JP2017116452A - Jig for laser displacement meter and measurement method - Google Patents

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香織 根岸
Kaori Negishi
香織 根岸
真悟 峯田
Shingo Mineta
真悟 峯田
守 水沼
Mamoru Mizunuma
守 水沼
康弘 東
Yasuhiro Azuma
康弘 東
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser displacement meter with one sensor head that can accurately and cheaply measure the thickness of a desired part of a sample.SOLUTION: There is provided a jig for a laser displacement meter for measuring the thickness of a sample by a laser light from a sensor head 3, which includes two parallel flat surfaces 10 (10a, 10b) with openings allowing transmission of a laser light; a first jig 1, that fixes a sample between the flat surfaces 10 (10a, 10b); and a second jig 2, that can make one of the flat surfaces 10 (10a, 10b) face the sensor head 3 and fixes the first jig 1 with the flat surface 10 facing the sensor head 3.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、レーザ変位計用の治具、および、計測方法に関する。   The present invention relates to a laser displacement meter jig and a measurement method.

試料の形状を計測する方法の1つに、レーザ変位計を用いる方法がある。レーザ変位計とは変位計の一種で、試料の変位、高さ、幅、厚み等の採寸が可能である。このレーザ変位計は、試料のあらゆる形状に対応可能であり、計測スポットが小さく、高精度で、高速に計測可能であるという特徴を有する。   One method for measuring the shape of a sample is to use a laser displacement meter. A laser displacement meter is a type of displacement meter that can measure the sample displacement, height, width, thickness, and the like. This laser displacement meter is applicable to any shape of a sample, has a feature that a measurement spot is small, it can be measured with high accuracy and high speed.

レーザ変位計は、レーザ発光素子およびレーザ受光素子(センサヘッド)を搭載する。レーザ変位計を用いて、例えば、試料(固体試料)の、ある部分の厚みを計測する場合、その試料の性質に適した方法を選ぶことになる。   The laser displacement meter is equipped with a laser light emitting element and a laser light receiving element (sensor head). For example, when measuring the thickness of a certain part of a sample (solid sample) using a laser displacement meter, a method suitable for the property of the sample is selected.

例えば、試料を2つのセンサヘッドで挟み込める場合は、試料の上面および下面に、対向させて2つのセンサヘッドを配置し、2つのセンサヘッドで同時に、試料の厚みを求めたい部分の上面と下面の位置を計測することによって、当該部分の厚みを求める。   For example, when a sample is sandwiched between two sensor heads, two sensor heads are arranged opposite to each other on the upper and lower surfaces of the sample, and the upper and lower surfaces of the portion where the thickness of the sample is desired to be obtained simultaneously with the two sensor heads. By measuring the position, the thickness of the part is obtained.

しかし、レーザ変位計が1つしかセンサヘッドを搭載していない場合もある。このような場合、まず試料の厚みを求めたい部分の上面の高さ位置について計測する。その後、センサヘッドを回転させる、もしくは試料を動かす等の操作を行い、当該部分の下面にあたる部分について計測可能な範囲に位置させ、下面の高さ位置を計測する。そして、上面と下面の位置の差分により、当該部分の厚みを求める。   However, there is a case where only one laser displacement meter is mounted with a sensor head. In such a case, first, the height position of the upper surface of the portion where the thickness of the sample is desired to be measured is measured. Thereafter, an operation such as rotating the sensor head or moving the sample is performed to place the portion corresponding to the lower surface of the portion in a measurable range, and the height position of the lower surface is measured. And the thickness of the said part is calculated | required by the difference of the position of an upper surface and a lower surface.

梶山浩志他、「鋼板合わせ部における穴あき腐食形態解析」、材料と環境2013予稿集、B-305、179-182、2013.Hiroshi Kashiyama et al., “Analysis of perforated corrosion in steel plate joints”, Materials and Environment 2013 Proceedings, B-305, 179-182, 2013. 村越潤他、「腐食鋼部材の残存板厚計測への各種計測技術の適用性の検討」、土木学会、構造工学論文集、Vol.59A、2013年3月Jun Murakoshi et al. “Examination of Applicability of Various Measurement Techniques to Measurement of Remaining Thickness of Corrosion Steel Members”, Society of Civil Engineers, Journal of Structural Engineering, Vol.59A, March 2013 KEYENCE、「レーザ変位計 用途別測定ガイド 厚み・幅 測定編」、2013年KEYENCE, “Laser Displacement Meter Measurement Guide for Thickness / Width Measurement”, 2013 KEYENCE、「レーザ変位計 ビギナー向け導入ガイド[基礎編]変位計とは?」、2015年KEYENCE, “Laser Displacement Meter Introduction Guide for Beginners [Basics] What is a Displacement Meter?”, 2015 日本電産トーソク株式会社、高速3DスキャナRVL6540、[online]、[平成27年12月15日検索]、インターネット<URL:http://www.nidec-tosok.co.jp/products/3d/pdf/catalog_150803.pdf//>Nidec Tosok Corporation, high-speed 3D scanner RVL6540, [online], [searched on December 15, 2015], Internet <URL: http://www.nidec-tosok.co.jp/products/3d/pdf /catalog_150803.pdf // >

しかし、上記の方法で試料の厚みを求めようとする場合、センサヘッドを回転させるための架台を新たに組むと高額になる懸念がある。また、試料に凹凸や湾曲があると、試料を裏返す操作で、上面の高さ位置の基準となる面(高さゼロの面)と、下面の高さ位置の基準となる面とが、同一の面または平行な面とならないことがある。そのため、試料の所望部分の厚みを正確に求められないことがある。なお、安価な3Dスキャナを用いることも考え得るが、レーザ変位計に対して計測精度が低い。そこで、本発明は、前記した問題を解決し、センサヘッドが1つであるレーザ変位計により、試料の所望部分の厚さを安価に、かつ、精度よく計測することを課題とする。   However, when the thickness of the sample is to be obtained by the above method, there is a concern that a new frame for rotating the sensor head may be expensive. Also, if the sample has irregularities or curvatures, the surface that serves as the reference for the height position of the upper surface (the surface that has no height) and the surface that serves as the reference for the height position of the lower surface are the same when the sample is turned over. Or parallel surfaces. Therefore, the thickness of the desired part of the sample may not be accurately obtained. Although it is conceivable to use an inexpensive 3D scanner, the measurement accuracy is lower than that of a laser displacement meter. In view of the above, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to measure the thickness of a desired portion of a sample at low cost and with high accuracy using a laser displacement meter having a single sensor head.

前記した課題を解決するため、本発明は、センサヘッドからのレーザ光により試料の厚さを計測するレーザ変位計用の治具であって、前記レーザ光が透過可能な開口部を備える2つの平行な平面を有し、前記2つの平面の間に前記試料を固定する第1の治具と、前記2つの平面のいずれかを前記センサヘッドに対向させることができ、かつ、前記平面を前記センサヘッドに対向させた状態で前記第1の治具を固定する第2の治具と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a jig for a laser displacement meter that measures the thickness of a sample by laser light from a sensor head, and includes two openings through which the laser light can pass. A first jig for fixing the sample between the two planes, one of the two planes facing the sensor head, and the plane being the plane And a second jig for fixing the first jig in a state of being opposed to the sensor head.

本発明によれば、センサヘッドが1つであるレーザ変位計により、試料の所望部分の厚さを安価に、かつ、精度よく計測することができる。   According to the present invention, the thickness of a desired portion of a sample can be measured inexpensively and accurately with a laser displacement meter having a single sensor head.

図1は、本実施形態のレーザ変位計用の治具の例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a jig for a laser displacement meter according to the present embodiment. 図2は、図1のレーザ変位計用の治具を用いた計測手順を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a measurement procedure using the laser displacement gauge jig of FIG. 図3Aは、第1の治具の構成例を示す図である。FIG. 3A is a diagram illustrating a configuration example of the first jig. 図3Bは、第1の治具の構成例の詳細を示す図である。FIG. 3B is a diagram illustrating details of a configuration example of the first jig. 図4は、第1の治具における試料の固定方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a sample fixing method in the first jig. 図5Aは、第2の治具の構成例を示す図である。FIG. 5A is a diagram illustrating a configuration example of the second jig. 図5Bは、第2の治具の構成例の詳細を示す図である。FIG. 5B is a diagram illustrating details of a configuration example of the second jig. 図6は、第2の治具の固定方法を説明するための図である。FIG. 6 is a view for explaining a method of fixing the second jig. 図7は、第1の治具上の計測領域を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a measurement region on the first jig. 図8は、レーザ変位計による計測結果の例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a measurement result obtained by a laser displacement meter. 図9は、試料の各部分の表面の高さの算出を説明するためのイメージ図である。FIG. 9 is an image diagram for explaining the calculation of the height of the surface of each part of the sample. 図10は、レーザ変位計による計測結果の反転を説明するためのイメージ図である。FIG. 10 is an image diagram for explaining reversal of the measurement result by the laser displacement meter. 図11は、試料の各部分の表面の厚さの算出を説明するためのイメージ図である。FIG. 11 is an image diagram for explaining the calculation of the thickness of the surface of each part of the sample. 図12は、試料の厚さの計測手順を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing a procedure for measuring the thickness of the sample.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(実施形態)について説明する。まず、図1および図2を参照しながら、本実施形態のレーザ変位計用の治具を用いた試料の計測方法の概要を説明する。なお、以下において、計測対象の試料は固体試料であるものとして説明する。   Hereinafter, embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. First, an outline of a sample measuring method using the laser displacement meter jig of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the following description, it is assumed that the sample to be measured is a solid sample.

図1に示すように、レーザ変位計による計測対象となる試料は、第1の治具1内に固定され、第1の治具1は、レーザ変位計の架台上の第2の治具2により固定される。レーザ変位計は、センサヘッド3および制御装置4を備える。レーザ変位計は、制御装置4によりセンサヘッド3をX軸、Y軸方向に動かし、センサヘッド3から試料の所望部分に順次レーザを照射し、当該部分の高さを計測する。そして、レーザ変位計は、制御装置4により、試料の各部分の高さの計測結果をコンピュータ100に出力する。計測者は、上記のようなレーザ変位計を用いた試料の各部分の高さの計測を、試料の表面および裏面に対し行う。   As shown in FIG. 1, a sample to be measured by a laser displacement meter is fixed in a first jig 1, and the first jig 1 is a second jig 2 on a laser displacement meter base. It is fixed by. The laser displacement meter includes a sensor head 3 and a control device 4. The laser displacement meter moves the sensor head 3 in the X-axis and Y-axis directions by the control device 4, sequentially irradiates a desired portion of the sample from the sensor head 3, and measures the height of the portion. Then, the laser displacement meter outputs the measurement result of the height of each part of the sample to the computer 100 by the control device 4. The measurer measures the height of each part of the sample using the laser displacement meter as described above on the front and back surfaces of the sample.

例えば、図2に示すように、計測者は、第1の治具1内に試料を固定すると、第1の治具1の平面10aをセンサヘッド3に対向させた状態で、第2の治具2上に固定する。そして、レーザ変位計は試料の各部分の表面の高さの計測を行い、計測結果をコンピュータ100に出力する。   For example, as shown in FIG. 2, when the measurer fixes the sample in the first jig 1, the second jig is placed with the flat surface 10 a of the first jig 1 facing the sensor head 3. Fix on the tool 2. The laser displacement meter measures the height of the surface of each part of the sample and outputs the measurement result to the computer 100.

その後、計測者は、第1の治具1を裏返す。つまり、第1の治具1の平面10bをセンサヘッド3に対向させた状態で、第2の治具2上に固定する。そして、レーザ変位計は試料の各部分の裏面の高さの計測を行い、計測結果をコンピュータ100に出力する。   Thereafter, the measurer turns over the first jig 1. That is, the first jig 1 is fixed on the second jig 2 with the flat surface 10 b facing the sensor head 3. The laser displacement meter measures the height of the back surface of each part of the sample, and outputs the measurement result to the computer 100.

このようにして、コンピュータ100は、試料の各部分の表面および裏面の高さの計測結果を得ると、その計測結果に基づき、試料の各部分の厚さを算出する。なお、試料の裏面の計測時に第1の治具1を裏返しているので、試料の各部分の位置は裏返したときの軸(例えば、図1のY軸)に対し対照の位置となる。したがって、コンピュータ100は、試料の裏面の各部分の計測結果について、裏返したときの軸(例えば、図1のY軸)に対し対照に位置する部分の計測結果の値同士を互いに入れ替えた上で、各部分の厚さを算出する。   In this way, when the computer 100 obtains the measurement results of the heights of the front and back surfaces of each part of the sample, the computer 100 calculates the thickness of each part of the sample based on the measurement result. In addition, since the 1st jig | tool 1 is turned over at the time of the measurement of the back surface of a sample, the position of each part of a sample becomes a contrast position with respect to the axis | shaft (for example, Y-axis of FIG. 1) when turned over. Therefore, the computer 100 replaces the measurement results of the portions located on the opposite side of the axis (eg, the Y axis in FIG. 1) of the measurement results of the respective portions on the back surface of the sample with each other. The thickness of each part is calculated.

このようにレーザ変位計による試料の各部分の厚さ(形状)の計測にあたり、試料を第1の治具1および第2の治具2を用いて固定する。これにより、計測のため試料を裏返す場合において、試料に凹凸や湾曲があるときでも、試料の表面の高さ位置の基準になる面と、裏面の高さ位置の基準になる面とを、同一の面または平行な面とすることができる。その結果、試料の各部分の厚さ(形状)を精度よく算出することができる。   Thus, in measuring the thickness (shape) of each part of the sample by the laser displacement meter, the sample is fixed using the first jig 1 and the second jig 2. As a result, when turning the sample upside down for measurement, even if the sample is uneven or curved, the surface that serves as the reference for the height position of the surface of the sample and the surface that serves as the reference for the height position of the back surface are the same. Or parallel planes. As a result, the thickness (shape) of each part of the sample can be calculated with high accuracy.

(第1の治具)
次に、図3A,3Bおよび図4を参照しながら、第1の治具1の例を説明する。第1の治具1は、2つの平行な平面10(10a,10b)を有する。この平面10(10a,10b)はそれぞれ大きさであり、平面10(10a,10b)をXY平面としたときの同じ座標位置に開口部11(11a,11b)を備える。つまり、平面10a,10b上で開口部11a,11bのエッジのXY座標は一致する。この開口部11の形状は、図3Aに示すような矩形でもよいし、その他の形状であってもよい。
(First jig)
Next, an example of the first jig 1 will be described with reference to FIGS. 3A, 3B and FIG. The first jig 1 has two parallel planes 10 (10a, 10b). Each of the planes 10 (10a, 10b) has a size, and includes openings 11 (11a, 11b) at the same coordinate positions when the plane 10 (10a, 10b) is an XY plane. That is, the XY coordinates of the edges of the openings 11a and 11b coincide on the planes 10a and 10b. The shape of the opening 11 may be a rectangle as shown in FIG. 3A or other shapes.

また、第1の治具1は、平面10(10a,10b)の間に試料を固定する。例えば、第1の治具1の側面には、複数のネジ穴40が設けられ、このネジ穴40にネジ41を差し込むことにより、開口部21から挿入された試料を平面10(10a,10b)の間に固定する(図4参照)。   The first jig 1 fixes the sample between the planes 10 (10a, 10b). For example, the side surface of the first jig 1 is provided with a plurality of screw holes 40, and by inserting a screw 41 into the screw hole 40, the sample inserted from the opening 21 is flat 10 (10a, 10b). (See FIG. 4).

例えば、計測者は、図4に示すように、第1の治具1の側面に設けられた開口部21から第1の治具1内に試料を挿入し、その後、ネジ穴40からネジ41を刺して試料を固定する。なお、第1の治具1内に試料を固定する際、試料とネジ41との間に板30等を挟むことが好ましい。このようにすることで、各ネジ41の力が試料に均等にかかるようにすることができる。また、板30の両面のうち少なくとも試料側にゴム等の柔らかい素材を挟んでもよい。このようにすることで、各ネジ41の力が試料により均等にかけられ、かつ、試料も傷つきにくくなる。   For example, as shown in FIG. 4, the measurer inserts the sample into the first jig 1 from the opening 21 provided on the side surface of the first jig 1, and then the screw 41 through the screw hole 40. To fix the sample. When fixing the sample in the first jig 1, it is preferable to sandwich the plate 30 or the like between the sample and the screw 41. By doing in this way, the force of each screw 41 can be applied equally to the sample. Further, a soft material such as rubber may be sandwiched between at least the sample side of both surfaces of the plate 30. By doing in this way, the force of each screw 41 is evenly applied by the sample, and the sample is not easily damaged.

このように試料を第1の治具1で固定することにより、計測のため試料を裏返す場合において、試料に凹凸や湾曲があるときでも、試料の表面の高さ位置の基準になる面と、裏面の高さ位置の基準になる面とを、同一の面または平行な面とすることができる。これにより、コンピュータ100は、試料の各部分の表面および裏面の高さを精度よく求めることができるので、試料の各部分の厚さについても精度よく求めることができる。   When the sample is turned upside down for measurement by fixing the sample with the first jig 1 in this way, even when the sample has irregularities or curvature, a surface serving as a reference for the height position of the surface of the sample, The surface serving as a reference for the height position of the back surface can be the same surface or a parallel surface. As a result, the computer 100 can accurately obtain the heights of the front and back surfaces of each part of the sample, and therefore can accurately obtain the thickness of each part of the sample.

なお、第1の治具1の素材は問わないが、例えば、真鍮等を用いる。例えば、真鍮ブロックを切削することにより、図3Bに示すサイズの第1の治具1を作成する。   In addition, although the raw material of the 1st jig | tool 1 is not ask | required, brass etc. are used, for example. For example, the first jig 1 having the size shown in FIG. 3B is created by cutting a brass block.

(第2の治具)
次に、図5A,5Bおよび図6を参照しながら、第2の治具2の例を説明する。第2の治具2は、第1の治具1の2つの平面10a,10bのいずれの面もセンサヘッド3に対向させることができる。また、第2の治具2は、2つの平面10a,10bのいずれの面がセンサヘッド3と対向した場合でも、センサヘッド3に対する第1の治具1の位置が変わらないよう、第1の治具1を固定する。具体的には、第1の治具1の平面10aおよび平面10bを、センサヘッド3からのレーザ光の光軸に直交する平面(XY平面)となるよう固定する。これにより、平面10aおよび平面10bのXY座標を一致させることができる。
(Second jig)
Next, an example of the second jig 2 will be described with reference to FIGS. 5A and 5B and FIG. In the second jig 2, any one of the two planes 10 a and 10 b of the first jig 1 can be opposed to the sensor head 3. Further, the second jig 2 has the first jig 1 so that the position of the first jig 1 with respect to the sensor head 3 does not change even when any of the two planes 10a and 10b faces the sensor head 3. Fix the jig 1. Specifically, the plane 10 a and the plane 10 b of the first jig 1 are fixed so as to be a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis of the laser light from the sensor head 3. Thereby, the XY coordinates of the plane 10a and the plane 10b can be matched.

第2の治具2は、例えば、図5Aに示すように、第1の治具1の平面10aまたは平面10bが、第2の治具2の平面22に接した状態で第1の治具1を固定する。第2の治具2は第2の治具2の上部を、第1の治具1の平面10(10a,10b)のX軸方向、Y軸方向のサイズで切り取った形状とする。   For example, as shown in FIG. 5A, the second jig 2 is a first jig in a state where the plane 10 a or the plane 10 b of the first jig 1 is in contact with the plane 22 of the second jig 2. 1 is fixed. The second jig 2 has a shape obtained by cutting the upper part of the second jig 2 in the X-axis direction and Y-axis direction sizes of the flat surface 10 (10a, 10b) of the first jig 1.

例えば、図5Aに示すように第1の治具1の平面10(10a,10b)のX軸方向のサイズ×Y軸方向のサイズがAmm×Bmmの場合、第2の治具2の上部を、所定の深さで切り取った平面22の形状を平面10(10a,10b)と同じAmm×Bmmとする。これにより、第2の治具2は、第1の治具1をX軸方向、Y軸方向、Z軸方向で固定できる。   For example, as shown in FIG. 5A, when the size in the X-axis direction × the size in the Y-axis direction of the plane 10 (10a, 10b) of the first jig 1 is Amm × Bmm, the upper part of the second jig 2 is The shape of the plane 22 cut out at a predetermined depth is the same Amm × Bmm as the plane 10 (10a, 10b). Accordingly, the second jig 2 can fix the first jig 1 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction.

なお、第2の治具2の素材は問わないが、例えば、真鍮等を用いる。例えば、真鍮ブロックの上面を、第1の治具1(図3B参照)がぴったりと収まるように加工して図5Bに示すサイズの第2の治具2を作成する。   In addition, although the raw material of the 2nd jig | tool 2 is not ask | required, brass etc. are used, for example. For example, the upper surface of the brass block is processed so that the first jig 1 (see FIG. 3B) fits snugly to create the second jig 2 having the size shown in FIG. 5B.

第2の治具2は、図1に示すように、センサヘッド3の可動範囲内に設置され、架台等に固定される。そして、この第2の治具2の上に、第1の治具1が設置される。第2の治具2の固定は、例えば、第2の治具2を架台にネジ留めしてもよいし、図6に示すように、架台の第2の治具2の周りに磁石や重りを置くことで固定してもよい。   As shown in FIG. 1, the second jig 2 is installed within the movable range of the sensor head 3 and is fixed to a gantry or the like. Then, the first jig 1 is installed on the second jig 2. For example, the second jig 2 may be fixed by screwing the second jig 2 to the gantry, or as shown in FIG. 6, a magnet or a weight around the second jig 2 of the gantry. It may be fixed by placing.

計測者は、上記の第1の治具1を第2の治具2の上に設置した後、レーザ変位計を用いて、第1の治具1内の試料の各部分の形状(センサヘッド3からの距離)の計測を行う。このレーザ変位計による計測領域の形状や大きさについては限定しないが、例えば、図7に示すように、第1の治具1の平面10上の開口部11を包含する領域であることが好ましい。これにより、コンピュータ100が試料の計測結果を解析する際に、第1の治具1の平面10(上面)を、試料のXYZ座標の基準面として利用することができる。   The measurer installs the first jig 1 on the second jig 2 and then uses a laser displacement meter to form the shape of each part of the sample in the first jig 1 (sensor head). (Distance from 3) is measured. Although the shape and size of the measurement region by the laser displacement meter are not limited, for example, as shown in FIG. 7, the region including the opening 11 on the plane 10 of the first jig 1 is preferable. . Thereby, when the computer 100 analyzes the measurement result of the sample, the plane 10 (upper surface) of the first jig 1 can be used as the reference plane of the XYZ coordinates of the sample.

さらに、レーザ変位計用の治具を、第1の治具1および第2の治具2の2つの治具に分けることで、以下のような効果が得られる。例えば、試料の長さが第1の治具1の長さ(例えば、X方向の長さ)を超える場合や、第1の治具1のネジ41で留められないような柔らかい素材や薄い形状の場合でも、第2の治具2の改造を加える必要がない。一例を挙げると、試料の長さが、図5Aに示す第1の治具1のX方向の長さを超える場合、第1の治具1の高さ(C)を、第2の治具2の切り込み部分の深さ(D)よりも高くしておく。そして、第1の治具1の開口部21から試料を挿入し、試料が開口部21から飛び出した状態のまま、第1の治具1を第2の治具2上に設置し、レーザ変位計により試料の計測を行えばよい。また、レーザ変位計用の治具を第1の治具1および第2の治具2の2つの治具に分けることで、第1の治具1のみを動かせば、試料を容易に裏返すことができるというメリットもある。   Furthermore, by dividing the laser displacement meter jig into two jigs, a first jig 1 and a second jig 2, the following effects can be obtained. For example, when the length of the sample exceeds the length of the first jig 1 (for example, the length in the X direction), or a soft material or thin shape that cannot be fastened with the screw 41 of the first jig 1 Even in this case, it is not necessary to modify the second jig 2. For example, when the length of the sample exceeds the length in the X direction of the first jig 1 shown in FIG. 5A, the height (C) of the first jig 1 is set to the second jig. It is set to be higher than the depth (D) of the second cut portion. Then, the sample is inserted from the opening 21 of the first jig 1, and the first jig 1 is placed on the second jig 2 with the sample protruding from the opening 21, and laser displacement is performed. The sample may be measured by a meter. In addition, by dividing the jig for the laser displacement meter into two jigs, the first jig 1 and the second jig 2, the sample can be easily turned over if only the first jig 1 is moved. There is also an advantage of being able to.

(コンピュータ)
コンピュータ100は、レーザ変位計の制御装置4から計測結果を受け取る。コンピュータ100は、例えば、図8に示すような、試料の表面および第1の治具1の上面(例えば、平面10a)のXY座標ごとに、当該XY座標の部分におけるZ座標の値(計測結果)を示したデータを受け取る。なお、図8において、第1の治具1の開口部11のエッジの内側の領域の各数値は、試料の表面の計測結果を示し、第1の治具1の開口部11のエッジの外側の領域の各数値は、第1の治具1の上面(例えば、平面10a)の計測結果を示す。なお、上記の計測結果は、例えば、CSV(Comma Separated Values)形式でコンピュータ100に出力される。
(Computer)
The computer 100 receives a measurement result from the control device 4 of the laser displacement meter. The computer 100, for example, for each XY coordinate on the surface of the sample and the upper surface (for example, the plane 10a) of the sample as shown in FIG. ) Is received. In FIG. 8, each numerical value in the region inside the edge of the opening 11 of the first jig 1 indicates the measurement result of the surface of the sample, and the outside of the edge of the opening 11 of the first jig 1. Each numerical value in the region indicates a measurement result of the upper surface (for example, the flat surface 10a) of the first jig 1. The measurement result is output to the computer 100 in, for example, CSV (Comma Separated Values) format.

そして、コンピュータ100は、上記の計測結果に基づき、試料の各部分の厚さを算出する。例えば、試料の各部分の表面の高さは、第1の治具1の上面(例えば、平面10a)を基準面としたとき、第1の治具1の上面(例えば、平面10a)の計測結果と、試料の各部分の表面の計測結果との差である(図9参照)。したがって、コンピュータ100は、第1の治具1の上面(例えば、平面10a)の計測結果と、試料の各部分の表面の計測結果との差を求めることにより、試料の各部分の表面の高さを算出する。   And the computer 100 calculates the thickness of each part of a sample based on said measurement result. For example, the height of the surface of each part of the sample is measured on the upper surface (for example, the plane 10a) of the first jig 1 when the upper surface (for example, the plane 10a) of the first jig 1 is used as a reference plane. This is the difference between the result and the measurement result of the surface of each part of the sample (see FIG. 9). Therefore, the computer 100 obtains the difference between the measurement result of the upper surface (for example, the flat surface 10a) of the first jig 1 and the measurement result of the surface of each part of the sample, thereby increasing the height of the surface of each part of the sample. Is calculated.

なお、前記したとおり、試料の裏面の計測時には第1の治具1を裏返すので、図10に示すイメージ図のように、試料の各部分の位置は裏返したときの回転軸(例えば、Y軸)に対し対照の位置となる。したがって、コンピュータ100は、まず試料の各部分の裏面の計測結果について、裏返したときの軸(例えば、図10のY軸)に対し対照の位置の部分の計測結果同士を互いに入れ替える。次に、コンピュータ100は、第1の治具1の上面(例えば、平面10a)の計測結果と、試料の裏面の各部分の計測結果との差を求めることにより、試料の各部分の裏面の高さを算出する。   As described above, since the first jig 1 is turned over when measuring the back surface of the sample, the position of each part of the sample is the rotation axis (for example, the Y axis) when turned over as shown in the image diagram of FIG. It becomes a control position. Therefore, the computer 100 first replaces the measurement results of the contrast position portions with respect to the axis (for example, the Y axis in FIG. 10) when turning over the measurement results of the back surface of each portion of the sample. Next, the computer 100 obtains the difference between the measurement result of the upper surface (for example, the flat surface 10a) of the first jig 1 and the measurement result of each part of the back surface of the sample, thereby obtaining the back surface of each part of the sample. Calculate the height.

コンピュータ100は、上記のようにして算出した試料の各部分の表面および裏面の高さを用いて、試料の各部分の厚さを求める。例えば、図11に示すイメージ図のように試料の各部分の厚さは、第1の治具1の高さから、試料の各部分の表面の高さおよび裏面の高さを引いた値となる。したがって、コンピュータ100は、第1の治具1の高さから、試料の各部分について、当該部分の表面の高さおよび裏面の高さを引いた値を、当該部分の厚さとして算出する。このようにすることで、レーザ変位計がセンサヘッド3を1つしか備えない場合であっても、試料の形状(各部分の厚さ)を精度よく算出することができる。   The computer 100 obtains the thickness of each part of the sample using the heights of the front and back surfaces of each part of the sample calculated as described above. For example, as shown in the image diagram of FIG. 11, the thickness of each part of the sample is a value obtained by subtracting the height of the front surface and the back surface of each part of the sample from the height of the first jig 1. . Therefore, the computer 100 calculates a value obtained by subtracting the height of the front surface and the back surface of each part of the sample from the height of the first jig 1 as the thickness of the part. By doing in this way, even if a laser displacement meter is provided with only one sensor head 3, the shape of the sample (the thickness of each part) can be calculated with high accuracy.

(計測手順)
次に、図12を用いて、試料の計測手順を説明する。まず、計測者は、試料を第1の治具1に固定し(S1)、その後、第1の治具1を第2の治具2に固定する(S2)。そして、計測者は、レーザ変位計によって試料の各部分の表面のZ軸方向の位置(高さ)を計測する(S3)。その後、計測者は、第1の治具1を裏返して、第2の治具2に固定する(S4)。そして、計測者は、レーザ変位計によって試料の各部分の裏面のZ軸方向の位置(高さ)を計測する(S5)。
(Measurement procedure)
Next, a sample measurement procedure will be described with reference to FIG. First, the measurer fixes the sample to the first jig 1 (S1), and then fixes the first jig 1 to the second jig 2 (S2). Then, the measurer measures the position (height) in the Z-axis direction of the surface of each part of the sample with a laser displacement meter (S3). Thereafter, the measurer turns over the first jig 1 and fixes it to the second jig 2 (S4). Then, the measurer measures the position (height) in the Z-axis direction of the back surface of each part of the sample with a laser displacement meter (S5).

コンピュータ100が、S3およびS5における計測結果を得ると、試料の各部分の裏面の計測結果を反転させる(S6)。つまり、コンピュータ100は、試料の各部分の裏面の計測結果における、第1の治具1を裏返したときの軸に対し対照に位置する部分の計測結果の値同士を入れ替える。そして、コンピュータ100は、試料の各部分の表面および裏面のZ軸方向の位置(高さ)の計測結果から、試料の各部分の高さを算出する(S7)。次に、コンピュータ100は、試料の各部分の表面および裏面の高さを、第1の治具1の高さから引くことによって、試料の各部分の厚さを算出する(S8)。   When the computer 100 obtains the measurement results in S3 and S5, it reverses the measurement results on the back surface of each part of the sample (S6). That is, the computer 100 interchanges the measurement result values of the portion located in contrast to the axis when the first jig 1 is turned upside down in the measurement results of the back surface of each portion of the sample. Then, the computer 100 calculates the height of each part of the sample from the measurement result of the position (height) in the Z-axis direction of the front and back surfaces of each part of the sample (S7). Next, the computer 100 calculates the thickness of each part of the sample by subtracting the height of the front and back surfaces of each part of the sample from the height of the first jig 1 (S8).

このようにすることで、レーザ変位計がセンサヘッド3を1つしか備えない場合であっても、試料の形状(各部分の厚さ)を安価に、かつ、精度よく算出することができる。   By doing so, even when the laser displacement meter has only one sensor head 3, the shape of the sample (the thickness of each part) can be calculated at low cost and with high accuracy.

(その他の実施形態)
なお、試料の各部分の表面および裏面の計測結果が、架台や架台が設置される床の傾きにより誤差が生じているおそれがある場合、制御装置4においてこれを補正してから、コンピュータ100へ出力してもよい。このようにすることで、試料の所望部分の厚さをさらに精度よく算出することができる。
(Other embodiments)
If there is a possibility that the measurement results of the front and back surfaces of each part of the sample may have an error due to the gantry or the inclination of the floor on which the gantry is installed, the controller 4 corrects this and then sends the computer 100 It may be output. By doing in this way, the thickness of the desired part of a sample can be calculated more accurately.

1 第1の治具
2 第2の治具
3 センサヘッド
4 制御装置
10(10a,10b),22 平面
11(11a,11b),21 開口部
30 板
40 ネジ穴
41 ネジ
100 コンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st jig | tool 2 2nd jig | tool 3 Sensor head 4 Control apparatus 10 (10a, 10b), 22 Plane 11 (11a, 11b), 21 Opening part 30 Plate | board 40 Screw hole 41 Screw 100 Computer

Claims (3)

センサヘッドからのレーザ光により試料の厚さを計測するレーザ変位計用の治具であって、
前記レーザ光が透過可能な開口部を備える2つの平行な平面を有し、前記2つの平面の間に前記試料を固定する第1の治具と、
前記2つの平面のいずれかを前記センサヘッドに対向させることができ、かつ、前記平面を前記センサヘッドに対向させた状態で前記第1の治具を固定する第2の治具と、
を備えることを特徴とするレーザ変位計用の治具。
A jig for a laser displacement meter that measures the thickness of a sample with a laser beam from a sensor head,
A first jig that has two parallel planes each having an opening through which the laser beam can pass, and fixes the sample between the two planes;
A second jig for fixing either of the two planes to the sensor head and fixing the first jig in a state where the plane is opposed to the sensor head;
A jig for a laser displacement meter, comprising:
前記第2の治具は、
前記第1の治具の前記2つの平面のいずれかを、前記第2の治具の有する平面に接した状態で前記第1の治具を固定する
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ変位計用の治具。
The second jig is
2. The first jig is fixed in a state where one of the two planes of the first jig is in contact with a plane of the second jig. Jig for laser displacement meter.
センサヘッドからのレーザ光により試料の厚さを計測するレーザ変位計を用いた計測方法であって、
前記レーザ光が透過可能な開口部を備える2つの平行な平面を有する第1の治具に、前記試料を固定する試料固定ステップと、
前記2つの平面のいずれかを前記センサヘッドに対向させることができ、かつ、前記平面を前記センサヘッドに対向させた状態の前記第1の治具を第2の治具に固定する第1の治具固定ステップと、
前記第1の治具の第1の平面を前記センサヘッドに対向させることにより、前記試料の表面における各部分の所定の基準面からの高さを計測する第1の計測ステップと、
前記第1の治具を裏返し、前記第1の治具の第2の平面を前記センサヘッドに対向させることにより、前記試料の裏面における前記各部分の前記所定の基準面からの高さを計測する第2の計測ステップと、
前記所定の基準面から前記試料の裏面における前記各部分の高さの値について、前記第1の治具を裏返したときの軸に対し対照に位置する部分の高さの値を互いに入れ替える変換ステップと、
前記所定の基準面からの前記試料の表面における各部分の高さ、および、前記入れ替え後の前記所定の基準面からの前記試料の裏面における各部分の高さに基づき、前記試料の各部分の厚さを算出する厚さ算出ステップと
を含んだことを特徴とする計測方法。
A measurement method using a laser displacement meter that measures the thickness of a sample with a laser beam from a sensor head,
A sample fixing step of fixing the sample to a first jig having two parallel planes each having an opening through which the laser beam can be transmitted;
Either of the two planes can be opposed to the sensor head, and the first jig in a state where the plane is opposed to the sensor head is fixed to a second jig. A jig fixing step;
A first measurement step of measuring the height of each part of the surface of the sample from a predetermined reference plane by making the first plane of the first jig face the sensor head;
The first jig is turned upside down, and the second plane of the first jig is opposed to the sensor head, thereby measuring the height of each portion of the back surface of the sample from the predetermined reference plane. A second measuring step,
A conversion step in which the height values of the portions on the back surface of the sample from the predetermined reference surface are interchanged with the height values of the portions positioned in contrast to the axis when the first jig is turned over. When,
Based on the height of each part on the surface of the sample from the predetermined reference surface and the height of each part on the back surface of the sample from the predetermined reference surface after the replacement, And a thickness calculating step for calculating the thickness.
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KR101793902B1 (en) 2016-07-27 2017-11-07 코스맥스 주식회사 Device for measuring piezoelectric properties of liquid or viscous materials
CN110332896A (en) * 2019-04-25 2019-10-15 太仓北新建材有限公司 A kind of plasterboard thickness monitor device

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