JPH07159134A - 外形寸法測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で被測定物の保持を容易とし測定範囲を
明確にする。 【構成】 投光レンズ２８では入射した光はガルバノミ
ラー２６の駆動に応じて図１のａからｂまで移動する。
この光は、ビームスプリッタ３０、１／４λ板３２を通
過（１回目）して丸棒３４及びその周辺を走査し、その
反射光は１／４λ板３２を通過し（２回目）、ビームス
プリッタ３０によって図１の右方向へ直角に屈曲され、
ラインセンサ３８へと至る。ラインセンサ３８では、半
導体レーザ２２の出力に同期して、図１の下から上にか
けて順次光を受光し、コントローラでは、アナログ処理
回路から入力されるデータに基づいて丸棒３４の外形寸
法を演算して表示器４０に表示される。光路の一部を共
通として実質的に光路長を短くすることができ、装置を
小型化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の外形寸法を
測定する外形寸法測定器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、外形寸法測定器としては、図３に
示されるような構造のものが市販されている。

【０００３】図３に示される如く、外形寸法測定器１０
０は、矩形ブロック状のベース部１０２を備え、このベ
ース部１０２の長手方向両端上面からはそれぞれ支柱部
１０４、１０６が延設され、全体として略コ字型の検査
台１０８が形成されている。支柱部１０４、１０６の互
いに向き合った面には、それぞれラインセンサ１１０の
投光部１１０Ａと受光部１１０Ｂとが配設されている。
受光部１１０Ｂは複数の画素（ピクセル）が１列に配列
されており、投光部１１０Ａからの光の出力に同期して
順次光を受光するようになっている。

【０００４】被測定物（例えば丸棒１１２）の外形（こ
の場合は外径）を測定する場合には、この丸棒１１２を
投光部１１０Ａと受光部１１０Ｂとの間の空間に配置
し、ラインセンサ１１０によって支柱部１０４、１０６
の上方から下方にかけて走査することにより、図４
（Ａ）に示されるような波形を得ることができる。

【０００５】この測定波形を、コンパレータ（図示省
略）にかけることによって矩形波に変換し（図４（Ｂ）
参照）、その立ち上がりから立ち下がりまでの画素数を
カウントして画素サイズ（走査方向）を乗算することに
よって、丸棒１１２の外径を得ることができる。

【０００６】また、図４（Ａ）の測定波形を微分して立
ち上がりと立ち下がりとにパルス波形を形成し（図４
（Ｃ）参照）、この一対のパルス波形間の画素数をカウ
ントし画素サイズを乗算するようにしても、丸棒１１２
の外径を得ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構造の外形寸法測定器１００では、被測定物を空間に
保持しなければならず、このため被測定物の両端を何ら
かの手段で保持するといった構造を必要とし、装置全体
が大型となる。

【０００８】また、投光部１１０Ａから受光部１１０Ｂ
までの距離が必ず必要であり、これも装置が大型となる
原因にもなっている。

【０００９】さらに、被測定物の配置位置が空間である
ため、ラインセンサ１１０による測定範囲が不明確とな
り、測定有効幅を逸脱する可能性がある。

【００１０】本発明は上記事実を考慮し、小型で被測定
物の保持が容易であり、かつ測定範囲を明確にすること
ができる外形寸法測定器を得ることが目的である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、被測定物の外形寸法を測定する外形寸法測定器であ
って、被測定物を載置すると共に該載置面が鏡面とされ
たベース板と、前記ベース板に対応配置され前記ベース
板の所定範囲を走査する走査光を出力する走査手段と、
前記走査手段とベース板との間に配設され、前記走査手
段からの走査光とベース板からの反射光とを偏光するこ
とによって、前記走査光又は反射光の一方を透過し他方
を反射させる偏光手段と、前記走査手段に同期して反射
光を受光し、電気信号に変換する光電変換素子と、前記
光電変換素子からの信号に基づいて被検査物の外形を演
算する演算手段と、を有している。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、走査手段から
走査光が出力されると偏光手段を通過する際に透過又は
反射してベース板へと至る。このベース板上には被測定
物が載置されており、走査光が少なくともこの被測定物
とその周囲を走査する。ベース板の被測定物載置面は鏡
面とされているため、被測定物以外を走査した光は光量
が変化することなく、反射光となる。一方、被測定物を
走査した範囲は光量が小さくなって反射光となる。これ
らの反射光は偏光手段によって前記走査光に対して偏光
されるため、走査光が透過してきた場合には反射され、
反射してきた場合には透過する。すなわち走査光と反射
光との一部の光路を同一光路となる。実質的な光路長を
短くすることができる。

【００１３】偏光手段を通過した反射光は光電変換素子
で受光され、電気信号に変換される。その後、例えば、
光電変換素子がＣＣＤラインセンサであれば、被測定物
を走査した反射光の画素数とこの画素のサイズ（走査方
向）とを乗算することにより、被測定物の外形寸法を得
ることができる。

【００１４】このように、本実施例では、ベース板に鏡
面を用い、走査光と反射光との一部の光路を共有するこ
とによって、光路長を短くでき、装置全体をコンパクト
にすることができる。また、被測定物をベース板上に載
置するのみでよいため、被測定物を空間に保持するとい
った、従来構造に比べて作業効率が向上する。

【００１５】

【実施例】図１には、本実施例に係る外形寸法測定器１
０が示されている。

【００１６】ベース板１２上には４本（図１では２本の
み記載）の柱１４が立設されており、ケーシング１６に
よって被覆された測定器本体１８が載置されている。

【００１７】ケーシング１６の下面、すなわちベース板
１２に向けられた面には矩形状の貫通孔２０が設けられ
ており、この貫通孔２０を光が通過する構造となってい
る。

【００１８】測定器本体１８の上方には半導体レーザ２
２が配設され、その出力方向にはコリメータレンズ２４
が配設され、拡散光が集光光に変換されるようになって
いる。

【００１９】コリメータレンズ２４の下流側にはガルバ
ノミラー２６が配設されている。このガルバノミラー２
６は、前記コリメータレンズ２４から出力される光を反
射する反射鏡面２６Ａと、この反射鏡面２６Ａを一定速
度で一定角度範囲内を往復回転する駆動部２６Ｂとで構
成されている。

【００２０】このため、ガルバノミラー２６の反射鏡面
２６Ａによって反射された光は、駆動部２６Ｂによる回
転角度（コリメータレンズ２４からの出力方向に対して
９０°を中心に左右約２５°の範囲）に応じて振られる
ようになっている。

【００２１】この振り幅に対応して投光レンズ２８（凸
レンズ）が配設されており、この投光レンズ２８によっ
て、全ての光がコリメータレンズ２４からの出力方向に
対して９０°の平行光とされるようになっている。すな
わち、投光レンズ２８からの光は、１回の走査で図１の
ａからｂまで移動することになる。

【００２２】投光レンズ２８の下流側にはビームスプリ
ッタ３０が配設されている。このビームスプリッタ３０
は前記貫通側端面に１／４λ板３２が取付けられてお
り、この結果、投光レンズ２８側から入射する光を透過
し（ここで、１／４λ板３２を１回通過する）、前記貫
通孔２０側から１／４λ板３２を通過した光（２回目と
なり、これによって９０°偏光されたことになる）を図
１の右直角方向へ反射させるようになっている。

【００２３】前記ベース板１２の上面は、被検査物（本
実施例では丸棒３４）の載置台としての役目を有してい
る。

【００２４】ベース板１２には一対の突起部３６が形成
されており、この突起部３６間が少なくとも鏡面とさ
れ、被検査物の測定範囲とされている。すなわち、前記
ビーブスプリッタ３０から出力され、貫通孔から出力さ
れる光は図ａからｂまでの範囲と一致しており、この突
起部３６間の範囲内に被測定物を載置することによって
光を受けることができる。

【００２５】ここで、ビームスプリッタ３０、貫通孔２
０を通って出力される光は、ベース板１２の鏡面或いは
丸棒３４の表面で反射されて、再度貫通孔２０方向へ至
るようになっている。

【００２６】この反射光は、前述の如く１／４λ板３２
を２回通過するため、ビームスプリッタ３０で図１の右
方向へ直角に屈曲反射され、ラインセンサ３８で受光す
ることができるようになっている。ここで、ケーシング
１６の一部には表示器４０が取付けられており、ケーシ
ング１６内に設けられた制御装置４２によって、ライン
センサ３８で受光した光に基づいて演算される丸棒３４
の外形寸法が表示されるようになっている。

【００２７】図２には、本実施例の外形寸法測定器１０
の制御ブロック図が示されている。制御装置４２は、コ
ントローラ４４を備えており、このコントローラ４４に
はドライブ回路４６を介して前記半導体レーザ２２が接
続されている。また、コントローラ４４には前記ライン
センサ３８の入力端がドライブ回路４８を介して接続さ
れている。これにより、ラインセンサ３８は半導体レー
ザ２２の出力開始に同期して、図１の下から上に向けて
受光するように制御される。

【００２８】また、このラインセンサ３８の出力端はア
ナログ処理回路５０を介してコントローラ４４に接続さ
れており、前記受光した信号を順次アナログ処理回路５
０（Ａ／Ｄ変換器）へ供給するようになっている。コン
トローラ４４では、アナログ処理回路５０から入力され
るデータに基づいて、例えば所定のしきい値でコンパレ
ータにかけ、丸棒３４を検出開始時に立ち上がり、検出
終了時に立ち下がる矩形状の出力波形を得、丸棒３４を
検出している画素数（立ち上がりから立ちさがりまでの
画素数）に画素サイズ（走査方向）を乗算することによ
り得られた丸棒３４の外形寸法を演算し、表示器４０へ
表示するようになっている。

【００２９】以下に本実施例の作用を説明する。ベース
板１２の突起部３６間の何れかに被測定物（丸棒３４）
を載置する。すなわち、ベース板１２上に被測定物を載
置すればよいため、従来のように空間に保持するような
機構が不要となり、その分装置がコンパクトになると共
に作業性が向上する。

【００３０】丸棒３４の載置が完了した時点で、半導体
レーザ２２の出力を開始し、同時にガルバノミラー２６
の駆動部２６Ｂの駆動を開始する。

【００３１】これによって、半導体レーザ２２から出力
された光は、コリメータレンズ２４を介して反射鏡面２
６Ａで反射され、所定の角度（約５０°）の範囲で振ら
れ、投光レンズ２８へ入射する。

【００３２】この投光レンズ２８では入射した光を全て
半導体レーザ２２から出力される光に対して９０°の平
行光に偏向され、ガルバノミラー２６の駆動に応じて図
１のａからｂまで移動する。

【００３３】この光は、ビームスプリッタ３０を透過
し、１／４λ板３２を通過（１回目）して貫通孔２０か
らベース板１２方向へ出力される。すなわち、ベース板
１２の突起部３６間を図１の左から右へ移動することに
なり、丸棒３４をとらえることができる。

【００３４】ここで、突起部３６間のベース板１２は鏡
面とされているため、丸棒３４に対応しない部分の光は
全て１８０°反射され、丸棒３４に対応した部分の光は
光量が極めて弱い状態で１８０°反射される。

【００３５】この反射光は、再度貫通孔２０を通って１
／４λ板３２を通過する（２回目）。ここで、反射光は
投光レンズ２８を通過した時の光に対して９０°偏光さ
れることになり、ビームスプリッタ３０によって図１の
右方向へ直角に屈曲され、ラインセンサ３８へと至る。

【００３６】ラインセンサ３８では、半導体レーザ２２
の出力に同期して、図１の下から上にかけて順次光を受
光し、それぞれの受光量が電気信号に変換されて、アナ
ログ処理回路５０へ入力される。

【００３７】このアナログ処理回路５０ではＡ／Ｄ変換
された後、コントローラ４４へ入力される。このコント
ローラ４４では、アナログ処理回路５０から入力される
データに基づいて、丸棒３４を検出している画素数に画
素サイズを乗算することにより得られた丸棒３４の外形
寸法を演算する。演算結果は、表示器４０へ送られ、こ
の表示器４０によって表示されることにより、オペレー
タは、丸棒３４のサイズを認識することができる。

【００３８】このように、本実施例では、ベース板１２
を鏡面とし、この鏡面とされたベース板１２上に被測定
物（丸棒３４）を載置し、投光部から受光部までの光路
の一部を共通したので、装置をコンパクトにすることが
でき、被測定物の保持が容易となる。

【００３９】なお、本実施例では１個の半導体レーザ２
２を用いて、ガルバノミラー２６及び投光レンズ２８等
によって平行に移動する光を形成したが、半導体レーザ
を複数個並べるようにしてもよい。

【００４０】また、シリンドリカルレンズ等を用いて扇
状に拡がる光を形成し、これを投光レンズ２８へ導入す
ることによって得られる平行光を用いてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る外形寸法
測定器は、小型で被測定物の保持が容易であり、かつ測
定範囲を明確にすることができるという優れた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る外形寸法測定器の概略構成図で
ある。

【図２】本実施例に係る外形寸法測定器の制御ブロック
図である。

【図３】従来の外形寸法測定器の斜視図である。

【図４】測定結果から外形を得るための波形変換の例を
示す特性図であり、（Ａ）は受光素子からの出力波形、
（Ｂ）はコンパレータにかけた後の図４（Ａ）の波形、
（Ｃ）は微分した後の図４（Ａ）の波形である。

【符号の説明】

１０ 外形寸法測定器 １２ ベース板 １８ 測定器本体 ２２ 半導体レーザ（走査手段） ３０ ビームスプリッタ（偏光手段） ３２ １／４λ板（偏光手段） ３８ ラインセンサ（光電変換素子） ４２ 制御装置（演算手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の外形寸法を測定する外形寸法
   測定器であって、 被測定物を載置すると共に該載置面が鏡面とされたベー
   ス板と、 前記ベース板に対応配置され前記ベース板の所定範囲を
   走査する走査光を出力する走査手段と、 前記走査手段とベース板との間に配設され、前記走査手
   段からの走査光とベース板からの反射光とを偏光するこ
   とによって、前記走査光又は反射光の一方を透過し他方
   を反射させる偏光手段と、 前記走査手段に同期して反射光を受光し、電気信号に変
   換する光電変換素子と、 前記光電変換素子からの信号に基づいて被検査物の外形
   を演算する演算手段と、 を有する外形寸法測定器。