(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークが配置された所定の測定領域を平行ビームで走査すると共に、この測定領域を通過したビームを受光素子で受光して得られる前記走査と同期したスキャン信号を出力する測定部と、この測定部との間がケーブルで接続され、前記スキャン信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの位置を検出してワークの寸法を測定する表示部と、を備えた走査型光学式寸法測定装置において、
前記測定部内に設けられた前記測定部の識別番号を格納する記憶装置（５）と、
前記表示部に設けられた記憶装置（４６）と、
この記憶装置（４６）に予め書き込まれた識別番号とそれに対応する補正データのうち、識別番号が記憶装置（５）に格納された識別番号と一致しないことを検知して表示する手段と、を備えたことを特徴とする光学式寸法測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平行ビームを走査してワークの寸法を測定する走査型の光学式寸法測定装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
レーザービームを一定速度で平行に走査して測定対象物（ワーク）に照射し、このワークの後側で検出した明暗パターン（スキャン信号）からワークの寸法を測定する走査型の光学式測定装置がある。この種の測定装置の測定原理は、レーザービームを平行に走査してワークによってこのビームがさえぎられ、ワークの後側に配置されたレーザービームを検出するセンサーにレーザービームが到達しなかった時間、より具体的にはその間にクロック回路から出力された極めて短い周期のクロックパルスの数をカウントして、このカウント値をマイクロコンピュータにより長さに換算してワークの寸法を求めている。
【０００３】
図２にこの走査型光学式寸法測定装置の機能ブロック図を示す。この装置は、光学系を中心とした測定部１００と、処理系を中心とした表示部２００とからなる。両者の間は多芯ケーブル３００で接続される。このケーブル３００を利用して、表示部２００から測定部１００へは電源やモータ同期信号が伝送され、逆に測定部１００から表示部２００へは後述するスキャン信号が伝送される。
【０００４】
図２において、１０はレーザ光源であり、このレーザ光源１０から出力されたレーザビーム１２はポリゴンミラー１４で回転走査ビームに変換され、更にｆ−θレンズ１８でビーム径を絞った等速度の平行走査ビーム２０に変換される。この平行走査ビーム２０はポリゴンミラー１４の回転に伴いワーク２２を含む測定領域を走査するように照射され、集光レンズ２４を通して測定用受光素子２６に入射される。２８はレーザビーム１２を反射させてポリゴンミラー１４に入射させるミラー、３０はポリゴンミラー１４を回転させるモータ、３２は走査ビーム１６の有効走査範囲外で境界近傍に配置され、１走査の開始または終了を検出するリセット用受光素子である。
【０００５】
測定用受光素子２６の出力はアンプ４８で増幅された後、エッジ検出回路５０に入力される。このエッジ検出回路５０は、アンプ４８の出力を波形整形してエッジ検出を行う。一方、リセット用受光素子３２の出力はリセット回路５２に入力される。このリセット回路５２はリセット用受光素子３２の出力タイミングを基にリセット信号を発生する。
【０００６】
ゲート回路５６はエッジ検出回路５０から出力されるエッジ信号やリセット回路５２から出力されるリセット信号のタイミングでオン、オフし、カウンタ回路５８はゲート回路５６のオン周期に入力されるクロックパルスを計数して信号間の時間を計測する。このクロックパルスはクロック回路５４で発生出力され、モータ３０の回転同期にも使用される。モータ同期回路６０はこのための同期信号発生器であり、６２はモータ駆動回路である。レーザ出力調整回路６４はレーザ光源１０の出力を一定に保つように制御する。ＣＰＵ４０は各種の計算処理および制御を行う。計算処理により求められた測定値は表示装置４４に表示され、測定モードの設定にキーボード４２が使われる。ＲＯＭ４６には各種計算処理プログラムおよび制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ４５は計算結果等を一時記憶するために使われる。
【０００７】
アンプ４８の出力（スキャン信号）は図３に示すように、ワークによりレーザ光がさえぎられることなく受光素子２６に入射するとレベルの高い明部となり、逆にワークによりレーザ光がさえぎられるとレベルの低い暗部となる。つまり、図３のグラフ中央のレベルの低い部分がワークの寸法を示している。但し、これはワーク２２が遮光体の場合で、これがスリットのように透光体の場合は明暗関係は逆になる。いずれにしても、この暗部（または明部）の幅からワークの寸法を計測できる。この原理を実現するため、エッジ検出回路５０はこのスキャン信号を所定のスレッショルドレベルで２値化し、エッジ信号に変換する。
【０００８】
ところで、図２の測定部１００はポリゴンミラー１４やｆ−θレンズ１８の収差や加工精度に起因して走査速度が不均一となり走査方向Ｚの長さ測定値に誤差を生じる。図４はこの誤差分布の一例を示している。図中、横軸はクロックパルスの計数値を表わし、縦軸は計数値に定数を乗じて得られる距離をゼロ値として実際に測定して得られる距離との誤差を表わしている。この誤差は同じワーク２２を測定する場合、ワークの上下方向の誤差位置が異なると測定値に差が生じることを意味する。
【０００９】
この種の光学系の加工精度を上げたり、収差を低く設計すればこのような測定誤差を軽減することはできるが、このためにはミラーやレンズが極めて高価になる。それだけでなく、例えばｆ−θレンズ１８を高精度にするには組み合わせるレンズ数が増加して厚みが増し、測定部の小型化、軽量化を妨げる。
【００１０】
上述した誤差は測定部固有のものであるので、各測定部毎に補正しなければならない。一般には、図４に示すように誤差特性を走査方向に細分化して直線近似し、その逆特性を補正データとしてＲＯＭに格納して、実際の測定の際に測定データに対してこの補正データを加算等の演算を施して補正された測定データを得るという、安価にして確実な方法を利用することが多い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
通常、前記補正データは表示部側のＲＯＭに格納されることが多い。しかしこの場合、測定部と表示部が１対１で対応していて、測定部と表示部を組み替えると誤動作を起こしてしまう。そこで、従来では対応する測定部および表示部の筺体上に同じ識別番号等を標記したプレート等を貼付け、ケーブルの接続時に間違った組み合わせで測定部と表示部を接続しないように作業者がチェックするようにしていた。しかし、これでもまだ間違って接続されることがあり、もしも間違って接続してしまうと測定部と表示部が対応していないことに気付くことなく使用を続け、誤った補正データにより測定データが補正されることになるので、誤差の大きい測定結果が出力されてしまうことがある。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、１対１で対応する測定部と表示部との接続間違いを防いだ走査型の光学式寸法測定装置を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、ワークが配置された所定の測定領域を平行ビームで走査すると共に、この測定領域を通過したビームを受光素子で受光して得られる前記走査と同期したスキャン信号を出力する測定部と、この測定部との間がケーブルで接続され、前記スキャン信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの位置を検出してワークの寸法を測定する表示部と、を備えた走査型光学式寸法測定装置において、前記測定部内に設けられた前記測定部の識別番号を格納する記憶装置（５）と、前記表示部に設けられた記憶装置（４６）と、この記憶装置（４６）に予め読み込まれた識別番号とそれに対応する補正データのうち、識別番号が記憶装置（５）に格納された識別番号と一致しないことを検知して表示する手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を用いた好適な実施の形態について図面を用いて説明する。なお、全図中において同一符号を付したものは同一構成要素を表わしている。
図１に本発明に係る走査型光学式寸法測定装置の外観図を示し、図２にはその内部回路の機能ブロック図を示す。従来の走査型光学式寸法測定装置と本発明を用いた走査型光学式寸法測定装置とは基本的な構成は同じである。レーザー光を走査してワークに照射してワークの後側で信号を検出する測定部１００と、測定部から出力される検出信号を入力して寸法値を算出表示する表示部２００とは、ケーブル３００で接続されている。測定部１００にはこの測定部に固有の識別番号等が格納されたＲＯＭ５が内蔵されている。また、表示部２００には対応する測定部の識別番号等およびこの測定部のレーザ光走査方向の光学系の特性に基づき求められた補正データが格納されたＲＯＭ４６が内蔵されている。この測定部１００に固有の補正データは、ナイフエッジと呼ばれるナイフのように先が鋭い基準器をマイクロメータ等の精密微動送り装置により精度良くある一定量ステップ送りしてスキャン信号を検出して、図４に示すようなグラフを得ることで求められる。このグラフに示された誤差特性を走査方向に細分化して直線近似し、その逆特性を補正データとしてＲＯＭ４６に格納して、実際の測定の際には測定データに対してこの補正データを加算等の演算処理を加えることで測定部固有の光学的誤差を補正することができる。
【００１５】
測定部１００と表示部２００とをケーブル３００で接続して、電源を投入すると、まず最初にＲＯＭ５から識別番号が表示部２００側に読み込まれる。次に読み込まれた識別番号と、ＲＯＭ４６に予め格納されている識別番号とが一致するかどうかがチェックされる。この識別番号が一致すれば適合と判断され、以後このＲＯＭ４６に予め格納された補正データにより測定データは逐次補正され、その結果を測定値として表示装置４４に表示するようになる。
【００１６】
もしも前記識別番号が一致しなかった場合は、測定部と表示部の組み合わせが間違っているとして表示装置４４に予め決められているエラー記号、エラーコード番号等を表示、点滅、警告音を発する等により作業者に接続間違いであること知らせ、表示部２００に対応する正しい測定部１００を接続し直すよう促すことができる。
【００１７】
前記識別番号は、製品のシリアル番号または機種コード等、測定部１００を識別できるものであれば何でも利用することができる。
【００１８】
表示部２００側のＲＯＭ４６には測定部１００のレーザー光走査方向の光学系の特性に基づき求められた誤差補正データの他、測定データの分解能、測定部のモータ速度等の測定動作に関する多種類のパラメータ群が格納されている。
【００１９】
以上、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。
例えば、測定部１００において識別番号を格納する手段をＲＯＭとして説明したが、ディップスイッチ等の簡単なスイッチ素子の組み合わせ等により識別番号を表現することも可能である。
【００２０】
また、ＲＯＭ４６に複数の測定部１００の識別番号とそれに対応した補正データ、測定の分解能、モータの速度等のパラメータ群を格納しておけば、１台の表示部２００に複数台の測定部１００を繋げて、切り換えて使うことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、走査型光学式寸法測定装置において１対１対応の測定部と表示部との接続間違えをなくし、正しい接続を作業者へ促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る走査型光学式寸法測定装置の外観図である。
【図２】従来、および本発明に係る走査型光学式寸法測定装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明および従来の走査型光学式寸法測定装置のスキャン信号を示すグラフである。
【図４】走査型光学式寸法測定装置の走査方向の誤差分布を示すグラフである。
【符号の説明】
５    ＲＯＭ
１０  レーザー光源
１２  レーザービーム
１４  ポリゴンミラー
１６  回転走査ビーム
１８  ｆ−θレンズ
２０  平行走査ビーム
２２  ワーク
２４  集光レンズ
２６  測定用受光素子
２８  ミラー
３０  モータ
３２  リセット用受光素子
４０  ＣＰＵ
４２  キーボード
４４  表示装置
４５  ＲＡＭ
４６  ＲＯＭ
４８  アンプ
５０  エッジ検出回路
５２  リセット回路
５４  クロック回路
５６  ゲート回路
５８  カウンタ回路
６０  モータ同期回路
６２  モータ駆動回路
６４  レーザー出力調整回路
１００    測定部
２００    表示部
３００    ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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