JPS5886409A - 寸法測定装置における温度補正方法 - Google Patents

寸法測定装置における温度補正方法

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JPS5886409A
JPS5886409A JP18604781A JP18604781A JPS5886409A JP S5886409 A JPS5886409 A JP S5886409A JP 18604781 A JP18604781 A JP 18604781A JP 18604781 A JP18604781 A JP 18604781A JP S5886409 A JPS5886409 A JP S5886409A
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JP
Japan
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temperature
measured
detector
time
dimension
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Pending
Application number
JP18604781A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Fukuhara
福原 泰
Masaaki Nagasawa
正明 長澤
Yoshio Fukaya
深谷 良男
Hideyuki Matsubara
秀之 松原
Kazuma Ohara
一真 大原
Toshio Hashimoto
橋本 利夫
Toshiaki Sugiura
杉浦 利昭
Takamitsu Shibata
柴田 隆光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyoda Koki KK
Toyota Jidosha Kogyo KK
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyoda Koki KK, Toyota Jidosha Kogyo KK filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS5886409A publication Critical patent/JPS5886409A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0011Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
    • G01B5/0014Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to temperature

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

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】 本発明は、被測定物の寸法を計測すると同時に被測定物
の温度を計測し、計測された被測定物の温度に応じて計
測された寸法値を補正することによって被測定物の標準
温度における寸法を算出するようにしだ、寸法測定装置
における温度補正方法に関する。
一般にピストン等材質面で熱変化による寸法変位量が大
きく高精度な寸法管理が要求される被測定物においては
、その標準の寸法値が、予め定められた標準温度におけ
る寸法値として定められている。このため、ピストン等
の被測定物の寸法は加工直後の被測定物の温度が高い時
点で測定しても意味がなく、従来では、加工完了後の被
測定物を冷却槽等によって標準温度まで冷却してから被
測定物の寸法測定を行なうようにしていたが、このよう
にすると冷却槽等が必要となるだけでなく、被測定物が
標準温度になるまで測定を行なえないため、測定に多大
な時間がかかる問題があった。
また、このような問題をなくすためには、被測定物の寸
法を測定する。と同時に被測定物の温度も測定し、この
測定された被測定物の湿度と、被測宝物の材質によって
決まる膨張係数とによって測定寸法を補正して標準温度
における寸法値を算出する方法も考えられる。しかしな
がら、一般の温度検出器は、温度検出器自体の熱容量等
によって決まる応答遅れがあり、温度検出器を被測定物
に接触させても温度検出器の温度は被測定物の温度と直
ぐには同じにならず、両者の温度差が実用上無視できる
ようになるには10秒以上の時間を要する。このため、
かかる方法を用いても寸法測定に可成りの時間がかかる
問題は解決することができない。
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、温度検出器の経時的な出力変化の割合を温度検出器
と被測定物との一間の温度差を表わすデータとして検出
し、この検出された変化割合のデータと温度検出器の出
力信号とによって被測定物の寸法測定値を補正すること
により、温度検出器と被測定物との間に温度差がある状
態でも、被測定物の温度に応じた正確な温度補正が行な
えるようにし、被測定物の寸法測定を短時間の内に完了
できるようにしたことを特徴とするものである。
以下本発明を図面に基づいて説明する。第1図は、加工
後における被測定物の湿度変化と、加工直後の時刻to
において被測定物に接触された温度検出器の温度変化と
金示すもので、被測定物の温度Twは、自然冷却によっ
てゆっくり低下して行き、温度検出器の温度7日は、温
度検出器と被測定物との間の温度差か大きい時刻to付
近では急激に上昇し、両者の間の温度差が小さくなるに
従って単位時間Δを当りの上昇量ΔTは次第に低下する
。そして、両者の温度が等しくなる時刻1.以降におい
ては、被測定物の温度TVに追従して温度検出器の温度
Tsもゆっくり低下して行く。
この第1図からも明らかなように、温度検出器と被測定
物との間の温度差Tdが大きな時刻to付近においては
、単位時間Δを当りの温度検出器の温度上昇量ΔTが大
きく、両者の間の温度差Tdが小さくなるに従って単位
時間△を当りの温度上昇量ΔTが小さくなること、すな
わち、温度検出器の単位時間当りの温度上昇量ΔTの大
きさは、その時の温度検出器と被測定物との間の温度差
Tdにほぼ比例することが分かる。
本発明は、温度検出器を被測定物に接触させてから両者
の温度が等しくなる時刻tlまでの間のある決められた
時刻Tmにおいて、予め定められた長さの単位時間Δを
当りの温度検出器の温度変化量ΔTをその出力信号の変
化量から検出し、これを温度検出器と被測定物との間の
温度差Tdと見なして寸法測定値を、この温度変化量Δ
Tと、温度検出器によって検出された検出温度Tとによ
って補正するようにしたものである。
すなわち、時刻tmにおける温度検出器の温度をTs0
、標準温度をTr、時刻tmから一定時間Δtが経過す
るまでの温度検出器の温度変化量ΔTmとすると、標準
温度Trにおける被測定物の寸法Dw’は(1)式で計
算される。
DW’−w DW(l +tx (Ts l−Tr )
 )−ΔTmXK・・・(1)ここにおいて、DWは時
刻tmの近傍で測定された被測定物の測定寸法、αは被
測定物の材質によって決まる膨張係数であり、Kは実験
によって決められる補正係数である。
上記(1)式によって温度補正を行なうことにより、測
定寸法Dwは、温度検出器の温度’rslと標準温度T
rとの間の偏差だけでなく、寸法測定時における温度検
出器と被測定物との間の温度差Tdmによっても補正さ
れるため、温度検出器と被測定物との間に温度差があっ
ても被測定物の温度に応じた正確な補正が可能となる。
次に、上記方法によって温度補正を行なうようにした寸
法測定装置の実施例について説明する。
第2図において5.10はピストン等の被測定物Wの直
径寸法を測定する測定ヘッドで、被測定物Wおよびマス
クML、 MSを選択的に載置する支持ペース11上に
案内部材12が立設され、被測定物WおよびマスクML
、 MSの直径よりも間隔の広い互いに平行な一対の側
壁12a、 12aと、この一対の側壁12a。
12aに連続するV字状の支持部12bとを有する切欠
きが案内部材12の一側面に刻設されている。そして、
支持ベース11上に載置した被測定物Wもしくはマスタ
ML、 MSの外周面を支持面12bに当接することに
よって被測定物WもしくはマスクML、 MSの位置決
めが行なわれる。
前記一対の側壁12a、 12aの支持ベースll上に
位置決めされた被測定物Wの軸線を挾んで対向する位置
には、エアーノズル13a、 13bがそれぞれ穿設さ
れており、これらのエアーノズル13a、13bはそれ
ぞれ絞り15a、 15bを介して、エアー源16から
供給される空気圧を一定圧力に減圧調整するレギュレー
タ17の出力に接続されている。そして、エアーノズル
13a、 13bと絞り15a、 15bとの間には1
.エアーノズル13a、 13bの背圧からエア−ノズ
ル13a、 13’bと被測定物WもしくはマスクML
MSと外周面との間の隙間をそれぞれ検出する圧力検出
器18a、 18bが接続されている。
一方、前記案内部材12上には、支持ベース11上に位
置決めされた被測定物Wの外周面に当接して被測定物W
の温度を測定するサーミスタ等の温度検出器20が配設
され、支持ベース11上に位置決めされた被1定物Wの
外周面に所定の押圧力で当接するようスプリング21に
よって弾性力が付与されている。
前記圧力検出器18a、 18bの出力および温度検出
器20の出力はマルチプレクサ30を介してAD変換器
31に供給され、圧力検出器18a、 18bの出力と
温度検出器20の出力とが選択的にデジタル信号に変換
されてコンピュータ32に供給されるようになっている
。このコンピュータ32は、被測定物の標準寸法よりも
径の大きな大径マスタMLと、標準寸法よりも径の小さ
な小径マスクMsとによってマスク合せをし、これを基
準として被測定物Wの寸法を測定するもので、メモリ3
3、寸法表示用の表示器35、大径マスタMLおよび小
径マスクMSの寸法取、Dms 、被測定物Wの膨張係
数a1補正係数にの値をそれぞれ設定するデジタルスイ
ッチDSL〜DS4が接続されている。
次にかかる寸法測定装置の動作を説明する。まず、被測
定物の寸法測定に先立って、マスク合せを行なうため、
作業者は大径マスクMLを測定ヘッド10に装着してス
イッチSWIを押圧し、この後、小径マスクMSを測定
ヘッド10に装着してスイッチSW2を押圧する。スイ
ッチSWIもしくはSW2が押圧されると、コンピュー
タ32は閃絡のマスタ合せ処理ルーチンを実行し、大径
マスタML測定時においては、圧力検出器18a、 1
8bによってそれぞれ測定されたエアーノズル13a、
 13bの背圧Pa、 Pbの合計値を大径マスタ測定
圧pzとして記憶し、小径マスクMS測定時においては
、圧力検出器18a。
18bによってそれぞれ測定されたエアーノズ/L’L
3a。
13bの背圧Pa、 Pbの合計値を小径マスク測定圧
P8として記憶する。なお、測定圧PA、 Psが標準
値から一定量以上ずれている場合には異常として表示さ
れるようになっている。
一方、被測定物Wの測定時には、被測定物Wを測定ヘッ
ド10に取付けた後、押釦スイッチSW3を押圧する。
これにより、コンピュータ32は第3図に示す処理の実
行を開始し、ステップ(40’)において一定時間tc
だけ待期した後、ステップ(41)において温度検出器
20の出力を被測定物Wの検出温度Ts1として検出し
て記憶し、この後、ステップ(4z)において単位時間
Δtだけ再び待期した後、ステップ(43)へ移行して
、圧力検出器18a、18bによってそれぞれ検出され
たエアーノズル13a。
13bの背圧P&、 Pbと温度検出器20によって検
出された被測定物Wの検出温度T s 2とを読込んで
、ステップ(45)以降の演算ルーチンを実行する。
ここにおいて、前記一定時間toは、温度検出器20が
被測定物Wに接触してから、両者の温度が等しくなるの
に要する時間の1/10〜115程度に設定され、前記
単位時間Δtは、例えば0.1秒程度に設定されている
上記の処理が完了すると、ステップ(45)に移行し、
先ず最初に、前記ステップ(43)で読込まれたエアー
ノズル13a、 13bの背圧Pa、 Pbの合計値を
被測定物W測定時の背圧Pwとして算出する。
そして、これに続くステップ(46〕において、次の(
2)式を用い、被測定物Wの直径寸法Dwを演算する。
この(2)式は、第4図に示すように、エアーノズル1
3a、 13bの背圧の合計値Pと測定寸法りとの関係
は通常の測定領域では直線的な関係にあることを利用し
たものであり、大径マスクMLの寸法値Dmjおよび小
径マスクMeの寸法値I+msの値としてはデジタルス
イッチDSL、 DS2に設定された値が使用され、大
径マスタ測定圧Ptと小径マスタ測定圧Psの値として
はマスク合わせ時に記憶した値が使用される。
ステップ(47ン、(4B)は、ステップ(46)にて
算出された被測定物Wの寸法値Dwを、温度検出器20
によって検出された被測定物Wの温度Ts2と、単位時
間Δtの間における温度検出器20の温度変化△’rm
とによって補正し、これによって標準湿度Trにおける
被測定物Wの寸法DWJを演算するステップであり、最
初のステップ(47)では、ステップ(41)とステッ
プ(43)において読込んだ温度検出器20による温度
検出値TJ、Ts2の偏差から単位時間Δを当りの温度
検出器20の温度変化量ΔTmを演算する。
そして、ステップ(48)に移行すると、前記ステップ
(46)で演算された寸法値DW、デジタルスイッチD
S3に設定された被測定物Wの膨張係数α、ステップ(
43)で読込んだ温度測定値TE12、標準温度Tr、
ステップ(47)で演算された単位時間△を当りの温度
変化量△Tm、デジタルスイッチDS4に設定された補
正係数にの値を前記(1)式に代入して標準温度Trに
おける被測定物Wの寸法値Dw を計算する。これによ
り被測定物Wの標準温度Trにおける寸法値DW  が
正確に算出され、この寸法値DW′が、ステップ(50
)において表示器35に表示される。
なお、上記実施例では、単位時間△上当りの湿度検出器
20の出力変化量に定数を捌けだ値を減算することによ
って、温度検出器と被測定物との間に存在する温度差に
基づく測定誤差を補正するようにしていたが、この測定
誤差は、温度検出器20の出力が一定量変化するのに要
する時間を検出し、一定の定数をこの検出された時間で
除去したものを減じることによっても補正できる。
以上述べたように本発明においては、被測定物の寸法測
定時において、被測定物の温度を温度検出器を用いて検
出するようにし、この温度検出器の経時的な出力変化割
合を被測定物と温度検出器との間の温度差を表わすデー
タとして検出し、被測定物の測定寸法を、温度検出器に
よって検出された検出温度と、温度検出器の経時的な出
力変化割合を表わすデータとによって補正するようにし
たものであるから、温度検出器と被測定物との間に温度
差がある状態においても、被測定物の現実の温度に応じ
た正確な温度補正が行なえ、被測定物の標準温度におけ
る寸法を高精度に算出できる。
したがって、ピストン等の被測定物の寸法を加工直後に
測定する場合でも、温度検出器の温度が被測定物の温度
と同じになるまで待っている必要がなく、被測定物の寸
法測定をきわめて短時間の内に完了できる利点が有る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の温度補正の原理を説明するだめの被測
定物の温度変化と温度検出器の温度変化の関係を示す図
、第2図から第4図は本発明の実施例を示すもので、第
2図は寸法測定装置の全体構成を示すブロック図、第3
図は第2図におけるコンピュータ32の動作を示すフロ
ーチャート、第4図は第1図の測定ヘッド10の特性を
示す図である。 10・・・測定ヘッド、13a、 13’b・・・エア
ーノズル、15a、 15b e @ @絞り、18a
、 18b 11 @・圧力検出器、20.22+I 
m *温度検出器、3o・0・マルチプレクサ、31・
・・AD変換器、32拳・・コンピュータ、35・・・
表示器、ML@・・大径マスタ、MS・・・小径マスタ
、W・・・被測定物。 特許出願人 豊田工機株式会社 トヨタ自動車工業株式会社 第3固 74図 寸e大(D)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  被測定物の寸法を計測するとともに、前記被
    測定物の温度を温度検出器を用いて計測し、この計測さ
    れた前記被測定物の温度に応じて前記寸法計測値を補正
    して前記被測定物の標準温度における寸法を算出する温
    度補正方法であって、前記温度検出器を前記被測定物に
    接触させた後にお壜する前記温度検出器出力の経過時間
    に対する変化割合を前記被測定物と温度検出器との間の
    温度差を表わすデータとして検出し、この検出された変
    化割合のデータと前記温度検出器の出力信号の大きさと
    により前記被測定物の寸法計測値を補正して前記被測定
    物の前記標準温度における寸法を算出するようにしたこ
    とを特徴とする寸法測定装置における温度補正方法。
JP18604781A 1981-11-19 1981-11-19 寸法測定装置における温度補正方法 Pending JPS5886409A (ja)

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JP18604781A JPS5886409A (ja) 1981-11-19 1981-11-19 寸法測定装置における温度補正方法

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4991488A (ja) * 1972-12-29 1974-08-31

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4991488A (ja) * 1972-12-29 1974-08-31

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