JPH08285540A

JPH08285540A - 物体の寸法測定装置

Info

Publication number: JPH08285540A
Application number: JP8990095A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Terada; 幸博寺田; Masao Kinoshita; 正生木下; Toshio Takitani; 俊夫滝谷; Hideki Endo; 英樹遠藤; Haruhiko Yoshida; 晴彦吉田; Goro Yamamoto; 吾朗山本; Kenichi Tanaka; 健一田中
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Kanadevia Corp
Priority date: 1995-04-17
Filing date: 1995-04-17
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【構成】発光部２を、所定ピッチＰでもって配置され
た複数個の発光器11により構成するとともに、受光部３
を、各発光器11に対応して同一ピッチで配置された複数
個の受光器12により構成し、発光部２を、発光器11の配
置ピッチの１ピッチ分の範囲内で発光方向と直角方向に
移動させるように構成し、発光部２の移動量を検出する
ロータリエンコーダ16を設け、受光器３からの受光信号
を入力するとともにこの受光信号の状態変化を検出しか
つロータリエンコーダ16からの検出信号を入力して、被
測定物Ｂの外形寸法を演算する演算処理装置17を具備し
たものである。【効果】発光器の配置ピッチの１ピッチ以下の分解能
でもって、被測定物の外形寸法を測定することができ、
また発光器および受光器の配置個数を増やすことによ
り、被測定物が大きいものであっても、問題なく寸法測
定が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体、例えば圧延設
備、鍛造設備などで生産される生産部材の寸法測定方法
および寸法測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、鍛造設備で生産される丸型の鍛造
品は、作業者が外径パスを使用して、その外形寸法が測
定されているが、例えば圧延設備で圧延された圧延品な
どについては、作業者が、直接、その外形寸法を測定す
るのは危険である。このため、光学式の測定装置が使用
されている。

【０００３】従来、図３に示すように、この測定装置
は、光を発射する光源５１と、この光源５１から発射さ
れた光をシート状の平行光線にする投光レンズ５２と、
このシート状の平行光線を受光レンズ５３を介して受光
してその受光範囲を検出するＣＣＤ素子などで構成され
た受光器５４とから構成されている。

【０００４】そして、この測定装置により、断面が円形
の圧延品５５の外形寸法を測定する場合、投光レンズ５
２と受光レンズ５３との間に圧延品５５を配置し、この
圧延品５５により遮光された範囲を受光器５４にて検出
することにより、その外形寸法が測定されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のシート状光
線を使用したいわゆる透過型の測定装置の場合、このシ
ート状の平行光線の幅が測定可能な寸法幅となるため、
比較的小さいもの（例えば、百数十mm程度のもの）しか
測定することができないという問題があった。

【０００６】そこで、本発明は上記問題を解消し得る物
体の寸法測定装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１の手段は、発光部から平行光線を受光
部側に照射して、発光部と受光部との間に配置された物
体の外形寸法を測定する寸法測定装置であって、発光部
を、所定ピッチでもって配置された複数個の発光器によ
り構成するとともに、受光部を、上記各発光器に対応し
て同一ピッチで配置された複数個の受光器により構成
し、上記発光部を、少なくとも発光器の配置ピッチの１
ピッチ分の範囲内で発光方向と直角方向に移動させるよ
うに構成するとともに、発光部の移動量を検出する移動
量検出器を設け、上記受光器からの受光信号を入力する
とともにこの受光信号の状態変化を検出しかつ上記移動
量検出器からの検出信号を入力して、被測定物の外形寸
法を演算する演算処理装置を具備した物体の寸法測定装
置である。

【０００８】また、上記課題を解決するため、本発明の
第２の手段は、発光部から平行光線を受光部側に照射し
て、発光部と受光部との間に配置された物体の外形寸法
を測定する寸法測定装置であって、所定ピッチでもって
配置された複数個の発光器により構成された発光部を第
１分割発光部と第２分割発光部とで構成するとともに、
受光部を、上記各分割発光部の発光器に対応して同一ピ
ッチで配置された複数個の受光器により構成し、上記各
分割発光部を、少なくとも受光器の配置ピッチの１ピッ
チ分の範囲内で発光方向と直角方向に移動させるように
構成するとともに、各分割発光部の移動量を検出する移
動量検出器をそれぞれ設け、上記各分割発光部に対応す
る各受光器からの信号状態を入力するとともにこの信号
状態の変化を検出しかつ上記各分割発光部における各移
動量検出器からの検出信号を入力して、被測定物の外形
寸法を演算する演算処理装置を具備した物体の寸法測定
装置である。

【０００９】

【作用】上記第１の手段の構成において、発光部と受光
部との間に被測定物を配置して、受光した受光器の個数
により所定ピッチに応じた精度でその外形寸法を測定
し、かつ移動体により発光器側を、その発光器の配置ピ
ッチの１ピッチの範囲内で移動させて、被測定物の１ピ
ッチ以内の端部寸法を移動体の移動量により求めるよう
にしたので、発光器の配置ピッチの１ピッチＰ以下の分
解能でもって、被測定物の外形寸法を測定することがで
きる。

【００１０】また、上記第２の手段の構成においては、
発光部を２分割するとともにこれら各分割発光部を独立
して移動させるようにしたので、両分割発光部を同時に
移動させることにより、被測定物が揺れている場合で
も、正確な寸法測定を行うことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１に基づき
説明する。図１において、１は発光部２から複数本の平
行光線Ａを受光部３側に照射して、発光部２と受光部３
との間に配置された円形の被測定物（例えば、圧延品な
ど）Ｂの外形寸法を測定する寸法測定装置である。

【００１２】この寸法測定装置１においては、発光部２
が、所定ピッチＰでもって１列に配置された複数個の発
光器１１により構成され、また受光部３が、上記各発光
器１１に対応してやはり所定ピッチＰでもって１列に配
置された複数個（発光器と同一個数）の受光器１２によ
り構成されており、さらに上記発光部２は、少なくとも
発光器１１の配置ピッチの１ピッチＰ分の範囲内で発光
方向と直角方向ａに移動し得るように構成されている。

【００１３】すなわち、発光部２は、上述した複数個の
発光器１１と、これら各発光器１１が所定ピッチＰでも
って一列に配置された移動体１３と、この移動体１３を
ねじ機構１４を介して上記直角方向（以下、移動方向と
いう）ａに移動させる駆動モータ（例えばステッピング
モータが使用される）１５と、この駆動モータ１５の回
転量（若しくはねじ機構１４におけるねじ棒の回転量）
を検出して移動体１３の移動量を検出するためのロータ
リエンコーダ（移動量検出器）１６とから構成されてい
る。

【００１４】なお、上記各発光器１１から発射される光
としては、発射される光線の平行度が高くかつスポット
径が小さいもの、具体的には、レーザ光線が使用され、
また受光器１２としては、例えばフォトダイオードが使
用される。また、隣同士の発光器１１から発射されるレ
ーザ光線の波長が互いに異ならされており、受光器１２
において、隣同士の内、どちらの発光器１１から発射さ
れたレーザ光線であるかを区別し得るようにされてい
る。

【００１５】さらに、各受光器１２における受光信号、
すなわち受光状態（オン状態）および遮光状態（オフ状
態）並びに受光状態から遮光状態へ、また遮光状態から
受光状態への状態変化を検出するとともに、上記ロータ
リエンコーダ１６からの検出信号を入力して、上記発光
部２における移動体１３の移動量を演算し、被測定物Ｂ
の外形寸法を求める演算処理装置（例えば、コンピュー
タなどからなる）１７が具備されている。

【００１６】上記構成において、断面が円形の被測定物
Ｂの外形寸法の測定について説明する。すなわち、発光
部２の各発光器１１からそれぞれに対応する受光部３の
各受光器１２に、線状の光線（レーザ光線）Ａが照射さ
れている状態において、発光部２と受光部３との間に、
被測定物Ｂを配置する。

【００１７】すると、確実にその光線が遮断される部分
は、例えば図１においては、７本であり、少なくとも、
発光器１１が７個配置されている距離ｂ（Ｐ×６）以上
の寸法であることが判る。

【００１８】ところで、被測定物Ｂの端部が、隣接する
２個の発光器１１間に位置している場合、測定分解能が
１ピッチＰであるため、被測定物Ｂの端部の正確な位置
を検出することができない。

【００１９】この欠点を解消するために、移動体１３を
少なくとも１ピッチＰ分の範囲内で、駆動モータ１５に
より移動させる。すると、例えば図１において、上から
４番目の発光器１１ａから発射されている光線Ｌ₄ が被
測定物Ｂの一端部により遮られると、受光器１２ａ側の
検出信号が、オン状態からオフ状態に変化する。

【００２０】この受光器１２ａからの受光信号の変化が
演算処理装置１７に入力され、すなわち移動体１３の移
動時間と駆動モータ１５のロータリエンコーダ１６から
の回転量信号とにより移動体１３の移動量が演算され
る。すなわち、図１に示すように、被測定物Ｂの一端部
位置と第４番目の発光器１１ａの元の位置との距離ｃが
求められる。

【００２１】そして、被測定物Ｂの他端部についても、
上記と同様の測定が行われる。すなわち、図１におい
て、下から５番目の発光器１１ｂから発射されている光
線Ｌ₁₁が被測定物Ｂの他端部により遮られた状態から、
受光器１２ｂ側に透過する受光状態となり、この受光器
１２Ｂからの受光信号が、オフ状態からオン状態に変化
する。なお、上記光線Ｌ₁₁が被測定物Ｂの他端部から外
れて、受光部３側に届いた際には、それに対応する受光
器１２ｂに確実に受光されるように、各受光器１２の前
面に置かれたレンズ１８の前面には、光拡散板（図示せ
ず）が配置されている。

【００２２】この受光器１２ｂでの受光信号の変化が演
算処理装置１７に入力され、ここで移動体１３の移動時
間と駆動モータ１５のロータリエンコーダ１６からの回
転量信号とにより移動体１３の移動量が演算される。す
なわち、図１に示すように、被測定物Ｂの他端部位置と
第１１番目の発光器１１ｂの元の位置との距離ｄが求め
られる。

【００２３】そして、距離ｃおよびｄが求められると、
被測定物Ｂの外形寸法Ｄは、下記の式から求めること
ができる。Ｄ＝（６＋１）×Ｐ−ｃ＋ｄ・・・・このように、少なくとも、発光部の発光器１１を、移動
体１３により、その配置ピッチの１ピッチＰ分の範囲内
でもって移動させ、この移動時に、発光器１１からの光
線を受光する受光器１２における受光信号の状態変化を
検出することにより、被測定物Ｂの両端部位置を求める
ことができる。すなわち、１ピッチＰ以下の分解能でも
って、被測定物Ｂの外形寸法を測定することができる。

【００２４】次に、本発明の第２の実施例を図２に基づ
き説明する。上記第１の実施例においては、発光部側の
各発光器を、全て、同一の移動体上に配置したが、本第
２の実施例においては、図２に示すように、発光部２２
側を２つに分割して第１分割発光部２２Ａと第２分割発
光部２２Ｂとを設けるとともに、これら分割発光部２２
Ａ，２２Ｂを、それぞれ独立に移動させ得るように構成
したものである。

【００２５】すなわち、図２に示すように、移動体３３
を２つ設けるとともに、これら各移動体３３Ａ，３３Ｂ
に、発光器３１がそれぞれ所定ピッチＰでもって一列に
配置されている。

【００２６】そして、各移動体３３Ａ，３３Ｂは、第１
の実施例と同様に、光線（レーザ光線）の発射方向と直
角方向にかつ互いに接近する方向ｅ，ｆに移動し得るよ
うに構成されるとともに、ねじ機構３４Ａ，３４Ｂを介
して、それぞれ駆動モータ３５Ａ，３５Ｂにより駆動さ
れ、またその駆動モータ（例えば、ステッピングモータ
が使用される）３５Ａ，３５Ｂの回転量がロータリエン
コーダ３６Ａ，３６Ｂにより検出されている。

【００２７】さらに、各受光器３２における受光信号、
すなわち受光状態（オン状態）および遮光状態（オフ状
態）、並びに受光状態から遮光状態へ、また遮光状態か
ら受光状態への状態変化を検出するとともに、上記ロー
タリエンコーダ３６Ａ，３６Ｂからの検出信号を入力し
て、上記各分割発光部２２Ａ，２２Ｂにおける移動体３
３Ａ，３３Ｂの移動量を演算し、被測定物Ｂの外形寸法
を求める演算処理装置（例えば、コンピュータなどから
なる）３７が具備されている。

【００２８】上記構成において、断面が円形の被測定物
Ｂの外形寸法の測定について説明する。すなわち、各分
割発光部２２Ａ，２２Ｂの各発光器３１からそれぞれに
対応する受光部２３の各受光器３２に、線状の光線（レ
ーザ光線）Ａが照射されている状態において、発光部２
２と受光部２３との間に、被測定物Ｂを配置する。

【００２９】この場合、光線が遮断される部分は、図２
に示すように、各分割発光部２２Ａ，２２Ｂにおいて
は、７本であり、少なくとも、発光器３１が１２個配置
されている距離ｂ（１２×Ｐ）に両分割発光部２２Ａ，
２２Ｂにおける端部位置の発光器３１間の距離Ｑを加え
た以上の寸法であることが判る。

【００３０】ところが、第１の実施例で説明したよう
に、被測定物Ｂの端部が、隣接する２個の発光器３１間
に位置している場合、測定分解能が１ピッチＰであるた
め、被測定物Ｂの端部の正確な位置を検出することがで
きない。

【００３１】そこで、上記第１の実施例と同様に、各移
動体３３Ａ，３３Ｂを少なくとも１ピッチＰ分の範囲内
で、駆動モータ３５Ａ，３５Ｂにより移動させる。する
と、図２において、上から３番目および下から３番目の
発光器３１ａ，３１ｂから発射されている光線Ｌ₃ ，Ｌ
₁₃が被測定物Ｂの一端部により遮られると、受光器３２
ａ，３２ｂ側の検出信号が、オン状態からオフ状態に変
化する。

【００３２】この受光器３２ａ，３２ｂからの受光信号
の変化が演算処理装置３７に入力され、すなわち各移動
体３３Ａ，３３Ｂの移動時間と駆動モータ３５Ａ，３５
Ｂのロータリエンコーダ３６Ａ，３６Ｂからの回転量信
号とにより各移動体３３Ａ，３３Ｂの移動量が演算され
る。すなわち、被測定物Ｂの各端部位置と図１の上から
第３番目の発光器３１ａおよび下から第３番目の発光器
３１ｂのそれぞれ元の位置との距離ｇ，ｈが求められ
る。

【００３３】そして、距離ｇおよびｈが求められると、
被測定物Ｂの外形寸法Ｄは、下記の式から求めること
ができる。Ｄ＝２×（６＋１）×Ｐ＋Ｑ−（ｇ＋ｈ）・・・・このように、両分割発光部２２Ａ，２２Ｂを、同時に互
いに逆方向に移動させることにより、発光器３１Ａ，３
１Ｂの配置ピッチの１ピッチＰ分の範囲内での寸法を測
定することができる。すなわち、より正確に被測定物の
外形寸法を測定することができる。

【００３４】この場合、２個の分割発光部を、同時に移
動させるようにしているので、被測定物Ｂが、移動体の
移動方向に揺れている場合に、正確に測定することがで
きる。例えば、第１の実施例で説明した寸法測定装置で
測定しようとすると、一端部を測定した後、他端部の位
置を測定するため、両端部位置の測定時間に差（タイム
ラグ）が生じ、この差の分だけ被測定物Ｂが揺れるた
め、誤差が生じてしまう虞があるが、本第２の実施例で
は、このような場合の誤差を除去することができる。

【００３５】なお、上記第２の実施例においては、各移
動体３３Ａ，３３Ｂを互いに接近する方向に移動させる
ように説明したが、例えば互いに離間する方向に移動さ
せても、同様に、被測定物Ｂが揺れている場合でも、正
確な寸法測定を行うことができる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１の構成に
よると、発光部と受光部とに、それぞれ測定用の光線を
発射する受光器および受光器をそれぞれ複数個づつ設
け、しかも発光器側を移動体により、各発光器の配置ピ
ッチの少なくとも１ピッチの範囲内でもって移動させる
とともに、この時、受光器での受光信号の状態変化を検
出して移動体の移動量を求めるようにしたので、発光器
の配置ピッチの１ピッチ以下の分解能でもって、被測定
物の外形寸法を測定することができる。また、発光部お
よび受光部に設けられる発光器および受光器の配置個数
を増やすことにより、被測定物が大きいものであって
も、問題なくかつ正確に、その外形寸法を測定すること
ができる。

【００３７】また、本発明の請求項２の構成によると、
発光部を２分割するとともにこれら各分割発光部を独立
して移動し得るように構成されているので、両分割発光
部を同時に移動させることにより、被測定物が揺れてい
る場合でも、正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の寸法測定装置の概略構
成を示す側面図である。

【図２】本発明の第２の実施例の寸法測定装置の概略構
成を示す側面図である。

【図３】従来例の寸法測定装置の概略構成を示す側面図
である。

【符号の説明】

１寸法測定装置２発光部３受光部１１発光器１２受光器１３移動体１５駆動モータ１６ロータリエンコーダ１７演算処理装置２２Ａ第１分割発光部２２Ｂ第２分割発光部２３受光部３１発光器３２受光器３３Ａ，３３Ｂ移動体３５駆動モータ３６ロータリエンコーダ３７演算処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠藤英樹大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者吉田晴彦大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者山本吾朗大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者田中健一大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部から平行光線を受光部側に照射し
て、発光部と受光部との間に配置された物体の外形寸法
を測定する寸法測定装置であって、発光部を、所定ピッ
チでもって配置された複数個の発光器により構成すると
ともに、受光部を、上記各発光器に対応して同一ピッチ
で配置された複数個の受光器により構成し、上記発光部
を、少なくとも発光器の配置ピッチの１ピッチ分の範囲
内で発光方向と直角方向に移動させるように構成すると
ともに、発光部の移動量を検出する移動量検出器を設
け、上記受光器からの受光信号を入力するとともにこの
受光信号の状態変化を検出しかつ上記移動量検出器から
の検出信号を入力して、被測定物の外形寸法を演算する
演算処理装置を具備したことを特徴とする物体の寸法測
定装置。
【請求項２】発光部から平行光線を受光部側に照射し
て、発光部と受光部との間に配置された物体の外形寸法
を測定する寸法測定装置であって、所定ピッチでもって
配置された複数個の発光器により構成された発光部を第
１分割発光部と第２分割発光部とで構成するとともに、
受光部を、上記各分割発光部の発光器に対応して同一ピ
ッチで配置された複数個の受光器により構成し、上記各
分割発光部を、少なくとも受光器の配置ピッチの１ピッ
チ分の範囲内で発光方向と直角方向に移動させるように
構成するとともに、各分割発光部の移動量を検出する移
動量検出器をそれぞれ設け、上記各分割発光部に対応す
る各受光器からの信号状態を入力するとともにこの信号
状態の変化を検出しかつ上記各分割発光部における各移
動量検出器からの検出信号を入力して、被測定物の外形
寸法を演算する演算処理装置を具備したことを特徴とす
る物体の寸法測定装置。