JPH08136224A

JPH08136224A - 寸法測定器

Info

Publication number: JPH08136224A
Application number: JP27479194A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kano; 幸雄狩野; Takaaki Kishida; 任晤岸田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1994-11-09
Filing date: 1994-11-09
Publication date: 1996-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】容易かつ迅速に位置決めし、正確な寸法を測
定することができる寸法測定器を提供する。【構成】Ｚ軸回転機構１６及びＹ軸回転機構１４によ
りケーシング１１の姿勢を変更しつつ、被測定面２０Ｂ
に照射されたスリット光１８の反射光を受光し輝線２２
に対応したデジタル信号に基づいて隙間及び段差の寸法
を演算する。そして演算装置は段差寸法の演算結果が最
小であるか否かの判断及び隙間寸法の演算結果が最小で
あるか否かの判断を行い、演算結果が最小である時の段
差寸法及び演算結果が最小である時の隙間寸法を液晶デ
ィスプレイ１２に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、寸法測定器に係り、よ
り詳しくは、スリット光を被測定物に照射することによ
り被測定物の寸法を測定する寸法測定器に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、被測定物に対し所望の部位の寸法を測定する場合、
その簡便さからノギス等を用いて行うことが一般的であ
る。ノギスは小型軽量で携帯性に優れており、かつ所望
の部位に当接させることにより、所望の部位の寸法を容
易に測定できる。

【０００３】しかしながら、上記のようなノギス等を用
いた測定では、単一の被測定物に対し同一の部位を繰り
返し測定したとしても、そのときの被測定物に対するノ
ギス等の当接状態の違いや測定者の目の錯覚等に起因す
る誤差により、測定値が異なってしまうことが多々あっ
た。更に、被測定物の材質が軟質である場合には、ノギ
ス等を被測定物に接触させると被測定物に変形が生じる
ので、正確な測定は殆ど不可能であった。

【０００４】また、上記に関連して、被測定物に接触す
ることなく、被測定面にスリット状の光ビーム（以下、
スリット光という）を照射し、照射したスリット光の光
軸と所定の角度をもって設けられた光検出センサにて被
測定面からの反射光を受光し、その受光位置から三角測
量原理を用いて被測定面の形状を２次元又は３次元の座
標にて測定する形状測定装置が提案されている（特公昭
５０−３６３７４号公報、特開昭５６−１３８２０４号
公報、特開昭５７−２２５０８号公報、特開昭５８−５
２５０８号公報等参照）。しかし、上記の形状測定装置
では、測定を行うにあたって測定における座標系の基準
となる測定基準面上に被測定物を載置する必要があるた
め、サイズが大きすぎて載置不可能な物の寸法を測定す
ることができず、被測定物が限定されていた。更に、上
記の形状測定装置は大規模かつ高価であり、演算処理が
複雑であった。

【０００５】一方、被測定物の被測定面にスリット光を
照射し、照射したスリット光の反射光を受光し、その受
光位置から三角測量原理を用いて被測定面の隙間・段差
等の寸法を測定する、上記の形状測定装置よりも小型の
寸法測定器が存在する。但し、上記のように被測定面に
照射されたスリット光の反射光を受光し、その受光位置
から三角測量原理を用いて被測定面の隙間・段差等の寸
法を測定するには、寸法測定器と被測定面との距離を所
定の範囲内とし、スリット光を被測定面の隙間・段差等
の適切な寸法測定方向に沿って照射する必要があった。
例えば、寸法測定器が被測定面に対して遠すぎて寸法測
定器と被測定面との距離が所定の範囲内でない場合、図
４に示すように信号出力手段としての二次元ＣＣＤセン
サの受光面３５上に結像されたスリット像３８の一部が
欠落してしまい、正確な寸法測定ができなくなる。ま
た、図６（Ａ）に示すようにスリット光１８が被測定面
２０Ｂの段差Ｌの適切な寸法測定方向に沿って照射され
ていない場合も、図６（Ｂ）に示すように二次元ＣＣＤ
センサの受光面３５上に結像されたスリット像３８にお
いて段差に対応する線分３８Ｃが被測定面における段差
Ｌに対応しなくなり、正確な寸法測定ができなくなる。

【０００６】そこで、この寸法測定器で被測定面の隙間
や段差等の寸法を測定する際に、例えば図１０（Ａ）及
び図１０（Ｂ）に示す被測定面９２上に載置され柱状の
支持部９０Ａで寸法測定器１０のケーシング１１を支持
する治具９０を用いていた。即ち、オペレータは個々の
被測定物に対し都度、この治具９０を用いて被測定面９
２とケーシング１１との距離Ｈが一定となるようにし、
更にスリット光１８が被測定面９２の隙間・段差等の適
切な寸法測定方向に沿って照射されるように位置決めし
ていた。

【０００７】しかしながら、工業製品の出荷前の検査等
において多数の被測定物を測定する場合、個々の被測定
物の測定においてその都度上記のような位置決めを行う
のは非常に面倒であった。また、上記のような位置決め
には時間がかかるため、工場のコンベアラインに乗って
搬送される製品や部品等の移動する被測定物を対象とし
た測定は困難であった。

【０００８】そこで、本発明は上記事実を考慮し、容易
かつ迅速に位置決めし、正確な寸法を測定することがで
きる寸法測定器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】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、スリット光を被測定物に
向けて射出する射出手段と、被測定物からのスリット光
の反射光を受光し、被測定物表面上の輝線に対応した信
号を出力する信号出力手段と、がケーシングに収納され
て構成され、スリット光を被測定物に照射することによ
り被測定物の寸法を測定する寸法測定器であって、前記
ケーシングの姿勢を変更可能に前記ケーシングを支持す
る支持手段と、前記信号出力手段から出力された輝線に
対応した信号に基づいて、輝線を構成する線分の各々に
対応する被測定物の部位の寸法を演算する演算手段と、
前記演算手段による演算結果に基づいてスリット光が被
測定物の部位の適切な寸法測定方向に沿って照射されて
いるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段により
スリット光が被測定物の部位の適切な寸法測定方向に沿
って照射されていると判断された時の演算手段による演
算結果を出力する出力手段と、を備えている。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記支持手段は、前記射出手段から
射出されたスリット光が被測定物に対し垂直に照射さ
れ、かつケーシングが被測定物に対して垂直な軸を中心
として回転可能なようにケーシングを支持することを特
徴とする。

【００１１】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記支持手段は、ケーシングが被測
定物に対して垂直な軸及び平行な軸を中心として回転可
能なようにケーシングを支持することを特徴とする。

【００１２】更に、請求項４記載の発明は、請求項１乃
至請求項３の何れか１項に記載の発明において、ケーシ
ングの姿勢を変更する変更手段と、前記変更手段により
ケーシングの姿勢を変更させ、前記判断手段によりスリ
ット光が被測定物の部位の適切な寸法測定方向に沿って
照射されていると判断された時に前記変更手段によるケ
ーシングの姿勢の変更を停止させる制御手段と、を更に
備えたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明では、射出手段により射出
されたスリット光が被測定物に照射されるようにケーシ
ングが支持手段により支持されると、信号出力手段はこ
のスリット光の被測定物からの反射光を受光し、スリッ
ト光を反射した被測定物表面上の輝線に対応した信号を
出力する。そして演算手段が信号出力手段から出力され
た信号に基づいて、輝線を構成する線分の各々の寸法を
演算する。

【００１４】また、ケーシングは姿勢を変更可能に支持
手段により支持されているので、スリット光の被測定物
への照射角を変更することができる。そこで、支持手段
によりケーシングの姿勢を変更することにより、スリッ
ト光の被測定物への照射角を変更した場合、スリット光
を反射した被測定物表面上の輝線が変化し、上記の演算
手段により演算された輝線を構成する線分の各々の寸法
も変化する。

【００１５】ところで、スリット光が被測定物の部位の
適切な寸法測定方向に沿って照射されるようにケーシン
グの姿勢を変更した場合について以下に述べる。

【００１６】スリット光が被測定物の部位の適切な寸法
測定方向に沿って照射されていない場合、例えば図６
（Ａ）に示すように段差を有する被測定面２０Ｂにスリ
ット光１８が被測定面２０Ｂに対し垂直に照射されてい
ない場合は、段差Ｌよりも大きな寸法Ｍに対応する線分
のスリット像３８Ｃ（図６（Ｂ）参照）に対応する信号
が信号出力手段により出力され、段差Ｌよりも大きな寸
法Ｍが演算手段により求められる。また、スリット光が
被測定物の部位の適切な寸法測定方向に沿って照射され
た場合、例えば図６（Ｃ）に示すようにスリット光１８
が被測定面２０Ｂに対し垂直に照射された場合は、段差
Ｌに対応する線分のスリット像３８Ｄ（図６（Ｄ）参
照）に対応する信号が信号出力手段により出力され、段
差Ｌが演算手段により求められる。更に、スリット光の
照射角が被測定物の部位の適切な寸法測定方向に沿った
照射角を越えた場合、例えば図６（Ｅ）に示すようにス
リット光１８の照射角が被測定面２０Ｂに対して垂直で
なくなった場合は、上記の図６（Ａ）に示す場合と同様
に段差Ｌよりも大きな寸法Ｎに対応する線分のスリット
像３８Ｅ（図６（Ｆ）参照）に対応する信号が信号出力
手段により出力され、段差Ｌよりも大きな寸法Ｎが演算
手段により求められる。

【００１７】同様に図５（Ａ）に示すように隙間を有す
る被測定面２０Ｂに輝線２２が隙間の測定方向（図５
（Ａ）において上下方向）に生じるようにスリット光１
８が照射されていない場合は、隙間Ｑよりも大きな寸法
Ｖに対応する線分のスリット像３８Ｃ（図５（Ｂ）参
照）に対応する信号が信号出力手段により出力され、隙
間Ｑよりも大きな寸法Ｖが演算手段により求められる。
また、図５（Ｃ）に示すように輝線２２が隙間の測定方
向（図５（Ｃ）において上下方向）に生じるようにスリ
ット光１８が照射された場合、隙間Ｑに対応する線分の
スリット像３８Ｄ（図５（Ｄ）参照）に対応する信号が
信号出力手段により出力され、隙間Ｑが演算手段により
求められる。更に、図５（Ｅ）に示すように輝線２２の
生じる方向が隙間の測定方向（図５（Ｅ）において上下
方向）を越えた場合は、上記の図５（Ａ）に示す場合と
同様に隙間Ｑよりも大きな寸法Ｗに対応する線分のスリ
ット像３８Ｅ（図５（Ｆ）参照）に対応する信号が信号
出力手段により出力され、隙間Ｑよりも大きな寸法Ｗが
演算手段により求められる。

【００１８】従って、スリット光が被測定物の部位の適
切な寸法測定方向に沿って照射された場合、演算手段に
よる演算結果は最小となる。これにより、演算手段によ
る演算結果が最小となった場合に、判断手段はスリット
光が被測定物の部位の適切な寸法測定方向に沿って照射
されていると判断することができる。

【００１９】そして、判断手段によりスリット光が被測
定物の部位の適切な寸法測定方向に沿って照射されてい
ると判断された時の演算手段による演算結果が出力手段
により出力されることにより、容易かつ迅速に位置決め
し、正確な寸法を測定することができる。

【００２０】請求項２記載の発明では、ケーシングが被
測定物に対して垂直な軸を中心として回転可能なように
支持手段により支持されているので、被測定物の表面に
平行な部位の寸法、例えば隙間や穴の直径等の寸法を測
定する場合に容易かつ迅速に位置決めすることができ
る。特に、寸法測定方向が異なった複数の隙間等の寸法
を測定する場合にはその効果が顕著に現れる。

【００２１】また、請求項３記載の発明では、ケーシン
グが被測定物に対して垂直な軸を中心として回転可能な
ように支持手段により支持されているので、被測定物の
表面に平行な部位の寸法、例えば隙間や穴の直径等の寸
法を測定する場合に容易かつ迅速に位置決めすることが
できる。更に、ケーシングが被測定物に対して平行な軸
を中心として回転可能なように支持手段により支持され
ているので、被測定物の表面に垂直な部位の寸法、例え
ば段差や穴の深さ等の寸法を測定する場合に容易かつ迅
速に位置決めすることができる。特に、被測定物の表面
が曲面であったり、表面が傾斜している場合等にも表面
の状態に応じた位置決めを行うことができ、その効果が
顕著に現れる。

【００２２】上記発明において、ケーシングの姿勢は手
動で変更するようにしても良いが、請求項４に記載した
ように、制御手段が変更手段によりケーシングの姿勢を
変更させ、判断手段によりスリット光が被測定物の部位
の適切な寸法測定方向に沿って照射されていると判断さ
れた時に変更手段によるケーシングの姿勢の変更を停止
させることにより、位置決め及び寸法の測定を自動的に
行うことができる。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の寸法測定器
の一実施例を説明する。なお、以下の実施例では図１に
示すように上面に深さが一定の溝部２０Ａが形成された
略直方体の被測定物２０を対象として、溝部２０Ａの段
差Ｌ及び隙間Ｑを測定する例を示す。

【００２４】図１に示すように、寸法測定器１０は、外
形が胴長の略直方体であるケーシング１１、ケーシング
１１を被測定面２０Ｂに対し垂直な軸Ｚを中心として回
転させるＺ軸回転機構１６、ケーシング１１を被測定面
２０Ｂに対し平行な軸Ｙを中心として回転させるＹ軸回
転機構１４、Ｚ軸回転機構１６とＹ軸回転機構１４とを
連結する連結部１５、及び被測定面２０Ｂ上に載置され
上記のケーシング１１等を支持する支持台１３により構
成される。

【００２５】支持台１３は、その最下部に位置する脚部
１３Ｂと、脚部１３Ｂに接合され高さ方向に延直する柱
部１３Ａと、柱部１３Ａの上端付近の側面に接合された
薄板状の支持部１３Ｃと、から構成されている。このう
ち脚部１３Ｂは被測定面２０Ｂと接する面が略コ字状と
され、その２本の足に対応する部位１３Ｃ、１３Ｄは上
記の支持部１３Ｃが延直している方向と反対方向に延直
している。また寸法測定器１０を被測定面２０Ｂ上に載
置した場合、支持部１３Ｃの厚み方向は被測定面２０Ｂ
に対し略平行となる。この支持部１３Ｃには略円筒状の
Ｙ軸回転機構１４が固定されており、このＹ軸回転機構
１４の軸Ｙは被測定面２０Ｂに対し平行になる。Ｙ軸回
転機構１４は連結部１５の薄板１５Ａにも固定されてお
り、連結部１５を構成するもう一方の薄板１５Ｂには略
円筒状のＺ軸回転機構１６が固定されている。なお、薄
板１５Ａと薄板１５Ｂとは互いに垂直に接合されてい
る。Ｚ軸回転機構１６の下端部にはケーシング１１が固
定されており、その固定された面と反対側の面（図１に
おいて下面、以下、ヘッドと称す）からスリット光１８
が射出される。また、ケーシング１１の側面には寸法の
測定結果等を表示する出力手段としての液晶ディスプレ
イ１２が設けられている。

【００２６】図２に示すように寸法測定器１０は、光源
としての半導体レーザー２６、球面レンズで構成された
コリメータレンズ２８、及び入射されたレーザービーム
を一方向にスリット状に発散させるロッドレンズ３０を
備えた光源装置２４と、受光レンズ３４及び２次元ＣＣ
Ｄセンサ３６を備えた受光装置３２と、２次元ＣＣＤセ
ンサ３６に接続された演算装置４０と、寸法測定器１０
による寸法の開始又は停止を指示するためのスイッチ５
８と、上述した液晶ディスプレイ１２と、Ｙ軸回転機構
１４と、Ｚ軸回転機構１６と、を備えており、これらは
全て図１のケーシング１１内に収納されている。なお、
上記のうち、２次元ＣＣＤセンサ３６は本発明の信号出
力手段に、光源装置２４は本発明の射出手段に、それぞ
れ対応している。

【００２７】この寸法測定器１０によれば、ロッドレン
ズ３０から射出されたスリット光が被測定物２０の被測
定面２０Ｂに照射される。この時、被測定面２０Ｂ上に
は輝線２２（輝線）が生じる。被測定面２０Ｂに照射さ
れて反射されたスリット光は、受光レンズ３４によっ
て、２次元ＣＣＤセンサ３６の受光面（結像領域）に結
像される。従って、この２次元ＣＣＤセンサ３６の結像
領域には、被測定面２０Ｂ上の輝線２２の像（以下、ス
リット像という）３８が結像される。また、２次元ＣＣ
Ｄセンサ３６は、このスリット像３８の位置及び光強度
に応じた電気信号を演算装置４０に出力するようになっ
ている。上記の受光装置３２の光軸は光源装置２４の光
軸と所定の角度をもって設置されている。このため、輝
線２２上の点（以下、光点と称す）の位置が、段差や変
位に応じて光源装置２４の光軸方向（図２の矢印Ｒ方
向）に変位することにより、図７（Ａ）に示したように
２次元ＣＣＤセンサ３６の結像領域に結像されるスリッ
ト像３８において前記変位した光点に対応する部分は、
前記光点の変位量に応じて所定方向（図７（Ａ）の矢印
Ｔに沿った方向）に変位した位置に現れることとなる。

【００２８】演算装置４０は、増幅回路（ＡＭＰ）４２
を備えており、増幅回路４２の入力端は２次元ＣＣＤセ
ンサ３６に接続されている。増幅回路４２は２次元ＣＣ
Ｄセンサ３６から出力された信号を所定の増幅率で増幅
して出力する。増幅回路４２の出力端はアナログデジタ
ル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称す）４４の入力端に
接続されており、Ａ／Ｄ変換器４４の出力端は、被測定
面２０Ｂ上の光点の２次元座標値等の演算を行うマイク
ロコンピュータ（マイコン）４６に接続されている。こ
のマイコン４６は、ＣＰＵ５０、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５
４、及び外部の装置との入出力を行なう入出力ポート
（以下、Ｉ／Ｏと称す）４８を備えており、これらはバ
ス５６によって接続されデータ及びコマンドを相互にや
りとり可能になっている。

【００２９】また、Ｙ軸回転機構１４には、ケーシング
１１がＹ軸の回りに回転するための駆動力を供給するＹ
軸回転駆動モータ１４ＢとＹ軸回転駆動モータ１４Ｂに
パルス信号を供給する駆動回路１４Ａとが設けられてお
り、Ｚ軸回転機構１６には、ケーシング１１がＺ軸の回
りに回転するための駆動力を供給するＺ軸回転駆動モー
タ１６ＢとＺ軸回転駆動モータ１６Ｂにパルス信号を供
給する駆動回路１６Ａとが設けられている。上記の駆動
回路１４Ａ、駆動回路１６Ａ、スイッチ５８及び液晶デ
ィスプレイ１２はＩ／Ｏ４８に接続されている。

【００３０】以下、本実施例の作用として、被測定面２
０Ｂに形成された隙間及び段差の寸法を測定する場合に
関して説明する。

【００３１】図１に示すようにケーシング１１がそのヘ
ッドを被測定面２０Ｂに向けてオペレータにより保持さ
れ、寸法測定器１０のスイッチ５８がオンされると、半
導体レーザー２６からレーザービームが射出される。射
出されたレーザービームは、コリメータレンズ２８で平
行光束とされ、ロッドレンズ３０でスリット状に発散さ
れて、スリット光１８として被測定面２０Ｂに照射され
る。これにより、被測定面２０Ｂ上には輝線２２が現れ
る。被測定面２０Ｂで反射されたスリット光は、受光レ
ンズ３４により２次元ＣＣＤセンサ３６の結像領域に、
被測定面２０Ｂの凹凸に応じて変化する輝線２２の像
（スリット像３８）として結像される。そして、２次元
ＣＣＤセンサ３６はこのスリット像３８の位置及び光強
度に応じた検出信号を演算装置４０へ出力する。

【００３２】演算装置４０に入力されたスリット像３８
の検出信号は、増幅回路４２によって所定の増幅率で増
幅されてＡ／Ｄ変換器４４に入力される。そして、Ａ／
Ｄ変換器４４によって所定時間毎にサンプリングされて
デジタル信号に変換され、マイコン４６に出力される。

【００３３】ここでデジタル信号がマイコン４６に入力
されたことを、ＣＰＵ５０が検出することにより、図３
に示すＣＰＵ５０による制御ルーチンが開始される。以
下、この制御ルーチンの流れを説明する。

【００３４】ステップ１００においてＲＡＭ５４に記憶
された段差寸法及び隙間寸法の各々を所定の非常に大き
な値に初期化し、Ｙ軸回転機構１４及びＺ軸回転機構１
６にケーシング１１を以下に述べる初期姿勢にする。即
ち、初期姿勢とはＹ軸回転機構１４及びＺ軸回転機構１
６の各々の回転可能角度範囲の予め定められた一方の最
大角度となるようにした場合の姿勢である。ここではＹ
軸回転駆動モータ１４Ｂ及びＺ軸回転駆動モータ１６Ｂ
を駆動するための指示信号をＩ／Ｏ４８を介して駆動回
路１４Ａ、１６Ａへ送信することにより、駆動回路１４
Ａ、１６Ａの各々からＹ軸回転駆動モータ１４Ｂ、Ｚ軸
回転駆動モータ１６Ｂへパルス信号が供給され、Ｙ軸回
転駆動モータ１４Ｂ、Ｚ軸回転駆動モータ１６Ｂの各々
が上記の最大角度まで回転し、ケーシング１１が上記の
初期姿勢となる。

【００３５】次のステップ１０２では上記のデジタル信
号、即ち２次元ＣＣＤセンサ３６により出力されたスリ
ット像３８の位置及び光強度に応じた検出信号を増幅し
アナログデジタル変換した信号を取り込み、次のステッ
プ１０４ではスリット像３８に基づいた段差寸法の演算
を行う。この段差寸法及び後述する隙間寸法の演算に関
して、以下に説明する。

【００３６】図７（Ａ）に示すように２次元ＣＣＤセン
サ３６の結像領域３５に結像されたスリット像３８は、
被測定面２０Ｂの中央部に形成された凹部に対応して、
矢印Ｓ方向に沿った中央部のみが矢印Ｔと反対方向に変
位した像となる。更に、その矢印Ｔと反対方向の変位量
は上記の凹部の段差の大きさと相関がある（正比例）。
また、上記の矢印Ｔと反対方向に変位した部位（段差の
底部に対応する部分）３８Ａの矢印Ｓ方向の長さは上記
の凹部の隙間の大きさと相関がある（正比例）。

【００３７】一方、結像領域３５の図７（Ａ）の矢印Ｔ
方向に対応する任意の走査線３７Ａ、３７Ｂの出力信号
は、図７（Ｂ）、（Ｃ）に示したようになる。２次元Ｃ
ＣＤセンサ３６は、このような信号を演算装置４０に出
力する。この出力信号の振幅が大きい部位が走査線上の
スリット部分、即ちスリット像の位置になる。

【００３８】従って、入力された信号に基づいて演算装
置４０により結像領域３５上の全ての走査線上のスリッ
ト像３８の位置を求め、その求めた位置からスリット像
３８における矢印Ｔと反対方向の変位量と上記の凹部の
段差との相関関係及びスリット像３８における矢印Ｔと
反対方向に変位した部位（段差の底部に対応する部分）
３８Ａの矢印Ｓ方向の長さと上記の凹部の隙間との相関
関係に基づいて、被測定面２０Ｂの隙間及び段差を求め
ることができる。

【００３９】次のステップ１０６では段差寸法の演算結
果がＲＡＭ５４に記憶された段差寸法よりも小さいか否
かを判定する。最初はＲＡＭ５４に記憶された段差寸法
が所定の非常に大きな値に初期設定されているため、肯
定判定されステップ１０８へ進む。

【００４０】ステップ１０８ではＲＡＭ５４に記憶する
段差寸法の記憶値を今回の演算結果の段差寸法に更新
し、Ｙ軸回転駆動モータ１４Ｂを駆動するための指示信
号をＩ／Ｏ４８を介して駆動回路１４Ａへ送信する。こ
の指示信号は駆動回路１４Ａにより受信され、駆動回路
１４ＡはＹ軸回転駆動モータ１４Ｂにパルス信号を供給
する。そして、パルス信号を供給されたＹ軸回転駆動モ
ータ１４Ｂは上記の初期姿勢の状態にあるケーシング１
１をＹ軸を中心として矢印Ｋ方向に回転させる。

【００４１】その後ステップ１０２以降の処理が再び行
われ、上記のステップ１０４、１０６、１０８を繰り返
すことによりＲＡＭ５４には次第に段差Ｌに近い値が記
憶されていく。そして、図６（Ｃ）に示すようにＲＡＭ
５４に記憶された段差寸法が段差Ｌに至った時、記憶さ
れた段差寸法は段差寸法として最小の値なので、次回ス
テップ１０６の判定を行うと、否定判定されステップ１
１０へ進む。

【００４２】ステップ１１０ではＹ軸回転駆動モータ１
４Ｂを停止するための指示信号をＩ／Ｏ４８を介して駆
動回路１４Ａへ送信する。この指示信号は駆動回路１４
Ａにより受信され、駆動回路１４ＡはＹ軸回転駆動モー
タ１４Ｂへのパルス信号の供給を停止する。そして、パ
ルス信号の供給を停止されたＹ軸回転駆動モータ１４Ｂ
は停止し、ケーシング１１のＹ軸を中心とした回転は停
止する。

【００４３】次のステップ１１２ではステップ１０２で
取り込んだデジタル信号に基づいて、上記のようにして
隙間寸法を演算し、次のステップ１１４では隙間寸法の
演算結果がＲＡＭ５４に記憶された隙間寸法よりも小さ
いか否かを判定する。最初はＲＡＭ５４に記憶された隙
間寸法が所定の非常に大きな値に初期設定されているた
め、肯定判定されステップ１２０へ進む。

【００４４】ステップ１２０ではＲＡＭ５４に記憶する
隙間寸法の記憶値を今回の演算結果の隙間寸法に更新
し、Ｚ軸回転駆動モータ１６Ｂを駆動するための指示信
号をＩ／Ｏ４８を介して駆動回路１６Ａへ送信する。こ
の指示信号は駆動回路１６Ａにより受信され、駆動回路
１６ＡはＺ軸回転駆動モータ１６Ｂにパルス信号を供給
する。そして、パルス信号を供給されたＺ軸回転駆動モ
ータ１６Ｂはケーシング１１をＺ軸を中心として矢印Ｊ
方向に回転させる。

【００４５】次のステップ１２２においてデジタル信号
を取り込んだ後は、ステップ１１２以降の処理を再び行
う。上記のステップ１２２、１１２、１１４、１２０を
繰り返すことによりＲＡＭ５４には次第に隙間Ｑに近い
値が記憶されていく。そして、図５（Ｃ）に示すように
ＲＡＭ５４に記憶された隙間寸法が隙間Ｑに至った時、
記憶された隙間寸法は隙間寸法として最小の値なので、
次回ステップ１１４の判定を行うと、否定判定されステ
ップ１１６へ進む。

【００４６】ステップ１１６ではＺ軸回転駆動モータ１
６Ｂを停止するための指示信号をＩ／Ｏ４８を介して駆
動回路１６Ａへ送信する。この指示信号は駆動回路１６
Ａにより受信され、駆動回路１６ＡはＺ軸回転駆動モー
タ１６Ｂへのパルス信号の供給を停止する。そして、パ
ルス信号の供給を停止されたＺ軸回転駆動モータ１６Ｂ
は停止し、ケーシング１１のＺ軸を中心とした回転は停
止する。

【００４７】次のステップ１１８においてその時ＲＡＭ
５４に記憶されている段差寸法及び隙間寸法を表形式に
して液晶ディスプレイ１２に表示させる。ここで、オペ
レータは液晶ディスプレイ１２に表示された段差・隙間
寸法を見て、正しい段差・隙間寸法を得ることができ
る。

【００４８】なお、本実施例では段差・隙間寸法は１組
だけであるが、段差や隙間が複数形成された被測定面を
対象として測定した場合には、ケーシング１１との相対
的な位置関係において予め定められた方向から順に第１
の段差（又は隙間）、第２の段差（又は隙間）、・・・
というように複数の段差・隙間を識別した上で、上記の
ように各々の段差・隙間寸法を表形式にして液晶ディス
プレイ１２に表示させる。

【００４９】その後、段差・隙間寸法を得たオペレータ
により寸法測定器１０のスイッチ５８がオフされると、
半導体レーザー２６からのレーザービームの射出も停止
される。

【００５０】以上説明したように、本実施例の寸法測定
器１０は、隙間寸法の測定結果及び段差寸法の測定結果
の各々が最小であることを判断することにより、スリッ
ト光１８が被測定物２０の隙間及び段差の各々の適切な
寸法測定方向に沿って照射されていると判断し、その判
断結果に基づいて正しい段差・隙間寸法を求め、正しい
段差・隙間寸法を液晶ディスプレイ１２に表示するの
で、容易かつ迅速な位置決め及び正確な寸法測定を行う
ことができる。

【００５１】また、支持台１３の脚部１３Ｂは略コ字状
であるため、図８に示すようにスリット光１８がコンベ
アライン７０に乗って搬送される被測定物７２の測定部
位に照射されるように脚部１３Ｂをコンベアライン７０
に沿って載置することにより、上記のような移動する被
測定物を対象とした寸法測定に寸法測定器１０を適用す
ることができる。

【００５２】また、寸法測定器１０ではケーシング１１
をＺ軸回りに回転させることができるので、被測定物の
表面に平行な部位の寸法、例えば隙間や穴の直径等の寸
法を測定する場合に容易かつ迅速に位置決めすることが
できる。特に、寸法測定方向が異なった複数の隙間等の
寸法を測定する場合にはその効果が顕著に現れる。

【００５３】更に、寸法測定器１０ではケーシング１１
をＹ軸回りにも回転させることができるので、被測定物
の表面に垂直な部位の寸法、例えば段差や穴の深さ等の
寸法を測定する場合に容易かつ迅速に位置決めすること
ができる。特に、被測定物の表面が曲面であったり、表
面が傾斜している場合等にも表面の状態に応じた位置決
めを行うことができ、その効果が顕著に現れる。

【００５４】なお、本実施例の寸法測定器１０の簡易版
として、図９に示すような寸法測定器８０が考えられ
る。この寸法測定器８０の支持台８３はスリット光８８
が被測定面２０Ｂに対し垂直に照射されるようにケーシ
ング８１を支持し、Ｚ軸回転機構８６はケーシング８１
を被測定面２０Ｂに対し垂直なＺ軸回りにのみ回転させ
ることができる。この寸法測定器８０は、被測定物の表
面が曲面であったり、表面が傾斜している場合等には適
用が困難であるが、被測定物の表面が平坦な面である場
合には段差・隙間寸法の測定に適用することができ、上
記実施例で述べた被測定面に平行なＹ軸回りの位置決め
を行うことなく、容易かつ迅速な位置決め及び正確な寸
法測定を行うことができる。

【００５５】また、本実施例では被測定面の隙間または
段差を測定する例を示したが、本発明はそれら以外の局
部的な部位の寸法、例えば突起の高さや円孔の直径等の
測定にも適用でき、また微小な被測定物の外形寸法の測
定にも適用できる。

【００５６】また、本実施例では隙間または段差の測定
値を液晶ディスプレイ１２に表示する例を示したが、本
発明の出力手段はこれに限定されるものではなく、例え
ばプリンタ等により紙等の記録媒体に印刷することによ
って測定値の出力したり、スピーカ等の音声出力装置か
ら測定値を音声出力したり、寸法測定器に通信ケーブル
等を介して接続されたコンピュータシステムに設けられ
た端末ディスプレイ等に測定値を表示しても良い。

【００５７】また、本実施例ではケーシング１１の姿勢
を変更するためのＹ軸回転機構１４及びＺ軸回転機構１
６の駆動手段として、パルスモータであるＹ軸回転駆動
モータ１４Ｂ及びＺ軸回転駆動モータ１６Ｂを用いた例
を示したが、本発明はこれらに限定されるものではな
く、例えばオペレータによる手回しやＤＣモータによる
駆動等の他の駆動手段を用いても良い。

【００５８】また、本実施例ではロッドレンズを利用し
てスリット状の光を得る例について説明したが、スリッ
ト状の光を得る素子としてシリンドリカルレンズ、シリ
ンドリカルミラー等を用いることもでき、回転多面鏡等
のレーザービームをスキャンすることによりスリット状
の光を得ることもできる。

【００５９】更に、本実施例では受光素子として２次元
ＣＣＤセンサを用いた場合について説明したが、２次元
ＣＣＤセンサに限定されるものではなく、１次元ＣＣＤ
センサ、撮像管を用いたテレビジョンシステムによる位
置検出方法を用いてセンサ上で２次元の位置を出力する
ことのできる素子を利用してもよい。

【００６０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、容易かつ
迅速に位置決めし、正確な寸法を測定することができる
という優れた効果を有する。

【００６１】また、請求項２記載の発明によれば、被測
定物の表面に平行な部位の寸法、例えば隙間や穴の直径
等の寸法を測定する場合に容易かつ迅速に位置決めする
ことができるという優れた効果を有する。

【００６２】また、請求項３記載の発明によれば、被測
定物の表面に平行な部位の寸法、例えば隙間や穴の直径
等の寸法を測定する場合に容易かつ迅速に位置決めする
ことができ、更に、被測定物の表面に垂直な部位の寸
法、例えば段差や穴の深さ等の寸法を測定する場合に容
易かつ迅速に位置決めすることができるという優れた効
果を有する。

【００６３】更に、請求項４記載の発明によれば、寸法
測定器の位置決め及び寸法の測定を自動的に行うことが
できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る寸法測定器の外観を示す
斜視図である。

【図２】寸法測定器の概略構成を示すブロック図であ
る。

【図３】マイクロコンピュータによる制御ルーチンを示
すフローチャートである。

【図４】寸法測定器が被測定面に対し遠すぎる場合の二
次元ＣＣＤセンサの結像領域における反射光の照射状態
を示す線図である。

【図５】（Ａ）及び（Ｅ）はスリット光が隙間寸法の測
定方向に対しずれて照射されている状態を、（Ｃ）はス
リット光が隙間寸法の測定方向に沿って照射されている
状態を、各々示す模式図であり、（Ｂ）、（Ｄ）、
（Ｆ）は、それぞれ（Ａ）、（Ｃ）、（Ｅ）の場合の２
次元ＣＣＤセンサの結像領域における反射光の照射状態
を示す線図である。

【図６】（Ａ）及び（Ｅ）はスリット光が被測定面に対
し傾いている状態を、（Ｃ）はスリット光が被測定面に
対し垂直である状態を、各々示す模式図であり、
（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）は、それぞれ（Ａ）、（Ｃ）、
（Ｅ）の場合の２次元ＣＣＤセンサの結像領域における
反射光の照射状態を示す線図である。

【図７】（Ａ）は２次元ＣＣＤセンサの結像領域におけ
るレーザービームの照射状態を、（Ｂ）及び（Ｃ）は２
次元ＣＣＤセンサの出力信号を、各々示す線図である。

【図８】本実施例の寸法測定器をコンベアラインにより
搬送される被測定物の寸法測定に適用した例を示す斜視
図である。

【図９】ケーシングを被測定面に対し垂直な軸を中心と
した回転のみ可能とした寸法測定器の外観を示す斜視図
である。

【図１０】（Ａ）は従来寸法測定する際に用いられた治
具の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示された治具の側
面図である。

【符号の説明】

１０寸法測定器１１ケーシング１２液晶ディスプレイ（出力手段）１３支持台１４Ｙ軸回転機構（変更手段の一部）１６Ｚ軸回転機構（変更手段の一部）１８スリット光２０被測定物２４光源装置（射出手段）３６２次元ＣＣＤセンサ（信号出力手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スリット光を被測定物に向けて射出する
射出手段と、被測定物からのスリット光の反射光を受光
し、被測定物表面上の輝線に対応した信号を出力する信
号出力手段と、がケーシングに収納されて構成され、ス
リット光を被測定物に照射することにより被測定物の寸
法を測定する寸法測定器であって、前記ケーシングの姿勢を変更可能に前記ケーシングを支
持する支持手段と、前記信号出力手段から出力された輝線に対応した信号に
基づいて、輝線を構成する線分の各々に対応する被測定
物の部位の寸法を演算する演算手段と、前記演算手段による演算結果に基づいてスリット光が被
測定物の部位の適切な寸法測定方向に沿って照射されて
いるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段によりスリット光が被測定物の部位の適切
な寸法測定方向に沿って照射されていると判断された時
の演算手段による演算結果を出力する出力手段と、を備えた寸法測定器。
【請求項２】前記支持手段は、前記射出手段から射出
されたスリット光が被測定物に対し垂直に照射され、か
つケーシングが被測定物に対して垂直な軸を中心として
回転可能なようにケーシングを支持することを特徴とす
る請求項１記載の寸法測定器。
【請求項３】前記支持手段は、ケーシングが被測定物
に対して垂直な軸及び平行な軸を中心として回転可能な
ようにケーシングを支持することを特徴とする請求項１
記載の寸法測定器。
【請求項４】ケーシングの姿勢を変更する変更手段
と、前記変更手段によりケーシングの姿勢を変更させ、前記
判断手段によりスリット光が被測定物の部位の適切な寸
法測定方向に沿って照射されていると判断された時に前
記変更手段によるケーシングの姿勢の変更を停止させる
制御手段と、を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の
何れか１項に記載の寸法測定器。