JP2019086297A - 計測装置及び駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図2は、第1実施形態における計測装置MAの構成を示す概略図である。計測装置MAは、被計測物208の移動方向MDの速度(以下、「被計測物208の速度」と称する)を計測する。
計測装置MAは、光源部201と、コリメータレンズ203と、光分割部204と、レンズ光学系205と、電気光学変調部206と、照射光学系207と、検出光学系209と、第1検出部210と、処理部211と、第2検出部212とを有する。
第1実施形態では、第1光源2011、第2光源2012及び第3光源2013を含む光源部201を用いる場合について説明した。本実施形態では、光源部201の代わりに、400nm〜650nmの波長範囲に連続的にスペクトルを有する光を射出する広帯域光源を用いる。光源以外の構成については、第1実施形態と同様である。
本実施形態では、照射光学系207が式(2)を満たさない場合について説明する。但し、光源部201から射出される異なる波長の光のそれぞれは、その波長に対応して距離方向の異なる位置で重ね合わされる。照射光学系以外の構成については、第1実施形態と同様である。
本実施形態では、光源部201から射出される複数の光のスペクトルと、計測装置MAの各光学系での損失及び第2検出部212での光電変換効率の波長依存特性、即ち、光源部201から第2検出部212までの光路におけるスペクトル損失特性を取得する。そして、光源部201から射出される複数の光のスペクトルと、スペクトル損失特性とに基づいて、第2検出部212で検出される光のスペクトルを規格化(補正)してピーク波長を特定することで、被計測物208の距離を求める。
本実施形態では、被計測物208の反射率特性(分光反射率)を予め取得し、かかる反射率特性に基づいて、第2検出部212で検出される光のスペクトルを規格化(補正)してピーク波長を特定することで、被計測物208の距離を求める。
計測装置MAから照射する光の幅(例えば、2mm)よりも被計測物208が細い場合や被計測物208が平面ではない場合には、被計測物208からの光の光量を検出することで、被計測物208の長さ変位Δlを求めることが可能となる。本実施形態では、図4(a)及び図4(b)を参照して、被計測物208が計測装置MAから照射される光の幅よりも細い、例えば、糸、ワイヤ、ケーブル、或いは、鋼管や太いケーブルのような円筒形状を有する場合について説明する。
本実施形態では、計測装置MAと被計測物208との間の距離が予め定められた距離範囲となったときに、被計測物208の速度を求める(計測する)。また、かかる距離範囲に被計測物208が搬送された回数をカウントする。
本実施形態では、送り出し速度によって太さや高さが変化する製品(鋼管や食品など)を製造する際に、製品(被計測物)の太さや高さ(距離)の変動を計測しながら、その長さを計測する。そして、製品の計測された太さや高さに基づいて、送り出し速度をフィードバック制御することで、製品の太さや高さを一定に維持する。
本実施形態では、被計測物に照射された複数の光のうち被計測物からの光の強度が最も大きくなる波長(被計測物での散乱が大きい波長)の光の第1光と第2光とが被計測物上で重なり合うように、被計測物と計測装置MAとの相対的な位置を制御する。
本実施形態では、図2に示す計測装置MAにおいて、被計測物208からの光のうち光分割部204で分割されなかった光の一部をビームスプリッタで取り出して1つのフォトディテクタで検出する。また、第1光源2011、第2光源2012及び第3光源2013のそれぞれからの光の射出を異なる時間に順番に行い、そのサイクルを繰り返すように制御する。例えば、500μ秒ごとに、第1光源2011、第2光源2012及び第3光源2013の順番で光を繰り返し射出する。また、第1光源2011、第2光源2012及び第3光源2013のそれぞれから光を射出するタイミングと同期して、フォトディテクタで検出される光の波長を識別する。これにより、フォトディテクタの数を低減することが可能となり、計測装置MAの小型化及び低コスト化に寄与する。
図7は、第11実施形態における計測装置MA’の構成を示す概略図である。計測装置MA’は、被計測物208の移動方向MDの変位を計測する。計測装置MA’は、計測装置MAと比較して、照射光学系207の代わりに、照射光学系1101を有する点が異なる。照射光学系以外の構成については、第1実施形態と同様である。
Claims (13)
- 被計測物の移動方向の速度を計測する計測装置であって、
互いに異なる波長を有する複数の光を射出する光源部と、
前記光源部から射出された前記複数の光のそれぞれを第1光と第2光とに分割し、前記複数の光のそれぞれの波長に対応して前記移動方向に直交する方向の異なる位置で前記第1光と前記第2光とを重ね合わせて干渉縞を形成するように、前記被計測物に対して前記複数の光を照射する光学系と、
前記被計測物からの光を検出する第1検出部と、
前記第1検出部で検出される前記光の強度の変化に基づいて、前記速度を求める処理部と、
を有することを特徴とする計測装置。 - 前記光学系は、前記複数の光のそれぞれの前記第1光と前記第2光との重ね合わせ領域のうち、隣り合う領域の一部が前記移動方向に直交する方向において重なるように、前記被計測物に対して前記複数の光を照射することを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
- 前記光学系は、前記複数の光のうちi番目の光の波長をλi、前記被計測物に照射される前記i番目の光の照射角度をφi、定数をaとして、
を満たすように、前記被計測物に対して前記複数の光を照射することを特徴とする請求項1又は2に記載の計測装置。 - 前記被計測物からの光のうち前記第1光又は前記第2光の光路を通過する光を検出する第2検出部を更に有し、
前記処理部は、前記第2検出部で検出される前記光のスペクトルに基づいて、前記計測装置と前記被計測物との間の前記移動方向に直交する方向の距離を求めることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の計測装置。 - 前記処理部は、前記光源部から射出される前記複数の光のスペクトルと、前記光源部から前記第2検出部までの光路におけるスペクトル損失特性とに基づいて、前記第2検出部で検出される前記光のスペクトルを規格化してピーク波長を求めることを特徴とする請求項4に記載の計測装置。
- 前記処理部は、前記被計測物の反射率特性に基づいて、前記第2検出部で検出される前記光のスペクトルを規格化してピーク波長を求めることを特徴とする請求項4に記載の計測装置。
- 前記処理部は、前記第2検出部で検出される前記光のスペクトルのピーク波長の強度の変化に基づいて、前記被計測物の前記移動方向の変位を求めることを特徴とする請求項4乃至6のうちいずれか1項に記載の計測装置。
- 前記処理部は、前記距離が予め定められた距離となったときに、前記速度を求めることを特徴とする請求項4乃至7のうちいずれか1項に記載の計測装置。
- 前記被計測物からの光のうち前記第1光又は前記第2光の光路を通過する光を検出する第2検出部を更に有し、
前記処理部は、前記複数の光のうちi番目の光の波長をλi、前記被計測物に照射される前記i番目の光の照射角度をφi、波長λiに依存する値をb(λi)としたときに
で表される関係式と、前記第2検出部で検出される前記光のスペクトルとに基づいて、前記第1検出部で検出される前記光の強度の変化に基づいて求められた前記速度を補正することを特徴とする請求項1又は2に記載の計測装置。 - 被計測物を駆動する駆動装置であって、
前記被計測物の移動方向の速度を計測する計測装置と、
前記被計測物の移動方向の速度を制御する制御部と、を有し、
前記計測装置は、
互いに異なる波長を有する複数の光を射出する光源部と、
前記光源部から射出された前記複数の光のそれぞれを第1光と第2光とに分割し、前記複数の光のそれぞれの波長に対応して前記移動方向に直交する方向の異なる位置で前記第1光と前記第2光とを重ね合わせて干渉縞を形成するように、前記被計測物に対して前記複数の光を照射する光学系と、
前記被計測物からの光を検出する第1検出部と、
前記被計測物からの光のうち前記第1光又は前記第2光の光路を通過する光を検出する第2検出部と、
前記第1検出部で検出される前記光の強度の変化に基づいて、前記速度を求め、前記第2検出部で検出される前記光のスペクトルに基づいて、前記計測装置と前記被計測物との間の前記移動方向に直交する方向の距離を求める処理部と、
を含み、
前記制御部は、前記処理部で求められる前記距離が予め定めた距離範囲に収まるように、前記被計測物の移動方向の速度を制御することを特徴とする駆動装置。 - 前記制御部は、前記複数の光のうち前記被計測物からの光の強度が最も大きくなる波長の光の前記第1光と前記第2光とが前記被計測物上で重なり合うように、前記移動方向に直交する方向における前記被計測物と前記計測装置との相対的な位置を制御することを特徴とする請求項10に記載の駆動装置。
- 互いに異なる波長を有する複数の光を射出する光源部と、
前記光源部から射出された前記複数の光のそれぞれを第1光と第2光とに分割し、前記複数の光のそれぞれの波長に対応して被計測物の移動方向の異なる位置で前記第1光と前記第2光とを重ね合わせて干渉縞を形成するように、前記被計測物に対して前記複数の光を照射する光学系と、
前記被計測物からの光のうち前記第1光又は前記第2光の光路を通過する光を検出する検出部と、
前記検出部で検出される前記光のスペクトルのピーク波長に基づいて、前記被計測物の前記移動方向の変位を求める処理部と、
を有することを特徴とする計測装置。 - 被計測物を駆動する駆動装置であって、
前記被計測物の移動方向の変位を計測する請求項12に記載の計測装置と、
前記被計測物の移動方向の変位量が予め定めた範囲内に収まるように、前記被計測物の変位を制御する制御部と、
を有することを特徴とする駆動装置。
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