JPH0618227A - 対象物の寸法測定方法および測定装置 - Google Patents
対象物の寸法測定方法および測定装置Info
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- JPH0618227A JPH0618227A JP5083139A JP8313993A JPH0618227A JP H0618227 A JPH0618227 A JP H0618227A JP 5083139 A JP5083139 A JP 5083139A JP 8313993 A JP8313993 A JP 8313993A JP H0618227 A JPH0618227 A JP H0618227A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 22
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/123—Multibeam scanners, e.g. using multiple light sources or beam splitters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/245—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
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- Optics & Photonics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 1つの測定チャネルにより測定信号を処理す
ることのできる対象物の寸法測定方法および装置を提供
する。 【構成】 複数の方向(x,y)にて対象物(3)の寸
法を測定する方法であって、それぞれ1つの光ビーム
(12、13)が測定すべき方向で対象物上に偏向さ
れ、該光ビームの対象物による遮断の持続時間から、当
該対象物の寸法を推定する測定方法において、各方向毎
に1つの光ビームが別個の対物レンズ(8、9)により
案内されるようにする。
ることのできる対象物の寸法測定方法および装置を提供
する。 【構成】 複数の方向(x,y)にて対象物(3)の寸
法を測定する方法であって、それぞれ1つの光ビーム
(12、13)が測定すべき方向で対象物上に偏向さ
れ、該光ビームの対象物による遮断の持続時間から、当
該対象物の寸法を推定する測定方法において、各方向毎
に1つの光ビームが別個の対物レンズ(8、9)により
案内されるようにする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の方向にて対象物
の寸法を測定する方法であって、それぞれ1つの光ビー
ムが測定すべき方向で対象物上に偏向され、該光ビーム
の対象物による遮断の持続時間から、当該対象物の寸法
を推定する測定方法に関する。
の寸法を測定する方法であって、それぞれ1つの光ビー
ムが測定すべき方向で対象物上に偏向され、該光ビーム
の対象物による遮断の持続時間から、当該対象物の寸法
を推定する測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の方法ないし装置は公知である。
この場合対象物は次のように構成される。すなわち、既
知の速度ないし既知の速度経過を有する平行(テレセン
トリック)な光ビームが測定フィールドを通るように偏
向され、それにより光ビーム中断の持続時間および位置
から、対象物の寸法および場合により位置を推測できる
ようにするのである。
この場合対象物は次のように構成される。すなわち、既
知の速度ないし既知の速度経過を有する平行(テレセン
トリック)な光ビームが測定フィールドを通るように偏
向され、それにより光ビーム中断の持続時間および位置
から、対象物の寸法および場合により位置を推測できる
ようにするのである。
【0003】対象物を複数の方向、一般的には2つの直
交する方向(x,y)で寸法検出するために、偏向機構
(例えば回転ミラーまたは振動ミラー)により偏向され
た光ビームが平行な光ビームを形成するための対物レン
ズを通ってビームスプリッタに供給される。このビーム
スプリッタから同時に2つの光ビームが傾斜したミラー
系を介して測定フィールドに到達する。ここで2つの光
ビームは同期して2つの直交方向に偏向される。この構
成は1つの光源と1つの対物レンズしか必要としないが
大きな欠点がある。すなわち、光ビームを2つの光ビー
ムへ分割し、それらをミラー系を介して測定フィールド
に供給するため、測定装置を小型に構成することができ
ない。また、1つの共通の対物レンズを通過した1つの
光ビームから発生した2つの光ビームが理想的にフォー
カシングされるように光学系を構成および調整すること
は困難でコストがかかる。しかし最低限寸法でも正確な
測定を行うためには、対象物個所において光ビームの非
常に正確なフォーカシングが必要である。ビームスプリ
ッタおよびミラー系の前に配置された共通の対物レンズ
は対象物および測定装置ケーシングの窓から比較的離れ
ている。この窓を通って光ビームは測定フィールドに入
射する。そのため、対象物にフォーカシングされた光ビ
ームは窓の通過の際に既に比較的に小さな横断面を有す
る。それにより、この窓の汚れが場合により大きな障害
的影響を光ビームに及ぼす。既に述べたように、2つの
光ビームは同期して測定フィールドを通過する。すなわ
ち、光通過に相応する測定信号は実質的に同期して発生
し、別個の測定チャネルで処理しなければならない。
交する方向(x,y)で寸法検出するために、偏向機構
(例えば回転ミラーまたは振動ミラー)により偏向され
た光ビームが平行な光ビームを形成するための対物レン
ズを通ってビームスプリッタに供給される。このビーム
スプリッタから同時に2つの光ビームが傾斜したミラー
系を介して測定フィールドに到達する。ここで2つの光
ビームは同期して2つの直交方向に偏向される。この構
成は1つの光源と1つの対物レンズしか必要としないが
大きな欠点がある。すなわち、光ビームを2つの光ビー
ムへ分割し、それらをミラー系を介して測定フィールド
に供給するため、測定装置を小型に構成することができ
ない。また、1つの共通の対物レンズを通過した1つの
光ビームから発生した2つの光ビームが理想的にフォー
カシングされるように光学系を構成および調整すること
は困難でコストがかかる。しかし最低限寸法でも正確な
測定を行うためには、対象物個所において光ビームの非
常に正確なフォーカシングが必要である。ビームスプリ
ッタおよびミラー系の前に配置された共通の対物レンズ
は対象物および測定装置ケーシングの窓から比較的離れ
ている。この窓を通って光ビームは測定フィールドに入
射する。そのため、対象物にフォーカシングされた光ビ
ームは窓の通過の際に既に比較的に小さな横断面を有す
る。それにより、この窓の汚れが場合により大きな障害
的影響を光ビームに及ぼす。既に述べたように、2つの
光ビームは同期して測定フィールドを通過する。すなわ
ち、光通過に相応する測定信号は実質的に同期して発生
し、別個の測定チャネルで処理しなければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
欠点を回避することである。
欠点を回避することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】これは本発明により、各
方向毎に1つの光ビームが別個の対物レンズを通って案
内されるように構成して解決される。
方向毎に1つの光ビームが別個の対物レンズを通って案
内されるように構成して解決される。
【0006】この場合、対物レンズは対象物にできるだ
け近接して配置され得るか、またはケーシング窓のすぐ
近くに配置され得る。ここにおいては光ビームはまだ大
きな横断面を有しておらず、汚れによって影響を受ける
ことはほとんどない。
け近接して配置され得るか、またはケーシング窓のすぐ
近くに配置され得る。ここにおいては光ビームはまだ大
きな横断面を有しておらず、汚れによって影響を受ける
ことはほとんどない。
【0007】有利には、別個の光源から発することので
きる2つの光ビームは既に別個に可動偏向機構により案
内される。これによりビームスプリッタが省略される。
しかし光学系全体を各個別の光ビーム毎に別個に最適調
整し、これにより対象物の個所での理想的で正確なフォ
ーカシングが可能になる。このようにして測定精度を格
段に上昇させることができる。同時に小型の構成が得ら
れる。
きる2つの光ビームは既に別個に可動偏向機構により案
内される。これによりビームスプリッタが省略される。
しかし光学系全体を各個別の光ビーム毎に別個に最適調
整し、これにより対象物の個所での理想的で正確なフォ
ーカシングが可能になる。このようにして測定精度を格
段に上昇させることができる。同時に小型の構成が得ら
れる。
【0008】光ビームの偏向は次のように時間的間隔を
おいて行うことができる。すなわち、異なる方向でのそ
れぞれの測定を時間的間隔をおいて行うのである。これ
により測定信号をただ1つの測定チャネルで処理するこ
とができる。
おいて行うことができる。すなわち、異なる方向でのそ
れぞれの測定を時間的間隔をおいて行うのである。これ
により測定信号をただ1つの測定チャネルで処理するこ
とができる。
【0009】本発明の測定装置の実施例を以下説明す
る。
る。
【0010】
【実施例】図1には測定装置のケーシング1が配置され
ている。このケーシングには測定機構がある。測定ケー
シングは通路2を有し、この通路2はほぼ台形の横断面
を有する。この通路を通って測定対象物3、例えばワイ
ヤ、ケーブル、光導波体またはその他の連続製品を搬送
することができる。しかし相応してもちろん、定置の対
象物を測定することもできる。ケーシングは通路2に4
つの窓4〜7を有する。これらの窓により、光ビームは
それぞれ2つの対向する窓を通って測定フィールドへ入
射することができる。これは図1に示されている。下側
測定窓5と6の直ぐ後方にはそれぞれ1つの対物レンズ
8ないし9が配置されている。装置は2つのレーザ源、
有利には半導体レーザ10と11を有する。レーザはそ
れぞれ1つの図示しないコリメータを有し、それぞれ1
つの光ビーム12ないし13をモータにより駆動可能な
8面ミラー15に投射する。このミラーから光ビーム
は、位置固定されたミラー16ないし17を介して対物
レンズ8ないし9に偏向される。対物レンズでは、実質
的にミラー15の点で偏向された光ビームが平行な光ビ
ーム、すなわち常に相互に平行な光ビームに屈折され
る。測定フィールドでは光ビーム12と13は相互に直
交する。これにより対象物3の寸法を2つの座標方向x
とyで検出することができる。窓4と7の後方にはそれ
ぞれ1つの集光系18ないし19が配置されている。集
光系は入射した光ビームを1つの光電変換器20ないし
21に投影する。変換器20と21は、図示しない測定
電子回路の共通の入力側と接続されている。測定電子回
路は後で説明するように、入力された測定信号を処理す
る。
ている。このケーシングには測定機構がある。測定ケー
シングは通路2を有し、この通路2はほぼ台形の横断面
を有する。この通路を通って測定対象物3、例えばワイ
ヤ、ケーブル、光導波体またはその他の連続製品を搬送
することができる。しかし相応してもちろん、定置の対
象物を測定することもできる。ケーシングは通路2に4
つの窓4〜7を有する。これらの窓により、光ビームは
それぞれ2つの対向する窓を通って測定フィールドへ入
射することができる。これは図1に示されている。下側
測定窓5と6の直ぐ後方にはそれぞれ1つの対物レンズ
8ないし9が配置されている。装置は2つのレーザ源、
有利には半導体レーザ10と11を有する。レーザはそ
れぞれ1つの図示しないコリメータを有し、それぞれ1
つの光ビーム12ないし13をモータにより駆動可能な
8面ミラー15に投射する。このミラーから光ビーム
は、位置固定されたミラー16ないし17を介して対物
レンズ8ないし9に偏向される。対物レンズでは、実質
的にミラー15の点で偏向された光ビームが平行な光ビ
ーム、すなわち常に相互に平行な光ビームに屈折され
る。測定フィールドでは光ビーム12と13は相互に直
交する。これにより対象物3の寸法を2つの座標方向x
とyで検出することができる。窓4と7の後方にはそれ
ぞれ1つの集光系18ないし19が配置されている。集
光系は入射した光ビームを1つの光電変換器20ないし
21に投影する。変換器20と21は、図示しない測定
電子回路の共通の入力側と接続されている。測定電子回
路は後で説明するように、入力された測定信号を処理す
る。
【0011】図1の装置の基本的作用は既に説明した。
ミラー15の回転により光ビーム12と13は周期的に
偏向され、測定フィールドを通過する。光ビームが2つ
の方向xとyで対象物3により遮断される持続時間か
ら、2つの方向での対象物の寸法を推定することができ
る。固有のコリメータを有するそれぞれ1つの光源の光
ビームをミラー15と対物レンズ8および9を介して別
個に案内するため、2つの光学系を相互に依存しないで
最適に調整することが可能である。このようにしてレー
ザビームを対象物3の個所で高精度にフォーカシングす
ることができ、実際の構成では80μm〜32mmの寸
法を1つの同じ装置により十分な精度で測定することが
できる。
ミラー15の回転により光ビーム12と13は周期的に
偏向され、測定フィールドを通過する。光ビームが2つ
の方向xとyで対象物3により遮断される持続時間か
ら、2つの方向での対象物の寸法を推定することができ
る。固有のコリメータを有するそれぞれ1つの光源の光
ビームをミラー15と対物レンズ8および9を介して別
個に案内するため、2つの光学系を相互に依存しないで
最適に調整することが可能である。このようにしてレー
ザビームを対象物3の個所で高精度にフォーカシングす
ることができ、実際の構成では80μm〜32mmの寸
法を1つの同じ装置により十分な精度で測定することが
できる。
【0012】図1から既にわかるように、光源10およ
び11からの2つのレーザビーム12と13は共通の軸
線を対向する側からミラー15に到来する。しかしミラ
ーの回転軸に対して所定の偏心度を有している。この状
態は図2および図3に拡大して示されている。従い、2
つのレーザビーム12と13の光学軸22は8面ミラー
15の回転軸に対して偏心度eを有している。ここで図
2は、レーザビーム12が上方へミラー16および対物
レンズ8を介して測定フィールドへ反射されるミラー1
5の位置を示す。一方レーザビーム13は下方へ反射さ
れ、作用しない。図2の位置は、ミラー15がそのゼロ
位置から10.5°だけ回転した位置に相応し、入射ビ
ームと出射ビーム12と13の間の角度は従い21°に
なる。図3には、ミラー15がそのゼロ位置から34.
5°回転した反対の状態が示されている。すなわち、今
度はレーザビーム13がミラー17および対物レンズ9
を介して測定フィールドへ偏向され、一方レーザビーム
12は作用しない。ここでは、測定フィールドへのビー
ム通過は、図2および図3に示された角度二等分線に対
して入射および出射ビーム毎に対称に8°に制限されて
いるとする。この関係は図4に示されている。ここでは
測定装置に対象物は存在しないとする。従い、変換器2
0および21の光パルスないし出力パルスはそれぞれ8
°の回転角度の間発生する。ここでこれらのパルスは、
位置10.5°、34.5°および55.5°に対して
対称である。図4からわかるように、これらのパルスは
偏心度eのため規則的な間隔では発生せず、順次連続す
る1つのパルス対間の間隔は24°であり、一方次のパ
ルスまでの間隔は21°しかない。相応してパルス間隔
は16°ないし13°である。この状態から次の利点が
得られる。すなわち、寸法xに対するそれぞれの測定パ
ルスと、寸法yに対する測定パルスとの間に時間間隔が
あるため、唯1つの評価電子回路を使用することができ
る。しかも、測定パルスの一方の群(x,y)の順次連
続する2つの測定パルス間と次の群の最初のパルス
(x)との間には異なる大きさの間隔が生じるから、共
通の測定チャネルで計算した値xとyを相応の指示器な
いし相応の評価回路または制御回路に供給するために
は、1つの簡単な論理回路だけで十分である。
び11からの2つのレーザビーム12と13は共通の軸
線を対向する側からミラー15に到来する。しかしミラ
ーの回転軸に対して所定の偏心度を有している。この状
態は図2および図3に拡大して示されている。従い、2
つのレーザビーム12と13の光学軸22は8面ミラー
15の回転軸に対して偏心度eを有している。ここで図
2は、レーザビーム12が上方へミラー16および対物
レンズ8を介して測定フィールドへ反射されるミラー1
5の位置を示す。一方レーザビーム13は下方へ反射さ
れ、作用しない。図2の位置は、ミラー15がそのゼロ
位置から10.5°だけ回転した位置に相応し、入射ビ
ームと出射ビーム12と13の間の角度は従い21°に
なる。図3には、ミラー15がそのゼロ位置から34.
5°回転した反対の状態が示されている。すなわち、今
度はレーザビーム13がミラー17および対物レンズ9
を介して測定フィールドへ偏向され、一方レーザビーム
12は作用しない。ここでは、測定フィールドへのビー
ム通過は、図2および図3に示された角度二等分線に対
して入射および出射ビーム毎に対称に8°に制限されて
いるとする。この関係は図4に示されている。ここでは
測定装置に対象物は存在しないとする。従い、変換器2
0および21の光パルスないし出力パルスはそれぞれ8
°の回転角度の間発生する。ここでこれらのパルスは、
位置10.5°、34.5°および55.5°に対して
対称である。図4からわかるように、これらのパルスは
偏心度eのため規則的な間隔では発生せず、順次連続す
る1つのパルス対間の間隔は24°であり、一方次のパ
ルスまでの間隔は21°しかない。相応してパルス間隔
は16°ないし13°である。この状態から次の利点が
得られる。すなわち、寸法xに対するそれぞれの測定パ
ルスと、寸法yに対する測定パルスとの間に時間間隔が
あるため、唯1つの評価電子回路を使用することができ
る。しかも、測定パルスの一方の群(x,y)の順次連
続する2つの測定パルス間と次の群の最初のパルス
(x)との間には異なる大きさの間隔が生じるから、共
通の測定チャネルで計算した値xとyを相応の指示器な
いし相応の評価回路または制御回路に供給するために
は、1つの簡単な論理回路だけで十分である。
【0013】実施例は最も頻繁な適用、すなわち2つの
座標方向での測定に相応するが、基本的に3次元での測
定も可能である。その場合、回転多面偏向ミラー15の
代わりに、振動ミラーを設けることができよう。振動ミ
ラーは両側で反射し、2つのレーザビーム12と13を
交互にミラー16ないし17に偏向する。
座標方向での測定に相応するが、基本的に3次元での測
定も可能である。その場合、回転多面偏向ミラー15の
代わりに、振動ミラーを設けることができよう。振動ミ
ラーは両側で反射し、2つのレーザビーム12と13を
交互にミラー16ないし17に偏向する。
【0014】
【発明の効果】本発明により、1つの測定チャネルによ
り測定信号を処理することのできる対象物の寸法測定が
得られる。
り測定信号を処理することのできる対象物の寸法測定が
得られる。
【図1】本発明の実施例の模式図である。
【図2】本発明を説明するための拡大図である。
【図3】本発明を説明するための拡大図である。
【図4】本発明を説明するための線図である。
3 対象物 8、9 対物レンズ 12、13 光ビーム 15 ミラー
Claims (10)
- 【請求項1】 複数の方向(x,y)にて対象物(3)
の寸法を測定する方法であって、 それぞれ1つの光ビーム(12、13)が測定すべき方
向で対象物上に偏向され、 該光ビームの対象物による遮断の持続時間から、当該対
象物の寸法を推定する測定方法において、 各方向毎に1つの光ビームが別個の対物レンズ(8、
9)を通って案内されることを特徴とする測定方法。 - 【請求項2】 光ビーム(12、13)を共通の偏向機
構、例えば回転ミラーまたは振動ミラー(15)を介し
て案内する請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 光ビーム((12、13)を時間的にず
らして対象物(3)に案内し、 測定結果を共通のチャネルで評価する請求項1または2
記載の方法。 - 【請求項4】 1つの測定シリーズのすべての方向にお
ける順次連続する測定間の時間的間隔が、1つのシリー
ズの最後の測定と次のシリーズの最初の測定との間の時
間的間隔から異なるように選択する請求項2または3記
載の方法。 - 【請求項5】 光源(10、11)、例えば半導体レー
ザから光ビームを1つの共通の光学軸(22)で対向す
る側から回転多面ミラー(15)へ案内し、その際光学
軸(22)はミラー(15)の回転軸(23)に対して
偏心している請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 各測定方向(x,y)毎にそれぞれ1つ
の別個の対物レンズ(8、9)が光ビーム(12、1
3)に配属されている請求項1記載の方法を実施するた
めの装置。 - 【請求項7】 対物レンズ(8、9)は測定窓(5、
6)の直ぐ後方に配置されている請求項6記載の装置。 - 【請求項8】 それぞれ1つの光源(10、11)、例
えば半導体レーザは、各測定方向(x,y)に対するコ
リメータを有している請求項6または7記載の装置。 - 【請求項9】 それぞれ1つの光源(10、11)が、
偏向機構、例えば回転可能なミラーまたは振動されるミ
ラー(15)の対向する側に配置されており、 前記ミラーは少なくとも2つの対向する鏡面を有する請
求項8記載の装置。 - 【請求項10】 光ビーム(11、12)を時間的にず
らして測定フィールドへ偏向するための装置が設けられ
ている請求項6から9までのいずれか1記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH01189/92-6 | 1992-04-10 | ||
| CH1189/92A CH683370A5 (de) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Abmessung eines Objekts. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618227A true JPH0618227A (ja) | 1994-01-25 |
| JP3731903B2 JP3731903B2 (ja) | 2006-01-05 |
Family
ID=4204590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08313993A Expired - Fee Related JP3731903B2 (ja) | 1992-04-10 | 1993-04-09 | 対象物の寸法測定方法および測定装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5383022A (ja) |
| EP (1) | EP0565090B1 (ja) |
| JP (1) | JP3731903B2 (ja) |
| AT (1) | ATE163476T1 (ja) |
| CA (1) | CA2093551C (ja) |
| CH (1) | CH683370A5 (ja) |
| DE (1) | DE59308168D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016515828A (ja) * | 2013-04-08 | 2016-06-02 | インターナショナル トバコ マシーネリー ポーランド エスピー.ゼット オー.オー. | タバコ産業で使用される機械の中を転送されるマルチセグメントロッド内の回転したセグメントの検出方法及び装置 |
Families Citing this family (48)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5481361A (en) * | 1993-05-19 | 1996-01-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of and device for measuring position coordinates |
| DE4343548A1 (de) * | 1993-12-20 | 1995-06-22 | Agie Ag Ind Elektronik | Optische Meßvorrichtung |
| US5661561A (en) * | 1995-06-02 | 1997-08-26 | Accu-Sort Systems, Inc. | Dimensioning system |
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