JPH08297017A

JPH08297017A - 表面形状測定装置

Info

Publication number: JPH08297017A
Application number: JP18147195A
Authority: JP
Inventors: Kuniyoshi Iwata; 国良岩田; Shigeyasu Kaneda; 滋保金田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 1996-11-12

Abstract

(57)【要約】【課題】広い測定範囲を有する表面形状測定装置にお
いて、簡単な構成であると共に優れた携帯性を得るこ
と。【解決手段】センサヘッド１１はシャフト１０に支持
されることにより直線移動可能に設けられている。この
センサヘッド１１はレーザダイオード１９及びリニアＣ
ＣＤ２０を備えており、三角測量の原理により測定対象
物Ａまでの距離を示す距離情報を出力する。従って、セ
ンサヘッド１１から出力される距離情報及びセンサヘッ
ドの移動位置に基づいて測定対象物Ａまでの距離を順次
測定することができるので、斯様な距離情報に基づいて
測定対象物Ａの表面形状を測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物の表面
形状を測定する表面形状測定装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】この種の表面形状測定
装置の一例としては、検出ヘッドからスリット状のレー
ザ光を測定対象物に照射したり、レーザ光をポリゴンミ
ラーによりスキャニングしたビーム光を測定対象物に照
射し、測定対象物からの反射光を２次元ＣＣＤ或いはＰ
ＳＤにより受光するもので、三角測量の原理に基づいて
反射光の受光位置からレーザ光の照射位置、ひいては測
定対象物の表面形状を測定するというものである。この
場合、検出ヘッドは小形化のものを用いることができる
ので、装置の携帯性は優れている。

【０００３】しかしながら、上記従来構成のものでは、
スリット状のレーザ光、或いはスキャニングしたビーム
光の照射範囲は限定されているので、測定範囲が比較的
狭いと共に、レーザ光をスリット状に変換したり、レー
ザ光をスキャニングするための光学系や信号処理が複雑
で、コスト高の要因となるという欠点がある。この場
合、検出ヘッドを大形化することにより測定範囲を拡大
することができるものの、それでは装置が大形化して携
帯することが困難となる。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、広い測定範囲を有しながら、簡単な構
成であると共に優れた携帯性を得ることができる表面形
状測定装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の表面形状測定装
置は、測定対象物に対して離間した状態で位置決めされ
る本体を設け、この本体に、前記測定対象物の表面まで
の距離を示す距離情報を出力する距離検出手段を直線移
動可能に設け、この距離検出手段からの距離情報を当該
距離検出手段の移動位置に対応させた状態で出力する出
力手段を設けたものである（請求項１）。

【０００６】この構成の場合、本体を測定対象物に対し
て離間して位置決めする。そして、距離検出手段を直線
移動すると、距離検出手段は、測定対象物までの距離を
測定する。さて、出力手段は、距離検出手段による測定
値を当該距離検出手段の移動位置に対応させた状態で出
力する。従って、出力手段からの出力データに基づいて
測定対象物の表面形状を測定することができる。

【０００７】上記構成において、前記距離検出手段を、
前記測定対象物にスポット光を投光する投光素子及び前
記測定対象物の表面で反射したスポット光を集光状態で
受光する１次元受光素子を設け、その１次元受光素子の
受光位置に基づいて前記測定対象物までの距離を測定す
るように構成するようにしてもよい（請求項２）。

【０００８】この構成の場合、距離検出手段の投光素子
から発せられたスポット光は、測定対象物で反射して１
次元受光素子で受光される。このとき、１次元受光素子
の受光位置は、測定対象物の表面までの距離に対応して
いるので、その受光位置に基づいて測定対象物の表面ま
での距離を測定することができる。この場合、斯様な光
学式の距離検出手段は小形で軽量であるので、全体の重
量を軽減して携帯性を高めることができる。

【０００９】また、前記本体に、前記測定対象物に対し
て位置決めするための脚部を設けるようにしてもよい
（請求項３）。

【００１０】また、前記脚部を、前記本体内に収納若し
くは取外し可能に設けるようにしてもよい（請求項
４）。

【００１１】また、前記距離検出手段を移動させる駆動
手段を設け、外部指令に応じて前記投光素子からスポッ
ト光を投光した状態で前記駆動手段を駆動する駆動制御
手段を設けるようにしてもよい（請求項５）。この構成
の場合、駆動手段を駆動させるように指令すると、投光
素子からスポット光が投光した状態で距離検出手段が移
動するので、その移動に応じた投光素子からのスポット
光の移動軌跡を確認することにより測定対象範囲を確認
することができる。

【００１２】さらに、外部操作に応じて前記距離検出手
段を直線移動させるための操作部材を設けるようにして
もよい（請求項６）。この構成の場合、距離検出手段を
移動する手段を省略することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例を図１
乃至図７を参照して説明する。図２は、表面形状測定装
置の全体の斜視図である。この図２において、箱形の本
体１の上面にはスタートスイッチ２及び電源ランプ３が
設けられており、電源の投入状態でのスタートスイッチ
２に対する操作により測定対象物に対する測定が開始さ
れる。本体１の側面にはコネクタ４が設けられており、
そのコネクタ４を通じて測定データが出力される。

【００１４】本体１の下部には脚部５が突出して設けら
れており、その脚部５間に測定対象物Ａを位置させるよ
うになっている。この脚部５は本体１に対して収納可能
若しくは取外し可能に設けられており、携帯して移動す
るときは脚部５を本体１内に収納するか、取外すように
なっている。

【００１５】また、本体１の側面にはカメラ用三脚の取
付部６が設けられており、その取付部６にカメラ用三脚
を装着することにより、本体１を起立させた状態で使用
することができる。この場合、本体１内に脚部５を収納
するか、本体１から脚部５を取外した状態で使用する。
尚、本体１の上面には取手７が設けられている。

【００１６】さて、本体１にはセンサユニットが組付け
られている。図３及び図４は、センサユニット８の正面
図及び下面図である。これらの図３及び図４において、
フレーム９間には一対のシャフト１０が橋架されてお
り、そのシャフト１０にセンサヘッド１１が摺動可能に
装着されている。

【００１７】フレーム９の一方の端部にはステッピング
モータ１２が装着されており、そのステッピングモータ
１２の軸にプーリ１３が装着されていると共に、フレー
ム９においてステッピングモータ１２と反対側となる端
部にはプーリ１４が設けられている。ステッピングモー
タ１２に装着されたプーリ１３とプーリ１４との間には
タイミングベルト１５が巻装されており、そのタイミン
グベルト１５の所定部位がセンサヘッド１１に固定され
ている。

【００１８】以上の構成により、ステッピングモータ１
２の回転に応じてプーリ１３が回転すると、その回転に
伴ってタイミングベルト１５が回転してセンサヘッド１
１が直線移動するという直動システムが構成されてい
る。尚、フレーム９の背面にはモータ制御用及び信号処
理用の制御基板１６が添設されている。

【００１９】図１はセンサヘッド１１の構造を示してい
る。この図１において、センサヘッド１１の上部には一
対の軸受部１７が設けられており、その軸受部１７にシ
ャフト１０が貫通している。

【００２０】センサヘッド１１には距離検出手段として
の距離センサ１８が一体に設けられている。この距離セ
ンサ１８は、投光素子としてのレーザダイオード１９及
び１次元受光素子としてのリニアＣＣＤ２０を備え、レ
ーザダイオード１９からの光を投光レンズ２１により集
光状態で図示下方の測定対象物Ａに照射すると共に、測
定対象物Ａの表面で反射した光を受光レンズ２２により
集光状態でリニアＣＣＤ２０に結像させるように構成さ
れている。このリニアＣＣＤ２０は多数の画素を直線上
に配列してなり、スポット光の結像位置を示す画像信号
を出力するようになっている。

【００２１】この場合、測定対象物Ａの表面で反射して
受光レンズ２２により集光される光の位置は、測定対象
物Ａまでの距離が変化するのに応じて光軸方向に移動す
るようになっているので、リニアＣＣＤは、スポット光
の受光位置に沿うように傾斜した状態で位置決めされて
いる。

【００２２】そして、図３に示すようにフレーム９には
リミットスイッチ２３が設けられており、センサヘッド
１１が原点位置にあるときにリミットスイッチ２３がオ
ンするようになっている。

【００２３】図５は全体の電気的構成をブロック図で示
している。この図５において、システムクロック２４
は、各回路の動作を制御するためのクロック信号を出力
している。

【００２４】ＣＣＤ駆動パルス発生回路２５は、システ
ムクロック２４からのクロック信号に基づいてクロック
信号、リセットパルス信号及びシフトパルス信号を所定
タイミングで出力する。

【００２５】ＬＤ駆動パルス発生回路２６は、ＣＣＤ駆
動パルス発生回路２５からのシフトパルスの入力に応じ
てＬＤ駆動回路２７にＬＤ駆動パルスを出力する。ＬＤ
駆動回路２７は、ＬＤ駆動パルスの入力状態でレーザダ
イオード１９を駆動する。そして、レーザダイオード１
９は、ＬＤ駆動回路２７による駆動状態でレーザ光を前
方に投光する。一方、リニアＣＣＤ２０は、ＣＣＤ駆動
パルス発生回路２５からの各種信号に基づいて各画素の
受光量を示す画像信号を出力する。

【００２６】サンプルホールド回路２８は、リニアＣＣ
Ｄ２０から出力された画像信号の信号レベルを保持す
る。Ａ／Ｄコンバータ２９は、増幅回路３０により増幅
されたサンプルホールド回路２８からの画像信号をデジ
タルデータに変換して受光量演算回路３１に出力する。

【００２７】受光量演算回路３１は、Ａ／Ｄコンバータ
２９からのデジタルデータに基づいてリニアＣＣＤ２０
の画素毎の受光量を演算して出力手段としての画素位置
演算回路３２に出力すると共に、リニアＣＣＤ２０全体
の総受光量を演算してＬＤ駆動パルス発生回路２６に出
力する。

【００２８】この場合、計測開始信号発生回路３３は、
スタートスイッチ２がオンしたときはＣＣＤ駆動パルス
発生回路２５からのシフトパルスに基づいて計測開始信
号を受光量演算回路３１に出力し、受光量演算回路３１
は、計測開始信号発生回路３３からの計測開始信号に基
づいて信号処理を開始するようになっている。

【００２９】また、ＬＤ駆動パルス発生回路２６は、受
光量演算回路３１からの総受光量に応じて当該総受光量
が最適レベルとなるようにＬＤ駆動回路２７に与えるＬ
Ｄ駆動パルスのパルス幅を調整する。

【００３０】画素位置演算回路３２は、カウンタ３４に
よるＣＣＤ駆動パルス発生回路２５からのリセットパル
スの計数値、並びに受光量演算回路３１からの受光量に
基づいてスポット光の重心位置を演算し、その演算デー
タをＲＳ−２３２Ｃインターフェース３５を通じて外部
に出力する。

【００３１】一方、原点検出回路３６は、リミットスイ
ッチ２３がオンしたときに検出状態となる。センサ位置
検出回路３７は、原点位置検出回路３６の検出結果に基
づいてセンサヘッド１１が原点位置に位置したことを検
出する。ステッピングモータ制御回路３８は、センサ位
置検出回路３７の検出結果に基づいてステッピングモー
タドライブ回路３９に駆動指令を出力する。そして、ス
テッピングモータドライブ回路３９は、駆動指令に応じ
てステッピングモータ１２を回転する。

【００３２】次に上記構成の作用について、図６及び図
７に示すタイミングチャートを参照して説明する。図２
に示すように本体１から脚部５を突出させた状態で当該
脚部５間に測定対象物Ａを位置させてから、電源を投入
する。

【００３３】このとき、センサヘッド１１は原点位置に
位置しているので（図６（ａ）参照）、ＬＤ駆動回路２
７はレーザダイオード１９を駆動している。これによ
り、レーザダイオード１９からはレーザ光がスポット光
として測定対象物Ａに照射されているので（同図（ｅ）
参照）、測定対象物Ａにおける測定開始位置を確認する
ことができる。

【００３４】さて、測定対象物Ａの位置合せが終了した
ところでスタートスイッチ２を操作する。すると、計測
が開始されて（図６（ｂ）参照）、まず、レーザダイオ
ード１９の駆動が停止された状態で、ステッピングモー
タ制御回路３７による駆動に応じてステッピングモータ
１２が設定角度だけ回転される（同図（ｃ）参照）。こ
れにより、ステッピングモータ１２のプーリ１３に巻装
されたタイミングベルト１５が回転し、その回転に伴っ
てセンサヘッドが所定距離だけ進行する。

【００３５】そして、ＣＣＤ駆動パルス発生回路２５か
ら１個目のシフトパルスが出力されると（図６（ｄ）、
図７（ａ）参照）、ＬＤ駆動回路２７によりレーザダイ
オード１９が駆動されて、レーザダイオード１９からレ
ーザ光が照射される（図６（ｅ）参照）。すると、レー
ザダイオード１９から照射されたレーザ光は測定対象物
Ａの表面で反射されるので、その反射光は受光レンズ２
２を通じてリニアＣＣＤ２０上にスポット状に集光す
る。このとき、リニアＣＣＤ２０は、測定対象物Ａの表
面で反射したレーザ光を当該測定対象物までの距離に応
じた位置で受光する。

【００３６】続いて、リニアＣＣＤ２０は、受光データ
が画素の配列位置に応じた時間系列で出力する。つま
り、リニアＣＣＤ２０からは測定対象物までの距離に対
応した位置で最も信号レベルが大きくなる画像信号が出
力される（図７（ｂ）参照）。

【００３７】そして、斯様にしてリニアＣＣＤ２０から
出力された画像信号はＡ／Ｄコンバータ２９によりデジ
タルデータに変換されるので、画素位置演算回路３２
は、デジタルデータに基づいて受光したスポット光の重
心位置を演算し、その演算データをＲＳ−２３２Ｃイン
タフェース３４を通じてホストコンピュータに出力する
（図７（ｄ）参照）。

【００３８】従って、ホストコンピュータは、リニアＣ
ＣＤ２０の受光の重心位置たる受信データから三角測量
の原理に基づいて当該重心位置に対応する測定対象物Ａ
の表面までの距離を演算する（図７（ｅ）参照）。尚、
リニアＣＣＤ２０の受光の重心位置とこれに対応する測
定対象物の距離との関係を予めルックアップテーブルと
して保持しておけば、その都度演算することが不要とな
る。

【００３９】上述のようにして、ＣＣＤ駆動パルス発生
回路２５から１個目のシフトパルスが出力されるのに従
って、最初の検出ポイントにおける測定対象物Ａまでの
距離を測定することができる。

【００４０】そして、ＣＣＤ駆動パルス発生回路２５か
らシフトパルスが出力される毎に、上述した場合と同様
にして、センサヘッド１１が設定距離だけ移動した位置
におけるスポット光の重心位置を示すデータが出力され
るので、ホストコンピュータは、データを入力する毎に
センサヘッド１１の当該位置における測定対象物Ａの表
面までの距離を演算する。

【００４１】さて、センサヘッド１１の移動位置に伴う
測定対象物Ａの表面までの距離測定が進行して、センサ
ヘッド１１が検出終了位置に到達したときは（図６
（ｆ）参照）、ステッピングモータ制御回路３７は、ス
テッピングドライブ回路３８を通じてステッピングモー
タ１２を反対方向に回転する。これにより、センサヘッ
ド１１が測定終了位置から原点位置方向に移動し、セン
サヘッド１１が原点位置に移動したときはリミットスイ
ッチ２３がオンするので、ステッピングモータ制御回路
３７は、ステッピングモータ１２の駆動を停止し、以て
センサヘッド１１は原点位置に復帰移動する。

【００４２】以上の一連の動作により、ホストコンピュ
ータは測定対象物Ａの表面の直線領域の距離データが演
算するので、それらの距離データに基づいて測定対象物
Ａの表面形状を判断することができる。

【００４３】上記構成のものによれば、本体１に距離測
定用のセンサヘッド１１を直線移動可能に設け、センサ
ヘッド１１の移動位置に応じて測定対象物Ａの表面まで
の距離を順次測定するようにしたので、測定対象物にス
リット光を照射したり、レーザ光をスキャニングして照
射する構成のものに比べて、広い測定範囲を設定するこ
とができると共に、センサヘッド１１の移動に応じて画
像データを出力するだけであるので、簡単な構成で実施
することができる。また、本体１に脚部５を収納するこ
とができるので、装置の携帯性に優れている。

【００４４】図８乃至図１０は本発明の第２実施例を示
しており、第１実施例と同一部分には同一符号を付して
説明を省略する。この第２実施例は、測定開始前にセン
サヘッド１１を高速で直線移動することにより測定範囲
を目視できるようにしたことを特徴とする。

【００４５】即ち、全体の外観を示す図８において、本
体の上面には、パワースイッチ４０、測定スイッチ４
１、確認スイッチ４２が設けられていると共に、パワー
インジケータ４３、待機インジケータ４４、測定インジ
ケータ４５、確認インジケータ４６が設けられている。

【００４６】図９は電気的構成を概略的に示しており、
図５に示したブロック図をＣＰＵを主体として構成した
例を示している。この図９において、レギュレータ４７
は、パワースイッチ４０のオンに応じて直流電源４８の
電圧を所定電圧に変換して各回路に出力する。この場
合、パワースイッチ４０がオンしたときは、パワーイン
ジケータ４３がオンする。

【００４７】駆動制御手段としての機能を有するＣＰＵ
４９は、測定スイッチ４１及び確認スイッチ４２等のオ
ン状態に基づいて待機インジケータ４４、測定インジケ
ータ４５並びに確認インジケータ４６を適宜点灯，消灯
する。

【００４８】また、ＣＰＵ４９は、測定を実行するとき
は、駆動制御回路５０を通じてセンサヘッド１１の動作
を制御すると共に、センサヘッド１１からの画像信号を
入力する。つまり、ＣＰＵ４９は、Ｄ／Ａ変換器５１を
通じてレーザ駆動回路５２に所定の出力レベルを与える
ことによりレーザダイオード１９を所定出力で駆動す
る。また、ＣＰＵ４９は、駆動パルス発生回路５３を駆
動することによりリニアＣＣＤ２０を動作させると共
に、Ａ／Ｄ変換器５４を通じてリニアＣＣＤ２０からの
画像信号を測定データとして入力して記憶する。さら
に、ＣＰＵ４９は、測定を実行するときは、モータ駆動
回路５５を通じてステッピングモータ１２を駆動するこ
とによりセンサヘッド１１を移動する。

【００４９】そして、ＣＰＵ４９は、測定が終了したと
きは、記憶している測定データをＲＳ２３２Ｃインタフ
ェース５６を通じてホストコンピュータに出力する。

【００５０】次に上記構成の作用について説明する。図
１０はＣＰＵ４９の動作を示している。この図１０にお
いて、ＣＰＵ４９は、電源が投入されると、全てのイン
ジケータをオフしてから（ステップＳ１）、センサヘッ
ド１１が原点に位置しているか否かを判断する（ステッ
プＳ２）。このとき、センサヘッド１１が原点に位置し
ていない場合は、ステッピングモータ１２に対する駆動
によりセンサヘッド１１を原点に移動してから（ステッ
プＳ７）、待機インジケータ４４をオンする（ステップ
Ｓ３）。また、センサヘッド１１が当初から原点位置に
位置しているときは、待機インジケータ４４を直ちにオ
ンする（ステップＳ３）。

【００５１】さて、上述のようにして待機インジケータ
４４がオンしたときは、測定対象物Ａを位置決めして測
定を開始する。このとき、センサヘッド１１による測定
対象物Ａに対する測定範囲を確認したい場合は、確認ス
イッチ４２をオンする。

【００５２】すると、ＣＰＵ４９は、確認スイッチ４２
がオンしたときは（ステップＳ８）、待機インジケータ
４４をオフすると共に確認インジケータ４６をオンして
から（ステップＳ９）、レーザダイオード１９を点灯さ
せた状態で（ステップＳ１０）、モータ駆動回路５３を
通じてステッピングモータ１２を駆動することによりセ
ンサヘッド１１を高速で１往復させる（ステップＳ１
１）。

【００５３】これにより、センサヘッド１１のレーザダ
イオード１３から測定対象物Ａに照射されたスポット光
が測定範囲にわたって高速で移動するので、測定者は、
測定対象物Ａに照射されたスポット光の軌跡を目視する
ことによりセンサヘッド１１の測定範囲を確認すること
ができる。この場合、測定対象物Ａに対する測定範囲が
適切でなかった場合は、測定対象物Ａを適切な位置に位
置決めする。

【００５４】そして、スポット光の移動軌跡を目視する
ことにより測定対象物Ａを適切に位置決めしたときは、
測定スイッチ４１をオンする。

【００５５】すると、ＣＰＵ４９は、測定スイッチ４１
がオンしたときは（ステップＳ４）、待機インジケータ
４４をオフすると共に測定インジケータ４５をオンして
から（ステップＳ５）、ステッピングモータ１２に対す
る駆動によりセンサヘッド１１を所定の測定位置に移動
させる毎に測定対象物Ａまでの距離を測定する（ステッ
プＳ６）。

【００５６】この第２実施例によれば、測定対象物Ａの
表面形状を測定を開始するのに先立ってセンサヘッド１
１による測定対象物Ａに対する測定範囲を確認すること
ができるので、測定対象物Ａの所望の部位を確実に測定
することができる。

【００５７】尚、図１１に示すように、確認スイッチ４
２に代えて、センサヘッド１１の位置を移動するための
操作スイッチ５７，５８を設け、それらの操作スイッチ
５７，５８に対する操作に応じてセンサヘッド１１を任
意に移動できるようにしてもよい。

【００５８】このような構成によれば、センサヘッド１
１を測定範囲の任意の位置に停止することができるの
で、測定対象物Ａを精度良く位置決めすることができ
る。

【００５９】図１２乃至図１６は本発明の第３実施例を
示しており、第２実施例と同一部分には同一符号を付し
て説明を省略し、異なる部分に符号を付して説明する。
この第３実施例は、センサヘッド１１を手動で直線移動
するように構成したことを特徴とする。

【００６０】即ち、本体１１を示す図１２において、本
体１の上面には、パワースイッチ４０、待機インジケー
タ５９、測定インジケータ６０、ＯＫインジケータ６１
が設けられている。

【００６１】一方、センサユニット８を示す図１３及び
図１４において、センサヘッド１１は本体１のシャフト
１０に沿って直線移動可能に設けられている。この場
合、フレーム９にはプーリ６２が設けられており、セン
サヘッド１１に固定されたタイミングベルト６３がプー
リ６２に橋架されている。

【００６２】フレーム９の上面にはポテンショメータ６
４が固定されており、プーリ６２の回転に応じて当該プ
ーリ６２と一体化された歯車６５及びポテンショメータ
６４の軸に固定された歯車６６を通じてポテンショメー
タ６４が回転するようになっている。

【００６３】ここで、センサヘッド１１の側面には軸６
７が突出して設けられており、その軸６７の先端が本体
１に形成されたスリット６８から突出していると共に、
その突出した先端部位に操作部材としての操作ノブ６９
が装着されている（図１２参照）。

【００６４】図１５は電気的構成を概略的に示してい
る。この図１５において、第２実施例と異なるのは、セ
ンサヘッド１１を移動するためのモータ１２が省略され
ている一方で、ポテンショメータ６４からの電圧をＣＰ
Ｕ４９に出力するためのＡ／Ｄ変換器７０が設けられて
いると共に、ＣＰＵ４９の指令により報知音を発生する
ブザー７１が設けられている点である。

【００６５】ここで、ＣＰＵ４９は、測定の進行に応じ
て待機インジケータ５９、測定インジケータ６０、ＯＫ
インジケータ６１を適宜点灯，消灯する。また、ＣＰＵ
４９は、Ａ／Ｄ変換器７０を通じてポテンショメータ６
４の出力電圧を電圧データとして入力することによりセ
ンサヘッド１１の位置を検出する。

【００６６】次に、上記構成の作用について説明する。
図１６はＣＰＵ４９の動作を示している。この図１６に
おいて、ＣＰＵ４９は、電源がオンしたときは、全ての
インジケータを消灯してから（ステップＳ１）、記憶し
ている測定データの転送が終了したか否かを判断する
（ステップＳ２）。このとき、電源投入時、或いは前回
の測定データの転送が終了していたときは、待機インジ
ケータ５９をオンしてから（ステップＳ３）、センサヘ
ッド１１が原点に位置しているか否かを判断する（ステ
ップＳ４）。

【００６７】従って、測定者は、待機インジケータ５９
のオンしているときは、測定が許可されていないことを
確認することができる。この場合、測定者は、操作ノブ
６９に対する操作によりセンサヘッド１１を原点に移動
復帰する。

【００６８】ここで、ＣＰＵ４９は、センサヘッド１１
が予め原点に位置しているとき、或いはセンサヘッド１
１が原点に位置されたときは、待機インジケータ５９を
オフすると共に測定インジケータ６０をオンする（ステ
ップＳ５）。従って、測定者は、測定インジケータ６０
がオンすることにより測定の開始が許可されたことを確
認することができる。

【００６９】さて、測定者は、測定対象物Ａの表面形状
を測定するときは、操作ノブ６９を掴んでセンサヘッ１
１ドを原点位置から移動する。すると、センサヘッド１
１の移動に応じてポテンショメータ６４が回転するの
で、ポテンショメータ６４から出力される電圧レベルが
変化する。このとき、ＣＰＵ４９は、Ａ／Ｄ変換器７０
を通じて入力するポテンショメータ６４からの電圧デー
タに基づいてセンサヘッド１１の現在位置を判断してい
る。

【００７０】そして、ＣＰＵ４９は、センサヘッド１１
が測定位置に位置したと判断すると（ステップＳ６）、
リニアＣＣＤ２０からの画像信号に基づいて受光したス
ポット光の重心位置を演算し、演算結果をメモリに記憶
する（ステップＳ７）。このとき、ＣＰＵ４９は、測定
回数を１だけインクリメントしてから（ステップＳ
８）、センサヘッド１１が終点位置に位置したか否かを
判断し（ステップＳ９）、終点でなかった場合は上述し
た測定動作を繰返して実行する（ステップＳ６〜Ｓ
８）。

【００７１】上述のようにしてセンサヘッド１１の移動
に応じて測定が進行した結果、センサヘッド１１が終点
に位置すると、ＣＰＵ４９は、測定回数が適正か否かを
判断する（ステップＳ１０）。このとき、ＣＰＵ４９
は、測定回数が正規値と一致しなくなったときは、セン
サヘッド１１の移動が早すぎて測定が不可能であったと
判断してステップＳ１に戻って全てのインジケータを消
灯する。また、測定回数が適正であった場合は、ＯＫイ
ンジケータ６１をオンすると共に（ステップＳ１１）、
ブザー７１を所定時間オンしてから（ステップＳ１
２）、ホストコンピュータへ測定データを転送する（ス
テップＳ１３）。

【００７２】以上の動作により、測定対象物の測定デー
タがパソコンに転送され、ホストコンピュータにおいて
測定対象物Ａの二次元データに変換される。

【００７３】この第３実施例のものによれば、センサヘ
ッド１１を手動で移動するように設けると共に、センサ
ヘッド１１の位置を検出するポテンショメータ６４を設
け、ポテンショメータ６４の検出状態に基づいてセンサ
ヘッド１１が所定の測定位置に移動する毎に測定対象物
Ａの表面形状を検出するようにしたので、前記第１及び
第２実施例に比較して、ステッピングモータ１２及び当
該ステッピングモータ１２の駆動制御回路を省略するこ
とができ、以てコストを大幅に低減することができる。

【００７４】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、次のように変形または拡張できる。センサヘッ
ド１１の復路においても距離情報を出力することにより
測定精度を高めるようにしてもよい。１次元受光素子と
してＰＳＤ等を使用してもよい。

【００７５】原点位置検出用のリミットスイッチがオン
したときは、例えばステッピングモータを２〜３パルス
進行方向に回転させ、リミットスイッチからセンサヘッ
ドがわずかに離れた状態をもって原点位置としてもよ
い。こうすることによって、直道システムのバックラッ
シュを除去できる。

【００７６】受光量の調整は、ＬＤ駆動パルスのパルス
幅のみならず、レーザダイオードの駆動電流を制御する
ことでその発光量を調整する方式若しくは両者を併用す
る方法を採ることができる。

【００７７】スポット光の重心位置を示すデータを、一
旦メモリに保持し、センサヘッドの原点復帰中もしくは
原点復帰後に、一断面分のデータを一度にホストコンピ
ュータに転送するようにしてもよい。

【００７８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の表面形状測定装置によれば、本体に直線移動可能に設
けられた距離検出手段から測定対象物までの距離を示す
距離情報を当該距離検出手段の移動位置に対応させた状
態で出力するようにしたので、広い測定範囲を有しなが
ら、簡単な構成であると共に優れた携帯性を得ることが
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるセンサヘッドの構
成を示す斜視図

【図２】全体の斜視図

【図３】センサユニットの側面図

【図４】センサユニットの底面図

【図５】全体の電気的構成を示すブロック図

【図６】測定動作を示す各種信号のタイミングチャート

【図７】測定動作を詳細に示すタイミングチャート

【図８】本発明の第２実施例を示す図２相当図

【図９】全体を示す電気回路図

【図１０】ＣＰＵの動作を示すフローチャート

【図１１】第２実施例の変形例を示す要部の拡大斜視図

【図１２】本発明の第３実施例を示す図２相当図

【図１３】センサユニットの斜視図

【図１４】センサユニットの正面図

【図１５】図９相当図

【図１６】図１０相当図

【符号の説明】

１は本体、５は脚部、８はセンサユニット、１２はステ
ッピングモータ、１８は距離センサ（距離検出手段）、
１９はレーザダイオード（投光素子）、リニアＣＣＤ
（１次元受光素子）、４９はＣＰＵ（駆動制御手段）、
６９は操作ノブ（操作部材）である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象物に対して離間した状態で位置
決めされる本体と、この本体に直線移動可能に設けられ、前記測定対象物の
表面までの距離を示す距離情報を出力する距離検出手段
と、この距離検出手段からの距離情報を当該距離検出手段の
移動位置に対応させた状態で出力する出力手段とを備え
たことを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項２】前記距離検出手段は、前記測定対象物に
スポット光を投光する投光素子及び前記測定対象物の表
面で反射したスポット光を集光状態で受光する１次元受
光素子を備え、その１次元受光素子の受光位置に基づい
て前記測定対象物までの距離を測定するように構成され
ていることを特徴とする請求項１記載の表面形状測定装
置。
【請求項３】前記本体は、前記測定対象物に対して位
置決めするための脚部を備えていることを特徴とする請
求項１または２記載の表面形状測定装置。
【請求項４】前記脚部は、前記本体内に収納若しくは
取外し可能に設けられていることを特徴とする請求項３
記載の表面形状測定装置。
【請求項５】前記距離検出手段を移動させる駆動手段
と、外部指令に応じて前記投光素子からスポット光を投光し
た状態で前記駆動手段を駆動する駆動制御手段とを備え
たことを特徴とする請求項２記載の表面形状測定装置。
【請求項６】外部操作に応じて前記距離検出手段を直
線移動させるための操作部材を備えたことを特徴とする
請求項１記載の表面形状測定装置。