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技術 光走査型幅測定機を利用した寸法測定方法及び光走査型幅測定機を利用した寸法測定装置

出願人 株式会社東京精密
発明者 後藤克志
出願日 1995年11月30日 (24年3ヶ月経過) 出願番号 1995-312771
公開日 1997年6月10日 (22年9ヶ月経過) 公開番号 1997-152312
状態 特許登録済
技術分野 光学的手段による測長装置 機械的光走査系
主要キーワード 上交点 キー溝付き 除去期間 補正寸法 幅測定機 除去範囲 測定対象部分 円筒物
関連する未来課題
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図面 (11)

課題

光走査型幅測定機被測定物を移動又は回転させて外径を測定する外径測定装置で、簡単な操作で幅信号の不要な部分を除くことを可能にする。

解決手段

光走査型幅測定機11と、測定信号を記憶する記憶手段12と、測定信号を位相シフト量だけ遅延させる位相シフト手段13と、遅延測定信号レベルシフト量だけ上にシフトさせた上シフト信号を生成する上レベルシフト手段14と、レベルシフト量だけ下にシフトさせた下シフト信号を生成する下レベルシフト手段15と、上シフト信号及び下シフト信号と測定信号の近接する2つの交点の組を算出し、前側の交点から交点間の時間の所定割合分前の点と後側の交点までをそれぞれ除去範囲とする算出手段16、17と、除去範囲を除いた測定信号で外径を算出する補正外径算出手段18とを備える。

概要

背景

円筒状の棒等の外径(幅)等の寸法を非接触で測定するために、レーザ等の光ビーム高速走査し、被測定物(ワーク)により走査光ビーム遮断された期間を検出して、その期間と光ビームの走査速度から寸法を測定する非接触型光ビーム走査型幅測定装置が広く使用されている。以下、外径を測定する例に基づいて説明するが、測定できる寸法は外径に限らない。

図5は光ビーム走査型幅測定装置の基本的な構成例を示す図であり、図6はワークがある場合の信号を示す図である。参照番号100は被測定物(ワーク)、101はレーザダイオード、102はコリメータレンズ、103はポリゴンミラー、104は走査レンズ、105は集光レンズ、106は受光素子、107はアンプ、108はクロック信号発生回路、109はANDゲート、110はカウンタである。非接触型寸法測定装置では高エネルギ密度ビーム平行度等を考慮してレーザ光が使用される。レーザダイオード101から出力されたレーザ光は、コリメータレンズ102で平行又は、ワーク100が配置されるところで集光されるようにされる。コリメータレンズ102を出たレーザ光は、回転するポリゴンミラー103で反射されて一方向に順次偏向される。偏向されたレーザ光は走査レンズ104で光軸に平行に移動し、測定部で集光される走査ビームにされる。この走査ビームを受光器106で受けて電気信号に変換し、アンプ107で増幅する。ここで得られる測定(幅)信号は、ワーク100がなければ所定期間ほぼ一定の強度になるが、ワーク100が走査ビームを遮る場合には、図6に示すようにワーク100の寸法に相当する時間だけ強度がほぼゼロになる。従って、この強度がほぼゼロになる時間を測定すればワーク100の外径寸法が測定できることになる。

通常、信号が一方の状態に変化してから再びもう一方の状態に戻るまでの時間は、カウンタで高速のクロック信号をその期間計数し、カウント数にクロック信号の周期を乗ずることにより測定する。従って、図5のようなレーザ走査型幅測定装置でもこの方法で幅信号強度がほぼゼロになる時間を測定しており、クロック信号発生回路108で発生されるクロック信号を、一方に反転した測定信号が入力されるANDゲート109に入力し、幅信号がほぼゼロになる時間のみクロック信号が通過するようにする。このANDゲート109を通過したクロック信号をカウンタ110で計数すれば、幅信号がほぼゼロになる時間、すなわちワーク100の外径寸法が測定できる。一般的に、このようなレーザ走査型幅測定装置は1回の走査による測定結果はあまり精度がよいとはいえず、通常は複数回測定してその平均値測定値としている。

上記のようなレーザ走査型幅測定装置は、レーザビームが走査される平面部分の幅が測定できるだけであるが、ワークを移動又は回転させることにより、ワークの形状に応じた各種の測定が行える。例えば、図7は、直径が段階的に変化する円筒状の段付きワーク100を、ワークの軸がレーザビームの走査面に垂直に配置し、ワークの軸方向に移動させ、レーザ走査型幅測定装置の出力の変化から各段の外径寸法及び長さを測定する場合を示した斜視図である。

図7に示すように、レーザビームの走査は高速に行われるので、段付きワークを軸方向に一定速度で移動させると、測定される幅、すなわち段付きワーク100の外径寸法は図8のように変化する。これにより、段付きワークの各段での外径寸法が測定でき、幅信号が各段の外径寸法を示す時間と段付きワークの移動速度を乗ずれば各段の長さが測定できる。ワークがテーパ状である場合もワークの移動に伴って幅信号が変化し、テーパの具合が測定できる。

また、ワークが円筒状の場合には、ワークを回転させて幅信号の変化を検出すれば、真円度偏心具合等を測定することができる。更に、キー溝付きの円筒状の軸の場合、キー溝の部分を測定した時に幅信号が一時的に低下するが、その部分以外の部分の幅信号から外径寸法が測定できる。

概要

光走査型幅測定機で被測定物を移動又は回転させて外径を測定する外径測定装置で、簡単な操作で幅信号の不要な部分を除くことを可能にする。

光走査型幅測定機11と、測定信号を記憶する記憶手段12と、測定信号を位相シフト量だけ遅延させる位相シフト手段13と、遅延測定信号レベルシフト量だけ上にシフトさせた上シフト信号を生成する上レベルシフト手段14と、レベルシフト量だけ下にシフトさせた下シフト信号を生成する下レベルシフト手段15と、上シフト信号及び下シフト信号と測定信号の近接する2つの交点の組を算出し、前側の交点から交点間の時間の所定割合分前の点と後側の交点までをそれぞれ除去範囲とする算出手段16、17と、除去範囲を除いた測定信号で外径を算出する補正外径算出手段18とを備える。

目的

以上のように、幅信号の不要な部分を除く従来の方法は、オペレータの操作が煩雑であるという問題や高価な装置が必要であるという問題があった。そのため、操作が簡単で低コストで実現できる幅信号の不要な部分を除く方法及びそのような機能を有する寸法測定装置が要望されていた。本発明は、上記のような問題を解決するためのものであり、簡単な操作で幅信号の不要な部分を除ける寸法測定方法及び寸法測定装置の実現を目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

光ビーム走査して遮光される時間から被測定物の幅を測定する光走査型幅測定機を利用し、被測定物を移動又は回転させた時に変化する測定信号から被測定物の寸法を測定する光走査型幅測定機を利用した寸法測定方法であって、前記光走査型幅測定機から出力される測定信号を記憶する工程と、該測定信号をあらかじめ設定された位相シフト量だけ遅延させる工程と、遅延された前記測定信号に、あらかじめ設定された上レベルシフト量加算して上シフト信号を生成する工程と、遅延された前記測定信号から、あらかじめ設定された下レベルシフト量を減算して下シフト信号を生成する工程と、前記測定信号を時間軸に対して表示した時の前記上シフト信号と前記測定信号の近接する2つの上交点を算出し、該2つの上交点の時間的に前側の交点上中心点、もう一方の交点を上第2点とし、前記上中心点から前記上交点間の時間の所定割合分前の上第1点を算出する工程と、前記測定信号を時間軸に対して表示した時の前記下シフト信号と前記測定信号の近接する2つの下交点を算出し、該2つの下交点の時間的に前側の交点を下中心点、もう一方の下交点を下第2点とし、前記下中心点から前記下交点間の時間の所定割合分前の下第1点を算出する工程と、前記上第1点と上第2点間、及び前記下第1点と下第2点間を除去期間とし、該除去期間を除いた前記測定信号で寸法を算出することを特徴とする光走査型幅測定機を利用した寸法測定方法。

請求項2

光ビームを走査して遮光される時間から被測定物の幅を測定する光走査型幅測定機を備え、被測定物を移動又は回転させた時に変化する測定信号から被測定物の寸法を測定する光走査型幅測定機を利用した寸法測定装置であって、前記光走査型幅測定機から出力される測定信号を記憶する記憶手段と、前記測定信号を、あらかじめ設定された位相シフト量だけ遅延させる位相シフト手段と、遅延された前記測定信号に、あらかじめ設定された上レベルシフト量を加算して上シフト信号を生成する上レベルシフト手段と、遅延された前記測定信号から、あらかじめ設定された下レベルシフト量を減算して下シフト信号を生成する下レベルシフト手段と、前記測定信号を時間軸に対して表示した時の前記上シフト信号と前記測定信号の近接する2つの上交点を算出し、該2つの上交点の時間的に前側の交点を上中心点、もう一方の交点を上第2点とし、前記上中心点から前記上交点間の時間の所定割合分前の上第1点を算出し、該上第1点と前記上第2点の間を上除去範囲とする上除去範囲算出手段と、前記測定信号を時間軸に対して表示した時の前記下シフト信号と前記測定信号の近接する2つの下交点を算出し、該2つの下交点の時間的に前側の交点を下中心点、もう一方の交点を下第2点とし、前記下中心点から前記下交点間の時間の所定割合分前の下第1点を算出し、該下第1点と前記下第2点の間を下除去範囲とする下除去範囲算出手段と、前記上除去範囲と前記下除去範囲を除いた前記測定信号で寸法を算出する補正寸法算出手段とを備えることを特徴とする光走査型幅測定機を利用した寸法測定装置。

請求項3

前記位相シフト量及び前記上及び下レベルシフト量は、該寸法測定装置の外部から設定可能であり、外部から設定された前記位相シフト量及び前記上及び下レベルシフト量を記憶し、前記位相シフト手段、前記上レベルシフト手段、及び前記下レベルシフト手段に記憶した前記位相シフト量及び前記上及び下レベルシフト量を出力する位相シフト量設定手段とレベルシフト量設定手段とを備える請求項3に記載の光走査型幅測定機を利用した寸法測定装置。

技術分野

0001

本発明は、走査光ビーム遮断される時間を検出することにより被測定物の幅を測定する光走査型幅測定機を有し、被測定物を移動又は回転させた時に変化する測定信号から被測定物の外径等の寸法を測定する光走査型幅測定機を利用した寸法測定装置に関し、特に測定しようとする部分の寸法を示さない場合の検出結果を自動的に除去する寸法測定装置に関する。

背景技術

0002

円筒状の棒等の外径(幅)等の寸法を非接触で測定するために、レーザ等の光ビーム高速走査し、被測定物(ワーク)により走査光ビームが遮断された期間を検出して、その期間と光ビームの走査速度から寸法を測定する非接触型光ビーム走査型幅測定装置が広く使用されている。以下、外径を測定する例に基づいて説明するが、測定できる寸法は外径に限らない。

0003

図5は光ビーム走査型幅測定装置の基本的な構成例を示す図であり、図6はワークがある場合の信号を示す図である。参照番号100は被測定物(ワーク)、101はレーザダイオード、102はコリメータレンズ、103はポリゴンミラー、104は走査レンズ、105は集光レンズ、106は受光素子、107はアンプ、108はクロック信号発生回路、109はANDゲート、110はカウンタである。非接触型寸法測定装置では高エネルギ密度ビーム平行度等を考慮してレーザ光が使用される。レーザダイオード101から出力されたレーザ光は、コリメータレンズ102で平行又は、ワーク100が配置されるところで集光されるようにされる。コリメータレンズ102を出たレーザ光は、回転するポリゴンミラー103で反射されて一方向に順次偏向される。偏向されたレーザ光は走査レンズ104で光軸に平行に移動し、測定部で集光される走査ビームにされる。この走査ビームを受光器106で受けて電気信号に変換し、アンプ107で増幅する。ここで得られる測定(幅)信号は、ワーク100がなければ所定期間ほぼ一定の強度になるが、ワーク100が走査ビームを遮る場合には、図6に示すようにワーク100の寸法に相当する時間だけ強度がほぼゼロになる。従って、この強度がほぼゼロになる時間を測定すればワーク100の外径寸法が測定できることになる。

0004

通常、信号が一方の状態に変化してから再びもう一方の状態に戻るまでの時間は、カウンタで高速のクロック信号をその期間計数し、カウント数にクロック信号の周期を乗ずることにより測定する。従って、図5のようなレーザ走査型幅測定装置でもこの方法で幅信号強度がほぼゼロになる時間を測定しており、クロック信号発生回路108で発生されるクロック信号を、一方に反転した測定信号が入力されるANDゲート109に入力し、幅信号がほぼゼロになる時間のみクロック信号が通過するようにする。このANDゲート109を通過したクロック信号をカウンタ110で計数すれば、幅信号がほぼゼロになる時間、すなわちワーク100の外径寸法が測定できる。一般的に、このようなレーザ走査型幅測定装置は1回の走査による測定結果はあまり精度がよいとはいえず、通常は複数回測定してその平均値測定値としている。

0005

上記のようなレーザ走査型幅測定装置は、レーザビームが走査される平面部分の幅が測定できるだけであるが、ワークを移動又は回転させることにより、ワークの形状に応じた各種の測定が行える。例えば、図7は、直径が段階的に変化する円筒状の段付きワーク100を、ワークの軸がレーザビームの走査面に垂直に配置し、ワークの軸方向に移動させ、レーザ走査型幅測定装置の出力の変化から各段の外径寸法及び長さを測定する場合を示した斜視図である。

0006

図7に示すように、レーザビームの走査は高速に行われるので、段付きワークを軸方向に一定速度で移動させると、測定される幅、すなわち段付きワーク100の外径寸法は図8のように変化する。これにより、段付きワークの各段での外径寸法が測定でき、幅信号が各段の外径寸法を示す時間と段付きワークの移動速度を乗ずれば各段の長さが測定できる。ワークがテーパ状である場合もワークの移動に伴って幅信号が変化し、テーパの具合が測定できる。

0007

また、ワークが円筒状の場合には、ワークを回転させて幅信号の変化を検出すれば、真円度偏心具合等を測定することができる。更に、キー溝付きの円筒状の軸の場合、キー溝の部分を測定した時に幅信号が一時的に低下するが、その部分以外の部分の幅信号から外径寸法が測定できる。

発明が解決しようとする課題

0008

図7に示した段付きワークの外径寸法を測定する場合、ワークを軸方向に移動しながら幅信号を検出するが、図9に示すように、通常ワークは面取り部分や、R面、溝などがあるのが一般的であり、外径寸法を測定する場合にはそのような部分を避けて測定しなければならない。このような部分を測定から除外するため、従来の1つの方法では、あらかじめ測定するワークに応じて測定範囲を決めておき、測定する部分がレーザビームで走査される位置にくるようにワークを移動させ、位置決めしてから測定していた。しかし、この方法では、正確な送り位置決め装置が必要であり、装置が高価になるという問題と共に、オペレータがワークに応じて移動量等を設定する必要があり、煩雑であるという問題があった。

0009

また、別の従来方法では、図9に示すように、しきい値レベルを決めておき、しきい値を越えた場合にタイマ起動させ、しきい値を越えた時点から所定時間幅信号を無視することが行われている。しかし、この方法でもワーク毎にしきい値及びタイマ期間を決定する必要があり、煩雑であるという問題があった。また、段付きワークの各段の外径寸法が段々に増加する場合はよいが、逆の方向に変化する場合や、最後の段の面取り部分は除外できないという問題があった。

0010

以上のように、幅信号の不要な部分を除く従来の方法は、オペレータの操作が煩雑であるという問題や高価な装置が必要であるという問題があった。そのため、操作が簡単で低コストで実現できる幅信号の不要な部分を除く方法及びそのような機能を有する寸法測定装置が要望されていた。本発明は、上記のような問題を解決するためのものであり、簡単な操作で幅信号の不要な部分を除ける寸法測定方法及び寸法測定装置の実現を目的とする。

課題を解決するための手段

0011

本発明の寸法測定方法は、光ビームを走査して遮光される時間から被測定物の幅を測定する光走査型幅測定機を利用し、被測定物を移動又は回転させた時に変化する測定信号から被測定物の寸法を測定する光走査型幅測定機を利用した寸法測定方法であって、光走査型幅測定機から出力される測定信号を記憶する工程と、測定信号をあらかじめ設定された位相シフト量だけ遅延させる工程と、遅延された前記測定信号に、あらかじめ設定された上レベルシフト量加算して上シフト信号を生成する工程と、遅延された測定信号から、あらかじめ設定された下レベルシフト量を減算して下シフト信号を生成する工程と、測定信号を時間軸に対して表示した時の上シフト信号と測定信号の近接する2つの上交点を算出し、この2つの上交点の時間的に前側の交点上中心点、もう一方の交点を上第2点とし、上中心点から上交点間の時間の所定割合分前の上第1点を算出する工程と、測定信号を時間軸に対して表示した時の下シフト信号と測定信号の近接する2つの下交点を算出し、この2つの下交点の時間的に前側の交点を下中心点、もう一方の下交点を下第2点とし、下中心点から下交点間の時間の所定割合分前の下第1点を算出する工程と、上第1点と上第2点間、及び下第1点と下第2点間を除去期間とし、除去期間を除いた前記測定信号で寸法を算出することを特徴とする。

0012

また、本発明の寸法測定装置は、光ビームを走査して遮光される時間から被測定物の幅を測定する光走査型幅測定機を備え、被測定物を移動又は回転させた時に変化する測定信号から被測定物の寸法を測定する光走査型幅測定機を利用した寸法測定装置であって、光走査型幅測定機から出力される測定信号を記憶する記憶手段と、測定信号を、あらかじめ設定された位相シフト量だけ遅延させる位相シフト手段と、遅延された測定信号に、あらかじめ設定された上レベルシフト量を加算して上シフト信号を生成する上レベルシフト手段と、遅延された測定信号から、あらかじめ設定された下レベルシフト量を減算して下シフト信号を生成する下レベルシフト手段と、測定信号を時間軸に対して表示した時の上シフト信号と測定信号の近接する2つの上交点を算出し、この2つの上交点の時間的に前側の交点を上中心点、もう一方の交点を上第2点とし、上中心点から上交点間の時間分前の上第1点を算出し、この上第1点と上第2点の間を上除去範囲とする上除去範囲算出手段と、測定信号を時間軸に対して表示した時の下シフト信号と測定信号の近接する2つの下交点を算出し、この2つの下交点の時間的に前側の交点を下中心点、もう一方の交点を下第2点とし、下中心点から下交点間の時間分前の下第1点を算出し、この下第1点と下第2点の間を下除去範囲とする下除去範囲算出手段と、上除去範囲と下除去範囲を除いた測定信号で寸法を算出する補正寸法算出手段とを備えることを特徴とする。

0013

位相シフト量、上及び下レベルシフト量は、外部から設定できることが望ましく、そのために、寸法測定装置は、外部から設定された位相シフト量及び上及び下レベルシフト量を記憶し、位相シフト手段、上レベルシフト手段、及び下レベルシフト手段に記憶した位相シフト量及びレベルシフト量を出力する位相シフト量設定手段とレベルシフト量設定手段とを備える。

0014

本発明の寸法測定方法及び装置では、幅信号自体に基づいて処理を行うことにより、測定しようとする寸法に関係しない信号部分を除去する。図1は、本発明における除去範囲を算出する基本原理を説明する図である。図1は、段付きワークを測定した場合の幅信号の変化を例を示している。寸法部分の信号は変化が比較的小さく、測定しようとする寸法に関係しない部分の信号は変化が大きい。これは、キー溝有する円筒物の場合も同様であり、キー溝部分の信号は変化が大きいが、測定しようとする外径寸法部分の信号は変化が小さい。そこで、本発明では、信号の変化の大きな部分の前後の範囲を外径寸法に関係しない部分として除去する。信号の変化の大きな部分を算出する方法として、1次微分又は2次微分を行い、その結果が所定値以上の範囲を除くことも考えられるが、幅信号には寸法部分でも細かい変動があり、その1次微分値又は2次微分値で判定したのでは寸法部分にも除去範囲が生じて良好な結果を得ることができなかった。そこで、本発明では、図1に示すように、光走査型幅測定機からの測定信号をあらかじめ設定された位相シフト量だけ遅延させ、更にあらかじめ設定された上及び下レベルシフト量だけ加算又は減算して上シフト信号と下シフト信号を生成し、測定信号との交点を求める。測定信号が増加する方向に変化する場合には、測定信号と上シフト信号で2つの交点A,Bが生じ、測定信号が減少する方向に変化する場合には、測定信号と下シフト信号で2つの交点C,Dが生じる。測定信号と上シフト信号の近接する2つの交点A,Bを上交点とし、2つの上交点の時間的に前側の交点Aを上中心点、もう一方の交点Bを上第2点Bし、上中心点Aから上交点間の時間の所定割合分前の点を上第1点Eとする。同様に、測定信号と下シフト信号の近接する2つの交点C,Dを下交点とし、2つの下交点の時間的に前側の交点Cを下中心点、もう一方の交点Dを下第2点とし、下中心点から下交点間の時間の所定割合分前の点を下第1点Fとする。そして、EとBの間及びFとDの間を除去期間として測定信号から除去する。残りの部分は、測定しようとする寸法部分の測定信号であるから、それから寸法値を算出する。

0015

位相シフト量と上及び下レベルシフト量は、測定対象のワークに応じて決定する必要があり、オペレータが外部から設定できるようにする。例えば、図1のような段付きワークであれば、上及び下レベルシフト量は、測定信号の各段の段差、すなわち最大値最小値の差である最小径差を越えない範囲で決定し、通常は最小径差の1/2程度に設定する。位相シフト量は、各段の長さ(最大値と最小値の中間にしきい値を定め、その間を各段の長さとする。)の1/10とする等である。いずれにしろ、ワークの形状、ワークの回転速度等に応じて、位相シフト量、上及び下レベルシフト量を設定する必要がある。上レベルシフト量は、小さな外径から大きな外径への寸法変化部分の除去範囲を決定し、下レベルシフト量は、大きな外径から小さな外径への寸法変化部分の除去範囲を決定する。従って独立に設定できることが望ましい。

0016

更に、上記の点Eは、上中心点Aから、点AとBの間の時間の所定割合分前の点であり、その割合は適宜設定される。Fについても同様である。本発明と微分法による方法を比較した場合、微分法の結果は信号の変化率に基づいたものであるのに対して、本発明の結果は位相シフトとレベルシフトの相乗効果で決定される点に特徴がある。例えば、非常に緩く変化する長いテーパ部分を除去する場合、その変化率が小さいため微分法では測定信号の雑音による変化と識別することが難しいが、本発明では、位相シフト量を大きく、レベルシフト量を小さく設定することにより、除去範囲を正確に決定することが可能である。

0017

また、上記のように光走査型幅測定機の1走査での測定結果は精度が十分とはいえず、複数回の平均値を測定値としており、実際には得られた測定値に対してスムージング処理や、高周波成分の除去処理を行って外径を算出している。本発明では、このような処理を行う前の信号で対象となる範囲を特定することが可能であり、範囲を特定した上でこのような処理を適用すればよく、処理の効率が改善されるという利点もある。

発明を実施するための最良の形態

0018

図2は、本発明の実施例の構成を示すブロック図である。図2において、参照番号11はレーザ走査型幅測定機であり、図5及び図7に示すような構成を有し、更に、ワーク100を一定速度で移動又は回転させる装置が付属しているが、これらは従来技術であり、ここでは省略する。レーザ走査型幅測定機11が出力するのはワークの幅に対応するカウンタ110の出力であり、ディジタル信号であり、以下のすべての処理はディジタル処理で行われる。12はレーザ走査型幅測定機11の出力する幅信号を記憶する記憶部である。13は位相シフト部であり、位相シフト量設定部19に記憶された位相シフト量だけ幅信号を遅延させる。14は上レベルシフト部であり、位相シフト部13が出力する遅延された幅信号を、レベルシフト量設定部20に記憶された上レベルシフト量だけ上方向にシフトさせて上シフト信号を生成する。15は下レベルシフト部であり、位相シフト部13が出力する遅延された幅信号を、レベルシフト量設定部20に記憶された下レベルシフト量だけ下方向にシフトさせて下シフト信号を生成する。16は上除去範囲算出部であり、上シフト信号と記憶部12に記憶された幅信号から、測定信号が増加する方向に変化する場合の除去範囲を算出する。17は下除去範囲算出部であり、下シフト信号と記憶部12に記憶された幅信号から、測定信号が減少する方向に変化する場合の除去範囲を算出する。上除去範囲算出部16と下除去範囲算出部17における除去範囲の算出は、ワークの種類に応じて変更できるようになっている。これについては、後述する。18は、記憶部12に記憶された幅信号から上除去範囲算出部16と下除去範囲算出部17で算出された除去範囲を除いた残りの部分から所望部分の寸法を算出する補正寸法算出部である。

0019

次に、図2のような構成の寸法測定装置で、ワークの外径を測定する例について説明する。図3の(1)は、測定対象の段付きワークを示す斜視図であり、(2)はそれを測定した場合の幅信号と、その処理を示す図である。測定対象の段付きワークは、図3の(1)に示すように、3段の円筒であり、1段目と2段目は同じ長さであり、3段目はそれより若干長い。外径は、1段目がもっとも小さく、3段目、2段目の順に大きくなる。これを図7のようにして測定すると、幅信号は図3の(2)のようになる。ここで、位相シフト量を1段目と2段目の長さの1/10とし、レベルシフト量を3段目の外径の1/10として、上シフト信号と下シフト信号を算出すると、図の破線と一点鎖線で示した曲線になり、除去範囲は図示のようになる。なお、ここでは、図1のEとFの点は、上中心点Aと下中心点Cから、AとBの間の時間及びCとDの間の時間分前であるように設定した。従って、これらの除去範囲外の部分の幅信号から算出すれば、各段の外径が正確に求まる。

0020

図4の(1)は、測定対象のキー溝付きワークを示す斜視図であり、(2)はそれを測定した時の幅信号を示す。キー溝の部分では他の部分より幅信号が小さくなるが、その低下量は非常に小さくなだらかに変化する信号になる。そのため、レベルシフト量を小さく、位相シフト量は比較的大きくする必要がある。例えば、レベルシフト量は信号の変化幅(溝の深さではない)の1/4程度、位相シフト量は溝幅に相当する時間の1/4程度にする。更に、測定するのはワークの外径であり、キー溝の部分全体を除く必要があるから、FからBの範囲全体を除去範囲とする。

0021

ワークがエンドミル歯車で、その外径を測定する場合、測定対象部分に相当する信号の範囲は狭く、そのような部分が周期的に現れる。図10は、歯車又はエンドミルの外径測定に本発明を適用した例を示す図であり、形状及び範囲が異なるワークに対して、同一の上及び下レベルシフト量と位相シフト量で本発明を適用した例を、示している。

0022

図示のように、測定対象部分の幅が異なるワークで同一の上及び下レベルシフト量と位相シフト量にしても、所望の測定範囲が得られる。

発明の効果

0023

以上説明したように、本発明によれば、簡単な操作で幅信号の不要な部分を除くことが可能になり、外径の測定が容易に行えるようになる。

図面の簡単な説明

0024

図1本発明の基本原理を説明する図である。
図2本発明の実施例の外径測定装置の構成を示すブロック図である。
図3実施例での処理例を示す図である。
図4実施例での他の処理例を示す図である。
図5レーザ走査型幅測定装置の基本的な構成を示す図である。
図6レーザ走査型幅測定装置の出力信号の例を示す図である。
図7レーザ走査型幅測定装置の測定に対して、被測定物を移動させて形状を測定する構成を示す斜視図である。
図8図7の構成で、段付き円筒状物を被測定物とした時の幅信号の変化を示す図である。
図9図7の構成で、段付き円筒状物を測定した時の問題点を説明する図である。
図10本発明を、歯車とエンドミルの測定信号に適用した時の処理を説明する図である。

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0025

11…レーザ走査型幅測定機
12…記憶部
13…位相シフト部
14…上レベルシフト部
15…下レベルシフト部
16…上除去範囲算出部
17…下除去範囲算出部
18…補正外径算出部
19…位相シフト量設定部
20…レベルシフト量設定部
101…レーザ
102…コリメータレンズ
103…ポリゴンミラー
104…走査レンズ
105…集光レンズ
106…受光器
107…アンプ
108…クロック信号発生回路
110…カウンタ

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