(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物（３）の寸法を２つの直交する方向（ｘ、ｙ）で測定する方法であって、
それぞれ１つのレーザビーム（１２，１３）を別個の対物レンズ（８，９）を通して案内し、対象物（３）への測定すべき方向に偏向し、レーザビームが対象物によって遮断される持続時間から対象物の寸法を検出する方法において、
各レーザビーム（１２，１３）はそれぞれ固有のレーザ光源（１０，１１）から発し、
２つのレーザビーム（１２，１３）を共通の偏向機構を介して案内し、
２つのレーザビーム（１２，１３）を時間的にずらして対象物（３）の上へ案内し、
測定結果を共通のチャネルで評価する、
ことを特徴とする測定方法。
【請求項２】
対象物（３）を２つの直交方向（ｘ、ｙ）で測定する際に、一方の測定方向（ｘまたはｙ）での測定から他方の測定方向（ｙまたはｘ）での測定までの時間間隔は、他方の測定方向での測定から一方の測定方向での測定までの時間間隔と異なるように選択する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
半導体レーザである光源（１０，１１）からレーザビーム（１２，１３）を１つの共通の光軸（２２）で対向する側から、回転多面ミラーまたは振動多面ミラー（１５）に案内し、
前記光軸（２２）はミラー（１５）の回転軸（２３）に対して偏心している、請求項２記載の方法。
【請求項４】
対象物（３）の寸法を２つの直交する方向（ｘ、ｙ）で測定する装置であって、
レーザビーム偏向手段と、測定すべき方向に案内される各レーザービーム（１２，１３）に対する対物レンズ（８，９）と、測定結果に対する評価装置とを有する形式の測定装置において、
固有のレーザ光源（１０，１１）が各レーザビーム（１２，１３）に対して設けられており、
該レーザ光源は半導体レーザであり、
各測定方向（ｘ、ｙ）に対して１つのコリメータが設けられており、
２つのレーザビーム（１２，１３）は前記１つの共通のレーザビーム偏向手段を介して、当該レーザビーム（１２，１３）が時間的にずれて測定野を通るように偏向され、案内される、
ことを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、対象物の寸法を２つの直交する方向で測定する方法であって、
それぞれ１つのレーザビームを別個の対物レンズを通して案内し、対象物への測定すべき方向に偏向し、レーザビームが対象物によって遮断される持続時間から対象物の寸法を検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の方法ないし装置は公知である。この場合対象物は次のように構成される。すなわち、既知の速度ないし既知の速度経過を有する平行（テレセントリック）な光ビームが測定フィールドを通るように偏向され、それにより光ビーム中断の持続時間および位置から、対象物の寸法および場合により位置を推測できるようにするのである。
【０００３】
対象物を複数の方向、一般的には２つの直交する方向（ｘ，ｙ）で寸法検出するために、偏向機構（例えば回転ミラーまたは振動ミラー）により偏向された光ビームが平行な光ビームを形成するための対物レンズを通ってビームスプリッタに供給される。このビームスプリッタから同時に２つの光ビームが傾斜したミラー系を介して測定フィールドに到達する。ここで２つの光ビームは同期して２つの直交方向に偏向される。この構成は１つの光源と１つの対物レンズしか必要としないが大きな欠点がある。すなわち、光ビームを２つの光ビームへ分割し、それらをミラー系を介して測定フィールドに供給するため、測定装置を小型に構成することができない。また、１つの共通の対物レンズを通過した１つの光ビームから発生した２つの光ビームが理想的にフォーカシングされるように光学系を構成および調整することは困難でコストがかかる。しかし最低限寸法でも正確な測定を行うためには、対象物個所において光ビームの非常に正確なフォーカシングが必要である。ビームスプリッタおよびミラー系の前に配置された共通の対物レンズは対象物および測定装置ケーシングの窓から比較的離れている。この窓を通って光ビームは測定フィールドに入射する。そのため、対象物にフォーカシングされた光ビームは窓の通過の際に既に比較的に小さな横断面を有する。それにより、この窓の汚れが場合により大きな障害的影響を光ビームに及ぼす。既に述べたように、２つの光ビームは同期して測定フィールドを通過する。すなわち、光通過に相応する測定信号は実質的に同期して発生し、別個の測定チャネルで処理しなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記欠点を回避することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、各レーザビームはそれぞれ固有のレーザ光源から発し、
２つのレーザビームを共通の偏向機構を介して案内し、
２つのレーザビームを時間的にずらして対象物の上へ案内し、
測定結果を共通のチャネルで評価することにより解決される。
【０００６】
この場合、対物レンズは対象物にできるだけ近接して配置され得るか、またはケーシング窓のすぐ近くに配置され得る。ここにおいては光ビームはまだ大きな横断面を有しておらず、汚れによって影響を受けることはほとんどない。
【０００７】
有利には、別個の光源から発することのできる２つの光ビームは既に別個に可動偏向機構により案内される。これによりビームスプリッタが省略される。しかし光学系全体を各個別の光ビーム毎に別個に最適調整し、これにより対象物の個所での理想的で正確なフォーカシングが可能になる。このようにして測定精度を格段に上昇させることができる。同時に小型の構成が得られる。
【０００８】
光ビームの偏向は次のように時間的間隔をおいて行うことができる。すなわち、異なる方向でのそれぞれの測定を時間的間隔をおいて行うのである。これにより測定信号をただ１つの測定チャネルで処理することができる。
【０００９】
本発明の測定装置の実施例を以下説明する。
【００１０】
【実施例】
図１には測定装置のケーシング１が配置されている。このケーシングには測定機構がある。測定ケーシングは通路２を有し、この通路２はほぼ台形の横断面を有する。この通路を通って測定対象物３、例えばワイヤ、ケーブル、光導波体またはその他の連続製品を搬送することができる。しかし相応してもちろん、定置の対象物を測定することもできる。ケーシングは通路２に４つの窓４〜７を有する。これらの窓により、光ビームはそれぞれ２つの対向する窓を通って測定フィールドへ入射することができる。これは図１に示されている。下側測定窓５と６の直ぐ後方にはそれぞれ１つの対物レンズ８ないし９が配置されている。装置は２つのレーザ源、有利には半導体レーザ１０と１１を有する。レーザはそれぞれ１つの図示しないコリメータを有し、それぞれ１つの光ビーム１２ないし１３をモータにより駆動可能な８面ミラー１５に投射する。このミラーから光ビームは、位置固定されたミラー１６ないし１７を介して対物レンズ８ないし９に偏向される。対物レンズでは、実質的にミラー１５の点で偏向された光ビームが平行な光ビーム、すなわち常に相互に平行な光ビームに屈折される。測定フィールドでは光ビーム１２と１３は相互に直交する。これにより対象物３の寸法を２つの座標方向ｘとｙで検出することができる。窓４と７の後方にはそれぞれ１つの集光系１８ないし１９が配置されている。集光系は入射した光ビームを１つの光電変換器２０ないし２１に投影する。変換器２０と２１は、図示しない測定電子回路の共通の入力側と接続されている。測定電子回路は後で説明するように、入力された測定信号を処理する。
【００１１】
図１の装置の基本的作用は既に説明した。ミラー１５の回転により光ビーム１２と１３は周期的に偏向され、測定フィールドを通過する。光ビームが２つの方向ｘとｙで対象物３により遮断される持続時間から、２つの方向での対象物の寸法を推定することができる。固有のコリメータを有するそれぞれ１つの光源の光ビームをミラー１５と対物レンズ８および９を介して別個に案内するため、２つの光学系を相互に依存しないで最適に調整することが可能である。このようにしてレーザビームを対象物３の個所で高精度にフォーカシングすることができ、実際の構成では８０μｍ〜３２ｍｍの寸法を１つの同じ装置により十分な精度で測定することができる。
【００１２】
図１から既にわかるように、光源１０および１１からの２つのレーザビーム１２と１３は共通の軸線を対向する側からミラー１５に到来する。しかしミラーの回転軸に対して所定の偏心度を有している。この状態は図２および図３に拡大して示されている。従い、２つのレーザビーム１２と１３の光学軸２２は８面ミラー１５の回転軸に対して偏心度ｅを有している。ここで図２は、レーザビーム１２が上方へミラー１６および対物レンズ８を介して測定フィールドへ反射されるミラー１５の位置を示す。一方レーザビーム１３は下方へ反射され、作用しない。図２の位置は、ミラー１５がそのゼロ位置から１０．５°だけ回転した位置に相応し、入射ビームと出射ビーム１２と１３の間の角度は従い２１°になる。図３には、ミラー１５がそのゼロ位置から３４．５°回転した反対の状態が示されている。すなわち、今度はレーザビーム１３がミラー１７および対物レンズ９を介して測定フィールドへ偏向され、一方レーザビーム１２は作用しない。ここでは、測定フィールドへのビーム通過は、図２および図３に示された角度二等分線に対して入射および出射ビーム毎に対称に８°に制限されているとする。この関係は図４に示されている。ここでは測定装置に対象物は存在しないとする。従い、変換器２０および２１の光パルスないし出力パルスはそれぞれ８°の回転角度の間発生する。ここでこれらのパルスは、位置１０．５°、３４．５°および５５．５°に対して対称である。図４からわかるように、これらのパルスは偏心度ｅのため規則的な間隔では発生せず、順次連続する１つのパルス対間の間隔は２４°であり、一方次のパルスまでの間隔は２１°しかない。相応してパルス間隔は１６°ないし１３°である。この状態から次の利点が得られる。すなわち、寸法ｘに対するそれぞれの測定パルスと、寸法ｙに対する測定パルスとの間に時間間隔があるため、唯１つの評価電子回路を使用することができる。しかも、測定パルスの一方の群（ｘ，ｙ）の順次連続する２つの測定パルス間と次の群の最初のパルス（ｘ）との間には異なる大きさの間隔が生じるから、共通の測定チャネルで計算した値ｘとｙを相応の指示器ないし相応の評価回路または制御回路に供給するためには、１つの簡単な論理回路だけで十分である。
【００１３】
実施例は最も頻繁な適用、すなわち２つの座標方向での測定に相応するが、基本的に３次元での測定も可能である。その場合、回転多面偏向ミラー１５の代わりに、振動ミラーを設けることができよう。振動ミラーは両側で反射し、２つのレーザビーム１２と１３を交互にミラー１６ないし１７に偏向する。
【００１４】
【発明の効果】
本発明により、１つの測定チャネルにより測定信号を処理することのできる対象物の寸法測定が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の模式図である。
【図２】本発明を説明するための拡大図である。
【図３】本発明を説明するための拡大図である。
【図４】本発明を説明するための線図である。
【符号の説明】
３  対象物
８、９  対物レンズ
１２、１３  光ビーム
１５  ミラー
【図１】
0003731903.tif 000002
【図２】
0003731903.tif 000003
【図３】
0003731903.tif 000004
【図４】
0003731903.tif 000005