JPH03115908A - 寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は例えばレーザ光等の光を一定方向に振動させて
、その振動の走査方向に配設された複数の被測定物体の
幅や間隔等を測定する寸法測定装置に関する。

［従来の技術］ 例えばレーザ光を用いて物体の寸法を非接触で正確に測
定する測定装置の一つとして寸法測定装置が実用化され
ている。第５図はその寸法測定装置の概略構成を示す模
式図である。光源１から出力されたレーザ光２は平面鏡
３で反射されてモータ４にて回転駆動される多角形の回
転ミラー５の１一つの反射面６で反射される。よって、
反射面６で反射されたレーザ光２は一定方向に振動する
。

その振動するレーザ光２はハーフミラ−７、コリメータ
レンズ８を介して被測定棒９に照射される。

被測定棒９を通過したレーザ光２は集光レンズ１０を介
して受光器１１へ入射される。

一方、ハーフミラ−７で反射されたレーザ光２はコリメ
ータレンズ１２を介して校正（走査モニタ）用の基準棒
１３に照射される。基準棒１３を通過したレーザ光２は
集光レンズ１４を介して受光器１５へ入射される。

このような寸法測定装置において、レーザ光２は被測定
棒９上においては、前記回転ミラー５の回転数と反射面
６の数とで定まる周期Ｔ。で光軸と直交する方向に走査
される。したがって、受光器１１から出力される受光信
号ａの信号波形は、被測定棒９で遮光される期間Ｔだけ
ロー（Ｌ）レベルとなる周期Ｔ。の周期波形となる。

基準棒１３の存在によって受光器１５から出力される受
光信号ａ２は図示するように、基準棒１３の存在期間だ
けＬレベルとなる。そして、その受信信号ａ２のエツジ
カウント値から走査周期のカウント値と走査の中心位置
のカウント値が求まる。基準棒１３の各エツジカウント
値からこの中心位置のカウント値を引き、さらに走査周
期のカウント値で割ると、各エツジが走査周期のなかで
占める位相が求まる。それぞれの位相を走査位置の時間
変化を示す関数表を用いて各エツジ位置に対応した値に
変換することができる。

こうして得られた各エツジ位置の差は走査幅に異存して
変化するが、この値を基準棒の測定値Ｍ、とじておく。

基準棒１３と全く同様の手順にて被測定棒９からの受光
信号ａから測定値り。が求まる。この測定値Ｄ０も走査
幅に依存して変化するが、前述した測定値Ｍ。と基準棒
１３の真値ｄＳとを用いて被測定棒９の真の測定値ｄが
算出される。

ｄ＝Ｄｏ　　（ｄｓ　／Ｍｏ　） ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記ように構成された寸法測定装置にお
いてもまだ改良すべき次のような課題がある。

すなわち、第６図に示すように、複数本の被測定棒９ａ
、９ｂの各外径ｄｌ、ｄ２および被測定棒９ａ、９ｂの
相互間の距離ｇ（ギャップ）を測定する場合は、受光信
号ａ１に含まれる２箇所のＬレベル期間ＴＡ、ＴＢおよ
びそのＬレベル期間ＴＡ、ＴＢで挟まれる１箇所のＨレ
ベル期間ＴＧを測定する事によって得られる。

しかし、この測定手法によれば、前述したように距離測
定はＬレベル継続時間を計時するカウンタや、Ｈレベル
の継続する時間を計時するカランタを用いているので、
２本の被測定棒９ａ、９ｂの各両端位置を示す４個のエ
ツジ位置■■■■の相互間の距離のうち互いに隣接する
上記３種類の距離ｄ、、ｇ、ｄ２のみしか測定できない
。

したがって、エツジ■■の間の距離や、エツジ■■の間
の距離や、エツジ■■の間の距離等の測定を行うときに
は、エツジ００間の距離を例えばセグメント１．エツジ
■■間の距離をセグメント２、同じくエツジ００間の距
離をセグメント３と名付け、エツジ■■の間の距離測定
はセグメント１＋２にて算出する。同様に、エツジ■■
の間の距離測定はセグメント１＋２＋３にて算出する。

よって、本来測定対象としていないエツジとの間に構成
される寸法を指定する必要があり、直観的ではなく、間
のセグメント指定を忘れる懸念かある。そして、忘れた
のが訂正されずに誤った測定結果が出力される可能性が
ある。

また、上述したセグメント１〜３の例において、測定値
に対して一定値をオフセットとして加えて出力すること
が可能であるが、その演算の順序は各セグメント毎に固
定されていた。

すなわち、セグメント１の生の測定値Ｍ１に対しオフセ
ット値０を加えたとき得られる測定値Ｍは Ｍ−Ｍ、＋Ｑ であるが、隣のセグメント２の生の測定値Ｍ２に対して
は −０−Ｍ２ なる演算が適用され、この関係は固定されていた。

このため、測定しようとする寸法によっては、その寸法
の場所が必要な演算が行われるセグメントになるよう設
置条件を変更する必要があり、測定に本来不要な条件を
用意しなければならなかった。

その結果、寸法測定装置としての測定種類が限定され、
測定者の幅広い測定要求に対処しきれない問題があった
。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
被測定物体の各エツジ毎に走査開始からの経過時間を測
定する計時手段を設けることによって、必要とする任意
のエツジ間距離を自動的にかつ即座に測定でき、測定者
の幅広い測定要求に対処できる寸法測定装置を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解消するために本発明の寸法測定装置によれ
ば、一方向に配列された複数の被測定物体に対して、配
列方向に一定周期で振動する光を照射して、被測定物体
の背後に配設された受光器で光を受光して、受光信号の
信号レベル変化位置から各被測定物体のエツジ間距離を
測定する寸法測定装置において、 各被測定物体の各エツジに対応して設けられ、所定時刻
からの各経過時間を計数する複数の計時手段と、受光信
号における光が各被測定物体の各エツジ位置を通過した
ときに生じる各信号レベル変化を順次検出するエツジ検
出回路と、このエツジ検出回路からエツジ検出信号が出
力される毎に、各計時手段に対してエツジ配列順に順次
計数停止信号を送出する計時制御回路と、外部から指定
された測定すべきエツジ間距離の両端に位置するエツジ
に対応する一対の計時手段を選択するエツジ選択回路と
、このエツジ選択回路にて選択され一対の計時手段の各
計数値を、計数値と走査光位置とを対応付けた関数表を
用いてエツジ位置に変換し、これらのエツジ位置の差か
ら該当エツジ間距離を算出するエツジ間距離算出回路と
を備えたちのである。

また別の発明においては、前記測定すべきエツジ間距離
を指定する手段として、受光信号の明暗パータンを表示
するためのパターン表示灯および表示されたパターンで
定まるエツジの中から任意のエツジを指定するエツジ指
定キーを有した測定エツジ間設定装置を用いている。

［作　用］ このように構成された寸法測定装置によれば、所定時刻
がくると、各被測定物体の各エツジに対応して設けられ
た各計時手段が一斉に経過時間の計数動作を開始する。

そして、受光器から出力される受光信号の信号レベルは
光が各エツジ位置を通過する毎にレベル変化するが、信
号レベル変化する毎にエツジ検出回路で検出され、該当
エツジの計時手段の計数が停止する。したがって、光の
１つの走査が終了した時点では、各計時手段には所定時
刻から各エツジ位置までの経過時間に対応する計数値が
記憶されている。各計数値は、計数値と走査光位置との
関係を対応付けた関数表を用いて各エツジ位置に変換さ
れる。よって、測定エツジ間を指定すると、両端のエツ
ジ位置の差から該当エツジ間距離が簡単に算出される。

なお、前記関数表は、例えばレーザ光源が正弦波状態に
走査された場合、経過時間と走査光位置とが直線関係に
ならず、正弦波関数になるので、それを補正するために
設けられている。

また、別の発明においては、受光信号の明暗パータンが
表示され、そのパターンを観測しながら測定すべきエツ
ジ間距離を指定できる。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の寸法測定装置の概略構成を示０ す模式図である。レーザ光源２１から出力されたレーザ
光２２は音叉偏向器２３の一方の自由端に取付けられた
平面鏡２４にて反射される。駆動回路２５は電磁コイル
２６に励磁電流を通流することによって音叉偏向器２３
を加振するので、音叉偏向器２３は形状で定まる一定周
波数（周期Ｔ。）で振動する。よって、平面鏡２４で反
射されたレーザ光２２も図中矢印Ｂで示す走査方向にで
振動する。その振動するレーザ光２２はコリメータレン
ズ２７で平行光に直され、ハーフミラ−２８を介して被
測定物体としての第６図に示したようなそれぞれ外径ｄ
Ｉ＋　　ｄ２＋　および隙間ｇを有する被測定棒９ａ、
９ｂに照射される。走査方向に配設された各被測定棒９
ａ、９ｂを通過したレーザ光２２は集光レンズ３０を介
して受光器３１へ入射される。

一方、ハーフミラ−２８で反射されたレーザ光２２は校
正用の外径ｄｓを有する基準棒１３に照射される。基準
棒１３を通過したレーザ光２２は集光レンズ３３を介し
て受光器３４へ入射される。

１ 受光器３１から出力された受光信号Ｃは、第３図に示す
ように、波形整形回路３７でＨレベルまたはＬレベルに
波形整形されたのちエツジ検出回路３８へ入力される。

エツジ検出回路３８は波形整形された受光信号Ｃにおけ
るレーザ光２２が各被測定棒９ａ、９ｂの各エツジ位置
■■■■を通過したときに生じる各信号レベル低化を順
次検出してエツジ検出信号ｅを次の論理回路３つへ送出
する。この論理回路３９は、各エツジに対応した複数の
計時手段からなる計時部４０とこの計時部４０の動作を
制御する計時制御回路４１と測定エツジ間設定装置４３
にて設定された各エツジ位置に対応する各経過時間Ｔａ
、Ｔｂを選択するエツジ選択回路４２とで構成されてい
る。

論理回路３９から出力された一対の経過時間Ｔａ、Ｔｂ
はエツジ間距離算出回路４４の各エツジ位置算出部４５
ａ、４５ｂへ入力される。各エツジ位置算出部４５ａ、
４５ｂ内には、レーザ光２２が正弦波状に走査されるの
で、各経過時間（計数値）と走査光位置とを対応付けた
関数表が２ 記憶されている。そして、各エツジ位置検出部４５ａ、
４５ｂは、入力した各経過時間（計数値）を前記関数表
を用いて、基準棒１３のエツジを基準位置として示した
各エツジ位置に変換する。

そして、変換する過程で校正値演算部４６から入力され
た基準棒１３の測定で得られた校正値（ｄｓ　／Ｍｏ　
）を用いて基準位置からの実際の距離Ｄａ、Ｄｂになお
す。

算出された各距離Ｄａ、Ｄｂは切換回路４７ａ。

４７ｂを介して減算回路４８へ入力される。各切換回路
４７ａ、４７ｂは測定エツジ間設定装置４３からの（＋
）または（−）の設定指令にて切換動作する。減算回路
４８は入力した各距離Ｄａ、Ｄｂ相互間の差距離（Ｄａ
−Ｄｂ）または（Ｄｂ−Ｄａ）を指定されたエツジ間の
エツジ間距離りとして出力する。

受光器３４から出力された受光信号は波形整形回路４つ
で波形整形される。そして、波形整形された受光信号の
信号レベルが変化するタイミングで第３図に示すカウン
ト開始信号すを論理回路３ ３９へ送出する。よって、このカウント開始信号すは、
正弦波状に振動しながら基準棒１３を走査する場合に、
レーザ光２２が基準棒１３を横切ったタイミングで出力
される。すなわち、基準棒１３のエツジ位置が被測定棒
９ａ、９ｂのエツジ位置Ｄａ、Ｄｂを算出する場合の基
準位置となる。

波形整形回路４９から出力された受光信号は校正値演算
部４６へ人力する。この校正値演算部４６は前述した手
法で真の測定値を算出するための校正値（ｄｓ／Ｍｏ）
を算出してエツジ間距離算出回路４４へ送出する。

次に論理回路３９の詳細を第２図を用いて説明する。

カウンタ５２はクロック信号発生器５１から出力される
クロック信号を＝ｌ数する。そして、計数値は基準棒１
３の立上りを示すカウント開始信号すが入力するとクリ
アされて最初から計数を再開する。すなわち、カウンタ
５２はカウント開始信号す入力時刻からの経過時間を計
数する。カウンタ５２から出力される経過時間はｎ個の
各ラッチ４ 回路５Ｂ１，５３□、５３３．・・・、５３゜の入力端
子に印加される。各ラッチ回路５３１，５３２゜５３３
、・・・、５３ｆｉはシフトレジスタからなる計時制御
回路４１の各レジスタＲ，−Ｒ，がＬレベルからＨレベ
ルに立」二がるタイミングでカウンタ５２にて計時され
ている経過時間を取込む。そして、取込んだ各経過時間
Ｔ１〜Ｔ、、はエツジ選択回路４２内の各セレクタ回路
４２ａ、４２ｂへ送出される。また、各ラッチ回路５３
１，５３２゜５３３．・・・、５３．、にラッチされた
各経過時間Ｔ１〜Ｔ、、は次のカウント開始信号すにて
クリアされる。

計時制御回路４１は、前述したように（ｎ　＋１）個の
レジスタＲ８−Ｒ，を有した一種ののシフトレジスタで
形成されており、カウント開始信号すがリセット端子Ｒ
Ｅに入力されると、各レジスタＲｏ〜Ｒ，，のビットを
０（Ｌ）にクリアし、かつ先頭のレジスタＲ８のビット
を１（Ｈ）に設定する。そして、エツジ検出回路３８か
らエツジ検出信号ｅがクロック端子ＣＰに入力される毎
にレジ５ スタＲ８の１（Ｈ）のビットを順次右側の各レジスタＲ
３〜Ｒ，へ移動させていく。エツジ検出信号ｅは波形整
形された受光信号の信号レベル変化に応動して出力され
るので、各ラッチ回路５３．。

５３□、・・・、５３．、にラッチされる経過時間Ｔ１
゜Ｔ２．・・・、Ｔｏはレーザ光２２が基準棒１３のエ
ツジを通過した時刻から各エツジ位置に到達するに要す
る経過時間となる。

しかして、前記クロック信号発生器５１．カウンタ５２
および各ラッチ回路５　Ｂ　Ｉ〜５３．はく前記被測定
棒９ａ、９ｂの各エツジにおける走査開始時刻からの各
経過時間Ｔ、、Ｔ２．・・・、Ｔ７を計時する複数の計
時手段を構成する。

測定エツジ間設定装置４３の表示パネルには受光信号Ｃ
の明暗パターンを表示するための複数のパターン表示灯
５４と、エツジ位置■■・・・・・・を測定するための
複数のエツジ表示灯５５が配設されている。また、測定
エツジ間位置を指定するための表示移動キー５６ａおよ
び設定キー５６ｂが配設されている。さらに、エツジ間
距離算出回路６ ４４で算出されたエツジ間距離りを（＋）符号で表示す
るか、（−）符号で表示するかを指定する符号キー５７
が設けられている。

そして、測定する被測定棒９ａ、９ｂの本数に応じて、
受光信号Ｃの明暗パターンを図示しないパネルスイッチ
を用いてパターン表示灯５４に表示させる。次に、測定
すべきエツジ間隔の一方端のにエツジに対応するエツジ
表示灯５５が点灯するように表示移動キー５６ａを用い
ててエツジ表示灯５５の点灯位置を移動させる。しかる
のち、設定キー５６ｂをキー人力すると、該当エツジが
入力される。同様に測定すべきエツジ間隔の他方のエツ
ジを入力する。入力された各エツジを示す各エツジ信号
は各セレクタ回路４２ａ、４２ｂへ入力される。この場
合、選択されたエツジ■〜■の基準位置から遠い方に位
置するエツジがセレクタ回路４２ｂへ入力される。

各セレクタ回路４２ａ、４２ｂは測定エツジ間設定装置
５７から出力されたエツジ信号の指定するエツジに対応
するラッチ回路５３．〜５３．の７ 経過時間Ｔａ、Ｔｂを選択いて各エツジ位置算出部４５
ａ、４５ｂへ送出する。

したがって、符号設定キー５７で（＋）符号を選択する
と、切換回路４７ａ、、４７ｂが図示状態を維持するの
で、減算回路４８から（＋）値のエツジ間距離Ｄ−（Ｄ
ａ−Ｄｂ）が出力され、符号設定キー５７で（＝）符号
を選択すると、切換回路４７ａ、４７ｂが逆に接続され
るので、減算回路４８から（−）値のエツジ間距離Ｄ−
−（Ｄａ−Ｄｂ）が出力される。

なお、一般に、各被測定棒９ａ、９ｂの各外径ｄ、、ｄ
２を測定する場合は（十）表示とし、間隔ｇを測定する
場合は（−）表示とする。

第３図は論理回路３つの動作を示すタイムチャートであ
る。カウント開始信号すが入力すると、カウンタ５２が
リセットされ、経過時間の計時を再開する。また、受光
器３１から出力された受光信号Ｃはレーザ光２２が各被
測定棒９ａ、９ｂの各エツジ■■■■を通過する毎に信
号レベルが変化する。そして、波形整形回路３７で波形
整形さ８ れる。波形整形された受光信号の各エツジ■■■■はエ
ツジ検出回路３８で検出され、各ラッチ回路５３．．５
３□、５３．．５３４は各エツジ■■■■がエツジ検出
回路３８で検出された時点の経過時間Ｔ＋　、Ｔ２　、
Ｔ３　、Ｔ４を取込む。取込んだ各経過時間ＴＨ、Ｔ２
　、Ｔ３　、Ｔ４は各セレクタ回路４２ａ、４２ｂへ送
出される。そして、測定エツジ間設定装置４３から指定
されたエツジに対応する一対の経過時間Ｔａ、Ｔｂを選
択してエツジ間距離算出回路４４へ送出する。しがして
、指定されたエツジ間の距離りが測定される。

このように構成された寸法測定装置によれば、操作者は
測定エツジ間設定装置４３にて測定すべきエツジ間の両
端に位置するエツジを表示移動キー５６８および設定キ
ー５６ｂを用いて設定すれば、自動的に該当エツジ間距
離りが測定できる。

すなわち、従来装置においては、指定するセグメントは
必ず隣接したエツジ間の距離である必要があったが、こ
の実施例においては、互いに隣接するエツジ間■〜■、
■〜■、■〜■距離の他に、９ 互いに離れた位置のエツジ間■〜■、エツジ間■〜■、
エツジ間■〜■の各組Ｍ（ｄ＋＋ｇ）。

（ｄ＋　＋ｇ＋６２）、（ｇ＋ｄ２）をそのまま直観的
に指定して測定することが可能となる。

なお、実施例においては２本の被測定棒９ａ。

９ｂを測定する場合を説明したが、特に２本に限定され
るものではない。

第４図は本発明の他の実施例に係わる寸法測定装置の計
時部６０を取出して示すブロック図である。その他の部
分は第１図と同じである。

この実施例においては、第２図のラッチ回路５３、〜５
３．．の代りに、カウンタ６１１６１□＋６１３＋　・
・・、６１ｏが設けられており、クロック信号発生器５
１から直接クロック信号が入力される。そして、カウン
ト開始信号すが入力されると、各カウンタ６１１〜６１
．は現在まで計数している経過時間をクリアして、再度
計経過時間の計時を開始する。そして、計時制御回路４
１からそれぞれＨレベルの計時停止信号が入力すると、
計時動作を停止する。そして、各紅過時０ 間Ｔ、〜Ｔ、をエツジ選択回路４２内の各セレクタ回路
４２ａ、４２ｂへ送出する。

このように構成された寸法測定装置においても、各エツ
ジにおける経過時間Ｔ、〜Ｔ１がそれぞれ独立して求め
られるので、任意のエツジ間の距離を測定することがで
きる。よって、先の実施例とほぼ同様の効果を得ること
が可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の・Ｊ法測定装置によれば、
被測定物体の各エツジ毎に走査開始がらの経過時間を測
定するようにしている。したがって、必要とする任意の
エツジ間距離を各経過時間相互間の差時間に基づいて自
動的にかつ即座に容易に測定できる。よって、測定者の
幅広い測定要求に対処できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる寸法測定装置の概略
構成を示す模式図、第２図は同実施例装置の要部を取出
して示すブロック図、第３図は同実施例装置の動作を示
すタイムチャートであり、１ 第４図は本発明の他の実施例に係わる寸法測定装置の要
部を取出して示すブロック図、第５図は従来の寸法測定
装置の概略構成を示す模式図、第６図は測定原理を説明
するための図である。 ９ａ、９ｂ・・・被測定棒、２１・・・レーザ光源、２
２・・・レーザ光、２３・・・音叉偏向器、２７・・・
コリメータレンズ、３０・・・集光レンズ、３１．３３
・・・受光器、３７・・・波形整形回路、３８・・・エ
ツジ検出回路、４０．６９・・・計時部、４１・・・計
時制御回路、４２・・・エツジ選択回路、４３・・・測
定エツジ間設定装置、４４・・・エツジ間距離算出回路
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方向に配列された複数の被測定物体（９ａ、９
   ｂ）に対して、前記配列方向に一定周期で振動する光（
   ２２）を照射して、前記被測定物体の背後に配設された
   受光器（３０）で前記光を受光して、受光信号の信号レ
   ベル変化位置から前記各被測定物体のエッジ間距離を測
   定する寸法測定装置において、 前記各被測定物体の各エッジに対応して設けられ、所定
   時刻からの各経過時間を計数する複数の計時手段（５１
   、５２、５３＿１〜５３＿ｎ、６１＿１〜６１＿ｎ）と
   、前記受光信号における前記光が前記各被測定物体の各
   エッジ位置を通過したときに生じる各信号レベル変化を
   順次検出するエッジ検出回路（３８）と、このエッジ検
   出回路からエッジ検出信号が出力される毎に、前記各計
   時手段に対してエッジ配列順に順次計数停止信号を送出
   する計時制御回路（４１）と、外部から指定された測定
   すべきエッジ間距離の両端に位置するエッジに対応する
   一対の計時手段を選択するエッジ選択回路（４２）と、
   このエッジ選択回路にて選択され一対の計時手段の各計
   数値を、計数値と走査光位置とを対応付けた関数表を用
   いてエッジ位置に変換し、これらのエッジ位置の差から
   該当エッジ間距離を算出するエッジ間距離算出回路（４
   ４）とを備えた寸法測定装置。
2. （２）受光信号の明暗パータンを表示するためのパター
   ン表示灯（５４）および表示されたパターンで定まるエ
   ッジの中から任意のエッジを指定するエッジ指定キー（
   ５６ａ、５６ｂ）を有した測定エッジ間設定装置（４３
   ）を用いて前記測定すべきエッジ間距離を指定すること
   を特徴ととする請求項（１）記載の寸法測定装置。