光学位移计制造技术

提供一种光学位移计，其容易调整相对于工件的位置而不会降低轮廓的测量精度。摄像头(100)包括激光投射器(110)、LED投射器(120)、光接收透镜(132)、光接收器(131)和处理器(200)。激光投射器(110)将测量光发射至工件(W)。LED投射器(120)将均匀观察光发射至工件(W)。光接收透镜(132)会聚从工件(W)反射回的测量光的反射光和观察光的反射光。光接收器(131)具有由二维布置的多个光接收元件组成的光接收面。激光投射器(110)、光接收器(131)和光接收透镜(132)被布置成包含光接收面的平面和包含光接收透镜(132)的主面的平面相对于激光投射器(110)的光投射轴满足Scheimpflug条件。这使得能生成示出光接收器(131)的焦点与测量期间测量光照射的测量位置附近的区域相对一致的观察图像的观察图像数据。

【技术实现步骤摘要】
光学位移计
本专利技术涉及用于对测量对象的轮廓进行测量的使用光切法的光学位移计。
技术介绍
使用光切法的光学位移计可用于对测量对象(以下称为“工件”)的轮廓进行测量。例如，WO2001/073375描述了包括激光二极管和二维的电荷耦合器件(CCD)的光学位移计。激光二极管将线状的测量光发射到工件，并且从工件反射回的测量光的反射光由CCD接收。CCD生成视频信号，并且基于该视频信号来测量工件上的期望位置的高度方向上的位移。为了准确地测量工件上的期望位置，用户需要通过调整光学位移计和工件之间的相对位置来使测量光的照射位置与工件的测量位置完全一致。然而，在光学位移计和工件彼此接近的情况下，难以从视觉上观察测量光的照射位置。在WO2001/073375所述的光学位移计中，CCD在物理上或光学上直接面向工件，以获得工件的直观图像。该结构提供工件的完全清晰的图像，并且使得能够容易地进行光学位移计的位置调整。然而，在工件在测量位置处存在高度与其它部分的高度极大不同的部分的情况下，难以获得CCD聚焦于测量位置处的每个部分的斜视图像。在该情形下，位移的测量精度根据测量位置处的高度而不同，由此难以高精度地测量工件的轮廓。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供在不会降低轮廓的测量精度的情况下容易调整相对于工件的位置的光学位移计。本专利技术提供一种使用光切法的光学位移计，用于对测量对象的轮廓进行测量。所述光学位移计包括激光投射器、LED投射器、光接收透镜、光接收器和处理器。所述激光投射器具有第一光投射轴，并且被配置为将沿一个方向延伸的带状激光或用于沿所述一个方向扫描的点状激光作为测量光发射至所述测量对象。所述LED投射器被配置为将均匀光作为观察光发射至所述测量对象。所述光接收透镜被配置为会聚从所述测量对象反射回的所述测量光的反射光和所述观察光的反射光。所述光接收器具有光接收面，并且被配置为接收所述光接收透镜所会聚的光并输出接收光量分布。所述光接收面由二维布置的多个光接收元件组成。所述处理器被配置为在测量期间，执行用于基于所述光接收器所输出的所述测量光的接收光量分布来生成轮廓数据的处理，并且执行用于基于所述光接收器所输出的所述观察光的接收光量分布来生成观察图像数据的处理。所述轮廓数据示出所述测量对象的轮廓。所述观察图像数据示出所述观察光所照射的所述测量对象的图像作为观察图像。所述激光投射器、所述光接收器和所述光接收透镜被布置成使得包含所述光接收面的平面和包含所述光接收透镜的主面的平面相对于所述第一光投射轴满足Scheimpflug条件，由此生成示出所述光接收器的焦点与在测量期间所述测量光所照射的测量位置附近的区域相对一致的观察图像的观察图像数据。在该光学位移计中，激光投射器将沿一个方向延伸的带状激光或用于沿一个方向扫描的点状激光作为测量光发射到测量对象。从测量对象反射回的测量光由光接收透镜会聚。光接收器在由二维布置的多个光接收元件组成的光接收面处接收由光接收透镜会聚的测量光，并且光接收器输出接收光量分布。基于在测量期间光接收器所输出的测量光的接收光量分布来生成示出测量对象的轮廓的轮廓数据。此外，LED投射器将均匀光作为观察光发射到测量对象。从测量对象反射回的观察光由光接收透镜会聚。光接收器在光接收面处接收由光接收透镜会聚的观察光，并且光接收器输出接收光量分布。基于光接收器所输出的观察光的接收光量分布来生成观察图像数据。观察图像数据示出观察光所照射的测量对象的图像作为观察图像。在这些条件下，激光投射器、光接收器和光接收透镜被布置成使得包含光接收器的光接收面的平面和包含光接收透镜的主面的平面相对于激光投射器的第一光投射轴将满足Scheimpflg条件。这使得即使在测量对象的一部分的高度与其它部分的高度极大不同的情况下，也使光接收器的焦点与在测量期间测量光所照射的测量位置附近的区域相对一致。因而，以高精度生成轮廓数据。此外，生成了示出观察图像的观察图像数据，在该观察图像中，光接收器的焦点与在测量期间测量光所照射的测量位置附近的区域相对一致。因而，观察图像清楚地示出测量对象上的测量光所测量的测量位置。这便于用户通过调整光学位移计或测量对象的位置使得测量对象上的期望部分将清楚地出现在观察图像中，来调整光学位移计相对于测量对象的位置。结果，在不会降低轮廓的测量精度的情况下容易地进行光学位移计相对于测量对象的位置调整。所述处理器可被配置为控制所述激光投射器和所述LED投射器，使得同时发射所述测量光和所述观察光。所述处理器还可被配置为生成示出如下的观察图像的观察图像数据，该观察图像将所述测量光的亮线以叠加在所述测量对象上的所述测量光所照射的测量位置上的方式示出。在这种情况下，测量对象上的测量光所照射的测量位置以亮线的形式清楚地出现在观察图像中。这使得用户能够通过调整光学位移计或测量对象的位置使得亮线将与观察图像中的测量对象上的期望部分重叠，来更容易且更精确地调整光学位移计相对于测量对象的位置。所述处理器可被配置为控制所述激光投射器和所述LED投射器，使得交替地发射所述测量光和所述观察光。所述处理器还可被配置为交替地执行用于基于所述光接收器所输出的所述测量光的接收光量分布来生成测量图像数据的处理和用于生成所述观察图像数据的处理。所述测量图像数据示出所述测量光所照射的测量对象的图像作为测量图像。在这种情况下，测量光的亮线出现在测量图像中。这使得用户能够在观看测量图像中的测量光的亮线以及观察图像中的测量对象的同时，调整光学位移计或测量对象的位置。因此，精确地调整了光学位移计相对于测量对象的位置。所述处理器可被配置为通过在所述测量图像和所述观察图像之间自动切换来显示图像。这使得用户能够在观看自动切换并显示的测量图像和观察图像的同时，调整光学位移计或测量对象的位置，使得测量图像中的亮线将与观察图像中的测量对象上的期望部分重叠。因而，更容易且更精确地调整了光学位移计相对于测量对象的位置。所述处理器可被配置为将所述测量图像数据与所述观察图像数据合成，并且显示将所述测量光的亮线以叠加在所述测量对象上的所述测量光所照射的测量位置上的方式示出的观察图像。这使得用户能够调整光学位移计或测量对象的位置，使得观察图像中的亮线将与测量对象上的期望部分重叠。因而，更容易且更精确地调整了光学位移计相对于测量对象的位置。所述处理器可被配置为控制所述激光投射器和所述LED投射器，使得在所述光接收器的曝光时间段期间交替地发射所述测量光和所述观察光。所述处理器还可被配置为生成示出如下的观察图像的观察图像数据，该观察图像将所述测量光的亮线以叠加在所述测量对象上的所述测量光所照射的测量位置上的方式示出。在这种情况下，测量对象上的测量光所照射的测量位置以亮线的形式清楚地出现在观察图像中。这使得用户能够通过调整光学位移计或测量对象的位置使得亮线将与观察图像中的测量对象上的期望部分重叠，来更容易且更精确地调整光学位移计相对于测量对象的位置。所述光学位移计还可以包括排他控制电路，所述排他控制电路被配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用光切法的光学位移计，用于对测量对象的轮廓进行测量，所述光学位移计包括：/n激光投射器，其具有第一光投射轴，并且被配置为将沿一个方向延伸的带状激光或用于沿所述一个方向扫描的点状激光作为测量光发射至所述测量对象；/nLED投射器，其被配置为将均匀光作为观察光发射至所述测量对象；/n光接收透镜，其被配置为会聚从所述测量对象反射回的所述测量光的反射光和所述观察光的反射光；/n光接收器，其具有光接收面，并且被配置为接收所述光接收透镜所会聚的光并输出接收光量分布，所述光接收面由二维布置的多个光接收元件组成；以及/n处理器，其被配置为在测量期间，执行用于基于所述光接收器所输出的所述测量光的接收光量分布来生成轮廓数据的处理，并且执行用于基于所述光接收器所输出的所述观察光的接收光量分布来生成观察图像数据的处理，所述轮廓数据示出所述测量对象的轮廓，所述观察图像数据示出所述观察光所照射的所述测量对象的图像作为观察图像，/n其中，所述激光投射器、所述光接收器和所述光接收透镜被布置成使得包含所述光接收面的平面和包含所述光接收透镜的主面的平面相对于所述第一光投射轴满足Scheimpflug条件，由此生成示出所述光接收器的焦点与在测量期间所述测量光所照射的测量位置附近的区域相对一致的观察图像的观察图像数据。/n...

【技术特征摘要】
20191108 JP 2019-2035201.一种使用光切法的光学位移计，用于对测量对象的轮廓进行测量，所述光学位移计包括：
激光投射器，其具有第一光投射轴，并且被配置为将沿一个方向延伸的带状激光或用于沿所述一个方向扫描的点状激光作为测量光发射至所述测量对象；
LED投射器，其被配置为将均匀光作为观察光发射至所述测量对象；
光接收透镜，其被配置为会聚从所述测量对象反射回的所述测量光的反射光和所述观察光的反射光；
光接收器，其具有光接收面，并且被配置为接收所述光接收透镜所会聚的光并输出接收光量分布，所述光接收面由二维布置的多个光接收元件组成；以及
处理器，其被配置为在测量期间，执行用于基于所述光接收器所输出的所述测量光的接收光量分布来生成轮廓数据的处理，并且执行用于基于所述光接收器所输出的所述观察光的接收光量分布来生成观察图像数据的处理，所述轮廓数据示出所述测量对象的轮廓，所述观察图像数据示出所述观察光所照射的所述测量对象的图像作为观察图像，
其中，所述激光投射器、所述光接收器和所述光接收透镜被布置成使得包含所述光接收面的平面和包含所述光接收透镜的主面的平面相对于所述第一光投射轴满足Scheimpflug条件，由此生成示出所述光接收器的焦点与在测量期间所述测量光所照射的测量位置附近的区域相对一致的观察图像的观察图像数据。


2.根据权利要求1所述的光学位移计，其中，所述处理器被配置为控制所述激光投射器和所述LED投射器，使得同时发射所述测量光和所述观察光，并且所述处理器还被配置为生成示出如下的观察图像的观察图像数据，该观察图像将所述测量光的亮线以叠加在所述测量对象上的所述测量光所照射的测量位置上的方式示出。


3.根据权利要求1所述的光学位移计，其中，所述处理器被配置为控制所述激光投射器和所述LED投射器，使得交替地发射所述测量光和所述观察光，并且所述处理器还被配置为交替地执行用于基于所述光接收器所输出的所述测量光的接收光量分布来生成测量图像数据的处理和用于生成所述观察图像数据的处理，并且所述测量图像数据示出所述测量光所照射的测量对象的图像作为测量图像。


4.根据权利要求3所述的光学位移计，其中，所述处理器被配置为通过在所述测量图像和所述观察图像之间自动切换来显示图像。


5.根据权利要求3所述的光学位移计，其中，所述处理器被配置为将所述测量图像数据与所述观察图像数据合成，并且显示将所述测量光的亮线以叠加在所述测量对象上的所述测量光所照射的测量位置上的方式示出的观察图像。


6.根据权利...

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