JP5644402B2 - Outside diameter measuring method and outside diameter measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、外径測定方法および外径測定装置に関する。 The present invention relates to an outer diameter measuring method and an outer diameter measuring apparatus.
棒鋼や鋼管等の円柱ないし円筒形状をなす鋼材製品の製造では、断面形状が製品全長に亘って一定であることが求められる。そのために、棒鋼や鋼管等の加工工程は多数段階に亘る圧延工程および矯正工程を有し、これらの加工工程中および加工工程後に製品全長に亘る断面形状を高精度に測定することが非常に重要となっている。 In the manufacture of a steel product having a cylindrical or cylindrical shape such as a steel bar or steel pipe, the cross-sectional shape is required to be constant over the entire length of the product. For this reason, the machining process for steel bars and steel pipes has many stages of rolling and straightening processes, and it is very important to measure the cross-sectional shape over the entire length of the product with high accuracy during and after these machining processes. It has become.
一方、円柱形状ないし円筒形状の被測定体(以降、外形のみを扱うので、これらの形状を区別せず円柱状被測定体という)の形状を測定するためには、円柱状被測定体の断面の仮中心位置と測定装置の中心位置とを合わせる作業(いわゆる心合わせ作業)が高精度測定に不可欠である。 On the other hand, in order to measure the shape of a cylindrical object to be measured (hereinafter referred to as a cylindrical object to be measured without distinguishing these shapes since only the outer shape is handled), a cross section of the cylindrical object to be measured is used. The work of aligning the temporary center position of the sensor and the center position of the measuring device (so-called centering work) is indispensable for high-precision measurement.
このための技術として、円柱状被測定体の外周に配置したセンサを円周方向に回転させて半径方向の変位を測定することによって円柱状被測定体の断面の中心を算出する技術(例えば特許文献1を参照)、あるいはセンサを回転させる代わりに、円周方向にセンサを多数配置する技術(例えば特許文献2を参照)等が知られている。 As a technique for this, a technique for calculating the center of the cross section of the cylindrical object to be measured by rotating a sensor arranged on the outer periphery of the cylindrical object to be measured in the circumferential direction and measuring the displacement in the radial direction (for example, a patent) A technique is known in which a large number of sensors are arranged in the circumferential direction instead of rotating the sensors (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、センサを円周方向に回転(または円柱状被測定体を回転)させる方式を加工工程中に適用しようとすると、円柱状被測定体の軸方向の搬送を止めてから円柱状被測定体の断面の中心位置を算出するか、あるいは軸方向の搬送と円周方向の回転とが併存した螺旋状走査で近似的に円柱状被測定体の断面の中心位置を算出せざるを得ない。その結果、搬送の停止または低速化による加工工程の効率低下、または螺旋状にセンサを走査することによる測定精度の低下という問題点があった。しかも、搬送中の円柱状被測定体の揺動のため、ある断面における中心位置を算出したとしても、その中心位置を円柱状被測定体の全長に亘り使用することはできない。また、センサを回転させる代わりに、円周方向にセンサを多数配置する方法を採用する場合でも、同一平面上に高精度のセンサを多数配置するのは寸法上の制約が大きいなどの問題点がある。 However, if a method of rotating the sensor in the circumferential direction (or rotating the cylindrical object to be measured) is applied during the machining process, the cylindrical object to be measured is stopped after the axial conveyance of the cylindrical object to be measured is stopped. The center position of the cross section of the cylindrical object to be measured must be approximately calculated by spiral scanning in which axial conveyance and circumferential rotation coexist. As a result, there has been a problem that the efficiency of the machining process is lowered due to the stoppage or the speed reduction of the conveyance, or the measurement accuracy is lowered by scanning the sensor spirally. Moreover, even if the center position in a certain cross section is calculated due to the swing of the columnar object being measured, the center position cannot be used over the entire length of the columnar object. Even if a method of arranging a large number of sensors in the circumferential direction instead of rotating the sensors is used, there are problems such as a large dimensional constraint placing a large number of high-precision sensors on the same plane. is there.
このため、加工工程中の測定でも円柱状被測定体の搬送を停止することなく、かつ全長に亘り断面形状を高精度に測定する方法として、心合わせ作業を必要としない測定方法が望まれている。 For this reason, a measurement method that does not require alignment work is desired as a method for measuring the cross-sectional shape with high accuracy without stopping the conveyance of the cylindrical object to be measured even during measurement during the machining process. Yes.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、心合わせ作業をせずとも、円柱状被測定体の外径を高精度に測定できる方法および装置を提供する。 The present invention has been made in view of the above, and provides a method and an apparatus capable of measuring the outer diameter of a columnar object to be measured with high accuracy without performing a centering operation.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる外径測定方法は、円柱状被測定体の円周断面の属する平面上に第1、第2、および第3の変位センサを配置した外径測定装置を用いた外径測定方法であって、半径が既知である基準円柱状被測定体の半径方向の変位を前記第1、第2、および第3の変位センサによってそれぞれ測定する第1の測定ステップと、前記第1の測定ステップで測定した測定値を、それぞれ第1、第2、および第3の測定値として記憶する第1の記憶ステップと、半径が未知である前記円柱状被測定体の半径方向の変位を前記第1、第2、および第3の変位センサによってそれぞれ第4、第5、および第6の測定値として測定する第2の測定ステップと、前記第1の記憶ステップで記憶された前記第1、第2、および第3の測定値と、前記第4、第5、および第6の測定値と、前記基準円柱状被測定体の半径とから、前記円柱状被測定体の半径を算出する演算ステップと、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an outer diameter measuring method according to the present invention includes first, second, and third displacement sensors on a plane to which a circumferential cross section of a cylindrical measurement object belongs. Is an outer diameter measuring method using an outer diameter measuring device in which a radial displacement of a reference cylindrical object whose radius is known is determined by the first, second and third displacement sensors, respectively. A first measurement step for measuring, a first storage step for storing the measurement values measured in the first measurement step as first, second, and third measurement values, respectively, and the radius are unknown A second measurement step of measuring a radial displacement of the cylindrical measurement object as fourth, fifth, and sixth measurement values by the first, second, and third displacement sensors, respectively; The first stored in the first storage step Calculation for calculating the radius of the cylindrical measured object from the second and third measured values, the fourth, fifth and sixth measured values and the radius of the reference cylindrical measured object And a step.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる外径測定装置は、円柱状被測定体の円周断面の属する平面上に配置した第1、第2、および第3の変位センサと、半径が既知である基準円柱状被測定体の半径方向の変位を前記第1、第2、および第3の変位センサによってそれぞれ測定した第1、第2、および第3の測定値を記憶する第1、第2、および第3の記憶手段と、半径が未知の前記円柱状被測定体の半径方向の変位を前記第1、第2、および第3の変位センサによってそれぞれ測定した第4、第5、および第6の測定値を記憶する第4、第5、および第6の記憶手段と、前記第1、第2、および第3の測定値と、前記第4、第5、および第6の測定値と、前記基準円柱状被測定体の半径とから、前記円柱状被測定体の半径を算出する演算手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an outer diameter measuring apparatus according to the present invention includes first, second, and third arranged on a plane to which a circumferential cross section of a cylindrical object to be measured belongs. First, second, and third measurement values obtained by measuring the displacement in the radial direction of the displacement sensor and the reference cylindrical object to be measured whose radius is known by the first, second, and third displacement sensors, respectively. The first, second, and third storage means for storing data and the displacement in the radial direction of the cylindrical object to be measured whose radius is unknown are measured by the first, second, and third displacement sensors, respectively. Fourth, fifth, and sixth storage means for storing fourth, fifth, and sixth measurement values, the first, second, and third measurement values, and the fourth, fifth And the sixth measured value and the radius of the reference cylindrical measured object, the cylindrical measured object Characterized in that it comprises calculating means for calculating the radius, a.
本発明にかかる外径測定方法および外径測定装置は、心合わせ作業をせずとも、円柱状被測定体の外径を高精度に測定することができるという効果を奏する。 The outer diameter measuring method and the outer diameter measuring apparatus according to the present invention have an effect that the outer diameter of the cylindrical measurement object can be measured with high accuracy without performing a centering operation.
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
〔測定原理〕
まず、本発明の実施形態の説明の前に、本発明の測定原理について説明する。なお、以下の説明では、被測定物の断面形状が円柱ないし円筒であると仮定した場合の半径を算出するので、この値を等価半径とし、簡単のため区別せず半径と称する。
[Measurement principle]
First, before describing the embodiment of the present invention, the measurement principle of the present invention will be described. In the following description, since the radius when the cross-sectional shape of the object to be measured is assumed to be a cylinder or a cylinder is calculated, this value is referred to as an equivalent radius, which is referred to as a radius for the sake of simplicity.
図1は、透過光式変位センサを用いた3点法による円柱状被測定体の外径を測定するための透過光式変位センサと円柱状被測定体との配置を表す図である。また、図2は、図1における透過光式変位センサが測定する測定値について説明する図である。図2では、簡単のため、第1の変位センサ1のみを図示して説明するが、第2の変位センサ2および第3の変位センサ3についても同様の説明が成り立つ。
FIG. 1 is a diagram showing the arrangement of a transmitted light type displacement sensor and a cylindrical object to be measured for measuring the outer diameter of a cylindrical object to be measured by a three-point method using a transmitted light type displacement sensor. FIG. 2 is a diagram for explaining measurement values measured by the transmitted light displacement sensor in FIG. In FIG. 2, only the
図1に示されるように、透過光式変位センサを用いた3点法では、円柱状被測定体Aの円周断面の属する平面上に配置した第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3を利用する。第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3は、それぞれ投光部11,21,31と受光部12,22,32とを備え、
基準半径の方向(図1中ではx軸方向)からそれぞれ所定角度θ1,θ2,θ3の半径方向に関する円柱状被測定体Aの変位を測定するように配置されている。
As shown in FIG. 1, in the three-point method using a transmitted light type displacement sensor, the
They are arranged so as to measure the displacement of the cylindrical object A in the radial directions of predetermined angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 from the direction of the reference radius (the x-axis direction in FIG. 1).
図2に示されるように、透過光式変位センサである第1の変位センサ1は、投光部11と受光部12を備え、投光部11から射出した平行光13を受光部内12の撮像素子14が検出する構成をしている。このとき、円柱状被測定体Aが平行光13の一部を遮った場合、受光部内12の撮像素子14は、円柱状被測定体Aによって生じた影15の大きさs1を検出することにより、円柱状被測定体Aの半径方向の変位を測定する。
As shown in FIG. 2, the
したがって、撮像素子14により検出される影15の大きさs1を第1の変位センサ1の測定値s1とすると、円柱状被測定体Aの半径Rは、測定系の中心Oから平行光13までの距離であるオフセット量o1を用いて、R=s1+o1と表現できる。
Therefore, when the size s 1 of the
同様に、図2を用いた説明が第2の変位センサ2および第3の変位センサ3についても成り立つので、円柱状被測定体Aの半径Rと第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3のそれぞれの測定値s1,s2,s3とは、
以上のように、3点法では、事前にオフセット量o1,o2,o3を測定しておくと〔式1〕を用いて円柱状被測定体Aの半径Rを測定することができる。しかしながら、上記に説明した〔式1〕が成立するためには、円柱状被測定体Aの中心O’を測定系の中心Oに一致させることが前提であり、現実的には加工工程などの搬送中における円柱状被測定体Aの中心O’を測定系の中心Oに一致させることは難しい。 As described above, in the three-point method, if the offset amounts o 1 , o 2 , and o 3 are measured in advance, the radius R of the cylindrical object A can be measured using [Equation 1]. . However, in order to satisfy the above-described [Expression 1], it is premised that the center O ′ of the columnar object A is coincident with the center O of the measurement system. It is difficult to match the center O ′ of the cylindrical object A during conveyance with the center O of the measurement system.
その結果、搬送中の円柱状被測定体Aを測定する場合、図3に示されるように、円柱状被測定体Aの中心O’と測定系の中心Oとが一致しない状態で、円柱状被測定体Aの測定を行うことになる。すなわち、円柱状被測定体Aの中心O’と測定系の中心Oとのずれ量を(p,q)と表すと、円柱状被測定体Aの半径Rと第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3の測定値s1,s2,s3との関係は、〔式1〕の代わりに、
そこで、〔式2〕から、ずれ量(p,q)の影響を排除するために、以下のような式変形を考える。 Therefore, in order to eliminate the influence of the shift amount (p, q) from [Equation 2], the following equation modification is considered.
まず、
さらに、〔式4〕を整理すると、円柱状被測定体Aの半径Rと第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3の測定値s1,s2,s3との関係は、以下のようになる。
ここで、〔式5〕の右辺は、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3のそれぞれのオフセット量o1,o2,o3を含んでいる。ところが、これらのオフセット量o1,o2,o3は、以下の方法により、半径R0が既知である基準円柱状被測定体の測定値によって消去することができる。
Here, the right side of [Formula 5] includes the offset amounts o 1 , o 2 , and o 3 of the
まず、半径R0が既知である基準円柱状被測定体に対する、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3の測定値s1,s2,s3を取得しておく。すなわち、この基準円柱状被測定体の半径R0と測定値s1,s2,s3では、下式が成り立つ。
一方、半径Rが未知である円柱状被測定体Aの測定を行う。この測定における第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3の測定値をm1,m2,m3とすると、下式が成り立つ。
すると、〔式6〕と〔式7〕との差をとることにより、オフセット量o1,o2,o3を消去することができ、下式を得る。
すなわち、〔式8〕からは、〔式3〕を満たす(w1,w2)があれば、未知であった円柱状被測定体Aの半径Rを算出する方法が得られることが解る。 That is, it can be seen from [Equation 8] that if there is (w 1 , w 2 ) satisfying [Equation 3], a method of calculating the radius R of the cylindrical object A that has been unknown can be obtained.
ところで、〔式3〕を満たす(w1,w2)は、係数行列の逆行列を求めることにより、
したがって、どのように基準半径をとるかにかかわらず、〔式8〕は、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3が測定する変位方向の角度により一意に定まる関数であるといえる。
Therefore, regardless of how the reference radius is taken, [Equation 8] is uniquely determined by the angle of the displacement direction measured by the
しかも、この関数〔式8〕に基準円柱状被測定体に対する測定値s1,s2,s3と基準円柱状被測定体の半径R0と円柱状被測定体Aに対する測定値m1,m2,m3とを代入することにより、円柱状被測定体Aの半径Rを計算できることが導かれた。 Moreover, the measured values s 1 , s 2 and s 3 for the reference cylindrical object to be measured, the radius R 0 of the reference cylindrical object to be measured, and the measured value m 1 for the cylindrical object to be measured A in this function [Equation 8]. It was derived that the radius R of the cylindrical object A can be calculated by substituting m 2 and m 3 .
なお、上記測定原理は、変位センサとして透過光式変位センサの例を用いたが、透過光式変位センサに限らず、上記〔式2〕のようにずれ量(p,q)およびオフセットo1,o2,o3を含む測定系で適切に適用できる。 In the above measurement principle, an example of a transmitted light type displacement sensor is used as the displacement sensor. However, the displacement is not limited to the transmitted light type displacement sensor, and the shift amount (p, q) and the offset o 1 as in [Expression 2]. , O 2 , o 3 can be appropriately applied.
〔外径測定装置〕
次に、本発明の実施形態にかかる外径測定装置4について説明する。
[Outer diameter measuring device]
Next, the outer
図4は、本発明の実施形態にかかる外径測定装置4の構成を示す模式図である。図4に示されるように、本発明の実施形態にかかる外径測定装置4は、センサユニット5、記憶部6、演算部7、表示部8、入力部9、およびA/D変換器16、26、36を備えている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the outer
センサユニット5は、内部に第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3を有し、それらの内部配置は、図1で説明した通りとする。すなわち、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3は、それぞれ投光部11,21,31と受光部12,22,32とを備え、基準半径の方向(図1中ではx軸方向)からそれぞれ所定角度θ1,θ2,θ3の半径方向に関する円柱状被測定体Aの変位を測定するように配置されている。
The
また、センサユニット5の内部の第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3は、それぞれA/D変換器16、26、36を介して、演算部7と接続されている。さらに、記憶部6は、演算部7を介して入力された第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3の測定値を記憶するよう構成されている。
The
記憶部6は、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3の測定値を、半径R0が既知である基準円柱状被測定体および半径Rが未知である円柱状被測定体について、それぞれ独立に記憶することができるように構成されている。すなわち、記憶部6は、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3によって測定されたそれぞれ測定値s1,s2,s3,m1,m2,m3を記憶する第1、第2、第3、第4、第5、および第6の記憶手段として機能する。なお、これらの記憶手段は、物理的に分離した記憶手段である必要はなく、独立した変数として測定値を記憶部6に格納することにより実現すればよい。
The storage unit 6 stores the measured values of the
演算部7は、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3によって測定された測定値s1,s2,s3,m1,m2,m3を、記憶部6に読み書きする制御を行うことができる。さらに、演算部7は、記憶部6に記憶された測定値s1,s2,s3,m1,m2,m3および既知の半径R0から、〔式8〕に基づいて円柱状被測定体の半径を算出する演算を行う。例えば、演算部7は、ROMまたはPLDなどの演算素子、あるいはMPU上で実行するプログラムなどで構成することができる。
The calculation unit 7 calculates the measured values s 1 , s 2 , s 3 , m 1 , m 2 , m 3 measured by the
表示部8は、演算部7に接続されており、演算部7によって算出された円柱状被測定体の半径、および外径測定装置4の操作に必要なその他の情報を表示する。
The display unit 8 is connected to the calculation unit 7 and displays the radius of the columnar object to be measured calculated by the calculation unit 7 and other information necessary for the operation of the outer
入力部9は、演算部7に接続されたキーボードなどの一般的なユーザーインターフェースで構成することができ、オペレーターが基準円柱状被測定体の既知の半径R0を入力する際に操作される。さらに、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3の取り付け位置をオペレーターが変更し得る構成では、各変位センサが測定する変位方向の角度(θ1,θ2,θ3)を入力部9によりオペレーターが入力するのに用いることもできる。なお、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3の取り付け位置を変更しない構成では、各変位センサの取り付け角度(または、これから一意に定まるキャンセル係数(w1,w2))をプリセット値として記憶部6または演算部7に格納しておく構成も可能である。
The input unit 9 can be configured by a general user interface such as a keyboard connected to the calculation unit 7, and is operated when the operator inputs a known radius R0 of the reference cylindrical object to be measured. Further, in a configuration in which the operator can change the attachment positions of the
なお、上記外径測定装置4の例では、3つの変位センサからなる場合について説明したが、変位センサを円周方向の角度を変えて複数配置することにより、より細かな測定が可能となるのは当然である。
In the example of the outer
〔外径測定方法〕
次に、先述の測定原理に従い円柱状被測定体Aの半径Rを測定する外径測定方法について説明する。なお、以下の説明では、上記外径測定装置4を用いた外径測定方法について説明を行うが、本発明は、外径測定装置4の構成に限定されるものではない。
[Outer diameter measurement method]
Next, an outer diameter measuring method for measuring the radius R of the cylindrical object A according to the above-described measurement principle will be described. In the following description, an outer diameter measuring method using the outer
図5は、本発明の実施形態にかかる外径測定方法の手順を示すフローチャートである。図5に示されるように、本発明の実施形態にかかる外径測定方法は、開始直後に初期設定を行う(ステップS1)。 FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the outer diameter measuring method according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the outer diameter measuring method according to the embodiment of the present invention performs initial setting immediately after the start (step S1).
初期設定(ステップS1)では、外径測定装置4のオペレーターが、基準円柱状被測定体の既知の半径R0を入力部9に入力する作業である。さらに、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3の取り付け角度を変更し得る構成においては、オペレーターが各変位センサ1,2,3の測定する変位の方向を入力することもできる。なお、この初期設定は、初期設定の値を記憶部6に保存しておくことにより、適宜、初期設定の実行を省略することが可能である。
In the initial setting (step S1), the operator of the outer
次に、基準円柱状被測定体を外径測定装置4にセットして、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3が、基準円柱状被測定体の測定を行う(ステップS2)。なお、ここでの測定とは、基準円柱状被測定体の半径そのものの測定ではなく、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3による測定値s1,s2,s3を取得することをいう。そして、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3による測定値s1,s2,s3を外径測定装置4の演算部7が記憶部6に記憶する(ステップS3)。
Next, the reference cylindrical object to be measured is set in the outer
なお、この基準円柱状被測定体の測定(ステップS2)およびその測定値の記憶(ステップS3)は、半径Rが未知の円柱状被測定体Aの測定ごとに実行してもよいが、測定値s1,s2,s3を記憶部6に保存しておき、この測定値s1,s2,s3を次回も利用することにより適度に実行頻度を省略することが可能である。 The measurement of the reference cylindrical object to be measured (step S2) and the storage of the measurement value (step S3) may be executed for each measurement of the cylindrical object to be measured A whose radius R is unknown. By saving the values s 1 , s 2 , and s 3 in the storage unit 6 and using the measured values s 1 , s 2 , and s 3 next time, the execution frequency can be appropriately omitted.
次に、被測定物である円柱状被測定体Aを外径測定装置4にセットして、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3が、円柱状被測定体Aの測定を行う(ステップS4)。なお、ここでの測定とは、円柱状被測定体Aの半径そのものの測定ではなく、第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3による測定値m1,m2,m3を取得することをいう。そして、この円柱状被測定体Aの第1の変位センサ1、第2の変位センサ2、および第3の変位センサ3による測定値m1,m2,m3を演算部7が記憶部6に記憶する(ステップS5)。
Next, the columnar object A to be measured is set in the outer
その後、演算部7が、記憶部6に記憶されている基準円柱状被測定体に対する測定値s1,s2,s3とこの基準円柱状被測定体の半径R0と円柱状被測定体Aに対する測定値m1,m2,m3とから、円柱状被測定体Aの半径Rを算出する(ステップS6)。この算出において、演算部7は、上述の〔式8〕を用いれば円柱状被測定体Aの半径Rを算出することができる。 Thereafter, the calculation unit 7 measures the measured values s 1 , s 2 , s 3 for the reference cylindrical measurement object stored in the storage unit 6, the radius R 0 of the reference cylindrical measurement object, and the cylindrical measurement object. From the measured values m 1 , m 2 , and m 3 for A, the radius R of the cylindrical object to be measured A is calculated (step S6). In this calculation, the calculation unit 7 can calculate the radius R of the cylindrical object A by using the above [Equation 8].
上記実施形態では、演算部7が測定値m1,m2,m3を記憶部6に記憶した後に、記憶された測定値m1,m2,m3を用いて円柱状被測定体Aの半径Rを算出する方法を説明した。しかしながら、演算部7が、測定値m1,m2,m3を直接用いて円柱状被測定体Aの半径Rを算出する実施形態も可能である。 In the above embodiment, the arithmetic unit 7 measurements m 1, m 2, and m 3 after storing in the storage unit 6, the stored measured values m 1, m 2, m 3 with a cylindrical object to be measured A The method of calculating the radius R of the above has been described. However, an embodiment in which the calculation unit 7 calculates the radius R of the cylindrical object A by directly using the measurement values m 1 , m 2 , and m 3 is also possible.
なお、上記の外径測定方法により測定された円柱状被測定体Aの半径Rは、外径測定装置4の表示部8に表示される構成としてもよい。加工工程中に円柱状被測定体Aの半径Rを測定した場合は、測定された円柱状被測定体Aの半径Rの値を、圧延工程および矯正工程にフィードバックすることにより加工工程の調節に利用する構成としてもよい。
Note that the radius R of the columnar object A measured by the outer diameter measuring method may be displayed on the display unit 8 of the outer
以上より、本発明の実施形態にかかる外径測定方法は、半径が既知である基準円柱状被測定体の半径方向の変位を第1、第2、および第3の変位センサによってそれぞれ測定する第1の測定ステップと、第1の測定ステップで測定した測定値を、それぞれ第1、第2、および第3の測定値として記憶する第1の記憶ステップと、半径が未知である円柱状被測定体の半径方向の変位を第1、第2、および第3の変位センサによってそれぞれ測定する第2の測定ステップと、第2の測定ステップで測定した測定値を、それぞれ第4、第5、および第6の測定値として記憶する第2の記憶ステップと、第1、第2、および第3の測定値と、第4、第5、および第6の測定値と、基準円柱状被測定体の半径とから、円柱状被測定体の半径を算出する演算ステップと、を含むことにより、心合わせ作業をせずとも、円柱状被測定体の外径を高精度に測定することができる。すなわち、本発明の実施形態にかかる外径測定方法は、心合わせ作業をする必要がないので、加工工程中に外径測定を行っても加工工程の障害となることはない。 As described above, in the outer diameter measuring method according to the embodiment of the present invention, the first, second, and third displacement sensors respectively measure the radial displacement of the reference cylindrical object to be measured whose radius is known. 1 measurement step, a first storage step for storing the measurement values measured in the first measurement step as first, second, and third measurement values, respectively, and a cylindrical measurement object having an unknown radius A second measurement step for measuring the radial displacement of the body by the first, second, and third displacement sensors, respectively, and the measurement values measured in the second measurement step, respectively, for the fourth, fifth, and A second storage step for storing as a sixth measurement value; first, second, and third measurement values; fourth, fifth, and sixth measurement values; and a reference cylindrical object to be measured Calculate the radius of the cylindrical object to be measured from the radius. A step, by including, without the alignment operation can be measured outside diameter of the cylindrical body to be measured with high accuracy. That is, the outer diameter measuring method according to the embodiment of the present invention does not need to be centered, so that even if the outer diameter is measured during the processing step, there is no obstacle to the processing step.
〔測定例〕
最後に、本発明の効果を実証するために、本発明の実施形態にかかる外径測定方法により測定を行った測定例について説明する。
[Measurement example]
Finally, in order to demonstrate the effect of the present invention, a measurement example in which measurement is performed by the outer diameter measurement method according to the embodiment of the present invention will be described.
図6に示される表およびグラフは、本発明に従い、半径10.00mmのピンゲージで外径測定装置を校正し、その上で半径15.00mmのピンゲージを被測定物として測定したものである。本測定例の測定条件は、被測定物を静止状態で固定し、外径測定装置の測定系の中心(図3の例ではO)と、被測定物であるピンゲージの中心(図3の例ではO’)を1mm間隔でy軸方向に±4mmの範囲で移動させて、被測定物の半径を2回測定したものである。また、本測定における外径測定装置の第1の変位センサ、第2の変位センサ、および第3の変位センサの取り付け角度は、x軸を基準としてそれぞれθ1=60°,θ2=180°,θ3=300°である。 The table and graph shown in FIG. 6 are obtained by calibrating an outer diameter measuring device with a pin gauge having a radius of 10.00 mm and measuring a pin gauge having a radius of 15.00 mm as an object to be measured. The measurement conditions of this measurement example are that the object to be measured is fixed in a stationary state, the center of the measurement system of the outer diameter measuring device (O in the example of FIG. 3) and the center of the pin gauge that is the object of measurement (example of FIG. 3) Then, O ′) is moved in the range of ± 4 mm in the y-axis direction at intervals of 1 mm, and the radius of the object to be measured is measured twice. In addition, the mounting angles of the first displacement sensor, the second displacement sensor, and the third displacement sensor of the outer diameter measuring apparatus in this measurement are θ 1 = 60 ° and θ 2 = 180 °, respectively, with respect to the x axis. , Θ 3 = 300 °.
図6から判るように、被測定物の中心が基準位置に一致した場合での真値と測定値との測定誤差は0.2μm以内と小さく、また被測定物を基準位置から±4mmの範囲で移動させた場合も測定値の変動は±2.5μm以内である。このように、本発明にかかる外径測定方法によれば、簡単な測定方法によって高精度な外径測定が可能であり、かつ被測定物の遥動による影響が非常に小さい高精度な外径測定が可能である。なお、図6の測定例の結果のとおり、被測定物の遥動に対して非線形的な誤差がわずかに残存するが、測定器校正で一般的に利用される線形あるいは多項式回帰による補正法を併用することにより、この非線形的な誤差を除去してさらに精度を高めることが可能である。 As can be seen from FIG. 6, the measurement error between the true value and the measured value when the center of the object to be measured coincides with the reference position is as small as 0.2 μm, and the object to be measured is within a range of ± 4 mm from the reference position. Even when moved by, the variation of the measured value is within ± 2.5 μm. As described above, according to the outer diameter measuring method according to the present invention, it is possible to measure the outer diameter with high accuracy by a simple measuring method, and the outer diameter with high accuracy that is very little affected by the swing of the object to be measured. Measurement is possible. As shown in the result of the measurement example in FIG. 6, a slight non-linear error remains with respect to the sway of the object to be measured. However, a correction method using linear or polynomial regression generally used for measuring instrument calibration is used. By using it together, it is possible to remove this non-linear error and further improve the accuracy.
1 第1の変位センサ
2 第2の変位センサ
3 第3の変位センサ
4 外径測定装置
5 センサユニット
6 記憶部
7 演算部
8 表示部
9 入力部
11 投光部
12 受光部
21 投光部
22 受光部
31 投光部
32 受光部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
半径が既知である基準円柱状被測定体の半径方向の変位を前記第1、第2、および第3の変位センサによってそれぞれ測定する第1の測定ステップと、
前記第1の測定ステップで測定した測定値を、それぞれ第1、第2、および第3の測定値として記憶する第1の記憶ステップと、
半径が未知である前記円柱状被測定体の半径方向の変位を前記第1、第2、および第3の変位センサによってそれぞれ第4、第5、および第6の測定値として測定する第2の測定ステップと、
前記第2の測定ステップで測定したそれぞれ前記第4、第5、および第6の測定値を記憶する第2の記憶ステップと、
前記第1、第2、および第3の変位センサが測定する変位方向の角度によって定まる以下に示す関数に、前記基準円柱状被測定体の半径と前記第1の記憶ステップで記憶された前記第1、第2、および第3の測定値と前記第2の記憶ステップで記憶された前記第4、第5、および第6の測定値とを代入することによって、前記円柱状被測定体の半径を算出する演算ステップと、
を含むことを特徴とする外径測定方法。
A first measurement step of measuring a radial displacement of a reference cylindrical measurement object having a known radius by the first, second and third displacement sensors, respectively;
A first storage step for storing the measurement values measured in the first measurement step as first, second, and third measurement values, respectively;
A second displacement is measured by the first, second, and third displacement sensors as the fourth, fifth, and sixth measured values, respectively, of the cylindrical object to be measured whose radius is unknown. Measuring steps;
A second storage step for storing the fourth, fifth and sixth measurement values respectively measured in the second measurement step;
The function shown below determined by the angle of the displacement direction measured by the first, second, and third displacement sensors, and the radius stored in the first cylindrical measurement object and the first memory step stored in the first storage step. By substituting the first, second, and third measurement values and the fourth, fifth, and sixth measurement values stored in the second storage step, the radius of the cylindrical object to be measured A calculation step for calculating
The outer diameter measuring method characterized by including.
半径が既知である基準円柱状被測定体の半径方向の変位を前記第1、第2、および第3の変位センサによってそれぞれ測定した第1、第2、および第3の測定値を記憶する第1、第2、および第3の記憶手段と、
半径が未知の前記円柱状被測定体の半径方向の変位を前記第1、第2、および第3の変位センサによってそれぞれ測定した第4、第5、および第6の測定値を記憶する第4、第5、および第6の記憶手段と、
前記第1、第2、および第3の変位センサが測定する変位方向の角度によって定まる以下に示す関数に、前記基準円柱状被測定体の半径と前記第1、第2、および第3の記憶手段に記憶されている前記第1、第2、および第3の測定値と前記第4、第5、および第6の記憶手段に記憶されている前記第4、第5、および第6の測定値とを代入することによって、前記円柱状被測定体の半径を算出する演算手段と、
を備えることを特徴とする外径測定装置。
The first, second, and third measured values obtained by measuring the radial displacement of the reference cylindrical object to be measured having a known radius by the first, second, and third displacement sensors, respectively, are stored. First, second and third storage means;
A fourth storage unit stores fourth, fifth, and sixth measurement values obtained by measuring the displacement in the radial direction of the cylindrical measurement object having an unknown radius by the first, second, and third displacement sensors, respectively. , Fifth and sixth storage means;
The radius of the reference cylindrical object to be measured and the first, second, and third memories are defined in the following functions determined by the angle of the displacement direction measured by the first, second, and third displacement sensors. The first, second and third measurements stored in the means and the fourth, fifth and sixth measurements stored in the fourth, fifth and sixth storage means Calculating means for calculating a radius of the cylindrical measurement object by substituting a value ;
An outer diameter measuring device comprising:
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