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
Classifications
-
- 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
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
-
- 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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- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
-
- 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
Landscapes
- 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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