光学式内面测量装置制造方法及图纸

在使探头进入到被测量物的内周面或深孔内径中、用来将由内面反射的光线立体地取入而观察及测量精度的光学式内面测量装置中，能够进行更高精度的测量。在具备内置在管中的光纤、配置在该光纤的前端侧的光路变换机构和使该光路变换机构旋转驱动的马达的构造中，具有测量马达的旋转轴部的振动量的机构。通过用位移测量机构的位移量数据修正由计算机计算来自被检查物的反射光得到的被检查物的内周面的形状数据，消除马达的旋转轴的振动或旋转振动带来的测量误差，能够进行高精度的测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使探头进入到被检对象物的内周面或深孔内径中而对内面或深孔底面放射光线、将反射光立体地取入而观察、以及用于测量尺寸及几何学精度的光学式内面测量装置。
技术介绍
例如汽车用发动机的汽缸的加工完成尺寸及几何学精度的好坏较大地影响到汽车的动力性能和燃料消耗效率，但它们的检查通常用使用了正圆度测量机、表面粗糙度计、线性标尺的测长仪等的接触式测量机来检查。但是，近年来，出于不弄伤被测量物的目的，出现了光学式的非接触式测量机。作为非接触地观察被测量物内面有无损伤的手段，图像诊断技术(光成像技术)是在装置机械、医疗等的现场中被广泛利用的技术，例如在精密设备等的制造现场中，作为深孔的里部的检查及图像诊断的方法，采用除了通常的通过内窥镜的照相机观察以外还照射光线并用光传感器捕捉反射光、用计算机判断光泽不匀的状态而自动检查的方法。另一方面，在医疗的领域中，在人体内部的患部的观察中，随着研究而利用能够观察断层图像的X射线CT、核磁共振、利用光的干涉性并通过内窥镜的OCT图像(光干涉断层摄影)等的方式。在医疗的领域中被用作光源的近红外线光在被测量物的深孔内周面的材质为金属类的情况下反射，在金属内面上有树脂皮膜层的情况下，近红外光半透过该树脂，所以在与内周面的三维形状观察同时，能够同时进行皮膜树脂的厚度精度的测量或树脂面的针孔的观察。采用对机械装置或机械零件的内周面照射光线而进行内周面的观察或测量的技术的观察装置的代表性的构造例如像专利文献1到3所示。在专利文献1所示的光学式内窥镜探头中，在该文献中图1所示的马达轴杆(5)的一端上设置反射膜(14)，将光线向整周方向旋转放射。但是，在该结构中，由于马达(1)的电线或配线基板(22)、(23)将旋转放射的光线遮挡，所以不进行360度整周的放射，发生不能取入图像数据的部分。此外，在专利文献2所示的内径形状计测传感器中，如该文献中第1图所示，设在软管(29)的前端侧的中空马达(26)使反射镜(20)旋转而放射光线。此外，图4所示的4片应变计(5)测量被测量物的内径的XY方向的长度尺寸(直径)，将光学的测量值的不明确修正，将内周面的形状尺寸正确地进行画面显示。但是，通常被测量物的内径形状几何学精度被要求0.05μm(微米)左右的高精度，但在该结构中，如果中空马达(26)高速旋转，则在旋转轴中发生较多内径形状计测传感器所要求的精度以上的振动(RunOut)或非再现振动(NonRepeatableRunOut)，所以在采集的被测量物的内周面的截面形状数据中带有失真或噪声，不能得到真实的测量值。此外，在专利文献3所记载的管内形状检查装置中，在管内将光束以螺旋状扫描，非接触地将管的内径尺寸、和如该文献中图10所示那样将三维的形状数据取入并显示。但是，在该文献中表示将光束旋转放射的机构，如果放射束的旋转马达高速旋转，则在旋转轴中发生振动或非再现振动，在采集到的被测量物的内周面的截面形状数据中混入噪声或在数据中发生失真，不能得到真实的测量值。专利文献1：日本特许第4461216号公报专利文献2：日本实开平4-55504号公报专利文献3：日本特开平5-180627号公报
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述以往情况而做出的，其课题在于以下所示的点。即，使测量用探头进入到被测量物的内周面或深孔内径或较长弯曲的管的内周而向内面或深孔底面旋转放射光线，将反射的光线立体地收集并进行计算机处理而观察三维图像数据，以及进行尺寸测量及测量几何学精度。进而，提供一种通过从原数据中除去向内周面旋转放射的旋转轴或旋转部的振动或非再现振动引起的图像数据的失真或振动噪声、能够进行正确而精密的内径及内周面的精度测量的光学式内面测量装置。作为用来解决上述问题的一技术方案，在使用干涉光学法光干涉法、分光干涉法等)进行被检对象物的观察及测量的光学式内面测量装置中，具备：光纤，内置在管中；至少1个光路变换机构，配置在光纤的前端侧；马达，使光纤和光路变换机构的一方或双方旋转驱动；以及位移检测机构，测量马达的旋转轴部的振动量。通过该结构，用振动检测机构的位移量数据修正用计算机计算从被检查物经过光纤导入的反射光得到的被检对象物的内周面的形状数据。根据本专利技术，将旋转放射光线的马达的旋转轴的振动或非再现振动给收集到的原图像数据带来的图像的失真或振动除去，能够进行正确而精密的内周面的三维观察、和内径及内周面的高精度下的测量。附图说明图1是有关本专利技术的第1实施方式的光学式内面测量装置的图。图2是该光学式内面测量装置的被测量物的内径形状立体图。图3是该光学式内面测量装置的表面粗糙度说明图。图4是该光学式内面测量装置的几何精度说明图。图5是该光学式内面测量装置的探头部结构图。图6是该光学式内面测量装置的探头部剖面图。图7是该光学式内面测量装置的扫描范围说明图。图8是该光学式内面测量装置的表面粗糙度修正方法说明图。图9是该光学式内面测量装置的正圆度修正方法说明图。图10是该光学式内面测量装置的角度间距修正方法说明图。图11是该光学式内面测量装置的动压轴承剖面图。图12是有关本专利技术的第2实施方式的光学式内面测量装置的探头部剖面图。图13是该光学式内面测量装置的三维扫描方法说明图。图14是该光学式内面测量装置的扫描角度说明图。图15是该光学式内面测量装置的扫描角度说明图。图16是该光学式内面测量装置的三维扫描范围说明图。图17是有关本专利技术的第3实施方式的光学式内面测量装置的探头部剖面图。图18是该光学式内面测量装置的三维扫描范围说明图。图19是有关本专利技术的第1实施方式的光学式内面测量装置的剖面图。图20是该光学式内面测量装置的剖面图。具体实施方式本实施方式的使用干涉光学法进行被检对象物的观察及测量的光学式内面测量装置的第1特征是，具备：光纤，内置在管中；至少1个光路变换机构，配置在光纤的前端侧；马达，使光纤和光路变换机构的一方或双方旋转驱动；以及位移检测机构，测量马达的旋转轴部的振动量。通过该结构，由于能够使用振动检测机构的位移量数据将伴随着旋转部的振动的测量误差修正，所以能够进行高精度下的观察及测量。作为第2特征，使测量马达的旋转轴部的振动量的位移检测机构对置于马达的旋转轴部的外周面，至少配置有1个振动检测传感器。通过该结构，通过振动检测传感器收集旋转轴部的振动量的数据而能够进行波形数据的修正，能够进行正确而精密的内径及内周面的精度测量。作为第3特征，基于由计算机计算经过光纤得到的来自被检对象物的反射光而得到的被检查物的内周面的形状数据和位移检测机构的位移量数据进行修正。根据该结构，从原波形数据除去通过旋转轴部的振动或抖动发生的图像的失真或振动，能够进行更正确而精密的内径及内周面的精度测量。作为第4特征，位移检测机构检测管的内周的基准形状数据与在旋转轴的旋转中得到的管内周面或外周面的测量数据的差异作为振动量。通过该结构，能够从收集到的波形数据除去给被检查物的内周面的形状数据带来的图像的失真或振动，进行正确而精密的内径及内周面的精度测量。作为第5特征，支承马达的旋转轴的轴承由带有动压槽的动压轴承构成。根据该结构，由于马达的旋转轴的振动量、特别是非再现振动减少，旋转轴的振动给形状数据带来的图像的失本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学式内面测量装置，使用干涉光学法进行被检对象物的观察及测量，其特征在于，该光学式内面测量装置具备：光纤，内置在管中；至少1个光路变换机构，配置在上述光纤的前端侧；马达，使上述光纤和上述光路变换机构的一方或双方旋转驱动；以及位移检测机构，测量上述马达的旋转轴部的振动量。

【技术特征摘要】
1.一种光学式内面测量装置，使用干涉光学法进行被检对象物的观察及测量，其特征在于，该光学式内面测量装置具备：光纤，内置在管中；至少1个光路变换机构，配置在上述光纤的前端侧；马达，使上述光纤和上述光路变换机构的一方或双方旋转驱动；以及位移检测机构，测量上述马达的旋转轴部的振动量。2.如权利要求1所述的光学式内面测量装置，其特征在于，上述位移检测机构对置于上述旋转轴部的外周面，并配置有至少1个检测传感器。3.如权利要求1或2所述的光学式内面测量装置，其特征在于，基于由计算机计算而得到的被检查物的内周面的形状数据和上述位移检测机构的位移量数据对经过上述光纤得到的来自被检对象物的反射光进行修正。4.如权利要求1～3中任一项所述的光学式内面测量装置，其特征在于，上述位移检测机构检测上述管的内周的基准形状数据与在上述旋转轴的旋转中得到的上述管内周面或外周面的测量数据的差异作为上述振动量。5.如权利要求1～4中任一项所述的光学式内面测量装置，其特征在于，支承上述旋转轴部的轴承是带有动压槽的动压轴承。6.如权利要求1～5中任一项所述的光学式内面测量装置，其特征在于，上述马达的上述旋转轴部是中空形状；上述光路变换机构配置为能够与上述旋转轴部一体旋转；上述光纤以与上述旋转轴部相对旋转自如的方式插通在上述旋转驱动轴的中空孔中。7.如权利要求1～5中任一项所述的光学式内面测量装置，其特征在于，上述马达包括第1马达和配置在上述第1马达的...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎大志，福岛绘理，柳浦一美，浅田隆文，
申请(专利权)人：并木精密宝石株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP