JPS6138407A - 傾き測定装置 - Google Patents

傾き測定装置

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JPS6138407A
JPS6138407A JP15860884A JP15860884A JPS6138407A JP S6138407 A JPS6138407 A JP S6138407A JP 15860884 A JP15860884 A JP 15860884A JP 15860884 A JP15860884 A JP 15860884A JP S6138407 A JPS6138407 A JP S6138407A
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、軸状体の傾きを測定するだめの傾き測定装置
に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般に、%円柱状物体の傾きを測定する場合、従来にお
いては、接触形の変位計を用いて柱状物体の複数個所の
位置測定を行い、得られた位置デー゛ タに基づいて傾
き量を算出していた。たとえば。
差動トランスの測定子の軸線を特定の方向に揃え、高さ
の異なる2点で位置測定を行い、2点間の高さ方向の距
離と、差動トランスによる位置デー、り間の差により傾
き角を求めていた。しかして1通常1位置測定は、互K
ILL交する2方向から行い。
傾き角θX、θyを3次元的に求めていた。
しかるに、上記従来の傾き測定は、接触測定であ夛1円
往状物体表面が傷付き易い場合や外力を加えるととがで
きない場合には適用できない。さらに、3次元的傾き角
θX、θyの同時測定ができず。
しかも測定作業が比較的複雑であるので、測定に時間が
かかり、自動化が困難である難点をもっている。
〔発明の目的〕
本発明は、上記事情を参酌してなされたもので。
軸状体の傾きを非接触で自動的に測定することのできる
傾き測定装置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
傾き測定される被測定物に対して、傾き測定基準線に対
して走査面が直交し且つ2段となるように平行な2本の
レーザ光を被測定物に対して走査し、このときのレーザ
光の被測定物による遮へい期間の2本のレーザ光間での
時間的ずれに基づいて傾きを算出するようにしたもので
ある。
〔発明の実施例〕
以下1本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。
第1図及び第2図は、この実施例の傾き測定装置を示し
ている。この傾き測定装置は、傾き測定対象(1)を保
持して位置決めする被測定物保持機構(2)と、傾き測
定対象(1)に対してレーザ光を走査するレーザ光走査
機構(3)と、傾き量を演算する演算制御機構(4)と
からなっている。上記傾き測定対象(1)は、基台(5
)と、この基台(5)上に植立され実際の傾き測定が行
われる円柱状の軸(6)・・・とからなりている。さら
に、被測定部保持機構(2)は、X方向に進退自在に基
定部(7)に固設されたXテーブル(8)と。
とのXテーブル(8)K載設されX方向に直交するY方
向に進退自在に設けられたYテーブル(9)と、このY
テープN(9)上に固設され基台(5)を保持する治具
Qt)と、Xテーブル(8)を駆動するXテーブル用モ
ータ(11)と、Yテーブル(9)を駆動するYテーブ
ル用モーメαりと、これらモータαυ、(1りの回転方
向及び回転量の制御を行うモータコントローラ崗とから
なっている。しかして、治具(IIKよって支持されて
いる基台(5)の軸(6)・・・は、誤差がない限シそ
れらの軸線がほぼ鉛直方向を向くように設定されている
。一方、レーザ光走査機構(3)は、レーザ光をX方向
に照射するX方向走査機構Iと、レーザ光をY方向に照
射するY方向走査機構a5とからなっている(第3図参
照)。これら走査機構α養、α9は。
その構成が全く同一であるのでX方向走査機構Iについ
て第4図及び第5図に基づいて説明する。
このX方向走査機構α〜は、治具Q1をはさむ一方の側
に固設された発光部Hと、治具(1(llをはさむ他方
−の側に固設された受光部aηとからなっている。上記
発光部rte)は、He (ヘリウム) −Ne (ネ
オン)レーザ光傾を発振するレーザ発振器α優と、この
レーザ発振器(11を制御するレーザ電源(イ)と、レ
ーザ光α樽を反射させて軸(6)に対して走査させる8
面ポリゴンミラーCDと、レーザ発振器α1からのレー
ザ光(1υの光路を変換させポリゴンミラーQυの所定
部位に入光させる反射ミラー(23と、ポリゴンミラー
〇!υをその軸の回シに回転させるモータ0階と、この
モータ(至)の回転を制御するモータドライバC24)
と、ポリゴンミラー(2υによるレーザ光(1樽の走査
領域の両端部に設置されそれぞれリセット信号R8l、
 R8,を出力する例えばフォトトランジスタなどの受
光素子(25a)、 (25b)と、ボリゴンミ5−(
21)にて反射されたレーザ光(Isを平行光に変換す
るコリメータレンズ(Fθレンズ)(ハ)と、このコリ
メータレンズ((イ)の出光側に設けられコリメータレ
ンズc2Qから出光したレーザ光端の一部をその光軸に
対して垂直下方に反射させるビームスプリッタ勾と、こ
のビームスプリッタ(2)にて反射したレーザ光(28
を受光してその光軸がビームスプリッタ(27)を透過
したレーザ元凶と同一方向となるように反射させる反射
ミラー(27M)とからなっている。上記レーザ光(ハ
)は、治具a〔に支持された軸(6)の上端部を通過す
るように、また、レーザ光(至)は軸(6)の下端部を
通過するように設定され両者間の距離はHとなりている
また、゛これらレーザ光(至)、四による走査幅Wは、
第3図に示すように、軸(6)の外径よりも大きいよう
に設定されている。さらに、レーザ光翰、Q[有]の走
査によ多形成される走査面は、鉛直方向に対して直交す
るように設定されている。他方、受光部αnは、軸(6
)を通過したレーザ光(至)、翰を入光してこの入光方
向に直交し且つそれぞれ互に反対方向である上下方向に
反射させる反射ミラー(7)と、この反射ミラー(至)
にて反射したレーザ元凶を集光する集光レンズ01)と
、この集光レンズC31)にて集光されたレーザ光りを
受光して光電変換する例えばフォトトランジスタなどの
第1の受光素子03と1反射ミラー(至)にて反射した
レーザ光(至)を集光する集光レンズ儲と、この集光レ
ンズ(財)にて集光されたレーザ光t28を、受光して
光電変換する例えばフォトトランジスタなどの第2の受
光素子(ロ)と、これら受光素子Oa、(ロ)から出力
された信号を増幅する増幅器(32a)、 (34M)
とからなっている。上記受光素子G2.(ロ)は、集光
レンズC31)、(ト)の焦点上に配設されているので
、走査領域Wの全領域について光電変換が可能となって
いる。さらに、前記演算制御機構(4)は、X方向走査
機#Ita4)に電気的に接続され軸(6)のX方向の
傾き算出のための信号処理を行うX方向信号処理部(至
)と、Y方向走査機構α9に電気的に接続され軸(6)
のY方向の傾き算出のための信号処理を行5Y方向信号
処理部(至)と、これら信号処理部(至)、(至)に電
気的に接続され軸(6)の傾きθX。
θyを演算するマイクロコンビエータ07)と、このマ
イクロコンビエータ(37)K電気的に接続され演算結
果を表示する例えばブラウン管などの表示部0場とから
なっている(第2図参照)。しかして、X方向信号処理
部(ハ)とY方向信号処理部(至)とは、その構成が全
く同一であるので、X方向信号処理部(至)について第
6図に基づいて説明する。すなわち。
とのX方向信号処理部(ト)は、第1の受光素子θのに
入力側が接続された第1の信号処理部C3!lIと、第
2の受光素子(ロ)に入力側が接続された第2の信号処
理部(40と、これら信号処理部e1.(4(1とiイ
クロコ/ピ、−夕07)との間に設けられたバッファ(
37a)とからなっている。しかして、上記第1の信号
処理部C31は、第1の受光素子0コから出力されたア
ナログ信号Suを入力して2値化する2値化回路(42
と。
この2値化回路(6)から出力された2値化信号8u’
を入力して、タイミング信号U及びこのタイミング信号
Uに引き続いて軸(6)によるレーザ光Q1遮へいタイ
ミング信号φtを出力するタイミング信号発生回路(ハ
)と、マイクロコンビ島−夕07)の一部をなすクロッ
クパルス発生回路〔υから出力されたクロックパルス信
号SC及びタイミング信号Uを入力してタイミング信号
U入力期間中のみクロックパルス信号SC1を出力する
ゲート回路G14と、クロックパルス信号SC及びタイ
ミング信号φ重を入力してタイミング信号φを入力期間
中のみクロックパルス信号SC叩を出力するゲート回路
(4!9と、クロックパルス信号SCIを入力してその
パルス数を計数するカウンタhsと、クロックパルス信
号SC1を入力してそのパルス数を計数するカウンタ0
7)とからなっている。一方、第2の信号処理部(4t
)は、第2の受光素子(2)から出力されたアナログ信
号8dを入力してz値化する2値化回路08)と、この
2値化回路0砂から出力された2値化信号Sd′を入力
してタイミング信号り及びこのタイミングイ8号DK引
き続いて軸(6)Kよるレーザ光(2樽遮へいタイミン
グ信号φ1′を出力するタイミング信号発生回路(41
と、クロックパルス信号SC及びタイミング信号りを入
力してタイミング信号り入力期間中のみクロックパルス
信号SC8を出力するゲート回路6αと、クロックパル
ス信号SC及びタイミング信号φtを入力してタイミン
グ信号φを入力期間中のみクロックパルス信号SC4を
出力するゲート回路6Dと、クロックパルス信号SC3
を入力してそのパルス数を計数するカウンタ63と、ク
ロックパルス信号SC,を入力してそのパルス数を計数
するカウンタ6■とからなっている。
カウンタhe、 (4’l)、 aa、 aは、受光素
子(25a)、 (25b)からのリセット信号R8,
、BS、によシリセットされるようKなっている。しか
して、マイクロコンピュータC37)は、 CPU (
Central ProcessinF Unit ;
中央演算処理装置)(財)と、このCPU(財)にシス
テムパス(至)を介して接続されたRAM (Rand
om Access Memo r y )あるいはR
OM (Read 0nly Memory )からな
る記憶装置6Qと、クロックパルス信号SCを出力する
クロックパルス発生回路CDとからなっている。そして
、CPU(財)は、クロックパルス信号を入力するとと
もに、システムパス69を介して1表示部(J、XYテ
ーブルのモータコントローラ(t3.レーザ光用のモー
タドライバ(財)及びレーザ電源(イ)に接続され、後
述する所定の測定プログラムに基づいて適時に必要な制
御信号を出力するようKなっている。
つぎに、上記構成の傾き測定装置の作動(でついて述べ
る。
まず、マイクロコンピュータ(37)からモータコント
ローラ(13に制御信号が出力される。すると、Xテー
ブル用モータaυ及びYテーブル用モータ(12が起動
して、測定対象となる軸(6)がX方向走査機構(I4
)及びY方向走査機構(1!19の走査領域G鵠、−の
走査@Wの範囲に同時に入るように、Xテーブル(8)
及びYテーブル(9)が位置決めされる。ついで、X方
向走査機構(1!e においては、モータQ3が起動し
てポリゴンミラー〇〇が所定の速度で回転する。このと
き、レーザ発振器α埠からは、レーザ光α樽が発振され
る。このレーザ光(119は1反射ミラー(2)を経由
してポリゴンミラーQυに入光する。すると、レーザ光
α槌は、一定の回転角にわたって走査される。この走査
されたレーザ1(IIは、コリメータレンズ(ハ)によ
シ走査幅Wの平行光に変換される。さらに。
平行光となったレーザ光αυは、ビームスプリッタQ′
7)を経由すると、互に平行なレーザ光(219、四に
変換される。しかして、レーザ光CI1.C”lは、走
査幅Wの範囲内でX方向に照射される。、これらレーザ
光(至)、@のうち、レーザ光弼は、軸(6)の下端部
を通過し、レーザ光(ハ)は軸(6)の上端部を通過す
る。
このとき、レーザ光(ハ)、翰は平行なので軸(6)に
直接照射された部分は、完全に遮へいされる。かくして
、レーザ光(至)は、反射ミラー(至)に上り鉛直下方
に方向転換し、また、レーザ元凶は鉛直上方に方向転換
する。そして、レーザ光(ハ)は、集光レンズ01)を
介し第1の受光素子Gaにて受光される。また、レーザ
光(ハ)は、集光レンズ(至)を介して第2の受光素子
(財)Kて受光される。すると、第7図に示すように、
第1の受光素子国からは、増幅器(32a)を介してア
ナ四グイδ号Suが2値化回路0りに出力され、また同
時に、第2の受光素子(ロ)からは、増幅器(341)
を介してアナログ信号Sdが2値化回路(4秒に出力さ
れる。さらに、2値化回路n′IJ、(4sにては。
アナログ信号Su、Sdは、閾値と比較され、2値化化
号SI!、Sdが、それぞれタイミング信号発生回路G
13.(41に出力される。これら2値化化号Su、S
aのうち論理値「1」は、レーザ光(至)、翰の受光に
対応し、論理値「0」は受光していないことを示してい
る。そして、2値化化号Su、 Sdのうち、論理値「
1」の部分が途中で一時的に論理値「0」K落ち込んで
いるのは、軸(6)部分をレーザ光(2)、翰が通過し
たことを示している。また、一時的に落ち込んでいる論
理値「0」部分が、信号St1.8秒間で時間的にずれ
ているのは、軸(6)が傾いていることを示している。
それゆえ、この一時的な落ち込み部分の時間的ずれを測
定する仁とによシ、軸(6)の傾きを測定することがで
きる。しかして、2値化化号8uがタイミング信号発生
回路(ハ)に入力すると、このタイミング信号発生回路
0東からは、 R81によシ制御された2値化化号So
の最初の立上シ時点t1から最初の立下シ時点jztで
論理値「1」となっているタイミング信号Uがゲート回
路(財)に出力される。同時に、2値化化号Suの最初
の立下シ時点1.から第2回目の立上シ時点jstで論
理値「1」となっているタイミング信号φtがゲート回
路(ハ)に出力される。一方、Sdがタイミング信号発
生回路01に入力すると、このタイミング信号発生回路
(4175≧らは、2値化化号Saの最初の立上シ時点
1、から最初の立下シ時点t4まで論理値「1」となっ
ているタイミング信号りがゲート回路艶に出力される。
同時に、2値化化号Sdの最初の立下シ時点t4から第
2回目の立上)時点t、まで論理値「1」となっている
タイミング信号φtがゲート回路61)に出力される。
かくて、タイミング信号U、φt、D。
φtを入力したゲート回路04)、に)、 Sl、 S
υにては、クロックパルス信号発生回路(4樟から出力
されたクロックパルス信号SCと論理積がとられる。そ
して、ゲート回路(44)、 (4!19.ω、61)
からは、それぞれクロックパルス信号sc、 、 sc
、 、 sc、 、 sc、がカウンタ(4b)、 (
47)、■。
鏝に出力される。するとこれらカウンタG16)、 (
47)、 (52゜(至)にては、クロックパルス信号
sc、 、 sc、 、 sc3. sc。
のパルス数が計数され、軸(6)のY方向の傾きを示す
計数値を信号Nx@ 、 Nx、 、 Nx、 、 N
x、がマイクロコンビエータ07)の記憶装置6Qに格
納される。つぎに。
Y方向走査機構(19について上述のX方向走盃す宿(
14)と同様にして軸(6)のY方向の傾きを示す計数
値NY1. NY!、 NY、 、 NY、が記憶装置
6eに格納される。ついで、 CPU(財)Kては、ま
ず、軸(6)のX方向の中央値を次式のにより求める。
ついで、■式で求められたUxa 、 Dxoを1式■
によりX方向の実際の距離dXl * dQに換算する
ただし、lIは、1クロツクパルスに対応する距離であ
る。これら距離gはつぎのように求める。すなわち、レ
ーザ光走査領域Wに軸が存在しないときは、信号Sw、
Sdは、  t、=t、=:t6となり、このときの計
数値Nx: 、 Nx:がWに相当することから。
w/NX、”又はW/NXt’によシ距離Iを算出する
。つぎに、前記レーザ光(至)、 01の距離Hと、動
式のによって求められた距離dXI * dXtを用い
て実際の傾きθXを式■によシ求める(第8図参照)。
同様にして、計数値NY、 、 NY、 、 NYs 
、 NY4  よυ、軸(6)のY方向の中央値を次式
のによシ求める。
ついで、0式で求められたUYO,DYOを式■によ#
)Y方向の実際の距離ayhcty、に換算する。
つぎに、求められた距離dYt I dYlを用いて実
際の傾きθYを式■によシ求める(第8図参照)。
とこで、第8図においてZ軸は鉛直線方向、線Aは軸(
6)の軸線を示している。かくして、求められた傾きθ
X、θYは表示部(至)にて表示される。つぎに。
傾き測定していない他の軸(6)・・・についても、走
査領域器、(13Gに入るように位置決めすることによ
シ。
同様の傾き測定を順次行う。
以上のように、この実施例の傾き測定装置は。
円柱状の軸(6)の傾き測定を非接触で、しかも高精度
かつ高能率で行うことができる。したがって。
従来抜き取シ検査に依存していた傾き検査を全数検査に
切替えることができ、製品の品質向上に寄与するところ
大である。
なお、上記実施例においては軸(6)は円柱体であ”る
が、傾き測定体としては1回転対称体であれば。
円錐1円筒などどのようなものでもよい。また。
角柱状のものの傾き測定も可能である。さらに。
Xテーブル(8)及びYテーブル(9)については、傾
き測定対象が1本であるならば不要である。さらに。
上記実施例においては、走査面が互に平行な二本のレー
ザ光(ハ)、翰をビームスプリッタ(5)にょシ得てい
るが、ポリゴンミラー(2υを2段に設けた方式〔発明
の効果〕 本発明の傾き測定装置は、被測定物の基準線からの傾き
測定を非接触で、しかも高精度かつ高能率で行うことが
できる。それゆえ1本装置を傾き検査工程に導入した場
合、全数検査が可能となり、製品の品質向上に寄与する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の傾き測定装置の正面図、第
2図は同じく電気回路の全体構成を示す因、第3図は第
1図の平面図、第4図及び第5図はレーザ光走査機構の
構成を説明するための図。 第6図は信号処理部のブロック図、第7図は作動説明の
ためのタイミングチャート、第8図は傾き算出のための
位置関係を示す図である。 (1):傾き測定対象(被測定物)。 (2):被測定物保持機構、(3):レーザ光走査機構
、(4):演算制御機構、    (LS:発光部。 卸:受光部。 代理人 弁理士 則近憲佑 (ほか1名)答 、y’f
;71 差 t(gl 第 4 図 讐 7 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下記構成を具備することを特徴とする傾き測定装置。 (イ)被測定物を保持する被測定物保持機構。 (ロ)上記被測定物に対して同一の方向につき2本のレ
    ーザ光を走査する発光部と、上記2本のレーザ光を各別
    に受光して光電変換する受光部とを有し、上記2本のレ
    ーザ光の走査面は上記被測定物の傾き測定基準線に対し
    て直交して2段に設けられ且つ上記被測定物を走査して
    いる上記各レーザ光が平行光線に形成されるレーザ光走
    査機構。 (ハ)上記2本のレーザ光が上記被測定物により遮へい
    されることにより生じる上記受光部における上記レーザ
    光の受光中断期間の上記2本のレーザ光間での時間的ず
    れに基づいて上記被測定物の上記基準線からの傾きを算
    出する演算制御機構。
JP15860884A 1984-07-31 1984-07-31 傾き測定装置 Granted JPS6138407A (ja)

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JP15860884A JPS6138407A (ja) 1984-07-31 1984-07-31 傾き測定装置

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JPH0562281B2 JPH0562281B2 (ja) 1993-09-08

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63210703A (ja) * 1987-02-27 1988-09-01 Mitsutoyo Corp 光学式測定装置
JPH0441609U (ja) * 1990-08-03 1992-04-08
JP2017102112A (ja) * 2015-12-04 2017-06-08 グライフォルス・エンジニアリング・エス・アー 静脈内投薬を自動的に準備するための装置において注射器針の位置及び偏向を補正するための方法

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JPH0441609U (ja) * 1990-08-03 1992-04-08
JP2017102112A (ja) * 2015-12-04 2017-06-08 グライフォルス・エンジニアリング・エス・アー 静脈内投薬を自動的に準備するための装置において注射器針の位置及び偏向を補正するための方法

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JPH0562281B2 (ja) 1993-09-08

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