1点の高さを測る
測定例：ディスペンサの高さ測定
用途から選ぶ
高さ・段差
高さ測定器／段差測定器をお探しの方へ
高さ・段差測定の最適な測り方は、対象物の形状、測定器の種類、設置環境など、いくつかの要素から選択することが重要です。適さない機器を選定してしまうと、必要な精度が出なかったり、運用工数アップに繋がってしまいますので、避けたいものです。このページでは高さ測定器／段差測定器をお探しの方が、迷わずに最適な測定器に辿り着けるよう、ナビゲートいたします。
「高さ・段差」の測り方
「高さ・段差」の最適な測り方を測定器のご提案とあわせて紹介します。
距離が近い2点の高さ（段差）を上から線で測る
測定例：コネクタの端子高さ測定
最適な測定器反射型2次元レーザ変位計
ラインレーザが当たった箇所の断面形状を取得し、その形状から段差を測定します。
- A
- 測定ポイント
- B
- 段差
- C
- 基準ポイント
基準ポイントに対する、測定ポイントの高さの差を測定します。
POINT
ワークが傾いている場合でも、傾き補正機能があれば、正確な段差が計測できます。
-
2次元三角測距方式
ラインレーザによる多点測定
世界最速 64000撮像／秒 -
マルチカラー共焦点方式
直線性：±0.09um
超小型レーザ同軸変位計
距離が近い2点の高さ（段差）を上から面で測る
測定例：BGAのボール高さ測定
最適な測定器反射型3次元レーザ変位計
MAX10×10mmの測定エリアに対し、8万点の高さを瞬時に取得。
白色干渉原理のため、材質・色の影響ゼロ、死角の影響がゼロで、ミクロンオーダーの高精度測定を実現しました。
POINT
ワークが傾いている場合でも、面で形状を捉えることで自動補正がかけられます。
ミクロンオーダーの高精度測定を実現しました。
距離が遠い2点の高さ（段差）を測る
測定例：車高測定
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業界別お客様導入事例【高さ・段差編】
高さ測定における注意点
センサヘッドの傾きの影響について
対象物に対して光軸が垂直に当たっていない場合、高さの値は図1のように傾きθによる測定誤差が生じます。
θ＞0.8°では測定誤差が約0.01%になるため、影響が気になる場合には事前に補正を実施します。
傾きの補正は、マスタワークを１つ用意し、スケーリング設定により簡単に行えます。
透明体・鏡面体の場合について
透明体または鏡面体の対象物を三角測距方式で測定する場合、図２のように対象物に対して、投受光角αの半分だけセンサヘッドを傾けて設置する必要があります。
また、対象物が透明体の場合は、透明体の厚みが一定以上であることが安定測定のポイントです。厚みが薄い場合、透明体裏面からの反射光が表面高さの測定に影響し、測定値が低めにシフトすることがあります。
測定に影響しない厚みの限界値は、センサヘッドの種類や対象物の透明度、裏面の反射状態などによっても異なるので、メーカーに確認ください。
共焦点方式の場合は、対象物が透明体・鏡面体であったとしても、図3のようにセンサヘッドの設置を変更しなくても測定可能です。
段差測定における注意点
センサヘッドの傾きの影響について
対象物に対して2次元レーザ変位計の光軸が垂直に当たっていない場合、段差の値は図4のように傾きθによる測定誤差が生じます。
段差を測定する2点間の距離Xが離れるほど、測定誤差は大きくなります。
例えば、傾きθがわずか0.1°であっても、X=30mmとすると測定誤差は約50umにもなります。
そのため、段差測定時は傾き補正機能を使うのが一般的です。
透明体・鏡面体の場合について
段差測定面の少なくとも一方が透明体または鏡面体である場合、図5のように対象物に対して、投受光角αの半分だけセンサヘッドを傾けて設置します。
また透明体・鏡面体専用のヘッドを用いることが必須となります。
さらに対象物が透明体の場合、表面高さを正確に測定するためには、透明体の厚みが一定以上である必要があります。
厚みが薄い場合、透明体裏面からの反射光が表面高さの測定に影響し、測定値が低めにシフトすることがあります。
測定に影響しない厚みの限界値は、センサヘッドの種類や対象物の透明度、裏面の反射状態などによっても異なるので、メーカーに確認ください。
どちらがいいの！？ 接触 VS 非接触
柔かい対象物の測定
柔かい対象物の場合、接触すると凹んでしまい、その分が測定誤差になります。
非接触式であれば、柔かい対象物や液面など変形する対象物でも測定できます。
軽い対象物の測定
薄くて軽い対象物の場合、表面高さを正確に測るには対象物を抑えて浮き（空気の隙間）のない状態にする必要があります。
接触式の場合、接触子を対象物表面に押し当てることで浮きによる誤差をなくせるため、非接触式よりも適しています。
凹部の測定
非接触のレーザ変位計の場合、一般的に測定スポットは接触式よりも小さい（数um～数100um）ので、より狭い凹部の底面高さを正確に測ることができます。
まとめ
このページでは、ディスペンサやコネクタ端子・BGAのボール、自動車などの高さを測る方法と測定器の構造、さらに測定器を選定するときのポイントや注意点について説明しました。 それらをまとめると、以下の通りです。
- 反射型レーザ変位計は1点の高さを測定、複数箇所を測定する場合は複数台のセンサヘッド、またはワークの移動が必要。
- 反射型2次元レーザ変位計は、ラインレーザが当たった箇所の高さや段差が測定でき、ワークの位置ずれも補正して測定可能。
- 反射型3次元レーザ変位計は、死角のない測定が可能。ワークの材質や色、位置ズレの影響を受けることなくミクロンオーダーの高精度測定を実現。
- 最適な測定器の選定は、測定物の形状や透明度、位置合わせの精度がポイントになる。
測定する対象によって、その方法はさまざまです。最適な測定を行うには、それらの特徴を知り、正しく測定器を選定することが大切です。
このページで紹介した内容や、他のページに記載している測定の知識や事例についてまとめた資料「測り方がわかる 変位計/測定器 サポートガイド」は、下記からダウンロードできます。レーザ変位計のラインナップカタログとあわせてご覧ください。
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