【2021年版】レーザー変位計メーカー11社一覧

レーザー変位計のメーカー11社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。

レーザー変位計とは？
レーザー変位計のメーカー11社一覧

レーザー変位計とは

レーザー変位計は対象物の高さ、位置、もしくは距離を非接触で計測を可能とする計測機器です。他にも、厚み、幅や寸法測定にも用いられ、用途に応じて、様々なパラメータを計測することができます。焦点を共有するセンサーやレーザー三角測量センサーは、厚みや幅などの複数ポイントの計測を行うことが可能です。用途に応じて様々な計測が可能であることから、生産・製造から研究・開発までと、幅広いシーンで活用されています。

レーザー変位計の使用用途

レーザー変位計は非接触で、ミクロン単位での高精度の計測が可能で、応答時間が短いという特徴を有しています。また、従来測定困難であった回転体の測定や狭い場所での測定が、レーザー変位計の出現により容易になりました。

このような特徴を有しているレーザー変位計は、自動車、半導体、電機・電子、鉄鋼・金属、医療関係と様々な業界で使用されています。自動車では部品受入、組み立て、製品の良否判定まで、製品が完成するまで長いフローで活用されています。

レーザー変位計の原理

レーザー変位計の測定原理は、三角測量を利用したものです。主な部品構成としては、投光部と受光部に分かれています。投光部は投光素子と投光レンズ、受光部はリニアイメージセンサと受光レンズで構成されています。これらの部品を利用して、対象物の測量を行い、変位量の検出を行います。

測定原理は以下のとおりです。まず、投光部の投光素子からの光が投光レンズにより集光され、対象物に投影されます。光の一部は対象物を反射して、受光部の受光レンズを通して、リニアイメージセンサに光が届きます。ここでリニアイメージセンサ上に光のスポットができ、対象物の位置を検知します。対象物が移動すると、リニアイメージセンサ上の光スポットが移動するため、この移動量を検知して対象物の変位量を検出します。

リニアイメージセンサの他に、PSD(Position Sensitive Device)と呼ばれる位置検出素子を利用したものもあります。

レーザー変位計の使い方

レーザー変位計の使い方には様々なものがありますが、代表的なものに寸法測定、変位測定、形状測定があります。

寸法測定とは、厚み測定や段差測定、内外径測定など、静止状態での寸法測定を行います。基準面までの距離と測定面までの距離を測定し、その差分を寸法として出力します。

変位測定とは、動的測定を言い、振動する物体の振幅や、回転体の振れ測定などがあります。一定のサンプリング周期で測定点までの距離を測定し、その最大最小値から変位量を求め出力します。

形状測定とは、面の平坦度、弯曲面の弯曲度などを測定します。複数箇所の距離を測定し、測定点の座標と測定値から測定範囲の形状を出力します。

駆動機構にセンサーヘッドを取り付けて使用する場合、固定と比べ剛性が劣る為、振動などの外乱を受けやすくなります。そのため、高精度測定では、センサーヘッドを剛性の高い固定スタンドに取付、測定物を動かす方法が一般的です。

レーザー変位計の精度

レーザー変位センサーの精度はセンサー特性と外部環境によって変化します。

センサーの特性には、分解能だけでなく、直線性、温度特性、などがあり、精度はこれらを全て考慮して算出します。

例えば、分解能が±1 μm、直線性が±0.2％F.S（測定範囲20 mm）、温度特性が±0.08％F.S/℃（測定温度範囲1 ℃）とした場合、直線性は20 mm×0.1％＝0.02 mmとなり、温度特性は20 mm×0.08 ％＝0.016 mmとなります。これらを合計すると±0.037 ｍｍとなり、これが測定精度ということになり、ミクロン単位の測定はできないことになります。

このように分解能が高くても、直線性や温度特性が悪い場合には正確な測定ができません。高精度測定をする場合には、測定範囲が小さく直線性が良いセンサーを使用し、温度変化のない環境で測定する方が良いということになります。

また、測定物の色や表面状態でも測定値が変化する場合もあるので、測定物の状態にあったセンサーを選択することも必要です。

参考文献
https://www3.panasonic.biz/ac/j/service/tech_support/fasys/tech_guide/measurement/laser/index.jsp
https://www.keyence.co.jp/products/measure/
https://www.keyence.co.jp/ss/products/measure/select/
https://ac-faq.industrial.panasonic.com/jp/faq_detail.html?id=5914