特許ウォッチ

公開番号2025133557
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-11
出願番号2024031580
出願日2024-03-01
発明の名称計測装置、及び積層造形装置
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01B 11/25 20060101AFI20250904BHJP(測定;試験)
要約【課題】計測精度を向上させることができる計測装置を提供する。
【解決手段】計測装置は、投影部と、撮像部と、情報処理部と、を備える。前記フリンジパターンは、所定波長の反射光量が前記フリンジパターンの所定方向の全域で一周期となるように変化する第1波形と、前記第1波形と異なる波長の反射光量が前記第1波形よりも短い周期で変化する第2波形とを合成してなる。前記情報処理部は、前記フリンジパターンの位相が移動するように前記投影部を制御する投影制御部と、前記イメージャの各画素の前記第1波形及び前記第2波形それぞれの反射光量変化を計測する反射光量変化計測部と、各画素の前記第1波形および第2波形の初期位相を計測する位相計算部と、前記第1波形及び前記第2波形の初期位相に基づいて、各画素に対応する前記被計測物の表面の各点の高さを計測する高さ計算部と、を有する。
【選択図】図19
特許請求の範囲【請求項１】
被計測物の表面にフリンジパターンを投影する投影部と、
前記被計測物の表面に投影された前記フリンジパターンを撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された前記フリンジパターンの情報を処理し、前記被計測物の形状を計測する情報処理部と、
を備え、
前記フリンジパターンは、所定波長の反射光量が前記フリンジパターンの所定方向の全域で一周期となるように変化する第１波形と、前記第１波形と異なる波長の反射光量が前記第１波形よりも短い周期で変化する第２波形とを合成してなる波形パターンであり、
前記撮像部は、波長毎に前記被計測物の表面の各点の反射光量を取得するイメージャを有し、
前記情報処理部は、
前記フリンジパターンの位相が所定方向に向かって移動するように前記投影部を制御する投影制御部と、
前記イメージャの各画素で、前記フリンジパターンの位相を変えて複数回取得された反射光量に基づいて、前記フリンジパターンの位相変化に伴う各画素に対応する前記被計測物の表面の各点の前記第１波形及び前記第２波形それぞれの反射光量変化を計測する反射光量変化計測部と、
各画素における前記第１波形及び前記第２波形それぞれの反射光量の計測値の時系列から、各画素の前記第１波形および第２波形の初期位相を計算する位相計算部と、
各画素の前記第１波形及び前記第２波形の初期位相に基づいて、各画素に対応する前記被計測物の表面の各点の高さを計算する高さ計算部と、
を有する、
計測装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記位相計算部は、各画素の前記第１波形の初期位相に基づいて、各画素で計測された前記第２波形の周期をさらに特定し、
前記高さ計算部は、前記第２波形の周期及び初期位相に基づいて、各画素に対応する前記被計測物の表面の各点の高さを計算する、
請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記フリンジパターンの前記第１波形は、正弦波パターンである、
請求項１又は２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記フリンジパターンの前記第１波形は、前記フリンジパターンの所定方向に沿って一の波長の反射光量が漸増する上昇パターンと、前記フリンジパターンの所定方向に沿って他の波長の反射光量が漸減する下降パターンとからなる、
請求項１又は２に記載の計測装置。
【請求項５】
被計測物の表面にフリンジパターンを投影する投影部と、
前記被計測物の表面に投影された前記フリンジパターンを撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された前記フリンジパターンの情報を処理し、前記被計測物の形状を計測する情報処理部と、
を備え、
前記フリンジパターンは、所定方向に向かって周期的に反射光量が変化する波形パターンであって、周期毎に周期数を示す信号が重畳された波形パターンであり、
前記撮像部は、前記被計測物の表面の各点の反射光量を取得するイメージャを有し、
前記情報処理部は、
前記フリンジパターンの位相が所定方向に向かって移動するように前記投影部を制御する投影制御部と、
前記イメージャの各画素で、前記フリンジパターンの位相を変えて複数回取得された反射光量に基づいて、前記フリンジパターンの位相変化に伴う各画素に対応する前記被計測物の表面の各点の反射光量変化を計測する反射光量変化計測部と、
各画素における前記反射光量の計測値の時系列から、各画素の初期位相及び周期を計算する位相計算部と、
各画素の初期位相及び周期に基づいて、各画素に対応する前記被計測物の表面の各点の高さを計算する高さ計算部と、
を有する、
計測装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の計測装置と、
造形物が積層造形される造形面を有するステージと、
前記造形面上に粉体を供給する粉体供給部と、
前記造形面上の粉体にビームを照射して焼結させるヘッドと、
を備える、
積層造形装置。
【請求項７】
請求項５に記載の計測装置と、
造形物が積層造形される造形面を有するステージと、
前記造形面上に粉体を供給する粉体供給部と、
前記造形面上の粉体にビームを照射して焼結させるヘッドと、
を備える、
積層造形装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、計測装置、及び積層造形装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
層状に敷設された粉末に光ビームや電子ビーム等のビームを照射して積層造形を行うことにより三次元形状物を製造する三次元積層造形技術が知られている。この種の造形技術では、ビームの熱によって造形物が変形する場合がある。また、造形途中に生じたスパッタが残留し、造形物の形状精度が低下する場合がある。
【０００３】
特許文献１には、フリンジプロジェクション法を利用して造形作業中に発生するこれらの異常を検知する積層造形装置が開示されている。この積層造形装置は、造形物にフリンジパターンを投影するプロジェクタを有する。積層造形装置は、造形物に投影されたフリンジパターンを撮像することで取得されたデータに基づいて造形物における凹凸を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－１７３１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フリンジプロジェクション法では、一般的に正弦波状に明るさが変化するフリンジパターン（正弦波パターン）の位相を移動して投影し、観測点の反射光量の変化を観測することで当該観測点の正弦波パターン上の位置（位相）を求める。しかしながら、正弦波パターンの周期原点は反射光量の変化途中にあるため、どの計測値が周期原点の計測値に相当するかを正確に検出することは困難である。そうすると、観測点の位相の計測精度が低下する可能性がある。特に、計測値のサンプリング数が十分ではない場合には、位相の誤差が増大し、各点の高さを精密に計測することが困難となる。
【０００６】
また、フリンジパターンの波形を短周期にすることで計測を向上することができるが、波形が一周期以上ずれるような高さの変化があった場合に、周期がずれたことを検出することが困難となる。このため、高さ方向の計測範囲を拡大することが望まれている。
【０００７】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、計測性能を向上させることができる計測装置、及び積層造形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る計測装置は、被計測物の表面にフリンジパターンを投影する投影部と、前記被計測物の表面に投影された前記フリンジパターンを撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された前記フリンジパターンの情報を処理し、前記被計測物の形状を計測する情報処理部と、を備え、前記フリンジパターンは、所定波長の反射光量が前記フリンジパターンの所定方向の全域で一周期となるように変化する第１波形と、前記第１波形と異なる波長の反射光量が前記第１波形よりも短い周期で変化する第２波形とを合成してなる波形パターンであり、前記撮像部は、波長毎に前記被計測物の表面の各点の反射光量を取得するイメージャを有し、前記情報処理部は、前記フリンジパターンの位相が所定方向に向かって移動するように前記投影部を制御する投影制御部と、前記イメージャの各画素で、前記フリンジパターンの位相を変えて複数回取得された反射光量に基づいて、前記フリンジパターンの位相変化に伴う各画素に対応する前記被計測物の表面の各点の前記第１波形及び前記第２波形それぞれの反射光量変化を計測する反射光量変化計測部と、各画素における前記第１波形及び前記第２波形それぞれの反射光量の計測値の時系列から、各画素の前記第１波形および第２波形の初期位相を計算する位相計算部と、各画素の前記第１波形及び前記第２波形の初期位相に基づいて、各画素に対応する前記被計測物の表面の各点の高さを計算する高さ計算部と、を有する。
【０００９】
本開示の一態様に係る計測装置は、被計測物の表面にフリンジパターンを投影する投影部と、前記被計測物の表面に投影された前記フリンジパターンを撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された前記フリンジパターンの情報を処理し、前記被計測物の形状を計測する情報処理部と、を備え、前記フリンジパターンは、所定方向に向かって周期的に反射光量が変化する波形パターンであって、周期毎に周期数を示す信号が重畳された波形パターンであり、前記撮像部は、波長毎に前記被計測物の表面の各点の反射光量を取得するイメージャを有し、前記情報処理部は、前記フリンジパターンの位相が所定方向に向かって移動するように前記投影部を制御する投影制御部と、前記イメージャの各画素で、前記フリンジパターンの位相を変えて複数回取得された反射光量に基づいて、前記フリンジパターンの位相変化に伴う各画素に対応する前記被計測物の表面の各点の反射光量変化を計測する反射光量変化計測部と、各画素における前記反射光量の計測値の時系列から、各画素の初期位相及び周期を計算する位相計算部と、各画素の初期位相及び周期に基づいて、各画素に対応する前記被計測物の表面の各点の高さを計測する高さ計算部と、を有する。
【００１０】
本開示の一態様に係る積層造形装置は、上述の計測装置と、造形物が積層造形される造形面を有するステージと、前記造形面上に粉体を供給する粉体供給部と、前記造形面上の粉体にビームを照射して焼結させるヘッドと、を備える。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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