JP5925390B1 - 変位センサ、変位検出装置及び変位検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1にかかる変位検出装置を示す図である。変位検出装置1は、被加工物でもある被検出物9を加工する加工装置である。加工装置は、放電加工装置又はレーザ加工装置が例示される。
図14は、実施の形態2にかかる変位センサの構成を示す図である。図14は、変位センサ6AをY方向から見た構成を示す図である。
図16は、実施の形態3にかかる変位センサの構成を示す図である。図16は、変位センサ6BをY方向から見た構成を示す図である。
図18は、実施の形態4にかかる変位センサの構成を示す図である。図18は、変位センサ6CをY方向から見た構成を示す図である。
Claims (13)
- 照射光を被検出物の被検出面に向けて投光する投光部と、
前記照射光を前記被検出面に向かって収束させ、前記照射光が前記被検出面によって拡散反射された反射光を取込んで平行光又は収束光にする対物光学系と、
画像を撮像する撮像部と、
前記対物光学系によって取込まれた反射光のうち、少なくとも1つの遮光板に設けられた複数の開口部を通過した複数の透過光を、前記撮像部に夫々結像させる複数の結像光学系と、
前記撮像部によって撮像された複数のスポットの各々の輝度重心に基づいて、前記被検出面との間の距離を算出する信号処理部と、
を備え、
前記複数の透過光は、1つの透過光の光軸と前記対物光学系の中心軸とを含む平面と、他の1つの透過光の光軸と前記対物光学系の中心軸とを含む平面と、がなす角度が、前記複数の透過光が2つの場合は80度から100度までの間、前記複数の透過光が3つの場合は120度又は前記複数の透過光が4つの場合は90度である、ことを特徴とする変位センサ。 - 前記結像光学系の中心軸は、前記開口部の中心軸よりも前記対物光学系によって取込まれた透過光の光軸に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の変位センサ。
- 前記対物光学系と前記遮光板との間に、前記対物光学系によって取込まれた透過光を収束させる収束光学系を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載の変位センサ。
- 前記結像光学系の中心軸は、前記開口部の中心軸よりも前記対物光学系によって取込まれた透過光の光軸から遠い位置に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の変位センサ。
- 前記対物光学系によって取り込まれた反射光の光量を検出する光量検出部を更に備え、
前記信号処理部は、前記光量検出部で検出された光量が極大値をとったときに、前記変位センサと前記被検出面との間の距離が前記対物光学系の焦点距離で定まる距離であると判定することを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の変位センサ。 - 前記結像光学系の中心軸は、前記対物光学系によって取込まれた透過光の光軸側に向かって傾いていることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の変位センサ。
- 前記信号処理部は、前記複数のスポットの内の輝度分布のばらつきが小さい方の1つ又は複数のスポットを選択し、選択されたスポットの輝度重心に基づいて、前記被検出面との間の距離を算出することを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載の変位センサ。
- 前記信号処理部は、前記複数のスポットの内の前記被検出面の加工痕が延在する方向に沿って位置する2つのスポットを選択し、選択したスポットの輝度重心に基づいて、前記被検出面との間の距離を算出することを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載の変位センサ。
- 照射光を被検出物の被検出面に垂直な方向から前記被検出面に向けて投光する投光部と、前記照射光を前記被検出面に向かって収束し、前記照射光が前記被検出面によって拡散反射された反射光を取込んで平行光又は収束光にする対物光学系と、画像を撮像する撮像部と、前記対物光学系によって取込まれた反射光のうち、少なくとも1つの遮光板に設けられた複数の開口部を通過した複数の透過光を、前記撮像部に夫々結像させる複数の結像光学系と、前記撮像部によって撮像された複数のスポットの各々の輝度重心に基づいて、前記被検出面との間の距離を算出する信号処理部と、を備える変位センサと、
前記被検出物が載置される走査部と、
前記変位センサ又は前記走査部を駆動して前記変位センサと前記走査部との相対的な位置を変更する駆動部と、
前記信号処理部及び前記駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記駆動部を制御して、前記変位センサ又は前記走査部を第1の方向に走査させながら、前記信号処理部を制御して、前記複数のスポットの輝度分布のばらつきを算出させ、前記駆動部を制御して、前記変位センサ又は前記走査部を前記第1の方向と交差する第2の方向に走査させながら、前記信号処理部を制御して、前記複数のスポットの輝度分布のばらつきを算出させ、前記信号処理部を制御して、前記複数のスポットの内の輝度分布のばらつきが小さい方の1つ又は複数のスポットを選択し、選択されたスポットの輝度重心に基づいて、前記被検出面との間の距離を算出させることを特徴とする、変位検出装置。 - 前記変位センサは、
前記対物光学系と前記遮光板との間に配置され、前記対物光学系によって取込まれた透過光を収束させる収束光学系と、
前記収束光学系で収束された光の光量を検出する光量検出部と、
を更に備え、
前記制御部は、
前記駆動部を制御して、前記変位センサと前記被検出面との間の距離を変えながら、前記信号処理部を制御して、前記収束光学系で収束された光の光量を前記光量検出部によって検出させ、前記光量検出部で検出された光の光量が極大になったときに、前記変位センサと前記被検出面との間の距離が前記対物光学系の焦点距離で定まる距離であると判定することを特徴とする、請求項9に記載の変位検出装置。 - 照射光を被検出物の被検出面に垂直な方向から前記被検出面に向けて投光する投光部と、前記照射光を前記被検出面に向かって収束し、前記照射光が前記被検出面によって拡散反射された反射光を取込んで平行光又は収束光にする対物光学系と、画像を撮像する撮像部と、前記対物光学系によって取込まれた反射光のうち、少なくとも1つの遮光板に設けられた複数の開口部を通過した複数の透過光を、前記撮像部に夫々結像させる複数の結像光学系と、前記撮像部によって撮像された複数のスポットの各々の輝度重心に基づいて、前記被検出面との間の距離を算出する信号処理部と、を備える変位センサを用いて変位を検出するにあたって、
前記変位センサと前記被検出面との相対位置を第1の方向に走査させながら、前記複数のスポットの輝度分布のばらつきを算出する工程と、
前記変位センサと前記被検出面との相対位置を前記第1の方向と交差する第2の方向に走査させながら、前記複数のスポットの輝度分布のばらつきを算出する工程と、
前記複数のスポットの内の輝度分布のばらつきが小さい方の1つ又は複数のスポットを選択し、選択されたスポットの輝度重心に基づいて、前記被検出面との間の距離を算出する工程と、
を備えることを特徴とする、変位検出方法。 - 前記変位センサは、
前記対物光学系と前記遮光板との間に配置され、前記対物光学系によって取込まれた透過光を収束させる収束光学系と、
前記収束光学系で収束された光の光量を検出する光量検出部と、
を更に備え、
前記変位センサと前記被検出面との間の距離を変えながら、前記収束光学系で収束された光の光量を前記光量検出部によって検出する工程と、
前記光量検出部で検出された光の光量が極大になったときに、前記変位センサと前記被検出面との間の距離が前記対物光学系の焦点距離で定まる距離であると判定する工程と、
を更に備えることを特徴とする、請求項11に記載の変位検出方法。 - 照射光を被検出物の被検出面に向けて投光する投光部と、
前記照射光を前記被検出面に向かって収束させ、前記照射光が前記被検出面によって拡散反射された反射光を取込んで平行光又は収束光にする対物光学系と、
画像を撮像する撮像部と、
各々自身を通過した複数の透過光を、前記撮像部に夫々結像させる複数の結像光学系と、
前記撮像部によって撮像された複数のスポットの各々の輝度重心に基づいて、前記被検出面との間の距離を算出する信号処理部と、
を備え、
前記複数の透過光は、1つの透過光の光軸と前記対物光学系の中心軸とを含む平面と、他の1つの透過光の光軸と前記対物光学系の中心軸とを含む平面と、がなす角度が、前記複数の透過光が2つの場合は80度から100度までの間、前記複数の透過光が3つの場合は120度又は前記複数の透過光が4つの場合は90度である、ことを特徴とする変位センサ。
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