投影機の測定方法や問題点など解説します！

公開日：2024.03.01 | 試作人基礎講座

投影機の測定方法や問題点など解説します！

本日は、投影機について解説していきます！
測定方法やメリット・デメリットなどご紹介していきますので、是非ご覧ください♪

投影機とは
投影機の構成
投影機による寸法測定
投影機のメリットとデメリット
関連

投影機とは

投影機

投影機とは光学測定器の一種です。
測定の原理は光学顕微鏡に似ています。
対象物を台に乗せて、下から光を当てることで、対象物の輪郭がスクリーン上に投影される仕組みとなっています。
大型のものではスクリーンが直径1mを超えるものもあります。

投影機の原理とテレセントリック光学系

一般的な投影機は下から照明を照射し、ステージ上に置かれた測定対象物の影を、投影レンズを通して投影スクリーンに投影します。
この際、投影される像の大きさは測定対象物から正確な倍率で拡大された像であり、この像を測定することによって測定対象物の寸法を測ります。
ステージ上のどの位置であっても正確な倍率で投影できるよう、投影機においては「テレセントリック光学系」と言われる光学系が採用されています。
一般的なレンズでは近くのものは大きく見え、遠くのものは小さく見え、これによって遠近感が判断できます。
これに対して、テレセントリックレンズは近くのものでも遠くのものでも同じ大きさで投影されます。
このテレセントリックレンズにより、正確な倍率で物体の影を投影することができます。

投影機の構成

投影機の周辺機器

固定具

投影機の固定具は、測定対象物を正しい向きで固定するために使用されます。
丸い対象物を挟んで横向きに置いたり、底面が平らでない対象物を測定に適した向きで固定したりする目的で使われます。
固定具には、クリップのような形で挟むもの、ねじで固定するものなどがあります。

線図(チャート)

オーバーレイチャートは、スクリーン上に投影された測定画像に合わせるために使用します。
チャートには様々な種類があり、たとえば格子状や同心円状の目盛がついているものが多く使われます。
また、測定対象物の設計値を同じ倍率で拡大した線図チャートは、投影された画像と重ね合わせることで、実際の測定対象物と設計値の輪郭がどの程度違っているかを見ることができます。

ワーク表面への照射

投影機は下から照明を当て、光を透過させて影を作る(透過照明)だけではなく、上(レンズ側)から照明を当てて輪郭を映し出すこと(落射照明)もできます。
透過画像だけでは測定が困難な対象物でも、落射照明を使用することで測定が可能になります。

遮光カーテン

遮光カーテンは、外から入る光を遮断するために用いられます。
外乱光を遮断することで、より正確に形状を投影することの目的に使われます。

校正とキャブレーション

継続的に高精度な測定を実施するために、一般的な投影機は定期的なメンテナンスが求められます。
持ち運びをするのに適した大きさではないため、多くの場合メンテナンスは設置現場で実施されます。
また、仕様通りの精度かを確認するため、定期的な校正を必要とします。
投影機の校正周期は、6カ月～3年です。
校正もメンテナンスと同様、設置現場で実施されるのが一般的です。

使い方

投影機

対象物をステージに乗せます。
スクリーン上に拡大投影された像にスケールを当てて寸法を測ります。
もしくは、XYステージを併用し、その移動量から寸法を測ることもできます。
演算機能付きの投影機では、ステージを移動させながら測定点をとっていくことで幅や径、角度など様々な測定結果が得られます。

投影機による寸法測定

長さや幅の測り方

測定対象物をスクリーン上に置き、ステージの高さを調整してピントを合わせます。
次に、投影された画像上の測定したい辺の向きとスクリーンの基準線の向きを合わせ、XYステージの値を0に調整します。
次にステージ移動ハンドルを用いてステージを移動させ、投影画像上の測定したいもう一方の辺とスクリーンの基準線を合わせます。
このとき、ステージの移動量がX方向とY方向それぞれで表示され、この値が測定値となります。
単純な一方向のみの測定の場合は、X方向またはY方向のみの移動量で測定します。

円の直径・半径の測り方

測定対象物をステージ上に置き、ステージの高さを調整してピントを合わせます。
次に、スクリーンに投影された画像上の円の中心点と基準線が交差している点を合わせます。
半径を測定する場合はここで0点を取り、ステージを移動させて円のエッジがステージ中心にあったポイントで移動量を確認します。
直径を測定する場合は、ここから一度円のエッジまでステージを移動させて0点を取り、反対側のエッジまで移動させて移動量を確認します。
いずれの場合も十字に4方向程度測定するのが一般的です。
また、「チャート」と言われる同心円状に細かく目盛の付いたシートをスクリーンに当てて測定することもできます。
演算機能付きの投影機の場合、円のエッジで3点の測定点をとると自動で直径や半径が算出されます。

角度の測り方

角度の測定にはいくつか方法があります。
1つは、投影された画像の直線とスクリーンの基準線を合わせ、ステージをθ方向に回転させ、ステージの回転量を確認する方法です。
また、分度器のような細かい目盛の付いた「チャート」と言われるシートをスクリーンに当てて確認する方法などがあります。
演算機能付きの投影機では、2本の直線を指定することで角度が算出されます。

線図(チャート)の使い方

チャートにはいくつかの種類があります。
直径や半径を測定するため、同心円状に目盛が書かれたもの、角度測定に使うため放射状に目盛が書かれたもの、そして、そのどちらにも使えるものなどです。
また、XY座標値を見るため、格子状に目盛が書かれたものもあります。
いずれもスクリーンに当て、投影された画像と合わせることによって測定します。