JP2782675B2 - 非接触測定装置 - Google Patents

非接触測定装置

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JP2782675B2 JP15510992A JP15510992A JP2782675B2 JP 2782675 B2 JP2782675 B2 JP 2782675B2 JP 15510992 A JP15510992 A JP 15510992A JP 15510992 A JP15510992 A JP 15510992A JP 2782675 B2 JP2782675 B2 JP 2782675B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は非接触測定装置に係り、
特に測定物の外径寸法等をレーザ光等の光線の走査に基
づいて測定する非接触測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の非接触測定装置には、レーザ光の
投光部と受光部との間に測定物(以下「ワーク」と称
す)を介在させ、そのワークの外径寸法をレーザ光の走
査に基づいて測定するものがある。この非接触測定装置
は図6に示すように、半導体レーザ100から発振され
たレーザ光を半導体レーザ100内のレンズで平行光線
102にし、この平行光線102を一定速度で回転する
多面のポリゴンミラー104で反射させる。反射した平
行光線102は、コリメータレンズ106で屈折されて
ワーク108の中心線上であってコリメータレンズ10
6の焦点距離で焦点を結ぶ。また、コリメータレンズ1
06で屈折した光線は、コリメータレンズ106の光軸
に対し平行光線となり、受光用レンズ110を介して受
光素子112に導かれる。
【0003】受光素子112には、焦点を結んだレーザ
光の立ち上がり光線と立ち下がり光線とが加えられる。
そして、受光素子112は、前記立ち上がり光線と立ち
下がり光線とを光電流変換し、光電流変換して得られた
電流信号をエッヂ検出回路114の電流/電圧変換器
(以下、「I/V変換器」と称す)116に入力する。
I/V変換器116は、前記電流信号を電圧信号に変換
して得た図7に示す電圧信号118を、図6に示したエ
ッヂ検出回路114の演算増幅器120に出力する。
尚、図7に示した電圧信号118は、ポリゴンミラー1
04の1面、即ち1走査で検出された電圧変化に対応す
る波形であり、その横軸はレーザ光の走査時間を示し、
縦軸は電圧を示している。
【0004】前記演算増幅器120は、図7に示した電
圧信号118を図8に示すオフセット電圧v1 (固定
値)で減算する。そして、コンパレータ122は、演算
増幅器120から出力された電圧信号を0クロスコンパ
レートして二値化信号118Aを作成し、この二値化信
号118Aを図6に示すコントローラ部124に出力す
る。
【0005】前記コントローラ部124は、前記二値化
信号118Aからレーザ光遮断時間t1 の時間を演算
し、そして演算して求めたt1 と前記ポリゴンミラー1
04の回転速度からワーク108の直径寸法を測定す
る。尚、ワーク108の直径寸法は、レーザ光を複数回
走査してその平均値をとることにより測定されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
非接触測定装置は、ポリゴンミラー104の各ミラーの
反射率の違いでコンパレータ122に出力される電圧信
号のレベルが1走査毎に変化するので、コンパレータ1
22は1走査毎にレベルの異なる二値化信号をコントロ
ーラ部124に出力する。従って、コントローラ部12
4は、例えば図9で実線で示す二値化信号118Aと二
点鎖線で示す二値化信号118Bとも基づいてワーク1
08の寸法を測定した場合、これらの二値化信号118
A、118Bの各t1 に数%のズレを含んだ状態でt1
の平均値をとるので、ワーク108の寸法を精度良く測
定できないという欠点がある。
【0007】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ポリゴンミラーの各ミラーの反射率の違いを補
正してワークの測定精度を上げる非接触測定装置を提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
する為に、発光部と、該発光部から発振された光線を反
射させるポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーで反射し
た光線を入射して平行光線に変えるコリメータレンズ
と、該平行光線を受光用レンズを介して受光し、受光量
に応じた電圧信号を出力する手段と、から成る測定部
と、前記ポリゴンミラーの反射光線を受光し、ポリゴン
ミラーの各ミラーの反射率に対応したオフセット電圧を
出力するオフセット電圧作成手段と、前記電圧信号を前
記オフセット電圧でオフセットするオフセット手段と、
該オフセット手段でオフセットされた電圧信号を所定の
基準レベルと比較して二値化する比較手段と、該比較手
段で二値化された二値化信号に基づいて測定物の寸法を
測定する手段と、から成るコントローラ部と、を備えた
ことを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明によれば、測定部から出力される電圧信
号と、オフセット電圧作成手段で出力されるポリゴンミ
ラーの各ミラーの反射率に対応したオフセット電圧と
を、オフセット手段でオフセットする。そして、このオ
フセットした電圧信号を、比較手段で所定の基準レベル
と比較して二値化する。これにより、測定部から出力さ
れるレベルの異なる電圧信号を同一レベルの二値化信号
にすることができるので、ポリゴンミラーの各ミラーの
反射率の違いを補正することができる。従って、ワーク
の測定精度を、従来の非接触測定装置と比較して上げる
ことができる。
【0010】また、測定部から出力される前記電圧信号
を、基準レベル作成手段で出力されるポリゴンミラーの
各ミラーの反射率に対応した基準レベルと比較して二値
化しても、測定部から出力されるレベルの異なる電圧信
号を同一レベルの二値化信号にすることができる。従っ
て、この場合も同様に、ワークの測定精度を、従来の非
接触測定装置と比較して上げることができる。
【0011】
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る非接触測
定装置の好ましい実施例について詳説する。図1には、
本発明に係る非接触測定装置の全体構成図が示されてい
る。同図に於いて、この非接触測定装置は測定部10、
エッヂ検出回路12、及びコントローラ部14とから成
る。前記測定部10は半導体レーザ16、ポリゴンミラ
ー18、及びコリメータレンズ20から成る投光手段
と、受光用レンズ22及び受光素子24から成る受光手
段とから構成されている。
【0012】前記半導体レーザ16から発振されたレー
ザ光は、半導体レーザ16内のレンズで平行光線26に
され、この平行光線26は一定速度で回転する多面のポ
リゴンミラー18で反射された後、コリメータレンズ2
0で屈折されてワーク28の中心線上であってコリメー
タレンズ20の焦点距離で焦点を結ぶ。焦点を結んだレ
ーザ光は、受光用レンズ22を介して受光素子24に集
光され、ここで光電流変換される。従って、所定の走査
領域内にワーク28を位置させると、そのワーク28の
外径形状に応じてレーザ光が遮断され、受光素子24か
ら光の明暗に応じたパルス波形の電流信号が前述したエ
ッヂ検出回路12のI/V変換器30に出力される。
【0013】前記エッヂ検出回路12は受光素子32及
びピークホールド回路34等から成るオフセット電圧作
成手段と、演算増幅器38及びコンパレータ40から成
る比較手段とから構成される。前記受光素子32は、ポ
リゴンミラー18で反射した半導体レーザ16からのレ
ーザ光を受光可能な位置に取り付けられている。また、
前記コントローラ部14は、前記コンパレータ40の出
力端に接続されており、このコンパレータ40から後述
する二値化信号が出力される。そして、コントローラ部
14は前記二値化信号に基づいて、レーザ光遮断時間t
1 を演算し、演算して求めた時間とポリゴンミラー18
の回転速度から前記ワーク28の直径寸法を測定する。
【0014】次に、前記エッヂ検出回路12による二値
化信号作成方法について説明する。先ず、受光素子24
からI/V変換器30に出力された電流信号は、I/V
変換器30で電圧信号42(図2参照)に変換されてパ
ルス波形となり、演算増幅器38の+入力側に出力され
る。尚、図2の横軸はレーザ光の走査時間(T)を示
し、縦軸は電圧(V)を示している。
【0015】演算増幅器38の−入力側には、前述した
オフセット電圧作成手段から以下述べる信号が前記電圧
信号42と同期して出力される。即ち、オフセット電圧
作成手段の受光素子32が、ポリゴンミラー18で反射
したレーザ光を光電流変換し、この光電流変換した電流
信号をI/V変換器44で電圧信号に変換する。そし
て、この電圧信号のピークをピークホールド回路34で
保持する。そして、ピークで保持した電圧を、抵抗4
6、48で分圧してオフセット電圧信号50(図3参
照)を作成する。このオフセット電圧信号50が、前記
演算増幅器38の−入力側に出力される。
【0016】次に、演算増幅器38は、図2に示した電
圧信号42と図3に示したオフセット電圧信号50とを
減算する。そして、演算増幅器38は図4に示すよう
に、v 1 レベル下がった電圧信号42Aを作成し、この
電圧信号42Aをコンパレータ40に主力する。次い
で、コンパレータ40は、前記電圧信号42Aを0クロ
スコンパレートする。これにより、図5に示す二値化信
号52がコンパレータ40によって作成される。この二
値化信号52は、前述したようにコントローラ部14に
出力されるそして、コントローラ部14は、この二値化
信号52に基づいてレーザ光遮断時間t1 を演算する。
【0017】このように、本実施例の演算増幅器12で
は、投光部10に設けた受光素子24からの電圧信号4
2を、オフセット電圧作成手段からのオフセット電圧信
号50でオフセットし、このオフセットした電圧信号を
コンパレータ40で0クロスコンパレートして二値化信
号52を作成するようにした。これにより、測定部10
から出力されるレベルの異なる電圧信号を、同一レベル
の二値化信号にすることができるので、ポリゴンミラー
の各ミラーの反射率の違いを補正することができる。従
って、ワークの測定精度を、従来の非接触測定装置と比
較して上げることができる。
【0018】一方、他の実施例として、前記電圧信号4
2を、ポリゴンミラー18の各ミラーの反射率に対応し
たオフセット電圧信号50と比較して二値化しても、レ
ベルの異なる電圧信号42を同一レベルの二値化信号に
することができる。従って、この場合も同様に、ワーク
の測定精度を、従来の非接触測定装置と比較して上げる
ことができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る非接触
測定装置によれば、測定部で出力された電圧信号を、ポ
リゴンミラーの各ミラーの反射率に対応したオフセット
電圧でオフセットし、このオフセット電圧信号を所定の
基準レベルと比較して二値化信号を作成するようにし
た。これにより、測定部から出力されるレベルの異なる
電圧信号を同一レベルの二値化信号にすることができる
ので、ポリゴンミラーの各ミラーの反射率の違いを補正
することができる。従って、ワークの測定精度を、従来
の非接触測定装置と比較して上げることができる。
【0020】また、測定部で出力された前記電圧信号
を、ポリゴンミラーの各ミラーの反射率に対応した基準
レベルと比較して二値化しても、測定部から出力される
レベルの異なる電圧信号を同一レベルの二値化信号にす
ることができる。従って、この場合も同様に、ワークの
測定精度を、従来の非接触測定装置と比較して上げるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る非接触測定装置の全体構成図
【図2】エッヂ検出回路のI/V変換器から演算増幅器
に出力される電圧信号
【図3】エッヂ検出回路のインバータから演算増幅器に
出力されるオフセット電圧
【図4】エッヂ検出回路の演算増幅器からコンパレータ
に出力される電圧信号
【図5】演算増幅器からコンパレータに出力された電圧
信号を0レベルで比較して得た二値化信号
【図6】従来の非接触測定装置の全体構成図
【図7】エッヂ検出回路のI/V変換器から演算増幅器
に出力される電圧信号
【図8】電圧信号にオフセット電圧を減算した電圧信号
【図9】電圧信号にオフセット電圧を減算した電圧信号
【符号の説明】 10…投光部 12…エッヂ検出回路 14…コントローラ部 16…半導体レーザ 18…ポリゴンミラー 20…コリメータレンズ 22…受光用レンズ 24、32…受光素子 34…ピークホールド回路 38…演算増幅器 40…コンパレータ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光部と、該発光部から発振された光線
    を反射させるポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーで反
    射した光線を入射して平行光線に変えるコリメータレン
    ズと、該平行光線を受光用レンズを介して受光し、受光
    量に応じた電圧信号を出力する手段と、から成る測定部
    と、 前記ポリゴンミラーの反射光線を受光し、ポリゴンミラ
    ーの各ミラーの反射率に対応したオフセット電圧を出力
    するオフセット電圧作成手段と、前記電圧信号を前記オ
    フセット電圧でオフセットするオフセット手段と、該オ
    フセット手段でオフセットされた電圧信号を所定の基準
    レベルと比較して二値化する比較手段と、該比較手段で
    二値化された二値化信号に基づいて測定物の寸法を測定
    する手段と、から成るコントローラ部と、 を備えたことを特徴とする非接触測定装置。
  2. 【請求項2】 発光部と、該発光部から発振された光線
    を反射させるポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーで反
    射した光線を入射して平行光線に変えるコリメータレン
    ズと、該平行光線を受光用レンズを介して受光し、受光
    量に応じた電圧信号を出力する手段と、から成る測定部
    と、 前記ポリゴンミラーの反射光線を受光し、ポリゴンミラ
    ーの各ミラーの反射率に対応した基準レベルを出力する
    基準レベル作成手段と、前記電圧信号を前記基準レベル
    と比較して二値化する比較手段と、該比較手段で二値化
    された二値化信号に基づいて測定物の寸法を測定する手
    段と、から成るコントローラ部と、 を備えたことを特徴とする非接触測定装置。
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