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Hintergrund der Erfindung
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1. Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung, die in der Lage ist, die Messverarbeitungszeit zu reduzieren.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Es sind konventionelle Sensorvorrichtungen zum Messen von Versetzungen, Längen, Winkeln und dergleichen einer Vielfalt an zu messenden Objekten bekannt. Eine konventionelle Versetzungssensorvorrichtung enthält zum Beispiel: einen Lichtübertragungsteil zum Bestrahlen eines zu messenden Objekts mit schlitzförmigem Licht durch Ansteuern eines Lichtübertragungselements, wie beispielsweise eine Laserdiode; einen Lichtempfangsteil zum Empfangen des schlitzförmigen Lichts, das von dem Lichtübertragungsteil übertragen und durch das zu messende Objekt reflektiert wurde; Berechnungsmittel zum Berechnen eines Abstands zu dem zu messenden Objekt; und Ausgabemittel zum Ausgeben des Abstands zu dem zu messenden Objekt, der durch die Berechnungsmittel berechnet worden war (siehe z. B. Internationale Veröffentlichung Nr. 01/57471).
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Wie in 15 gezeigt ist wird der Fall angenommen, dass zu messende Objekte [1], [2] und [3] entlang einer Linie befördert werden (in der Figur von rechts nach links), ein Sensorkopfteil 1501 einer Versetzungssensorvorrichtung jedes der zu messenden Objekte mit schlitzförmigem Licht senkrecht zu der Beförderungsrichtung der zu messenden Objekte bestrahlt (oder der Aufwärts- und Abwärtsrichtung in der Figur) und dann das durch jedes der zu messenden Objekte reflektierte Licht empfängt. Wenn in 15 angenommen wird, dass das zu messende Objekt [1] an einer Standardposition auf der Linie angeordnet ist, wird angenommen, dass das zu messende Objekt [2] näher an dem Sensorkopfteil 1501 angeordnet ist, wohingegen das zu messende Objekt [3] weiter von dem Sensorkopfteil 1501 weg angeordnet ist. Wie so beschrieben, gibt es einige Fälle, bei denen Variationen bei der Anordnung von zu messenden Objekten auf eine Linie vorkommen.
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Wie in 16 gezeigt ist, sind in einem rechteckigen Gesichtsfeld Z (Lichtempfangsseite) eines zweidimensionalen, in dem Sensorkopfteil 1501 eingebauten Bildaufnahmeelement Bilder ausgestrahlten Lichts [1], [2] und [3] so angeordnet, dass sie den zu messenden Objekten entsprechen. In der Figur befindet sich die linke Seite näher bei, die rechte Seite weiter entfernt von dem Sensorkopfteil 1501. Während eine horizontale Linie (in einer Versetzungsmessrichtung) entlang der Längsrichtung des rechtwinkeligen Gesichtsfelds Z eingestellt wurde, wurde eine vertikale Linie (in einer Erstreckungsrichtung der Bilder ausgestrahlten Lichts) senkrecht zu der eingestellten horizontalen Linie zugewiesen. In diesem Fall wird ein von einer gestrichelten Linie umgebener rechteckiger Messbereich als ein normaler Messbereich eingestellt, um die Bilder ausgestrahlten Lichts [1], [2] und [3] zu messen.
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Wenn der in 15 gezeigte Variationsbereich A groß ist, vergrößert sich der Messbereich, oder es wird notwendig, vorher den in 16 gezeigten Messbereich zu vergrößern, um dem Variationsbereich A zu entsprechen. Es existiert daher der Nachteil, dass je größer der Messbereich ist, desto länger die Zeit für das Auslesen der Daten ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Fokussierung auf ein solches konventionelles Problem gemacht, und es ist eine Aufgabe derselben, eine Sensorvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, Daten mit hoher Geschwindigkeit auszulesen und arithmetisch zu verarbeiten.
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Eine weitere Aufgabe, wie auch das Arbeitsergebnis der vorliegenden Erfindung wird von einem Fachmann leicht durch Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung verstanden werden. Weiterer Stand der Technik ist aus
US 2002/0060795 A1 und
US 2002/0154318 A1 bekannt.
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Überblick über die Erfindung
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Eine Sensorvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält: ein Lichtübertragungselement zum Bestrahlen eines zu messenden Objekts mit Licht unter einem vorgeschriebenen Winkel; ein Bildaufnahmeelement zum Aufnehmen des mit Licht bestrahlten zu messenden Objekts unter einem anderen Winkel; Einstellmittel für einen normalen Messbereich, das in der Lage ist, einen normalen Messbereich in dem Gesichtsfeld des Bildaufnahmeelements einzustellen; Feststellmittel zum Feststellen der Position eines Bildes ausgestrahlten Lichts in dem Gesichtsfeld des Bildaufnahmeelements durch Abtasten des eingestellten normalen Messbereichs; Einstellmittel für einen Messbereich vom Folgetyp zum Einstellen von wenigstens einem Messbereich vom Folgetyp, der die Position des festgestellten Bildes ausgestrahlten Lichts einschließt und der kleiner ist als der normale Messbereich in einer Versetzungsmessrichtung; Versetzungsmessmittel zum Messen einer Zielversetzung durch Messen des Messbereichs vom Folgetyp; und Ausgabemittel zum Ausgeben der gemessenen Versetzung.
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Hier bezieht sich die Versetzungsmessrichtung auf eine Richtung, in der sich die Position des Bildes ausgestrahlten Lichts ändert, die durch eine Versetzung des zu messenden Objekts festgestellt wird.
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Gemäß einer solchen Konstitution wird der normale Messbereich zum Feststellen eines Bildes ausgestrahlten Lichts gemäß einem zu messenden Objekts verwendet, und es wird hier keine Zielversetzung gemessen. Andererseits wird der Messbereich vom Folgetyp, der die Position des festgestellten Bildes ausgestrahlten Lichts einschließt und der kleiner ist als der normale Messbereich in einer Versetzungsmessrichtung, zum Messen der Zielversetzung verwendet. Da dies das Einstellen eines kleineren Messbereichs als dem in der konventionellen Sensorvorrichtung zum Auslesen von Daten gestattet, ist es möglich, Daten mit hoher Geschwindigkeit auszulesen und arithmetisch zu verarbeiten.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Feststellmittel eingerichtet, für die Position eines Bildes ausgestrahlten Lichts eine Ausdünnungsmessung von Daten durchzuführen, die bei vorgeschriebenen Intervallen in einer Versetzungsmessrichtung des Bildaufnahmeelements angeordnet sind, um eine Konzentrationsverteilung von Lichtempfangssignalen in der Versetzungsmessrichtung in dem Gesichtsfeld des Bildaufnahmeelements zu messen, um dadurch die Position des Bildes ausgestrahlten Lichts beruhend auf der gemessenen Konzentrationsverteilung festzustellen.
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Da für die Feststellung der Position des Bildes ausgestrahlten Lichts die Anzahl an zu messenden Einheiten reduziert werden kann, ist gemäß einer solchen Konstitution sogar eine raschere Verarbeitung möglich.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Lichtübertragungselement eingerichtet, schlitzförmiges Licht auszustrahlen, ist das Bildaufnahmeelement ein zweidimensionales Bildaufnahmeelement, und die Feststellmittel für die Position eines Bildes ausgestrahlten Lichts sind eingerichtet, die Konzentrationsverteilung der Lichtempfangssignale auf wenigstens einer Linie in der Versetzungsmessrichtung in dem Gesichtsfeld des Bildaufnahmeelements zu messen, um dadurch die Position des Bildes ausgestrahlten Lichts beruhend auf der gemessenen Konzentrationsverteilung festzustellen.
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Da die Konzentrationsverteilung der Lichtempfangssignale auf einer oder mehreren Linien in der Versetzungsmessrichtung gemessen wird, wird in einer solchen Anordnung der Verteilungsbereich des Lichtempfangssignals aus dem normalen Messbereich beruhend auf der Konzentrationsverteilung festgestellt. Es ist daher möglich, genau die Position des Bildes ausgestrahlten Lichts festzustellen.
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Gemäß einem Vergleichsbeispiel zu der vorliegenden Erfindung kann entweder eine Messung über alle Linien aller in dem Messbereich in der Versetzungsmessvorrichtung angeordneter Daten durchgeführt werden, oder es kann die Ausdünnungsmessung von Daten durchgeführt werden, die bei vorgeschriebenen Intervallen in der Versetzungsmessvorrichtung angeordnet sind, um dadurch die Konzentrationsverteilung zu messen. Da die Position des Bildes ausgestrahlten Lichts durch die Messung über alle Linien mit hoher Präzision festgestellt werden kann, ist es gemäß einer solchen Konstitution möglich, eine fehlerhafte Feststellung zu vermeiden. Im Fall der Durchführung der Ausdünnungsmessung ist es ferner möglich, Daten mit hoher Geschwindigkeit auszulesen und zu verarbeiten.
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Gemäß einem Vergleichsbeispiel zu der vorliegenden Erfindung, führen die Feststellmittel für die Position eines Bildes ausgestrahlten Lichts entweder die Messung über alle Linien oder die Ausdünnungsmessung der Konzentrationsverteilung der Lichtempfangselementsignale in der Versetzungsmessrichtung in einem sich von dem der normalen Messung unterscheidenden Bereich in dem Gesichtsfeld des Bildaufnahmeelements durch, wenn ein Bild ausgestrahlten Lichts bei der normalen Messung nicht festgestellt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Lichtübertragungselement eingerichtet, schlitzförmiges Licht auszustrahlen, ist das Bildaufnahmeelement ein zweidimensionales Bildaufnahmeelement, und die Feststellmittel für die Position eines Bildes ausgestrahlten Lichts sind eingerichtet, die Ausdünnungsmessung der Konzentrationsverteilung der Lichtempfangselementsignale auf wenigstens einer Linie in der Versetzungsmessrichtung in einem Bereich durchzuführen, die sich von der normalen Messung in dem Gesichtsfeld des zweidimensionalen Bildaufnahmeelements unterscheidet, wenn ein Bild ausgestrahlten Lichts nicht in dem normalen Messbereich festgestellt wird. Selbst wenn die Position des Bildes ausgestrahlten Lichts nicht auf einmal festgestellt werden kann, wird gemäß einer solchen Konstitution der sich von dem normalen Messbereich unterscheidende Bereich gemessen und es ist dadurch möglich, eine fehlerhafte Feststellung aufgrund eines Fehlschlagens der Feststellung der Position des Bildes ausgestrahlten Lichts zu vermeiden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das zu messende Objekt ein transparenter Körper, werden zwei Messbereiche vom Folgetyp gemäß der Vorderseite und der Rückseite des transparenten Körpers bereitgestellt, und eine Messung wird durchgeführt, während die zwei Folgetypbereiche zueinander geschaltet sind. Gemäß einer solchen Konstitution ist es möglich, die Vorder- und die Rückseite des transparenten Körpers mit großer Genauigkeit zu messen.
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In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Ausdünnungsmessung mit Daten durchgeführt werden, die bei vorgeschriebenen Intervallen in der Versetzungsmessrichtung angeordnet sind, wobei Bilder ausgestrahlten Lichts verbunden werden, die auf den zwei Messbereichen vom Folgetyp angeordnet sind, um dadurch die Dicke des transparenten Körpers zu messen. Gemäß einer solchen Konstitution ist es möglich, die Dicke des transparenten Körpers unter hoher Geschwindigkeit zu messen.
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In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Bildaufnahmeelement gebildet sein durch eine Photodiodenanordnung, eine CCD und ein CMOS-Bildaufnahmeelement. Das Bildaufnahmeelement schließt ein eindimensionales Bildaufnahmeelement und ein zweidimensionales Bildaufnahmeelement ein.
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Das Bildaufnahmeelement kann gebildet sein durch das CMOS-Bildaufnahmeelement, und die Feststellmittel für die Position eines Bildes ausgestrahlten Lichts können gestattet sein, direkt von dem CMOS-Bildaufnahmeelement Pixeldaten der eingestellten normalen Messdaten und von dem Messbereich vom Folgetyp auszulesen. In dieser Anordnung kann die Anzahl an von dem CMOS-Bildaufnahmeelement auszulesender Bilder reduziert sein und daher ist Hochgeschwindigkeits-Verarbeitung möglich.
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In der vorliegenden Ausführungsform kann die Sensorvorrichtung als ein Versetzungssensor, ein Längenmess-Sensor und ein Winkelsensor gebildet sein.
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Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Messbereich, bei dem Daten ausgelesen werden, kleiner eingestellt werden durch Verkleinern des Messbereichs des Bildes ausgestrahlten Lichts von dem normalen Messbereich hinunter zu dem Messbereich vom Folgetyp, und dadurch können Daten mit hoher Geschwindigkeit ausgelesen und verarbeitet werden. Daher weist die vorliegende Erfindung den Vorteil auf, dass sie imstande ist, eine Messung durchzuführen, bei der selbst einem zu messendes Objekt gefolgt werden kann, das befördert wird, während es entlang der Linie mäandriert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine externe Schrägansicht eines Signalverarbeitungsteils.
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2 zeigt eine externe Schrägansicht der Signalverarbeitungsteile in einem angeschlossenen Zustand.
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3 zeigt eine externe Schrägansicht eines Sensorkopfteils.
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4 zeigt ein Blockdiagramm, das eine elektrische Gerätekonstitution des Signalverarbeitungsteils darstellt.
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5 zeigt ein Blockdiagramm, das eine elektrische Gerätekonstitution des Sensorkopfteils darstellt.
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6 zeigt ein allgemeines Ablaufdiagramm, das die Tätigkeiten des Signalverarbeitungsteils darstellt.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen FUN-Modusvorgang genauer darstellt.
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8 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen RUN-Modusvorgang genauer darstellt.
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9 zeigt ein allgemeines Ablaufdiagramm, das einen Vorgang eines automatisch folgenden Messmodus darstellt.
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10 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen Messvorgang zum automatisch Folgen eines Bereichs unter hoher Geschwindigkeit genauer darstellt.
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11 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen Messvorgang zum automatischen Folgen von mehreren Bereichen genauer darstellt.
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12 zeigt eine erläuternde Darstellung des Messmodus zum automatischen Folgen eines Bereichs unter hoher Geschwindigkeit.
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13 zeigt eine erläuternde Darstellung der des Messmodus zum automatischen Folgen von mehreren Bereichen.
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14 zeigt eine Konzentrationsverteilung von Ausdünndaten (Daten der horizontalen Linie).
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15 zeigt eine Darstellung (Nr. 1) zum Beschreiben eines Problems konventioneller Technik
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16 zeigt eine Darstellung (Nr. 2) zum Beschreiben des Problems konventioneller Technik.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Im Folgenden wird ein bevorzugter Modus der Sensorvorrichtung dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Es ist festzuhalten, dass eine nachfolgend beschriebene Ausführungsform nur ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nur insoweit beschränkt, wie er in den Ansprüchen wiedergegeben ist.
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Ein Versetzungssensor der vorliegenden Ausführungsform ist ein so genannter Versetzungssensortyp mit getrenntem Verstärker, der gebildet ist durch voneinander Trennen eines Signalverarbeitungsteils und eines Sensorkopfteils, um den Sensor in einer Steuerungsplatte oder dergleichen kompakt unterzubringen und auch die Installation des Sensors in einer engen Messumgebung zu erleichtern.
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1 zeigt eine externe Schrägansicht des Signalverarbeitungsteils des Versetzungssensors in der vorliegenden Ausführungsform. Ein Gehäuse 10 des Signalverarbeitungsteils 1 weist eine etwas abgeflachte rechtwinkelige Parallelflachform auf. Von der Oberseite des Gehäuses 10 ist eine externe Anschlussleitung 11 herausgeführt. Diese externe Anschlussleitung 11 schließt eine Eingabeleitung, eine externe Ausgabeleitung, eine Stromversorgungsleitung, und dergleichen ein. Die externe Eingabeleitung gibt beispielsweise verschiedene Befehle von Außen, von einer PLC oder dergleichen, als eine hochrangige Vorrichtung zu dem Signalverarbeitungsteil 1 ein. Die externe Ausgabeleitung gibt eine Schaltausgabe, eine analoge Ausgabe und dergleichen, die im Inneren des Signalverarbeitungsteils 1 erzeugt werden, zu der PLC und dergleichen aus. Die Stromversorgungsleitung führt eine Stromquelle für eine interne Schaltung des Signalverarbeitungsteils zu. Weiter ist die Vorderseite des Gehäuses 10 mit einem USB-Anschluss 12 und einem RS-232C-Anschluss 13 versehen.
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Die Oberseite des Gehäuses 10 ist mit einer öffnungsfähigen und schließbaren Betätigungsteilabdeckung 14 versehen. Obwohl es in der Figur nicht gezeigt ist, ist ein Betätigungsteil unter der Abdeckung 14 vorgesehen, zum Durchführen verschiedener instruierter Tätigkeiten in dem Signalverarbeitungsteil 1. Weiter ist auf der Oberseite des Gehäuses 10 ein Anzeigeteil 15 zum Anzeigen einer Tätigkeit und dergleichen angeordnet.
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Auf jeder der rechten und linken Seitenflächen des Gehäuses 10 ist eine Signalverbindungsverarbeitungsteil-Anschlussabdeckung 16 vorgesehen. In dieser Signalverbindungsverarbeitungsteil-Anschlussabdeckung 16 ist ein Signalverbindungsverarbeitungsteilanschluss (Zwischenanschluss 3) vorgesehen zum Verbinden mit einem weiteren Signalverarbeitungsteil 1.
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2 zeigt eine externe Schrägansicht einer Mehrzahl an Signalverarbeitungsteilen 1 in einem verbundenen Zustand. Wie in dieser Figur gezeigt ist, sind bei diesem Beispiel eine Mehrzahl an Signalverarbeitungsteilen 1 in einer Reihe benachbart durch eine DIN-Schiene 4 verbunden. Ein Anschluss 17 zum Verbinden mit dem Sensorkopfteil ist auf der Rückseite des Gehäuses 10 des Signalverarbeitungsteils 1 vorgesehen. Die Signalverarbeitungsteile 1 sind mit einem nachfolgend erwähnten Sensorkopfteil 2 durch die Anschlüsse 17 verbunden, um mit dem Sensorkopfteil verbunden zu sein.
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3 zeigt eine externe Schrägansicht des Sensorkopfteils. Der Sensorkopfteil 2 enthält einen Anschluss 27 zum Verbinden mit dem Signalverarbeitungsteil gemäß dem Anschluss 17 zum Verbinden mit dem Sensorkopfteil, ein Kabel 21, und einen Sensorkopfkörper 20. Ein pulsartiges Laserlicht (Pulslicht), das von einem in dem Körper 20 eingebauten Lichtübertragungselement (Laserdiode) übertragen wird, wird auf die Oberfläche eines zu messenden Objekts 5 als schlitzförmiges Licht L1 durch eine in der Figur nicht gezeigte Lichtübertragungslinse gestrahlt. Durch diese Bestrahlung wird ein Bild ausgestrahlten Lichts LM des schlitzförmigen Lichts L1 auf der Oberfläche des zu messenden Objekts 5 ausgebildet. Reflektiertes Licht 12 als das von dem zu messenden Objekt reflektiertes schlitzförmige Licht fällt auf ein zweidimensionales Bildaufnahmeelement (Photodiodenanordnung, CCD, CMOS-Bildaufnahmeelement, etc.) in dem Sensorkopfteil 2 durch eine in der Figur nicht gezeigte Lichtempfangslinse. Die Oberfläche des zu messenden Objekts 5 wird nämlich unter einem anderen Winkel durch das zweidimensionale Bildaufnahmeelement aufgenommen, um ein Bildsignal zu erhalten, das das Bild ausgestrahlten Lichts LM des schlitzförmigen Lichts einschließt. Beruhend auf diesem Bildsignal wird eine vorgeschriebene Kenngröße extrahiert und dadurch kann eine Zielversetzungsgröße (in diesem Beispiel ein Abstand zwischen dem Sensorkopfteil 2 und dem zu messenden Objekt 5) erhalten werden.
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Es ist festzuhalten, dass, obwohl das schlitzförmige Licht ausgestrahlt wird und das zweidimensionale Bildaufnahmeelement verwendet wird, um das Bild ausgestrahlten Lichts in diesem Beispiel zu erhalten, ein Verfahren nicht darauf beschränkt ist. Es ist auch möglich, nur gebündeltes Licht auszustrahlen und dann ein Bild ausgestrahlten Lichts durch ein eindimensionales Bildaufnahmeelement zu erhalten, um eine Versetzung zu messen.
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4 zeigt ein Blockdiagramm, das die gesamte elektrische Gerätskonstitution des Signalverarbeitungsteils 1 des Versetzungssensors darstellt. Wie in dieser Figur gezeigt ist, enthält der Signalverarbeitungsteil 1 einen Steuerungsteil 101, einen Speicherteil 102, einen Anzeigeteil 103, einen Kommunikationsteil 104 zum Kommunizieren mit dem Sensorkopfteil, einen Kommunikationsteil 105 zum Kommunizierten mit externer Ausrüstung, einen Tastatureingabeteil 106, einen externen Eingabeteil 107, einen Ausgabeteil 108 und einen Stromversorgungsteil 109.
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Der Steuerungsteil 101 bildet normale Messbereicheinstellmittel, Feststellmittel für die Position eines Bildes ausgestrahlten Lichts, Einstellmittel für den Messbereich vom Folgetyp, und Versetzungsmessmittel. Der Steuerungsteil 101 ist gebildet aus einer CPU (zentrale Recheneinheit) und FPGA (frei programmierbare Gatteranordnung), und dient dazu, umfassend den gesamten Signalverarbeitungsteil 1 zu steuern. Der Steuerungsteil 101 führt verschiedene später erwähnte Funktionen durch und binärisiert auch das Lichtempfangssignal unter Bezug auf einen vorgeschriebenen Schwellenwert und gibt dann den binärisierten Wert als Ausgabedaten von dem Ausgabeteil 108 nach Außen aus.
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Der Speicherteil 102 enthält einen nichtflüchtigen Speicher (EEPROM) 102a und einen Bildspeicher 102b zum Speichern von Bilddaten, die in dem Anzeigeteil 103 angezeigt werden.
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Der Anzeigeteil 103 enthält einen Flüssigkristall-Anzeigeteil 103a, der einen Schwellenwert anzeigt, verschiedene Werte gemäß der Entfernung zu dem zu messenden Objekts oder dergleichen; und eine Anzeigelicht-LED 103b, die einen Ein/Aus-Status oder dergleichen anzeigt, was eine Zielausgabe ist.
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Der Kommunikationsteil 104 dient dazu, mit dem Sensorkopfteil 2 zu kommunizieren.
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Der externe Kommunikationsteil 105 enthält einen USB-Kommunikationsteil 105a zum Verbinden mit einem externen Personalcomputer (PC), einen seriellen Kommunikationsteil 105b, der verwendet wird zum Übertragen und Empfangen eines Befehls oder von Daten, und einen Signalverbindungsverarbeitungsteil-Kommunikationsteil 105c zum Durchführen von Datenkommunikation mit weiteren Signalverarbeitungsteilen, die rechts und links benachbart sind, durch Befolgen eines vorgeschriebenen Protokolls und eines Übertragungs-/Empfangsformats.
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Der Tastatureingabeteil 106 ist gebildet aus Schaltern für verschiedene Einstellungen, einem Betätigungsschalter und dergleichen, die in der Figur nicht gezeigt sind. Der externe Eingabeteil 107 empfängt beispielsweise verschiedene Befehle von der höherrangigen Vorrichtung, wie beispielsweise der PLC zu dem Signalverarbeitungsteil 1. Der Ausgabeteil 108 wird zum Ausgeben einer Ziel-Ein/Aus-Ausgabe zu einer höherrangigen Vorrichtung, wie beispielsweise der PLC, verwendet. Der Stromversorgungsteil 109 führt einen elektrischen Strom zu dem Steuerungsteil 101 zu, ebenso wie zu der externen Hardwareschaltung.
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5 zeigt ein Blockdiagramm, das eine elektrische Gerätekonstitution des Sensorkopfteils 2 darstellt. Wie in dieser Figur gezeigt ist, enthält der Sensorkopfteil 2 einen Steuerungsteil 201, einen Lichtübertragungsteil 202 zum Bestrahlen des zu messenden Objekts 5 mit schlitzförmigem Licht, einen Lichtempfangsteil 203 zum Empfangen des schlitzförmigen Lichts, das eintrifft, nachdem es von dem zu messenden Objekt 5 reflektiert wurde, eine Anzeigelicht-LED 204, einen Speicherteil 205 und einen Kommunikationsteil 206.
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Der Steuerungsteil 201 ist gebildet aus einer CPU (zentrale Recheneinheit) und PLD (programmierbares Logikbauelement), und dient dazu, umfassend die Bestandteile 202 bis 206 des Sensorkopfteils zu steuern, während er ein Lichtempfangssignal von dem Lichtempfangsteil 203 entnimmt und das Signal zu dem Signalverarbeitungsteil 1 sendet.
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In diesem Beispiel enthält der Lichtübertragungsteil 202 eine Laserdiode als ein Lichtübertragungselement und eine Lichtübertragungsschaltung, und bestrahlt einen zu messenden Bereich mit schlitzförmigem Licht. Der Lichtempfangsteil 203 enthält ein zweidimensionales Bildaufnahmeelement (Photodiodenanordnung, CCD, CMOS-Bildaufnahmeelement, etc.) zum Empfangen des reflektierten schlitzförmigen Lichts, und einen Lichtempfangs-Signalverarbeitungsteil zum Verstärken eines Lichtempfangssignals, das von dem zweidimensionalen Bildaufnahmeelement erhalten wird, synchronisiert mit einem Timingsteuerungssignal von dem Steuerungsteil 201, und gibt das verstärkte Signal zu dem Steuerungsteil 201 aus. Die Anzeigelicht-LED 204 wird gemäß verschiedener Tätigkeitszustände des Sensorkopfteils 2 ein- und ausgeschaltet.
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Der Speicherteil 205 ist beispielsweise aus einem nichtflüchtigen Speicher (EEPROM) gebildet und zeichnet in diesem Beispiel ID (Identifizierungsinformation) und dergleichen auf zum Identifizieren des Sensorkopfteils 2. Der Kommunikationsteil 206 dient dazu, nach einem Befehl von dem Steuerungsteil 201 mit dem Signalverarbeitungsteil 1 zu kommunizieren.
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Der Sensorkopfteil 2 der vorliegenden Ausführungsform weist eine oben beschriebene Schaltungskonfiguration auf und führt einen geeigneten Lichtübertragungs-/Empfangsvorgang gemäß einem Befehl von dem Signalverarbeitungsteil 1 durch.
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6 zeigt ein allgemeines Ablaufdiagramm, das die Tätigkeiten des Signalverarbeitungsteils 1 des Versetzungssensors in der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Nach dem Start des Vorgangs durch Laden einer Stromversorgung, wird ein anfänglicher Einstellvorgang als ein erster Vorgang durchgeführt (Schritt 601), und danach wird ein Einstellmodus gelesen. Insbesondere wird festgestellt, zu welchem der Modi – FUN-Modus, Lernmodus oder Ablaufmodus – geschaltet worden ist (Schritt 602).
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Wenn der Einstellmodus der ”FUN-Modus” ist, wird nach Durchführung eines anfänglichen Einstellvorgangs für den FUN-Modus (Schritt 603), ein nachfolgend erwähnter FUN-Modusvorgang durchgeführt (Schritt 604). Nach Schritt 604 wird festgestellt, ob der FUN-Modus andauert oder nicht (Schritt 605). Wenn der FUN-Modus nämlich zu einem anderen eingestellten Modus umgeschaltet wird, kehrt der Vorgang zu Schritt 602 zurück, wenn er jedoch nicht umgeschaltet wird, kehrt der Vorgang zu Schritt 604 zurück.
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Wenn der eingestellte Modus der ”Lernmodus” ist, wird nach Durchführung eines anfänglichen Einstellvorgangs für den Lernmodus (Schritt 606), ein so genannter Lernvorgang durchgeführt, in dem verschiedene eingestellte Werte automatisch gelesen werden (Schritt 607). Nach Schritt 607 wird festgestellt, ob der Lernmodus andauert oder nicht (Schritt 608). Wenn der Lernmodus nämlich zu einem anderen eingestellten Modus umgeschaltet wird, kehrt der Vorgang zu Schritt 602 zurück, wenn er jedoch nicht umgeschaltet wird, kehrt der Vorgang zu Schritt 607 zurück.
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Wenn der eingestellte Modus der ”Ablaufmodus” ist, wird nach Durchführung eines anfänglichen Einstellvorgangs für den Ablaufmodus (Schritt 609), ein nachfolgend erwähnter Ablaufmodusvorgang durchgeführt (Schritt 610). Nach Schritt 610 wird festgestellt, ob der Ablaufmodus andauert oder nicht (Schritt 611). Wenn der Ablaufmodus nämlich zu einem anderen eingestellten Modus umgeschaltet wird, kehrt der Vorgang zu Schritt 602 zurück, wenn er jedoch nicht umgeschaltet wird, kehrt der Vorgang zu Schritt 610 zurück.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen FUN-Modusvorgang (Schritt 604) genauer darstellt. Der FUN-(Funktions)-Modusvorgang wird nach Funktion in dem Anzeigeteil 15 (Schritt 701) angezeigt. Gleichzeitig damit wird ständig festgestellt, ob eine Tastatureingabe erfolgt ist oder nicht (Betätigung eines Betätigungsteils unter der Betätigungsteilabdeckung 14) (Schritt 702). Wenn eine vorgeschriebene Tastatureingabe festgestellt wird (Schritt 703: Ja), wird bestätigt, ob die festgestellte Tastatureingabe das Schalten einer Funktion anordnet (Schritt 704: JA) oder das Ausführen einer Funktion anordnet (Schritt 706: JA). Im ersteren Fall (Schritt 704: JA) wird die Funktion geschaltet (Schritt 705). Im letzteren Fall hingegen (Schritt 706: JA) wird der Funktionsdurchführungsvorgang durchgeführt.
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8 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den Ablaufmodusvorgang (Schritt 610) genauer darstellt. In dem Ablaufmodusvorgang werden nacheinander ein Vorgang zum Steuern einer Anzeige des Anzeigeteils 15 (Schritt 801), ein Vorgang zum Steuern des Sensorkopfteils (Schritt 802), und ein Vorgang zum Durchführen eines Kommunikationsbefehls von der externen Ausrüstung durchgeführt. Es wird bestätigt, ob es eine Tastatureingabe gegeben hat oder nicht (Betätigung des Betätigungsteils unter der Betätigungsteilabdeckung 14) (Schritt 804), und wenn eine vorgeschriebene Tastatureingabe festgestellt wird (Schritt 805: JA), wird gemäß der Feststellung ein Tastatureingabevorgang durchgeführt (Schritt 806). Danach wird bestätigt, ob es eine externe Eingabe durch den Kommunikationsteil 105 gegeben hat oder nicht (Schritt 807), und wenn eine vorgeschriebene externe Eingabe festgestellt wird, (Schritt 807: JA), wird gemäß der Feststellung ein externer Eingabevorgang durchgeführt. Danach wird bestätigt, ob eine externe Kommunikation durch den Kommunikationsteil 105 stattgefunden hat oder nicht (Schritt 809), und wenn eine vorgeschriebene externe Kommunikation festgestellt wird (Schritt 809: JA), wird gemäß der Feststellung ein externer Kommunikationsvorgang durchgeführt (Schritt 810).
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Die Versetzungssensorvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist als ein Beispiel für den Vorgang zum Steuern des Sensorkopfteils (Schritt 802) des Ablaufmodus mit einem automatisch folgenden Messmodus versehen. Weiter wird für den Versetzungssensor der vorliegenden Ausführungsform angenommen, dass er so verwendet wird, dass eine Mehrzahl an zu messenden Objektes entlang einer Linie befördert werden und der Sensorkopfteil 2 des Versetzungssensors die zu messenden Objekte mit schlitzförmigem Licht in vertikaler Richtung zu der Richtung der Beförderung der zu messenden Objekte bestrahlt und dann das von den zu messenden Objekten reflektierte Licht erhält. Im Folgenden wird dieser automatisch folgende Messmodus genauer beschrieben.
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9 zeigt ein allgemeines Ablaufdiagramm, das den Vorgang des automatisch folgenden Messmodus darstellt. Wenn der Vorgang gestartet wird, wird die Moduseinstellung gelesen um festzustellen, ob der Tätigkeitsmodus ein Messmodus für automatisches Folgen eines Bereichs unter hoher Geschwindigkeit ist oder ein Messmodus zum automatischen Folgen mehrere Bereich (Schritt 901).
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Wenn der Tätigkeitsmodus der Messmodus für automatisches Folgen eines Bereichs unter hoher Geschwindigkeit ist, wird ein nachfolgend erwähnter Messvorgang zum automatischen Folgen eines Bereichs unter hoher Geschwindigkeit durchgeführt (Schritt 902). Nach Schritt 902 wird festgestellt, ob der Messmodus für automatisches Folgen eines Bereichs unter hoher Geschwindigkeit andauert oder nicht (Schritt 903). Wenn dieser Modus nämlich zu einem anderen eingestellten Modus umgeschaltet wird, kehrt der Vorgang zu Schritt 901 zurück, wohingegen der Vorgang zu Schritt 902 zurückkehrt, wenn er nicht umgeschaltet wird.
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Wenn der Tätigkeitsmodus der Messmodus für automatisches Folgen mehrerer Bereiche ist, wird ein nachfolgend erwähnter Messvorgang für automatisches Folgen mehrerer Bereiche durchgeführt (Schritt 904). Nach Schritt 904 wird festgestellt, ob der Messmodus für automatisches Folgen mehrerer Bereich andauert oder nicht (Schritt 905). Wenn dieser Modus nämlich zu einem anderen eingestellten Modus umgeschaltet wird, kehrt der Vorgang zu Schritt 901 zurück, wohingegen der Vorgang zu Schritt 904 zurückkehrt, wenn er nicht umgeschaltet wird.
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Der Messvorgang für automatisches Folgen eines Bereichs unter einer hohen Geschwindigkeit wird unter Bezugnahme auf ein in 10 gezeigtes Ablaufdiagramm und auf in 12 und 14 gezeigte erläuternde Ansichten beschrieben. Wenn der in 10 gezeigte Vorgang gestartet wird, wird ein Vorgang zum Einstellen eines zu folgenden Messbereichs (normaler Messbereich) durchgeführt (Schritt 1001).
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Hier stellt das in 12 gezeigte ”Z” ein rechtwinkeliges Beobachtungsfeld (Lichtempfangsseite) des zweidimensionalen Bildaufnahmeelements dar, das in dem Lichtempfangsteil 203 bereitgestellt ist. In der Figur befindet sich die linke Seite näher und die rechte Seite weiter von dem Sensorkopfteil 2 weg. Während weiter eine horizontale Linie X (in einer Versetzungsmessrichtung: Datennummer Xn) entlang der Längsrichtung des rechtwinkeligen Gesichtsfelds Z eingestellt wurde, wurde eine vertikale Linie Y (in einer Erstreckungsrichtung der Bilder ausgestrahlten Lichts: Datennummer Yn) senkrecht zu der eingestellten horizontalen Linie zugewiesen. Ein rechtwinkeliger Messbereich, der von einer gestrichelten Linie mit den gegenüberstehenden Endpunkten: eine Koordinatenposition (X1, Y1) und eine Koordinatenposition (X2, Y2) umgeben ist, wird als ein normaler Messbereich in Schritt 1001 eingestellt. Es ist festzuhalten, dass der normale Messbereich vorher in dem Speicherteil 205 des Sensorkopfteils 2 gespeichert wurde.
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Nach Schritt 1001 wird ein Vorgang zum Erhalten von Lichtempfangspositionsdaten durchgeführt (Schritt 1002). Hier wird in dem in Schritt 1001 eingestellten normalen Messbereich eine Ausdünnmessung von Daten entlang der horizontalen Linie X durchgeführt, um eine vorgeschriebene Konzentrationsverteilung (Luminanzverteilung) zu erhalten. Hier werden beispielsweise Daten auf einer Linie beim Zentrum der horizontalen Linien in dem normalen Messbereich gemessen, während sie in der Versetzungsmessrichtung ausgedünnt werden.
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Danach wird die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Lichtempfangsdatenbereichs festgestellt (Schritt 1003). Wenn der Lichtempfangsbereich vorhanden ist (wenn sich ein Bild ausgestrahlten Lichts in dem normalen Messbereich befindet), wird ein einem Bereich folgender Messvorgang durchgeführt, bei dem der Messbereich vom Folgetyp eingestellt wird, um eine Zielversetzung zu messen (Schritt 1004). 14 zeigt eine Konzentrationsverteilung (Luminanzverteilung), die erhalten wird, wenn die Datenausdünnungsmessung bei Ausdünnungsintervallen α entlang einer Linie der horizontalen Linien X in dem in Schritt 1001 eingestellten normalen Messbereich durchgeführt wird. Ein Bereich, bei dem Lichtempfangssignale der Bilder ausgestrahlten Lichts verteilt sind, kann durch diese Konzentrationsverteilung erhalten werden, und es wird ein Bereich X3 bis X4 als ein Verteilungsbereich in der Richtung der horizontalen Linie eingestellt, um so den Lichtempfangssignal-Verteilungsbereich einzuschließen. Wie weiter in 12 gezeigt ist, wird ein rechtwinkeliger Messbereich, der von einer gestrichelten Linie mit den gegenüberliegenden Endpunkten: eine Koordinatenposition (X3, Y3) und eine Koordinatenposition (X4, Y4) umgeben ist, als ein Messbereich vom Folgetyp eingestellt. Es wird ein detaillierter Messvorgang über alle Linien in diesem Messbereich vom Folgetyp durchgeführt, und es werden Zielmessergebnisse (z. B. Versetzung, Empfindlichkeit, Maximalwert, etc.) ausgegeben (Schritt 1005). Nach Schritt 1005 kehrt der Vorgang zu Schritt 1002 zurück.
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Wenn andererseits kein Lichtempfangsdatenbereich vorhanden ist (wenn kein Bild ausgestrahlten Lichts in dem normalen Messbereich vorhanden ist), wird ein Vorgang zur Bestätigung einer Lichtempfangsposition durchgeführt (Schritt 1006). Hier wird ein Messbereich eingestellt, der sich von dem normalen Messbereich unterscheidet, der sich im Gesichtsfeld des zweidimensionalen Bildaufnahmeelements befindet und in Schritt 1001 eingestellt worden war. Danach wird ein Vorgang zum Erhalten von Lichtempfangspositionsdaten durchgeführt, und die Anwesenheit oder Abwesenheit des Lichtempfangsdatenbereichs wird wieder festgestellt (Schritt 1007). Wenn hier der Lichtempfangsdatenbereich vorhanden ist, kehrt der Vorgang zu obigem Schritt 1004 zurück, wenn jedoch kein Lichtempfangsdatenbereich vorhanden ist, wird eine Messfehlerausgabe durchgeführt (Schritt 1008), und dann kehrt der Vorgang zu Schritt 1002 zurück.
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Wie beschrieben, arbeitet in dem Versetzungssensor der vorliegenden Ausführungsform der in 3 gezeigte Sensorkopfteil mit dem in 1 gezeigten Signalverarbeitungsteil zusammen, so dass der normale Messbereich und der Messbereich vom Folgetyp, der kleiner ist als der normale Messbereich, in dem Gesichtsfeld des zweidimensionalen Bildaufnahmeelement eingestellt sind. Beruhend auf einem in dem zweidimensionalen Bildaufnahmeelement gemachten Bild, wird der Messbereich vom Folgetyp zum Messen einer Zielversetzung gemessen.
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Es ist festzuhalten, dass, da keine vertikale Linie und nur eine horizontale Linie von Anfang an vorhanden ist, wenn ein eindimensionales Bildaufnahmeelement verwendet wird, ”Y” vollständig durch Y1 ersetzt werden kann. Der normale Messbereich weist die gegenüberliegenden Endpunkte auf: eine Koordinatenposition (X1, Y1) und eine Koordinatenposition (X2, Y1), und hat Linienform. Dies kann in diesem Fall auch auf einen Messbereich vom Folgetyp zutreffen.
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Obwohl nur ein Messbereich vom Folgetyp in der obigen Ausführungsform eingestellt wird, können zwei oder mehr Messbereiche vom Folgetyp eingestellt werden. Weiter können sie in der horizontalen Linienrichtung X und/oder der vertikalen Linienrichtung Y eingestellt werden. Es wird in einem Beispiel eines solchen Falles angenommen, dass zwei Messbereiche vom Folgetyp eingestellt werden, und dann wird eine Dicke eines transparenten Körpers gemessen. Beispielsweise wird oftmals eine Glasplatte mit freiliegender Vorderseite und einer mit einem Metall bedeckten Rückseite betrachtet. Eine derartige Glasplatte entspricht Glasplatten, die für Kathodenstrahlröhren für Fernsehgeräte verwendet werden, Glasplatten, die als Flüssigkristallanzeigen verwendet werden, und dergleichen. Beim Messen einer derartigen Glasplatte in dem Sensorkopfteil 2 ist der Versetzungssensor der vorliegenden Ausführungsform in der Lage, einen Messmodusvorgang für automatisches Folgen mehrerer Bereiche als einen der automatisch folgenden Messmodi durchzuführen.
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Im Folgenden wird der Messvorgang für automatisches Folgen mehrerer Bereiche unter Bezugnahme auf ein in 11 gezeigtes Ablaufdiagramm und auf eine in 13 gezeigte erläuternde Ansicht beschrieben. Wenn der in 11 gezeigte Vorgang gestartet ist, wird ein Vorgang zum Einstellen eines Bereichs für eine folgende Messung durchgeführt (Schritt 1101) und ein normaler Messbereich eingestellt.
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Nach Schritt 1101 wird ein Vorgang zum Erhalten von Lichtempfangspositionsdaten durchgeführt (Schritt 1102). In dem in Schritt 1101 eingestellten Messbereich werden beispielsweise Daten auf einer Linie der horizontalen Linien X in dem in Schritt 1101 eingestellten Messbereich gemessen, während sie in der Versetzungsmessrichtung ausgedünnt werden, um eine vorgeschriebene Konzentrationsverteilung (Luminanzverteilung) zu erhalten.
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Danach wird die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Lichtempfangsdatenbereichs festgestellt (Schritt 1103). Wenn der Lichtempfangsdatenbereich vorhanden ist, wird die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Mehrzahl an Lichtempfangsdatenbereichen festgestellt (Schritt 1104). Wenn eine Mehrzahl an Lichtempfangsdatenbereichen vorhanden ist, wird ein Hochgeschwindigkeits-Messvorgang in jedem Bereich durchgeführt (Bereich mit Bildern ausgestrahlten Lichts) (Schritt 1105). Eine Ausdünnungsmessung wird nämlich mit Daten durchgeführt, die bei vorgeschriebenen Intervallen in der Versetzungsmessrichtung angeordnet sind. 13 zeigt ein Beispiel des Falls, bei dem eine Mehrzahl an Lichtempfangsdatenbereichen vorhanden ist, um den oben erwähnten Zustand darzustellen. Wie in 13 gezeigt ist, sind in dem rechtwinkeligen Gesichtsfeld Z ein Bild ausgestrahlten Lichts der Rückseite 1 und ein Bild ausgestrahlten Lichts der Vorderseite 2 vorhanden, die der Vorderseite bzw. der Rückseite der Glasplatte entsprechen. Das Intervall zwischen der Mittellinie des Bildes ausgestrahlten Lichts der Rückseite 1 und der Mittellinie des Bildes ausgestrahlten Lichts der Vorderseite 2 wird als die Dicke der Glasplatte gemessen und es wird das Messergebnis ausgegeben (Schritt 1106).
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Nach Schritt 1106 werden Messbereiche vom Folgetyp gemäß dem Bild ausgestrahlten Lichts der Rückseite 1 und dem Bild ausgestrahlten Lichts der Vorderseite 2 eingestellt. Es wird ein detaillierter Messvorgang über alle Linien in den Messbereichen vom Folgetyp durchgeführt (Schritt 1107) und es werden Zielmessergebnisse (z. B. Versetzung, Empfindlichkeit Maximalwert, etc.) ausgegeben (Schritt 1108). Nach Schritt 1108 kehrt der Vorgang zu 1102 zurück.
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Es ist festzuhalten, dass in Schritt 1104, wenn der Lichtempfangsdatenbereich nicht mehrfach ist, ein Folgebereichmessvorgang zum Messen eines Messbereichs vom Folgetyp, der gemäß einem Lichtempfangsdatenbereich einzustellen ist, durchgeführt wird (Schritt 1109), und es werden die Messergebnisse ausgegeben (Schritt 1110).
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Wenn kein Lichtempfangsdatenbereich vorhanden ist wird weiter in Schritt 1103 ein vom im Schritt 1101 eingestellten normalen Messbereich abweichender Messbereich eingestellt, und es wird ein Vorgang zum Bestätigen einer Lichtempfangsposition durchgeführt zum Erhalten von Lichtempfangspositionsdaten (Schritt 1111). Danach wird die Anwesenheit oder Abwesenheit des Lichtempfangsdatenbereichs festgestellt (Schritt 1112). Wenn der Lichtempfangsdatenbereich vorhanden ist, kehrt der Vorgang zu Schritt 1104 zurück, wenn jedoch kein Lichtempfangsdatenbereich vorhanden ist, wird eine Messfehlerausgabe durchgeführt (Schritt 1113) und der Vorgang kehrt dann zu Schritt 1102 zurück.
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Selbst wenn die Glasplatte, dessen Dicke das zu messende Objekt ist, zu der Seite näher zu/weiter von dem Sensorkopfteil 2 versetzt ist, kann gemäß der obigen Ausführungsform einem Messbereich ermöglicht werden, der Glasplatte in der Versetzungsrichtung zu folgen, um so zu verhindern, dass es der Sensorvorrichtung unmöglich wird, eine Messung durchzuführen.
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Weiter ist es selbstverständlich, dass selbst durch die Verwendung eines eindimensionalen Bildaufnahmeelements, das gleiche Ergebnis durch die gleiche oben beschriebene Versetzung möglich ist.
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Wie beschrieben wird gemäß dem Versetzungssensor der vorliegenden Ausführungsform die Position des Bildes ausgestrahlten Lichts aus der Verteilung von Lichtempfangssignalen in dem normalen Messbereich festgestellt, und es wird beruhend auf den festgestellten Ergebnissen der Messbereich vom Folgetyp eingestellt, der das Bild ausgestrahlten Lichts einschließt und kleiner ist als der normale Messbereich. Eine Zielversetzung wird mit dem zu messenden Bereich gemessen, der auf den Messbereich vom Folgetyp beschränkt ist. Selbst wenn Positionen von zu messenden Objekten auf einer Linie variieren, werden daher beispielsweise Daten nicht vom gesamten aber von einem Teil des Messbereichs gemäß den Lagevariationen als ein für eine Messung notwendiger Bereich abgerufen. Im Vergleich zu der konventionellen Technik ist folglich die Zeit, die zum Auslesen oder Verarbeiten von Daten benötigt wird, aufgrund des kleinen Messbereichs kurz, wodurch es möglich gemacht wird, die Sensorantwort zu beschleunigen.
