[发明专利]用于外形尺寸的光学测量方法和测量装置

说明书

相关申请引用

本专利申请根据35U.S.C.§119的规定要求于2015年12月15日提交的日本专利申请2015-244239的优先权，该专利申请的公开内容通过完整引用结合在此。

技术领域

本发明涉及一种用于外形尺寸的光学测量方法和测量装置，尤其涉及一种同时沿多个方向测量被测物体的外径的方法和装置。

背景技术

光学测量装置用于对被测物体的外形尺寸(例如圆柱体的外径)进行非接触测量。例如，使用激光扫描测微计、图像传感器测微计或光切型二维(2D)形状测量传感器。这些装置使用布置为带状的平行激光束或以带状平行扫描的激光束等根据由被测物体遮挡的阴影部分的尺寸检测被测物体的外径(参见日本专利公告2001-108413等)。

如图5所示，在激光扫描测微计90中，由光发射器91形成带状激光束B，使用光接收器92接收光束B。当在光束B的路径中间放置具有圆柱等形状的被测物体99时，光束B的一部分由被测物体99遮挡，并在被测物体99的后面形成阴影区BW。在光接收器92中，可通过检测在光束B下产生的阴影区BW的长度来测量被测物体99的外径D1。

当必须同时沿多个方向测量被测物体99的外径时，要使用专用的激光扫描测微计。如图6所示，用于同时沿两个方向测量物体的激光扫描测微计93配置有布置在相交方向上的两组光发射器94和95和光接收器96和97。在这种构造中，基于来自每组的光束，能够沿两个方向同时测量被测物体99的外径D1和D2。

如上所述，光学测量装置(例如现有的激光扫描测微计)基本上沿单个方向测量被测物体的外形尺寸，若想沿多个方向进行同时测量，则需要多组光发射器和光接收器。但是，在安装多组光发射器和光接收器时，可能增加装置的成本，并且可能需要增加空间以安装所有这些组光发射器和光接收器。

发明内容

本发明提供一种用于外形尺寸的光学测量方法和测量装置，该光学测量方法和测量装置允许沿多个方向同时测量，并能防止增加装置成本和扩大安装空间。

本发明的测量方法是一种用于对被测物体的外形尺寸进行测量的外形尺寸光学测量方法。在此方法中，设置了形成由平行光束构成的带状测量光束的光发射器、反射测量光束并形成反射光束的反射器、以及接收反射光束的光接收器；光发射器和反射器布置为使得测量光束的光轴和反射光束的光轴相交，而且，测量光束和反射光束形成在同一个虚拟测量平面内；在测量光束中至少限定主测量光束和次测量光束；在反射光束中至少限定主反射光束和次反射光束，该主反射光束是主测量光束的反射光，该次反射光束是次测量光束的反射光；被测物体被置于测量平面的测量区中，主测量光束和次反射光束在该测量区中交叠；并且，根据显现在主反射光束中的被测物体的阴影测量被测物体的主方向上的外形尺寸，并根据显现在次反射光束中的被测物体的阴影测量被测物体的次方向上的外形尺寸。

在本发明中，通过向配对的光发射器和光接收器增加反射器而形成的简单构造，能够实现沿被测物体的主方向和次方向同时测量外形尺寸。在此，可使用现有激光扫描测微计或图像传感器测微计中的光发射器和光接收器作为上述配对的光发射器和光接收器。另外，可使用现有的光学测量反射镜作为上述的反射器。如上所述，根据本发明，即使采用单光发射器和光接收器系统，也能实现沿多个方向同时测量，并防止增加设备成本和扩大安装空间。

本发明的测量装置是一种用于对被测物体的外形尺寸进行测量的外形尺寸光学测量装置。在此装置中，包括形成由平行光束构成的带状测量光束的光发射器、反射测量光束并形成反射光束的反射器、以及接收反射光束的光接收器；光发射器和反射器布置为使得测量光束的光轴和反射光束的光轴相交，并且，测量光束和反射光束形成在同一个虚拟测量平面内；在测量光束中至少限定主测量光束和次测量光束；在反射光束中至少限定主反射光束和次反射光束，该主反射光束是主测量光束的反射光，该次反射光束是次测量光束的反射光；被测物体被置于测量平面的测量区中，主测量光束和次反射光束在该测量区中交叠。

在本发明中，可根据显现在主反射光束中的被测物体的阴影测量被测物体在主方向上的外形尺寸，并根据显现在次反射光束中的被测物体的阴影测量被测物体在次方向上的外形尺寸。因此，通过执行上述的本发明的测量方法，能够获得上述的效果。

本发明实现了沿多个方向同时测量，并可以提供用于外形尺寸的光学测量方法和测量装置，能够防止增加设备成本和扩大安装空间。

附图说明