JPH08166212A - 位置または長さの測定装置 - Google Patents
位置または長さの測定装置Info
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- JPH08166212A JPH08166212A JP15218495A JP15218495A JPH08166212A JP H08166212 A JPH08166212 A JP H08166212A JP 15218495 A JP15218495 A JP 15218495A JP 15218495 A JP15218495 A JP 15218495A JP H08166212 A JPH08166212 A JP H08166212A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザー光線と再帰性反射体とを使用し、非
接触で物体の位置または長さの測定を行うことができる
距離または長さの測定装置を提供する。 【構成】 レーザー発生源１１から発生するレーザー光
を受ける振動ミラー１４と、振動ミラー１４からの反射
レーザー光を受けて平行光となすスキャンレンズ１７
と、スキャンレンズ１７からの平行光を受けるハーフミ
ラー３２と、平行光が測定物体１０ａを遮る信号を検出
する受光素子２０と、ハーフミラー３２からの平行光を
うける基準スケール３３と、基準スケール３３の位置信
号を検出する受光素子３５と、基準スケール３３の位置
信号を検出する受光素子３５からの信号及び測定物体１
０ａを遮る信号を検出する受光素子２０の信号を受けて
時間的変位から測定物の位置あるいは長さを計測する制
御部３６とを有してなる。
接触で物体の位置または長さの測定を行うことができる
距離または長さの測定装置を提供する。 【構成】 レーザー発生源１１から発生するレーザー光
を受ける振動ミラー１４と、振動ミラー１４からの反射
レーザー光を受けて平行光となすスキャンレンズ１７
と、スキャンレンズ１７からの平行光を受けるハーフミ
ラー３２と、平行光が測定物体１０ａを遮る信号を検出
する受光素子２０と、ハーフミラー３２からの平行光を
うける基準スケール３３と、基準スケール３３の位置信
号を検出する受光素子３５と、基準スケール３３の位置
信号を検出する受光素子３５からの信号及び測定物体１
０ａを遮る信号を検出する受光素子２０の信号を受けて
時間的変位から測定物の位置あるいは長さを計測する制
御部３６とを有してなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は測定物（例えば鋼板や鋼
管など）の位置または長さ等を自動的に測定する位置ま
たは長さの測定装置に関する。
管など）の位置または長さ等を自動的に測定する位置ま
たは長さの測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、鋼板や鋼管などの板厚または外径
等を測定するには、接触型の測定装置あるいは接触型検
出器からなる測定装置が使用されていた。
等を測定するには、接触型の測定装置あるいは接触型検
出器からなる測定装置が使用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記接
触型の測定装置では測定に時間を浪費すると共に、連続
的な測定が困難であった。また、上記接触型検出器から
なる測定装置でも被測定物の表面状況により正確な連続
測定は困難であった。本発明は、上記の事情に鑑み成さ
れたもので、レーザー光線と再帰性反射体とを使用し、
非接触で物体の位置または長さの測定を行うことができ
る距離または長さの測定装置を提供することを目的とす
る。
触型の測定装置では測定に時間を浪費すると共に、連続
的な測定が困難であった。また、上記接触型検出器から
なる測定装置でも被測定物の表面状況により正確な連続
測定は困難であった。本発明は、上記の事情に鑑み成さ
れたもので、レーザー光線と再帰性反射体とを使用し、
非接触で物体の位置または長さの測定を行うことができ
る距離または長さの測定装置を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的に沿う請求項１
記載の位置または長さの測定装置は、レーザー発生源か
ら発生するレーザー光を受ける振動ミラーと、該振動ミ
ラーからの反射レーザー光を受けて平行光となすスキャ
ンレンズと、該平行光を測定対象物を中間において受け
る再帰性反射体と、該再帰性反射体からの反射レーザー
光を上記スキャンレンズ及び振動ミラーを介して受ける
受光素子と、上記振動ミラーで反射する基準信号及び受
光素子からの信号を受けて時間的変位から上記測定物の
位置あるいは長さを計測する制御部とを有して構成され
ている。また、上記目的に沿う請求項２記載の位置また
は長さの測定装置は、レーザー発生源から発生するレー
ザー光を受ける振動ミラーと、該振動ミラーからの反射
レーザー光を受けて平行光となすスキャンレンズと、上
記スキャンレンズからの平行光を受けるハーフミラー
と、上記平行光が測定物体を遮る信号を検出する受光素
子と、上記ハーフミラーからの平行光をうける基準スケ
ールと、該基準スケールの位置信号を検出する受光素子
と、該基準スケールの位置信号を検出する受光素子から
の信号及び上記測定物体を遮る信号を検出する受光素子
の信号を受けて時間的変位から上記測定物の位置あるい
は長さを計測する制御部とを有して構成されている。
記載の位置または長さの測定装置は、レーザー発生源か
ら発生するレーザー光を受ける振動ミラーと、該振動ミ
ラーからの反射レーザー光を受けて平行光となすスキャ
ンレンズと、該平行光を測定対象物を中間において受け
る再帰性反射体と、該再帰性反射体からの反射レーザー
光を上記スキャンレンズ及び振動ミラーを介して受ける
受光素子と、上記振動ミラーで反射する基準信号及び受
光素子からの信号を受けて時間的変位から上記測定物の
位置あるいは長さを計測する制御部とを有して構成され
ている。また、上記目的に沿う請求項２記載の位置また
は長さの測定装置は、レーザー発生源から発生するレー
ザー光を受ける振動ミラーと、該振動ミラーからの反射
レーザー光を受けて平行光となすスキャンレンズと、上
記スキャンレンズからの平行光を受けるハーフミラー
と、上記平行光が測定物体を遮る信号を検出する受光素
子と、上記ハーフミラーからの平行光をうける基準スケ
ールと、該基準スケールの位置信号を検出する受光素子
と、該基準スケールの位置信号を検出する受光素子から
の信号及び上記測定物体を遮る信号を検出する受光素子
の信号を受けて時間的変位から上記測定物の位置あるい
は長さを計測する制御部とを有して構成されている。
【０００５】
【作用】請求項１記載の位置または長さの測定装置にお
いては、振動ミラーは揺動しながら、レーザー発生源か
ら発生したレーザー光を反射し、スキャンレンズは上記
振動ミラーで反射したレーザー光を平行化してスキャン
する。測定物体で遮られない上記平行レーザー光は再帰
性反射体で反射される。この再帰性反射体は入射した平
行レーザー光とほぼ同一光軸上を狭い範囲でレーザー光
を反射する。この反射レーザー光をスキャンレンズを介
して振動ミラーが再び反射する。受光素子はこの反射レ
ーザー光を信号に変換すると共に、受光信号として制御
部に入力する。また、基準センサーは振動ミラーで反射
したレーザー光を変換して基準信号として制御部に入力
する。上記制御部は入力した受光信号と基準信号の時間
差を計測して演算し、該時間差と基準値から測定物体の
位置または長さの実長を測定する。そして、請求項２記
載の位置または長さの測定装置の振動ミラーは揺動しな
がらスキャンする。スキャンレンズは上記振動ミラーで
反射したレーザー光を平行化する。測定物体で遮られな
い上記平行レーザー光は再帰性反射体で反射され、この
再帰性反射体は入射した平行レーザー光とほぼ同一光軸
上を狭い範囲でレーザー光を反射し、上記スキャンレン
ズ、振動ミラーを介してレーザー光を受光素子に送光す
る。上記受光素子はこの反射レーザー光を信号に変換す
ると共に、受光信号として制御部に入力する。一方、ハ
ーフミラーは反射ミラ−およびスキャンレンズで平行化
されたレーザー光を反射して基準スケールに投射する。
上記基準スケールはレーザー光をスケール化して受光素
子に投射する。該受光素子はスケール化されたレーザー
光を受光して基準スケール信号として制御部に入力す
る。上記制御部は入力した受光信号と基準スケール信号
の時間差を計測し演算すると共に、上記時間差と基準値
から測定物体の位置または長さの実長を測定する。
いては、振動ミラーは揺動しながら、レーザー発生源か
ら発生したレーザー光を反射し、スキャンレンズは上記
振動ミラーで反射したレーザー光を平行化してスキャン
する。測定物体で遮られない上記平行レーザー光は再帰
性反射体で反射される。この再帰性反射体は入射した平
行レーザー光とほぼ同一光軸上を狭い範囲でレーザー光
を反射する。この反射レーザー光をスキャンレンズを介
して振動ミラーが再び反射する。受光素子はこの反射レ
ーザー光を信号に変換すると共に、受光信号として制御
部に入力する。また、基準センサーは振動ミラーで反射
したレーザー光を変換して基準信号として制御部に入力
する。上記制御部は入力した受光信号と基準信号の時間
差を計測して演算し、該時間差と基準値から測定物体の
位置または長さの実長を測定する。そして、請求項２記
載の位置または長さの測定装置の振動ミラーは揺動しな
がらスキャンする。スキャンレンズは上記振動ミラーで
反射したレーザー光を平行化する。測定物体で遮られな
い上記平行レーザー光は再帰性反射体で反射され、この
再帰性反射体は入射した平行レーザー光とほぼ同一光軸
上を狭い範囲でレーザー光を反射し、上記スキャンレン
ズ、振動ミラーを介してレーザー光を受光素子に送光す
る。上記受光素子はこの反射レーザー光を信号に変換す
ると共に、受光信号として制御部に入力する。一方、ハ
ーフミラーは反射ミラ−およびスキャンレンズで平行化
されたレーザー光を反射して基準スケールに投射する。
上記基準スケールはレーザー光をスケール化して受光素
子に投射する。該受光素子はスケール化されたレーザー
光を受光して基準スケール信号として制御部に入力す
る。上記制御部は入力した受光信号と基準スケール信号
の時間差を計測し演算すると共に、上記時間差と基準値
から測定物体の位置または長さの実長を測定する。
【０００６】
【実施例】続いて、添付した図面を参照しながら、本発
明を具体化した実施例について説明し、本発明の理解に
供する。ここに、図１は本発明の第１の実施例に係る位
置または長さの測定装置を示す概略構成図、図２および
図３は同制御部の概略ブロック図、図４は本発明の第２
の実施例に係る位置または長さの測定装置を示す概略構
成図、図５は同制御部の概略ブロック図、図６は同基準
スケール信号と受光信号の関係を示すグラフである。図
１に示すように、本発明の第１の実施例に係る位置また
は長さの測定装置１０は、測定物体１０ａ（例えば鋼
管）の表面に投射するレーザー光を発生する例えばＨｅ
−Ｎｅレーザー発生源１１と、その発生したレーザー光
を集束する集束レンズ１２と、集束されたレーザー光を
反射すると共に振動ミラー１４からの反射レーザー光を
透過するハーフミラー１３と、振動ミラー１４を一定の
振動数で揺動するスキャンコントローラー１５と、振動
ミラー１４で反射するレーザー光により基準信号を出す
基準センサー１６と、振動ミラー１４で反射されたレー
ザー光を平行なレーザー光とするスキャンレンズ１７
と、入射するレーザー光を入射光とほぼ同一光軸上を狭
い範囲で反射する再帰性反射体１８と、前記再帰性反射
体１８からの反射レーザー光をスキャンレンズ１７およ
び振動ミラー１４を介して集束する集光レンズ１９と、
集束された反射レーザー光を検出する受光素子２０と、
前記基準センサー１６からの基準信号と、受光素子２０
からの受光信号を入力して両者の時間的変位から測定物
体の位置あるいは長さを計測する制御部２１とから構成
されている。以下、これらについて詳しく説明する。Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザー発生源１１で発生したレーザー光は集
束レンズ１２で集束されてハーフミラー１３で反射され
る。その反射されたレーザー光はスキャンコントローラ
ー１５により一定の振動数で揺動する振動ミラー１４で
反射され、更にスキャンレンズ１７により平行化されて
測定物体１０の表面エッジを横切るように走査する。な
お、上記振動ミラーの概念にはポリゴンミラーを含むも
のである。測定物体１０ａで遮断されないレーザー光は
直進して再帰性反射体１８に着光するが、この再帰性反
射体１８は周知の構造となっていて、反射レーザー光は
入射レーザー光と略同一方向に反射される構造となって
いる。再帰性反射体１８で反射されたレーザー光はスキ
ャンレンズ１７で集束されて、振動ミラー１４で反射さ
れる。そして、振動ミラー１４で反射されたレーザー光
は集光レンズ１９に入射して集束される（一部の反射光
がハーフミラー１３を通過して集光レンズ１９に入射す
る）。集光されたレーザー光は、例えばフオトダイオー
ド等からなる受光素子２０で信号化され受光信号として
制御部２１に入力される。この制御部２１では上記受光
素子２０の信号と、基準センサー１６との信号と時間的
差異から測定物体１０ａのエッジの位置を検出する。こ
の検出値は光学系の構成から発生する非線型誤差を有し
ているので、スキャン位置補正を行い、位置出力とす
る。この出力値に該装置の中心位置を表示する基準値を
入れて演算し、測定値とする。なお、図１に示すように
測定物体１０の下端の位置も変化する場合には、該装置
と同様な構造の第２の測定装置２２を配置し、この第２
の測定装置２２の出力値と上記装置１０の出力値と、該
装置１０、２２間の測定中心間距離を基準値として加え
ることによって長さの測定値を算出することも可能であ
る。図２に上記制御部２１の構成を更に具体化したブロ
ック図を示すが、図に示すように基準センサー１６から
の基準信号と受光素子２０からの受光信号とをゲート回
路２３に入れ、基準信号によってゲート回路２３を開
き、受光信号によってゲート回路２３を閉じ、この間に
通過して基準クロックのパルス数をカウンター２４によ
って計測してレーザー光が測定物体を横切る時間を測定
し、時間と長さを対応させてその位置を検出する。次
に、この値は光学系の非線型誤差を含んでいるので補正
回路２５によって線型補正を行い、その信号値を実際の
長さに対応する信号値に補正する。ここで、装置１０の
測定中心位置と基準面（例えば、測定物体を置いた台）
との距離を基準値と、上記信号値を演算器２６によって
加算し、測定値を出力する。また、測定物体１０ａの下
部に第２の測定装置２２を配置する場合には、図２に点
線で囲むように、同じくゲート回路２３、カウンター２
４及び補正回路２５を用意し、第２の基準信号及び第２
の受光信号をゲート回路に入力して、同一原理で測定物
体の下端の位置を検出する。そして、この測定装置２２
の出力値と上記測定装置１０の出力値と、これらの測定
装置１０、２２の測定中心間距離とを演算器２６に入力
することによって、測定物体１０ａの長さ、距離（例え
ば、外径または板長等）が測定できる。また、図３は振
動ミラー１４で反射されるレーザー光の走査範囲内に測
定物体２７（図１参照）が位置している場合の制御手段
を示すブロック図であるが（なお、以下の説明におい
て、同一の構成要素は同一の番号を付してその詳しい説
明を省略する）、図に示すように、測定物体２７の下端
の表面エッジを検出する受光信号がＮo.１ゲート回路２
８に入力され、測定物体２７の上端の表面エッジを検出
する受光信号がＮo.２ゲート回路２９に入力される。こ
れによって以下のカウンター２４、補正回路２５を通す
ことによって測定物体の上下の位置が検出されるので、
演算器３０によって該信号値の差を演算することによっ
て、測定物体２７の長さ（直径）が測定できる。なお、
ここで、平行レーザー光内に測定物体がある場合には、
上記スキャンさせて測定物体が横切る影の部分の時間を
計測し、これを線型補正（スキャン位置補正）して長さ
を測定することも可能であり、この場合には全体の回路
が更に簡単となる。次に、図４に示す本発明の第２の実
施例に係る位置または長さの測定装置３１について説明
するが、該測定装置３１は、測定物体１０ａの表面に投
射するレーザー光を発生する例えばＨｅ−Ｎｅレーザー
発生源１１と、その発生したレーザー光を集束する集束
レンズ１２と、集束されたレーザー光を反射すると共に
振動ミラー１４からの反射レーザー光を透過するハーフ
ミラー１３と、振動ミラー１４を一定の振動数で揺動す
るスキャンコントローラー１５と、振動ミラー１４で反
射されたレーザー光をほぼ同一光軸上の狭い範囲でレー
ザー光とするスキャンレンズ１７と、平行なレーザー光
を透過すると共に反射するハーフミラー３２と、入射す
るレーザー光を入射光と略同一光軸上に反射する再帰性
反射体１８と、再帰性反射体１８からの反射光をハーフ
ミラー３２、スキャンレンズ１７および振動ミラー１４
を介して集束する集光レンズ１９と、集束された反射光
を検出する受光素子２０と、前記ハーフミラー３２から
の平行レーザー光を受ける基準スケール３３と、基準ス
ケール３３を透過したレーザー光を集束する集束レンズ
３４と、集束レンズ３４からのレーザー光を受光する受
光素子３５と、受光素子３５からの基準スケール信号と
受光素子２０からの受光信号を入力して両者の時間的変
位から測定物体の位置あるいは長さを計測する制御部３
６とを有して構成されている。該位置または長さの測定
装置３１は上記のように構成されているので、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザー発生源１１で発生したレーザー光は集束レン
ズ１２で集束されてハーフミラー１３で反射される。そ
の反射されたレーザー光はスキャンコントローラー１５
により一定の振動数で揺動する振動ミラー１４で反射さ
れ、さらにスキャンレンズ１７により平行化されて測定
物体１０ａの表面エッジを横切るように走査する。な
お、上記振動ミラー１４はポリゴンミラーを含む。測定
物体１０ａで遮断されないレーザー光は直進して再帰性
反射体１８で反射される。再帰性反射体１８で反射され
たレーザー光はスキャンレンズ１７で集束されて、振動
ミラー１４で反射され、該振動ミラー１４で反射された
レーザー光は集光レンズ１９に入射して集束される。
（一部の反射光はハーフミラー１３を通過して集光レン
ズ１９に入射する）。集束されたレーザー光は、例えば
フオトダイオードなどからなる受光素子２０で信号化さ
れ受光信号として制御部３６に送られる。一方、Ｈｅ−
Ｎｅレーザー発生源１１で発生したレーザー光は集束レ
ンズ１２で集束されてハーフミラー１３、振動ミラー１
４およびハーフミラー３２の順に反射され、基準スケー
ル３３を照射する。この基準スケール３３には所定ピッ
チでスケール線が記載され、上記レーザー光が該スケー
ル線を横切る場合にパルスを発生するようになってい
る。該基準スケール３３を透過したレーザー光は集束レ
ンズ３４で集束されて受光素子３５で基準スケール信号
に変換される。この受光素子３５で変換された基準スケ
ール信号は制御部３６に送られるが、光学系を使用する
ことによる非線型誤差を補正するため、スキャン位置補
正が行われてスケール信号が実際のスケール値に合うよ
うに補正が行われる。そして、上記受光素子２０からの
信号と該スケール信号とから測定物体１０ａのエッジの
位置が検出され、特定の基準値（例えば、測定台から測
定装置の光学中心位置までの高さ）を加える演算を行っ
て測定値を出力する。上記制御部３６の更に詳しいブロ
ック図を図５に示すが、図に示すように基準スケール信
号をスケール本数カウンター３７によってカウントし、
次の補正回路３８によってスキャン位置補正を行い、Ｎ
・ΔＬを出力する。ここで、Ｎはカウント値、ΔＬはス
ケール線の間隔である。また、一方、上記スケール信号
によってカウンター３９をリセットし、リセットした後
直ちに基準クロックをカウントする。そして、受光素子
２０からの受光信号があると、カウンターに入力してそ
の時のカウンター値ｔ1 をメモリー４０に記憶し、受光
信号があった後スケール信号があったことを確認してそ
の時のカウンター値ｔ2 をメモリー４１に記憶する。こ
れらの値を次の演算回路４２に与え、△Ｘ＝ｔ1 ／ｔ2
・△Ｌを算出させる。この信号ΔＸと上記Ｎ・ΔＬとを
加え、更に基準値（例えば、測定物体載置台の表面から
測定装置の光学中心位置までの距離）を加えて測定値と
して出力することができる。なお、図４で振動ミラー１
４から反射されるレーザー光の走査範囲内に測定物体が
入る場合、測定物体の一端の表面エッジが検出される。
すなわち、基準スケール信号のＮ1 本目から開始したク
ロック数の計数を受光信号の立上がりで停止して計数さ
れたｔ1 からＮ1 ・△Ｌ＋△Ｘ1 が演算される。更に、
この後測定物体の他端の表面エッジが検出される。すな
わち、基準スケール信号のＮ2 本目から開始したクロッ
ク数の計数を、受光信号の立下がりで停止して計数され
たｔ3からＮ2 ・△Ｌ＋△Ｘ2 が演算される。そして、
Ｎ1 ・△Ｌ＋△Ｘ1 とＮ2 ・△Ｌ＋△Ｘ2 の差から測定
物体の位置または長さ（例えば、外径または板長など）
が測定される。 ここに、△Ｘ1 ＝（ｔ1 ／ｔ2 ）・ΔＬ △Ｘ2 ＝（ｔ3 ／ｔ2 ）・△Ｌである。 また、測定物体の他端の表面エッジを検出するために上
記測定装置３１と同様な構造を有する測定装置４３によ
って測定物体１０ａの他側のエッジの位置を測定させ
て、外径あるいは高さを測定することも可能であり、こ
の場合には、基準値は上記測定装置３１及び４３の光学
中心間距離である。上記実施例において、制御部にマイ
クロコンピューターを使用し、情報の処理、演算等の全
体を制御する場合も当然本発明は適用される。
明を具体化した実施例について説明し、本発明の理解に
供する。ここに、図１は本発明の第１の実施例に係る位
置または長さの測定装置を示す概略構成図、図２および
図３は同制御部の概略ブロック図、図４は本発明の第２
の実施例に係る位置または長さの測定装置を示す概略構
成図、図５は同制御部の概略ブロック図、図６は同基準
スケール信号と受光信号の関係を示すグラフである。図
１に示すように、本発明の第１の実施例に係る位置また
は長さの測定装置１０は、測定物体１０ａ（例えば鋼
管）の表面に投射するレーザー光を発生する例えばＨｅ
−Ｎｅレーザー発生源１１と、その発生したレーザー光
を集束する集束レンズ１２と、集束されたレーザー光を
反射すると共に振動ミラー１４からの反射レーザー光を
透過するハーフミラー１３と、振動ミラー１４を一定の
振動数で揺動するスキャンコントローラー１５と、振動
ミラー１４で反射するレーザー光により基準信号を出す
基準センサー１６と、振動ミラー１４で反射されたレー
ザー光を平行なレーザー光とするスキャンレンズ１７
と、入射するレーザー光を入射光とほぼ同一光軸上を狭
い範囲で反射する再帰性反射体１８と、前記再帰性反射
体１８からの反射レーザー光をスキャンレンズ１７およ
び振動ミラー１４を介して集束する集光レンズ１９と、
集束された反射レーザー光を検出する受光素子２０と、
前記基準センサー１６からの基準信号と、受光素子２０
からの受光信号を入力して両者の時間的変位から測定物
体の位置あるいは長さを計測する制御部２１とから構成
されている。以下、これらについて詳しく説明する。Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザー発生源１１で発生したレーザー光は集
束レンズ１２で集束されてハーフミラー１３で反射され
る。その反射されたレーザー光はスキャンコントローラ
ー１５により一定の振動数で揺動する振動ミラー１４で
反射され、更にスキャンレンズ１７により平行化されて
測定物体１０の表面エッジを横切るように走査する。な
お、上記振動ミラーの概念にはポリゴンミラーを含むも
のである。測定物体１０ａで遮断されないレーザー光は
直進して再帰性反射体１８に着光するが、この再帰性反
射体１８は周知の構造となっていて、反射レーザー光は
入射レーザー光と略同一方向に反射される構造となって
いる。再帰性反射体１８で反射されたレーザー光はスキ
ャンレンズ１７で集束されて、振動ミラー１４で反射さ
れる。そして、振動ミラー１４で反射されたレーザー光
は集光レンズ１９に入射して集束される（一部の反射光
がハーフミラー１３を通過して集光レンズ１９に入射す
る）。集光されたレーザー光は、例えばフオトダイオー
ド等からなる受光素子２０で信号化され受光信号として
制御部２１に入力される。この制御部２１では上記受光
素子２０の信号と、基準センサー１６との信号と時間的
差異から測定物体１０ａのエッジの位置を検出する。こ
の検出値は光学系の構成から発生する非線型誤差を有し
ているので、スキャン位置補正を行い、位置出力とす
る。この出力値に該装置の中心位置を表示する基準値を
入れて演算し、測定値とする。なお、図１に示すように
測定物体１０の下端の位置も変化する場合には、該装置
と同様な構造の第２の測定装置２２を配置し、この第２
の測定装置２２の出力値と上記装置１０の出力値と、該
装置１０、２２間の測定中心間距離を基準値として加え
ることによって長さの測定値を算出することも可能であ
る。図２に上記制御部２１の構成を更に具体化したブロ
ック図を示すが、図に示すように基準センサー１６から
の基準信号と受光素子２０からの受光信号とをゲート回
路２３に入れ、基準信号によってゲート回路２３を開
き、受光信号によってゲート回路２３を閉じ、この間に
通過して基準クロックのパルス数をカウンター２４によ
って計測してレーザー光が測定物体を横切る時間を測定
し、時間と長さを対応させてその位置を検出する。次
に、この値は光学系の非線型誤差を含んでいるので補正
回路２５によって線型補正を行い、その信号値を実際の
長さに対応する信号値に補正する。ここで、装置１０の
測定中心位置と基準面（例えば、測定物体を置いた台）
との距離を基準値と、上記信号値を演算器２６によって
加算し、測定値を出力する。また、測定物体１０ａの下
部に第２の測定装置２２を配置する場合には、図２に点
線で囲むように、同じくゲート回路２３、カウンター２
４及び補正回路２５を用意し、第２の基準信号及び第２
の受光信号をゲート回路に入力して、同一原理で測定物
体の下端の位置を検出する。そして、この測定装置２２
の出力値と上記測定装置１０の出力値と、これらの測定
装置１０、２２の測定中心間距離とを演算器２６に入力
することによって、測定物体１０ａの長さ、距離（例え
ば、外径または板長等）が測定できる。また、図３は振
動ミラー１４で反射されるレーザー光の走査範囲内に測
定物体２７（図１参照）が位置している場合の制御手段
を示すブロック図であるが（なお、以下の説明におい
て、同一の構成要素は同一の番号を付してその詳しい説
明を省略する）、図に示すように、測定物体２７の下端
の表面エッジを検出する受光信号がＮo.１ゲート回路２
８に入力され、測定物体２７の上端の表面エッジを検出
する受光信号がＮo.２ゲート回路２９に入力される。こ
れによって以下のカウンター２４、補正回路２５を通す
ことによって測定物体の上下の位置が検出されるので、
演算器３０によって該信号値の差を演算することによっ
て、測定物体２７の長さ（直径）が測定できる。なお、
ここで、平行レーザー光内に測定物体がある場合には、
上記スキャンさせて測定物体が横切る影の部分の時間を
計測し、これを線型補正（スキャン位置補正）して長さ
を測定することも可能であり、この場合には全体の回路
が更に簡単となる。次に、図４に示す本発明の第２の実
施例に係る位置または長さの測定装置３１について説明
するが、該測定装置３１は、測定物体１０ａの表面に投
射するレーザー光を発生する例えばＨｅ−Ｎｅレーザー
発生源１１と、その発生したレーザー光を集束する集束
レンズ１２と、集束されたレーザー光を反射すると共に
振動ミラー１４からの反射レーザー光を透過するハーフ
ミラー１３と、振動ミラー１４を一定の振動数で揺動す
るスキャンコントローラー１５と、振動ミラー１４で反
射されたレーザー光をほぼ同一光軸上の狭い範囲でレー
ザー光とするスキャンレンズ１７と、平行なレーザー光
を透過すると共に反射するハーフミラー３２と、入射す
るレーザー光を入射光と略同一光軸上に反射する再帰性
反射体１８と、再帰性反射体１８からの反射光をハーフ
ミラー３２、スキャンレンズ１７および振動ミラー１４
を介して集束する集光レンズ１９と、集束された反射光
を検出する受光素子２０と、前記ハーフミラー３２から
の平行レーザー光を受ける基準スケール３３と、基準ス
ケール３３を透過したレーザー光を集束する集束レンズ
３４と、集束レンズ３４からのレーザー光を受光する受
光素子３５と、受光素子３５からの基準スケール信号と
受光素子２０からの受光信号を入力して両者の時間的変
位から測定物体の位置あるいは長さを計測する制御部３
６とを有して構成されている。該位置または長さの測定
装置３１は上記のように構成されているので、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザー発生源１１で発生したレーザー光は集束レン
ズ１２で集束されてハーフミラー１３で反射される。そ
の反射されたレーザー光はスキャンコントローラー１５
により一定の振動数で揺動する振動ミラー１４で反射さ
れ、さらにスキャンレンズ１７により平行化されて測定
物体１０ａの表面エッジを横切るように走査する。な
お、上記振動ミラー１４はポリゴンミラーを含む。測定
物体１０ａで遮断されないレーザー光は直進して再帰性
反射体１８で反射される。再帰性反射体１８で反射され
たレーザー光はスキャンレンズ１７で集束されて、振動
ミラー１４で反射され、該振動ミラー１４で反射された
レーザー光は集光レンズ１９に入射して集束される。
（一部の反射光はハーフミラー１３を通過して集光レン
ズ１９に入射する）。集束されたレーザー光は、例えば
フオトダイオードなどからなる受光素子２０で信号化さ
れ受光信号として制御部３６に送られる。一方、Ｈｅ−
Ｎｅレーザー発生源１１で発生したレーザー光は集束レ
ンズ１２で集束されてハーフミラー１３、振動ミラー１
４およびハーフミラー３２の順に反射され、基準スケー
ル３３を照射する。この基準スケール３３には所定ピッ
チでスケール線が記載され、上記レーザー光が該スケー
ル線を横切る場合にパルスを発生するようになってい
る。該基準スケール３３を透過したレーザー光は集束レ
ンズ３４で集束されて受光素子３５で基準スケール信号
に変換される。この受光素子３５で変換された基準スケ
ール信号は制御部３６に送られるが、光学系を使用する
ことによる非線型誤差を補正するため、スキャン位置補
正が行われてスケール信号が実際のスケール値に合うよ
うに補正が行われる。そして、上記受光素子２０からの
信号と該スケール信号とから測定物体１０ａのエッジの
位置が検出され、特定の基準値（例えば、測定台から測
定装置の光学中心位置までの高さ）を加える演算を行っ
て測定値を出力する。上記制御部３６の更に詳しいブロ
ック図を図５に示すが、図に示すように基準スケール信
号をスケール本数カウンター３７によってカウントし、
次の補正回路３８によってスキャン位置補正を行い、Ｎ
・ΔＬを出力する。ここで、Ｎはカウント値、ΔＬはス
ケール線の間隔である。また、一方、上記スケール信号
によってカウンター３９をリセットし、リセットした後
直ちに基準クロックをカウントする。そして、受光素子
２０からの受光信号があると、カウンターに入力してそ
の時のカウンター値ｔ1 をメモリー４０に記憶し、受光
信号があった後スケール信号があったことを確認してそ
の時のカウンター値ｔ2 をメモリー４１に記憶する。こ
れらの値を次の演算回路４２に与え、△Ｘ＝ｔ1 ／ｔ2
・△Ｌを算出させる。この信号ΔＸと上記Ｎ・ΔＬとを
加え、更に基準値（例えば、測定物体載置台の表面から
測定装置の光学中心位置までの距離）を加えて測定値と
して出力することができる。なお、図４で振動ミラー１
４から反射されるレーザー光の走査範囲内に測定物体が
入る場合、測定物体の一端の表面エッジが検出される。
すなわち、基準スケール信号のＮ1 本目から開始したク
ロック数の計数を受光信号の立上がりで停止して計数さ
れたｔ1 からＮ1 ・△Ｌ＋△Ｘ1 が演算される。更に、
この後測定物体の他端の表面エッジが検出される。すな
わち、基準スケール信号のＮ2 本目から開始したクロッ
ク数の計数を、受光信号の立下がりで停止して計数され
たｔ3からＮ2 ・△Ｌ＋△Ｘ2 が演算される。そして、
Ｎ1 ・△Ｌ＋△Ｘ1 とＮ2 ・△Ｌ＋△Ｘ2 の差から測定
物体の位置または長さ（例えば、外径または板長など）
が測定される。 ここに、△Ｘ1 ＝（ｔ1 ／ｔ2 ）・ΔＬ △Ｘ2 ＝（ｔ3 ／ｔ2 ）・△Ｌである。 また、測定物体の他端の表面エッジを検出するために上
記測定装置３１と同様な構造を有する測定装置４３によ
って測定物体１０ａの他側のエッジの位置を測定させ
て、外径あるいは高さを測定することも可能であり、こ
の場合には、基準値は上記測定装置３１及び４３の光学
中心間距離である。上記実施例において、制御部にマイ
クロコンピューターを使用し、情報の処理、演算等の全
体を制御する場合も当然本発明は適用される。
【０００７】
【発明の効果】請求項１記載の位置または長さの測定装
置は、反射レーザー光からの受光信号と、基準センサー
からの基準信号との時間的変位から制御部により測定物
体の位置あるいは長さを計測するので、測定物体の位置
あるいは長さを連続的に非接触の状態で、、しかも短時
間に正確に測定することが可能である。また、請求項２
記載の位置または長さの測定装置は、反射レーザー光か
らの受光信号と基準スケールからの基準スケール信号の
時間的変位から測定物体の位置あるいは長さを計測する
ので、更に正確に測定物体の位置あるいは長さを連続的
に、しかも短時間に測定するすることができる。
置は、反射レーザー光からの受光信号と、基準センサー
からの基準信号との時間的変位から制御部により測定物
体の位置あるいは長さを計測するので、測定物体の位置
あるいは長さを連続的に非接触の状態で、、しかも短時
間に正確に測定することが可能である。また、請求項２
記載の位置または長さの測定装置は、反射レーザー光か
らの受光信号と基準スケールからの基準スケール信号の
時間的変位から測定物体の位置あるいは長さを計測する
ので、更に正確に測定物体の位置あるいは長さを連続的
に、しかも短時間に測定するすることができる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る位置または長さの
測定装置を示す概略構成図である。
測定装置を示す概略構成図である。
【図２】同制御部の概略ブロック図である。
【図３】同制御部の概略ブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る位置または長さの
測定装置を示す概略構成図である。
測定装置を示す概略構成図である。
【図５】同制御部の概略ブロック図である。
【図６】同基準スケール信号と受光信号の関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
１０ 位置または長さの測定装置 １０ａ 測定物体 １１ Ｈｅ−Ｎｅレーザー発生源 １２ 集束レンズ １３ ハーフミラー １４ 振動ミラー １５ スキャンコントローラー １６ 基準センサー １７ スキャンレンズ １８ 再帰性反射体 １９ 集光レンズ ２０ 受光素子 ２１ 制御部 ２３ ゲート回路 ２４ カウンター ２５ 補正回路 ２６ 演算器 ２７ 測定物体 ２８ ゲート回路 ２９ ゲート回路 ３０ 演算器 ３１ 位置または長さの測定装置 ３２ ハーフミラー ３３ 基準スケール ３４ 集束レンズ ３５ 受光素子 ３６ 制御部 ３７ カウンター ３８ 補正回路 ３９ カウンター ４０ メモリー ４１ メモリー ４２ 演算回路 ４３ Ｎo.２測定装置 ４４ 制御部
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザー発生源から発生するレーザー光
を受ける振動ミラーと、該振動ミラーからの反射レーザ
ー光を受けて平行光となすスキャンレンズと、該平行光
を測定対象物を中間において受ける再帰性反射体と、該
再帰性反射体からの反射レーザー光を上記スキャンレン
ズ及び振動ミラーを介して受ける受光素子と、上記振動
ミラーで反射する基準信号及び受光素子からの信号を受
けて時間的変位から上記測定物の位置あるいは長さを計
測する制御部とを有してなる位置または長さの測定装
置。 - 【請求項２】 レーザー発生源から発生するレーザー光
を受ける振動ミラーと、該振動ミラーからの反射レーザ
ー光を受けて平行光となすスキャンレンズと、上記スキ
ャンレンズからの平行光を受けるハーフミラーと、上記
平行光が測定物体を遮る信号を検出する受光素子と、上
記ハーフミラーからの平行光をうける基準スケールと、
該基準スケールの位置信号を検出する受光素子と、該基
準スケールの位置信号を検出する受光素子からの信号及
び上記測定物体を遮る信号を検出する受光素子の信号を
受けて時間的変位から上記測定物の位置あるいは長さを
計測する制御部とを有してなることを特徴とする位置ま
たは長さの測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15218495A JP2799492B2 (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 位置または長さの測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15218495A JP2799492B2 (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 位置または長さの測定装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021268A Division JPH07117368B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | 位置または長さの測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08166212A true JPH08166212A (ja) | 1996-06-25 |
| JP2799492B2 JP2799492B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=15534900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15218495A Expired - Lifetime JP2799492B2 (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 位置または長さの測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2799492B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1914564A1 (de) * | 2006-10-19 | 2008-04-23 | Sick Ag | Optische Erfassungseinrichtung |
| CN103383347A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-11-06 | 中国计量科学研究院 | 非线性误差的绝对测量方法及装置 |
-
1995
- 1995-05-25 JP JP15218495A patent/JP2799492B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1914564A1 (de) * | 2006-10-19 | 2008-04-23 | Sick Ag | Optische Erfassungseinrichtung |
| CN103383347A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-11-06 | 中国计量科学研究院 | 非线性误差的绝对测量方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2799492B2 (ja) | 1998-09-17 |
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