JPH0529887B2 - - Google Patents

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JPH0529887B2
JPH0529887B2 JP57093240A JP9324082A JPH0529887B2 JP H0529887 B2 JPH0529887 B2 JP H0529887B2 JP 57093240 A JP57093240 A JP 57093240A JP 9324082 A JP9324082 A JP 9324082A JP H0529887 B2 JPH0529887 B2 JP H0529887B2
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JP
Japan
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support
telecentric
mirror
light beam
light
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JP57093240A
Other languages
English (en)
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JPS581120A (ja
Inventor
Studer Urs-Peter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zumbach Electronic Automatic
Original Assignee
Zumbach Electronic Automatic
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Publication date
Application filed by Zumbach Electronic Automatic filed Critical Zumbach Electronic Automatic
Publication of JPS581120A publication Critical patent/JPS581120A/ja
Publication of JPH0529887B2 publication Critical patent/JPH0529887B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/09Multifaceted or polygonal mirrors, e.g. polygonal scanning mirrors; Fresnel mirrors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、物体の寸法または位置を測定する方
法に関する。本発明の目的は、一定範囲にわたつ
て平行に偏向されるテレセントリツク光線発生装
置の使用下に物体の寸法または位置を測定する方
法を提供することである。この場合、テレセント
リツク光線発生装置は、寸法の比較的小さい簡単
な部材によつて光線の偏向を大きい範囲にわたつ
て達成しなければならない。少なくとも1組の回
転する平行平面ミラーを有する偏向装置によれ
ば、光線の偏向は簡単な関数、とくに正弦関数に
従つて行われる。この目的は、少なくとも1組の
平行平面の内面ミラーを有する支持体;支持体を
片側で回転可能に支持する装置を有し;支持体は
支持装置により支持された側に窓を備えかつ支持
装置により支持されているのと反対側が開いてお
り;種々の方向からの複数の光線を回転可能の支
持体に向ける装置を備え;さらに支持体から射出
するテレセントリツク光線を反射する複数の、光
線の数に等しいか、それより少ない固定ミラーを
有する、少なくとも1つのテレセントリツク光線
を発生する装置を使用し、物体をテレセントリツ
ク光線が偏向される特定範囲に導入し、支持体を
回転して光線を偏向させ、光線が物体の少なくと
も1つの一定位置にある時点ないしは回転する支
持体の回転角を求め、計算機を使用して、少なく
とも1つの時点ないしは少なくとも1つの角位置
から簡単な計算により、上記の少なくとも1つの
一定位置にある光線の位置、すなわち物体の寸法
または位置を計算することによつて達成される。
本発明の望ましい実施形によれば、光線を物体の
表面に対し所定の角度で向け、光線が物体の表面
の一定位置を通過する時点ないしはその際の回転
角から、物体の寸法または物体の位置を決定す
る。
次に本発明を図面により説明する。
第1図および第2図には、本発明において使用
する装置の実施例が示されている。
第1図は、レーザ発生器2から来る光線1を示
し、この入射光線1はその光軸に対し偏位Hを有
するテレセントリツク射出光線1′として偏向さ
せる。この偏向は正方形の回転ミラー系により行
われる。各2つの平行に相対するミラー面3の相
互間距離はSである。回転ミラー3はフランジ5
およびボス6と一体に形成されたリング4内に挿
入されている。部材4〜6はミラー3の支持体を
形成する。ボス6は正確に一定の角速度でたとえ
ば同期モータまたはパルスモータによつて駆動さ
れうる図示されていない軸と結合している。この
ような駆動装置は公知であり、本発明の対象では
ない。部材4,5および6からなる支持体は部材
4と5の間に互いに直角の4つの切欠を有し、そ
の範囲内にスリツト状の窓7がウエブ7′の間に
形成し、この窓から第2図に示すように入射光線
1が入射する。支持体4,5,6の軸は入射光線
1および射出光線1′の光軸に対して傾斜し、し
たがつてミラー面3も相当する傾斜を有する。そ
れによつて第2図に示すように、ジグザグ形光路
が形成し、その際光線はそれぞれ2つの相対する
ミラー面3で反射される。反射の状態は第1図に
示されている。この図により、ミラー系の一定の
回転角に対し、入射光線および反射光線の光軸に
対し2つのミラーが垂直、2つのミラーが平行に
あるゼロ位置から、入射光線1が後方にあるミラ
ー面で2αの角度で反射され、次に後方にある有
効ミラー面でも同じ2αの角度で反射させること
が明らかである。それゆえ、射出光線はつねに入
射光線の軸と正確に平行に射出し、ミラー面がた
とえば第1図に矢印で示す時計方向に連続的に回
転する際繰返し下から上へ運動する。第1図から
明らかなように偏向は H=2S・sinα であり、ここにSは相対するミラー面3の相互間
距離である。
上記により第1図および2図の装置がきわめて
簡単な要素、たとえば平面ミラーから構成されて
いて、この部材によりきわめて簡単な関数による
射出光線の運動が生ずることは容易に明らかであ
る。この数学的関係は簡単な条件が充足される場
合、すなわち回転ミラー系の回転軸が入射光線1
の光軸にあり、ミラー面がこの軸に対し正確に対
称にかつ平行に配置され、ミラー系の回転角を正
確に検出しうる場合、非常に正確である。
第1図および第2図の参考図による実施例の重
要な利点はミラー系が回転軸に対し線対称に形成
され、したがつて釣合つていることにある。同様
の対称系は2つまた4つ以上のミラー面が任意の
多角形配置で存在する場合に得られる。しかし2
つまたは4つのミラーを有する実施例は、もつと
多数のミラー面を有する系に比して、偏向したテ
レセントリツク光線または光束の振幅がミラー系
の与えられた寸法に対し最大になる利点を有す
る。
第1図のミラー3にミラー系の回転軸内の1つ
の平面ミラーが相対するもう1つの実施例が可能
である。光線はこのようなミラーによつて図示の
ミラー系と同様に反射されるけれど、横の偏向が
全体で半分の大きさであり、回転ミラー系の釣合
をとることが必要になる。
次に、上述したような装置を使用して物体の寸
法および位置を測定する方法を光路図により説明
する。
第3図においては、互いに垂直な2つの光軸方
向のテレセントリツク光線を得るため、さらに他
のミラーが配置されている。第1図および第2図
と同じ部分は同じ番号で示す。光源2の光線は半
透明ミラー30で2つの光線1aおよび1bに分
割され、これらの光線はさらにミラー31および
32で正方形回転ミラー系3に送られる。光線は
そこからさらにミラー33および34を介して測
定物体35が存在する測定範囲に達する。テレセ
ントリツク光線1aおよび1bは測定範囲で互い
に直交し、したがつて物体を2次元的に検出する
ことができる。レンズ36および37により光線
はホトセルまたはダイオード38および39に集
光し、これらから電気信号が評価のため計算装置
へ送られる。光線のフエードアウトおよびフエー
ドインの瞬間にそれぞれミラー系3が存在する角
位置が確認され、その際記憶させた簡単な正弦関
数により光軸に対するどの位置でフエードアウト
およびフエードインが行われたかを求めることが
できる。それによつて物体の寸法および位置を測
定することができる。矢印は光線の進行方向を示
す。
第4図はもう1つの実施例を示す。光線1は半
透明ミラー41によつて光線1aおよび1bに分
割され、ミラー42および43を介して回転ミラ
ー系3へ送られる。テレセントリツク射出光線は
ミラー44および45を介して測定物体46が存
在する測定範囲へ達する。テレセントリツク光線
の範囲は互いに一定の距離だけ離れている。光線
1aおよび1bのミラー系3への入射方向および
ウエブ7′間の窓7の幅は時間的に交互にずれて
テレセントリツク光線1aまたは1bが測定範囲
に達するように選ばれる。それゆえ1つの同じ集
光レンズ47により2つの光線を共通のホトセル
48へ集光し、このホトセルからすべての所要信
号を計算機に送ることもできる。第4図の実施例
によれば与えられた回転ミラー系3の寸法に対し
第1図および第2図の場合の2倍の大きさの物体
を測定することができる。しかしこの装置により
任意に小さい物体を測定することもでき、その際
この物体はテレセントリツク光線の1つ(1aま
たは1b)の範囲の中心に配置され、計算機はそ
れに応ずる評価のため切換えられる。
第5図はさらに他の実施例を示す。光線1は第
1半透明ミラー51により光線の1/3が光線1c
として直接回転ミラー系3に当たる。ミラー51
を透過した2/3の光線はほぼ第4図に相当する案
内により前方からミラー系3へ入射する。テレセ
ントリツク光線1a〜1cは直接またはミラー5
2および53を介して互いに平行に射出し、それ
によつて測定範囲はミラー系の寸法に対し3倍に
なり、大きい物体54を測定することが可能にな
る。第5図による実施例でテレセントリツク光線
を時間的に順次に発生させることが不可能な場合
には、各テレセントリツク光線の範囲に第5図に
示すように集光レンズ55および光電変換器56
を配置することができる。
第6図は第1図および2図の装置を使用する実
施例を示し、第1および2図と同じ部分は同じ番
号で示す。入射光線1はケーシング15内の空間
を最大に利用するため反射ミラー16を介して回
転ミラー系3に達し、反射された光線1′はケー
シング15の光学窓17を通つて物体19の表面
18へ一定の傾斜角で当たる。ケーシング内に配
置された光学系21を有する受光器20は光線
1″が光軸22内の特定位置へ当たる場合に応答
する。第6図には光線1′がミラー系3の回転に
対し、物体19またはその表面18が光学系21
から近いかまたは遠く離れているかに応じて異な
る瞬間に、光軸22内の前記特定位置に達するこ
とが示されている。したがつて光線1′が表面1
8の一定位置へ当たる際の時点または瞬間的回転
角から物体19またはその表面18の位置を推知
することができる。この位置の計算は入力情報と
してミラー系の回転角を入力する計算機によつて
簡単に行われる。その際光線1″は表面18が位
置a1またはa2にあるかに応じて回転角α1またはα2
で表面の前記位置に達することが確認される。計
算機は簡単な正弦関数により表面18がどの位置
にあるかを求めることができる。それゆえ、測定
装置の幾何学的条件から計算機の固有の較正なし
に、ただちに換算された正しい測定値を得るよう
にプログラミングまたは調節することができる。
もちろん偏向装置の他の構成および使用により
物体の寸法および大きさを測定することも可能で
ある。たとえば第3図または第4図のミラーは選
択的に第3図による2次元的測定または第4図に
よる大きい物体の測定に切換えうるように構成す
ることができる。測定の評価は公知法で行われ
る。たとえば1つまたは多数のテレセントリツク
構成の範囲内に光学的スクリンまたは測定バーが
あり、計算機が発生する光パルスより測定物体の
大きさおよび/または位置を計算することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図で本発明で使用する装置を
示す参考図であつて、第1図は正面図、第2図は
第1図に示す装置の軸方向断面図であり、第3図
〜第6図は上記装置を使用する本発明による測定
方法を説明するためのもので、第3図は互いに垂
直な2つの光軸方向のテレセントリツク光線を利
用する実施例、第4図は物体の2次元的測定に使
用される実施例および第5図は大きい物体の測定
に使用される実施例の光路図である。 1……入射光線、1a,1b,1c……テレセ
ントリツク光線、3……回転ミラー系、7……
窓、7′……ウエブ、15……ケーシング、16
……ミラー、17……窓、19……物体、20…
…受光器、21……光学系、30……半透明ミラ
ー、31,32,33,34……ミラー、35…
…物体、36,37……集光レンズ、38,39
……ダイオード、41……半透明ミラー、42,
43,44,45……ミラー、46……物体、4
7……集光レンズ、48……ホトセル、51……
半透明ミラー、52,53……ミラー、54……
物体、55……集光レンズ、56……ホトセル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 物体の寸法または位置を測定する方法におい
    て、少なくとも1組の平行平面の内面ミラーを有
    する支持体;支持体を片側で回転可能に支持する
    装置を有し;支持体は支持装置により支持された
    側に窓を備えかつ支持装置により支持されている
    のと反対側が開いており;種々の方向からの複数
    の光線を回転可能の支持体に向ける装置を備え;
    さらに支持体から射出するテレセントリツク光線
    1a,1b,1cを反射する複数の、光線の数に
    等しいか、それより少ない固定ミラー33,3
    4;44,45;52,53を有する、少なくと
    も1つのテレセントリツク光線を発生する装置を
    使用し、物体をテレセントリツク光線が偏向され
    る特定範囲に導入し、支持体を回転して光線を偏
    向させ、光線が物体の少なくとも1つの一定位置
    にある時点ないしは回転する支持体の回転角を求
    め、計算機を使用して、少なくとも1つの時点な
    いしは少なくとも1つの角位置から簡単な計算に
    より、上記の少なくとも1つの一定位置にある光
    線の位置、すなわち物体の寸法または位置を計算
    することを特徴とする物体の寸法または位置を測
    定する方法。 2 光線を物体の表面に対し所定の角度で向け、
    光線が物体の表面の一定位置を通過する時点ない
    しはその際の回転角から、物体の寸法または物体
    の位置を確かめる、特許請求の範囲第1項記載の
    方法。
JP57093240A 1981-06-04 1982-06-02 テレセントリツク光線を発生する装置および物体の寸法または位置を測定する方法 Granted JPS581120A (ja)

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JPS581120A JPS581120A (ja) 1983-01-06
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JP (2) JPS581120A (ja)
AU (1) AU554732B2 (ja)
CA (1) CA1175129A (ja)
CH (1) CH658523A5 (ja)
DE (1) DE3220790C2 (ja)
ES (1) ES8304671A1 (ja)
GB (1) GB2100467B (ja)
IT (1) IT1151256B (ja)
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