KR100994392B1 - Edge detection device and line sensor for edge detection device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 측정 공간 내의 주위 온도의 변동이나 구성하는 각 부품에 제조 시의 특성 변동이 있는 경우에도, 정확하게 차폐물의 엣지 부분을 검출할 수 있는 엣지 검출 장치를 얻는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to obtain an edge detecting device capable of accurately detecting an edge portion of a shielding even when there is a variation in the ambient temperature in the measurement space or a characteristic variation in manufacturing at each component.

본 발명의 엣지 검출 장치는, 단색광을 발생하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 단색광을 단색 평행광으로 변환하는 투광 렌즈와, 상기 단색 평행광을 방사하는 투광창으로 이루어지는 투광부와, 상기 투광창에 대향하여 설치된 수광창과, 상기 수광창으로부터 침입하는 상기 단색 평행광을 소정의 범위로 확산시키는 광확산 소자와, 그 확산된 단색광을 수광하는 복수의 수광 셀을 한 방향에 소정의 피치로 배열한 라인 센서로 이루어지는 수광부와, 상기 라인 센서의 수광량 분포를 해석하여 상기 단색 평행광의 광로에 존재하는 차폐물의 상기 수광 셀의 배열 방향에서의 엣지 위치를 검출하는 검출부를 구비한다. An edge detecting apparatus of the present invention includes a light source comprising a laser light source for generating monochromatic light, a light transmission lens for converting monochromatic light from the laser light source into monochromatic parallel light, a light transmission window for emitting the monochromatic parallel light, and the light projection. A light receiving window provided to face the window, a light diffusing element for diffusing the monochromatic parallel light intruding from the light receiving window in a predetermined range, and a plurality of light receiving cells for receiving the diffused monochromatic light at a predetermined pitch in one direction. A light receiving unit comprising an arrayed line sensor and a detection unit for analyzing the light distribution of the light receiving amount of the line sensor to detect the edge position in the arrangement direction of the light receiving cell of the shielding object present in the optical path of the monochromatic parallel light.

Description

엣지 검출 장치 및 엣지 검출 장치용 라인 센서{EDGE DETECTION DEVICE AND LINE SENSOR FOR EDGE DETECTION DEVICE}EDGE DETECTION DEVICE AND LINE SENSOR FOR EDGE DETECTION DEVICE

본 발명은, 투광기로부터 조사된 단색광을 수광기로 수광하여, 상기 단색광을 차폐하는 차폐물의 엣지 위치를 검출하는 광학식의 엣지 검출 장치 및 상기 엣지 검출 장치에 이용되는 라인 센서에 관한 것이다. The present invention relates to an optical edge detection device for receiving a monochromatic light irradiated from a light emitter with a light receiver and detecting an edge position of a shield to shield the monochromatic light, and a line sensor used in the edge detection device.

도 10은, 특허 문헌 1에 개시되는 종래의 엣지 검출 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 10에 있어서, 이 엣지 검출 장치는 라인 센서(100), 투광기(101) 및 엣지 검출부(102)를 구비한다. 라인 센서(100)는 일정 방향으로 소정의 피치로 복수의 수광 셀(화소)이 배열되어 있고, 투광기(101)로부터 조사된 단색 평행광을 수광한다. 투광기(101)는 라인 센서(100)의 수광면에 대향하여 배치되고, 레이저 다이오드(LD)로 이루어지는 광원(101a), 단색광(레이저광)을 유도하는 광 파이버(101b), 투광 렌즈(101c) 및 LD를 제어하는 드라이버 IC(101d)를 구비한다. 또한, 도 10에 있어서 투광부(1), 수광부(2) 등은 케이스 내에 수납되어 있다. FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a conventional edge detection device disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. In FIG. 10, the edge detection device includes a line sensor 100, a light projector 101, and an edge detection unit 102. In the line sensor 100, a plurality of light receiving cells (pixels) are arranged at a predetermined pitch in a predetermined direction, and receive the monochromatic parallel light emitted from the light projector 101. The light projector 101 is disposed to face the light receiving surface of the line sensor 100, and includes a light source 101a made of a laser diode LD, an optical fiber 101b for guiding monochromatic light (laser light), and a light transmitting lens 101c. And a driver IC 101d for controlling the LD. In addition, in FIG. 10, the light transmission part 1, the light reception part 2, etc. are accommodated in the case.

투광기(101)에 있어서, 광원(101a)에 의해 발생된 단색광(레이저광)은 광 파이버(101b)를 통해 투광 렌즈(101c)에 유도되고, 투광 렌즈(101c)에 의해 단색 평 행광으로 변환된 후, 라인 센서(100)에 조사된다. 투광기(101)와 라인 센서(100)의 수광면 사이에 형성된 측정 공간(103)을 차폐물(104)이 통과하면, 라인 센서(100)에 조사되는 단색 평행광이 차폐된다. 엣지 검출부(102)는 마이크로 컴퓨터로 구성되어 있고, 라인 센서(100)의 출력을 해석하여 측정 공간(103)에서 단색 평행광을 차폐한 차폐물(104)의 수광 셀의 배열 방향에서의 엣지 위치를 검출한다. In the light projector 101, the monochromatic light (laser light) generated by the light source 101a is guided to the transmissive lens 101c through the optical fiber 101b, and converted into monochromatic flat light by the transmissive lens 101c. Thereafter, the line sensor 100 is irradiated. When the shield 104 passes through the measurement space 103 formed between the light projector 101 and the light receiving surface of the line sensor 100, the monochromatic parallel light irradiated to the line sensor 100 is shielded. The edge detector 102 is composed of a microcomputer and analyzes the output of the line sensor 100 to determine the edge position in the arraying direction of the light receiving cells of the shield 104 shielding monochromatic parallel light in the measurement space 103. Detect.

엣지 검출부(102)에 의한 차폐물(104)의 엣지 위치의 검출은, 측정 공간(103)에 차폐물(104)이 단색 평행광의 일부를 차폐함으로써 생긴, 라인 센서(100)의 전체 수광량의 변화 혹은 차폐물(104)의 엣지 부분에 생기는 프레넬 회절에 기인한 수광 패턴(수광량의 분포)을 해석함으로써 이루어진다. 이와 같이 하여, 종래의 엣지 검출 장치는 라인 센서(100)의 수광면 상의 광강도 분포에 따라 차폐물(104)의 엣지 위치를 고정밀도로 검출한다(예컨대, 특허 문헌 1을 참조).Detection of the edge position of the shield 104 by the edge detection unit 102 is a change or shield of the total amount of received light of the line sensor 100 caused by the shield 104 shielding a part of the monochromatic parallel light in the measurement space 103. This is achieved by analyzing the light receiving pattern (distribution of light receiving amount) due to Fresnel diffraction occurring at the edge portion of 104. In this way, the conventional edge detection device detects the edge position of the shield 104 with high accuracy according to the light intensity distribution on the light receiving surface of the line sensor 100 (see Patent Document 1, for example).

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-177335호 공보[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-177335

종래의 엣지 검출 장치는, 전술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 라인 센서(100)의 수광 셀에 단색 평행광이 조사되어 있지 않은 폭(103a)으로부터 차폐물(104)의 위치를 검출하는 것이 가능하다. 그러나, 라인 센서의 수광 셀이나 투광 렌즈의 제조 시의 특성 변동 등에 의해, 제품마다 레이저광의 발광량 또는 수광량, 나아가서는 방사되는 레이저의 간섭 패턴에 변동이 생기는 경우가 있다. 또한, 간섭 패턴이란, 케이스 내에서의 산란, 반사하여 복수의 레이저광이 합쳐져 생기는 것을 말한다. 또한 광원(101a)은 주위 온도에 따라, 출력하는 레이저광의 발광 파장이 상이하기 때문에, 주위 온도에 따라 간섭 패턴이 변화되어, 라인 센서(100)에 조사되는 단색 평행광의 패턴이 변화되게 된다. 나아가서는 레이저광을 제어하는 드라이버 IC(100d)도 온도 특성을 가지고 있기 때문에, 주위 온도에 따라 광원의 출력 파워 등이 변하게 된다. 이들 제조 변동이나 주위 온도에 따른 각 소자의 특성의 변동에 의해, 각 수광 셀이 출력하는 수광 신호가 변동하여, 검출 정밀도의 향상에 방해가 된다. 특히, 드라이버 IC(10d)는 전원 투입 후 수십분 걸려 표면 온도가 상승하여 방열하기 때문에, 그에 따라 투광기 내부의 온도 상승을 초래하여, 엣지 검출 장치의 전원 투입으로부터 온도가 안정되어 정확하게 계측할 수 있을 때까지 어느 정도의 시간이 필요하게 된다. Since the conventional edge detection apparatus is configured as described above, it is possible to detect the position of the shield 104 from the width 103a where the monochromatic parallel light is not irradiated to the light receiving cell of the line sensor 100. . However, there are cases where variations in the amount of emitted light or the amount of received light of the laser beam, and moreover, the interference pattern of the emitted laser, may occur due to variations in characteristics during manufacture of the light receiving cell of the line sensor or the light transmitting lens. In addition, an interference pattern means scattering in a case, reflecting, and generating by combining several laser beams. In addition, since the light emission wavelength of the laser beam to output differs with ambient temperature, the light source 101a changes interference pattern according to ambient temperature, and the pattern of the monochromatic parallel light irradiated to the line sensor 100 changes. Furthermore, since the driver IC 100d for controlling the laser light also has a temperature characteristic, the output power of the light source and the like change depending on the ambient temperature. Due to these manufacturing fluctuations and variations in the characteristics of each element according to the ambient temperature, the light receiving signal output by each light receiving cell fluctuates, which hinders the improvement of detection accuracy. Particularly, since the driver IC 10d heats up the surface temperature tens of minutes after the power is turned on, the temperature of the driver IC 10d rises, thereby causing the temperature to rise inside the transmitter, and when the temperature is stabilized from the power supply of the edge detection device, the measurement can be accurately performed. Some time is required until.

다음으로, 라인 센서(100)는 수광 셀을 기계적 손상으로부터 보호하기 위해, 투명한 보호 유리를 수광 셀과 비접촉으로 배치하는 구조가 일반적이다. 본래 이 보호 유리는 수광 특성에 영향을 주지 않도록 하기 위해 투명도가 매우 높은 유리를 사용하는 것이 바람직하지만, 라인 센서(100)의 비용을 낮추기 위해, 투명도가 낮은 저렴한 유리가 채용되는 경우가 있다. 이 때문에, 보호 유리에 입광한 레이저광은 난반사나 새로운 간섭이 발생하여, 각 수광 셀의 출력 신호를 변동시키게 된다고 하는 문제가 있었다. Next, in order to protect the light receiving cell from mechanical damage, the line sensor 100 generally has a structure in which transparent protective glass is disposed in contact with the light receiving cell. Originally, it is preferable to use very high transparency glass so that the protective glass does not affect the light receiving characteristic. However, in order to lower the cost of the line sensor 100, an inexpensive glass having low transparency may be employed. For this reason, the laser beam which entered the protective glass had a problem that diffuse reflection and new interference generate | occur | produce, and the output signal of each light receiving cell will be fluctuate | varied.

도 11은 도 10에 있어서 측정 공간(103)에 유리 등의 투명한 차폐물(104)을 삽입했을 때의 라인 센서(100)의 각 수광 셀의 수광량을 나타낸 도면이다. 도 11-(1)에 나타낸 바와 같이 라인 센서(100)에 레이저광이 조사되면, 수광 셀은 그 수 광량에 따른 신호를 출력한다. 또한, 투광 렌즈(101c)나 광원(101a)의 이상적인 특성으로서는, 수광측에서 라인 센서(100)의 한가운데를 중심으로 호를 그리는 것과 같은 수광 특성이 되는 것이다. 여기서, 도 11-(1)에서는, A의 부분에 유리의 엣지 부분이 있는 것을 나타내고 있다. 엣지 부분에서는 프레넬 회절에 의해 유리 표면 부분보다도 수광량의 디프레션(depression)이 커지기 때문에, 엣지 검출부(102)가 그 디프레션 상황으로부터 엣지 부분이라고 판단한다. FIG. 11 is a diagram showing the light reception amount of each light receiving cell of the line sensor 100 when the transparent shield 104 such as glass is inserted into the measurement space 103 in FIG. 10. As shown in Fig. 11- (1), when the laser beam is irradiated to the line sensor 100, the light receiving cell outputs a signal corresponding to the received light amount. The ideal characteristics of the light transmitting lens 101c and the light source 101a are light receiving characteristics such as an arc centered on the center of the line sensor 100 on the light receiving side. Here, FIG. 11- (1) has shown that the edge part of glass exists in the part of A. FIG. In the edge portion, since the depression of the received light amount becomes larger than the glass surface portion by Fresnel diffraction, the edge detector 102 determines that the edge portion is an edge portion from the depression situation.

한편, 도 11-(2)는 주위 온도가 변화한 것에 따라, 레이저광의 파장, 출력 파워가 변화되고, 라인 센서(100)에의 조사 상태가 변화되며, 수광 셀의 수광량이 변화한 것을 나타낸 도면이다. 여기서, 도 11-(1)과 동일하게 차폐물(104)로서 유리를 삽입한 경우, A의 부분에 유리의 엣지에 의한 수광량의 디프레션이 발생하지만, 자유 공간 부분인 B의 부분에도 온도 변화나 레이저광의 간섭 패턴의 변동에 따른 수광량의 디프레션이 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 엣지 검출부(102)는 소정의 수광량의 디프레션을 기준 임계치로서 판단하고 있기 때문에, 자유 공간 부분인 B의 부분에도 엣지가 있는 것으로 잘못 판단하게 된다. 종래, 이 오판단을 회피하는 방법으로서, 검출 대상이 존재하지 않는 경우의 수광량의 최소치로부터 소정 레벨의 기준치를 설정하여, 이 기준치 이하의 수광량을 검출한 경우에만 엣지 부분이라고 판단하는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 주위 온도는 항상 변화하는 것이고, 그에 따라 수광량이 변화되기 때문에, 주위 온도가 변동하는 환경에서는 채용할 수 없다. 또한, 한편으로는 온도 센서 등으로 주위 온도를 측정하여, 주위 온도의 변화에 맞추어 기준치를 가변으로 하는 기능을 갖게 하는 방법도 있지만, 매우 복잡한 제어가 필요하게 된다. 따라서, 실제로는 광원 주변부의 주위 온도를 안정시킬 필요가 생겨, 고가의 대규모 시스템의 구축이 부득이하다고 하는 문제가 있었다. On the other hand, Fig. 11- (2) is a view showing that as the ambient temperature changes, the wavelength and output power of the laser light change, the irradiation state to the line sensor 100 changes, and the light receiving amount of the light receiving cell changes. . Here, in the case where the glass is inserted as the shield 104 in the same manner as in Fig. 11- (1), the depression of the received light amount due to the edge of the glass occurs in the part of A, but the temperature change or the laser in the part of B which is the free space part. Depression of the amount of received light may occur in response to a change in the interference pattern of light. In this case, since the edge detection unit 102 judges the depression of the predetermined light reception amount as a reference threshold value, the edge detection unit 102 incorrectly determines that the edge of the free space portion B also has an edge. Conventionally, as a method of avoiding this misjudgment, a method of determining an edge portion only when a reference value of a predetermined level is set from the minimum value of the received light amount when no detection target is present and detecting a received light amount below this reference value has been proposed. have. However, since the ambient temperature always changes and the amount of received light changes accordingly, it cannot be adopted in an environment where the ambient temperature fluctuates. On the other hand, there is also a method of measuring the ambient temperature with a temperature sensor or the like and having a function of varying the reference value in accordance with the change of the ambient temperature, but very complicated control is required. Therefore, in practice, there is a need to stabilize the ambient temperature around the light source and there is a problem that it is inevitable to construct an expensive large-scale system.

이와 같이, 종래의 엣지 검출 장치는, 주위 온도에 따라 레이저광의 파장이나 출력 파워의 변화에 의해 각 수광 셀이 출력하는 수광 신호가 상이하게 되어, 장치의 성능에 악영향을 미치는 문제가 있었다. 또한, 라인 센서의 수광 셀이나 투광 렌즈의 제조 시의 특성 변동 등에 따라, 제품마다 레이저광의 발광량 또는 수광량에 변동이 발생하여, 장치의 성능에 악영향을 미치는 문제가 있었다. 더욱이 저렴한 라인 센서에서는 라인 센서의 보호 유리에 입광한 레이저광에 난반사나 새로운 간섭이 발생하여, 각 수광 셀이 출력하는 수광 신호를 변동시키는 정도가 커져 버리기 때문에, 정밀도 높게 엣지를 검지하는 경우에는 저렴한 라인 센서를 사용하는 것은 불가능하였다. Thus, the conventional edge detection apparatus has a problem that the light reception signals output by each light receiving cell are different due to the change in the wavelength of the laser light or the output power in accordance with the ambient temperature, which adversely affects the performance of the device. In addition, fluctuations in the amount of emitted light or the amount of received light of laser light occur for each product due to variations in characteristics during manufacture of the light receiving cell of the line sensor or the light transmitting lens. In addition, inexpensive line sensors cause diffuse reflection or new interference to the laser light incident on the protective glass of the line sensor, and the degree of fluctuation in the received signal output by each light receiving cell increases. It was not possible to use a line sensor.

본 발명은 전술한 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 측정 공간 내의 주위 온도의 변동이나 구성하는 각 부품의 제조 변동의 영향을 저감하여, 용이하게 차폐물의 엣지 부분의 오검지를 회피할 수 있는 엣지 검출 장치를 얻는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an edge that can reduce the influence of fluctuations in the ambient temperature in the measurement space or production fluctuations of each component constituting, and can easily avoid false detection of the edge portion of the shield. It is an object to obtain a detection device.

본 발명에 따른 엣지 검출 장치는, 단색광을 발생하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 단색광을 단색 평행광으로 변환하는 투광 렌즈와, 상기 단색 평행광을 방사하는 투광창으로 이루어지는 투광부와, 상기 투광창에 대향하여 설치된 수광창과, 상기 수광창으로부터 침입하는 상기 단색 평행광을 소정의 범위로 확산시키는 광확산 소자와, 그 확산된 단색광을 수광하는 복수의 수광 셀을 한 방향으로 소정의 피치로 배열한 라인 센서로 이루어지는 수광부와, 상기 라인 센서의 수광량 분포를 해석하여 상기 단색 평행광의 광로에 존재하는 차폐물의 상기 수광 셀의 배열 방향에서의 엣지 위치를 검출하는 검출부를 구비한 엣지 검출 장치이다. An edge detecting device according to the present invention includes a laser light source for generating monochromatic light, a light transmitting lens for converting monochromatic light from the laser light source into monochromatic parallel light, a light transmitting portion for emitting the monochromatic parallel light, A predetermined pitch in one direction is a light receiving window provided to face the light transmitting window, a light diffusing element for diffusing the monochromatic parallel light intruding from the light receiving window into a predetermined range, and a plurality of light receiving cells for receiving the diffused monochromatic light in one direction. An edge detection device comprising: a light receiving unit comprising a line sensor arranged in a line; and a detection unit that analyzes a light receiving amount distribution of the line sensor and detects an edge position in an arraying direction of the light receiving cell of a shield existing in the optical path of the monochromatic parallel light. .

또한, 본 발명에 따른 엣지 검출 장치는 상기 차폐물의 종류에 의해 변하는 상기 차폐물의 투과율에 따라 상기 광확산 소자의 헤이즈를 선택하여 사용하는 것이다. Moreover, the edge detection apparatus which concerns on this invention selects and uses the haze of the said light-diffusion element according to the transmittance | permeability of the said shield which changes with the kind of said shield.

바람직하게는, 상기 광확산 소자의 헤이즈가 50％ 이하인 엣지 검출 장치이다. Preferably, it is an edge detection apparatus whose haze of the said light-diffusion element is 50% or less.

또한, 본 발명에 따른 엣지 검출 장치는, 상기 라인 센서의 수광 셀 상에 보호용 유리가 장비되고, 그 보호용 유리에 상기 광확산 소자가 접착된 것이다. Moreover, the edge detection apparatus which concerns on this invention is equipped with the protective glass on the light receiving cell of the said line sensor, and the said light-diffusion element adhere | attached on the protective glass.

본 발명에 따른 엣지 검출 장치에 의하면, 단색광을 발생하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 단색광을 단색 평행광으로 변환하는 투광 렌즈와, 상기 단색 평행광을 방사하는 투광창으로 이루어지는 투광부와, 상기 투광창에 대향하여 설치된 수광창과, 상기 수광창으로부터 침입하는 상기 단색 평행광을 소정의 범위로 확산시키는 광확산 소자와, 그 확산된 단색광을 수광하는 복수의 수광 셀을 한 방향으로 소정의 피치로 배열한 라인 센서로 이루어지는 수광부와, 상기 라인 센서의 수광량 분포를 해석하여 상기 단색 평행광의 광로에 존재하는 차폐물의 상기 수광 셀의 배열 방향에서의 엣지 위치를 검출하는 검출부를 구비하기 때문에, 주위 온도의 변화에 따라, 레이저광의 파장이나 출력 파워가 변화된 경우에도, 수광 셀로부터의 출력 신호에 급격한 변화가 생기지 않고, 또한, 라인 센서의 수광 셀이나 투광 렌즈에 제조 시의 특성 변동이 있는 경우에도, 안정된 출력 신호를 엣지 검출부에 공급할 수 있으며, 차폐물이 없는 공간 부분을 엣지 부분으로 잘못 검출하는 것을 방지할 수 있다고 하는 효과가 있다. According to the edge detection apparatus according to the present invention, there is provided a laser light source for generating a monochromatic light, a light transmitting lens for converting monochromatic light from the laser light source into monochromatic parallel light, a light transmitting portion for emitting the monochromatic parallel light, A light receiving window provided to face the light transmitting window, a light diffusing element for diffusing the monochromatic parallel light intruding from the light receiving window into a predetermined range, and a plurality of light receiving cells for receiving the diffused monochromatic light in a predetermined direction; Since it includes a light receiving unit comprising a line sensor arranged in a pitch, and a detection unit for analyzing the light receiving amount distribution of the line sensor and detecting the edge position in the array direction of the light receiving cells of the shielding object present in the optical path of the monochromatic parallel light. Even when the wavelength and output power of the laser light change with the change of temperature, the output from the light receiving cell Even when there is no sudden change in the signal and there are variations in the characteristics of the light-receiving cells and the light-transmitting lens of the line sensor during manufacturing, a stable output signal can be supplied to the edge detection unit, and a space portion without a shield is incorrectly used as an edge portion. There is an effect that the detection can be prevented.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 차폐물의 투과율에 맞추어 상기 광확산 소자의 헤이즈(담도)를 선택하기 때문에, 수광 셀로부터의 출력 신호의 변동이나 급격한 변화가 생기지 않고, 차폐물의 종별이 변하더라도 안정된 출력 신호를 엣지 검출부에 공급할 수 있다고 하는 효과가 있다. Further, according to the present invention, since the haze of the light diffusing element is selected in accordance with the transmittance of the shield, there is no variation or abrupt change in the output signal from the light receiving cell, and stable output even if the type of the shield is changed. There is an effect that the signal can be supplied to the edge detector.

또한, 본 발명에 따르면, 광확산 소자의 헤이즈를 50％ 이하로 함으로써 수광 셀로부터의 출력 신호의 변동이나 급격한 변화가 생기지 않고, 안정된 출력 신호를 엣지 검출부에 공급하며, 유리 등의 투명체의 엣지 부분도 정확하게 검출할 수 있다고 하는 효과가 있다. Further, according to the present invention, the haze of the light diffusing element is set to 50% or less, so that the output signal from the light receiving cell does not change or abruptly change, and a stable output signal is supplied to the edge detector, and the edge portion of a transparent body such as glass is provided. There is also an effect that can be detected accurately.

또한, 본 발명에 따르면, 라인 센서 소자의 수광 셀 상에 보호용 유리가 장비되고, 그 보호용 유리에 광확산 소자를 접착함으로써, 보호용 유리에 의한 레이저광의 난반사나 새로운 간섭 패턴의 영향을 제거할 수 있고, 저렴한 라인 센서를 사용할 수 있다고 하는 효과가 있다. Further, according to the present invention, the protective glass is equipped on the light receiving cell of the line sensor element, and by adhering the light diffusing element to the protective glass, it is possible to remove the diffuse reflection of the laser light by the protective glass or the influence of the new interference pattern. It is effective that an inexpensive line sensor can be used.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 엣지 검출 장치의 구성을 도시한 도면이다. 본 엣지 검출 장치는 투광부(1), 수광부(2) 및 엣지 검출부(3)를 구비한다. 투광부(1)는 수광부(2)의 수광창(23)의 수광면에 대향하여 배치되고, 레이저 다이오드(LD)로 이루어지는 광원(10), 광원(10)을 제어하는 드라이버 IC(11), 투광 렌즈(12) 및 투광창(13)을 구비한다. 투광 렌즈(12)는 광원(10)에 의해 발생된 단색광을, 수광부(2)의 라인 센서(21)의 중앙부를 향하여 투광창(13)을 통해 방사한다. 또한, 여기서 말하는 단색광은, 공업적으로 생산되는 레이저 다이오드나 광 필터를 이용하여 얻어지는 정도의 파장 분포 특성을 갖는 광을 말한다. 또한, 투광창(13)은 투명한 유리이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of an edge detection device according to an embodiment of the present invention. The edge detecting device includes a light projecting unit 1, a light receiving unit 2, and an edge detecting unit 3. The light transmitting part 1 is disposed to face the light receiving surface of the light receiving window 23 of the light receiving part 2, and includes a light source 10 made of a laser diode LD, a driver IC 11 for controlling the light source 10, A light transmitting lens 12 and a light transmitting window 13 are provided. The light transmitting lens 12 emits the monochromatic light generated by the light source 10 through the light transmission window 13 toward the center of the line sensor 21 of the light receiving unit 2. In addition, monochromatic light here means the light which has the wavelength distribution characteristic of the grade obtained using the industrially produced laser diode and an optical filter. In addition, the light transmission window 13 is transparent glass.

수광부(2)는 수광창(23), 광확산 소자(22) 및 라인 센서(21)를 구비한다. 라인 센서(21)는 일정 방향으로 소정의 피치로 배열된 복수의 수광 셀(화소)을 갖고 있고, 투광부(1)로부터 조사된 단색광을 수광한다. 여기서 수광창(23)은 사용하는 광원(10)의 단색광의 파장에 맞춘 필터 기능을 가짐으로써, 라인 센서(21)에의 외란광의 영향을 완화시킬 수 있다. The light receiving unit 2 includes a light receiving window 23, a light diffusing element 22, and a line sensor 21. The line sensor 21 has a plurality of light receiving cells (pixels) arranged at a predetermined pitch in a predetermined direction, and receives the monochromatic light emitted from the light projecting section 1. Here, the light receiving window 23 has a filter function adapted to the wavelength of the monochromatic light of the light source 10 to be used, so that the influence of the disturbance light on the line sensor 21 can be alleviated.

엣지 검출부(3)는 A/D 변환부(31), 프로세서(32) 및 표시부(33)를 구비한다. A/D 변환부(31)는 수광부(2)의 라인 센서(21)로부터 출력되는 수광 셀의 출력 신호를 아날로그값으로부터 디지털값으로 변환한다. 프로세서(32)는 A/D 변환부(31)에 의해 디지털 변환된 라인 센서(21)의 출력 신호를 해석하여, 측정 공간(4)에 단색 평행광의 일부를 차폐한 차폐물(5)의 수광 셀의 배열 방향에서의 엣지 위치를 검출한다. 표시부(33)는 프로세서(32)에 의한 검출 결과를 표시한다. 또한, A/D 변환 부(31) 및/또는 프로세서(32)는 수광부(2) 내에 설치되어도 좋다. 그 경우에는 수광부(2)와 엣지 검출부(3) 사이에는 디지털 통신이 이루어지기 때문에, 노이즈에 강하게 되어, 배선 거리를 연장시키는 것이 가능해진다. 또한, 엣지 검출부(3) 전체를 수광부(2) 내에 설치하여도 좋다. The edge detector 3 includes an A / D converter 31, a processor 32, and a display 33. The A / D conversion unit 31 converts the output signal of the light receiving cell output from the line sensor 21 of the light receiving unit 2 from an analog value to a digital value. The processor 32 analyzes the output signal of the line sensor 21 digitally converted by the A / D converter 31, and receives the light-receiving cell of the shield 5 that shields a part of the monochromatic parallel light in the measurement space 4. Edge position in the array direction is detected. The display unit 33 displays the detection result by the processor 32. In addition, the A / D conversion unit 31 and / or the processor 32 may be provided in the light receiving unit 2. In this case, since digital communication is performed between the light receiving part 2 and the edge detection part 3, it becomes resistant to noise and makes it possible to extend the wiring distance. In addition, you may provide the edge detection part 3 whole in the light receiving part 2.

도 2는 라인 센서(21)의 각 수광 셀의 수광량을 나타낸 도면이다. 횡축은 각 수광 셀의 위치이고, 종축은 수광한 단색광의 강도(수광량)이다. 측정 공간(4)은 투광창(13)과 수광창(23) 사이의 공간이고, 차폐물(5)이 불투명체인 경우, 측정 공간(4)을 차폐하면, 차폐된 부분(5a)은 수광 셀의 수광량이 거의 0이 된다. 엣지 검출부(3)에 있어서, 라인 센서(21)에서의 수광 셀의 배열 길이(21a)와 차폐된 부분(5a)의 비율로부터, 차폐물(5)의 엣지 부분의 위치를 계산하여 판단한다. 또한, 유리나 필름과 같은 투명한 물체(투명체)인 경우에는, 차폐된 부분(5a)의 수광 셀의 수광량은 0으로는 되지 않고, 차폐물(5)이 아무것도 들어 있지 않는 상태에 비해 수광량이 감소하는 상태가 된다. 또한, 감소의 비교에 관해서는, 차폐물(5)의 투명도 등에 의존한다. 2 is a diagram showing the light receiving amount of each light receiving cell of the line sensor 21. The horizontal axis represents the position of each light receiving cell, and the vertical axis represents the intensity (light receiving amount) of the received monochromatic light. The measurement space 4 is a space between the light transmission window 13 and the light reception window 23, and when the shield 5 is an opaque body, when the measurement space 4 is shielded, the shielded portion 5a is formed of the light receiving cell. The amount of received light is almost zero. In the edge detector 3, the position of the edge portion of the shield 5 is calculated and judged from the ratio of the array length 21a of the light receiving cell and the shielded portion 5a in the line sensor 21. In the case of a transparent object (transparent body) such as glass or a film, the light receiving amount of the light receiving cell of the shielded portion 5a does not become 0, and the light receiving amount decreases as compared with a state in which the shield 5 contains nothing. Becomes In addition, the comparison of the reduction depends on the transparency of the shield 5 or the like.

도 3은 엣지 부분의 검출에 사용하는 프레넬 회절을 설명하는 도면이다. 프레넬 회절에 따른 광강도 분포는, 도 3에 나타낸 바와 같이 엣지 위치 근방에서 급격하게 수직 상승하고, 엣지 위치로부터 멀어짐에 따라 진동하면서 수속된다. 또한, 단색 평행광의 프레넬 회절에 의한 라인 센서(21)의 수광면 상에서의 광강도 분포를 이용하여 차폐물(5)의 엣지 부분의 위치를 검출하는 경우, 미리 광강도 분포의 특성을 고정밀도로 구해 두는 것이 필요하지만, 본 특성의 정밀도 높은 근사 방법에 관해서는, 일본 특허 공개 제2004-177335호 공보에 개시되어 있다. It is a figure explaining Fresnel diffraction used for detection of an edge part. As shown in FIG. 3, the light intensity distribution according to Fresnel diffraction rapidly converges near the edge position and converges while vibrating as it moves away from the edge position. In addition, when detecting the position of the edge portion of the shield 5 using the light intensity distribution on the light receiving surface of the line sensor 21 by Fresnel diffraction of monochromatic parallel light, the characteristics of the light intensity distribution are determined in advance with high accuracy. Although it is necessary to provide, a high-precision approximation method of this characteristic is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-177335.

수광부(2)에 있어서, 수광창(23)과 라인 센서(21)의 사이에 광확산 소자(22)를 설치함으로써, 광확산 소자(22)를 투과한 단색광은 소정의 확산폭으로 확산되어, 라인 센서(21)에 조사되기 때문에, 본 발명에 따른 라인 센서(21)의 출력 신호의 안정화를 실현한다. 즉, 광확산 소자(22)를 라인 센서(21)의 전면(前面)에 설치함으로써, 수광 셀에 입광하는 단색광이 확산되어, 다방향에서 각 수광 셀에 조사하기 때문에 수광량이 안정되며, 한편 평행한 단색광을 차폐물(5)에 조사하여 그 엣지 부분의 프레넬 회절을 라인 센서(21)에 입력하는 것이 가능하다. 또한, 당연한 것이지만 확산한 레이저광을 차폐물(5)에 조사하여도 프레넬 회절은 일어나지 않기 때문에, 예컨대 투광창(13)의 표면에 광확산 소자(22)를 첨부하여 이용하는 것은 할 수 없다. 또한, 광확산 소자(22)는 얇은 필름형이나 판형의 것 등, 내구성 등을 고려하면서 선택한다. 구체적으로는, 투명성 플라스틱이나 프로스티드 글래스(Frosted Glass) 등을 이용할 수 있고, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 기재에 코팅 처리를 실시한 광확산 필름이 유효하다. 광확산 소자(22)를 투과한 단색광은 소정의 확산폭으로 확산되어, 라인 센서(21)에 조사된다. In the light receiving portion 2, by providing the light diffusing element 22 between the light receiving window 23 and the line sensor 21, the monochromatic light transmitted through the light diffusing element 22 is diffused to a predetermined diffusion width, Since the line sensor 21 is irradiated, stabilization of the output signal of the line sensor 21 according to the present invention is realized. In other words, by providing the light diffusing element 22 on the front surface of the line sensor 21, the monochromatic light entering the light receiving cell is diffused and irradiated to each light receiving cell in multiple directions, so that the light receiving amount is stabilized and parallel. It is possible to irradiate the shield 5 with one monochromatic light and input Fresnel diffraction of its edge portion into the line sensor 21. As a matter of course, Fresnel diffraction does not occur even when the diffused laser light is irradiated to the shield 5, so that the light diffusing element 22 cannot be attached to the surface of the light-transmitting window 13, for example. In addition, the light-diffusion element 22 is selected, considering durability, such as a thin film-like and plate-shaped thing. Specifically, a transparent plastic, frosted glass, or the like can be used, and in particular, a light-diffusion film obtained by coating a substrate such as polyethylene terephthalate (PET) or the like is effective. The monochromatic light transmitted through the light diffusing element 22 is diffused to a predetermined diffusion width and irradiated to the line sensor 21.

또한, 라인 센서의 수광 셀이 수광하는 수광량 등의 특성은, 광확산 소자(22)의 헤이즈(탁도 또는 담도)의 차이에 의해 달라지게 된다. 여기서, 헤이즈(Haze)란 확산 투과광의 전체 광선 투과광에 대한 비율로부터 구해지는 것으로, 광확산 소자(22)의 표면의 거칠기에 영향을 받으며, 백분율(％)로 표시한다. 헤이즈의 차이에 따른 수광량 분포 출력의 차이를 도 4에 나타낸다. 도 4-(1)은 광확산 소자(22)를 설치하지 않은 상태의 각 수광 셀의 수광량 분포를 나타내는 것으로, 단색광의 간섭 패턴에 의해 각 수광 셀에 균등하게 단색광이 조사되지 않고, ± 20％ 이상의 수광량의 변동이 생긴다. 특히 간섭에 따라서는 수십 셀의 단위로 수광량 분포에 기복이 생기고 있다. 여기서 도 4-(2)에서는 헤이즈가 50％의 광확산 소자(22)를 설치한 경우의 수광량 분포이고, 수십 셀마다 발생하고 있었던 수광량 분포의 기록이 제거되고 있다. 또한, 도 4-(3)은 헤이즈 90％의 광확산 소자(22)를 설치한 경우의 수광량 분포이고, 인접하는 셀마다의 수광량의 변동도 억제되어, 더욱 안정된 수광량 분포를 얻을 수 있다. 이것은 라인 센서(21)에 입광하기 직전에 광확산 소자(22)를 설치함으로써 레이저광이 확산되어, 수광 셀에는 확산된 레이저광 단색광이 조사되기 때문에, 복수 방향에서의 단색광이 조사되므로, 간섭 패턴의 영향도 작아진다. 나아가서는, 주위 온도에 따라 단색광의 파장이 변하여 간섭 패턴이 변하였더라도, 단색광의 변화는 한정되고, 미량의 수광량 변화에 그치기 때문에, 주위 온도에 영향을 받지 않는 엣지 검출 장치를 구성하는 것이 가능해진다. In addition, characteristics such as the amount of light received by the light receiving cell of the line sensor vary depending on the difference in haze (turbidity or opacity) of the light diffusion element 22. Here, haze is calculated | required from the ratio with respect to the total light transmitted light of a diffused transmitted light, It is influenced by the roughness of the surface of the light-diffusion element 22, and is represented by a percentage (%). The difference in the light-receiving amount distribution output according to the difference in haze is shown in FIG. Fig. 4- (1) shows the light-receiving amount distribution of each light-receiving cell in a state in which the light diffusing element 22 is not provided. The monochromatic light is not uniformly irradiated onto the light-receiving cells by the interference pattern of monochromatic light, and ± 20% The above fluctuations in the amount of received light occur. In particular, there is an ups and downs in the light-receiving amount distribution in units of tens of cells depending on the interference. Here, in Fig. 4 (2), the haze is the light reception amount distribution when the 50% light diffusing element 22 is provided, and the record of the light reception amount distribution which has occurred every tens of cells is removed. In addition, FIG. 4- (3) is the light-receiving amount distribution in the case where the haze 90% light-diffusion element 22 is provided, and the fluctuation of the light-receiving amount for each adjacent cell is also suppressed, and a more stable light-receiving amount distribution can be obtained. This is because the laser light is diffused by providing the light diffusing element 22 immediately before the light is input to the line sensor 21, and the diffused laser light monochromatic light is irradiated to the light receiving cell. The influence is also small. Furthermore, even if the wavelength of monochromatic light changes according to the ambient temperature and the interference pattern is changed, the change in monochromatic light is limited and only a small change in the amount of received light makes it possible to construct an edge detection device which is not affected by the ambient temperature.

도 5는 주위 온도에 따른 수광량의 변동을 나타낸 도면이다. 차폐물(5)이 측정 공간(4)에 들어가 있을 때의 각 셀의 수광량을 기준량 1.00으로 하여, 주위 온도를 변화시켜 본다. 도 10에 나타내는 종래의 엣지 검출 장치에서는 도 5-(1)과 같이 단색광의 파장 변화에 따른 간섭 패턴의 변동에 의해 ± 20％ 정도의 수광량의 변동이 발생한다. 한편, 도 5-(2)는 헤이즈 90％의 광확산 소자(22)를 설치한 경우이고, 주위 온도를 변화시키더라도 수광량의 변동은 거의 발생하지 않는다. 특히, 헤이즈가 큰 광확산 소자(22)를 삽입할수록, 단색광의 확산이 커져 단색광의 파장의 변동에 강하게 된다. 5 is a view showing the variation in the amount of received light according to the ambient temperature. The ambient light is changed by setting the amount of received light of each cell when the shield 5 enters the measurement space 4 as a reference amount of 1.00. In the conventional edge detection apparatus shown in Fig. 10, as shown in Fig. 5- (1), the variation in the amount of received light is about ± 20% due to the variation in the interference pattern caused by the wavelength change of the monochromatic light. On the other hand, Fig. 5- (2) is a case where the haze 90% light diffusing element 22 is provided, and even if the ambient temperature is changed, the fluctuation in the amount of received light hardly occurs. In particular, the more the haze-light diffusing element 22 is inserted, the more the monochromatic light is diffused and the stronger the variation in the wavelength of the monochromatic light is.

여기서 도 6은 헤이즈 90％의 광확산 소자(22)를 설치하여 측정 공간(4)에 불투명체 차폐물(5)을 삽입했을 때의 수광량을 나타낸 도면이다. 도 10에 도시하는 종래의 광확산 소자(22)를 사용하지 않는 엣지 검출 장치와 동일하게, 프레넬 회절이 발생하여, 문제없이 차폐물(5)의 엣지 부분을 검출할 수 있다. 6 is a view showing the amount of received light when the opaque body shield 5 is inserted into the measurement space 4 by providing the light diffusing element 22 having a haze of 90%. As in the edge detection apparatus that does not use the conventional light diffusing element 22 shown in Fig. 10, Fresnel diffraction occurs and the edge portion of the shield 5 can be detected without any problem.

한편, 도 7은 측정 공간(4)에 유리와 같은 투명체의 차폐물(5)을 삽입했을 때의 수광량을 나타낸 도면이다. 도 7-(1)은 도 10에 도시하는 종래의 엣지 검출 장치의 것이고, 도면 부호 5a는 유리가 삽입되어 있는 부분이며, 5b는 차폐물(5)이 없는 자유 공간이다. 이 경우, 엣지 부분에는 프레넬 회절에 의해 5c와 같은 큰 수광량의 디프레션이 발생하여, 이 디프레션으로부터 엣지의 위치를 검출하는 것이 가능하다. 예컨대, 도 7-(1)에 있어서, 엣지라고 판단하는 수광량의 변동의 임계치를 0.5로 하면, 유리가 삽입되어 있는 부분(5a)의 수광량(환산치)의 디프레션은 0.8 정도이기 때문에, 엣지 부분을 정확하게 검지하는 것이 가능하다.On the other hand, FIG. 7: is a figure which shows the light reception amount at the time of inserting the shield 5 of transparent bodies, such as glass, in the measurement space 4. As shown in FIG. 7- (1) is of the conventional edge detection apparatus shown in FIG. 10, 5a is a portion into which glass is inserted, and 5b is a free space without the shield 5. In this case, depression of a large light receiving amount such as 5c is generated in the edge portion by Fresnel diffraction, and the position of the edge can be detected from this depression. For example, in Fig. 7- (1), if the threshold value of the variation in the received light amount determined as the edge is 0.5, since the depression of the received light amount (converted value) of the portion 5a in which the glass is inserted is about 0.8, the edge part It is possible to accurately detect.

여기서, 헤이즈 90％의 광확산 소자(22)를 배치한 경우, 도 7-(2)와 같이 엣지에 의한 수광량의 변동의 디프레션은 매우 작아진다. 이것은 광확산 소자(22)에 의해 단색광의 확산이 커져, 다수의 확산된 단색광이 각 방향에서 수광 셀에 입광되며, 필터가 설치된 것과 같은 상태가 되기 때문이다. 불투명체이면 차폐물(5)에 의한 차광 부분이 명확하기 때문에 엣지 검출을 정확하게 행할 수 있지만, 한편, 차폐물(5)이 투명체인 경우에는 엣지 부분에서의 프레넬 회절의 효과가 감소하게 되어, 정확한 엣지 검출을 할 수 없게 된다고 하는 과제가 생긴다. Here, in the case where the haze 90% light diffusing element 22 is disposed, the depression of the fluctuation in the amount of received light due to the edge becomes very small as shown in Fig. 7- (2). This is because the diffusion of monochromatic light is increased by the light diffusion element 22, so that a large number of diffused monochromatic light is incident on the light receiving cell in each direction, and the filter is provided. If it is an opaque body, since the light shielding part by the shield 5 is clear, edge detection can be performed correctly, On the other hand, if the shield 5 is a transparent body, the effect of Fresnel diffraction in an edge part will decrease, and accurate edge detection will be carried out. Problem to be able to do is not possible.

그래서, 본 발명자는 광확산 소자의 헤이즈값을 낮게 함으로써 그 과제가 해결되는 것을 확인하였다. 도 7-(3)은 헤이즈 50％의 광확산 소자(22)를 배치한 경우의 수광량을 나타낸 것이고, 도 7-(1)에 나타내는 광확산 소자(22)가 없는 경우에 비해 엣지에 의한 디프레션은 약간 작아지지만, 엣지의 판단 임계치를 0.6으로 하면 충분히 엣지 부분을 검출할 수 있다. 나아가서는, 유리가 삽입되어 있는 5a의 부분은 광확산 소자(22)에 의해 안정화되기 때문에, 수광량의 디프레션이 작게 안정되어 있고, 또한 주위 온도에 따른 자유 공간(5b) 부분의 수광량의 변동도 적기때문에, 엣지 판단의 경계치를 높게 하는 것이 가능해지며, 엣지 부분의 검출은 충분히 가능하다. 또한, 차폐물(5)이 투명도 높은 유리나 매우 얇은 필름인 경우에는, 헤이즈가 작은 것을 선택하는 것이 더욱 유효하다. 한편, 차폐물(5)이 나이프 엣지와 같은 불투명체인 경우에는, 헤이즈가 높은 쪽이 수광량의 변동이 적고 안정된 계측을 할 수 있다. 이와 같이, 광확산 소자(22)는 차폐물(5)의 투과율에 맞추어 헤이즈를 선택하는 것이 유효하다. 또한, 광확산 소자의 헤이즈가 50％ 이하이면, 투명체의 엣지 부분의 정확한 검출과 각 수광 셀의 수광량 안정화의 양립이 가능하여 바람직하다. Therefore, the present inventors confirmed that the problem was solved by lowering the haze value of the light diffusion element. Fig. 7- (3) shows the light receiving amount when the haze 50% light diffusing element 22 is disposed, and the depression caused by the edge compared with the case without the light diffusing element 22 shown in Fig. 7- (1). Is slightly small, but the edge determination can be sufficiently detected by setting the edge threshold to 0.6. Furthermore, since the portion of 5a into which the glass is inserted is stabilized by the light diffusing element 22, the depression of the amount of received light is small and stable, and the variation in the amount of received light in the portion of the free space 5b according to the ambient temperature is also small. Therefore, it is possible to increase the threshold value of the edge judgment, and the edge portion can be detected sufficiently. In addition, when the shield 5 is glass with high transparency or a very thin film, it is more effective to select a thing with small haze. On the other hand, when the shield 5 is an opaque body such as a knife edge, the higher the haze, the smaller the fluctuation in the amount of received light and stable measurement can be performed. Thus, it is effective for the light-diffusion element 22 to select a haze according to the transmittance | permeability of the shield 5. Moreover, when the haze of a light-diffusion element is 50% or less, since both the accurate detection of the edge part of a transparent body and the stabilization of the light reception amount of each light receiving cell are possible, it is preferable.

도 8은 라인 센서(21)와 광확산 소자(22)의 구성을 도시하는 일례이다. 라인 센서(21)는 한 방향으로 소정의 피치로 배열된 복수의 수광 셀(211)에 의해 단색광을 수광하지만, 수광 셀(211)을 먼지 등으로부터 보호하기 위한 보호용 유리(212)가 셀 상의 수 mm의 위치에 배치된다. 각각의 위치 관계는 도 9에 도시한 바와 같이, 수광창(23) 아래에 라인 센서(21)가 오도록 배치한다. 여기서, 광확산 소 자(22)를 보호용 유리(212)의 위에 접착함으로써, 수광 셀(211)과 광확산 소자(22)의 위치 관계가 고정되기 때문에, 수광량 분포의 특성 변동이 억제된다. 또한, 광확산 소자(22)를 수광 셀(211)에 가깝게 할수록 확산에 따른 엣지 부분의 프레넬 회절의 디프레션 저하를 회피할 수 있기 때문에 보다 가깝게 하는 것이 바람직하다. 또한, 보호용 유리(212)에는 단색광의 난반사나 간섭을 억제하는 관점에서 투명도가 매우 높은 유리를 채용하는 것이 바람직하지만, 라인 센서(21)의 비용이 비싸게 되기 때문에, 일반적으로는 투명도가 낮은 유리가 채용되고 있다. 그러나, 본 발명의 광확산 소자(22)를 수광창(23)과 보호용 유리(212)의 사이에 배치하고, 나아가서는 라인 센서(21)의 보호용 유리(212)와 접착함으로써, 레이저광의 난반사나 간섭을 경감할 수 있다고 하는 효과가 있다. 또한, 보호용 유리(212)와 수광 셀(211)의 사이에 광확산 소자(22)를 설치하여도 동일한 효과가 있다. 또한, 광확산 소자와 보호용 유리의 접착은, 예컨대 광학 부품용의 접착제 등 투광성을 갖는 접착제로 행한다. 8 is an example showing the configuration of the line sensor 21 and the light diffusing element 22. The line sensor 21 receives monochromatic light by a plurality of light receiving cells 211 arranged at a predetermined pitch in one direction, but a protective glass 212 for protecting the light receiving cells 211 from dust or the like is used on the cell. It is placed at the position of mm. Each positional relationship is arranged so that the line sensor 21 comes under the light receiving window 23, as shown in FIG. Here, by adhering the light diffusing element 22 onto the protective glass 212, since the positional relationship between the light receiving cell 211 and the light diffusing element 22 is fixed, the characteristic variation in the light receiving amount distribution is suppressed. In addition, the closer the light diffusing element 22 is to the light receiving cell 211, the less the depression of Fresnel diffraction at the edge portion due to diffusion can be avoided. In addition, although glass with high transparency is preferably used for the protective glass 212 from the standpoint of suppressing diffuse reflection and interference of monochromatic light, since the cost of the line sensor 21 becomes expensive, generally glass with low transparency is used. It is adopted. However, by disposing the light diffusing element 22 of the present invention between the light receiving window 23 and the protective glass 212, and furthermore, adhering to the protective glass 212 of the line sensor 21, the diffuse reflection of the laser beam There is an effect that the interference can be reduced. Moreover, even if the light-diffusion element 22 is provided between the protective glass 212 and the light receiving cell 211, there exists the same effect. In addition, adhesion | attachment of a light-diffusion element and protective glass is performed by the adhesive agent which has transparency, such as an adhesive agent for optical components.

전술한 바와 같이, 본 발명을 실시함으로써, 주위 온도의 변화에 의해 레이저광의 파장이나 출력 파워가 변화된 경우에도, 수광 셀로부터의 출력 신호에 급격한 변화가 생기지 않고, 또한, 라인 센서의 수광 셀이나 투광 렌즈에 제조 시의 특성 변동이 있는 경우에도, 안정된 출력 신호를 엣지 검출부에 공급할 수 있으며, 차폐물이 없는 공간 부분을 엣지 부분으로 잘못 검출하는 것을 방지할 수 있다고 하는 효과가 있다. 또한 부차적인 효과로서, 광원 부근의 드라이버 IC에 의한 발열의 영향을 제거하기에도 유효하고, 전원 투입 후의 계측 가능해지기까지의 안정 시 간을 짧게 할 수 있는 효과가 있다. 또한 부차적인 효과로서, 라인 센서의 보호용 유리에 의한 레이저광의 난반사나 새로운 간섭 패턴의 영향을 제거할 수 있고, 저렴한 라인 센서를 사용할 수 있다고 하는 효과가 있다. As described above, by implementing the present invention, even when the wavelength and output power of the laser light are changed by the change in the ambient temperature, no sudden change occurs in the output signal from the light receiving cell, and the light receiving cell or the light projection of the line sensor Even when the lens has a characteristic variation during manufacturing, it is possible to supply a stable output signal to the edge detection unit, thereby preventing the erroneous detection of the space portion without the shield as the edge portion. In addition, as a secondary effect, it is effective to remove the influence of heat generation by the driver IC near the light source, and has an effect of shortening the stabilization time until measurement after power-on is possible. In addition, as a secondary effect, it is possible to eliminate the influence of the diffuse reflection of the laser light by the protective glass of the line sensor or the new interference pattern, and to use an inexpensive line sensor.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 엣지 검출 장치의 구성을 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows the structure of the edge detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention.

도 2는 실시형태 1에 있어서의 라인 센서의 각 수광 셀의 수광량을 나타낸 도면.Fig. 2 is a diagram showing the light receiving amount of each light receiving cell of the line sensor in the first embodiment.

도 3은 엣지 부분의 검출에 사용되는 프레넬 회절을 설명하는 도면. 3 is a diagram illustrating Fresnel diffraction used for detection of an edge portion.

도 4는 광확산 소자의 헤이즈의 차이에 따른 각 수광 셀의 수광량 분포를 설명하는 도면. Fig. 4 is a diagram illustrating the light receiving amount distribution of each light receiving cell according to the difference in haze of the light diffusing element.

도 5는 주위 온도에 따른 수광량의 변동을 설명하는 도면. 5 is a diagram illustrating a variation in received light amount according to ambient temperature.

도 6은 불투명체 차폐물을 삽입했을 때의 수광량을 나타낸 도면. 6 is a view showing the light reception amount when an opaque body shield is inserted.

도 7은 투명체 차폐물을 삽입했을 때의 수광량을 나타낸 도면. Fig. 7 is a diagram showing the light reception amount when a transparent shield is inserted.

도 8은 라인 센서와 광확산 소자의 구성을 도시한 도면. 8 is a diagram showing the configuration of a line sensor and a light diffusion element.

도 9는 라인 센서와 광확산 소자의 위치 관계를 나타낸 도면. 9 is a view showing a positional relationship between a line sensor and a light diffusing element.

도 10은 종래의 엣지 검출 장치의 구성을 도시한 도면. 10 is a diagram showing the configuration of a conventional edge detection device.

도 11은 종래의 엣지 검출 장치의 각 수광 셀의 수광량 분포를 설명하는 도면. FIG. 11 is a diagram illustrating a light reception amount distribution of each light receiving cell of a conventional edge detection device. FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

1: 투광부 2: 수광부1: light-emitting part 2: light-receiving part

3: 엣지 검출부 4: 측정 공간3: edge detector 4: measurement space

5: 차폐물 10: 광원5: shield 10: light source

11: 드라이버 IC 12: 투광 렌즈11: driver IC 12: floodlight lens

13: 투광창 21: 라인 센서13: floodlight 21: line sensor

211: 수광 셀 212: 보호용 유리211: light receiving cell 212: protective glass

22: 광확산 소자 23: 수광창22: light diffusing element 23: light receiving window

31: A/D 변환부 32: 프로세서31: A / D converter 32: processor

33: 표시부 100: 라인 센서33: display unit 100: line sensor

101: 투광기 101a: 광원101: light emitter 101a: light source

101b: 광파이버 101c: 투광 렌즈101b: optical fiber 101c: floodlight lens

101d: 드라이버 IC 102: 엣지 검출부101d: driver IC 102: edge detector

103: 측정 공간 104, 104a, 104b: 차폐물103: measuring space 104, 104a, 104b: shield

105: 수광 셀105: light receiving cell

Claims (5)

단색광을 발생하는 레이저 광원과, 그 레이저 광원으로부터의 단색광을 단색 평행광으로 변환하는 투광 렌즈와, 그 단색 평행광을 방사하는 투광창으로 이루어지는 투광부와, A light transmitting portion comprising a laser light source for generating monochromatic light, a light transmitting lens for converting monochromatic light from the laser light source into monochromatic parallel light, a light emitting window for emitting the monochromatic parallel light, 상기 투광창에 대향하여 설치된 수광창과, 그 수광창으로부터 침입하는 상기 단색 평행광을 확산시키는 광확산 소자와, 그 확산된 단색광을 수광하는 복수의 수광 셀을 한 방향으로 배열한 라인 센서로 이루어지는 수광부와, A light receiving window provided to face the light transmitting window, a light diffusing element for diffusing the monochromatic parallel light penetrating from the light receiving window, and a line sensor in which a plurality of light receiving cells for receiving the diffused monochromatic light are arranged in one direction; With the light receiver, 상기 단색 평행광의 광로에 존재하는 차폐물의, 상기 수광 셀의 배열 방향에 있어서의 엣지 위치에서의 프레넬(frenel) 회절이 상기 라인 센서에 입력된 상태로, 상기 라인 센서의 수광량 분포를 해석하여 상기 수광 셀 배열 방향에 있어서의 상기 엣지 위치를 검출하는 검출부The light-receiving amount distribution of the line sensor is analyzed by analyzing the shielding present in the optical path of the monochromatic parallel light, with the Fresnel diffraction at the edge position in the arrangement direction of the light receiving cell being input to the line sensor. A detector for detecting the edge position in the light-receiving cell array direction 를 포함하는 것을 특징으로 하는 엣지 검출 장치. Edge detection apparatus comprising a. 제1항에 있어서, 상기 광확산 소자는, 상기 차폐물의 종류에 따라 변하는 투과율에 따라 헤이즈(담도)를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 엣지 검출 장치. The edge detection apparatus according to claim 1, wherein the light diffusing element selects and uses haze (doughness) according to a transmittance that varies depending on a type of the shield. 제1항에 있어서, 상기 광확산 소자는 헤이즈가 50％ 이하인 것을 특징으로 하는 엣지 검출 장치. The edge detection device according to claim 1, wherein the light diffusion element has a haze of 50% or less. 제1항에 있어서, 상기 라인 센서의 수광 셀 상에 보호용 유리가 장비되고, 그 보호용 유리에 상기 광확산 소자가 접착된 것을 특징으로 하는 엣지 검출 장치. The edge detection apparatus according to claim 1, wherein a protective glass is mounted on the light receiving cell of the line sensor, and the light diffusing element is attached to the protective glass. 삭제delete
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