JP4979335B2 - エッジ検出装置 - Google Patents
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Description
特に計測基準位置から前記検出対象物までの距離情報を設定する検出距離設定手段と、設定された距離情報に従って前記受光分布パターンの解析結果を補正する誤差補正手段とを具備したことを特徴としている。
図1は検出対象物Aのエッジにおける単色平行光の回折パターンをラインセンサを用いて検出し、上記回折パターンを解析して前記検出対象物Aのエッジ位置を検出するエッジ検出装置の概略構成図である。ちなみに単色平行光を生成する投光部1は、基本的には所定の拡がり角を有する単色光(例えばレーザ光)を発光するレーザダイオード(LD)等の点光源2と、この点光源2から出力された単色光を集光して所定の光線束幅の単色平行光に変換するコリメータレンズ3とを具備して構成される。
A(x)=1.37×sech[1.98(2/λz)1/2x−2.39]
を検出距離zについて解けば、25%光量の原点を求めた後、光量ピーク時の光量A(x)とそのときのエッジ位置xとから、検出対象物Aまでの距離z、つまりワーキングディスタンスWDを計算することができる。尚、このときのエッジ位置の検出誤差は高々十数μmなので、ワーキングディスタンスWDを数十mm単位で設定する上では実質的に無視することができる。
ΔX=a・WD(0.0013X3−0.0623X2+0.7886X−2)
として求めることができる。但し、上記WDは、前述した検出距離設定手段8により設定される検出対象物Aまでの距離(ワーキングディスタンス;mm)であり、aはコリメータレンズ3の特性(歪曲度)によって定まる係数である。
X'=X+ΔX
として補正する役割を担う。
Δx=b・WD・x
として計算することができる。但し、bはその光学系(光線束の平行度)によって定まるスパン補正パラメータであり、光線束が拡がる場合にはマイナス値として、逆に光線束が狭まる場合にはプラス値として与えられる。そして上述した如く求められるずれ量Δxから、検出対象物Aの変位量(スパン)xを
x'=x+Δx
として簡易に補正することが可能となる。尚、上記スパン補正パラメータbについては、エッジ検出装置の組み付け後、その計測光路中のワーキングディスタンスWDを異にする2ヶ所において検出対象物Aの変位検出精度を測定する等して求めるようにすれば十分である。但し、この2ヶ所の検出では前記歪曲収差補正をした後の測定値を用いる必要がある。
図7は、この種の結像撮像光学系を用いたエッジ検出装置の要部概略構成図で、11は光拡散板12を備えた面光源、13は受光部4におけるラインセンサ5に検出対象物Aの像を結像する結像レンズである。尚、14はその結像光学系に組み込んだ絞り機構を示している。このような構成のエッジ検出装置においては、結像レンズ13と検出対象物Aとの距離(ワーキングディスタンス)WDによって、多少ではあるがその結像倍率が変化することが否めない。そしてこの結像倍率の変化に伴って検出対象物Aに対する計測スパンに変化が生じる。
1 投光部
2 点光源
3 コリメータレンズ
4 受光部
5 ラインセンサ
6 パターンメモリ
7 演算部
8 検出距離設定手段
9 誤差補正手段
11 面光源
13 結像レンズ
Claims (6)
- コリメータレンズを介して形成された単色平行光が、検出対象物のエッジにて生じる単色光の回折パターンをラインセンサにて受光し、該ラインセンサによる受光分布パターンを解析して前記検出対象物のエッジ位置を検出するエッジ検出装置において、
計測基準位置から前記検出対象物までの距離情報を設定する検出距離設定手段と、設定された距離情報に従って前記受光分布パターンの解析結果を補正する誤差補正手段とを具備したことを特徴とするエッジ検出装置。 - 前記ラインセンサは、コリメータレンズを介して形成された単色平行光の光路中に位置付けられた検出対象物のエッジによる回折パターンを受光するものであって、
前記検出距離設定手段は、前記ラインセンサを用いた計測光学系の設置時に定まる前記ラインセンサと前記検出対象物との間の距離を計測し、この距離計測により求められた距離情報を入力するものである請求項1に記載のエッジ検出装置。 - 前記ラインセンサは、コリメータレンズを介して形成された単色平行光の光路中に位置付けられた検出対象物のエッジによる回折パターンを受光するものであって、
前記検出距離設定手段は、前記ラインセンサによる受光分布パターンを解析して求められる該ラインセンサから前記検出対象物までの距離情報を初期設定データとして入力するものである請求項1に記載のエッジ検出装置。 - 前記ラインセンサは、結像光学レンズを介して結像する検出対象物の像を受光するものであって、
前記検出距離設定手段は、前記ラインセンサおよび前記結像光学レンズを用いた計測光学系の設置時に定まる前記結像光学レンズと検出対象物との間の距離を計測し、この距離距離計測により求められた距離情報を入力するものである請求項1に記載のエッジ検出装置。 - 前記ラインセンサは、コリメータレンズを介して形成された単色平行光の光路中に位置付けられた検出対象物のエッジによる回折パターンを受光するものであって、
前記誤差補正手段は、設定された距離情報に従って上記コリメータレンズの歪曲収差を補正する3次の誤差補正関数を求めるものである請求項1に記載のエッジ検出装置。 - 前記誤差補正手段は、設定された距離情報に従ってエッジ位置検出の計測スパンを補正する1次の誤差補正関数を求めるものである請求項1に記載のエッジ検出装置。
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