JP3759506B2 - 物品の形状測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的走査手段により物品の形状を測定するための物品の形状測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物品の形状を測定する場合に、多数の受光素子を用いて光学的手段により行うことが多く使われている。このような多数の受光センサを用いて光学的に測定する場合においては、測定値の分解能は特殊な光学系を用いない限り、受光素子の配列間隔に依存するのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、受光素子の大きさの制約もあって、その配列を密にすることはなかなか困難であり、一般には受光素子の大きさよりも小さな分解能による測定は難しい。
【０００４】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、高精度に物品の形状を光学的に測定し得る物品の形状測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る物品の形状測定装置は、測定すべき物品を載置したガラス板を囲む枠体を設け、該枠体の上下部の何れか一方に投光手段を設け、前記枠体の上下部の他方に前記投光手段からの透過光を検出する受光素子群を設け、該受光素子群は受光素子同士の間隔をＬとして配列したｎ（ｎ≧２の整数）列の受光素子列を有し、これらの受光素子列を相互にＬ／ｎの距離だけ配列方向にずらして全体として千鳥状に配置し、前記枠体を前記ガラス板に対し前記受光素子の配列方向と直交する方向に移動する駆動手段を備え、前記枠体を前記駆動手段により往復動可能とし、往動と復動で前記受光素子群をその配列方向にずらすようにし、前記物品に対して前記受光素子の配列方向の寸法、及び前記配列方向と直交する前記枠体の移動方向の寸法を光走査して測定し、前記物品の平面形状を測定することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は測定装置の平面図、図２は側面図、図３は正面から見た一部を切欠した断面図を示している。基台１上には形状を測定すべき物品Ｗを載置するためのガラス板２が設けられ、基台１の内部には図示しない駆動機構、測定制御回路が設けられ、前面には操作パネル３が付設されている。ガラス板２の両側には、上方水平部４ａ、下方水平部４ｂ、両側の柱部４ｃを有する枠体４が構設され、基台１の前後のＸ方向に移動可能とされている。
【０００７】
枠体４の上方水平部４ａには、受光センサ５が配置され、受光センサ５は例えばＬＥＤ、フォトダイオード、フォトトランジスタ等から成る多数の受光素子６により構成されている。受光素子６は図４に示すように基板７上に、例えばそれぞれＬ＝４ｍｍ間隔に２列に配置された受光素子列から成っている。そして、第１列と第２列とは受光素子６の配列方向のＹ方向にＬ／２＝２ｍｍずれていて、受光素子６は全体として千鳥状に配置されている。
【０００８】
また、枠体４の基台１内に位置する下方水平部４ｂには、ガラス板２を通して上方の受光センサ５の列に向けて平行光を発する投光手段８が配置されており、投光手段８を構成する投光素子９も受光素子列と同様に配列され、個々の受光素子６と対応している。投光手段８からの平行光を形成するために、投光手段８の各投光素子９間には、図示しない遮蔽板が設けられ、光束が上方にのみ直進するようになっている。
更に、物品Ｗに対し枠体４を往復動させ、往動と復動において、受光センサ５を基板７ごとＹ方向に１ｍｍずらすことにより、１ｍｍの分解能で測定ができる。
【０００９】
なお、投光素子９は個々の受光素子６と対応している方が、測定は容易ではあるが、平行光さえ得られれば必ずしも対応は必要としない。
【００１０】
操作パネル３、枠体４の駆動機構、受光素子６、投光素子９は基台１内の測定制御回路に接続され、枠体４の駆動機構、受光素子６、投光素子９は測定制御回路の指令に従って作動する。
【００１１】
測定に際しては、物品Ｗをガラス板２上に載置し、操作パネル３の測定スイッチを押して測定を始めると、枠体４がＸ方向に移動を開始する。枠体４の投光手段８から、ガラス板２を介して上方の受光センサ５に向けて平行光が投光される。枠体４が物品Ｗ上に至ると、平行光は物品Ｗにより部分的に遮断され、どの受光素子６が光束を検知するかにより、物品Ｗの光遮断位置を知ることができる。
【００１２】
枠体４のこの光走査により、物品Ｗの大きさ、特にＹ方向の大きさを受光センサ５のＹ方向の２列の受光素子列を合成した配列間隔である２ｍｍの分解能で測定できる。なお、Ｘ方向の寸法についての分解能は一義的に定まらず、枠体４の移動速度、サンプリング周期等によって定まる。
【００１３】
この測定により、物品ＷのＸ、Ｙ方向の最大寸法だけでなく、物品Ｗを二次元的に撮像したことになり、平面形状が測定できる。
【００１４】
また、物品Ｗに投光手段８から投光する光束は平行光でなくとも、上下に対応する一対の受光素子６と投光素子９とが共にオンとなるように、各受光素子６、投光素子９を作動するようにして、その間に物品Ｗが存在するかどうかを検知するようにしてもよい。
【００１５】
なお、枠体４の両側の柱部４ｃ内の高さ方向に、投光手段と受光手段とを対向して配列することにより、物品Ｗの高さ位置をも測定し、立体的形状を測定することができる。
【００１６】
更に上述の説明では、受光センサ５は２列の受光素子列を有するとして説明したが、２列に限らず２よりも大きいｎ（ｎ≧２の整数）列として、受光素子列同士はＹ方向にＬ／ｎずらして配置してもよい。
【００１７】
また、受光センサ５を枠体４に配置し、投光手段８を下方に配置したが、その配置は逆としてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る物品の形状測定装置は、受光素子を複数列に配置し、各列同士を受光素子の配列方向に千鳥状にずらすことにより、合成した分解能を高めて、測定精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態の平面図である。
【図２】 側面図である。
【図３】 正面から見た一部を切欠した断面図である。
【図４】 受光素子の配列の説明図である。
【符号の説明】
１ 基台
２ ガラス板
３ 操作パネル
４ 枠体
５ 受光センサ
６ 受光素子
７ 基板
８ 投光手段
９ 投光素子

Claims (2)

1. 測定すべき物品を載置したガラス板を囲む枠体を設け、該枠体の上下部の何れか一方に投光手段を設け、前記枠体の上下部の他方に前記投光手段からの透過光を検出する受光素子群を設け、該受光素子群は受光素子同士の間隔をＬとして配列したｎ（ｎ≧２の整数）列の受光素子列を有し、これらの受光素子列を相互にＬ／ｎの距離だけ配列方向にずらして全体として千鳥状に配置し、前記枠体を前記ガラス板に対し前記受光素子の配列方向と直交する方向に移動する駆動手段を備え、前記枠体を前記駆動手段により往復動可能とし、往動と復動で前記受光素子群をその配列方向にずらすようにし、前記物品に対して前記受光素子の配列方向の寸法、及び前記配列方向と直交する前記枠体の移動方向の寸法を光走査して測定し、前記物品の平面形状を測定することを特徴とする物品の形状測定装置。
2. 前記投光手段は前記個々の受光素子に対応した投光素子を有する請求項１に記載の物品の形状測定装置。

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