專利名稱：邊緣檢測(cè)裝置及邊緣檢測(cè)裝置用線傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及用受光器接收由投光器照射的單色光，檢測(cè)遮擋該單色光的遮擋物的邊緣位置的光學(xué)式邊緣檢測(cè)裝置及該邊緣檢測(cè)裝置中所使用的線傳感器的技術(shù)。
背景技術(shù)：
圖10表示專利文獻(xiàn)1所公開的以往的邊緣檢測(cè)裝置的構(gòu)成的圖。在圖10中，該邊緣檢測(cè)裝置具有線傳感器100、投光器101以及邊緣檢測(cè)部102。線傳感器100，在一定方向上以規(guī)定的間隔排列有多個(gè)收光單元(像素)，接收由投光器101照射的單色平行光。投光器IOI，以和線傳感器100的受光面相對(duì)的方式被配置，具有由激光二極管(LD)構(gòu)成的光源101a、引導(dǎo)單色光(激光)的光纖lOlb、投光透鏡101c以及控制LD的驅(qū)動(dòng)IC101d。并且，在圖10中，投光部1、受光部2等被收納在框體內(nèi)。
在投光器101中，由光源101a產(chǎn)生的單色光(激光)，通過光纖101b而被導(dǎo)入投光透鏡101c,由投光透鏡101c轉(zhuǎn)換成單色平行光之后，照射到線傳感器100上。在遮擋物104通過在投光器101和線傳感器100的受光面之間所形成的測(cè)量空間103時(shí)，照向線傳感器100的單色平行光被遮擋。邊緣檢測(cè)部102，由微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，對(duì)線傳感器100的輸出進(jìn)行解析，對(duì)在測(cè)量空間103中遮擋了單色平行光的遮擋物104在受光單元的排列方向上的邊緣位置進(jìn)行檢測(cè)。
由邊緣檢測(cè)部102進(jìn)行的遮擋物104的邊緣位置的檢測(cè)，是通過對(duì)在測(cè)量空間103中由遮擋物104遮擋單色平行光的一部分而產(chǎn)生的、線傳感器100的全部受光量的變化或起因于產(chǎn)生在遮擋物104的邊緣部分的菲涅耳衍射的受光圖案(受光量的分布)進(jìn)行解析來進(jìn)行的。這樣一來，以往的邊緣檢測(cè)裝置，根據(jù)線傳感器100的受光面上的光強(qiáng)度分布來高精度地檢測(cè)遮擋物104的邊緣位置。(例如，參照專利文獻(xiàn)1)
3專利文獻(xiàn)l:日本特開2004-177335號(hào)爿>報(bào)
以往的邊緣檢測(cè)裝置，由于被構(gòu)成為上述那樣，所以根據(jù)線傳感器100的受光單元上未被照射單色平行光的寬度103a可以檢測(cè)遮擋物104的位置。但是，有時(shí)由于線傳感器的受光單元或投光透鏡在制造時(shí)的特性偏差等，而在每件產(chǎn)品上產(chǎn)生激光的發(fā)光或受光的量、進(jìn)而在所發(fā)射激光的干涉圖案上會(huì)產(chǎn)生偏差。這里，所謂干涉圖案是指多個(gè)激光在框體內(nèi)散射、反射，疊加在一起而產(chǎn)生的圖案。另外，光源101a所輸出的激光的發(fā)光波長依周圍溫度而不同，所以，干涉圖案因周圍溫度而變化，被照射到線傳感器100上的單色平行光的圖案發(fā)生變化。此外，由于控制激光的驅(qū)動(dòng)IC100d也具有溫度特性，所以光源的輸出功率等因周圍溫度而變化。因?yàn)檫@些制造偏差和周圍溫度所引起的各元件特性的變動(dòng)，各受光單元輸出的受光信號(hào)產(chǎn)生變動(dòng)，從而妨礙檢測(cè)精度的提高。特別是，由于電源投入后經(jīng)過幾十分鐘，驅(qū)動(dòng)IC100d因表面溫度上升而發(fā)熱，由此導(dǎo)致投光器內(nèi)部的溫度上升，所以從邊緣檢測(cè)裝置的電源投入開始到能穩(wěn)定而正確地進(jìn)行計(jì)量的程度需要時(shí)間。
而且，為了保護(hù)受光單元免受機(jī)械損傷， 一般線傳感器100采取與受光單元非接觸地配置透明的保護(hù)玻璃的構(gòu)造。本來為了使該保護(hù)玻璃不對(duì)受光特性產(chǎn)生影響，最好使用透明度非常高的玻璃，但是為了降低線傳感器100的成本，有時(shí)采用透明度低的便宜玻璃。因此，存在入射到保護(hù)玻璃上的激光發(fā)生漫反射和新的干涉、使各受光單元的輸出信號(hào)產(chǎn)生變動(dòng)的問題。
圖11是表示在圖10中向測(cè)量空間103插入玻璃等透明的遮擋物104時(shí)的線傳感器100的各受光單元的受光量的圖。如圖ll-(l)所示，向線傳感器100照射激光，受光單元輸出基于該受光量的信號(hào)。并且，設(shè)投光透鏡101c和光源101a為理想的特性時(shí)，在受光側(cè)，有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)以線傳感器100的正中間為中心圓弧狀的受光特性。在這里，在圖ll-(l)中，A部分表示有玻璃的邊緣部分。由于菲涅耳衍射，在邊緣部分比玻璃的表面部分受光量的衰減加大，所以邊緣檢測(cè)部102根據(jù)該衰減的情況來判斷為邊緣部分。
另一方面，圖11- (2)是表示由于周圍溫度發(fā)生了變化，而激光波長及輸出功率發(fā)生變化，向線傳感器100的照射狀態(tài)發(fā)生變化，受光單
元的受光量發(fā)生變化了的圖。在這里，和圖11-(1)同樣，插入玻璃作
為遮擋物104時(shí)，在A部分發(fā)生由玻璃邊緣所引起的受光量的衰減，不 過有時(shí)在作為自由空間的B部分，也發(fā)生由溫度變化或激光干涉圖案的 變動(dòng)所引起的受光量的衰減。在該情況下，由于邊緣檢測(cè)部102以規(guī)定 的受光量的衰減為基準(zhǔn)闊值進(jìn)行判斷，所以會(huì)誤判斷為在作為自由空間 部分的B部分也存在邊緣。以往，作為避免這種誤判的方法，人們提出 根據(jù)不存在檢測(cè)對(duì)象時(shí)的受光量的最小值設(shè)定規(guī)定大小的基準(zhǔn)值，并僅 將檢測(cè)到該基準(zhǔn)值以下的受光量的情況判斷為邊緣部分的方法。但是， 周圍溫度經(jīng)常變化，受光量也隨之發(fā)生變化，所以在周圍溫度變動(dòng)的環(huán) 境中不能采用。另外，另一方面，也有具備利用溫度傳感器等測(cè)量周圍 溫度，隨著周圍溫度的變化來可變地設(shè)定基準(zhǔn)值的功能的方法，但是需 要非常復(fù)雜的控制。因此，在實(shí)際中存在需要使光源周圍部分的周圍溫 度穩(wěn)定，不得不采用昂貴且大規(guī)模的系統(tǒng)構(gòu)筑的問題。
這樣，以往的邊緣檢測(cè)裝置存在因激光波長和輸出功率隨周圍溫度 而變化，各受光單元輸出的受光信號(hào)不同，而給裝置性能帶來不良影響 的問題。另外，還存在由于線傳感器的受光單元或投光透鏡在制造時(shí)的 特性偏差等，每件產(chǎn)品的激光發(fā)光或受光量產(chǎn)生偏差，給裝置性能帶來 不良影響的問題。再有，在便宜的線傳感器中，在入射到線傳感器的保 護(hù)玻璃的激光發(fā)生漫反射和新的干涉，使各受光單元輸出的受光信號(hào)所 產(chǎn)生變動(dòng)的程度增大，所以，在進(jìn)行高精度的邊緣檢測(cè)時(shí)不能使用便宜 的線傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決如上所述的問題而做出的，其目的是減小測(cè)量空間 內(nèi)的周圍溫度的變動(dòng)或各構(gòu)成部件的制造偏差的影響，獲得能容易地避 免遮擋物邊緣部分的誤檢測(cè)的邊緣檢測(cè)裝置。
本發(fā)明中的邊緣檢測(cè)裝置，其具有投光部，其由發(fā)生單色光的激 光光源、將來自該激光光源的單色光轉(zhuǎn)換為單色平行光的投光透鏡、發(fā) 射該平行單色光的投光窗構(gòu)成；受光部，其由與上述投光窗對(duì)置地設(shè)置 的受光窗、將從該受光窗侵入的上述單色平行光在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散的光擴(kuò)散元件、以及在一個(gè)方向上以規(guī)定的間距排列了多個(gè)接收該擴(kuò)
散單色光的受光單元的線傳感器構(gòu)成；檢測(cè)部，其對(duì)上述線傳感器的受 光量分布進(jìn)行解析，對(duì)存在于上述單色平行光的光路上的遮擋物在上述 受光單元的排列方向上的邊緣位置進(jìn)行檢測(cè)。
此外，在本發(fā)明的邊緣檢測(cè)裝置中，上述光擴(kuò)散元件根據(jù)依上述遮 擋物的種類而變化的該遮擋物的透射率來選擇霧度而使用。
在本發(fā)明的邊緣檢測(cè)裝置中，上述光擴(kuò)散元件的霧度在50%以下。
在本發(fā)明的邊緣檢測(cè)裝置中，在上述線傳感器的受光單元上裝備保 護(hù)用玻璃,上述光擴(kuò)散元件與該保護(hù)用玻璃粘接在一起。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的邊緣檢測(cè)裝置，其具有投光部、受光部和檢測(cè)部，上 述投光部由發(fā)生單色光的激光光源、將來自該激光光源的單色光轉(zhuǎn)換為 單色平行光的投光透鏡、發(fā)射該平行單色光的投光窗構(gòu)成；上述受光部 由與上述投光窗對(duì)置地設(shè)置的受光窗、在規(guī)定的范圍內(nèi)擴(kuò)散從該受光窗 侵入的上述單色平行光的光擴(kuò)散元件、以及在一個(gè)方向上以規(guī)定的間距 排列了多個(gè)接收該擴(kuò)散單色光的受光單元的線傳感器構(gòu)成；上述檢測(cè)部 對(duì)上述線傳感器的受光量分布進(jìn)行解析，對(duì)存在于上述單色平行光的光 路上的遮擋物在上述受光單元的排列方向上的邊緣位置進(jìn)行檢測(cè)，所以 有下述效果即使在激光波長或輸出功率隨周圍溫度的變化而變化的情 況下，來自受光單元的輸出信號(hào)也不會(huì)產(chǎn)生急劇地變化，另外，即使在 線傳感器的受光單元或投光透鏡在制造時(shí)存在特性偏差的情況下，也能 向邊緣檢測(cè)部提供穩(wěn)定的輸出信號(hào)，能防止將沒有遮擋物的空間部分誤 檢測(cè)為邊緣部分的情況。
此外，根據(jù)本發(fā)明，還有如下效果由于匹配上述遮擋物的透射率 來選擇上述光擴(kuò)散元件的霧度(模糊度)，所以來自受光單元的輸出信 號(hào)不會(huì)產(chǎn)生偏差和急劇的變化，即使遮擋物的種類發(fā)生變化，也能向邊 緣檢測(cè)部提供穩(wěn)定的輸出信號(hào)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，有如下效果通過將光擴(kuò)散元件的霧度設(shè)置在50%以下，來自受光單元的輸出信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生偏差和急劇的變化，能向 邊緣檢測(cè)部提供穩(wěn)定的輸出信號(hào)，并且還能正確地檢測(cè)玻璃等透明體的 邊緣部分。
此外，根據(jù)本發(fā)明，有如下效果通過在線傳感器元件的受光單元 上裝備保護(hù)用玻璃，使光擴(kuò)散元件與該保護(hù)用玻璃粘接在一起，能去除 由保護(hù)用玻璃所引起的激光漫反射或新的干涉圖案的影響，能使用便宜 的線傳感器。


圖l是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的邊緣檢測(cè)裝置的構(gòu)成的圖。
圖2是表示實(shí)施方式1中的線傳感器的各受光單元的受光量的圖。
圖3是對(duì)在邊緣部分的檢測(cè)中所使用的菲涅耳衍射進(jìn)行說明的圖。
圖4是對(duì)由光擴(kuò)散元件的霧度差異而引起的各受光單元的受光量分 布進(jìn)行說明的圖。
圖5是對(duì)由周圍溫度所引起的受光量的變動(dòng)進(jìn)行說明的圖。
圖6是表示插入了不透明體的遮擋物時(shí)的受光量的圖。
圖7是表示插入了透明體的遮擋物時(shí)的受光量的圖。
圖8是表示線傳感器和光擴(kuò)散元件的構(gòu)成的圖。
圖9是表示線傳感器和光擴(kuò)散元件的位置關(guān)系的圖。
圖IO是表示以往的邊緣檢測(cè)裝置的構(gòu)成的圖。
圖11是對(duì)以往的邊緣檢測(cè)裝置的各受光單元的受光量分布進(jìn)行說 明的圖。
圖中符號(hào)說明
1:投光部，2:受光部，3:邊緣檢測(cè)部，4:測(cè)量空間，5:遮擋 物，10:光源，11:驅(qū)動(dòng)IC, 12:投光透鏡，13:投光窗，21:線傳感器，211:受光單元，212:保護(hù)用玻璃，22:光擴(kuò)散元件，23:受光 窗，31: A/D轉(zhuǎn)換部，32:處理器，33:顯示部，100:線傳感器，102: 投光器，101a:光源，101b:光纖，101c:投光透鏡，101d:驅(qū)動(dòng)IC， 102:邊緣檢測(cè)部，103:測(cè)量空間，104、 104a、 104b:遮擋物，105: 受光單元。
具體實(shí)施例方式
圖l是表示本發(fā)明實(shí)施方式的邊緣檢測(cè)裝置的構(gòu)成的圖。本邊緣檢 測(cè)裝置，具有投光部l、受光部2以及邊緣檢測(cè)部3。投光部l，與受光 部2的受光窗23的受光面相對(duì)置地配置，并具有由激光二極管(LD) 構(gòu)成的光源10、控制光源10的驅(qū)動(dòng)ICll、投光透鏡12以及投光窗13。 投光透鏡12通過投光窗13，向受光部2的線傳感器21的中間部發(fā)射由 光源IO發(fā)生的單色光。并且，這里所說的單色光，是指具有使用工業(yè) 方法生成的激光二極管和光纖所能得到的程度的波長分布特性的光。并 且，投光窗13為透明玻璃。
受光部2具有受光窗23、光擴(kuò)散元件22以及線傳感器21。線傳感 器21具有在一定方向上以規(guī)定間距排列的多個(gè)受光單元(像素)，接收 由投光部1照射的單色光。在這里，受光窗23由于具有與光源10的單 色光波長匹配的濾波器功能，所以，能緩和干擾光對(duì)線傳感器21的影 響。
邊緣檢測(cè)部3，具有A/D轉(zhuǎn)換部31、處理器32以及顯示部33。 A/D 轉(zhuǎn)換部31將由受光部2的線傳感器21輸出的受光單元的輸出信號(hào)從模 擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。處理器32,對(duì)由A/D轉(zhuǎn)換部31進(jìn)行了數(shù)字轉(zhuǎn)換的 線傳感器21的輸出信號(hào)進(jìn)行解析，檢測(cè)在測(cè)量空間4中遮擋單色平行 光的一部分的遮擋物5在受光單元的排列方向上的邊緣位置。顯示部33 顯示處理器32的檢測(cè)結(jié)果。并且，A/D轉(zhuǎn)換部31和/或處理器32也可 以設(shè)置在受光部2內(nèi)。在此情況下，由于受光部2和邊緣檢測(cè)部3之間 為數(shù)字通信，所以抗噪性能增強(qiáng)、延長布線距離。再有，也可以將整個(gè) 邊緣檢測(cè)部3設(shè)置在受光部2內(nèi)。
圖2是表示線傳感器21的各受光單元的受光量的圖。橫軸為各受光單元的位置，縱軸為所接收的單色光的強(qiáng)度(受光量)。測(cè)量空間4 為投光窗13和受光窗14之間的空間，在遮擋物5為不透明體的情況下， 遮擋測(cè)量空間4時(shí)，被遮擋部分5a的受光單元的受光量就基本變?yōu)?。 在邊緣檢測(cè)部3中，根據(jù)線傳感器21的受光單元的排列長度21a和被 遮擋部分5a的比率，來計(jì)算判斷遮擋物5的邊緣部分的位置。并且， 在為玻璃及膠片之類的透明物體(透明體)的情況下，被遮擋部分5a 的受光單元的受光量不會(huì)變?yōu)?，但與遮擋物5完全未進(jìn)入的狀態(tài)相比 為受光量減少的狀態(tài)。并且，關(guān)于減少的比例，依存于遮擋物5的透明 度等。
圖3是表示對(duì)邊緣部分檢測(cè)中所使用的菲涅耳衍射進(jìn)行說明的圖。 基于菲涅耳衍射的光強(qiáng)度分布，如圖3所示，在邊緣位置附近急劇上升， 隨著遠(yuǎn)離邊緣位置而邊振蕩邊收縮。此外，當(dāng)利用基于單色平行光的菲 涅耳衍射的線傳感器21的受光面上的光強(qiáng)度分布來檢測(cè)遮擋物5的邊 緣部分的位置時(shí)，需要預(yù)先高精度地求得光強(qiáng)度分布特性，有關(guān)本特性 的高精度的近似方法，已由日本特開2004-177335號(hào)公報(bào)所7>開。
在受光部2中，通過在受光窗23和線傳感器21之間設(shè)置光擴(kuò)散元 件22,將透過光擴(kuò)散元件22的單色光以規(guī)定的擴(kuò)散寬度進(jìn)行擴(kuò)散，照 射到線傳感器21上，所以能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中的線傳感器21的輸出信號(hào)的 穩(wěn)定化。即通過將光擴(kuò)散元件22設(shè)置在線傳感器21的前面，輸入受光 單元的單色光被擴(kuò)散，并從多個(gè)方向照射到各受光單元上，所以受光量 穩(wěn)定，并且，另一方面，可以將平行的單色光照射到遮擋物5,將其邊 緣部分的菲涅耳衍射輸入線傳感器21。而且，理所當(dāng)然的是，由于將擴(kuò) 散了的激光照射到遮擋物5上不會(huì)引起菲涅耳衍射，所以不能將光擴(kuò)散 元件22例如貼設(shè)在投光窗13的表面來使用。另外，光擴(kuò)散元件22，考 慮耐久性等的同時(shí)選擇薄膠片或板狀的光擴(kuò)散元件。具體而言，可以使 用透明性塑料或磨砂玻璃等，特別是在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等 基材上實(shí)施了涂覆處理后的光擴(kuò)散膠片比較有效。透過光擴(kuò)散元件22 的單色光以規(guī)定的擴(kuò)散寬度被擴(kuò)散，并被照射到線傳感器21上。
此外，線傳感器的受光單元所接收的受光量等特性，因光擴(kuò)散元件 22的霧度(濁度或模糊度)的不同而不一樣。在這里，霧度(Haze) 是根據(jù)擴(kuò)散透過光相對(duì)于全部光線透過光的比例而求得的，受光擴(kuò)散元件22的表面的粗糙度影響，以百分比(％)表示。圖4表示由霧度的 不同而引起的受光量分布輸出不同。圖4- (1)表示未設(shè)置光擴(kuò)散元件 22的狀態(tài)下的各受光單元的受光量分布，由于單色光的干涉圖案而導(dǎo)致 單色光未均勻地向各受光單元照射，產(chǎn)生±20%以上的受光量的偏差。 特別是由于干涉，以每幾十個(gè)單元為單位中在受光量分布上產(chǎn)生波動(dòng)。 在這里在圖4- (2)中為i殳置了霧度為50%的光擴(kuò)散元件22的情況下 的受光量分布，去除了每幾十個(gè)單元所發(fā)生的受光量分布的波動(dòng)。此外， 圖4- (3)為設(shè)置了霧度卯％的光擴(kuò)散元件22的情況下的受光量分布， 連鄰接的每個(gè)單元的受光量的偏差也被抑制了 ，從而能得到更加穩(wěn)定的 受光量分布。這是通過在入射線傳感器21之前設(shè)置光擴(kuò)散原件22，激 光被擴(kuò)散了，通過向受光單元照射被擴(kuò)散了的激光單色光，被照射來自 多個(gè)方向的單色光的緣故，而且還減小了干涉圖案的影響。另外，即使 單色光的波長因?yàn)橹車鷾囟榷l(fā)生變化、干涉圖案發(fā)生改變，由于單色 光的變化被限定了，所以只停留在微量的受光量的變化，從而可以構(gòu)成 不受周圍溫度影響的邊緣檢測(cè)裝置。
圖5是表示由周圍溫度引起的受光量的變動(dòng)的圖。以未向測(cè)量空間 4插入遮擋物5時(shí)的各單元的受光量為基準(zhǔn)量l.O，試著使周圍溫度發(fā)生 變化。在圖IO所示的以往的邊緣檢測(cè)裝置中，如圖5-(l)所示，由單 色光的波長變化所引起的干涉圖案的變動(dòng)，產(chǎn)生±20%左右的受光量的 變動(dòng)。另一方面，圖5- (2)為設(shè)置了霧度卯％的光擴(kuò)散元件22的情 況，即使周圍溫度發(fā)生變化，也基本不會(huì)發(fā)生受光量的變動(dòng)。特別是， 越是插入霧度大^光擴(kuò)散元件22，單色光的擴(kuò)散越大、單色光的波長變 動(dòng)性能越強(qiáng)。
在這里，圖6是表示設(shè)置霧度90%的擴(kuò)散原件22，向測(cè)量空間4 插入不透明體的遮擋物5時(shí)的受光量的圖。和圖10所示的以往的不使 用光擴(kuò)散元件22的檢測(cè)裝置同樣，發(fā)生菲涅耳衍射，能亳無問題地檢 測(cè)出遮擋物5的邊緣部分。
另一方面，圖7是表示向測(cè)量空間4插入了如玻璃那樣的透明體的 遮擋物5時(shí)的受光量的圖。圖7-(1)為圖IO所示的以往的邊緣檢測(cè)裝 置，5a是插入有玻璃的部分，5b是沒有遮擋物5的自由空間。這種情 況下，由于菲涅耳衍射而在邊緣部分產(chǎn)生如5c那樣的大的受光量的衰緣的位置。例如，在圖7- (1)中，設(shè)判斷 為邊緣的受光量的變動(dòng)閾值為0.5時(shí)，由于插入有玻璃的部分5a的受光 量(換算值)的衰減為0.8左右，所以能正確地檢測(cè)邊緣部分。
在這里，在設(shè)置霧度90%的光擴(kuò)散元件22的情況下，如圖7-(2) 所示由邊緣所引起的受光量的變動(dòng)的衰減變得非常小。這是由于光擴(kuò)散 元件22而單色光的擴(kuò)散變大，多數(shù)被擴(kuò)散了的單色光從各個(gè)方向入射 到受光單元，從而變?yōu)槿缤O(shè)置了濾波器的狀態(tài)的緣故。由于只要是不 透明體，則由遮擋物5所引起的遮光部分是明確的，所以能正確地進(jìn)行 邊緣檢測(cè)，不過另一方面，在遮擋物5為透明體的情況下，邊緣部分的 菲涅耳衍射效果減小，就會(huì)產(chǎn)生不能進(jìn)行正確的邊緣檢測(cè)的問題。
因此，本發(fā)明人確認(rèn)了通過降低光擴(kuò)散元件的霧度值來解決該問題 的事實(shí)。圖7- (3)表示配置了霧度50%的光擴(kuò)散元件22的情況下的 受光量，雖然和圖7- (1)所示的沒有光擴(kuò)散元件22的情況相比由邊緣 引起的衰減稍微減小了，不過如果將邊緣的判斷閾值設(shè)為0.6，就能夠 充分檢測(cè)出邊緣部分。并且，因?yàn)椴迦胗胁ＡУ?a部分由于插入光擴(kuò) 散元件22而祐:穩(wěn)定化，所以受光量的衰減小且穩(wěn)定，并且由周圍溫度 所引起的自由空間5b部分的受光量的變動(dòng)也少，所以可以提高邊緣判 斷的閾值，可以充分地進(jìn)行邊緣部分的檢測(cè)。并且，當(dāng)遮擋物5為透明 度高的玻璃和非常薄的膠片的情況下，選擇更小霧度的光擴(kuò)散元件22 是較為有效的。另一方面，當(dāng)遮擋物5為如刀刃等不透明體的情況下， 霧度越高受光量的變動(dòng)越小，越能進(jìn)行穩(wěn)定的計(jì)量。由此，光擴(kuò)散元件 22匹配遮擋物5的透射率來選擇霧度使用更為有效。如果光擴(kuò)散元件的 霧度在50%以下，則更能兼顧透明體的邊緣部分的正確檢測(cè)和各受光單 元的受光量的穩(wěn)定。
圖8是表示線傳感器21和光擴(kuò)散元件22的構(gòu)成的一個(gè)例子。線傳 感器21利用在一個(gè)方向上以規(guī)定的間距排列的多個(gè)受光單元211來接 收單色光，在離受光單元上數(shù)mm的位置配置用于保護(hù)受光單元免受灰 塵等的保護(hù)用玻璃212。各個(gè)位置關(guān)系如圖9所示，以線傳感器21進(jìn)入 受光窗23之下的方式配置。在這里，由于將光擴(kuò)散元件22粘接到保護(hù) 用玻璃212的上面，受光單元211和光擴(kuò)散元件22的位置關(guān)系被固定， 所以能抑制受光量分布特性的變動(dòng)。此外，由于越將光擴(kuò)散元件22靠
ii近受光單元211越能夠避免由擴(kuò)散引起的邊緣部分的菲涅耳衍射的衰減 降低，所以優(yōu)選靠近為好。此外，從抑制單色光的漫反射和干涉的角度 考慮，保護(hù)用玻璃212沒有限制，最好釆用透明的玻璃，不過由于線傳 感器21的成本會(huì)升高，所以一般采用透明度低的玻璃。但是，通過將 本發(fā)明的光擴(kuò)散元件22配置在受光窗23和保護(hù)用玻璃212之間，并進(jìn) 一步和線傳感器21的保護(hù)用玻璃212粘接，由能夠收到減輕激光的漫 反射或干涉的效果。并且，將光擴(kuò)散元件22設(shè)置在保護(hù)用玻璃212和 受光單元211之間也有同樣的效果。另外，光擴(kuò)散元件與保護(hù)用玻璃的 粘接，例如利用光學(xué)部件用的粘接劑等具有透光性的粘接劑進(jìn)行。
如上述那樣，通過實(shí)施本發(fā)明，即使在激光波長和輸出功率隨周圍 溫度的變化而變化的情況下，來自受光單元的輸出信號(hào)也不會(huì)產(chǎn)生急劇 的變化，另外，即使線傳感器的受光單元或投光透鏡在制造時(shí)存在特性 偏差的情況下，也能向邊緣檢測(cè)部提供穩(wěn)定的輸出信號(hào)，收到可防止將 沒有遮擋物的空間部分誤檢測(cè)為邊緣部分的效果。再有，作為次要效果， 在去除光源附近的驅(qū)動(dòng)IC所引起的發(fā)熱的影響上也是有效地，有能縮 短從電源投入到可進(jìn)行計(jì)量為止的穩(wěn)定時(shí)間的效果。作為另一個(gè)次要效 果，能去除由線傳感器的保護(hù)用玻璃所引起的激光的漫反射和新的干涉 圖案的影響，由能使用便宜的線傳感器的效果。
權(quán)利要求
1.一種邊緣檢測(cè)裝置，具有投光部，其由發(fā)生單色光的激光光源、將來自該激光光源的單色光轉(zhuǎn)換為單色平行光的投光透鏡、以及發(fā)射該單色平行光的投光窗構(gòu)成；受光部，其由與上述投光窗相對(duì)置地設(shè)置的受光窗、將從該受光窗侵入的上述單色平行光在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散的光擴(kuò)散元件、以及在一定方向上以規(guī)定的間距排列了多個(gè)接收該擴(kuò)散的單色光的受光單元的線傳感器構(gòu)成；以及檢測(cè)部，其對(duì)上述線傳感器的受光量分布進(jìn)行解析，檢測(cè)存在于上述單色平行光的光路上的遮擋物在上述受光單元的排列方向上的邊緣位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的邊緣檢測(cè)裝置，其特征在于， 上述光擴(kuò)散元件，根據(jù)依上述遮擋物的種類而變化的透射率來選擇霧度而使用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的邊緣檢測(cè)裝置，其特征在于， 上述光擴(kuò)散元件，霧度在50%以下。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的邊緣檢測(cè)裝置，其特征在于， 在上述線傳感器的受光單元上裝備保護(hù)用玻璃，上述光擴(kuò)散元件和該保護(hù)用玻璃粘接在一起。
5. —種邊緣檢測(cè)裝置用線傳感器，其特征在于，在一定方向上以規(guī)定的間距排列多個(gè)受光單元，在該受光單元上設(shè) 置保護(hù)用玻璃，使具有規(guī)定霧度的光擴(kuò)散元件和該保護(hù)用玻璃粘接在一 起。
全文摘要
本發(fā)明目的在于提供一種邊緣檢測(cè)裝置，其即使在測(cè)量空間內(nèi)的周圍溫度變動(dòng)、和各構(gòu)成部件在制造時(shí)存在特性偏差的情況下，也能正確地檢測(cè)出遮擋物的邊緣部分。該邊緣檢測(cè)裝置具有投光部，其由發(fā)生單色光的激光光源、將來自該激光光源的單色光轉(zhuǎn)換為單色平行光的投光透鏡、以及發(fā)射該單色平行光的投光窗構(gòu)成；受光部，其由與上述投光窗相對(duì)置地設(shè)置的受光窗、將從該受光窗侵入的上述單色平行光在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散的光擴(kuò)散元件構(gòu)成；以及檢測(cè)部，其對(duì)上述線傳感器的受光量分布進(jìn)行解析，檢測(cè)存在于上述單色平行光的光路上的遮擋物在上述受光單元的排列方向上的邊緣位置。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101639342SQ20081013476
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者加納史朗, 越俊樹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社山武