光学测量设备制造技术

照明单元将平行于第一方向的光发射到测量空间。光接收单元输出指示入射在光接收表面上的光的二维分布的信号。光学系统将穿过测量空间的光引导至光接收表面。控制单元基于所述信号来检测测量对象在第一方向上的位置。光接收表面相对于光的透射方向绕第二方向倾斜预定角度。控制单元检测在二维分布中光强度在第二方向上改变预定值的位置，检测所检测到的位置在第三方向上的位置，并且检测测量对象在测量空间中被放置在第一方向上的位置。

Optical measuring equipment

The illumination unit transmits light parallel to the first direction to the measurement space. The light receiving unit outputs a signal indicating the two-dimensional distribution of light incident on the light receiving surface. The optical system guides light passing through the measurement space to the light receiving surface. The control unit detects the position of the measurement object in the first direction based on the signal. The light receiving surface inclines a predetermined angle around the second direction relative to the transmission direction of light. The control unit detects the position of the light intensity changing the predetermined value in the second direction in the two-dimensional distribution, the position of the detected position in the third direction, and the position of the measured object in the measurement space in the first direction.

【技术实现步骤摘要】
光学测量设备
本专利技术涉及光学测量设备。
技术介绍
向测量对象发射光、通过图像传感器接收透射光或反射光并且测量接收到的光强度分布以测量测量对象的尺寸、位置和形状的光学测量设备是已知的。作为光学测量设备，已经提出了能够检测放置在测量空间中的测量对象的位置的光学测量设备(日本未经审查的专利申请公开No.2014-6134)。在光学测量设备中，照明单元向其中放置有测量对象的测量空间发射光。穿过测量空间的光通过第一光学系统被引导到第一图像传感器，并通过第二光学系统被引导到第二图像传感器。基于第一图像传感器的输出信号来计算测量对象在垂直于光轴的方向上的边缘位置。以这样的方式构造光学测量设备使得在光轴方向上的第一光学系统的第一焦点位置和第二光学系统的第二焦点位置在测量空间中彼此不同。因此，基于第一图像传感器和第二图像传感器的输出信号，可以确定测量对象在光轴方向上相对于第一焦点位置的位置。
技术实现思路
但是，上述光学测量设备存在以下所述的一些问题。在上述光学测量设备中，两个图像传感器分别通过两个光学系统接收光，以便使用各自的焦点来检测测量对象的位置。因此，不仅需要用于测量的二维图像传感器，而且还需要用于位置检测的两个一维图像传感器。另外，为了将光引导至用于位置检测的图像传感器，还需要用于分支(split)或定向光的光学部件(诸如分束器和半反射镜)。因此，光学部件的数量增加并且光学测量设备的大小变大。因此，这导致光学测量设备的高成本，并且需要大量的努力来调节每个光学部件。鉴于上述情况作出了本专利技术，并且本专利技术的目的是容易地实现光学测量设备中的测量准确度的改进。本专利技术的第一示例性方面是一种光学测量设备，包括：照明单元，被配置为向其中放置有测量对象的测量空间发射平行于第一方向的光；光接收单元，被配置为输出指示入射在光接收表面上的光的二维分布的信号；光学系统，被配置为将穿过测量空间的光引导到光接收单元的光接收表面；以及控制单元，被配置为基于从光接收单元输出的信号来检测测量对象在第一方向上的位置，其中，光接收单元的光接收表面相对于入射在光接收表面上的光的透射方向围绕平行于第二方向的轴倾斜预定角度，第二方向垂直于第一方向，并且控制单元基于从光接收单元输出的信号检测在光的二维分布中光强度在第二方向上改变预定值的位置，检测所检测到的位置位于垂直于第二方向的第三方向上的位置，并且基于检测到的位置检测测量对象在测量空间中被放置第一方向上的位置。本专利技术的第二示例性方面是上述光学测量设备，其中控制单元：基于从光接收单元输出的信号在第三方向上的两个或更多个位置处检测二维分布中第二方向上的光强度的微分值分布；检测第三方向上微分值分布的极值的绝对值变为最大的位置；基于在第三方向上检测到的位置检测在第一方向上测量对象被放置在测量空间中的位置。本专利技术的第三示例性方面是上述光学测量设备，其中当在第三方向上的两个或更多个位置处检测到的第二方向上的微分值分布的极值的绝对值落入预定范围时，确定测量对象围绕平行于第二方向的轴旋转预定角度。本专利技术的第四示例性方面是上述光学测量设备，其中光学系统被配置为双侧远心光学系统。本专利技术的第五示例性方面是上述光学测量设备，其中光接收单元是包括多个光接收元件的二维图像传感器，并且光接收元件二维地布置在第二方向和第三方向上。本专利技术的第六示例性方面是上述光学测量设备，其中控制单元：检测在光接收表面上在第二方向上彼此分开的图像的两个边缘，基于这两个边缘检测这两个边缘相对于第三方向的倾斜，并且基于检测到的倾斜校正第二方向上这两个边缘之间的距离，以计算这两个边缘之间的距离。本专利技术的第七示例性方面是上述光学测量设备，其中两个边缘与一个测量对象的图像的边缘相对应，或者这两个边缘中的一个与两个测量对象中的一个的边缘相对应，并且这两个边缘中的另一个与两个测量对象中的另一个的边缘相对应。本专利技术的第八示例性方面是上述光学测量设备，其中控制单元将第二方向上两个边缘之间的距离乘以检测到的倾斜的角度的余弦，以计算两个边缘之间的距离。根据本专利技术，可以容易地实现光学测量设备的测量准确度的改进。本专利技术的上述和其它目的、特征和优点将从下面给出的详细描述和附图中变得更加充分地理解，附图仅以示例的方式给出，并且因此不被认为是限制本专利技术。附图说明图1是根据第一示例性实施例的光学测量设备的基本构造的俯视图；图2是根据第一示例性实施例的光学测量设备的基本构造的侧视图；图3示意性地图示出根据第一示例性实施例的光学测量设备的构造；图4示意性图示出测量空间中的焦点位置和与各自的焦点位置相对应的成像状态；图5示意性图示出测量空间中的焦点位置和与各自的焦点位置相对应的成像状态；图6示意性地图示出测量空间中的焦点位置和与各自的焦点位置相对应的成像状态；图7图示出二维地布置在光接收单元的光接收表面上的光接收元件和光接收表面上的成像位置；图8图示出当在光接收表面上的成像位置L1处形成与焦点位置FP1相对应的图像时光接收元件的接收光强度的微分值；图9图示出当在光接收表面上的成像位置L2处形成与焦点位置FP2相对应的图像时光接收元件的接收光强度的微分值；图10图示出当在光接收表面上的成像位置L3处形成与焦点位置FP3相对应的图像时光接收元件的接收光强度的微分值；图11图示出根据第二示例性实施例的光学测量设备中的测量对象的位置；以及图12是图示根据第二示例性实施例的在光学测量设备的光接收表面上形成的测量对象的图像的图。具体实施方式以下参考附图解释根据本专利技术的示例性实施例。贯穿附图的相同的符号被分配给相同的部件，并且适当地省略它们的重复解释。第一示例实施例以下，将描述根据第一示例性实施例的光学测量设备100。图1是根据第一示例性实施例的光学测量设备100的基本构造的俯视图。图2是根据第一示例性实施例的光学测量设备100的基本构造的侧视图。图3示意性地图示出根据第一示例性实施例的光学测量设备100的构造。根据第一示例性实施例的光学测量设备100包括照明单元10、光学系统20、光接收单元30和控制单元40。照明单元10包括设置在壳体(未在图中示出)中的光源11、漫射单元12和透射透镜(transmitterlens)13。从照明单元10的光源11发射的光由漫射单元12各向同性地(在图3中的Y方向和Z方向)漫射。之后，透射透镜13准直漫射光并且准直光被透射到光学系统20。以下，将其中放置有测量对象500的、照明单元10与光学系统20之间的、准直光所穿过的空间称为测量空间101。在测量空间101中，与准直光的透射方向相反的方向被称为X方向(也称为第一方向)，在与X方向正交的平面内彼此垂直的方向分别被称为Y方向(也称为第三方向)和Z方向(也称为第二方向)。换句话说，X方向平行于穿过测量空间101的准直光的光轴，Y方向是穿过测量空间101的准直光的厚度方向，以及Z方向是穿过测量空间101的准直光的宽度方向。光学系统20包括设置在壳体(未在图中示出)中的第一透镜21、光圈22和第二透镜23。入射在光学系统20上的准直光由第一透镜21会聚，穿过光圈22的开口，并且再次被第二透镜23准直。透过第二透镜23透射的准直光入射在光接收单元30上。因为有必要防止由于测量对象500在X方向上的位置变化引起的光接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学测量设备，包括：照明单元，被配置为向其中放置有测量对象的测量空间发射平行于第一方向的光；光接收单元，被配置为输出指示入射在光接收表面上的光的二维分布的信号；光学系统，被配置为将穿过测量空间的光引导到所述光接收单元的光接收表面；以及控制单元，被配置为基于从所述光接收单元输出的信号来检测测量对象在所述第一方向上的位置，其中，所述光接收单元的光接收表面相对于入射在所述光接收表面上的光的透射方向围绕平行于第二方向的轴倾斜预定角度，所述第二方向垂直于所述第一方向，以及所述控制单元基于从所述光接收单元输出的信号检测在光的二维分布中光强度在所述第二方向上改变预定值的位置，检测所检测到的位置位于垂直于所述第二方向的第三方向上的位置，并且基于所检测到的位置检测测量对象在测量空间中被放置所述第一方向上的位置。

【技术特征摘要】
2017.06.30 JP 2017-1282751.一种光学测量设备，包括：照明单元，被配置为向其中放置有测量对象的测量空间发射平行于第一方向的光；光接收单元，被配置为输出指示入射在光接收表面上的光的二维分布的信号；光学系统，被配置为将穿过测量空间的光引导到所述光接收单元的光接收表面；以及控制单元，被配置为基于从所述光接收单元输出的信号来检测测量对象在所述第一方向上的位置，其中，所述光接收单元的光接收表面相对于入射在所述光接收表面上的光的透射方向围绕平行于第二方向的轴倾斜预定角度，所述第二方向垂直于所述第一方向，以及所述控制单元基于从所述光接收单元输出的信号检测在光的二维分布中光强度在所述第二方向上改变预定值的位置，检测所检测到的位置位于垂直于所述第二方向的第三方向上的位置，并且基于所检测到的位置检测测量对象在测量空间中被放置所述第一方向上的位置。2.如权利要求1所述的光学测量设备，其中，所述控制单元：基于从所述光接收单元输出的信号检测在所述第三方向上的两个或更多个位置处二维分布中所述第二方向上的光强度的微分值分布；检测在所述第三方向上微分值分布的极值的绝对值变为最大的位置；以及基于在所述第三方向上检测到的位置检测在所述第一方向上测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：金原圭吾，加藤隆介，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本,JP