JPH1062126A - 寸法測定装置 - Google Patents
寸法測定装置Info
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- JPH1062126A JPH1062126A JP21339596A JP21339596A JPH1062126A JP H1062126 A JPH1062126 A JP H1062126A JP 21339596 A JP21339596 A JP 21339596A JP 21339596 A JP21339596 A JP 21339596A JP H1062126 A JPH1062126 A JP H1062126A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定対象物の傾きに影響を受けることなく、
真の外形寸法等を測定する。 【解決手段】 複数の投光素子１-1、１-2、１-3を、コ
リメートレンズ３の光軸に対し垂直方向に配置し、これ
ら投光素子１-1、１-2、１-3からのコヒーレント光
２-1、２-2、２-3をコリメートレンズ３で平行光、
、として、測定対象物５に照射し、各投光素子
１-1、１-2、１-3のそれぞれの投光時に、照射光をＣＣ
Ｄラインセンサ６で受け、測定対象物５の影より測定対
象物５の外形の測定値Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 を求め、これら
測定値Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 と、投光素子１-1、１ -3の既知
の傾き角度α、βとから真の外形を算出する。
真の外形寸法等を測定する。 【解決手段】 複数の投光素子１-1、１-2、１-3を、コ
リメートレンズ３の光軸に対し垂直方向に配置し、これ
ら投光素子１-1、１-2、１-3からのコヒーレント光
２-1、２-2、２-3をコリメートレンズ３で平行光、
、として、測定対象物５に照射し、各投光素子
１-1、１-2、１-3のそれぞれの投光時に、照射光をＣＣ
Ｄラインセンサ６で受け、測定対象物５の影より測定対
象物５の外形の測定値Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 を求め、これら
測定値Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 と、投光素子１-1、１ -3の既知
の傾き角度α、βとから真の外形を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光源から出射さ
れた光を一次元ラインセンサ（ＣＣＤ）で受光し、その
光を測定対象物がさえぎることで、対象物の外形を測定
する寸法測定装置に関する。
れた光を一次元ラインセンサ（ＣＣＤ）で受光し、その
光を測定対象物がさえぎることで、対象物の外形を測定
する寸法測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の寸法測定装置としては、図１の
（ａ）に示すように、投光素子１から出射した光２をコ
リメートレンズ３で平行光４とし、その平行光４を測定
対象物５がさえぎると、測定対象物５に当たった部分が
影となる。この影の長さをＣＣＤラインセンサ６で検出
することで、対象物５の外形を測定するものがある。
（ａ）に示すように、投光素子１から出射した光２をコ
リメートレンズ３で平行光４とし、その平行光４を測定
対象物５がさえぎると、測定対象物５に当たった部分が
影となる。この影の長さをＣＣＤラインセンサ６で検出
することで、対象物５の外形を測定するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の寸法測
定装置にあっては、投光ビーム４が一定の方向を向いて
いるため、断面が円形の測定対象物の場合には問題ない
が、断面が角形（正方形、長方形など）の場合には、図
１の（ｂ）のように平行光（投光ビーム）４と測定対象
物５が角度をもてば測定値が大きくなってしまい、その
ままでは測定誤差を生じる。そのため、測定対象物５の
位置決めはもちろんセンサ部（投光部、受光部）の位置
決めが必要となり、使いにくい。または使用不可能とな
るという問題点がある。
定装置にあっては、投光ビーム４が一定の方向を向いて
いるため、断面が円形の測定対象物の場合には問題ない
が、断面が角形（正方形、長方形など）の場合には、図
１の（ｂ）のように平行光（投光ビーム）４と測定対象
物５が角度をもてば測定値が大きくなってしまい、その
ままでは測定誤差を生じる。そのため、測定対象物５の
位置決めはもちろんセンサ部（投光部、受光部）の位置
決めが必要となり、使いにくい。または使用不可能とな
るという問題点がある。
【０００４】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、測定対象物の傾きに影響を受けることな
く、真の寸法を測定し得る寸法測定装置を提供すること
を目的とする。
ものであって、測定対象物の傾きに影響を受けることな
く、真の寸法を測定し得る寸法測定装置を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この出願の特許請求の範
囲の請求項１に係る寸法測定装置は、複数のコヒーレン
ト光を発光する光源と、各々の光源からの光を平行光と
するコリメートレンズと、各々の投光源の投光時に対象
物に照射された前記平行光を受けて対象物の外形を測定
する手段と、既知である各々の光源からの光のなす角度
と前記測定した外形とから真の外形を求める手段とから
構成されている（第１の実施形態）。
囲の請求項１に係る寸法測定装置は、複数のコヒーレン
ト光を発光する光源と、各々の光源からの光を平行光と
するコリメートレンズと、各々の投光源の投光時に対象
物に照射された前記平行光を受けて対象物の外形を測定
する手段と、既知である各々の光源からの光のなす角度
と前記測定した外形とから真の外形を求める手段とから
構成されている（第１の実施形態）。
【０００６】また、請求項２に係る寸法測定装置は、コ
ヒーレント光を発光する光源と、前記光源の位置を変え
る光源位置変更手段と、前記光源からの光を平行光とす
るコリメートレンズと、前記光源から対象物に照射され
た前記平行光を受けて対象物の外形を測定する手段と、
前記測定値が小さくなる方向へ光源を移動させる制御手
段と、最小の測定値を真の外形とする処理手段とから構
成されている（第２の実施形態）。
ヒーレント光を発光する光源と、前記光源の位置を変え
る光源位置変更手段と、前記光源からの光を平行光とす
るコリメートレンズと、前記光源から対象物に照射され
た前記平行光を受けて対象物の外形を測定する手段と、
前記測定値が小さくなる方向へ光源を移動させる制御手
段と、最小の測定値を真の外形とする処理手段とから構
成されている（第２の実施形態）。
【０００７】また、請求項３に係る寸法測定装置は、ラ
ンダム方向に進む光を発光する光源と、この光源からの
光を対象物を介して受ける受光器の集光レンズと、この
集光レンズの焦点位置に設けたピンホールと、このピン
ホールの位置を変えるピンホール位置変更手段と、ピン
ホールがそれぞれの位置にあるときに対象物の外形を測
定する手段と、それぞれの位置にピンホールがあるとき
の見込み角の傾きと測定値から真の外形を求める手段と
から構成されている（第３の実施形態）。
ンダム方向に進む光を発光する光源と、この光源からの
光を対象物を介して受ける受光器の集光レンズと、この
集光レンズの焦点位置に設けたピンホールと、このピン
ホールの位置を変えるピンホール位置変更手段と、ピン
ホールがそれぞれの位置にあるときに対象物の外形を測
定する手段と、それぞれの位置にピンホールがあるとき
の見込み角の傾きと測定値から真の外形を求める手段と
から構成されている（第３の実施形態）。
【０００８】また、請求項４に係る寸法測定装置は、ラ
ンダムな方向へ進む光を発光する光源と、前記光源から
の光を対象物を介して受ける受光器に設けた集光レンズ
と、この集光レンズの焦点位置に設けたピンホールと、
このピンホールの位置を変えるピンホール位置変更手段
と、それぞれの位置にピンホールがある時に対象物の外
形を測定する手段と、測定値が小さくなる方向へピンホ
ールを移動させる制御手段と、最小の測定値を真の外形
とする処理手段とから構成されている（第４の実施形
態）。
ンダムな方向へ進む光を発光する光源と、前記光源から
の光を対象物を介して受ける受光器に設けた集光レンズ
と、この集光レンズの焦点位置に設けたピンホールと、
このピンホールの位置を変えるピンホール位置変更手段
と、それぞれの位置にピンホールがある時に対象物の外
形を測定する手段と、測定値が小さくなる方向へピンホ
ールを移動させる制御手段と、最小の測定値を真の外形
とする処理手段とから構成されている（第４の実施形
態）。
【０００９】また、請求項５に係る寸法測定装置は、ラ
ンダムな方向へ進む光を発光する複数の光源と、これら
光源からの光を対象物を介して受ける受光器に設けた集
光レンズと、この集光レンズの焦点位置に設けた光源に
対応する複数のピンホールと、これら複数のピンホール
を通過した光を一次元ラインセンサへ入射させるための
シリンドリカルレンズと、それぞれの光源が単独に発光
したときの対象物の外形を測定する手段と、既知である
それぞれの光源からの光のなす角度と測定した外形から
真の外形を求める手段とから構成されている（第５の実
施形態）。
ンダムな方向へ進む光を発光する複数の光源と、これら
光源からの光を対象物を介して受ける受光器に設けた集
光レンズと、この集光レンズの焦点位置に設けた光源に
対応する複数のピンホールと、これら複数のピンホール
を通過した光を一次元ラインセンサへ入射させるための
シリンドリカルレンズと、それぞれの光源が単独に発光
したときの対象物の外形を測定する手段と、既知である
それぞれの光源からの光のなす角度と測定した外形から
真の外形を求める手段とから構成されている（第５の実
施形態）。
【００１０】また、請求項６に係る寸法測定装置は、ラ
ンダムな方向へ進む光を発光する複数の光源と、これら
複数の光源からの光を対象物を介して受ける受光器に設
けた集光レンズと、この集光レンズの焦点位置に設けた
光源に対応する複数のピンホールと、これら複数のピン
ホールを通過した光を受光する複数の一次元ラインセン
サと、それぞれの光源が発光したときの対象物の外形を
測定する手段と、既知であるそれぞれの光源からの光の
なす角度と測定した外形とから真の外形を求める手段と
から構成されている（第６の実施形態）。
ンダムな方向へ進む光を発光する複数の光源と、これら
複数の光源からの光を対象物を介して受ける受光器に設
けた集光レンズと、この集光レンズの焦点位置に設けた
光源に対応する複数のピンホールと、これら複数のピン
ホールを通過した光を受光する複数の一次元ラインセン
サと、それぞれの光源が発光したときの対象物の外形を
測定する手段と、既知であるそれぞれの光源からの光の
なす角度と測定した外形とから真の外形を求める手段と
から構成されている（第６の実施形態）。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図２は、この発明の第１の
実施形態寸法測定装置の光学系を示す図である。この実
施形態装置は、３個の投光素子１-1、１-2、１-3を並設
しており、これら投光素子１-1、１-2、１-3はコヒーレ
ントな光源である。投光素子１-2がコリメートレンズ３
の光軸上に配置され、投光素子１-1が上側、投光素子１
-3が下側に配置されている。投光素子１-1、１-2、１-3
から投光した光２-1、２-2、２-3は、コリメートレンズ
３にて平行光とされ、ＣＣＤラインセンサ（一次元ライ
ンセンサ）６に入光する。しかし、コリメートレンズ３
に入光する光２-1、２-2、２-3の角度が相違するので、
コリメートレンズ３とＣＣＤラインセンサ６間の平行光
は、投光素子１-1、１-2、１-3に対応して、、と
なる。
明をさらに詳細に説明する。図２は、この発明の第１の
実施形態寸法測定装置の光学系を示す図である。この実
施形態装置は、３個の投光素子１-1、１-2、１-3を並設
しており、これら投光素子１-1、１-2、１-3はコヒーレ
ントな光源である。投光素子１-2がコリメートレンズ３
の光軸上に配置され、投光素子１-1が上側、投光素子１
-3が下側に配置されている。投光素子１-1、１-2、１-3
から投光した光２-1、２-2、２-3は、コリメートレンズ
３にて平行光とされ、ＣＣＤラインセンサ（一次元ライ
ンセンサ）６に入光する。しかし、コリメートレンズ３
に入光する光２-1、２-2、２-3の角度が相違するので、
コリメートレンズ３とＣＣＤラインセンサ６間の平行光
は、投光素子１-1、１-2、１-3に対応して、、と
なる。
【００１２】投光素子１-1による測定対象物の寸法測定
は、図４の（ａ）に示すものとなり、投光素子１-3によ
る測定対象物の寸法測定は、図４の（ｂ）に示すものと
なる。それぞれ投光素子１-2の光軸に対し、α、βの角
度をもつので、測定対象物５の影の部分による外形測定
は、図３に示す辺ｂより大となる。図５は、この実施形
態寸法測定装置の構成を示すブロック図である。この実
施形態装置は、投光素子１-1、１-2、１-3と、ＣＣＤラ
インセンサ６と、このＣＣＤラインセンサ６からの信号
を処理し、測定対象物の寸法を求める信号処理部７と、
測定値を記憶する記憶部８と、投光素子１-1、１-2、１
-3をタイミング駆動し、ＣＣＤラインセンサ６を駆動す
るタイミング信号を発生するタイミング制御部９と、投
光素子１-1のビーム角度α（既知）と、投光素子１-3の
ビーム角度β（既知）及び記憶部８に記憶された測定値
とにより、測定対象物の真の寸法を算出する演算部１０
と、出力部１１とを備えている。
は、図４の（ａ）に示すものとなり、投光素子１-3によ
る測定対象物の寸法測定は、図４の（ｂ）に示すものと
なる。それぞれ投光素子１-2の光軸に対し、α、βの角
度をもつので、測定対象物５の影の部分による外形測定
は、図３に示す辺ｂより大となる。図５は、この実施形
態寸法測定装置の構成を示すブロック図である。この実
施形態装置は、投光素子１-1、１-2、１-3と、ＣＣＤラ
インセンサ６と、このＣＣＤラインセンサ６からの信号
を処理し、測定対象物の寸法を求める信号処理部７と、
測定値を記憶する記憶部８と、投光素子１-1、１-2、１
-3をタイミング駆動し、ＣＣＤラインセンサ６を駆動す
るタイミング信号を発生するタイミング制御部９と、投
光素子１-1のビーム角度α（既知）と、投光素子１-3の
ビーム角度β（既知）及び記憶部８に記憶された測定値
とにより、測定対象物の真の寸法を算出する演算部１０
と、出力部１１とを備えている。
【００１３】投光素子１-1、１-2、１-3及びＣＣＤライ
ンセンサ６は、図６に示すタイミングで駆動される。図
５の回路において、先ず投光素子１-1を点灯し、投光素
子１-1の光ビームの測定対象物５による影より、信号
処理部７で測定値Ｄ1 を求める。この測定値Ｄ1 は記憶
部８に記憶する。次に投光素子１-2を点灯し、投光素子
１-2の光ビームの測定対象物による影より、信号処理
部７で測定値Ｄ2 を求め、記憶部８に記憶する。続い
て、投光素子１-3を点灯し、投光素子１-3の光ビーム
の測定対象物による影より、信号処理部７で測定値Ｄ3
を求め、同様に記憶部８に記憶する。演算部１０では既
知で入力済の角度α、βと、記憶部８に記憶している測
定値Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 により、測定対象物５の寸法
（幅）ｂを算出し、このｂの値を出力部１１より出力す
る。
ンセンサ６は、図６に示すタイミングで駆動される。図
５の回路において、先ず投光素子１-1を点灯し、投光素
子１-1の光ビームの測定対象物５による影より、信号
処理部７で測定値Ｄ1 を求める。この測定値Ｄ1 は記憶
部８に記憶する。次に投光素子１-2を点灯し、投光素子
１-2の光ビームの測定対象物による影より、信号処理
部７で測定値Ｄ2 を求め、記憶部８に記憶する。続い
て、投光素子１-3を点灯し、投光素子１-3の光ビーム
の測定対象物による影より、信号処理部７で測定値Ｄ3
を求め、同様に記憶部８に記憶する。演算部１０では既
知で入力済の角度α、βと、記憶部８に記憶している測
定値Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 により、測定対象物５の寸法
（幅）ｂを算出し、このｂの値を出力部１１より出力す
る。
【００１４】この幅ｂは、図３に示すように測定対象物
５が光軸に対し、θの傾きを有するものとすると、次式
を解くことにより算出できる。 測定値Ｄ1 ＝ａｓｉｎ（θ＋α）＋ｂｃｏｓ（θ＋α）…（１） 測定値Ｄ2 ＝ａｓｉｎθ＋ｂｃｏｓθ …（２） 測定値Ｄ3 ＝ａｓｉｎ（θ＋β）＋ｂｃｏｓ（θ＋β）…（３） 図７は、この発明の第２の実施形態寸法測定装置の光学
系を示す図である。この実施形態装置は、１個の投光素
子１をコリメートレンズ３の軸に垂直な方向に位置移動
する機構２１を備えており、図７において、１-1、
１-2、１-3は投光素子の位置を示しており、位置１-2は
コリメートレンズ３の光軸上にあり、位置１ -1はその上
側、位置１-3はその下側にある。位置１-1、１-2、１-3
によってコリメートレンズ３に入光する角度が相違する
ので、コリメートレンズ３とＣＣＤラインセンサ６間の
平行光は、投光素子１の位置１-1、１-2、１-3に対応し
て、、となる。
５が光軸に対し、θの傾きを有するものとすると、次式
を解くことにより算出できる。 測定値Ｄ1 ＝ａｓｉｎ（θ＋α）＋ｂｃｏｓ（θ＋α）…（１） 測定値Ｄ2 ＝ａｓｉｎθ＋ｂｃｏｓθ …（２） 測定値Ｄ3 ＝ａｓｉｎ（θ＋β）＋ｂｃｏｓ（θ＋β）…（３） 図７は、この発明の第２の実施形態寸法測定装置の光学
系を示す図である。この実施形態装置は、１個の投光素
子１をコリメートレンズ３の軸に垂直な方向に位置移動
する機構２１を備えており、図７において、１-1、
１-2、１-3は投光素子の位置を示しており、位置１-2は
コリメートレンズ３の光軸上にあり、位置１ -1はその上
側、位置１-3はその下側にある。位置１-1、１-2、１-3
によってコリメートレンズ３に入光する角度が相違する
ので、コリメートレンズ３とＣＣＤラインセンサ６間の
平行光は、投光素子１の位置１-1、１-2、１-3に対応し
て、、となる。
【００１５】図９は、この実施形態寸法測定装置の構成
を示すブロック図である。この実施形態装置は、図５に
示したものと同様、投光素子１と、ＣＣＤラインセンサ
６と、信号処理部７と、記憶部８と、タイミング制御部
９と、演算部１０と、出力部１１を備えるほか、投光素
子１を移動させるためのアクチュエータ２１を備えてい
る。
を示すブロック図である。この実施形態装置は、図５に
示したものと同様、投光素子１と、ＣＣＤラインセンサ
６と、信号処理部７と、記憶部８と、タイミング制御部
９と、演算部１０と、出力部１１を備えるほか、投光素
子１を移動させるためのアクチュエータ２１を備えてい
る。
【００１６】この実施形態装置は、アクチュエータ２１
を動作させて投光素子１を移動させながら、各位置で寸
法を測定し、測定値が最小になるようにし、その最小値
を測定寸法とする。先ず、ある位置（例えば１-1）にあ
る投光素子１を点灯し、光ビームの測定対象物５によ
る影により、信号処理部７で測定値Ｄを求める。そし
て、その投光素子１の位置Ｐ1 と測定値Ｄ1 を記憶部８
に記憶する。次に投光素子の位置をａ（任意の値）ずら
し、点灯して、測定値Ｄ2 を求める。求めた投光素子１
の位置Ｄ2 と測定値Ｄ2 を同様に記憶部８に記憶する。
を動作させて投光素子１を移動させながら、各位置で寸
法を測定し、測定値が最小になるようにし、その最小値
を測定寸法とする。先ず、ある位置（例えば１-1）にあ
る投光素子１を点灯し、光ビームの測定対象物５によ
る影により、信号処理部７で測定値Ｄを求める。そし
て、その投光素子１の位置Ｐ1 と測定値Ｄ1 を記憶部８
に記憶する。次に投光素子の位置をａ（任意の値）ずら
し、点灯して、測定値Ｄ2 を求める。求めた投光素子１
の位置Ｄ2 と測定値Ｄ2 を同様に記憶部８に記憶する。
【００１７】測定値Ｄ1 と測定値Ｄ2 を比較し、Ｄ1 ＞
Ｄ2 なら投光素子１を同じ方向へａ／２ずらし、Ｄ1 ＜
Ｄ2 なら逆の方向へａ／２ずらす。投光素子１を点灯
し、測定値Ｄ3 を求め、その時の投光素子１の位置Ｄ3
と測定値Ｄ3 を記憶部８に記憶する。測定値Ｄ2 と測定
値Ｄ3 を比較し、Ｄ2 ＞Ｄ3 なら投光素子１を同じ方向
へａ／４ずらし、Ｄ2 ＜Ｄ3 なら投光素子１を逆方向に
ずらす。そして、測定値Ｄn と測定値Ｄn+1 の差が規定
値以下になるまで、投光素子１点灯、測定、位置と測定
値の記憶、測定値Ｄn と測定値Ｄn+1 を比較、Ｄn ＜Ｄ
n+1 なら同じ方向へ、Ｄn ＞Ｄn+1 の場合は逆方向へ投
光素子１をずらす、の処理を繰り返す。Ｄ n とＤn+1 の
差が規定値以下となると、Ｄn あるいはＤn+1 を出力部
１１より出力する。図８の（ａ）に示すように、投光素
子１の位置１-1からの投光ビームと測定対象物５が傾
いた場合、測定値Ｄは大きくなり、図８の（ｂ）に示す
ように投光素子１の位置１-2から投光ビームと測定対
象物５が傾きのない場合、測定値Ｄは最小となり、測定
しようとする外形幅である。
Ｄ2 なら投光素子１を同じ方向へａ／２ずらし、Ｄ1 ＜
Ｄ2 なら逆の方向へａ／２ずらす。投光素子１を点灯
し、測定値Ｄ3 を求め、その時の投光素子１の位置Ｄ3
と測定値Ｄ3 を記憶部８に記憶する。測定値Ｄ2 と測定
値Ｄ3 を比較し、Ｄ2 ＞Ｄ3 なら投光素子１を同じ方向
へａ／４ずらし、Ｄ2 ＜Ｄ3 なら投光素子１を逆方向に
ずらす。そして、測定値Ｄn と測定値Ｄn+1 の差が規定
値以下になるまで、投光素子１点灯、測定、位置と測定
値の記憶、測定値Ｄn と測定値Ｄn+1 を比較、Ｄn ＜Ｄ
n+1 なら同じ方向へ、Ｄn ＞Ｄn+1 の場合は逆方向へ投
光素子１をずらす、の処理を繰り返す。Ｄ n とＤn+1 の
差が規定値以下となると、Ｄn あるいはＤn+1 を出力部
１１より出力する。図８の（ａ）に示すように、投光素
子１の位置１-1からの投光ビームと測定対象物５が傾
いた場合、測定値Ｄは大きくなり、図８の（ｂ）に示す
ように投光素子１の位置１-2から投光ビームと測定対
象物５が傾きのない場合、測定値Ｄは最小となり、測定
しようとする外形幅である。
【００１８】図１０は、後に説明する第３ないし第６の
実施形態寸法測定装置の採用原理を説明する図である。
図１０の（ａ）に示すように、受光器３０のレンズ３１
とＣＣＤラインセンサ６間に、ピンホール３２を設置す
ると、レンズ３１の中心とピンホール３２の中心を結ん
だ線と平行な光の成分しかピンホール３２を通過しな
い。したがって、ピンホール３２の位置を変えることに
より、希望の角度の光線だけをＣＣＤラインセンサ６で
受光できる。ただし、投光素子（光源）は、インコヒー
レントである必要があり、コヒーレント光ではピンホー
ルを移動させるとＣＣＤラインセンサに光が入射しなく
なる。
実施形態寸法測定装置の採用原理を説明する図である。
図１０の（ａ）に示すように、受光器３０のレンズ３１
とＣＣＤラインセンサ６間に、ピンホール３２を設置す
ると、レンズ３１の中心とピンホール３２の中心を結ん
だ線と平行な光の成分しかピンホール３２を通過しな
い。したがって、ピンホール３２の位置を変えることに
より、希望の角度の光線だけをＣＣＤラインセンサ６で
受光できる。ただし、投光素子（光源）は、インコヒー
レントである必要があり、コヒーレント光ではピンホー
ルを移動させるとＣＣＤラインセンサに光が入射しなく
なる。
【００１９】また、図１０の（ｂ）に示すように、レン
ズ３１の焦点距離をｆ、光軸とピンホール３２のずれを
ｄとすると、レンズ３１の光軸と角度αの光がＣＣＤラ
インセンサ６に入射する。 ここで、α＝ｔａｎ-1（ｄ／ｆ） 図１１は、測定対象物５の傾きと、ピンホール３２の位
置と測定値の関係を示す図であり、図１１（ａ）はレン
ズ３１の中心とピンホール３２の中心を結んだ直線と測
定対象物５が平行な場合であり、この場合の測定値ａが
本来求めたい値となる。図１１の（ｂ）は、レンズ３１
の中心とピンホール３２の中心を結んだ直線と測定対象
物５が角度を持つ場合で、このときの測定値をｂとする
と、ｂ＞ａとなる。図１１の（ｃ）は、図１１の（ｂ）
の場合以上に、投光ビームの方向に対し、測定対象物５
が傾いた場合であり、測定値をｃとするとｃ＞ｂ＞ａと
なる。なお、これらの図は投光ビームの角度を変えて図
示しているが、同じ光源からの光である。図示した光と
進行方向の異なる光も存在するがピンホール３２を通過
しない。
ズ３１の焦点距離をｆ、光軸とピンホール３２のずれを
ｄとすると、レンズ３１の光軸と角度αの光がＣＣＤラ
インセンサ６に入射する。 ここで、α＝ｔａｎ-1（ｄ／ｆ） 図１１は、測定対象物５の傾きと、ピンホール３２の位
置と測定値の関係を示す図であり、図１１（ａ）はレン
ズ３１の中心とピンホール３２の中心を結んだ直線と測
定対象物５が平行な場合であり、この場合の測定値ａが
本来求めたい値となる。図１１の（ｂ）は、レンズ３１
の中心とピンホール３２の中心を結んだ直線と測定対象
物５が角度を持つ場合で、このときの測定値をｂとする
と、ｂ＞ａとなる。図１１の（ｃ）は、図１１の（ｂ）
の場合以上に、投光ビームの方向に対し、測定対象物５
が傾いた場合であり、測定値をｃとするとｃ＞ｂ＞ａと
なる。なお、これらの図は投光ビームの角度を変えて図
示しているが、同じ光源からの光である。図示した光と
進行方向の異なる光も存在するがピンホール３２を通過
しない。
【００２０】図１２は、第３の実施形態寸法測定装置の
受光器の光学系を示す図である。この実施形態装置の光
学系は、測定対象物を経て入光する光ビームを受けるレ
ンズ３１と、このレンズ３１の焦点距離に設置されるピ
ンホール３２と、ピンホール３２通過時の光を受けるＣ
ＣＤラインセンサ６を有する。ピンホール３２は入光す
る光に対し、垂直方向に移動し得るように構成されてい
る。
受光器の光学系を示す図である。この実施形態装置の光
学系は、測定対象物を経て入光する光ビームを受けるレ
ンズ３１と、このレンズ３１の焦点距離に設置されるピ
ンホール３２と、ピンホール３２通過時の光を受けるＣ
ＣＤラインセンサ６を有する。ピンホール３２は入光す
る光に対し、垂直方向に移動し得るように構成されてい
る。
【００２１】図１３は、この実施形態寸法測定装置の回
路構成を示すブロック図である。この実施形態装置は、
投光素子１と、ＣＣＤラインセンサ６と、信号処理部７
と、記憶部８と、タイミング制御部９と、演算部１０
と、出力部１１と、を備える外、ピンホール３２を移動
させるためのアクチュエータ２２を備えている。この実
施形態装置において、先ずピンホール３２を図１１の
（ａ）に示す位置に移動して、投光素子１を点灯し、Ｃ
ＣＤラインセンサ６で受光した物体の影から信号処理部
７で測定値Ｄ1 を求める。そして、記憶部８に測定値Ｄ
1 を記憶する。次に、ピンホール３２を図１１の（ｂ）
に示す位置に移動し、投光素子１を点灯し、測定値Ｄ2
を求め、記憶部８に記憶する。さらにピンホール３２を
図１１の（ｃ）の位置に移動し、投光素子１を点灯し、
測定値Ｄ3 を求め、記憶部８に記憶する。最後に、演算
部１０で記憶部８に記憶した測定値Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3を
用い、図３による式（１）、式（２）、式（３）を解い
てｂの値を求め、出力部１１より出力する。
路構成を示すブロック図である。この実施形態装置は、
投光素子１と、ＣＣＤラインセンサ６と、信号処理部７
と、記憶部８と、タイミング制御部９と、演算部１０
と、出力部１１と、を備える外、ピンホール３２を移動
させるためのアクチュエータ２２を備えている。この実
施形態装置において、先ずピンホール３２を図１１の
（ａ）に示す位置に移動して、投光素子１を点灯し、Ｃ
ＣＤラインセンサ６で受光した物体の影から信号処理部
７で測定値Ｄ1 を求める。そして、記憶部８に測定値Ｄ
1 を記憶する。次に、ピンホール３２を図１１の（ｂ）
に示す位置に移動し、投光素子１を点灯し、測定値Ｄ2
を求め、記憶部８に記憶する。さらにピンホール３２を
図１１の（ｃ）の位置に移動し、投光素子１を点灯し、
測定値Ｄ3 を求め、記憶部８に記憶する。最後に、演算
部１０で記憶部８に記憶した測定値Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3を
用い、図３による式（１）、式（２）、式（３）を解い
てｂの値を求め、出力部１１より出力する。
【００２２】図１４は、第４の実施形態寸法測定装置の
ピンホールを示す図である。光学系は図１２に示すもの
と同構成であるが、ピンホール３２の移動方法として、
図１４の（ａ）のように斜めに長溝４１を切り、矢印の
ように上下に移動させてピンホールを移動させてもよい
し、円板４３に中心よりの長さが異なる円弧状の溝穴４
２を切り、円板４３を回転させることにより、ピンホー
ルを移動させてもよい。
ピンホールを示す図である。光学系は図１２に示すもの
と同構成であるが、ピンホール３２の移動方法として、
図１４の（ａ）のように斜めに長溝４１を切り、矢印の
ように上下に移動させてピンホールを移動させてもよい
し、円板４３に中心よりの長さが異なる円弧状の溝穴４
２を切り、円板４３を回転させることにより、ピンホー
ルを移動させてもよい。
【００２３】図１５は、この実施形態寸法測定装置の回
路構成を示すブロック図である。構成及び測定手順は図
９に示すもの（第２の実施形態装置）とほぼ同様である
が、図９の場合は、投光素子１を移動させるのに対し、
ここではピンホール３２を移動させる点が相違する。図
１６は、第５の実施形態寸法測定装置の光学系を示す図
である。この実施形態装置は、ピンホールの移動をなく
すために複数個の投光素子１-1、１-2、１-3と、ピンホ
ール３２-1、３２-2、３２-3を設けたものである。そし
て投光素子１ -1からの光はピンホール３２-1を、投光素
子１-2からの光はピンホール３２-2を、投光素子１-3か
らの光はピンホール３２-3を、それぞれ通るようにして
いる。図１６の（ａ）は横から、図１６の（ｂ）は上か
ら見た図である。各ピンホール３２-1、３２-2、３２-3
は、図１７に示すように立体的に配置される。図１７の
（ａ）は投光素子１-1、１-2、１-3を受光器側から見た
図であり、図１７の（ｂ）はＣＣＤラインセンサ側から
見たピンホールを示す図である。それぞれのピンホール
を通過した光は、図１６の（ｂ）に示すように、角度を
持ちＣＣＤラインセンサ６の受光面に入射しないので、
シリンドリカルレンズ４４で、それぞれの光をＣＣＤラ
インセンサ６に入射するようにしている。この実施形態
装置の回路構成及び計測手順は、第１の実施形態のもの
と同様である。
路構成を示すブロック図である。構成及び測定手順は図
９に示すもの（第２の実施形態装置）とほぼ同様である
が、図９の場合は、投光素子１を移動させるのに対し、
ここではピンホール３２を移動させる点が相違する。図
１６は、第５の実施形態寸法測定装置の光学系を示す図
である。この実施形態装置は、ピンホールの移動をなく
すために複数個の投光素子１-1、１-2、１-3と、ピンホ
ール３２-1、３２-2、３２-3を設けたものである。そし
て投光素子１ -1からの光はピンホール３２-1を、投光素
子１-2からの光はピンホール３２-2を、投光素子１-3か
らの光はピンホール３２-3を、それぞれ通るようにして
いる。図１６の（ａ）は横から、図１６の（ｂ）は上か
ら見た図である。各ピンホール３２-1、３２-2、３２-3
は、図１７に示すように立体的に配置される。図１７の
（ａ）は投光素子１-1、１-2、１-3を受光器側から見た
図であり、図１７の（ｂ）はＣＣＤラインセンサ側から
見たピンホールを示す図である。それぞれのピンホール
を通過した光は、図１６の（ｂ）に示すように、角度を
持ちＣＣＤラインセンサ６の受光面に入射しないので、
シリンドリカルレンズ４４で、それぞれの光をＣＣＤラ
インセンサ６に入射するようにしている。この実施形態
装置の回路構成及び計測手順は、第１の実施形態のもの
と同様である。
【００２４】図１８は、第６の実施形態寸法測定装置の
光学系を示す図である。この実施形態装置は、第５の実
施形態装置と、投光素子１-1、１-2、１-3及びピンホー
ル３２-1、３２-2、３２-3が同じ配置であるが、シリン
ドリカルレンズ４４とＣＣＤラインセンサ６を１個とし
たものにかえて、ＣＣＤラインセンサ６-1、６-2、６ -3
を用い、ＣＣＤラインセンサを３個使用している点で異
なる。図１６の装置によれば、３走査後に出力していた
のに対し、１走査で出力することができる。
光学系を示す図である。この実施形態装置は、第５の実
施形態装置と、投光素子１-1、１-2、１-3及びピンホー
ル３２-1、３２-2、３２-3が同じ配置であるが、シリン
ドリカルレンズ４４とＣＣＤラインセンサ６を１個とし
たものにかえて、ＣＣＤラインセンサ６-1、６-2、６ -3
を用い、ＣＣＤラインセンサを３個使用している点で異
なる。図１６の装置によれば、３走査後に出力していた
のに対し、１走査で出力することができる。
【００２５】
【発明の効果】この発明によれば、その構成を既知の角
度を持った投光ビーム、または既知の角度の光のみを受
光するためのピンホールを持った受光器、それぞれの角
度を持った光にて測定対象物の外形を測定、それぞれの
測定値から真値を求めるための計算としたので、測定対
象物の投光ビームに対しての傾きによる誤差の発生を防
止できる。センサ部の取付けが容易となる（ラインに対
するセンサの角度が少々ずれても影響なし）。対象物の
奥行き方向の長さ、対象物の傾き角の測定も可能という
効果が得られる。
度を持った投光ビーム、または既知の角度の光のみを受
光するためのピンホールを持った受光器、それぞれの角
度を持った光にて測定対象物の外形を測定、それぞれの
測定値から真値を求めるための計算としたので、測定対
象物の投光ビームに対しての傾きによる誤差の発生を防
止できる。センサ部の取付けが容易となる（ラインに対
するセンサの角度が少々ずれても影響なし）。対象物の
奥行き方向の長さ、対象物の傾き角の測定も可能という
効果が得られる。
【図１】この発明の課題を説明するための図である。
【図２】この発明の第１の実施形態寸法測定装置の光学
系を示す図である。
系を示す図である。
【図３】同実施形態寸法測定装置における測定対象物が
傾いている場合の真の測定値の算出方法を説明するため
の図である。
傾いている場合の真の測定値の算出方法を説明するため
の図である。
【図４】同実施形態寸法測定装置の寸法測定を説明する
図である。
図である。
【図５】同実施形態寸法測定装置の回路構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図６】同実施形態寸法測定装置の投光素子及びＣＣＤ
ラインセンサの駆動タイミングを示す波形図である。
ラインセンサの駆動タイミングを示す波形図である。
【図７】この発明の第２の実施形態寸法測定装置の光学
系を示す図である。
系を示す図である。
【図８】同実施形態寸法測定装置の寸法測定を説明する
図である。
図である。
【図９】同実施形態寸法測定装置の回路構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図１０】この発明の第３ないし第６の実施形態寸法測
定装置の採用する測定原理を説明する図である。
定装置の採用する測定原理を説明する図である。
【図１１】同測定原理を説明するためのピンホールの位
置と測定値の関係を説明する図である。
置と測定値の関係を説明する図である。
【図１２】この発明の第３の実施形態寸法測定装置の受
光器の光学系を示す図である。
光器の光学系を示す図である。
【図１３】同実施形態寸法測定装置の回路構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１４】この発明の第４の実施形態寸法測定装置にお
けるピンホールを示す図である。
けるピンホールを示す図である。
【図１５】同実施形態寸法測定装置の回路構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１６】この発明の第５の実施形態寸法測定装置の光
学系を示す図である。
学系を示す図である。
【図１７】同実施形態寸法測定装置の投光素子及びピン
ホールの配置を示す図である。
ホールの配置を示す図である。
【図１８】この発明の第６の実施形態寸法測定装置の光
学系を示す図である。
学系を示す図である。
１-1、１-2、１-3 投光素子 ２-1、２-2、２-3 コヒーレント光 ３ コリメートレンズ 、、 平行光 ５ 測定対象物 ６ ＣＣＤラインセンサ α、β 投光素子１-1、１-3の傾き角
Claims (6)
- 【請求項１】複数のコヒーレント光を発光する光源と、
各々の光源からの光を平行光とするコリメートレンズ
と、各々の投光源の投光時に対象物に照射された前記平
行光を受けて対象物の外形を測定する手段と、既知であ
る各々の光源からの光のなす角度と前記測定した外形と
から真の外形を求める手段とからなる寸法測定装置。 - 【請求項２】コヒーレント光を発光する光源と、前記光
源の位置を変える光源位置変更手段と、前記光源からの
光を平行光とするコリメートレンズと、前記光源から対
象物に照射された前記平行光を受けて対象物の外形を測
定する手段と、前記測定値が小さくなる方向へ光源を移
動させる制御手段と、最小の測定値を真の外形とする処
理手段とからなる寸法測定装置。 - 【請求項３】ランダム方向に進む光を発光する光源と、
この光源からの光を対象物を介して受ける受光器の集光
レンズと、この集光レンズの焦点位置に設けたピンホー
ルと、このピンホールの位置を変えるピンホール位置変
更手段と、ピンホールがそれぞれの位置にあるときに対
象物の外形を測定する手段と、それぞれの位置にピンホ
ールがあるときの見込み角の傾きと測定値から真の外形
を求める手段とからなる寸法測定装置。 - 【請求項４】ランダムな方向へ進む光を発光する光源
と、前記光源からの光を対象物を介して受ける受光器に
設けた集光レンズと、この集光レンズの焦点位置に設け
たピンホールと、このピンホールの位置を変えるピンホ
ール位置変更手段と、それぞれの位置にピンホールがあ
る時に対象物の外形を測定する手段と、測定値が小さく
なる方向へピンホールを移動させる制御手段と、最小の
測定値を真の外形とする処理手段とからなる寸法測定装
置。 - 【請求項５】ランダムな方向へ進む光を発光する複数の
光源と、これら光源からの光を対象物を介して受ける受
光器に設けた集光レンズと、この集光レンズの焦点位置
に設けた光源に対応する複数のピンホールと、これら複
数のピンホールを通過した光を一次元ラインセンサへ入
射させるためのシリンドリカルレンズと、それぞれの光
源が単独に発光したときの対象物の外形を測定する手段
と、既知であるそれぞれの光源からの光のなす角度と測
定した外形から真の外形を求める手段とからなる寸法測
定装置。 - 【請求項６】ランダムな方向へ進む光を発光する複数の
光源と、これら複数の光源からの光を対象物を介して受
ける受光器に設けた集光レンズと、この集光レンズの焦
点位置に設けた光源に対応する複数のピンホールと、こ
れら複数のピンホールを通過した光を受光する複数の一
次元ラインセンサと、それぞれの光源が発光したときの
対象物の外形を測定する手段と、既知であるそれぞれの
光源からの光のなす角度と測定した外形とから真の外形
を求める手段とからなる寸法測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21339596A JPH1062126A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 寸法測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21339596A JPH1062126A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 寸法測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062126A true JPH1062126A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16638504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21339596A Pending JPH1062126A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 寸法測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1062126A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017058299A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 株式会社デンソー | 絞り装置、及び、寸法測定装置 |
| JP2017114318A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | ホーザン株式会社 | スポーク車輪の不整合検出装置 |
| WO2020070880A1 (ja) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | 株式会社Ｆｕｊｉ | 測定装置及び部品実装機 |
-
1996
- 1996-08-13 JP JP21339596A patent/JPH1062126A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017058299A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 株式会社デンソー | 絞り装置、及び、寸法測定装置 |
| JP2017114318A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | ホーザン株式会社 | スポーク車輪の不整合検出装置 |
| WO2017110125A1 (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | ホーザン株式会社 | スポーク車輪の不整合検出装置 |
| US10527408B2 (en) | 2015-12-24 | 2020-01-07 | Hozan Tool Industrial Co., Ltd. | Misalignment detecting device for spoked wheel |
| WO2020070880A1 (ja) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | 株式会社Ｆｕｊｉ | 測定装置及び部品実装機 |
| JPWO2020070880A1 (ja) * | 2018-10-05 | 2021-04-01 | 株式会社Ｆｕｊｉ | 測定装置及び部品実装機 |
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