JP2005164364A - 位置検出センサの検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 位置検出センサの計測精度を短時間に精度良く検査することのできる検査方法および検査装置を提供する。
【解決手段】 半径方向への突出長を周方向に所定の割合で変化させた周縁部を有する円盤状の回転体、または軸方向への突出高さをその周方向に所定の割合で変化させた周壁部を有する円筒状の回転体と、この回転体を一定速度で回転させる回転駆動機構と、上記周縁部または周壁部に対峙させて位置検出センサ（例えば光学式エッジセンサ）を前記回転体に対して一定の位置に保持するセンサ保持体と、前記回転体の回転に同期して位置検出センサの出力を所定の周期で複数のタイミングに亘って検出するデータ収集手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、物体の位置を検出する位置検出センサ、例えば光学式エッジセンサの計測特性を簡易に、しかも高精度に検査することのできる位置検出センサの検査方法および検査装置に関する。

フィルムやシート等の物品の縁部（エッジ）の位置を検出する位置検出センサとして、例えば図９に示すように物品（検査対象物）Ａに向けて平行光を照射する投光部（光源）Ｘと、この投光部Ｘに対峙させて設けたＣＣＤ等の受光部（ラインセンサ）Ｙとを備えた光学式エッジセンサがある。この光学式エッジセンサは、基本的には物品（遮光物）Ａにより遮られなかった平行光を受光部Ｙにて受光し、該受光部Ｙにおける平行光の受光領域と非受光領域（遮光領域）との境界を前記物品（検査対象物）Ａの縁部（エッジ）の位置として検出するものである。

また最近ではレーザ光等の単色平行光を用い、物品（検査対象物）のエッジにおける上記単色平行光のフレネル回折に着目して、例えばマイクロコンピュータからなるエッジ検出部Ｚにて前記ラインセンサ（受光部）Ｙの受光面上における光強度分布から上記物品（検査対象物）Ａの縁部（エッジ）の位置を高精度に検出する装置も提唱されている（例えば特許文献１を参照）。

更には本出願人は、先にラインセンサの受光面上での光強度分布の立ち上がり部分における光強度変化をハイパボリックセカンド関数sech(ｘ)により近似し、このハイパボリックセカンド関数sech(ｘ)を用いて前記ラインセンサの各受光セルにおける受光強度を解析することで前記遮蔽物のエッジ位置を高精度に求めることを提唱した（例えば特許文献２を参照）。
特開平８−２４７７２６号 特願２００２−３４５９５８

特許文献２にて提唱したエッジ位置の検出方法によれば、例えば１０２個の受光セルを８５μｍのピッチで配列した汎用の安価なラインセンサを用いた場合であっても、５μｍ以下の精度（分解能）でエッジ位置を高精度に検出することができる。しかしながら実際には光源Ｘの製作精度に起因する光の揺らぎやラインセンサの製作精度（製造過程に伴うバラツキ）、更には位置検出装置（光学式エッジセンサ）の組み立て精度等に起因する各種の誤差要因が存在することが否めない。

このような個々の位置検出装置（光学式エッジセンサ）に固有な誤差要因（個体差）の影響を取り除いてその計測精度を高める手法として、予め光学ステージを用いて光学式エッジセンサに対する物品の縁部（エッジ）位置を正確に規定し、そのときの前記光学式エッジセンサ（ラインセンサ）の出力を計測することで、上記物品Ａの縁部（エッジ）位置とその計測値との誤差を調べておくことが考えられる。このようにして予め個々の光学式エッジセンサの計測性能（誤差の個体性）を調べておけば、その誤差特性を用いて光学式エッジセンサ（ラインセンサ）の出力を補正することが可能となる。

しかしながら光学ステージを用いて±１μｍの精度で光学式エッジセンサが有する計測誤差（計測特性）を測ろうとした場合、多大な時間が掛かることが否めない。例えば光学式エッジセンサに対する物品Ａの縁部（エッジ）位置を１μｍずつ変位させ、数百ポイントに亘ってその移動量と光学式エッジセンサ（ラインセンサ）の出力との関係を求めようとすると、光学式エッジセンサ１個当たりの計測に２０〜３０分もの所要時間が必要となる。このような不具合は、専ら、光学ステージの正確な位置決めに時間が掛かることに起因する。

しかも光学ステージを正確に位置決めした上で光学式エッジセンサ（ラインセンサ）の出力を検出しなければ、物品Ａの縁部（エッジ）位置自体に誤差が含まれることになり、物品Ａの縁部（エッジ）の移動量と光学式エッジセンサ（ラインセンサ）の出力との関係自体が不明確なものとなることが否めない。この結果、光学式エッジセンサ（ラインセンサ）自体が有する真の計測誤差（計測特性）を求めることができなくなる。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、物体の位置を検出する位置検出センサの計測特性を短時間に効率良く、しかも高精度に検査することができ、例えばセンサ出力の調整（校正）に用いるに好適な位置検出センサの検査方法および検査装置を提供することにある。
また本発明の別の目的は、平行光を射出する光源と、この光源に対峙するラインセンサとを具備した光学式エッジセンサの製作精度等に起因する測定誤差を簡易に、しかも短時間に精度良く検査することのできる位置検出センサの検査方法および検査装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明は次のような原理に基づいて動作するように構成される。即ち、物品を正確に位置決めすることに代えて、物品を一定速度で移動させる。これを一定の時間間隔でサンプリングすると、各サンプリング間隔における物品の移動距離は等距離になる。そこでこの物品を位置検出センサ（光学エッジセンサ）で継続的に検出しながら一定の時間間隔でサンプリングして得られた位置検出データは、それぞれ物品の等距離の移動に１対１に対応する。従って、得られた一連の位置検出データが物品の等距離の移動を正確に示すものであれば、その位置検出センサは十分な測定精度を有しているものと判断できる。また、得られた一連の位置検出データが物品の等距離の移動からずれたものであれば、そのずれは位置検出センサに起因する測定誤差であると判断できる。

このような測定原理の実施には、物品を等速移動させること及びサンプリング間隔を高精度にすることが必要とされる。そこで回転体を用いれば物品の等速移動を容易に実現し得ること、そのための等速回転技術や回転体の精密加工技術は周知慣用であること、サンプリングの基準となるクロック周波数は現状でも極めて高く十分なサンプリング時間精度を確保できることに着目して本発明はなされている。

そこで本発明に係る位置検出センサの検査方法は、請求項１に記載するように物体の位置を検出する位置検出センサの出力から該位置検出センサの計測特性を求めるに際し、
半径方向への突出長を周方向に所定の割合で変化させた周縁部を有する円盤状の回転体、または軸方向への突出高さをその周方向に所定の割合で変化させた周壁部を備えた回転体を一定速度で回転させ、この一定速度で回転駆動される回転体の上記周縁部または周壁部に前記位置検出センサを対峙させて該位置検出センサの出力を所定の周期で複数のタイミングに亘って得ることを特徴としている。

好ましくは請求項２に記載するように前記回転体の周縁部または周壁部を、その周方向に亘って、例えばその全周に亘って一定の割合でその半径方向への突出長または軸方向への突出高さを連続して変化させ、最大突出部と最小突出部との間に段差を形成したものとして構成することが望ましい。
また本発明に係る位置検出センサの検査装置は、請求項３に記載するように物体の位置を検出する位置検出センサの出力から該位置検出センサの計測特性（計測誤差）を求めるものであって、
半径方向への突出長を周方向に所定の割合で変化させた周縁部を有する円盤状の回転体、または軸方向への突出高さをその周方向に所定の割合で変化させた周壁部を有する円筒状の回転体と、
この回転体を一定速度で回転させる回転駆動機構と、
上記周縁部または周壁部に対峙させて前記位置検出センサを前記回転体に対して一定の位置に保持するセンサ保持体と、
前記回転体の回転に同期して前記位置検出センサの出力を所定の周期で複数のタイミングに亘って検出するデータ収集手段と
を具備したことを特徴としている。

好ましくは請求項４に記載するように前記回転体の周縁部または周壁部を、その周方向に亘って一定の割合で突出長または突出高さを連続して変化させ、最大突出部と最小突出部との間に段差を形成したものとして構成することが望ましい。
特に本発明に係る検査装置は、請求項５に記載するように前記位置検出センサとして平行光を射出する光源と、この光源に対峙するラインセンサとを具備した光学式エッジセンサを検査するに際して、前記センサ保持体を、前記回転体の周縁部または周壁部を跨いで前記光学式エッジセンサを一定位置に保持するように構成することが望ましい。この場合、回転体の周縁部または周壁部については光学式エッジセンサにおける光源とラインセンサとの間に形成される空間内に余裕を持って入り込める厚みを有するものとして形成することは言うまでもない。

好ましくは請求項６に記載するように前記データ収集手段を、前記回転体が複数回に亘って回転する期間、前記ラインセンサの出力が急激に変化した時点をトリガとして、その都度、前記ラインセンサの出力を所定の周期で複数のタイミングに亘ってそれぞれ検出するように構成し、更に前記トリガ時点からの経過時間が等しい時点での複数の計測データの平均をそれぞれ計算して、例えばその移動平均をそれぞれ計算して前記光学式エッジセンサの計測誤差を求めるように構成することが望ましい。

上述した如く構成された位置検出センサの検査方法および検査装置によれば、回転体に一体に設けられて位置検出センサの計測対象となる周縁部または周壁部が、回転体の周方向に所定の割合でその突出長または突出高さを変化させた形状を有しているので該回転体の回転位置に応じて上記周縁部または周壁部に対峙させた位置検出センサの出力が変化することになる。しかも上記回転体が一定速度で回転駆動され、回転慣性力を伴う上記回転体の一定速度での安定な回転と相俟って、位置検出センサが対峙する部位での前記周縁部の突出長または周壁部の突出高さの変化の特性は、前記回転体が何回転しようとも常に一定である。

従って位置検出センサの出力を所定の周期で複数のタイミングに亘って検出すれば、その検出タイミングと前記回転体の回転角により定まる周縁部の突出長または周壁部の突出高さとが常に１対１の関係を有することになる。この結果、位置検出センサの出力の検出タイミングにおいて前記周縁部の突出長または周壁部の突出高に誤差要因が含まれることがなくなるので、常に再現性良く、しかも高精度に前記回転体の周縁部の突出長または周壁部の突出高と前記位置検出センサの出力との関係を求めることが可能となる。

特に前記周縁部の突出長または周壁部の突出高さが回転体の周方向に一定の割合で変化するように形成しておけば、回転慣性力を伴う回転体の一定速度での安定な回転によって前記周縁部または周壁部に対峙する位置検出センサとの距離が直線的に変化する。従ってこのときの位置検出センサの出力を求めれば、上述した一定の割合での距離変化に応じて位置検出センサの出力が一定の割合で変化しているか否かを容易に判定することが可能となり、位置検出センサの真の計測特性（計測誤差）を求めることが可能となる。そしてこの計測誤差を、その位置検出センサの出力の調整（校正）に効果的に利用することが可能となる。

また前述した回転体の構造によれば、例えば前記周縁部または周壁部が最大突出位置から最小突出位置に変化した時点、或いはその逆に変化した時点をトリガとして前記位置検出センサの出力を求めるだけで、位置検出センサによる複数の計測点での位置検出データを再現性良く連続して得ることができる。換言すれば回転体を連続して一定速度で回転させたまま、位置検出センサの全計測領域に亘る計測特性を簡易に、しかも効率的に測定することが可能となる。

また上述した変化点をトリガとして複数回に亘って位置検出センサの計測特性を繰り返し計測し、同じ計測点での計測データの平均（例えば移動平均）を求めれば、これによって雑音等に起因する計測誤差自体を収束させることが可能となる。従って位置検出センサの計測特性を求める上での測定精度を十分に高めることが可能となる等の効果が奏せられる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る位置検出センサの検査方法および検査装置について、平行光を射出する光源とこの光源に対峙するラインセンサとを具備した光学式エッジセンサ（位置検出センサ）を検査対象とする場合を例に説明する。
図１は光学式エッジセンサの検査装置の要部概略構成図で、１は検査対象とする光学式エッジセンサである。このエッジセンサは、前述した特許文献１,２にそれぞれ示されように、平行光を射出する光源と、この光源に対峙して設けられたラインセンサとを備えたものである。そして光源とラインセンサとの間に形成された空間に存在する物体（後述する遮光部等）にて遮られることのなかった前記光源からの光を、或いは前記物体のエッジにて回折した光成分を前記ラインセンサにて受光することで、上記物体のエッジ位置を検出するように構成されている。尚、図中２は、前記ラインセンサの出力を解析して物体のエッジ位置を検出するセンサ回路である。

このような光学式エッジセンサ１に対して、本発明に係る検査装置は、モータ１０等の回転駆動機構によって一定速度で回転駆動される、例えば円盤状の回転体１１と、この回転体１１の外縁部をなす遮光部１２を跨いで前記光学式エッジセンサ１を前記回転体１１に対して所定の位置に位置付けるセンサ保持体１３とを備える。特にこのセンサ保持体１３は、前記回転体２の回転中心から所定の距離Ｌを隔てた一定の位置に前記光学式エッジセンサ１を位置付けて前記光学式エッジセンサ１を一定の姿勢で安定に保持する役割を担う。

円盤状の回転体１１は、図２にその平面構成を示すように、その外周縁における半径方向への突出長を該回転体１１の周方向に亘って、特にその１周長に亘って一定の割合で変化させ、その最大突出部と最小突出部との間に段差１２ａを形成した形状を有する。具体的には回転体１１は、その中心から外周縁までの距離Ｒ(θ)を
Ｒ(θ)＝ａ・θ／２π＋ｒ （０≦θ≦２π）
として、その周方向の角度θに応じて連続的に変化させた形状を有する。但し、ｒは最小半径である。この回転体１１の外周縁は、前記光学式エッジセンサ１における光源とラインセンサとの間に位置付けられる遮光部１２をなすもので、上記光源とラインセンサとの間に侵入可能な厚みを有し、且つ光源から照射された光の透過を阻止する役割を担う。特にこの遮光部（外周縁）１２の先端は、例えば断面ナイフエッジ形状に加工されており、光源から照射された単色平行光のフレネル回折がほぼ理想的に生じるようになっている。

上述した遮光部１２を一体に備えた回転体１１は、その全体を遮光性を有する材料で形成したものであっても良く、或いはその外周縁近傍の所定領域だけが遮光性を有するように形成したものであっても良い。具体的には或る程度の剛性を有して形状変形の少ない金属材料、例えばアルミニウム材を用いて前記遮光部１２を一体に備えた円盤状の回転体２を製作するようにすれば良い。また円形の金属製ターンテーブルを回転体１１とし、その外周縁部の上面に遮光性の高い合成樹脂製の薄板体やフィルム体を一体に取り付け、この薄板体やフィルム体を上述した遮光部１２とすることも可能である。ちなみにこのような遮光部１２は、例えばＮＣ加工制御によりその寸法誤差を十分小さく抑え、実質的に寸法誤差が無視できる程度の精度で製作される。

尚、前記回転体１１については、例えば図３に示すように円筒状の周壁部１４を備えた有底円筒形状のものとし、この周壁部１４における軸方向への突出高さを該回転体１１の周方向に亘って一定の割合で変化させた遮光部１２として形成することも可能である。但し、この場合には、図１に示したように光学式エッジセンサ１を回転体１１の側方から、その遮光部１２を跨ぐように位置付けることに代えて、図３に示すように光学式エッジセンサ１を上記遮光部１２をなす周壁部１４の上方から該周壁部１４（遮光部１２）を跨ぐように位置付けるようにすれば良い。そして周壁部１２の高さＨ(θ)を
Ｈ(θ)＝ａ・θ／２π＋ｈ （０≦θ≦２π）
として設定しておけば良い。但し、ｈは周壁部１２の最小高さである。

また上記回転体１１の一定速度による回転駆動については、例えば市販のオーディオレコードプレーヤのような回転機構を用いて行うようにすれば良い。具体的にはフィードバック制御等により回転駆動されるダイレクト・ドライブ型の直径約３０ｃｍのターンテーブルを回転体１１として、例えば３３回転／分で回転駆動すれば、通常、そのワウ・フラッタが０.０３％以下に抑えられているので、本発明を実施する為に十分な一定速度による回転体１１の安定な回転を実現することができる。

一方、前記光学式エッジセンサ１の出力（センサ回路２の出力）を収集して前記光学式エッジセンサ１の計測特性を検査するデータ処理装置２０は、パーソナルコンピュータ等によって実現されるもので、概略的には同期手段２１、サンプリング手段２２、および平均化手段２３を備えて構成される。このデータ収集手段としてのデータ処理装置２０は、前記回転体１１が一定速度で回転しているとき、前記ラインセンサの出力（センサ回路２の出力）を所定の周期でサンプリングすることで、前記回転体１１の回転方向の全周に亘って前記遮光部１２のエッジ位置を順次検出する役割を担う。

即ち、前記同期手段２１は、回転体１１の回転に伴って前記遮光部１２の先端（エッジ位置）が最大突出部から最小突出部へと急激に変化した時点（光学式エッジセンサ１に対する段差１２ａの通過時点）をトリガタイミングとして検出し、前記サンプリング手段２２にトリガを与える役割を有する。サンプリング手段２２は、所定の周期、例えば５００μSec毎に前記光学式エッジセンサ１により計測されるエッジ位置を順次検出し、その計測データを記憶する役割を担っている。特にサンプリング手段２２は前記同期手段２１によりトリガされる都度、エッジ位置の計測データのサンプリングを開始し、前記回転体１１が１回転する期間に亘って所定の周期で前記計測データのサンプリングすることで、前記回転体１１の周方向の複数の位置にそれぞれ対応するエッジ位置計測データを収集するものとなっている。

ちなみに前述したオーディオレコードプレーヤのターンテーブルを回転体１１として用いた場合、３３回転／分で回転駆動した際の１回転に要する時間は略１.８秒である。従って上述したように５００μSec毎にエッジ位置を検出すれば、回転体１１が１回転する期間に３６００（＝１８秒／５００μ秒）点に亘ってそのエッジ位置を検出することができる。そして回転体１１の外周縁（遮光部１２）の突出長の変化が７ｍｍであるとすると、１サンプル毎に１.９（＝７ｍｍ／３６００点）μｍのエッジ位置の変化を与えることができる。この際、回転体１１の回転に前述した０.０３％のワウ・フラッタ（回転ムラ）が含まれていても、エッジ位置の変化量の誤差は高々±０.０００５７μｍ程度であり、光学式エッジセンサの検出精度に比較して上記誤差を実質的に無視することができる。

換言すれば前記回転体１１が０.０３％のワウ・フラッタ（回転ムラ）を含む程度の安定した一定速度で回転するので、前述した段差１２ａを基準とする経過時間と該回転体１１の回転角とは実質的に比例していると見なすことができる。また回転体１１の遮光部１２の突出長Ｒ(θ)は、前述したようにその回転角θに比例するように設定されている。従って光学式エッジセンサ１により回転体１１の段差１２ａを検出した時点をトリガとして該光学式エッジセンサ１の出力を所定の周期で複数タイミングに亘って検出すれば、これらの各検出タイミングでの前記遮光部１２の突出長は、その回転角θに比例した誤差のないものであるから、上記各検出タイミングで光学式エッジセンサ１から求められる検出位置は、前記遮光部１２の突出長と光学式エッジセンサ１の検出誤差を含んだものとなる。この結果、検出タイミング出規定される遮光部１２の突出長と光学式エッジセンサ１にて計測されるエッジ位置とを比較すれば、これによって該光学式エッジセンサ１の計測誤差（計測特性）求めることが可能となる。

尚、前述した平均化手段２３は、このようにして前記回転体１１が１回転する都度、該回転体１１の周方向の全域に亘って所定の周期で計測したエッジ位置計測データを、前述した前記遮光部１２のエッジ位置が最大突出部から最小突出部へと急激に変化した時点を基準として定まる同一タイミング毎に平均化処理し、これによって前記遮光部１２の各部位の前記光学式エッジセンサ１によって計測されたエッジ位置を求めている。このようにして求められるエッジ位置と、前記遮光部１２における実際のエッジ位置との差が光学式エッジセンサ１に固有な計測誤差特性として求められて、所定のメモリ２４に記憶される。このメモリ２４に記憶された計測誤差特性は、例えば光学式エッジセンサ１の性能を示す特性を示す情報として該光学式エッジセンサ１と共にユーザに提供される。

即ち、前記遮光部１２の回転体１１の中心からの突出長は、前述したように回転体１１の周方向に一定の割合で直線的に変化するように設定されている。従って回転体１１が一定速度で回転した場合、光学式エッジセンサ１が設けられた位置における遮光部１２のエッジ位置は、図４に特性Ａとして示すように直線的に変化する。これ故、仮に光学式エッジセンサ１の計測特性が計測誤差を全く含むことのない理想的なものであるとするならば、回転体１１の回転に伴って計測される各点でのエッジ位置計測データは、上記特性Ａと完全に一致して重なることになる。

しかしながら光学式エッジセンサ１は、その製作精度等に起因する計測誤差を含む固有の計測特性を有しており、通常、上述した如く計測される各点でのエッジ位置計測データは前記特性Ａに完全に重なるとは言い難い。そこで回転体１１の回転位置によって特定される遮光部１２の突出長（実際のエッジ位置）と前記光学式エッジセンサ１にて計測されるエッジ位置との誤差をそれぞれ求めれば、図４に特性Ｂとして示すように光学式エッジセンサ１に固有な計測特性（計測誤差特性）を求めることが可能となる。

このようにして求められる計測誤差特性は、個々の光学式エッジセンサ１に固有なものであり、光学式エッジセンサ１の個体性を示している。従って光学式エッジセンサ１を種々の用途に応じて使用するに際し、該光学式エッジセンサ１の出力を上記計測誤差特性を用いて補正すれば、これによって光学式エッジセンサ１が有する計測誤差成分を打ち消すことが可能となり、その計測精度を十分に高めることが可能となる。具体的には、例えば前記計測誤差特性を用いて光学式エッジセンサ１のラインセンサにおける各受光セルの受光感度を補正し、その上でエッジ位置の計算を行うようにすれば良い。

ここで上述した平均化処理について更に詳しく説明すると、基本的には前述した遮光部１２のエッジ位置を回転体１１の全周に亘って順次計測すれば、光学式エッジセンサ１のエッジ位置検出幅の全域に亘る検出誤差特性を計測することができる。しかしながら遮光部１２のエッジ位置を固定し、そのエッジ位置を繰り返し何度も測定した場合、図５に示すようにその都度、計測データが変化する。このような計測データの変化は、外乱光の混入や電気的雑音の混入に起因するものであり、光学式エッジセンサ１の個体性に起因する計測誤差要因とは異なっている。しかし、このような外乱による計測データの変化（計測誤差）はランダムなものであり、例えばその移動平均を求めることにより、例えば図６に示すように或る程度平準化することができる。例えば図５に示したように±３μｍ程度の誤差が存在する場合であっても、２０ポイント程度の移動平均を求めれば、図６に示すように±１μｍ程度の誤差に収束させることができる。

前述した平均化手段２３は、このような観点に立脚して前記回転体１１が複数回に亘って連続して回転している期間にそれぞれ計測される各点での計測データを平均化することで光学式エッジセンサ１の計測誤差特性の計測精度を高めている。この結果、光学式エッジセンサ１の計測誤差特性を十分に高い精度で求めることが可能となり、該光学式エッジセンサ１の計測特性を補正する上での信頼性および精度の高い情報を得ることが可能となる。

以上説明したように本発明によれば、光学式エッジセンサ１の計測誤差特性を検査する上での基準体となる遮光部１２を、一定の速度で回転する回転体１１に一体に設け、その突出長（エッジ位置）が回転体１１の周方向に直線的に変化する形状としている。従って回転体１１の一定速度での回転に伴って光学式エッジセンサ１に対する遮光部１２のエッジ位置を一定の速度で直線的に変化させる可能となり、光学式エッジセンサ１の全検出幅に亘るエッジ位置検出を高速度に行うことが可能となる。しかも遮光部１２の前述した突出長が急激に変化する部位をトリガとしてエッジ位置検出を開始することができるので、その計測制御が簡単である。つまり回転体１１が一定速度で回転していることを確認した上で計測を開始するだけで良く、遮光部１２の突出長が急激に変化する部位を基準としてその計測データを取り込むだけで良いので、モータ１０を計測開始に同期させて始動させる等の面倒な制御が全く不要である。

また回転体１１を一定速度で回転させるだけであり、その回転慣性力と相俟って回転体１１を一定速度で安定に回転させることも容易なので、回転体１１の回転ムラによる誤差要因を簡易に取り除くことができる。従ってこの点でも検査精度の向上を図ることが可能である。更には前述した光学テーブルを用いる場合と異なって、その都度、エッジ位置を高精度に位置合わせする必要がなく、単に回転体１１を一定の速度で回転駆動するだけで良いので、その制御系が簡単である等の利点がある。

しかも回転体１１が一定速度で回転している際、光学式エッジセンサ１の全検出幅に亘るエッジ位置検出を複数回に亘って繰り返し連続して実行することができるので、前述した平均化処理を実行するにしても、平均化処理に必要な複数回の計測データを短時間に効率的に得ることができる。従って製造した光学式エッジセンサ１の全てについて、その出荷検査時等に計測特性を調べることも非常に容易である等の利点がある。

ところで上述した実施形態は、光学式エッジセンサの計測特性を検査する場合について示したものであるが、所定の物体との距離を検出する距離センサ（例えば近接センサ）についても同様に適用することができる。この距離センサについては、レーザ光等の光を用いた光学式のものであっても良く、或いは金属製の物体との磁気結合を利用した高周波発振型の近接センサであっても良い。この場合には、例えば図７および図８にそれぞれ示すように前述した回転体１１の周縁部の端面または周壁部の端面が、距離センサ４からのレーザ光を確実に反射し得る領域を有するように、或いは高周波発振型の近接センサ（距離センサ４）と磁気結合し得る大きさを有するものとして形成しておけば良い。その上で上記回転体１１の周縁部の端面または周壁部の端面に所定の距離Ｄを隔てて距離センサ４を対峙させて位置付け、回転体１１の回転に伴う上記端面と距離センサ４との対向間距離Ｄ(θ)の変化を検出するようにすれば良い。

そして上記回転体１１を一定速度で回転させながら、前述した突出長が急激に変化する部位が検出された時点をトリガとしてそのセンサ出力をストレージ・オシロスコープ等にて表示し、その出力変化特性を調べるようにする。このようにして回転体１１の回転に伴う前記周縁部の端面または周壁部の端面の位置変化、つまり距離センサ（位置検出センサ）４との距離変化に対する該距離センサ（位置検出センサ）の出力変化を求めれば、所望とする計測特性からのずれを容易に見出すことが可能となる。従ってその出力特性に応じて、例えばセンシングアンプのゲイン等を調整することで、その校正を容易に行うことが可能となる。つまりこの場合には、前述した回転体１１を位置検出センサに対する計測原器として用いることが可能となる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば回転体１１の径やその回転速度については、光学式エッジセンサ（位置検出センサ）１の検出幅（計測対象幅）等の仕様に合わせて設定すれば良いものである。またここでは遮光部１２を備えた回転体１１に対して１個の光学式エッジセンサ１を設ける場合を例に説明したが、回転体１１の周囲に沿って複数の光学式エッジセンサ１を設け、これらの各光学式エッジセンサ１を一括して検査するようにしても良いこととは勿論のことである。このようにしても各光学式エッジセンサ１の出力から、その検出タイミングを前述したエッジ位置の急激な変化点をトリガとしてそれぞれ独立に設定することができるので、何等の不具合を招くこともない。

また前述した実施形態においては回転体１１の周縁部の突出長または周壁部の突出高を、その周方向に一定の割合で変化させた。しかし、例えば特定の計測対象領域での計測精度が他の領域よりも高く要求されるような場合には、上記特定の計測対象領域における変化の割合を小さくし、その他の領域における変化の割合を大きくすることで、距離変化（位置変化）に対するサンプリング・ポイント数に変化を持たせるようにしても良い。つまり計測精度が低くて良い計測領域においては距離変化（位置変化）に対するサンプリング数を少なくして粗く計測し、高い計測精度が要求される計測領域においては距離変化（位置変化）に対するサンプリング数を多くして細かいピッチで計測データを求めるようにしても良い。

更には位置検出センサの出力が検出物体との距離に対して非線形に変化するような場合には、その逆特性の変化を以て前記回転体１１の周縁部の突出長または周壁部の突出高が変化するようにしておくことも有用である。このような回転体１１を用いれば、回転体１１の一定速度の回転に伴って位置検出センサの出力がリニア（直線的）に変化することになるので、その直線性から上記位置検出センサの計測特性の良否を容易に判定することが可能となる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係る位置検出センサの検査方法および検査装置を説明するための一実施形態である、光学式エッジセンサの検査装置の要部概略構成図。 図１に示す検査装置で用いられる回転体の平面構成を示す図。 回転体の変形例を示す斜視図。 図１に示す検査装置を用いて計測された光学式エッジセンサの計測特性の例を示す図。 エッジ位置を固定したときの計測誤差変動を示す図。 図５に示す計測誤差変動を移動平均化処理したときの誤差変動を示す図。 距離センサの計測に用いる回転体の例を示す斜視図。 距離センサの計測に用いる回転体の別の例を示す斜視図。 光学式エッジセンサの概略構成を示す図。

符号の説明

１ 光学式エッジセンサ（位置検出センサ）
４ 距離センサ（位置検出センサ）
１０ モータ（回転駆動機構）
１１ 回転体
１２ 遮光部
１３ センサ保持体
１４ 周壁部（遮光部）
２０ データ処理装置（データ収集手段）
２１ 同期手段
２２ サンプリング手段
２３ 平均化手段
２４ メモリ

Claims (6)

1. 物体の位置を検出する位置検出センサの出力から該位置検出センサの計測特性を求める検査方法であって、
   半径方向への突出長を周方向に所定の割合で変化させた周縁部を有する円盤状の回転体、または軸方向への突出高さをその周方向に所定の割合で変化させた周壁部を備えた回転体を一定速度で回転させ、
   この一定速度で回転駆動される回転体の上記周縁部または周壁部に前記位置検出センサを対峙させて該位置検出センサの出力を所定の周期で複数のタイミングに亘って得ることを特徴とする位置検出センサの検査方法。
2. 前記回転体の周縁部または周壁部は、その周方向に亘って一定の割合で突出長または突出高さを連続して変化させ、最大突出部と最小突出部との間に段差を形成したものである請求項１に記載の位置検出センサの検査方法。
3. 物体の位置を検出する位置検出センサの出力から該位置検出センサの計測特性を求める検査装置であって、
   半径方向への突出長を周方向に所定の割合で変化させた周縁部を有する円盤状の回転体、または軸方向への突出高さをその周方向に所定の割合で変化させた周壁部を有する円筒状の回転体と、
   この回転体を一定速度で回転させる回転駆動機構と、
   上記周縁部または周壁部に対峙させて前記位置検出センサを前記回転体に対して一定の位置に保持するセンサ保持体と、
   前記回転体の回転に同期して前記位置検出センサの出力を所定の周期で複数のタイミングに亘って検出するデータ収集手段と
   を具備したことを特徴とする位置検出センサの検査装置。
4. 前記回転体の周縁部または周壁部は、その周方向に亘って一定の割合で突出長または突出高さを連続して変化させ、最大突出部と最小突出部との間に段差を形成したものである請求項３に記載の位置検出センサの検査装置。
5. 前記位置検出センサは、平行光を射出する光源と、この光源に対峙するラインセンサとを具備した光学式エッジセンサであって、
   前記センサ保持体は、前記回転体の周縁部または周壁部を跨いで前記光学式エッジセンサを一定位置に保持するものである請求項３に記載の位置検出センサの検査装置。
6. 前記データ収集手段は、前記回転体が複数回に亘って回転する期間、前記ラインセンサの出力が急激に変化した時点をトリガとして、その都度、前記ラインセンサの出力を所定の周期で複数のタイミングに亘ってそれぞれ検出するものであって、
   前記トリガ時点からの経過時間が等しい時点での複数の計測データの平均をそれぞれ計算して前記光学式エッジセンサの計測誤差を求めるものである請求項５に記載の位置検出センサの検査装置。

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