JPH0198906A - 断面形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は被測定体の断面形状の測定を行う断面形状測定
装置に関するものである。

〈従来の技術〉 被測定体に光を照射し、被測定体表面からの反射光を検
出器で検出し、この検出出力に基づいて、被測定体の基
準軸から表面までの距離を演算することにより被測定体
の断面形状を測定する断面形状測定装置が、本願と同一
の発明者等によって特願昭６０−２２５４９５号におい
て提案されている。

前述の提案に係わる断面形状測定装置によると、例えば
人体を被測定体としてその断面形状を精密に測定するこ
とにより、人体の表面形状に関するデータを得て、この
データに基づいて装着感触がよ（美的感覚にも富んだ婦
人用下着をデザインすることが出来る。

或は、医学の分野では前述の提案に係わる断面形状測定
装置を用いて患者の背骨部分の表面形状を測定すること
によって、側彎゛症の診断や検診を行うことが可能であ
る。

さらには、航空機の機体を被測定体とすることによって
、内外圧力差を与えた機体の表面の変形状態を前述の提
案に係る断面形状測定装置で把握して、機体に対する設
計資料或は経年変形資料をｉ辱ることが出来る。

前述の提案に係る断面形状測定装置では、第６図（Ａ＞
（Ｂ）に原理的に示すように基準軸１を軸心として検査
台３上に配される被測定体２の廻りを、基準軸１に平行
な保持体ｌＯが基準軸１を中心として回動自在に取り付
けられている。この保持体１０には長手方向に例えば出
力が１１ｍＷ、ビーム径が２、０ｍｍの高指向性ＬＥＤ
が複数個配列され、これらのＬＥＤからなる光源よりの
照射光が順次発せられて基準軸ｌに直角に、被測定体２
の表面に入射するように構成されている。

そして、光源からの照射光の被測定体２表面からの反射
光が検出器に入射されて受光されるようになりている。

この検出器は受光面上では基準点から前述の照射光の受
光点までの距離が、光源であるＬＥＤの発光点から被測
定体２の照射点までの距離に対応する構成となっている
。従って、検出器上で基準点から受光点までの距離を測
定し、この距離を基にして基準軸から被測定体表面の照
射点までの距離が求められる。

このようにして求めた距離によって基準軸を中心とする
被測定体の断面形状を得ることが出来る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 前述の提案に係わる断面形状測定装置では、保持体１０
に取り付けられている光源からの照射光は、基準１方向
に照射され、この照射光の被測定体２表面からの反射光
が検出器で受光される。

このため第６図（Ａ）（Ｂ）に示すように、被測定体２
の表面の傾斜の急な部分の照射点Ｑ、〜Ｑ５では、被測
定体２の表面に沿った照射点間距離が表面の傾斜に応じ
て変化する。

従って、被測定体２の表面の傾斜が特に急な領域に存在
する照射点Ｑ３〜Ｑ５の隣接照射点間の間隔は、かなり
大きなものとなる。

このように、隣接照射点間隔が大きくなると、その間で
は光源からの反射光が存在しないために検出器の受光信
号は得られずこの領域の断面形状測定の分解能が低下す
ることになる。

本発明は、前述したようなこの種の断面形状側＝３− 定装置の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は
、被測定体の表面の傾斜の急な領域でも分解能を低下さ
せることな（断面形状を測定することが出来る断面形状
測定装置を提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 前述の目的を達成するために本発明では、被測定体に対
して相対的に回動自在な保持体に取り付けられている複
数の光源と、検出器とが、被測定体の表面形状に応じて
光放射面を変化しつるように、保持体に対して配列軸を
中心に回動自在な構成となっている。すなわち本発明は
、基準軸を基準にして位置する被測定体に対して、前記
基準軸を中心に前記被測定体に対して相対的に回動自在
な保持体と、該保持体の前記基準軸にほぼ平行な配列軸
に沿って配列された複数の光源と、前記配列板に配され
前記光源からの光の前記被測定体表面よりの反射光を受
光する検出器と、前記保持体に対して前記光源及び検出
器を前記配列軸を中心に回動させる回動手段と、前記検
出器の検出信号に基づいて前記基準軸に沿った前記被測
定体の断面形状を演算する演算手段とを有する構成とな
っている。

く作　用〉 本発明では、基準軸を中心に被測定体に対して相対的に
保持体が回転駆動され、保持体に基準軸にほぼ平行な配
列軸に沿って配列された複数の光源から、保持体の単位
回動角度ごとに照射光が被測定体に対して照射される。

そして、照射光の被測定体表面からの反射光が保持体に
取り付けられている検出器で受光され、この検出器の検
出信号に基づいて基準軸に沿った被測定体の断面形状が
演算手段により演算される。

特に本発明では、被測定体の表面が傾斜している領域に
おいては、回動手段によって配列軸を中心に光源と検出
器が回動し、光源からの照射光が表面の傾斜部分にもほ
ぼ等間隔で入射するように制御される。

このため本発明によると、被測定体の表面が傾斜してい
る領域でも、測定分解能を低下させることのない断面形
状測定が行われる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面を使用して詳細に説明する
。

第１図は本発明の実施例の構成を示す正面図で、床面に
固定される基体１の中心に軸２が設けられ、この軸２に
対して回動自在に回転体３が取り付けられている。

また、軸２に検査台４が固定され、この検査台４上に膝
当て５が取り付けられ、軸２の軸心な基準軸６として検
査台４上に、被測定体７が配置するようになっている。

前述の基体１にはボール８が固定され、このボール８の
端部にはハンドル９が取り付けられ、前述のようにして
検査台４上に位置する実施例では人体である被測定体７
は、このハンドル９を握って安定に直立姿勢を保つこと
が出来るようになっている。

前述した回転体３の側縁部に保持体１０が固定され、こ
の保持体１０の端部には収容室１１が設けられている。

そして、収容室１１の上板に保持体１０に対して軸心な
中心として回動自在に第２図に示すようにベアリング１
２を介して配列板１３が取り付けられている。

この配列板１３からは配列軸３７を軸心として回転軸１
４が突出形成され、この回転軸１４は収容室１１の上板
に形成された開口１５から収容室１１内に挿入され、ベ
アリング１６によって回動自在に収容室１１に保持され
ている。

また、収容室１１内にモータ１７が固定され、この毛−
夕１７の回転軸にギヤ１８が取り付けられ、このギヤ１
８は配列板１３の回転軸１４に固定されたギヤ１９と係
合している。

このようにしてモータ１７の回動によって、ギヤ１８及
びギヤ１９を介して回転軸１４部分で配列板１３は軸心
すなわち配列軸３７を中心にして回動自在な構成となっ
ている。

前述の配列板１３には、配列軸３７に沿って基準軸６に
ほぼ平行に光源２０−１ないし２０−１０が配列されて
いる。

実施例においては、光源２０−１ないし２０−１０とし
て光ファイバが使用され、これらの光ファイバの配列板
１３からの突出端部には光を被測定体７方向に集束する
レンズが取り付けられている。

また、これらの光ファイバの他端には光ファイバに光を
供給する光供給部２１が接続されている。

そして配列板１３の下部には、第１図に示す仰角θを調
整可能にして検出器２２が取り付けられている。

この検出器２２は、受光面の基準点から受光点までの距
離が、光源２０−１ないし２０−１０端部の発光点と被
測定体７の表面の受光点間距離（例えば第１図の距離１
）に対応するように構成されている。

このため、検出器２２に対して受光面上で基準点から受
光点までの距離を測定することによって、予め測定され
ている光源２０−１ないし２０−１０から基準軸６まで
の距離（第１図の距離Ｌ）から、検出器２２の受光面上
で求めた距離に対応して得られる距離Ｉを減算すること
により、基準軸６から被成されている。

また、回転体３にはモータ２３が取り付けられており、
このモータ２３の駆動によって回転体３は基準軸６を中
心に回転可能になっている。

第４図は、本発明の実施例における検出器２２の検出信
号に基づいて、被測定体７の断面形状を演算する演算回
路２４であり、端子ｔ１に反転回路２５の入力端子が接
続され、反転回路２５の出力端子が遅延回路２６の入力
端子とゲート回路２７の七ツト端子に接続されている。

前述の遅延回路２６の出力端子は遅延回路２８の入力端
子に接続され、遅延回路２８の出力端子は計数回路２９
のリセット端子に接続されている。

この計数回路２９の出力端子はラッチ回路３０の入力端
子に接続され、ラッチ回路３０の出力端子には、演算器
３６が接続されている。

また、端子ｔ２に整形回路３１の入力端子が接続され、
整形回路３１の出力端子はゲート回路２７のリセット端
子とゲート回路３２のセット端子に接続されている。

ている。

そして、ゲート回路３２及び２７の出力端子がＯＲ回路
３３の入力端子に接続され、ＯＲ回路３３の出力端子は
計数回路２９の入力端子に接続されている。

さらに、ＩＯＭＨ２の基準パルスを発生する基準信号発
生器３４の出力端子が、ゲート回路２７の入力端子と１
／２分周回路３５の入力端子に接続され、１／２　分周
回路３５の出力端子がゲート回路３２の入力端子に接続
されている。

このような構成の本発明の実施例において、モータ１７
、ギヤ１８、ギヤ１９、ベアリング１２及びベアリング
１６が回動手段を構成し、演算回路２４が演算手段を構
成している。

以上に述べた構成の本発明の実施例について、次ぎにそ
の動作を説明する。

図示せぬ装置の始動釦を押すと、モータ２３が駆動し回
転体３が例えば１８０°の単位回動角度ずつ回動し、そ
れぞれの回動位置で所定微小時間停止しながら、静止し
ている被測定体７の回りを回転する。

そして、この所定微小時間の停止時において、光源２０
−１ないし２０−１０に対して光供給部２１から順次光
が供給される。

このため、前述の各所定微小時間ごとに光源２０−＋−
１ないし２０−１０のレンズにより集束された照射光が
、被測定体７の表面の照射点Ｐ１、Ｐ２・・・・Ｐｌ。

で反射し、検出器２２の受光面のそれぞれ対応した位置
に入射する。

このようにして、被測定体７の全周にわたって単位回動
角度１８０°ごとの２００点について、基準軸６に沿っ
た１０箇所で被測定体７の表面からの反射光が検出器２
２で受光される。

一方、前述の単位回動角度ごとに図示せぬ発信器から、
第５図（１）に示したような基準信号が発せられ端子ｔ
１から反転回路２５に入力される。

このため、反転回路２５からは第５図（６〉に示す信号
が得られ、この信号でゲート回路２７がセットされ、第
５図（５）に示すような基準信号発生器３４の１０ＭＨ
２の基準パルス信号がゲート回路２７、ＯＲ回路３３を
介して計数回路２９に入力される。

また、前述の反転回路２５の出力信号が、遅延回路２６
及び２８を介して計数回路２９のり七ツト端子に入力さ
れ、遅延回路２６の出力信号がう・ソチ回路３０の七ツ
ト端子に入力されるので、第５図（１）の基準信号の発
生から所定時間後から計数回路２９は１０ＭＨ２の基準
パルス信号を計数しラッチ回路３０が計数値をラッチす
る。

前述した検出器２２により、第５図（２）に示すような
被測定体７表面からの反射光に対応した検出信号が得ら
れると、整形回路３１で整形された第５図〈３）に示す
整形信号で、ゲート回路３２がセットされる。

そこで、基準信号発生器３４のＩＯＭＨ２の基準パルス
信号が分周回路３５で二分周された５ＭＨ２の信号が、
ゲート回路３２、ＯＲ回路３３を介して計数回路２９に
入力される。

このようにして、検出器２２に検出信号が得られると、
計数回路２９は、従来の１０ＭＨ２の基準ノ＜ルス信号
に代えて５ＭＨ２のパルス信号を計数し、ラッチ回路３
０は計数値をラッチする。

このような計数が行われると、第５図（３）に示す整形
信号の立下りまでの計数値が、検出器２２で検出された
被測定体７表面からの反射光に対応する検出信号の中心
位置を示すことになり、検出信号の中心位置を高精度で
計数することが出来る。

また、反転回路２５の出力信号の発生から遅延回路２６
による遅延時間後にラッチ回路３０はセットされ、さら
にこの時間から遅延回路２８による遅延時間後に計数回
路２９がり七ツ１−され計数値はう・ソチ回路３０にラ
ッチされ、計数回路２９は次回の計数可能な状態にセッ
トされるので、検出器２２から検出信号が逐次計数ラッ
チされる。

そして演算器３６では、ランチ回路３０でう・ソチされ
た計数値に基づいて、光源２０−１ないし２０−１０か
ら被測定体７の照射点Ｐ１〜ＰＩｏまでの距離を演算し
、この演算値から光源２０〜１ないし２０〜１０と基準
軸６間の距離を減算することにより、基準軸６から被測
定体７の照射点までの距離が演算される。

本発明の実施例では、第３図（Ａ＞（Ｂ）に示すように
回転体３が前述したように単位回動角度ごとに被測定体
２の表面形状を測定しながら回動し、保持体１０が、予
め知られている被測定体２の表面の傾斜が急になる単位
回動角度点Ｕθに達すると、モータが回動しギヤ１８及
び１９を介して保持体１０に対して配列板１３が所定角
度回動する。

すなわち実施例では、保持体１０が回動角が０〜９０°
の範囲で被測定体２の表面の傾斜が急になる単位回動角
度点Ｕθ、に達すると、配列板１３が配列軸３７を中心
として、始点Ｕ。からの保持体１０の回転角度なθとし
て９０°−〇だけ反時計方向に回動する。そして、被測
定体２の表面の傾斜が急な範囲では、保持体１０の回転
角度に対して常に配列板１３は、前述の角度だけ反時計
方向に回動され、この状態で光源２０−１〜２０−１０
からの照射光が被測定体２の表面に照射される。

このため、この照射領域での被測定体２の照射点はＭ、
Ｍ、・・・・Ｍ７・・・・のようになり、互いに平行な
照射光によって傾斜の急な部分でも照射光間隔が余り大
きくはならない。

なお、第３図（Ａ　）（Ｂ　）において点線で示したの
は、従来の方式による保持体１０に対して固定された光
源１３と、この光源１３から放射される照射光である。

従ッテ、第６図（Ａ＞（Ｂ）で説明したように、被測定
体２の表面の傾斜が急な部分で表面形状測定の分解能が
低下することはない。

同様にして、第３図（Ａ）（Ｂ）において回動角９０°
〜１８０°の範囲では、被測定体２の表面の傾斜が急に
なる単位回動角度点Ｕθ２に達すると、配列板１３が始
点Ｕ。からの保持体１０の回転角度をθとして、配列軸
３７を中心に時計方向にθ−９０°だけ回動する。

また、回動角が１８０°〜２７０°の範囲に被測定体２
０表面の傾斜が急になる単位回動角度点Ｕθ３が存在す
る場合には、この単位回動角度点Ｕθ３に達すると、配
列板１３が始点Ｕ。から保持体１０の回転角度なθとし
て、配列軸３７を中心に反時計方向に２７０°−θだけ
回動する。

さらに、回動角が２７０°〜３６０°の範囲に被測定体
２の表面の傾斜が急になる単位回動角度点Ｕθ４が存在
する場合には、この単位回動角度点Ｕθ４に達すると、
配列板１３が始点Ｕ０がらの保持体１ｏの回転角度なθ
として配列軸３７を中心に時計方向にθ−２７０°だけ
回動する。

なお、いずれの場合も被測定体２の表面の傾斜が急な範
囲を越えると、配列板１３は、原位置に復帰するように
回動する。

このような被測定体２の表面の傾斜の急な位置の範囲に
ついては、予め保持体１ｏを被測定体２の周囲に回転さ
せて仮測定を行うことによってその位置を装置に記憶さ
せておく。

また、被測定体２の表面の傾斜の急な位置で配列板１３
を保持体１０に対して回動させて測定を行った場合には
、得られる測定値は第３図において、直線Ｕ。ＵＩＩＩ
Ｏｏに直角な表面までの距離である。

そこでこの場合には、配列板１３を保持体１ｏに対して
回動させた領域について得られる測定値をＸとすると、
演算回路２４の演算器３１において、保持体１０の回転
角度を９００−〇として被測定体２の表面゛の座標（Ｘ
＋ｙ＋）が、 ｘ、＝ｒｃｏｓθ　　　　ｙ１＝ｒｓｉｎθ−Ｘなる演
算によって求められる。

このようにして、本発明の実施例によると、被測定体２
の表面の傾斜が急な部分に対しても、測定分解能を落と
すことなく高分解能で被測定体２の表面形状の測定を行
うことが出来る。

従って、本発明の実施例によると、被測定体７の表面の
傾斜部分に対しても分解能を低下させることなく、被測
定体７の断面形状を測定することが出来るので、例えば
装着感触がよく美的感覚にも富んだ婦人用下着のデザイ
ンが可能となる。

実施例では、被測定体が静止し回転体が被測定体の廻り
を回動する方式のものを説明したが、本発明は実施例に
限定されるものでなく、被測定体が回転し光源及び検出
器が静止した方式のものとすることも出来る。

また、実施例では被測定体を生体とした場合について説
明したが、本発明は実施例に限定されるものでなく、例
えば航空機の機体を被測定体として使用し、内外圧差を
変化させた場合の表面形状−１８−・ の変化を断面形状により定量的にとらえて、航空機の設
計資料や機体の経年変化情報を得ることも出来る。

さらに実施例では、検出器が１個だけ設けられている構
成のものを説明したが、本発明は実施例に限定されるも
のでなく、例えば光源を挟んで上下に２個の検出器が設
けることも出来る。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明によると被測定体の
表面の傾斜の急な領域でも分解能を低下させることなく
、断面形状を精度よく測定することが出来る断面形状測
定装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の断面形状測定装置の実施例の要部の構
成を示す正面図、第２図は本発明の実施例の回動手段の
構成を示す正面図、第３図（Ａ）（Ｂ）は本発明の実施
例の測定原理を示す平面説明図、第４図は本発明の実施
例の演算手段の構成を示すブロック図、第５図は本発明
の実施例の演算手段各部の信号波形図、第６図（Ａ＞（
Ｂ）は従来装置の測定原理を示す平面説明図である。 ３・・・回転体　　　　　６・・・基準軸７・・・被測
定体　　　　１０・・・保持体１１−−−収容室　　　
　　１３・・・配列板１７・・１モータ　　　　　１８
、■９＋１・・ギヤ２０−１〜２０−１０・・・光源 ２２・・・検出器　　　　　２４・・・演算回路代理人
　　弁理士　　鈴　　木　　秀　　雄第　６　因 ／Ａノ 第６図 （Ｂ） ／θ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基準軸を基準にして位置する被測定体に対して、前記基
   準軸を中心に前記被測定体に対して相対的に回動自在な
   保持体と、該保持体の前記基準軸にほぼ平行な配列軸に
   沿つて配列された複数の光源と、前記保持体に配され、
   前記光源からの光の前記被測定体表面よりの反射光を受
   光する検出器と、前記保持体に対して前記光源及び検出
   器を前記配列軸を中心に回動させる回動手段と、前記検
   出器の検出信号に基づいて前記基準軸に沿つた前記被測
   定体の断面形状を演算する演算手段とを有することを特
   徴とする断面形状測定装置。