计测装置制造方法及图纸

提供在机床所使用的机载测定装置中能精密测定计测对象的表面微细构造的深度方向的形状的结构。机载计测装置具备：使计测对象的被切削材料相对于激光光源相对地移动来进行激光的扫描照射的移动机构；使来自激光光源的光垂直入射至被切削材料的半透半反镜；将在被切削材料散射、衍射、反射后的光进行聚光的透镜；透镜的透射光的聚焦图像的投影面；将投影面的光信号变换成电信号并输出模拟信号的受光元件阵列；及计算机，其以时间序列存储基于由来自受光元件阵列的模拟信号变换而得的数字信号并由激光的扫描照射而用受光元件阵列得到的受光信息，并将以时间序列所存储的受光信息变换成空间信息生成光学衍射像，根据所生成的光学衍射像获取光强度分布。

Measuring device

Provided is a structure for precisely measuring the depth direction of the surface micro-structure of the measured object in an airborne measuring device used in a machine tool. The airborne measuring device is provided with a moving mechanism which makes the cutting material of the measuring object move relative to the laser light source for laser scanning and irradiation; a semi-transparent semi-reflector which makes the light from the laser source incident vertically on the cutting material; and a lens which concentrates the light scattered, diffracted and reflected by the cutting material. A projection surface of a focused image of the transmitted light of a lens; a light receiving element array that converts light signals from the projection surface into electrical signals and outputs analog signals; and a computer that stores digital signals based on analog signal transformations from an array of light receiving elements in time series and uses light receiving elements illuminated by laser scanning The received light information obtained by the array is transformed into the spatial information stored in the time series to generate the optical diffraction image, and the light intensity distribution is obtained from the generated optical diffraction image.

【技术实现步骤摘要】
计测装置
本专利技术涉及将机床的加工对象物作为计测对象进行计测的计测装置。
技术介绍
现今，公知对照射至计测对象的表面的激光的反射光进行解析来测定表面形状的技术。例如在专利文献1～3中公开这种技术。在专利文献1中记载有如下技术：对数控机床的加工物照射激光，并根据散射光来测定表面特性。在专利文献2中记载有如下技术：由照明光的反射光获取光的强度分布来得到检查对象物的表面信息。在专利文献3中记载有如下技术：利用反射光来检测被检查物的内表面的表面缺陷。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平8-166214号公报专利文献2：日本特开2013-29350号公报专利文献3：日本特开平1-193631号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，在进行切削作业等的机床所使用的计测装置中，难以通过基于图像的直接观察来进行表面计测，从而需要使用不会受到切削液的物理化学性质所引起的影响便能够观察加工物表面的计测装置。并且，计测对象的表面的微细构造的平滑性评价重要，但在沿深度方向精密地计测表面整个区域的状态的方面，还有改善的余地。本专利技术的目的在于提供一种机床所使用的机载测定装置，其构成为能够精密地测定计测对象的表面微细构造的深度方向上的形状。用于解决问题的方案(1)本专利技术涉及计测装置，是将机床的加工对象物作为计测对象(例如后述的被切削材料51)来进行计测的计测装置(例如后述的机载计测装置1)，具备：激光光源(例如后述的激光光源20)，其照射激光；移动机构(例如后述的移动机构30、进给轴10)，其使上述计测对象相对于上述激光光源相对地移动来进行激光的扫描照射；半透半反镜(例如后述的半透半反镜31)，其使来自上述激光光源的光垂直入射至上述计测对象；透镜(例如后述的透镜32)，其将在上述计测对象散射、衍射、反射后的光进行聚光；上述透镜的透射光的聚焦图像(焦点像)的投影面(例如后述的投影面33)；受光元件部(例如后述的受光元件阵列41)，其将上述投影面的光信号变换成电信号并输出模拟信号；A/D变换部(例如后述的A/D转换器阵列42)，其将来自上述受光元件部的模拟信号变换成数字信号；以及计算机(例如后述的计算机43)，其与A/D变换部连接，上述计算机构成为，以时间序列存储由激光的扫描照射而用上述受光元件部得到的受光信息，并将以时间序列存储的受光信息变换成空间信息来生成光学衍射像，并根据生成的光学衍射像来获取光强度分布。(2)在(1)所记载的计测装置中，也可以是上述移动机构构成为，能够使上述半透半反镜、上述激光光源、上述透镜以及上述投影面的位置相对地移动，以便能够保持所设定的焦距。(3)在(1)或者(2)所记载的计测装置中，也可以是上述激光光源能够照射脉冲波或者相干连续波。(4)在(1)至(3)任一项中所记载的计测装置中，也可以是上述计算机根据所获取到的光强度分布来计算微细构造的几何尺寸以及表面粗糙度。专利技术的效果如下。根据本专利技术的机载计测装置，能够精密地测定计测对象的表面微细构造的深度方向上的形状。附图说明图1是示意性地示出本专利技术的一格实施方式的机载计测装置的图。图2是示出本实施方式的机载计测装置的测定处理的流程的流程图。图3是示出衍射图案的一个例子和与衍射图案对应的衍射光的强度分布的图形。图4是示意性地示出被切削材料表面的表面粗糙度的分布的表面粗糙度图像。符号的说明1—机载计测装置(计测装置)，10—进给轴，20—激光光源，30—移动机构，31—半透半反镜，32—透镜，33—投影面，41—受光元件阵列(受光元件部)，42—A/D转换器阵列(A/D变换部)，43—计算机，51—被切削材料(计测对象)。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术优选的实施方式进行说明。图1是示意性地示出本专利技术的一个实施方式的机载计测装置1的图。图1所示的机载计测装置1配置于由伺服马达等电动机驱动的数控(数值控制)机床，是利用光学效果来计测利用切削刀具、砂轮加工而成的金属加工表面的微细构造的尺寸的计测装置。如图1所示，本实施方式的机载计测装置1具备工件载置台52、激光光源20、半透半反镜31、透镜32、投影面33、移动机构30、受光元件阵列41、A/D转换器阵列42、以及计算机43。工件载置台52用于设置作为机载计测装置1的计测对象的工件。在本实施方式中，作为数控机床的加工对象物的被切削材料51被安置于工件载置台52。激光光源20用于照射测定用的激光。本实施方式的激光使用可见光(例如300nm～800nm的范围)，能够在计测结果反映能够以肉眼确认的表面品质(表面的光反射的均匀性)的等级。此外，激光并不限定于可见光，但优选是不会产生金属以及切削液的吸收的波长带。并且，激光光源20使用能够照射激光作为脉冲波或者相干连续波的激光光源。半透半反镜31是用于使光垂直入射至被切削材料51的光学部件。来自激光光源20的激光通过半透半反镜31而入射至被切削材料51。半透半反镜31能够调整旋转角度以便激光垂直入射至被切削材料51。由此，能够精密地测定被切削材料51的表面的深度方向上的微细构造的凹凸。透镜32是将在被切削材料51散射、衍射、反射后的光进行聚光的傅里叶变换透镜。由透镜32聚光后的光投影至投影面33。投影面33构成为排列有与受光元件阵列41的像素对应的微透镜(图示省略)，在焦点P处，通过微透镜而结成对受光元件的像。在本实施方式中，利用后述的计算机43，根据基于Fraunhofer(夫琅禾费)衍射理论投影至投影面33的受光信息来生成光学衍射像，并计算光强度分布。移动机构30具备利用机床的伺服马达(图示省略)的驱动力来移动的进给轴10。进给轴10构成为能够利用伺服马达的驱动力使被安置于工件载置台52的被切削材料51移动，从而能够调整被切削材料51的位置。并且，本实施方式的移动机构30具有用于调节后述的半透半反镜31的旋转角度、透镜32的位置以及投影面33的位置的伺服马达(驱动机构)，能够维持预先设定的焦距，同时能够利用激光进行被切削材料51的扫描照射。并且，构成为，能够由移动机构30并根据利用进给轴10而移动的被切削材料51的速度来变更半透半反镜31的旋转角度。就调整半透半反镜31的旋转角度的上述的伺服马达的性能而言，至少能够以能与进给轴10所进行的位置调整的速度对应的速度来调节半透半反镜31的旋转角度，在扫描照射中，实现了维持激光向被切削材料51的垂直入射。受光元件阵列41是将投影面33的光信号变换成电信号并发送至A/D转换器阵列42的受光元件部。受光元件阵列41由CMOS阵列、CCD影像传感器等构成。A/D转换器阵列42是将受光元件阵列41的模拟信号输出变换成数字信号的A/D变换部。A/D转换器阵列42的数字信号发送至计算机43。计算机43是由CPU、存储装置等构成的计算机，并基于从A/D转换器阵列42接收的数字信号来进行用于计算被切削材料51的表面的微细构造尺寸以及表面粗糙度的测定处理。接下来，对由机载计测装置1计算被切削材料51的表面的微细构造尺寸以及表面粗糙度的流程进行说明。图2是示出本实施方式的机载计测装置1的测定处理的流程的流程图。若开始测定处理，则向被切削材料51的表面进行激光照射。而且，判定是否处于对被切削材料51表面进行激光照射扫描中(步骤S101本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计测装置，将机床的加工对象物作为计测对象来进行计测，其特征在于，具备：激光光源，其照射激光；移动机构，其使上述计测对象相对于上述激光光源相对地移动来进行激光的扫描照射；半透半反镜，其使来自上述激光光源的光垂直入射至上述计测对象；透镜，其将在上述计测对象散射、衍射、反射后的光进行聚光；上述透镜的透射光的聚焦图像的投影面；受光元件部，其将上述投影面的光信号变换成电信号并输出模拟信号；A/D变换部，其将来自上述受光元件部的模拟信号变换成数字信号；以及计算机，其与A/D变换部连接，上述计算机构成为，以时间序列存储由激光的扫描照射而用上述受光元件部得到的受光信息，并将以时间序列存储的受光信息变换成空间信息来生成光学衍射像，并根据生成的光学衍射像来获取光强度分布。

【技术特征摘要】
2017.03.15 JP 2017-0496041.一种计测装置，将机床的加工对象物作为计测对象来进行计测，其特征在于，具备：激光光源，其照射激光；移动机构，其使上述计测对象相对于上述激光光源相对地移动来进行激光的扫描照射；半透半反镜，其使来自上述激光光源的光垂直入射至上述计测对象；透镜，其将在上述计测对象散射、衍射、反射后的光进行聚光；上述透镜的透射光的聚焦图像的投影面；受光元件部，其将上述投影面的光信号变换成电信号并输出模拟信号；A/D变换部，其将来自上述受光元件部的模拟信号变换成数字信号；以及计算机，其与A/D变换部...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭岛一宪，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP