JPH01210803A - レーザ測長方法 - Google Patents
レーザ測長方法Info
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- JPH01210803A JPH01210803A JP63035040A JP3504088A JPH01210803A JP H01210803 A JPH01210803 A JP H01210803A JP 63035040 A JP63035040 A JP 63035040A JP 3504088 A JP3504088 A JP 3504088A JP H01210803 A JPH01210803 A JP H01210803A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 241001648319 Toronia toru Species 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- QPJDMGCKMHUXFD-UHFFFAOYSA-N cyanogen chloride Chemical compound ClC#N QPJDMGCKMHUXFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
-
- G—PHYSICS
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- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
- G01B11/005—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
亨−−−の1
この発明はレーザ測長方法に関する。
11些炎■
工作機械などのテーブルの位置決め制御などでは、テー
ブルの駆動モータにパルスエンコーダを付けて、このエ
ンコーダから出力される信号をカウントしてフィードバ
ック制御信号を得ている。しかし、パルスエンコーダが
モータについているために、駆動系にガタやアワビがあ
った場合に実際の位置とコンピュータのカウンターとの
誤差が太き(なり精度が悪くなってしまう。またエンコ
ーダの精度も影響してくる。
ブルの駆動モータにパルスエンコーダを付けて、このエ
ンコーダから出力される信号をカウントしてフィードバ
ック制御信号を得ている。しかし、パルスエンコーダが
モータについているために、駆動系にガタやアワビがあ
った場合に実際の位置とコンピュータのカウンターとの
誤差が太き(なり精度が悪くなってしまう。またエンコ
ーダの精度も影響してくる。
そこで、たとえば、レーザ光の干渉を利用したマイケル
ソン型干渉計レーザ測長装置を工作機械のテーブルの位
置決めに使用することが提案されている。レーザ光源か
ら出たし−ザ光がビームスプリッタにより2分割され、
一方の光はテーブルとともに移動する移動鏡、他方の光
は固定鏡へ導かれる。両方の鏡で反射した光は、ビーム
スプリッタ上で重なり、干渉を起す。この干渉を利用し
て、レーザ光の基準波長λを基準に移動鏡の移動距離を
測定することができる。
ソン型干渉計レーザ測長装置を工作機械のテーブルの位
置決めに使用することが提案されている。レーザ光源か
ら出たし−ザ光がビームスプリッタにより2分割され、
一方の光はテーブルとともに移動する移動鏡、他方の光
は固定鏡へ導かれる。両方の鏡で反射した光は、ビーム
スプリッタ上で重なり、干渉を起す。この干渉を利用し
て、レーザ光の基準波長λを基準に移動鏡の移動距離を
測定することができる。
゛ lが ゛しようとする・
ところでこの種のレーザ光源は一般に小型で信頼性の高
いHe−Neレーザが用いられる。He−Neレーザの
レーザ光の波長はλ=0.6328μmである。しかし
、0.6328μmという数値は、桁数が大きくてこの
ままの状態では、フィードバック信号として扱うことが
出来ない。
いHe−Neレーザが用いられる。He−Neレーザの
レーザ光の波長はλ=0.6328μmである。しかし
、0.6328μmという数値は、桁数が大きくてこの
ままの状態では、フィードバック信号として扱うことが
出来ない。
この0.6328μmの波長を光学系を駆使することに
より、たとえば波長を0.32μmに、周波数を500
kHzにそれぞれ変換ツることが技術的に可能となって
いる。
より、たとえば波長を0.32μmに、周波数を500
kHzにそれぞれ変換ツることが技術的に可能となって
いる。
1」匹l」
そこで、この発明は、波長をこのようにして小さい桁数
にしたレーザ光により測長が容易に行えるレーザ測長方
法を提供することを目的としている。
にしたレーザ光により測長が容易に行えるレーザ測長方
法を提供することを目的としている。
RJUと塁上−
この発明は特許請求の範囲を要旨としている。
i を解゛するだめの−[
この発明では、レーザ光源から出力されるレーザ光のJ
iS*波と、測定物からくるこのレーザ光の測定波を受
けて、この基準波と測定波を干渉させて干渉波を作る。
iS*波と、測定物からくるこのレーザ光の測定波を受
けて、この基準波と測定波を干渉させて干渉波を作る。
そしてこの干渉波から正弦波を作り、この正弦波をパル
ス波にする。このパルス波から位相のずれたA相のパル
ス波と8相のパルス波を得て、A相のパルス波とB相の
パルス波の立上りと立下りの際に測定物の移動量に対応
するカークント用のパルス波を発生する。測定波の周波
数が、基準波の周波数より高いとぎはこの発生パルスを
アップカウントし、低いときはこの発生パルスをダウン
カウントする。
ス波にする。このパルス波から位相のずれたA相のパル
ス波と8相のパルス波を得て、A相のパルス波とB相の
パルス波の立上りと立下りの際に測定物の移動量に対応
するカークント用のパルス波を発生する。測定波の周波
数が、基準波の周波数より高いとぎはこの発生パルスを
アップカウントし、低いときはこの発生パルスをダウン
カウントする。
火遊」(
第1図と第2図はこの発明のレーザ測長方法を実施する
ためのマニシングセンタを示している。マニシングセン
タ1は、ベース101コラム11、CNCl!’置2、
ス装ンドルヘッド12、サドル13,14、テーブル1
5、レーザ測長装置16を備えている。
ためのマニシングセンタを示している。マニシングセン
タ1は、ベース101コラム11、CNCl!’置2、
ス装ンドルヘッド12、サドル13,14、テーブル1
5、レーザ測長装置16を備えている。
スピンドルヘッド12は、スピンドル201工具23、
主モータ21、自動工具交換装置22を右している。
主モータ21、自動工具交換装置22を右している。
コラム11にはサーボモータ24が設けられている。ま
たコラム11の側部には、レーザ測長装置16のレーザ
ヘッド40および偏光ビームスプリッタ41が固定され
ている。
たコラム11の側部には、レーザ測長装置16のレーザ
ヘッド40および偏光ビームスプリッタ41が固定され
ている。
またnt記ススピンドルヘッド12はコーナーVユーブ
42が固定されている。
42が固定されている。
ベース10の上にはサドル13が固定されている。υド
ル13にはサドル14がスライド可能に設けられている
。このサドル14の−Fには一アーブル15がスライド
可能に設けられている。テーブル15の」二にはワーク
Wが設定されている。サドル13にはサーボモータ30
が内蔵されている。またサドル14にはサーボモータ3
1が設けられている。
ル13にはサドル14がスライド可能に設けられている
。このサドル14の−Fには一アーブル15がスライド
可能に設けられている。テーブル15の」二にはワーク
Wが設定されている。サドル13にはサーボモータ30
が内蔵されている。またサドル14にはサーボモータ3
1が設けられている。
第2図を参照する。サーボモータ24には送りねじ32
が取付けられている。この送りねじ32にはナツト33
がかみ合っている。
が取付けられている。この送りねじ32にはナツト33
がかみ合っている。
プツト33はスピンドルヘッド12に固定されている。
これによりサーボモータ24を回転すると、スピンドル
ヘッド12を矢印Z方向に沿って移動可能である。
ヘッド12を矢印Z方向に沿って移動可能である。
また、サーボモータ30には送りねじ26が取付けられ
ている。この送りねじ26にはナツト27がかみ合って
いる。このナツト27はサドル14に固定されている。
ている。この送りねじ26にはナツト27がかみ合って
いる。このナツト27はサドル14に固定されている。
これによりサーボモータ30を回転すると、サドル14
をY軸方向にスライド可能である。
をY軸方向にスライド可能である。
さらにサーボモータ31には送りねじ28が取付けられ
ている。この送りねじ28はナツト29にかみ合ってい
る。このナツト29はテーブル15に固定されている。
ている。この送りねじ28はナツト29にかみ合ってい
る。このナツト29はテーブル15に固定されている。
これによりサーボモータ31を回転することによりテー
ブル15はX軸方向く第1図参照)にスライド可能であ
る。
ブル15はX軸方向く第1図参照)にスライド可能であ
る。
第3図を参照する。ベース10にはビームスプリッタ4
3が固定されている。またサドル14にはコーナキュー
ブ45が固定されている。テーブル15にはコーナキュ
ーブ44が固定されている。
3が固定されている。またサドル14にはコーナキュー
ブ45が固定されている。テーブル15にはコーナキュ
ーブ44が固定されている。
第4図を参照する。
レーザ光源46から出たレーザ光りは、2つのレーザ光
L+ とL2に分けられる。レーザ光L1はコーナキュ
ーブ42および偏光ビームスプリッタ41により処理手
段90に達する。
L+ とL2に分けられる。レーザ光L1はコーナキュ
ーブ42および偏光ビームスプリッタ41により処理手
段90に達する。
他方のレーザ光L2はビームスプリッタ43においてレ
ーザ光13.L4に分けられる。
ーザ光13.L4に分けられる。
レーザ光L3はコーナキューブ45において反射されビ
ームスプリッタ43および偏光ビームスプリッタ41に
より処理手段80に達づる。レーザ光L4は、コーナキ
l−144とビームスプリッタ43により反則されて処
理手段70に達する。
ームスプリッタ43および偏光ビームスプリッタ41に
より処理手段80に達づる。レーザ光L4は、コーナキ
l−144とビームスプリッタ43により反則されて処
理手段70に達する。
処理手段70には、テーブルのX軸方向の移動距離に対
応する測定波f M Xと、レーザヘッド40のレーザ
光源46の基準波fsが入る。同様に処理手段80には
テーブルのY軸方向の移動距離を示す測定波fMYと、
基準波fsが入る。処理手段90にはスピンドルヘッド
のZ軸方向の移動距離を示す測定波fMZと、基準波f
sが入る。処理手段70.80.90はCNC装置2に
つながっている。
応する測定波f M Xと、レーザヘッド40のレーザ
光源46の基準波fsが入る。同様に処理手段80には
テーブルのY軸方向の移動距離を示す測定波fMYと、
基準波fsが入る。処理手段90にはスピンドルヘッド
のZ軸方向の移動距離を示す測定波fMZと、基準波f
sが入る。処理手段70.80.90はCNC装置2に
つながっている。
これらの処理手段70.80.90は処理手順が同じで
ある。そこで第5図の流れ図で処理手段70における処
理方法を代表して説明する。そして第6図も参照する。
ある。そこで第5図の流れ図で処理手段70における処
理方法を代表して説明する。そして第6図も参照する。
基準波fs (第6図<A)参照)と、測定波fMX
(第6図(B)参照)が処理手段70において干渉波
fs +fMXを作る(第6図(C)参照)。この干渉
波を検波(第6図(D)参照)して負成分を除き、低周
波ろ液処理をすることで波長が0.32μmの正弦波を
作る(第6図(E)参照)。このあと、周波数てい倍を
2回して(第6図(F)(G)参照)、周波数を4倍に
する。0.32μmの波長を4倍まで周波数でい倍する
ことにより、波長が0.08μmとなる。
(第6図(B)参照)が処理手段70において干渉波
fs +fMXを作る(第6図(C)参照)。この干渉
波を検波(第6図(D)参照)して負成分を除き、低周
波ろ液処理をすることで波長が0.32μmの正弦波を
作る(第6図(E)参照)。このあと、周波数てい倍を
2回して(第6図(F)(G)参照)、周波数を4倍に
する。0.32μmの波長を4倍まで周波数でい倍する
ことにより、波長が0.08μmとなる。
0.08μmのこの波長を波形整形して2値化する(第
6図(H)参照)。
6図(H)参照)。
このパルス波を115分周して5パルスをカウントする
ごとに1パルスを出力する(第6図(1)(J)参照)
。つまり0.4μmの波長のA相のパルス波とB相のパ
ルス波を作る。このB相のパルス波はA相のパルス波に
対して1パルス(0,08μm波長分)位相J3 <れ
になるようにパルス位置が設定される。
ごとに1パルスを出力する(第6図(1)(J)参照)
。つまり0.4μmの波長のA相のパルス波とB相のパ
ルス波を作る。このB相のパルス波はA相のパルス波に
対して1パルス(0,08μm波長分)位相J3 <れ
になるようにパルス位置が設定される。
これらのA相とB相のパルス波を第4図のCNC装置2
(第4図参照)が受けとった場合には、A相とB相の立
上り、立下りをカウントして第6図(△)(B)のパル
スを作る。
(第4図参照)が受けとった場合には、A相とB相の立
上り、立下りをカウントして第6図(△)(B)のパル
スを作る。
これにより、CNC8置ではたとえば1つのA相のパル
ス波と1つのB相のパルス波のパルス波に対応して第6
図(1)(J)で示すように0.08μm 、0.16
μm 、0.08μm 、0.08μmの間隔で計4回
のカウントをする。理想的に各パルスを0.1μmの分
?J長さでカウントする場合に比べて誤差が−0,02
t1m−0,06μIll におさえることができる。
ス波と1つのB相のパルス波のパルス波に対応して第6
図(1)(J)で示すように0.08μm 、0.16
μm 、0.08μm 、0.08μmの間隔で計4回
のカウントをする。理想的に各パルスを0.1μmの分
?J長さでカウントする場合に比べて誤差が−0,02
t1m−0,06μIll におさえることができる。
そして基準波fsの周波数Jこり測定波fMXの周波数
が高い時(つまりテーブルが近づく時)に第6図(K)
のパルスを加締(アップカウント)させる。
が高い時(つまりテーブルが近づく時)に第6図(K)
のパルスを加締(アップカウント)させる。
逆に、装置はfsの周波数より測定はfMXの周波数が
低い時〈つまりテーブルが遠ざかる時)に、第6図(K
)のパルスを減粋(ダウンカウント)させる。これにに
リテーブルのX軸方向の移vJll距I!1ll)が判
る。
低い時〈つまりテーブルが遠ざかる時)に、第6図(K
)のパルスを減粋(ダウンカウント)させる。これにに
リテーブルのX軸方向の移vJll距I!1ll)が判
る。
なおテーブルのY軸方向の移動量とスピンドルヘッドの
Z軸方向の移動量も同様にしてTりる。
Z軸方向の移動量も同様にしてTりる。
ところでレーザ光源はHa−Neレーザに限らず他の形
式のものでもよい。
式のものでもよい。
1肚立l刺
以」−説明したように、HO−Neレーザ光のような桁
数の比較的多い波長を有するレーザ光を測長に使用でき
、レーザ測長が容易に行える。
数の比較的多い波長を有するレーザ光を測長に使用でき
、レーザ測長が容易に行える。
第1図はこの発明のレーザ測長方法を実施するマニシン
グセンタを示す図、第2図は同マニシングセンタの側面
図、第3図はマニシングセンタの一部を示す図、第4図
は光学系と処理手段を示す図、第5図は処理手順を示J
図、第6図は波形図である。 15・・・テーブル 16・・・レーザ測長装置 40・・・レーザヘッド 第 1 口 第2図 M3図 第4図
グセンタを示す図、第2図は同マニシングセンタの側面
図、第3図はマニシングセンタの一部を示す図、第4図
は光学系と処理手段を示す図、第5図は処理手順を示J
図、第6図は波形図である。 15・・・テーブル 16・・・レーザ測長装置 40・・・レーザヘッド 第 1 口 第2図 M3図 第4図
Claims (1)
- レーザ光源から出力されるレーザ光の基準波と、測定物
からくるこのレーザ光の測定波を受けて、この基準波と
測定波を干渉させて干渉波を作り、この干渉波から正弦
波を作り、この正弦波をパルス波にして、このパルス波
から位相のずれたA相のパルス波とB相のパルス波を得
て、A相のパルス波とB相のパルス波の立上りと立下り
の際に測定物の移動量に対応するカウント用のパルス波
を発生し、測定波の周波数が基準波の周波数より高いと
きはこの発生パルスを加算し、低いときはこの発生パル
スを減算して測長するレーザ測長方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63035040A JPH01210803A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | レーザ測長方法 |
EP89902544A EP0408747A1 (en) | 1988-02-19 | 1989-02-20 | Length measuring method by using laser beams |
KR1019890701914A KR900700849A (ko) | 1988-02-19 | 1989-02-20 | 레이저 길이 측정 방법 |
PCT/JP1989/000165 WO1989007383A2 (fr) | 1988-02-19 | 1989-02-20 | Procede de mesure de longueurs a l'aide de faisceaux lasers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63035040A JPH01210803A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | レーザ測長方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01210803A true JPH01210803A (ja) | 1989-08-24 |
JPH0585001B2 JPH0585001B2 (ja) | 1993-12-06 |
Family
ID=12430932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63035040A Granted JPH01210803A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | レーザ測長方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0408747A1 (ja) |
JP (1) | JPH01210803A (ja) |
KR (1) | KR900700849A (ja) |
WO (1) | WO1989007383A2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5164602A (en) * | 1991-08-23 | 1992-11-17 | Westinghouse Electric Corp. | Machine guidance system utilizing fiber optics |
CN1304814C (zh) * | 2005-02-25 | 2007-03-14 | 清华大学 | 具有方向识别功能的自混合干涉HeNe激光位移传感器 |
CN1317543C (zh) * | 2005-10-21 | 2007-05-23 | 清华大学 | 猫眼折叠腔位移自传感氦氖激光器*** |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58191906A (ja) * | 1982-05-04 | 1983-11-09 | Canon Inc | 基準尺を用いた測長方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58169004A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 大気中での高精度干渉測長法 |
JPS6110707A (ja) * | 1984-06-26 | 1986-01-18 | Norito Suzuki | 光ビ−ト測長装置 |
JPS61175505A (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-07 | Toshiba Corp | マイクロメ−タ |
-
1988
- 1988-02-19 JP JP63035040A patent/JPH01210803A/ja active Granted
-
1989
- 1989-02-20 KR KR1019890701914A patent/KR900700849A/ko not_active Application Discontinuation
- 1989-02-20 EP EP89902544A patent/EP0408747A1/en not_active Withdrawn
- 1989-02-20 WO PCT/JP1989/000165 patent/WO1989007383A2/ja not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58191906A (ja) * | 1982-05-04 | 1983-11-09 | Canon Inc | 基準尺を用いた測長方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1989007383A2 (fr) | 1989-08-24 |
EP0408747A1 (en) | 1991-01-23 |
JPH0585001B2 (ja) | 1993-12-06 |
KR900700849A (ko) | 1990-08-17 |
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