JPS63304108A - 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なう断面形状測
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において
提案されている。

前述の提案に係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、人体の表面形状に間するデータを得て、このデ
ータに基づいて装着感触がよく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、側管症の診断や検診を行な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得ることが出来る。

前述の提案に係る断面形状測定装置では、基準軸を軸心
として検査台上に配される被測定体の廻りを、基準軸を
中心として基準軸に平行な駆動軸が回動自在に取り付け
られている。この駆動軸には長手方向に例えば出力が１
１ｍＷ、ビーム径が２．０−晴の高指向性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に直角に、被測定体の表面に入
射するように構成されている。

被測定体表面からの反射光が検出器に入射され、この検
出器は基準点から受光点までの距離が、ＬＥＤの発光点
から被測定体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〉 前述したような断面形状測定装置では、基準軸に平行な
駆動軸に沿って配される各光源からの照射光ごとに被測
定体の断面形状が得られるので、基準軸に沿う方向の測
定の分解能は、この光源の配列密度に比例することにな
る。

ここで光源としてＬＥＤを使用するとハウジングを含め
て１個の光源の外径は１０＋＊ｎ程度となり、被測定体
の基準軸に３００ａ＋ｍの領域で断面形状の測定を行な
うものとすれば、基準軸に沿って１０＋＊ｍ間隔で３０
枚の断面形状が得られる。

しかし、被測定体の表面の傾斜が急な部分では、基準軸
に沿って１０随一の間隔で断面形状が得られる測定の分
解能では、必要とする精度の断面形状データを得ること
が出来ない。

例えば前述の婦人用下着のデザインの場合で言えば、被
測定体の胸部の表面形状を基準軸方向で１０１間隔で測
定しても、装着感触がよく美的怒覚にも富んだブラジャ
ーをデザインするためのデータとしては不充分である。

本発明は、前述したようなこの種の断面形状測定装置の
現状に鑑みてなされたものであり、その目的は簡単な構
造で基準軸方向の分解能を向上させた測定が可能な断面
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〉 前述のような目的を達成するために、本発明では基準軸
を中心とする回転面上に配される複数の保持体に、それ
ぞれ複数の光源が基準軸に平行な方向に対して所定の間
隔で配され、前記それぞれの保持体の光源は前記基準軸
に平行な方向で、他の保持体の対応する光源とは１かに
位置をずらして配されている。

即ち、本発明では基準軸を基準にして位置するｍ測定体
に対して、前記基準軸を中心とする回転面上に配され、
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
自在に配設される複数の支持体と、各支持体に前記基準
軸に平行な方向で所定の間隔でそれぞれ配される複数の
光源と、該光源からの照射光を前記被測定体表面に集束
するレンズと、前記複数の光源に光を供給する光供給源
と、前記照射光の前記被測定体表面からの反射光を受光
する検出器とを有し、前記各支持体上で前記光源は前記
基準軸に平行な方向での配列位置を相互に僅かにずらし
て配され、前記検出器の検出信号に基づいて前記基準軸
から前記被測定体表面までの距離が測定され、該距離に
基づいて前記基準軸に沿った前記被測定体の断面形状が
前記基準軸上の複数位置で求められるように構成されて
いる。

く作　　用〉 本発明では、基準軸を軸心として位置する被測定体に対
して、それぞれの支持体に保持されている光源に固定さ
れたレンズから、基準軸方向に所定の間隔で光が照射さ
れる。

この時、それぞれの支持体で対応する光源が、基準軸に
平行な方向で僅かに位置を異にして配列されている。

このために、成る支持体のレンズからの照射光によって
基準軸に直角方向において所定の間隔で照射される被測
定体表面の照射点を通って基準軸に直角な隣接する面間
に、他の支持体のレンズからの照射光が照射される。

従って、被測定体と支持体とを基準軸に対して相対的に
回転させて、全周にわたって測定を行なうと、基準軸方
向で分解能を向上させて、被測定体の断面形状を測定す
ることが出来る。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を第１図乃至第５図を用いて詳細
に説明する。

第１図は、本発明の実施例の要部の構成を示す正面図で
あり、基準軸１を軸心として被測定体２が検査台３上に
配設されている。この検査台３のこの回転体５には前述
の基準ｍｌに平作＆；、、Ｉｆ！ｉ！　６−１．６−２
が形成されている。

これらの腕６−１．６−２に対してそれぞれピストン軸
により出入自在に保持体８−１．８−２が取り付けられ
ている。

保持体８−１．８−２の下部には取付角θを可変にして
検出器９−１．９−２がそれぞれ取付けられ、保持体８
−１．８−２の上部には基準軸１に平行に支持体１０−
１．１０−２が固定されている。

これらの保持体１０−１．１０−２には支持体１０−１
　。

１０−２の長手方向に等間隔に複数の光源１１及び１２
が配列され、これらの光源１１及び１２には、複数のレ
ンズ１３及び１４がそれぞれ取り付けられている。

そして、光源１１及び１２の対応するものは、支持体１
０−１及び１０−２上で僅かに位置をずらして配列され
ている。

また、これらの光源１１及び１２の他端には、保持体８
−１．８−２の上部において光供給源１５及び１６から
それぞれ順次光が供給されるようになっている。

実施例では前述した支持体１０−１及び１０−２に対し
て例えば外径が１０＋ｕ＊のＬＥＤからなる光源１１ｔ
％ 及び１２が、支持体１０−１．１０−２の延長方向で密
舅して配列され、支持体１０−１と１０−２では対応す
るＬＥＤの位置が僅かにずれて配列されている。

第１図で１７はモータであり、このモータ１７を駆動す
ることによって、基準軸１を軸心として検査台３上に位
置する被測定体２に対して回転体５が回転することによ
って支持体１０−１．及び１０−２がその周囲を、基準
軸１を中心に回転するように構成されている。

また５第１図で１８はハンドルで、床に対して固定され
ていて、被測定体２が生体である場合に、検査台３上に
位置して基準軸１を軸心として直立する際に身体を保持
するために使用される。

さらに、検出器９−１．９−２は、それぞれレンズ１３
．１４からの被測定体２表面への照射光を受光し、受光
面上での基準点から受光点までの距離が、レンズ１３．
１４から被測定体２表面の照射点までの距離に対応して
変化するような構成となっている。

このような要部の構成を有する本発明の実施例について
、その動作を次に説明する。

モータ１７が駆動されると、このモータ１７の回転によ
って回転体５が基準軸１を中心に回転し、この回転によ
って支持体１０−１及び１０−２が、回転方向に所定の
位相差をもって基準軸１を中心に回転する。この場合、
回転体５は被測定体２の廻りに、例えば１．８０”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
時間停止するように回動される。

そして、この所定微小時間の停止時において、光源１１
及び１２に対して支持体１０−１及び１０−２の上方か
ら下方に、順次光供給源１５及び１６から光が供給され
、それぞれの光源１１及び１２に固定されているレンズ
１３及び１４からは、集束された照射光が被測定体２に
順次照射される。

第２図に示すように、支持体１０−１に取り付けられて
いる複数のレンズ１３からの照射光２０−１．２０−２
．２０−３・・・・・・は、被測定体２の照射点Ｐ、、
Ｐ２＋Ｐ、・・・・・・に照射される。これらの照射点
ｐ、、ｐ２＋Ｐ３・・・・・・からの反射光は、基準軸
１から照射点ＰＩ＋Ｐ２＋Ｐ、・・・・・・までの距離
に対応して検出器９−１の受光面上で基準点から離れた
位置に受光される。

同様にして支持体１０−２に取り付けられている複数の
レンズ１４からの照射光２１−１．２１−２．２１−３
・・・・・・は、被測定体２の照射点に、、に２．に３
・・・・・・に照射される。照射点に、は照射点Ｐ１及
びＰ２の間に、照射点に２は照射点Ｐ２及び２１間に、
また、照射点に３は照射点Ｐ、及び２１間に位置してい
る。

これらの照射点Ｋ　＋　、　Ｋ　２　、　Ｋ　３・・・
・・・からの反射光は、基準軸１から照射点Ｋ　＋　、
　Ｋ　２．　Ｋ　ｙ・・・・・・までの距離に対応して
、検出器９−２の受光面上で離れた位置に受光される。

第４図は実施例における基準軸１と被測定体２の照射点
口の距離を求めるための回路であり、前述した回転体５
の単位回動角度ごとに、第３図（１）に示すように発せ
られる基準パルス信号Ｆ１が、反転回路２３に入力され
る０反転回路２３から得られる第３図（６）に示すよう
な出力信号は、ゲート回路２４のセット端子と遅延回路
２５とに入力される。

また、ゲート回路２４の入力端子には例えばＩＯＭＨｚ
の第３図（５）に示す基準パルス信号Ｆ５を発する基準
信号発生器２６の出力端子が接続されている。

一方、検出器９から得られる第３図（２）に示すような
反射光Ｆ２は、整形回路２７に入力され、整形回路２７
からは第３図（３）に示す整形信号Ｆ３が得られる。こ
の整形信号Ｆ、が、ゲート回路２４のリセット端子ｒに
入力されている。従って、基準パルス信号Ｆ、の発生か
ら、整形信号Ｆ、が得られるまでの間、ゲート回路２４
からは第３図〈４）に示すような、基準信号発生器２６
のＩＯＭＨｚの基準パルス信号Ｆ、が出力される。

基準信号発生器２６の出力端子に１７２分周回路２９の
入力端子が接続され、′／２分周回路２９の出力端子に
は、ゲート回路２８の入力端子が接続される。

また、このゲート回路２８のセット端子Ｓには整形回路
２７の出力端子が接続される。

ゲート回路２４及び２８の出力端子が、ＯＲ回路３０の
入力端子にそれぞれ接続され、ＯＲ回路３０の出力端子
には計数回路３１が接続されている。計数回路３１の出
力端子には、ラッチ回路３２が接続され、ラッチ回路３
２の出力端子には演算回路３３が接続される。

前述の遅延回路２５の入力端子に接続され、遅延回路２
５の出力端子には遅延回路４５が接続される。

遅延回路２５の入力端子は、ラッチ回路３２のセット端
子Ｓに接続され、遅延回路３４の出力端子は計数回路３
１のリセット端子Ｒ３Ｔにも接続されている。

反射光Ｆ２が検出器９−１．９−２により受光され、整
形信号Ｆ、が発生すると、ゲート回路２４がリセットさ
れ、ゲート回路２８がセットされる。従って反射光Ｆ２
に基づく整形信号Ｆ３の立上りから立下りまでの間は、
計数回路３１は１７２分周回路２９で分周された５ＭＨ
ｚのパルス信号Ｆ、を計数する。

このために単位回動角度位置で基準パルス信号Ｆ、の発
生から検出器９−１或は９−２による反射光Ｆ２の受光
中心位置までの距離に対応する計数を計数回路３１が行
い、計数値がラッチ回路３２にランチされる。

反転回路２３の出力信号の発生から遅延回路２５による
遅延時間後にラッチ回路３２はセットされ、さらに、こ
の時間から遅延回路３４による遅延時間後に計数回路３
１がリセットされ、計数値はラッチ回路３２にラッチさ
れ、計数回路３１は次回の計数可能な状態にセットされ
る。

演算回路３３では、ラッチ回路３２でラッチされた計数
値に基づいて、光ファイバ１１及び１２の一端のそれぞ
れ複数のレンズ１３及び１４から被測定体２の照射点Ｐ
、、Ｐ２．Ｐ、・・・・・・及びＫ　＋　、　Ｋ　２　
、　Ｋ　３・・・・・・までの距離を演算し、この演算
値からそれぞれのレンズ１３及び１４と基準軸１間の距
離を減算することにより、基準軸１から被測定体２の照
射点までの距離が演算される。

このようにして演算された基準軸１と被測定体２の照射
点までの距離により、第２図の照射光２０−１．２０−
２．２０−３に対応する断面Ｈ＋　、　Ｈ２、Ｈ）の断
面形状を描けば、第５図（Ａ）（ＢＨＣ）のようになる
。また、第２図の照射光２１−１．２１−２．２１−３
に対応する断面Ｍ、、Ｍ２９Ｍ、の断面形状を描けば、
第５図（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）のようになる。

このようにして、レンズ１３からの照射光で得られる断
面Ｈ＋　、　Ｈ２、Ｈ３・・・・・・上の断面形状に加
えて、レンズ１４からの照射光で得られる断面Ｍ　＋　
、　Ｍ　２　。

Ｍ、・・・・・・上の断面形状が得られるので、基準軸
１方向の測定の分解能を向上させることが出来る。

一方、基準軸１に直角な面上での基準軸１の廻りの分解
能は、回転体５の回動精度により高精度に設定すること
が出来る。

このようにして本発明の実施例では、基準軸１方向の測
定の分解能を大幅に向上させて、被測定体２の断面形状
を測定することが可能で、例えば装着感触がよく美的感
覚にも富んだ婦人用のブラジャーのデザインが可能とな
る。

実施例では、被測定体の廻りを回動する支持体が２個の
場合を説明したが、本発明は実施例に限定されるもので
なく、例えば支持体を４個設け、それぞれの支持体に保
持される光源を、各支持体において基準軸に平行な方向
で僅かにずらすことにより、さらに高分解能の測定を行
なうことが出来る。

また、実施例では被測定体を生体とする場合について説
明したが、本発明は実施例で説明したものに限るもので
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の変化を断面形状に
より定量的にとらえることにより、航空機の設計資料や
機体の経年変化情報を得ることも可能である。

さらに、実施例では基準軸を中心に保持体が回動する方
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、基準軸を中心に被測定体が回動する方式のも
のとすることも出来る。

また、実施例では保持体に対して複数の光源が基準軸に
平行な方向に配列されている場合を説明したが、本発明
は実施例に限定されるものでなく、一般には複数の光源
は基準軸に対して所定の角度をもって配列させた構成と
することが出来る。

〈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
軸心となる基準軸方向の分解能を大幅に向上させて断面
形状を測定可能な断面形状測定装置を提供することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示す正面図、第２図は
本発明による被測定体の断面形状測定の原理を示す斜視
説明図、第３図は本発明の実施例各部の信号波形図、第
４図は本発明の実施例に使用する測定回路の構成を示す
ブロック図、第５図（Ａ）乃至（Ｆ）は本発明の実施例
で得られた被測定体の断面形状例である。 １・・・基準軸　　　　　２・・・被測定体３・・・検
査台　　　　　５・・・回転体６−１．６−２・・・腕
　　　　８−１．８−２・・・保持体９−１．９−２・
・・検出器　　１０−１．１０−２・・・支持体１１．
１２・・・光源　　　　１３．１４・・・レンズ１５．
１８・・・光供給源　　１７・・・モータ１８・・・ハ
ンドル　　　２０−１．２０−２．２０−３・・・照射
光２１−１．２１−２．２１−３・・・照射光　　　２
３・・・反転回路２４．２８０．−ゲート回路　　　２
５．３４・・・遅延回路２６・・・基準信号発生器　　
　２７・・・整形回路２９・・・１７２分周回路　　　
　３１・・・計数回路３２・・・ラッチ回路　　　　　
３３・・・演算回路代理人　弁理士　　　鈴　　木　　
秀　　雄第１図 第３図

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
   準軸を中心とする回転面上に配され、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に配設される
   複数の支持体と、各支持体に前記基準軸に平行な方向で
   所定の間隔でそれぞれ配される複数の光源と、該光源か
   らの照射光を前記被測定体表面に集束するレンズと、前
   記複数の光源に光を供給する光供給源と、前記照射光の
   前記被測定体表面からの反射光を受光する検出器とを有
   し、前記各支持体上で前記光源は前記基準軸に平行な方
   向での配列位置を相互に僅かにずらして配され、前記検
   出器の検出信号に基づいて前記基準軸から前記被測定体
   表面までの距離が測定され、該距離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が前記基準軸上の複
   数位置で求められるように構成されてなることを特徴と
   する断面形状測定装置。