光学位移计制造技术

本发明专利技术涉及一种光学位移计。目的是在光切法的光学位移计中抑制测量对象的误测量。该光学位移计包括图像传感器、相对于图像传感器的光接收面倾斜地配置的护罩玻璃、以及用于容纳图像传感器和护罩玻璃的壳体。

【技术实现步骤摘要】
光学位移计
本专利技术涉及光学位移计。
技术介绍
为了测量由输送机沿Y方向输送的测量对象(工件)的Z方向上的高度，提出了光切法的光学位移计(日本特开2008-096125、日本特开2012-103266)。与Y方向和Z方向垂直的方向是X方向，并且将工件放置在XY平面上。光学位移计利用在X方向上具有宽度的狭缝光照射工件，并且利用二维排列的图像传感器接收来自工件的反射光。狭缝光的光投射方向和图像传感器的光接收方向是倾斜的，并且根据三角测量的原理来计算工件的高度。这样的光切法的光学位移计可以一次获取工件的X-Z截面的外形(轮廓)。通过在沿Y方向上输送工件的同时重复进行摄像，获取到Y方向上的不同位置处的轮廓。此外，从多个轮廓获得表示工件的三维形状的数据。
技术实现思路
顺便提及，将用于保护多个光电转换元件(像素)的护罩玻璃附接至图像传感器的光接收面侧。由于光接收面和护罩玻璃彼此靠近，因此强的反射光在光接收面和护罩玻璃之间可能被多次反射。在这种情况下，已被多次反射的反射光入射到反射光不应入射的像素上，并且发生工件的高度的误测量。因此，本专利技术的目的是在光切法的光学位移计中抑制测量对象的误测量。本专利技术例如提供一种光切法的光学位移计，用于基于三角测量的原理来测量沿Y方向输送的测量对象的X-Z截面的轮廓，所述光学位移计包括：光源，用于利用在X方向上具有宽度的狭缝光来照射所述测量对象；图像传感器，用于经由光接收透镜接收来自所述测量对象的反射光，所述图像传感器具有沿与所述X方向相对应的U方向和与Z方向相对应的V方向二维排列的多个像素并且输出所述多个像素对所述反射光的光接收量；护罩玻璃，其是以与所述图像传感器分开的方式配置的，并且是相对于所述图像传感器的光接收面倾斜地配置的；壳体，用于容纳所述图像传感器和所述护罩玻璃；检测单元，用于针对沿所述U方向排列的多个像素列中的各像素列，将作为所述光接收量的峰的所述V方向上的像素的位置检测为峰位置；以及生成单元，用于根据所述U方向上的所述多个像素列的各位置和所述V方向上的所述峰位置来生成所述X-Z截面的轮廓。根据本专利技术，可以抑制光切法的光学位移计中的测量对象的误测量。附图说明图1是说明光学位移计的图；图2是说明三角测量的原理的图；图3是说明轮廓的测量的图；图4是说明用于检测峰位置的方法的图；图5是说明光学位移计中所包括的功能的框图；图6A和6B各自是说明护罩玻璃和多次反射之间的关系的图；图7是说明使用支撑构件的密封构造的图；图8A和8B各自是示出姿势调整机构的图；图9A和9B各自是示出姿势调整机构的图；以及图10是说明由多次反射引起的多个峰的图。具体实施方式以下将参考附图来详细说明实施例。以下实施例并不意图限制根据权利要求书的本专利技术，并且实施例中所述的特征的所有组合对于本专利技术而言不一定是必需的。可以任意组合这些实施例中所述的多个特征中的两个或更多个特征。另外，向相同或相似的组件赋予相同的附图标记，并且省略了重复说明。<光学位移计>图1是示出光学位移计100的图。光学位移计100是用于测量由带式输送机4沿Y方向输送的工件W的轮廓和三维形状的设备。在该示例中，Z方向对应于工件W的高度方向。头部1输出平行于XZ平面的狭缝光L1并且接收来自工件W的反射光L2，由此将光接收结果输出至控制部2。控制部2基于从头部1输出的光接收结果来计算工件W的轮廓。控制部2可以与头部1集成。轮廓是表示平行于XZ平面的工件W的切割面的外缘的数据。例如，轮廓是(xi,zi)的集合(i是索引)。xi表示X方向上的位置。zi表示Z方向上的高度。三维形状是(xi,yi,zi)的集合。yi表示Y方向上的位置。控制部2通过使得头部1按规则间隔进行摄像来获得具有不同的yi的工件W的轮廓(xi,zi)。显示装置3显示光学位移计100对工件W的测量结果，并且显示用于进行光学位移计100的设置的UI(用户界面)。操作部5是用于接收对光学位移计100的用户输入的输入装置。<三维测距的原理>图2是说明光切法(三角测量)的原理的图。光源6、光投射透镜7、光接收透镜12和图像传感器13集成在头部1的壳体15内。从光源6输出的光通过穿过光投射透镜7被转换成狭缝光L1。在壳体15上设置狭缝光L1穿过的透光窗8。在透光窗8上设置防尘所用的透光玻璃9a。同样，在壳体15上设置用于将反射光L2引导到壳体15的内部的光接收窗10。在光接收窗10上设置防尘所用的透光玻璃9b。光接收透镜12是用于在图像传感器13上形成反射光L2的图像的透镜。图像传感器13是具有二维排列的多个像素(可被称为光接收元件或光电转换元件)的传感器。如图2所示，图像传感器13的光接收轴相对于光源6的光投射轴倾斜了角度θ。也就是说，来自高度Z0的反射光L2在图像传感器13的V方向上的V0的位置处成像。来自高度Z1的反射光L2在图像传感器13的V方向上的V1的位置处成像。来自高度Z2的反射光L2在图像传感器13的V方向上的V2的位置处成像。这样，图像传感器13的V方向对应于工件W的Z方向。尽管未示出图像传感器13的U方向，但U方向对应于工件W的X方向。简言之，作为图像传感器13所输出的光接收结果的图像的纵方向是V方向，并且横方向是U方向。在图2中，配置光源6，使得沿Z方向输出狭缝光L1。然而，光源6和光投射透镜7的配对之间的位置关系、以及图像传感器13和光接收透镜12的配对之间的位置关系可以是相反的。图3是示出图像传感器13所输出的图像I1和工件W的截面之间的关系的图。在该示例中，工件W的X-Z截面中的高度分三个阶段改变。更具体地，X方向上的从位置X0到位置X1的高度为Z0。从位置X1到位置X2的高度为Z2。从位置X2到位置X3的高度为Z1。图像I1是通过利用头部1对这样的工件W摄像所获得的图像。图像I1的U方向(横方向)对应于工件W的X方向。也就是说，图像I1的位置U0、U1、U2和U3分别对应于位置X0、X1、X2和X3。同样，图像I1的V方向上的位置V0、V1和V2分别对应于高度Z0、Z1和Z2。通过狭缝光L1入射在XY平面上所形成的光斑(反射位置的集合)是线状的。也就是说，在带式输送机4上不存在工件W的情况下，在头部1所输出的图像上排列有大致线状的光斑。另一方面，通常工件W的切割面的边缘的高度经常不是恒定的。在这种情况下，如图3所示，光斑排列在与多个高度中的各高度相对应的V方向上的位置处。图2示出V方向上的位置与高度相对应地改变。控制部2通过根据在特定Y方向上的位置处获取到的图像IM针对U方向上的各位置计算V方向上的位置来生成轮廓。由于在XZ坐标系和UV坐标系之间存在特定比例关系，因此控制部2可以通过简单的计算将UV坐标系中的轮廓转换成XZ坐标系中的轮廓。<位置(高度计算)>图4是说明用于从图像I1计算轮廓中所包括的高度的方法的图。狭缝光L1在Y方向上具有一定宽度。由于该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光切法的光学位移计，用于基于三角测量的原理来测量沿Y方向输送的测量对象的X-Z截面的轮廓，所述光学位移计包括：/n光源，用于利用在X方向上具有宽度的狭缝光来照射所述测量对象；/n图像传感器，用于经由光接收透镜接收来自所述测量对象的反射光，所述图像传感器具有沿与所述X方向相对应的U方向和与Z方向相对应的V方向二维排列的多个像素并且输出所述多个像素对所述反射光的光接收量；/n护罩玻璃，其是以与所述图像传感器分开的方式配置的，并且是相对于所述图像传感器的光接收面倾斜地配置的；/n壳体，用于容纳所述图像传感器和所述护罩玻璃；/n检测单元，用于针对沿所述U方向排列的多个像素列中的各像素列，将作为所述光接收量的峰的所述V方向上的像素的位置检测为峰位置；以及/n生成单元，用于根据所述U方向上的所述多个像素列的各位置和所述V方向上的所述峰位置来生成所述X-Z截面的轮廓。/n

【技术特征摘要】
20190426 JP 2019-0852001.一种光切法的光学位移计，用于基于三角测量的原理来测量沿Y方向输送的测量对象的X-Z截面的轮廓，所述光学位移计包括：
光源，用于利用在X方向上具有宽度的狭缝光来照射所述测量对象；
图像传感器，用于经由光接收透镜接收来自所述测量对象的反射光，所述图像传感器具有沿与所述X方向相对应的U方向和与Z方向相对应的V方向二维排列的多个像素并且输出所述多个像素对所述反射光的光接收量；
护罩玻璃，其是以与所述图像传感器分开的方式配置的，并且是相对于所述图像传感器的光接收面倾斜地配置的；
壳体，用于容纳所述图像传感器和所述护罩玻璃；
检测单元，用于针对沿所述U方向排列的多个像素列中的各像素列，将作为所述光接收量的峰的所述V方向上的像素的位置检测为峰位置；以及
生成单元，用于根据所述U方向上的所述多个像素列的各位置和所述V方向上的所述峰位置来生成所述X-Z截面的轮廓。

【专利技术属性】
技术研发人员：宫川裕，
申请(专利权)人：株式会社基恩士，
类型：发明
国别省市：日本;JP