JPH07243815A - 寸法測定装置および変位測定装置 - Google Patents
寸法測定装置および変位測定装置Info
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- JPH07243815A JPH07243815A JP3710094A JP3710094A JPH07243815A JP H07243815 A JPH07243815 A JP H07243815A JP 3710094 A JP3710094 A JP 3710094A JP 3710094 A JP3710094 A JP 3710094A JP H07243815 A JPH07243815 A JP H07243815A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 少ないセンサ数の簡単な構成によって、広範
囲にわたる高さまたは厚さあるいはこれらの変位を高精
度に測定できる測定装置を提供する。 【構成】 測定対象物11の表面に対して斜め上方の位
置に配置され、等間隔の平行な複数本の測定用光15を
順次タイミングを異ならせて照射する投光器13と、測
定対象物11の表面に対して垂直上方でかつ投光器13
とほぼ同一の高さ位置に配置され、投光器13からの測
定用光15の測定対象物11による散乱光16を検出し
て該散乱光の入射位置に対応した信号を出力するポジシ
ョニングセンサ18と、このセンサ18の出力と複数本
の測定用光16のうち散乱光15としてポジショニング
センサ18により検出された測定用光の位置とから測定
対象物11の高さまたは厚さを求める演算回路21とを
有する。
囲にわたる高さまたは厚さあるいはこれらの変位を高精
度に測定できる測定装置を提供する。 【構成】 測定対象物11の表面に対して斜め上方の位
置に配置され、等間隔の平行な複数本の測定用光15を
順次タイミングを異ならせて照射する投光器13と、測
定対象物11の表面に対して垂直上方でかつ投光器13
とほぼ同一の高さ位置に配置され、投光器13からの測
定用光15の測定対象物11による散乱光16を検出し
て該散乱光の入射位置に対応した信号を出力するポジシ
ョニングセンサ18と、このセンサ18の出力と複数本
の測定用光16のうち散乱光15としてポジショニング
センサ18により検出された測定用光の位置とから測定
対象物11の高さまたは厚さを求める演算回路21とを
有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、測定対象物の高さまた
は厚さを測定する寸法測定装置および寸法の変位を測定
する変位測定装置に関する。
は厚さを測定する寸法測定装置および寸法の変位を測定
する変位測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】測定対象物の高さを測定する測定装置と
して、三角測量の原理を利用したものが知られている。
図4、図5にその具体例を示す。図4に示す変位測定装
置においては、測定対象物101の垂直上方より投光器
102によって測定用光103を測定対象物101に照
射し、測定対象物101の表面で散乱された散乱光10
4を受光レンズ105を介してポジショニングセンサ1
06に導く。ポジショニングセンサ106からは散乱光
104の入射位置に対応した出力が得られる。そこで、
ポジショニングセンサ106の出力から図示しない演算
回路で散乱光104の入射角度を求め、この入射角度か
ら三角測量の原理で測定対象物101の高さを算出す
る。
して、三角測量の原理を利用したものが知られている。
図4、図5にその具体例を示す。図4に示す変位測定装
置においては、測定対象物101の垂直上方より投光器
102によって測定用光103を測定対象物101に照
射し、測定対象物101の表面で散乱された散乱光10
4を受光レンズ105を介してポジショニングセンサ1
06に導く。ポジショニングセンサ106からは散乱光
104の入射位置に対応した出力が得られる。そこで、
ポジショニングセンサ106の出力から図示しない演算
回路で散乱光104の入射角度を求め、この入射角度か
ら三角測量の原理で測定対象物101の高さを算出す
る。
【0003】一方、図5に示す高さ測定装置において
は、測定対象物101の垂直上方より投光器102によ
って測定用光103を測定対象物101に照射し、測定
対象物101の表面で散乱された散乱光104をスリッ
トを有する遮蔽管107の内側に配置された光電子増倍
管108によって検出する。遮蔽管107を矢印で示す
ように回転させると、光電子増倍管108は散乱光10
4の入射角度に応じたタイミングで間欠的に散乱光10
4を検出することになる。そこで、光電子増倍管108
による散乱光104の検出タイミングから散乱光104
の入射角度を求め、この入射角度から三角測量の原理で
測定対象物101の高さを算出する。
は、測定対象物101の垂直上方より投光器102によ
って測定用光103を測定対象物101に照射し、測定
対象物101の表面で散乱された散乱光104をスリッ
トを有する遮蔽管107の内側に配置された光電子増倍
管108によって検出する。遮蔽管107を矢印で示す
ように回転させると、光電子増倍管108は散乱光10
4の入射角度に応じたタイミングで間欠的に散乱光10
4を検出することになる。そこで、光電子増倍管108
による散乱光104の検出タイミングから散乱光104
の入射角度を求め、この入射角度から三角測量の原理で
測定対象物101の高さを算出する。
【0004】このような高さ測定装置において、測定対
象物として種々の高さのものがあると、それだけ測定範
囲は広くなる。測定範囲が広くなると、センサ(ポジシ
ョニングセンサ106等)の分解能が固定であれば、測
定範囲が広がる分だけ測定精度が低下する。
象物として種々の高さのものがあると、それだけ測定範
囲は広くなる。測定範囲が広くなると、センサ(ポジシ
ョニングセンサ106等)の分解能が固定であれば、測
定範囲が広がる分だけ測定精度が低下する。
【0005】例えば、個々の測定対象物毎に高さ測定を
行い、その測定結果に基づいて厚さを一定にする制御を
行う圧延ラインでは、高さの変位を精度良く測定するこ
とが要求される。すなわち、高さ変位の測定には広い測
定範囲にわたって高い測定精度が要求される。しかし、
上述した従来の高さ測定装置ではこの要求を満たすこと
が難しい。
行い、その測定結果に基づいて厚さを一定にする制御を
行う圧延ラインでは、高さの変位を精度良く測定するこ
とが要求される。すなわち、高さ変位の測定には広い測
定範囲にわたって高い測定精度が要求される。しかし、
上述した従来の高さ測定装置ではこの要求を満たすこと
が難しい。
【0006】この要求に対しては、高さ測定範囲が広い
場合、センサの数を増やして測定精度の低下を防ぐ方法
が考えられる。しかし、圧延ラインにおいて数点の高さ
測定を行う場合には、必要なセンサ数が極めて多くなる
ため、高さ測定のための回路部も含めて測定装置全体が
複雑かつ大規模なシステムとなってしまい、現実性に乏
しい。
場合、センサの数を増やして測定精度の低下を防ぐ方法
が考えられる。しかし、圧延ラインにおいて数点の高さ
測定を行う場合には、必要なセンサ数が極めて多くなる
ため、高さ測定のための回路部も含めて測定装置全体が
複雑かつ大規模なシステムとなってしまい、現実性に乏
しい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の高さ測定装置では広い測定範囲にわたる高さ測定を高
精度に行うことが難しく、また測定範囲が広い場合にセ
ンサ数を増やして測定精度を確保しようとすると、極め
て多数のセンサが必要となり、構成が複雑かつ大規模と
なってしまうという問題があった。
の高さ測定装置では広い測定範囲にわたる高さ測定を高
精度に行うことが難しく、また測定範囲が広い場合にセ
ンサ数を増やして測定精度を確保しようとすると、極め
て多数のセンサが必要となり、構成が複雑かつ大規模と
なってしまうという問題があった。
【0008】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、センサ数の少ない簡単な構成によ
って、広範囲にわたる高さまたは厚さ、さらにはこれら
の変位を高精度に測定できる測定装置を提供することを
目的とする。
めになされたもので、センサ数の少ない簡単な構成によ
って、広範囲にわたる高さまたは厚さ、さらにはこれら
の変位を高精度に測定できる測定装置を提供することを
目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は測定対象物の表面に対して斜め上方の位置
に配置され、等間隔の平行な複数本の測定用光を順次タ
イミングを異ならせて照射する光照射手段と、前記測定
対象物の表面に対して垂直上方でかつ前記光照射手段と
ほぼ同一の高さ位置に配置され、前記光照射手段からの
測定用光の前記測定対象物による散乱光を検出して該散
乱光の入射位置に対応した信号を出力する検出手段と、
この検出手段の出力と前記複数本の測定用光のうち前記
散乱光として前記検出手段により検出された測定用光の
位置とから前記測定対象物の高さまたは厚さを求める演
算手段とを具備することを特徴とする。
め、本発明は測定対象物の表面に対して斜め上方の位置
に配置され、等間隔の平行な複数本の測定用光を順次タ
イミングを異ならせて照射する光照射手段と、前記測定
対象物の表面に対して垂直上方でかつ前記光照射手段と
ほぼ同一の高さ位置に配置され、前記光照射手段からの
測定用光の前記測定対象物による散乱光を検出して該散
乱光の入射位置に対応した信号を出力する検出手段と、
この検出手段の出力と前記複数本の測定用光のうち前記
散乱光として前記検出手段により検出された測定用光の
位置とから前記測定対象物の高さまたは厚さを求める演
算手段とを具備することを特徴とする。
【0010】ここで、前記演算手段は、より具体的には
前記検出手段が前記散乱光を検出したタイミングから該
散乱光が前記複数本の測定用光のうちのどの測定用光に
よるものかを認識し、この認識結果と前記検出手段の出
力から前記測定対象物の高さまたは厚さを求める。
前記検出手段が前記散乱光を検出したタイミングから該
散乱光が前記複数本の測定用光のうちのどの測定用光に
よるものかを認識し、この認識結果と前記検出手段の出
力から前記測定対象物の高さまたは厚さを求める。
【0011】また、本発明は測定対象物の表面に対して
斜め上方の位置に配置され、等間隔の平行な複数本の測
定用光を順次タイミングを異ならせて照射する第1の光
照射手段と、前記測定対象物の裏面に対して斜め下方の
位置に配置され、等間隔の平行な複数本の測定用光を順
次タイミングを異ならせて照射する第2の光照射手段
と、前記測定対象物の表面に対して垂直上方でかつ前記
第1の光照射手段とほぼ同一の高さ位置に配置され、前
記第1の光照射手段からの測定用光の該測定対象物によ
る散乱光を検出して該散乱光の入射位置に対応した信号
を出力する第1の検出手段と、前記測定対象物の表面に
対して垂直下方でかつ前記第2の光照射手段とほぼ同一
の高さ位置に配置され、前記第2の光照射手段からの測
定用光の該測定対象物による散乱光を検出して該散乱光
の入射位置に対応した信号を出力する第2の検出手段
と、前記第1の検出手段の出力から前記測定対象物の表
面の高さを求める第1の演算手段と、前記第2の検出手
段の出力から前記測定対象物の裏面の高さを求める第2
の演算手段とを具備することを特徴とする。
斜め上方の位置に配置され、等間隔の平行な複数本の測
定用光を順次タイミングを異ならせて照射する第1の光
照射手段と、前記測定対象物の裏面に対して斜め下方の
位置に配置され、等間隔の平行な複数本の測定用光を順
次タイミングを異ならせて照射する第2の光照射手段
と、前記測定対象物の表面に対して垂直上方でかつ前記
第1の光照射手段とほぼ同一の高さ位置に配置され、前
記第1の光照射手段からの測定用光の該測定対象物によ
る散乱光を検出して該散乱光の入射位置に対応した信号
を出力する第1の検出手段と、前記測定対象物の表面に
対して垂直下方でかつ前記第2の光照射手段とほぼ同一
の高さ位置に配置され、前記第2の光照射手段からの測
定用光の該測定対象物による散乱光を検出して該散乱光
の入射位置に対応した信号を出力する第2の検出手段
と、前記第1の検出手段の出力から前記測定対象物の表
面の高さを求める第1の演算手段と、前記第2の検出手
段の出力から前記測定対象物の裏面の高さを求める第2
の演算手段とを具備することを特徴とする。
【0012】
【作用】このように本発明の測定装置では、測定対象物
の表面に対して斜め上方の位置から等間隔の平行な複数
本の測定用光を順次タイミングを異ならせて照射し、測
定対象物の表面に対して垂直上方の位置で測定対象物に
よる測定用光の散乱光を検出して、散乱光の入射位置と
散乱光として検出される測定用光の位置から測定対象物
の高さまたは厚さを演算により求める。
の表面に対して斜め上方の位置から等間隔の平行な複数
本の測定用光を順次タイミングを異ならせて照射し、測
定対象物の表面に対して垂直上方の位置で測定対象物に
よる測定用光の散乱光を検出して、散乱光の入射位置と
散乱光として検出される測定用光の位置から測定対象物
の高さまたは厚さを演算により求める。
【0013】すなわち、測定対象物の高さまたは厚さが
僅かに変化すると、測定対象物に照射された測定用光の
散乱位置が変化して、検出手段に対する散乱光の入射位
置が変化する。また、測定対象物の高さまたは厚さが大
きく変化すると、検出手段により散乱光として検出され
る測定用光の位置が異なってくる。この場合、高さまた
は厚さの測定精度は検出手段の分解能で決まり、測定範
囲は複数本の測定用光の照射範囲により決まる。
僅かに変化すると、測定対象物に照射された測定用光の
散乱位置が変化して、検出手段に対する散乱光の入射位
置が変化する。また、測定対象物の高さまたは厚さが大
きく変化すると、検出手段により散乱光として検出され
る測定用光の位置が異なってくる。この場合、高さまた
は厚さの測定精度は検出手段の分解能で決まり、測定範
囲は複数本の測定用光の照射範囲により決まる。
【0014】従って、複数本の測定用光の照射範囲を広
くすることにより、広範囲にわたって高精度に測定対象
物の高さまたは厚さを測定することが可能となる。ま
た、本発明では高さまたは厚さの変位を測定することも
でき、その場合は高さまたは厚さの測定時よりさらに高
い測定精度が得られる。
くすることにより、広範囲にわたって高精度に測定対象
物の高さまたは厚さを測定することが可能となる。ま
た、本発明では高さまたは厚さの変位を測定することも
でき、その場合は高さまたは厚さの測定時よりさらに高
い測定精度が得られる。
【0015】さらに、測定対象物の表面および裏面につ
いてもそれぞれ上記と同様の測定を行うことができ、そ
の場合には測定対象物が基準面に置かれていない場合で
も、高さまたは厚さの測定が可能となる。
いてもそれぞれ上記と同様の測定を行うことができ、そ
の場合には測定対象物が基準面に置かれていない場合で
も、高さまたは厚さの測定が可能となる。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。まず、図1(a)(b)を用いて本発明における
高さまたは厚さの測定原理を説明する。図1(a)に示
すように、測定対象物1を基準面2の上におき、測定対
象物1の表面に対して斜めの位置b1〜b7から等間隔
の平行な複数本の測定用光3を照射する。そして、測定
対象物1の表面で散乱された散乱光4を測定対象物1の
表面に対して垂直の位置に設けられた散乱位置検出器5
に入射し、散乱光4の入射位置に対応した出力を得る。
ここで、複数本の測定用光3の間隔は、2本以上の測定
用光の測定対象物1による散乱光が同時に散乱位置検出
器5に入射しない条件に設定される。
する。まず、図1(a)(b)を用いて本発明における
高さまたは厚さの測定原理を説明する。図1(a)に示
すように、測定対象物1を基準面2の上におき、測定対
象物1の表面に対して斜めの位置b1〜b7から等間隔
の平行な複数本の測定用光3を照射する。そして、測定
対象物1の表面で散乱された散乱光4を測定対象物1の
表面に対して垂直の位置に設けられた散乱位置検出器5
に入射し、散乱光4の入射位置に対応した出力を得る。
ここで、複数本の測定用光3の間隔は、2本以上の測定
用光の測定対象物1による散乱光が同時に散乱位置検出
器5に入射しない条件に設定される。
【0017】まず、測定対象物1の表面から散乱位置検
出器5までの距離y1を以下のようにして求める。今、
複数本の測定用光3の水平方向の間隔(b1〜b7の間
隔)をh、測定対象物1の表面に対する測定用光3の入
射角をθ、測定用光3と散乱位置検出器5の受光面端間
の水平距離をLとし、また散乱位置検出器5における散
乱光4の入射位置(入射位置と受光面端間の水平距離)
をx1とする。
出器5までの距離y1を以下のようにして求める。今、
複数本の測定用光3の水平方向の間隔(b1〜b7の間
隔)をh、測定対象物1の表面に対する測定用光3の入
射角をθ、測定用光3と散乱位置検出器5の受光面端間
の水平距離をLとし、また散乱位置検出器5における散
乱光4の入射位置(入射位置と受光面端間の水平距離)
をx1とする。
【0018】図1(a)の例の場合、散乱位置検出器5
にはb4の位置(散乱位置検出器5の受光面端から距離
L+3hの位置)から照射された測定用光による散乱光
4が入射している。ここで、検査対象物1に対して複数
本の測定用光3をタイミングを異ならせて順次選択的に
照射すると、散乱光位置検出器5が散乱光4を検出した
タイミングから、散乱位置検出器5に入射する散乱光4
がb1〜b7のうちのどの位置から照射された測定用光
によるものであるかが分かり、この場合はb4の位置
(散乱位置検出器5の受光面端から距離L+3hの位
置)から照射された測定用光によるものであることが認
識される。従って、測定対象物1の表面から散乱位置検
出器5までの距離y1は、次式により求めることができ
る。
にはb4の位置(散乱位置検出器5の受光面端から距離
L+3hの位置)から照射された測定用光による散乱光
4が入射している。ここで、検査対象物1に対して複数
本の測定用光3をタイミングを異ならせて順次選択的に
照射すると、散乱光位置検出器5が散乱光4を検出した
タイミングから、散乱位置検出器5に入射する散乱光4
がb1〜b7のうちのどの位置から照射された測定用光
によるものであるかが分かり、この場合はb4の位置
(散乱位置検出器5の受光面端から距離L+3hの位
置)から照射された測定用光によるものであることが認
識される。従って、測定対象物1の表面から散乱位置検
出器5までの距離y1は、次式により求めることができ
る。
【0019】 y1=cotanθ(x1+L+3h) (1) 測定対象物1の裏面(基準面2)と散乱位置検出器5と
の距離zは固定であるので、測定対象物1の高さは、次
式で求まる。
の距離zは固定であるので、測定対象物1の高さは、次
式で求まる。
【0020】 z−y1=z−cotanθ(x1+L+3h) (2) 次に、対象物1の高さが図1(a)の場合と比較的大き
く異なる場合について図1(b)を用いて説明する。
く異なる場合について図1(b)を用いて説明する。
【0021】図1(b)の場合、散乱位置検出器5にお
ける散乱光4の入射位置はx2である。また、図1
(a)の例の場合と同様に、検査対象物1に対して複数
本の平行な測定用光3をタイミングを異ならせて順次選
択的に照射することにより、散乱光位置検出器5が散乱
光4を検出したタイミングから、散乱位置検出器5に入
射する散乱光4はb2の位置から照射された測定用光に
よるものであることが認識される。
ける散乱光4の入射位置はx2である。また、図1
(a)の例の場合と同様に、検査対象物1に対して複数
本の平行な測定用光3をタイミングを異ならせて順次選
択的に照射することにより、散乱光位置検出器5が散乱
光4を検出したタイミングから、散乱位置検出器5に入
射する散乱光4はb2の位置から照射された測定用光に
よるものであることが認識される。
【0022】従って、測定対象物1の表面から散乱位置
検出器5までの距離y2は、 y2=cotanθ(x1+L+h) (3) となり、測定対象物1の高さは、 z−y2=z−cotanθ(x1+L+h) (4) で求められる。
検出器5までの距離y2は、 y2=cotanθ(x1+L+h) (3) となり、測定対象物1の高さは、 z−y2=z−cotanθ(x1+L+h) (4) で求められる。
【0023】この場合、高さ測定精度は散乱位置検出器
5の分解能で決まるため、この散乱位置検出器5の検出
範囲aが狭ければ散乱位置の検出精度が高くなる。ま
た、測定範囲は複数本の測定用光3の照射範囲に依存
し、図1の例の場合は測定用光3は7本であるため、
(7−1)・h=6・hで決まることになる。従って、
測定用光3の本数を増やすことにより、広範囲にわたっ
て散乱位置検出器5の分解能で定まる高精度の高さ測定
が可能となる。
5の分解能で決まるため、この散乱位置検出器5の検出
範囲aが狭ければ散乱位置の検出精度が高くなる。ま
た、測定範囲は複数本の測定用光3の照射範囲に依存
し、図1の例の場合は測定用光3は7本であるため、
(7−1)・h=6・hで決まることになる。従って、
測定用光3の本数を増やすことにより、広範囲にわたっ
て散乱位置検出器5の分解能で定まる高精度の高さ測定
が可能となる。
【0024】ところで、図1の場合、b1〜b7の間隔
hの誤差(Δhとする)や、測定対象物1に対する測定
用光3の入射角θの誤差(Δθとする)が散乱位置検出
器5での検出精度の低下要因となり、これは結果的に高
さ測定誤差となる。この高さ測定誤差Δyは、次式で与
えられる。
hの誤差(Δhとする)や、測定対象物1に対する測定
用光3の入射角θの誤差(Δθとする)が散乱位置検出
器5での検出精度の低下要因となり、これは結果的に高
さ測定誤差となる。この高さ測定誤差Δyは、次式で与
えられる。
【0025】 Δymax =cotanθ・(Δh・n) +{cotanθ−cotan(θ+Δθ)}・(x+L+h・n) (5) 但し、Δymax は高さ測定誤差の最大値、nは散乱位置
検出器5に入射した散乱光4となる測定用光3がbmの
位置から照射された場合にn=m−1で表される数、x
は散乱位置検出器5での散乱光4の検出位置である。
検出器5に入射した散乱光4となる測定用光3がbmの
位置から照射された場合にn=m−1で表される数、x
は散乱位置検出器5での散乱光4の検出位置である。
【0026】一方、高さ変位測定誤差Δxは次式で求め
られる。 Δxmax ={cotanθ−cotan(θ+Δθ)}・a (6) 但し、Δxmax aは高さ変位測定誤差の最大値、散乱位
置検出器5の検出範囲である。
られる。 Δxmax ={cotanθ−cotan(θ+Δθ)}・a (6) 但し、Δxmax aは高さ変位測定誤差の最大値、散乱位
置検出器5の検出範囲である。
【0027】一般に、a<<(x+L+h・n)である
から、式(5)(6)より高さ測定精度に対し、より高
精度の高さ変位測定精度が得られることが分かる。図2
は、本発明の一実施例に係る測定装置の構成を示す図で
ある。同図に示すように、測定対象物11は水平な基準
面12に置かれている。この測定対象物11の斜め上方
の位置に、投光器13が配置されている。この投光器1
3は、例えばレーザ発振器またはLEDなどの発光素子
を等間隔で水平方向に配列して構成され、各発光素子は
測定対象物11に向けて配置されている。そして、この
投光器13は駆動回路14によって駆動されることによ
り、各々の発光素子から等間隔の平行な複数本の測定用
光15を順次タイミングを異ならせて測定対象物11に
照射する。
から、式(5)(6)より高さ測定精度に対し、より高
精度の高さ変位測定精度が得られることが分かる。図2
は、本発明の一実施例に係る測定装置の構成を示す図で
ある。同図に示すように、測定対象物11は水平な基準
面12に置かれている。この測定対象物11の斜め上方
の位置に、投光器13が配置されている。この投光器1
3は、例えばレーザ発振器またはLEDなどの発光素子
を等間隔で水平方向に配列して構成され、各発光素子は
測定対象物11に向けて配置されている。そして、この
投光器13は駆動回路14によって駆動されることによ
り、各々の発光素子から等間隔の平行な複数本の測定用
光15を順次タイミングを異ならせて測定対象物11に
照射する。
【0028】一方、測定対象物11の垂直上方、かつ投
光器13とほぼ同一の高さ位置に、測定用光15の測定
対象物11による散乱光16を受光レンズ17を介して
受光するようにポジショニングセンサ18が配置されて
いる。このポジショニングセンサ18は、例えばPSD
(Position Sensitive Detector) またはCCDセンサに
より構成され、測定対象物11による散乱光16を検出
してその入射位置に対応した信号(位置検出出力19)
を出力する。言い換えれば、ポジショニングセンサ18
は図1(a)(b)における散乱位置検出器5に相当
し、測定対象物11上の散乱光16の散乱位置を検出す
る。
光器13とほぼ同一の高さ位置に、測定用光15の測定
対象物11による散乱光16を受光レンズ17を介して
受光するようにポジショニングセンサ18が配置されて
いる。このポジショニングセンサ18は、例えばPSD
(Position Sensitive Detector) またはCCDセンサに
より構成され、測定対象物11による散乱光16を検出
してその入射位置に対応した信号(位置検出出力19)
を出力する。言い換えれば、ポジショニングセンサ18
は図1(a)(b)における散乱位置検出器5に相当
し、測定対象物11上の散乱光16の散乱位置を検出す
る。
【0029】ポジショニングセンサ18からの位置検出
出力19は、駆動回路14からのタイミング信号20と
ともに演算回路21に入力される。タイミング信号20
は、駆動回路14が投光器13がどの発光素子を駆動し
たかを示す信号、つまり複数本の測定用光15のうちど
の測定用光が測定対象物11に照射されたかを示す信号
である。演算回路21は、ポジショニングセンサ18へ
の散乱光16の入射位置を示す位置検出出力19と、駆
動回路14からのタイミング信号20に基づいて、式
(1)と同様にして測定対象物11の表面からポジショ
ニングセンサ18までの距離yを求め、式(2)と同様
に距離yを測定対象物11の裏面(基準面12)からポ
ジジョニングセンサ18までの距離z(既知)から差し
引くことにより、測定対象物11の高さを求め、測定結
果22を出力する。
出力19は、駆動回路14からのタイミング信号20と
ともに演算回路21に入力される。タイミング信号20
は、駆動回路14が投光器13がどの発光素子を駆動し
たかを示す信号、つまり複数本の測定用光15のうちど
の測定用光が測定対象物11に照射されたかを示す信号
である。演算回路21は、ポジショニングセンサ18へ
の散乱光16の入射位置を示す位置検出出力19と、駆
動回路14からのタイミング信号20に基づいて、式
(1)と同様にして測定対象物11の表面からポジショ
ニングセンサ18までの距離yを求め、式(2)と同様
に距離yを測定対象物11の裏面(基準面12)からポ
ジジョニングセンサ18までの距離z(既知)から差し
引くことにより、測定対象物11の高さを求め、測定結
果22を出力する。
【0030】図3は、本発明の他の実施例に係る高さ測
定装置の構成を示す図である。図3において、レーザ光
源31からのレーザ光はポリゴンミラー32に入射され
る。ポリゴンミラー32は、駆動回路33により駆動さ
れて矢印方向に回転することによって、入射したレーザ
光を偏向走査する。偏向走査されたレーザ光は、レンズ
34により同一方向に向かう平行光とされ、複数のスリ
ットを有するスリット板35に入射する。スリット板3
5の各スリットを通過したレーザ光は、各スリットに対
応した設けられたミラー36によって反射され、測定対
象物11の斜め上方から等間隔の平行な複数本の測定用
光37として測定対象物11に順次タイミングを異なら
せて照射される。
定装置の構成を示す図である。図3において、レーザ光
源31からのレーザ光はポリゴンミラー32に入射され
る。ポリゴンミラー32は、駆動回路33により駆動さ
れて矢印方向に回転することによって、入射したレーザ
光を偏向走査する。偏向走査されたレーザ光は、レンズ
34により同一方向に向かう平行光とされ、複数のスリ
ットを有するスリット板35に入射する。スリット板3
5の各スリットを通過したレーザ光は、各スリットに対
応した設けられたミラー36によって反射され、測定対
象物11の斜め上方から等間隔の平行な複数本の測定用
光37として測定対象物11に順次タイミングを異なら
せて照射される。
【0031】一方、本実施例ではポジショニングセンサ
に代えて、スリット40を有する遮蔽管39とその内側
に配置された光電子増倍管41を用いている。遮蔽管3
9は矢印で示すように回転する。すなわち、測定対象物
11による測定用光37の散乱光38は、スリット40
を通過して光電子増倍管41に入射する。この場合、遮
蔽管39の1回転時のどのタイミング(回転位相)で光
電子増倍管41が散乱光38を受光したかにより、散乱
光38の散乱位置を検出することができ、光電子増倍管
41は、この散乱位置を示す位置検出出力42を発生す
る。
に代えて、スリット40を有する遮蔽管39とその内側
に配置された光電子増倍管41を用いている。遮蔽管3
9は矢印で示すように回転する。すなわち、測定対象物
11による測定用光37の散乱光38は、スリット40
を通過して光電子増倍管41に入射する。この場合、遮
蔽管39の1回転時のどのタイミング(回転位相)で光
電子増倍管41が散乱光38を受光したかにより、散乱
光38の散乱位置を検出することができ、光電子増倍管
41は、この散乱位置を示す位置検出出力42を発生す
る。
【0032】光電子増倍管41からの位置検出出力42
は、ポリゴンミラー32を回転させる駆動回路33から
のタイミング信号43とともに演算回路44に入力され
る。タイミング信号43は、駆動回路33によるポリゴ
ンミラー32の回転位相を示す信号、つまり複数本の測
定用光37のうちどの測定用光が測定対象物11に照射
されたかを示す信号である。
は、ポリゴンミラー32を回転させる駆動回路33から
のタイミング信号43とともに演算回路44に入力され
る。タイミング信号43は、駆動回路33によるポリゴ
ンミラー32の回転位相を示す信号、つまり複数本の測
定用光37のうちどの測定用光が測定対象物11に照射
されたかを示す信号である。
【0033】演算回路44は、光電子増倍管41からの
散乱光38の入射位置を示す位置検出出力42と、駆動
回路33からのタイミング信号43に基づいて、式
(1)と同様にして測定対象物11の表面から光電子増
倍管41までの距離yを求め、式(2)と同様に距離y
を測定対象物11の裏面(基準面12)からポジジョニ
ングセンサ18までの距離z(既知)から差し引くこと
により、測定対象物11の高さを求め、測定結果45を
出力する。
散乱光38の入射位置を示す位置検出出力42と、駆動
回路33からのタイミング信号43に基づいて、式
(1)と同様にして測定対象物11の表面から光電子増
倍管41までの距離yを求め、式(2)と同様に距離y
を測定対象物11の裏面(基準面12)からポジジョニ
ングセンサ18までの距離z(既知)から差し引くこと
により、測定対象物11の高さを求め、測定結果45を
出力する。
【0034】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施例では高さ測定の場合について述べた
が、基準面からの測定対象物の表面までの高さは測定対
象物の厚さでもあるので、全く同様の構成で厚さ測定に
も適用することができる。また、本発明は高さや厚さそ
のものでなく、これら高さまたは厚さの変位の測定にも
適用できることはいうまでもない。さらに、高さまたは
厚さの分布あるいは高さまたは厚さの変位の分布を測定
することも可能である。その場合、受光系(散乱位置検
出器5、ポジショニングセンサ18、光電子増倍管41
等)を同一平面上に複数個配列することにより、広範囲
の分布を測定することができる。
るものではなく、種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施例では高さ測定の場合について述べた
が、基準面からの測定対象物の表面までの高さは測定対
象物の厚さでもあるので、全く同様の構成で厚さ測定に
も適用することができる。また、本発明は高さや厚さそ
のものでなく、これら高さまたは厚さの変位の測定にも
適用できることはいうまでもない。さらに、高さまたは
厚さの分布あるいは高さまたは厚さの変位の分布を測定
することも可能である。その場合、受光系(散乱位置検
出器5、ポジショニングセンサ18、光電子増倍管41
等)を同一平面上に複数個配列することにより、広範囲
の分布を測定することができる。
【0035】また、上記実施例では測定対象物の表面の
高さを測定したが、測定対象物の表面および裏面の両方
に対して上記実施例と同様の構成の測定装置を配置して
もよい。すなわち、測定対象物の表面に対して斜め上方
の位置および斜め下方の位置に、等間隔の平行な複数本
の測定用光を順次タイミングを異ならせて照射する第1
および第2の光照射手段をそれぞれ配置するとともに、
測定対象物の表面に対して垂直上方および垂直下方でか
つ第1および第2の光照射手段とほぼ同一の高さ位置
に、第1および第2の光照射手段からの測定用光の該測
定対象物による散乱光を検出して該散乱光の入射位置に
対応した信号を出力する第1および第2の検出手段をそ
れぞれ配置し、第1の検出手段の出力から第1の演算手
段により測定対象物の表面の高さを求め、第2の検出手
段の出力から第2の演算手段により測定対象物の裏面の
高さを求める構成とする。
高さを測定したが、測定対象物の表面および裏面の両方
に対して上記実施例と同様の構成の測定装置を配置して
もよい。すなわち、測定対象物の表面に対して斜め上方
の位置および斜め下方の位置に、等間隔の平行な複数本
の測定用光を順次タイミングを異ならせて照射する第1
および第2の光照射手段をそれぞれ配置するとともに、
測定対象物の表面に対して垂直上方および垂直下方でか
つ第1および第2の光照射手段とほぼ同一の高さ位置
に、第1および第2の光照射手段からの測定用光の該測
定対象物による散乱光を検出して該散乱光の入射位置に
対応した信号を出力する第1および第2の検出手段をそ
れぞれ配置し、第1の検出手段の出力から第1の演算手
段により測定対象物の表面の高さを求め、第2の検出手
段の出力から第2の演算手段により測定対象物の裏面の
高さを求める構成とする。
【0036】このようにすると、上記実施例のように測
定対象物を基準面の上に置いて測定を行う必要がなく、
測定対象物の表裏両面の高さ位置が不定の場合でも、高
さまたは厚さ、あるいは高さまたは厚さの変位を測定す
ることが可能である。また、本発明は光照射手段と検出
手段の位置を入れ替えても同様に実施することができ
る。
定対象物を基準面の上に置いて測定を行う必要がなく、
測定対象物の表裏両面の高さ位置が不定の場合でも、高
さまたは厚さ、あるいは高さまたは厚さの変位を測定す
ることが可能である。また、本発明は光照射手段と検出
手段の位置を入れ替えても同様に実施することができ
る。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば測
定対象物の表面に対して斜め上方の位置から等間隔の平
行な複数本の測定用光を順次タイミングを異ならせて照
射し、測定対象物の表面に対して垂直上方の位置で測定
対象物による測定用光の散乱光を検出して、散乱光の入
射位置と散乱光として検出される測定用光の位置から測
定対象物の高さまたは厚さを演算により求めることによ
り、高さまたは厚さあるいはこれらの変位を多数のセン
サを用いることなく簡単な構成で広範囲にわたって高精
度に測定することができる。
定対象物の表面に対して斜め上方の位置から等間隔の平
行な複数本の測定用光を順次タイミングを異ならせて照
射し、測定対象物の表面に対して垂直上方の位置で測定
対象物による測定用光の散乱光を検出して、散乱光の入
射位置と散乱光として検出される測定用光の位置から測
定対象物の高さまたは厚さを演算により求めることによ
り、高さまたは厚さあるいはこれらの変位を多数のセン
サを用いることなく簡単な構成で広範囲にわたって高精
度に測定することができる。
【図1】本発明による高さ測定の原理を説明するための
図
図
【図2】本発明の一実施例に係る高さ測定装置の構成を
示す図
示す図
【図3】本発明の他の実施例に係る高さ測定装置の構成
を示す図
を示す図
【図4】従来の高さ測定装置の一例を示す図
【図5】従来の高さ測定装置の他の例を示す図
1…測定対象物 2…基準面 3…測定用光 4…散乱光 5…散乱位置検出器 11…測定対象物 12…基準面 13…投光器 14…投光器駆動回路 15…測定用光 16…散乱光 17…受光レン
ズ 18…ポジショニングセンサ 19…位置検出
出力 20…タイミング信号 21…演算回路 22…測定結果 31…レーザ光
源 32…ポリゴンミラー 33…ポリゴン
ミラー駆動回路 34…レンズ 35…スリット
板 36…ミラー 37…測定用光 38…散乱光 39…遮蔽管 40…スリット 41…光電子増
倍管 42…位置検出出力 43…タイミン
グ信号 44…演算回路 45…測定結果
ズ 18…ポジショニングセンサ 19…位置検出
出力 20…タイミング信号 21…演算回路 22…測定結果 31…レーザ光
源 32…ポリゴンミラー 33…ポリゴン
ミラー駆動回路 34…レンズ 35…スリット
板 36…ミラー 37…測定用光 38…散乱光 39…遮蔽管 40…スリット 41…光電子増
倍管 42…位置検出出力 43…タイミン
グ信号 44…演算回路 45…測定結果
Claims (6)
- 【請求項1】測定対象物の表面に対して斜め上方の位置
に配置され、等間隔の平行な複数本の測定用光を順次タ
イミングを異ならせて照射する光照射手段と、 前記測定対象物の表面に対して垂直上方でかつ前記光照
射手段とほぼ同一の高さ位置に配置され、前記光照射手
段からの測定用光の前記測定対象物による散乱光を検出
して該散乱光の入射位置に対応した出力を発生する検出
手段と、 この検出手段の出力と前記複数本の測定用光のうち前記
散乱光として前記検出手段により検出された測定用光の
位置とから前記測定対象物の高さまたは厚さを求める演
算手段とを具備することを特徴とする寸法測定装置。 - 【請求項2】前記演算手段は、前記検出手段が前記散乱
光を検出したタイミングから該散乱光が前記複数本の測
定用光のうちのどの測定用光によるものかを認識し、こ
の認識結果と前記検出手段の出力から前記測定対象物の
高さまたは厚さを求めることを特徴とする請求項1に記
載の寸法測定装置。 - 【請求項3】前記光照射手段は、前記測定対象物の斜め
上方に前記測定対象物に向けて等間隔で配置された複数
の光源と、これら複数の光源を順次タイミングを異なら
せて選択的に駆動する駆動手段とを有し、前記複数の光
源からの光を前記等間隔の平行な複数本の測定用光とし
て前記測定対象物に照射することを特徴とする請求項1
に記載の寸法測定装置。 - 【請求項4】前記光照射手段は、レーザ光源と、このレ
ーザ光源からのレーザ光を反射させる回転可能に設けら
れたミラーと、このミラーにより反射されかつ該ミラー
の回転に伴い偏向走査されたレーザ光を同一方向に向か
う平行光とするためのレンズとを有し、前記レンズによ
り平行光とされたレーザ光を前記測定対象物の斜め上方
から前記等間隔の平行な複数本の測定用光として前記測
定対象物に照射することを特徴とする請求項1に記載の
寸法測定装置。 - 【請求項5】測定対象物の表面に対して斜め上方の位置
に配置され、等間隔の平行な複数本の測定用光を順次タ
イミングを異ならせて照射する第1の光照射手段と、 前記測定対象物の裏面に対して斜め下方の位置に配置さ
れ、等間隔の平行な複数本の測定用光を順次タイミング
を異ならせて照射する第2の光照射手段と、 前記測定対象物の表面に対して垂直上方でかつ前記第1
の光照射手段とほぼ同一の高さ位置に配置され、前記第
1の光照射手段からの測定用光の前記測定対象物による
散乱光を検出して該散乱光の入射位置に対応した信号を
出力する第1の検出手段と、 前記測定対象物の表面に対して垂直下方でかつ前記第2
の光照射手段とほぼ同一の高さ位置に配置され、前記第
2の光照射手段からの測定用光の前記測定対象物による
散乱光を検出して該散乱光の入射位置に対応した信号を
出力する第2の検出手段と、 前記第1の検出手段の出力から前記測定対象物の表面の
高さを求める第1の演算手段と、 前記第2の検出手段の出力から前記測定対象物の裏面の
高さを求める第2の演算手段とを具備することを特徴と
する寸法測定装置。 - 【請求項6】請求項1乃至5のいずれかに記載の寸法測
定装置を用いて前記測定対象物の高さまたは厚さの変位
を測定することを特徴とする変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3710094A JPH07243815A (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 寸法測定装置および変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3710094A JPH07243815A (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 寸法測定装置および変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07243815A true JPH07243815A (ja) | 1995-09-19 |
Family
ID=12488172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3710094A Pending JPH07243815A (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 寸法測定装置および変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07243815A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017150902A (ja) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 株式会社Ihiエアロスペース | 車載レーザレーダ装置 |
| WO2025069604A1 (ja) * | 2023-09-26 | 2025-04-03 | 株式会社村田製作所 | 測距センサ |
-
1994
- 1994-03-08 JP JP3710094A patent/JPH07243815A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017150902A (ja) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 株式会社Ihiエアロスペース | 車載レーザレーダ装置 |
| WO2025069604A1 (ja) * | 2023-09-26 | 2025-04-03 | 株式会社村田製作所 | 測距センサ |
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