よくわかる! 変位センサテクニカルマガジン
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計測値が “ばらつかない” 理由。

新開発イメージセンサ『ATMOS』

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レーザ変位センサの特長

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ワーク表面の粗さにより発生する
測定値のバラツキに

移動分解能の対策

04
ガラスやフィルム等の透明体の測定に

透明体測定のノウハウ

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 ガラスやフィルム等の透明体の測定に

透明体測定のノウハウ

ガラスやフィルム等の透明体は光を透過してしまうので、光学式の変位センサで距離や高さを測定しようとしてもうまく測定できない場合があります。
ここでは透明体を安定して測定するための設定方法や設置方法をご紹介します。

透明体の測定が難しい理由

光学式の変位センサで距離を測定するには、放射した光がワークで反射され、受光素子に充分な量の光が受光される必要があります。不透明体の場合は光を反射するので受光素子に光が受光され測定ができますが、透明体の場合は光を透過してしまい、受光素子に光が受光されないので測定が困難です。
不透明体に光があたるといろいろな方向に光が拡散反射し、その一部の光が受光素子上で受光されます。
透明体の場合は、ほとんどの光が透過してしまい、受光素子には光が届きません。

透明体でも測定できるようにするには
透明体といえども、照射された光をすべて透過してしまうわけではありません。少量ですが反射される光も存在します。
その少量の光を受光できるようにするには、透明体に対して光軸を傾け、正反射光を受光できるようにします。
センサを入射角と反射角が等しくなるように傾けると、透明体の表面で発生する正反射光を受光できるようになります。
この正反射光を受光することにより、測定が可能になります。

注意:
●傾けて透明体を測定できるのは、正反射設置が可能な機種のみとなります。正反射設置ができない機種では、正しい測定はできません。
●「正反射型(正反射式)」と明記されている機種では、光軸がセンサ内部で傾けてあります。その場合は傾けて設置する必要はありませんので、ワークと平行になるように設置してください。

例)CDX-L□15
センサを傾ける角度は、大きすぎても小さすぎても正確な測定ができません。どのくらい傾ければいいかは、下記の手順で行います。

【Step1】外形寸法図”正反射設置時”に指示のある角度に傾けて設置する。
(正反射型(正反射式)では、傾けずにワークと平行に設置します)
例)CDX-□30の外形寸法図

<参考>設置角度は、投光軸と受光軸の角度の1/2になります。
上記CDX-□30の場合は30°なので、設置角度は15°になります。

【Step2】受光波形モニタ機能で測定できているかを確認します。
下図のようにピークがたてば測定可能です。
受光波形モニタ機能は、アンプで確認する機種とPCの画面で確認する機種があります。
【Step3】実際のワークで、アプリケーションの要求精度を満たしているかどうかを確認します。
変位センサはカタログスペック以上の精度で測定することはできません。アプリケーションの要求精度が0.1mmの場合は0.01mmの精度の機種を、要求精度が0.01mmの場合は、0.001mmの精度の機種をと、10倍以上の精度の機種を選定するのが一つの目安です。

→精度を見極める
注意:
分解能が0.25μmを超える機種は、輸出貿易管理令の該当品となります。分解能に制限を加えた非該当品をご用意しておりますので、輸出される際は当社までお問い合わせください。

ガラスの厚みを測定するには

ガラスまでの距離ではなくガラスの厚みを測定するには、厚み測定モード(GLASS THICKNESS)※に設定して測定します。
厚み測定モードにすることにより、ガラスの表面からの光と裏面からの光の両方を受光し、そのピークとピークの距離を測定することにより、厚みの測定が可能になります。

※機種により設定項目の名称が異なります。

ガラス表面からの光と裏面からの光の2つの波形の距離を測定することにより、厚みの測定が可能になります。

ヒント
ガラスの厚みを測定する際は、ガラス固有の屈折率を考慮する必要があります。
CDXとCD5シリーズには、あらかじめ厚みがわかっているガラスをティーチングすると屈折率が自動で設定される機能を装備しているので、屈折率の設定を簡単に行うことができます。
<測定可能な厚み>
何mm~何mmの厚みのガラスを測定できるかは、機種によって異なります。下記は機種ごとの最小厚みと最大厚みの代表例です。
CDXシリーズ
型式 最小 最大
設定:標準 設定:薄ガラス
CDX-L15 0.18mm 0.08mm 1.0mm
CDX-LW15 0.15mm 0.06mm 1.0mm
CDX-30 0.6mm 0.18mm 5.0mm
CDX-W30 0.6mm 0.18mm 5.0mm
CDX-85 2.0mm 0.50mm 10.0mm
CDX-W85 2.0mm 0.50mm 10.0mm
CD5シリーズ
型式 最小 最大
CD5-L25 0.2mm 2.0mm
CD5-LW25 0.3mm 2.0mm
CD5-30 0.7mm 5.0mm
CD5-W30 0.9mm 5.0mm
CD5-85 2.0mm 20.0mm
CD5-W85 2.0mm 20.0mm
CD33シリーズ
型式 最小 最大
CD33-L30□ 0.7mm 4.0mm
CD33-L50□ 2.0mm 10.0mm
CD33-L85□ 4.0mm 20.0mm
測定値に誤差が大きい場合は
測定値に誤差が大きい場合は、下記の方法で誤差を小さくすることが可能です。

<方法①:設置角度の微修正>
光軸を斜めにして測定していますので、設置角度によって測定値が変化します。設置角度を変化させて、誤差が最小になる位置で固定してください。
<方法②:キャリブレーションで調整>
キャリブレーション機能が内蔵されているCD5シリーズやCDXシリーズなら、測定値を実際の距離の値に合わせ込むことが可能※です。測定範囲内の任意の”測定値A”と”測定値B”に、正しい値である”修正値A”と”修正値B”を入力することで測定値を修正します。

※CD33シリーズではUQ1-02が必要です。



推奨機種
透明体の高精度測定を実現したレーザ変位センサ
「CDXシリーズ」
CDXシリーズなら、最高0.01μmの分機能で測定が可能。透明体を高精度で測定することができます。
またWEBサーバの搭載により、測定値のモニタや設定の確認・変更がブラウザ上で簡単に行えるので、専用のPCソフトやコントローラが不要。ローコストで導入いただけます。
CDXシリーズ


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