JPH08122021A

JPH08122021A - 寸法測定器

Info

Publication number: JPH08122021A
Application number: JP26067494A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kano; 幸雄狩野; Takaaki Kishida; 任晤岸田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1994-10-25
Publication date: 1996-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】正確な寸法測定を行うことができる携帯式の
寸法測定器を提供する。【構成】被測定面２０Ｂからの反射光が２次元ＣＣＤ
センサ３６により受光され被測定面２０Ｂ上の輝点の軌
跡を表すデジタル信号が演算装置４０により受信される
と、演算装置４０はデジタル信号に基づき被測定面２０
Ｂに形成された隙間及び段差の寸法を演算する。また、
演算装置４０はケーシングと被測定物２０との距離が適
当であるか否かの判断、スリット像３８における段差の
底部に対応する部分が欠けているか否かの判断、及び段
差寸法の演算結果が最小であるか否かの判定を自動的に
行い、その判断・判定結果に基づいて正しい段差・隙間
寸法を求め、正しい段差・隙間寸法を液晶ディスプレイ
１２に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、寸法測定器に係り、よ
り詳しくは、射出したスリット光が被測定物に照射され
るようにケーシングが保持されることにより被測定物の
寸法を測定する寸法測定器に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、被測定物に対し所望の部位の寸法を測定する場合、
その簡便さからノギス等を用いて行うことが一般的であ
る。ノギスは小型軽量で携帯性に優れており、かつ所望
の部位に当接させることにより、所望の部位の寸法を容
易に測定できる。

【０００３】しかしながら、上記のようなノギス等を用
いた測定では、単一の被測定物に対し同一の部位を繰り
返し測定したとしても、そのときの被測定物に対するノ
ギス等の当接状態の違いや測定者の目の錯覚等に起因す
る誤差により、測定値が異なってしまうことが多々あっ
た。更に、被測定物の材質が軟質である場合には、ノギ
ス等を被測定物に接触させると被測定物に変形が生じる
ので、正確な測定は殆ど不可能であった。

【０００４】また、上記に関連して、被測定物に接触す
ることなく、被測定面にスリット状の光ビーム（以下、
スリット光という）を照射し、照射したスリット光の光
軸と所定の角度をもって設けられた光検出センサにて被
測定面からの反射光を受光し、その受光位置から三角測
量原理を用いて被測定面の形状を２次元又は３次元の座
標にて測定する形状測定装置が提案されている（特公昭
５０−３６３７４号公報、特開昭５６−１３８２０４号
公報、特開昭５７−２２５０８号公報、特開昭５８−５
２５０８号公報等参照）。しかし、上記の形状測定装置
では、測定を行うにあたって測定における座標系の基準
となる測定基準面上に被測定物を載置する必要があるた
め、サイズが大きすぎて載置不可能な物の寸法を測定す
ることができず、被測定物が限定されていた。更に、上
記の形状測定装置は大規模かつ高価であり、演算処理が
複雑であった。

【０００５】一方、被測定物の被測定面にスリット光を
照射し、照射したスリット光の反射光を受光し、その受
光位置から三角測量原理を用いて被測定面の隙間・段差
等の寸法を測定する、上記の形状測定装置よりも小型の
寸法測定器が存在する。但し、上記のように被測定面に
照射されたスリット光の反射光を受光し、その受光位置
から三角測量原理を用いて被測定面の隙間・段差等の寸
法を測定するには、寸法測定器と被測定面との距離を所
定の範囲内とし、スリット光の光軸を被測定面に対し略
垂直とし、更にスリット光の光束面（光束により形成さ
れる面）を被測定面に対し垂直とする必要があった。即
ち、寸法測定器と被測定面との距離が所定の範囲内でな
い場合又はスリット光の光軸が被測定面に対し略垂直で
ない場合、図５（Ａ）又は図６（Ｂ）に示すように信号
出力手段の受光面上に結像されるスリット像の一部が欠
落してしまい、正確な寸法測定ができなくなる。また、
スリット光の光束面が被測定面に対し垂直でない場合
も、図７（Ｂ）に示すようにスリット像において段差に
対応する線分３８Ｃが被測定面における段差に対応しな
くなり、正確な寸法測定ができなくなる。

【０００６】そこで、この寸法測定器で被測定面の隙間
や段差等の寸法を測定する際に、例えば図９（Ａ）及び
図９（Ｂ）に示す被測定面９２上に載置され柱状の支持
部９０Ａで寸法測定器１０のケーシング１１を支持する
治具９０を用いていた。この治具９０を用いることによ
り、寸法測定器１０は、射出されるスリット光１８の光
束面及び光軸が被測定面９２に対し垂直となり更に被測
定面９２とケーシング１１との距離Ｈが一定となるよう
に位置決めされていた。

【０００７】ところで、大型の機械、自動車等の製品出
荷前の検査等において当該機械、自動車等の局部的な部
位の寸法を測定するケースがある。この場合被測定物の
形状が複雑であったり、被測定面が傾斜していたりして
測定のための位置決めや調整作業が困難である事があ
る。また、さほど精度を要求されない寸法測定では、上
記のような手間のかかる位置決めや調整作業等が非常に
煩雑であることもある。そのため、測定者が手で保持し
ながら簡単に寸法を測定できる携帯式の寸法測定器が待
望されていた。

【０００８】しかしながら、携帯式の寸法測定器を用い
る場合には当該寸法測定器を保持している測定者の手振
れの発生は避けられないので、寸法測定器を被測定面に
対して相対的に一定の位置に位置決め（固定）すること
は困難であった。このため、携帯式の寸法測定器では正
確な寸法測定を行うことは困難であった。

【０００９】そこで、本発明は上記事実を考慮し、正確
な寸法測定を行うことができる携帯式の寸法測定器を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、スリット光を射出する射
出手段と、スリット光の反射光を受光し、スリット光を
反射した被照射物上の輝点の軌跡を表す信号を出力する
信号出力手段と、がケーシングに収納されて構成され、
スリット光が被測定物に照射されるようにケーシングが
保持されることにより被測定物の寸法を測定する寸法測
定器であって、前記信号出力手段から出力された被測定
物上の輝点の軌跡を表す信号に基づいて、輝点の軌跡を
構成する線分の各々に対応する被測定物の部位の寸法を
演算する演算手段と、前記スリット光の光束面が被測定
物に対して垂直であるか否か、及び輝点の軌跡が連続し
ているか否かを判断する判断手段と、前記判断手段によ
り前記スリット光の光束面が被測定物に対して垂直であ
ると判断され且つ輝点の軌跡が連続していると判断され
た時の演算手段による演算結果を出力する出力手段と、
を備えている。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記判断手段は、前記演算手段によ
る演算結果が最小になった場合に、前記スリット光の光
束面が被測定物に対して垂直であると判断することを特
徴とする。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は請求項２に記載の発明において、前記判断手段により
前記スリット光の光束面が被測定物に対して垂直でない
と判断された場合には、前記スリット光の光束面が被測
定物に対して垂直となるようにケーシングの向きを変化
させる指示を出力し、前記判断手段により輝点の軌跡が
連続していないと判断された場合には、輝点の軌跡が連
続するようにケーシングの向き又は被測定物に対するケ
ーシングの距離を変化させる指示を出力する指示手段を
更に備えたことを特徴とする。

【００１３】更に、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の発明において、前記指示手段は、ケーシングの向き
の変化方向及び被測定物に対するケーシングの距離の変
化方向を各々表す複数のランプを備え、複数のランプの
何れかのランプを点灯させることによりケーシングの向
き又は被測定物に対するケーシングの距離を変化させる
指示を出力することを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明では、射出手段により射出
されたスリット光が被測定物に照射されるようにケーシ
ングが保持されると、信号出力手段はこのスリット光の
反射光を受光し、スリット光を反射した被測定物上の輝
点の軌跡を表す信号を出力する。そして演算手段が信号
出力手段から出力された被測定物上の輝点の軌跡を表す
信号に基づいて、輝点の軌跡を構成する線分の各々の寸
法を演算する。

【００１５】ところで、従来技術においても述べたよう
に、被測定物に照射されたスリット光の反射光を受光
し、その受光位置から三角測量原理を用いて被測定物の
隙間・段差等の正確な寸法を測定するには、ケーシング
と被測定物との距離を所定の範囲内とし更にスリット光
の光軸を被測定物に対し略垂直とすることにより、信号
出力手段の受光面上に結像される輝点の軌跡を示すスリ
ット像が欠落しないようにし、更にスリット光の光束面
を被測定物に対し垂直とする必要がある。

【００１６】請求項１の発明では、判断手段はスリット
光の光束面が被測定物に対して垂直であるか否か、及び
輝点の軌跡が連続しているか否かの判断とを行うことが
できる。また、射出手段及び信号出力手段を収納したケ
ーシングが保持されるので、ケーシングと被測定物との
距離及びケーシングの向き（スリット光の光軸の被測定
物に対する傾斜角やスリット光の光束面の被測定物に対
する傾斜角）は変動可能である。

【００１７】そこで、被測定物との距離を変動させつつ
被測定物に対してスリット光の光軸の傾斜角及び光束面
の傾斜角を垂直近辺で変動するように、ケーシングを保
持して微動させることにより、スリット光の光束面が被
測定物に対して垂直であり且つ輝点の軌跡が連続してい
る状態を作ることができる。判断手段がこの状態になっ
たことを判断した時の演算手段による演算結果こそが、
適切な演算結果と考えることができるので、この時の演
算結果を出力手段が出力することにより、寸法測定器を
取り扱うオペレータは正しい寸法を得ることができる。

【００１８】これにより、寸法測定器を保持しているオ
ペレータの手振れにより正確な寸法測定を行うことがで
きないという問題を解消し、被測定物の寸法測定を容易
かつ迅速に行うことができる。

【００１９】ところで、スリット光の光束面の被測定物
に対する傾斜角を垂直近辺で変動させた場合について以
下に述べる。まず、スリット光の光束面が被測定物に対
して垂直でない場合、例えば図７（Ａ）に示すように隙
間及び段差を有する被測定面２０Ｂに照射されるスリッ
ト光１８の光束面が被測定面２０Ｂに対し垂直でない場
合は、段差Ｌよりも大きな寸法Ｍに対応する線分のスリ
ット像３８Ｃ（図７（Ｂ）参照）を表す信号が信号出力
手段により出力され、段差Ｌよりも大きな寸法Ｍが演算
手段により求められる。また、図７（Ｃ）に示すように
照射されるスリット光１８の光束面が被測定面２０Ｂに
対し垂直である場合は、段差Ｌに対応する線分のスリッ
ト像３８Ｄ（図７（Ｄ）参照）を表す信号が信号出力手
段により出力され、段差Ｌが演算手段により求められ
る。更に、図７（Ｅ）に示すように照射されるスリット
光１８の光束面が被測定面２０Ｂに対して垂直となる位
置を越えて光束面の被測定面２０Ｂに対する傾斜角度が
垂直でなくなった場合は、上記の図７（Ａ）に示す場合
と同様に段差Ｌよりも大きな寸法Ｎに対応する線分のス
リット像３８Ｅ（図７（Ｆ）参照）を表す信号が信号出
力手段により出力され、段差Ｌよりも大きな寸法Ｎが演
算手段により求められる。従って、スリット光の光束面
の被測定物に対する傾斜角が垂直である場合、演算手段
による演算結果は最小となる。従って、判断手段は、請
求項２記載の発明のように演算手段による演算結果が最
小となった場合にスリット光の光束面が被測定物に対し
て垂直であると判断することができる。

【００２０】請求項３記載の発明では、指示手段は、判
断手段によりスリット光の光束面が被測定物に対して垂
直でないと判断された場合にスリット光の光束面が被測
定物に対して垂直となるようにケーシングの向きを変化
させる指示を出力する。この指示の出力は、請求項４記
載の発明のようにケーシングの向きの変化方向を表すラ
ンプを点灯させることにより行うことができる。よっ
て、オペレータは指示手段による指示に従えば、スリッ
ト光の光束面を被測定物に対して垂直とするための調整
作業を容易かつ迅速に行うことができる。

【００２１】また、指示手段は、判断手段により輝点の
軌跡が連続していないと判断された場合に輝点の軌跡が
連続するようにケーシングの向き又は被測定物に対する
ケーシングの距離を変化させる指示を出力する。この指
示の出力は、請求項４記載の発明のように被測定物に対
するケーシングの距離の変化方向を表すランプを点灯さ
せることにより行うことができる。よって、オペレータ
は指示手段による指示に従えば、輝点の軌跡を連続した
軌跡とするための調整作業を容易かつ迅速に行うことが
できる。上記のようにして、オペレータは被測定物の寸
法測定をより一層容易かつ迅速に行うことができる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の寸法測定器
の一実施例を説明する。なお、以下の実施例では図１に
示すように上面に深さが一定の溝部２０Ａが形成された
略直方体の被測定物２０を対象として、溝部２０Ａの段
差Ｌ及び隙間Ｑを測定する例を示す。

【００２３】図１に示すように、寸法測定器１０は外形
が胴長の略直方体であるケーシング１１を備えており、
このケーシング１１のスリット光１８を射出する面（以
下、ヘッドと称す）と反対側の面（図１において上面）
には、寸法の測定結果等を表示する出力手段としての液
晶ディスプレイ１２及びケーシング１１の姿勢を調整す
べき方向をオペレータに指示するための姿勢調整指示部
１４が設けられている。姿勢調整指示部１４は、ケーシ
ング１１の姿勢を右方向（ケーシング１１における矢印
Ｓ方向の回転軸１−１線を中心とした矢印Ｊで示す回転
方向）へ調整するように指示する右ランプ１４Ａ、ケー
シング１１の姿勢を現状のまま維持するように指示する
中央ランプ１４Ｂ、ケーシング１１の姿勢を左方向へ調
整するように指示する左ランプ１４Ｃ、及びケーシング
１１の姿勢を前後方向（ケーシング１１における矢印Ｔ
方向の回転軸２−２線を中心とした矢印Ｋで示す回転方
向又はその逆方向）の何れかの方向へ調整するように指
示するＮＧランプ１４Ｄを備えている。

【００２４】また、ケーシング１１の側面には、ケーシ
ング１１と被測定物２０との距離を調整すべき方向をオ
ペレータに指示するための距離調整指示部１６が設けら
れている。距離調整指示部１６は、ケーシング１１を被
測定物２０に近づけるように指示する近ランプ１６Ｃ、
ケーシング１１と被測定物２０との距離を現状のまま維
持するように指示する中央ランプ１６Ｂ、及びケーシン
グ１１を被測定物２０から遠ざけるように指示する遠ラ
ンプ１６Ａを備えている。

【００２５】図２に示すように寸法測定器１０は、光源
としての半導体レーザー２６、球面レンズで構成された
コリメータレンズ２８、及び入射されたレーザービーム
を一方向にスリット状に発散させるロッドレンズ３０を
備えた光源装置２４と、受光レンズ３４及び２次元ＣＣ
Ｄセンサ３６を備えた受光装置３２と、２次元ＣＣＤセ
ンサ３６に接続された演算装置４０と、寸法測定器１０
による寸法の開始又は停止を指示するためのスイッチ５
８と、上述した液晶ディスプレイ１２と、姿勢調整指示
部１４と、距離調整指示部１６と、を備えており、これ
らは全て図１のケーシング１１内に収納されている。な
お、上記のうち、２次元ＣＣＤセンサ３６は本発明の信
号出力手段に、光源装置２４は本発明の射出手段に、姿
勢調整指示部１４及び距離調整指示部１６は本発明の指
示手段に、それぞれ対応している。

【００２６】この寸法測定器１０によれば、ロッドレン
ズ３０から射出されたスリット光が被測定物２０の被測
定面２０Ｂに照射される。この時、被測定面２０Ｂ上に
は輝線２２（輝点の軌跡）が生じる。被測定面２０Ｂに
照射されて反射されたスリット光は、受光レンズ３４に
よって、２次元ＣＣＤセンサ３６の受光面（結像領域）
に結像される。従って、この２次元ＣＣＤセンサ３６の
結像領域には、被測定面２０Ｂ上の輝線２２の像（以
下、スリット像という）３８が結像される。また、２次
元ＣＣＤセンサ３６は、このスリット像３８の位置及び
光強度に応じた電気信号を演算装置４０に出力するよう
になっている。上記の受光装置３２の光軸は光源装置２
４の光軸と所定の角度をもって設置されている。このた
め、輝線２２上の点（以下、光点と称す）の位置が、段
差や変位に応じて光源装置２４の光軸方向（図２の矢印
Ｒ方向）に変位することにより、図５（Ｂ）に示したよ
うに２次元ＣＣＤセンサ３６の結像領域に結像されるス
リット像３８において前記変位した光点に対応する部分
は、前記光点の変位量に応じて所定方向（図５（Ｂ）の
Ｚ軸方向）に変位した位置に現れることとなる。

【００２７】演算装置４０は、増幅回路（ＡＭＰ）４２
を備えており、増幅回路４２の入力端は２次元ＣＣＤセ
ンサ３６に接続されている。増幅回路４２は２次元ＣＣ
Ｄセンサ３６から出力された信号を所定の増幅率で増幅
して出力する。増幅回路４２の出力端はアナログデジタ
ル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称す）４４の入力端に
接続されており、Ａ／Ｄ変換器４４の出力端は、被測定
面２０Ｂ上の光点の２次元座標値等の演算を行うマイク
ロコンピュータ（マイコン）４６に接続されている。こ
のマイコン４６は、ＣＰＵ５０、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５
４、及び外部の装置との入出力を行なう入出力ポート
（以下、Ｉ／Ｏと称す）４８を備えており、これらはバ
ス５６によって接続されデータ及びコマンドが相互にや
りとりが可能になっている。

【００２８】また、上述した姿勢調整指示部１４には、
右ランプ１４Ａ、中央ランプ１４Ｂ、左ランプ１４Ｃ及
びＮＧランプ１４Ｄの各々に接続されこれらの各ランプ
の点灯・消灯を駆動する駆動回路１４Ｅが設けられてお
り、この駆動回路１４ＥはＩ／Ｏ４８にも接続されてい
る。また、距離調整指示部１６には、近ランプ１６Ｃ、
中央ランプ１６Ｂ及び遠ランプ１６Ａの各々に接続され
これらの各ランプの点灯・消灯を駆動する駆動回路１６
Ｄが設けられており、この駆動回路１６ＤはＩ／Ｏ４８
にも接続されている。更に、Ｉ／Ｏ４８には上述したス
イッチ５８及び液晶ディスプレイ１２も接続されてい
る。

【００２９】以下、本実施例の作用として、被測定面２
０Ｂに形成された隙間及び段差の寸法を測定する場合に
関して説明する。

【００３０】図１に示すようにケーシング１１がそのヘ
ッドを被測定面２０Ｂに向けてオペレータにより保持さ
れ、寸法測定器１０のスイッチ５８がオンされると、半
導体レーザー２６からレーザービームが射出される。射
出されたレーザービームは、コリメータレンズ２８で平
行光束とされ、ロッドレンズ３０でスリット状に発散さ
れて、スリット光１８として被測定面２０Ｂに照射され
る。これにより、被測定面２０Ｂ上には輝線２２が現れ
る。被測定面２０Ｂで反射されたスリット光は、受光レ
ンズ３４により２次元ＣＣＤセンサ３６の結像領域に、
被測定面２０Ｂの凹凸に応じて変化する輝線２２の像
（スリット像３８）として結像される。そして、２次元
ＣＣＤセンサ３６はこのスリット像３８の位置及び光強
度に応じた検出信号を演算装置４０へ出力する。

【００３１】演算装置４０に入力されたスリット像３８
の検出信号は、増幅回路４２によって所定の増幅率で増
幅されてＡ／Ｄ変換器４４に入力される。そして、Ａ／
Ｄ変換器４４によって所定時間毎にサンプリングされて
デジタル信号に変換され、マイコン４６に出力される。

【００３２】ここでデジタル信号がマイコン４６に入力
されたことを、ＣＰＵ５０が検出することにより、図３
に示すＣＰＵ５０による制御ルーチンが開始される。

【００３３】以下、この制御ルーチンの流れを説明す
る。ステップ１００においてＲＡＭ５４に記憶された段
差寸法を所定の非常に大きな値に、隙間寸法を「０」
に、それぞれ初期設定する。次のステップ１０２では上
記のデジタル信号、即ち２次元ＣＣＤセンサ３６により
出力されたスリット像３８の位置及び光強度に応じた検
出信号を増幅しアナログデジタル変換した信号を取り込
む。

【００３４】次のステップ１０４では図８に示すよう
に、取り込んだデジタル信号に基づいて結像領域３５上
の全ての走査線上のスリット像３８の位置（矢印Ｚ方向
の変位量）を求めることによりスリット像３８を認識し
た上で、このスリット像３８が２次元ＣＣＤセンサ３６
の結像領域３５における被測定面の段差方向に対応する
方向（図５（Ａ）乃至（Ｃ）の矢印Ｚ方向及びその反対
方向）にずれて欠けているか否かを判断する。

【００３５】ところで、ケーシング１１と被測定面２０
Ｂとが近すぎる、即ち図４に示す距離範囲Ａに被測定面
２０Ｂが位置する場合、図５（Ｃ）に示すように２次元
ＣＣＤセンサ３６の結像領域３５には、矢印Ｚ方向に反
射光がずれて照射され、実線で示す不連続な輝点の軌跡
を表すスリット像３８が結像される。一方、ケーシング
１１と被測定面２０Ｂとが遠すぎる、即ち図４に示す距
離範囲Ｃに被測定面２０Ｂが位置する場合、図５（Ａ）
に示すように結像領域３５には矢印Ｚと反対方向に反射
光がずれて照射され、実線で示す不連続な輝点の軌跡を
表すスリット像３８が結像される。

【００３６】これにより、ケーシング１１と被測定面２
０Ｂとが近すぎる場合又は遠すぎる場合、ステップ１０
４で肯定判断されステップ１０８へ進み、スリット像３
８が２次元ＣＣＤセンサ３６の結像領域の矢印Ｚ方向に
ずれて欠けたか否かを判断する。ケーシング１１と被測
定面２０Ｂとが近すぎる場合、肯定判断されステップ１
１０へ進み遠ランプ１６Ａを点灯させるための選択信号
を駆動回路１６Ｄへ送信する。この選択信号を受信した
駆動回路１６Ｄは選択信号に従って遠ランプ１６Ａに所
定の電流を供給し、遠ランプ１６Ａを点灯させる。これ
によりオペレータは遠ランプ１６Ａが点灯したことを認
知し、ケーシング１１を被測定面２０Ｂから遠ざける。
一方、ケーシング１１と被測定面２０Ｂとが遠すぎる場
合、ステップ１０８では否定判断されステップ１１２へ
進み近ランプ１６Ｃを点灯させるための選択信号を駆動
回路１６Ｄへ送信する。この選択信号を受信した駆動回
路１６Ｄは選択信号に従って近ランプ１６Ｃに所定の電
流を供給し、近ランプ１６Ｃを点灯させる。これにより
オペレータは近ランプ１６Ｃが点灯したことを認知し、
ケーシング１１を被測定面２０Ｂに近づける。

【００３７】以上のようにしてケーシング１１と被測定
面２０Ｂとが近すぎる（被測定面２０Ｂが図４の距離範
囲Ａに位置する）場合又は遠すぎる（被測定面２０Ｂが
図４の距離範囲Ｃに位置する）場合には、被測定面２０
Ｂが図４の距離範囲Ｂに位置するようにケーシング１１
と被測定面２０Ｂとの距離が調整される。そして調整後
の状態で再度上述したステップ１０２以降の処理が行わ
れる。上記のような調整後の状態でも被測定面２０Ｂが
図４の距離範囲Ｂに位置しない場合には再びケーシング
１１と被測定面２０Ｂとの距離の調整が行われる。この
ような調整の繰り返しによりケーシング１１に対し被測
定面２０Ｂが図４の距離範囲Ｂに位置するに至る。

【００３８】ケーシング１１に対し被測定面２０Ｂが図
４の距離範囲Ｂに位置するに至ると、ステップ１０４で
否定判断され、ステップ１０６へ進み距離調整指示部１
６の中央ランプ１６Ｂを点灯させるための選択信号を駆
動回路１６Ｄへ送信する。この選択信号を受信した駆動
回路１６Ｄは選択信号に従って中央ランプ１６Ｂに所定
の電流を供給し、中央ランプ１６Ｂを点灯させる。オペ
レータは中央ランプ１６Ｂが点灯したことを認知し、ケ
ーシング１１と被測定面２０Ｂとの距離を現状のまま保
持する。

【００３９】上記のようにケーシング１１と被測定面２
０Ｂとが近すぎる場合は遠ランプ１６Ａを、遠すぎる場
合は近ランプ１６Ｃを、近すぎることも遠すぎることも
ない場合は中央ランプ１６Ｂを、それぞれ点灯させるの
で、オペレータは点灯したランプを識別し当該ランプに
対応する距離調整を行うことにより、容易に距離調整を
行うことができる。

【００４０】次のステップ１１４では上記のステップ１
０４で認識したスリット像３８において段差の底部に対
応する部分が欠けているか否かを判断する。

【００４１】ところで、図６（Ａ）に示すようにスリッ
ト光１８の光軸１８Ａが被測定面２０Ｂに対し矢印Ｔと
反対方向（なお、図６（Ａ）乃至（Ｃ）の矢印Ｔ方向と
図１の矢印Ｔ方向とは一致する）に大きく傾いている場
合、段差の側面及び底面の一部にスリット光１８が照射
されない影の部分７４が生じるため、図６（Ｂ）に示す
ように結像領域３５において段差の底部に対応する部分
３８Ａの上側が欠ける。また、図６（Ｅ）に示すように
スリット光１８の光軸１８Ａが被測定面２０Ｂに対し矢
印Ｔ方向に大きく傾いている場合、段差の側面及び底面
の一部にスリット光１８が照射されない影の部分７６が
生じるため、図６（Ｆ）に示すように結像領域３５にお
いて段差の底部に対応する部分３８Ａの下側が欠ける。
但し、図６（Ｃ）に示すようにスリット光１８の光軸１
８Ａが被測定面２０Ｂに対し略垂直である場合、上記の
ようにスリット光１８が照射されない影の部分は生じな
いため、図６（Ｄ）に示すようにスリット像３８には欠
けた部分は生じない。

【００４２】これにより、スリット光１８の光軸１８Ａ
が被測定面２０Ｂに対し矢印Ｔ方向に傾きすぎている場
合又は矢印Ｔと反対方向に傾きすぎている場合、スリッ
ト像３８の段差の底部に対応する部分３８Ａに欠けた部
分が生じ、ステップ１１４で肯定判断されステップ１１
６へ進む。ステップ１１６では結像領域３５において段
差の底部に対応する部分３８Ａの上側が欠けているか否
かを判断する。スリット光１８の光軸１８Ａが被測定面
２０Ｂに対し矢印Ｔと反対方向に傾きすぎている場合、
肯定判断されステップ１２０へ進み右ランプ１４Ａを点
灯させるための選択信号を駆動回路１４Ｅへ送信する。
この選択信号を受信した駆動回路１４Ｅは選択信号に従
って右ランプ１４Ａに所定の電流を供給し、右ランプ１
４Ａを点灯させる。オペレータは右ランプ１４Ａが点灯
したことを認知し、ケーシング１１を右方向（図１の１
−１線を中心とした矢印Ｊ方向）へ回転させる。また、
スリット光１８の光軸１８Ａが被測定面２０Ｂに対し矢
印Ｔ方向に傾きすぎている場合、否定判断されステップ
１１８へ進み左ランプ１４Ｃを点灯させるための選択信
号を駆動回路１４Ｅへ送信する。この選択信号を受信し
た駆動回路１４Ｅは選択信号に従って左ランプ１４Ｃに
所定の電流を供給し、左ランプ１４Ｃを点灯させる。オ
ペレータは左ランプ１４Ｃが点灯したことを認知し、ケ
ーシング１１を左方向（図１の１−１線を中心とした矢
印Ｊと反対方向）へ回転させる。

【００４３】以上のようにスリット光１８の光軸１８Ａ
が被測定面２０Ｂに対し矢印Ｔ方向に傾きすぎている場
合又は矢印Ｔと反対方向に傾きすぎている場合、スリッ
ト光１８の光軸１８Ａが被測定面２０Ｂに対し垂直に近
くなるようにスリット光１８の光軸１８Ａの被測定面２
０Ｂに対する傾きが調整される。そして調整後の状態で
再度上述したステップ１０２以降の処理が行われる。調
整後の状態でもスリット像３８において段差の底部に対
応する部分３８Ａが欠けている場合には再び調整が行わ
れる。このような調整の繰り返しによりスリット光１８
の光軸１８Ａが被測定面２０Ｂに対し垂直に近くなるよ
うに調整され、スリット像３８において段差の底部に対
応する部分３８Ａは欠けることなく、連続した軌跡とな
る。

【００４４】スリット像３８が連続した軌跡になると、
ステップ１１４で否定判断され、ステップ１２２へ進み
姿勢調整指示部１４の中央ランプ１４Ｂを点灯させるた
めの選択信号を駆動回路１４Ｅへ送信する。この選択信
号を受信した駆動回路１４Ｅは選択信号に従って中央ラ
ンプ１４Ｂに所定の電流を供給し、中央ランプ１４Ｂを
点灯させる。オペレータは中央ランプ１４Ｂが点灯した
ことを認知し、ケーシング１１の姿勢を現状のまま保持
する。

【００４５】上記のようにスリット光１８の光軸１８Ａ
が被測定面２０Ｂに対し矢印Ｔと反対方向に傾きすぎて
いる場合は右ランプ１４Ａを、光軸１８Ａが被測定面２
０Ｂに対し矢印Ｔ方向に傾きすぎている場合は左ランプ
１４Ｃを、光軸１８Ａが被測定面２０Ｂに対し略垂直で
ありスリット像３８に欠けた部分が無い場合は中央ラン
プ１４Ｂを、それぞれ点灯させるので、オペレータは点
灯したランプを識別し当該ランプに対応する姿勢調整を
行うことにより、容易に姿勢調整を行うことができる。

【００４６】更に、ステップ１２２ではスリット像３８
に基づいた段差及び隙間の寸法（以下、段差・隙間寸法
と称す）の演算を行う。この段差・隙間寸法の演算に関
して、以下に詳細に説明する。

【００４７】図８（Ａ）に示すように２次元ＣＣＤセン
サ３６の結像領域３５に結像されたスリット像３８は、
被測定面２０Ｂの中央部に形成された凹部に対応して、
Ｙ軸方向に沿った中央部のみＺ軸の負方向に変位した像
となる。更に、そのＺ軸の負方向の変位量は上記の凹部
の段差の大きさと相関がある（正比例）。また、上記の
Ｚ軸の負方向に変位した部位（段差の底部に対応する部
分）３８ＡのＹ軸方向の長さは上記の凹部の隙間の大き
さと相関がある（正比例）。

【００４８】一方、結像領域３５の図８（Ａ）のＺ軸方
向に対応する任意の走査線３７Ａ、３７Ｂの出力信号
は、図８（Ｂ）、（Ｃ）に示したようになる。２次元Ｃ
ＣＤセンサ３６は、このような信号を演算装置４０に出
力する。この出力信号の振幅が大きい部位が走査線上の
スリット部分、即ちスリット像の位置になる。

【００４９】従って、入力された信号に基づいて演算装
置４０により結像領域３５上の全ての走査線上のスリッ
ト像３８の位置を求め、その求めた位置からスリット像
３８におけるＺ軸の負方向の変位量と上記の凹部の段差
との相関関係及びスリット像３８におけるＺ軸の負方向
に変位した部位（段差の底部に対応する部分）３８Ａの
Ｙ軸方向の長さと上記の凹部の隙間との相関関係に基づ
いて、被測定面２０Ｂの隙間及び段差を求めることがで
きる。

【００５０】次のステップ１２４では段差寸法の演算結
果がＲＡＭ５４に記憶された段差寸法よりも小さいか否
かを判定する。

【００５１】作用の項で述べたように、スリット光１８
の光束面の被測定面２０Ｂに対する傾斜角が変動するよ
うにスリット光１８を射出する方向を変化させた場合、
図７（Ｃ）に示すように被測定面２０Ｂに対しスリット
光１８が垂直に照射される時のみに段差寸法として段差
Ｌに相当する寸法が求められ、被測定面２０Ｂに対しス
リット光１８が垂直に照射されていない時は段差寸法と
して段差Ｌよりも大きな寸法が求められる。即ち、段差
寸法として最小の値が求められた時の当該段差寸法が段
差Ｌに相当する。

【００５２】最初はＲＡＭ５４に記憶された段差寸法が
所定の非常に大きな値に初期設定されているため、必ず
肯定判定されステップ１２６へ進む。

【００５３】ステップ１２６では姿勢調整指示部１４の
ＮＧランプ１４Ｄを点灯させるための選択信号を駆動回
路１４Ｅへ送信する。この選択信号を受信した駆動回路
１４Ｅは選択信号に従ってＮＧランプ１４Ｄに所定の電
流を供給し、ＮＧランプ１４Ｄを点灯させる。オペレー
タはＮＧランプ１４Ｄが点灯したことを認知し、被測定
面２０Ｂに対しスリット光１８が垂直に照射されるよう
にケーシング１１を前後方向（図１の２−２線を中心と
した矢印Ｋ方向又はその反対方向）に微動させる。更
に、ステップ１２６ではＲＡＭ５４に記憶する段差・隙
間寸法の記憶値を今回の演算結果の段差・隙間寸法に更
新する。

【００５４】その後ステップ１０２以降の処理が再び行
われ、上記のステップ１２４、１２６を繰り返すことに
よりＲＡＭ５４には次第に段差Ｌに近い値が記憶されて
いく。そして、ＲＡＭ５４に記憶された段差寸法が段差
Ｌに至った時、記憶された段差寸法は段差寸法として最
小の値なので、次回ステップ１２４の判定を行うと、否
定判定されステップ１２８へ進む。

【００５５】ステップ１２８では姿勢調整指示部１４の
中央ランプ１４Ｂを点灯させるための選択信号を駆動回
路１４Ｅへ送信する。この選択信号を受信した駆動回路
１４Ｅは選択信号に従って中央ランプ１４Ｂに所定の電
流を供給し、中央ランプ１４Ｂを点灯させる。オペレー
タは中央ランプ１４Ｂが点灯したことを認知し、ケーシ
ング１１の姿勢を現状のまま保持する。

【００５６】上記のようにスリット光１８の光束面が被
測定面２０Ｂに対し垂直でなく段差寸法の測定値が実際
の段差Ｌよりも大きい値となってしまう場合はＮＧラン
プ１４Ｄを、スリット光１８の光束面が被測定面２０Ｂ
に対し垂直であり段差寸法の測定値が実際の段差Ｌとな
る場合は中央ランプ１４Ｂを、それぞれ点灯させるの
で、オペレータは点灯したランプを識別し当該ランプに
対応する姿勢調整を行うことにより、容易に姿勢調整を
行うことができる。

【００５７】更に、ステップ１２８ではその時ＲＡＭ５
４に記憶されている段差・隙間寸法を表形式にして液晶
ディスプレイ１２に表示させる。本実施例では段差・隙
間寸法は１組だけであるが、段差や隙間が複数形成され
た被測定面を対象として測定した場合には、ケーシング
１１との相対的な位置関係において予め定められた方向
から順に第１の段差（又は隙間）、第２の段差（又は隙
間）、以下同様、というように複数の段差・隙間を識別
した上で、上記のように各々の段差・隙間寸法を表形式
にして液晶ディスプレイ１２に表示させる。オペレータ
は液晶ディスプレイ１２に表示された段差・隙間寸法を
見て、正しい段差・隙間寸法を得ることができる。

【００５８】そして、段差・隙間寸法を得たオペレータ
により寸法測定器１０のスイッチ５８がオフされると、
上述した制御ルーチンの実行は停止され、半導体レーザ
ー２６からのレーザービームの射出も停止される。

【００５９】以上説明したように、本実施例の寸法測定
器は、当該寸法測定器と被測定物との距離が適当である
か否かの判断、スリット像における段差の底部に対応す
る部分が欠けているか否かの判断、及び段差寸法の演算
結果が最小であるか否かの判定を自動的に行い、その判
断・判定結果に基づいて正しい段差・隙間寸法を求め、
正しい段差・隙間寸法を液晶ディスプレイに表示するの
で、寸法測定器を保持しているオペレータの手振れによ
り正確な寸法測定を行うことができないという従来の問
題を解消し、段差・隙間の寸法測定を容易かつ迅速に行
うことができる。

【００６０】なお、本実施例では被測定面の隙間または
段差を測定する例を示したが、本発明はそれら以外の局
部的な部位の寸法、例えば突起の高さや円孔の直径等の
測定にも適用でき、また微小な被測定物の外形寸法の測
定にも適用できる。

【００６１】また、本実施例では隙間または段差の測定
値を液晶ディスプレイ１２に表示する例を示したが、本
発明の出力手段はこれに限定されるものではなく、例え
ばプリンタ等により紙等の記録媒体に印刷することによ
って測定値の出力したり、スピーカ等の音声出力装置か
ら測定値を音声出力したり、寸法測定器に通信ケーブル
等を介して接続されたコンピュータシステムに設けられ
た端末ディスプレイ等に測定値を表示しても良い。

【００６２】また、本実施例ではケーシング１１に設け
た複数のランプの何れかのランプを点灯させることによ
りケーシングの向き又は被測定物に対するケーシングの
距離を変化させる指示を出力する例を示したが、本発明
の指示手段はこれに限定されるものではなく、例えばス
ピーカ等の音声出力装置から指示を音声出力したり、寸
法測定器に通信ケーブル等を介して接続されたコンピュ
ータシステムに設けられた端末ディスプレイ等に指示を
表示しても良い。

【００６３】また、本実施例ではロッドレンズを利用し
てスリット状の光を得る例について説明したが、スリッ
ト状の光を得る素子としてシリンドリカルレンズ、シリ
ンドリカルミラー等を用いることもでき、回転多面鏡等
のレーザービームをスキャンすることによりスリット状
の光を得ることもできる。

【００６４】また、本実施例では受光素子として２次元
ＣＣＤセンサを用いた場合について説明したが、２次元
ＣＣＤセンサに限定されるものではなく、１次元ＣＣＤ
センサ、撮像管を用いたテレビジョンシステムによる位
置検出方法を用いてセンサ上で２次元の位置を出力する
ことのできる素子を利用してもよい。

【００６５】

【発明の効果】請求項１又は請求項２に記載の発明によ
れば、寸法測定器を保持しているオペレータの手振れに
より正確な寸法測定を行うことができないという問題を
解消し、被測定物の寸法測定を容易かつ迅速に行うこと
ができるという優れた効果を有する。

【００６６】請求項３又は請求項４に記載の発明によれ
ば、オペレータはスリット光の光束面を被測定物に対し
て垂直とするための調整作業、及び輝点の軌跡を連続し
た軌跡とするための調整作業を容易かつ迅速に行うこと
ができ、これに伴い被測定物の寸法測定をより一層容易
かつ迅速に行うことができるという優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る寸法測定器の外観を示す
斜視図である。

【図２】寸法測定器の概略構成を示すブロック図であ
る。

【図３】マイクロコンピュータによる制御ルーチンを示
すフローチャートである。

【図４】寸法測定器により測定可能な領域を説明する模
式図である。

【図５】（Ａ）は寸法測定器が被測定面に対し遠すぎる
場合の２次元ＣＣＤセンサの結像領域における反射光の
照射状態を、（Ｂ）は寸法測定器が被測定面に対し適度
な距離とされた場合の２次元ＣＣＤセンサの結像領域に
おける反射光の照射状態を、（Ｃ）は寸法測定器が被測
定面に対し近すぎる場合の２次元ＣＣＤセンサの結像領
域における反射光の照射状態を、各々示す線図である。

【図６】（Ａ）はスリット光の光軸が被測定面に対し矢
印Ｔと反対方向に傾きすぎている状態を、（Ｃ）はスリ
ット光の光軸が被測定面に対し略垂直である状態を、
（Ｅ）はスリット光の光軸が被測定面に対し矢印Ｔ方向
に傾きすぎている状態を、各々示す模式図であり、
（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）は、それぞれ（Ａ）、（Ｃ）、
（Ｅ）の場合の２次元ＣＣＤセンサの結像領域における
反射光の照射状態を示す線図である。

【図７】（Ａ）及び（Ｅ）はスリット光が被測定面に対
し傾いている状態を、（Ｃ）はスリット光が被測定面に
対し垂直である状態を、各々示す模式図であり、
（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）は、それぞれ（Ａ）、（Ｃ）、
（Ｅ）の場合の２次元ＣＣＤセンサの結像領域における
反射光の照射状態を示す線図である。

【図８】（Ａ）は２次元ＣＣＤセンサの結像領域におけ
るレーザービームの照射状態を、（Ｂ）及び（Ｃ）は２
次元ＣＣＤセンサの出力信号を、各々示す線図である。

【図９】（Ａ）は従来寸法測定する際に用いられた治具
の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示された治具の側面
図である。

【符号の説明】

１０寸法測定器１１ケーシング１２液晶ディスプレイ（出力手段）１４姿勢調整指示部（指示手段の一部）１６距離調整指示部（指示手段の一部）１８スリット光２０被測定物２４光源装置（射出手段）３６２次元ＣＣＤセンサ（信号出力手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スリット光を射出する射出手段と、スリ
ット光の反射光を受光し、スリット光を反射した被照射
物上の輝点の軌跡を表す信号を出力する信号出力手段
と、がケーシングに収納されて構成され、スリット光が
被測定物に照射されるようにケーシングが保持されるこ
とにより被測定物の寸法を測定する寸法測定器であっ
て、前記信号出力手段から出力された被測定物上の輝点の軌
跡を表す信号に基づいて、輝点の軌跡を構成する線分の
各々に対応する被測定物の部位の寸法を演算する演算手
段と、前記スリット光の光束面が被測定物に対して垂直である
か否か、及び輝点の軌跡が連続しているか否かを判断す
る判断手段と、前記判断手段により前記スリット光の光束面が被測定物
に対して垂直であると判断され且つ輝点の軌跡が連続し
ていると判断された時の演算手段による演算結果を出力
する出力手段と、を備えた寸法測定器。
【請求項２】前記判断手段は、前記演算手段による演
算結果が最小になった場合に、前記スリット光の光束面
が被測定物に対して垂直であると判断することを特徴と
する請求項１記載の寸法測定器。
【請求項３】前記判断手段により前記スリット光の光
束面が被測定物に対して垂直でないと判断された場合に
は、前記スリット光の光束面が被測定物に対して垂直と
なるようにケーシングの向きを変化させる指示を出力
し、前記判断手段により輝点の軌跡が連続していないと
判断された場合には、輝点の軌跡が連続するようにケー
シングの向き又は被測定物に対するケーシングの距離を
変化させる指示を出力する指示手段を更に備えたことを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の寸法測定器。
【請求項４】前記指示手段は、ケーシングの向きの変
化方向及び被測定物に対するケーシングの距離の変化方
向を各々表す複数のランプを備え、複数のランプの何れ
かのランプを点灯させることによりケーシングの向き又
は被測定物に対するケーシングの距離を変化させる指示
を出力することを特徴とする請求項３記載の寸法測定
器。