内壁测量仪器和偏移量计算方法与流程

相关申请引用

本申请要求于2016年2月25日提交的日本优先权专利申请jp2016-034776的权益，该专利申请的完整内容通过引用结合在此。

本技术涉及一种能够测量例如发动机气缸等装置的内壁的内壁测量仪器，还涉及一种可用于所述内壁测量仪器的偏移量计算方法。

背景技术：

过去，包括多种测头的测量仪器一直已被采用。例如，日本公开专利申请2009-216548(在下文中称为专利文献1)说明了一种表面轮廓测量仪器，该表面轮廓测量仪器包括附接有激光位移测头、接触式测头和图像测头的测头座。在这种表面轮廓测量仪器中，测头座具有测头选择机构。测头选择机构能够有选择性地将将用于测量的测头移动至预定的测头选择位置，并从测头选择位置缩回其它测头。通过这种方式，能够使测头保持共同的可测范围，而无需增大仪器的尺寸(参见专利文献1的说明书中的[0015]、[0016]和[0021]段，以及附图3和图4等)。

而且，日本专利5350169(在下文中称为专利文献2)说明了一种偏移量计算方法，在该方法中，对于包括带有触针的接触式检测器和图像测头的表面轮廓测量仪器，能够正确地确定接触型检测器和图像测头之间的偏移量(参见专利文献2的说明书的[0028]至[0032]段和[0021]段，以及附图8和图10等)。

技术实现要素：

需要一种支持例如上述的包括多个测头的测量仪器高度精确地测量发动机气缸等装置的内壁的表面轮廓、缸孔半径等数据的技术。

鉴于上述情况，需要提供一种能够高度精确地测量内壁的内壁测量仪器以及一种可用于所述内壁测量仪器的偏移量计算方法。

根据本技术的一种实施方式，提供一种内壁测量仪器，该内壁测量仪器包括放置表面、底座、接触式测头、图像测头、旋转驱动单元、直线驱动单元和计算器。

在放置表面上放置有待测物体。

底座可相对于放置表面沿彼此正交的三个轴向移动。

接触式测头布置在底座的第一位置处，并与待测物体接触。

图像测头布置在底座的第二位置处，并能够以平行于放置表面的方向作为摄像方向拍摄待测物体的图像。

旋转驱动单元使图像测头围绕沿垂直于放置表面的方向延伸的轴旋转。

直线驱动单元使图像测头沿摄像方向移动。

计算器计算布置在第一位置的接触式测头与布置在第二位置的图像测头之间的偏移量。

在此内壁测量仪器中，接触式测头和能够沿平行于放置表面的方向进行摄像的图像测头布置在底座上。图像测头在旋转驱动单元的作用下围绕沿垂直于放置表面的方向延伸的轴旋转。而且，图像测头在直线驱动单元的作用下沿摄像方向移动。通过这种方式，能够沿平行于放置表面的方向以不同的摄像方向拍摄待测物体的图像。另外，还能沿摄像方向扫描。而且，计算器计算接触式测头与图像测头之间的偏移量，因此能够高度精确地测量内壁。

底座可沿垂直于放置表面的第一方向、沿与第一方向正交的第二方向、以及沿分别与第一方向和第二方向正交的第三方向相对于放置表面移动。在此情况中，旋转驱动单元可使图像测头围绕沿第一方向延伸的轴旋转。

底座的移动方向与图像测头的旋转轴的方向相同，因此能够高度精确地测量内壁。

接触式测头可包括与待测物体接触的尖端部分。在此情况中，图像测头可包括拍摄待测物体的图像的摄像光学系统。而且，计算器可计算接触式测头的尖端部分的位置与图像测头的摄像光学系统的焦点位置之间的偏移量。

通过这种方式，例如能够高度精确地选择接触式测头或图像测头。

摄像光学系统可以是光干涉测量光学系统。

利用光干涉可高度精确地测量内壁的表面轮廓等。

计算器可计算由旋转驱动单元转动的图像测头的旋转轴与由直线驱动单元移动的图像测头的移动轴之间的第一偏移量以及接触式测头与旋转轴之间的第二偏移量，并根据计算的第一和第二偏移量计算偏移量，第一偏移量和第二偏移量在平行于放置表面的方向上。

通过这种方式，能够精确地计算偏移量。

在校准用图像测头布置在第一位置的状态中，计算器可根据由校准用图像测头在第一校准架上进行的测量的结果计算第一偏移量，所述校准用图像测头能够以垂直于放置表面的方向作为摄像方向拍摄待测物体的图像。

利用校准用图像测头，能够高度精确地计算第一偏移量。

在校准图像测头布置在第一位置的状态中，计算器可根据由接触式测头和校准用图像测头之中的每一个在第二校准架上进行的测量的结果计算第二偏移量。

利用校准用图像测头，能够高度精确地计算第二偏移量。

在图像测头布置在第一位置的状态中，计算器可根据由接触式测头和图像测头之中的每一个在第三校准架上进行的测量的结果计算接触式测头和图像测头之间在垂直于放置表面的方向上的偏移量。

通过这种方式，能够精确地计算偏移量。

在图像测头布置在第一位置的状态中，计算器可根据由图像测头在第四校准架上进行的测量的结果计算至图像测头的焦点位置的距离，并根据计算的至焦点位置的距离计算偏移量。

通过这种方式，能够精确地计算偏移量。

根据本技术的一种实施方式，提供一种偏移量计算方法，该偏移量计算方法用于计算布置在可沿彼此正交的三个轴向相对于放置有待测物体的放置表面的底座的第一位置处的接触式测头与布置在底座的第二位置处的图像测头之间的偏移量。

所述方法包括：计算能够以平行于放置表面的方向作为摄像方向拍摄待测物体的图像的图像测头的旋转轴与移动轴之间在平行于放置表面的方向上的第一偏移量，所述图像测头在旋转驱动单元的作用下围绕沿垂直于放置表面的方向延伸的旋转轴旋转，并在直线驱动单元的作用下沿着沿摄像方向延伸的移动轴移动。

计算接触式测头与旋转轴之间在平行于放置表面的方向上的第二偏移量。

根据计算的第一和第二偏移量计算接触式测头和图像测头之间的偏移量。

利用此偏移量计算方法，能够根据第一偏移量和第二偏移量高度精确地计算接触式测头与图像测头之间的偏移量。

计算第一偏移量的步骤可包括：将能够以垂直于放置表面的方向作为摄像方向拍摄待测物体的图像的校准用图像测头布置在第一位置的步骤，以及在校准用图像测头布置在第一位置的状态中使校准用图像测头测量第一校准架并根据测量结果计算第一偏移量的步骤。

利用校准用图像测头，能够高度精确地计算第一偏移量。

计算第二偏移量的步骤可包括：在校准用图像测头布置在第一位置的状态中使接触式测头和校准用图像测头之中的每一个测量第二校准架并根据测量结果计算第二偏移量的步骤。

利用校准用图像测头，能够高度精确地计算第二偏移量。

所述偏移量计算方法还可包括：计算接触式测头与图像测头之间在垂直于放置表面的方向上的偏移量。

通过这种方式，能够高度精确地计算接触式测头与图像测头之间在彼此正交的三个轴向之中的每一个轴向上的偏移量。

计算在垂直于放置表面的方向上的偏移量的步骤可包括：将图像测头布置在第一位置的步骤，以及在图像测头布置在第一位置的状态中使接触式测头和图像测头之中的每一个测量第三校准架并根据测量结果计算在垂直于放置表面的方向上的偏移量的步骤。

通过这种方式，能够高度精确地计算在垂直于放置表面的方向上的偏移量。

所述偏移量计算方法还可包括：在图像测头布置在第一位置的状态中，根据由图像测头在第四校准架上进行的测量的结果计算至图像测头的焦点位置的距离。

通过这种方式，能够高度精确地计算接触式测头与图像测头之间的偏移量。

如上所述，根据本技术的实施方式，能够高度精确地测量内壁。应说明的是，在此所述的效果不是限定性的，而是可以是本公开中所述的任何效果。

附图说明

图1是本技术的一种实施方式的内壁测量仪器的外观的示意图；

图2是测头座的示例性结构的示意图；

图3a和3b分别是沿z方向从上方观察时测头支撑机构的示意图；

图4是示例性偏移量计算的流程图；

图5a、5b和5c是用于说明第一偏移量的示例性计算的示意图；

图6是校准用图像测头的示例性结构的示意图；

图7a、7b和7c是用于说明第二偏移量的示例性计算的示意图；

图8a和8b是用于说明至图像测头的焦点位置的距离的示例性计算的示意图；

图9a和9b是用于说明接触式测头与焦点位置之间在z方向上的偏移量的示例性计算的示意图；

图10是由内壁测量仪器进行的示例性内壁测量的流程图；和

图11a和11b是用于说明图10中所示的步骤的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图说明本技术的一种实施方式。

[内壁测量装置的结构]

图1是本技术的一种实施方式的内壁测量仪器的外观的示意图。内壁测量仪器500包括三维坐标测量装置100和个人电脑(pc)200。三维坐标测量装置100和pc200可构造为一个整体。可替代地，可以使用计算机，而不是pc200。

三维坐标测量装置100包括底座部分10、三轴移动机构20、载物台30、顶盖40和测头座50(参见图3)。三轴移动机构20由底座部分10支撑。

三轴移动机构20包括x轴移动机构21、y轴移动机构22和z轴移动机构23。x轴移动机构21使载物台30可沿x方向移动。y轴移动机构22使x轴移动机构21可沿y方向移动。z轴移动机构23沿z方向移动顶盖40和测头座50。

三轴移动机构20由pc200控制，因此测头座50可在由三个轴xyz形成的测量坐标部分中进行扫描。即，能够使测头座50沿彼此正交的三个轴向xyz相对于放置在载物台30上的待测物体m移动。

对x轴移动机构21、y轴移动机构22和z轴移动机构23的具体结构没有限制。而且，三轴移动机构20可采用任何结构，只要三轴移动机构20能够使测头座50沿x、y和z方向之中的每一个进行扫描。应说明的是，在此实施方式中，z方向对应于第一方向，x和y方向分别对应于第二和第三方向。

三维坐标测量装置100具有x、y和z方向的位置检测机构(未示出)，例如直线编码器。位置检测机构向pc200输出数据。该数据涉及测头座50相对于待测物体m的相对位移和位置。对位置检测机构的具体结构没有限制。

载物台30包括平行于水平方向(xy平面方向)的放置表面31。待测物体m放置在放置表面31上。在此实施方式中，结合在汽车等装置中的气缸体放置在放置表面31上，作为待测物体m。通过控制由顶盖40遮盖的测头座50，能够测量气缸体中的气缸的内壁。测头座50将在后文中详细说明。

pc200通过任意连接形式连接至三维坐标测量装置100。pc200包括计算机结构的必要硬件，例如中央处理器(cpu)、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、以及硬盘驱动器(hdd)(在附图中未示出)。

当cpu向ram中载入储存在rom、hdd等装置中的预定程序并执行该程序时，可进行pc200的处理。如图1所示，在此实施方式中，驱动控制器201、表面测量单元202、以及偏移量计算器203由执行预定程序的cpu配置。可使用专用硬件来配置这些模块。

驱动控制器201控制三维坐标测量装置100内的机构的驱动。表面测量单元202根据从三维坐标测量装置100输出的测量数据等信息测量待测物体m的表面轮廓等。偏移量计算器203计算布置在测头座50上的接触式测头52与图像测头53之间的偏移量。偏移量计算方法将在后文中详细说明。

程序例如可通过各种记录介质安装到pc200中。可替代地，程序也可通过互联网等途径安装到pc200中。

图2是测头座50的示例性结构的示意图。测头座50包括底座51、接触式测头52、图像测头53和测头支撑机构54。底座51连接至z轴移动机构23，并沿z方向移动。当底座51移动时，接触式测头52、图像测头53和测头支撑机构54也一起移动。

接触式测头52布置在底座51的第一位置s1处。接触式测头52包括具有球尖55的触针56。接触式测头52附接在第一位置s1，使得触针56沿z方向延伸。

接触式测头52以一定的方式进行扫描，使得球尖55被保持为与待测物体m接触。根据在检测待测物体m与球尖55的接触时获得的xyz坐标信息，可计算待测物体m的形状、高度等。对接触式测头52的具体结构没有限制，可使用任何接触式测头。

图像测头53通过测头支撑机构54布置在底座51的第二位置s2处。在图2所示的实例中，第一位置s1和第二位置s2被设置在沿x方向互相对正的位置，当然，它们的位置不局限于此。

在此实施方式中，使用白光干涉仪作为图像测头53。因此，如图2所示，在图像测头53内配置有白光干涉测量光学系统57。白光干涉测量光学系统57配置为能够以平行于放置有待测物体m的放置表面31的方向(xy平面方向)作为摄像方向拍摄待测物体m的图像。具体而言，图像测头53可测量待测物体m的平行于z方向并垂直于x方向的表面。

而且，在典型情况下，白光干涉测量光学系统57的焦点位置p与图像测头53内的图像传感器(未示出)之间的光学距离设置为等于参考平面58与图像传感器之间的光学距离。当然，本技术的实施方式不局限于这种设置。对白光干涉测量光学系统57的具体结构以及所用的光学构件等没有限制，可适当地对其进行设计。

测头支撑机构54包括旋转驱动单元60和直线驱动单元61。旋转驱动单元60能够使图像测头53以沿垂直于放置表面31的z方向延伸的θ轴作为旋转轴旋转。旋转驱动单元60例如通过连接件(未示出)可转动地布置在底座51的第二位置s2处。对旋转驱动单元60的具体结构没有限制。例如，旋转驱动单元60可由驱动源(例如电机)和传递旋转力矩的转动件等组成。

直线驱动单元61附接至旋转驱动单元60。直线驱动单元61能够使图像测头53沿着沿某个方向延伸的w轴移动。图像测头53附接至直线驱动单元61，其附接方式使得摄像光轴的方向与w轴的方向相同。因此，直线驱动单元61能够使图像测头53沿摄像方向移动。应说明的是，直线驱动单元61可固定至旋转驱动单元60，或者可沿w轴方向移动。对直线驱动单元61的具体结构没有限制，可任意对其进行设计。

如上所述，在此实施方式中，图像测头53通过旋转驱动单元60和直线驱动单元61布置在底座51的第二位置s2处。旋转驱动单元60使布置在第二位置s2处的图像测头53旋转。直线驱动单元61使布置在第二位置s2处的图像测头53沿某个方向移动。

图3a和3b分别是沿z方向从上方观察时测头支撑机构54的示意图。在图3a和3b中，为了易于理解，示出了位于旋转驱动单元60之下的直线驱动单元61和图像测头53。而且，图像测头53以矩形形状示意性地示出。

如图3a和3b所示，在旋转驱动单元60被驱动时，直线驱动单元61和图像测头53围绕θ轴旋转。因此，作为由直线驱动单元61移动的图像测头53的移动轴的w轴也旋转。

根据预定位置在θ轴周围设置有角度标尺。可通过pc200控制旋转驱动单元60，从而控制图像测头53沿摄像方向(w轴方向)的旋转角度θ。而且，可通过角度检测机构(例如旋转编码器(未示出))检测旋转角度θ，并输出至pc200。

在此实施方式中，当旋转角度θ是0度和180度时，w轴沿y方向延伸，并且坐标轴的方向彼此相反。当旋转角度θ是90度和270度时，w轴沿x方向延伸，并且坐标轴的方向彼此相反。当然，本技术的实施方式不局限于这种角度设置。

也可在w轴上设置预定标尺。可通过pc200控制直线驱动单元61，从而使图像测头53移动至w轴上的预定位置(预定的w坐标位置)。而且，可通过位置检测机构(例如直线编码器(未示出))检测图像测头53的位置(w坐标)，并输出至pc200。

应说明的是，旋转驱动单元60和直线驱动单元61也可组装在一起，从而w轴位于θ轴上。但是，由于装配误差等原因，实际上难以精确地使w轴处于θ轴上。如后文中所述，此实施方式的偏移量计算方法支持计算偏移量，包括θ轴与w轴之间的距离。

[偏移量计算方法]

下面说明此实施方式的偏移量计算方法。在此实施方式中，计算球尖55的位置与焦点位置p之间的偏移量，作为布置在第一位置s1处的接触式测头52与布置在第二位置s2处的图像测头53之间的偏移量。此偏移量的变化量取决于旋转驱动单元60的旋转角度θ和图像测头53的w坐标。使用此计算方法，能够计算取决于旋转角度θ和w坐标的偏移量。

例如，还可能存在预先计算和存储这种偏移量作为三维坐标测量装置100的设计值的情况。但是，在很多情况中，由于尺寸公差、装配误差等因素，偏移量实际上不同于设计值。使用此计算方法，能够在预定时刻(例如在测量前)高度精确地修正偏移量。

图4是示例性偏移量计算的流程图。首先，计算θ轴与w轴之间的第一偏移量(步骤101)。第一偏移量是θ轴与w轴之间在xy平面方向上的距离。

图5a至5c是用于说明第一偏移量的示例性计算的示意图。图6是为了计算第一偏移量而附接至测头座50的校准用图像测头80的示例性结构的示意图。

如图5a所示，从θ轴向w轴延伸(在旋转角度为0度时是沿x轴方向)的垂线v与w轴相交的点设为w轴上的原点d(w坐标以w0表示)。θ轴与原点d之间的距离对应于第一偏移量o1。

为了计算第一偏移量o1，如图6所示，将校准用图像测头80而不是图像测头53附接至测头座50的直线驱动单元61。即，校准用图像测头80布置在底座51的第二位置s2处。

校准用图像测头80配置为能够以z方向作为摄像方向拍摄待测物体m的图像。因此，校准用图像测头80可测量平行于xy平面方向的水平面。应说明的是，在沿z轴从上方观察校准用图像测头80时，校准用图像测头80的焦点位置p'与校准用图像测头80在w轴上的w坐标的位置相同。

为了布置校准用图像测头80，例如可将整个图像测头53(包括其中的图像传感器)替换为校准用图像测头80。可替代地，也可仅分离保持图像测头53的白光干涉测量光学系统57的构件，并将其替换为保持能够沿z方向进行摄像的摄像光学系统的构件。即，可通过仅更换光学系统将校准用图像测头80布置在第二位置s2处。

如图5a所示，旋转角度θ设置为0度，校准用图像测头80布置在w坐标为w1的位置。对w坐标w1的值没有限制，可选择从原点d相隔一段距离的位置。在此状态中，测量放置在载物台30上的第一校准架。应说明的是，测头座50在xyz空间中的位置适当设置为第一校准架上方的位置。

例如，使用具有棋盘格图案的架子作为第一校准架。使用校准用图像测头80拍摄棋盘格图案的图像，并测量预定交点的位置。如图5c所示，测量结果存储为0度的测量位置n1。

如图5b所示，在保持测头座50的位置的同时，旋转驱动单元60旋转，使得旋转角度θ变为180度。w轴上的w坐标仍为w坐标w1。在该状态下测量相同棋盘格图案中的相同交点的位置。如图5c所示，测量结果存储为180度的测量位置n2。

如图5c所示，计算测量位置n1与测量位置n2之间的x坐标差的一半值，作为θ轴与原点d之间的第一偏移量o1。而且，计算测量位置n1与测量位置n2之间的y坐标差的一半值，作为原点d与w坐标w1的位置之间的距离。原点d的w坐标w0可通过从w坐标w1减去该距离值来计算。

根据第一偏移量o1和原点d的w坐标w0，可计算在任意w坐标位置处于任意旋转角度θ的校准用图像测头80与θ轴之间的偏移量。当然，当图像测头53布置在第二位置s2时，此偏移量是相同的。

然后，计算接触式测头52与θ轴之间的第二偏移量(步骤102)。第二偏移量是球尖55的位置与θ轴之间在xy平面方向上的距离。

图7a至7c是用于说明第二偏移量的示例性计算的示意图。在校准用图像测头80附接至测头座50的状态下，利用接触式测头52和校准用图像测头80之中的每一个测量第二校准架。

如图7a至7c所示，使用环规90作为第二校准架。对于环规90，上表面91的高度、内周面92的内径等被设置为预定校准值。

首先，在w轴上将校准用图像测头80移动至原点d。然后，在环规90的上表面91上进行聚焦，并用校准用图像测头80进行摄像。例如通过对捕获的图像进行边缘检测来检测内周面92，并计算中心位置c的x和y坐标。例如，如图7b所示，根据通过对设置在内周面92上的多个测量点u拍摄图像获得的多个捕获图像计算内周面92的整个形状。根据计算结果计算中心位置c的x和y坐标。

如图7c所示，接触式测头52扫描环规90，并测量设置在内周面92上的多个测量点u的位置。根据测量结果计算内周面92的整个形状，并计算中心位置c的x和y坐标。

计算中心位置c的x和y坐标之间的差值(距离)，作为通过校准用图像测头80获得的测量结果，并计算中心位置c的x和y坐标，作为通过接触式测头52获得的测量结果。此差值对应于布置在原点d的校准用图像测头80与接触式测头52的球尖55之间的偏移量。

通过将第一偏移量o1加到此偏移量上计算接触式测头52与θ轴之间的第二偏移量。在此实施方式中，当校准用图像测头80(图像测头53)在任意w坐标的位置处于任意旋转角度θ时，可根据第一偏移量o1、原点d的w坐标w0、以及第二偏移量计算接触式测头52与校准用图像测头80(图像测头53)之间的偏移量。

计算至如图2所示的图像测头53的焦点位置p的距离(步骤103)。至焦点位置p的距离的计算利用附接至测头座50的图像测头53进行。

图8a和8b是用于说明至图像测头53的焦点位置p的距离的示例性计算的示意图。至焦点位置p的距离对应于w轴上的图像测头53的w坐标与焦点位置p的w坐标之间的距离t。如图8a所示，当w坐标限定在图像测头53的中心时，上述距离变为该中心与焦点位置p之间的距离t。

当图像测头53布置在原点d时，至w轴上的焦点位置p的距离t对应于θ轴与焦点位置p之间在w轴的轴向方向上的偏移量。在下文中，至图像测头53的焦点位置p的距离t有时称为图像测头53的焦距t，并采用相同的符号。

接触式测头52扫描图8b中所示的环规90，并计算中心位置的x和y坐标。环规90对应于第四校准架。即，在此实施方式中，使用相同的环规90作为第二校准架和第四校准架。当然，也可使用不同的校准架。

如上所述，可根据第一偏移量o1、原点d的w坐标w0、以及第二偏移量计算接触式测头52与图像测头53之间的偏移量。图像测头53根据该偏移量被移动至环规90的中心位置。此时，在典型情况下，图像测头53处于原点d。

旋转角度θ设置为使得w轴朝设置在内周面92上的预定测量点u延伸。然后，通过使图像测头53沿w轴方向进行扫描而计算对测量点u进行测量的坐标(θ,w)。虽然图像测头53沿图7c中的x方向测量，但是根据测量点u的位置适当选择w轴的方向。

例如，测量如图7c中所示的多个测量点u，并根据每个点u的坐标(θ,w)计算内周面92的内径。通过将计算的内径与设置在环规90中的内径校准值比较来计算图像测头53的焦距t。通过这种方式，可计算接触式测头52的球尖55的位置与图像测头53的焦点位置p之间在xy平面方向上的偏移量。

计算接触式测头52与焦点位置p之间在z方向上的偏移量(步骤104)。这种偏移量计算使用附接至测头座50的图像测头53进行。

图9a和9b是用于说明接触式测头52与焦点位置p在z方向上的偏移量的示例性计算的示意图。如图9a所示，接触式测头52扫描环规90，并计算中心位置c的x和y坐标以及上表面91的z坐标。例如，计算设置在上表面91上的多个测量点u之中的每一个的z坐标，并计算其均值。

将图像测头53布置在环规90的中心位置c。然后，通过图像测头53拍摄设置在位于上表面91的一侧的内周面92的端部的多个测量点u的图像。此时，例如根据环规90的高度的校准值设置底座51的z坐标。

通过对由图像测头53捕获的测量点u的图像进行边缘检测等处理，检测上表面91的位置(内周面92与上方空间之间的边界)。根据检测的边界的位置计算上表面91的z坐标。例如，如图9b所示，计算多个测量点u的z坐标的均值。

计算作为接触式测头52的测量结果的上表面91的z坐标与作为图像测头53的测量结果的上表面91的z坐标之间的差值(距离)，作为接触式测头52与焦点位置p之间在z方向上的偏移量。通过这种方式，可计算接触式测头52的球尖55的位置与焦点位置p之间在xyz三个轴向之中的每一个轴向上的偏移量。

应说明的是，环规90对应于第三校准架。因此，在此实施方式中，使用相同的环规90作为第二校准架、第三校准架和第四校准架。当然，也可使用不同的校准架。

[内壁测量]

图10是由内壁测量仪器500进行的示例性内壁测量的流程图。图11a和11b是用于说明图10中所示的步骤的示意图。在下文中，待测物体m指气缸体w。

使用接触式测头52测量气缸体w(步骤101)。通过这种方式，测量气缸体w的上表面的高度、以及每个气缸70的中心位置和直径等。

如图11a所示，根据接触式测头52的球尖55的位置与焦点位置p之间的偏移量，移动图像测头53，使得焦点位置p处于内壁71上的预定测量点u(步骤202)。即，根据测量点u的x、y、z坐标和偏移量设置图像测头53的x、y、z坐标、旋转角度θ和w坐标。

对图像测头53的具体移动方法没有限制。例如，图像测头53布置在气缸70的中心位置c，旋转角度θ设置为使得w轴朝测量点u延伸。然后，将图像测头53移动至w轴上的预定w坐标位置，以聚焦在测量点u上。

应说明的是，图像测头53的焦距t是已知，因此还可进行以下处理。具体而言，当焦点位置p设置为测量点u时，显示气缸70的内径的一半值(半径)，作为w坐标的值。这种处理便于了解当前测量位置，因此可进行精确测量。

使用图像测头53测量气缸70的内壁71(步骤103)。如图11a所示，图像测头53沿w轴进行扫描。而且，如图11b所示，图像测头53还沿图像测头53的旋转方向以旋转角度θ进行扫描。通过这种方式，能够高度精确地测量具有中心测量点u的内壁71的区域的表面轮廓等。

如上所述，在此实施方式的内壁测量仪器500中，接触式测头52和能够沿xy平面方向进行摄像的图像测头53布置在底座51上。图像测头53在旋转驱动单元60的作用下围绕沿z方向延伸的轴旋转。而且，图像测头53在直线驱动单元61的作用下沿摄像方向移动。通过这种方式，能够沿xy平面方向按不同的摄像方向高度精确地拍摄气缸70的内壁71等构件的图像。

而且，在此内壁测量仪器500中，通过偏移量计算器203计算接触式测头52与图像测头53之间的偏移量。例如，当多个气缸体w顺次放置在放置表面31上时，在每个放置步骤中，气缸体w的位置常常发生偏离，因此作为测量目标的气缸70的位置常常变化。

在此内壁测量仪器500中，首先，可通过接触式测头52高度精确地计算每个气缸70的中心位置c等。然后，根据两者个测头之间的偏移量，可将图像测头53高度精确地移动至预定的测量位置。因此，能够通过图像测头53以很高的精度测量内壁。而且，选择两个测头的步骤、空间结构等变得无关紧要，所以能够简化测量步骤，减少测量时间，以及减小仪器尺寸等。

而且，在此实施方式的偏移量计算方法中，校准用图像测头80布置在用于布置图像测头53的第二位置s2。利用校准用图像测头80，能够高度精确地测量第一偏移量和第二偏移量。而且，能够简化校准工作。

<其它实施方式>

本技术不局限于上述的实施方式，可实现多种其它的实施方式。

接触式测头52与图像测头53之间的偏移量不局限于球尖55的位置与焦点位置p之间的偏移量。例如，可计算球尖55的位置与图像测头53的位置之间的偏移量，作为接触式测头52与图像测头53之间的偏移量。在此情况中，根据此偏移量，可将图像测头53高度精确地移动至由接触式测头52计算的气缸70的中心位置c。然后，例如通过自动聚焦进行聚焦，并测量内壁71。

在上文中，计算了原点d在w轴上的w坐标。也可使用预先存储的设计值作为原点d的w坐标。即，即使在仅计算第一偏移量和第二偏移量作为xy平面方向上的偏移量时，也能高度精确地进行内壁测量。

在上文中，使用白光干涉仪作为图像测头53。通过这种方式，能够高度精确地测量内壁71的表面轮廓等。应说明的是，本技术也适用于使用不同于白光干涉仪的图像测头作为图像测头53的情况。

对布置在测头座50中的接触式测头52的数目和图像测头53的数目没有限制。本技术也适用于布置有三个或更多测头的情况。

在使用图像测头53时，接触式测头52可从底座51的第一位置s1缩回。例如，能够设想出可移动至顶盖40内的另一个位置的结构。类似地，在使用接触式测头52时，图像测头53可从底座的第二位置s2缩回。

可对上述实施方式的至少两个特征部分进行组合。而且，上述的多种效果仅是示例性的，而不是限制性的。也可产生其它效果。