JPS5860205A - 光学式寸法測定装置 - Google Patents

光学式寸法測定装置

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JPS5860205A
JPS5860205A JP15830281A JP15830281A JPS5860205A JP S5860205 A JPS5860205 A JP S5860205A JP 15830281 A JP15830281 A JP 15830281A JP 15830281 A JP15830281 A JP 15830281A JP S5860205 A JPS5860205 A JP S5860205A
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JP
Japan
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light beam
measured
scanning
light
dimension
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Kiyoshi Hori
堀 潔
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Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness

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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】 本発明は、光学式寸法測定装置に係や、特に、薬品用ア
ンプル、ピストン等の、一方向寸法(外径)は高n度を
要するが、他方向寸法(長さ)はそれほど高精度を必要
としない被測定物の寸法を測定する際に用いるに好適な
、一方向に走査される光線ビームを発生する平行走査光
線ビーム発生装置と、被測定物を通過した前記光線ビー
ムの明暗を検出する受光器とを有し、平行走査光線ビー
ム発生装置と受光器の間に配置した被測定物によって前
記光線ビームの一部が鐘ぎられて生じる暗部又は明部の
時間の長さを検出して被測定物の走査方向寸法を求める
ようにした光学式寸法測定装置の改良に関する。
従来から、回転走査光線ビーム(レーザビーム)を、コ
リメータレンズにより、このコリメータレンズと集光レ
ンズ間を通る平行走査光線ビームに変換し、該コリメー
タレンズと集光レンズの間に被測定物を置き、この被測
定物によって前記平行走査光線ビームが遮ぎられて生じ
る暗部又は明部の時間の長さから被測定物の寸法を測定
する高速度走査型レーザ測長機が知られている。
これは、例えば第1図に示す如く、レーザ管10からレ
ーザビーム12を固定ミラー14に向けて発振し、この
固定ミラー14により反射され九レーザビーム12を回
転ミラー16によって走査ビーム17に変換し、この走
査ビーム17をコリメータレンズ18によって平行走査
光線ビーム20に変換し、この平行走査光線ビーム20
によりコリメータレンズ18と集光レンズ22の間に配
置した被測定物24を高速走査し、その時被測矩物24
によって生じる暗部又は明部の時間の長さから、被測定
物24の走査方向(Y方向)寸法を測定するものである
。即ち、平行走査光線ビーム20の明暗は、集光レンズ
22の焦点位置にある受光素子26の出力電圧の変化と
なって検出され、該受光素子26からの信号は、プリア
ンプ28に入力され、ここで増幅された後、セグメント
選択回路30に送られる。このセグメント選択回路30
は、受光素子26の出力電圧から被測定物24が走査さ
れている時間tの間だけゲート回路32を開くための電
圧Vを発生して、ゲート回路32に出力するようにされ
ている。このゲート回路32には、クロックパルス発振
器34からクロックパルスCPが入力されているので、
ゲート回路32からは被測定物24の走査方向寸法゛〔
例えば外径?に対応した時間tに対応するクロックパル
スPを計数回路36に入力する。計数回路36は、この
クロックパルスPを計数して、デジタル表示器38に計
数信号を出力し、デジタル表示器38ij被測定物24
の走査方向寸法即ち外径をデジタル表示することになる
。一方、前記回転ミラー16は、前記クロックパルス発
振器34出力と同期して正弦波を発生する同期正弦波発
振器40及びパワーアンプ42の出力により同期駆動さ
れている同期モータ44により、前記クロックパルス発
振器34出力のクロックパルスCPと同期して回転され
、測定精度を維持するようにされている。
このような高速度走査型レーザ測長機は、移動する物体
、高温物体の長さ、厚み等を非接触で高精度に測定でき
るので広く利用されつつあるが、従来は、丸棒材の外形
寸法等、被測定物の一方向(走査方向)寸法しか測定す
ることができなかった。従つズ、被測定物の二次元的な
寸法を測定する必要がある場合には、まず被測定物の一
方向寸法を測定した後、被測定物t−900転回し゛て
他方向の寸法を測定する必要があり、測定に長時間を要
していた。
一方、被測定物の二次元的な寸法を同時に測定する光学
式寸法測定装置も種々提案されているが、従来は、いず
れも二次元的な受光素子を必要とし、装置が極めて高価
であった。
本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、被測定物の一方向(走査方向)寸法を求めるための
光学式寸法測定装置を改良することにより、被測定物の
二方向寸法を、迅速に、且つ、高精度で求めることがで
きる光学式寸法測定装置を提供することを目的とする。
本発明は、一方向に走査される光線ビームを発生する平
行走査光線ビーム発生装置と、發・測定物を通過した前
記光線ビームの明暗を検出する第1の受光器とを有し、
平行走査光線ビーム発生装置と第1の受光器の間圧配置
した被測定物によって前記光線ビームの一部が値ぎられ
て生じる暗部又は明部の時間の長さを検出して被測定物
の走査方向寸法を求めるようにした光学式寸法測定装置
において、前記光線ビームをその走査方向と直角な方向
に拡大する光線ビーム拡大手段と、被測定物を通過し九
拡大光線ビームの拡大方向の明暗の長さを検出する@2
の受光器とを設け、被測定物の走査方向寸法と共に走査
方向と直角な方向の寸法も求められるようにして、前記
目的を達成したものである。
又、前記光線ビーム拡大手段を、―■紀紀行行走査光線
ビーム発生装置ビーム発生源とビーム走査手段の関に配
設されたシリンドリカルレンズとして、容易に拡大光線
ビームが得られるようにしたものである。
更に、前記拡大光線ビームを、被測定物を通過した後に
2方向に分割し、独立して般けられた前記第1の受光器
及び第2の受光器に、それぞれ入射するようにして、後
段の信号処理を単純化したものである。
或いは、前記第1の受光器と1s2の受光器を共用化し
て、構成を単純化したものである。
又、前記第2の受光器を、ホトダイオードアレイとした
ものである。
本発明は、薬品用アンプル、ピストン等、一方向寸法(
例えば外径)は高精度を要するが、他方向寸法(例えば
長さ)は必ずしも高精駁を必要としない被測定物が多い
ことに着目してなされたものである。
以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
本発明の第1実施例は、第2図及び第3図に示す如く、
従来と同様のレーザ管10、固定ミラー14、回転ミラ
ー16を有する高速度走査型レーザ測長機において、レ
ーザ管lOと固定ミラー14の間に、レーザビーム12
をその走査方向(Y方向)と直角な方向(X方向)K拡
大するシリンドリカルレンズ50を配置すると共に、こ
れに合わせて、被測定物24の前後に配置されるコリメ
ータレンズ52及び集光レンズ54をシリンドリカルレ
ンズ化し、更に、被測定物24及び集光レンズ54を通
過し九拡大光線ビーム56を2方向に分割するためのハ
ーフミラ−58を設け、肢ハーフミラ−5Bを通過した
光を、それぞれ、被測定物24の走査方向(Y方向)寸
法を測定するための第1の受光器であるホトダイオード
アレイ59と、被測定物24のビーム拡大方向(X方向
)寸at−測定する丸めの第2の受光器である自己走査
型のホトダイオードアレイ60に入射し、更に、前記ホ
トダイオードアレイ59及び60の出力に応じて、被測
定物24の走査方向(Y方向)寸法及びビーム拡大方向
(X方向)寸法を求める信号処理装置62ft設けたも
のである。
前記信号処理装置62は、例えば票4図に示す如く、前
記従来例と同様のりpツクパルス発振器34と、#クロ
ックパルス発信器34と前記ホトダイオードアレイ59
の各受光素子!、〜Enの出力との論理積を出力するゲ
ート回路64−1〜64−nと、該ゲート回路64−1
〜64− nの出力に応じて、ビーム拡大方向(X方向
)寸法を選択するための選択回路66と、骸選択回路6
6の出力に応じて、対応する走査方向(Y方向)の寸法
を計数するカウンタ68−1〜68−′nと、前記クロ
ックパルス発振器34出力のクロックパルスを分局する
分周器70と、該分局器70出力に応じてホトダイオー
ドアレイ60を駆動するための駆動回路72と、前記ホ
トダイオードアレイ60出力をサンプリングするサンプ
リング回路74と、該サンプリング回路74の出力に応
じて、被測′定物24のビーム拡大方向(X方向)の寸
法を計数するカウンタ76とから構成されている。
以下作用を説明する。
拡大光線ビーム56の被測定物24に対する各時刻to
″−t’lIの走査位置、各時刻t0、t 1−i 4
 *t6〜to、l+a〜t”’ts ’、 t 34
及びtHにおける各拡大光線ビームの明暗の状態及び、
ホトダイオードアレイ60との位置関係の一例を第5図
に示す。
図から明らかな如く、従来と同様に、各拡大光線ビーム
56の走査方向(Y方向)の明暗の時間(to  ts
)、(t n  t r )から、被測定物24の外径
寸法Y + 、 Yt 、 Ys 、 Y4を高精度で
求めることができ、又、各走査時刻tI−ta、t*〜
t9、tea〜t1mにおけるホトダイオードアレイ6
0の影像受光素子数CExi−EX2) 、(Era−
EXW)、 (Bxs−Ex、)から、被測定物24の
長さXl、 Xt 、 Xsを求めることができるもの
である。具体的には、例えば走査速度を400 Am/
秒とすると、時刻t0と時刻t6の差から1分解能0.
4μ風でY方向寸法Y r 、 Ywを求めることがで
き、同様に、時刻tuと時刻t1の差から、同じく分解
能0.4μ講でY方向寸法Yl、Y4を求めることがで
きる。又、X方向寸法については、例えば、各受光素子
の単位長さが2071FJLであるとすると、受光素子
EXIとEXWの間隔から、X方向寸法XIを分解能2
0μ肩で求めることができ、又、受光素子E X tと
E X mの間隔から、X方向寸法X、を同じく分解能
20μ舅で求めることができ、更に、受光素子Ex+と
EXIの間隔から、X方向寸法Xsを同じく分解能20
μmで求めることができる。
従って、一方向寸法(外径)Fi高精変を要求されるが
、他方向寸法(長さ)は必ずしも高精叶を必要としない
、薬品用アンプル、ピストン等の2次元的な寸法を、各
測定方向に適した精度で、迅速に、且つ、高精関で測定
することができる。
なお前記第1実施例においては、被測定物を通過した拡
大光線ビームの拡大方向の明暗の長さを検出するための
第2の受光器が、被測定物を通過した光線ビームの走査
方向の暗部又は明部の時間の長さを検出するための第1
の受光器と別体とされていたが、第6図及び第7図に示
す第2実施例の如く、両者を共用化して、自己走査型の
ホトダイオードアレイ60のみとし、該ホトダイオード
アレイ60の出力から、光線ビームの走査方向の暗部又
は明部の時間の長さも検出するようにして、被測定物の
ビーム拡大方向寸法だけでなく、走査方向寸法を得るよ
うにすることも可能である。
本実施例においては、別体の受光器を設ける必要がなく
なり、構成が単純化される。
父、前記実施例においては、いずれも、光線ビーム拡大
手段としてシリンドリカルレンズが用いられていたが、
光線ビーム拡大手段は、これに限定されず、例えば、直
線偏光のレーザビームが使用されている場合には、ビー
ムスプリッタ或いは偏光プリズムを用いることも可能で
ある。
以上説明し喪通り、本発明によれば、被測定物の一方向
(走査方向)寸法を求めるための光学式寸法測定装置を
改良することにより、被測定物の2方向寸法を、迅速に
、且つ、高精度で測定する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】
第1図は、従来の高速置走査屋レーザ測長機の構成を示
すブロック線図、第2図は、本発明に係る光学式寸法測
定装置の第1実施例の構成を示す平面図、第3図は、同
じく側面図、第4図は、前記第1実施例で用いられてい
る信号処理装置の回路構成を示すブロック線図、第5図
は、同じく前記第1実施例における、拡大光線ビームの
被測定物に対する各時刻の走査位置、各時刻における各
拡大光線ビームの明暗の状態、及び、ホトダイオードア
レイとの位置関係の一例を示す線図、第6図は、本発明
に係る光学式寸法測定装置の第2実施例の構成を示す平
面図、第7図は、同じく側面図である。 10・・・レーザ管、12・・・レーザビーム。 14・・・固定ミラー、16・・・回転ミラー、24・
・・被測定物、50・・・シリンドリカルレンズ、52
・・・コリメータレンズ、54・・・集光レンズ、56
・・・拡大光線ビーム、58・・・ハルツミラー、59
.60・・・ホトダイオードアレイ、62・・・信号処
理装置。 代理人  高 矢    論 (ほか1名)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  一方向に走査される光線ビームを発生する平
    行走査光線ビーム発生装置と、被測定物を通過した前記
    光線ビームの明暗を検出する第1の受光器とを有し、平
    行走査光線ビーム発生装置と第1の受光器の間に配置、
    した被測定物によって前記光線ビームの一部が迩ぎられ
    て生じる暗部又は明部の時間の長さを検出して被測定物
    の走査方向寸法を求めるようにした光学式寸法測定装置
    において、前記光線ビーム會その走査方向と直角な方向
    に拡大する光線ビーム拡大手段と、被測定物を通過した
    拡大光線ビームの拡大方向の明暗の長さを検出するW、
    2の受光器とを設け、被測定物の走査方向寸法と共に走
    査方向と直角な方向の寸法も求められるようにしたこと
    を特徴とする光学式寸法測定装置。
  2. (2)前記光線ビーム拡大手段が、前記平行走査哨11 光線ビーム発生装置のビーム発生源にビーム走査手段の
    間に配設されたシリンドリカルレンズである特許請求の
    範囲第1項に記載の光学式寸法測定装置。
  3. (3)前記拡大光線ビームが、被測定物を通過した彼に
    2方向に分割され、独立して設けられた前記第1の受光
    器及び第2の受光器に、それぞれ入射するようにされて
    いる特許請求の範囲第1項に記載の光学式寸法測定装置
  4. (4)前記第1の受光器が第2の受光器と共用化さ扛て
    いる特許請求の範囲第1項に記載の光学式%式%
  5. (5)  前記第2の受光器が、ホトダイオードアレイ
    である特許請求の範囲第1項、第3項、又は、71g4
    項のいずれか一項に記載の光学式寸法測定装置。
JP15830281A 1981-10-05 1981-10-05 光学式寸法測定装置 Granted JPS5860205A (ja)

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JP246687A Division JPS62272104A (ja) 1987-01-08 1987-01-08 走査型光学式寸法測定装置

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JPS5860205A true JPS5860205A (ja) 1983-04-09
JPH0421803B2 JPH0421803B2 (ja) 1992-04-14

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6184508U (ja) * 1984-11-06 1986-06-04

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51135241A (en) * 1975-05-14 1976-11-24 Maki Mfg Co Ltd Separater for fruit and vegetable

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JPS51135241A (en) * 1975-05-14 1976-11-24 Maki Mfg Co Ltd Separater for fruit and vegetable

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JPS6184508U (ja) * 1984-11-06 1986-06-04

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JPH0421803B2 (ja) 1992-04-14

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