JP2001317924A - 形状測定装置およびその光軸測定方法 - Google Patents
形状測定装置およびその光軸測定方法Info
- Publication number
- JP2001317924A JP2001317924A JP2000138699A JP2000138699A JP2001317924A JP 2001317924 A JP2001317924 A JP 2001317924A JP 2000138699 A JP2000138699 A JP 2000138699A JP 2000138699 A JP2000138699 A JP 2000138699A JP 2001317924 A JP2001317924 A JP 2001317924A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical axis
- rotation
- rotating
- laser beam
- measuring
- 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
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度に形状を測定する
【解決手段】 レーザ光１を投光するレーザ光投光手段
２と、その反射光を受光する受光手段５と、レーザ光投
光手段２と受光手段３を一体で回転させる回転手段１０
と、回転手段１０の回転軸方向と直交し、かつ互いに直
交する方向に対象物３０をレーザ光投光手段２に対して
移動させる移動手段８と、光軸測定時にレーザ光投光手
段２のレーザ光１を受光できる位置に設けられ、回転手
段１０の回転軸方向を回転軸として回転する首振り手段
１５を有する光軸測定用撮像手段１３と、回転手段１０
および移動手段８の位置データと光軸測定用撮像手段１
３の画像データから光軸ずれ角度量を演算する演算手段
１２が設けられていることを特徴とする形状測定装置。
２と、その反射光を受光する受光手段５と、レーザ光投
光手段２と受光手段３を一体で回転させる回転手段１０
と、回転手段１０の回転軸方向と直交し、かつ互いに直
交する方向に対象物３０をレーザ光投光手段２に対して
移動させる移動手段８と、光軸測定時にレーザ光投光手
段２のレーザ光１を受光できる位置に設けられ、回転手
段１０の回転軸方向を回転軸として回転する首振り手段
１５を有する光軸測定用撮像手段１３と、回転手段１０
および移動手段８の位置データと光軸測定用撮像手段１
３の画像データから光軸ずれ角度量を演算する演算手段
１２が設けられていることを特徴とする形状測定装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は形状測定装置および
その光軸測定方法に関する。
その光軸測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】対象物の断面形状を高精度に測定するこ
とは様々な製品などで必要とされている。例えば、自動
車用モール、ドアフレーム、シートレール等のロール成
形品は、その断面形状の検査が品質管理上重要である。
これらの断面形状検査は、測定断面を切断し、投影機に
て形状を拡大し検査を行っていた。この方法では、断面
切断時に形状に歪みが生じ、正確な断面形状が検査でき
ない。また、複数の断面検査を行う場合、切断に時間が
かかる、という問題があった。
とは様々な製品などで必要とされている。例えば、自動
車用モール、ドアフレーム、シートレール等のロール成
形品は、その断面形状の検査が品質管理上重要である。
これらの断面形状検査は、測定断面を切断し、投影機に
て形状を拡大し検査を行っていた。この方法では、断面
切断時に形状に歪みが生じ、正確な断面形状が検査でき
ない。また、複数の断面検査を行う場合、切断に時間が
かかる、という問題があった。
【０００３】それらの問題点に対し、非接触式の形状測
定装置は検査したい断面を切断することなしに形状検査
できるため、形状歪みがなく、任意断面に対し容易に検
査が可能となる。
定装置は検査したい断面を切断することなしに形状検査
できるため、形状歪みがなく、任意断面に対し容易に検
査が可能となる。
【０００４】対象物の形状を非接触で測定する形状測定
装置として、レーザ光を対象物に照射して形状測定する
レーザセンサが多く使われている。この方法で死角領域
を少なく測定する場合、対象物を様々な角度に回転、あ
るいはセンサを回転して測定する必要があるため、光軸
を高精度に調整、確認する必要がある。しかし、レーザ
光はダイヤルゲージ等の接触式触針が利用できないた
め、光軸位置測定ができない。
装置として、レーザ光を対象物に照射して形状測定する
レーザセンサが多く使われている。この方法で死角領域
を少なく測定する場合、対象物を様々な角度に回転、あ
るいはセンサを回転して測定する必要があるため、光軸
を高精度に調整、確認する必要がある。しかし、レーザ
光はダイヤルゲージ等の接触式触針が利用できないた
め、光軸位置測定ができない。
【０００５】そこで、一般には光軸ねらい位置にマーキ
ングしたスクリーンをセットし光軸ずれを目視で観察す
る方法や、光軸ねらい位置にピンホールをいくつか有す
るスクリーンをセットしレーザ光が透過するかを観察す
る方法が行われていた。しかし、これらの目視による方
法では精度が悪いという問題点がある。また赤外光は外
乱光の影響を受けにくく形状測定に有利であるが、目に
見えないので目視による方法では光軸調整できない。
ングしたスクリーンをセットし光軸ずれを目視で観察す
る方法や、光軸ねらい位置にピンホールをいくつか有す
るスクリーンをセットしレーザ光が透過するかを観察す
る方法が行われていた。しかし、これらの目視による方
法では精度が悪いという問題点がある。また赤外光は外
乱光の影響を受けにくく形状測定に有利であるが、目に
見えないので目視による方法では光軸調整できない。
【０００６】レーザ光で高精度に形状を測定するため
に、光軸を高精度に調節できる形状測定装置および方法
が求められている。従来技術１として、特開平６−５８
７２０号公報には、ＣＣＤカメラでレーザ光の位置、湾
曲を定量的に測定する検査装置が開示されている。
に、光軸を高精度に調節できる形状測定装置および方法
が求められている。従来技術１として、特開平６−５８
７２０号公報には、ＣＣＤカメラでレーザ光の位置、湾
曲を定量的に測定する検査装置が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術１は、レーザ光の湾曲度のみを測定する装置であり、
レーザユニットを装置に取り付けた時のレーザ光軸ずれ
を測定できるものではなく、かつ、動作各軸、光軸の軸
ずれとの区別が困難であり、調整することができない問
題がある。
術１は、レーザ光の湾曲度のみを測定する装置であり、
レーザユニットを装置に取り付けた時のレーザ光軸ずれ
を測定できるものではなく、かつ、動作各軸、光軸の軸
ずれとの区別が困難であり、調整することができない問
題がある。
【０００８】本発明は上記課題を解決したもので、形状
を高精度に測定できる形状測定装置を提供する。
を高精度に測定できる形状測定装置を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、対象物にレ
ーザ光を投光するレーザ光投光手段と、該レーザ光投光
手段のレーザ出力を制御するレーザ出力制御手段と、前
記対象物からの反射光を受光する受光手段と、該受光手
段の受光データを記憶する受光メモリ手段と、前記レー
ザ光投光手段および前記受光手段を一体で前記対象物回
りを回転させる回転手段と、該回転手段を制御する回転
制御手段と、前記回転手段の回転軸方向と直交し、かつ
互いに直交する方向に、前記対象物を前記レーザ光投光
手段に対して相対的に移動させる移動手段と、該移動手
段を制御する移動制御手段と、光軸測定時に前記レーザ
光投光手段のレーザ光を受光できる位置に設けられ、前
記回転手段の回転軸方向を回転軸として回転する首振り
手段を有する光軸測定用撮像手段と、該光軸測定用撮像
手段の画像データを記憶する光軸測定用画像メモリ手段
と、前記回転手段および前記移動手段の位置データと前
記光軸測定用画像メモリ手段の画像データから光軸ずれ
角度量を演算する演算手段が設けられていることを特徴
とする形状測定装置である。
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、対象物にレ
ーザ光を投光するレーザ光投光手段と、該レーザ光投光
手段のレーザ出力を制御するレーザ出力制御手段と、前
記対象物からの反射光を受光する受光手段と、該受光手
段の受光データを記憶する受光メモリ手段と、前記レー
ザ光投光手段および前記受光手段を一体で前記対象物回
りを回転させる回転手段と、該回転手段を制御する回転
制御手段と、前記回転手段の回転軸方向と直交し、かつ
互いに直交する方向に、前記対象物を前記レーザ光投光
手段に対して相対的に移動させる移動手段と、該移動手
段を制御する移動制御手段と、光軸測定時に前記レーザ
光投光手段のレーザ光を受光できる位置に設けられ、前
記回転手段の回転軸方向を回転軸として回転する首振り
手段を有する光軸測定用撮像手段と、該光軸測定用撮像
手段の画像データを記憶する光軸測定用画像メモリ手段
と、前記回転手段および前記移動手段の位置データと前
記光軸測定用画像メモリ手段の画像データから光軸ずれ
角度量を演算する演算手段が設けられていることを特徴
とする形状測定装置である。
【００１０】上記第１の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００１１】すなわち、回転手段、首振り手段により異
なる方向からのレーザ光を、ほぼレーザ光軸方向の異な
る２つの位置で光軸測定用撮像手段により撮像できるの
で、レーザ光光軸、回転手段の回転軸の傾きが別々に測
定でき、光軸を正確に測定し必要に応じて調整できるた
め、高精度の形状測定ができる。
なる方向からのレーザ光を、ほぼレーザ光軸方向の異な
る２つの位置で光軸測定用撮像手段により撮像できるの
で、レーザ光光軸、回転手段の回転軸の傾きが別々に測
定でき、光軸を正確に測定し必要に応じて調整できるた
め、高精度の形状測定ができる。
【００１２】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技
術的手段と称する。）は、前記レーザ光投光手段が、レ
ーザ光をスリット状に投光するスリット状レーザ光投光
手段であることを特徴とする請求項１記載の形状測定装
置である。
の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技
術的手段と称する。）は、前記レーザ光投光手段が、レ
ーザ光をスリット状に投光するスリット状レーザ光投光
手段であることを特徴とする請求項１記載の形状測定装
置である。
【００１３】上記第２の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００１４】すなわち、対象物の形状測定位置ににレー
ザ光を照射するためにレーザ光を走査する必要がなく、
そのための装置が簡略化できるので、低コストの形状測
定装置ができる。
ザ光を照射するためにレーザ光を走査する必要がなく、
そのための装置が簡略化できるので、低コストの形状測
定装置ができる。
【００１５】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項３において講じた技術的手段（以下、第３の技
術的手段と称する。）は、光軸測定時に前記レーザ光投
光手段と前記光軸測定用撮像手段の間に、前記レーザ光
投光手段から投光されたレーザ光が前記光軸測定用撮像
手段に入射される光量を減衰させる光量減衰手段が設け
られていることを特徴とする請求項１記載の形状測定装
置である。
の請求項３において講じた技術的手段（以下、第３の技
術的手段と称する。）は、光軸測定時に前記レーザ光投
光手段と前記光軸測定用撮像手段の間に、前記レーザ光
投光手段から投光されたレーザ光が前記光軸測定用撮像
手段に入射される光量を減衰させる光量減衰手段が設け
られていることを特徴とする請求項１記載の形状測定装
置である。
【００１６】上記第３の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００１７】すなわち、光量減衰手段により減衰された
レーザ光を光軸測定用撮像手段に入射できるので、光軸
測定用撮像手段が光量オーバーになったり、破壊される
のを防止できる。
レーザ光を光軸測定用撮像手段に入射できるので、光軸
測定用撮像手段が光量オーバーになったり、破壊される
のを防止できる。
【００１８】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項４において講じた技術的手段（以下、第４の技
術的手段と称する。）は、前記レーザ光投光手段と前記
受光手段を備えた測定ヘッドが設けられ、前記回転手段
が前記測定ヘッドを前記対象物の回りを回転させる測定
ヘッド回転手段であり、前記移動手段が前記対象物を前
記回転手段の回転軸方向と直交し、かつ互いに直行する
方向に移動する対象物移動手段であることを特徴とする
請求項１記載の形状測定装置である。
の請求項４において講じた技術的手段（以下、第４の技
術的手段と称する。）は、前記レーザ光投光手段と前記
受光手段を備えた測定ヘッドが設けられ、前記回転手段
が前記測定ヘッドを前記対象物の回りを回転させる測定
ヘッド回転手段であり、前記移動手段が前記対象物を前
記回転手段の回転軸方向と直交し、かつ互いに直行する
方向に移動する対象物移動手段であることを特徴とする
請求項１記載の形状測定装置である。
【００１９】上記第４の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００２０】すなわち、レーザ光投光手段と受光手段が
測定ヘッドに一体で設けられ、両者の位置関係が固定さ
れているので、高精度の形状測定ができ、かつ取扱も容
易になる。また回転手段と移動手段が、対象物側、測定
ヘッド側に分かれているので、形状測定装置の調整が簡
単にできる。
測定ヘッドに一体で設けられ、両者の位置関係が固定さ
れているので、高精度の形状測定ができ、かつ取扱も容
易になる。また回転手段と移動手段が、対象物側、測定
ヘッド側に分かれているので、形状測定装置の調整が簡
単にできる。
【００２１】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項５において講じた技術的手段（以下、第５の技
術的手段と称する。）は、前記光軸測定用撮像手段が、
前記回転手段の回転軸方向を回転軸として回転する首振
り手段を介して、光軸測定時に前記移動手段に固定可能
な保持手段に結合されていることを特徴とする請求項１
記載の形状測定装置である。
の請求項５において講じた技術的手段（以下、第５の技
術的手段と称する。）は、前記光軸測定用撮像手段が、
前記回転手段の回転軸方向を回転軸として回転する首振
り手段を介して、光軸測定時に前記移動手段に固定可能
な保持手段に結合されていることを特徴とする請求項１
記載の形状測定装置である。
【００２２】上記第５の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００２３】すなわち、光軸測定用撮像手段、首振り手
段、保持手段が一体で形成されているので、対象物と光
軸測定用撮像手段を交換することが容易で、かつ高精度
に光軸測定ができる。
段、保持手段が一体で形成されているので、対象物と光
軸測定用撮像手段を交換することが容易で、かつ高精度
に光軸測定ができる。
【００２４】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項６において講じた技術的手段（以下、第６の技
術的手段と称する。）は、請求項１〜５のいずれかに記
載の形状測定装置を用いて、前記光軸測定用撮像手段を
前記レーザ光投光手段のレーザ光を受光できる位置にセ
ットする光軸測定用撮像手段セット工程と、前記光軸測
定用撮像手段で前記レーザ光を撮像した画像データから
その重心位置を演算する演算工程と、前記光軸測定用撮
像手段を前記レーザ光投光手段方向に所定の位置に前記
光軸測定用撮像手段の撮像面を平行移動させる移動工程
と、該移動工程後の位置で、前記光軸測定用撮像手段で
前記レーザ光を撮像した画像データからその重心位置を
再び演算する再演算工程と、前記の二つの重心位置から
前記撮像面の垂直線と前記レーザ光面のなすずれ角度量
を演算するずれ演算工程と、前記回転手段を９０度回転
し、かつ前記首振り手段を前記回転手段と同じ方向に９
０度回転する回転工程と、前記演算工程から前記ずれ演
算工程を繰り返して第２のずれ角度量を求める第２ずれ
演算工程と、前記回転工程から前記回転工程と同じ方向
に前記回転手段と前記首振り手段を９０度回転する第２
回転工程と、前記演算工程から前記ずれ演算工程を繰り
返して第３のずれ角度量を求める第３ずれ演算工程と、
前記第２回転工程から前記回転工程と同じ方向に前記回
転手段と前記首振り手段を９０度回転する第３回転工程
と、前記演算工程から前記ずれ演算工程を繰り返して第
４のずれ角度量を求める第４ずれ演算工程と、上記の四
つのずれ角度量から前記回転手段の所定方向からのずれ
角度と前記レーザ光投光手段の所定方向からのずれ角度
を演算するずれ角度演算工程からなることを特徴とする
形状測定装置の光軸測定方法である。
の請求項６において講じた技術的手段（以下、第６の技
術的手段と称する。）は、請求項１〜５のいずれかに記
載の形状測定装置を用いて、前記光軸測定用撮像手段を
前記レーザ光投光手段のレーザ光を受光できる位置にセ
ットする光軸測定用撮像手段セット工程と、前記光軸測
定用撮像手段で前記レーザ光を撮像した画像データから
その重心位置を演算する演算工程と、前記光軸測定用撮
像手段を前記レーザ光投光手段方向に所定の位置に前記
光軸測定用撮像手段の撮像面を平行移動させる移動工程
と、該移動工程後の位置で、前記光軸測定用撮像手段で
前記レーザ光を撮像した画像データからその重心位置を
再び演算する再演算工程と、前記の二つの重心位置から
前記撮像面の垂直線と前記レーザ光面のなすずれ角度量
を演算するずれ演算工程と、前記回転手段を９０度回転
し、かつ前記首振り手段を前記回転手段と同じ方向に９
０度回転する回転工程と、前記演算工程から前記ずれ演
算工程を繰り返して第２のずれ角度量を求める第２ずれ
演算工程と、前記回転工程から前記回転工程と同じ方向
に前記回転手段と前記首振り手段を９０度回転する第２
回転工程と、前記演算工程から前記ずれ演算工程を繰り
返して第３のずれ角度量を求める第３ずれ演算工程と、
前記第２回転工程から前記回転工程と同じ方向に前記回
転手段と前記首振り手段を９０度回転する第３回転工程
と、前記演算工程から前記ずれ演算工程を繰り返して第
４のずれ角度量を求める第４ずれ演算工程と、上記の四
つのずれ角度量から前記回転手段の所定方向からのずれ
角度と前記レーザ光投光手段の所定方向からのずれ角度
を演算するずれ角度演算工程からなることを特徴とする
形状測定装置の光軸測定方法である。
【００２５】上記第６の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００２６】すなわち、回転手段、首振り手段により異
なる方向からのレーザ光を、ほぼレーザ光軸方向の異な
る２つの位置で光軸測定用撮像手段により撮像できるの
で、レーザ光光軸、回転手段の回転軸の傾きが別々に測
定でき、光軸を正確に測定し必要に応じて調整できるた
め、高精度の形状測定ができる。
なる方向からのレーザ光を、ほぼレーザ光軸方向の異な
る２つの位置で光軸測定用撮像手段により撮像できるの
で、レーザ光光軸、回転手段の回転軸の傾きが別々に測
定でき、光軸を正確に測定し必要に応じて調整できるた
め、高精度の形状測定ができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面に基づいて説明する。図１は形状測定時の形状測定
装置の外観図であり、図２は光軸測定時の形状測定装置
の光軸測定方法を説明する構成図である。
図面に基づいて説明する。図１は形状測定時の形状測定
装置の外観図であり、図２は光軸測定時の形状測定装置
の光軸測定方法を説明する構成図である。
【００２８】本実施例は、レーザ光投光手段であるレー
ザスリット投光器２、レーザ出力制御手段であるレーザ
出力制御部３、受光手段である形状測定用撮像素子５、
受光メモリ手段である形状測定用画像メモリ７、回転手
段である回転機構１０、回転制御手段である回転機構制
御部１１、移動手段であるＸＺステージ８、移動制御手
段であるＸＺステージ制御部９、首振り手段である撮像
素子首振り機構１５、光軸測定用撮像手段である光軸測
定用撮像素子１３、光量減衰手段であるＮＤフィルタ１
４、保持手段である円筒部材１７、光軸測定用画像メモ
リ手段である光軸測定用画像メモリ１６と、演算手段で
あるデータ演算部１２から構成されている。パーソナル
コンピュータ２０が、レーザ出力制御部３、対象物画像
メモリ７、光軸測定用画像メモリ１６、ＸＺステージ制
御部９、回転機構制御部１１、データ演算部１２の役割
を有している。
ザスリット投光器２、レーザ出力制御手段であるレーザ
出力制御部３、受光手段である形状測定用撮像素子５、
受光メモリ手段である形状測定用画像メモリ７、回転手
段である回転機構１０、回転制御手段である回転機構制
御部１１、移動手段であるＸＺステージ８、移動制御手
段であるＸＺステージ制御部９、首振り手段である撮像
素子首振り機構１５、光軸測定用撮像手段である光軸測
定用撮像素子１３、光量減衰手段であるＮＤフィルタ１
４、保持手段である円筒部材１７、光軸測定用画像メモ
リ手段である光軸測定用画像メモリ１６と、演算手段で
あるデータ演算部１２から構成されている。パーソナル
コンピュータ２０が、レーザ出力制御部３、対象物画像
メモリ７、光軸測定用画像メモリ１６、ＸＺステージ制
御部９、回転機構制御部１１、データ演算部１２の役割
を有している。
【００２９】ＸＺステージ８は、水平方向に移動させる
Ｘステージ８ａと垂直方向に移動させるＺステージ８ｂ
から構成されている。Ｚステージ８ｂはＸステージ８ａ
の上に設けられ、Ｘステージ８ａにより移動可能であ
る。Ｚステージ８ｂの上には台座３１が設けられ、台座
３１の上に対象物３０を固定できるようになっている。
対象物３０は長尺状であり、長尺方向が軸方向である。
対象物３０は、その軸方向が台座面３１ａに垂直になる
ように固定される。
Ｘステージ８ａと垂直方向に移動させるＺステージ８ｂ
から構成されている。Ｚステージ８ｂはＸステージ８ａ
の上に設けられ、Ｘステージ８ａにより移動可能であ
る。Ｚステージ８ｂの上には台座３１が設けられ、台座
３１の上に対象物３０を固定できるようになっている。
対象物３０は長尺状であり、長尺方向が軸方向である。
対象物３０は、その軸方向が台座面３１ａに垂直になる
ように固定される。
【００３０】対象物３０の軸方向で、ＸＺステージ８の
反対側の延長方向に回転機構１０が設けられている。回
転機構１０はエンコーダ付のモータであり、その回転軸
１０ａは対象物３０の軸方向とほぼ一致している。回転
機構１０とＸＺステージ８は、それぞれ同じベース２１
上に立設された支持部２２と２３に支持されている。回
転機構１０の対象物３０側にはＬ字状の支持部材２４が
連結され、その先端にはレーザスリット投光器２と形状
測定用撮像素子５を一体に設けた測定ヘッド６が固定さ
れている。
反対側の延長方向に回転機構１０が設けられている。回
転機構１０はエンコーダ付のモータであり、その回転軸
１０ａは対象物３０の軸方向とほぼ一致している。回転
機構１０とＸＺステージ８は、それぞれ同じベース２１
上に立設された支持部２２と２３に支持されている。回
転機構１０の対象物３０側にはＬ字状の支持部材２４が
連結され、その先端にはレーザスリット投光器２と形状
測定用撮像素子５を一体に設けた測定ヘッド６が固定さ
れている。
【００３１】形状測定用撮像素子５としては、面状のＣ
ＣＤセンサやＣＭＯＳカメラを使用しているが、一つの
受光センサでもよい。レーザスリット投光器２は、レー
ザ光をスリット状に投光する投光器であるが、一つにレ
ーザ光を投光する投光器を用いてスリット状に走査して
もよい。このスリット状走査型のレーザ投光手段を用い
て、面状の受光手段で受光しても、スリット状走査型の
レーザ投光手段を用いて、形一つの受光センサで受光し
てレーザ光の走査と同期して演算しても、対象物の形状
測定ができる。
ＣＤセンサやＣＭＯＳカメラを使用しているが、一つの
受光センサでもよい。レーザスリット投光器２は、レー
ザ光をスリット状に投光する投光器であるが、一つにレ
ーザ光を投光する投光器を用いてスリット状に走査して
もよい。このスリット状走査型のレーザ投光手段を用い
て、面状の受光手段で受光しても、スリット状走査型の
レーザ投光手段を用いて、形一つの受光センサで受光し
てレーザ光の走査と同期して演算しても、対象物の形状
測定ができる。
【００３２】レーザスリット投光器２はレーザスリット
光１を対象物３０に投光できるように設けられている。
形状測定用撮像素子５は対象物３０のレーザスリット光
１が当たる部分が撮像できる方向を向いており、形状測
定用撮像素子５と対象物３０の間に光学レンズ４が設け
られている。光学レンズ４は対象物３０からの反射光を
投光軸から任意の角度より集光し、その集光された反射
光を形状測定用撮像素子５が撮像する。光学レンズ４も
測定ヘッド６内に一体に設けられている。
光１を対象物３０に投光できるように設けられている。
形状測定用撮像素子５は対象物３０のレーザスリット光
１が当たる部分が撮像できる方向を向いており、形状測
定用撮像素子５と対象物３０の間に光学レンズ４が設け
られている。光学レンズ４は対象物３０からの反射光を
投光軸から任意の角度より集光し、その集光された反射
光を形状測定用撮像素子５が撮像する。光学レンズ４も
測定ヘッド６内に一体に設けられている。
【００３３】図２に示すように、光軸測定時には、対象
物３０に替えて円筒部材１７が、その軸方向が台座面３
１ａに垂直になるように固定される。この円筒部材１７
の対象物３０と反対の端部には、撮像素子首振り機構１
５を介して光軸測定用撮像素子１３が設けられている。
光軸測定用撮像素子１３は撮像素子首振り機構１５によ
り円筒部材１７の軸中心を中心として回転可能であると
同時に、所定の位置で固定できるようになっている。
物３０に替えて円筒部材１７が、その軸方向が台座面３
１ａに垂直になるように固定される。この円筒部材１７
の対象物３０と反対の端部には、撮像素子首振り機構１
５を介して光軸測定用撮像素子１３が設けられている。
光軸測定用撮像素子１３は撮像素子首振り機構１５によ
り円筒部材１７の軸中心を中心として回転可能であると
同時に、所定の位置で固定できるようになっている。
【００３４】光軸測定用撮像素子１３は、面状のＣＣＤ
センサやＣＭＯＳカメラを使用している。光軸測定用撮
像素子１３の受光面の前方にＮＤフィルタ１４が設けら
れ、レーザ光量を減衰する。光軸測定用撮像素子１３は
レーザ光を直接受光するので、減衰させないと光量が強
すぎて光軸測定用撮像素子１３の検出限界をオーバーす
る。なお、ＮＤフィルタ１４を設ける替わりに、光軸測
定時にレーザ強度を下げてもよい。
センサやＣＭＯＳカメラを使用している。光軸測定用撮
像素子１３の受光面の前方にＮＤフィルタ１４が設けら
れ、レーザ光量を減衰する。光軸測定用撮像素子１３は
レーザ光を直接受光するので、減衰させないと光量が強
すぎて光軸測定用撮像素子１３の検出限界をオーバーす
る。なお、ＮＤフィルタ１４を設ける替わりに、光軸測
定時にレーザ強度を下げてもよい。
【００３５】測定ヘッド６は、回転機構１０により対象
物３０の軸の回りを回転できるように構成されている。
すなわち測定ヘッド６は、円筒部材１７の軸の回りを回
転できるように構成されている。
物３０の軸の回りを回転できるように構成されている。
すなわち測定ヘッド６は、円筒部材１７の軸の回りを回
転できるように構成されている。
【００３６】レーザ出力制御部３はレーザスリット投光
器２と信号線を介して電気的に連結され、レーザスリッ
ト光１の投光強度、ＯＮ／ＯＦＦを制御する。形状測定
用画像メモリ７は形状測定用撮像素子５と信号線を介し
て電気的に連結され、形状測定用撮像素子５で撮像され
た画像データを格納する。光軸測定用画像メモリ１６は
光軸測定用撮像素子１３と信号線を介して電気的に連結
され、光軸測定用撮像素子１３で撮像された画像データ
を格納する。
器２と信号線を介して電気的に連結され、レーザスリッ
ト光１の投光強度、ＯＮ／ＯＦＦを制御する。形状測定
用画像メモリ７は形状測定用撮像素子５と信号線を介し
て電気的に連結され、形状測定用撮像素子５で撮像され
た画像データを格納する。光軸測定用画像メモリ１６は
光軸測定用撮像素子１３と信号線を介して電気的に連結
され、光軸測定用撮像素子１３で撮像された画像データ
を格納する。
【００３７】ＸＺステージ制御部９、回転機構制御部１
１はベース２１を介し信号線を介して、それぞれＸＺス
テージ８と回転機構１０と電気的に連結され、それぞれ
ＸＺステージの移動と回転機構１０の回転を制御する。
レーザ出力制御部３、対象物画像メモリ７、光軸測定用
画像メモリ１６、ＸＺステージ制御部９、回転機構制御
部１１はデータ演算部１２と信号線を介して電気的に連
結されている。データ演算部１２は、形状測定用撮像素
子５の画像データより対象物断面形状を演算し、ＸＺス
テージ８の位置データと回転機構１０の角度データより
形状データをＸＺステージ座標系に変換する演算などを
行う。
１はベース２１を介し信号線を介して、それぞれＸＺス
テージ８と回転機構１０と電気的に連結され、それぞれ
ＸＺステージの移動と回転機構１０の回転を制御する。
レーザ出力制御部３、対象物画像メモリ７、光軸測定用
画像メモリ１６、ＸＺステージ制御部９、回転機構制御
部１１はデータ演算部１２と信号線を介して電気的に連
結されている。データ演算部１２は、形状測定用撮像素
子５の画像データより対象物断面形状を演算し、ＸＺス
テージ８の位置データと回転機構１０の角度データより
形状データをＸＺステージ座標系に変換する演算などを
行う。
【００３８】図３は、本実施例の光軸測定方法を説明す
るフローチャート図である。ＸＺステージ８上に、図２
のように撮像素子首振り機構１５を介して光軸測定用撮
像素子１３を設けた円筒部材１７が立設し、光軸測定用
撮像素子１３をレーザスリット光１を受光できる位置に
セットする（光軸測定用撮像手段セット工程）。
るフローチャート図である。ＸＺステージ８上に、図２
のように撮像素子首振り機構１５を介して光軸測定用撮
像素子１３を設けた円筒部材１７が立設し、光軸測定用
撮像素子１３をレーザスリット光１を受光できる位置に
セットする（光軸測定用撮像手段セット工程）。
【００３９】Ｘステージ８ａおよびＺステージ８ｂがそ
れぞれの中央位置にある位置をＸＺステージ８の原点位
置とする。測定ヘッド６が光軸測定用撮像素子１３の鉛
直上方にある位置を回転機構１０の原点位置とする。光
軸測定用撮像素子１３が鉛直上方に向けられている位置
を撮像素子首振り機構１５の原点位置とする。
れぞれの中央位置にある位置をＸＺステージ８の原点位
置とする。測定ヘッド６が光軸測定用撮像素子１３の鉛
直上方にある位置を回転機構１０の原点位置とする。光
軸測定用撮像素子１３が鉛直上方に向けられている位置
を撮像素子首振り機構１５の原点位置とする。
【００４０】図４は、回転機構１０、撮像素子首振り機
構１５が原点位置にある場合の測定を説明する説明側面
図である。図５は、回転機構１０、撮像素子首振り機構
１５がＸＺステージ８に向かって右に原点位置より９０
度回転した位置にある場合の測定を説明する説明上面図
である。図６は、回転機構１０、撮像素子首振り機構１
５が原点位置より１８０度回転した位置にある場合の測
定を説明する説明側面図である。
構１５が原点位置にある場合の測定を説明する説明側面
図である。図５は、回転機構１０、撮像素子首振り機構
１５がＸＺステージ８に向かって右に原点位置より９０
度回転した位置にある場合の測定を説明する説明上面図
である。図６は、回転機構１０、撮像素子首振り機構１
５が原点位置より１８０度回転した位置にある場合の測
定を説明する説明側面図である。
【００４１】Ｘステージ８ａの移動方向をＸ軸とし、Ｘ
Ｚステージ８に向かって右方向をＸ軸の正方向とする。
Ｚステージ８ｂの移動方向をＺ軸とし、鉛直上方をＺ軸
の正方向とする。Ｘ軸とＺ軸に直交する方向をＹ軸と
し、回転機構１０からＸＺステージ８に向かう方向をＹ
軸の正方向とする。Ｙ軸は、ほぼ円筒部材１７や対象物
３０の軸方向である。
Ｚステージ８に向かって右方向をＸ軸の正方向とする。
Ｚステージ８ｂの移動方向をＺ軸とし、鉛直上方をＺ軸
の正方向とする。Ｘ軸とＺ軸に直交する方向をＹ軸と
し、回転機構１０からＸＺステージ８に向かう方向をＹ
軸の正方向とする。Ｙ軸は、ほぼ円筒部材１７や対象物
３０の軸方向である。
【００４２】まず、ステップＳ０１で図４のように、Ｘ
Ｚステージ８、回転機構１０、撮像素子首振り機構１５
を原点に移動させる。次にステップＳ０２でＺステージ
８ｂをｚ０移動させＸＺステージ８をｐ０（０，ｚ０）
に移動する。ステップＳ０３で適切な光量制御を行った
レーザスリット光１をレーザスリット投光器２より照射
し、レーザスリット光１を光軸測定用撮像素子１３で撮
像し、ステップＳ０４でその画像データを光軸測定用画
像メモリ１６に格納する。
Ｚステージ８、回転機構１０、撮像素子首振り機構１５
を原点に移動させる。次にステップＳ０２でＺステージ
８ｂをｚ０移動させＸＺステージ８をｐ０（０，ｚ０）
に移動する。ステップＳ０３で適切な光量制御を行った
レーザスリット光１をレーザスリット投光器２より照射
し、レーザスリット光１を光軸測定用撮像素子１３で撮
像し、ステップＳ０４でその画像データを光軸測定用画
像メモリ１６に格納する。
【００４３】ステップＳ０５で光軸測定用画像メモリ１
６に格納された画像データより輝度分布の重心位置ｖ
ｙ０を演算する（演算工程）。重心位置ｖｙ０は、画像
上の位置（ｘ、ｙ）における輝度をＩ（ｘ、ｙ）とする
と、 ｖｙ０＝Σ（ｙ・Ｉ（ｘ、ｙ））／ΣＩ（ｘ、ｙ） で求められる。
６に格納された画像データより輝度分布の重心位置ｖ
ｙ０を演算する（演算工程）。重心位置ｖｙ０は、画像
上の位置（ｘ、ｙ）における輝度をＩ（ｘ、ｙ）とする
と、 ｖｙ０＝Σ（ｙ・Ｉ（ｘ、ｙ））／ΣＩ（ｘ、ｙ） で求められる。
【００４４】次に、ステップＳ０６でＺステージ８ｂを
移動してＸＺステージ８をｐ０（０，ｚ１）に移動し
（移動工程）、ステップＳ０７でレーザスリット光１を
光軸測定用撮像素子１３で撮像し、ステップＳ０８でそ
の画像データを光軸測定用画像メモリ１６に格納する。
ステップＳ０９で光軸測定用画像メモリ１６に格納され
た画像データより重心位置ｖｙ１を演算する（再演算工
程）。
移動してＸＺステージ８をｐ０（０，ｚ１）に移動し
（移動工程）、ステップＳ０７でレーザスリット光１を
光軸測定用撮像素子１３で撮像し、ステップＳ０８でそ
の画像データを光軸測定用画像メモリ１６に格納する。
ステップＳ０９で光軸測定用画像メモリ１６に格納され
た画像データより重心位置ｖｙ１を演算する（再演算工
程）。
【００４５】ステップＳ１０でレーザスリット光１のＺ
軸を基準としたＸ軸左回りのずれ角度量γｘ（０）を、
ｖｙ０とｖｙ１から式（１）により演算する（ずれ演算
工程）。なお、γｘ（０）は、回転機構１０の回転軸１
０ａのＹ軸を基準としたＸ軸左回りのずれ角度量αｘ、
レーザスリット光１の回転軸１０ａに垂直な面３３を基
準としたＸ軸左回りのずれ角度量βｘと式（２）の関係
にある。
軸を基準としたＸ軸左回りのずれ角度量γｘ（０）を、
ｖｙ０とｖｙ１から式（１）により演算する（ずれ演算
工程）。なお、γｘ（０）は、回転機構１０の回転軸１
０ａのＹ軸を基準としたＸ軸左回りのずれ角度量αｘ、
レーザスリット光１の回転軸１０ａに垂直な面３３を基
準としたＸ軸左回りのずれ角度量βｘと式（２）の関係
にある。
【００４６】
【数１】
【数２】 次にステップＳ１１で回転機構１０、撮像素子首振り機
構１５を９０度回転し、図５の状態にする（回転工
程）。ステップＳ１２でＸＺステージをｐ２（ｘ０、
０）に移動し、ステップＳ１３でレーザスリット光１を
光軸測定用撮像素子１３で撮像し、ステップＳ１４でそ
の画像データを光軸測定用画像メモリ１６に格納する。
ステップＳ１５で光軸測定用画像メモリ１６に格納され
た画像データより重心位置ｖｙ０を演算する（演算工
程）。
構１５を９０度回転し、図５の状態にする（回転工
程）。ステップＳ１２でＸＺステージをｐ２（ｘ０、
０）に移動し、ステップＳ１３でレーザスリット光１を
光軸測定用撮像素子１３で撮像し、ステップＳ１４でそ
の画像データを光軸測定用画像メモリ１６に格納する。
ステップＳ１５で光軸測定用画像メモリ１６に格納され
た画像データより重心位置ｖｙ０を演算する（演算工
程）。
【００４７】次に、ステップＳ１６でＸステージ８ａを
移動してＸＺステージ８をｐ３（ｘ １、０）に移動し
（移動工程）、ステップＳ１７でレーザスリット光１を
光軸測定用撮像素子１３で撮像し、ステップＳ１８でそ
の画像データを光軸測定用画像メモリ１６に格納する。
ステップＳ１９で光軸測定用画像メモリ１６に格納され
た画像データより重心位置ｖｙ１を演算する（再演算工
程）。
移動してＸＺステージ８をｐ３（ｘ １、０）に移動し
（移動工程）、ステップＳ１７でレーザスリット光１を
光軸測定用撮像素子１３で撮像し、ステップＳ１８でそ
の画像データを光軸測定用画像メモリ１６に格納する。
ステップＳ１９で光軸測定用画像メモリ１６に格納され
た画像データより重心位置ｖｙ１を演算する（再演算工
程）。
【００４８】ステップＳ２０でレーザスリット光１のＸ
軸を基準としたＺ軸左回りのずれ角度量γｚ（π／２）
を、ｖｙ０とｖｙ１から式（３）により演算する（第２
ずれ演算工程）。なお、γｚ（π／２）は、回転機構１
０の回転軸１０ａのＹ軸を基準としたＺ軸左回りのずれ
角度量αｚ、レーザスリット光１の回転軸１０ａに垂直
な面３３を基準としたＺ軸左回りのずれ角度量βｚと式
（４）の関係にある。
軸を基準としたＺ軸左回りのずれ角度量γｚ（π／２）
を、ｖｙ０とｖｙ１から式（３）により演算する（第２
ずれ演算工程）。なお、γｚ（π／２）は、回転機構１
０の回転軸１０ａのＹ軸を基準としたＺ軸左回りのずれ
角度量αｚ、レーザスリット光１の回転軸１０ａに垂直
な面３３を基準としたＺ軸左回りのずれ角度量βｚと式
（４）の関係にある。
【００４９】
【数３】
【数４】 次にステップ２１でθが２７０度かどうか判断する。θ
が２７０度でない場合はステップＳ２２に進み、θが２
７０度であればステップＳ２３に進む。
が２７０度でない場合はステップＳ２２に進み、θが２
７０度であればステップＳ２３に進む。
【００５０】ステップ２２では回転機構１０、撮像素子
首振り機構１５をさらに９０度回転し（第２回転工
程）、図６の状態にし、ステップＳ０２に戻る。ここか
ら再度ステップＳ０２〜Ｓ２０が実行される。ステップ
Ｓ０２〜Ｓ１０では、２点ｐ０（０、ｚ０）、ｐ１
（０、ｚ１）について、スリット像重心ｖｙ２、ｖｙ３
をデータ演算部１２より演算し、レーザスリット光１の
−Ｚ軸を基準としたＸ軸左回りのずれ角度量γｘ（π）
を式（５）により演算する（第３ずれ演算工程）。な
お、γｘ（π）は、αｘおよびβｘと式（６）の関係に
ある。
首振り機構１５をさらに９０度回転し（第２回転工
程）、図６の状態にし、ステップＳ０２に戻る。ここか
ら再度ステップＳ０２〜Ｓ２０が実行される。ステップ
Ｓ０２〜Ｓ１０では、２点ｐ０（０、ｚ０）、ｐ１
（０、ｚ１）について、スリット像重心ｖｙ２、ｖｙ３
をデータ演算部１２より演算し、レーザスリット光１の
−Ｚ軸を基準としたＸ軸左回りのずれ角度量γｘ（π）
を式（５）により演算する（第３ずれ演算工程）。な
お、γｘ（π）は、αｘおよびβｘと式（６）の関係に
ある。
【００５１】
【数５】
【数６】 ステップＳ１１で回転機構１０、撮像素子首振り機構１
５をさらに９０度回転し（第３回転工程）、ステップＳ
１２〜Ｓ２０で、２点ｐ０（０、ｚ０）、ｐ１（０、ｚ
１）について、スリット像重心ｖｙ２、ｖｙ３をデータ
演算部１２より演算し、レーザスリット光１のＹ軸を基
準としたＺ軸左回りのずれ角度量γｚ（３π／２）を演
算する（第４ずれ演算工程）。その後、ステップＳ２１
でθが２７０度であるかどうか判断する。
５をさらに９０度回転し（第３回転工程）、ステップＳ
１２〜Ｓ２０で、２点ｐ０（０、ｚ０）、ｐ１（０、ｚ
１）について、スリット像重心ｖｙ２、ｖｙ３をデータ
演算部１２より演算し、レーザスリット光１のＹ軸を基
準としたＺ軸左回りのずれ角度量γｚ（３π／２）を演
算する（第４ずれ演算工程）。その後、ステップＳ２１
でθが２７０度であるかどうか判断する。
【００５２】ステップＳ２３では式（７）、（８）を用
いてγｘ（０）、γｘ（π）よりα ｘ、βｘを演算し、
ステップＳ２４で式（９）、（１０）を用いてγｚ（π
／２）、γｚ（３π／２）よりαｚ、βｚを演算する
（ずれ角度演算工程）。
いてγｘ（０）、γｘ（π）よりα ｘ、βｘを演算し、
ステップＳ２４で式（９）、（１０）を用いてγｚ（π
／２）、γｚ（３π／２）よりαｚ、βｚを演算する
（ずれ角度演算工程）。
【００５３】
【数７】
【数８】 以上の工程により、レーザスリット光１の光軸のＸ軸回
りのずれ角度量およびＺ軸回りのずれ角度量について、
回転機構におけるずれ角度量、回転軸からレーザスリッ
ト光までのずれ角度量に分けて測定できる。この結果、
回転機構１０、レーザスリット投光器２の調整し易くな
り、回転軸中心をＹ軸に平行にすることが容易となる。
りのずれ角度量およびＺ軸回りのずれ角度量について、
回転機構におけるずれ角度量、回転軸からレーザスリッ
ト光までのずれ角度量に分けて測定できる。この結果、
回転機構１０、レーザスリット投光器２の調整し易くな
り、回転軸中心をＹ軸に平行にすることが容易となる。
【００５４】回転機構１０、測定ヘッド６の調整終了
後、ＸＺステージ８から円筒部材１７をはずし、対象物
３０をつけて、その断面形状を測定する。
後、ＸＺステージ８から円筒部材１７をはずし、対象物
３０をつけて、その断面形状を測定する。
【００５５】このように、測定ヘッド６を組み付けると
きやレーザスリット光投光器２を組み付けるとき、容易
に調整することができる。また測定精度に異常があった
場合、その原因を容易に確認できる。なお、測定された
ずれ角度量により光軸調整をせずに、そのずれ角度量を
考慮して演算により、対象物の形状を高精度に測定する
こともできる。
きやレーザスリット光投光器２を組み付けるとき、容易
に調整することができる。また測定精度に異常があった
場合、その原因を容易に確認できる。なお、測定された
ずれ角度量により光軸調整をせずに、そのずれ角度量を
考慮して演算により、対象物の形状を高精度に測定する
こともできる。
【００５６】本実施例では、ＸＺテーブル８、撮像素子
首振り機構１５の移動や回転を手動で行っているが、自
動制御で行うことも可能で、こうすれば自動で確認、ま
たは自動で調整作業ができ、更なる高速化が可能とな
る。また本実施例の移動手段は、対象物３０や光軸測定
用撮像素子１３を移動させるものであるが、これらを回
転機構１０の回転軸１０ａ方向と直交し、かつ互いに直
交する方向に、レーザスリット光投光器２に対して相対
的に移動させるさせることができればよいから、例えば
回転機構１０を移動させる手段でもよい。またレーザス
リット光投光器２そのものを移動させてもよい。この場
合は、レーザスリット光１の光軸方向に移動できればよ
い。
首振り機構１５の移動や回転を手動で行っているが、自
動制御で行うことも可能で、こうすれば自動で確認、ま
たは自動で調整作業ができ、更なる高速化が可能とな
る。また本実施例の移動手段は、対象物３０や光軸測定
用撮像素子１３を移動させるものであるが、これらを回
転機構１０の回転軸１０ａ方向と直交し、かつ互いに直
交する方向に、レーザスリット光投光器２に対して相対
的に移動させるさせることができればよいから、例えば
回転機構１０を移動させる手段でもよい。またレーザス
リット光投光器２そのものを移動させてもよい。この場
合は、レーザスリット光１の光軸方向に移動できればよ
い。
【００５７】
【発明の効果】以上のように、本発明は、対象物にレー
ザ光を投光するレーザ光投光手段と、該レーザ光投光手
段のレーザ出力を制御するレーザ出力制御手段と、前記
対象物からの反射光を受光する受光手段と、該受光手段
の受光データを記憶する受光メモリ手段と、前記レーザ
光投光手段および前記受光手段を一体で前記対象物回り
を回転させる回転手段と、該回転手段を制御する回転制
御手段と、前記回転手段の回転軸方向と直交し、かつ互
いに直交する方向に、前記対象物を前記レーザ光投光手
段に対して相対的に移動させる移動手段と、該移動手段
を制御する移動制御手段と、光軸測定時に前記レーザ光
投光手段のレーザ光を受光できる位置に設けられ、前記
回転手段の回転軸方向を回転軸として回転する首振り手
段を有する光軸測定用撮像手段と、該光軸測定用撮像手
段の画像データを記憶する光軸測定用画像メモリ手段
と、前記回転手段および前記移動手段の位置データと前
記光軸測定用画像メモリ手段の画像データから光軸ずれ
角度量を演算する演算手段が設けられていることを特徴
とする形状測定装置および形状測定装置を用いて、前記
光軸測定用撮像手段を前記レーザ光投光手段のレーザ光
を受光できる位置にセットする光軸測定用撮像手段セッ
ト工程と、前記光軸測定用撮像手段で前記レーザ光を撮
像した画像データからその重心位置を演算する演算工程
と、前記光軸測定用撮像手段を前記レーザ光投光手段方
向に所定の位置に前記光軸測定用撮像手段の撮像面を平
行移動させる移動工程と、該移動工程後の位置で、前記
光軸測定用撮像手段で前記レーザ光を撮像した画像デー
タからその重心位置を再び演算する再演算工程と、前記
の二つの重心位置から前記撮像面の垂直線と前記レーザ
光面のなすずれ角度量を演算するずれ演算工程と、前記
回転手段を９０度回転し、かつ前記首振り手段を前記回
転手段と同じ方向に９０度回転する回転工程と、前記演
算工程から前記ずれ演算工程を繰り返して第２のずれ角
度量を求める第２ずれ演算工程と、前記回転工程から前
記回転工程と同じ方向に前記回転手段と前記首振り手段
を９０度回転する第２回転工程と、前記演算工程から前
記ずれ演算工程を繰り返して第３のずれ角度量を求める
第３ずれ演算工程と、前記第２回転工程から前記回転工
程と同じ方向に前記回転手段と前記首振り手段を９０度
回転する第３回転工程と、前記演算工程から前記ずれ演
算工程を繰り返して第４のずれ角度量を求める第４ずれ
演算工程と、上記の四つのずれ角度量から前記回転手段
の所定方向からのずれ角度と前記レーザ光投光手段の所
定方向からのずれ角度を演算するずれ角度演算工程から
なることを特徴とする形状測定装置の光軸測定方法であ
るので、光軸・動作軸のずれを高精度に測定・調整で
き、高精度に形状を測定できる形状測定装置を提供する
ことができる。
ザ光を投光するレーザ光投光手段と、該レーザ光投光手
段のレーザ出力を制御するレーザ出力制御手段と、前記
対象物からの反射光を受光する受光手段と、該受光手段
の受光データを記憶する受光メモリ手段と、前記レーザ
光投光手段および前記受光手段を一体で前記対象物回り
を回転させる回転手段と、該回転手段を制御する回転制
御手段と、前記回転手段の回転軸方向と直交し、かつ互
いに直交する方向に、前記対象物を前記レーザ光投光手
段に対して相対的に移動させる移動手段と、該移動手段
を制御する移動制御手段と、光軸測定時に前記レーザ光
投光手段のレーザ光を受光できる位置に設けられ、前記
回転手段の回転軸方向を回転軸として回転する首振り手
段を有する光軸測定用撮像手段と、該光軸測定用撮像手
段の画像データを記憶する光軸測定用画像メモリ手段
と、前記回転手段および前記移動手段の位置データと前
記光軸測定用画像メモリ手段の画像データから光軸ずれ
角度量を演算する演算手段が設けられていることを特徴
とする形状測定装置および形状測定装置を用いて、前記
光軸測定用撮像手段を前記レーザ光投光手段のレーザ光
を受光できる位置にセットする光軸測定用撮像手段セッ
ト工程と、前記光軸測定用撮像手段で前記レーザ光を撮
像した画像データからその重心位置を演算する演算工程
と、前記光軸測定用撮像手段を前記レーザ光投光手段方
向に所定の位置に前記光軸測定用撮像手段の撮像面を平
行移動させる移動工程と、該移動工程後の位置で、前記
光軸測定用撮像手段で前記レーザ光を撮像した画像デー
タからその重心位置を再び演算する再演算工程と、前記
の二つの重心位置から前記撮像面の垂直線と前記レーザ
光面のなすずれ角度量を演算するずれ演算工程と、前記
回転手段を９０度回転し、かつ前記首振り手段を前記回
転手段と同じ方向に９０度回転する回転工程と、前記演
算工程から前記ずれ演算工程を繰り返して第２のずれ角
度量を求める第２ずれ演算工程と、前記回転工程から前
記回転工程と同じ方向に前記回転手段と前記首振り手段
を９０度回転する第２回転工程と、前記演算工程から前
記ずれ演算工程を繰り返して第３のずれ角度量を求める
第３ずれ演算工程と、前記第２回転工程から前記回転工
程と同じ方向に前記回転手段と前記首振り手段を９０度
回転する第３回転工程と、前記演算工程から前記ずれ演
算工程を繰り返して第４のずれ角度量を求める第４ずれ
演算工程と、上記の四つのずれ角度量から前記回転手段
の所定方向からのずれ角度と前記レーザ光投光手段の所
定方向からのずれ角度を演算するずれ角度演算工程から
なることを特徴とする形状測定装置の光軸測定方法であ
るので、光軸・動作軸のずれを高精度に測定・調整で
き、高精度に形状を測定できる形状測定装置を提供する
ことができる。
【図１】形状測定時の形状測定装置の外観図
【図２】光軸測定時の形状測定装置の光軸測定方法を説
明する構成図
明する構成図
【図３】本実施例の光軸測定方法を説明するフローチャ
ート図
ート図
【図４】回転機構、撮像素子首振り機構が原点位置にあ
る場合の測定を説明する説明側面図
る場合の測定を説明する説明側面図
【図５】回転機構、撮像素子首振り機構がＸＺステージ
に向かって右に原点位置より９０度回転した位置にある
場合の測定を説明する説明上面図
に向かって右に原点位置より９０度回転した位置にある
場合の測定を説明する説明上面図
【図６】回転機構、撮像素子首振り機構が原点位置より
１８０度回転した位置にある場合の測定を説明する説明
側面図
１８０度回転した位置にある場合の測定を説明する説明
側面図
１…レーザスリット光（レーザ光） ２…レーザスリット投光器（レーザ光投光手段、スリッ
ト状レーザ光投光手段） ３…レーザ出力制御部（レーザ出力制御手段） ４…光学レンズ ５…形状測定用撮像素子（受光手段） ６…測定ヘッド ７…形状測定用画像メモリ（受光メモリ手段） ８…ＸＺステージ（移動手段、対象物移動手段） ９…ＸＺステージ制御部（移動制御手段） １０…回転機構（回転手段、測定ヘッド回転手段） １１…回転機構制御部（回転制御手段） １２…データ演算部（演算手段） １３…光軸測定用撮像素子（光軸測定用撮像手段） １４…ＮＤフィルタ（光量減衰手段） １５…撮像素子首振り機構（首振り手段） １６…光軸測定用画像メモリ（光軸測定用画像メモリ手
段） １７…円筒部材（保持手段） ２０…パーソナルコンピュータ（演算手段）
ト状レーザ光投光手段） ３…レーザ出力制御部（レーザ出力制御手段） ４…光学レンズ ５…形状測定用撮像素子（受光手段） ６…測定ヘッド ７…形状測定用画像メモリ（受光メモリ手段） ８…ＸＺステージ（移動手段、対象物移動手段） ９…ＸＺステージ制御部（移動制御手段） １０…回転機構（回転手段、測定ヘッド回転手段） １１…回転機構制御部（回転制御手段） １２…データ演算部（演算手段） １３…光軸測定用撮像素子（光軸測定用撮像手段） １４…ＮＤフィルタ（光量減衰手段） １５…撮像素子首振り機構（首振り手段） １６…光軸測定用画像メモリ（光軸測定用画像メモリ手
段） １７…円筒部材（保持手段） ２０…パーソナルコンピュータ（演算手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA17 AA20 AA31 AA52 BB05 FF01 FF02 FF04 FF09 FF42 FF65 GG04 HH05 HH13 JJ03 JJ08 JJ26 LL04 LL24 MM09 NN02 NN11 PP05 PP12 QQ24 QQ25 QQ26 QQ27 QQ28 5B057 AA04 BA02 BA17 CA12 CA16 CB12 CB16 CD04 DB02 DC08 5L096 BA04 FA60 FA67
Claims (6)
- 【請求項１】 対象物にレーザ光を投光するレーザ光投
光手段と、該レーザ光投光手段のレーザ出力を制御する
レーザ出力制御手段と、前記対象物からの反射光を受光
する受光手段と、該受光手段の受光データを記憶する受
光メモリ手段と、前記レーザ光投光手段および前記受光
手段を一体で前記対象物回りを回転させる回転手段と、
該回転手段を制御する回転制御手段と、前記回転手段の
回転軸方向と直交し、かつ互いに直交する方向に、前記
対象物を前記レーザ光投光手段に対して相対的に移動さ
せる移動手段と、該移動手段を制御する移動制御手段
と、光軸測定時に前記レーザ光投光手段のレーザ光を受
光できる位置に設けられ、前記回転手段の回転軸方向を
回転軸として回転する首振り手段を有する光軸測定用撮
像手段と、該光軸測定用撮像手段の画像データを記憶す
る光軸測定用画像メモリ手段と、前記回転手段および前
記移動手段の位置データと前記光軸測定用画像メモリ手
段の画像データから光軸ずれ角度量を演算する演算手段
が設けられていることを特徴とする形状測定装置。 - 【請求項２】 前記レーザ光投光手段が、レーザ光をス
リット状に投光するスリット状レーザ光投光手段である
ことを特徴とする請求項１記載の形状測定装置。 - 【請求項３】 光軸測定時に前記レーザ光投光手段と前
記光軸測定用撮像手段の間に、前記レーザ光投光手段か
ら投光されたレーザ光が前記光軸測定用撮像手段に入射
される光量を減衰させる光量減衰手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の形状測定装置。 - 【請求項４】 前記レーザ光投光手段と前記受光手段を
備えた測定ヘッドが設けられ、前記回転手段が前記測定
ヘッドを前記対象物の回りを回転させる測定ヘッド回転
手段であり、前記移動手段が前記対象物を前記回転手段
の回転軸方向と直交し、かつ互いに直行する方向に移動
する対象物移動手段であることを特徴とする請求項１記
載の形状測定装置。 - 【請求項５】 前記光軸測定用撮像手段が、前記回転手
段の回転軸方向を回転軸として回転する首振り手段を介
して、光軸測定時に前記移動手段に固定可能な保持手段
に結合されていることを特徴とする請求項１記載の形状
測定装置。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の形状測
定装置を用いて、前記光軸測定用撮像手段を前記レーザ
光投光手段のレーザ光を受光できる位置にセットする光
軸測定用撮像手段セット工程と、前記光軸測定用撮像手
段で前記レーザ光を撮像した画像データからその重心位
置を演算する演算工程と、前記光軸測定用撮像手段を前
記レーザ光投光手段方向に所定の位置に前記光軸測定用
撮像手段の撮像面を平行移動させる移動工程と、該移動
工程後の位置で、前記光軸測定用撮像手段で前記レーザ
光を撮像した画像データからその重心位置を再び演算す
る再演算工程と、前記の二つの重心位置から前記撮像面
の垂直線と前記レーザ光面のなすずれ角度量を演算する
ずれ演算工程と、前記回転手段を９０度回転し、かつ前
記首振り手段を前記回転手段と同じ方向に９０度回転す
る回転工程と、前記演算工程から前記ずれ演算工程を繰
り返して第２のずれ角度量を求める第２ずれ演算工程
と、前記回転工程から前記回転工程と同じ方向に前記回
転手段と前記首振り手段を９０度回転する第２回転工程
と、前記演算工程から前記ずれ演算工程を繰り返して第
３のずれ角度量を求める第３ずれ演算工程と、前記第２
回転工程から前記回転工程と同じ方向に前記回転手段と
前記首振り手段を９０度回転する第３回転工程と、前記
演算工程から前記ずれ演算工程を繰り返して第４のずれ
角度量を求める第４ずれ演算工程と、上記の四つのずれ
角度量から前記回転手段の所定方向からのずれ角度と前
記レーザ光投光手段の所定方向からのずれ角度を演算す
るずれ角度演算工程からなることを特徴とする形状測定
装置の光軸測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000138699A JP4332990B2 (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 形状測定装置およびその光軸測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000138699A JP4332990B2 (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 形状測定装置およびその光軸測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001317924A true JP2001317924A (ja) | 2001-11-16 |
| JP4332990B2 JP4332990B2 (ja) | 2009-09-16 |
Family
ID=18646278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000138699A Expired - Lifetime JP4332990B2 (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 形状測定装置およびその光軸測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4332990B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008128729A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Aisin Seiki Co Ltd | 形状測定装置 |
| KR101263745B1 (ko) | 2011-12-12 | 2013-05-13 | 국방과학연구소 | 전자광학장비에 장착된 회전형 각검출기의 위치출력오차 추정방법 |
| CN114088009A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-25 | 西安交通大学 | 离轴非球面检测用线激光传感器位姿误差标定方法及系统 |
-
2000
- 2000-05-11 JP JP2000138699A patent/JP4332990B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008128729A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Aisin Seiki Co Ltd | 形状測定装置 |
| KR101263745B1 (ko) | 2011-12-12 | 2013-05-13 | 국방과학연구소 | 전자광학장비에 장착된 회전형 각검출기의 위치출력오차 추정방법 |
| CN114088009A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-25 | 西安交通大学 | 离轴非球面检测用线激光传感器位姿误差标定方法及系统 |
| CN114088009B (zh) * | 2021-11-15 | 2022-08-09 | 西安交通大学 | 离轴非球面检测用线激光传感器位姿误差标定方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4332990B2 (ja) | 2009-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3511450B2 (ja) | 光学式測定装置の位置校正方法 | |
| US9492889B2 (en) | Laser processing machine | |
| TWI623724B (zh) | Shape measuring device, structure manufacturing system, stage system, shape measuring method, structure manufacturing method, shape measuring program, and computer readable recording medium | |
| TWI510756B (zh) | A shape measuring device, a shape measuring method, a manufacturing method and a program for a structure | |
| US5671056A (en) | Three-dimensional form measuring apparatus and method | |
| JP2007054637A (ja) | 歯科技工用の物体の形状を決定する方法およびこの方法を実施する装置 | |
| JP2022171677A5 (ja) | ||
| JP2015072197A (ja) | 形状測定装置、構造物製造システム、形状測定方法、構造物製造方法、及び形状測定プログラム | |
| JP2001317924A (ja) | 形状測定装置およびその光軸測定方法 | |
| JP2000039310A (ja) | 形状測定方法および形状測定装置 | |
| US8149383B2 (en) | Method for determining the systematic error in the measurement of positions of edges of structures on a substrate resulting from the substrate topology | |
| JP4332987B2 (ja) | 断面形状測定装置および断面形状測定方法 | |
| JP2014137265A (ja) | 形状測定方法、構造物製造方法、形状測定プログラム、光学式形状測定装置、構造物製造システム、及び測定条件設定装置 | |
| JP2000326082A (ja) | レーザ加工機 | |
| TW202006867A (zh) | 校正雷射打印方法 | |
| JPH0854234A (ja) | 三次元座標位置計測方法 | |
| JPH08327332A (ja) | クリームはんだ膜厚測定装置 | |
| JP3906123B2 (ja) | カメラ用画像出力較正装置 | |
| JP3095411B2 (ja) | Ｃｃｄカメラの校正方法 | |
| JPH05312527A (ja) | スリッター丸刃の相対位置計測方法 | |
| JP7337637B2 (ja) | レーザープローブ、及び光学調整方法 | |
| JPH08136224A (ja) | 寸法測定器 | |
| JPH01153908A (ja) | 三次元測定機 | |
| JPH08327336A (ja) | ３次元形状測定装置 | |
| JP2597711B2 (ja) | ３次元位置測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070419 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090526 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090602 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090615 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4332990 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130703 Year of fee payment: 4 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |