KR20180104548A

KR20180104548A - 광학 계측 장치 및 광학 계측 장치용 어댑터

Info

Publication number: KR20180104548A
Application number: KR1020170173951A
Authority: KR
Inventors: 마사루 호리에
Original assignee: 오므론 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2018-09-21
Also published as: US20180259392A1; CN108571926B; US10641654B2; CN108571926A; TWI653429B; JP2018151231A; KR102047105B1; JP6834623B2; TW201833509A

Abstract

센서 헤드와 컨트롤러가 분리된 광학 계측 장치에 있어서, 캘리브레이션의 데이터를 용이하게 관리하기 위한 수단을 제공한다.
광학 계측 장치(100)는 투광부(21)와, 수광부(24)와, 제어부(25)를 포함하는 컨트롤러(20)와, 광학계와 케이블(11)을 포함하는 헤드부(10)와, 헤드부(10)의 케이블(11) 및 컨트롤러(20)에 전기적 또는 광학적으로 접속 가능하게 구성되고, 또한 케이블(11) 및 컨트롤러(20)에 착탈 가능하게 구성된 어댑터(13)를 구비한다. 어댑터(13)는 헤드부에 의한 계측값을 보정하기 위한 캘리브레이션 데이터를 기억한 ROM(31)를 포함한다.

Description

광학 계측 장치 및 광학 계측 장치용 어댑터{OPTICAL MEASURING APPARATUS AND ADAPTER FOR OPTICAL MEASURING APPARATUS}

본 발명은 광학 계측 장치 및 광학 계측 장치용 어댑터에 관한 것이다.

센서 헤드와 컨트롤러가 분리되고, 광 파이버에 의해 센서 헤드와 컨트롤러가 접속된 광학 계측 장치가 알려져 있다. 예컨대, 일본공개특허 2012－208102호 공보(특허 문헌 1)는 공초점 광학계를 이용하여 비접촉으로 계측 대상물의 변위를 계측하는 공초점 계측 장치를 개시한다. 이 계측 장치는 헤드부, 컨트롤러부, 및 헤드부와 컨트롤러부 사이의 광로를 구성하는 광 파이버를 갖는다.

특허문헌 1 : 일본공개특허 2012－208102호 공보

센서에 의한 정확한 계측을 위해 센서 헤드의 계측값의 캘리브레이션이 필요한 경우가 있다. 그러나, 일본공개특허 2012－208102호 공보(특허 문헌 1)에 개시된 헤드부는 전자 부품을 가지고 있지 않으므로, 캘리브레이션의 결과를 보유할 수 없다. 한편, 캘리브레이션 데이터를 기억하는 메모리를 센서 헤드와 별도로 관리하는 경우에는 관리가 번잡해진다.

본 발명의 목적은, 센서 헤드와 컨트롤러가 분리된 광학 계측 장치에 있어서, 캘리브레이션의 데이터를 용이하게 관리하기 위한 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 국면에 따른 광학 계측 장치는, 계측 대상으로 투광되는 조사광을 발생시키는 투광부와, 계측 대상으로부터의 반사광을 수광하는 수광부와, 수광부의 수광량에 기초하여 계측값을 산출하는 제어부를 포함하는 컨트롤러와, 조사광을 계측 대상으로 투광하고, 또한 계측 대상으로부터의 반사광을 수광하기 위한 광학계와, 컨트롤러의 투광부로부터의 조사광을 광학계로 전달함과 더불어, 반사광을 광학계로부터 컨트롤러의 수광부로 전달하기 위한 케이블을 포함하는 센서 헤드와, 센서 헤드의 케이블 및 컨트롤러에 전기적 또는 광학적으로 접속 가능하게 구성되고, 또한 케이블 및 컨트롤러에 착탈 가능하게 구성된 어댑터를 구비한다. 어댑터는 센서 헤드에 의한 계측값을 보정하기 위한 캘리브레이션 데이터를 기억한 메모리를 포함한다.

상기 구성에 의하면, 센서 헤드와 컨트롤러가 분리된 광학 계측 장치에 있어서, 캘리브레이션의 데이터를 용이하게 관리할 수 있다. 어댑터는 센서 헤드와 컨트롤러를 접속하기 위한 것이다. 캘리브레이션 데이터를 기억한 메모리(예컨대, ROM)를 어댑터에 내장함으로써, 캘리브레이션 데이터를 센서 헤드와 1 대 1로 연결하여 관리할 수 있다.

바람직하게는, 케이블은 연장 케이블의 제1단에 접속 가능하게 구성된다. 광학 계측 장치는 연장 케이블의 제2단과 컨트롤러 사이에, 어댑터와 함께 접속되도록 구성된 추가 어댑터를 더 구비한다. 추가 어댑터는 연장 케이블의 길이를 나타내는 데이터를 기억한 메모리를 포함한다.

상기 구성에 의하면, 연장 케이블의 접속시에도, 캘리브레이션 데이터를 센서 헤드와 1 대 1로 연결하여 관리할 수 있다. 또한 컨트롤러측에서는 케이블 길이를 인식할 수 있다.

바람직하게는, 케이블은 광 파이버를 포함한다. 어댑터는, 어댑터에 접속된 광 파이버의 단면(端面)을 촬상하고, 단면의 화상의 정보를 컨트롤러의 제어부로 출력하는 촬상부를 포함한다.

상기 구성에 의하면, 광 파이버의 단면을 관찰함으로써, 예컨대 컨트롤러는 광 파이버의 단면의 오염을 인식할 수 있다.

바람직하게는, 센서 헤드는 계측에 사용되지 않는 파장을 갖는 광을 발하는 발광부를 포함한다. 광학 계측 장치는 센서 헤드에 착탈 가능한 어태치먼트를 더 구비한다. 어태치먼트는 발광부를 구동하기 위한 전력을 무선에 의해 발광부로 공급하는 무선 송신부를 포함한다. 발광부는 센서 헤드의 식별 정보를 나타내는 광신호를, 케이블 및 어댑터를 통해 컨트롤러로 송신한다. 컨트롤러의 수광부는 광신호를 광전 변환하고, 식별 정보를 나타내는 전기 신호를 제어부로 출력한다.

상기 구성에 의하면, 헤드부와 캘리브레이션 데이터가 올바르게 대응하고 있는지를 컨트롤러가 판단할 수 있다.

바람직하게는, 어댑터는 메모리에 기억된 캘리브레이션 데이터를, 무선 신호에 의해 컨트롤러로 송신하는 무선 송신부를 포함한다. 컨트롤러는 무선 신호를 수신함으로써 캘리브레이션 데이터를 수신하고, 캘리브레이션 데이터를 제어부로 출력하는 데이터 수신부를 포함한다.

상기 구성에 의하면, 어댑터와 컨트롤러와의 접속을 위한 구성을 간소화할 수 있다.

바람직하게는, 케이블은 어댑터에 접속되기 위한 커넥터를 포함한다. 센서 헤드의 고유의 정보를 보유하는 IC칩이 커넥터에 실장된다.

상기 구성에 의하면, 컨트롤러는 센서 헤드의 식별 정보를 취득할 수 있으므로, 헤드부와 캘리브레이션 데이터가 올바르게 대응되는지 여부를 컨트롤러가 판단할 수 있다.

본 발명의 일 국면에 따른 광학 계측 장치용 어댑터는, 센서 헤드의 케이블 및 컨트롤러에 전기적 또는 광학적으로 접속 가능하게 구성되고, 또한 케이블 및 컨트롤러에 착탈 가능하게 구성된 어댑터이다. 컨트롤러는 계측 대상으로 투광되는 조사광을 발생시키는 투광부와, 계측 대상으로부터의 반사광을 수광하는 수광부와, 수광부의 수광량에 기초하여 계측값을 산출하는 제어부를 포함한다. 센서 헤드는 조사광을 계측 대상으로 투광하고, 또한 계측 대상으로부터의 반사광을 수광하기 위한 광학계를 포함한다. 케이블은 컨트롤러의 투광부로부터의 조사광을 광학계로 전달함과 더불어, 반사광을 광학계로부터 컨트롤러의 수광부로 전달하도록 구성된다. 어댑터는 센서 헤드에 의한 계측값을 보정하기 위한 캘리브레이션 데이터를 기억한 메모리를 포함한다.

상기 구성에 의하면, 센서 헤드와 컨트롤러가 분리된 광학 계측 장치에 있어서, 캘리브레이션의 데이터를 용이하게 관리할 수 있다.

바람직하게는, 케이블은 연장 케이블의 제1단에 접속 가능하게 구성된다. 어댑터는, 연장 케이블의 제2단과 컨트롤러 사이에, 추가 어댑터와 함께 접속된다. 추가 어댑터는 연장 케이블의 길이를 나타내는 데이터를 기억한 메모리를 포함한다.

바람직하게는, 케이블은 광 파이버를 포함한다. 어댑터는 어댑터에 접속된 광 파이버의 단면을 촬상하고, 단면의 화상의 정보를 컨트롤러의 제어부로 출력하는 촬상부를 더 포함한다.

바람직하게는, 어댑터는 메모리에 기억된 캘리브레이션 데이터를, 무선 신호에 의해 컨트롤러로 송신하는 무선 송신부를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 센서 헤드와 컨트롤러가 분리된 광학 계측 장치에 있어서, 캘리브레이션의 데이터를 용이하게 관리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태에 따른 광학 계측 장치의 일 예를 나타내는 모식도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 광학 계측 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 광 파이버 커넥터, ROM 내장 어댑터 및 컨트롤러 사이의 접속을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 캘리브레이션 데이터의 관리의 다른 예를 나타낸 모식도이다.
도 5는 캘리브레이션 데이터의 관리의 또 다른 예를 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태에 있어서, 연장된 파이버를 이용한 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태에 있어서, 복수의 연장된 파이버를 이용한 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 헤드부와 ROM과의 연결을 위한 별도의 구성을 이용하여 복수의 파이버를 배관에 통과시키는 경우의 과제를 설명한 모식도이다.
도 9는 컨트롤러의 제어부가 연장 케이블의 길이를 인식하기 위한 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시의 형태에 따른 어댑터의 추가 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10에 도시한 어댑터를 포함하는 광학 계측 장치의 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시의 형태에 따른 광학 계측 장치의 추가 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 12에 도시한 광학 계측 장치의 블록도이다.
도 14는 본 발명의 실시의 형태에 따른 어댑터의 다른 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 14에 도시한 어댑터를 포함하는 광학 계측 장치의 블록도이다.
도 16은 헤드부와 어댑터와의 대응 관계를 대조하기 위한 구성을 나타낸 모식도이다.
도 17은 도 16에 도시한 어댑터를 포함하는 광학 계측 장치의 블록도이다.

본 발명의 실시의 형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한 도면 중의 동일 또는 해당 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 그 설명은 반복하지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태에 따른 광학 계측 장치의 일 예를 나타내는 모식도이다. 도 1에 도시한 광학 계측 장치(100)는 공초점 광학계를 이용하여 계측 대상물(200)의 변위를 계측한다. 광학 계측 장치(100)는 헤드부(센서 헤드)(10)와, 광 파이버를 포함하는 케이블(11)과, 광 파이버 커넥터(12)와, 어댑터(13)와, 컨트롤러(20)를 구비하고 있다. 본 발명의 실시의 형태에서는, 헤드부(10)가 컨트롤러(20)로부터 분리되어 있으므로, 헤드부(10)를 컨트롤러(20)에 대해 자유롭게 이동시킬 수 있다.

헤드부(10)는 회절 렌즈(1)와, 대물 렌즈(2)와, 집광 렌즈(3)를 구비하고 있다. 회절 렌즈(1)는 복수 파장의 광을 출사하는 광원으로부터 출사하는 광에, 광축 방향을 따라 색수차를 발생시키는 광학 소자이다. 대물 렌즈(2)는 회절 렌즈(1) 보다 계측 대상물(200)측에 배치된다. 대물 렌즈(2)는 회절 렌즈(1)에서 색수차를 발생시킨 광을 계측 대상물(200)에 집광하는 광학 소자이다.

케이블(11)은 헤드부(10)와 컨트롤러(20) 사이에 광학적으로 접속된다. 광 파이버 커넥터(12)는 케이블(11)을 어댑터(13)에 광학적으로 접속하기 위한 커넥터이다. 케이블(11), 광 파이버 커넥터(12), 및 어댑터(13)는 헤드부(10)와 컨트롤러(20) 사이의 광로를 형성한다.

컨트롤러(20)는 투광부(21)와, 분기 광 파이버(22)와, 분광 제어부(23)와, 수광부(24)와, 제어부(25)와, 표시부(26)를 구비한다. 투광부(21)는 계측하기 위한 광원으로서 백색 광원을 포함한다. 일 예로는, 백색 광원은 백색 LED이다. 투광부(21)는 백색 LED와는 다른 백색 광원을 가질 수도 있다.

분기 광 파이버(22)는 케이블(11)과 접속하는 측에 광 파이버(22a)를 가지고, 그 반대측에 광 파이버(22b, 22c)를 가지고 있다. 광 파이버(22b)는 백색 LED(21)에 광학적으로 접속되고, 광 파이버(22c)는 분광 제어부(23)에 광학적으로 접속되어 있다. 따라서, 분기 광 파이버(22)는 백색 LED(21)로부터 출사하는 광을 케이블(11)로 도입함과 더불어, 케이블(11)을 통해 헤드부(10)로부터 돌아오는 광을 분광 제어부(23)로 도입할 수 있다.

분광 제어부(23)는 오목면 미러(23a)와, 회절 격자(23b)와, 집광 렌즈(23c)를 갖는다. 오목면 미러(23a)는 헤드부(10)로부터 돌아오는 광을 반사한다. 오목면 미러(23a)에서 반사된 광은 회절 격자(23b)로 입사한다. 집광 렌즈(23c)는 회절 격자(23b)로부터 출사되는 광을 집광한다.

수광부(24)는 분광 제어부(23)로부터 출사하는 광을 받고, 그 광의 강도를 측정한다. 수광부(24)는 라인 CMOS(Complementary　Metal　Oxide　Semiconductor) 또는 라인 CCD(Charge coupled　Device) 등의 촬상 소자를 포함한다. 촬상 소자는, 촬상 소자에 입사한 광의 강도를 나타내는 신호(전기 신호)를 제어부(25)로 출력한다.

분광 제어부(23) 및 수광부(24)는 헤드부(10)로부터 돌아오는 광의 강도를 파장마다 측정하는 측정부를 구성한다. 측정부는 CCD 등의 단체의 촬상 소자에 의해 구성될 수도 있다. 촬상 소자는 2차원 CMOS 또는 2차원 CCD일 수도 있다.

제어부(25)는 광학 계측 장치(100)를 통괄적으로 제어하는 회로이다. 예컨대, 제어부(25)는 CPU(Central　Processing　Unit)를 포함하는 회로에 의해 구성된다.

헤드부(10)로부터 투광되는 광의 초점 위치는 파장마다 다르다. 계측 대상물(200)의 표면에서 반사되는 파장 중 계측 대상물(200)에 초점이 맞은 파장의 광만이 헤드부(10) 중 공초점이 되는 광 파이버의 단면에 재입사된다. 따라서, 헤드부(10)로부터 돌아오는 광의 파장은 계측 대상물(200)의 위치에 관련된 정보이다.

케이블(11)은 컨트롤러(20)의 투광부로부터의 조사광을 헤드부(10)의 광학계로 전달한다. 한편, 케이블(11)은 계측 대상물(200)로부터의 반사광을 헤드부(10)의 광학계로부터 컨트롤러(20)의 수광부로 전달한다. 헤드부(10)로부터 돌아오는 광은 케이블(11), 광 파이버 커넥터(12), 및 어댑터(13), 및 분광 제어부(23)를 경유하여 수광부(24)로 입사한다.

분광 제어부(23)는 분광 제어부(23)로 입사한 광의 파장에 따라, 수광부(24)의 촬상 소자에 있어서의 수광 위치를 변화시킨다. 제어부(25)는 촬상 소자의 수광 위치의 정보를, 계측 대상물(200)의 위치의 정보로 변환한다.

제어부(25)는 계측 대상물(200)의 위치 정보, 즉 수광부(24)로부터의 데이터를, 캘리브레이션 데이터를 이용하여 보정한다. 제어부(25)는 보정된 데이터를 표시부(26)로 보낸다. 표시부(26)는 보정된 데이터를 광학 계측 장치(100)의 계측값으로서 표시한다.

도 2는, 도 1에 도시한 광학 계측 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(20)는 제어부(25)의 처리 결과를 컨트롤러(20)의 외부로 출력하기 위한 출력 I/F(인터페이스)부(27)를 포함할 수 있다. 마찬가지로 컨트롤러(20)는 사용자가 제어부(25)에 정보를 입력하기 위한 키 입력부를 포함할 수 있다. 도 2에서는, 표시부(26)와 키 입력부가 「표시/키 입력부(26)」로 통합되어 표시된다.

광 파이버 커넥터(12)는 케이블(11)의 일부이다. 광 파이버 커넥터(12)는 어댑터(13)에 대해 착탈 가능하다. 어댑터(13)는 컨트롤러(20)에 착탈 가능하다. 즉, 어댑터(13)는 헤드부(10)의 케이블(11) 및 컨트롤러(20)에 전기적 또는 광학적으로 접속 가능하게 구성됨과 더불어, 케이블(11) 및 컨트롤러(20)에 착탈 가능하다.

어댑터(13)는 ROM(31)을 내장한다. ROM(31)은 헤드부(10)에 의한 계측값의 보정을 위한 캘리브레이션 데이터를 기억한다. 예컨대, 광학 계측 장치(100)의 출하전 검사 공정에 있어서, ROM(31)에 캘리브레이션 데이터가 기입된다. ROM(31)에 기억된 캘리브레이션 데이터는 헤드부(10)와 1 대 1로 대응한다.

예컨대, 캘리브레이션 데이터는 헤드부(10)의 계측값에 곱해지는 계수이다. 제어부(25)는 캘리브레이션 데이터를 ROM(31)으로부터 독출하여, 수광부(24)로부터의 데이터(생의 계측값)를 보정한다. 이에 따라, 고정밀도의 측정이 가능해진다.

제어부(25)는 캘리브레이션 데이터가 ROM(31)에 기억되어 있는지 여부를 검증할 수도 있다. 캘리브레이션 데이터가 ROM(31)에 기억되지 않은 경우, 제어부(25)는 표시부(26)에 에러를 표시할 수도 있다.

도 3은 광 파이버 커넥터(12), ROM 내장 어댑터(13) 및 컨트롤러(20) 사이의 접속을 설명하기 위한 모식도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 어댑터(13)는 커넥터(32)를 가지며, 커넥터(32)는 어댑터(13)를 컨트롤러(20)에 광학적 및 전기적으로 접속한다. 광 파이버 커넥터(12)가 어댑터(13)에 광학적으로 접속됨으로써, 케이블(11)이 어댑터(13)를 통해 컨트롤러(20)에 광학적으로 접속된다.

본 발명의 실시의 형태에 있어서, 어댑터(13)는 헤드부(10)의 케이블(11)을 컨트롤러(20)에 전기적 또는 광학적으로 접속하기 위해 필요하다. 어댑터(13)에 내장된 ROM(31)은 그 헤드부(10)에 연결된 캘리브레이션 데이터를 기억한다. 따라서, 헤드부(10)의 계측값을 보정하기 위한 캘리브레이션 데이터를 용이하게 관리할 수 있다. 또한 어댑터(13)와 컨트롤러(20)와의 접속을 위한 구성을 더욱 간소화할 수 있다. 이러한 특징을, 다른 예와의 비교에 의해, 이하에 상세히 설명한다.

도 4는 캘리브레이션 데이터 관리의 다른 예를 나타낸 모식도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, ROM(31A)과 광 파이버 커넥터(12)는 독립적으로 컨트롤러(20)에 접속 가능하다. 컨트롤러(20)는 ROM(31A)을 컨트롤러(20)에 접속하기 위한 커넥터(41)와, 광 파이버 커넥터(12)를 컨트롤러(20)에 접속하기 위한 커넥터(42)를 갖는다. 이 구성에 의하면, 광 파이버 커넥터(12)가 컨트롤러(20)에 접속되는 한편, 사용자가 ROM(31A)을 분실할 가능성, 또는 사용자가 ROM(31A)을 컨트롤러(20)에 접속하는 것을 잊을 가능성이 있다.

헤드부와 ROM이 항상 대응지어지도록, 도 4에 도시한 바와 같이, 예컨대 스트랩 등의 수단에 의해 ROM(31A)을 케이블(11)에 접속된다. 한편, 본 발명의 실시의 형태에 의하면, 헤드부(10)를 컨트롤러(20)에 접속하기 위해서는 ROM(31)을 내장한 어댑터(13)가 필요하다. 따라서, 이러한 문제를 해결할 수 있다.

도 5는 캘리브레이션 데이터의 관리의 또 다른 예를 나타낸 모식도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, ROM(31B)과 광 파이버 커넥터(34A)가 동일한 케이스(33)에 수용된다. 이에 따라, 도 4에 도시한 구성에서의 문제점은 해결 가능하다고 생각된다. 그러나, 컨트롤러(20)에 실장되는 커넥터(43)의 사이즈가, 도 4에 도시한 커넥터(41) 또는 커넥터(42)에 비해 커지기 쉽다. 이에 대해, 본 발명의 실시의 형태에 의하면, 광 파이버 커넥터(12)와 어댑터(13)가 직렬로 컨트롤러(20)에 접속된다. 따라서, 컨트롤러(20)측 커넥터의 사이즈가 커지는 문제를 해결할 수 있다.

광학 계측 장치(100)의 설치 환경에 따라서는 헤드부(10)와 컨트롤러(20) 사이의 거리가 길어질 가능성이 있다. 이러한 경우에는, 파이버 길이를 연장할 필요가 있다.

도 6은 본 발명의 실시의 형태에 있어서, 연장된 파이버를 이용한 구성을 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태에서는 연장 케이블(14)을 사용하여 파이버 길이를 연장할 수 있다. 연장 케이블(14)은 케이블 본체(16) 및 케이블 본체(16)의 일단 및 타단에 각각 설치된 광 파이버 커넥터(15, 17)를 포함한다. 광 파이버 커넥터(15, 17)의 각각은 어댑터(13)에 착탈 가능하게 구성됨과 더불어, 케이블 연장용 커넥터(18)에 접속 가능하게 구성된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 예컨대, 광 파이버 커넥터(12), 및 연장 케이블(14)의 광 파이버 커넥터(17)가 케이블 연장용 커넥터(18)에 의해 접속되고, 연장 케이블(14)의 광 파이버 커넥터(15)가 어댑터(13)에 접속된다.

컨트롤러(20)의 제어부(25)(도 1 및 도 2 참조)는 정확한 계측을 위해 연장된 파이버의 길이를 파악하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 연장 케이블(14)을 이용하는 경우에는, 우선 어댑터(13)를 컨트롤러(20)로부터 제거한 상태에서, 케이블(11)과 연장 케이블(14)을 케이블 연장용 커넥터(18)에 의해 접속함과 더불어, 연장 케이블(14)의 광 파이버 커넥터(15)를 어댑터(13)에 접속한다. 이어서, 어댑터(13)가 컨트롤러(20)에 접속된다.

도 7은 본 발명의 실시의 형태에 있어서, 복수의 연장된 파이버를 이용한 구성을 나타낸 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 케이블(11)(및 광 파이버 커넥터(12)), 케이블 연장용 커넥터(18) 및 연장 케이블(14)은 배관(19)을 통과할 수 있는 사이즈를 갖는다.

도 8은 헤드부와 ROM과의 연결을 위한 별도의 구성을 이용하여 복수의 파이버를 배관에 통과시키는 경우의 과제를 설명한 모식도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 예컨대, ROM(31B)과 광 파이버 커넥터(34A)가 동일한 케이스(33)에 수용된 커넥터(도 5 참조)가 이용된다. 그러나, 배관(19)을 통과시키지 못할 정도로 커넥터의 사이즈가 커질 가능성이 있다. 또한 도 8에 도시된 커넥터에서는 연장 케이블을 접속할 수 없다.

다른 예에서는, 예컨대, ROM(31A)과 광 파이버 커넥터(12)가 독립적으로, 컨트롤러(20)에 접속 가능하게 구성된다(도 4 참조). 그러나, ROM(31A)을 케이블(11)에 스트랩 등으로 접속한 상태에서는, 광 파이버 커넥터(12) 및 ROM(31A)을 모두 배관(19)에 통과시키는 것은 어렵다.

일단, ROM(31A)을 케이블(11)로부터 제거하고, 케이블(11)을 배관(19)에 통과시키는 것을 생각할 수 있다. 케이블(11)을 배관(19)에 통과시킨 후에, ROM(31A)을 케이블(11)에 스트랩 등으로 접속할 수 있다. 그러나, ROM(31A)을 케이블(11)로부터 제거함으로써, ROM(31A)이 분실될 가능성, 또는 사용자가 ROM(31A)을 컨트롤러(20)에 접속하는 것을 잊을 가능성이 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태에 의하면, 복수의 헤드부(10)의 각각은 대응되는 어댑터(13)의 ROM(31)과 연결될 수 있다. 또한 헤드부(10)로부터의 광 파이버를 연장하기 위해, 케이블(11)과 연장 케이블(14)을 케이블 연장용 커넥터(18)를 통해 접속한 경우에도, 연장된 케이블(11)은 배관을 통과할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(20)와 헤드부(10) 사이의 거리를 연장할 수 있고, 또한 케이블을 보호할 수 있다.

광 파이버를 연장하는 경우, 예컨대 길이가 다른 복수 종류의 연장 케이블 중 적절한 길이의 연장 케이블이 선택될 수도 있다. 연장 케이블의 길이에 따라, 컨트롤러(20)의 제어부(25)는 노광 시간의 상한값을 변화시킨다. 이 때문에, 제어부(25)는 광 파이버의 길이를 파악할 필요가 있다.

제어부(25)가 연장 케이블의 길이 정보를 취득하기 위해, 사용자가 컨트롤러(20)에 연장 케이블의 길이를 입력할 수도 있다. 그러나 사용자의 작업이 번잡해진다. 따라서 제어부(25)가 자동적으로 연장 케이블의 길이를 인식할 수 있는 것이 바람직하다.

도 9는 컨트롤러(20)의 제어부(25)가 연장 케이블의 길이를 인식하기 위한 구성의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 연장 케이블(14)의 광 파이버 커넥터(15)는 추가 어댑터(13A)에 접속된다. 어댑터(13A)는 ROM(31C)를 내장한다. ROM(31C)은 연장 케이블(14)의 길이에 관한 정보를 기억한다. 예컨대 연장 케이블(14)의 출하에 앞서, 연장 케이블(14)의 길이 정보가 ROM(31C)에 기입된다. 연장 케이블(14)의 출하시에 연장 케이블(14)과 어댑터(13A)를 동봉함으로써, 연장 케이블(14)의 사용시에 어댑터(13A)를 동시에 사용하는 것이 용이해진다.

또한 본 발명의 실시의 형태는 어댑터(13)가 캘리브레이션 데이터를 기억하는 ROM(31)을 갖는 것을 전제로 하여 다양한 변형이 가능하다. 이하에 본 발명의 다른 실시의 형태에 대해 설명한다.

도 10은 본 발명의 실시의 형태에 따른 어댑터(13)의 추가 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 11은, 도 10에 도시된 어댑터(13)를 포함하는 광학 계측 장치(100)의 블록도이다. 도 10 및 도 11을 참조하여, 어댑터(13)는 ROM(31) 및 커넥터(32)에 더하여, 촬상부(35)를 포함한다. 촬상부(35)는 광 파이버 커넥터(12)에 노출되는 케이블(11)의 광 파이버(11A)(도 10 참조)의 단면을 촬상한다. 케이블(11)과 연장 케이블(14)의 케이블 본체(16)가 접속된 경우에는, 촬상부(35)는 케이블 본체(16)의 광 파이버의 단면을 관찰할 수 있다.

커넥터(32)(도 10 참조)는 어댑터(13)에서 발생한 전기 신호를 컨트롤러(20)로 전달하도록 구성된다. 촬상부(35)에서 생성된 화상 정보는 커넥터(32)를 통해 컨트롤러(20)의 제어부(25)로 보내진다.

도 10 및 도 11에 도시된 구성에 의하면, 광 파이버의 단면을 관찰함으로써 광 파이버의 단면의 오염을 인식할 수 있다. 제어부(25)는 광 파이버의 단면이 오염되어 있는 경우, 표시부(26)에 에러를 나타내는 표시를 행하게 할 수도 있다.

도 12는 본 발명의 실시의 형태에 따른 광학 계측 장치(100)의 추가 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 13은, 도 12에 도시된 광학 계측 장치(100)의 블록도이다. 도 12 및 도 13을 참조하여, 광학 계측 장치(100)는 헤드부(10)에 착탈 가능한 어태치먼트(51)를 더 구비한다. 어태치먼트(51)는 전지(52)와, 무선 송신부(53)를 포함한다.

헤드부(10)는 LED부(발광부)(4)를 포함한다. LED부(4)는 LED와, 구동 회로(모두 미도시)를 포함한다.

어태치먼트(51)가 헤드부(10)에 장착되면, 무선 송신부(53)가 전지(52)에 의해 구동된다. 무선 송신부(53)는 LED부(4)를 구동하기 위한 전력을 무선에 의해 LED부(4)로 공급한다. LED부(4)는 무선 송신부(53)로부터의 전파를 받아 광을 발생시킨다. LED부(4)의 발광 파장은 광학 계측 장치(100)에 의한 계측에 사용되지 않는 파장이다.

LED부(4)는 헤드부(10)의 시리얼 번호를 나타내는 광신호를 발생시킨다. 시리얼 번호는 헤드부(10)의 식별 정보에 해당한다. 광신호는 케이블(11) 및 어댑터(13)를 통해 컨트롤러(20)로 보내진다.

수광부(24)는 광신호를 광전 변환하여 시리얼 번호(식별 정보)를 나타내는 전기 신호를 생성한다. 제어부(25)는 수광부(24)로부터 전기 신호를 수신하여 헤드부(10)의 시리얼 번호를 취득한다. 따라서 제어부(25)에 있어서, 헤드부(10)를 식별할 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시의 형태에 따른 어댑터(13)의 다른 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 15는, 도 14에 도시된 어댑터(13)를 포함하는 광학 계측 장치(100)의 블록도이다. 도 14 및 도 15를 참조하여, 어댑터(13)는 커넥터(32) 대신 커넥터(44)를 포함한다. 어댑터(13)는 또한 무선 송신부(37)를 포함한다. 컨트롤러(20)는 수신 유닛(데이터 수신부)(28)을 더 포함한다.

무선 송신부(37)는 ROM(31)으로부터 캘리브레이션 데이터를 독출함과 더불어, 그 캘리브레이션 데이터를 무선 신호에 의해 컨트롤러(20)로 송신한다. 수신 유닛(28)은 무선 송신부(37)로부터의 무선 신호를 수신한다. 수신 유닛(28)은 제어부(25)에 접속되어 무선 신호를 수신함으로써, 캘리브레이션 데이터를 수신한다. 수신 유닛(28)은 수신한 캘리브레이션 데이터를 제어부(25)로 출력한다.

이 실시의 형태에 의하면, 커넥터(44)는 커넥터(32)로부터, ROM(31)과 컨트롤러(20) 사이의 전기적 접속을 위한 구성을 생략한 구성을 갖는다. 따라서, 어댑터(13)를 소형화할 수 있고, 또한 어댑터(13)와 컨트롤러(20)와의 접속을 위한 구성을 간소화할 수 있다.

복수의 헤드부(10)를 복수의 컨트롤러(20)에 각각 접속하는 경우, 헤드부(10)와 어댑터(13)를 올바르게 대응시킬 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 어떠한 어댑터(13)의 ROM(31)에 기억된 캘리브레이션 데이터는, 그 어댑터(13)에 접속된 헤드부(10)를 위한 데이터가 아니다. 이러한 경우, 광학 계측 장치는 계측을 실행할 수 있지만, 그 계측값에는 오차가 포함된다. 따라서, 헤드부(10)와 어댑터(13)가 올바르게 대응되는 것을 확인하는 것이 바람직하다.

도 16은 헤드부(10)와 어댑터(13)와의 대응 관계를 대조하기 위한 구성을 나타낸 모식도이다. 도 17은, 도 16에 도시된 어댑터(13)를 포함하는 광학 계측 장치(100)의 블록도이다. 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, IC칩(61)이 광 파이버 커넥터(12)에 실장된다. IC칩(61)은 헤드부(10)의 고유의 정보를 보유한다. ROM(31)은 어댑터(13)에 접속되어야 할 헤드부(10)의 고유의 정보를 보유한다. 「고유의 정보」란, 예컨대 헤드부(10)의 시리얼 번호이다.

예컨대, 광 파이버 커넥터(12)가 어댑터(13)에 접속된 상태로 시리얼 번호가 IC칩(61)으로부터 독출된다. 또한 ROM(31)로부터 시리얼 번호가 독출된다. 이러한 시리얼 번호는 컨트롤러(20)로 보내진다. 컨트롤러(20)의 제어부(25)는 2개의 시리얼 번호를 대조한다. 2개의 시리얼 번호가 다른 경우, 제어부(25)는 표시부(표시/키 입력부(26))에 대조 에러를 표시한다. 이에 따라, 사용자는 맞는 헤드부(10)가 어댑터(13)에 접속되어 있는지 여부를 확인할 수 있다.

IC칩(61)으로부터 컨트롤러(20)의 제어부(25)에 시리얼 번호를 송신하기 위한 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 어댑터(13)의 커넥터(32)(도 16 참조)를 통해 IC칩(61)으로부터 제어부(25)로 시리얼 번호가 전달될 수도 있다. 또는 도 14에 도시된 무선 송신부(37)를 이용하여 IC칩(61)으로부터 제어부(25)로 시리얼 번호가 전달될 수도 있다.

이번에 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 이해되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아닌, 청구범위에 의해 개시되고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1 　회절 렌즈
2 대물 렌즈
3, 23c 　집광 렌즈
4　 LED부
10 헤드부
11 케이블
11A, 22a, 22b, 22c 　광 파이버
12, 15, 17, 34A　 광 파이버 커넥터
13, 13A　 어댑터
14 연장 케이블
16 케이블 본체
18 케이블 연장용 커넥터
19 배관
20 컨트롤러
21 투광부
22 분기 광 파이버
23 분광 제어부
23a 　오목면 미러
23b 　회절 격자
24 수광부
25 제어부
26 표시부(표시/키 입력부)
27 출력 I/F부
28 수신 유닛
31, 31A, 31B, 31c 　ROM
32, 41, 42, 43, 44 커넥터
33 케이스
35 촬상부
37, 53 무선 송신부
51 어태치먼트
52 전지
61　 IC칩
100 광학 계측 장치
200 계측 대상물

Claims

계측 대상으로 투광되는 조사광을 발생시키는 투광부와, 상기 계측 대상으로부터의 반사광을 수광하는 수광부와, 상기 수광부의 수광량에 기초하여 계측값을 산출하는 제어부를 포함하는 컨트롤러와,
상기 조사광을 상기 계측 대상으로 투광하고, 또한 상기 계측 대상으로부터의 상기 반사광을 수광하기 위한 광학계와, 상기 컨트롤러의 상기 투광부로부터의 상기 조사광을 상기 광학계로 전달함과 더불어, 상기 반사광을 상기 광학계로부터 상기 컨트롤러의 상기 수광부로 전달하기 위한 케이블을 포함하는 센서 헤드와,
상기 센서 헤드의 상기 케이블 및 상기 컨트롤러에 전기적 또는 광학적으로 접속 가능하게 구성되고, 또한 상기 케이블 및 상기 컨트롤러에 착탈 가능하게 구성된 어댑터를 구비하며,
상기 어댑터는 상기 센서 헤드에 의한 계측값을 보정하기 위한 캘리브레이션 데이터를 기억한 메모리를 포함하는 광학 계측 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 케이블은 연장 케이블의 제1단에 접속 가능하게 구성되고,
상기 광학 계측 장치는,
상기 연장 케이블의 제2단과 상기 컨트롤러 사이에, 상기 어댑터와 함께 접속되도록 구성된 추가 어댑터를 더 구비하며,
상기 추가 어댑터는 상기 연장 케이블의 길이를 나타내는 데이터를 기억한 메모리를 포함하는 광학 계측 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 케이블은 광 파이버를 포함하고,
상기 어댑터는,
상기 어댑터에 접속된 상기 광 파이버의 단면(端面)을 촬상하여, 상기 단면의 화상의 정보를 상기 컨트롤러의 상기 제어부로 출력하는 촬상부를 포함하는 광학 계측 장치.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 헤드는 계측에 사용되지 않는 파장을 갖는 광을 발하는 발광부를 포함하고,
상기 광학 계측 장치는,
상기 센서 헤드에 착탈 가능한 어태치먼트를 더 구비하며,
상기 어태치먼트는 상기 발광부를 구동하기 위한 전력을 무선에 의해 상기 발광부로 공급하는 무선 송신부를 포함하고,
상기 발광부는 상기 센서 헤드의 식별 정보를 나타내는 광신호를, 상기 케이블 및 상기 어댑터를 통해 상기 컨트롤러로 송신하고,
상기 컨트롤러의 상기 수광부는 상기 광신호를 광전 변환하여, 상기 식별 정보를 나타내는 전기 신호를 상기 제어부로 출력하는 광학 계측 장치.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 어댑터는,
상기 메모리에 기억된 상기 캘리브레이션 데이터를 무선 신호에 의해 상기 컨트롤러로 송신하는 무선 송신부를 포함하고,
상기 컨트롤러는,
상기 무선 신호를 수신함으로써 상기 캘리브레이션 데이터를 수신하고, 상기 캘리브레이션 데이터를 상기 제어부로 출력하는 데이터 수신부를 포함하는 광학 계측 장치.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이블은 상기 어댑터에 접속되기 위한 커넥터를 포함하고,
상기 센서 헤드의 고유의 정보를 보유하는 IC칩이 상기 커넥터에 실장되는 광학 계측 장치.
센서 헤드의 케이블 및 컨트롤러에 전기적 또는 광학적으로 접속 가능하게 구성되고, 또한 상기 케이블 및 상기 컨트롤러에 착탈 가능하게 구성된, 광학 계측 장치용 어댑터로서,
상기 컨트롤러는, 계측 대상으로 투광되는 조사광을 발생시키는 투광부와, 상기 계측 대상으로부터의 반사광을 수광하는 수광부와, 상기 수광부의 수광량에 기초하여 계측값을 산출하는 제어부를 포함하고,
상기 센서 헤드는 상기 조사광을 상기 계측 대상으로 투광하고, 또한 상기 계측 대상으로부터의 상기 반사광을 수광하기 위한 광학계를 포함하며,
상기 케이블은 상기 컨트롤러의 상기 투광부로부터의 상기 조사광을 상기 광학계로 전달함과 더불어, 상기 반사광을 상기 광학계로부터 상기 컨트롤러의 상기 수광부로 전달하도록 구성되고,
상기 어댑터는 상기 센서 헤드에 의한 계측값을 보정하기 위한 캘리브레이션 데이터를 기억한 메모리를 포함하는 광학 계측 장치용 어댑터.
청구항 7항에 있어서,
상기 케이블은 연장 케이블의 제1단에 접속 가능하게 구성되고,
상기 어댑터는, 상기 연장 케이블의 제2단과 상기 컨트롤러 사이에, 추가 어댑터와 함께 접속되고,
상기 추가 어댑터는 상기 연장 케이블의 길이를 나타내는 데이터를 기억한 메모리를 포함하는 광학 계측 장치용 어댑터.
청구항 7에 있어서,
상기 케이블은 광 파이버를 포함하고,
상기 어댑터는,
상기 어댑터에 접속된 상기 광 파이버의 단면을 촬상하여 상기 단면의 화상의 정보를 상기 컨트롤러의 상기 제어부로 출력하는 촬상부를 더 포함하는 광학 계측 장치용 어댑터.
청구항 7 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 어댑터는,
상기 메모리에 기억된 상기 캘리브레이션 데이터를, 무선 신호에 의해 상기 컨트롤러로 송신하는 무선 송신부를 더 포함하는 광학 계측 장치용 어댑터.