きシャフト５は、ここでは、回転主軸Ｚに沿ったシャフトの互いに異なる高さの位置に配置された３つの歯部５０，５１，５２を有している。歯部５０の径方向軸は、例えば、軸Ｚと直交するＸ軸によって示されている。各歯部は、種々の形式（はすば歯部、平歯部、ヘリンボーン歯部、等）を有することができ、また種々の寸法を有することができる。
【００６６】
以下の記載において、最初、シャフト５のはすば歯部５０の検査を行うための装置について説明する。
【００６７】
本発明に係る検査装置１は、シャフト５の歯部５０を検査する４つのレーザー測定モジュール、すなわち、歯部５０の歯の表面の第１測定に専用の第１対のレーザー測定モジュール２Ａ〜２Ｂと、歯部５０の歯の第２面の測定に専用の第２対のレーザー測定モジュール３Ａ〜３Ｂとを備えている。さらに具体的には、歯車（図１及び図２Ａ〜図２Ｆ）を参照して前述した原理と同じ原理に従って、各対のレーザー測定モジュール（２Ａ−２Ｂ；３Ａ〜３Ｂ）は、歯部の歯の第１面ＦＡに向かって配向された第１モジュール（２Ａ；３Ａ）と、歯部の他の歯の第２面に向かって配向された第２モジュールとによって構成されている。従って、本発明によれば、レーザー測定モジュール２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂは、主軸Ｚを中心とするシャフト５の回転中、走査手段が歯部５０の各歯の第１及び第２面ＦＡ，ＦＢをその厚み及び深さの全体にわたって走査するように、歯部５０に対して配向されている。
【００６８】
回転駆動手段に加えて、歯部付きシャフト５の回転中又は非回転中にシャフトのその主軸Ｚに沿った案内を可能にするために、歯部付きシャフト５を並進させる駆動手段が検査装置１に組み入れられている（シャフトの並進運動は、回転運動と同時に行われてもよいし、同時に行われなくてもよい）。これによって、第１に、歯部が測定モジュールのレーザービームの大きさが全体を覆うことができないような厚みを有するときに、該歯部の厚みの全体にわたって完全な走査を行うことができる。第２に、並進駆動手段を作動させることによって、構成部品を主軸に沿って移動させ、これによって、シャフトの他の歯部５１，５２を走査し、測定点を取得することができる（これによって、各歯部に対して各歯の第１及び第２主面をその厚み及び深さの全体にわたって走査することができるという効果が得られる）。場合によっては、並進駆動手段によって、歯部付きシャフト５の完全な検査を行うために該部品の他の部分の検査を行うことも可能になる。同一対の測定モジュールを用いて歯部５０，５１，５２の連続的な走査を行うために、輪郭及び寸法の形式は、かなり類似していなければならないことに留意されたい。これは、検査装置に用いられる測定モジュールの測定範囲に依存する（測定範囲は、測定モジュールの技術に依存して数ｍｍから数ｃｍの範囲内において効果的に異ならせることができる）。場合によっては、レーザー測定モジュール２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂの配向は、構成部品が備える歯部の形式に適合されるべきである、検査される機械部品の形状及び寸法に実時間で適合させるために、モジュールを自動的に配向させる機械的システムが検討されてもよい。
【００６９】
この構成によって、シャフト５の（歯部の全てを含む）種々の部分の連続的な走査が可能になる。
【００７０】
この構成の代替例として、走査手段は、（図示されない）少なくとも１つの他の対のレーザー測定モジュールを備えていてもよい。これらの他のモジュールは、各歯部の各歯の面をその厚み及び深さにわたって走査し、測定点を取得することを可能にするために、シャフトの各歯部の高さの位置に配置されることになる（モジュールの配向は、実時間で設定可能である）。
【００７１】
この構成によって、歯部付きシャフトの主軸に沿った種々の高さに配置された歯部の全てを同時に走査し、これによって、構成部品の検査の時間を短縮することができる。
【００７２】
従って、本発明に係る装置によって、複雑な形状を有する構成部品、特に、種々の輪郭及び種々の大きさ（深さ、厚み、直径、等）の歯を有する歯部をいくつか高さの位置に有する構成部品の自動化された完全な非接触検査が可能になる。
【００７３】
加えて、走査手段は、構成部品の回転主軸の位置を決定するために、シャフト５の歯部のみならず、残りの部分の表面も走査するように構成されていてもよい。代替的な一実施形態では、この走査動作は、構成部品の軸と直交してフレーム７に対して固定されるように配置された追加的な測定モジュール４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄによって行われる。シャフト５の前記残りの部分の表面は、測定モジュールに対するシャフト５の回転手段及び並進手段を作動させ、前記残りの部分の表面をその縁の全体及びその高さの全体にわたって走査することによって、検査されることになる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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