JPH0443765Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本考案は、光学式寸法測定装置に係り、特に、
平行走査ビームを利用して測定対象物の寸法等を
測定する光学式寸法測定装置の改良に関する。

【従来の技術】

例えば特開昭60−162905に開示されている如
く、ポリゴンミラー又は音叉偏向器による放射状
走査光ビームを、コリメータレンズにより平行走
査光ビームに変換し、測定対象物を走査すること
により、この測定対象物によつて前記平行走査光
ビームが遮られて生ずる暗部又は明部の時間の長
さから測定対象物の寸法や形状を測定する光学式
寸法測定装置が知られている。 これは例えば第５図に示す如く、ビーム発生器
１０、該ビーム発生器１０からのレーザビーム１
２を回転走査ビーム１７に変換するポリゴンミラ
ー１６及び該回転走査ビーム１７を平行走査ビー
ム２０とするコリメータレンズ１８を含む平行走
査ビーム発生装置２と、測定対象物２４を通過し
た前記平行走査ビーム２０の明暗を検出する計測
用受光素子２６を含む受光装置４と、前記平行走
査ビーム２０が測定対象物２４によつて遮られて
生じる暗部又は明部の時間の長さから測定対象物
２４の寸法に関する測定値を求める電子回路６と
を含んで構成されている。 このような光学式測定装置においては、ビーム
発生器１０からのレーザビーム１２を、例えば固
定ミラー１１でポリゴンミラー１６に向けて回転
走査ビーム１７に変換し、更にコリメータレンズ
１８で平行走査ビーム２０に変換して測定対象物
２４を高速走査し、例えば集光レンズ２２で計測
用受光素子２６に集束する。その際、測定対象物
２４によつて生じる暗部又は明部の時間の長さか
ら、測定対象物２４の走査方向（Ｙ方向）寸法を
測定するものである。 即ち、平行走査ビーム２０の明暗は計測用受光
素子２６の出力の変化として検出され、プリアン
プ２８ａで増幅され、電圧比較器２９ａで波形整
形された後、セグメント選択回路３０に送られ
る。この波形整形により、第６図に示す如く、プ
リアンプ２８ａの出力Ａが参照レベル設定回路６
０で生成された参照信号Ｂと比較されて出力Ｃに
なるこの参照レベル設定回路６０は、例えばダイ
オード６３、コンデンサ６２、可変抵抗器６１ｂ
によつて参照信号Ｂが出力Ａの最大値の1/2即ち
理想参照レベルになり、ビーム発生器１０の出力
変動があつても、ある時定数でそれに追従するよ
うに設計されている。 前記セグメント選択回路３０は、前記出力Ｃか
ら測定対象物２４の測定対象セグメントが走査さ
れている時間ｔの間だけゲート回路３２を開く働
きをする。セグメントの選択は、例えばキーボー
ド４６からの入力によつてマイクロプロセツサ
（CPU）４８のコントロール、データバス５０を
通して行える。 前記ゲート回路３２は、クロツクパルス発振器
３４のクロツクパルスCPの中の、時間ｔに対応
するクロツクパルスＰを取出して計数回路３６ａ
に入力する。計数回路３６ａは、クロツクパルス
Ｐを計数し、その値はマイクロプロセツサ４８で
処理されて、測定対象物２４の例えば外径として
デジタル表示器３８に表示される。 一方、前記ポリゴンミラー１６は、クロツクパ
ルスCPを分周回路４０によつて分周し、パワー
アンプ４２で増幅したクロツクパルスで駆動され
るパルスモータ４４によつて回転されている。 前記回転走査ビーム１７の走査範囲の上限近傍
及び下限近傍には、例えばタイミング用受光素子
１３，１４がそれぞれ設けられており、これら受
光素子１３，１４の出力は、それぞれプリアンプ
２８ｂ，２８ｃで増幅され、電圧比較器２９ｂ，
２９ｃで可変抵抗器６１ａによる参照電圧を基準
に整形される。電圧比較器２９ｂの出力は計数回
転３６ｂで計数され、例えば測定値の平均化の際
の測定回数を与える。又、電圧比較器２９ｃの出
力は、例えば計数回路３６ａのリセツト信号を与
えている。

【考案が解決しようとする問題点】

前記のような光学式寸法測定装置によれば高精
度の測定が可能であるが、従来は、ビーム発生器
の寿命による出力の減衰や光学系の汚れによる受
光出力の低下の警報表示がなく、知らない間に測
定精度が低下している場合があつた。このような
問題は、特にインライン計測で粉塵等の出る環境
での使用が増加していることを考慮すると、大き
な問題である。

【考案の目的】

本考案は、前記従来の問題点を解消するべくな
されたもので、新たに受光素子を付加すること
く、簡単な構成で、光学系の汚れによつて測定精
度が低下したことや、ビーム発生器の寿命が来て
いることを、それぞれ容易に知ることができ、常
に高精度の測定を行うことができる光学式寸法測
定装置を提供することを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本考案は、ビーム発生器、該ビーム発生器から
の光ビームを走査ビームに変換する手段及び該走
査ビームを平行走査ビームとするコリメータレン
ズを含む平行走査ビーム発生装置と、測定対象物
を通過した前記平行走査ビームの明暗を検出する
計測用受光素子を含む受光装置と前記平行走査ビ
ームが測定対象物によつて遮られて生じる暗部又
は明部の時間の長さから測定対象物の寸法に関す
る測定値を求める電子回路とを含んで構成された
光学式寸法測定装置において、測定対象物の走査
範囲外で、前記走査ビームを検出するタイミング
用受光素子と、前記計測用受光素子の出力の最大
値を保持する手段と、該最大値が、前記タイミン
グ用受光素子で検知した前記ビーム発生器の出力
に対して設定した割合以下になつた時に、光学系
の汚れを示す警報表示を行う手段と、前記タイミ
ング用受光素子で検知した前記ビーム発生器の出
力が設定値以下になつた時に、ビーム発生器の寿
命が来ていることを示す警報表示を行う手段とを
備えることにより、前記目的を達成したものであ
る。

【作用】

本考案は、前記のような平行走査ビーム発生装
置と受光装置と電子回路とを含んで構成された光
学式寸法測定装置において、測定対象物の走査範
囲外で、前記走査ビームを検出するタイミング用
受光素子と、前記計測用受光素子の出力の最大値
を保持する手段と、該最大値が、前記タイミング
用受光素子で検知した前記ビーム発生器の出力に
対して設定した割合以下になつた時に、光学系の
汚れを示す警報表示を行う手段と、前記タイミン
グ用受光素子で検知した前記ビーム発生器の出力
が設定値以下になつた時に、ビーム発生器の寿命
が来ていることを示す警報表示を行う手段と、を
備えるようにしている。 従つて、新たに受光素子を付加するごとく、簡
単な構成で、光学系の汚れによつて測定精度が低
下したことや、ビーム発生器の寿命が来ているこ
とを、それぞれ容易に知ることができ、常に高精
度の測定を行うことができる。

【実施例】

以下図面を参照して、本考案の実施例を詳細に
説明する。 本考案の比較例は、第１図に示す如く、前出第
５図に示した従来例と同様の光学式寸法測定装置
において、平行走査ビーム発生装置２に、固定ミ
ラー１１の代りの半透鏡１５と、該半透鏡１５を
透過したレーザビームを受光するモニタ用受光素
子２７が設けられている。又、電子回路６には、
前記モニタ用受光素子２７の出力を増幅するプリ
アンプ２８ｄと、該プリアンプ２８ｄの出力を
Ａ／Ｄ変換してマイクロプロセツサ４８に取込む
ためのＡ／Ｄコンバータ７０ａが設けられてい
る。又、従来例の参照レベル設定回路６０の代り
に、プリアンプ２８ａの出力の一部を取込むため
のダイオード７７と、コンデンサ７８と、バツフ
アアンプ７６と、スイツチ７９と、抵抗８０から
なるピーク電圧保持回路７５が設けられている。
このピーク電圧保持回路７５の出力はＡ／Ｄコン
バータ７０ｂを介してマイクロプロセツサ４８に
取込まれる。 更に前記電圧比較器２９ａに入力される参照レ
ベルは、マイクロプロセツサ４８で設定され、出
カラツチ型のＤ／Ａコンバータ７２を介して該電
圧比較器２９ａに入力される。 電子回路６には、更に発光ダイオード等からな
る警報表示器５２も設けられている。この警報表
示器５２は、例えば第２図に示す如く、表示部８
のフロントパネルに、デジタル表示器３８やキー
ボード４６と並べて配置されている。第２図にお
いて、９０はパワースイツチ、９２はプリンタで
ある。 他の点については前記従来例と同様であるので
説明は省略する。 以下、比較例の作用を説明する。 前記ビーム発生器１０のレーザビーム１２の一
部は、半透鏡１５で反射され、従来と同様にポリ
ゴンミラー１６に向い、平行走査ビーム２０に変
換される。一方、レーザビーム１２の残部は、半
透鏡１５をそのまま透過してモニタ用受光素子２
７に到達し、光電変換されプリアンプ２８ｄで増
幅されてから、Ａ／Ｄコンバータ７０ａを経由し
てマイクロプロセツサ４８に取込まれる。 前記平行走査ビーム２０の測定対象物２４によ
る明暗は、従来と同様に計測用受光素子２６の出
力変化として検出され、プリアンプ２８ａで増幅
された後、電圧比較器２９ａの一方の入力及びピ
ーク電圧保持回路７５に印加される。ピーク電圧
保持回路７５では、まず、マイクロプロセツサ４
８の指令でスイツチ７９を閉じて、コンデンサ７
８の放電をした後でスイツチ７９を開くことによ
つて、ダイオード７７の働きで出力Ａの最大値が
保持される。この最大値は、バツフアアンプ７６
及びＡ／Ｄコンバータ７０ｂを介してマイクロプ
ロセツサ４８に取込まれる。 なお、Ａ／Ｄコンバータ７０ｂとして高速Ａ／
Ｄコンバータを用いた場合には、ピーク電圧保持
回路７５を省略することができる。 調整段階においては、プリアンプ２８ａの出力
の最大値とプリアンプ２８ｄの出力とが等しくな
るようにゲイン調節をしておき、測定時には、マ
イクロプロセツサ４８にＡ／Ｄコンバータ７０ａ
の出力を取込み、その値の例えば1/2をＤ／Ａコ
ンバータ７２に設定して参照信号Ｂを生成し、出
力Ａを波形整形する。 第３図にこのときの出力Ａと参照信号Ｂの関係
の一例を示す。 一方、Ａ／Ｄコンバータ７０ｂの出力値は、
Ａ／Ｄコンバータ７０ａの出力値と比較されてお
り、計測用受光素子２６の出力の最大値が、出荷
時に等しくなるよう予めゲイン調整しておいたビ
ーム発生器１０の出力の例えば80％以下になつた
時に、前記警報表示器５２の１つ（「光学系の汚
れ」を表示するもの）をオンとするようにされて
いる。従つて、光学系の汚れによるレーザビーム
の減衰を知ることができる。 又、ビーム発生器１０の出力が出荷時の出力の
例えば60％以下になつた時に、前記警報表示器５
２の他の１つ（「レーザ寿命」を表示するもの）
をオンとするようにされている。従つて、レーザ
寿命も検知することができる。又、専用の警報表
示器５２をそれぞれ設けることなく、共用とした
り、あるいは、デジタル表示器３８に例えば異な
るエラーコードで表示したりすることもできる。 次に、本考案の実施例を詳細に説明する。 本実施例は、第４図に示す如く、前記比較例と
同様の光学式測定装置において、半透鏡１５及び
モニタ用受光素子２７を廃すると共に、電子回路
６に、プリアンプ２８ｃを介して入力されるタイ
ミング用受光素子１４の出力の最大値を保持する
電圧保持回路６４を設け、該電圧保持回路６４の
出力を前記Ａ／Ｄコンバータ７０ａを介してマイ
クロプロセツサ４８に取込むようにしたものであ
る。 他の構成については前記比較例と同様であるの
で説明は省略する。 以下、実施例の作用を説明する。 前記タイミング用受光素子１４からは周期的な
パルス出力があり，それはプリアンプ２８ｃで増
幅した後、従来の電圧比較器２９ｃに入力してリ
セツト信号の生成に利用すると共に、本実施例で
は電圧保持回路６４にも入力して参照信号Ｂ及び
レーザ出力信号の生成にも利用する。即ち、電圧
保持回路６４では、まずマイクロプロセツサ４８
の指令でスイツチ６９を閉じてコンデンサ６７の
放電をした後でスイツチ６８を開いて、ダイオー
ド６６の働きでプリアンプ２８ｃの出力の最大値
が保持され、その最大値はバツフアアンプ６５、
Ａ／Ｄコンバータ７０ａを介してマイクロプロセ
ツサ４８に取込まれる。 他の作用について、前記比較例と同様であるの
で説明は省略する。 この実施例においては、レーザ出力信号を発生
するための受光素子がタイミング用受光素子と兼
用されているので、新たに受光素子を設ける必要
がなく、構成が単純である。 なお、前記実施例においては、回転走査範囲の
出側に配設されたタイミング用受光素子１４の出
力を利用して参照信号Ｂ及びレーザ出力信号を生
成していたが、これらの生成に利用すべきタイミ
ング用受光素子は、これに限定されず、回転走査
範囲の入側に配設されたタイミング用受光素子１
３を利用したり、更には、平行走査ビーム２０の
走査範囲外に配設したタイミング用受光素子を利
用したりすることができる。 又、前記実施例においては、光ビームがレーザ
ビームとされていたが、光ビームの種類も、これ
に限定されない。

【考案の効果】

以上説明した通り、本考案によれば、新たに受
光素子を付加することなく、簡単な構成で、光学
系の汚れによる受光出力の低下や、ビーム発生器
の寿命が来ていることを、それぞれ容易に知るこ
とができる。従つて、異常原因に応じて迅速且つ
適切に対処することができ、測定精度の低下を避
けることができる。又、インライン計測等で環境
の悪い場所に設置する場合でも、例えば汚れの警
報に応じて清浄にする手段を設けることにより、
高精度の測定を維持できる等の優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、光学式寸法測定装置の比較例の要部
構成を示す、一部側面図を含む回路図、第２図
は、比較例で用いられている表示部を示す正面
図、第３図は、比較例における出力波形の例を示
す線図、第４図は、本考案の実施例の要部構成を
示す、一部側面図を含む回路図、第５図は、従来
の光学式測定装置の構成を示す、一部側面図を含
む回路図、第６図は、第５図に示した従来例で棒
状材の外径を測定した場合の検出信号とその整形
波形の例を示す線図である。 ２……平行走査ビーム発生装置、４……受光装
置、６……電子回路、１０……ビーム発生器、１
２……レーザビーム、１３，１４……タイミング
用受光素子、１５……半透鏡、１６……ポリゴン
ミラー、１７……回転走査ビーム、１８……コリ
メータレンズ、２０……平行走査ビーム、２４…
…測定対象物、２６……計測用受光素子、２７…
…モニタ用受光素子、４８……マイクロプロセツ
サ、５２……警報表示器、７０ａ，７０ｂ……
Ａ／Ｄコンバータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ビーム発生器、該ビーム発生器からの光ビーム
   を走査ビームに変換する手段及び該走査ビームを
   平行走査ビームとするコリメータレンズを含む平
   行走査ビーム発生装置と、 測定対象物を通過した前記平行走査ビームの明
   暗を検出する計測用受光素子を含む受光装置と、 前記平行走査ビームが測定対象物によつて遮ら
   れて生じる暗部又は明部の時間の長さから測定対
   象物の寸法に関する測定値を求める電子回路とを
   含んで構成された光学式寸法測定装置において、 測定対象物の走査範囲外で、前記走査ビームを
   検出するタイミング用受光素子と、 前記計測用受光素子の出力の最大値を保持する
   手段と、 該最大値が、前記タイミング用受光素子で検知
   した前記ビーム発生器の出力に対して設定した割
   合以下になつた時に、光学系の汚れを示す警報表
   示を行う手段と、 前記タイミング用受光素子で検知した前記ビー
   ム発生器の出力が設定値以下になつた時に、ビー
   ム発生器の寿命が来ていることを示す警報表示を
   行う手段と、 を備えたことを特徴とする光学式寸法測定装置。