(57)【要約】      （修正有）【課題】コーンミラーによりレーザ光線を全周方向に照射し、筒体の内面に光リングを形成し、該光リングに基づき筒体の内径を測定する内径測定装置に於いて、内面で反射されたレーザ光線による内径測定への影響を抑止した内径測定装置を提供する。【解決手段】先端に円錐反射面を有するコーンミラー２９と、該コーンミラー２９の頂点にレーザ光線１７を入射させるレーザ光線発光部３と、前記コーンミラー２９で全周方向に反射されたレーザ光線１７を透過する透光窓部６と、該透光窓部６より照射されたレーザ光線１７により筒体内面に形成された光リングを撮像する撮像部２と、前記透光窓部６の周囲を回転可能に設けられ、該透光窓部６を所定の範囲で覆うレーザ光線遮蔽部材３４とを具備する。【選択図】図２
2013164270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に円錐反射面を有するコーンミラーと、該コーンミラーの頂点にレーザ光線を入射させるレーザ光線発光部と、前記コーンミラーで全周方向に反射されたレーザ光線を透過する透光窓部と、該透光窓部より照射されたレーザ光線により筒体内面に形成された光リングを撮像する撮像部と、前記透光窓部の周囲を回転可能に設けられ、該透光窓部を所定の範囲で覆うレーザ光線遮蔽部材とを具備することを特徴とする内径測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒体の内径或は内面形状を測定する内径測定装置、特に非接触で内面形状を測定する内径測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非接触で筒体の内径を測定するものとして、レーザ光線を全周方向に照射し、筒体の内面に光リングを形成し、該光リングを撮像し、画像上から光リングの形状、径を測定する非接触の内径測定装置がある。
【０００３】
特許文献１、特許文献２には、レーザ光線を全周方向に照射し、筒体の内面に形成される光リングを撮像し、画像上から光リングの形状、径を測定する非接触の内径測定装置が示されており、特許文献１、特許文献２の内径測定装置ではレーザ光線を全周方向に照射する手段として円錐反射面を有するコーンミラーが用いられており、レーザ光線をコーンミラーの頂点に入射することでレーザ光線を全周方向に反射している。全周方向に拡散されたレーザ光線は筒体内面を照射し、光リングを形成し、この光リングを撮像装置により撮像し、得られた画像から、内面の直径、形状等を測定している。
【０００４】
ここで、測定対象が筒体の内面である場合で、レーザ光線を全周方向に照射した場合、内面で反射されたレーザ光線が、反対側の内面に到達する場合があり、この場合、筒体内面には、コーンミラーで直接反射されたレーザ光線と、反対側の内面で反射されたレーザ光線によって筒体内面に光リングが形成される。この内面で反射されたレーザ光線で形成される光リングは、ノイズとして測定すべき光リングを劣化させるか、或は測定精度を低下させるので、内面で反射されたレーザ光線による内径測定への影響を除去することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１９７２１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６４３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は斯かる実情に鑑み、コーンミラーによりレーザ光線を全周方向に照射し、筒体の内面に光リングを形成し、該光リングに基づき筒体の内径を測定する内径測定装置に於いて、内面で反射されたレーザ光線による内径測定への影響を抑止した内径測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、先端に円錐反射面を有するコーンミラーと、該コーンミラーの頂点にレーザ光線を入射させるレーザ光線発光部と、前記コーンミラーで全周方向に反射されたレーザ光線を透過する透光窓部と、該透光窓部より照射されたレーザ光線により筒体内面に形成された光リングを撮像する撮像部と、前記透光窓部の周囲を回転可能に設けられ、該透光窓部を所定の範囲で覆うレーザ光線遮蔽部材とを具備する内径測定装置に係るものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、先端に円錐反射面を有するコーンミラーと、該コーンミラーの頂点にレーザ光線を入射させるレーザ光線発光部と、前記コーンミラーで全周方向に反射されたレーザ光線を透過する透光窓部と、該透光窓部より照射されたレーザ光線により筒体内面に形成された光リングを撮像する撮像部と、前記透光窓部の周囲を回転可能に設けられ、該透光窓部を所定の範囲で覆うレーザ光線遮蔽部材とを具備するので、筒体内面で反射されたレーザ光線が撮像の対象となる光リングに影響を及すことを抑止できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る内径測定装置の斜視図である。
【図２】該実施例に係る内径測定装置を示す断面図である。
【図３】該実施例で用いられているレーザ光線遮蔽部材を示す図である。
【図４】該実施例で用いられているレーザ光線遮蔽部材の他の例を示す図である。
【図５】該実施例に用いられているレーザ光線遮蔽部材がストッパに当接した図であり、（Ａ）はストッパの左側から、（Ｂ）はストッパの右側から当接した状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１１】
図１、図２は本発明の実施例に係る内径測定装置１を示しており、該内径測定装置１は主に、撮像部２、レーザ光線発光部３、芯合せ部４、レーザ光線拡散部５、透光窓部６、フレーム部１０等から構成される。
【００１２】
前記フレーム部１０は、基端リング７と先端リング８とを３本の支柱９により連結した構成であり、該支柱９は同一円周上に所定の間隔、例えば３等分の位置に配置され、前記フレーム部１０の中心部には空間が形成され、該空間に前記撮像部２、前記レーザ光線発光部３が収納される様になっている。尚、前記支柱９は、２本であっても或は４本であってもよく、前記撮像部２、前記レーザ光線拡散部５を支持し得、又前記撮像部２の撮像に支障なければよい。更に、前記支柱９に代え透明なガラス管により前記基端リング７と前記先端リング８とを連結してもよい。
【００１３】
前記基端リング７と前記先端リング８とは同心であり、即ち前記フレーム部１０の軸心上に配置されている。前記基端リング７に、該基端リング７を貫通する様に前記撮像部２が取付けられている。該撮像部２はカメラ１１を有し、前記撮像部２の光軸、即ち前記カメラ１１の光軸は前記フレーム部１０の軸心と合致している。
【００１４】
前記先端リング８に前記芯合せ部４が取付けられ、該芯合せ部４に前記レーザ光線発光部３が支持されている。
【００１５】
該レーザ光線発光部３は、筒体である発光器ホルダ１５に保持されたレーザ発光器１４を具備している。前記レーザ光線発光部３の位置、姿勢は、後述する調整機構部２１によって調整可能であり、位置、姿勢の調整が完了した状態では、前記レーザ光線発光部３の光軸、即ち前記レーザ発光器１４の光軸は、前記フレーム部１０の軸心及び前記撮像部２の光軸と合致する様になっている。
【００１６】
又、前記芯合せ部４は、前記調整機構部２１及び該調整機構部２１を収納するハウジング１８を有する。
【００１７】
前記調整機構部２１は、紙面に対して垂直な方向に変位可能なＸ軸スライダ２２と、該Ｘ軸スライダ２２に設けられ、紙面と平行な方向に変位可能なＹ軸スライダ２３を有し、前記Ｘ軸スライダ２２、前記Ｙ軸スライダ２３は調整螺子（図示せず）によって変位を調整可能となっている。
【００１８】
前記Ｙ軸スライダ２３に、前記レーザ光線発光部３が傾き調整螺子２４により３箇所で固定されている。該傾き調整螺子２４は、押し螺子と引き螺子の組になっており、押し螺子の突出量を調整することで前記レーザ光線発光部３の光軸の傾きを調整可能となっている。
【００１９】
而して、前記調整機構部２１は、該レーザ光線発光部３を該レーザ光線発光部３の光軸に対して直交する２方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に変位可能とすると共に前記レーザ光線発光部３の光軸の傾きを調整する機能を有している。
【００２０】
前記透光窓部６は前記芯合せ部４の先端側に設けられる。該透光窓部６は中央に円孔が穿設された基端側の第１フランジ２６、中央に円孔が穿設された先端側の第２フランジ２７、及び前記第１フランジ２６と前記第２フランジ２７との間に挾持された全周透光窓２８によって構成されており、該全周透光窓２８の材質は、透明ガラス或は透明な合成樹脂製となっている。
【００２１】
前記第２フランジ２７に前記レーザ光線拡散部５が取付けられ、該レーザ光線拡散部５は取付けられた状態で、前記芯合せ部４、前記フレーム部１０及び前記撮像部２と同心となっている。
【００２２】
前記レーザ光線拡散部５はコーンミラー２９、該コーンミラー２９を保持するコーンミラーホルダ３１と、該コーンミラーホルダ３１が嵌合される固定フランジ３２とを有する。該固定フランジ３２にはフランジ部３２ａが形成され、該フランジ部３２ａが前記第２フランジ２７にインロー方式で取付けられる様になっている。
【００２３】
前記コーンミラー２９は、前記レーザ光線拡散部５が前記第２フランジ２７に取付けられた状態、即ち前記透光窓部６に取付けられた状態で、前記芯合せ部４及び前記フレーム部１０及び前記撮像部２と軸心が合致する様になっており、前記レーザ光線拡散部５を組立てる場合に予め前記コーンミラー２９の芯合せを行っている。
【００２４】
又、前記レーザ光線拡散部５には、図３に示されるレーザ光線遮蔽部材３４が、前記透光窓部６の周囲を回転可能に取付けられている。
【００２５】
前記レーザ光線遮蔽部材３４は略半円筒形状、例えば中心角が１７８゜〜１７５゜程度の部分円筒形であり、前記透光窓部６の略半分を遮蔽する。
【００２６】
前記レーザ光線遮蔽部材３４は１端側（図３では上端）の円周縁で、且つ周方向の両端位置にフック３５が形成されている。又、前記フランジ部３２ａの表面には、前記フック３５が嵌合する円の摺動溝３６が刻設されており、前記レーザ光線遮蔽部材３４は、前記フック３５が前記摺動溝３６に嵌合した状態で前記フランジ部３２ａに取付けられる。
【００２７】
又、前記レーザ光線遮蔽部材３４は、前記摺動溝３６に沿って、前記フランジ部３２ａの周囲を略１８０°、例えば１７５゜回転する。
【００２８】
尚、前記フランジ部３２ａの表面にストッパ３７（図５参照）を設け、回転を規制する様にすれば、前記レーザ光線遮蔽部材３４のレーザ光線遮蔽位置の再現性が向上する。
【００２９】
例えば、図５（Ａ）での前記レーザ光線遮蔽部材３４の位置、即ち前記レーザ光線遮蔽部材３４が前記ストッパ３７に左側から当接した状態では、前記レーザ光線遮蔽部材３４は前記透光窓部６の略左半分を覆い、図５（Ａ）の位置から前記レーザ光線遮蔽部材３４を時計方向に回転させ、前記ストッパ３７に右側から突当て、図５（Ｂ）の状態とすれば、前記レーザ光線遮蔽部材３４は前記透光窓部６の略右半分を覆う。尚、前記ストッパ３７を省略し、前記レーザ光線遮蔽部材３４と前記フランジ部３２ａとの間に摩擦部材を設け、前記レーザ光線遮蔽部材３４が任意の位置で保持される様にすれば、前記レーザ光線遮蔽部材３４の中心角は、１８０゜或は１８０゜より大きくてもよい。
【００３０】
以下、作用を説明する。
【００３１】
測定する準備として、事前に前記調整機構部２１によって前記レーザ光線発光部３の光軸と前記コーンミラー２９の軸心とを合致させておく。又、前記レーザ光線遮蔽部材３４は図５（Ａ）の状態とする。
【００３２】
前記レーザ発光器１４よりレーザ光線１７が射出され、該レーザ光線１７は前記コーンミラー２９の頂点に入射する。前記レーザ光線１７は前記コーンミラー２９の円錐面で全周方向に拡散反射される。
【００３３】
図５（Ａ）に於いて、左側に拡散反射されたレーザ光線は、前記レーザ光線遮蔽部材３４で遮断され、右側に拡散反射されたレーザ光線が前記全周透光窓２８を透って射出される。射出されたレーザ光線１７は、測定対象物である筒体の内面を照射し、半円の右光リングを形成する。
【００３４】
前記撮像部２により、前記半右光リングを撮像し、画像データを取得する。この時、左側へのレーザ光線１７は遮断されているので、左側の内面で反射したノイズ光は発生しない。
【００３５】
前記撮像部２の最大撮像画角は、図２に示される様にθとなっている。又、前記レーザ光線発光部３、前記芯合せ部４等が障害物となり、θ１の画角が死角となる。従って、本実施例では、画角がθ〜θ１迄の範囲が撮像可能となる。
【００３６】
次に、前記レーザ光線遮蔽部材３４を回転させ、図５（Ｂ）の位置迄回転すると、右側に拡散反射されたレーザ光線１７は、前記レーザ光線遮蔽部材３４で遮断され、左側に拡散反射されたレーザ光線１７が前記全周透光窓２８を透って射出され、筒体の内面を照射し、半円の左光リングを形成する。
【００３７】
同様に前記撮像部２により半左光リングを撮像し、画像データを取得する。この時も、右側へのレーザ光線１７は遮断されているので、右側の内面で反射したノイズ光は発生しない。
【００３８】
前記半右光リングの画像データと前記半左光リングの画像データを合成することで、円の光リングの画像データが得られ、該円の光リングの画像データに基づき測定を行うことができる。
【００３９】
尚、前記レーザ光線遮蔽部材３４の回転角を１７５゜とすると、前記ストッパ３７を中心とした５゜分だけ内面で反射されたレーザ光線１７がノイズ光となるが、前記ストッパ３７を前記フレーム部１０の支柱９の位置とすれば、該支柱９によってレーザ光線１７が遮断されるので、特に支障はない。
【００４０】
又、前記レーザ光線遮蔽部材３４の形状、取付け方法等は種々変更が可能であり、例えば図４に示されるものがある。
【００４１】
図４に示されるレーザ光線遮蔽部材３４は、円筒部材３８にレーザ光線通過窓孔３９を穿設したものであり、該レーザ光線通過窓孔３９の中心角ωを例えば１７５゜とする。
【００４２】
前記レーザ光線遮蔽部材３４を前記第１フランジ２６、前記第２フランジ２７に掛渡って外嵌させ、更に前記ハウジング１８と前記フランジ部３２ａとの間に設け、軸心方向は該フランジ部３２ａ及び前記ハウジング１８によって規制する様にする。
【００４３】
この場合も、前記レーザ光線遮蔽部材３４を回転しない位置と１７５°即ち略１８０゜回転させた位置とで、半円リングを形成し、画像取得することで内径を測定することができる。
【００４４】
尚上記実施例では、前記レーザ光線遮蔽部材３４で遮蔽する範囲を１８０゜或は略１８０゜としたが、前記レーザ光線遮蔽部材３４で遮蔽する範囲を２４０゜とし、レーザ光線１７を１２０゜毎に照射し、３つの画像データを合成して円の光リングを取得する様にする等、３以上に分割して円の光リングを取得する様にしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１              内径測定装置
２              撮像部
３              レーザ光線発光部
４              芯合せ部
５              レーザ光線拡散部
６              透光窓部
７              基端リング
８              先端リング
１０            フレーム部
１１            カメラ
１４            レーザ発光器
１５            発光器ホルダ
１７            レーザ光線
１８            ハウジング
２１            調整機構部
２２            Ｘ軸スライダ
２３            Ｙ軸スライダ
２８            全周透光窓
２９            コーンミラー
３１            コーンミラーホルダ
３４            レーザ光線遮蔽部材
【図１】
2013164270.tif 000003
【図２】
2013164270.tif 000004
【図３】
2013164270.tif 000005
【図４】
2013164270.tif 000006
【図５】
2013164270.tif 000007