Transcript 内面形状計測用プローブカメラ ver.2

内面形状計測用プローブカメラ
研究背景
近年，自動車用の各種部品をはじめとするパイプや配管そして特殊加工孔の検査要求が高まっている．さらに，医･歯学
分野では咽喉内，胃内部また口腔内の検査など様々な応用がある．我々は光学的な手段から非接触で物体内面の形
状を測定する手法と装置を開発している．
12.60
12.60
標準偏差：
±15μｍ
Ｘ [mm]
12.55
12.55
12.50
12.50
12.45
12.45
12.40
12.40
12.35
12.35
図1 試作された小型内面形状測定装置
図2 パイプの欠陥検査
装置のサイズ：φ10mm×80mm
半導体レーザ：波長650nm，1mW
測定できる内径サイズ：f16~f43mm
パイプ内部にリングビームデバイスを挿
入したときの様子。リングビームデバイ
スによって光セクショニングされている。
00
0.05
0.05
0.1
0.10
0.15
0.15
マイクロメータの送り量 [mm]
図3 計測装置の分解能評価
特殊形状部品の内面形状
図4 z軸ステージを導入した計測システム
15
図6 物体の内面形状と光セクショニング面
10
5
r
q
0
-15
-10
-5
0
-5
5
10
15
[mm]
-10
-15
r=12.51±0.06mm
図5 r=12.5mmのリングゲージを計測した結果
NPO 三次元工学会
〒 230-0078 横浜市鶴見区岸谷4-13-18 リック岸谷1F
Tel/Fax：045-574-5017
e-mail：[email protected]
担当者：吉澤 徹
0.2
0.2
図7 特殊形状の内面の三次元形状
埼玉医科大学 保健医療学部 医用生体工学科
〒350-1241 埼玉県日高市山根1397-1
TEL:042-984-0686 FAX:042-984-4819
e-mail： [email protected]
担当者：若山 俊隆
内面形状計測用プローブカメラ ver.2
0.2
30
0.20
20
0.15
0.15
[mm]
10
0
-10
10
0.1
0.10
30
Ｘ
-30
-10
0.05
0.05
標準偏差： ±2μｍ
-20
図1 試作された小型内面形状測定装置
装置のサイズ：φ25mm×145mm
半導体レーザ：波長650nm，3mW
測定できる内径サイズ：f40~f100mm
図(a)
-30
図(b)
00
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0.05
0.05
0.1
0.10
0.15
0.15
0.2
0.2
マイ ク ロ メ ータ の送り 量 [mm]
図2 リングゲージを用いた分解能調査
図(a)は計測されたリング。図(b)は分解能調査結果1軸ステージのμメータを10mm
ピッチで送ったときの結果。サブピクセル処理によって10mm程度の分解能を有して
いることは確認された。
特殊形状部品の内面形状
図3 測定対象
図4 光セクショニング面
図5 内面の三次元形状
大口径測定対象の評価を目指して
内面形状測定の要求の中には，数十cm～数mといった大口径の測定対象も
ある。このような背景から図6に示すような装置をさらに試作した。装置の全長
はφ80mm×L480mmである。使用しているレーザは緑色レーザ（波長
532nm,1mW）である。
測定エリアは現段階でφ600mmの内径サンプルを測定できる。全長を長くす
ることで，その計測エリアは十分拡大できる。図7は半透明のプラスチック容器
を測定している様子である。図8は内臓のCCDカメラによって撮像された様子
であり，図9が解析結果を示している。
図６
300
200
100
0
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
-100
-200
-300
図7
NPO 三次元工学会
〒 230-0078 横浜市鶴見区岸谷4-13-18 リック岸谷1F
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e-mail：[email protected]
担当者：吉澤 徹
図8
図9
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担当者：若山 俊隆
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光強度分布による内面の傷検査
研究背景
．
内面の形状計測と共にわずかに生じる傷検査の要求が高まっている。三次元形状計測時に得られる光強度分布をテキ
スチャマップすることで，内面の三次元形状に加えて，その傷検査も可能となる。内面形状と光強度分布から測定試料の
情報をひも解けば，容易にその内部の傷検査を可能にする。
光切断
イメージング
図1 測定試料：引き抜き材
3D形状に
復元
図3 三次元内面形状
図2 解析された光セクショニング面
図1に示すような引き抜き加工材をわ
ずかに加工痕が生じている。三次元
内面計測をすれば，その加工痕さえ
も測定できる。これに加えて，計測時
に得られた光強度分布をテキスチャ
マッピングすることで，加工時に生じ
たわずかな傷さえも検出することが出
来るようになった。図4のように簡単に
加工痕や傷をとらえることができる。
加工痕：縦じま
加工時に生じた傷
書き込んだ傷
図4 内面の状態
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