JPH0850010A - 表面形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出ヘッドにより検出対象物の表面形状を測
定する場合に、検出ヘッドの数にかかわらずコストを低
減すると共に自動測定を可能とする。 【構成】 ＣＰＵ２５は、第１，第２の検出ヘッド１
７，１８から検出対象物の表面形状を示す画像信号を選
択的に入力することができる。ここで、第１のＥＰＲＯ
Ｍ３０には第１の検出ヘッド１７に対応した変換テーブ
ルが記憶され、第２のＥＰＲＯＭ３１には第２の検出ヘ
ッド１８に対応した変換テーブルが記憶されている。そ
して、ＣＰＵ２５は、第１の検出ヘッド１７により検出
対象物の表面形状を検出するときは、アナログスイッチ
３２を切替えることにより第１のＥＰＲＯＭ３０にアク
セスする。これにより、ＣＰＵ２５は、第１の検出ヘッ
ド１７からの画像信号及び第１のＥＰＲＯＭ３０に記憶
された変換テーブルに基づいて検出対象物の表面形状を
測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、検出対象物にスリット
光を照射することによりその表面形状を測定する表面形
状測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば車両の開発段階におい
て、製作した試作モデルの表面形状を光学的に測定する
ことが行われている。

【０００３】図１９は、この種の表面形状測定装置の一
例を示している。この図１９において、検出ヘッド１は
レーザダイオードから成る投光部２及び２次元イメージ
センサから成る受光部３を有しており、投光部２から検
出対象物にスリット光を照射すると共に、検出対象物の
表面で反射したスリット光を受光部３で撮像してその画
像信号を出力するようにしている。コントローラ４は、
検出ヘッド１の投光部２の光量を受光部３の受光量に応
じて自動補正すると共に、受光部３からの画像信号をＡ
／Ｄ変換して距離データとしてホストコンピュータ５に
出力する。ホストコンピュータ５は、入力した距離デー
タに基づいて検出対象物の表面形状を測定する。

【０００４】ここで、コントローラ４にはＲＯＭが搭載
されており、そのＲＯＭに検出ヘッド１に対応したルッ
クアップテーブルが記憶されている。このルックアップ
テーブルは、予め標準的な検出対象物に対する画像デー
タを距離データとの関係を示すように作成されている。
そして、コントローラ４は、ＲＯＭに記憶されている変
換テーブルに基づいて検出対象物の表面形状を測定する
ようになっている。従って、異なる検出視野が設定され
た検出ヘッド６を使用する場合には、その検出ヘッド６
に対応した変換テーブルが記憶されたコントローラ７を
用いると共に、そのコントローラ７を拡張ボード８によ
りホストコンピュータ５と接続するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のものでは、複数の検出ヘッド１，６に対応して個
別の変換テーブルが記憶されたコントローラ４，７を用
意する必要があるので、検出ヘッドの数が増加する程コ
ントローラの数が増加してコストが大幅に上昇する。ま
た、検出ヘッド６に交換するには、その検出ヘッド６と
接続されたコントローラ７をホストコンピュータ５と接
続し直す必要があり、検出の自動化が困難になるという
欠点がある。

【０００６】また、検出ヘッド１，６には異なる測定可
能範囲が夫々設定されており、検出対象物が検出ヘッド
１，６の測定範囲内に位置するように互いの位置間関係
を調整するようにしているが、検出対象物に対して検出
ヘッド１，６を目視で位置決めすることは困難である。
この場合、ホストコンピュータ５のモニタに表示するよ
うに構成された例もあるが、斯様な構成では、測定者
は、測定開始する毎に検出ヘッド１，６から離れた場所
に設置されたモニタを一々確認する必要があり、極めて
煩わしいという欠点がある。

【０００７】一方、検出ヘッド１，６の投光部としては
半導体レーザを用いるのが一般的であるが、半導体レー
ザの寿命は定格使用で約２００００時間であることか
ら、半導体レーザを定期的に交換する必要がある。この
場合、半導体レーザの交換時期は発光強度によって異な
るので、寿命が近い半導体レーザを使用した場合には、
誤測定或いは測定不能に突然陥るということがある。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、異なる検出精度が設定された検出ヘッ
ドにより検出対象物の表面形状を測定する構成におい
て、検出ヘッドの数が増加するにしてもコストを抑制す
ることができると共に自動測定が可能となり、さらに検
出対象物に対する測定可能の適否が簡単に判断すること
ができ、加えて検出ヘッドの投光部の使用可能の適否を
簡単に確認す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。

【０００９】

【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、検出対象物の表面にスリット光を投光する投光部
及び上記検出対象物の表面における反射スリット光を撮
像する受光部が一体化された複数の検出ヘッドを設け、
これらの検出ヘッドと接続可能であると共に当該検出ヘ
ッドの受光部によるスリット光の撮像状態及び与えられ
た変換テーブルに基づいて前記検出対象物の表面形状を
測定する測定手段を設け、前記複数の検出ヘッドに個別
に対応した複数の変換テーブルが記憶された記憶手段を
設け、この記憶手段に記憶された複数の変換テーブルの
うち動作状態の前記検出ヘッドに対応した変換テーブル
を前記測定手段に与える付与手段を設けたものである
（請求項１）。

【００１０】また、検出対象物の表面にスリット光を投
光する投光部及び上記検出対象物の表面における反射ス
リット光を撮像する受光部が一体化された複数の検出ヘ
ッドを設け、これらの検出ヘッドと接続可能であると共
に当該検出ヘッドの受光部によるスリット光の撮像状態
及び与えられた変換テーブルに基づいて前記検出対象物
の表面形状を測定する測定手段を設け、前記検出ヘッド
に個別に対応した変換テーブルが当該検出ヘッド毎に記
憶された複数の記憶手段を設け、これらの記憶手段が選
択的に装着可能に設けられ装着された記憶手段に記憶さ
れた変換テーブルを前記測定手段に与える付与手段を設
けるようにしてもよい（請求項２）。

【００１１】また、検出対象物の表面にスリット光を投
光する投光部及び上記検出対象物の表面における反射ス
リット光を撮像する受光部が一体化された検出ヘッドを
設け、この検出ヘッドの受光部によるスリット光の撮像
状態及び所定の変換テーブルに基づいて前記検出対象物
の表面形状を測定する測定手段を設け、前記検出ヘッド
に前記検出対象物に対する測定可能の適否を報知する報
知手段を設けるようにしてもよい（請求項３）。

【００１２】また、検出対象物の表面にスリット光を投
光する投光部及び上記検出対象物の表面における反射ス
リット光を撮像する受光部が一体化された検出ヘッドを
設け、この検出ヘッドの受光部によるスリット光の撮像
状態及び所定の変換テーブルに基づいて前記検出対象物
の表面形状を測定する測定手段を設け、前記投光部の使
用可能の適否を報知する報知手段を検出ヘッドに設ける
ようにしてもよい（請求項４）。

【００１３】

【作用及び発明の効果】請求項１記載の表面形状測定装
置の場合、検出ヘッドの投光部からスリット光が検出対
象物に照射されると、スリット光は検出対象物の表面で
反射して受光部で撮像される。

【００１４】さて、付与手段は、記憶手段に記憶された
複数の変換テーブルのうち動作状態の検出ヘッドに対応
した変換テーブルを測定手段に与える。すると、測定手
段は、受光部によるスリット光の撮像状態及び付与手段
から与えられた変換テーブルに基づいて検出対象物の表
面形状を測定することができる。これにより、検出ヘッ
ドにより検出対象物の表面形状を測定する構成におい
て、検出ヘッドの数が増加するにしてもコストを抑制す
ることができると共に自動測定が可能となる。

【００１５】請求項２記載の表面形状測定装置の場合、
複数の記憶手段のうち検出ヘッドに対応した変換テーブ
ルが記憶された記憶手段を付与手段に装着する。する
と、付与手段は記憶手段に記憶された変換テーブルを測
定手段に与えるので、測定手段は、受光部によるスリッ
ト光の撮像状態及び付与手段から与えられた変換テーブ
ルに基づいて検出対象物の表面形状を測定することがで
きる。これにより、検出ヘッドの数が増加するにしても
コストを抑制することができると共に自動測定が可能と
なる。

【００１６】請求項３記載の表面形状測定装置の場合、
検出ヘッドに設けられた報知手段は、検出対象物に対す
る測定可能の適否を報知するので、報知手段の報知結果
に基づいて検出対象物の測定が適正か否かを迅速に判断
することができる。

【００１７】請求項４記載の表面形状測定装置の場合、
検出ヘッドに設けられた報知手段は、投光部の使用可能
の適否を報知するので、報知手段の報知結果に基づいて
投光部が寿命か否かを判断することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１及び図２を
参照して説明する。図２は全体構成を示している。この
図２において、定盤１１上には３軸ロボット１２が固定
されている。つまり、３軸ロボット１２は、定盤１１上
に本体１３を水平方向に回動可能に設け、その本体１３
に腕部１４を垂直方向に回動可能に設け、さらにその腕
部１４の先端に手首部１５を腕部１４の中心軸を中心と
して回動可能に設けて構成されている。制御装置１６
は、３軸ロボット１２の本体１３、腕部１４及び手首部
１５の回動位置を制御する。

【００１９】３軸ロボット１２の手首部１５には第１の
検出ヘッド１７及び第２の検出ヘッド１８が搭載されて
いる。これらの第１，第２の検出ヘッド１７，１８は定
盤１１上の所定位置に配設された検出対象物１９の表面
形状を画像信号としてコントローラ２０に出力する。コ
ントローラ２０は、検出ヘッド１７，１８から入力した
画像信号を距離データに変換してホストコンピュータ２
１に出力する。この場合、検出ヘッド１７，１８は測定
条件が異なるのみであり、基本構成は同一である。

【００２０】図１は全体の電気的構成を示している。こ
の図１において、第１，第２の検出ヘッド１７，１８は
レーザダイオードから成る投光部２２及び２次元イメー
ジセンサから成る受光部２３から成り、投光部２２はス
リット光を検出対象物１９に照射すると共に、受光部２
３は検出対象物１９の表面で反射したスリット光を撮像
して画像信号を出力するようになっている。この場合、
第１の検出ヘッド１８の検出視野は３０平方mmに設定さ
れ、第２の検出ヘッド１９の検出視野は１０平方mmに設
定されている。

【００２１】第１，第２の検出ヘッド１７，１８の投光
部２２は、レーザ出力コントローラ２４を介してＣＰＵ
（Central Processing Unit ）２５と接続され、各受光
部２３は画像処理回路２６を介してＣＰＵ２５と接続さ
れている。レーザ出力コントローラ２４は、ＣＰＵ２５
の制御に応じて投光部２２の出力を制御する。画像処理
回路２６は、受光部２３からの画像信号を増幅すると共
にＡ／Ｄ変換して画像データとしてＣＰＵ２５に出力す
る。ＣＰＵ２５は、ＲＯＭ２７に記憶されたプログラム
に基づいてレーザ出力コントローラ２４を制御すると共
に、画像処理回路２６からの画像データを距離データに
換算してＲＡＭ２８に順次記憶する。そして、ＣＰＵ２
４は、ホストコンピュータ２１からの要求に応じてＲＡ
Ｍ２８に記憶した距離データをインタフェース回路２９
を通じてホストコンピュータ２１に出力するようになっ
ている。

【００２２】ここで、コントローラ２０には記憶手段と
しての第１のＥＰＲＯＭ３０及び第２のＥＰＲＯＭ３１
が搭載されており、ＣＰＵ２５は、付与手段としてのア
ナログスイッチ３２を通じて何れかのＥＰＲＯＭ３０，
３１にアクセスすることができる。このアナログスイッ
チ３２は、ホストコンピュータ２１からの指令に応じて
ＣＰＵ２５により切替えられるようになっている。この
場合、各ＥＰＲＯＭ３０，３１には第１，第２の検出ヘ
ッド１７，１８に個別に対応したルックアップテーブル
が夫々記憶されている。

【００２３】これらのルックアップテーブルは、検出ヘ
ッド１７，１８に対応して予め標準的な検出対象物に対
する画像データと距離データとの関係を示すように作成
されており、画像データに基づいて距離データを求める
ことができるようになっている。これは、検出ヘッド１
７，１８においては、投光部２２からのスリット光の位
置、受光部２３の精度或いはレーザ出力コントローラ２
４の増幅度にばらつきを生じるので、画像データを所定
の演算式により距離データに単に置換えただけでは検出
誤差を生じるからである。

【００２４】一方、ホストコンピュータ２１は、制御装
置１６に対して３軸ロボット１２を制御するための制御
指令を出力すると共に、アナログスイッチ３２を切替え
る指令を出力した後にＣＰＵ２５から距離データを入力
して検出対象物１９の表面形状を最終的に求めるように
なっている。

【００２５】次に上記構成の作用について説明する。ホ
ストコンピュータ２１は、まず、制御装置１６を通じて
３軸ロボット１２を制御することにより第１の検出ヘッ
ド１７を検出対象物１９に対して所定位置に位置決めす
る。続いて、ホストコンピュータ２１は、アナログスイ
ッチ３２を切替えることによりＣＰＵ２５を第１のＥＰ
ＲＯＭ３０と接続してから、第１の検出ヘッド１７に対
応したレーザ出力コントローラ２４を制御する。

【００２６】これにより、第１の検出ヘッド１７の投光
部２２からスリット光が検出対象物１９の表面に照射さ
れると共に、検出対象物１９で反射したスリット光が受
光部２３で撮像されるので、第１の検出ヘッド１７の受
光部２３からは検出対象物１９の表面形状に対応した画
像信号がコントローラ２０の画像処理回路２６に出力さ
れると共に、第１の検出ヘッド１７に対応した画像処理
回路２６からは画像信号に応じた画像データがＣＰＵ２
５に出力される。

【００２７】ここで、ＣＰＵ２５は、第１のＥＰＲＯＭ
３０に記憶されたルックアップテーブルを参照すること
により入力した画像データを距離データに換算してＲＡ
Ｍ２８に順次記憶する。そして、ＣＰＵ２５は、ホスト
コンピュータ２１からの要求に応じてＲＡＭ２８に記憶
した距離データをホストコンピュータ２１に順次出力す
る。

【００２８】さて、上述のようにして第１の検出ヘッド
１７により検出対象物１９の所定範囲を測定したホスト
コンピュータ２１は、３軸ロボット１２を再び制御する
ことにより第１の検出ヘッド１７から検出対象物１９の
異なる部位に対応した距離データを入力する。斯様にし
て検出対象物１９の表面形状に対応した距離データを入
力したホストコンピュータ２１は、それらの距離データ
に基づいて検出対象物１９の表面形状を測定することが
できる。

【００２９】ところで、第１の検出ヘッド１７の検出視
野は比較的大きく設定されているので、検出対象物１９
の表面形状を詳細に測定するには、第１の検出ヘッド１
７よりも測定視野が小さく（検出精度が高い）設定され
た第２の検出ヘッド１８により検出対象物１９の表面形
状を検出する。つまり、ホストコンピュータ２１は、３
軸ロボット１２を制御することにより第２の検出ヘッド
１８を検出対象物１９に対して所定位置に位置決めす
る。

【００３０】そして、ホストコンピュータ２１は、アナ
ログスイッチ３２を切替えることによりＣＰＵ２５を第
２のＥＰＲＯＭ３１と接続すると共に、第２の検出ヘッ
ド１８を有効化するようにＣＰＵ２５を制御する。これ
により、ＣＰＵ２５は、第１の検出ヘッド１７と同様に
検出対象物１９の表面形状に対応した距離データをＲＡ
Ｍ２８に順次記憶すると共に、ホストコンピュータ２１
からの要求に応じてＲＡＭ２８に記憶した距離データを
ホストコンピュータ２１に出力する。

【００３１】以上の動作の結果、ホストコンピュータ２
１は、第１の検出ヘッド１７を用いて検出対象物１９の
表面形状を測定できると共に、第２の検出ヘッド１８を
用いて検出対象物１９の所定部位の表面形状を高精度で
測定することができる。

【００３２】上記構成のものによれば、コントローラ２
０に接続した異なる視野が設定されたの第１，第２の検
出ヘッド１７，１９のうちの何れかにより検出対象物１
９の表面形状を測定する際に、動作状態の検出ヘッド１
７，１８に応じてアナログスイッチ３２を切替えること
により第１，第２のＥＰＲＯＭ３０，３１の何れかをＣ
ＰＵ２５と接続するようにしたので、検出ヘッドに個別
に対応して複数のコントローラを用意する必要がある従
来例のものに比べて、検出ヘッドの数にかかわらずコス
トを抑制することができる。

【００３３】また、コントローラ２０はホストコンピュ
ータ２１と常に接続されているので、検出ヘッドを切替
える毎にコントローラ２０をホストコンピュータに一々
接続し直す必要がなくなり、異なる検出精度により検出
対象物１９の表面形状の測定を自動化することができ
る。

【００３４】図３は本発明の第２実施例における要部の
電気的構成を示しており、第１実施例と同一部分には同
一符号を付して説明する。この第２実施例では、コント
ローラ２０に８台の検出ヘッドを接続可能な構成を示し
ており、ＣＰＵ２５は、異なるルックアップテーブルが
記憶された８個の記憶手段としてのＥＰＲＯＭ３３にア
クセス可能に設けられている。

【００３５】即ち、デコーダ３４は、ＣＰＵ２５から３
ビットのデータを入力することにより８個の出力端子の
うちの１つを有効化する。デコーダ３４の出力端子は付
与手段としての３スリートバッファ３５と接続されてお
り、有効化された出力端子と接続されたバッファ３５の
みが有効化される。ＥＰＲＯＭ３３は、バッファ３５を
介してＣＰＵ２５と接続されており、有効化されたバッ
ファ３５と接続されたＥＰＲＯＭ３３のみがＣＰＵ２５
からアクセスされる。従って、ＣＰＵ２５は、デコーダ
３４に対して所定のビットパターンを出力することによ
り所定のＥＰＲＯＭ３３のみにアクセスしてルックアッ
プテーブルを参照することができる。

【００３６】この第２実施例によれば、検出ヘッドの数
としては８個まで対応することができるものであり、こ
れは、回路構成を工夫することにより所望の数の検出ヘ
ッドに対応することができることを意味する。

【００３７】図４乃至図６は本発明の第３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３実施例では、図６に示すように
コントローラ２０にはＥＰＲＯＭ３０，３１を装着する
ための付与手段としてのソケット３６が設けられてお
り、ＣＰＵ１２は、ソケット３６に接続されたＥＰＲＯ
Ｍ３０，３１に記憶されているルックアップテーブルを
参照するようになっている。

【００３８】この第３実施例のものによれば、コントロ
ーラ２０にソケット３６を設け、そのソケット３６に装
着されたＥＰＲＯＭ３０，３１をＣＰＵ２５がアクセス
できるようにしたので、１台のコントローラ２０で複数
の検出ヘッド１７，１８に対応することができる。従っ
て、第１実施例と同様に、コストを抑制することができ
ると共に、コントローラ２０をホストコンピュータ２１
に接続し直す必要もない。

【００３９】図７乃至図１１は本発明の第４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
説明を省略し、異なる部分に符号を付して説明する。こ
の第４実施例では、コントローラ２０に対して検出ヘッ
ド１７を１台だけ接続する構成を示している。全体の外
観を示す図７において、検出ヘッド１７には報知手段と
してのＬＥＤ（インジケータ）３７が設けられている。

【００４０】また、全体の電気的構成を示す図８におい
て、投光部２２はレーザダイオード３８及び駆動回路３
９から構成されており、レーザダイオード３８からは設
定出力のレーザ光が出力される。受光部２３はＣＣＤ４
０及びＴＶ信号出力回路４１から構成されており、ＴＶ
信号出力回路４１はＣＣＤ４０からの画像信号を例えば
ＮＴＳＣ規格のテレビ信号に変換して出力する。Ａ／Ｄ
変換器４２は、検出ヘッド１７から出力されたテレビ信
号をデジタルデータに変換してＣＰＵ２５に出力する。

【００４１】ＣＰＵ２５は、ＲＡＭ２８にＡ／Ｄ変換器
４２からのデジタルデータを順次記憶すると共に、記憶
したデジタルデータに基づいて検出対象物に対する測定
可能の適否を判断し、測定可能であった場合には記憶し
たデジタルデータをＲＯＭ２７に記憶したルックアップ
テーブルに基づいて距離データに変換してからインタフ
ェース回路２９を通じてホストコンピュータ２１に出力
する。ここで、ＣＰＵ２５は、検出対象物が測定不可能
であった場合はＬＥＤ３７を点滅するようになってい
る。

【００４２】さて、ＣＣＤ４０は、図１０に示すように
画素群（Ｉ，Ｊ）からなる受光面を有し、検出対象物の
表面で反射したスリット光を画素群（Ｉ，ｊ）で受光す
る際は傾斜した状態で受光するように設定されている。
このため、受光位置に応じて検出対象物に対する測定距
離と受光距離との変換比率が異なると共に、受光中心か
ら離れるに従って検出精度が悪化する。つまり、図９に
斜線で示した矩形状の測定可能範囲はＣＣＤ４０の画素
群（Ｉ，Ｊ）においては図１０に示すように台形形状と
なる。

【００４３】この場合、ＣＣＤ４０の画素群（Ｉ，Ｊ）
においては、図１０に示すＩ方向が図９に示すＺ方向に
対応し、図１０に示すＪ方向が図９に示すＹ方向に対応
しており、検出対象物の表面で反射したスリット光をＪ
方向に沿って受光するようになっている。

【００４４】また、図１０に示すようにＣＣＤ４０の画
素群（Ｉ，Ｊ）における測定可能領域はａ（ｊ）≦Ｉｊ
≦ｂとして規定することができるので、結局、ＣＣＤ４
０の画素群（Ｉ，Ｊ）における測定可能範囲はａ（ｊ）
≦Ｉｊ≦ｂとして設定することができる。

【００４５】検出ヘッド１７からはＮＴＳＣ規格のテレ
ビ信号が出力される。この場合、ＣＣＤ４０における水
平走査方向は受光したスリット光の指向方向と直交して
いるので、図１１に示すようにテレビ信号を形成する水
平走査線信号は垂直位置Ｊにおける水平方向の受光量を
示している。従って、検出ヘッド１７から出力されるテ
レビ信号の水平走査信号の信号レベルに基づいてＣＣＤ
４０におけるスリット光の受光位置を判断することがで
きる。

【００４６】ところで、ＣＣＤ４０はスリット光を傾斜
した状態で受光するので、ＣＣＤ４０に受光されたスリ
ット光が受光位置によっては拡がった状態で受光され
る。このため、検出ヘッド１７から出力されたテレビ信
号の水平走査信号における信号レベルのピーク位置をス
リット光の受光位置であると単に判断するだけでは正確
なスリット光の受光位置を検出することはできない。

【００４７】そこで、ＣＰＵ２５は、検出ヘッド１７か
ら入力したテレビ信号の水平走査線信号に基づいてスリ
ット光の受光位置を判断するときは、水平走査線信号の
信号レベルを示すデジタルデータをＲＡＭ２８に順次記
憶し、それらの信号レベルの加重平均を算出することに
より受光したスリット光の重心位置を求め、その重心位
置をスリット光の位置として特定するようにしている。

【００４８】そして、ＣＰＵ２５は、ＣＣＤ４０から水
平走査線信号を入力する毎に、上述したのと同様にして
図１０に示すＩ方向におけるスリット光の位置Ｉｊを特
定し、１フレームを構成する全ての水平走査線信号にお
いてスリット光の位置Ｉｊの特定が終了したところで、
特定したスリット光の位置Ｉｊが測定可能領域であるａ
（ｊ）≦Ｉｊ≦ｂを満足するか否かを判定し、ＯＫの場
合にはＩｊをルックアップテーブルに基づいて距離デー
タに座標変換する。

【００４９】一方、ＣＰＵ２５は、検出対象物に対する
測定可能領域がＮＧの場合にはＬＥＤ３７を点滅する。
従って、ＬＥＤ３７が点滅したときは検出対象物の測定
が不可能であるので、この場合は、測定者は、ＬＥＤ３
７が消灯するように検出ヘッド１７の位置を調整する。

【００５０】この第４実施例のものによれば、検出ヘッ
ド１７にＬＥＤ３７を設け、検出ヘッド１７による測定
が不可能な場合は、ＬＥＤ３７を点滅させるようにした
ので、検出ヘッド１７のＬＥＤ３７の点滅に基づいて当
該検出ヘッド１７による測定が可能か否かを判定するこ
とができる。従って、検出ヘッド１７による測定が可能
か否かを測定場所で迅速に判断することができるので、
ホストコンピュータ２１のモニタで測定可能の適否を表
示する構成に比較して、測定時間を短縮を図ることがで
きる。

【００５１】図１２乃至図１５は本発明の第５実施例を
示している。これらの図１２乃至図１５において、検出
ヘッドとしての本体４３には、第４実施例に示した検出
ヘッド１７及びコントローラ２０が一体化して構成され
ている。

【００５２】即ち、全体の外観を示す図１２において、
本体４３には脚部４３ａが設けられており、その脚部４
３ａを検出対象物に直接当接させた状態で検出対象物の
表面形状を測定するようになっている。この場合、本体
４３の上面には報知手段としてのＬＥＤ４４が設けられ
ている。

【００５３】電気的構成を示す図１３において、本体４
３には、スリット光を投光する投光部としてのＬＥＤ４
５と、検出対象物で反射したスリット光を受光する受光
部としてのＰＳＤ（Position Sensitive Device ）４６
が設けられている。

【００５４】ＰＳＤ４６は両端に一対の電極を有し、そ
の電極からＰＳＤ４６の受光領域の重心位置に応じた電
流Ｉ1 ，Ｉ2 を出力するようになっている。そして、Ｐ
ＳＤ４６から出力された電流Ｉ1 ，Ｉ2 は電流電圧変換
回路によりＶ1 ，Ｖ2 に変換されてから加算回路により
加算されるもので、その加算結果及びＶ2 をＣＰＵ４７
に与えるようになっている。

【００５５】そして、ＣＰＵ４７は、（Ｖ1 ＋Ｖ2 ）／
Ｖ2 を演算することによりスリット光の受光位置Ｄを、
ひいては検出対象物までの距離を求めるようにしてい
る。

【００５６】ところで、受光素子としてＰＳＤ４６を使
用した場合、上述したように受光素子としてＣＣＤを使
用した構成の場合と同じ理由により、ＰＳＤ４６の受光
位置によって検出精度が低下する。この場合、検出精度
が保証されるのは受光位置Ｄがａ≦Ｄ≦ｂに示す範囲に
ある場合である。

【００５７】そこで、ＣＰＵ４７は、スリット光の受光
位置を検出したときは、図１５に示すようにスリット光
の受光位置が測定可能範囲にあるか否かを判断し、測定
可能範囲であったときはデータを距離に変換し、スリッ
ト光が測定可能範囲に位置していなかったときはＬＥＤ
４４を点滅させる。

【００５８】この第５実施例のものによれば、本体４３
にＬＥＤ４４を設け、本体４３による測定範囲が不適正
の場合にはＬＥＤ４４を点滅させて測定者に報知するよ
うにしたので、測定者は、ＬＥＤ４４が点滅したときは
検出対象物の測定が不適正であることを確認することが
できる。

【００５９】図１６乃至図１８は本発明の第６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。即ち、検出ヘッド１７を断面にして
示す図１６において、検出ヘッド１７には投光部２２及
び受光部２３が設けられており、投光部２２からスリッ
ト状のレーザ光を出力すると共に、受光部２３において
検出対象物で反射したスリット光を受光するようになっ
ている。ここで、投光部２２及び受光部２３の間には制
御基板４８が配設されており、その制御基板４８に搭載
されたＬＥＤ４９が外部を臨んでいる。

【００６０】検出ヘッド１７の電気的構成の要部を示す
図１７において、投光部２２はレーザダイオード２２ａ
とフォトダイオード２２ｂとを対向した状態で一体化し
て構成されており、レーザダイオード２２ａから投光さ
れた光の一部をフォトダイオード２２ｂで受光するよう
になっている。

【００６１】一方、制御基板４８には、投光部２２のレ
ーザダイオード２２ａを駆動するためのレーザ駆動回路
５０及びレーザダイオード２２の寿命を判定するための
レーザ寿命判定回路５１が設けられている。

【００６２】レーザ駆動回路５０は投光部２２のフォト
ダイオード２２ｂから受光信号を受けると共にホストコ
ンピュータ２１からレーザ出力値ＶREF を与えられるよ
うになっており、フォトダイオード２２ｂからの受光信
号の信号レベルがホストコンピュータ２１から与えられ
るレーザ出力値ＶREF となるようにレーザダイオード２
２ａへの通電量を制御するようになっている。従って、
レーザダイオード２２ａの発光強度は、ホストコンピュ
ータ２１からの指令に応じた設定レベルに自動調整され
る。

【００６３】レーザ寿命判定回路５１はコンパレータ５
２を主体として構成されている。このコンパレータ５２
の非反転入力端子にはフォトダイオード２２ｂからの受
光信号が与えられ、反転入力端子にはボリューム５３に
より調整された基準電位が与えられている。この場合、
基準電位としては、ホストコンピュータ２１から与えら
れるレーザ出力値ＶREF よりも僅かに下回った電位が設
定される。

【００６４】そして、コンパレータ５２からの出力はイ
ンタフェース回路５４を通じてＬＥＤ４９に与えられる
ように接続されており、コンパレータ５２からの出力レ
ベルが負レベルとなった状態でＬＥＤ４９が点灯する。

【００６５】さて、レーザダイオード５２ａの発光時間
が長時間（約２００００時間）に達すると、レーザ駆動
回路５０によるレーザダイオード２２ａの発光強度がホ
ストコンピュータ２１により設定された設定レベルとな
るように自動調整されるのにかかわらず、レーザダイオ
ード２２ａの寿命による劣化により発光強度が設定レベ
ルから低下するようになる。

【００６６】この結果、レーザダイオード２２ａの発光
強度の低下に伴ってフォトダイオード２２ｂからの信号
レベルが低下し、ついにはフォトダイオード２２ｂから
の信号レベルがコンパレータ５２の反転入力端子に与え
られている基準電位よりも低下するようになる。する
と、コンパレータ５２から出力レベルが正レベルから負
レベルに反転するようになるので、ＬＥＤ４９に電流が
流れて発光するようになる。

【００６７】この第６実施例の場合、検出ヘッド１７に
ＬＥＤ４９を設け、投光部２２のレーザダイオード２２
ａが寿命となったときは、ＬＥＤ４９を点滅するように
したので、測定者は、ＬＥＤ４９が点灯したときはレー
ザダイオード２２ａは寿命となったと判断して新規のレ
ーザタイオードと交換することにより検出対象物の正確
な測定が可能となる。

【００６８】本発明は、上記各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。コントロ
ーラ２０に複数のルックアップテーブルが記憶された１
つのＥＰＲＯＭを搭載し、ＣＰＵ２５は、動作状態の検
出ヘッドに対応したルックアップテーブルを参照するよ
うにしてもよい。

【００６９】コントローラ２０に搭載されたＥＰＲＯＭ
にホストコンピュータ２１からルックアップテーブルを
書込みできるようにしてもよい。検出ヘッド１７にブザ
ーを設け、測定対象物が検出ヘッド１７の測定可能範囲
から外れていたとき、或いはレーザダイオート２２ａが
寿命となったときはそのブザーを駆動するようにしても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における全体の電気的構成
を示す概略図

【図２】全体の構成を示す斜視図

【図３】本発明の第２実施例を示す要部の概略図

【図４】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図５】検出ヘッド及びコントローラを示す斜視図

【図６】ＲＯＭの取外し状態で示すコントローラの要部
の斜視図

【図７】本発明の第４実施例を示す図２相当図

【図８】図１相当図

【図９】検出ヘッドと測定可能範囲との関係を示す図

【図１０】ＣＣＤの画素と測定可能範囲との関係を示す
図

【図１１】測定手順を示す流れ図

【図１２】本発明の第５実施例を示す図２相当図

【図１３】電気的構成の主要部を示す図

【図１４】ＰＳＤの測定可能範囲を示す図

【図１５】ＣＰＵの動作を示すフローチャート

【図１６】検出ヘッドの縦断面図

【図１７】電気的構成の主要部を示す図

【図１８】モニタ出力とＬＥＤ点滅期間との関係を示す
図

【図１９】従来例を示す図２相当図

【符号の説明】

１７，１８は検出ヘッド、１９は検出対象物、２０はコ
ントローラ、２２は投光部、２３は受光部、２５はＣＰ
Ｕ（測定手段）、３０，３１はＥＰＲＯＭ（記憶手
段）、３２はアナログスイッチ（付与手段）、３３はＥ
ＰＲＯＭ（記憶手段）、３５はバッファ（付与手段）、
３６はソケット（付与手段）、３７はＬＥＤ（報知手
段）、４０はＣＣＤ、４２は本体、４４はＬＥＤ（報知
手段）、４５はＬＥＤ（投光部）、４６はＰＳＤ（受光
部）、４９はＬＥＤ（報知手段）である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出対象物の表面にスリット光を投光す
   る投光部及び上記検出対象物の表面における反射スリッ
   ト光を撮像する受光部が一体化された複数の検出ヘッド
   と、 これらの検出ヘッドと接続可能に設けられ当該検出ヘッ
   ドの受光部によるスリット光の撮像状態及び与えられた
   変換テーブルに基づいて前記検出対象物の表面形状を測
   定する測定手段と、 前記複数の検出ヘッドに個別に対応した複数の変換テー
   ブルが記憶された記憶手段と、 この記憶手段に記憶された複数の変換テーブルのうち動
   作状態の前記検出ヘッドに対応した変換テーブルを前記
   測定手段に与える付与手段とを備えたことを特徴とする
   表面形状測定装置。
2. 【請求項２】 検出対象物の表面にスリット光を投光す
   る投光部及び上記検出対象物の表面における反射スリッ
   ト光を撮像する受光部が一体化された複数の検出ヘッド
   と、 これらの検出ヘッドと接続可能に設けられ当該検出ヘッ
   ドの受光部によるスリット光の撮像状態及び与えられた
   変換テーブルに基づいて前記検出対象物の表面形状を測
   定する測定手段と、 前記検出ヘッドに個別に対応した変換テーブルが当該検
   出ヘッド毎に記憶された複数の記憶手段と、 これらの記憶手段が選択的に装着可能に設けられ装着さ
   れた記憶手段に記憶された変換テーブルを前記測定手段
   に与える付与手段とを備えたことを特徴とする表面形状
   測定装置。
3. 【請求項３】 検出対象物の表面にスリット光を投光す
   る投光部及び上記検出対象物の表面における反射スリッ
   ト光を撮像する受光部が一体化された検出ヘッドと、 この検出ヘッドの受光部によるスリット光の撮像状態及
   び所定の変換テーブルに基づいて前記検出対象物の表面
   形状を測定する測定手段と、 前記検出ヘッドに設けられ、前記検出対象物に対する測
   定可能の適否を報知する報知手段とを備えたことを特徴
   とする表面形状測定装置。
4. 【請求項４】 検出対象物の表面にスリット光を投光す
   る投光部及び上記検出対象物の表面における反射スリッ
   ト光を撮像する受光部が一体化された検出ヘッドと、 この検出ヘッドの受光部によるスリット光の撮像状態及
   び所定の変換テーブルに基づいて前記検出対象物の表面
   形状を測定する測定手段と、 前記検出ヘッドに設けられ、前記投光部の使用可能の適
   否を報知する報知手段とを備えたことを特徴とする表面
   形状測定装置。