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JP2004264082A - Thickness measuring instrument - Google Patents

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JP2004264082A
JP2004264082A JP2003052733A JP2003052733A JP2004264082A JP 2004264082 A JP2004264082 A JP 2004264082A JP 2003052733 A JP2003052733 A JP 2003052733A JP 2003052733 A JP2003052733 A JP 2003052733A JP 2004264082 A JP2004264082 A JP 2004264082A
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Japan
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distance
measurement
measuring
light
ccd
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Atsuro Toda
敦郎 戸田
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Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
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Sunx Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely notify the propriety of a measuring position, in constitution for measuring a dimension between prescribed planes of a measured object having light transparency, by a distance measurement. <P>SOLUTION: A distance up to the interplanar center position of the measuring object is measured to control a display mode for a display lamp in response to the distance. That is, the display lamp is turned on when the measured distance is positioned in the optimum position in the vicinity of the center position of a measurable range, the display lamp is flickered when positioned in other measurable range, and the display lamp is turned off when positioned outside the measurable ranges. The center between the prescribed planes of the measured object is thereby aligned in the optimum position in the vicinity of the center position of the measurable range. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の厚さ寸法を測定する厚さ測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【0003】
【特許文献1】特開平6−74760号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
例えば変位センサでは、被測定物までの距離を測定し、測定距離が変化することで凹凸部位を特定したり、表面状態の確認などに用いたりするようにしている。このような変位センサを使用する際には、変位センサの測定可能範囲の中心に被測定物が配置されるように変位センサの位置決めを行うのが望ましい。
【0005】
特開平6−74760号公報のものでは、このような要望に応えるため、被測定物までの距離の測定結果に応じて表示灯の表示態様を変化させることで、作業者が容易に変位センサと被測定物との距離関係を把握して、被測定物を測定可能範囲の中心付近の最適位置に位置させることができる構成を提示している。
【0006】
ところで、近年、変位センサとして、ガラス基板の厚み検出が可能なものが提供されている。これは、ガラス基板での反射光としては、ガラス基板の表面で反射する表面反射光と、ガラスを透過して裏面で反射する裏面反射光の2つの反射光が生じることから、これらの反射光をCCD上で受光することにより、CCD上における受光分布に表面反射光と裏面反射光の2つの受光ピークを生じるので、それぞれの受光ピークに対応するCCD上のビット位置からガラス基板の厚みを測定するというものである。
【0007】
しかしながら、このように厚み測定を行う場合、測定値は厚みであっても、表示灯は測定距離に基づいて表示形態を変化させるので、被測定物の厚さに対応した表示を行えず、表示灯を設けたメリットが発揮されないばかりか、表示灯の表示に従って測定を行うと、測定精度の低下を招来する虞がある。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、距離測定により光透過性を有する被測定物の所定面間の寸法を測定する構成において、測定位置の適否を確実に報知することができる厚さ測定装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光透過性を有する被測定物へ光を照射する投光手段と、前記被測定物からの反射光を受光するCCDと、このCCD上における受光分布の複数のピーク位置から前記被測定物の所定面間の寸法を測定する測定手段とを備えた寸法測定装置において、前記CCD上における受光分布の複数のピーク位置のうち所定の2つのピーク位置から、それらの中心位置までの距離を測定する距離測定手段を設け、この距離測定手段による測定距離を予め設定された距離範囲と比較することにより測定に適しているかを判断する判断手段を設け、この判断手段による判断結果を報知する報知手段を設けたものである(請求項1)。
【0010】
このような構成によれば、照射手段から光透過性を有する被測定物に光を照射すると、被測定物の表面及び裏面で光が反射し、被測定物が1つの場合は、CCD上における受光分布のピーク値が2つ形成される。ここで、距離測定手段がそれらのピーク位置からそれらの中心位置までの距離を測定するので、判断手段は、距離測定手段による測定距離を予め設定された距離範囲と比較することにより測定に適しているかを判断する。そして、報知手段が判断手段による判断結果を報知するので、報知手段による報知に基づいて位置合わせすることにより測定精度を高めることができる。
【0011】
上記構成において、前記判断手段は、前記距離測定手段による距離測定が、測定可能範囲の最適位置、当該最適位置以外の測定可能範囲、測定可能範囲外の何れに位置しているかを判断するようにしてもよい(請求項2)。
このような構成によれば、報知手段の報知により、測定対象の所定面間の中心を最適位置に容易に位置合わせすることができる。
【0012】
また、測定モードを切替えるための切替手段と、前記切替手段が距離測定モードに切替えられたときは、前記CCD上における受光分布の所定のピーク位置までの距離を測定する第2の距離測定手段とを設けた上で、前記判断手段は、前記第2の距離測定手段による測定距離を予め設定された距離範囲と比較することにより測定に適しているかを判断するようにしてもよい(請求項3)。
【0013】
このような構成によれば、被測定物までの距離を測定する場合は、切替手段を距離測定モードに切替える。すると、第2の距離測定手段は、CCD上における受光分布の所定のピーク位置までの距離を測定し、判断手段は、第2の距離測定手段の測定距離を予め設定された距離範囲と比較することにより測定に適しているかを判断するので、報知手段による報知に基づいて位置合わせすることにより測定精度を高めることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図2は、厚さ測定装置の斜視図である。この図2において、厚さ測定装置1は,センサヘッド2とディスプレイ3を有したコントローラ4とから構成されている。
【0015】
図1は、厚さ測定装置1の電気的構成を示すブロック図である。この図1において、センサヘッド2は、投光手段として例えば赤色半導体レーザダイオードからなる投光素子5、この投光素子5に駆動電流を与える投光素子駆動回路6、反射光を受光するCCD7、このCCD7を駆動するCCD駆動回路8、測定位置の適否を報知する表示灯(報知手段に相当)9を備えて構成されている。
【0016】
コントローラ4は、ディスプレイ3に加えて、CCD7の出力信号をA/D変換するA/Dコンバータ10、CCD7の出力信号と所定のスライスレベルとの比較を行うコンパレータ11、CPU12、メモリ13などを備えて構成されている。
【0017】
ディスプレイ3は切替手段としての図示しないタッチパネルを有して構成されており、作業者のタッチ操作に応じてCPU(測定手段、距離測定手段、判断手段、報知手段、第2の距離測定手段に相当)12へ各種設定信号を送信するようになっている。
【0018】
図3は、CCD7の構成を示す模式図である。この図3において、CCD7は、フォトダイオードアレイ部7a、CCD部7b及び電荷電圧変換部7cから構成されている。フォトダイオードアレイ部7aは、一列に配列された複数の画素(受光部)を有する。CCD部7bは、フォトダイオードアレイ部7aの複数の画素に対応して複数の電荷保持部を有する。
【0019】
図4は、CCD7の動作を示すタイミング図である。この図4において、フォトダイオードアレイ部7aの各画素に蓄積された電荷は、トリガ信号TRに応答してCCD部7bに同時に転送される。CCD部7bに転送された電荷は、シフトパルスSHに応答してCCD部7b内で1画素分ずつ順次シフトされて一端部から出力される。CCD部7bから出力された電荷は、電荷電圧変換部7cにより電圧に変換される。これにより、電荷電圧変換部7cから各画素の受光量に対応する出力信号CDが得られる。
【0020】
コントローラ4では、CCD7からの出力信号CDをコンパレータ11において所定のスライスレベルと比較してその結果をCPU12に取り込む。これは、出力信号CDに含まれるノイズをCCD7上の受光分布のピークレベルと区別するためのもので、CPU12ではコンパレータ11からの出力がハイレベル(即ちCCD7の受光レベルが所定レベル以上)のときのみA/Dコンバータ10の出力を被測定物からの反射光として取り込んで、後述する判別処理動作を行うようになっている。
【0021】
次に上記構成の作用について説明する。
<測定モード設定>
作業者は、予め測定モードを設定する必要がある。つまり、測定対象として被測定物の表面までの距離、裏面までの距離、被測定物の厚み、2つの被測定物の隙間の何れかを選択する。
【0022】
本実施の形態では、図5に示すように隙間を有して重ねられた2枚の透明な第1ガラス基板A及び第2ガラス基板Bに対して4つの面(第1ガラス基板Aの表面▲1▼、その裏面▲2▼、第2ガラス基板Bの表面▲3▼、その裏面▲4▼)からの反射光の各ピークを検出し、それらの各ピークに対応するCCD7のビット位置に基づいてガラス基板A,Bの所定面までの距離、或は所定面間の寸法を測定することが可能である。
【0023】
例えば、第1ガラス基板Aの表面までの距離を測定したいときは面▲1▼、その裏面までの距離を測定したいときは面▲2▼、第2ガラス基板Bの表面までの距離を測定したいときは面▲3▼、その裏面までの距離を測定したいときは面▲4▼をそれぞれ選択する。それとは別に、第1ガラス基板Aの厚みを測定したいときに厚み▲1▼−▲2▼、第2ガラス基板Bの厚みを測定したいときは厚み▲3▼−▲4▼を、第1ガラス基板Aと第2ガラス基板Bとの隙間を測定したいときは、厚み▲2▼−▲3▼をそれぞれ選択する。
【0024】
上記の測定モードの選択設定動作はコントローラ4上のディスプレイ3で設定操作することができる。ディスプレイ3はタッチパネルになっており、画面上に測定モードの上記各設定項目が表示されるので、作業者は、画面上の所望の測定項目を選択してタッチ操作するだけで、ディスプレイ3からCPU12へ設定信号が送信され、これにより測定モードの設定操作を行うことができる。
【0025】
<受光サンプリング>
被測定物であるガラス基板A、Bに対して厚さ測定装置1のセンサヘッド2を所定距離で対向させた状態で駆動すると、投光素子5からビーム状のレーザ光がガラス基板A、Bに対して斜めから照射される。この場合、CPU12は、投光素子駆動回路6へ常に駆動信号を出力する状態となっており、投光素子5は常時点灯を行う所謂直流点灯している。従って、投光素子5からは常にレーザ光がガラス基板A、Bに照射されて反射するので、その反射光がCCD7上に受光される。
【0026】
図5に示す例では、第1のガラス基板A及び第2のガラス基板Bの表面で反射した表面反射光、並びにそれらの裏面で反射した裏面反射光がCCD7上に照射されるので,CCD7上に反射光による受光分布が形成される。この受光分布にはガラス基板A、Bからの反射光の受光位置に応じたピークを有している。つまり、ガラス基板A、Bからの表面反射光及び裏面反射光の受光中心位置がピーク位置となる.
CPU12は、受光信号を取り込むにあたって、トリガ信号TRをCCD駆動回路8へ出力する.CCD駆動回路8はシフトレジスタで構成されており、トリガ信号TRを取り込むと、順次シフトパルスSHをCCD7へ与える。
CCD7は、トリガ信号TRとシフトパルスSHが与えられると、各ビット毎の受光量に応じたレベルの出力信号CDを順次出力する(図6参照)。
【0027】
CPU12は、シフトパルスSHのタイミング毎にコンパレータ11の出力レベルを参照し、ローレベルからハイレベルに変化するときのビット数(コンパレータ11の出力を参照しにいく回数と対応している)であるピーク測定開始ビットS1aを最初に記憶する。
【0028】
コンパレータ11の出力がハイレベルへ変化したら次にローレベルに変化するまでの間、A/Dコンバータ10の出力信号を取り込んでピーク値に対応するビット数S1Pを記憶する。つまり、A/Dコンバータ10の出力信号を取り込む毎に記憶しているピークレベルと比較して大きい方をピークレベルとして更新記憶していくことでピークレベルが判別できる。このとき、ピークレベルと共に対応するビット数も同時に記憶していくことでピークレベルに対応するビット数を判別して記憶することが可能となる。
【0029】
次に、コンパレータ11の出力がハイレベルからローレベルに変化したときは、そのときのビット数であるピーク測定終了ビット数S1bを記憶する。
CPU12は、最終ビットまで上記動作を繰り返すことで、図6に示すように4つのピークがある場合には、ピークに対応してピーク測定開始ビット数S1a,S2a,S3a,S4a、ピーク測定終了ビット数S1b,S2b,S3b,S4b、ピーク位置ビット数S1P,S2P,S3P,S4Pを記憶する。
【0030】
<距離(厚み)測定>
CPU12は、受光分布における第1ピーク位置を測定するために、まず、S1c=(S1a+S1b)/2を演算する。これは、重心法とよばれる測定方法で、重心位置を演算によって求め、それをピーク位置のビット数として割り出すものである。
【0031】
本実施の形態では、さらにS1=(S1c+S1P)/2の演算によって得られたS1を最終的なピーク位置のビット数としている(図6参照)。これは、単純には受光波形のピーク位置はS1Pであるが、ノイズの影響によってS1Pがずれている可能性があるため、重心法によって得られたS1cとS1Pの平均を求めることで精度を上げようとするものである。
同様にして、受光分布における第2,第3,第4のピーク位置に対応したピーク位置ビット数S2,S3,S4をそれぞれ算出する。
【0032】
CPU12は、距離測定においては、これらのビット数S1,S2,S3,S4から距離を求める。具体的には,予めビット数と距離との関係付けされたデータをメモリ13に記憶しておくことで、距離測定時にはビット数から対応する距離を読み出すことができる。つまり、設定時に、測定面として面▲1▼が設定されている場合はS1のビット数に対応する距離L1が、面▲2▼が設定されている場合はS2のビット数に対応する距離L2が、面▲3▼が設定されている場合はS3のビット数に対応する距離L3が、面▲4▼が設定されている場合はS4のビット数に対応する距離L4がそれぞれ測定値として得ることができる。
【0033】
一方、厚み測定の場合は、例えば面▲1▼−▲2▼を例にとると、上記の距離測定と同様にして面▲1▼までの距離L1と、面▲2▼までの距離L2を演算によって求め、その差分L12=L2−L1を演算した結果、L12が第1ガラス基板Aの面▲1▼−▲2▼の厚みとして得られる。同様にして、L23=L3−L2が第1ガラス基板A及び第2ガラス基板Bの面▲2▼−▲3▼の隙間、L34=L4−L3が第2ガラス基板Bの面▲3▼−▲4▼の厚みとして得られる。
【0034】
上記の各測定結果は、CPU12からディスプレイ3に表示信号が出力されてディスプレイ3に表示される。従って,作業者は,設定モードで設定した被測定物の表面までの距離、裏面までの距離、被測定物の厚み、2つの被測定物の隙間の何れかを確認することができる。
【0035】
<表示灯制御>
CPU12は、測定モードが距離測定のときは、上記距離測定結果に基づいて表示灯9の制御を行う。図7は距離測定結果と表示灯制御との対応を示している。この図7において、例えば、測定面が第1ガラス基板Aの表面▲1▼の距離測定の場合は、面▲1▼の距離測定結果L1と測定可能範囲M1〜M2、測定可能範囲の中心位置付近の最適位置M2〜M3、測定可能範囲M3〜M4との比較によって表示灯9の表示態様の制御を行う。つまり、M2<L1<M3の場合は、測定可能範囲の最適位置であることを報知するために表示灯9を点灯させるべく、直流信号を表示灯9へ与える。また、M1<L1≦M2もしくはM3≦L1<M4の場合は、測定可能範囲であることを報知するために表示灯9を点滅させるべく、所定周期のパルス信号を表示灯9へ与える。そして、L1≦M1もしくはM4≦L1の場合は,測定可能範囲外であることを報知するために表示灯9を消灯させるべく、表示灯9への信号停止状態を維持する。
【0036】
同様に、第1ガラス基板Aの裏面▲2▼の測定時はL2、第2ガラス基板Bの表面▲3▼の測定時はL3、その裏面▲4▼の測定時はL4とM1,M2,M3,M4との比較によって表示灯9の表示態様の制御を行う。
従って、作業者は、表示灯9の表示態様が点灯状態となるようにセンサヘッド2の位置合わせを行う。
【0037】
一方、測定モードが厚み測定のときは、以下のように行う。
CPU12は、第1ガラス基板Aの厚みを測定する場合は、演算式L12=L1+(L2−L1)/2によって第1ガラス基板Aの厚み▲1▼−▲2▼の中心位置の距離L12を求め、そのL12を上記距離測定時と同じようにM1,M2,M3,M4との比較によって表示灯9の表示態様の制御を行う。
【0038】
同様に、第1ガラス基板Aと第2ガラス基板Bとの隙間▲2▼−▲3▼の測定時は演算式L23=L2+(L3−L2)/2、第2ガラス基板Bの厚み▲3▼−▲4▼の測定時は演算式L34=L3+(L4−L3)/2を用い、演算式で得た値とM1,M2,M3,M4との比較によって表示灯9の表示態様の制御を行う。
従って、作業者は、表示灯9の表示態様が点灯状態となるようにセンサヘッド2の位置合わせを行う。
【0039】
このような実施の形態によれば、厚み測定時においてはガラス基板A,Bの厚みの中心位置までの距離、或はガラス基板A,Bの隙間の中心位置までの距離に応じて表示灯9の表示態様の制御を行うようにしたので、ガラス基板A,Bの所定面間の中心位置に対応した表示制御を行うことが可能となる。従って、厚み測定時においても表示灯9の表示態様の制御を有効に発揮させることができると共に、表示灯9の表示態様に基づいて被測定物に対する位置合わせをすることにより高い測定精度を担保することができる。
【0040】
(変形例)
本発明は,上記実施に形態に限定されるものではなく、次にように変形または拡張できる。
厚み測定時の中心距離の求め方として、例えば第1ガラス基板Aの面▲1▼−▲2▼の厚み測定時において、ピークビット数S1,S2が求められたときに、次に演算S12=(S1+S)/2によって中心ビット数を求め、この中心ビットS12に対応する距離をメモリから読み出して中心距離L12を求めるようにしてもよい。
【0041】
2枚のガラス基板の表面間の寸法、或はガラス基板の裏面間の寸法を測定するようにしてもよい。
3枚以上のガラス基板の所定面間の寸法を測定するようにしてもよい。
表示灯9の表示態様の制御としては、測定可能範囲で点灯、測定可能範囲外で消灯するようにしてもよいし、最適位置で点灯、それ以外で消灯するようにしてもよい。
【0042】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の厚さ測定装置によれば、CCD上における受光分布の複数のピーク位置のうち所定の2つのピーク位置から、それらの中心位置までの距離を測定し、その距離を予め設定された距離範囲と比較することにより測定に適しているかを報知するようにしたので、測定位置の適否を確実に報知することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における全体の電気的構成を概略的に示すブロック図
【図2】全体の斜視図
【図3】CCDの構成を示す模式図
【図4】CCDの各信号の出力タイミング図
【図5】2枚のガラス基板の測定状態を示す側面図
【図6】CCD上の受光分布を示す図
【図7】測定距離と表示灯制御との関係を示す図
【符号の説明】
1は厚さ測定装置、2はセンサヘッド、3はディスプレイ(切替手段)、5は投光素子(投光手段)、7はCCD、9は表示灯(報知手段)、12はCPU(測定手段、距離測定手段、判断手段、報知手段、第2の距離測定手段)である。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thickness measuring device for measuring a thickness dimension of an object to be measured.
[0002]
[Prior art]
[0003]
[Patent Document 1] JP-A-6-74760
[Problems to be solved by the invention]
For example, a displacement sensor measures a distance to an object to be measured, and changes the measured distance to specify an uneven portion or to confirm a surface state. When using such a displacement sensor, it is desirable to position the displacement sensor so that the object to be measured is arranged at the center of the measurable range of the displacement sensor.
[0005]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H6-74760, in order to meet such a demand, the display mode of the indicator light is changed according to the measurement result of the distance to the object to be measured, so that the operator can easily use the displacement sensor. A configuration in which the distance relationship with the object to be measured is grasped and the object to be measured can be positioned at an optimum position near the center of the measurable range is presented.
[0006]
By the way, in recent years, a displacement sensor capable of detecting the thickness of a glass substrate has been provided. This is because, as reflected light on the glass substrate, there are two kinds of reflected light, a surface reflected light reflected on the surface of the glass substrate and a back surface reflected light transmitted through the glass and reflected on the back surface. When the light is received on the CCD, the light receiving distribution on the CCD has two light receiving peaks, front surface reflected light and back surface reflected light. Therefore, the thickness of the glass substrate is measured from the bit position on the CCD corresponding to each light receiving peak. It is to do.
[0007]
However, when the thickness is measured in this way, even if the measured value is the thickness, the display lamp changes the display mode based on the measurement distance, so that the display corresponding to the thickness of the measured object cannot be performed, and the display is not performed. Not only the merit of providing the lamp is not exhibited, but if the measurement is performed according to the display of the indicator lamp, the measurement accuracy may be reduced.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to surely notify the appropriateness of a measurement position in a configuration for measuring a dimension between predetermined surfaces of an object having light transmittance by distance measurement. It is an object of the present invention to provide a thickness measuring device capable of performing the above-mentioned steps.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is directed to a light projecting means for irradiating a light-transmitting object with light, a CCD for receiving reflected light from the object, and a light-receiving means for detecting the light-receiving distribution from a plurality of peak positions on the CCD. A measuring device for measuring a dimension between predetermined surfaces of a measurement object, wherein a distance from predetermined two peak positions of a plurality of peak positions of a light reception distribution on the CCD to a center position thereof is determined. Is provided, and a determination unit is provided for determining whether the measurement is suitable for measurement by comparing the measurement distance measured by the distance measurement unit with a preset distance range, and reports a determination result by the determination unit. A notification means is provided (claim 1).
[0010]
According to such a configuration, when light is irradiated from the irradiating means to the object having light transmittance, the light is reflected on the front surface and the back surface of the object to be measured. Two peak values of the light reception distribution are formed. Here, since the distance measuring means measures the distance from those peak positions to their center position, the determining means is suitable for measurement by comparing the distance measured by the distance measuring means with a preset distance range. To determine Since the notifying unit notifies the result of the judgment by the judging unit, the measurement accuracy can be improved by performing the positioning based on the notification by the notifying unit.
[0011]
In the above configuration, the determination unit determines whether the distance measurement by the distance measurement unit is located at an optimum position of the measurable range, a measurable range other than the optimum position, or outside the measurable range. (Claim 2).
According to such a configuration, the center between the predetermined surfaces of the measurement target can be easily adjusted to the optimum position by the notification of the notification unit.
[0012]
A switching unit for switching a measurement mode; and a second distance measurement unit for measuring a distance to a predetermined peak position of a light reception distribution on the CCD when the switching unit is switched to a distance measurement mode. In addition, the determining unit may determine whether the measurement is suitable for the measurement by comparing the distance measured by the second distance measuring unit with a predetermined distance range (claim 3). ).
[0013]
According to such a configuration, when measuring the distance to the measured object, the switching unit is switched to the distance measurement mode. Then, the second distance measuring means measures the distance to a predetermined peak position of the light receiving distribution on the CCD, and the determining means compares the measured distance of the second distance measuring means with a preset distance range. Thus, it is determined whether or not the measurement is suitable. Therefore, by performing positioning based on the notification by the notification unit, the measurement accuracy can be improved.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 2 is a perspective view of the thickness measuring device. In FIG. 2, the thickness measuring device 1 includes a sensor head 2 and a controller 4 having a display 3.
[0015]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the thickness measuring device 1. In FIG. 1, the sensor head 2 includes a light emitting element 5 composed of, for example, a red semiconductor laser diode as a light emitting means, a light emitting element driving circuit 6 for supplying a driving current to the light emitting element 5, a CCD 7 for receiving reflected light, It is provided with a CCD drive circuit 8 for driving the CCD 7 and an indicator light (corresponding to a notifying means) 9 for notifying the appropriateness of the measurement position.
[0016]
The controller 4 includes, in addition to the display 3, an A / D converter 10 for A / D converting an output signal of the CCD 7, a comparator 11 for comparing the output signal of the CCD 7 with a predetermined slice level, a CPU 12, a memory 13, and the like. It is configured.
[0017]
The display 3 is configured to include a touch panel (not shown) as a switching unit, and corresponds to a CPU (corresponding to a measuring unit, a distance measuring unit, a determining unit, a notifying unit, and a second distance measuring unit) in response to a touch operation by an operator. 12) various setting signals are transmitted.
[0018]
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the CCD 7. In FIG. 3, the CCD 7 includes a photodiode array unit 7a, a CCD unit 7b, and a charge-voltage converter 7c. The photodiode array unit 7a has a plurality of pixels (light receiving units) arranged in a line. The CCD unit 7b has a plurality of charge holding units corresponding to a plurality of pixels of the photodiode array unit 7a.
[0019]
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the CCD 7. In FIG. 4, charges accumulated in each pixel of the photodiode array unit 7a are simultaneously transferred to the CCD unit 7b in response to a trigger signal TR. The charges transferred to the CCD unit 7b are sequentially shifted by one pixel in the CCD unit 7b in response to the shift pulse SH and output from one end. The charge output from the CCD unit 7b is converted into a voltage by the charge-voltage converter 7c. Thus, an output signal CD corresponding to the amount of received light of each pixel is obtained from the charge-voltage converter 7c.
[0020]
In the controller 4, the output signal CD from the CCD 7 is compared with a predetermined slice level in the comparator 11, and the result is taken into the CPU 12. This is for distinguishing the noise included in the output signal CD from the peak level of the light reception distribution on the CCD 7, and in the CPU 12, when the output from the comparator 11 is at a high level (that is, when the light reception level of the CCD 7 is higher than a predetermined level). Only the output of the A / D converter 10 is taken in as reflected light from the device under test, and a discrimination processing operation described later is performed.
[0021]
Next, the operation of the above configuration will be described.
<Measurement mode setting>
The operator needs to set the measurement mode in advance. That is, any one of the distance to the front surface, the distance to the back surface, the thickness of the measured object, and the gap between the two measured objects is selected as the measurement target.
[0022]
In the present embodiment, four surfaces (the surface of the first glass substrate A) are provided for the two transparent first glass substrates A and the second glass substrates B which are stacked with a gap as shown in FIG. (1), its back surface (2), the front surface (3) of the second glass substrate B, and its back surface (4)), and detects the respective peaks of the reflected light. Based on this, it is possible to measure the distance to the predetermined surfaces of the glass substrates A and B or the dimension between the predetermined surfaces.
[0023]
For example, when measuring the distance to the front surface of the first glass substrate A, the surface (1), when measuring the distance to the back surface, the surface (2), and measuring the distance to the front surface of the second glass substrate B are desired. In this case, the surface (3) is selected, and when it is desired to measure the distance to the back surface, the surface (4) is selected. Separately, the thickness (1)-(2) when measuring the thickness of the first glass substrate A, and the thickness (3)-(4) when measuring the thickness of the second glass substrate B, the first glass When it is desired to measure the gap between the substrate A and the second glass substrate B, each of the thicknesses (2)-(3) is selected.
[0024]
The above selection operation of the measurement mode can be set and operated on the display 3 on the controller 4. The display 3 is a touch panel, and the above-described setting items of the measurement mode are displayed on the screen. Therefore, the operator simply selects a desired measurement item on the screen and performs a touch operation. A setting signal is transmitted to the device, whereby the setting operation of the measurement mode can be performed.
[0025]
<Light receiving sampling>
When the sensor head 2 of the thickness measuring device 1 is driven with a predetermined distance opposed to the glass substrates A and B as objects to be measured, a beam-like laser beam is emitted from the light projecting element 5 to the glass substrates A and B. Is irradiated obliquely. In this case, the CPU 12 is in a state of always outputting a drive signal to the light emitting element drive circuit 6, and the light emitting element 5 is so-called DC light that constantly lights. Therefore, since the laser light is always emitted from the light projecting element 5 to the glass substrates A and B and reflected, the reflected light is received on the CCD 7.
[0026]
In the example shown in FIG. 5, the surface reflected light reflected on the surfaces of the first glass substrate A and the second glass substrate B and the back surface reflected light reflected on the back surfaces thereof are irradiated on the CCD 7, so that the CCD 7 A light receiving distribution is formed by the reflected light. This light receiving distribution has a peak corresponding to the light receiving position of the reflected light from the glass substrates A and B. That is, the light receiving center position of the front surface reflected light and the back surface reflected light from the glass substrates A and B is the peak position.
The CPU 12 outputs a trigger signal TR to the CCD drive circuit 8 when receiving the light receiving signal. The CCD drive circuit 8 is constituted by a shift register, and when receiving the trigger signal TR, sequentially supplies a shift pulse SH to the CCD 7.
Upon receiving the trigger signal TR and the shift pulse SH, the CCD 7 sequentially outputs an output signal CD of a level corresponding to the amount of received light for each bit (see FIG. 6).
[0027]
The CPU 12 refers to the output level of the comparator 11 at each timing of the shift pulse SH, and indicates the number of bits when changing from the low level to the high level (corresponding to the number of times the output of the comparator 11 is referred to). First, the peak measurement start bit S1a is stored.
[0028]
When the output of the comparator 11 changes to a high level, the output signal of the A / D converter 10 is fetched until the next change to a low level, and the bit number S1P corresponding to the peak value is stored. That is, each time the output signal of the A / D converter 10 is captured, the peak level can be determined by updating and storing the higher one as the peak level as compared with the stored peak level. At this time, by simultaneously storing the number of bits corresponding to the peak level, the number of bits corresponding to the peak level can be determined and stored.
[0029]
Next, when the output of the comparator 11 changes from the high level to the low level, the peak measurement end bit number S1b, which is the bit number at that time, is stored.
The CPU 12 repeats the above operation until the last bit, and when there are four peaks as shown in FIG. 6, the peak measurement start bit numbers S1a, S2a, S3a, S4a and the peak measurement end bits correspond to the peaks. The numbers S1b, S2b, S3b, S4b and the peak position bit numbers S1P, S2P, S3P, S4P are stored.
[0030]
<Distance (thickness) measurement>
The CPU 12 first calculates S1c = (S1a + S1b) / 2 to measure the first peak position in the light reception distribution. In this method, a position of the center of gravity is calculated by a calculation method called a centroid method, and the calculated position is calculated as the number of bits at the peak position.
[0031]
In the present embodiment, S1 obtained by the calculation of S1 = (S1c + S1P) / 2 is used as the bit number of the final peak position (see FIG. 6). This is because the peak position of the received light waveform is simply S1P, but S1P may be shifted due to the influence of noise. Therefore, the accuracy is improved by obtaining the average of S1c and S1P obtained by the centroid method. Is to try.
Similarly, the number of peak position bits S2, S3, and S4 corresponding to the second, third, and fourth peak positions in the light reception distribution are calculated.
[0032]
In the distance measurement, the CPU 12 obtains the distance from these bit numbers S1, S2, S3, and S4. Specifically, by storing data in which the number of bits and the distance are associated in advance in the memory 13, the corresponding distance can be read from the number of bits at the time of distance measurement. That is, at the time of setting, when the plane (1) is set as the measurement plane, the distance L1 corresponding to the bit number of S1 is set, and when the plane (2) is set, the distance L2 corresponding to the bit number of S2 is set. However, when plane (3) is set, distance L3 corresponding to the number of bits of S3 is obtained as a measured value, and when plane (4) is set, distance L4 corresponding to the number of bits of S4 is obtained as a measured value. be able to.
[0033]
On the other hand, in the case of thickness measurement, for example, taking the surface (1)-(2) as an example, the distance L1 to the surface (1) and the distance L2 to the surface (2) are determined in the same manner as in the above distance measurement. As a result of calculating the difference L12 = L2-L1, L12 is obtained as the thickness of the surface (1)-(2) of the first glass substrate A. Similarly, L23 = L3-L2 is a gap between the surfaces (2)-(3) of the first glass substrate A and the second glass substrate B, and L34 = L4-L3 is a surface (3)-of the second glass substrate B. It is obtained as the thickness of (4).
[0034]
A display signal is output from the CPU 12 to the display 3 and displayed on the display 3 for each of the above measurement results. Therefore, the operator can check any one of the distance to the front surface, the distance to the back surface, the thickness of the measured object, and the gap between the two measured objects set in the setting mode.
[0035]
<Indicator light control>
When the measurement mode is the distance measurement, the CPU 12 controls the indicator lamp 9 based on the distance measurement result. FIG. 7 shows the correspondence between the distance measurement result and the indicator light control. In FIG. 7, for example, when the measurement surface is the distance measurement of the surface (1) of the first glass substrate A, the distance measurement result L1 of the surface (1), the measurable range M1 to M2, and the center position of the measurable range The display mode of the indicator light 9 is controlled by comparing with the optimum positions M2 to M3 and the measurable ranges M3 to M4. That is, in the case of M2 <L1 <M3, a DC signal is given to the indicator lamp 9 in order to turn on the indicator lamp 9 to notify that it is the optimum position of the measurable range. When M1 <L1 ≦ M2 or M3 ≦ L1 <M4, a pulse signal of a predetermined cycle is given to the display lamp 9 so as to blink the display lamp 9 to notify that it is within the measurable range. In the case of L1 ≦ M1 or M4 ≦ L1, the signal stop state to the indicator lamp 9 is maintained so as to turn off the indicator lamp 9 to notify that it is out of the measurable range.
[0036]
Similarly, L2 is measured when measuring the back surface (2) of the first glass substrate A, L3 is measured when measuring the front surface (3) of the second glass substrate B, and L4 and M1, M2, when measuring the back surface (4). The display mode of the indicator lamp 9 is controlled by comparison with M3 and M4.
Therefore, the operator performs the positioning of the sensor head 2 so that the display mode of the indicator lamp 9 is turned on.
[0037]
On the other hand, when the measurement mode is the thickness measurement, the measurement is performed as follows.
When measuring the thickness of the first glass substrate A, the CPU 12 calculates the distance L12 between the center positions of the thicknesses {1}-{2} of the first glass substrate A by an arithmetic expression L12 = L1 + (L2-L1) / 2. The L12 is obtained and compared with M1, M2, M3, and M4 in the same manner as in the above distance measurement to control the display mode of the indicator lamp 9.
[0038]
Similarly, when measuring the gap (2)-(3) between the first glass substrate A and the second glass substrate B, the arithmetic expression L23 = L2 + (L3-L2) / 2, and the thickness {3} of the second glass substrate B At the time of measurement of (4)-(4), control of the display mode of the indicator lamp 9 is performed by comparing the value obtained by the calculation formula with M1, M2, M3, M4 using the calculation formula L34 = L3 + (L4-L3) / 2. I do.
Therefore, the operator performs the positioning of the sensor head 2 so that the display mode of the display lamp 9 is turned on.
[0039]
According to such an embodiment, at the time of measuring the thickness, the indicator lamp 9 is set according to the distance to the center of the thickness of the glass substrates A and B or the distance to the center of the gap between the glass substrates A and B. Is performed, the display control corresponding to the center position between the predetermined surfaces of the glass substrates A and B can be performed. Therefore, the control of the display mode of the indicator light 9 can be effectively exerted even at the time of thickness measurement, and high measurement accuracy is ensured by positioning the display device 9 based on the display mode of the indicator light 9. be able to.
[0040]
(Modification)
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified or expanded as follows.
As a method of obtaining the center distance at the time of measuring the thickness, for example, when the number of peak bits S1 and S2 is obtained at the time of measuring the thickness of the surface (1)-(2) of the first glass substrate A, the operation S12 = The center bit number may be obtained by (S1 + S) / 2, and the distance corresponding to the center bit S12 may be read from the memory to obtain the center distance L12.
[0041]
The size between the front surfaces of two glass substrates or the size between the back surfaces of the glass substrates may be measured.
The dimension between predetermined surfaces of three or more glass substrates may be measured.
As the control of the display mode of the indicator lamp 9, it may be turned on in a measurable range and turned off outside the measurable range, or may be turned on at an optimum position and turned off at other positions.
[0042]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the thickness measuring apparatus of the present invention, the distance from the predetermined two peak positions of the plurality of peak positions of the light reception distribution on the CCD to the center position thereof is measured. Since the distance is compared with a preset distance range to notify whether or not the measurement is appropriate, it is possible to provide an excellent effect that the appropriateness of the measurement position can be reliably notified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an overall electrical configuration according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an overall perspective view. FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a CCD. FIG. 5 is a side view showing a measurement state of two glass substrates. FIG. 6 is a view showing a light reception distribution on a CCD. FIG. 7 is a view showing a relationship between a measurement distance and an indicator light control. Explanation of code]
1 is a thickness measuring device, 2 is a sensor head, 3 is a display (switching means), 5 is a light emitting element (light emitting means), 7 is a CCD, 9 is an indicator light (notifying means), and 12 is a CPU (measuring means). , Distance measuring means, determining means, notifying means, and second distance measuring means).

Claims (3)

光透過性を有する被測定物へ光を照射する投光手段と、
前記被測定物からの反射光を受光するCCDと、
このCCD上における受光分布の複数のピーク位置から前記被測定物の所定面間の寸法を測定する測定手段とを備えた厚さ測定装置において、
前記CCD上における受光分布の複数のピーク位置のうち所定の2つのピーク位置から、それらの中心位置までの距離を測定する距離測定手段と、
この距離測定手段による測定距離を予め設定された距離範囲と比較することにより測定に適しているかを判断する判断手段と、
この判断手段による判断結果を報知する報知手段とを備えたことを特徴とする厚さ測定装置。
Light projecting means for irradiating the object to be measured with light transmittance with light,
A CCD for receiving reflected light from the object to be measured;
Measuring means for measuring a dimension between predetermined surfaces of the object from a plurality of peak positions of the light reception distribution on the CCD,
Distance measuring means for measuring a distance from predetermined two peak positions of a plurality of peak positions of the light reception distribution on the CCD to a center position thereof;
Determining means for determining whether or not the distance measured by the distance measuring means is suitable for measurement by comparing the distance with a predetermined distance range;
A notifying means for notifying a result of the judgment by the judging means.
前記判断手段は、前記距離測定手段による距離測定が、測定可能範囲の最適位置、当該最適位置以外の測定可能範囲、測定可能範囲外の何れに位置しているかを判断することを特徴とする請求項1記載の厚さ測定装置。The determination means determines whether the distance measurement by the distance measurement means is located at an optimum position of a measurable range, a measurable range other than the optimum position, or a position outside the measurable range. Item 3. The thickness measuring device according to Item 1. 測定モードを切替えるための切替手段と、
前記切替手段が距離測定モードに切替えられたときは、前記CCD上における受光分布の所定のピーク位置までの距離を測定する第2の距離測定手段とを備え、
前記判断手段は、前記第2の距離測定手段による測定距離を予め設定された距離範囲と比較することにより測定に適しているかを判断することを特徴とする請求項1または2記載の厚さ測定装置。
Switching means for switching the measurement mode;
When the switching unit is switched to the distance measurement mode, the switching unit includes a second distance measurement unit that measures a distance to a predetermined peak position of a light reception distribution on the CCD.
The thickness measuring device according to claim 1, wherein the determining unit determines whether the measurement is suitable for the measurement by comparing a distance measured by the second distance measuring unit with a predetermined distance range. apparatus.
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