KR101884135B1 - 경사 측정 장치 - Google Patents

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KR101884135B1
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노리히로 토마고
타카히로 스가
히로아키 타키마사
켄이치 마토바
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오므론 가부시키가이샤
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Abstract

편리성에 우수한 경사 측정 장치를 제공한다.
경사 측정 장치(1)는, 광원(10)으로부터의 조사광을 계측 대상물(2)에 조사하고, 계측면으로부터의 반사광을 수광하는 광학계(센서 헤드(30))와, 상기 반사광을 각 파장 성분으로 분리하는 적어도 하나의 분광기(42)와, 복수의 수광 소자가 배치된 검출기(44)를 포함하는 수광부(40)와, 복수의 코어를 포함하는 도광부(20)와, 상기 계측면의 면상의 복수의 위치에 대한 복수의 조사광에 대한 반사광에 의거하여, 계측면의 경사각도를 산출하는 처리부(50)를 구비하고 있다.

Description

경사 측정 장치{INCLINATION MEASURING DEVICE}
본 발명은 계측 대상물의 계측면에서의 경사각도(傾斜角度)를 산출하는 장치에 관한 것이다. 특히, 조사광(照射光)이 계측면의 면상(面上)에 초점을 연결할 때에, 당해 계측면으로부터의 반사광이 검출기상에서 초점을 연결하는, 공초점(共焦点) 광학계를 이용하여 경사각도를 산출하는 장치에 관한 것이다.
비접촉으로 계측 대상물의 변위를 측정하는 계측 장치가, 종래 기술로서 알려져 있다. 그 중에서도, 공초점 광학계를 이용하여 변위를 측정하는 계측 장치에 관해, 다양한 기술이 개시되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 대물 렌즈와 회절 렌즈를 조합시킴에 의해, 광의 파장에 의한, 계측 대상물의 변위를 계측하는 정밀도의 변동을 억제하는 공초점 계측 장치가 개시되어 있다. 또한, 계측 대상물의 계측면에 관해, 면상(面上)의 기복(起伏)을 포함하는 표면 형상의 계측을 행하는 장치도 종래 기술로서 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 2에는, 복수의 변위 센서를 X축 방향 및 Y축 방향으로 슬라이드하고, 레이저 측장기(測長器)를 이용하여 취득한, 그 복수의 변위 센서의 측정 결과에 의거하여, 계측 대상물의 표면 형상을 계측하는, 표면 형상 측정 장치가 개시되어 있다.
일본 특개2012-208102호 공보(2012년 10월 25일 공개) 일본 특개2005-121370호 공보(2005년 5월 12일 공개)
그렇지만, 상술한 바와 같은 종래 기술은, 계측 대상물의 계측면이 수평이 아니라, 경사가 있는 경우는, 당해 경사에 의해 올바른 변위를 측정할 수가 없다는 문제가 있다. 구체적으로는, 특허문헌 1의 발명에서는, 계측면의 면상의 복수의 위치에 대한 반사광이 당해 경사의 영향을 받기 때문에, 계측 대상물의 측정에서, 계측면의 경사를 고려한 적절한 측정을 행할 수가 없다는 문제가 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 한 양태에 관한 경사 측정 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터의 조사광에 대해 배치되는, 상기 조사광을 계측 대상물에 조사하고, 상기 계측 대상물의 계측면으로부터의 반사광을 수광하는 광학계와, 상기 광학계에서 수광된 상기 반사광을 각 파장 성분으로 분리하는 적어도 하나의 분광기와, 상기 분광기에 의한 분광 방향에 대응시켜서 복수의 수광 소자가 배치된 검출기를 포함하는 수광부와, 상기 광학계와 상기 수광부를 광학적으로 접속하는, 복수의 코어를 포함하는 도광부(導光部)와, 상기 계측면의 면상의 복수의 위치의 각각에 대해 조사된 복수의 조사광에 대한, 당해 복수의 위치로부터의 상기 반사광에 의거하여, 상기 조사광의 광축에 대한 상기 계측면의 경사각도를 산출하는 처리부를 구비하고 있는 구성이다. 여기서, 복수의 코어를 포함하는 도광부는, 하나의 케이블 내에 복수의 코어를 포함하는 구성이라도 좋고, 각각 코어를 1개 이상 포함하는 복수의 케이블에 의해 구성되어 있어도 좋다.
본 발명의 한 양태에 관한 경사 측정 장치에서, 처리부는, 상기 복수의 위치의 각각과 당해 복수의 위치의 각각으로부터의 상기 반사광에 대한 상기 광학계의 수광면과의 사이의 거리와, 당해 복수의 위치의 각각에 대한 상기 복수의 조사광에서의 상기 복수의 코어의 상대 거리에 의거하여, 상기 계측면의 경사각도를 산출하는 구성이다.
본 발명의 한 양태에 관한 경사 측정 장치에서, 처리부는, 상기 계측면의 상기 경사각도가, 소정의 임계치 이상인 경우는, 상기 경사각도가 상기 소정의 임계치 이상인 것을 유저에게 통지하는 구성이다.
본 발명의 한 양태에 관한 경사 측정 장치에서, 처리부는, 또한, 상기 복수의 수광 소자에서의 검출치가 소정의 하한치 미만인 경우는, 상기 경사각도가 상기 소정의 임계치 이상인 것을 유저에게 통지하는 구성이다.
본 발명의 한 양태에 관한 경사 측정 장치에서, 상기 도광부는, 하나의 케이블 내에 복수의 코어를 포함하고, 상기 복수의 코어의 상대 위치에 의거하여 상기 경사각도를 산출하는 구성이다.
본 발명의 한 양태에 관한 경사 측정 장치에서, 상기 복수의 코어는, 복수의 상기 광원의 각각에 대해 광학적으로 접속되어 있고, 상기 처리부는, 상기 복수의 광원을 하나씩 순차적으로 발광시킴에 의해, 당해 복수의 광원의 각각에 대응하는 상기 복수의 코어를 경유하여, 상기 조사광을 상기 계측면의 면상의 상기 복수의 위치에 대해 조사하는 구성이다.
본 발명의 한 양태에 관한 경사 측정 장치는, 상기 광원으로부터의 조사광을 상기 도광부에 포함되는 복수의 코어의 각각에 선택적으로 줄 수 있는 선택부를 또한 구비하고, 상기 처리부는, 상기 선택부를 이용하여 선택한 상기 코어를 경유하여, 상기 조사광을 상기 계측면의 면상의 상기 복수의 위치에 대해 조사하는 구성이다.
본 발명의 한 양태에 관한 경사 측정 장치는, 복수의 상기 수광부를 구비하고 있고, 상기 복수의 수광부의 각각은, 상기 복수의 코어의 각각과 1대1로 접속되어 있고, 상기 처리부는, 상기 복수의 수광부의 각각이 갖는 복수의 검출기의 각각에서의 상기 복수의 수광 소자의 검출치에 의거하여, 상기 복수의 위치의 각각과, 당해 복수의 위치의 각각으로부터의 상기 반사광에 대한 상기 광학계의 수광면과의 사이의 거리를 산출하는 구성이다.
본 발명의 한 양태에 관한 경사 측정 장치에서, 복수의 수광 소자는, 상기 검출기의 검출면상에 2차원 배치되어 있고, 상기 처리부는, 상기 복수의 수광 소자의 검출치에 의거하여, 상기 복수의 위치의 각각과, 당해 복수의 위치의 각각으로부터의 상기 반사광에 대한 상기 광학계의 수광면과의 사이의 거리를 산출하는 구성이다.
본 발명의 한 양태에 관한 경사 측정 장치는, 복수의 상기 광학계를 구비하고 있고, 상기 처리부는, 상기 복수의 광학계에서 수광한 상기 반사광에 의거하여, 상기 광축에 대한 상기 계측면의 경사각도를 산출하는 구성이다.
본 발명의 한 양태에 관한 경사 측정 장치에서, 상기 처리부는, 상기 계측면의 면상의 복수의 위치에서 산출한 상기 광축에 대한 상기 계측면의 경사각도에 의거하여, 당해 경사각도의 프로파일을 작성하는 구성이다.
본 발명의 한 양태에 관한 제어 시스템은, 본 발명의 한 양태에 관한 경사 측정 장치와, 당해 경사 측정 장치에서 산출된 경사각도를 지우도록, 당해 경사 측정 장치와 계측 대상물과의 사이의 배치 관계를 제어하는 위치 제어 장치를 구비하고 있는 구성이다.
본 발명의 한 양태에 의하면, 계측 대상물의 측정에 관해, 편리성에 우수한 경사 측정 장치를 제공할 수 있다는 효과를 이룬다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 경사 측정 장치의 한 예를 도시하는 개요도.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 경사 측정 장치의 장치 구성의 한 예를 도시하는 모식도.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 경사 측정 장치를 이용하여 계측면의 경사각도를 산출하는 한 예를 도시하는 모식도.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 경사 측정 장치에서, 조사광이 계측면의 면상의 복수의 위치에 만드는 스폿의 갯수 및 위치를 도시하는 모식도.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 경사 측정 장치에서, 복수의 스폿으로부터 경사각도를 정의하는 영역을 선택하는 조합을 도시하는 모식도.
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 경사 측정 장치에서, 스폿이 4개일 때에, 계측 결과로부터 경사각도를 산출하는 구체례를 도시하는 모식도.
도 7은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 경사 측정 장치의 장치 구성의 한 예를 도시하는 모식도.
도 8은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 경사 측정 장치의 장치 구성의 한 예를 도시하는 모식도.
도 9는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 경사 측정 장치의 장치 구성의 한 예를 도시하는 모식도.
도 10은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 경사 측정 장치의 장치 구성의 한 예를 도시하는 모식도.
도 11은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 경사 측정 장치에서, 경사각도를 산출하는 처리의 한 예를 도시하는 플로우 차트.
도 12는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 경사 측정 장치에서, 산출한 경사각도에 의거하여 경사 표시 램프의 점등 필요 여부를 결정하는 처리의 한 예를 도시하는 플로우 차트.
도 13은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 제어 시스템의 장치 구성의 한 예를 도시하는 모식도.
도 14는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 제어 시스템에서, 작용점을 계측면에 대해 연직이 되도록 조정하는 제어의 한 예를 도시하는 모식도.
도 15는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 제어 시스템에서, 경사각도를 산출하는 처리의 한 예를 도시하는 플로우 차트.
도 16은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 제어 시스템에서, 산출한 경사각도에 의거하여 계측면에 대해 작용점을 연직으로 배치시키는 처리의 한 예를 도시하는 플로우 차트.
[실시 형태 1]
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해, 상세히 설명한다.
(경사 측정 장치의 구성)
본 실시 형태에 관한, 경사 측정 장치(1)의 구성에 관해, 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 경사 측정 장치(1)의 한 예를 도시하는 개요도이다. 도 2는, 본 실시 형태 1에 관한 경사 측정 장치(1)의 장치 구성의 한 예를 도시하는 모식도이다.
경사 측정 장치(1)는, 광원(10), 도광부(20), 센서 헤드(30), 수광부(40), 처리부(50), 및 표시부(60)를 구비하고 있다. 센서 헤드(30)는, 색수차 유닛(32) 및 대물 렌즈(34)를 포함하고, 수광부(40)는, 분광기(42) 및 검출기(44)를 포함한다. 표시부(60)는, 표시 세그먼트(62) 및 경사 표시 램프(64)를 구비하고 있다.
경사 측정 장치(1)는, 계측 대상물(2)의 계측면의 면상의 복수의 위치(이하, 스폿이라고 호칭한다)에 대해, 광원(10)에서 발생시킨 복수의 조사광을 투광하고, 당해 복수의 스폿으로부터의 반사광에 의거하여, 조사광의 광축에 대한 계측면의 경사각도(θ)를 산출할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서, 경사 측정 장치(1)는, 백색 공초점 방식으로 계측 대상물과 센서 헤드(30) 사이의 거리를 계측할 수 있는, 광학 계측 장치이다. 즉, 경사 측정 장치(1)는, 계측 대상물(2)의 계측면의 면상에 조사광이 초점을 맞춘 때의 검출치에 의거하여, 계측 대상물과 센서 헤드(30) 사이의 거리를 계측할 수 있다.
광원(10)은, 처리부(50)의 제어에 따라 점등하고, 도광부(20)에 조사광을 입사한다. 예를 들면, 광원(10)은 백색 LED(Light Emitting Diode)이다.
도광부(20)는, 복수의 코어를 포함하는 케이블이고, 예를 들면, 하나의 케이블 내에 복수의 코어를 포함하는 구성이다. 도광부(20)는, 광원(10)에서 발생한 조사광에 대해, 내장하는 복수의 코어를 경유하여 센서 헤드(30)에 전반(傳搬)할 수 있다. 도광부(20)는, 센서 헤드(30)에서 받아들인, 계측 대상물(2)의 계측면에서의 반사광에 대해, 내장하는 복수의 코어를 경유하여 수광부(40)에 전반할 수 있다. 즉, 도광부(20)는, 광원(10) 및 센서 헤드(30)와 광학적으로 접속되어 있다. 복수의 코어를 포함한, 도광부(20)의 상세한 구성에 관해서는 후술한다.
센서 헤드(30)는, 광원(10)으로부터의 조사광에 대해, 대물 렌즈(34)에 의해 집속한 후, 계측 대상물(2)에 조사할 수 있다. 센서 헤드(30)는, 계측 대상물(2)의 계측면의 면상에서 반사한 반사광을 수광하고, 도광부(20)에 전반할 수 있다. 즉, 센서 헤드(30)는, 광원(10)으로부터의 조사광에 대해 배치되는, 당해 조사광을 계측 대상면에 조사하고, 계측 대상물(2)의 계측면으로부터의 반사광을 수광하는 광학계로서 동작한다. 보다 구체적으로는, 센서 헤드(30)는, 도광부(20)가 구비하는 복수의 코어를 경유한 복수의 조사광을 계측 대상물(2)에 조사하고, 반사광을 복수의 코어를 경유하여 수광부(40)에 전반할 수 있다.
색수차(色收差) 유닛(32)은, 광원(10)으로부터의 조사광에 대해, 당해 조사광에 축상(軸上) 색수차를 생기게 하는 유닛이다. 조사광은, 색수차 유닛(32)을 통과함에 의해, 광축상에서 색수차가 생긴다. 이에 의해, 대물 렌즈(34)로부터 조사되는 조사광의 초점 위치는, 파장마다 광축상의 다른 위치가 된다.
대물 렌즈(34)는, 색수차 유닛(32)을 통과한 조사광을 집속(集束)하고, 계측 대상물(2)을 향하여 조사한다. 대물 렌즈(34)는, 계측 대상물(2)의 계측면의 면상에서 반사한 반사광을 수광한다. 본 실시 형태에서, 대물 렌즈(34)를 경유하여 계측 대상물(2)에 조사되는 조사광은, 색수차 유닛(32)의 작용에 의해 축상 색수차가 생기고 있기 때문에, 당해 조사광에 포함되는 복수의 파장의 광 중, 특정한 파장을 갖는 광만이, 계측면상에 초점을 맞출 수 있다.
수광부(40)는, 센서 헤드(30)에 입사한 반사광을 받아들인다. 수광부(40)는, 받아들인 반사광에 대해, 당해 반사광을 파장 성분마다 분리하고, 파장 성분마다의 강도를 검출할 수 있다. 수광부(40)는, 검출 결과를 처리부(50)에 송신할 수 있다.
분광기(42)는, 도광부(20)가 구비하는 복수의 코어를 경유한 복수의 반사광에 대해, 파장 성분마다 분리할 수 있다. 분광기(42)는, 분리 후의 반사광에 대해, 검출기(44)에 전반한다. 예를 들면, 분광기(42)는 회절격자라도 좋다. 또한, 분광기(42)는, 반사광을 파장 성분마다 분리할 수 있는 것이면, 회절격자 이외의 임의의 디바이스를 채용하여도 좋다.
검출기(44)는, 분광기(42)에서 파장 성분마다 분리된 반사광에 대해, 파장 성분마다의 강도를 검출한다. 또한, 검출기(44)는, 검출 결과를 처리부(50)에 송신한다. 예를 들면, 검출기(44)는, 복수의 수광 소자를 구비하고, 당해 복수의 수광 소자에서의 검출 결과에 관해, 처리부(50)에 송신하는 구성이라도 좋다.
처리부(50)는, 경사 측정 장치(1)의 각 부분을 통합하여 제어한다. 예를 들면, 처리부(50)는, 광원(10)의 점등 및 소등을 제어하고, 도광부(20)가 구비하는 복수의 코어를 경유한 반사광에 의거하여, 계측 대상물(2)의 경사각도를 산출할 수 있다. 보다 구체적으로는, 처리부(50)는, 계측면의 면상의 복수의 스폿의 각각에 대해 조사된 복수의 조사광에 대한, 당해 복수의 스폿으로부터의 반사광에 의거하여, 조사광의 광축에 대한 계측면의 경사각도를 산출할 수 있다. 또한, 처리부(50)는, 표시부(60)를 이용하여 유저에게 정보를 통지할 수 있다. 복수의 스폿으로부터의 반사광에 의거하여 계측면의 경사각도를 산출하는 방법에 관해서는 후술한다.
표시부(60)는, 처리부(50)의 제어에 따라, 유저에게 정보를 통지할 수 있다. 예를 들면, 표시부(60)는, 표시 세그먼트(62) 및 경사 표시 램프(64)로 구성되어도 좋다.
표시 세그먼트(62)는, 처리부(50)에서 산출한, 계측 대상물(2)의 경사각도를 수치로서 표시할 수 있다. 표시 세그먼트(62)는, 유저에게 정보를 통지할 수 있는 것이면, 어떤 구성이라도 좋다. 예를 들면, 표시 세그먼트(62)는, 계측 결과를 그래프나 도면으로 표시하는 구성이라도 좋다.
경사 표시 램프(64)는, 처리부(50)에서 산출한, 계측 대상물(2)의 경사각도에 응하여 점등할 수 있다. 예를 들면, 경사 표시 램프(64)는, 계측 대상물(2)의 경사각도가 소정의 임계치 이상인 경우에 점등함에 의해, 유저에게 당해 경사각도가 소정의 임계치 이상인 것을 통지하는 구성이라도 좋다. 또한, 경사 표시 램프(64)는, 계측 대상물(2)의 경사각도에 응하여 점등하는 구성이라면, 어떤 구성이라도 좋다. 예를 들면, 경사 표시 램프(64)는, 계측 대상물(2)의 경사각도의 크기에 따라 다른 색으로 점등하는 구성이라도 좋다. 또한, 경사 표시 램프(64)는, 계측 대상물(2)의 경사각도 이외의 정보에 의거하여 점등하는 구성이라도 좋다. 예를 들면, 계측 대상물(2)의 경사각도가 소정의 임계치이고, 또한, 검출기(44)에서 검출한, 스폿으로부터의 반사광의 강도가 소정의 하한치 미만인 경우는, 오차의 영향이 상대적으로 큰 것을 유저에게 점등에 의해 통지하는 구성이라도 좋다.
(경사각도의 산출 방법에 관해)
처리부(50)에서 실시하는, 복수의 스폿으로부터의 반사광에 의거하여 계측면의 경사각도(θ)를 산출하는 방법에 관해, 도 3의 (a) 및 (b)를 이용하여 이하에 설명한다. 도 3의 (a)는, 본 실시 형태에 관한 경사 측정 장치(1)를 이용하여 계측면의 경사각도(θ)를 산출하는 한 예를 도시하는 모식도이고, 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)를 옆에서 본 투과도이다. 또한, 도시한 예에서, 스폿(A)과 스폿(B)의 사이는, 설명을 간략화하기 위해 기복이 없는 매끈한 사면으로 하고, 또한, 계측면의 경사 방향과, 스폿(A) 및 스폿(B)이 나열하는 방향은 동일한 것으로 한다.
우선, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 센서 헤드(30)로부터 계측 대상물(2)에 대해 2개의 조사광이 주어지고, 계측면상의 2개의 스폿(스폿(A), 스폿(B))에서 초점을 각각 연결하는 상태를 생각한다. 즉, 도광부(20)가 구비하는 복수의 코어 중, 2개의 코어를 경유한 2개의 조사광이, 스폿(A) 및 스폿(B)에 조사된 경우를 생각한다. 이때, 계측 대상물(2)의 경사 방향은, 스폿(A) 및 스폿(B)의 상대 위치와는 독립한 것이라도 좋다.
다음에, 도 3의 (b)를 이용하여, 계측면의 경사각도(θ)의 산출 방법에 관해 설명한다.
지금, 스폿(A)과 센서 헤드(30)의 수광면 사이의 거리, 즉 스폿(A)과 대물 렌즈(34) 사이의 거리를 dA로 하고, 마찬가지로, 스폿(B)과 대물렌즈(34) 사이의 거리를 dB로 한다. 여기서, 색수차 유닛(32)에 의해 조사광의 초점 위치는, 파장마다 광축상의 다른 위치로 되어있기 때문에, 스폿(A) 및 스폿(B)의 각각에서, dA 및 dB는, 특정한 파장의 광에 대응한 기지(旣知)의 값으로 된다.
이때, 스폿(A)과 스폿(B) 사이의 거리(L)를 이용하면, 계측 대상물(2)의 계측면의 경사각도(θ)는,
[수식 1]
Figure 112017106354977-pat00001
을 이용하여 산출할 수 있다. 여기서, 거리(L)는, 2개의 조사광의 각각을 경유시킨, 도광부(20)가 구비하는 2개의 코어의 상대 거리와 동등하기 때문에, 기지의 값이다. 즉, 계측면의 경사각도(θ)는, 복수의 스폿 각각과, 당해 복수의 스폿의 각각으로부터의 반사광에 대한 센서 헤드(30)의 수광면 사이의 거리(di)와, 당해 복수의 스폿의 각각에 대한 복수의 조사광에서의, 도광부(20)가 구비하는 복수의 코어의 상대 거리(L)에 의거하여 산출할 수 있다.
도시한 예에서, 계측면의 경사 방향과, 스폿(A) 및 스폿(B)의 나열하는 방향이 동일한 경우에 관해 설명하였다. 그러나, 실제로는, 계측면의 경사 방향과, 스폿(A) 및 스폿(B)의 나열하는 방향이 서로 다른 경우가 생각된다. 이와 같은 경우는, 계측면상에 3개 이상의 스폿을 설정하고, 각 스폿 사이의 경사각도를 산출함에 의해, 계측면의 경사 방향을 산출할 수 있다. 또한, 예를 들면, 스폿(A)을 축으로 하여 계측 대상물(2) 및 센서 헤드(30)의 어느 하나를 90°회전시켜, 회전 후의 위치에서의 스폿(A)과 스폿(B) 사이의 경사각도를 산출함에 의해, 계측면의 경사 방향을 산출하여도 좋다.
(3개 이상의 스폿의 설정에 관해)
도광부(20)가 구비하는 복수의 코어를 경유하는 조사광에 의해, 계측면상에 3개 이상의 스폿을 설정하는 경우에 있어서의, 스폿 사이의 상대 거리에 관해, 도 4의 (a)∼(c)를 이용하여 설명한다. 도 4의 (a)∼(c)는, 본 실시 형태에 관한 경사 측정 장치(1)에서, 조사광이 계측면의 면상의 복수의 위치에 만드는 스폿의 개수 및 위치를 도시하는 모식도이고, 스폿을 각각 3개, 4개, 및 7개 설정한 경우를 나타낸다.
도 4의 (a)에 관해, 이하에 설명한다. 도시한 예에서, xy평면상에, 3개의 스폿(1∼3)이 설정되어 있다. 스폿(1∼3)은 정삼각형의 정점(頂点)을 구성하도록 설정되어 있고, xy평면의 원점(o)은, 정삼각형의 중심에 겹쳐지도록 설정되어 있다. 또한, 스폿 사이의 거리(L)는, 각 스폿에 대한 조사광을 조사하는, 도광부(20)가 구비하는 3개의 코어 사이의 거리에 상당하는 기지의 값이다. 이때, 스폿(1∼3)의 각각에서의, xy평면상의 좌표를 정리한 것이 우측의 표이다. 예를 들면, 스폿(1)의 좌표는,
[수식 2]
Figure 112017106354977-pat00002
이다. 이와 같이하여, 스폿(1∼3)에서의 각 좌표의 값에 의거하여, 계측면의 경사각도에 관해, x축 방향의 경사각도(SLOPEx)와, y축 방향의 경사각도(SLOPEy)를 각각 산출할 수 있다. 즉,
[수식 3]
Figure 112017106354977-pat00003
[수식 4]
Figure 112017106354977-pat00004
[수식 5]
Figure 112017106354977-pat00005
를 이용하여 산출할 수 있다. 또한, N은 스폿의 수이고, N=3이다. 도 4의 (b)는, xy평면상에, 4개의 스폿(1∼4)을 설정한 경우를 나타낸다. 스폿(1∼4)은 정방형의 정점을 구성하도록 설정되어 있고, xy평면의 원점(o)은, 정방형의 중심에 겹쳐지도록 설정되어 있다. 이때도, 스폿(1∼4)에서의 각 좌표의 값을 (3)∼(5)의 식에 적용함에 의해, x축 방향의 경사각도(SLOPEx)와, y축 방향의 경사각도(SLOPEy)를 각각 산출할 수 있다.
도 4의 (c)는, xy평면상에, 7개의 스폿(1∼7)을 설정한 경우를 나타낸다. 스폿(1∼7)은 정6각형의 정점 및 중심을 구성하도록 설정되어 있고, xy평면의 원점(o)은, 정6각형의 중심에 위치하는 스폿(1)에 겹쳐지도록 설정되어 있다. 이때도, 스폿(1∼7)에서의 각 좌표의 값을 (3)∼(5)의 식에 적용함에 의해, x축 방향의 경사각도(SLOPEx)와, y축 방향의 경사각도(SLOPEy)를 각각 산출할 수 있다.
상기한 방법에 의해, 3개 이상의 스폿의 상대 위치에 의거하여, 계측면의 경사각도를 x축 방향 및 y축 방향의 각각에 대해 산출할 수 있다. 또한, 스폿의 수는, 최저라도 3개 있으면 좋지만, 많으면 많을수록, 계측면에 관해, 한번에 보다 상세한 프로파일을 취득할 수 있다. 또한, 복수의 스폿 중, 일부의 스폿만을 이용하여 경사각도를 산출하여도 좋다.
(경사각도를 정의하는 영역의 설정에 관해)
도 4의 각 도면을 이용하여 설명한, 좌표를 이용한 경사각도의 산출 방법에 관해, 도 5를 이용하여 보다 상세히 설명한다. 도 5는, 본 실시 형태에 관한 경사 측정 장치(1)에서, 복수의 스폿으로부터 경사각도를 정의하는 영역을 선택하는 조합을 도시하는 모식도이다.
도 4를 이용하여 설명한 바와 같이, x축 방향의 경사각도(SLOPEx)와, y축 방향의 경사각도(SLOPEy)는, 적어도 3개의 스폿이 있으면 산출할 수 있다.
우선, 501과 같이 7개의 스폿이 계측면상에 설정된 것으로 한다. 7개의 스폿은, 도 4의 (c)에서의 스폿(1∼7)에 각각 대응한다. 이때, 스폿(1∼7)의 각 좌표의 값에 관해, 식(3)∼(5)를 적용한 조합이 복수 존재한다.
502는, 식(3)∼(5)의 각각에 관해, 스폿(1∼7)의 각 좌표의 값을 일괄로 적용한 경우를 나타낸다. 이때, 스폿(1)을 포함하는, 스폿(2∼7)에 둘러싸여진 영역의 경사각도는 균일한 값으로서 산출된다.
503은, 스폿(1)을 포함하는, 스폿(2∼7)에 둘러싸여진 영역에 관해, 6개의 삼각형의 조합으로 분할한 경우를 나타낸다. 분할된 6개의 삼각형의 각각에 관해 식(3)∼(5)를 적용함에 의해, 경사각도는 삼각형마다 산출된다. 이에 의해, 예를 들면, 스폿(1∼3)에 둘러싸여진 영역에서의 계측면의 경사와, 스폿(1, 3, 및 4)에 둘러싸여진 영역에서의 계측면의 경사가 다른 경우는, 각각 다른 경사각도로서 산출할 수 있다.
따라서 복수의 스폿으로부터 경사각도를 정의하는 영역을 적절하게 선택함에 의해, 적절하게 경사각도를 산출할 수 있다. 예를 들면, 상세한 프로파일을 취득할 필요가 있는 경우에만, 경사각도를 정의하는 영역을 미세하게 설정하고, 상세한 프로파일을 취득할 필요가 없는 경우는, 영역을 넓게 설정하여, 경사각도의 산출횟수를 억제함에 의해 처리속도를 향상시켜도 좋다.
(경사각도의 산출례)
도 6을 이용하여, 계측면의 경사각도의 산출례를 나타낸다. 도 6은, 본 실시 형태에 관한 경사 측정 장치(1)에서, 스폿이 4개일 때에, 계측 결과로부터 경사각도를 산출하는 구체례를 도시하는 모식도이다. 또한, 4개의 스폿(S1∼S4)은, 도 4의 (b)와 마찬가지로, xy평면의 원점(o)에 중심이 겹쳐지도록 배치된 정방형의 정점을 구성하도록 배치되어 있는 것으로 한다.
표에서, 「스폿 사이 거리(㎛)」는, S1∼S4의 각 스폿 사이의 거리(L)를 나타내고, 「각 스폿(Sn)에 대한 계측거리(㎛)」는, S1∼S4의 각 스폿으로부터 센서 헤드(30)의 수광면까지의 거리(d1∼d4)를 각각 나타낸다. 「x 경사각도(도)」는, 계측면의 x축 방향의 경사각도를 나타내고, 「y 경사각도(도)」는, 계측면의 y축 방향의 경사각도를 나타낸다.
예로서, 표의 1행째의 데이터에 관해 설명한다. 1행째의 데이터를 식(5)에 적용하면,
[수식 6]
Figure 112017106354977-pat00006
이 된다. 그리고, 식(6)을 식(3) 및 (4)에 적용하면, SLOPEx=0(도), 및 SLOPEy=9.78(도)를 각각 산출할 수 있다.
(경사 측정 장치의 구성례)
도 7∼10을 이용하여, 본 실시 형태에 관한 경사 측정 장치(1)의 구체적인 구성례에 관해 설명한다. 도 7∼10은, 본 실시 형태에 관한 경사 측정 장치(1)의 장치 구성의 한 예를 도시하는 모식도이다.
도 7의 구성례에 관해, 도 1과의 차이를 이하에 설명한다. 도 7에서, 광원(10)은 4개의 광원(10a∼10d)에 의해 구성되고, 처리부(50)의 제어에 의해, 조사광을 순차적으로 조사한다. 또한, 광원(10a∼10d)은, 입력측 케이블(21a∼21d)에 각각 광학적으로 접속되어 있다. 입력측 케이블(21a∼21d)에 관해서는 후술한다. 즉, 광원(10a∼10d)으로부터 순차적으로 조사된 조사광은, 입력측 케이블(21a∼21d)에 입사한다.
도 7에서, 도광부(20)는, 입력측 케이블(21), 출력측 케이블(22), 2×1 커플러(23), 및 헤드측 케이블(24)로 구성되는, 복수의 전반 구조를 구비하고 있다. 도시한 예에서, 도광부(20)는, 4개의 전반 구조를 구비하고 있다. 도광부(20)는, 광원(10a∼10d)의 각각으로부터 입력측 케이블(21a∼21d)에 입사한 조사광에 대해, 2×1 커플러(23a∼23d) 및 헤드측 케이블(24a∼24d)의 내부를 전반시켜, 센서 헤드(30)로부터 계측면상의 스폿에 조사한다. 또한, 도광부(20)는, 스폿으로부터의 반사광에 대해, 헤드측 케이블(24a∼24d), 2×1 커플러(23a∼23d), 및 출력측 케이블(22a∼22d)의 내부를 전반시켜, 수광부(40)에 출력한다.
입력측 케이블(21)은, 양단이 광원(10) 및 2×1 커플러(23)에 각각 광학적으로 접속된, 조사광을 전반하는 케이블이다. 도시한 예에서, 입력측 케이블(21a∼21d)은, 광원(10a∼10d) 및 2×1 커플러(23a∼23d)에 각각 광학적으로 접속되어 있다. 출력측 케이블(22)은, 양단이 2×1 커플러(23) 및 수광부(40)에 각각 광학적으로 접속된, 반사광을 전반하는 케이블이다. 도시한 예에서, 출력측 케이블(22a∼22d)은, 2×1 커플러(23a∼23d) 및 수광부(40)에 각각 광학적으로 접속되어 있다.
2×1 커플러(23)는, 입력측 케이블(21), 출력측 케이블(22), 및 헤드측 케이블(24)과 광학적으로 접속된, 합파(合波)/분파(分波) 구조를 갖는 커플러이다. 도시한 예에서, 2×1 커플러(23)는, Y분기 커플러에 상당하는 2×1 스타커플러(2입력1출력/1입력2출력)이다. 도시한 예에서, 2×1 커플러(23a∼23d)는, 입력측 케이블(21a∼21d)로부터 입사한 조사광을 헤드측 케이블(24a∼24d)에 전반함과 함께, 헤드측 케이블(24a∼24d)로부터 입사한 반사광을 출력측 케이블(22a∼22d)에 전반한다.
헤드측 케이블(24)은, 2×1 커플러(23)로부터 입사한 광을 전반하고, 센서 헤드(30)를 통하여 계측면상의 스폿에 조사함과 함께, 스폿에서의 반사광이 입사하면, 당해 반사광을 전반하여, 2×1 커플러(23)에 출력한다. 도시한 예에서, 헤드측 케이블(24a∼24d)은, 2×1 커플러(23a∼23d)로부터 입사한 조사광을 전반함과 함께, 반사광을 2×1 커플러(23a∼23d)에 전반한다.
또한, 입력측 케이블(21), 출력측 케이블(22), 헤드측 케이블(24)은, 광을 전반하는 것이 가능한 구성이라면, 어떤 것이라도 좋다. 도시한 예에서, 입력측 케이블(21a∼21d), 출력측 케이블(22a∼22d), 헤드측 케이블(24a∼24d)은, 단일항 코어를 중앙에 갖는 광파이버이다. 즉, 복수의 광원(10a∼10d)의 각각에 대해 코어가 1대1로 광학적으로 접속되어도 좋다.
수광부(40)는, 기본적인 구성은 도 1과 마찬가지이지만, 한 예로서, 검출기(44)가 라인 CMOS에 의해 구성되어 있다. 라인 CMOS는, 분광기(42)에 의한 분광 방향에 대응시켜서 복수의 수광소자가 1차원 배치된 라인 센서(1차원 센서)이다. 즉, 출력측 케이블(22a∼22d)의 각각으로부터 분광기(42)에 입사한 반사광은, 파장 성분으로 분리되어, 파장마다, 라인 CMOS상의 다른 위치에 피크를 출력한다.
도 7의 예에서는, 광원(10a∼10d)이 순차적으로 발광하는 구성이기 때문에, 입력측 케이블(21a∼21d), 2×1 커플러(23a∼23d), 및 헤드측 케이블(24a∼24d)을 전반한 조사광은, 발광중인 광원에 대응하는 특정한 스폿만에 관해 초점을 연결하게 된다. 그리고, 특정한 스폿으로부터의 반사광만을 검출할 수 있다. 이에 의해, 광원(10a∼10d)을 동시에 발광시킨 경우와 비교하고, 반사광끼리의 간섭에 의한 계측 결과의 오차의 영향을 억제할 수 있다.
도 8의 구성례에 관해, 도 7과의 차이를 설명한다. 도 8은, 기본적인 구성은 도 7과 동일하지만, 하나의 광원(10)만을 구비하고 있고, 또한, 멀티플렉서(2)를 구비하고 있다. 또한, 입력측 케이블(21a∼21d)은, 광원(10) 멀티플렉서(2)와 광학적으로 접속되어 있는 점이 다르다.
멀티플렉서(2)는, 처리부(50)의 제어에 따라, 광원(10)으로부터의 조사광을, 당해 멀티플렉서(2)와 광학적으로 접속된 입력측 케이블(21a∼21d)의 코어의 어느 하나에 선택적으로 줄 수 있는 선택부로서의 기능을 갖는다. 또한, 멀티플렉서(2)는, 조사광을 주는 코어를 선택할 수 있는 광학 디바이스라면, 어떤 것을 이용하여도 좋다.
도 8의 예에서는, 멀티플렉서(2)가 입력측 케이블(21a∼21d)의 어느 하나에 조사광을 선택적으로 줄 수 있기 때문에, 도 7의 구성례와 마찬가지로, 반사광끼리의 간섭에 의한 계측 결과의 오차의 영향을 억제할 수 있다.
도 9의 구성례에 관해, 도 8과의 차이를 설명한다. 도 9는, 기본적인 구성은 도 8과 동일하지만, 멀티플렉서(2)가 존재하지 않는 점과, 복수의 수광부(40a∼40d)를 구비하는 점이 다르다.
광원(10)은 항상 발광하고 있고, 조사광을 입력측 케이블(21a∼21d)의 각각에 입사한다.
수광부(40a∼40d)는, 기본적인 구성은 도 8의 수광부(40)와 동일하지만, 1개의 수광부는, 하나의 출력측 케이블(22)만과 광학적으로 접속되어 있는 점이 다르다. 즉, 복수의 수광부(40a∼40d)의 각각은, 출력측 케이블(22a∼22d)이 구비하는 복수의 코어의 각각과 1대1로 접속되어 있다. 또한, 복수의 수광부(40a∼40d)의 각각은, 분광기(42a∼42d) 및 검출기(44a∼44d)를 각각 구비하고 있다. 그 때문에, 경사 측정 장치(1)는, 복수의 스폿의 각각으로부터의 반사광에 대한 센서 헤드(30)와의 사이의 거리에 관해, 복수의 수광부(40a∼40d)의 각각이 갖는 복수의 검출기(44a∼44d)의 각각에서의 검출치에 의거하여 산출할 수 있다.
도 9의 예에서는, 하나의 광원(10)으로부터 4개의 입력측 케이블(21a∼21d)에 동시에 조사광이 입사하기 때문에, 계측면상의 4개의 스폿에 대해 동시에 광이 조사된다. 각 스폿에어서의 반사광은, 출력측 케이블(22a∼22d)의 각각을 전반하여 수광부(40a∼40d)의 각각에 수광된다. 이에 의해, 헤드측 케이블(24a∼24d)의 각각에 입사한 반사광끼리가 검출기(44a∼44d)에서의 검출시에 간섭하는 일이 없다. 따라서 도 7 및 도 8의 구성례와 마찬가지로, 반사광끼리의 간섭에 의한 계측 결과의 오차의 영향을 억제할 수 있다.
도 10의 구성례에 관해, 도 9와의 차이를 설명한다. 도 10은, 기본적인 구성은 도 9와 동일하지만, 수광부(40)의 일부 구성이 다르다. 도 10의 구성례에서는, 수광부(40)가 구비하는 검출기(44)는, 2차원 CMOS로서 구성되어 있다. 여기서, 2차원 CMOS는, 복수의 수광소자가 검출면상에 2차원 배치되어 있는 점이, 도 9에서 검출기(44)로서 설정된 라인 CMOS와 다르다. 이때, 복수의 스폿의 각각과, 각 스폿으로부터 센서 헤드의 수광면과의 사이의 거리(di)는, 2차원 배치된 복수의 수광소자에 대한 검출치에 의거하여 산출할 수 있다.
도 10의 예에서는, 하나의 광원(10)으로부터 도광부(20) 및 센서 헤드(30)를 경유하여, 계측면상의 4개의 스폿에 대해 동시에 광이 조사된다. 각 스폿에서의 반사광은, 출력측 케이블(22a∼22d)의 각각을 전반하여 수광부(40)에서 수광된다. 그리고, 수광부(40)에서 수광된, 4개의 스폿에 대응한 4개의 반사광은, 분광기(42)에 의해 파장성분으로 각각 분리되어, 파장마다, 2차원 CMOS상의 다른 위치에 피크를 출력한다. 이때, 각 반사광에 의한 피크는, 출력측 케이블(22a∼22d)의 상대 위치에 의거하여, 검출면상의 다른 위치에 나타나기 때문에, 도 7∼도 9의 구성례와 마찬가지로, 반사광끼리의 간섭에 의한 계측 결과의 오차의 영향을 억제할 수 있다.
(경사각도 산출 처리의 흐름)
본 실시 형태에 관한 경사 측정 장치(1)가 실행하는, 계측 대상물(2)의 계측면의 경사각도를 산출하는 처리에 관해, 도 11을 이용하여 설명한다. 도 11은, 본 실시 형태에 관한 경사 측정 장치(1)에서, 경사각도를 산출하는 처리의 한 예를 도시하는 플로우 차트이다. 여기서, 이하의 설명에서, 경사 측정 장치(1)는, 도 7의 구성례를 이용하는 것으로 하고, 계측면상의 4개의 스폿을 이용하여 경사각도를 산출하는 것으로 한다.
우선, 처리부(50)는, 1번째의 스폿에 조사광의 조사를 시작한다(S1). 다음에, 처리부(50)는, 수광부(40)에서 수광한, 1번째의 스폿으로부터의 반사광에 대해, 당해 반사광의 파장마다의 피크의 검출 결과로부터, 센서 헤드(30)의 수광면과, 계측면상의 1번째의 스폿과의 사이의 거리(d1)를 취득한다(S2).
S2의 후, 처리부(50)는, 4개 모든 스폿에서의 거리(d1∼d4)의 취득이 완료되었는지의 여부를 판정한다(S3). 취득이 완료되어 있지 않다고 판정한 경우(S3에서 NO), 처리부(50)는, 현재 조사중인 스폿에 대한 조사를 정지하고, 다음의 스폿에 대한 광의 조사를 시작한다(S4). 예를 들면, 현재 1번째의 스폿에 대해 광을 조사중이라면, 2번째의 스폿에 대한 조사를 시작한다. 한편, 전 스폿에서의 거리 취득이 완료되었다고 판정한 경우(S3에서 YES), 처리부(50)는, 식(3)∼(5)를 이용하여 x축 방향의 경사각도를 산출하고(S5), 또한 y축 방향의 경사각도를 산출한다(S6).
S2∼S4의 일련의 처리를 반복함에 의해, 경사 측정 장치(1)는, 4개의 스폿 전부에 대해 거리(d1∼d4)를 취득하고, 또한, 계측면의 x축 방향의 경사각도 및 y축 방향의 경사각도를 각각 산출할 수 있다.
또한, 상기한 설명은, 도 7의 구성례에 의거하여 행하였지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 8∼도 10의 구성례에 관해서도 마찬가지의 플로우 차트를 실행할 수 있다.
(경사표시 램프 점등 필요여부 판정 처리의 흐름)
본 실시 형태에 관한 경사 측정 장치(1)가 실행하는, 산출한 경사각도에 의거하여 경사표시 램프(64)의 점등 필요여부를 판정하는 처리에 관해, 도 12를 이용하여 설명한다. 도 12는, 본 실시 형태에 관한 경사 측정 장치(1)에서, 산출한 경사각도에 의거하여 경사표시 램프(64)의 점등 필요여부를 결정하는 처리의 한 예를 도시하는 플로우 차트이다. 여기서, 경사각도는, 도 11의 플로우 차트에 의해 산출완료인 것으로 한다.
우선, 처리부(50)는, 도 11의 S5에서 산출한, x축 방향의 경사각도가 소정의 임계치 미만인지의 여부를 판정한다(S11). 소정의 임계치 미만이라고 판정한 경우(S11에서 YES), 처리부(50)는, 도 11의 S6에서 산출한, y축 방향의 경사각도가 소정의 임계치 미만인지의 여부를 판정한다(S12). 소정의 임계치 미만이라고 판정한 경우(S12에서 YES), 처리부(50)는, 경사표시 램프(64)를 소등한다(S13). 한편, S11에 소정의 임계치 이상이라고 판정한 경우(S11에서 NO), 또는 S12에 소정의 임계치 이상이라고 판정한 경우(S12에서 NO), 처리부(50)는, 경사표시 램프(64)를 점등시킨다(S14). 그리고, 일련의 처리를 종료한다.
이상의 처리에 의해, 경사 측정 장치(1)는, x축 방향의 경사각도 및 y축 방향의 경사각도의 적어도 어느 하나가 소정의 임계치 이상일 때는, 경사표시 램프(64)를 점등시켜서, 유저에게 통지할 수 있다.
상기한 구성에 의해, 본 실시 형태에 관한 경사 측정 장치(1)는, 계측 대상물(2)의 계측면의 면상의 복수의 스폿의 각각에 대해 조사된 복수의 조사광에 대한, 당해 복수의 스폿으로부터의 반사광에 의거하여, 조사광의 광축에 대한 계측면의 경사각도를 산출할 수 있다. 이에 의해, 경사 측정 장치(1)는, 계측 대상물(2)의 측정에서, 계측면의 경사를 고려한 적절한 측정을 행하는 것이 가능해진다. 따라서 계측 대상물의 측정에 관해, 편리성에 우수한 경사 측정 장치를 제공할 수 있다는 효과를 이룬다.
[실시 형태 2]
본 발명의 실시 형태 2에 관해, 도 13∼도 16을 이용하여 이하에 설명한다.
(제어 시스템의 구성)
본 실시 형태에 관한 제어 시스템(300)의 구성에 관해, 도 13을 이용하여 설명한다. 도 13은, 본 실시 형태에 관한 제어 시스템(300)의 장치 구성의 한 예를 도시하는 모식도이다.
제어 시스템(300)은, 계측 대상물(2)의 계측면상의 경사각도를 산출하고, 당해 제어 시스템(300)의 작용점이 당해 계측면에 대해 항상 수직하게 되도록 경사각도를 보정할 수 있다. 도시한 예에서, 제어 시스템(300)은, 경사 측정 장치(1a∼1c), 및 위치 제어 장치(200)를 구비하고 있다. 또한, 위치 제어 장치(200)는, 몸체(100), 액추에이터(110), 서보모터(120a 및 120b), 서보 드라이버(130a 및 130b), PLC(140), PC(150), 및 작용점(160)을 구비하고 있다.
경사 측정 장치(1a∼1c)는, 상기 실시 형태 1에서의 경사 측정 장치(1)와 기본적인 구성은 동일하지만, 센서 헤드(30a∼30c)가 몸체(100)에 고정되어 있다. 또한, 경사 측정 장치(1a∼1c)에서, 처리부(50)는, 수광부(40)에서 반사광의 파장의 피크에 의거하여, 센서 헤드(30a∼30c)의 수광면부터 계측면상의 각 스폿까지의 거리(di)를 취득한 후, 취득 결과를 출력부(70)를 통하여 PLC(140)에 출력하는 점이 다르다.
위치 제어 장치(200)는, 경사 측정 장치(1a∼1c)의 각각의 계측 결과에 의거하여, 계측면의 경사각도를 지우도록, 당해 경사 측정 장치(1a∼1c), 몸체(100), 및 작용점(160)과, 계측 대상물(2)의 계측면 사이의 배치관계를 제어할 수 있다. 환언하면, 위치 제어 장치(200)는, 계측면에 대해 작용점(160)이 연직이 되도록 당해 작용점(160)을 포함하는 몸체(100) 전체의 위치를 제어할 수 있다.
몸체(100)는, 액추에이터(110)에 고정되고, 센서 헤드(30a∼30c)를 고정한다. 도시한 예에서, 몸체(100)는 연직 방향으로 늘어난 봉형상의 형상을 구비하고 있고, 계측면에 근접하는 단부에는, 작용점(160)을 구비하고 있다. 또한, 센서 헤드(30a∼30c)의 광축 방향과 몸체(100)의 장축 방향은 서로 평행한 것이 알맞다. 작용점(160)은, 계측면에 대해 작용하는 점이다. 예를 들면, 작용점(160)은, 계측면을 절삭하는 드릴 등이다. 작용점(160)은, 몸체(100)와 일체로 구성되어도 좋고, 목적에 응하여 작용점(160)만을 교환 가능한 구성이라도 좋다.
액추에이터(110)는, 서보모터(120a 및 120b)의 구동에 의해 동작하고, 작용점(160)의 위치를 변경할 수 있다.
서보모터(120a 및 120b)는, 서보 드라이버(130a 및 130b)의 제어에 따라 구동하고, 액추에이터(110)를 동작시킬 수 있다. 서보모터(120a 및 120b)는, 액추에이터(110)를 동작시키는 것이 가능한 구성이라면 어떤 것이라도 좋다. 예를 들면, 서보모터(120a)와 서보모터(120b)는, 액추에이터(110)를 동작시키는 방향이 서로 직교하도록 구성되어도 좋다.
서보 드라이버(130a 및 130b)는, PLC(140)의 제어에 의해 서보모터(120a 및 120b)에 제어 지령을 송신할 수 있다.
PLC(140)는, 경사 측정 장치(1a∼1c)의 각각을 제어할 수 있다. PLC(140)는, 경사 측정 장치(1a∼1c)에서 수신한, 센서 헤드(30a∼30c)의 수광면부터 계측면상의 각 스폿까지의 거리(di)와 경사 측정 장치(1a∼1c)의 상대 거리에 의거하여, 계측면의 경사각도(θ)를 산출할 수 있다. 또한, PLC(140)는, 산출한 경사각도(θ)에 의거하여, 작용점(160)을 포함하는 몸체(100) 전체의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, PLC(140)는, 상기한 기능을 구비하는 PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러)라도 좋다.
PC(150)는, PLC(140)를 조작하기 위한 유저 인터페이스를 구비한 컴퓨터이다. 유저는, PC(150)를 이용하여, 경사 측정 장치(1a∼1c)에 의한, 계측면의 경사각도의 산출 결과를 확인할 수 있어도 좋고, 액추에이터(110)에 의한, 계측면의 경사각도의 보정 내용에 관해 확인할 수 있어도 좋다.
(경사각도의 보정에 관해)
본 실시 형태에 관한 제어 시스템(300)이 실행하는, 계측면에 대한 작용점의 경사각도의 보정에 관해, 도 14를 이용하여 이하에 설명한다. 도 14는, 본 실시 형태에 관한 제어 시스템(300)에서, 작용점(160)을 계측면에 대해 연직이 되도록 조정하는 제어의 한 예를 도시하는 모식도이다.
도시한 예에서, 1401은, 계측 대상물(2)의 계측면이, 경사 측정 장치(1a∼1c)의 광축 및 몸체(100)의 장축에 대해 경사각도(θ)를 갖는 경우를 나타낸다. 이때, 제어 시스템(300)은, 경사 측정 장치(1a∼1c)의 각각에서의 계측 결과에 의거하여, 경사각도(θ)를 산출할 수 있다.
1402는, 1401의 상태에서 산출한 경사각도(θ)를 보정한 후의 상태를 나타낸다. 즉, 제어 시스템(300)은, 산출한 경사각도(θ)를 해소하도록, 작용점(160)을 포함하는 몸체(100) 전체를 구동시킨다. 경사각도(θ)의 크기에 대해, 서보모터(120a 및 120b)를 어떻게 구동시키면 당해 경사각도(θ)를 해소할 수 있는지에 관해서는, 미리 PLC(140)에 설정되어도 좋고, PC(150)를 이용하여 유저가 설정하여도 좋다. 또한, 제어 시스템(300)의 상태를 진단한 결과에 응하여 적절히 갱신되어도 좋다.
(경사각도 산출 처리의 흐름)
본 실시 형태에 관한 제어 시스템(300)이 실행하는 처리의 흐름에 관해, 도 15를 이용하여 설명한다. 도 15는, 본 실시 형태에 관한 제어 시스템(300)에서, 경사각도를 산출하는 처리의 한 예를 도시하는 플로우 차트이다.
우선, PLC(140)는, 경사 측정 장치(1a∼1c)의 제어를 시작한다(S31). 경사 측정 장치(1a∼1c)는, 센서 헤드(30a∼30c)의 각각으로부터 광을 조사하는, 계측면상의 복수의 스폿을 설정한다(S32). 다음에, 경사 측정 장치(1a∼1c)는, S32에서 설정한 복수의 스폿의 각각에 대해, 센서 헤드(30a∼30c)를 이용하여, 자신이 구비하는 광원(10)으로부터의 조사광을 조사한다(S33). 그 후, 처리는 S34로 진행한다.
S34에서, PLC(140)는, 경사 측정 장치(1a∼1c)의 각각에서, 센서 헤드(30a∼30c)에서의, 수광면부터 계측면상의 각 스폿까지의 거리(di)의 취득이 완료되었는지의 여부를 판정한다(S34). 취득이 완료되었다고 판정한 경우(S34에서 YES), PLC(140)는, 경사 측정 장치(1a∼1c)의 각각에서 모든 스폿에 대한 거리(di)의 취득이 완료되었는지의 여부를 판정한다(S35). 취득이 완료되지 않았다고 판정한 경우(S35에서 NO), PLC(140)는 경사 측정 장치(1a∼1c)를 제어하여, 현재의 스폿에 대한 광의 조사를 정지하고, 다음의 스폿에의 조사를 시작한다(S36). 그후, 처리는 재차 S34로 진행한다. 한편, 취득이 완료되었다고 판정한 경우(S35에서 YES), PLC(140)는, 상기 실시 형태 1과 같은 방법을 이용하여 x축 방향의 경사각도를 산출하고(S37), 또한 y축 방향의 경사각도를 산출한다(S38).
이상의 처리에 의해, 제어 시스템(300)은, 경사 측정 장치(1a∼1c)를 이용하여 거리(di)를 취득하고, 또한, 계측면의 x축 방향의 경사각도 및 y축 방향의 경사각도를 각각 산출할 수 있다.
(위치 제어 처리의 흐름)
본 실시 형태에 관한 제어 시스템(300)이 실행하는 처리의 흐름에 관해, 도 16을 이용하여 설명한다. 도 16은, 본 실시 형태에 관한 제어 시스템(300)에서, 산출한 경사각도(θ)에 의거하여 계측면에 대해 작용점(160)을 연직으로 배치시키는 처리의 한 예를 도시하는 플로우 차트이다. 또한, 이하의 설명에서는 계측면에 대한 연직 방향을 z축 방향으로 하고, 서보모터(120a)는 작용점(160)을 연직 방향으로 구동시키도록 구성되어 있는 것으로 한다. 한편, 경사각도(θ)와 같은 방향을 θ축 방향으로 하고, 서보모터(120b)는 작용점(160)을 θ축 방향으로 구동시키도록 구성되어 있는 것으로 한다.
우선, PLC(140)는, 작용점(160)을 계측면에 대해 연직으로 하기 위해 필요한, 서보모터(120a 및 120b)의 각각에 대한 제어량을 산출한다(S41). 예를 들면, 서보모터(120b)를 구동시킬 때, 작용점(160)이 계측면과 접촉하는 경우는, 당해 작용점(160)이 계측면으로부터 멀어지도록 서보모터(120a)를 구동시켜, z축 방향의 구동 제어를 행한다. 또한, 경사각도(θ)가 0이 아닌 경우는, 경사각도(θ)=0으로 되도록 서보모터(120b)를 구동시킨다.
다음에, PLC(140)는, z축 방향에 대한 구동 제어가 필요한지의 여부를 판정한다(S42). 구동 제어가 필요하다고 판정한 경우(S42에서 YES), PLC(140)는 서보 드라이버(130a)에 제어 명령을 송신함에 의해, 서보모터(120a)를 구동시켜서, 작용점(160)의 z축 방향의 동작을 제어한다(S43). 그후, 처리는 S44로 진행한다. 한편, z축 방향에 대한 구동 제어가 필요하지 않다고 판정한 경우(S42에서 NO), 처리는 S44로 직접 진행한다. S44에서, PLC(140)는, θ축 방향에 대한 구동 제어가 필요한지의 여부를 판정한다(S44). 구동 제어가 필요하다고 판정한 경우(S44에서 YES), PLC(140)는 서버 드라이버(130b)에 제어 명령을 송신함에 의해, 서보모터(120b)를 구동시켜서, 작용점(160)의 θ축 방향의 동작을 제어한다(S45). 한편, θ축 방향에 대한 구동 제어가 필요하지 않다고 판정한 경우(S44에서 NO), 일련의 처리를 종료한다.
이상의 처리에 의해, 제어 시스템(300)은, 산출완료의 계측면의 경사각도(θ)에 의거하여, 작용점(160)이 계측면에 대해 연직이 되도록 당해 경사각도(θ)를 보정할 수 있다.
그러므로, 본 실시 형태에 관한 제어 시스템(300)은, 경사 측정 장치(1a∼1c) 및 위치 제어 장치(200)를 이용하여, 계측 대상물(2)의 계측면의 경사각도를 산출할 수 있다. 또한, 제어 시스템(300)은, 위치 제어 장치(200)를 이용하여, 산출한 경사각도를 지우도록 작용점(160)과 계측면 사이의 위치 관계를 제어할 수 있다. 이에 의해, 계측면에 대해 작용점(160)을 항상 연직으로 배치할 수 있다. 따라서 예를 들면, 조사광의 광축과 평행하게 배치된 공작기계를 이용하여, 계측면에 대해 항상 연직 방향에서 가공을 시행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서, 경사 측정 장치(1a∼1c)는, 이들 전부를 이용하여 계측면의 경사각도를 산출하는 것이 가능한 구성이라면, 어떤 것이라도 좋다. 예를 들면, 센서 헤드(30a∼30c)로부터는, 각각 하나씩만 조사광을 계측면상이 다른 스폿에 조사하는 구성이라도 좋다. 또한, 이와 같은 구성에서는, 경사 측정 장치(1a∼1c)는, 단독으로는 계측면의 경사각도를 산출할 수 없지만, 이들을 조합시킴에 의해, 경사각도를 산출할 수 있다. 또한, 센서 헤드(30a∼30c)를 이용하여 계측면의 경사각도를 산출할 수 있는 것이면, 어떤 구성이라도 좋다. 예를 들면, 하나의 경사 측정 장치(1)가 센서 헤드(30a∼30c)의 전부와 광학적으로 접속되어 있고, 각 센서 헤드에서 수광한 반사광에 의거하여, 각 센서 헤드의 광축의 각각에 대한 계측면의 경사각도를 산출하는 구성이라도 좋다.
[실시 형태 3]
본 발명의 실시 형태 3에 관해, 도 13을 참조하면서 설명한다.
(제어 시스템의 구성)
본 실시 형태에 관한 제어 시스템(300)의 구성에 관해, 도 13을 이용하여 설명한다. 본 실시 형태에 관한 제어 시스템(300)은, 기본적인 구성은 상기 실시 형태 2와 동일하지만, 일부 구성이 다르다. 본 실시 형태에서, PLC(140)는, 계측 대상물(2)의 계측면의 경사각도(θ)에 관해, 당해 계측면상의 상대 위치와 함께 취득할 수 있다. 또한, PLC(140)는, 계측면상의 복수의 위치에 대해, 각 위치에서의 계측면의 경사각도(θ) 및 계측면상의 상대 위치를 취득할 수 있다. 그리고, PC(150)는, PLC(140)에서 산출한 계측면의 면상의 복수의 스폿에서 산출한, 센서 헤드(30a∼30c)의 광축에 대한 계측면의 경사각도(θ)에 의거하여, 계측 대상물(2)의 경사각도의 프로파일을 작성할 수 있다. 또한, 프로파일은, PC(150)에서 작성하여도 좋고, PLC(140)에서 작성하여도 좋다. 또한, 경사 측정 장치(1a∼1c)에서, 처리부(50)에 프로파일을 작성하고, PLC(140)에서 수집하는 구성이라도 좋다.
상기한 구성에 의하면, 경사 측정 장치는, 계측면에 관해, 경사각도의 프로파일을 작성할 수 있다. 이에 의해, 유저는, 프로파일에 의거하여 계측면에 대한 다양한 처리를 행할 수가 있다. 예를 들면, 계측면의 가공을 정밀하게 행할 수 있다.
[기타]
상기 실시 형태 2 및 3에서, 위치 제어 장치(200)는, 계측 대상물(2)을 고정하고, 작용점(160)을 포함하는 몸체(100) 전체를 구동함에 의해 경사각도(θ)를 보정하는 구성이었지만, 경사각도(θ)를 보정하는 것이 가능한 구성이라면, 어떤 구성이라도 좋다. 예를 들면, 작용점(160)을 포함하는 몸체(100) 전체를 고정하고, 계측 대상물(2)의 상대 위치를 변경하도록, 액추에이터(110) 및 서보모터(120)가 구성되어 있어도 좋다.
상기 실시 형태 3에서, 제어 시스템(300)은, 계측 대상물(2)의 경사각도의 프로파일을 작성하는 구성이었지만, 작성된 프로파일에 의거하여 유저가 당해 제어 시스템(300)에 지시를 행하는 것이 가능한 구성이라도 좋다. 예를 들면, PC(150)가 터치패널을 구비하고, 터치패널상에 표시된 프로파일에 대해 유저가 입력한 내용에 응하여 작용점(160)의 위치를 제어하는 것이 가능한 구성이라도 좋다.
[소프트웨어에 의한 실현례]
경사 측정 장치(1)의 제어 블록(특히 처리부(50))은, 집적회로(IC칩) 등에 형성된 논리 회로(하드웨어)에 의해 실현하여도 좋고, CPU(Central Processing Unit)를 이용하여 소프트웨어에 의해 실현하여도 좋다.
후자인 경우, 경사 측정 장치(1)는, 각 기능을 실현하는 소프트웨어인 프로그램의 명령을 실행하는 CPU, 상기 프로그램 및 각종 데이터가 컴퓨터(또는 CPU)에서 판독 가능하게 기록된 ROM(Read Only Memory) 또는 기억 장치(이들을 「기록 매체」라고 칭한다), 상기 프로그램을 전개하는 RAM(Random Access Memory) 등을 구비하고 있다. 그리고, 컴퓨터(또는 CPU)가 상기 프로그램을 상기 기록 매체로부터 판독하여 실행함에 의해, 본 발명의 목적이 달성된다. 상기 기록 매체로서는, 「일시적이 아닌 유형의 매체」, 예를 들면, 테이프, 디스크, 카드, 반도체 메모리, 프로그래머블한 논리 회로 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 프로그램은, 그 프로그램을 전송 가능한 임의의 전송 매체(통신 네트워크나 방송파 등)를 통하여 상기 컴퓨터에 공급되어도 좋다. 또한, 본 발명의 한 양태는, 상기 프로그램이 전자적인 전송에 의해 구현화된, 반송파에 매입된 데이터 신호의 형태라도 실현될 수 있다.
본 발명은 상술한 각 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 여러가지의 변경이 가능하고, 다른 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합시켜서 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
[정리]
본 발명의 양태 1에 관한 경사 측정 장치(1)는, 광원(10)과, 상기 광원으로부터의 조사광에 대해 배치되는, 상기 조사광을 계측 대상물(2)에 조사하고, 상기 계측 대상물의 계측면으로부터의 반사광을 수광하는 광학계(센서 헤드(30))와, 상기 광학계에서 수광된 상기 반사광을 각 파장 성분으로 분리하는 적어도 하나의 분광기(42)와, 상기 분광기에 의한 분광 방향에 대응시켜서 복수의 수광 소자가 배치된 검출기(44)를 포함하는 수광부(40)와, 상기 광학계와 상기 수광부를 광학적으로 접속하는, 복수의 코어를 포함하는 도광부(20)와, 상기 계측면의 면상의 복수의 위치의 각각에 대해 조사된 복수의 조사광에 대한, 당해 복수의 위치로부터의 상기 반사광에 의거하여, 상기 조사광의 광축에 대한 상기 계측면의 경사각도를 산출하는 처리부(50)를 구비하고 있는 구성이다.
상기한 구성에 의하면, 경사 측정 장치는, 계측면의 면상의 복수의 위치로부터의 반사광에 의거하여 당해 계측면의 경사각도를 산출할 수 있다. 이에 의해, 경사 측정 장치는, 계측 대상물의 측정에서, 계측면의 경사를 고려한 적절한 측정을 행하는 것이 가능해진다. 따라서 계측 대상물의 측정에 관해, 편리성에 우수한 경사 측정 장치를 제공할 수 있다는 효과를 이룬다.
본 발명의 양태 2에 관한 경사 측정 장치(1)는, 상기 양태 1에서, 상기 처리부(50)는, 상기 복수의 위치의 각각과 당해 복수의 위치의 각각으로부터의 상기 반사광에 대한 상기 광학계(센서 헤드(30))의 수광면과의 사이의 거리와, 당해 복수의 위치의 각각에 대한 상기 복수의 조사광에서의 상기 복수의 코어의 상대 거리에 의거하여, 상기 계측면의 경사각도를 산출하는 구성으로 하여도 좋다.
상기한 구성에 의하면, 경사 측정 장치는, 계측면의 면상의 복수의 위치에 광을 조사함에 의해, 당해 복수의 위치와 광학계의 수광면과의 사이의 거리와, 조사광에서의 코어끼리의 상대 위치로부터 경사각도를 산출할 수 있다.
본 발명의 양태 3에 관한 경사 측정 장치(1)는, 상기 양태 1 또는 2에서, 상기 처리부(50)는, 상기 계측면의 상기 경사각도가, 소정의 임계치 이상인 경우는, 상기 경사각도가 상기 소정의 임계치 이상인 것을 유저에게 통지하는 구성으로 하여도 좋다.
상기한 구성에 의하면, 유저는, 계측면의 경사각도가 소정의 임계치 이상인지의 여부를 알 수 있다. 이에 의해, 유저는, 계측 대상물이 측정에 적합한 상태로 설치되어 있는지의 여부를 판단할 수 있다. 따라서 계측 대상물의 측정에 관해, 당해 계측 대상물을 측정에 적합한 상태로 조정하여 측정할 수 있는, 편리성에 우수한 경사 측정 장치를 제공할 수 있다는 효과를 이룬다.
본 발명의 양태 4에 관한 경사 측정 장치(1)는, 상기 양태 3에서, 상기 처리부(50)는, 또한, 상기 복수의 수광 소자에서의 검출치가 소정의 하한치 미만인 경우는, 상기 경사각도가 상기 소정의 임계치 이상인 것을 유저에게 통지하는 구성으로 하여도 좋다.
상기한 구성에 의하면, 유저는, 계측면의 경사각도가 소정의 임계치 이상이고, 또한 복수의 수광 소자에서의 검출치가 소정의 하한치 미만인지의 여부를 알 수 있다. 이에 의해, 예를 들면, 유저는, 측정 결과에서, 계측면의 경사각도가 소정의 임계치 이상이라고 된 경우에, 복수의 수광 소자에서의 검출치가 낮은 때는, 당해 측정에서의 반사광의 강도가 낮고, 측정 결과의 신용도가 낮다고 평가할 수 있다. 유저는, 이와 같은 때에, 당해 측정 결과를 무시할 수 있다. 따라서 계측 대상물의 측정에 관해, 반사광의 강도에 의거하여 측정 결과의 신용도를 평가할 수 있는, 편리성에 우수한 경사 측정 장치를 제공할 수 있다는 효과를 이룬다.
본 발명의 양태 5에 관한 경사 측정 장치(1)는, 상기 양태 1∼4의 어느 하나에서, 상기 도광부(20)는 하나의 케이블 내에 복수의 코어를 포함하고, 상기 복수의 코어의 상대 위치에 의거하여 상기 경사각도를 산출하는 구성으로 하여도 좋다.
상기한 구성에 의하면, 복수의 코어의 상대 위치를 작게 할 수 있다. 이에 의해, 경사 측정 장치는, 복수의 코어의 상대 위치에 대응하는, 계측면의 면상의 미소 영역의 경사각도를 산출할 수 있다. 따라서 계측 대상물의 계측면의 면상의 경사각도를 고정밀도로 계측할 수 있는, 편리성을 향상한 경사 측정 장치를 제공할 수 있다는 효과를 이룬다.
본 발명의 양태 6에 관한 경사 측정 장치(1)는, 상기 양태 5에서, 상기 복수의 코어는, 복수의 상기 광원의 각각(10a∼10d)에 대해 광학적으로 접속되어 있고, 상기 처리부(50)는, 상기 복수의 광원을 하나씩 순차적으로 발광시킴에 의해, 당해 복수의 광원의 각각에 대응하는 상기 복수의 코어를 경유하여, 상기 조사광을 상기 계측면의 면상의 상기 복수의 위치에 대해 조사하는 구성으로 하여도 좋다.
상기한 구성에 의하면, 계측 대상물의 계측면에 대해, 하나의 코어를 경유한 조사광이 하나씩, 순번대로 투광된다. 이에 의해, 복수의 코어를 경유한 복수의 조사광에 의한 간섭을 억제한 계측을 행할 수가 있다.
본 발명의 양태 7에 관한 경사 측정 장치(1)는, 상기 양태 5에서, 상기 광원(10)으로부터의 조사광을 상기 도광부(20)에 포함되는 복수의 코어의 각각에 선택적으로 줄 수 있는 선택부(멀티플렉서(12))를 또한 구비하고, 상기 처리부(50)는, 상기 선택부를 이용하여 선택한 상기 코어를 경유하여, 상기 조사광을 상기 계측면의 면상의 상기 복수의 위치에 대해 조사하는 구성으로 하여도 좋다.
상기한 구성에 의하면, 계측 대상물의 계측면에 대해, 선택부에 의해 선택된 하나의 코어를 경유한 조사광이 하나씩, 순번대로 투광된다. 이에 의해, 복수의 코어를 경유한 복수의 조사광에 의한 간섭을 억제한 계측을 행할 수가 있다.
본 발명의 양태 8에 관한 경사 측정 장치(1)는, 상기 양태 5에서, 복수의 상기 수광부(40a∼40d)를 구비하고 있고, 상기 복수의 수광부의 각각은, 상기 복수의 코어의 각각과 1대1로 접속되어 있고, 상기 처리부(50)는, 상기 복수의 수광부의 각각이 갖는 복수의 검출기(42a∼42d)의 각각에서의 상기 복수의 수광 소자의 검출치에 의거하여, 상기 복수의 위치의 각각과, 당해 복수의 위치의 각각으로부터의 상기 반사광에 대한 상기 광학계(센서 헤드(30))의 수광면과의 사이의 거리를 산출하는 구성으로 하여도 좋다.
상기한 구성에 의하면, 검출기는, 자신에게 1대1 대응하는 코어를 경유한 반사광만을 검출할 수 있다. 이에 의해, 복수의 코어를 경유한 복수의 반사광에 대해, 하나의 검출기에 검출하는 경우와 비교하여, 반사광끼리의 간섭을 억제할 수 있다.
본 발명의 양태 9에 관한 경사 측정 장치(1)는, 상기 양태 5에서, 상기 복수의 수광 소자는, 상기 검출기(44)의 검출면상에 2차원 배치되어 있고, 상기 처리부(50)는, 상기 복수의 수광 소자의 검출치에 의거하여, 상기 복수의 위치의 각각과, 당해 복수의 위치의 각각으로부터의 상기 반사광에 대한 상기 광학계(센서 헤드(30))의 수광면과의 사이의 거리를 산출하는 구성으로 하여도 좋다.
상기한 구성에 의하면, 검출기는, 복수의 코어를 경유한 복수의 반사광에 대해, 2차원 배치된 복수의 수광 소자에서의 검출치의 피크에 의거하여, 당해 복수의 코어의 상대 위치를 검지할 수 있다. 이에 의해, 복수의 반사광에 의한 간섭이 생기는 경우라도 복수의 코어의 상대 위치를 검지하고, 당해 상대 위치에 의거하여 경사각도를 산출할 수 있는 경사 측정 장치를 제공할 수 있다는 효과를 이룬다.
본 발명의 양태 10에 관한 경사 측정 장치(1a∼1c)는, 상기 양태 1∼4의 어느 하나에서, 복수의 상기 광학계(센서 헤드(30a∼30c))를 구비하고 있고, 상기 처리부(50)는, 상기 복수의 광학계에서 수광한 상기 반사광에 의거하여, 상기 광축에 대한 상기 계측면의 경사각도를 산출하는 구성으로 하여도 좋다.
상기한 구성에 의하면, 복수의 광학계의 각각에 관해, 계측 대상물의 계측면의 면상의 경사각도를 산출할 수 있다.
본 발명의 양태 11에 관한 경사 측정 장치(1)는, 상기 양태 1∼10의 어느 하나에서, 상기 처리부(50)는, 상기 계측면의 면상의 복수의 위치에서 산출한 상기 광축에 대한 상기 계측면의 경사각도에 의거하여, 당해 경사각도의 프로파일을 작성하는 구성으로 하여도 좋다.
상기한 구성에 의하면, 경사 측정 장치는, 계측면에 관해, 경사각도의 프로파일을 작성할 수 있다. 이에 의해, 유저는, 프로파일에 의거하여 계측면에 대한 다양한 처리를 행할 수가 있다. 예를 들면, 계측면의 가공을 정밀하게 행할 수 있다.
본 발명의 양태 12에 관한 제어 시스템(300)은, 상기 양태 1∼11의 어느 하나에 기재된 경사 측정 장치(1)와, 당해 경사 측정 장치에서 산출된 경사각도를 지우도록, 상기 계측면에 대해 작용하는 작용점과 당해 계측면과의 사이의 배치 관계를 제어하는 위치 제어 장치(200)를 구비하고 있는 구성으로 하여도 좋다.
상기한 구성에 의하면, 경사 측정 장치가 계측 대상물의 계측면에 관해, 그 경사각도를 산출하면, 위치 제어 장치는, 당해 경사각도를 지우도록 당해 경사 측정 장치와 계측면과의 사이의 위치 관계를 제어할 수 있다. 이에 의해, 계측면에 대해 광학계를 항상 연직으로 배치할 수 있다. 따라서 예를 들면, 조사광의 광축과 평행하게 배치된 공작 기계를 이용하여, 계측면에 대해 항상 연직 방향에서 가공을 시행할 수 있다.
1 : 경사 측정 장치
2 : 계측 대상물
10, 10a∼10d : 광원
20 : 도광부
21, 21a∼21d : 입력측 케이블
22, 22a∼22d : 출력측 케이블
23, 23a∼23d : 2×1 커플러
24, 24a∼24d : 헤드측 케이블
30, 30a∼30c : 센서 헤드(광학계)
32 : 색수차 유닛
34 : 대물 렌즈
40, 40a∼40d : 수광부
42, 42a∼42d : 분광기
44, 44a∼44d : 검출기
50 : 처리부
60 : 표시부
62 : 표시 세그먼트
64 : 경사 표시 램프
70 : 출력부
200 : 위치 제어 장치
300 : 제어 시스템

Claims (12)

  1. 광원과,
    상기 광원으로부터의 조사광에 대해 배치되는, 상기 조사광을 계측 대상물에 조사하고, 상기 계측 대상물의 계측면으로부터의 반사광을 수광하는 광학계와,
    상기 광학계에서 수광된 상기 반사광을 각 파장 성분으로 분리하는 적어도 하나의 분광기와,
    상기 분광기에 의한 분광 방향에 대응시켜서 복수의 수광 소자가 배치된 검출기를 포함하는 수광부와,
    상기 광학계와 상기 수광부를 광학적으로 접속하는, 복수의 코어를 포함하는 도광부와,
    상기 계측면의 면상의 복수의 위치의 각각에 대해 조사된 복수의 조사광에 대한, 당해 복수의 위치로부터의 상기 반사광에 의거하여, 상기 조사광의 광축에 대한 상기 계측면의 경사각도를 산출하는 처리부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 경사 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 복수의 위치의 각각과 당해 복수의 위치의 각각으로부터의 상기 반사광에 대한 상기 광학계의 수광면과의 사이의 거리와, 당해 복수의 위치의 각각에 대한 상기 복수의 조사광에서의 상기 복수의 코어의 상대 거리에 의거하여, 상기 계측면의 경사각도를 산출하는 것을 특징으로 하는 경사 측정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 계측면의 상기 경사각도가, 소정의 임계치 이상인 경우는, 상기 경사각도가 상기 소정의 임계치 이상인 것을 유저에게 통지하는 것을 특징으로 하는 경사 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 처리부는, 또한, 상기 복수의 수광 소자에서의 검출치가 소정의 하한치 미만인 경우는, 상기 경사각도가 상기 소정의 임계치 이상인 것을 유저에게 통지하는 것을 특징으로 하는 경사 측정 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도광부는 하나의 케이블 내에 복수의 코어를 포함하고,
    상기 복수의 코어의 상대 위치에 의거하여 상기 경사각도를 산출하는 것을 특징으로 하는 경사 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 코어는, 복수의 상기 광원의 각각에 대해 광학적으로 접속되어 있고,
    상기 처리부는, 상기 복수의 광원을 하나씩 순차적으로 발광시킴에 의해, 당해 복수의 광원의 각각에 대응하는 상기 복수의 코어를 경유하여, 상기 조사광을 상기 계측면의 면상의 상기 복수의 위치에 대해 조사하는 것을 특징으로 하는 경사 측정 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 광원으로부터의 조사광을 상기 도광부에 포함되는 복수의 코어의 각각에 선택적으로 줄 수 있는 선택부를 또한 구비하고,
    상기 처리부는, 상기 선택부를 이용하여 선택한 상기 코어를 경유하여, 상기 조사광을 상기 계측면의 면상의 상기 복수의 위치에 대해 조사하는 것을 특징으로 하는 경사 측정 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    복수의 상기 수광부를 구비하고 있고,
    상기 복수의 수광부의 각각은, 상기 복수의 코어의 각각과 1대1로 접속되어 있고,
    상기 처리부는, 상기 복수의 수광부의 각각이 갖는 복수의 검출기의 각각에서의 상기 복수의 수광 소자의 검출치에 의거하여, 상기 복수의 위치의 각각과, 당해 복수의 위치의 각각으로부터의 상기 반사광에 대한 상기 광학계의 수광면과의 사이의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 경사 측정 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 수광 소자는, 상기 검출기의 검출면상에 2차원 배치되어 있고,
    상기 처리부는, 상기 복수의 수광 소자의 검출치에 의거하여, 상기 복수의 위치의 각각과, 당해 복수의 위치의 각각으로부터의 상기 반사광에 대한 상기 광학계의 수광면과의 사이의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 경사 측정 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    복수의 상기 광학계를 구비하고 있고,
    상기 처리부는, 복수의 상기 광학계에서 수광한 상기 반사광에 의거하여, 상기 광축에 대한 상기 계측면의 경사각도를 산출하는 것을 특징으로 하는 경사 측정 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 계측면의 면상의 복수의 위치에서 산출한 상기 광축에 대한 상기 계측면의 경사각도에 의거하여, 당해 경사각도의 프로파일을 작성하는 것을 특징으로 하는 경사 측정 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 기재된 경사 측정 장치와,
    당해 경사 측정 장치에서 산출된 경사각도를 지우도록, 상기 계측면에 대해 작용하는 작용점과 당해 계측면과의 사이의 배치 관계를 제어하는 위치 제어 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6862303B2 (ja) * 2017-06-30 2021-04-21 株式会社ミツトヨ 光学測定装置
JP6969453B2 (ja) * 2018-03-12 2021-11-24 オムロン株式会社 光学計測装置
JP7062518B2 (ja) * 2018-05-25 2022-05-06 株式会社キーエンス 共焦点変位計
CN108871278B (zh) * 2018-08-19 2023-07-25 天津大学 一种液体表面反射式双轴光电水平仪及方法
CN109269444A (zh) * 2018-09-19 2019-01-25 贵州航天电子科技有限公司 一种伺服机构角度标定测量方法
CN109352423B (zh) * 2018-09-29 2021-05-28 西安飞机工业（集团）有限责任公司 数控机床ab摆角精度检测系统
CN109015336B (zh) * 2018-10-26 2023-09-29 飞磁电子材料(东莞)有限公司 一种t型铁氧体磁芯的研磨面平行度检测系统及方法
WO2023272704A1 (zh) * 2021-07-01 2023-01-05 重庆康佳光电技术研究院有限公司 检测膜及制作方法、芯片键合检测方法及装置、分类方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6457103A (en) * 1987-08-28 1989-03-03 Toyota Motor Corp Measuring apparatus of distance and inclination angle
JPH02171608A (ja) * 1988-12-23 1990-07-03 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 距離・角度測定装置
JP2005121370A (ja) 2003-10-14 2005-05-12 Canon Inc 表面形状測定装置および表面形状測定方法
JP2005275120A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Toshiba Corp スクリーン傾斜検出装置、スクリーン傾斜検出方法、及び投写型プロジェクタ装置
JP4040825B2 (ja) * 2000-06-12 2008-01-30 富士フイルム株式会社 画像撮像装置及び距離測定方法
JP2012208102A (ja) 2011-03-14 2012-10-25 Omron Corp 共焦点計測装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6044806A (ja) 1983-08-22 1985-03-11 Showa Electric Wire & Cable Co Ltd 物体の位置検出装置
US6094268A (en) * 1989-04-21 2000-07-25 Hitachi, Ltd. Projection exposure apparatus and projection exposure method
JP2002080852A (ja) 2000-06-23 2002-03-22 Nkk Corp コークス炉炉壁形状計測方法
US6921920B2 (en) * 2001-08-31 2005-07-26 Smith & Nephew, Inc. Solid-state light source
JP3930784B2 (ja) 2001-09-17 2007-06-13 シャープ株式会社 傾斜量検出装置
JP2008267898A (ja) * 2007-04-18 2008-11-06 Sharp Corp 光位置検出装置および電子機器
WO2009032094A1 (en) 2007-08-31 2009-03-12 Abb Ltd. Web thickness measurement device
JP5513017B2 (ja) 2009-06-15 2014-06-04 日本電信電話株式会社 角度測定装置
KR101106167B1 (ko) 2009-07-13 2012-01-20 (주)카이센 광섬유센서를 이용한 경사 측정 장치
JP2011033411A (ja) 2009-07-30 2011-02-17 Soka Univ 傾斜角度計測素子、傾斜計
US8194251B2 (en) * 2010-08-26 2012-06-05 Mitutoyo Corporation Method for operating a dual beam chromatic point sensor system for simultaneously measuring two surface regions
CN202083389U (zh) 2011-05-23 2011-12-21 南京航空航天大学 基于光纤布拉格光栅的倾角传感器
JP5674050B2 (ja) 2012-08-28 2015-02-18 横河電機株式会社 光学式変位計
DE102012111008B4 (de) * 2012-11-15 2014-05-22 Precitec Optronik Gmbh Optisches Messverfahren und optische Messvorrichtung zum Erfassen einer Oberflächentopographie
TWM458545U (zh) 2012-11-27 2013-08-01 Univ Nat Kaohsiung 1St Univ Sc 光纖傾斜感測裝置
JP5966982B2 (ja) 2013-03-15 2016-08-10 オムロン株式会社 共焦点計測装置
US9041914B2 (en) * 2013-03-15 2015-05-26 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate scanner and method of operation
CN103868464A (zh) 2014-03-27 2014-06-18 西安交通大学 一种纳米压印工作台主动调平检测用传感器
JP6428411B2 (ja) * 2015-03-18 2018-11-28 カシオ計算機株式会社 描画装置及び爪傾き検出方法
US20180341009A1 (en) * 2016-06-23 2018-11-29 Apple Inc. Multi-range time of flight sensing

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6457103A (en) * 1987-08-28 1989-03-03 Toyota Motor Corp Measuring apparatus of distance and inclination angle
JPH02171608A (ja) * 1988-12-23 1990-07-03 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 距離・角度測定装置
JP4040825B2 (ja) * 2000-06-12 2008-01-30 富士フイルム株式会社 画像撮像装置及び距離測定方法
JP2005121370A (ja) 2003-10-14 2005-05-12 Canon Inc 表面形状測定装置および表面形状測定方法
JP2005275120A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Toshiba Corp スクリーン傾斜検出装置、スクリーン傾斜検出方法、及び投写型プロジェクタ装置
JP2012208102A (ja) 2011-03-14 2012-10-25 Omron Corp 共焦点計測装置

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