40
日本語 英 語 中国語
電子式 Electronic type
電磁誘導 Electromagnetic induction
て
︱
電磁リレー Electromagnetic relay
と
転送 Transfer
伝送遅れ Transmission delay
伝動機構 Power train
転送速度 Transfer speed
伝送損失 Transmisson loss
伝送帯域 Transmission band
電池 Battery
伝熱 Heat transfer
電熱 Electric heating
伝票 Slip
貼付 Paste
電流 Current
電流プローブ Current probe
透過型 Thrubeam
同期 Synchronization
同期方式 Synchronization mode
投光器 Transmitter
投光レンズ Transmitter lens
動作寿命 Operating life
動作レベル Operating level
同軸ケーブル Co-axial cable
同軸反射 Coaxial reflective
同軸落射 Coaxial vertical
等速 Constant speed
到着確認 Arrival confirmation
導電率 Electrical conductivity
動特性 Dynamic characteristics
測定原理
■ / Operating Principle /
■ When using an Fθ lens
■ F レンズを使用した場合
θ
■
An Fθ lens is designed to make the
Fθレンズは、
２枚のレンズ面の曲率を変える
scanning rate at the periphery of the
ことによ レンズ周辺部と中心部で走査速
り、
lens equal to the rate at the center of the
度が一定になるように設計されたものです。 lens, by combining two lenses with
different curvatures. Using an Fθ lens
F レンズの採用によ 物体に遮られる影の
θ り、
enables the outer dimension of a target
部分の時間を測定すれば、物体の外径寸法
to be measured based on the timing of
が求められるようになっています。
the shadow produced due to laser beam
interruption by the target.
一定角度で動く
Shifts at a constant angle
A
θ
B θ 等速円運動
Uniform circular motion
A=B
ポ ゴン ラー
リミ
Polygon mirror
コ メ レンズ θ
リ ータ （F レンズ）
Collimator lens (Fθ lens)
CCD方式 CCD method
The visible beam emitted from the
投光側の可視光半導体レーザ素子から放射
semiconductor laser diode in the
された赤色のレーザ光は、投光レンズで平行
transmitter converges into a parallel
光として送り出されます。この平行光は、受光 beam through the transmitter lens and is
側のバンドパスフィルタを通過し、受光側に transmitted. The parallel beam passes
through the band-pass filter in the
内蔵されている一次元のCCDイ ージセンサ
メ
receiver, and is received by the one-
によって受光されます。 dimensional CCD image sensor or
そして物体が平行な光を遮ると物体の大きさ photodiode in the receiver.
When the laser beam is interrupted by a
に比例した影が受光部に生じます。この影
target, a shadow with an area
の大きさや位置をCCDイ ージセンサが ８
メ ７０
proportional to the target size is
回／秒で走査、演算し物体の寸法、位置とし projected onto the receiver. The CCD
image sensor scans and calculates the
て測定します。
shadow area and position at a 780 c/s
sampling rate to measure target
dimension or position.
投光レンズ
バンドパスフ ルタィ
Transmitter lens Band-pass filter
赤色半導体レーザ 投光器 測定対象物 受光器 CCDイ ージセンサ
メ
Semiconductor laser Transmitter Target Receiver CCD image sensor
6
透過型寸法測定器大全
Vol. 1 透過型寸法測定器の検出原理
■ 概要
透過型寸法測定器とは、測定対象物の幅や位置を検出・測定するセンサのことをいいます。
検出原理にはCCD方式、レーザスキャン方式、光量判別方式があります。
■ CCD方式（キーエンス製 GV-Tシリーズ）
平行光レンズ
反射ミラー
L-CCD
測定対象物
GV-T
多波長レーザ光
シリーズ
受光部 投光部
CCD方式は、光源から多波長のレーザを均一な平行光にして照射させます。CCD上で受光した光の明暗のエッジ位置
を検出し、外径などの測定値とします。
メリット①影の位置で認識するので耐環境性能が高い。
→CCDを使用しているのでフォトダイオードと違い、原理上汚れなどの影響を受けません。
メリット②高精度に外径、エッジ測定が可能。
→多波長レーザ光+並列演算チップの採用、更に駆動部がありませんので高精度に寸法測定が可能です。
■ 光量判別方式
受光レンズ 投光レンズ
受光素子
測定対象物
（フォトダイオード）
受光部 投光部
光量判別方式は、光源からのレーザを均一な平行光にして照射させます。フォトダイオード上で受光した光の明暗を光
量変化として捉え、アナログ電圧出力として出力することにより、外径などの測定値とします。
■ レーザスキャン方式
受光レンズ 投光レンズ
反射ミラー
受光素子
測定対象物
モータ
受光部 投光部
ポリゴンミラー
レーザスキャン方式は、光源からのレーザをモータにより回転するポリゴンミラーに照射させることで、測定範囲をスキャ
ンし、受光素子に到達させます。スキャンさせたレーザ光の明暗の時間差を測定することにより、外径などの測定値とし
ます。
ＭＥＭＯ
お問い合わせはこちらからどうぞ
株式会社 キーエンス 0120-66-3000
www.keyence.co.jp/switch/laser 最寄りの営業所につながります
1
3 レーザ 変 位セン サの 動 作原 理
共焦点測定方式
レーザ光は音叉により高速に上下する対物レンズを通り、対象物上で焦点を
結びます。その時の反射光はピンホールの位置で一点に集光され受光素子に
入光します。入光した瞬間の対物レンズの位置をセンサで測定することで、対
象物までの距離を材質・色・傾きの影響を受けず正確に測定します。
対象物上でピントが合わない時 対象物上でピントが合った時
半導体 レーザ 半導体 レーザ
受光素子 受光素子
ピンホール ピンホール
受光量小 受光量大
音叉 音叉
センサ センサ
受光した光がピンホールを 受光した光がピンホールを
ほとんど通過していません。 通過しています。
三角測距方式
投光されたレーザ光は、対象物の表面で拡散反射します。 その反射光の一部
を受光レンズで集光し、CCD上に結像させます。対象物が変位すると、 拡散
反射光の集光する角度が変化し、 CCD上の結像位置が移動します。それを検
出することによっ 対象物の変位量を測定します。
て、
2
受光用CCD上を
半導体レーザ
スポ トが移動
ッ
投光レンズ
CCD
1
受光レンズ
対象物の位置
（距離）が変わると
対象物
9
1
3 レーザ 変 位セン サの 動 作原 理
共焦点測定方式
レーザ光は音叉により高速に上下する対物レンズを通り、対象物上で焦点を
結びます。その時の反射光はピンホールの位置で一点に集光され受光素子に
入光します。入光した瞬間の対物レンズの位置をセンサで測定することで、対
象物までの距離を材質・色・傾きの影響を受けず正確に測定します。
対象物上でピントが合わない時 対象物上でピントが合った時
半導体 レーザ 半導体 レーザ
受光素子 受光素子
ピンホール ピンホール
受光量小 受光量大
音叉 音叉
センサ センサ
受光した光がピンホールを 受光した光がピンホールを
ほとんど通過していません。 通過しています。
三角測距方式
投光されたレーザ光は、対象物の表面で拡散反射します。 その反射光の一部
を受光レンズで集光し、CCD上に結像させます。対象物が変位すると、 拡散
反射光の集光する角度が変化し、 CCD上の結像位置が移動します。それを検
出することによっ 対象物の変位量を測定します。
て、
2
受光用CCD上を
半導体レーザ
スポ トが移動
ッ
投光レンズ
CCD
1
受光レンズ
対象物の位置
（距離）が変わると
対象物
9
レーザ式変位センサ
■ / Laser displacement sensor /
レーザ式変位センサの測定原理 Semiconductor laser displacement
sensors and meters
Semiconductor laser displacement sensors
三角測量を応用した方式で、発光素子と受光
and meters comprise a light-emitting
素子の組み合わせで構成されています。発光
element and a light-receiving element and
素子には、半導体レーザが用いられています。 detect targets using triangulation. A
semiconductor laser is used as the light-
受光素子には光位置検出素子（PSD）や電
emitting element. A position-sensitive
荷結合素子（CCD）などが使われます。半導
detector (PSD) or a charge-coupled device
体レーザの光は投光レンズを通し集光され、 (CCD) is used as the light-receiving element.
測定対象物に照射されます。 して、
そ 対象物 A lens focuses the beam on the target.
The target reflects the beam back through
から拡散反射された光線の一部は受光レンズ
the lens where it is focused on the light-
を通して受光素子上にスポッ を結びます。
ト そ receiving element, forming a beam spot. The
の対象物が移動するごとにスポットも移動す beam spot moves as the target moves.
Displacement can be determined by
るので、
そのスポットの位置を検出することで
detecting the movement of the beam spot.
対象物までの変位量を知ることができます。
表面反射とセンサヘッド構造 Surface reflection and sensor head
Light beams reflected by a target's
対象物体からの表面反射光は、拡散反射成
surface comprise diffuse-reflective and
分と正反射成分に分けて考え こ がで ま
る と き す。
specular-reflective components.
これらの反射光は、対象物体の材質や表面 The ratio of the diffuse-reflective
component to the specular-reflective
状態によって異な 鏡面体や光沢のある物
り、
component depends on the material or
体では正反射成分が、 して一般的な表面
そ
surface of the target. Mirror-surfaced or
をもつ物体では拡散反射成分が支配的にな shiny targets mainly reflect specular
ります。 components; targets with a dull surface
mainly reflect diffuse components.
そこで当社は、超高精度変位計では対象物
KEYENCE's ultra-high-resolution
体は鏡面体や鏡面に近いことが多いため、 displacement meters are designed for
正反射成分を受光するセンサ構造にしてい specular-reflective targets, as many
targets have mirrorlike or shiny surfaces.
ます。また、一般的な物体を対象とする変位
General-use displacement meters for
計では拡散反射成分を受光するセンサ構造
long distance measurement of
にして、
より長い測定距離が可能となるよう diffusereflective targets are also
available.
にしています。
• Sensor head configuration
• センサヘッドの構造
① 駆動回路 ① Drive Circuit
② 半導体レーザ ② Semiconductor laser
③ 投光レンズ ③ Transmitter lens
④ 変位 ④ Displacement
⑤ 測定対象物 ⑤ Target
⑥ 基準位置 ⑥ Reference distance
⑦ 受光レンズ ⑦ Receiver lens
⑧ 受光素子 ⑧ Light-receiving element
⑨ 信号増幅回路 ⑨ Amplifier
⑨
①
②
③
⑧
⑦
④ ⑥
⑤
• センサヘッドの受光部形状 • Sensor head design and operating
principle
正反射受光型. 拡散反射受光型
（超高精度タイ プ） （高精度 長距離タイ
・ プ）
Specular-reflective receiver Diffuse-reflective receiver
(Ultra-high-resolution type) (Long distance, high-resolution types)
6
Q3
レーザ 変 位 計 で 対 象 物 の 厚 み 測 定を検 討していますが 、
対 象 物 表 面 に 微 細 な 表 面 凹 凸 があります 。
どのような 機 種を
選 定 すれば 良 いですか？
レーザ変 位 計でワイドスポットタイプを選 定ください。
A3 レーザ変 位 計のレーザスポットには、
『ワイドスポットタイプ』 『小スポッ
と トタイプ』があります。
弊社ではワイドスポット化するために投光レンズに新設計のシリンドリカルレンズを使用しています。
ワイド スポット シリンドリカルレンズ
レーザスポットを
70μm 70μm ワイド化する
特殊形状レンズ
（cylindrical＝円筒状の）
1100μm
ワイドスポットタイプ
・粗 面ワークの微 細な表 面 凹 凸による乱 反 射を平 均 化し、 定データのばらつきを防ぎます。
測
・黒ゴムなど、 射 率の低いワークにも効 果を発 揮します。
反
0.025
ワイ レーザ
ド スポ ト
ッ レーザ ワイ レーザ
ド
0.020
従来品
0.015
0.010
測
定 0.005
乱反射
値 0.000
-0.005
［mm］
-0.010
-0.015
-0.020
スポ ト幅内で反射光を平均化｡
ッ -0.025
面粗度の影響を軽減します｡ 0 スキャニング移動距離
スキ ン分解能比較
ャ
小スポットタイプ
・最 小３ μの極 小スポッ
０ トにより、 小ワークを確 実に検出します。
微
・形 状 測 定に最 適です。
236 光スケールセンサ
VP ※CE適合機種についてはP.1135∼
光 電 非接触で測長する光スケールセンサ
セ ン
サ お問い 合せはお電 話でもどうぞ
「VPシリーズについて」とお伝えください
専 門 の 担 当が 承ります
0120-66-3000
C ADデータダウンロードはこちら
www.keyence.co.jp
9205 go
2D CAD→9205／ 3D CAD→9206
4 桁ナンバー入力で簡単アクセス！
キーエンスホームページでKeyコード専用入力欄にナン
バーを入力すれば、目的の情報へダイ トにアクセス。
レク
■ 商 品構成
■ 動 作原理
0.5mmピ チの専用スケール上に赤色光を
ッ 専用スケール
センサと専用カウンタで構成されています。 照射し、 反射してきたスケールの像を Ｃ ラ
ＣＤ 拡大
インセンサで図のよ うに分解します。 同時に
5目盛検出しますか ら精度が高く スケールの 0.5mm
（スケールピッチ）
汚れなどにも強くなっ
センサヘッド
ライ ンセンサ
ています。 ラインセンサの 個分は25μm
１
ラインセンサ
投光LED ラインセンサ
A相
投光レンズ 受光レンズ スケールが移 動すると右の
専用カウンタ B相
図のよ うに2相出力を形成し
センサ 25μm
0.1mmで1パルス出力します。 0.1mm
■ 特 長
専用スケールをセンサで読み取る簡単設計 スケール取付け自由自在
貼り付けたスケールの移動量を2相パルスで出力します。 フレキシブルなテープ状のスケールと、円スケールを用意しました。
センサとスケール間の距離は8mm±10％と広いためシビアな タテ ヨコ
設定が不要です。従来の目盛を読み取るスケールに比べ、 ピー
ス
ディ しかも正確な位置合わせができます。
に、
円周上 円スケール
236
変位センサ測定原理 テク
・ ノロジー
レーザ非接触式（反射）
共焦点測定方式 ― LT-9000シリーズ 三角測距方式 ― LK-G LKシリーズ
― ―
・ 投光されたレーザ光は、対象物の表面で拡散反射します。 その反射光の一部
レーザ光は音叉により高速に上下する対物レンズを通り、対象物上で焦点を結
を受光レンズで集光し、CCD上に結像させます。対象物が変位する 拡散反
と、
びます。その時の反射光はピンホールの位置で一点に集光さ れ受光素子に入
射光の集光する角度が変化し、 CCD上の結像位置が移動します。それを検出
光します。入光した瞬間の対物レンズの位置をセンサで測定するこ とで、対象
する とによ
こ って、対象物の変位量を測定します。
物までの距離を材質 色 傾きの影響を受けず正確に測定します。
・・ 表面状態をセンシングABLE※
対象物上でピントが合わない時 対象物上でピントが合った時
対 象物表面をセンシング してレーザ光量を最適に調整。 発光時間、 パワー、
半導体 レーザ 半導体 レーザ
CCD増幅率をイ リ ン
ンテ ジェ トに制御します。※ABLE＝Active Balanced Lasercontorol Engine
対象物にともなうレーザ発光時間とレーザパワー
2
受光素子 受光素子
受光用CCD上を
半導体レーザ
ピンホール ピンホール
スポ トが移動
ッ 鏡面板 黒ゴム
投光レンズ
受光量小 受光量大
音叉 音叉
1 CCD 反射率
高 低
対象物の位置 受光レンズ
（距離）が変わると 発光パワー レーザ
パワー
センサ センサ 対象物 レーザ
大
パワー
小
受光した光がピンホールを 受光した光がピンホールを
発光時間 短
： 発光時間 長
：
ほとんど通過していません。 通過しています。
実現したメ ッ
リト 実現したメ ッ
リト
透明体 膜厚測定が可能
・ あらゆるワークに対応 抜群の角度特性
光沢面 黒色体も測定可能
・ ワーク表面の粗さ、 傾きなどによる測定
色、 ガラスやコーティング材などの透明体も一方向 光沢のある金属、 反射光量の少ない黒ゴム、 角度のついた対象物はもちろん、
さまざまな
誤差がな 、
く 高精度に変位を測定で ます。
き から高 精 度に測 定できます。（ウェット状 態 色柄物など、多彩なワークでも安定した測定 形状の対象物でも安定検出が可能です。
で測定する事もできます。 ） が可能となり した。
ま
上記１ ２の各界面で
と
レーザ光
Ｚ 反 射するレーザ光 の
1 膜
方
ング） 距離の差を測定する。
向 （コーティ 金属板 黒ゴム
膜厚
2
素材
オトリー
ー コ メ ト方式 ― LAシリーズ 光波測距方式 ― LFシリーズ
― ―
レーザ発光素子から照射後、 リ ータ
コ メ レンズで平行に変換された平行レーザ センサ部から特定の周波数で強度変調をかけたレーザ光を測定対象物に
光は、対象物に反射し、受光レンズで集光され、
そのレンズの焦点距離上に 照射します。レーザ光が測定対象物に反射して返ってくるまでの時間は、
あるＣＣＤ素子に結像します。この時の結像位 置は、照射レーザ光と対象 距離に応じて変化し、 投光信号と受光信号位相差が生じます。この位相差
物の構成角によって変化するため、 対象物の傾きが変化す と Ｃ
る Ｃ Ｄ上の結 を検出することによって測定対象物の変位を算出することができます。
像位置も変化します。この変化量を角度換算することにより測定値を求めます。 投光ミラー
バンドパスフ ルター
ィ 受光レンズ
フ ト オー
ォ ダイ ド
レーザー発光素子 拡散反射光
コ メ レンズ
リ ータ
受
受光回路
光
素
A
子
位相差比較回路
ハーフ ラー
ミ D C
C
変 P
C レーザビーム
換 U
受光レ ズ D
ン 高周波発振回路
器
測定 投光レンズ
対象物 対象物
レーザダイ ド
オー
実現したメ ッ
リト
実現したメ ッ
リト
あいまいさを完全排除 長距離でも高精度に測定 （代表例）
理 3.0
従来、目視に頼っていたオートコリメータ 長距離の遠近に精度が影響されず、安定
想
の角度計測に代り、これまでにない正確 した測定が可能です。 直 2.0
な自動測定を実現しました。 線 1.0
と
の 0.0
ズ
レ −1.0
−2.0
−3.0
1400
1000
距離（mm）
4 www.keyence.co.jp/henni
変位センサ測定原理 テク
・ ノロジー
レーザ非接触式（反射）
共焦点測定方式 ― LT-9000シリーズ 三角測距方式 ― LK-G・LKシリーズ
― ―
投光されたレーザ光は、対象物の表面で拡散反射します。 その反射光の一部
レーザ光は音叉により高速に上下する対物レンズを通り、対象物上で焦点を結
を受光レンズで集光し、CCD上に結像させます。対象物が変位する 拡散反
と、
びます。その時の反射光はピンホールの位置で一点に集光さ れ受光素子に入
射光の集光する角度が変化し、 CCD上の結像位置が移動します。それを検出
光します。入光した瞬間の対物レンズの位置をセンサで測定するこ とで、対象
する とによ
こ って、対象物の変位量を測定します。
物までの距離を材質 色 傾きの影響を受けず正確に測定します。
・・ 表面状態をセンシングABLE※
対象物上でピントが合わない時 対象物上でピントが合った時
対 象物表面をセンシング してレーザ光量を最適に調整。 発光時間、 パワー、
半導体 レーザ 半導体 レーザ
CCD増幅率をイ リ ン
ンテ ジェ トに制御します。※ABLE＝Active Balanced Lasercontorol Engine
対象物にともなうレーザ発光時間とレーザパワー
2
受光素子 受光素子
受光用CCD上を
半導体レーザ
ピンホール ピンホール
スポ トが移動
ッ 鏡面板 黒ゴム
投光レンズ
受光量小 受光量大
音叉 音叉
1 CCD 反射率
高 低
対象物の位置 受光レンズ
（距離）が変わると 発光パワー レーザ
パワー
センサ センサ 対象物 レーザ
大
パワー
小
受光した光がピンホールを 受光した光がピンホールを
発光時間 短
： 発光時間 長
：
ほとんど通過していません。 通過しています。
実現したメ ッ
リト 実現したメ ッ
リト
透明体 膜厚測定が可能
・ あらゆるワークに対応 抜群の角度特性
光沢面 黒色体も測定可能
・ ワーク表面の粗さ、 傾きなどによる測定
色、 ガラスやコーティング材などの透明体も一方向 光沢のある金属、 反射光量の少ない黒ゴム、 角度のついた対象物はもちろん、
さまざまな
誤差がな 、
く 高精度に変位を測定で ます。
き から高 精 度に測 定できます。（ウェット状 態 色柄物など、多彩なワークでも安定した測定 形状の対象物でも安定検出が可能です。
で測定する事もできます。 ） が可能となり した。
ま
上記１ ２の各界面で
と
レーザ光
Ｚ 反 射するレーザ光 の
1 膜
方
ング） 距離の差を測定する。
向 （コーティ 金属板 黒ゴム
膜厚
2
素材
オトリー
ー コ メ ト方式 ― LAシリーズ 光波測距方式 ― LFシリーズ
― ―
レーザ発光素子から照射後、 リ ータ
コ メ レンズで平行に変換された平行レーザ センサ部から特定の周波数で強度変調をかけたレーザ光を測定対象物に
光は、対象物に反射し、受光レンズで集光され、
そのレンズの焦点距離上に 照射します。レーザ光が測定対象物に反射して返ってくるまでの時間は、
あるＣＣＤ素子に結像します。この時の結像位 置は、照射レーザ光と対象 距離に応じて変化し、 投光信号と受光信号位相差が生じます。この位相差
物の構成角によって変化するため、 対象物の傾きが変化す と Ｃ
る Ｃ Ｄ上の結 を検出することによって測定対象物の変位を算出することができます。
像位置も変化します。この変化量を角度換算することにより測定値を求めます。 投光ミラー
バンドパスフ ルター
ィ 受光レンズ
フ ト オー
ォ ダイ ド
レーザー発光素子 拡散反射光
コ メ レンズ
リ ータ
受
受光回路
光
素
A
子
位相差比較回路
ハーフ ラー
ミ D C
C
変 P
C レーザビーム
換 U
受光レ ズ D
ン 高周波発振回路
器
測定 投光レンズ
対象物 対象物
レーザダイ ド
オー
実現したメ ッ
リト
実現したメ ッ
リト
あいまいさを完全排除 長距離でも高精度に測定 （代表例）
理 3.0
従来、目視に頼っていたオートコリメータ 長距離の遠近に精度が影響されず、安定
想
の角度計測に代り、これまでにない正確 した測定が可能です。 直 2.0
な自動測定を実現しました。 線 1.0
と
の 0.0
ズ
レ −1.0
−2.0
−3.0
1400
1000
距離（mm）
6 www.keyence.co.jp/henni
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