JP2943011B2 - 外径測定装置 - Google Patents
外径測定装置Info
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- JP2943011B2 JP2943011B2 JP32034890A JP32034890A JP2943011B2 JP 2943011 B2 JP2943011 B2 JP 2943011B2 JP 32034890 A JP32034890 A JP 32034890A JP 32034890 A JP32034890 A JP 32034890A JP 2943011 B2 JP2943011 B2 JP 2943011B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜本発明の産業上の利用分野＞ 本発明は、一定方向に走査される測定光の一部を遮る
ように相対移動される被測定物の外径を、測定光の受光
信号に基づいて測定する外径測定装置に関する。
ように相対移動される被測定物の外径を、測定光の受光
信号に基づいて測定する外径測定装置に関する。
＜従来の技術＞ 例えば、所定径の線材を複数本同時に製造するライン
では、加工ラインで加工された複数の線材をそのまま巻
取りラインへ引込むようにしているが、線材の径が所定
径に加工されているかを巻取り前に検査する必要があ
る。
では、加工ラインで加工された複数の線材をそのまま巻
取りラインへ引込むようにしているが、線材の径が所定
径に加工されているかを巻取り前に検査する必要があ
る。
この検査を効率よく正確に行なうために、第６図に示
すように加工ラインからの線材L1〜L3を、平行に配置さ
れた２本のガイドローラ１、１の長さ方向に所定間隔で
設けられたガイド溝21〜25のうち、例えば１番目、３番
目および５番目に張渡した状態で巻取り側へ引込むよう
にし、平行に並んだ線材L1〜L3を上下方向から挟むよう
にコの字状に形成された外径測定センサ10を、線材の長
さ方向に直行する方向に移動しながら、各線材の外径を
順番に測定する方法が従来よりあった。
すように加工ラインからの線材L1〜L3を、平行に配置さ
れた２本のガイドローラ１、１の長さ方向に所定間隔で
設けられたガイド溝21〜25のうち、例えば１番目、３番
目および５番目に張渡した状態で巻取り側へ引込むよう
にし、平行に並んだ線材L1〜L3を上下方向から挟むよう
にコの字状に形成された外径測定センサ10を、線材の長
さ方向に直行する方向に移動しながら、各線材の外径を
順番に測定する方法が従来よりあった。
外径測定センサ10の構成は、第７図に示すように、レ
ーザ光源11からのビーム光を、振動ミラー12に向って照
射し、その反射光を投光レンズ13により平行な走査光と
し、これを測定光として出力する。
ーザ光源11からのビーム光を、振動ミラー12に向って照
射し、その反射光を投光レンズ13により平行な走査光と
し、これを測定光として出力する。
この測定光は、投光レンズ13と対向する位置に配置さ
れた受光レンズ14で受光器15に集光され、その受光信号
は、波形整形回路16を介して出力される。
れた受光レンズ14で受光器15に集光され、その受光信号
は、波形整形回路16を介して出力される。
この受光信号と、振動ミラー11を振動させる振動駆動
源17からの振動周期に同期した同期信号とは、外径算出
装置20側へ出力される。
源17からの振動周期に同期した同期信号とは、外径算出
装置20側へ出力される。
この外径算出装置20は、第８図の（ａ）に示す同期信
号に同期して同図（ｂ）のように正弦状に走査される測
定光に対する受光信号が、同図の（ｃ）に示すように入
力された場合、受光信号が立上がるt1と立下がるt2時に
おける測定光の走査位置P1、P2を、測定光の周期と振幅
（予め測定しておく）とから算出して、その差により線
材L1の外径値を算出する。
号に同期して同図（ｂ）のように正弦状に走査される測
定光に対する受光信号が、同図の（ｃ）に示すように入
力された場合、受光信号が立上がるt1と立下がるt2時に
おける測定光の走査位置P1、P2を、測定光の周期と振幅
（予め測定しておく）とから算出して、その差により線
材L1の外径値を算出する。
外径測定センサ10は、線材L1の測定が終了すると、移
動機構21により次の線材L2の方向に移動して、次の外径
測定を行なう。
動機構21により次の線材L2の方向に移動して、次の外径
測定を行なう。
移動機構21は、予め測定位置入力手段22から移動制御
装置23へ入力されるセンサ初期位置の走査中心Ｃからガ
イド溝21までの距離データD1および線材L1、L2、L3の間
隔データ（ガイド溝間隔データ）D2、D3に従って、順次
外径測定センサ10を移動し、線材L3の測定が終了すると
初期位置に戻る。
装置23へ入力されるセンサ初期位置の走査中心Ｃからガ
イド溝21までの距離データD1および線材L1、L2、L3の間
隔データ（ガイド溝間隔データ）D2、D3に従って、順次
外径測定センサ10を移動し、線材L3の測定が終了すると
初期位置に戻る。
このようにして、３本の線材L1、L2、L3の外径は、随
時測定され、その測定結果は、加工ライン等にフィード
バックされることになり、品質の管理がなされる。
時測定され、その測定結果は、加工ライン等にフィード
バックされることになり、品質の管理がなされる。
＜解決しようとする課題＞ しかしながら、前記のような構成の外径測定装置で
は、線材の位置データを人手によって予め入力しなけれ
ばならないという不便さがある。
は、線材の位置データを人手によって予め入力しなけれ
ばならないという不便さがある。
また、位置データを入力しても、ガイドローラ１や移
動機構21等の機械的変化等により、被測定物である線材
に対する外径測定位置が、外径測定センサ10の測定光の
走査範囲からずれてしまっては測定ができないため、走
査範囲の広い測定光を用いなければならない。しかし、
一般に測定位置が測定光の走査中心から離れる程、測定
誤差が大きくなる。また、広い走査範囲の測定光では、
精度の低い測定しか行なえないという問題があった。
動機構21等の機械的変化等により、被測定物である線材
に対する外径測定位置が、外径測定センサ10の測定光の
走査範囲からずれてしまっては測定ができないため、走
査範囲の広い測定光を用いなければならない。しかし、
一般に測定位置が測定光の走査中心から離れる程、測定
誤差が大きくなる。また、広い走査範囲の測定光では、
精度の低い測定しか行なえないという問題があった。
本発明は、この課題を解決した外径測定装置を提供す
ることを目的としている。
ることを目的としている。
＜課題を解決するための手段＞ 前記課題を解決するため、本発明の外径測定装置は、 所定方向に繰返し走査される測定光を出射し、該出射
された測定光を受光して受光信号を出力するセンサと、 前記測定光の走査方向に間隔をあけて並んだ複数の被
測定物がその並び順に前記測定光を横切るように、被測
定物に対して前記センサを前記測定光の走査方向に沿っ
て相対移動する移動機構と、 前記センサの受光信号を受け、被測定物が前記測定光
の走査範囲に入ったか否かを判定する判定手段と、 前記センサの受光信号を受け、前記走査範囲に入った
被測定物の位置に対応する位置信号を出力する位置信号
出力手段と、 前記位置信号を受け、被測定物が前記測定光のほぼ走
査中にあるか否かを判定する位置判定手段と、 被測定物が前記測定光の走査範囲にあるときの前記セ
ンサの受光信号に基づいて、被測定物の外径を算出する
外径算出手段と、 測定対象の被測定物が前記測定光の走査範囲外にある
ときには、前記センサの被測定物に対する相対移動速度
が第１の速度となるように前記移動機構を制御し、測定
対象の被測定物が前記測定光のほぼ走査中心にあるとき
には前記相対速度が前記第１の速度より遅い第２の速度
または停止状態となるように前記移動機構を制御すると
ともに前記外径算出手段によって前記測定光のほぼ走査
中心に達した被測定物の外径を算出させ、該外径算出後
に前記相対速度を前記第１の速度に戻して、次の測定対
象の被測定物を前記走査範囲に導く制御手段とを備えて
いる。
された測定光を受光して受光信号を出力するセンサと、 前記測定光の走査方向に間隔をあけて並んだ複数の被
測定物がその並び順に前記測定光を横切るように、被測
定物に対して前記センサを前記測定光の走査方向に沿っ
て相対移動する移動機構と、 前記センサの受光信号を受け、被測定物が前記測定光
の走査範囲に入ったか否かを判定する判定手段と、 前記センサの受光信号を受け、前記走査範囲に入った
被測定物の位置に対応する位置信号を出力する位置信号
出力手段と、 前記位置信号を受け、被測定物が前記測定光のほぼ走
査中にあるか否かを判定する位置判定手段と、 被測定物が前記測定光の走査範囲にあるときの前記セ
ンサの受光信号に基づいて、被測定物の外径を算出する
外径算出手段と、 測定対象の被測定物が前記測定光の走査範囲外にある
ときには、前記センサの被測定物に対する相対移動速度
が第１の速度となるように前記移動機構を制御し、測定
対象の被測定物が前記測定光のほぼ走査中心にあるとき
には前記相対速度が前記第１の速度より遅い第２の速度
または停止状態となるように前記移動機構を制御すると
ともに前記外径算出手段によって前記測定光のほぼ走査
中心に達した被測定物の外径を算出させ、該外径算出後
に前記相対速度を前記第１の速度に戻して、次の測定対
象の被測定物を前記走査範囲に導く制御手段とを備えて
いる。
＜本発明の実施例＞ 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。
第１図は、一実施例の外径測定装置の構成を示す図で
ある。
ある。
第１図において、30は、前述した外径測定センサ10と
ほぼ同様な構成を有している外径測定センサであり、投
光レンズ13の出射側にハーフミラー31が配置され、この
ハーフミラー31で反射された光は、参照光となり、予め
外径の既知な基準物32方向に照射される。
ほぼ同様な構成を有している外径測定センサであり、投
光レンズ13の出射側にハーフミラー31が配置され、この
ハーフミラー31で反射された光は、参照光となり、予め
外径の既知な基準物32方向に照射される。
33は、参照光を受光器34に集光させるレンズであり、
受光器34からの受光信号は、波形整形回路35で整形され
て、波形整形回路16の出力とともに外径算出装置40へ出
力される。
受光器34からの受光信号は、波形整形回路35で整形され
て、波形整形回路16の出力とともに外径算出装置40へ出
力される。
外径算出装置40は、例えば第２図に示すように構成さ
れており、参照光の受光信号の“H"レベル時間と“L"レ
ベル時間とにより、その走査周期と走査の中心位置を周
期位相算出手段41によって算出し、基準物32の真の外径
値と、基準物32のエッジを参照光が通過するタイミング
から求められる正規化されたエッジ間距離との比によ
り、参照光の振幅が振幅演算手段42で求められる。
れており、参照光の受光信号の“H"レベル時間と“L"レ
ベル時間とにより、その走査周期と走査の中心位置を周
期位相算出手段41によって算出し、基準物32の真の外径
値と、基準物32のエッジを参照光が通過するタイミング
から求められる正規化されたエッジ間距離との比によ
り、参照光の振幅が振幅演算手段42で求められる。
参照光の振幅、位相および周期は、測定光と同一であ
るため、波形整形回路16の立上り、立ち下がりタイミン
グから被測定物の外径値が外径算出手段43で算出され、
その算出値は、平均化手段44によって平均化され、記憶
装置や表示装置（ともに図示せず）等に出力される。
るため、波形整形回路16の立上り、立ち下がりタイミン
グから被測定物の外径値が外径算出手段43で算出され、
その算出値は、平均化手段44によって平均化され、記憶
装置や表示装置（ともに図示せず）等に出力される。
なお、外径算出手段43は、後述する移動制御手段60か
らの外径算出指令を受けて、算出値を出力する。
らの外径算出指令を受けて、算出値を出力する。
50は、波形整形回路16からの受光信号を受けて、測定
光の走査範囲に対する被測定物の位置に対応した位置信
号を出力する位置信号出力手段である。
光の走査範囲に対する被測定物の位置に対応した位置信
号を出力する位置信号出力手段である。
この位置信号出力手段50は、例えば第３図に示すよう
に、被測定物（線材）が測定光の走査範囲の外にある
か、内にあるかあるいは一部が進入している状態かを判
定する判定部51と、走査範囲の内側にある被測定物の位
置に応じて変化する位置信号を出力する位置信号出力部
55とから構成されている。
に、被測定物（線材）が測定光の走査範囲の外にある
か、内にあるかあるいは一部が進入している状態かを判
定する判定部51と、走査範囲の内側にある被測定物の位
置に応じて変化する位置信号を出力する位置信号出力部
55とから構成されている。
判定部51は、フリップフロップ52から出力される同期
信号１周期分のパルスをゲートパルスとして、受光パル
スをカウンタ53で計数し、この計数結果が“0"のとき
は、線材が測定光の走査範囲外にあり、“1"のときは線
材の一部が走査範囲内にあり、“2"のときは線材が完全
に走査範囲内にあると判定回路54で判定する。
信号１周期分のパルスをゲートパルスとして、受光パル
スをカウンタ53で計数し、この計数結果が“0"のとき
は、線材が測定光の走査範囲外にあり、“1"のときは線
材の一部が走査範囲内にあり、“2"のときは線材が完全
に走査範囲内にあると判定回路54で判定する。
一方、位置信号出力部55は、線材が第４図の（ａ）に
示すように、完全に測定光の走査範囲内にあると判定部
51で判定されている間、オンするスイッチ56を介して入
力される受光信号（第４図の（ｂ））を受けて、隣合う
受光時間T1、T2をそれぞれT1測定手段57、T2測定手段58
で算出し、減算手段59でT2−T1を算出する。
示すように、完全に測定光の走査範囲内にあると判定部
51で判定されている間、オンするスイッチ56を介して入
力される受光信号（第４図の（ｂ））を受けて、隣合う
受光時間T1、T2をそれぞれT1測定手段57、T2測定手段58
で算出し、減算手段59でT2−T1を算出する。
この算出値は、測定光の走査範囲内における線材の位
置に対応しており、算出値が“0"の場合は、線材が測定
光の走査中心Ｃにあり、正の場合は走査中心より前方に
あり、また、負の場合は走査中心より後方にあることを
示している。
置に対応しており、算出値が“0"の場合は、線材が測定
光の走査中心Ｃにあり、正の場合は走査中心より前方に
あり、また、負の場合は走査中心より後方にあることを
示している。
移動制御手段60は、この位置信号出力手段50からの位
置信号（算出値）と判定信号を受け、外径測定センサ30
の移動制御と外径算出手段40に対する演算制御を行な
う。
置信号（算出値）と判定信号を受け、外径測定センサ30
の移動制御と外径算出手段40に対する演算制御を行な
う。
第５図は、その処理手順を示すフローチャートであ
り、以下、このフローチャートに基づいて、この外径測
定装置の動作を説明する。
り、以下、このフローチャートに基づいて、この外径測
定装置の動作を説明する。
始めに、被測定線材の本数ｎおよび移動測定モード
（Ｍ＝０）か、固定測定モード（Ｍ＝１）かを決める初
期設定がなされた後に、測定開始信号を受けると、Ａを
１に初期化して、外径測定センサ30を初期位置から所定
速度V1で移動させる（ステップ１〜５）。
（Ｍ＝０）か、固定測定モード（Ｍ＝１）かを決める初
期設定がなされた後に、測定開始信号を受けると、Ａを
１に初期化して、外径測定センサ30を初期位置から所定
速度V1で移動させる（ステップ１〜５）。
この移動により、最初の線材L1が測定光の走査範囲内
に入ったことを位置信号出力手段50からの判定信号で検
知すると、測定モードの判定がなされ、固定測定モード
の場合は位置信号（T2−T1）が“0"となるまでセンサ移
動が続く（ステップ６〜８）。
に入ったことを位置信号出力手段50からの判定信号で検
知すると、測定モードの判定がなされ、固定測定モード
の場合は位置信号（T2−T1）が“0"となるまでセンサ移
動が続く（ステップ６〜８）。
位置信号（T2−T1）が“0"になったことが判定される
（位置判定手段）と、センサ移動が停止され、所定時間
連続して外径算出手段43に演算指令が出力される（ステ
ップ９〜12）。
（位置判定手段）と、センサ移動が停止され、所定時間
連続して外径算出手段43に演算指令が出力される（ステ
ップ９〜12）。
移動測定モードの場合は、センサ移動速度がV2に低下
し、位置信号の絶対値が所定値Ｋより小さい間、外径算
出手段43に演算指令が出力される（ステップ13〜16）。
し、位置信号の絶対値が所定値Ｋより小さい間、外径算
出手段43に演算指令が出力される（ステップ13〜16）。
この処理によりいずれの測定モードの場合でも、最初
の被測定線材L1の外径値の測定が、測定光のほぼ走査中
心付近でなされることになる。
の被測定線材L1の外径値の測定が、測定光のほぼ走査中
心付近でなされることになる。
以下、ｎ本の線材の外径が測定されるまで同様の処理
がなされ、ｎ本全ての測定が完了すると、外径測定セン
サ30は、初期位置に戻る（ステップ17〜19）。
がなされ、ｎ本全ての測定が完了すると、外径測定セン
サ30は、初期位置に戻る（ステップ17〜19）。
＜本発明の他の実施例＞ なお、前記実施例では、測定光のほぼ走査中心に被測
定線材が相対移動したときに外径測定を行なうようにし
ていたが、最初に移動測定モードで、位置信号がほぼ
“0"となる（測定光のほぼ走査中心となる）移動距離を
データとして記憶しておき、２回目以後の測定では、こ
の距離分だけ無条件に移動した後、外径測定を行なうよ
うにしてもよい。
定線材が相対移動したときに外径測定を行なうようにし
ていたが、最初に移動測定モードで、位置信号がほぼ
“0"となる（測定光のほぼ走査中心となる）移動距離を
データとして記憶しておき、２回目以後の測定では、こ
の距離分だけ無条件に移動した後、外径測定を行なうよ
うにしてもよい。
また、前記実施例では、複数本並んだ被測定線材の外
径を連続的に測定する場合について説明したが、線材が
１本の場合でも同様に測定することができる。
径を連続的に測定する場合について説明したが、線材が
１本の場合でも同様に測定することができる。
また、前記実施例では、外径測定センサ30側を移動す
るようにしていたが、被測定物側を移動するようにして
もよく、外径算出手段40や位置信号出力手段50等を外径
測定センサ30と一体に構成するようにしてもよい。
るようにしていたが、被測定物側を移動するようにして
もよく、外径算出手段40や位置信号出力手段50等を外径
測定センサ30と一体に構成するようにしてもよい。
＜本発明の効果＞ 以上説明したように、本発明の外径測定装置は、測定
光の走査方向に間隔をあけて並んだ複数の被測定物がそ
の並び順に測定光を横切るように、被測定物に対してセ
ンサを測定光の走査方向に沿って相対移動し、測定対象
の被測定物が測定光の走査範囲外にあるときには、セン
サの被測定物に対する相対移動速度が第１の速度となる
ように制御し、測定対象の被測定物が測定光のほぼ走査
中心にあるときには相対速度が第１の速度より遅い第２
の速度または停止状態となるように制御するとともに外
径算出手段によって測定光のほぼ走査中心に達した被測
定物の外径を算出させ、その外径算出後に相対速度を第
１の速度に戻して、次の測定対象の被測定物を前記走査
範囲に導くようにしている。
光の走査方向に間隔をあけて並んだ複数の被測定物がそ
の並び順に測定光を横切るように、被測定物に対してセ
ンサを測定光の走査方向に沿って相対移動し、測定対象
の被測定物が測定光の走査範囲外にあるときには、セン
サの被測定物に対する相対移動速度が第１の速度となる
ように制御し、測定対象の被測定物が測定光のほぼ走査
中心にあるときには相対速度が第１の速度より遅い第２
の速度または停止状態となるように制御するとともに外
径算出手段によって測定光のほぼ走査中心に達した被測
定物の外径を算出させ、その外径算出後に相対速度を第
１の速度に戻して、次の測定対象の被測定物を前記走査
範囲に導くようにしている。
このため測定光に対する被測定物の相対距離データを
手動で予め入力するという不便さが解消され、走査範囲
の狭い測定光を用いることができ、格段に高精度な外径
測定を行なうことができる。
手動で予め入力するという不便さが解消され、走査範囲
の狭い測定光を用いることができ、格段に高精度な外径
測定を行なうことができる。
第１図は、本発明の一実施例の構成を示す図、第２図お
よび第３図は一実施例の要部の構成を示すブロック図、
第４図は、第３図の動作を説明するための信号図、第５
図は、一実施例の要部の処理手順を示すフローチャート
である。 第６図は、線材の外径を測定する方法を示す斜視図、第
７図は、従来の装置の構成を示す図、第８図は、従来装
置の動作を説明するためのタイミング図である。 21……移動機構、30……外径測定センサ、40……外径算
出装置、50……位置信号出力手段、60……移動制御手
段、L1〜L3……線材、Ｃ……走査中心。
よび第３図は一実施例の要部の構成を示すブロック図、
第４図は、第３図の動作を説明するための信号図、第５
図は、一実施例の要部の処理手順を示すフローチャート
である。 第６図は、線材の外径を測定する方法を示す斜視図、第
７図は、従来の装置の構成を示す図、第８図は、従来装
置の動作を説明するためのタイミング図である。 21……移動機構、30……外径測定センサ、40……外径算
出装置、50……位置信号出力手段、60……移動制御手
段、L1〜L3……線材、Ｃ……走査中心。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−194304（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−52404（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102
Claims (1)
- 【請求項１】所定方向に繰返し走査される測定光を出射
し、該出射された測定光を受光して受光信号を出力する
センサと、 前記測定光の走査方向に間隔をあけて並んだ複数の被測
定物がその並び順に前記測定光を横切るように、被測定
物に対して前記センサを前記測定光の走査方向に沿って
相対移動する移動機構と、 前記センサの受光信号を受け、被測定物が前記測定光の
走査範囲に入ったか否かを判定する判定手段と、 前記センサの受光信号を受け、前記走査範囲に入った被
測定物の位置に対応する位置信号を出力する位置信号出
力手段と、 前記位置信号を受け、被測定物が前記測定光のほぼ走査
中心にあるか否かを判定する位置判定手段と、 被測定物が前記測定光の走査範囲にあるときの前記セン
サの受光信号に基づいて、被測定物の外径を算出する外
径算出手段と、 測定対象の被測定物が前記測定光の走査範囲外にあると
きには、前記センサの被測定物に対する相対移動速度が
第１の速度となるように前記移動機構を制御し、測定対
象の被測定物が前記測定光のほぼ走査中心にあるときに
は前記相対速度が前記第１の速度より遅い第２の速度ま
たは停止状態となるように前記移動機構を制御するとと
もに前記外径算出手段によって前記測定光のほぼ走査中
心に達した被測定物の外径を算出させ、該外径算出後に
前記相対速度を前記第１の速度に戻して、次の測定対象
の被測定物を前記走査範囲に導く制御手段とを備えた外
径測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32034890A JP2943011B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 外径測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32034890A JP2943011B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 外径測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04190104A JPH04190104A (ja) | 1992-07-08 |
| JP2943011B2 true JP2943011B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=18120473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32034890A Expired - Fee Related JP2943011B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 外径測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943011B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP32034890A patent/JP2943011B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04190104A (ja) | 1992-07-08 |
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