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寸法測定器の測定原理 |
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高精度CCD方式
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| 高輝度GaNグリーンLEDから発せられた光は特殊拡散ユニットおよびコリメータレンズを通して均一な平行光となり測定対象物に照射されます。このとき、測定対象物によって生じる影の映像がテレセントリック光学系を通してHL(High speed Linear)-CCD上に高精度に結像されます。HL-CCDから送り出される受光信号を元にコントローラ部のD.E.プロセッサ(Digital Edge-detection Prosessor)およびCPUによる演算の結果、測定対象物の寸法を表示・出力します。 |
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高輝度 GaNグリーンLED＋特殊拡散ユニット
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| 波長が短く信頼性の高い窒化ガリウム・グリーンLEDの、安全で均一な光に特殊拡散ユニットを組合わせています。これにより理想的なムラのない照明光を測定対象物に照射します。CCD上の結像が高精度化されるので、高分解能が実現できます。 |
テレセントリック光学系
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| 不要な光をカットし、平行光だけを結像するテレセントリック光学系は、位置変化によるレンズ倍率の変動を生じないため、高精度な測定を実現できます。 |
HL-CCD
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| 計測用CCDには受光した光を常時露光するHL-CCDを採用しています。これによって超高速サンプリングを実現できます。常時露光時間内の平均値で測定しますので一時的な変動ものがしません。 |
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D.E.プロセッサ
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| HL-CCD上に結像した測定対象物のエッジ検出は、デジタル信号処理により行ないます。窓の汚れによる光量変化やゴミほこりなどの影響を受けにくくなっています。また、しきい値を変更することにより透明体の検出が可能になります。 |
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| しきい値変更によるガラス基板の検出 |
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スキャン方式
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半導体レーザから放射されたレーザ光線は、12面ポリゴンミラー及び反射ミラーで反射されたのち、コリメータレンズ（Fθレンズ※）により平行光線となります。測定物を走査したレーザ光線は受光レンズで集光され、光の明暗に応じた電気信号に変換されます。この影を生じている時間の長さを演算することにより寸法を測定しています。
※Fθレンズとは
Fθレンズとは、レーザの走査速度を一定に補正するレンズです。 |
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Fθレンズを使用した場合
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| Fθレンズは、2枚のレンズ面の曲率を変えることにより、レンズ周辺部と中心部で走査速度が一定になるように設計されたものです。Fθレンズの採用により、物体に遮られる影の部分の時間を測定すれば、物体の外径寸法が求められるようになっています。 |
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通常の凸レンズを使用した場合
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| ポリゴンミラーにより光を角度θずつスキャンします。この時、Aの長さとBの長さではAの長さの方が長くなります。従って物体をスキャンする平行光線は周辺部ほど早く移動し、中心部ほどゆっくり移動します。レーザ寸法測定器は物体に遮られる影の部分の時間を測定しますので、通常のレンズでは測定値に誤差を生じます。 |
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CCD方式
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投光側の可視光半導体レーザ素子から放射された赤色のレーザ光は、投光レンズで平行光として送り出されます。この平行光は、受光側のバンドパスフィルタを通過し、受光側に内蔵されている一次元のCCDイメージセンサによって受光されます。
そして物体が平行な光を遮ると物体の大きさに比例した影が受光部に生じます。この影の大きさや位置をCCDイメージセンサが780回/秒で走査、演算し物体の寸法、位置として測定します。 |
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CCDイメージセンサとは
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| CCDイメージセンサとは、Charge Coupled Device（電荷転送素子）の略称で、多数の微細なフォトダイオードを並べ、これに光を照射した時に、電荷がどのくらい蓄積されたかを検出する構造になっています。 |
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| 下図のように、CCDに光を照射しますと、光の強弱に比例して電荷が蓄積されます。この電荷の蓄積量を順次1画素（1bit）ずつ検出し、1画素（1bit）ずつ明暗の2値化を行なっています。そのため、1画素（1bit）ごとの位置情報が得られることになります。 |
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[キーエンス製 VGシリーズのCCDイメージセンサ]
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VGの受光器内には、CCDイメージセンサが内蔵されています。
CCDイメージセンサの素子の寸法が7μm□であることと、イメージセンサが5000bitであるため検出できる範囲は7μm×5000bitで35mmとなります。 |
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2次元CCD方式
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超高輝度グリーンLEDから均一に照射された照明光は、投光側光学系により高精度平行光となり測定対象物に照射されます。
照明を照射された測定対象物の形状がデュアルテレセントリック光学系により精密計測用130万画素CCD上に結像されます。
この時CCD画像上に生じる測定対象物を演算処理することにより寸法を測定します。CCD上の測定対象物の画像はパソコンのモニタ上に表示されるので、エッジ指定や測定指定がモニタ上で簡単に行なえます。 |
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均一拡散超高輝度グリーンLED
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| 波長520nmの超高輝度グリーンLEDを採用。このLEDの特長は、光量が多く、かつ、この波長はCCDの感度が良いために正確なエッジ検出が可能です。また、照明光にムラがないために広いエリアでの高精度測定が可能になっています。 |
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デュアルテレセントリックレンズ
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| テレセントリックレンズの特長は、ワークの位置が上下に変化してもCCD上の像の大きさが変わらないこと。つまりワークが上下しても精度は変化しません。また、高解像度レンズを使用しているので高精度な測定が可能です。 |
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精密計測用2/3型130万画素CCD
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| 縦×横の画素数は、1280×1024です。1画素の大きさは、6.7μmの正方格子です。光学系の倍率により1画素＝40μmに相当しています。この1画素をサブピクセル処理でさらに高分解能に処理します。 |
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