JPH04105006A - 非接触測定装置 - Google Patents
非接触測定装置Info
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- JPH04105006A JPH04105006A JP2223288A JP22328890A JPH04105006A JP H04105006 A JPH04105006 A JP H04105006A JP 2223288 A JP2223288 A JP 2223288A JP 22328890 A JP22328890 A JP 22328890A JP H04105006 A JPH04105006 A JP H04105006A
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- JP
- Japan
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- lens
- light
- collimator lens
- distance
- collimator
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 13
- 230000011514 reflex Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 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
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は非接触測定装置に係り、特にコンベア等により
連続して搬送されてくる測定物（ワーク）の外形寸法を
レーザ光等の走査に基づいて測定する非接触測定装置に
関する。
連続して搬送されてくる測定物（ワーク）の外形寸法を
レーザ光等の走査に基づいて測定する非接触測定装置に
関する。
従来の非接触測定装置には、レーザ光の投光部と受光部
との間に測定物を介在させ、その測定物の外径寸法等を
レーザ光の走査に基づいて測定するものがある。
との間に測定物を介在させ、その測定物の外径寸法等を
レーザ光の走査に基づいて測定するものがある。
この非接触測定装置は第４図に示すように、半導体レー
ザ３０２かる発振されたレーザ光を半導体レーザ３０２
内のレンズで平行光線３０６にし、この平行光線３０６
を一定速度で回転する多面のポリゴンミラー３０８で反
射する。反射した平行光線３１０はコリメータレンズ３
１２て屈折されて測定物３１４の中心線上であってコリ
メータレンズ３１２の焦点距離で焦点を結ぶ。またコリ
メータレンズ３１２で屈折した光線はコリメータレンズ
３１２の光軸に平行光線となり、受光用レンズ３１６を
介して受光素子３１８に導かれる。従って、この平行光
線で走査領域を１走査すると走査領域内の測定物３１４
の直径寸法等を測定する二とができる。
ザ３０２かる発振されたレーザ光を半導体レーザ３０２
内のレンズで平行光線３０６にし、この平行光線３０６
を一定速度で回転する多面のポリゴンミラー３０８で反
射する。反射した平行光線３１０はコリメータレンズ３
１２て屈折されて測定物３１４の中心線上であってコリ
メータレンズ３１２の焦点距離で焦点を結ぶ。またコリ
メータレンズ３１２で屈折した光線はコリメータレンズ
３１２の光軸に平行光線となり、受光用レンズ３１６を
介して受光素子３１８に導かれる。従って、この平行光
線で走査領域を１走査すると走査領域内の測定物３１４
の直径寸法等を測定する二とができる。
このように、非接触測定装置のコリメータレンズ３１２
と測定物３１４の間隔はコリメータレンズ３１２の焦点
距離ｆと同一距離に設定される。
と測定物３１４の間隔はコリメータレンズ３１２の焦点
距離ｆと同一距離に設定される。
〔発明が解決しようとする課題二
しかしながら、非接触測定装置を種々の搬送用コンベア
等に使用する場合、コリメータレンズと測定物の間隔ｆ
を変えないと使用できない場合がある。
等に使用する場合、コリメータレンズと測定物の間隔ｆ
を変えないと使用できない場合がある。
この場合、焦点距離ｆの異なる別のコリメータレンズに
変える必要があるので、予めコストの高い種々のコリメ
ータレンズを準備しておかねばならないという問題があ
る。
変える必要があるので、予めコストの高い種々のコリメ
ータレンズを準備しておかねばならないという問題があ
る。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、コリ
メータレンズを変えずにコリメータレンズと測定物の間
隔を変えることができる非接触測定装置を提供すること
を目的とする。
メータレンズを変えずにコリメータレンズと測定物の間
隔を変えることができる非接触測定装置を提供すること
を目的とする。
本発明は、前記目的を達成する為に、発光部から発振さ
れた光線の走査に基づ″、為で測定物形状を測定する非
接触測定装置であって、前記発光部から発振されレンズ
を介してポリゴンミラーで反射された前記光線をコリメ
ータレンズで屈折して該コリメータレンズの光軸に平行
光線とすると共に前記測定物の位置で焦点を結ばせ、前
記焦点を結んだ平行光線を受光レンズを介して受光素子
で受光する非接触測定装置におし）で、測定物とコリメ
ータレンズとの距離に応じて前記発光部とレンズとの距
離を可変できる手段を備えたことを特徴とする。
れた光線の走査に基づ″、為で測定物形状を測定する非
接触測定装置であって、前記発光部から発振されレンズ
を介してポリゴンミラーで反射された前記光線をコリメ
ータレンズで屈折して該コリメータレンズの光軸に平行
光線とすると共に前記測定物の位置で焦点を結ばせ、前
記焦点を結んだ平行光線を受光レンズを介して受光素子
で受光する非接触測定装置におし）で、測定物とコリメ
ータレンズとの距離に応じて前記発光部とレンズとの距
離を可変できる手段を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、発光部とレンズとの距離を可変できる
手段を備えているので、発光部をレンズの焦点距離より
近い位置又は遠い位置に配置することができる。従って
、発振された光線をレンズで屈折して、コリメータレン
ズに入射する時、収束光線又は発散光線とすることがで
きるので、コリメータレンズから出射される光線が焦点
を結ぶ位置を、コリメータレンズの焦点位置以外の位置
に変えることができる。
手段を備えているので、発光部をレンズの焦点距離より
近い位置又は遠い位置に配置することができる。従って
、発振された光線をレンズで屈折して、コリメータレン
ズに入射する時、収束光線又は発散光線とすることがで
きるので、コリメータレンズから出射される光線が焦点
を結ぶ位置を、コリメータレンズの焦点位置以外の位置
に変えることができる。
以下添付図面に従って本発明に係る非接触測定装置の好
ましい実施例を詳説する。
ましい実施例を詳説する。
第１図は本発明に係る非接触測定装置の全体構成図であ
る。同図に示すように、この非接触測定装置は測定部１
００とコントローラ部２００とから成り、測定部１００
は主として発光＠１０２、ポリゴンミラー１０４、コリ
メータレンズ１０８等から成る投光手段と、受光レンズ
１１０、受光素子１１２等から成る受光手段とから構成
されている。
る。同図に示すように、この非接触測定装置は測定部１
００とコントローラ部２００とから成り、測定部１００
は主として発光＠１０２、ポリゴンミラー１０４、コリ
メータレンズ１０８等から成る投光手段と、受光レンズ
１１０、受光素子１１２等から成る受光手段とから構成
されている。
上記発光部１０２の半導体レーザ光源１４０（第２図参
照）から発振されたレーザ光は、一定速度で回転する多
面のポリゴンミラー１０４で反射されたのち、コリメー
タレンズ１０８により平行光線となって投光される。即
ち、投光手段は、ポリゴンミラー１０４の１面毎に所定
の走査領域を１走査すべくレーザ光を投光する。
照）から発振されたレーザ光は、一定速度で回転する多
面のポリゴンミラー１０４で反射されたのち、コリメー
タレンズ１０８により平行光線となって投光される。即
ち、投光手段は、ポリゴンミラー１０４の１面毎に所定
の走査領域を１走査すべくレーザ光を投光する。
発光部１０２は第２図に示すように、ケース１３８、半
導体レーザ光源１４０、凸レンズ１４２等から成り、凸
レンズ１４２はケース１３８の凹邪内に固定されている
。そして凸レンズ１４２の光軸上には半導体レーザ光源
１４０がケース１３８にねじ結合１３９を介して螺合さ
れ、半導体レーザ光源１４０の後部には調整ビン１４４
が固着されている。従って調整ビン１４４を回動すると
半導体レーザ光源１４０が凸レンズ１４２の光軸方向に
移動する。尚、第２図上て１４６はロックねじ１４５て
調整ビン１４４をロックすることができる。
導体レーザ光源１４０、凸レンズ１４２等から成り、凸
レンズ１４２はケース１３８の凹邪内に固定されている
。そして凸レンズ１４２の光軸上には半導体レーザ光源
１４０がケース１３８にねじ結合１３９を介して螺合さ
れ、半導体レーザ光源１４０の後部には調整ビン１４４
が固着されている。従って調整ビン１４４を回動すると
半導体レーザ光源１４０が凸レンズ１４２の光軸方向に
移動する。尚、第２図上て１４６はロックねじ１４５て
調整ビン１４４をロックすることができる。
この発光部１０２において、半導体レーザ光源１４０を
凸レンズ１４２の焦点距離ｆ、 より前方に配置する
と、半導体レーザ光源１４０から発振されたレーザ光は
、凸レンズ１４２で屈折されても平行光線にならずに発
散光線１４６となってポリゴンミラー１０４で反射され
る。従ってポリコンミラー１０４で反射された反射光線
も発散光線１４８となってコリメータレンズ１０８に入
射する。
凸レンズ１４２の焦点距離ｆ、 より前方に配置する
と、半導体レーザ光源１４０から発振されたレーザ光は
、凸レンズ１４２で屈折されても平行光線にならずに発
散光線１４６となってポリゴンミラー１０４で反射され
る。従ってポリコンミラー１０４で反射された反射光線
も発散光線１４８となってコリメータレンズ１０８に入
射する。
入射した光線はコリメークレンズ１０８で屈折され、屈
折された光線１５０１よｆ′ の位置で焦点を結ぶ工こ
のｆ′ の位置はコリメータレンズ１０８の線点距離ｆ
２ よりコリメークレンズ１０とから離れた位置になる
。従ってコリメークレンズ１０８と測定物１２０間の距
離寸法を犬きくすることができる。
折された光線１５０１よｆ′ の位置で焦点を結ぶ工こ
のｆ′ の位置はコリメータレンズ１０８の線点距離ｆ
２ よりコリメークレンズ１０とから離れた位置になる
。従ってコリメークレンズ１０８と測定物１２０間の距
離寸法を犬きくすることができる。
上述したようにｆ の位置で焦点を結んだレーザ光は
、第１図に示すように受光レンズ１１０を介して受光素
子１１２に集光され、ここで光電変換される。従って、
所定の走査領域に測定物（ワーク）１２０を位置させる
と、そのワーク１２０の外形形状に応じてレーザ光が遮
断され、受光素子１１２からは光の明暗に応じた電気信
号が出力される。尚、１１４．１１６はそれぞれレンズ
保護用のガラス窓であり、１１８は各走査毎に信号を出
力する同期用の受光素子である。
、第１図に示すように受光レンズ１１０を介して受光素
子１１２に集光され、ここで光電変換される。従って、
所定の走査領域に測定物（ワーク）１２０を位置させる
と、そのワーク１２０の外形形状に応じてレーザ光が遮
断され、受光素子１１２からは光の明暗に応じた電気信
号が出力される。尚、１１４．１１６はそれぞれレンズ
保護用のガラス窓であり、１１８は各走査毎に信号を出
力する同期用の受光素子である。
一方、第１図に示すコントローラ部２００は、生として
中央処理装置（ＣＰＵ）２０２、クロックパルス発生器
２０４、カウンタ２０Ｇ、ゲート回路２Ｃ１８、二ン／
検昌器２１Ｄ５記値装置２２０等から構成されて′、）
る。
中央処理装置（ＣＰＵ）２０２、クロックパルス発生器
２０４、カウンタ２０Ｇ、ゲート回路２Ｃ１８、二ン／
検昌器２１Ｄ５記値装置２２０等から構成されて′、）
る。
このコントローラ！２００は、測定部１０００受光累子
１１２から加えられる電気信号に基つむ）でワーク１２
０を走査したレーザ光の影が生しで、する時間の長さを
演算することによ；フサ法をヨリ定する。
１１２から加えられる電気信号に基つむ）でワーク１２
０を走査したレーザ光の影が生しで、する時間の長さを
演算することによ；フサ法をヨリ定する。
即ち、エツジ検出器２１０は、受光素子１１２から加え
られる光の明暗に応じた電気信号の立ち上がり時及び立
ち下がり時にパルス信号をゲート回ｉ！８２０８に出力
する。
られる光の明暗に応じた電気信号の立ち上がり時及び立
ち下がり時にパルス信号をゲート回ｉ！８２０８に出力
する。
ゲート回路２０８はエツジ検出器２１０からパルス信号
が加えられると、その間ゲートを開く。
が加えられると、その間ゲートを開く。
クロックパルス発生器２０４は高速クロックパルスをゲ
ート回路２０８に出力し、カウンタ２Ｑ６はこのクロッ
クパルスを計数してその計数値を示す信号をＣＰＵ２０
２に出力する。ＣＰＵ２０２は、ゲート回路２０８から
入力するワーク１２０の各エツジ位置走査時におけるカ
ウンタ２０６の計数値に基づいて、ワーク１２０の影が
生じている時間の長さを演算することによりワーク１２
０の寸法（外径）を測定する。尚、レーザ光は一定速度
でワーク１２０を走査しているため、前記ワーク１２０
の影が生じている時間の長さは、ワーク１２０の外径に
対応する。また、多面ポリコンミラー１０４の１面毎、
即ち１走査毎にワーク１２０の外径が測定されるが、通
常は複数回の予め設定された回数の測定を行い、その平
均値をとることにより測定精度を上げている。
ート回路２０８に出力し、カウンタ２Ｑ６はこのクロッ
クパルスを計数してその計数値を示す信号をＣＰＵ２０
２に出力する。ＣＰＵ２０２は、ゲート回路２０８から
入力するワーク１２０の各エツジ位置走査時におけるカ
ウンタ２０６の計数値に基づいて、ワーク１２０の影が
生じている時間の長さを演算することによりワーク１２
０の寸法（外径）を測定する。尚、レーザ光は一定速度
でワーク１２０を走査しているため、前記ワーク１２０
の影が生じている時間の長さは、ワーク１２０の外径に
対応する。また、多面ポリコンミラー１０４の１面毎、
即ち１走査毎にワーク１２０の外径が測定されるが、通
常は複数回の予め設定された回数の測定を行い、その平
均値をとることにより測定精度を上げている。
次に、上記ワーク径の測定の詳細について説明する。
第２図に示すように半導体レーザ光源１４０からレーザ
光が発振されると、レーザ光は凸レンズ１４２て屈折さ
れて発散光線１４６となってポリコンミラー１０４で反
射される。反射された光線は発散光線１４８となってコ
リメータレンズ１０８に入射し、コリメータレンズ１０
８て屈折されてｆ′ の位置で焦点を結ぶ。ｆ′ の位
置にはワーク１２０が配置されているので、ワーク１２
０の外形形状に応じてレーザ光が遮断される。
光が発振されると、レーザ光は凸レンズ１４２て屈折さ
れて発散光線１４６となってポリコンミラー１０４で反
射される。反射された光線は発散光線１４８となってコ
リメータレンズ１０８に入射し、コリメータレンズ１０
８て屈折されてｆ′ の位置で焦点を結ぶ。ｆ′ の位
置にはワーク１２０が配置されているので、ワーク１２
０の外形形状に応じてレーザ光が遮断される。
従って、焦点を結んだレーザ光の立ち上がり光線と立ち
下がり光線が受光レンズ１１０を介して受光素子１１２
に加えられる。受光素子は加えみれた立ち上がり光線と
立ち下がり光線とをパルス信号に変換してエツジ検出器
２１０に出力する。
下がり光線が受光レンズ１１０を介して受光素子１１２
に加えられる。受光素子は加えみれた立ち上がり光線と
立ち下がり光線とをパルス信号に変換してエツジ検出器
２１０に出力する。
この受光素子１１２から出力されるパルス信号は、焦点
を結んだレーザ光の立ち上がり光線と立ち下がり光線と
に基づいて出力されるので、第３図に示すように矩形状
の波形１６０．１６２となり雑音の影響を受けない。従
ってワーク１２０の測定寸法の精度を高めることができ
る。
を結んだレーザ光の立ち上がり光線と立ち下がり光線と
に基づいて出力されるので、第３図に示すように矩形状
の波形１６０．１６２となり雑音の影響を受けない。従
ってワーク１２０の測定寸法の精度を高めることができ
る。
前記実施例ではコリメータレンズ１０８とワーク１２０
間の距離をコリメータレンズ１０８の焦点路ｎ ｆ ２
より大きくすることについて述べたが、半導体レーザ
光源１４０の位置を凸レンズ１４２の焦点距離ｆ１ よ
り後方に配置して凸レンズ１４２からの出射光を収束光
線とし、コリメータレンズ１０８とワーク１２０間の距
離寸法をコリメータレンズ１０８の焦点距離ｆ２ より
小さくすることができる。
間の距離をコリメータレンズ１０８の焦点路ｎ ｆ ２
より大きくすることについて述べたが、半導体レーザ
光源１４０の位置を凸レンズ１４２の焦点距離ｆ１ よ
り後方に配置して凸レンズ１４２からの出射光を収束光
線とし、コリメータレンズ１０８とワーク１２０間の距
離寸法をコリメータレンズ１０８の焦点距離ｆ２ より
小さくすることができる。
前記実施例では半導体レーザ光源１４０を移動して凸レ
ンズ１４２からの距離を変化させたが、これに限らず、
凸レンズ１４２を移動してこの距離を変化させてもよい
。また前記実施例では凸レンズ１４２を１枚使用したが
、複数枚のレンズを組み合わせてもよい。
ンズ１４２からの距離を変化させたが、これに限らず、
凸レンズ１４２を移動してこの距離を変化させてもよい
。また前記実施例では凸レンズ１４２を１枚使用したが
、複数枚のレンズを組み合わせてもよい。
尚、前記実施例では半導体レーザ光線について述べたが
、これに限らず、例えばヘリウムネオン光線等について
も同様に適用することができる。
、これに限らず、例えばヘリウムネオン光線等について
も同様に適用することができる。
モしてレーザ光線の場合凸レンズ１４２てその光を発散
光としたが、光源から発振される光が平行光の場合は凹
レンズを使用して発散光としてもよい。
光としたが、光源から発振される光が平行光の場合は凹
レンズを使用して発散光としてもよい。
以上述べたように本発明に係る非接触測定装置によれば
、コリメータレンズを変えずにコリメータレンズと測定
物間の距離を可変することができる。従って、コリメー
タレンズと測定物間の距離を変える毎に新たなコリメー
タレンズに変える必要がないので、コストの高い種々の
コリメータレンズを予め準備しておく必要がな□、）。
、コリメータレンズを変えずにコリメータレンズと測定
物間の距離を可変することができる。従って、コリメー
タレンズと測定物間の距離を変える毎に新たなコリメー
タレンズに変える必要がないので、コストの高い種々の
コリメータレンズを予め準備しておく必要がな□、）。
第１図は本発明に係る非接触測定装置の１実施例を示す
全体構成図、第２図：まその要部拡大図、第３図は受光
器から出力されたパルス信号を示す図、第４図は従来の
非接触測定装置の要部拡大図である。 １０２・・・発光部、 １０４・・・ポリコンミラ
ー１１０・・・受光レンズ、 １１２・・受光
素子、１０８・・コリメータレンズ、 １２０・・・
測定物、１３８・・・ケース、 １４０・・半導体
レーザ光源、１４２・・・凸レンズ、 １４４・・・
調整ピン。
全体構成図、第２図：まその要部拡大図、第３図は受光
器から出力されたパルス信号を示す図、第４図は従来の
非接触測定装置の要部拡大図である。 １０２・・・発光部、 １０４・・・ポリコンミラ
ー１１０・・・受光レンズ、 １１２・・受光
素子、１０８・・コリメータレンズ、 １２０・・・
測定物、１３８・・・ケース、 １４０・・半導体
レーザ光源、１４２・・・凸レンズ、 １４４・・・
調整ピン。
Claims (1)
- 発光部から発振された光線の走査に基づいて測定物形状
を測定する非接触測定装置であって、前記発光部から発
振されレンズを介してポリゴンミラーで反射された前記
光線をコリメータレンズで屈折して該コリメータレンズ
の光軸に平行光線とすると共に前記測定物の位置で焦点
を結ばせ、前記焦点を結んだ平行光線を受光レンズを介
して受光素子で受光する非接触測定装置において、測定
物とコリメータレンズとの距離に応じて前記発光部とレ
ンズとの距離を可変できる手段を備えたことを特徴とす
る非接触測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2223288A JPH04105006A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 非接触測定装置 |
| US07/733,154 US5175595A (en) | 1990-08-24 | 1991-07-19 | Non-contact measuring device |
| GB9116052A GB2248109B (en) | 1990-08-24 | 1991-07-24 | Non-contact measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2223288A JPH04105006A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 非接触測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04105006A true JPH04105006A (ja) | 1992-04-07 |
Family
ID=16795788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2223288A Pending JPH04105006A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 非接触測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5175595A (ja) |
| JP (1) | JPH04105006A (ja) |
| GB (1) | GB2248109B (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5291273A (en) * | 1993-04-19 | 1994-03-01 | Creo Products Inc. | Non-contact diameter measuring method and apparatus |
| US5668631A (en) | 1993-12-20 | 1997-09-16 | Minolta Co., Ltd. | Measuring system with improved method of reading image data of an object |
| US6407817B1 (en) | 1993-12-20 | 2002-06-18 | Minolta Co., Ltd. | Measuring system with improved method of reading image data of an object |
| JP3035690B2 (ja) * | 1994-01-27 | 2000-04-24 | 株式会社東京精密 | ウェーハ直径・断面形状測定装置及びそれを組み込んだウェーハ面取り機 |
| US6141105A (en) * | 1995-11-17 | 2000-10-31 | Minolta Co., Ltd. | Three-dimensional measuring device and three-dimensional measuring method |
| US6062948A (en) * | 1996-04-19 | 2000-05-16 | Schmitt Measurement Systems, Inc. | Apparatus and method for gauging a workpiece |
| US5748321A (en) * | 1996-05-07 | 1998-05-05 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | Position and orientation tracking system |
| US6049385A (en) * | 1996-06-05 | 2000-04-11 | Minolta Co., Ltd. | Three dimensional measurement system and pickup apparatus |
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