JP2004125441A - 寸法測定器および測定対象指示器 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定物の形状に関わらず、測定対象部を特定することができるようにする。
【解決手段】制御回路１３が外径の測定を行う前に、測定領域Ｐ内に向けて照射制御回路１５の制御に基づいて投光素子１４から赤色光を照射することにより、測定者は測定対象部Ｂに反射した光を目視することができる。したがって、被測定物Ａの測定対象部Ｂを測定領域に合わせることができるので、測定が行われる測定箇所を予め確認して測定することができ、被測定物Ａの径が緩やかに変化するものであったとしても、測定対象部Ｂを正確に把握した状態で外径を測定することができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次元イメージセンサにより受光された測定領域の受光検出結果に基づいて測定領域に位置する測定対象部の寸法を測定する寸法測定器およびその測定対象指示器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より寸法測定器は、投光器側から測定領域を含む領域に向けて平行光を照射し、受光器側の一次元イメージセンサにより受光された測定領域の受光検出結果に基づいて測定対象部の寸法を測定するようになっている。この種の寸法測定器として、例えば特許文献１に開示される非接触型外形測定装置がある。この非接触型外形測定装置によれば、外形の寸法を測定する場合に、被測定物の測定対象部を含む領域の影部のモニタ映像を表示することにより、測定すべき箇所が傾いたりずれたりしていないかを容易に確認することができ、また、一次元イメージセンサにより測定される測定領域を示す測定ラインＬと、測定ラインＬにおけるエッジ位置を示すエッジカーソルとを二次元イメージセンサにより受光されたモニタ映像上に重ねて表示するので、外形寸法を測定する場合に、モニタ映像を見ながら被測定物の位置決めを行うことができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１１６０１３号公報（「００３１」−「００３３」段落等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述公報に開示されている構成の場合、被測定物の測定対象部が凸部や凹部、溝部など、外形に形状的な特徴があれば、モニタ映像上から測定対象部を特定することができる。
【０００５】
しかしながら、図６に斜視図を示すように、被測定物Ａが丸棒状もしくは円筒状等、径の寸法が略一様に同一であるときには下記のような問題を生じる。つまり、図７に測定結果を示すように、被測定物Ａの径が略同一になる場合には、被測定物Ａに形状的な特徴がほとんどないため、測定者は、被測定物Ａの測定対象部Ｂが映し出されるモニタ映像を見ても、被測定物Ａのうちどの部分を測定しているのかを特定することは困難であり、測定対象部Ｂを特定することはできない。
【０００６】
例えば、被測定物Ａが完全な丸棒、円筒であると推定できる場合には、被測定物Ａのある１ヶ所の径を測定することにより測定した径を測定対象部Ｂの径とみなすこともできるが、特に、緩やかに径が変化している場合であって、その一部分である測定対象部Ｂの径（図６参照）を精密に測定したい場合には、測定者が測定を行ったとしても、当該測定が行われた測定対象部Ｂを正確に把握できないという問題を生じている。特に、一次元イメージセンサを使用することにより、測定領域の幅が狭くなるため、測定対象部Ｂを正確に把握できないという事情もある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被測定物の形状にかかわらず、測定対象部を特定することができるようにした寸法測定器および測定対象指示器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、被測定物の測定対象部が配置される測定領域を含む領域に向けて平行光を投光する投光手段と、
この投光手段から投光された平行光を前記測定領域を介して受光する一次元イメージセンサと、
この一次元イメージセンサにより受光された前記測定領域の影部の影響を含む受光検出結果に基づいて前記測定領域に位置する測定対象部の寸法を測定する測定手段とを備えた寸法測定器であって、
前記測定手段による寸法の非測定時に、前記測定領域内に向けて可視光を照射可能な可視光照射手段を設けたことに特徴を有している。
【０００９】
このような手段によれば、測定手段による寸法の非測定時に、可視光照射手段が測定領域内に向けて可視光を照射すると、この可視光は、被測定物に反射するため、測定者はこの反射光を目視することができる。測定者は目視した位置を参考にして被測定物の測定対象部を測定領域に合わせることができる。すなわち、測定対象部を特定することができる。そして可視光照射手段による照射を停止させた後、従来と同様に測定手段により測定対象部の寸法を測定することができる。これにより、被測定物の径がたとえ緩やかに変化するものであったとしても、被測定物の形状に関わらず、測定者は測定対象部を正確に把握した状態で寸法を測定することができる。
【００１０】
この場合、可視光照射手段を、一次元イメージセンサの長手方向に直交する方向と同一幅の可視光を測定領域に重なるように照射可能に構成されていることが望ましい（請求項２）。
【００１１】
このような手段によれば、寸法の非測定時に、可視光照射手段が可視光を測定領域に照射すると、測定領域に位置する測定対象部に可視光が照射されるが、この照射領域が一次元イメージセンサの長手方向と直交する方向と同一幅で測定領域に重なるようになっているので、測定者は、測定対象部を直接的に把握しやすくなる。
【００１２】
さて、このような寸法測定器においては、投光手段を備えた投光器と、一次元イメージセンサおよび測定手段を備えた受光器とが別体に設けられたものがある。このように、投光器と受光器とを別体にすると、設置時の光軸調整を容易に行うことはできない。なぜなら、一次元イメージセンサの長手方向に直交する方向の検出幅は非常に狭く、投光器の投光手段との光軸にわずかなずれが生じたとしても、一次元イメージセンサに受光されなくなる。そこで、光軸調整を容易にするため、投光手段が投光する光芒を広げるように設定することが考えられる。
【００１３】
しかしながら、投光手段が投光する光芒を広げるように設定すると、一次元イメージセンサとの光軸調整を容易に調整することはできるものの、例えば可視光照射手段を投光器側に設けた場合には、可視光照射手段による可視光が、光軸上に位置する測定領域に調整し難くなるため好ましくない。
【００１４】
そこで、請求項３記載の発明のように、投光手段を一次元イメージセンサの検出幅よりも幅広な平行光を投光するようにすると共に、可視光照射手段を受光器にのみ固定し、可視光が測定領域内に照射されるように構成することが望ましい。このような手段によれば、たとえ一次元イメージセンサの検出幅が非常に狭く構成されており、光軸調整を行う際に受光器を移動させたとしても、一次元イメージセンサによる測定領域と可視光照射手段による可視光の照射領域とが同じように移動するため、光軸調整が行われたとしても測定領域に可視光を容易に照射することができる。
【００１５】
また、上記した可視光照射手段を備えた測定対象指示器を、寸法測定器とは別体に構成することもできる（請求項４）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の寸法測定器を、外径測定器に適用した一実施形態について、図１ないし図５を参照しながら説明する。
図１は、外径測定器１の配置を側面図により示している。この図１において、外径測定器１は、投光器２と受光器３とが別体に設けられて対向設置されている。投光器２は、制御回路４と、この制御回路４から駆動信号が送信される駆動回路５と、駆動信号に基づいて駆動回路５により駆動されると投光する投光素子６と、この投光素子６により投じられた光を平行光にして出射するコリメータレンズ７とからなっている。
【００１７】
投光器２には、図示しない電源スイッチが設けられており、電源スイッチがオンされると、制御回路４は駆動信号を駆動回路５に与えて投光素子６に投光させるようになっている。投光素子６はレーザダイオードからなっており、投光素子６から投光された光は、コリメータレンズ７により平行光にされ、投光素子６およびコリメータレンズ７からなる投光手段８により測定領域Ｐに向けて投光するようになっている。
【００１８】
一方、受光器３は、受光レンズ９と、絞り１０と、受光レンズ１１と、ＣＣＤセンサ１２と、このＣＣＤセンサ１２に接続された制御回路１３と、可視光照射手段としての投光素子１４と、照射制御回路１５とから構成されている。
【００１９】
投光手段８により測定領域Ｐに向けて投光された平行光は、測定領域Ｐを介して、ＣＣＤセンサ１２により受光される。この場合、受光器３に入射した光は受光レンズ９により集光され、絞り１０を通過して受光レンズ１１により再度平行光とされ、ＣＣＤセンサ１２において平行光の一部が受光される。この平行光の一部が測定領域Ｐを通過する光となる。絞り１０は、受光レンズ９に対するＣＣＤセンサ１２側の焦点位置に配設されている。
【００２０】
ＣＣＤセンサ１２は、ラインセンサやリニアセンサ、一次元ＣＣＤ、ＣＣＤリニアイメージセンサとも称され、一次元イメージセンサとして機能するもので、一辺が数〜数十〜数百μｍ程度の矩形の画素サイズを有する画素が数百〜数千個程度縦方向（測定方向、ＣＣＤセンサ１２の長手方向、図１の上下方向）に一列に配列されて構成されており（受光領域の縦幅を構成）、このとき形成される受光領域が長尺な矩形状になっている。尚、ＣＣＤセンサ１２の受光領域の横幅は、長手方向に直交する方向の幅（検出幅）になり、図１の手前−奥方向に画素が配設された受光領域の横幅になる。尚、上述したように投光手段８は、ＣＣＤセンサ１２の検出幅よりも幅広な平行光を投光するようになっている。
【００２１】
ＣＣＤセンサ１２は、二次元イメージセンサに比較して電荷転送処理速度が一般的に速く、画素間のピッチが特に狭く、外径を測定する場合には精密に素早く測定することができる。ＣＣＤセンサ１２は、転送された電荷に基づく信号電圧を受光検出結果として制御回路１３に出力するようになっている。測定手段としての制御回路１３は、このＣＣＤセンサ１２から順に送られる画素信号の時間変化に伴う出力信号電圧を所定のしきい値電圧と比較することにより、ＣＣＤセンサ１２を構成する各画素が受光したか否かを判定するようになっており、受光していない画素数を検出し、この検出結果により外径を測定し、この測定結果を、例えば図示しない外部装置に出力するようになっている。
【００２２】
さて、受光器３内には、これら受光レンズ９，絞り１０，受光レンズ１１およびＣＣＤセンサ１２に撮像される光の光路（光軸）の上方に位置して投光素子１４が固定されている。また、照射制御回路１５が受光器３に内蔵されており、投光素子１４に接続されている。照射制御回路１５には、図示しない照射指示スイッチが設けられており、照射指示スイッチが手動でオフからオン操作されると、照射制御信号を投光素子１４に与えるようになっている。
【００２３】
投光素子１４は、赤色のレーザダイオードにより構成されており、照射制御回路１５から照射制御信号が与えられると、赤色光を測定領域に向けて照射するようになっている。図示は省略したが、投光素子１４の照射方向には、コリメータレンズとシリンドリカルレンズとが備えられており、投光素子１４の照射光をコリメータレンズにより平行光とし、この平行光をシリンドリカルレンズによりＣＣＤセンサ１２の画素の配列方向（この場合縦方向、図１の上下方向）に平行な方向に広げ、その可視光を測定領域Ｐに向けて照射するようになっている。
【００２４】
このとき、図２に示すように、この可視光は、投光素子１４から照射されてから測定領域Ｐに達するまで略一定の横幅を有している。この横幅Ｗは非常に狭く略数百μｍ〜１ｍｍ程度である。この投光素子１４から照射する可視光の横幅は、ＣＣＤセンサ１２の１画素の画素サイズの一辺の幅に対応して、受光レンズ９，１１，絞り１０およびＣＣＤセンサ１２の配設関係に応じて予め設定される。すなわち、この可視光の照射領域の横幅は、ＣＣＤセンサ１２の受光領域の横幅に対応している。この受光器３の設置に際して受光器３全体を移動させたとしても、ＣＣＤセンサ１２の測定領域と、投光素子１４が照射する照射領域とが同時に移動するため、光軸調整が行われたとしても測定領域Ｐ内に可視光を容易に照射することができる。
【００２５】
上記構成の作用について図６をも参照して説明する。
測定領域Ｐには、測定対象部Ｂを含む被測定物Ａが配置される。この被測定物Ａは、図６に示したように、略円筒状をなしており、緩やかに径が変化するように形成されている。この被測定物Ａには、図示しない目印（凹凸等の形状によるものではない）が測定対象部Ｂに位置して記載されている。この目印は、測定対象部Ｂを示すものとして予め記載されるものである。
【００２６】
この被測定物Ａが測定領域に配置される場合には、投光器２の電源スイッチがオフ状態とされ、投光器２側から投光されない状態で、さらに、照射制御回路１５の照射指示スイッチがオン操作された状態で配置位置が決定される。すなわち、投光素子１４により測定領域Ｐに可視光が照射された状態で被測定物Ａの配置が決定される。
【００２７】
この場合、測定者は、被測定物Ａに照射されて反射した光を目視し、この目視した位置を確認しながら、上記した目印の施された測定対象部Ｂを測定領域Ｐに合わせることができる。図３は、受光器３のＣＣＤセンサ１２側から見た被対象物Ａ，測定対象部Ｂおよび測定領域Ｐの関係を示している。２点鎖線で囲まれた領域Ｐが、測定領域を示しており、被測定物Ａと重なり合う部分が測定対象部Ｂを示している。すなわち、投光素子１４は測定領域Ｐ内に向けて照射することになる。これにより、被測定物Ａの径が緩やかに変化するものであったとしても、測定対象部Ｂを測定領域Ｐに合わせることができる。尚、たとえ被測定物Ａがどのような形状をなしていたとしても、測定者は測定対象部Ｂを測定領域Ｐに合わせることができる。
【００２８】
照射制御回路１５の照射指示スイッチがオフ操作されると、投光素子１４からの照射を停止することができる。そして、投光器２の電源スイッチがオン状態とされ、投光器２側から投光されると、制御回路１３は、ＣＣＤセンサ１２により受光された影部の影響を含む受光検出結果に基づいて測定領域Ｐに位置する測定対象部Ｂの外径を測定する。
【００２９】
具体的には、投光器２から投光された平行光は測定対象部Ｂに照射され、この測定対象部Ｂに照射された部分が影部１６となる光が、受光器３の受光レンズ９に入射する。すなわち、測定対象部Ｂの受光器３側には影部１６が生じる（図１参照）。制御回路１３は、この影部１６の影響を含むＣＣＤセンサ１２からの時間変化に伴う出力信号電圧を所定のしきい値電圧と比較することにより、ＣＣＤセンサ１２を構成する各画素が受光したか否かを判定し、各画素が受光していない画素数を検出し影部１６の寸法を測定することで測定対象部Ｂの外径を測定し、測定結果を図示しない外部装置に出力する。
【００３０】
このような実施形態によれば、制御回路１３により外径の測定が行われる前に、投光素子１４により測定領域Ｐ内に向けて赤色光が照射されるようにしたので、測定者は被測定物Ａに反射した光を目視することができ、被測定物Ａの測定対象部Ｂを測定領域Ｐに合わせることができる。したがって、測定が行われる測定対象部Ｂを予め確認して測定することができ、被測定物Ａの径が緩やかに変化するものであったとしても、測定者は、測定対象部Ｂを特定することができるとともに、測定対象部Ｂを正確に把握した状態で外径を測定することができる。
【００３１】
赤色光が照射される照射領域の横幅がＣＣＤセンサ１２の横幅に対応するので、測定者は、測定対象部Ｂを直接的に把握しやすくなる。
投光素子１４が受光器３に固定された状態で、投光素子１４が照射する可視光を測定領域Ｐに照射するため、光軸調整を行うために受光器３を移動させたとしても、ＣＣＤセンサ１２による測定領域と投光素子１４による照射領域とが同じように移動するため、光軸調整が行われたとしても測定領域に赤色光を照射することができる。
表示部を別途設けることなく測定することができる。
【００３２】
（他の実施形態）
本発明は、上記し且つ図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、例えば次のような変形または拡張が可能である。
図４に照射領域を太線で示すように、投光素子１４が照射する照射領域を、測定領域Ｐの横方向中心を縦方向にライン状にのみ照射するように構成しても良いし、図５に照射領域を太線で示すように、測定領域Ｐの横端部に対応する部分を縦方向にライン状に照射するようにしても良い。要は、測定領域Ｐ内に向けて照射するようになっていれば良い。
【００３３】
投光素子１４を投光器２側に設けても良い。
外径の寸法を測定する外径測定器の実施形態を示したが、内径の寸法を測定する内径測定器に適用しても良い。
投光素子１４を受光器３に着脱可能に設けても良い。
照射制御回路１５および投光素子１４を受光器３と別体にして測定対象指示器として構成しても良い。この場合、測定対象指示器を受光器３に着脱可能に設けても良い。
投光素子１４を、光の光路の上方に位置するように設定したが光路の下方に位置するように設定しても良い。また、一方向から光を測定領域Ｐ内に向けて照射する実施形態を示したが、一方向に限らず複数方向から測定領域Ｐ内に向けて照射するように構成しても良い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、以上の説明から明らかなように、測定手段による寸法の被測定時に、可視光照射手段が測定領域内に向けて可視光を照射するため、測定者は測定対象部に反射した光を目視することができ、被測定物の形状に関わらず、測定対象部を特定することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す外径測定器の側面図
【図２】外径測定器の上視図
【図３】測定領域および測定対象部の状態を受光器側から示す図
【図４】本発明の他の実施形態を示す図３相当図
【図５】本発明の他の実施形態を示す図３相当図
【図６】被測定物の斜視図
【図７】従来例の測定結果の一例を示す図
【符号の説明】
１は外径測定器（寸法測定器）、２は投光器、３は受光器、６は投光素子、８は投光手段、１２はＣＣＤセンサ（一次元イメージセンサ）、１３は制御回路（測定手段）、１４は投光素子（可視光照射手段）である。

Claims (4)

1. 被測定物の測定対象部が配置される測定領域を含む領域に向けて平行光を投光する投光手段と、
   この投光手段から投光された平行光を前記測定領域を介して受光する一次元イメージセンサと、
   この一次元イメージセンサにより受光された前記測定領域の影部の影響を含む受光検出結果に基づいて前記測定領域に位置する測定対象部の寸法を測定する測定手段とを備えた寸法測定器であって、
   前記測定手段による寸法の非測定時に、前記測定領域内に向けて可視光を照射可能な可視光照射手段を設けたことを特徴とする寸法測定器。
2. 請求項１記載の寸法測定器において、
   前記可視光照射手段は、前記一次元イメージセンサの長手方向に直交する方向と同一幅の可視光を前記測定領域に重なるように照射可能に構成されていることを特徴とする寸法測定器。
3. 請求項１または２記載の寸法測定器において、
   前記投光手段を備えた投光器と、前記一次元イメージセンサおよび前記測定手段を備えた受光器とは別体に設けられ、
   前記投光手段は、前記一次元イメージセンサの長手方向に直交する方向の検出幅よりも幅広な平行光を投光すると共に、
   前記可視光照射手段は前記受光器にのみ固定され、可視光を測定領域内に向けて照射可能に構成されていることを特徴とする寸法測定器。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の可視光照射手段を備えたことを特徴とする測定対象指示器。

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