JP6046929B2 - 光学測定装置 - Google Patents
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Description
この場合、画像データに基づいて第1の方向および第2の方向における測定対象物の位置を示す画像を表示することが可能になる。それにより、使用者は、画像データに基づく画像を視認することにより、第1の方向および第2の方向における測定対象物の位置を容易かつ即座に認識することができる。
(6)光学測定装置は、制御部により生成される画像データに基づいて測定対象物の位置を示す画像を表示する表示部をさらに備え、制御部は、現時点よりも前の時点で算出された測定対象物の位置を示す画像を、現時点で算出される測定対象物の位置を示す画像とは異なる態様で表示部に表示させてもよい。
(7)光学測定装置は、制御部により生成される画像データに基づいて測定対象物の位置を示す画像を表示する表示部をさらに備え、制御部は、測定対象物の位置を示す画像とともに、測定対象物が位置すべき領域を示す画像を表示部に表示させてもよい。
(1)光学測定装置の構成
以下、第1の実施の形態に係る光学測定装置について図面を参照しながら説明する。図1は第1の実施の形態に係る光学測定装置の外観斜視図であり、図2は第1の実施の形態に係る光学測定装置の構成を示すブロック図である。
図5および図6は、第1の実施の形態に係る光学測定装置1による測定対象物500の測定方法を説明するための図である。本例では、測定対象物500は断面円形の線状部材である。以下に説明する測定方法によれば、Z方向における測定対象物500の一方のエッジE1と他方のエッジE2との間の距離が算出される。また、Z方向における測定対象物500の一方のエッジE1および他方のエッジE2の位置が算出される。また、X方向における測定対象物500の位置(測定対象物500の中心部500cの位置)が算出される。
続いて、CPU321は、算出された第1の焦点FP1からの測定対象物500の位置ずれ量ΔL1が0であるか否かを判定する(ステップS15)。
上記のように、図1および図2の表示部324には、測定対象物500の測定により算出されたZ方向のエッジE1,E2の位置、エッジE1,E2間の距離、第1の焦点FP1からの測定対象物500の位置ずれ量ΔL1および第1の焦点FP1に対する測定対象物500の位置の判定結果等が表示される。さらに、表示部324には、図2の第3のイメージセンサ28からの出力信号により示される受光量分布が表示される。
本実施の形態に係る光学測定装置1は、例えば光ファイバの線引き装置に適用することができる。図12は、第1の実施の形態に係る光学測定装置1の一適用例を示す模式図である。
図13(a)は断面円形の線状部材である測定対象物500の測定時に受光部20の位置から測定空間MSを見た場合の一例を示す図であり、図13(b)は断面円形の線状部材である測定対象物500の測定時に受光部20の位置から測定空間MSを見た場合の他の例を示す図である。
算出された傾き角度θは、Y方向に平行な軸に対する測定対象物500の軸心の傾斜角度を表す。CPU321は、算出された傾き角度θに基づいて、第1のイメージセンサ24の出力信号に基づいて算出された2つのエッジE1,E2間の距離の値を補正する。
このように、傾き補正によれば、測定対象物500の測定精度をより向上させることができる。なお、CPU321は、算出された傾き角度θに基づいて、Z方向における測定対象物500のエッジE1,E2の位置の算出結果を補正してもよい。
(6−1)本実施の形態に係る光学測定装置1においては、測定空間MS内で、X方向における第1の光学系201の第1の焦点FP1の位置と、X方向における第2の光学系202の第2の焦点FP2の位置とが互いに異なる。それにより、第1のイメージセンサ24および第2のイメージセンサ27の出力信号に基づいて、測定対象物500が第1の焦点FP1に位置するか、測定対象物500が第1の焦点FP1に関して投光部10に近い側に位置するか、または測定対象物500が第1の焦点FP1に関して投光部10から遠い側に位置するかが容易かつ正確に判定される。また、第1の焦点FP1からの測定対象物500の位置ずれ量ΔL1が算出される。
図15は、第2の実施の形態に係る光学測定装置1の構成を示すブロック図である。図15に示すように、本実施の形態に係る光学測定装置1においては、受光部20に図2のビームスプリッタ25および第2のイメージセンサ27が設けられず、コントローラ30に図2のA/D変換器31bが設けられない。
(1)上記の実施の形態では、第1のイメージセンサ24からの出力信号により示される受光量分布が微分される。受光量分布の微分値に基づいて第1の焦点FP1からの測定対象物500の位置ずれ量に対応する第1の評価値が算出される。これに限らず、第1の評価値は、他の方法により算出されてもよい。例えば、第1の評価値は、受光量分布の微分値のピーク幅に基づいて算出されてもよい。
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
[5]参考形態
(1)参考形態に係る光学測定装置は、測定対象物が配置されるべき測定空間へ第1の方向に平行に光を投射する投光部と、受光量を示す信号を出力する第1および第2の受光部と、測定空間内に第1の焦点を有し、測定空間を通過する投光部からの光を第1の受光部に導く第1の光学系と、測定空間内で第1の方向における第1の焦点の位置と異なる位置に第2の焦点を有し、測定空間を通過する投光部からの光を第2の受光部に導く第2の光学系と、第1の受光部の出力信号に基づいて第1の方向に交差する第2の方向における測定対象物の位置を算出する制御部とを備え、制御部は、第1および第2の受光部の出力信号に基づいて、測定対象物が第1の方向において第1の焦点に関して投光部に近い側に位置する第1の状態、第1の焦点に関して投光部から遠い側に位置する第2の状態または第1の焦点に位置する第3の状態のいずれにあるかを判定するものである。
その光学測定装置においては、投光部から測定空間へ第1の方向に平行に光が投射される。測定空間を通過する光が第1の光学系を通して第1の受光部に導かれる。第1の受光部は受光量を示す信号を出力する。また、測定空間を通過する光が第2の光学系を通して第2の受光部に導かれる。第2の受光部は受光量を示す信号を出力する。
測定空間内で第1の方向における第1の焦点の位置と第1の方向における第2の焦点の位置とが互いに異なる。それにより、第1および第2の受光部の出力信号に基づいて、測定対象物が第1、第2または第3の状態のいずれにあるかが容易かつ正確に判定される。
第1の受光部の出力信号に基づいて第1の方向に交差する第2の方向における測定対象物の位置が算出される。この場合、測定対象物が第1、第2または第3の状態のいずれにあるかの判定結果に基づいて、第1の方向において測定対象物を第1の焦点へ移動させることにより、測定対象物の位置の測定精度を容易に向上させることができる。
(2)制御部は、第1の受光部の出力信号および第2の受光部の出力信号の少なくとも一方に基づいて、第1の方向における第1の焦点からの測定対象物の位置ずれ量を算出してもよい。
この場合、第1の焦点からの測定対象物の位置ずれ量が算出される。それにより、測定対象物が第1、第2または第3の状態のいずれにあるかの判定結果と測定対象物の位置ずれ量の算出結果とに基づいて、測定対象物を第1の焦点の位置へ容易かつ正確に移動させることが可能となる。
(3)制御部は、第1の受光部の出力信号の演算により第1の方向における第1の焦点からの測定対象物の位置ずれ量に対応する第1の値を算出し、第2の受光部の出力信号の演算により第1の方向における第2の焦点からの測定対象物の位置ずれ量に対応する第2の値を算出し、算出された第1および第2の値の少なくとも一方に基づいて第1の方向における第1の焦点からの測定対象物の位置ずれ量を算出するとともに、第1および第2の値に基づいて測定対象物が第1、第2または第3の状態のいずれにあるかを判定するように構成されてもよい。
この場合、第1の値および第2の値が算出されることにより、算出された第1の値および第2の値の少なくとも一方に基づいて、第1の焦点からの測定対象物の位置ずれ量が算出される。また、第1および第2の値に基づいて測定対象物が第1、第2または第3の状態のいずれにあるかが判定される。
このように、第1の値および第2の値が算出されることにより、第1の焦点からの測定対象物の位置ずれ量の算出および測定対象物が第1、第2または第3の状態のいずれにあるかの判定を行うことができる。
(4)制御部は、算出された第2の値を用いた演算により第1の方向における第1の焦点からの測定対象物の位置ずれ量を算出するとともに、算出された位置ずれ量および第1の値に基づいて測定対象物が第1、第2または第3の状態のいずれにあるかを判定するように構成されてもよい。
測定対象物が第1の方向における第1の焦点の位置の近傍にある場合には、第2の焦点からの測定対象物の位置ずれ量が、第1の焦点からの測定対象物の位置ずれ量よりも大きくなる。
それにより、第1の値を用いた演算により第1の焦点からの測定対象物の位置ずれ量を算出する場合に比べて、第2の値を用いた演算により第2の焦点からの測定対象物の位置ずれ量を高い精度で算出することが可能になる。
その結果、第2の焦点からの測定対象物の位置ずれ量に基づいて、第1の焦点からの測定対象物の位置ずれ量を高い精度で算出することができる。また、算出された第1の焦点からの測定対象物の位置ずれ量および第1の値に基づいて測定対象物が第1、第2または第3の状態のいずれにあるかが高い精度で判定される。
(5)光学測定装置は、測定空間に測定対象物が存在しない場合における第1および第2の受光部による基準の受光量分布をそれぞれ示す第1および第2の基準データを予め記憶する記憶部をさらに備え、制御部は、測定対象物の測定時に、記憶部に記憶された第1および第2の基準データに基づいて、第1および第2の受光部の出力信号により示される受光量分布のうち測定対象物を除く測定空間の部分に対応する受光量分布が基準の受光量分布に等しくなるように第1および第2の受光部の出力信号を補正し、補正された第1の受光部の出力信号に基づいて第1の方向に交差する第2の方向における測定対象物の位置を算出し、補正された第1および第2の受光部の出力信号に基づいて、測定対象物が第1の状態、第2の状態または第3の状態のいずれにあるかを判定し、補正された第1の受光部の出力信号および補正された第2の受光部の出力信号の少なくとも一方に基づいて、第1の方向における第1の焦点からの測定対象物の位置ずれ量を算出してもよい。
第1および第2の光学系にくもりが発生すること、または第1および第2の光学系に汚れが付着することにより、測定空間に測定対象物が存在しない場合における第1および第2の受光部による受光量分布が、基準の受光量分布から変化する場合がある。
本参考形態においては、測定空間に測定対象物が存在しない場合における第1および第2の受光部による基準の受光量分布をそれぞれ示す第1および第2の基準データが予め記憶部に記憶される。測定対象物の測定時には、記憶部に記憶された第1および第2の基準データに基づいて、第1および第2の受光部の出力信号により示される受光量分布のうち測定対象物を除く測定空間の部分に対応する受光量分布が基準の受光量分布に等しくなるように第1および第2の受光部の出力信号が補正される。
それにより、第1の受光部の補正された出力信号に基づいて第1の方向に交差する第2の方向における測定対象物の位置が高い精度で算出される。また、第1および第2の受光部の補正された出力信号に基づいて、測定対象物が第1の状態、第2の状態または第3の状態のいずれにあるかが高い精度で判定される。さらに、第1の受光部の補正された出力信号および第2の受光部の補正された出力信号の少なくとも一方に基づいて、第1の焦点からの測定対象物の位置ずれ量が高い精度で算出される。
(6)制御部は、算出された測定対象物の第2の方向における位置および測定対象物の第1の方向の位置ずれ量に基づいて、第1の方向および第2の方向における測定対象物の位置を示す画像を表示するための画像データを生成してもよい。
この場合、画像データに基づいて第1の方向および第2の方向における測定対象物の位置を示す画像を表示することが可能になる。それにより、使用者は、画像データに基づく画像を視認することにより、第1の方向および第2の方向における測定対象物の位置を容易かつ即座に認識することができる。
(7)制御部は、算出された測定対象物の第2の方向における位置および測定対象物の第1の方向の位置ずれ量に基づいて、測定対象物が予め定められた有効測定領域内に位置するか否かを判定し、測定対象物が有効測定領域内に位置しない場合に、測定対象物が有効測定領域から外れたことを示す報知信号を生成してもよい。
この場合、第1の方向および第2の方向において測定対象物が予め定められた有効測定領域内に位置するか否かが判定される。測定対象物が有効測定領域内に位置しない場合に、報知信号により測定対象物が有効測定領域から外れたことが示される。それにより、測定対象物の位置が有効測定領域から外れた場合でも、報知信号に基づいて測定対象物を有効測定領域内へ移動させることができる。
(8)投光部は、測定空間に一定幅を有する平行光を投射するように構成され、第1の光学系は、測定空間を通過した平行光を第1の受光部に導くように構成され、第2の光学系は、測定空間を通過した平行光を第2の受光部に導くように構成され、第1の受光部は、第1の光学系により導かれた平行光の幅方向に並ぶ複数の画素を有する第1のイメージセンサを含み、第2の受光部は、第2の光学系により導かれた平行光の幅方向に並ぶ複数の画素を有する第2のイメージセンサを含み、制御部は、第1のイメージセンサの出力信号に基づいて第2の方向における測定対象物のエッジの位置を算出するように構成されてもよい。
この場合、投光部から一定幅を有する平行光が投射される。測定空間を通過した平行光が、第1の光学系により第1の受光部に導かれ、第1のイメージセンサの複数の画素に入射する。第1のイメージセンサは受光量を示す信号を出力する。また、測定空間を通過した平行光が、第2の光学系により第2の受光部に導かれ、第2のイメージセンサの複数の画素に入射する。第2のイメージセンサは受光量を示す信号を出力する。
第1のイメージセンサおよび第2のイメージセンサの出力信号に基づいて、測定対象物が第1、第2または第3の状態のいずれにあるかが容易かつ正確に判定される。また、第1のイメージセンサの出力信号に基づいて第2の方向における測定対象物の位置が算出される。
さらに、第1のイメージセンサの出力信号に基づいて、第2の方向における測定対象物のエッジの位置が算出される。この場合、第1の方向において測定対象物を第1の焦点に移動させることにより、測定対象物のエッジの位置の測定精度を容易に向上させることができる。
(9)第2のイメージセンサは、第2の光学系により導かれた平行光の幅方向および厚み方向に二次元的に並ぶ複数の画素を有し、制御部は、第2のイメージセンサの出力信号に基づいて平行光の厚み方向に対する測定対象物のエッジの傾きを検出し、検出された傾きに基づいて、算出された測定対象物のエッジの位置を補正するように構成されてもよい。
この場合、測定空間を通過した平行光が、第2の光学系により第2の受光部に導かれ、第2のイメージセンサの二次元的に並ぶ複数の画素に入射する。それにより、第2のイメージセンサからの出力信号に基づいて、第2の受光部に導かれた平行光の幅方向および厚み方向における受光量分布が得られる。得られた受光量分布に基づいて、平行光の厚み方向に対する測定対象物のエッジの傾きを正確に検出することが可能になる。
検出された傾きに基づいて、算出された測定対象物のエッジの位置が補正される。それにより、平行光の幅方向および厚み方向における受光量分布を得るための新たな構成を必要とすることなく、低コストで測定対象物のエッジの位置の測定精度をより向上させることが可能になる。
(10)光学測定装置は、受光量を示す信号を出力する第3の受光部と、測定空間を通過した平行光を第3の受光部に導く第3の光学系とをさらに備え、第3の受光部は、第3の光学系により導かれた平行光の幅方向および厚み方向に二次元的に並ぶ複数の画素を有する第3のイメージセンサを含み、制御部は、第3のイメージセンサの出力信号に基づいて平行光の厚み方向に対する測定対象物のエッジの傾きを検出し、検出された傾きに基づいて、算出された測定対象物のエッジの位置を補正するように構成されてもよい。
この場合、測定空間を通過した平行光が、第3の光学系により第3の受光部に導かれ、第3のイメージセンサの二次元的に並ぶ複数の画素に入射する。それにより、第3のイメージセンサからの出力信号に基づいて、第3の受光部に導かれた平行光の幅方向および厚み方向における受光量分布が得られる。得られた受光量分布に基づいて、平行光の厚み方向に対する測定対象物のエッジの傾きを正確に検出することが可能になる。検出された傾きに基づいて、算出された測定対象物のエッジの位置が補正される。それにより、簡単な構成で測定対象物のエッジの位置の測定精度をより向上させることが可能になる。
10 投光部
10a,20a,30a 筐体
11 光源
12 拡散部
13 投光レンズ
21 第1のレンズ
22 絞り
23 第2のレンズ
24 第1のイメージセンサ
25 ビームスプリッタ
26 ハーフミラー
27 第2のイメージセンサ
28 第3のイメージセンサ
30 コントローラ
31a,31b,31c A/D変換器
32 信号処理部
40 表示装置
50 プログラマブルコントローラ
60 移動装置
201 第1の光学系
202 第2の光学系
203 第3の光学系
321 CPU
322 データ用メモリ
323 プログラム用メモリ
324 表示部
325 操作部
326 出力回路
500 測定対象物
612 光ファイバ
610 加熱炉
611 母材
CA1,CA2,CA4,CA4 ケーブル
E1,E2 エッジ
FP1 第1の焦点
FP2 第2の焦点
MA 有効測定領域
MS 測定空間
Claims (7)
- 測定対象物が配置されるべき測定空間へ第1の方向に帯状の平行光を投射する投光部と、
第1および第2のイメージセンサと、
前記測定空間内に第1の焦点を有し、前記測定空間を通過する前記投光部からの光を前記第1のイメージセンサに導く第1の光学系と、
前記測定空間内で前記第1の方向における前記第1の焦点の位置と異なる位置に第2の焦点を有し、前記測定空間を通過する前記投光部からの光を前記第2のイメージセンサに導く第2の光学系と、
制御部とを備え、
前記第1のイメージセンサは、前記第1の光学系により導かれた平行光の幅方向に並ぶ複数の画素を有し、前記平行光の幅方向における受光量分布を示す信号を出力し、
前記第2のイメージセンサは、前記第2の光学系により導かれた平行光の幅方向に並ぶ複数の画素を有し、前記平行光の幅方向における受光量分布を示す信号を出力し、
前記制御部は、
前記第1のイメージセンサの出力信号に基づいて前記第1の方向に交差する第2の方向における前記測定対象物の寸法および位置を算出するとともに、前記第1のイメージセンサの出力信号の演算により前記第1の方向における前記第1の焦点からの前記測定対象物の位置ずれ量に対応する第1の値を算出し、
前記第2のイメージセンサの出力信号の演算により前記第1の方向における前記第2の焦点からの前記測定対象物の位置ずれ量に対応する第2の値を算出し、
前記第1および第2の値に基づいて、前記第1の方向における前記測定対象物の位置を算出し、
算出された前記第1の方向における前記測定対象物の位置および前記第2の方向における前記測定対象物の位置に基づいて、前記第1および第2の方向に平行な平面内における前記測定対象物の位置を示す画像データを生成する、光学測定装置。 - 前記測定空間に前記測定対象物が存在しない場合における前記第1および第2のイメージセンサによる基準の受光量分布をそれぞれ示す第1および第2の基準データを予め記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記測定対象物の測定時に、前記記憶部に記憶された前記第1および第2の基準データに基づいて、前記第1および第2のイメージセンサの出力信号により示される受光量分布のうち前記測定対象物を除く前記測定空間の部分に対応する受光量分布が基準の受光量分布に等しくなるように前記第1および第2のイメージセンサの出力信号を補正し、補正された前記第1のイメージセンサの出力信号に基づいて前記第2の方向における前記測定対象物の寸法および位置を算出し、補正された前記第1および第2のイメージセンサの出力信号に基づいて前記第1および第2の値を算出する、請求項1記載の光学測定装置。 - 前記第1の値は、前記測定対象物が予め定められた有効測定領域内に位置する場合にしきい値以上になり、前記測定対象物が予め定められた有効測定領域外に位置する場合に前記しきい値よりも小さくなり、
前記制御部は、前記第1の値が前記しきい値よりも小さいか否かを判定し、前記第1の値が前記しきい値よりも小さい場合に、前記測定対象物が前記有効測定領域から外れたことを示す報知信号を生成する、請求項1または2記載の光学測定装置。 - 前記第2のイメージセンサは、前記第2の光学系により導かれた平行光の幅方向および厚み方向に二次元的に並ぶ複数の画素を有し、
前記制御部は、前記第2のイメージセンサの出力信号に基づいて前記平行光の厚み方向に対する前記測定対象物のエッジの傾きを検出し、検出された傾きに基づいて、算出された前記測定対象物のエッジの位置を補正するように構成される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学測定装置。 - 受光量を示す信号を出力する第3のイメージセンサと、
前記測定空間を通過した平行光を前記第3のイメージセンサに導く第3の光学系とをさらに備え、
前記第3のイメージセンサは、前記第3の光学系により導かれた平行光の幅方向および厚み方向に二次元的に並ぶ複数の画素を有し、
前記制御部は、前記第3のイメージセンサの出力信号に基づいて前記平行光の厚み方向に対する前記測定対象物のエッジの傾きを検出し、検出された傾きに基づいて、算出された前記測定対象物のエッジの位置を補正するように構成される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学測定装置。 - 前記制御部により生成される画像データに基づいて前記測定対象物の位置を示す画像を表示する表示部をさらに備え、
前記制御部は、現時点よりも前の時点で算出された前記測定対象物の位置を示す画像を、現時点で算出される前記測定対象物の位置を示す画像とは異なる態様で前記表示部に表示させる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学測定装置。 - 前記制御部により生成される画像データに基づいて前記測定対象物の位置を示す画像を表示する表示部をさらに備え、
前記制御部は、前記測定対象物の位置を示す画像とともに、前記測定対象物が位置すべき領域を示す画像を前記表示部に表示させる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学測定装置。
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