JPH0242403B2 - - Google Patents
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- JPH0242403B2 JPH0242403B2 JP13167283A JP13167283A JPH0242403B2 JP H0242403 B2 JPH0242403 B2 JP H0242403B2 JP 13167283 A JP13167283 A JP 13167283A JP 13167283 A JP13167283 A JP 13167283A JP H0242403 B2 JPH0242403 B2 JP H0242403B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
-
- G—PHYSICS
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- G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
-
- G—PHYSICS
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- G01B11/2433—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring outlines by shadow casting
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光学的形状測定装置、殊にクラウニ
ング等が施された円筒ころ、円すいころ等の回転
体、或はその他の物体の前記クラウニング面等の
形状を測定する装置に関する。
ング等が施された円筒ころ、円すいころ等の回転
体、或はその他の物体の前記クラウニング面等の
形状を測定する装置に関する。
金属加工物等の精密加工部品の外形形状を測定
する従来方法として拡大投影法がある。この方法
は、拡大投影機によりスクリーンに写し出された
被測定物像を、被測定物の理想外形を現わす一種
の姿ゲージと重ね合わせて、その一致程度を測定
するものであつて、測定精度の向上は主に拡大率
の増大によりはかられるが、被測定物エツジから
の光の回折現象により投影像のぼけが生じ、或は
スクリーン面積の制約などの理由から拡大率に限
界があり、また投影像と姿ゲージとの一致度の測
定を、通常は目分量により行うため、定量的な一
致度測定がきわめて困難であつて精度低下の大き
な要因となる。
する従来方法として拡大投影法がある。この方法
は、拡大投影機によりスクリーンに写し出された
被測定物像を、被測定物の理想外形を現わす一種
の姿ゲージと重ね合わせて、その一致程度を測定
するものであつて、測定精度の向上は主に拡大率
の増大によりはかられるが、被測定物エツジから
の光の回折現象により投影像のぼけが生じ、或は
スクリーン面積の制約などの理由から拡大率に限
界があり、また投影像と姿ゲージとの一致度の測
定を、通常は目分量により行うため、定量的な一
致度測定がきわめて困難であつて精度低下の大き
な要因となる。
一方、測定者の個人差による測定値のバラツキ
を軽減するのに、近年Ｘ−Ｙテーブル、リニア・
エンコーダーによる座標の読込み、コンピユータ
による演算処理等の技術が併用されているが、座
標の読込み精度が依然として測定者の個性に大き
く左右されるという欠点がある。
を軽減するのに、近年Ｘ−Ｙテーブル、リニア・
エンコーダーによる座標の読込み、コンピユータ
による演算処理等の技術が併用されているが、座
標の読込み精度が依然として測定者の個性に大き
く左右されるという欠点がある。
この発明は、拡大投影法の場合のように拡大率
を増大するうえでの制限、或は測定者の個人差に
よる測定精度のバラツキ等がなく、高い測定精度
をうる光学的形状測定装置を提供することを目的
とするものである。
を増大するうえでの制限、或は測定者の個人差に
よる測定精度のバラツキ等がなく、高い測定精度
をうる光学的形状測定装置を提供することを目的
とするものである。
而してこの発明は、前記ころ等の被測定物の外
形面にナイフエツジ状の直線縁をもつ基準ゲージ
を対接させ、その対接部をレーザー光、或は他の
適宜の光源より照射されるスポツト光により前記
対接方向に走査すると共に、その走査位置を被測
定物の例えば軸方向に順次移動させ、前記対接部
を透過した走査光を光電変換し、そのフーリエ級
数成分のうちの所定高調波成分をロツクインアン
プにより検波して出力し、各走査位置に対応する
ロツクインアンプ出力を、Ｘ−Ｙ記録計等に記録
して読みとるようにしたことを特徴とするもので
ある。
形面にナイフエツジ状の直線縁をもつ基準ゲージ
を対接させ、その対接部をレーザー光、或は他の
適宜の光源より照射されるスポツト光により前記
対接方向に走査すると共に、その走査位置を被測
定物の例えば軸方向に順次移動させ、前記対接部
を透過した走査光を光電変換し、そのフーリエ級
数成分のうちの所定高調波成分をロツクインアン
プにより検波して出力し、各走査位置に対応する
ロツクインアンプ出力を、Ｘ−Ｙ記録計等に記録
して読みとるようにしたことを特徴とするもので
ある。
以下この発明を図示の実施例について詳述す
る。図面はクラウニングを施された円筒ころ外形
面（円筒面）のクラウニング形状を測定する場合
について示してある。
る。図面はクラウニングを施された円筒ころ外形
面（円筒面）のクラウニング形状を測定する場合
について示してある。
被測定物である円筒ころ１のクラウニングを施
された外形面１ａに対し、下端縁をナイフエツジ
状の直線縁２ａとした基準ゲージ２の前記直線縁
２ａを、円筒ころ１の軸線に平行となる配置で対
接させ、その対接部の円筒ころ１の軸方向（Ｘ
軸）の全領域を、Ｘ軸に直交する対接方向（Ｚ
軸）に、該Ｘ、Ｚ両軸に直交する方向より投光す
るスポツト光で走査し、この光走査により前記対
接部を透過した光を、集光レンズ３ａ，３ｂから
なる受光系３で集光して光電子増倍管４に入射さ
せ、光電変換させて透過光強度に相当する電気信
号を得、この電気信号と対接部のスキマ幅ΔZと
の間に成立つ関係に基づき、走査位置に対応する
実際の対接部のスキマ幅ΔZを算出し、それによ
つてクラウニング形状を測定する。
された外形面１ａに対し、下端縁をナイフエツジ
状の直線縁２ａとした基準ゲージ２の前記直線縁
２ａを、円筒ころ１の軸線に平行となる配置で対
接させ、その対接部の円筒ころ１の軸方向（Ｘ
軸）の全領域を、Ｘ軸に直交する対接方向（Ｚ
軸）に、該Ｘ、Ｚ両軸に直交する方向より投光す
るスポツト光で走査し、この光走査により前記対
接部を透過した光を、集光レンズ３ａ，３ｂから
なる受光系３で集光して光電子増倍管４に入射さ
せ、光電変換させて透過光強度に相当する電気信
号を得、この電気信号と対接部のスキマ幅ΔZと
の間に成立つ関係に基づき、走査位置に対応する
実際の対接部のスキマ幅ΔZを算出し、それによ
つてクラウニング形状を測定する。
前記対接部のスキマを走査するスポツト光は、
He−Neガスレーザー５を光源とするレーザー光
であり、ピンホール６を介してそのビーム径を適
当に細くしたあと、ビームスプリツター７で２方
向に分光し、直進するスポツト光を反射ミラー８
を介して振動ミラー９に入射させる。
He−Neガスレーザー５を光源とするレーザー光
であり、ピンホール６を介してそのビーム径を適
当に細くしたあと、ビームスプリツター７で２方
向に分光し、直進するスポツト光を反射ミラー８
を介して振動ミラー９に入射させる。
振動ミラー９は、これに付属する図示しないタ
コ・ゼネレーターと発振ドライバ１２で構成され
る発振回路の一部をなし、振動ミラー９の自己共
振周波数fcで振動する。
コ・ゼネレーターと発振ドライバ１２で構成され
る発振回路の一部をなし、振動ミラー９の自己共
振周波数fcで振動する。
振動ミラー９で反射されるスポツト光は、振動
ミラー９の発振により扇状の所定角度範囲内でそ
の反射方向を変えるが、振動ミラー９と対向スキ
マとの間に、振動ミラー９とレンズ１１との間の
距離を、自己の焦点距離と等しくしたレンズ１１
を配置し、走査方向（Ｚ軸）に対して直角な平行
走査ビームに変換する。
ミラー９の発振により扇状の所定角度範囲内でそ
の反射方向を変えるが、振動ミラー９と対向スキ
マとの間に、振動ミラー９とレンズ１１との間の
距離を、自己の焦点距離と等しくしたレンズ１１
を配置し、走査方向（Ｚ軸）に対して直角な平行
走査ビームに変換する。
ビームスプリツター７で光路を直角に変えられ
た分光は、フオトダイオード１０等で光電変換
し、その出力を後述の補正用信号として供する。
た分光は、フオトダイオード１０等で光電変換
し、その出力を後述の補正用信号として供する。
被測定物取付台２１上に載置した円筒ころ１の
外形面に対接させる基準ゲージ２に対し、その後
端（図では上端）に、セツテイング位置調節用電
気マイクロ・プローブ１３を押しあつて、円筒こ
ろ１に対し基準ゲージ２を最適位置に突き合せ
る。そして被測定物取付台２１と、基準ゲージ
２、電気マイクロ・プローブ１３を組付けた一方
向スライド基台１４を図示しない駆動手段により
Ｘ軸方向に移動（スライド）させて、対接部の全
測定領域にわたる光走査を行う。
外形面に対接させる基準ゲージ２に対し、その後
端（図では上端）に、セツテイング位置調節用電
気マイクロ・プローブ１３を押しあつて、円筒こ
ろ１に対し基準ゲージ２を最適位置に突き合せ
る。そして被測定物取付台２１と、基準ゲージ
２、電気マイクロ・プローブ１３を組付けた一方
向スライド基台１４を図示しない駆動手段により
Ｘ軸方向に移動（スライド）させて、対接部の全
測定領域にわたる光走査を行う。
受光系３と光電子増倍管４との間には、6328Å
波長光を透過する干渉フイルタ１５を介在させ、
周囲から混入する外光の影響を最小に抑えるよう
にしている。
波長光を透過する干渉フイルタ１５を介在させ、
周囲から混入する外光の影響を最小に抑えるよう
にしている。
光電子増倍管４より出力した電気信号は、プリ
アンプ１６により第３図に示すような信号波形Ｖ
に増巾し、次段のロツクインアンプ１７に入力す
る。
アンプ１６により第３図に示すような信号波形Ｖ
に増巾し、次段のロツクインアンプ１７に入力す
る。
前記の信号波形Ｖのピーク値Vpeakとパルス
幅Vwidthとは、対接部のスキマ幅ΔZと密接に関
係する。この関係は、対接部のスキマ幅ΔZに比
して走査光のビーム径を十分に大きくすることに
より顕著にあらわる。従つて実施例の場合、対接
部のスキマ幅ΔZに対しビーム径を十分に大きく
し前記条件を十分に満足するように構成してあ
る。
幅Vwidthとは、対接部のスキマ幅ΔZと密接に関
係する。この関係は、対接部のスキマ幅ΔZに比
して走査光のビーム径を十分に大きくすることに
より顕著にあらわる。従つて実施例の場合、対接
部のスキマ幅ΔZに対しビーム径を十分に大きく
し前記条件を十分に満足するように構成してあ
る。
ロツクインアンプ１７は、その入力電気信号の
フーリエ級数成分のうちの所定高調波成分を検波
して出力する。すなわち、ロツクインアンプ１７
には、前記電気信号と共に、発振器ドライバ１２
から出力される振動ミラー９の発振周波数fcの２
倍の周波数の信号を参照信号として入力する。従
つて、スキマ幅ΔZの光走査に対応するロツクイ
ンアンプ１７の出力Voutは、スキマ幅ΔZとの間
に、 Vout＝K0／πΔZsin2πΔZ ……(1) の関係を有する。
フーリエ級数成分のうちの所定高調波成分を検波
して出力する。すなわち、ロツクインアンプ１７
には、前記電気信号と共に、発振器ドライバ１２
から出力される振動ミラー９の発振周波数fcの２
倍の周波数の信号を参照信号として入力する。従
つて、スキマ幅ΔZの光走査に対応するロツクイ
ンアンプ１７の出力Voutは、スキマ幅ΔZとの間
に、 Vout＝K0／πΔZsin2πΔZ ……(1) の関係を有する。
次段の出力補正部１８では、ロツクインアンプ
１７の出力Voutを入力する一方、フオトダイオ
ード１０の出力信号を、出力補正用信号として入
力し、He−Neガスレーザー５の光強度ゆらぎに
起因する出力Voutの変動分を補正する。
１７の出力Voutを入力する一方、フオトダイオ
ード１０の出力信号を、出力補正用信号として入
力し、He−Neガスレーザー５の光強度ゆらぎに
起因する出力Voutの変動分を補正する。
Ｘ−Ｙ記録計１９は、出力補正部１８で補正さ
れた出力VoutをＹ軸信号として入力する一方、
スライド基台１４のＸ軸方向の移動に連動するリ
ニアー・ポテンシヨメータ２０の出力をＸ軸信号
として入力し、それぞれを第４図のＸ軸とＹ軸に
とることにより図示の如き出力特性のグラフを得
る。
れた出力VoutをＹ軸信号として入力する一方、
スライド基台１４のＸ軸方向の移動に連動するリ
ニアー・ポテンシヨメータ２０の出力をＸ軸信号
として入力し、それぞれを第４図のＸ軸とＹ軸に
とることにより図示の如き出力特性のグラフを得
る。
Ｘ軸信号（スライド基台１４の移動量に対応す
る）は、前記のリニアー・ポテンシヨメータ２０
に限らず、リニアー・エンコーダ、ロータリー・
エンコーダ等を用いて発生させるようにしてもよ
い。
る）は、前記のリニアー・ポテンシヨメータ２０
に限らず、リニアー・エンコーダ、ロータリー・
エンコーダ等を用いて発生させるようにしてもよ
い。
この測定系のようにスキマ幅ΔZが微小である
ときには、近似的にsin2πΔZ／2πΔZ＝１の関係式が
成 り立つので、前記の(1)式は一般に Vout＝K1（ΔZ）2 ……(2) ただしK1；定数 と置き換えることができる。
ときには、近似的にsin2πΔZ／2πΔZ＝１の関係式が
成 り立つので、前記の(1)式は一般に Vout＝K1（ΔZ）2 ……(2) ただしK1；定数 と置き換えることができる。
ところがロツクインアンプ１７に入力される電
気信号は、光電子増倍管４およびプリアンプ１６
の応答速度を下げることにより、そのパルス幅を
スキマ幅ΔZと関係なく一定にすることができる
ので、このような条件のもとでは、前記(2)式は、 Vout＝K2ΔZ ……(3) ただしK2；定数 と置き換えられる。すなわちロツクインアンプ１
７の出力Vout（実際は出力補正部１８より取出さ
れる出力）より前記スキマ幅ΔZを測定すること
ができる。
気信号は、光電子増倍管４およびプリアンプ１６
の応答速度を下げることにより、そのパルス幅を
スキマ幅ΔZと関係なく一定にすることができる
ので、このような条件のもとでは、前記(2)式は、 Vout＝K2ΔZ ……(3) ただしK2；定数 と置き換えられる。すなわちロツクインアンプ１
７の出力Vout（実際は出力補正部１８より取出さ
れる出力）より前記スキマ幅ΔZを測定すること
ができる。
なお、走査光としては、実施例のようにレーザ
ー光を採用すれば、測定精度のうえで有利ではあ
るが、必ずしもこのようなコヒーレント光に限ら
ないことは云うまでもない。
ー光を採用すれば、測定精度のうえで有利ではあ
るが、必ずしもこのようなコヒーレント光に限ら
ないことは云うまでもない。
この発明は以上のように、基準ゲージに対する
被測定物外径面の対接部のスキマ幅を、その軸方
向（Ｘ軸方向）の全域に亘つて測定することによ
り、例えば円筒ころ、円すいころ等に施されたク
ラウニング形状をきわめて精度よく測定すること
が可能となり、従来の拡大投影法のように、個人
差により測定精度にバラツキが生じたり、拡大率
の制約による精度の限界が生ずるというような不
都合が皆無となる。
被測定物外径面の対接部のスキマ幅を、その軸方
向（Ｘ軸方向）の全域に亘つて測定することによ
り、例えば円筒ころ、円すいころ等に施されたク
ラウニング形状をきわめて精度よく測定すること
が可能となり、従来の拡大投影法のように、個人
差により測定精度にバラツキが生じたり、拡大率
の制約による精度の限界が生ずるというような不
都合が皆無となる。
また対接部のスキマを透過した光の光電変換に
光電子増倍管を用い、検波処理にロツクインアン
プを採用しているので、測定精度の一層の向上を
はかることができる。
光電子増倍管を用い、検波処理にロツクインアン
プを採用しているので、測定精度の一層の向上を
はかることができる。
第１図は実施例の系統図、第２図ａ，ｂは対接
部を拡大して示す正面図と側面図、第３図は光電
変換して得られる電気信号の波形図、第４図は測
定結果を例示するグラフである。 １……円筒ころ（被測定物）、２……基準ゲー
ジ、３……受光系、４……光電子増倍管、５……
He−Neガスレーザー、９……振動ミラー、１４
……スライド基台、１７……ロツクインアンプ、
１８……出力補正部、１９……Ｘ−Ｙ記録計、２
０……リニアー・ポテンシヨメータ、２１……被
測定物取付台、ΔZ……対接部のスキマ幅。
部を拡大して示す正面図と側面図、第３図は光電
変換して得られる電気信号の波形図、第４図は測
定結果を例示するグラフである。 １……円筒ころ（被測定物）、２……基準ゲー
ジ、３……受光系、４……光電子増倍管、５……
He−Neガスレーザー、９……振動ミラー、１４
……スライド基台、１７……ロツクインアンプ、
１８……出力補正部、１９……Ｘ−Ｙ記録計、２
０……リニアー・ポテンシヨメータ、２１……被
測定物取付台、ΔZ……対接部のスキマ幅。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被測定物取付台と、被測定物取付台に取付け
られた被測定物の外形面に対接させかつ端縁が前
記被測定物との対接方向に直交する向きに延びる
直線縁に形成された基準ゲージと、スポツト光を
照射する投光手段と、被測定と基準ゲージとの対
接部を前記スポツト光でその対接方向に所定周期
で走査する光走査手段と、光走査位置を前記走査
方向に直交する向きに順次移動させる光走査位置
変更手段と、前記対接部を透過した光を受光して
光電変換する光電子増倍管と、光電子増倍管が出
力する電気信号を受けてそのフーリエ級数成分の
うちの所定高調波成分を検波して出力するロツク
インアンプと、ロツクインアンプの出力を対接部
の各光走査位置に対応させて読みとる測定値記録
手段とを備えた光学的形状測定装置。 ２ 被測定物がその外形にクラウニングを施され
た円筒ころ、円すいころ等の回転体である特許請
求の範囲１記載の光学的形状測定装置。 ３ 基準ゲージの前記直線縁がナイフエツジ状に
形成されている特許請求の範囲１または２に記載
の光学的形状測定装置。 ４ 光走査位置変更手段が、前記走査方向に直交
する向きに被測定物と基準ゲージとを同時に移動
させる特許請求の範囲１から３のいずれか１つに
記載の光学的形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13167283A JPS6022614A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | 光学的形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13167283A JPS6022614A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | 光学的形状測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6022614A JPS6022614A (ja) | 1985-02-05 |
| JPH0242403B2 true JPH0242403B2 (ja) | 1990-09-21 |
Family
ID=15063524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13167283A Granted JPS6022614A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | 光学的形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6022614A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08191005A (ja) * | 1995-01-10 | 1996-07-23 | Rohm Co Ltd | チップ型可変抵抗器 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6287805A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-22 | Mitsutoyo Mfg Corp | 丸軸状部材の形状測定装置 |
| JPS6332308A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-12 | Mitsutoyo Corp | クランクシヤフトの非接触形状測定方法及び装置 |
| JPH0833292B2 (ja) * | 1991-08-31 | 1996-03-29 | バンドー化学株式会社 | クリーニングブレードの稜線検査装置 |
| JP3540648B2 (ja) * | 1999-01-19 | 2004-07-07 | シャープ株式会社 | プラズマ反応装置に用いるギャップ測定装置 |
| JP5079562B2 (ja) * | 2008-03-24 | 2012-11-21 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 輪郭形状測定方法 |
| DE102008060621B3 (de) * | 2008-12-05 | 2010-08-12 | Carl Zeiss Ag | Optische Anordnung zum berührungslosen Messen oder Prüfen einer Körperoberfläche |
| GB2507828B (en) | 2013-02-04 | 2015-05-13 | Messier Dowty Ltd | Deformation Detection Tool & Method for Detecting Deformation |
| CN111811439B (zh) * | 2020-05-13 | 2022-03-08 | 河北省计量监督检测研究院廊坊分院 | 刀口形直尺工作棱边直线度自动测量方法 |
-
1983
- 1983-07-18 JP JP13167283A patent/JPS6022614A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08191005A (ja) * | 1995-01-10 | 1996-07-23 | Rohm Co Ltd | チップ型可変抵抗器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6022614A (ja) | 1985-02-05 |
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