光學式內面測量裝置制造方法及圖紙

在使探頭進入到被測量物的內周面或深孔內徑中、用來將由內面反射的光線立體地取入而觀察及測量精度的光學式內面測量裝置中，能夠進行更高精度的測量。在具備內置在管中的光纖、配置在該光纖的前端側的光路變換機構和使該光路變換機構旋轉驅動的馬達的構造中，具有測量馬達的旋轉軸部的振動量的機構。通過用位移測量機構的位移量數據修正由計算機計算來自被檢查物的反射光得到的被檢查物的內周面的形狀數據，消除馬達的旋轉軸的振動或旋轉振動帶來的測量誤差，能夠進行高精度的測量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及使探頭進入到被檢對象物的內周面或深孔內徑中而對內面或深孔底面放射光線、將反射光立體地取入而觀察、以及用于測量尺寸及幾何學精度的光學式內面測量裝置。
技術介紹
例如汽車用發動機的汽缸的加工完成尺寸及幾何學精度的好壞較大地影響到汽車的動力性能和燃料消耗效率，但它們的檢查通常用使用了正圓度測量機、表面粗糙度計、線性標尺的測長儀等的接觸式測量機來檢查。但是，近年來，出于不弄傷被測量物的目的，出現了光學式的非接觸式測量機。作為非接觸地觀察被測量物內面有無損傷的手段，圖像診斷技術(光成像技術)是在裝置機械、醫療等的現場中被廣泛利用的技術，例如在精密設備等的制造現場中，作為深孔的里部的檢查及圖像診斷的方法，采用除了通常的通過內窺鏡的照相機觀察以外還照射光線并用光傳感器捕捉反射光、用計算機判斷光澤不勻的狀態而自動檢查的方法。另一方面，在醫療的領域中，在人體內部的患部的觀察中，隨著研究而利用能夠觀察斷層圖像的X射線CT、核磁共振、利用光的干涉性并通過內窺鏡的OCT圖像(光干涉斷層攝影)等的方式。在醫療的領域中被用作光源的近紅外線光在被測量物的深孔內周面的材質為金屬類的情況下反射，在金屬內面上有樹脂皮膜層的情況下，近紅外光半透過該樹脂，所以在與內周面的三維形狀觀察同時，能夠同時進行皮膜樹脂的厚度精度的測量或樹脂面的針孔的觀察。采用對機械裝置或機械零件的內周面照射光線而進行內周面的觀察或測量的技術的觀察裝置的代表性的構造例如像專利文獻1到3所示。在專利文獻1所示的光學式內窺鏡探頭中，在該文獻中圖1所示的馬達軸桿(5)的一端上設置反射膜(14)，將光線向整周方向旋轉放射。但是，在該結構中，由于馬達(1)的電線或配線基板(22)、(23)將旋轉放射的光線遮擋，所以不進行360度整周的放射，發生不能取入圖像數據的部分。此外，在專利文獻2所示的內徑形狀計測傳感器中，如該文獻中第1圖所示，設在軟管(29)的前端側的中空馬達(26)使反射鏡(20)旋轉而放射光線。此外，圖4所示的4片應變計(5)測量被測量物的內徑的XY方向的長度尺寸(直徑)，將光學的測量值的不明確修正，將內周面的形狀尺寸正確地進行畫面顯示。但是，通常被測量物的內徑形狀幾何學精度被要求0.05μm(微米)左右的高精度，但在該結構中，如果中空馬達(26)高速旋轉，則在旋轉軸中發生較多內徑形狀計測傳感器所要求的精度以上的振動(RunOut)或非再現振動(NonRepeatableRunOut)，所以在采集的被測量物的內周面的截面形狀數據中帶有失真或噪聲，不能得到真實的測量值。此外，在專利文獻3所記載的管內形狀檢查裝置中，在管內將光束以螺旋狀掃描，非接觸地將管的內徑尺寸、和如該文獻中圖10所示那樣將三維的形狀數據取入并顯示。但是，在該文獻中表示將光束旋轉放射的機構，如果放射束的旋轉馬達高速旋轉，則在旋轉軸中發生振動或非再現振動，在采集到的被測量物的內周面的截面形狀數據中混入噪聲或在數據中發生失真，不能得到真實的測量值。專利文獻1：日本特許第4461216號公報專利文獻2：日本實開平4-55504號公報專利文獻3：日本特開平5-180627號公報
技術實現思路
本專利技術是鑒于上述以往情況而做出的，其課題在于以下所示的點。即，使測量用探頭進入到被測量物的內周面或深孔內徑或較長彎曲的管的內周而向內面或深孔底面旋轉放射光線，將反射的光線立體地收集并進行計算機處理而觀察三維圖像數據，以及進行尺寸測量及測量幾何學精度。進而，提供一種通過從原數據中除去向內周面旋轉放射的旋轉軸或旋轉部的振動或非再現振動引起的圖像數據的失真或振動噪聲、能夠進行正確而精密的內徑及內周面的精度測量的光學式內面測量裝置。作為用來解決上述問題的一技術方案，在使用干涉光學法光干涉法、分光干涉法等)進行被檢對象物的觀察及測量的光學式內面測量裝置中，具備：光纖，內置在管中；至少1個光路變換機構，配置在光纖的前端側；馬達，使光纖和光路變換機構的一方或雙方旋轉驅動；以及位移檢測機構，測量馬達的旋轉軸部的振動量。通過該結構，用振動檢測機構的位移量數據修正用計算機計算從被檢查物經過光纖導入的反射光得到的被檢對象物的內周面的形狀數據。根據本專利技術，將旋轉放射光線的馬達的旋轉軸的振動或非再現振動給收集到的原圖像數據帶來的圖像的失真或振動除去，能夠進行正確而精密的內周面的三維觀察、和內徑及內周面的高精度下的測量。附圖說明圖1是有關本專利技術的第1實施方式的光學式內面測量裝置的圖。圖2是該光學式內面測量裝置的被測量物的內徑形狀立體圖。圖3是該光學式內面測量裝置的表面粗糙度說明圖。圖4是該光學式內面測量裝置的幾何精度說明圖。圖5是該光學式內面測量裝置的探頭部結構圖。圖6是該光學式內面測量裝置的探頭部剖面圖。圖7是該光學式內面測量裝置的掃描范圍說明圖。圖8是該光學式內面測量裝置的表面粗糙度修正方法說明圖。圖9是該光學式內面測量裝置的正圓度修正方法說明圖。圖10是該光學式內面測量裝置的角度間距修正方法說明圖。圖11是該光學式內面測量裝置的動壓軸承剖面圖。圖12是有關本專利技術的第2實施方式的光學式內面測量裝置的探頭部剖面圖。圖13是該光學式內面測量裝置的三維掃描方法說明圖。圖14是該光學式內面測量裝置的掃描角度說明圖。圖15是該光學式內面測量裝置的掃描角度說明圖。圖16是該光學式內面測量裝置的三維掃描范圍說明圖。圖17是有關本專利技術的第3實施方式的光學式內面測量裝置的探頭部剖面圖。圖18是該光學式內面測量裝置的三維掃描范圍說明圖。圖19是有關本專利技術的第1實施方式的光學式內面測量裝置的剖面圖。圖20是該光學式內面測量裝置的剖面圖。具體實施方式本實施方式的使用干涉光學法進行被檢對象物的觀察及測量的光學式內面測量裝置的第1特征是，具備：光纖，內置在管中；至少1個光路變換機構，配置在光纖的前端側；馬達，使光纖和光路變換機構的一方或雙方旋轉驅動；以及位移檢測機構，測量馬達的旋轉軸部的振動量。通過該結構，由于能夠使用振動檢測機構的位移量數據將伴隨著旋轉部的振動的測量誤差修正，所以能夠進行高精度下的觀察及測量。作為第2特征，使測量馬達的旋轉軸部的振動量的位移檢測機構對置于馬達的旋轉軸部的外周面，至少配置有1個振動檢測傳感器。通過該結構，通過振動檢測傳感器收集旋轉軸部的振動量的數據而能夠進行波形數據的修正，能夠進行正確而精密的內徑及內周面的精度測量。作為第3特征，基于由計算機計算經過光纖得到的來自被檢對象物的反射光而得到的被檢查物的內周面的形狀數據和位移檢測機構的位移量數據進行修正。根據該結構，從原波形數據除去通過旋轉軸部的振動或抖動發生的圖像的失真或振動，能夠進行更正確而精密的內徑及內周面的精度測量。作為第4特征，位移檢測機構檢測管的內周的基準形狀數據與在旋轉軸的旋轉中得到的管內周面或外周面的測量數據的差異作為振動量。通過該結構，能夠從收集到的波形數據除去給被檢查物的內周面的形狀數據帶來的圖像的失真或振動，進行正確而精密的內徑及內周面的精度測量。作為第5特征，支承馬達的旋轉軸的軸承由帶有動壓槽的動壓軸承構成。根據該結構，由于馬達的旋轉軸的振動量、特別是非再現振動減少，旋轉軸的振動給形狀數據帶來的圖像的失本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光學式內面測量裝置，使用干涉光學法進行被檢對象物的觀察及測量，其特征在于，該光學式內面測量裝置具備：光纖，內置在管中；至少1個光路變換機構，配置在上述光纖的前端側；馬達，使上述光纖和上述光路變換機構的一方或雙方旋轉驅動；以及位移檢測機構，測量上述馬達的旋轉軸部的振動量。

【技術特征摘要】
1.一種光學式內面測量裝置，使用干涉光學法進行被檢對象物的觀察及測量，其特征在于，該光學式內面測量裝置具備：光纖，內置在管中；至少1個光路變換機構，配置在上述光纖的前端側；馬達，使上述光纖和上述光路變換機構的一方或雙方旋轉驅動；以及位移檢測機構，測量上述馬達的旋轉軸部的振動量。2.如權利要求1所述的光學式內面測量裝置，其特征在于，上述位移檢測機構對置于上述旋轉軸部的外周面，并配置有至少1個檢測傳感器。3.如權利要求1或2所述的光學式內面測量裝置，其特征在于，基于由計算機計算而得到的被檢查物的內周面的形狀數據和上述位移檢測機構的位移量數據對經過上述光纖得到的來自被檢對象物的反射光進行修正。4.如權利要求1～3中任一項所述的光學式內面測量裝置，其特征在于，上述位移檢測機構檢測上述管的內周的基準形狀數據與在上述旋轉軸的旋轉中得到的上述管內周面或外周面的測量數據的差異作為上述振動量。5.如權利要求1～4中任一項所述的光學式內面測量裝置，其特征在于，支承上述旋轉軸部的軸承是帶有動壓槽的動壓軸承。6.如權利要求1～5中任一項所述的光學式內面測量裝置，其特征在于，上述馬達的上述旋轉軸部是中空形狀；上述光路變換機構配置為能夠與上述旋轉軸部一體旋轉；上述光纖以與上述旋轉軸部相對旋轉自如的方式插通在上述旋轉驅動軸的中空孔中。7.如權利要求1～5中任一項所述的光學式內面測量裝置，其特征在于，上述馬達包括第1馬達和配置在上述第1馬達的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：山崎大志，福島繪理，柳浦一美，淺田隆文，
申請(專利權)人：并木精密寶石株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP