相關申請引用

本申請根據(jù)35u.s.c.§119的規(guī)定要求于2016年2月25日提交的日本專利申請2016-034436的優(yōu)先權，該專利申請的公開內(nèi)容通過完整引用結合在此。

本發(fā)明涉及一種使用非接觸型測量傳感器測量可測物體的內(nèi)壁的表面構造的表面構造測量裝置。

背景技術：

通常使用表面構造測量裝置測量可測物體的表面構造。例如，日本公開專利2006-064512中公開的一種表面構造測量裝置檢測可測物體表面上的凹凸的位置變化，以測量可測物體的內(nèi)徑和外徑。

近年來，一直有對可測物體的內(nèi)壁的詳細表面構造進行自動測量的需求。例如，在開發(fā)汽車發(fā)動機時，從提高發(fā)動機性能和延長發(fā)動機壽命的角度來說，需要對發(fā)動機氣缸的內(nèi)壁進行精確檢測。因此，需要對氣缸內(nèi)壁表面的狀態(tài)進行更精確的觀測。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于這些情況，本發(fā)明提供一種能夠高精度地測量可測物體的內(nèi)壁的詳細表面構造的表面構造測量裝置。

在本發(fā)明的一個方面中，提供一種表面構造測量裝置，該表面構造測量裝置包括：使具有內(nèi)壁的可測物體沿第一平面位移的第一位移機構；以非接觸方式測量內(nèi)壁的表面構造的測量傳感器；使測量傳感器沿與第一平面正交的正交方向位移并使測量傳感器面向內(nèi)壁的第二位移機構；使面向內(nèi)壁的測量傳感器沿內(nèi)壁的法向位移的第三位移機構；以及使面向內(nèi)壁的測量傳感器沿內(nèi)壁位移的第四位移機構。

另外，上述測量傳感器可為使用與通過光學干涉形成的干涉條紋的亮度有關的數(shù)據(jù)測量表面構造的光學干涉?zhèn)鞲衅鳌?/p>

另外，上述測量傳感器可為通過捕獲內(nèi)壁的圖像來測量表面構造的圖像傳感器。

另外，上述測量傳感器可為通過使光聚焦在內(nèi)壁上來測量表面構造的共焦傳感器。

另外，上述測量傳感器可為通過檢測與捕獲的內(nèi)壁圖像對比的峰值來測量表面構造的傳感器。

另外，上述表面構造測量裝置可配置為還包括與可測物體接觸以測量可測物體的坐標的接觸式測頭。

另外，上述接觸式測頭可配置為能夠在測量位置和備用位置之間位移，在所述測量位置，接觸式測頭在正交方向上比測量傳感器更靠近可測物體，在所述備用位置，接觸式測頭在正交方向上比測量傳感器更遠離可測物體。

另外，上述表面構造測量裝置還可包括安裝有所述測量傳感器的測量器，該測量器具有沿所述正交方向延伸的長度方向。所述測量器可包括檢測與可測物體的碰撞的碰撞檢測傳感器。

另外，上述表面構造測量裝置還可包括鎖定機構，在測量內(nèi)壁的表面構造時，該鎖定機構鎖定第一位移機構和第二位移機構的驅(qū)動，而第三位移機構使測量傳感器位移。

第四位移機構可配置為包括使測量傳感器沿具有作為內(nèi)壁的圓筒狀內(nèi)壁的可測物體的周向轉(zhuǎn)動的驅(qū)動源，并且上述表面構造測量裝置可配置為還包括具有聯(lián)接至所述驅(qū)動源的第一軸向端的轉(zhuǎn)動構件，該轉(zhuǎn)動構件支撐測量傳感器，并沿周向轉(zhuǎn)動；以及位于所述轉(zhuǎn)動構件的第二軸向端的軸承，在轉(zhuǎn)動期間，該軸承支撐所述轉(zhuǎn)動構件。

另外，第四位移機構可配置為使測量傳感器沿具有作為內(nèi)壁的圓筒狀內(nèi)壁的可測物體的周向轉(zhuǎn)動，并且上述表面構造測量裝置可配置為還包括支撐構件，該支撐構件支撐連接至所述測量傳感器的電纜。上述支撐構件可配置為在所述支撐構件支撐所述電纜的狀態(tài)中隨著測量傳感器的周向轉(zhuǎn)動而沿周向轉(zhuǎn)動。

根據(jù)本發(fā)明，可高精度地測量可測物體的內(nèi)壁的詳細表面構造。

附圖說明

下面將參照多張附圖通過本發(fā)明的示例性實施方式的非限定性實例來進一步詳細說明本發(fā)明，在附圖中，相似的標號在多個視圖中代表相似的部件，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的表面構造測量裝置的示例性外部結構的透視圖；

圖2是表面構造測量裝置的結構框圖；

圖3是接觸式測頭和測量傳感器的說明性示意圖；

圖4示出了接觸式測頭正在與可測物體接觸的狀態(tài)；

圖5(a)至5(c)是測量器的位移方向的說明性示意圖；

圖6是沿內(nèi)壁表面的周向布置的多個測量區(qū)域的說明性示意圖；

圖7(a)和7(b)是測量傳感器在θ軸方向上的位置的示意圖；

圖8示出了z滑架的結構；

圖9是圖8中所示的z滑架的一部分的透視圖；和

圖10是制動機構的一種示例性結構的說明性示意圖。

具體實施方式

在此所示的具體內(nèi)容是示例性的，僅用于示例性地論述本發(fā)明的實施方式，并且是為了更好地理解本發(fā)明的原理和概念特征而給出的。在此方面，除了理解本發(fā)明所必須的內(nèi)容外，本文不試圖更詳細地展示本發(fā)明的結構細節(jié)，參照附圖給出的說明是為了使本領域技術人員清晰地理解本發(fā)明的實施形式。

表面構造測量裝置的結構

下面將參照圖1和圖2說明根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的表面構造測量裝置1的結構。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的表面構造測量裝置1的示例性外部結構的透視圖。圖2是表面構造測量裝置1的結構框圖。

如圖1和圖2所示，表面構造測量裝置1包括工作臺10、載物臺12、支撐柱14、z滑架16、接觸式測頭20、測量傳感器22、碰撞檢測傳感器24、x軸位移機構/位移器30、y軸位移機構32、z軸位移機構/位移器34、w軸位移機構/位移器36、θ軸位移機構/位移器38、鎖定機構/鎖定器40、以及控制裝置/控制器70。在此實施方式中，x軸位移機構30和y軸位移機構32相應于第一位移機構/位移器，z軸位移機構34相應于第二位移機構/位移器，w軸位移機構36相應于第三位移機構/位移器，θ軸位移機構38相應于第四位移機構/位移器。

表面構造測量裝置1是自動測量可測物體90的內(nèi)壁92的表面構造的裝置。在下文的說明中，可測物體90是發(fā)動機的氣缸蓋。該氣缸蓋具有四個氣缸(氣缸部分)，表面構造測量裝置1測量四個氣缸的內(nèi)壁92的表面構造。表面構造測量裝置1能夠測量可測物體90的表面構造，而無需分解或切割可測物體90。

工作臺10是表面構造測量裝置1的底座。例如，工作臺10布置在安裝在車間地面上的防震臺上。該防震臺防止車間地面的震動傳遞至工作臺10。

載物臺12布置在工作臺10上?？蓽y物體90放置在載物臺12上。載物臺12能夠利用x軸位移機構30和y軸位移機構32沿x和y軸方向位移。也可使用專用夾具將可測物體90布置在載物臺12上。在這種情況中，可測量具有很多形狀的可測物體90的內(nèi)壁92的表面構造。

支撐柱14布置為從工作臺10的頂面沿z軸方向聳起。支撐柱14支撐z滑架16，使得z滑架16能夠沿z軸方向位移。

使用z軸位移機構34，能夠使z滑架16沿z軸方向相對于支撐柱14位移。如圖3所示，接觸式測頭20、測量傳感器22和碰撞檢測傳感器24安裝到z滑架16上。下面說明z滑架16的細節(jié)。

圖3是接觸式測頭20和測量傳感器22的說明性示意圖。圖4示出了接觸式測頭20正在與可測物體90接觸的狀態(tài)。接觸式測頭20與可測物體90接觸，以測量可測物體90的坐標。由于接觸式測頭20安裝到z滑架16上，因此接觸式測頭20隨著z滑架16沿z軸方向的位移一起沿z軸方向位移。z滑架16包括使接觸式測頭20沿z軸方向在測量位置和備用位置之間上下位移的位移機構。

在接觸式測頭20的測量位置，接觸式測頭20在z軸方向上比測量傳感器22更靠近可測物體90，處于接觸式測頭20可與可測物體90接觸的位置。在接觸式測頭20的備用位置，接觸式測頭20處于在z軸方向上比測量傳感器22更遠離可測物體90的位置。接觸式測頭20通常在備用位置處于備用狀態(tài)，在測量可測物體90的坐標時，接觸式測頭20位移至測量位置。相應地，在處于備用位置時，可防止接觸式測頭20在測量傳感器22測量表面構造時與可測物體90碰撞。

測量傳感器22是以非接觸方式測量內(nèi)壁92的表面構造的傳感器。測量傳感器22隨著z滑架16沿z軸方向的位移一起沿z軸方向位移。測量傳感器22例如測量內(nèi)壁92的三維形狀作為表面構造。相應地，可測量內(nèi)壁92的凹凸，例如可測量凹痕的大小或凹痕的分布。如圖3中所示，測量傳感器22安裝到從z滑架16沿z軸方向向下延伸的測量器26上。

在此實施方式中，測量傳感器22是使用與通過光學干涉形成的干涉條紋的亮度有關的數(shù)據(jù)測量內(nèi)壁92的表面構造的光學干涉?zhèn)鞲衅?。例如，眾所周知的是，在使用白光源的光學干涉?zhèn)鞲衅髦?，在參考光路的光路長度與測量光路的光路長度相符的焦點位置處，由不同波長的干涉條紋的重疊峰形成的復合干涉條紋的亮度增加。因此，在光學干涉?zhèn)鞲衅髦?，在改變測量光路長度的同時，由圖像捕獲元件(例如ccd攝像頭)捕獲顯示干涉光強度的二維分布的干涉圖像，并在圖像捕獲視場中的各個測量位置檢測干涉光強度達到峰值的焦點位置。相應地，對每個測量位置處的被測表面(具體而言是內(nèi)壁92)的高度進行測量，因而例如可測量內(nèi)壁92的三維形狀。

光學干涉?zhèn)鞲衅骼缈墒褂帽娝苤柠溈松蓴_測量法，并且包括光源、透鏡、參考鏡、圖像捕獲元件等。另外，在此實施方式中，從位于測量器26上方的光源發(fā)射的光在測量器26內(nèi)向下前進，隨后所述光的光軸彎曲90°，并且所述光通過測量器26的面向內(nèi)壁92的側表面上的孔口被導向內(nèi)壁92。

請再次參考圖2，碰撞檢測傳感器24檢測測量器26與可測物體90的碰撞。碰撞檢測傳感器24布置在位于z滑架16下的測量器26的尖端處。碰撞檢測傳感器24沿圓筒狀測量器26的徑向突出，并能夠在傳感器22觸及內(nèi)壁92之前與內(nèi)壁92接觸。通過使用碰撞檢測傳感器24檢測碰撞，例如能夠防止測量傳感器22觸及內(nèi)壁92。

x軸位移機構30是使布置有可測物體90的載物臺12沿x軸方向(圖1)位移的驅(qū)動機構。x軸位移機構30例如由進給螺桿機構構成，當然，本領域技術人員應理解，(像所有公開的位移機構/位移器一樣)在可替代實施方式中也可使用其它適當?shù)奈灰破?。上述進給螺桿機構包括滾珠絲杠和擰到該滾珠絲杠上的螺母構件。x軸位移機構30不局限于進給螺桿機構，例如也可由帶式機構構成，當然，本領域技術人員應理解，在可替代實施方式中也可使用其它適當?shù)奈灰破鳌?/p>

y軸位移機構32是使載物臺12沿y軸方向(圖1)位移的驅(qū)動機構。與x軸位移機構30相似，y軸位移機構32例如由進給螺桿機構構成，當然，本領域技術人員應理解，在可替代實施方式中也可使用其它適當?shù)奈灰破?。在此實施方式中，x軸位移機構30和y軸位移機構32協(xié)作使布置有可測物體90的載物臺12沿x軸方向和y軸方向相互正交的xy平面(第一平面)位移。

z軸位移機構34是使z滑架16(測量器26)沿與xy平面正交的z軸方向(圖1)位移的驅(qū)動機構。z軸位移機構34例如由進給螺桿機構構成。z軸位移機構34通過沿z軸方向降低測量器26而使測量傳感器22面向內(nèi)壁92。

圖5(a)至5(c)是測量器26的位移方向的說明性示意圖。通過沿圖5(a)中所示的箭頭的方向降低測量器26(具體而言，是通過將測量傳感器22置于氣缸部分內(nèi))，z軸位移機構34使測量傳感器22面向內(nèi)壁92，如圖5(b)所示。在此實施方式中，只有測量器26被置于氣缸部分內(nèi)。因此，即使在可測物體90的氣缸部分具有很小直徑的情況中，也能測量氣缸部分的內(nèi)壁92的表面構造。

w軸位移機構36是使面向內(nèi)壁92的測量器26(具體而言，是測量傳感器22)沿內(nèi)壁92的法向位移的驅(qū)動機構。在此實例中，內(nèi)壁92的法向與可測物體90的氣缸部分的徑向相同(以下稱為w軸方向)。因此，w軸位移機構36使測量傳感器22沿w軸方向位移。w軸位移機構36例如使測量傳感器22從可測物體90的氣缸部分的中心朝內(nèi)壁92(圖5(b)中所示的箭頭的方向)位移。相應地，測量傳感器22靠近內(nèi)壁92，如圖5(c)所示。

在w軸位移機構36使測量傳感器22沿w軸方向位移時，測量傳感器22沿w軸方向在預定的掃描范圍(測定范圍)內(nèi)進行掃描，并測量內(nèi)壁92的表面構造。

θ軸位移機構38是使面向內(nèi)壁92的測量器26(具體而言，是測量傳感器22)沿內(nèi)壁92位移的驅(qū)動機構。具體而言，θ軸位移機構38使測量傳感器22沿θ軸方向(圖5(c)中所示的箭頭的方向)轉(zhuǎn)動，該θ軸方向是具有圓筒狀內(nèi)壁(內(nèi)壁92)的可測物體90的氣缸部分的周向。

在此實施方式中，內(nèi)壁92被沿周向分為多個測量區(qū)域，并且測量傳感器22測量每個測量區(qū)域的表面構造。相應地，通過利用θ軸位移機構38沿θ軸方向(周向)位移，測量傳感器22可測量每個測量區(qū)域的表面構造。

圖6是沿內(nèi)壁92的周向布置的多個測量區(qū)域的說明性示意圖。測量區(qū)域(圖6中所示的測量區(qū)域r1、r2、r3等)是內(nèi)壁92的矩形段。測量區(qū)域的尺寸例如可根據(jù)測量傳感器22的圖像捕獲元件能夠捕獲的視場的尺寸限定。

圖7(a)和7(b)是測量傳感器22在θ軸方向上的位置的示意圖。圖7(a)示出了在測量圖6中所示的測量區(qū)域r1的表面構造時測量傳感器22的位置。圖7(b)示出了在測量與測量區(qū)域r1相鄰的測量區(qū)域r2的表面構造時測量傳感器22的位置。測量傳感器22通過在沿w軸方向位移的同時掃描測量區(qū)域r1來測量測量區(qū)域r1的表面構造，隨后測量傳感器22沿θ軸方向(內(nèi)壁92的周向)位移。然后，測量傳感器22通過在沿w軸方向位移的同時掃描測量區(qū)域r2來測量所述測量區(qū)域r2的表面構造。

請再次參考圖2，在測量傳感器22沿w軸方向位移的同時測量內(nèi)壁92的表面構造時，鎖定機構40鎖定對x軸位移機構30、y軸位移機構32和z軸位移機構34的驅(qū)動。具體而言，鎖定機構40關斷分別用于x軸位移機構30、y軸位移機構32和z軸位移機構34的驅(qū)動電機。另外，鎖定機構40包括制動機構，例如盤式制動器，該制動機構的細節(jié)將在下文中說明。在這種情況中，當測量傳感器22進行掃描時，可防止因x軸位移機構30、y軸位移機構32和z軸位移機構34的電機而導致的震動，因此可防止因震動而導致的表面構造測量精度降低。而且，除了x軸位移機構30、y軸位移機構32和z軸位移機構34外，鎖定機構40還可鎖定θ軸位移機構38的驅(qū)動。

控制裝置70控制表面構造測量裝置1的總體操作?？刂蒲b置70包括存儲器72和控制器74。存儲器72例如包括rom(只讀存儲器)和ram(隨機存取存儲器)。存儲器72存儲由控制器74執(zhí)行的程序和各種數(shù)據(jù)。例如，存儲器72存儲由測量傳感器22獲得的內(nèi)壁92的測量結果、以及基于測量結果產(chǎn)生的內(nèi)壁92的表面構造的分析結果。

控制器74例如是cpu(中央處理器)?？刂破?4通過執(zhí)行存儲在存儲器72中的程序來控制表面構造測量裝置1的操作。例如，控制器74驅(qū)動x軸位移機構30、y軸位移機構32、z軸位移機構34、w軸位移機構36和θ軸位移機構38，從而實現(xiàn)氣缸蓋(可測物體90)的四個氣缸的內(nèi)壁92的自動測量。另外，控制器74基于測量結果分析內(nèi)壁92的表面構造。

z滑架的詳細結構

下面參照圖8和圖9說明z滑架16的詳細結構。圖8示出了z滑架16的示例性結構。圖9是圖8中所示的z滑架16的一部分的透視圖。另外，為了便于說明，在圖8和圖9中未示出遮蓋z滑架16的蓋件。

如圖8和圖9所示，z滑架16包括z軸驅(qū)動電機50、θ軸驅(qū)動電機52、轉(zhuǎn)動構件/轉(zhuǎn)動體54、支撐軸承56、w軸驅(qū)動電機58、支撐滑輪60、測頭支架62、以及制動機構/制動器64。

z軸驅(qū)動電機50布置在z滑架16的上部，是使整個z滑架16沿z軸方向位移的驅(qū)動源，z滑架16被支撐在支撐柱14上。通過使用z軸驅(qū)動電機50使z滑架16沿z軸方向位移，可以使測量器26和接觸式測頭20也沿z軸方向位移。

θ軸驅(qū)動電機52是使轉(zhuǎn)動構件54和測量器26沿θ軸方向轉(zhuǎn)動的驅(qū)動源。在z軸驅(qū)動電機50下布置有固定構件53，θ軸驅(qū)動電機52固定到該固定構件53上。支撐柱14為固定構件53提供懸臂支撐。通過使用θ軸驅(qū)動電機52使測量器26沿θ軸方向轉(zhuǎn)動，可以使測量傳感器22也沿θ軸方向轉(zhuǎn)動。

轉(zhuǎn)動構件54聯(lián)接至θ軸驅(qū)動電機52，并在θ軸驅(qū)動電機52的作用下沿θ軸方向轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動構件54是圓筒狀的。轉(zhuǎn)動構件54的第一軸向端聯(lián)接至θ軸驅(qū)動電機50，轉(zhuǎn)動構件54的第二軸向端支撐測量器26。因此，轉(zhuǎn)動構件54和測量器26一起轉(zhuǎn)動。

支撐軸承56布置在轉(zhuǎn)動構件54的第二軸向端，轉(zhuǎn)動構件54在轉(zhuǎn)動期間由θ軸驅(qū)動電機52支撐。支撐軸承56例如是金屬軸承，并布置在由支撐柱14支撐的轉(zhuǎn)接板57上。通過布置支撐軸承56，可防止轉(zhuǎn)動構件54的轉(zhuǎn)動偏差，因此可防止與轉(zhuǎn)動構件54一起轉(zhuǎn)動的測量器26的測量精度降低。另外，支撐軸承56吸收震動，因此可防止轉(zhuǎn)動構件54轉(zhuǎn)動期間的震動。而且，支撐柱14為固定構件53提供懸臂支撐，由于θ軸驅(qū)動電機52固定到固定構件53上，因此固定構件53可能翹曲。但是，通過布置支撐軸承56并支撐轉(zhuǎn)動構件54，可防止翹曲。

w軸驅(qū)動電機58是使測量器26沿w軸方向位移的驅(qū)動源。通過使支撐測量器26的支撐板59沿w軸方向位移，w軸驅(qū)動電機58可使測量器26沿w軸方向位移。而且，w軸驅(qū)動電機58和支撐板59配置為與轉(zhuǎn)動構件54一起轉(zhuǎn)動。

支撐滑輪60例如支撐連接至測量傳感器22的電纜61。支撐滑輪60由布置在θ軸驅(qū)動電機52上方的支撐機構60a軸向支撐。支撐機構60a布置在支撐柱14內(nèi)，從而可圍繞平行于z軸方向的軸線自由轉(zhuǎn)動。采用這種構造，支撐滑輪60能夠通過支撐構造60a圍繞平行于z軸方向的軸線轉(zhuǎn)動。換言之，支撐滑輪60在支撐電纜61的狀態(tài)中隨著測量傳感器22沿θ軸方向的轉(zhuǎn)動而沿周向轉(zhuǎn)動。具體而言，支撐電纜61的支撐滑輪60沿與測量傳感器22的轉(zhuǎn)動方向相同的方向轉(zhuǎn)動。在這種情況中，在測量傳感器22沿θ軸方向轉(zhuǎn)動時，可防止電纜61扭曲。

測頭支架62沿θ軸驅(qū)動電機52、轉(zhuǎn)動構件54和w軸驅(qū)動電機58布置(具體而言，是沿z軸方向布置)，并支撐接觸式測頭20，從而接觸式測頭20能夠沿z軸方向位移。具體而言，測頭支架62包括驅(qū)動裝置，并支撐接觸式測頭20，從而接觸式測頭20能夠在備用位置(圖8中所示的位置)和測量位置之間豎向位移。

制動機構64沿z軸方向布置在z軸驅(qū)動電機50和支撐滑輪60之間。在此實例中，制動機構64是盤式制動機構，并鎖定z軸驅(qū)動電機50。當上述的鎖定機構40(參見圖2)將z軸驅(qū)動電機50置為off時，制動機構64鎖定z軸驅(qū)動電機50。

圖10是制動機構64的一種示例性結構的說明性示意圖。制動機構64包括盤部65a和制動器部65b。盤部65a安裝到z軸驅(qū)動電機50的電機軸51上。制動器部65b配置為能夠豎向夾緊盤部65a。當制動器部65b夾緊盤部65a時，制動器部65b鎖定電機軸51。

在上文的說明中，當z軸驅(qū)動電機50被置為off時，制動機構64鎖定電機軸51。但是，本發(fā)明不局限于此。例如，也可采用當z軸驅(qū)動電機50被置為on時制動機構64鎖定電機軸51的構造。在這種情況中，能夠防止因z軸驅(qū)動電機50而導致的震動。

測量內(nèi)壁的表面構造的方法

現(xiàn)在說明使用上述的表面構造測量裝置1測量內(nèi)壁92的表面構造的方法。內(nèi)壁92的表面構造的測量由執(zhí)行存儲在存儲器72中的程序的控制裝置70的控制器74進行。

在此實例中，如圖1所示，可測物體90被置于載物臺12上。首先，控制器74驅(qū)動x軸位移機構30和y軸位移機構32，并使載物臺12沿x軸方向和y軸方向位移，從而將可測物體90置于z滑架16之下(參見圖4)。

然后，控制器74使接觸式測頭20從備用位置位移至測量位置，以接觸可測物體90(氣缸體)，從而例如測量氣缸體的頂面高度、氣缸的中心位置和直徑等。在測量結束時，控制器74使接觸式測頭20位移至備用位置。

隨后，控制器74驅(qū)動x軸位移機構30和y軸位移機構32，并且基于接觸式測頭20的測量結果使測量器26位移至氣缸的中心(圖5(a))。然后，控制器74驅(qū)動z軸位移機構34，并使測量器26降入氣缸中(圖5(b))。

隨后，控制器74驅(qū)動w軸位移機構36，并使測量器26沿w軸方向位移(圖5(c))。當測量器26沿w軸方向位移時，測量器26的測量傳感器22掃描可測物體90的內(nèi)壁92的第一測量區(qū)域。在第一測量區(qū)域的掃描結束時，控制器74驅(qū)動θ軸位移機構38，并使測量器26沿θ軸方向轉(zhuǎn)動。然后，控制器74使測量器26沿w軸方向位移，并掃描內(nèi)壁92上的與第一測量區(qū)域相鄰的測量區(qū)域。采用這種方式，通過重復測量器26沿w軸向和θ軸向的位移來掃描整個內(nèi)壁92。

隨后，控制器74基于內(nèi)壁92的每個測量區(qū)域的測量結果分析內(nèi)壁92的表面構造?？刂破?4例如分析內(nèi)壁92的詳細三維形狀作為表面構造。

此實施方式的優(yōu)點

除了x軸位移機構30、y軸位移機構32和z軸位移機構34外，上述實施方式的表面構造測量裝置1還包括使處于面向內(nèi)壁92的狀態(tài)的測量傳感器22沿w軸方向(內(nèi)壁92的法向)位移的w軸位移機構36以及使測量傳感器22沿θ軸方向(氣缸部分的周向)位移的θ軸位移機構38，并且測量傳感器22以非接觸方式測量可測物體90的內(nèi)壁92的表面構造。在這種情況中，在測量傳感器22被x軸位移機構30、y軸位移機構32和z軸位移機構34置為面向內(nèi)壁92后，測量傳感器22在w軸位移機構36和θ軸位移機構38的作用下沿w軸方向和θ軸方向位移。相應地，可高精度地自動測量可測物體90的內(nèi)壁92的詳細表面構造。

在上文的說明中，測量傳感器22是使用光學干涉測量法測量內(nèi)壁92的表面構造的光學干涉?zhèn)鞲衅?。但是，本發(fā)明不局限于此。例如，測量傳感器22可為通過捕獲內(nèi)壁92的圖像來測量內(nèi)壁92的表面構造的圖像傳感器。在這種情況中，可利用具有簡單結構的圖像傳感器高精度地測量內(nèi)壁92的詳細表面構造。

另外，測量傳感器22可為通過使光聚焦在內(nèi)壁92上來測量內(nèi)壁92的表面構造的共焦傳感器。而且，測量傳感器22可為通過檢測與內(nèi)壁92的捕獲圖像對比的峰值來測量內(nèi)壁92的表面構造的傳感器(為了便于說明，稱為對比傳感器)。采用這種方式，通過使用共焦傳感器或?qū)Ρ葌鞲衅髯鳛闇y量傳感器22，可高精度地測量內(nèi)壁92的詳細三維形狀。

在上文中，可測物體90是發(fā)動機的氣缸蓋。但是，可測物體90不局限于此?？蓽y物體90例如也可以是珩磨管。換言之，可測物體90可以是具有圓筒部分的任何物體。

另外，在上文的說明中，是測量氣缸部分的內(nèi)壁92的表面構造。但是，本發(fā)明不局限于此。例如，可測物體90可具有方形管部分(從上方觀察時為矩形)，并且可測量方形管部分的內(nèi)壁92的表面構造。

雖然本發(fā)明在上文中是通過具體實施方式來說明的，但是本發(fā)明的技術范圍不局限于上述實施方式中所述的技術范圍。對于本領域技術人員來說，顯而易見的是，可在上述實施方式的基礎上做出多種修改或改進。所附權利要求的范圍明確表明，這種修改和改進也包含在本發(fā)明的技術范圍之內(nèi)。

應注意，上述實例僅用于示例性地說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。雖然本發(fā)明是參照示例性實施方式來說明的，但是應理解，在本文中所用的詞匯是說明性和示例性的，而不是限定性的。在本脫離本發(fā)明的各個方面的范圍和精神的前提下，可在當前所述的和修正的所附權利要求限定的范圍內(nèi)做出各種更改。雖然本發(fā)明是參照特定結構、材料和實施方式來說明的，但是本發(fā)明不限于在此公開的細節(jié)；相反，本發(fā)明意圖涵蓋屬于所附權利要求的范圍之內(nèi)的所有功能等效的結構、方法和用途。

本發(fā)明不局限于上述的實施方式，在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，能夠做出各種變化和修改。