CN108731605A - 光学外径测量设备 - Google Patents

光学外径测量设备 Download PDF

Info

Publication number
CN108731605A
CN108731605A CN201810305349.4A CN201810305349A CN108731605A CN 108731605 A CN108731605 A CN 108731605A CN 201810305349 A CN201810305349 A CN 201810305349A CN 108731605 A CN108731605 A CN 108731605A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
outside diameter
lid
measuring equipment
scanning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810305349.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108731605B (zh
Inventor
今泉良
今泉良一
谷口郎
谷口一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp filed Critical Mitutoyo Corp
Publication of CN108731605A publication Critical patent/CN108731605A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108731605B publication Critical patent/CN108731605B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • 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
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2433—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring outlines by shadow casting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
    • G01B5/0014—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to temperature
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/121—Mechanical drive devices for polygonal mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/02—Details
    • H05K5/03—Covers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20436—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/223—Heat bridges

Abstract

公开了一种光学外径测量设备。能够提高测量精度的光学外径测量设备包括：旋转装置，配置为通过电机的驱动而旋转并将来自发光元件的光转换为扫描光；准直透镜，配置为将所述扫描光转换为平行扫描光；聚光透镜，配置为会聚穿过待测物体的平行扫描光；受光元件，配置为接收由所述聚光透镜会聚的光；壳体，配置为容纳所述旋转装置和准直透镜；以及光路盖，其在所述壳体中包括两个盖，所述盖在所述扫描光的扫描方向上延伸并且在两个盖之间隔着扫描光彼此相对地定位。

Description

光学外径测量设备
技术领域
本申请涉及一种光学外径测量设备。
背景技术
公开了一种光学外径测量设备(例如参照专利文献1、2)。这种光学外径测量设备被设计成使得通过旋转镜旋转的并转换为扫描光的光束被准直透镜准直，并且被测物体设置在准直透镜和聚光透镜之间，从而使其可以测量待测物体的尺寸。
引文列表
专利文献
专利文献JP-U-62-174210
专利文献JP 59-83007 A
发明内容
技术问题
然而，空气可能例如由旋转镜的旋转引起的空气流动或者用于使旋转镜旋转的电机的热量而受到干扰。在出现空气干扰的情况下，光路可能会受到干扰，从而降低测量精度。
一方面，本发明的目的是提供一种能够提高测量精度的光学外径测量设备。
解决问题的方法
在一方面，根据本发明的光学外径测量设备包括：旋转装置，配置为通过电机的驱动而旋转并将来自发光元件的光转换为扫描光；准直透镜，配置为将所述扫描光转换为平行扫描光；聚光透镜，配置为会聚穿过待测物体的平行扫描光；受光元件，配置为接收由所述聚光透镜会聚的光；壳体，配置为容纳所述旋转装置和准直透镜；以及光路盖，其在所述壳体中包括两个盖，所述盖在所述扫描光的扫描方向上延伸并且在两个盖之间隔着扫描光彼此相对地定位。
在所述光学外径测量设备中，所述旋转装置是多边形柱状旋转镜，其外周由多个平面形成。
上述的光学外径测量设备可以包括散热板，所述散热板具有的热导率小于所述壳体的热导率，所述散热板与所述电机热连接并且延伸至所述壳体的内表面。
发明的有益效果
可以提供一种能够提高测量精度的光学外径测量设备。
附图说明
图1是根据比较形式的光学外径测量设备的示意图。
图2中，A是根据第一实施例的光学外径测量设备的示意图；B是从旋转镜侧观察的光路盖的图。
图3A是光路盖的另一示例。图3B是光路盖的又一示例。
图4是根据第二实施例的光学外径测量设备的示意图。
图5是根据第三实施例的光学外径测量设备的示意图。
图6是表示示例和比较例的各自测量精度的图表。
具体实施方式
对比形式
在描述实施例之前，将描述比较形式。图1是根据比较形式的光学外径测量设备200的示意图。如图1所示，光学外径测量设备200包括发光元件10、扫描仪20、准直透镜30、聚光透镜40以及受光元件50。
扫描仪20包括旋转镜21和电机(电动机)22。发光元件10、扫描仪20和准直透镜30布置在大致长方体形状的壳体60a中。聚光透镜40和受光元件50布置在大致长方体形状的壳体60b中。
发光元件10是比如激光二极管的发光元件。旋转镜21将来自发光元件10的入射到准直透镜30的入射面上的光从准直透镜30的入射面的预定范围的一端位置反复至其另一端位置。具体而言，旋转镜21使入射到准直透镜30的入射面上的扫描光在预定范围内。例如，旋转镜21是多边形柱状旋转镜，其外周由多个平面形成。电机22配置为控制旋转镜21的旋转。
准直透镜30配置为将从旋转镜21入射的扫描光转换成平行扫描光。平行扫描光通过聚光透镜40会聚并入射到受光元件50上。待测物体70设置在准直透镜30和聚光透镜40之间。在平行扫描光没有被待测物体70阻挡的情况下，受光元件50接收的光量增加。相反，在平行扫描光被待测物体70阻挡的情况下，受光元件50接收的光量减少。因此，能够根据旋转镜21的旋转速度、受光元件50接收的光量大的时刻以及受光元件50接收的光量小的时刻来测量待测物体70的外径。
然而，由旋转镜21的旋转引起的诸如空气流的空气压力的变化可能干扰空气。另外，由电机22产生的热量引起的温度分布也可能干扰空气。如刚刚所述，由于某种原因，空气可能会受到干扰。在发生空气干扰的情况下，可能会影响光的波长和光路的折射率。结果，在待测物体70的测量中可能发生错误。特别是，由于扫描仪20设置在壳体60a中，所以在扫描仪20和准直透镜30之间，由扫描仪20引起的空气干扰的影响可能变得显著。
因此，根据下面的实施例的各个光学外径测量设备在旋转镜21和准直透镜30之间设置有光路盖，以提高测量精度。现在将在下面给出详细描述。
第一实施例
图2A是根据第一实施例的光学外径测量设备100的示意图。如图2A所示，光学外径测量设备100在旋转镜21与准直透镜30之间具备光路盖80。省略了与图1中的光学外径测量设备200的配置相同的光学外径测量设备100的配置的描述，因为与光学外径测量设备200相同的光学外径测量设备100的部件等标注有与光学外径测量设备200相同的符号。
图2B是从旋转镜21侧看到的光路盖80的视图。如图2B所示，在本实施例中，例如从旋转镜21入射到准直透镜30上的扫描光S具有垂直的扫描方向。光路盖80设置在壳体60a中。光路盖80包括两个盖81、82，它们在入射到准直透镜30上的扫描光S的扫描方向上延伸并且彼此隔着扫描光S相对。盖81、82的与面对扫描光S的各面相对的各个面与壳体60a分离。盖81和盖82在其各自的上端处通过盖83连接。盖83位于扫描光S的上方。
根据本实施例，由于至少一些空气干扰被光路盖80阻挡，所以空气干扰对扫描光S的光路的影响减小。由此，能够提高光学外径测量设备100的测量精度。特别地，盖81、82在扫描光S的扫描方向上延伸并且彼此隔着扫描光S相对。因此，产生了这样的效果，使得进入扫描光S的光路的空气的流量减少，从而特别是在扫描光S的光路中抑制空气干扰。与盖83一样，在盖位于垂直于扫描光S的扫描方向的情况下，且盖和扫描光S之间的距离小时，由旋转镜21产生的空气流可能停留在光路中，导致的可能性是空气干扰可能增加。因此，在盖设置成垂直于扫描光S的扫描方向的情况下，优选确保距扫描光S足够的距离。
请注意，光路盖80的结构不限于图2B所示的结构。光路盖80只需要包括沿扫描光S的扫描方向延伸的两个盖并且彼此隔着扫描光S相对。例如，如图3A所示，与图2B不同，光路盖80不需要具有盖83。例如，盖81、82的各自上端可以与壳体60a的上表面的内表面分离。
可替代地，如图3B示例表示的，光路盖80可以包括：盖81、82；连接盖81、82的各自上端的盖83；连接盖81、82的各自下端的盖84；以及将盖81至84固定在壳体60a中的固定构件85。在这种情况下，盖84位于扫描光S的下方。
为了抑制空气干扰，优选的是沿扫描光S的扫描方向延伸的盖81、82的各个长度大于扫描光S的扫描宽度(即扫描方向上的长度)。另外，为了抑制空气干扰，优选的是，盖81、82位于扫描光S附近。例如，如图2B示例表示的，优选的是，每个盖81、82与扫描光S之间的距离D短。然而，该距离优选大于所使用的扫描光S的直径、旋转镜21的旋转精度(波动)等的总和的宽度。同时，在每个盖81、82与扫描光S之间的距离D太短的情况下，扫描光S和每个盖可能发生干涉，从而导致的问题是使得扫描光S未到达受光元件。因此，每个盖81、82与扫描光S之间的距离D优选大于所使用的扫描光S的直径、旋转镜21的旋转精度(波动)等的总和的宽度。
第二实施例
图4是根据第二实施例的光学外径测量设备100a的示意图。如图4所示，光学外径测量设备100a与图2A中的光学外径测量设备100的不同之处在于，设备100a进一步包括散热构件90。散热构件90由具有比壳体60a更大的导热率的材料制成。在本实施例中，电机22与散热构件90热连接。例如，电机22设置成与散热构件90接触或安装在散热构件90上。由此，通过电机22产生的热量容易地传导到散热构件90。另外，散热构件90与壳体60a的内表面之一接触或穿过该内表面。由此，由电机22产生的热量可以从壳体60a排出。因此，可以抑制由电机22产生的热量导致的空气干扰。
第三实施例
图5是根据第三实施例的光学外径测量设备100b的示意图。如图5所示，光学外径测量设备100b与图2A中的光学外径测量设备100的不同之处在于规定了旋转镜21的形状。由旋转镜21的旋转引起的空气流随着旋转镜21的厚度而增加。因此旋转镜21的较小厚度是优选的。因此，旋转镜21的厚度优选大于所使用的扫描光S的直径、旋转镜21的旋转精度(波动)等的总和的宽度。注意，旋转镜21的厚度方向是多棱柱的高度方向。
由旋转镜21的旋转引起的空气流随着旋转镜21的直径而增加。因此旋转镜21的小直径是优选的。然而，旋转镜21的直径优选为能够确保产品所需的扫描范围的直径。注意，旋转镜21的直径是从旋转镜的旋转中心到多边形的每个顶点的距离。
随着旋转镜21的外周上的不平坦度增加，由旋转镜21的旋转引起的空气流增加。因此，优选的是形成旋转镜21的多边形尽可能地圆形。然而，旋转镜21的形状优选为能够确保产品所需的扫描范围的形状。
在每个实施例中，旋转镜21用作通过电机驱动旋转将来自发光元件的光转换为扫描光的旋转装置的示例。准直透镜30用作将扫描光转换为平行扫描光的准直透镜的示例。聚光透镜40用作会聚穿过待测物体的平行扫描光的聚光透镜的示例。受光元件50用作接收由聚光透镜会聚的光的受光元件的示例。壳体60a用作用于容纳旋转装置和准直透镜的壳体的示例。光路盖80用作包括两个盖的光路盖的示例，所述盖沿扫描光的扫描方向延伸并彼此隔着扫描光相对的定位。
示例
示例1
当根据上述实施例测量待测物体70的外径时，检查测量精度。作为待测物体70，使用的圆柱形量规。在示例1中，提供了盖81至84，如图3B示例性所示，并且对测量精度进行测量(重复精度：当测量时间为0.32秒(平均1024次)时的±2σ的值(σ为标准偏差))。
示例2
在示例2中，除了如图2B所示提供盖81至83之外，与采用示例1一样获得测量精度。
比较例
在比较例中，除了没有提供如图1所示的盖81至84之外，与采用示例1一样获得测量精度。
分析
图6示出了示例1、2和比较例的各个测量精度。如图6所示，在比较例中，测量精度的值大。也就是说，测量值的变化很大。这是因为由于没有提供用于扫描光S的光路盖，所以不能抑制扫描光S的光路中的空气干扰。相反，示例1、2的测量精度的各个值较小。也就是说，每个示例中的测量值的变化都很小。这是因为设置了包括两个盖81、82的光路盖，其在扫描光S的扫描方向上延伸并且在两个盖之间隔着扫描光S彼此相对地定位，抑制了扫描光S的光路中的空气干扰。另外，示例2中的测量精度的值比示例1中的小。这是因为由于没有提供垂直于扫描光S的扫描方向定位的盖84，因此防止了由旋转镜21引起的空气流停留在光路中。。
尽管以上已经描述了根据本发明的实施例和示例，但应该理解的是，本发明不限于具体实施例和示例，并且可以在权利要求书中描述的本发明的范围内对本发明进行各种改变和修改。
附图标记列表
10 发光元件
20 扫描仪
21 旋转镜
22 电机
30 准直透镜
40 聚光透镜
50 受光元件
60a、60b 壳体
70 待测物体
80 光路盖
100 光学外径测量设备

Claims (3)

1.一种光学外径测量设备，包括：
旋转装置，配置为通过电机的驱动而旋转并将来自发光元件的光转换为扫描光；
准直透镜，配置为将所述扫描光转换为平行扫描光；
聚光透镜，配置为会聚穿过待测物体的平行扫描光；
受光元件，配置为接收由所述聚光透镜会聚的光；
壳体，配置为容纳所述旋转装置和准直透镜；以及
光路盖，其在所述壳体中包括两个盖，所述盖在所述扫描光的扫描方向上延伸并且在两个盖之间隔着扫描光彼此相对地定位。
2.根据权利要求1所述的光学外径测量设备，其中，所述旋转装置是多边形柱状旋转镜，其外周由多个平面形成。
3.根据权利要求1或2所述的光学外径测量设备，还包括散热板，所述散热板具有的热导率小于所述壳体的热导率，所述散热板与所述电机热连接并且延伸至所述壳体的内表面。
CN201810305349.4A 2017-04-18 2018-04-08 光学外径测量设备 Active CN108731605B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-081714 2017-04-18
JP2017081714A JP6951107B2 (ja) 2017-04-18 2017-04-18 光学式外径測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108731605A true CN108731605A (zh) 2018-11-02
CN108731605B CN108731605B (zh) 2021-04-06

Family

ID=63679051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810305349.4A Active CN108731605B (zh) 2017-04-18 2018-04-08 光学外径测量设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10401151B2 (zh)
JP (1) JP6951107B2 (zh)
CN (1) CN108731605B (zh)
DE (1) DE102018002788A1 (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55141606A (en) * 1979-04-23 1980-11-05 Toshiba Corp Diameter measuring apparatus of thin wire
JPS62174210U (zh) * 1986-04-25 1987-11-05
CN1065330A (zh) * 1991-03-28 1992-10-14 电子科技大学 一种测量物体直径的方法及其设备
CN2522829Y (zh) * 2001-12-31 2002-11-27 上海理日光电科技有限公司 双光路激光大直径测量仪
CN101430083B (zh) * 2008-06-24 2011-12-21 大连金三维科技有限公司 路灯散热装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5983007A (ja) 1982-11-02 1984-05-14 Mitsutoyo Mfg Co Ltd 光学式測定機
JPH075647B2 (ja) * 1986-01-29 1995-01-25 出光石油化学株式会社 水酸基含有液状ジエン系重合体の製造方法
US6142285A (en) * 1996-05-21 2000-11-07 Digitall Inc Coin testing apparatus and method
CN105378444B (zh) * 2013-06-25 2019-02-19 普睿司曼股份公司 用于检测杆形透明物体中的缺陷的方法
JP6768442B2 (ja) * 2016-10-12 2020-10-14 株式会社キーエンス 形状測定装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55141606A (en) * 1979-04-23 1980-11-05 Toshiba Corp Diameter measuring apparatus of thin wire
JPS62174210U (zh) * 1986-04-25 1987-11-05
CN1065330A (zh) * 1991-03-28 1992-10-14 电子科技大学 一种测量物体直径的方法及其设备
CN2522829Y (zh) * 2001-12-31 2002-11-27 上海理日光电科技有限公司 双光路激光大直径测量仪
CN101430083B (zh) * 2008-06-24 2011-12-21 大连金三维科技有限公司 路灯散热装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10401151B2 (en) 2019-09-03
CN108731605B (zh) 2021-04-06
JP2018179837A (ja) 2018-11-15
US20180299257A1 (en) 2018-10-18
DE102018002788A1 (de) 2018-10-18
JP6951107B2 (ja) 2021-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7616328B2 (en) Method and system for providing a high definition triangulation system
US9529083B2 (en) Three-dimensional scanner with enhanced spectroscopic energy detector
US10509109B2 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting an object
US7505150B2 (en) Device and method for the measurement of the curvature of a surface
RU2370756C2 (ru) Оптическая проверка наклона контейнеров
US11914074B2 (en) Optoelectronic sensor and method for the detection of objects
KR20160003729A (ko) 표면 거칠기 측정 장치
US20120194820A1 (en) Goniophotometr for measuring 3d light intensity distribution of light source
KR20190046112A (ko) 다면체 회전 거울과 텔레센트릭 f-세타 렌즈를 이용한 테라헤르츠 반사 영상 시스템
JP6402029B2 (ja) 測定方法
KR20120137274A (ko) 평면도 측정장치 및 평면도 측정방법
CN111257849A (zh) 旋转角锥形反射镜
CN108731605A (zh) 光学外径测量设备
CN1591468B (zh) 用于光学导引的方法和设备
US8773663B2 (en) Luminous unit
JP5354098B2 (ja) 照明光学系、反射特性測定装置及び照明方法
JP2016511829A (ja) 領域の表面精度の定量的測定のための方法及び装置
JP2005201724A (ja) 屈折率分布の測定方法および測定装置
JP2021110698A (ja) 光学式三次元形状測定装置
US5359418A (en) Photometric grinder and lathe gauge
WO2011158540A1 (ja) カラーセンサ
KR102600032B1 (ko) 농축산물 검사 자동화 장치 및 검사 자동화 모듈
JP6910874B2 (ja) 光学式外径測定装置
JP2018189517A (ja) 計測装置、および物品製造方法
US20230243930A1 (en) Lidar assembly

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant