TWI665427B - 傾斜測定裝置及控制系統 - Google Patents

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TWI665427B
TWI665427B TW106137349A TW106137349A TWI665427B TW I665427 B TWI665427 B TW I665427B TW 106137349 A TW106137349 A TW 106137349A TW 106137349 A TW106137349 A TW 106137349A TW I665427 B TWI665427 B TW I665427B
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Abstract

本發明提供一種便利性優異的傾斜測定裝置。傾斜測定裝置(1)具備：光學系統(感測頭(30))，將來自光源(10)的照射光照射至測量對象物(2)並接收來自測量面的反射光；光接收部(40)，包括將所述反射光分離為各波長成分的至少一個分光器(42)、以及配置有多個光接收元件的檢測器(44)；導光部(20)，包含多個芯；以及處理部(50)，基於相對於針對所述測量面的面上的多個位置的多道照射光而言的反射光，算出測量面的傾斜角度。

Description

傾斜測定裝置及控制系統
本發明是有關於一種算出測量對象物的測量面中的傾斜角度的裝置。特別是有關於一種當照射光聚焦於測量面的面上時，來自所述測量面的反射光於檢測器上聚焦的、使用共焦點光學系統算出傾斜角度的裝置。
以非接觸的方式對測量對象物的位移進行測定的測量裝置作為現有技術已為人知。其中，關於使用共焦點光學系統測定位移的測量裝置，揭示有各種技術。例如，專利文獻1中揭示有一種共焦點測量裝置，其藉由將接物透鏡與繞射透鏡組合來抑制由光的波長引起的對測量對象物的位移進行測量的精度的變動。另外，針對測量對象物的測量面進行包含面上的起伏在內的表面形狀的測量的裝置亦作為現有技術已為人知。例如，專利文獻2中揭示有一種表面形狀測定裝置，其基於使多個位移感測器沿X軸方向及Y軸方向滑動並使用雷射測長器而獲取的所述多個位移感測器的測定結果，對測量對象物的表面形狀進行測量。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-208102號公報(2012年10月25日公開)
[專利文獻2]日本專利特開2005-121370號公報(2005年5月12日公開)
然而，所述般的現有技術存在如下問題：於測量對象物的測量面為傾斜而非水平的情況下，由於所述傾斜而無法測定正確的位移。具體而言，專利文獻1的發明中存在如下問題：由於相對於測量面的面上的多個位置而言的反射光受到所述傾斜的影響，因此於測量對象物的測定中，無法進行將測量面的傾斜考慮在內的適當的測定。
為了解決所述課題，本發明的一態樣的傾斜測定裝置為如下構成，其具備：光源；光學系統，相對於來自所述光源的照射光而配置，將所述照射光照射至測量對象物並接收來自所述測量對象物的測量面的反射光；光接收部，包括將由所述光學系統接收的所述反射光分離為各波長成分的至少一個分光器、以及與藉由所述分光器而產生的分光方向對應地配置有多個光接收元件的檢測器；導光部，包含多個芯，且將所述光學系統與所述光接收部光學連接；以及處理部，基於相對於針對所述測量面的面上的多個位置的每一者照射的多道照射光而言的、來自所述多個位置的所述 反射光，算出相對於所述照射光的光軸而言的所述測量面的傾斜角度。此處，包含多個芯的導光部既可為於一條纜線內包含多個芯的構成，亦可包括分別包含一個以上的芯的多條纜線。
本發明的一態樣的傾斜測定裝置為如下構成，其中，處理部基於以下距離來算出所述測量面的傾斜角度，所述距離為：所述多個位置的每一者與相對於來自所述多個位置的每一者的所述反射光而言的所述光學系統的光接收面之間的距離、以及相對於所述多個位置的每一者而言的所述多道照射光中的所述多個芯的相對距離。
本發明的一態樣的傾斜測定裝置為如下構成，其中，處理部於所述測量面的所述傾斜角度為規定的臨限值以上的情況下，向用戶通知所述傾斜角度為所述規定的臨限值以上。
本發明的一態樣的傾斜測定裝置為如下構成，其中，處理部進而於所述多個光接收元件中的檢測值未滿規定的下限值的情況下，向用戶通知所述傾斜角度為所述規定的臨限值以上。
本發明的一態樣的傾斜測定裝置為如下構成，其中，所述導光部於一條纜線內包含多個芯，且所述傾斜測定裝置基於所述多個芯的相對位置而算出所述傾斜角度。
本發明的一態樣的傾斜測定裝置為如下構成，其中，所述多個芯光學連接於多個所述光源的每一者，且所述處理部藉由使所述多個光源逐個依次發光，而經由與所述多個光源的每一者對應的所述多個芯將所述照射光照射至所述測量面的面上的所述 多個位置。
本發明的一態樣的傾斜測定裝置為如下構成，其進而具備選擇部，所述選擇部可將來自所述光源的照射光選擇性地賦予至所述導光部中所含的多個芯的每一者，且所述處理部經由使用所述選擇部而選擇的所述芯，將所述照射光照射至所述測量面的面上的所述多個位置。
本發明的一態樣的傾斜測定裝置為如下構成，其具備多個所述光接收部，且所述多個光接收部的每一者一對一連接於所述多個芯的每一者，所述處理部基於所述多個光接收部的每一者所具有的多個檢測器的每一者中的所述多個光接收元件的檢測值，算出所述多個位置的每一者與相對於來自所述多個位置的每一者的所述反射光而言的所述光學系統的光接收面之間的距離。
本發明的一態樣的傾斜測定裝置為如下構成，其中，多個光接收元件二維配置於所述檢測器的檢測面上，且所述處理部基於所述多個光接收元件的檢測值，算出所述多個位置的每一者與相對於來自所述多個位置的每一者的所述反射光而言的所述光學系統的光接收面之間的距離。
本發明的一態樣的傾斜測定裝置為如下構成，其具備多個所述光學系統，且所述處理部基於由所述多個光學系統接收的所述反射光，算出相對於所述光軸而言的所述測量面的傾斜角度。
本發明的一態樣的傾斜測定裝置為如下構成，其中，所述處理部基於於所述測量面的面上的多個位置算出的相對於所述 光軸而言的所述測量面的傾斜角度，製作所述傾斜角度的輪廓。
本發明的一態樣的控制系統為如下構成，其具備：本發明的一態樣的傾斜測定裝置；以及位置控制裝置，以消除藉由所述傾斜測定裝置而算出的傾斜角度的方式對所述傾斜測定裝置與測量對象物之間的配置關係進行控制。
藉由本發明的一態樣，起到如下效果：可提供一種對於測量對象物的測定而言便利性優異的傾斜測定裝置。
1、1a~1c‧‧‧傾斜測定裝置
2‧‧‧測量對象物
10、10a~10d‧‧‧光源
12‧‧‧多工器
20‧‧‧導光部
21a~21d‧‧‧輸入側纜線
22a~22d‧‧‧輸出側纜線
23a~23d‧‧‧2×1耦合器
24a~24d‧‧‧頭側纜線
30、30a~30c‧‧‧感測頭(光學系統)
32‧‧‧色像差單元
34‧‧‧接物透鏡
40、40a~40d‧‧‧光接收部
42‧‧‧分光器
44‧‧‧檢測器
50‧‧‧處理部
60‧‧‧顯示部
62‧‧‧顯示段
64‧‧‧傾斜顯示燈
70‧‧‧輸出部
100‧‧‧框體
110‧‧‧致動器
120a、120b‧‧‧伺服馬達
130a、130b‧‧‧伺服驅動器
140‧‧‧PLC
150‧‧‧PC
160‧‧‧作用點
200‧‧‧位置控制裝置
300‧‧‧控制系統
501‧‧‧於測量面上設定有七個光點的情況
502‧‧‧將光點P1~光點P7的各座標的值一併應用於式(3)~式(5)的每一者的情況
503‧‧‧將包含光點P1的、由光點P2~光點P7圍成的區域分割為六個三角形的組合的情況
1401‧‧‧測量對象物的測量面相對於傾斜測定裝置的光軸及框體的長軸而具有傾斜角度的情況
1402‧‧‧將於1401的狀態下算出的傾斜角度修正之後的狀態
A、B、S1~S4、Sn、P1~P7‧‧‧光點
dA、dB、L‧‧‧距離
o‧‧‧原點
S1~S6、S11~S14、S31~S38、S41~S45‧‧‧步驟
x、y、z‧‧‧軸方向
θ‧‧‧傾斜角度
圖1是表示本發明的實施形態1的傾斜測定裝置的一例的概要圖。
圖2是表示本發明的實施形態1的傾斜測定裝置的裝置構成的一例的示意圖。
圖3(a)、圖3(b)是表示使用本發明的實施形態1的傾斜測定裝置算出測量面的傾斜角度的一例的示意圖。
圖4(a)~圖4(c)是表示於本發明的實施形態1的傾斜測定裝置中，照射光於測量面的面上的多個位置產生的光點的個數及位置的示意圖。
圖5是表示於本發明的實施形態1的傾斜測定裝置中，自多個光點中選擇定義傾斜角度的區域的組合的示意圖。
圖6是表示於本發明的實施形態1的傾斜測定裝置中，當光 點為四個時，根據測量結果算出傾斜角度的具體例的示意圖。
圖7是表示本發明的實施形態1的傾斜測定裝置的裝置構成的一例的示意圖。
圖8是表示本發明的實施形態1的傾斜測定裝置的裝置構成的一例的示意圖。
圖9是表示本發明的實施形態1的傾斜測定裝置的裝置構成的一例的示意圖。
圖10是表示本發明的實施形態1的傾斜測定裝置的裝置構成的一例的示意圖。
圖11是表示於本發明的實施形態1的傾斜測定裝置中，算出傾斜角度的處理的一例的流程圖。
圖12是表示於本發明的實施形態1的傾斜測定裝置中，基於所算出的傾斜角度來確定傾斜顯示燈是否需要點亮的處理的一例的流程圖。
圖13是表示本發明的實施形態2的控制系統的裝置構成的一例的示意圖。
圖14是表示於本發明的實施形態2的控制系統中，將作用點調整為相對於測量面而為鉛垂的控制的一例的示意圖。
圖15是表示於本發明的實施形態2的控制系統中，算出傾斜角度的處理的一例的流程圖。
圖16是表示於本發明的實施形態2的控制系統中，基於所算出的傾斜角度而使作用點相對於測量面鉛垂地配置的處理的一例 的流程圖。
[實施形態1]
以下，對本發明的實施形態進行詳細說明。
(傾斜測定裝置的構成)
使用圖1及圖2對本實施形態的傾斜測定裝置1的構成進行說明。圖1是表示本實施形態的傾斜測定裝置1的一例的概要圖。 圖2是表示本實施形態1的傾斜測定裝置1的裝置構成的一例的示意圖。
傾斜測定裝置1具備：光源10、導光部20、感測頭30、光接收部40、處理部50、以及顯示部60。感測頭30包括色像差單元32及接物透鏡34，光接收部40包括分光器42及檢測器44。 顯示部60具備顯示段62及傾斜顯示燈64。
傾斜測定裝置1將由光源10產生的多道照射光投射至測量對象物2的測量面的面上的多個位置(以下，稱作光點(spot))，且可基於來自所述多個光點的反射光來算出相對於照射光的光軸而言的測量面的傾斜角度θ。再者，本實施形態中，傾斜測定裝置1為能以白色共焦點方式對測量對象物與感測頭30之間的距離進行測量的光學測量裝置。即，傾斜測定裝置1可基於將照射光聚焦於測量對象物2的測量面的面上時的檢測值，對測量對象物與感測頭30之間的距離進行測量。
光源10依據處理部50的控制來點亮，並將照射光入射 至導光部20。例如，光源10為白色發光二極體(Light Emitting Diode，LED)。
導光部20為包含多個芯的纜線，例如為於一條纜線內包含多個芯的構成。導光部20可將由光源10產生的照射光經由內置的多個芯傳播至感測頭30。導光部20可將由感測頭30接收的測量對象物2的測量面中的反射光經由內置的多個芯傳播至光接收部40。即，導光部20光學連接於光源10及感測頭30。於後文敘述包含多個芯的導光部20的詳細構成。
感測頭30可將來自光源10的照射光藉由接物透鏡34會聚之後照射至測量對象物2。感測頭30可將於測量對象物2的測量面的面上反射的反射光接收並傳播至導光部20。即，感測頭30作為光學系統來動作，所述光學系統是相對於來自光源10的照射光而配置，將所述照射光照射至測量對象物，並接收來自測量對象物2的測量面的反射光。更具體而言，感測頭30可將經過了導光部20所具備的多個芯的多道照射光照射至測量對象物2，並將反射光經由多個芯傳播至光接收部40。
色像差單元32為針對來自光源10的照射光而使所述照射光產生軸上色像差的單元。照射光藉由通過色像差單元32而於光軸上產生色像差。藉此，自接物透鏡34所照射的照射光的焦點位置按照波長而成為光軸上的不同位置。
接物透鏡34將已通過色像差單元32的照射光會聚並朝測量對象物2照射。接物透鏡34接收於測量對象物2的測量面的 面上反射的反射光。本實施形態中，經由接物透鏡34而被照射至測量對象物2的照射光藉由色像差單元32的作用產生了軸上色像差，因此於所述照射光所包含的多個波長的光之中，僅具有特定波長的光可聚焦於測量面上。
光接收部40接收已入射至感測頭30的反射光。光接收部40針對所接收的反射光，可將所述反射光按照波長成分進行分離，並檢測每一波長成分的強度。光接收部40可將檢測結果發送至處理部50。
分光器42可將經過了導光部20所具備的多個芯的多道反射光按照波長成分進行分離。分光器42將分離後的反射光傳播至檢測器44。例如，分光器42亦可為繞射光柵。另外，分光器42只要可將反射光按照波長成分進行分離，則亦可採用繞射光柵以外的任意設備。
檢測器44針對經分光器42按照波長成分分離了的反射光來檢測每一波長成分的強度。另外，檢測器44將檢測結果發送至處理部50。例如，檢測器44亦可為具備多個光接收元件，並將所述多個光接收元件中的檢測結果發送至處理部50的構成。
處理部50對傾斜測定裝置1的各部分進行統一控制。 例如，處理部50控制光源10的點亮及熄滅，且可基於經過了導光部20所具備的多個芯的反射光來算出測量對象物2的傾斜角度。更具體而言，處理部50可基於相對於針對測量面的面上的多個光點的每一者照射的多道照射光而言的、來自所述多個光點的 反射光，算出相對於照射光的光軸而言的測量面的傾斜角度。另外，處理部50可使用顯示部60向用戶通知資訊。於後文敘述基於來自多個光點的反射光來算出測量面的傾斜角度的方法。
顯示部60可依據處理部50的控制向用戶通知資訊。例如，顯示部60亦可包括顯示段62及傾斜顯示燈64。
顯示段62可將由處理部50算出的測量對象物2的傾斜角度以數值的形式顯示。顯示段62只要可向用戶通知資訊，則亦可為任意構成。例如，顯示段62亦可為以圖表或圖顯示測量結果的構成。
傾斜顯示燈64可根據由處理部50算出的測量對象物2的傾斜角度來點亮。例如，傾斜顯示燈64亦可為如下構成：於測量對象物2的傾斜角度為規定的臨限值以上的情況下點亮，藉此向用戶通知所述傾斜角度為規定的臨限值以上。另外，傾斜顯示燈64只要為根據測量對象物2的傾斜角度來點亮的構成，則亦可為任意構成。例如，傾斜顯示燈64亦可為根據測量對象物2的傾斜角度的大小而以不同顏色點亮的構成。另外，傾斜顯示燈64亦可為基於測量對象物2的傾斜角度以外的資訊來點亮的構成。例如，亦可為如下構成：於測量對象物2的傾斜角度為規定的臨限值以上且由檢測器44檢測到的來自光點的反射光的強度未滿規定的下限值的情況下，藉由點亮來向用戶通知誤差的影響相對大。
(關於傾斜角度的算出方法)
以下使用圖3(a)及圖3(b)來說明由處理部50實施的、 基於來自多個光點的反射光算出測量面的傾斜角度θ的方法。圖3(a)是表示使用本實施形態的傾斜測定裝置1算出測量面的傾斜角度θ的一例的示意圖，圖3(b)是自側面對圖3(a)進行觀察的透視圖。再者，圖示的例子中，為了簡化說明，將光點A與光點B之間設為無起伏的光滑斜面，進而，將測量面的傾斜方向與光點A及光點B的排列方向設為同一方向。
首先，如圖3(a)所示，考慮自感測頭30對測量對象物2賦予兩道照射光，且分別聚焦於測量面上的兩個光點(光點A、光點B)的狀態。即，考慮於導光部20所具備的多個芯中，經過了兩個芯的兩道照射光被照射至光點A及光點B的情形。此時，測量對象物2的傾斜方向亦可獨立於光點A及光點B的相對位置。
其次，使用圖3(b)來說明測量面的傾斜角度θ的算出方法。
現在，將光點A與感測頭30的光接收面之間的距離、即光點A與接物透鏡34之間的距離設為dA，同樣地，將光點B與接物透鏡34之間的距離設為dB。此處，照射光的焦點位置藉由色像差單元32而按照波長成為光軸上的不同位置，因此，分別於光點A及光點B中，dA及dB成為與特定波長的光對應的已知的值。
此時，若使用光點A與光點B之間的距離L，則測量對象物2的測量面的傾斜角度θ可使用
[式(1)]
算出。此處，距離L由於與供兩道照射光分別經過的導光部20所具備的兩個芯的相對距離相等，因此為已知的值。即，測量面的傾斜角度θ可基於以下距離來算出，所述距離為：多個光點的每一者與相對於來自所述多個光點的每一者的反射光而言的感測頭30的光接收面之間的距離di、以及相對於所述多個光點的每一者而言的多道照射光中的導光部20所具備的多個芯的相對距離L。
圖示的例子中，對測量面的傾斜方向與光點A及光點B的排列方向相同的情況進行了說明。但是，實際上考慮到測量面的傾斜方向與光點A及光點B的排列方向互不相同的情況。此種情況下，可藉由於測量面上設定三個以上的光點並算出各光點之間的傾斜角度來算出測量面的傾斜方向。另外，例如亦可將光點A作為軸而使測量對象物2及感測頭30中的任一者旋轉90°，並算出旋轉後的位置上的光點A與光點B之間的傾斜角度，藉此算出測量面的傾斜方向。
(關於三個以上的光點的設定)
使用圖4(a)~圖4(c)來說明藉由經過了導光部20所具備的多個芯的照射光而於測量面上設定三個以上的光點這一情形下的光點之間的相對距離。圖4(a)~圖4(c)是表示於本實施 形態的傾斜測定裝置1中，照射光於測量面的面上的多個位置產生的光點的個數及位置的示意圖，且表示將光點分別設定為三個、四個及七個的情況。
以下對圖4(a)進行說明。圖示的例子中，於xy平面上設定有三個光點P1~光點P3。光點P1~光點P3被設定為構成正三角形的頂點，xy平面的原點o被設定為與正三角形的中心重疊。另外，光點之間的距離L是與對各光點照射照射光的、導光部20所具備的三個芯之間的距離相當的已知的值。此時，將光點P1~光點P3的每一者中的xy平面上的座標彙總於右側的表中。例如，光點P1的坐標為
。如此，基於光點P1~光點P3中的各座標的值，可針對測量面的傾斜角度而分別算出x軸方向的傾斜角度SLOPEx與y軸方向的傾斜角度SLOPEy。即，可使用
算出。再者，N為光點的數目，N=3。
圖4(b)表示於xy平面上設定有四個光點P1~光點P4的情況。光點P1~光點P4被設定為構成正方形的頂點，且xy平面的原點o被設定為與正方形的中心重疊。此時，亦可藉由將光點P1~光點P4中的各座標的值應用於(3)式~(5)式來分別算出x軸方向的傾斜角度SLOPEx與y軸方向的傾斜角度SLOPEy。
圖4(c)表示於xy平面上設定有七個光點P1~光點P7的情況。光點P1~光點P7被設定為構成正六邊形的頂點及中心，且xy平面的原點o被設定為與位於正六邊形的中心的光點P1重疊。此時，亦可藉由將光點P1~光點P7中的各座標的值應用於(3)式~(5)式來分別算出x軸方向的傾斜角度SLOPEx與y軸方向的傾斜角度SLOPEy。
藉由所述方法，可基於三個以上的光點的相對位置而分 別針對x軸方向及y軸方向算出測量面的傾斜角度。再者，光點的數目最少有三個即可，但越多則針對測量面可一次獲取越詳細的輪廓。另外，亦可於多個光點中，僅使用一部分光點來算出傾斜角度。
(關於定義傾斜角度的區域的設定)
使用圖5來進一步詳細地說明已使用圖4(a)~圖4(c)的各圖所說明的、利用坐標的傾斜角度的算出方法。圖5是表示於本實施形態的傾斜測定裝置1中，自多個光點中選擇定義傾斜角度的區域的組合的示意圖。
如使用圖4(a)~圖4(c)所說明般，x軸方向的傾斜角度SLOPEx與y軸方向的傾斜角度SLOPEy至少有三個光點即可算出。
首先，如501般於測量面上設定有七個光點。七個光點分別對應於圖4(c)中的光點P1~光點P7。此時。對於光點P1~光點P7的各座標的值，應用式(3)~式(5)的組合存在多個。
502表示將光點P1~光點P7的各座標的值一併應用於式(3)~式(5)的每一者的情況。此時，包含光點P1的、由光點P2~光點P7圍成的區域的傾斜角度被算出為均等的值。
503表示將包含光點P1的、由光點P2~光點P7圍成的區域分割為六個三角形的組合的情況。針對所分割的六個三角形的每一者而應用式(3)~式(5)，藉此，按照每個三角形來算出傾斜角度。藉此，例如於由光點P1~光點P3圍成的區域中的測量 面的傾斜、與由光點P1、光點P3及光點P4圍成的區域中的測量面的傾斜不同的情況下，可算出各不相同的傾斜角度。
因而，可藉由自多個光點中適當地選擇定義傾斜角度的區域來適當地算出傾斜角度。例如亦可為，僅於需要獲取詳細的輪廓的情況下，將定義傾斜角度的區域設定得精細，於無需獲得詳細的輪廓的情況下，將區域設定得寬泛，以抑制傾斜角度的算出次數，藉此提升處理速度。
(傾斜角度的算出例)
使用圖6來表示測量面的傾斜角度的算出例。圖6是表示於本實施形態的傾斜測定裝置1中，當光點為四個時，根據測量結果算出傾斜角度的具體例的示意圖。再者，四個光點S1~光點S4與圖4(b)同樣地，被配置為構成正方形的頂點，其中，所述正方形以中心與xy平面的原點o重疊的方式配置。
表中，「光點間距離(μm)」表示S1~S4各光點之間的距離L，「相對於各光點Sn的測量距離(μm)」分別表示自S1~S4各光點至感測頭30的光接收面為止的距離d1~距離d4。「x傾斜角度(度)」表示測量面的x軸方向的傾斜角度，「y傾斜角度(度)」表示測量面的y軸方向的傾斜角度。
作為例子，對表的第一行的資料進行說明。若將第一行的資料應用於式(5)，則為
[式(6)] 。然後，若將式(6)應用於式(3)及式(4)，則可分別算出SLOPEx=0(度)及SLOPEy=9.78(度)。
(傾斜測定裝置的構成例)
使用圖7~圖10對本實施形態的傾斜測定裝置1的具體的構成例進行說明。圖7~圖10是表示本實施形態的傾斜測定裝置1的裝置構成的一例的示意圖。
以下針對圖7的構成例來說明其與圖1的差異。圖7中，光源10包括四個光源10a~光源10d，藉由處理部50的控制來依次照射照射光。另外，光源10a~光源10d分別光學連接於輸入側纜線21a~輸入側纜線21d。於後文敘述輸入側纜線21a~輸入側纜線21d。即，自光源10a~光源10d依次照射的照射光入射至輸入側纜線21a~輸入側纜線21d。
圖7中，導光部20具備多個傳播結構，所述傳播結構包括輸入側纜線21、輸出側纜線22、2×1耦合器23及頭(head)側纜線24。圖示的例子中，導光部20具備四個傳播結構。導光部20使自光源10a~光源10d分別入射至輸入側纜線21a~輸入側纜線21d的照射光於2×1耦合器23a~2×1耦合器23d及頭側纜線24a~頭側纜線24d的內部傳播，且將所述照射光自感測頭30照射至測量面上的光點。進而，導光部20使來自光點的反射光於頭側纜線24a~頭側纜線24d、2×1耦合器23a~2×1耦合器23d及 輸出側纜線22a~輸出側纜線22d的內部傳播，並輸出至光接收部40。
輸入側纜線21為兩端分別光學連接於光源10及2×1耦合器23的、傳播照射光的纜線。圖示的例子中，輸入側纜線21a~輸入側纜線21d分別光學連接於光源10a~光源10d及2×1耦合器23a~2×1耦合器23d。
輸出側纜線22為兩端分別光學連接於2×1耦合器23及光接收部40的、傳播反射光的纜線。圖示的例子中，輸出側纜線22a~輸出側纜線22d分別光學連接於2×1耦合器23a~2×1耦合器23d及光接收部40。
2×1耦合器23為光學連接於輸入側纜線21、輸出側纜線22及頭側纜線24的、具有多工/解多工結構的耦合器。圖示的例子中，2×1耦合器23為相當於Y分支耦合器的2×1星形耦合器(star coupler)(2輸入1輸出/1輸入2輸出)。圖示的例子中，2×1耦合器23a~2×1耦合器23d將自輸入側纜線21a~輸入側纜線21d入射的照射光傳播至頭側纜線24a~頭側纜線24d，並且將自頭側纜線24a~頭側纜線24d入射的反射光傳播至輸出側纜線22a~輸出側纜線22d。
頭側纜線24將自2×1耦合器23入射的光傳播並經由感測頭30照射至測量面上的光點，並且，若光點中的反射光入射，則將所述反射光傳播並輸出至2×1耦合器23。圖示的例子中，頭側纜線24a~頭側纜線24d將自2×1耦合器23a~2×1耦合器23d 入射的照射光傳播，並且將反射光傳播至2×1耦合器23a~2×1耦合器23d。
再者，輸入側纜線21、輸出側纜線22、頭側纜線24只要為能夠傳播光的構成，則亦可為任意者。圖示的例子中，輸入側纜線21a~輸入側纜線21d、輸出側纜線22a~輸出側纜線22d、頭側纜線24a~頭側纜線24d為於中央具有單一的芯的光纖。即，亦可將芯一對一光學連接於多個光源10a~光源10d的每一者。
光接收部40的基本構成與圖1相同，但作為一例，檢測器44包括線互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)。線CMOS為與藉由分光器42而產生的分光方向對應地一維配置有多個光接收元件的線感測器(一維感測器)。即，分別自輸出側纜線22a~輸出側纜線22d入射至分光器42的反射光被分離為波長成分，按照波長將峰值輸出至線CMOS上的不同位置。
圖7的例子中，為光源10a~光源10d依次發光的構成，因此，於輸入側纜線21a~輸入側纜線21d、2×1耦合器23a~2×1耦合器23d及頭側纜線24a~頭側纜線24d中傳播的照射光僅聚焦於與發光中的光源對應的特定的光點。然後，可僅檢測來自特定的光點的反射光。藉此，與使光源10a~光源10d同時發光的情況相比，可抑制由反射光彼此的干擾引起的測量結果的誤差的影響。
針對圖8的構成例，對其與圖7的差異進行說明。圖8的基本構成與圖7相同，但僅具備一個光源10，進而具備多工器 (multiplexer)12。另外，不同點在於：輸入側纜線21a~輸入側纜線21d光學連接於多工器12而非光源10。
多工器12具有作為選擇部的功能，即，可依據處理部50的控制，將來自光源10的照射光選擇性地賦予至與所述多工器12光學連接的輸入側纜線21a~輸入側纜線21d的芯的任一者。再者，多工器12只要為可選擇賦予照射光的芯的光學設備，則亦可使用任意者。
圖8的例子中，多工器12可將照射光選擇性地賦予至輸入側纜線21a~輸入側纜線21d的任一者，因此與圖7的構成例同樣地，可抑制由反射光彼此的干擾引起的測量結果的誤差的影響。
針對圖9的構成例，對其與圖8的差異進行說明。圖9的基本構成與圖8相同，但不同點在於：不存在多工器12，且具備多個光接收部40a~光接收部40d。
光源10始終發光，且將照射光分別入射至輸入側纜線21a~輸入側纜線21d。
光接收部40a~光接收部40d的基本構成與圖8的光接收部40相同，但不同點在於：一個光接收部僅光學連接於一條輸出側纜線22。即，多個光接收部40a~光接收部40d的每一者一對一連接於輸出側纜線22a~輸出側纜線22d所具備的多個芯的每一者。再者，多個光接收部40a~光接收部40d的每一者分別具備多個分光器42及多個檢測器44。因此，傾斜測定裝置1可基於 多個光接收部40a~光接收部40d的每一者所具有的多個檢測器44的每一者中的檢測值，算出多個光點的每一者與相對於來自各光點的反射光而言的感測頭30之間的距離。
圖9的例子中，照射光自一個光源10同時入射至四條輸入側纜線21a~輸入側纜線21d，因此，光被同時照射至測量面上的四個光點。各光點中的反射光分別於輸出側纜線22a~輸出側纜線22d中傳播並分別由光接收部40a~光接收部40d接收。藉此，分別入射至頭側纜線24a~頭側纜線24d的反射光彼此不會於多個檢測器44中的檢測時進行干擾。因而，與圖7及圖8的構成例同樣地，可抑制由反射光彼此的干擾引起的測量結果的誤差的影響。
針對圖10的構成例，對其與圖9的差異進行說明。圖10的基本構成與圖9相同，但光接收部40的一部分構成不同。圖10的構成例中，光接收部40所具備的檢測器44構成為二維CMOS。 此處，二維CMOS與圖9中被設定為檢測器44的線CMOS的不同點在於：多個光接收元件二維配置於檢測面上。此時，多個光點的每一者與感測頭的光接收面之間的距離di可基於針對二維配置的多個光接收元件而言的檢測值來算出。
圖10的例子中，光自一個光源10經由導光部20及感測頭30同時照射至測量面上的四個光點。各光點中的反射光分別於輸出側纜線22a~輸出側纜線22d中傳播並由光接收部40接收。然後，由光接收部40接收的與四個光點對應的四道反射光藉由分 光器42而分別被分離為波長成分，且按照波長將峰值輸出至二維CMOS上的不同位置。此時，由各反射光產生的峰值基於輸出側纜線22a~輸出側纜線22d的相對位置而出現於檢測面上的不同位置，因此與圖7~圖9的構成例同樣地，可抑制由反射光彼此的干擾引起的測量結果的誤差的影響。
(傾斜角度算出處理的流程)
使用圖11來說明由本實施形態的傾斜測定裝置1執行的、算出測量對象物2的測量面的傾斜角度的處理。圖11是表示於本實施形態的傾斜測定裝置1中，算出傾斜角度的處理的一例的流程圖。此處，於以下的說明中，傾斜測定裝置1使用圖7的構成例，且使用測量面上的四個光點來算出傾斜角度。
首先，處理部50開始將照射光照射至第一個光點(S1)。 其次，處理部50針對由光接收部40接收的來自第一個光點的反射光，根據所述反射光的每一波長的峰值的檢測結果而獲取感測頭30的光接收面與測量面上的第一個光點之間的距離d1(S2)。
S2之後，處理部50判定全部四個光點中的距離d1~距離d4是否獲取完畢(S3)。於判定為未獲取完畢的情況下(S3中為否(NO))，處理部50停止對當前照射中的光點的照射，並開始對下一個光點的光的照射(S4)。例如，若當前正對第一個光點照射光，則開始對第二個光點的照射。另一方面，於判定為全部光點中的距離獲取完畢的情況下(S3中為是(YES))，處理部50使用式(3)~式(5)算出x軸方向的傾斜角度(S5)，進而算出y軸 方向的傾斜角度(S6)。
藉由重覆進行S2~S4的一系列處理，傾斜測定裝置1可對全部四個光點獲取距離d1~距離d4，進而分別算出測量面的x軸方向的傾斜角度及y軸方向的傾斜角度。
再者，所述說明是基於圖7的構成例來進行的，但並不限定於此。例如，針對圖8~圖10的構成例，亦可執行同樣的流程圖。
(傾斜顯示燈是否需要點亮的判定處理的流程)
使用圖12來說明由本實施形態的傾斜測定裝置1執行的、基於所算出的傾斜角度來判定傾斜顯示燈64是否需要點亮的處理。 圖12是表示於本實施形態的傾斜測定裝置1中，基於所算出的傾斜角度來確定傾斜顯示燈64是否需要點亮的處理的一例的流程圖。 此處，將傾斜角度設為已藉由圖11的流程圖算出完畢者。
首先，處理部50判定於圖11的S5中算出的x軸方向的傾斜角度是否未滿規定的臨限值(S11)。於判定為未滿規定的臨限值的情況下(S11中為是)，處理部50判定於圖11的S6中算出的y軸方向的傾斜角度是否未滿規定的臨限值(S12)。於判定為未滿規定的臨限值的情況下(S12中為是)，處理部50將傾斜顯示燈64熄滅(OFF)(S13)。另一方面，於S11中判定為處於規定的臨限值以上的情況下(S11中為否)、或者於S12中判定為處於規定的臨限值以上的情況下(S12中為否)，處理部50使傾斜顯示燈64點亮(ON)(S14)。然後，結束一系列的處理。
藉由以上處理，當x軸方向的傾斜角度及y軸方向的傾斜角度中的至少一者為規定的臨限值以上時，傾斜測定裝置1可使傾斜顯示燈64點亮，並向用戶通知。
藉由所述構成，本實施形態的傾斜測定裝置1可基於相對於針對測量對象物2的測量面的面上的多個光點的每一者照射的多道照射光而言的、來自所述多個光點的反射光，算出相對於照射光的光軸而言的測量面的傾斜角度。藉此，傾斜測定裝置1於測量對象物2的測定中能夠進行將測量面的傾斜考慮在內的適當的測定。因而，起到如下效果：可提供一種對於測量對象物的測定而言便利性優異的傾斜測定裝置。
[實施形態2]
使用圖13~圖16來說明本發明的實施形態2。
(控制系統的構成)
使用圖13來說明本實施形態的控制系統300的構成。圖13是表示本實施形態的控制系統300的裝置構成的一例的示意圖。
控制系統300可算出測量對象物2的測量面上的傾斜角度，並以所述控制系統300的作用點相對於所述測量面而始終垂直的方式對傾斜角度進行修正。圖示的例子中，控制系統300具備傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c及位置控制裝置200。另外，位置控制裝置200具備：框體100、致動器110、伺服馬達120a及伺服馬達120b、伺服驅動器130a及伺服驅動器130b、可程式邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)140、個人電腦 (personal computer，PC)150、以及作用點160。
傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c與所述實施形態1中的傾斜測定裝置1的基本構成相同，但感測頭30a~感測頭30c固定於框體100。另外，不同點在於：於傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c中，處理部50基於光接收部40中反射光的波長的峰值而獲取自感測頭30a~感測頭30c的光接收面至測量面上的各光點為止的距離di之後，將獲取結果經由輸出部70輸出至PLC 140。
位置控制裝置200可基於傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c的每一者的測量結果，以消除測量面的傾斜角度的方式對所述傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c、框體100及作用點160與測量對象物2的測量面之間的配置關係進行控制。換言之，位置控制裝置200能以作用點160相對於測量面而為鉛垂的方式對包括所述作用點160在內的框體100整體的位置進行控制。
框體100固定於致動器110，並將感測頭30a~感測頭30c固定。圖示的例子中，框體100具備沿鉛垂方向延伸的棒狀的形狀，且於接近測量面的端部具備作用點160。另外，感測頭30a~感測頭30c的光軸方向與框體100的長軸方向較佳為相互平行。
作用點160為作用於測量面的點。例如，作用點160為對測量面進行切削的鑽頭(drill)等。作用點160既可與框體100一體地構成，根據目的亦可為能夠僅更換作用點160的構成。
致動器110可藉由伺服馬達120a及伺服馬達120b的驅動來動作，且將作用點160的位置變更。
伺服馬達120a及伺服馬達120b可依據伺服驅動器130a及伺服驅動器130b的控制來驅動，且使致動器110動作。伺服馬達120a及伺服馬達120b只要為能夠使致動器110動作的構成，則亦可為任意者。例如，伺服馬達120a與伺服馬達120b亦可構成為使致動器110動作的方向相互正交。
伺服驅動器130a及伺服驅動器130b可藉由PLC 140的控制來對伺服馬達120a及伺服馬達120b發送控制指令。
PLC 140可對傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c分別進行控制。PLC 140可基於由傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c接收到的、自感測頭30a~感測頭30c的光接收面至測量面上的各光點為止的距離di與傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c的相對距離來算出測量面的傾斜角度θ。進而，PLC 140可基於所算出的傾斜角度θ來對包括作用點160在內的框體100整體的動作進行控制。例如，PLC 140亦可為具備所述功能的PLC(可程式邏輯控制器)。
PC 150為具備用以對PLC 140進行操作的用戶界面的電腦。用戶使用PC 150既可確認藉由傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c所得的測量面的傾斜角度的算出結果，亦可確認藉由致動器110對測量面的傾斜角度進行修正的內容。
(關於傾斜角度的修正)
以下使用圖14來說明由本實施形態的控制系統300執行的、相對於測量面而言的作用點的傾斜角度的修正。圖14是表示於本 實施形態的控制系統300中，將作用點160調整為相對於測量面而為鉛垂的控制的一例的示意圖。
圖示的例子中，1401表示測量對象物2的測量面相對於傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c的光軸及框體100的長軸而具有傾斜角度θ的情況。此時，控制系統300可基於傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c的每一者中的測量結果來算出傾斜角度θ。
1402表示將於1401的狀態下算出的傾斜角度θ修正之後的狀態。即，控制系統300以消除所算出的傾斜角度θ的方式使包括作用點160在內的框體100整體驅動。關於相對於傾斜角度θ的大小，如何使伺服馬達120a及伺服馬達120b驅動可消除所述傾斜角度θ，既可預先設定於PLC 140，亦可由用戶使用PC 150設定。另外，亦可根據對控制系統300的狀態診斷所得的結果而適宜地更新。
(傾斜角度算出處理的流程)
使用圖15來說明由本實施形態的控制系統300執行的處理的流程。圖15是表示於本實施形態的控制系統300中，算出傾斜角度的處理的一例的流程圖。
首先，PLC 140開始對傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c的控制(S31)。傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c設定分別自感測頭30a~感測頭30c照射光的、測量面上的多個光點(S32)。 其次，傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c使用感測頭30a~感測 頭30c將來自自身所具備的光源10的照射光照射至於S32中設定的多個光點的每一者(S33)。之後，處理前進至S34。
於S34中，PLC 140判定於傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c的每一者中，感測頭30a~感測頭30c中的自光接收面至測量面上的各光點為止的距離di是否獲取完畢(S34)。於判定為獲取完畢的情況下(S34中為是)，PLC 140判定於傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c的每一者中，相對於全部光點而言的距離di是否獲取完畢(S35)。於判定為獲取未結束的情況下(S35中為否)，PLC 140對傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c進行控制，停止對當前光點的光的照射，並開始對下一個光點的照射(S36)。之後，處理再次前進至S34。另一方面，於判定為獲取完畢的情況下(S35中為是)，PLC 140使用與所述實施形態1同樣的方法算出x軸方向的傾斜角度(S37)，進而算出y軸方向的傾斜角度(S38)。
藉由以上處理，控制系統300可使用傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c來獲取距離di，進而，分別算出測量面的x軸方向的傾斜角度及y軸方向的傾斜角度。
(位置控制處理的流程)
使用圖16來說明由本實施形態的控制系統300執行的處理的流程。圖16是表示於本實施形態的控制系統300中，基於所算出的傾斜角度θ而使作用點160相對於測量面鉛垂地配置的處理的一例的流程圖。再者，以下說明中，將相對於測量面而言的鉛垂方向設為z軸方向，且將伺服馬達120a構成為將作用點160沿鉛 垂方向驅動。另一方面，將與傾斜角度θ相同的方向設為θ軸方向，且將伺服馬達120b構成為將作用點160沿θ軸方向驅動。
首先，PLC 140算出為了使作用點160相對於測量面鉛垂而需要的、分別針對伺服馬達120a及伺服馬達120b的控制量(S41)。例如，當使伺服馬達120b驅動時，於作用點160與測量面接觸的情況下，以所述作用點160遠離測量面的方式使伺服馬達120a驅動，從而進行z軸方向的驅動控制。另外，於傾斜角度θ不為0的情況下，以使傾斜角度θ=0的方式使伺服馬達120b驅動。
其次，PLC 140判定是否需要針對z軸方向的驅動控制(S42)。於判定為需要驅動控制的情況下(S42中為是)，PLC 140藉由對伺服驅動器130a發送控制命令來使伺服馬達120a驅動，從而控制作用點160的z軸方向的動作(S43)。之後，處理前進至S44。另一方面，於判定為不需要針對z軸方向的驅動控制的情況下(S42中為否)，處理直接前進至S44。
於S44中，PLC 140判定是否需要針對θ軸方向的驅動控制(S44)。於判定為需要驅動控制的情況下(S44中為是)，PLC 140藉由對伺服驅動器130b發送控制命令來使伺服馬達120b驅動，從而控制作用點160的θ軸方向的動作(S45)。另一方面，於判定為不需要針對θ軸方向的驅動控制的情況下(S44中為否)，結束一系列的處理。
藉由以上處理，控制系統300可基於算出完畢的測量面 的傾斜角度θ，以作用點160相對於測量面而為鉛垂的方式修正所述傾斜角度θ。
所以，本實施形態的控制系統300可使用傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c及位置控制裝置200來算出測量對象物2的測量面的傾斜角度。進而，控制系統300可使用位置控制裝置200以消除所算出的傾斜角度的方式對作用點160與測量面之間的位置關係進行控制。藉此，可使作用點160相對於測量面而始終鉛垂地配置。因而，例如可使用與照射光的光軸平行地配置的工作機械始終自鉛垂方向對測量面實施加工。
再者，本實施形態中，傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c只要為能夠使用該些傾斜測定裝置的全部來算出測量面的傾斜角度的構成，則亦可為任意者。例如亦可為如下構成：自感測頭30a~感測頭30c分別僅各將一道照射光照射至測量面上的不同光點。再者，此種構成中，傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c無法單獨地算出測量面的傾斜角度，但可藉由將該些加以組合來算出傾斜角度。進而，只要可使用感測頭30a~感測頭30c算出測量面的傾斜角度，則亦可為任意構成。例如亦可為如下構成：一個傾斜測定裝置1光學連接於感測頭30a~感測頭30c的全部，且基於由各感測頭接收的反射光來算出相對於各感測頭的光軸的每一者而言的測量面的傾斜角度。
[實施形態3]
一面參照圖13一面說明本發明的實施形態3。
(控制系統的構成)
使用圖13來說明本實施形態的控制系統300的構成。本實施形態的控制系統300的基本構成與所述實施形態2相同，但一部分構成不同。本實施形態中，PLC 140可一併獲取測量對象物2的測量面的傾斜角度θ及所述測量面上的相對位置。進而，PLC 140可針對測量面上的多個位置來獲取各位置中的測量面的傾斜角度θ及測量面上的相對位置。然後，PC 150可基於由PLC 140於測量面的面上的多個光點處算出的、相對於感測頭30a~感測頭30c的光軸而言的測量面的傾斜角度θ，製作測量對象物2的傾斜角度的輪廓。再者，輪廓既可由PC 150製作，亦可由PLC 140製作。 進而，於傾斜測定裝置1a~傾斜測定裝置1c中亦可為由處理部50製作輪廓、由PLC 140進行收集的構成。
藉由所述構成，傾斜測定裝置可針對測量面來製作傾斜角度的輪廓。藉此，用戶可基於輪廓來進行針對測量面的各種處理。例如，可精密地進行測量面的加工。
[其他]
於所述實施形態2及實施形態3中，位置控制裝置200為藉由將測量對象物2固定且對包括作用點160在內的框體100整體進行驅動來修正傾斜角度θ的構成，但只要為能夠修正傾斜角度θ的構成，則亦可為任意構成。例如，亦可使致動器110及伺服馬達120構成為：將包括作用點160在內的框體100整體固定且將測量對象物2的相對位置變更。
於所述實施形態3中，控制系統300為製作測量對象物2的傾斜角度的輪廓的構成，但亦可為能夠基於所製作的輪廓而由用戶對所述控制系統300進行指示的構成。例如亦可為如下構成：PC 150具備觸控面板，且能夠根據由用戶針對顯示於觸控面板上的輪廓而輸入的內容來控制作用點160的位置。
[借助軟體的實現例]
傾斜測定裝置1的控制塊(block)(尤其是處理部50)既可藉由形成於積體電路(積體電路(Integrated Circuit，IC)晶片(chip))等上的邏輯電路(硬體(hardware))來實現，亦可使用中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)而借助軟體來實現。
於後者的情況下，傾斜測定裝置1具備：執行實現各功能的軟體即程式的命令的CPU、可由電腦(或CPU)讀取地記錄有所述程式及各種資料的唯讀記憶體(Read Only Memory，ROM)或記憶裝置(將該些稱作「記錄介質」)、展開所述程式的隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)等。然後，藉由使電腦(或CPU)自所述記錄介質中讀取並執行所述程式，從而達成本發明的目的。作為所述記錄介質，可使用「非臨時的有形介質」，例如帶(tape)、盤(disk)、卡(card)、半導體記憶體、可程式邏輯電路等。另外，所述程式亦可經由能夠傳輸所述程式的任意傳輸介質(通信網絡或廣播波等)而被供給於所述電腦。再者，本發明的一態樣亦能以藉由電子傳輸來將所述程式具現化的、被嵌入載波中的資料信號的形態來實現。
本發明並不限定於所述各實施形態，能夠於申請專利範圍所示的範圍內進行各種變更，將不同的實施形態中分別揭示的技術部件適宜組合而獲得的實施形態亦包含於本發明的技術範圍內。
[彙總]
本發明的態樣1的傾斜測定裝置(1)為如下構成，其具備：光源(10)；光學系統(感測頭30)，相對於來自所述光源的照射光而配置，將所述照射光照射至測量對象物(2)並接收來自所述測量對象物的測量面的反射光；光接收部(40)，包括將由所述光學系統接收的所述反射光分離為各波長成分的至少一個分光器(42)、以及與藉由所述分光器而產生的分光方向對應地配置有多個光接收元件的檢測器(44)；導光部(20)，將所述光學系統與所述光接收部光學連接，且包含多個芯；以及處理部(50)，基於相對於針對所述測量面的面上的多個位置的每一者照射的多道照射光而言的、來自所述多個位置的所述反射光，算出相對於所述照射光的光軸而言的所述測量面的傾斜角度。
藉由所述構成，傾斜測定裝置可基於來自測量面的面上的多個位置的反射光而算出所述測量面的傾斜角度。藉此，傾斜測定裝置於測量對象物的測定中能夠進行將測量面的傾斜考慮在內的適當的測定。因而，起到如下效果：可提供一種對於測量對象物的測定而言便利性優異的傾斜測定裝置。
本發明的態樣2的傾斜測定裝置(1)亦可為如下構成， 於所述態樣1中，所述處理部(50)基於以下距離來算出所述測量面的傾斜角度，所述距離為：所述多個位置的每一者與相對於來自所述多個位置的每一者的所述反射光而言的所述光學系統(感測頭30)的光接收面之間的距離、以及相對於所述多個位置的每一者而言的所述多道照射光中的所述多個芯的相對距離。
藉由所述構成，傾斜測定裝置可藉由對測量面的面上的多個位置照射光而根據所述多個位置與光學系統的光接收面之間的距離、以及照射光中的芯彼此的相對位置算出傾斜角度。
本發明的態樣3的傾斜測定裝置(1)亦可為如下構成，於所述態樣1或態樣2中，所述處理部(50)於所述測量面的所述傾斜角度為規定的臨限值以上的情況下，向用戶通知所述傾斜角度為所述規定的臨限值以上。
藉由所述構成，用戶可知曉測量面的傾斜角度是否為規定的臨限值以上。藉此，用戶可判斷是否以適合測定的狀態對測量對象物進行了設置。因而，起到如下效果：可提供一種對於測量對象物的測定而言，可將所述測量對象物調整為適合測定的狀態來測定的、便利性優異的傾斜測定裝置。
本發明的態樣4的傾斜測定裝置(1)亦可為如下構成，於所述態樣3中，所述處理部(50)進而於所述多個光接收元件中的檢測值未滿規定的下限值的情況下，向用戶通知所述傾斜角度為所述規定的臨限值以上。
藉由所述構成，用戶可知曉是否測量面的傾斜角度為規 定的臨限值以上且多個光接收元件中的檢測值未滿規定的下限值。 藉此，例如用戶於測定結果中測量面的傾斜角度被視為規定的臨限值以上的情況下，當多個光接收元件中的檢測值低時，可評價為所述測定中的反射光的強度低，從而測定結果的可信度低。用戶此時可無視所述測定結果。因而，起到如下效果：可提供一種對於測量對象物的測定而言，可基於反射光的強度來評價測定結果的可信度的、便利性優異的傾斜測定裝置。
本發明的態樣5的傾斜測定裝置(1)亦可為如下構成，於所述態樣1~態樣4中的任一項中，所述導光部(20)於一條纜線內包含多個芯，且所述傾斜測定裝置(1)基於所述多個芯的相對位置而算出所述傾斜角度。
藉由所述構成，可使多個芯的相對位置減小。藉此，傾斜測定裝置可算出與多個芯的相對位置對應的、測量面的面上的微小區域的傾斜角度。因而，起到如下效果：可提供一種能以高精度對測量對象物的測量面的面上的傾斜角度進行測量的、便利性得以提升的傾斜測定裝置。
本發明的態樣6的傾斜測定裝置(1)亦可為如下構成，於所述態樣5中，所述多個芯光學連接於多個所述光源(10a~10d)的每一者，且所述處理部(50)藉由使所述多個光源逐個依次發光，而經由與所述多個光源的每一者對應的所述多個芯將所述照射光照射至所述測量面的面上的所述多個位置。
藉由所述構成，將經過了一個芯的照射光一道一道地依 次投射至測量對象物的測量面。藉此，可進行由經過了多個芯的多道照射光引起的干擾得以抑制的測量。
本發明的態樣7的傾斜測定裝置(1)亦可為如下構成，於所述態樣5中，進而具備選擇部(多工器12)，所述選擇部(多工器12)可將來自所述光源(10)的照射光選擇性地賦予至所述導光部(20)中所含的多個芯的每一者，且所述處理部(50)經由使用所述選擇部而選擇的所述芯，將所述照射光照射至所述測量面的面上的所述多個位置。
藉由所述構成，將經過了由選擇部所選擇的一個芯的照射光一道一道地依次投射至測量對象物的測量面。藉此，可進行由經過了多個芯的多道照射光引起的干擾得以抑制的測量。
本發明的態樣8的傾斜測定裝置(1)亦可為如下構成，於所述態樣5中，具備多個所述光接收部(40a~40d)，且所述多個光接收部的每一者一對一連接於所述多個芯的每一者，所述處理部(50)基於所述多個光接收部的每一者所具有的多個檢測器(44)的每一者中的所述多個光接收元件的檢測值，算出所述多個位置的每一者與相對於來自所述多個位置的每一者的所述反射光而言的所述光學系統(感測頭30)的光接收面之間的距離。
藉由所述構成，檢測器可僅檢測經過了與自身一對一對應的芯的反射光。藉此，與藉由一個檢測器來對經過了多個芯的多道反射光進行檢測的情況相比，可抑制反射光彼此的干擾。
本發明的態樣9的傾斜測定裝置(1)亦可為如下構成， 於所述態樣5中，所述多個光接收元件二維配置於所述檢測器(44)的檢測面上，且所述處理部(50)基於所述多個光接收元件的檢測值，算出所述多個位置的每一者與相對於來自所述多個位置的每一者的所述反射光而言的所述光學系統(感測頭30)的光接收面之間的距離。
藉由所述構成，檢測器針對經過了多個芯的多道反射光，可基於二維配置的多個光接收元件中的檢測值的峰值來探測所述多個芯的相對位置。藉此，起到如下效果：可提供一種即使於產生由多道反射光引起的干擾的情況下，亦可探測多個芯的相對位置並基於所述相對位置來算出傾斜角度的傾斜測定裝置。
本發明的態樣10的傾斜測定裝置(1a~1c)亦可為如下構成，於所述態樣1~態樣4中的任一項中，具備多個所述光學系統(感測頭30a~感測頭30c)，且所述處理部(50)基於由所述多個光學系統接收的所述反射光，算出相對於所述光軸而言的所述測量面的傾斜角度。
藉由所述構成，可對多個光學系統的每一者算出測量對象物的測量面的面上的傾斜角度。
本發明的態樣11的傾斜測定裝置(1)亦可為如下構成，於所述態樣1~態樣10中的任一項中，所述處理部(50)基於於所述測量面的面上的多個位置算出的相對於所述光軸而言的所述測量面的傾斜角度，製作所述傾斜角度的輪廓。
藉由所述構成，傾斜測定裝置可針對測量面來製作傾斜 角度的輪廓。藉此，用戶可基於輪廓來進行針對測量面的各種處理。例如，可精密地進行測量面的加工。
本發明的態樣12的控制系統(300)亦可為如下構成，其具備：如所述態樣1~態樣11中的任一項所述的傾斜測定裝置(1)；以及位置控制裝置(200)，以消除藉由所述傾斜測定裝置而算出的傾斜角度的方式對作用於所述測量面的作用點與所述測量面之間的配置關係進行控制。
藉由所述構成，若傾斜測定裝置針對測量對象物的測量面而算出其傾斜角度，則位置控制裝置能以消除所述傾斜角度的方式對所述傾斜測定裝置與測量面之間的位置關係進行控制。藉此，可使光學系統相對於測量面而始終鉛垂地配置。因而，例如可使用與照射光的光軸平行地配置的工作機械始終自鉛垂方向對測量面實施加工。

Claims (11)

  1. 一種傾斜測定裝置，其特徵在於具備：光源；光學系統，相對於來自所述光源的照射光而配置，將所述照射光照射至測量對象物並接收來自所述測量對象物的測量面的反射光；光接收部，包括將由所述光學系統接收的所述反射光分離為各波長成分的至少一個分光器、以及與藉由所述分光器而產生的分光方向對應地配置有多個光接收元件的檢測器；導光部，包含多個芯，且將所述光學系統與所述光接收部光學連接；以及處理部，基於相對於針對所述測量面的面上的多個位置的每一者照射的多道照射光而言的、來自所述多個位置的所述反射光，算出相對於所述照射光的光軸而言的所述測量面的傾斜角度，所述處理部基於以下距離來算出所述測量面的所述傾斜角度：所述多個位置的每一者與相對於來自所述多個位置的每一者的所述反射光而言的所述光學系統的光接收面之間的距離、以及相對於所述多個位置的每一者而言的多道所述照射光中的所述多個芯的相對距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的傾斜測定裝置，其中，所述處理部於所述測量面的所述傾斜角度為規定的臨限值以上的情況下，向用戶通知所述傾斜角度為所述規定的臨限值以上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的傾斜測定裝置，其中，所述處理部進而於所述多個光接收元件中的檢測值未滿規定的下限值的情況下，向用戶通知所述傾斜角度為所述規定的臨限值以上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的傾斜測定裝置，其中，所述導光部於一條纜線內包含所述多個芯，且所述傾斜測定裝置基於所述多個芯的相對位置而算出所述傾斜角度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的傾斜測定裝置，其中，所述多個芯光學連接於多個所述光源的每一者，且所述處理部藉由使多個所述光源逐個依次發光，而經由與多個所述光源的每一者對應的所述多個芯將所述照射光照射至所述測量面的面上的所述多個位置。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的傾斜測定裝置，更包括：選擇部，所述選擇部可將來自所述光源的所述照射光選擇性地賦予至所述導光部中所含的所述多個芯的每一者，且所述處理部經由使用所述選擇部而選擇的所述芯，將所述照射光照射至所述測量面的面上的所述多個位置。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的傾斜測定裝置，更包括：多個所述光接收部，且所述多個光接收部的每一者一對一連接於所述多個芯的每一者，所述處理部基於所述多個光接收部的每一者所具有的多個所述檢測器的每一者中的所述多個光接收元件的檢測值，算出所述多個位置的每一者與相對於來自所述多個位置的每一者的所述反射光而言的所述光學系統的光接收面之間的距離。
  8. 如申請專利範圍第4項所述的傾斜測定裝置，其中，所述多個光接收元件二維配置於所述檢測器的檢測面上，且所述處理部基於所述多個光接收元件的檢測值，算出所述多個位置的每一者與相對於來自所述多個位置的每一者的所述反射光而言的所述光學系統的光接收面之間的距離。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的傾斜測定裝置，其具備多個所述光學系統，且所述處理部基於由多個所述光學系統接收的所述反射光，算出相對於所述光軸而言的所述測量面的所述傾斜角度。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的傾斜測定裝置，其中，所述處理部基於於所述測量面的面上的所述多個位置算出的相對於所述光軸而言的所述測量面的所述傾斜角度，製作所述傾斜角度的輪廓。
  11. 一種控制系統，其特徵在於具備：如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的傾斜測定裝置；以及位置控制裝置，以消除藉由所述傾斜測定裝置而算出的所述傾斜角度的方式對作用於所述測量面的作用點與所述測量面之間的配置關係進行控制。
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