CN110058249B - 光学测量装置及光学测量方法 - Google Patents

光学测量装置及光学测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110058249B
CN110058249B CN201811194957.9A CN201811194957A CN110058249B CN 110058249 B CN110058249 B CN 110058249B CN 201811194957 A CN201811194957 A CN 201811194957A CN 110058249 B CN110058249 B CN 110058249B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
light receiving
receiving amount
reflected light
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811194957.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110058249A (zh
Inventor
梶井阳介
的场贤一
近藤智则
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp filed Critical Omron Corp
Publication of CN110058249A publication Critical patent/CN110058249A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110058249B publication Critical patent/CN110058249B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • G01C3/08—Use of electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/20—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle
    • G01J1/28—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using variation of intensity or distance of source
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912—Receivers
    • G01S7/4913—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/50—Using chromatic effects to achieve wavelength-dependent depth resolution
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/4413—Type
    • G01J2001/4433—Peak sensing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

本发明提供一种光学测量装置及光学测量方法，可容易地去除在对象物的一部分中所测量的距离中可能产生的噪声。光学测量装置(100)具备：光源(10)，发出光；光接收部(40)，检测由对象物(TA)反射的反射光的光接收量；测量部(51)，根据反射光的光接收量，测量从光学测量装置(100)至对象物(TA)为止的距离；以及检测部(52)，检测反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的对象物(TA)的一部分。

Description

光学测量装置及光学测量方法
技术领域
本发明涉及一种光学测量装置及光学测量方法。
背景技术
作为此种光学测定装置，已知有如下者，其具备：光接收部，接收从投光部所投射的光并输出对应于光接收量的信号；设定部件，设定用于检测测定对象物的边缘位置的阀值；以及边缘提取部件，将根据光接收部的输出信号所获得的光接收量分布与由设定部件所设定的阀值的交点的位置作为大概边缘位置来求出(参照专利文献1)。在此光学测定装置中，使用者一面观看监视装置的显示部，一面在光接收量分布的最高水平与最低水平之间设定阀值，由此将光接收量分布与阀值的交点位置作为大概边缘位置来求出。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2002-277207号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
此处，当测量从装置至对象物为止的距离时，例如在对象物的端部的距离有时变成比实际的距离明显高的值(超越值)。在此情况下，装置的利用者恐存在有不小心使用到所测量的距离中产生的明显高的值、即噪声是与实际的距离不同的值的担忧。
为了去除所测量的距离中产生的噪声，现有技术是事先设定针对光接收量的阀值，当测量到距离时，在来自对象物的反射光的光接收量低于此阀值的情况下，去除所测量到的距离。
但是，除对象物的种类以外，反射光的光接收量也会根据距离的测量周期、装置或对象物移动时的移动速度等测量条件而大幅度变化。因此，在现有技术的方法中，必须针对每个对光接收量造成影响的测量条件设定阀值，而难以去除在对象物的端部所测量的距离中可能产生的噪声。
因此，本发明的目的在于提供一种可容易地去除在对象物的一部分中所测量的距离中可能产生的噪声的光学测量装置及光学测量方法。
[解决问题的技术手段]
本发明的一实施方式的光学测量装置具备：光源，发出光；光接收部，检测由对象物反射的反射光的光接收量；测量部，根据反射光的光接收量，测量从光学测量装置至对象物为止的距离；以及检测部，检测反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的对象物的一部分。
根据此实施方式，得以检测反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的对象物的一部分。此处，本发明的发明人发现每单位时间的光接收量与单纯的光接收量相比，因测量条件所引起的变化少，在每种对象物中大致为固定的值。因此，通过根据反射光的每单位时间的光接收量，而不针对每个测量条件设定阀值，可检测反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的对象物的一部分，当检测到此对象物的一部分时，可去除所测量的距离。因此，可容易地去除在此对象物的一部分中所测量的距离中可能产生的噪声。
在所述实施方式中，当检测部检测到对象物的一部分时，测量部也可以不测量距离。
根据此实施方式，当检测部检测到对象物的一部分时，不测量距离。由此降低利用者使用对象物的一部分中的距离中可能产生的噪声的值的风险。
在所述实施方式中，光包含多个波长成分，所述光学测量装置进一步具备有光学***，所述光学***使光产生沿着光轴方向的色差，并将产生了色差的光照射至对象物上，且将反射光聚光，光接收部可针对每个波长成分检测光接收量。
根据此实施方式，使包含多个波长成分的光产生沿着光轴方向的色差，并将产生了色差的光照射至对象物上，且将由对象物反射的反射光聚光，从而可针对每个波长成分检测光接收量。由此，可容易地实现白色共焦方式的光学测量装置，所述光学测量装置能去除在对象物的一部分中所测量的距离中可能产生的噪声。
在所述实施方式中，测量部也可以根据反射光的每个波长成分的光接收量分布中的峰值的光接收量来测量距离。
根据此实施方式，根据反射光的每个波长成分的光接收量分布中的峰值的光接收量来测量距离。由此，在反射光的每个波长成分的光接收量分布中，可抑制峰值以外的波长成分对距离造成的影响，并根据焦点聚集于对象物的峰值的光接收量来测量距离。因此，可稳定且高精度地测量从光学测量装置至对象物为止的距离。
在所述实施方式中，也可以进一步具备设定部，所述设定部在检测部未检测到对象物的一部分时，根据反射光的每单位时间的光接收量来设定阀值。
根据此实施方式，在未检测到对象物的一部分时，根据反射光的每单位时间的光接收量来设定阀值。此处，本发明的发明人发现，对象物的一部分中的反射光的每单位时间的光接收量，在每种对象物的材料中大致固定，且相较于对象物的一部分以外的反射光的每单位时间的光接收量为十分小的值。因此，通过根据未检测到对象物的一部分时、即为对象物的一部分以外时的反射光的每单位时间的光接收量设定为阀值，并对此阀值与反射光的每单位时间的光接收量进行比较，由此可容易地检测对象物的一部分。
在所述实施方式中，也可以是当检测部未检测到对象物的一部分时，设定部将反射光的每个波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量的1/10设定为阀值，当反射光的每个波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量小于阀值时，检测部可检测对象物的一部分。
根据此实施方式，未检测到对象物的一部分时，将反射光的每个波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量的1/10设定为阀值。另外，当每个波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量小于阀值时，可检测对象物的一部分。此处，本发明的发明人发现在对象物的一部分的反射光的光接收量分布中，焦点聚集于对象物的一部分的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量在每种对象物的材料中大致固定，在对象物的一部分以外的反射光的光接收量分布中，为比焦点聚集于此一部分以外的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量的1/10小的值。因此，将未检测到对象物的一部分时、即为对象物的一部分以外时的反射光的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量的1/10设定为阀值，并对此阀值与反射光的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量进行比较，由此可更容易地检测对象物的一部分。
另外，本发明的另一实施方式的光学测量方法是光学测量装置所使用的光学测量方法，其包括：光源发出光的步骤；光接收部检测由对象物反射的反射光的光接收量的步骤；测量部根据反射光的光接收量，测量从光学测量装置至对象物为止的距离的测量步骤；以及检测部检测反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的对象物的一部分的步骤。
根据此实施方式，根据反射光的每单位时间的光接收量，检测对象物的一部分。此处，本发明的发明人发现每单位时间的光接收量与单纯的光接收量相比，因测量条件所引起的变化较少，在每种对象物中大致为固定的值。因此，通过根据反射光的每单位时间的光接收量，而不针对每个测量条件设定阀值，可检测反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的对象物的一部分，当检测到此对象物的一部分时，可去除所测量的距离。因此，可容易地去除在此对象物的一部分中所测量的距离中可能产生的噪声。
在所述实施方式中，测量步骤也可以包括在检测对象物的一部分的步骤中，当检测部检测到对象物的一部分时，测量部不测量距离。
根据此实施方式，当检测部检测到对象物的一部分时，不测量距离。由此降低利用者使用对象物的一部分中的距离中可能产生的噪声的值的风险。
在所述实施方式中，也可以是光包含多个波长成分，所述光学测量方法进一步具备光学***使光产生沿着光轴方向的色差，并将产生了色差的光照射至对象物上，且光学***将反射光聚光的步骤，光接收部可针对每个波长成分检测光接收量。
根据此实施方式，使包含多个波长成分的光产生沿着光轴方向的色差，并将产生了色差的光照射至对象物上，且将由对象物反射的反射光聚光，从而可针对每个波长成分检测光接收量。由此，可容易地实现白色共焦方式的光学测量方法，所述光学测量方法能去除在对象物的一部分中所测量的距离中可能产生的噪声。
在所述实施方式中，测量步骤也可以包括测量部根据反射光的每个波长成分的光接收量分布中的峰值的光接收量来测量距离。
根据此实施方式，根据反射光的每个波长成分的光接收量分布中的峰值的光接收量来测量距离。由此，在反射光的每个波长成分的光接收量分布中，可抑制峰值以外的波长成分对距离造成的影响，并根据焦点聚集于对象物的峰值的光接收量来测量距离。因此，可稳定且高精度地测量从光学测量装置至对象物为止的距离。
在所述实施方式中，也可以进一步包括在检测对象物的一部分的步骤中，检测部未检测到对象物的一部分时，设定部根据反射光的每单位时间的光接收量来设定阀值的设定步骤。
根据此实施方式，当未检测到对象物的一部分时，根据反射光的每单位时间的光接收量来设定阀值。此处，本发明的发明人发现对象物的一部分中的反射光的每单位时间的光接收量在每种对象物的材料中大致固定，且相较于对象物的一部分以外的反射光的每单位时间的光接收量为十分小的值。因此，通过根据未检测到对象物的一部分时、即为对象物的一部分以外时的反射光的每单位时间的光接收量的设定为阀值，并对此阀值与反射光的每单位时间的光接收量进行比较，由此可容易地检测对象物的一部分。
在所述实施方式中，也可以是设定步骤包括在检测对象物的一部分的步骤中，当检测部未检测到对象物的一部分时，设定部将反射光的每个波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量的1/10设定为阀值，检测对象物的一部分的步骤包括当反射光的每个波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量小于阀值时，检测部检测对象物的一部分。
根据此实施方式，当未检测到对象物的一部分时，将反射光的每个波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量的1/10设定为阀值。另外，当反射光的每个波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量小于阀值时，可检测对象物的一部分。此处，本发明的发明人发现在对象物的一部分的反射光的光接收量分布中，焦点聚集于对象物的一部分的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量在每种对象物的材料中大致固定，在对象物的一部分以外的反射光的光接收量分布中，为比焦点聚集于此一部分以外的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量的1/10小的值。因此，将未检测到对象物的一部分时、即为对象物的一部分以外时的反射光的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量的1/10设定为阀值，并对此阀值与反射光的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量进行比较，由此可更容易地检测对象物的一部分。
[发明的效果]
根据本发明，可提供一种可容易地去除在对象物的一部分中所测量的距离中可能产生的噪声的光学测量装置及光学测量方法。
附图说明
图1是例示本实施方式的光学测量装置的概略结构图。
图2是例示所测量的距离与每单位时间的光接收量的关系图。
图3是例示本实施方式的光学测量装置所测量的距离与现有实施例的光学测量装置所测量的距离的关系的图表。
图4是例示传感器头的移动速度为5[mm/s]、测量周期为5[ms]时所测量的距离的图表。
图5是例示传感器头的移动速度为5[mm/s]、测量周期为1[ms]时所测量的距离的图表。
图6是例示传感器头的移动速度为5[mm/s]、测量周期为500[μs]时所测量的距离的图表。
图7是例示传感器头的移动速度为1[mm/s]、测量周期为5[ms]时所测量的距离的图表。
图8是例示传感器头的移动速度为1[mm/s]、测量周期为1[ms]时所测量的距离的图表。
图9是例示传感器头的移动速度为1[mm/s]、测量周期为500[μs]时所测量的距离的图表。
图10是例示传感器头的移动速度为5[mm/s]、测量周期为5[ms]时所测量的距离的图表。
符号的说明
10：光源
20：导光部
21：第1缆线
22：第2缆线
23：第3缆线
24：光耦合器
30：传感器头
31：准直透镜
32：衍射透镜
33：物镜
40：光接收部
41：准直透镜
42：衍射光栅
43：调整透镜
44：光接收传感器
45：处理电路
50：控制部
51：测量部
52：检测部
53：设定部
60：显示部
100：光学测量装置
L1、L2：光
TA：对象物
具体实施方式
参照附图对本发明的适宜的实施方式进行说明。再者，在各附图中，标注同一个符号者具有同一或相同的构成。
首先，参照图1对本实施方式的光学测量装置的构成进行说明。图1是例示本实施方式的光学测量装置100的概略构成的图。
如图1所示，光学测量装置100具备：光源10、导光部20、传感器头30、光接收部40、控制部50、及显示部60。光学测量装置100以规定的测量周期测量从此装置，具体而言，从传感器头30至对象物TA为止的距离。光学测量装置100也可以测量将某一位置作为基准的距离的变化、即位移。
光源10以发出包含多个波长成分的光的方式构成。光源10根据从控制部50输入的控制信号而动作，例如根据控制信号而变更光的光量。光源10例如包含白色发光二极管(Light Emitting Diode，LED)所构成，且产生白色光。但是，光源10所发出的光只要是包含覆盖光学测量装置100中所要求的距离范围的波长范围的光即可，并不限定于白色光。
导光部20是用于传播光者。导光部20例如具备：第1缆线(cable)21、第2缆线22、第3缆线23、及光耦合器24。
第1缆线21的一端(图1中为左端)与光源10进行光学连接。第2缆线22的一端(图1中为右端)与传感器头30进行光学连接。第3缆线23的一端(图1中为左端)与光接收部40进行光学连接。第1缆线21的另一端(图1中为右端)及第3缆线23的另一端(图1中为右端)、与第2缆线22的另一端(图1中为左端)经由光耦合器24而进行光学耦合。
光耦合器24将从第1缆线21所射入的光传送至第2缆线22中，并且将从第2缆线22所射入的光分割后分别传送至第1缆线21及第3缆线23中。再者，通过光耦合器24而从第2缆线22传送至第1缆线21中的光在光源10中终止。
光耦合器24例如包含熔接延伸型(熔融延伸型)的光耦合器所构成。另一方面，第1缆线21、第2缆线22、及第3缆线23例如分别包含光纤。各光纤可以是具有单一的芯的单芯，也可以是具有多个芯的多芯。
传感器头30是用于将光照射至对象物TA上者。另外，传感器头30也是用于将来自对象物TA的反射光聚光者。传感器头30例如具备：准直透镜31、衍射透镜32、及物镜33。
准直透镜31以将从第2缆线所射入的光转换成平行光的方式构成。衍射透镜32以使平行光产生沿着光轴方向的色差的方式构成。物镜33以将产生了色差的光集中照射至对象物TA上的方式构成。由于通过衍射透镜32来产生轴上色差，因此从物镜33照射的光针对每一波长而在不同的距离(位置)处具有焦点。
在图1所示的实施例中，表示了焦距相对长的第1波长的光L1、及焦距相对短的第2波长的光L2。第1波长的光L1的焦点在对象物TA的表面上聚集(聚焦)，另一方面，第2波长的光L2的焦点在对象物TA的跟前聚集(聚焦)。
由对象物TA的表面反射的光穿过物镜33及衍射透镜32后，由准直透镜31来聚光，并射入第2缆线22中。反射光中的第1波长的光L1的焦点在成为共焦的第2缆线22的端面上聚集，其大部分射入第2缆线22中。另一方面，其他波长的光的焦点在第2缆线22的端面上未聚集，而不射入第2缆线22中。射入第2缆线22中的反射光的一部分通过光耦合器24来传送至第3缆线23中，并射出至光接收部40中。
当第2缆线22为光纤时，第2缆线22的芯相当于针孔。因此，通过减小光纤的芯直径，将反射光聚光的针孔变小，可稳定地检测焦点聚集于对象物TA的表面上的波长的光。
另外，本实施方式的传感器头30相当于本发明的“光学***”的一实施例。
光接收部40是用于检测由对象物TA的表面反射并由传感器头30聚光的反射光的光接收量者。光接收部40例如具备：准直透镜41、衍射光栅42、调整透镜43、光接收传感器44、及处理电路45。
准直透镜41以将从第3缆线所射入的光转换成平行光的方式构成。衍射光栅42以将此平行光针对每个波长成分进行分光(分离)的方式构成。调整透镜43以调整经分光的波长不同的光的光点直径的方式构成。
光接收传感器44以对于经分光的光可针对每个波长成分检测光接收量的方式构成。光接收传感器44包含多个光接收元件所构成。各光接收元件对应于衍射光栅42的分光方向而一维地排列。由此，各光接收元件对应于经分光的各波长成分的光来配置。再者，各光接收元件也可以在包含衍射光栅42的分光方向的检测面上二维地排列。
各光接收元件根据从处理电路45输入的控制信号，与在规定的曝光时间的期间内所接收的光的光接收量相应地蓄积电荷。而且，各光接收元件根据从处理电路45输入的控制信号，在曝光时间以外、即非曝光时间的期间内输出与所蓄积的电荷相应的电信号。由此，在曝光时间内所接收的光接收量被转换成电信号。
处理电路45以对利用光接收传感器44的光接收进行控制的方式构成。另外，在处理电路45中，以对从光接收传感器44的各光接收元件输入的电信号进行输出至控制部50的信号处理的方式构成。处理电路45例如包含放大电路与模拟/数字(Analog-to-Digital，A/D)转换电路所构成。放大电路将从各光接收元件所输入的电信号分别以规定的增益放大。而且，A/D转换电路对经放大的各光接收元件的电信号进行标本化、量子化、及符号化来转换成数字信号。由此，各光接收元件所检测到的光接收量被转成数字值。
控制部50以对光学测量装置100的各部的动作进行控制的方式构成。控制部50例如包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等微处理器、及只读存储器(ReadOnly Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、缓冲存储器等存储器所构成。控制部50以例如具备测量部51、检测部52、及设定部53作为其功能结构。
测量部51以根据反射光的光接收量测量从光学测量装置100至对象物TA为止的距离，详细而言，从传感器头30至对象物TA为止的距离的方式构成。在图1所示的实施例中，此距离为Z轴方向的距离。具体而言，测量部51从由光接收传感器44的各光接收元件所输出的电信号中获得对象物TA的反射光的每个波长成分的光接收量分布。而且，测量部51根据此光接收量分布中的峰值的波长来测量距离。
如上所述，由于从传感器头30至焦点聚集的点为止的距离会根据波长而不同，因此从光接收传感器44所获得的光接收量分布中的峰值的波长是从传感器头30照射，且为焦点在对象物TA上聚集的光的波长。而且，此波长对应于从传感器头30至对象物TA为止的距离。在图1所示的实施例中，焦点在对象物TA的表面上聚集的第1波长的光L1被显示为光接收量分布的峰值的波长。
波长与距离的关系(对应)事先存储在控制部50的存储器等中。测量部51通过参照此关系，而根据反射光的光接收量分布中的峰值的波长成分来测量距离。由此，在反射光的每个波长成分的光接收量分布中，可抑制峰值以外的波长成分对距离造成的影响，并根据焦点聚集于对象物TA的峰值的波长成分来测量距离。因此，可稳定且高精度地测量从光学测量装置100至对象物TA为止的距离。
检测部52以检测反射光的每单位时间的光接收量小于后述的阀值的对象物TA的端部的方式构成。每单位时间的光接收量是以光接收量除以曝光时间来求出。
此处，参照图2及图3并说明对象物TA的端部的检测。图2是例示所测量的距离与每单位时间的光接收量的关系图。在图2的图表中，横轴为图1中所示的X轴方向的位置，一侧的纵轴(图2中为左侧的纵轴)为利用光学测量装置100所测量的距离，另一侧的纵轴(图2中为右侧的纵轴)为光接收量/曝光时间。图3是例示本实施例中光学测量装置100所测量的距离与现有实施例的光学测量装置所测量的距离的关系的图表。在图3中，横轴为图1中所示的X轴方向的位置，纵轴为利用光学测量装置100或现有实施例的光学测量装置所测量的距离。另外，图2及图3中的距离是指相对于对象物TA，使传感器头30或现有实施例中的传感器头在图1中所示的X轴方向上移动来测量。
如图2所示，在对象物TA的一侧的端部(图2中为左端部)，在由虚线表示的测量部51所测量的距离中产生了噪声(超越值)。另一方面，由实线表示的光接收量/曝光时间、即每单位时间的光接收量在此一侧的端部大致为固定的值。此处，发明人发现每单位时间的光接收量与单纯的光接收量相比，因测量条件所引起的变化较少，在每种对象物中大致为固定的值。因此，通过根据反射光的每单位时间的光接收量，而不针对每个测量条件设定阀值，可检测反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的对象物TA的端部，当检测到对象物TA的端部时，可去除所测量的距离。因此，可容易地去除在对象物TA的端部所测量的距离中可能产生的噪声。
测量部51以如下方式构成：当检测部52检测到对象物TA的端部时，不测量从传感器头30至对象物TA为止的距离。此情况例如通过如下方式来实现：当检测部52检测到对象物TA的端部时，测量部51不测量距离，而输出基准值，在一实施例中以输出“零”的方式来实现。又或者，也可以通过如下方式来实现：当检测部52检测到对象物TA的端部时，测量部51使所测量的距离存储在存储器等中而留下记录，另一方面，不对显示部60输出。
如图3所示，以虚线表示的现有实施例的光学测量装置所测量的距离在一部分的范围内产生了噪声(超越值)。另一方面，以实线表示的光学测量装置100所测量的距离在此范围内不显示测量部51所测量的距离。如此，当检测部52检测到对象物TA的端部时，测量部51不测量距离，由此降低利用者使用对象物TA的端部的距离中可能产生的噪声的值的风险。
回到图1的说明，设定部53以下列方式构成：当检测部52未检测到对象物TA的端部时，根据对象物TA的反射光的每单位时间的光接收量来设定阀值。由设定部53所设定的阀值应用于例如在检测部52未检测到端部的对象物(以下，称为“第1对象物”)之后，进行测量距离、且材料与第1对象物相同的对象物(以下，称为“第2对象物”)。但是，由设定部53所设定的阀值也可以应用于与检测部52未检测到端部的对象物相同的对象物。
在通过设定部53来设定阀值的情况下，当材料与第1对象物相同的第2对象物的反射光的每单位时间的光接收量小于阀值时，检测部52也可以检测第2对象物的端部。此处，发明人发现对象物的端部的反射光的每单位时间的光接收量在每种对象物的材料中大致固定，且相较于对象物的端部以外的反射光的每单位时间的光接收量为十分小的值。因此，通过根据未检测到第1对象物的端部时、即为第1对象物的端部以外时的反射光的每单位时间的光接收量的设定为阀值，并对此阀值与相同材料的第2对象物的反射光的每单位时间的光接收量进行比较，由此可容易地检测第2对象物的端部。
另外，设定部53也可以根据反射光的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量来设定阀值。
例如，当检测部52未检测到第1对象物的端部时，设定部53也可以将第1对象物的反射光的每个波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量的1/10设定为阀值。在此情况下，当第2对象物的反射光的每个波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量小于阀值的时，检测部52也可以检测第2对象物的端部。此处，发明人发现在对象物的端部的反射光的光接收量分布中，焦点聚集于对象物的端部的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量在每种对象物的材料中大致固定，在对象物的端部以外的反射光的光接收量分布中，为比焦点聚集于此端部以外的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量的1/10小的值。因此，将未检测到第1对象物的端部时、即为第1对象物的端部以外时的反射光的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量的1/10设定为阀值，并对此阀值与相同材料的第2对象物的反射光的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量进行比较，由此可更容易地检测第2对象物的端部。
显示部60以显示所测量的距离的方式构成。显示部60也能够进一步以显示设定内容、动作状态、通信状态等的方式构成。显示部60例如包含多位数的七段显示器或十一段显示器、及利用多种颜色进行发光的显示灯所构成。
继而，参照图4～图9并对多个不同的测量条件下的光学测量装置100的测量结果进行说明。图4是例示传感器头30的移动速度为5[mm/s]、测量周期为5[ms]时所测量的距离的图表。图5是例示传感器头30的移动速度为5[mm/s]、测量周期为1[ms]时所测量的距离的图表。图6是例示传感器头30的移动速度为5[mm/s]、测量周期为500[μs]时所测量的距离的图表。图7是例示传感器头30的移动速度为1[mm/s]、测量周期为5[ms]时所测量的距离的图表。图8是例示传感器头30的移动速度为1[mm/s]、测量周期为1[ms]时所测量的距离的图表。图9是例示传感器头30的移动速度为1[mm/s]、测量周期为500[μs]时所测量的距离的图表。在各图中，横轴为图1中所示的X轴方向的位置，纵轴为利用光学测量装置100所测量的距离。另外，传感器头30的移动方向为图1中所示的X轴方向，对象物TA包含不锈钢(SUS)作为其材料。进一步，为了进行比较，以虚线表示利用现有实施例的光学测量装置所测量的距离。
如图4～图9所示，以虚线表示的现有实施例的光学测量装置所测量的距离在各个测量条件下，在被认为是对象物的端部的一部分的范围内产生了噪声(超越值)。相对于此，以实线表示的光学测量装置100所测量的距离在此范围内不测量距离。在图4～图9中，均对相同材料的对象物TA的距离进行测量，因此关于设定部53所设定的阀值，即便是不同的测量条件，检测部52也使用相同的阀值来检测对象物TA的端部。
继而，参照图10并说明光学测量装置100对于不同材料的对象物TA的测量结果。图10是例示传感器头30的移动速度为5[mm/s]，测量周期为5[ms]时所测量的距离的图表。即，图10是在与所述图4相同的测量条件下进行测量的图表。在图10中，横轴为图1中所示的X轴方向的位置，纵轴为利用光学测量装置100所测量的距离。另外，传感器头30的移动方向为图1中所示的X轴方向，对象物TA包含玻璃作为其材料。进一步，为了进行比较，以虚线表示利用现有实施例的光学测量装置所测量的距离。
如图10所示，以实线表示的光学测量装置100所测量的距离与图4～图9同样地，在被认为是对象物的端部的范围内不测量距离。在图10中，对材料与图4～图9的实施例不同的对象物TA的距离进行测量，因此设定部53设定与图4～图9的实施例不同的阀值。检测部52使用此与图4～图9的实施例中不同的阀值来检测对象物TA的端部。
在本实施方式中，表示了检测部52检测对象物TA的端部的实施例，但并不限定于此。只要是反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的对象物TA的一部分，则检测部52也可以检测例如对象物TA的凹凸或伤痕等。
另外，在本实施方式中，表示了光学测量装置100为白色共焦方式的实施例，但并不限定于此。光学测量装置也可以是例如三角测距方式。在此情况下，光学测量装置只要具备如下各部即可：光源，发出光；光接收部，检测由对象物TA反射的反射光的光接收量；测量部，根据反射光的光接收量，测量从光学测量装置至对象物TA为止的距离；以及检测部，检测反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的对象物的端部。
如以上述，在本实施方式中，得以检测到反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的对象物的端部。此处，本发明的发明人发现每单位时间的光接收量与单纯的光接收量相比，因测量条件所引起的变化较少，在每种对象物中大致为固定的值。因此，通过根据反射光的每单位时间的光接收量，而不针对每个测量条件设定阀值，可检测反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的对象物TA的一部分，当检测到对象物TA的端部时，可去除所测量的距离。因此，可容易地去除在对象物TA的一部分中所测量的距离中可能产生的噪声。
以上所说明的实施方式是用于使本发明的理解变得容易者，并非用于对本发明加以限定来进行解释者。实施方式所具备的各要素及其配置、材料、条件、形状及尺寸等并不限定于例示者，可适宜变更。另外，可将在不同的实施方式中所示的构成彼此部分地替换或组合。
(附记)
1.一种光学测量装置100，其具备：
光源10，发出光；
光接收部40，检测由对象物TA反射的反射光的光接收量；
测量部51，根据反射光的光接收量，测量从光学测量装置100至对象物TA为止的距离；以及
检测部52，检测反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的对象物TA的一部分。
7.一种光学测量方法，其是光学测量装置100所使用的光学测量方法，其包括：
光源10发出光的步骤；
光接收部40检测由对象物TA反射的反射光的光接收量的步骤；
测量部51根据反射光的光接收量，测量从光学测量装置100至对象物TA为止的距离的测量步骤；以及
检测部52检测反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的对象物TA的一部分的步骤。

Claims (10)

1.一种光学测量装置，其特征在于，包括：
光源，发出光；
光接收部，检测由对象物反射的反射光的光接收量；
测量部，根据所述反射光的光接收量，测量从所述光学测量装置至所述对象物为止的距离；以及
检测部，检测所述反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的所述对象物的一部分，
当所述检测部检测到所述对象物的一部分时，所述测量部不测量所述距离。
2.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，
所述光包含多个波长成分，
所述光学测量装置还包括光学***，所述光学***使所述光产生沿着光轴方向的色差，并将产生了色差的光照射至所述对象物上，且将所述反射光聚光，
所述光接收部能够针对每个所述波长成分检测光接收量。
3.根据权利要求2所述的光学测量装置，其特征在于，
所述测量部根据所述反射光的每个所述波长成分的光接收量分布中的峰值的光接收量来测量所述距离。
4.根据权利要求2所述的光学测量装置，其特征在于，
还包括设定部，所述设定部在所述检测部未检测所述对象物的一部分时，根据所述反射光的每单位时间的光接收量来设定所述阀值。
5.根据权利要求4所述的光学测量装置，其特征在于，
当所述检测部未检测到所述对象物的一部分时，所述设定部将所述反射光的每个所述波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量的1/10设定为所述阀值，
当所述反射光的每个所述波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量小于所述阀值时，所述检测部检测所述对象物的一部分。
6.一种光学测量方法，其是光学测量装置所使用的光学测量方法，其特征在于，包括：
光源发出光的步骤；
光接收部检测由对象物反射的反射光的光接收量的步骤；
测量部根据所述反射光的光接收量，测量从所述光学测量装置至所述对象物为止的距离的测量步骤；以及
检测部检测所述反射光的每单位时间的光接收量小于阀值的所述对象物的一部分的步骤，
所述测量步骤包括在检测所述对象物的一部分的步骤中，当所述检测部检测到所述对象物的一部分时，所述测量部不测量所述距离。
7.根据权利要求6所述的光学测量方法，其特征在于，
所述光包含多个波长成分，
所述光学测量方法还包括光学***使所述光产生沿着光轴方向的色差，并将产生了色差的光照射至对象物上，且所述光学***将所述反射光聚光的步骤，
所述光接收部能够针对每个所述波长成分检测光接收量。
8.根据权利要求7所述的光学测量方法，其特征在于，
所述测量步骤包括所述测量部根据所述反射光的每个所述波长成分的光接收量分布中的峰值的光接收量来测量所述距离。
9.根据权利要求7所述的光学测量方法，其特征在于，
还包括在检测所述对象物的一部分的步骤中，当所述检测部未检测到所述对象物的一部分时，设定部根据所述反射光的每单位时间的光接收量来设定所述阀值的设定步骤。
10.根据权利要求9所述的光学测量方法，其特征在于，
所述设定步骤包括:在检测所述对象物的一部分的步骤中，当所述检测部未检测到所述对象物的一部分时，所述设定部将所述反射光的每个所述波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量的1/10设定为所述阀值，
检测所述对象物的一部分的步骤包括当所述反射光的每个所述波长成分的光接收量分布中的峰值的波长成分的每单位时间的光接收量小于所述阀值时，所述检测部检测所述对象物的一部分。
CN201811194957.9A 2018-01-18 2018-10-15 光学测量装置及光学测量方法 Active CN110058249B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-006541 2018-01-18
JP2018006541A JP7064167B2 (ja) 2018-01-18 2018-01-18 光学計測装置及び光学計測方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110058249A CN110058249A (zh) 2019-07-26
CN110058249B true CN110058249B (zh) 2023-09-15

Family

ID=63832279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811194957.9A Active CN110058249B (zh) 2018-01-18 2018-10-15 光学测量装置及光学测量方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11194047B2 (zh)
EP (1) EP3514484B1 (zh)
JP (1) JP7064167B2 (zh)
KR (1) KR102049285B1 (zh)
CN (1) CN110058249B (zh)
TW (1) TWI667464B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6969453B2 (ja) * 2018-03-12 2021-11-24 オムロン株式会社 光学計測装置

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07229715A (ja) * 1994-02-21 1995-08-29 Keyence Corp エッジ位置検出装置
US5729024A (en) * 1995-05-08 1998-03-17 Ricoh Company, Ltd. Original edge detecting system and optical sensor
CN1940537A (zh) * 2005-09-26 2007-04-04 东京毅力科创株式会社 光学式异物检测装置和搭载有该装置的处理液涂布装置
JP2007147299A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Kobe Steel Ltd 変位測定装置及び変位測定方法
JP2011220712A (ja) * 2010-04-05 2011-11-04 Hitachi High-Technologies Corp 高さ測定方法及び装置
CN102679880A (zh) * 2011-03-14 2012-09-19 欧姆龙株式会社 共焦计测装置
JP2013174593A (ja) * 2012-02-24 2013-09-05 Mitsutoyo Corp 測定の信頼性評価機能を有するクロマティック・レンジ・センサ
CN104220690A (zh) * 2012-03-30 2014-12-17 株式会社阿尔发 车辆的控制构造
CN104685383A (zh) * 2012-09-28 2015-06-03 骊住株式会社 人体检测传感器以及自动水龙头
CN105937877A (zh) * 2015-03-04 2016-09-14 株式会社三丰 包含高灵敏度测量模式的色谱测距传感器
JP2017116507A (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 株式会社キーエンス 共焦点変位計
CN107379290A (zh) * 2016-05-11 2017-11-24 株式会社迪思科 切削装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002277207A (ja) 2001-03-19 2002-09-25 Keyence Corp 光学測定装置
JP5072336B2 (ja) * 2006-12-07 2012-11-14 株式会社キーエンス 光学式変位センサ及び光学式変位計
JP5530070B2 (ja) * 2007-06-06 2014-06-25 アズビル株式会社 距離・速度計および距離・速度計測方法
TWI400430B (zh) * 2008-12-22 2013-07-01 Asia Optical Co 測距裝置及其控制方法
JP5520036B2 (ja) * 2009-07-16 2014-06-11 株式会社ミツトヨ 光学式変位計
TWI580930B (zh) * 2015-12-30 2017-05-01 Tilt angle and distance measurement method
JP6493265B2 (ja) * 2016-03-24 2019-04-03 オムロン株式会社 光学計測装置
JP6971646B2 (ja) * 2017-06-13 2021-11-24 株式会社キーエンス 共焦点変位計

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07229715A (ja) * 1994-02-21 1995-08-29 Keyence Corp エッジ位置検出装置
US5729024A (en) * 1995-05-08 1998-03-17 Ricoh Company, Ltd. Original edge detecting system and optical sensor
CN1940537A (zh) * 2005-09-26 2007-04-04 东京毅力科创株式会社 光学式异物检测装置和搭载有该装置的处理液涂布装置
JP2007147299A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Kobe Steel Ltd 変位測定装置及び変位測定方法
JP2011220712A (ja) * 2010-04-05 2011-11-04 Hitachi High-Technologies Corp 高さ測定方法及び装置
CN102679880A (zh) * 2011-03-14 2012-09-19 欧姆龙株式会社 共焦计测装置
JP2013174593A (ja) * 2012-02-24 2013-09-05 Mitsutoyo Corp 測定の信頼性評価機能を有するクロマティック・レンジ・センサ
CN104220690A (zh) * 2012-03-30 2014-12-17 株式会社阿尔发 车辆的控制构造
CN104685383A (zh) * 2012-09-28 2015-06-03 骊住株式会社 人体检测传感器以及自动水龙头
CN105937877A (zh) * 2015-03-04 2016-09-14 株式会社三丰 包含高灵敏度测量模式的色谱测距传感器
JP2017116507A (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 株式会社キーエンス 共焦点変位計
CN107379290A (zh) * 2016-05-11 2017-11-24 株式会社迪思科 切削装置

Also Published As

Publication number Publication date
TWI667464B (zh) 2019-08-01
JP7064167B2 (ja) 2022-05-10
US20190219695A1 (en) 2019-07-18
KR102049285B1 (ko) 2019-11-27
JP2019124634A (ja) 2019-07-25
EP3514484A1 (en) 2019-07-24
US11194047B2 (en) 2021-12-07
EP3514484B1 (en) 2022-01-05
KR20190088386A (ko) 2019-07-26
CN110058249A (zh) 2019-07-26
TW201932821A (zh) 2019-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5060678B2 (ja) 光学式変位計
CN109791040B (zh) 用于借助彩色共焦传感器进行光学表面测量的方法和装置
KR20210092821A (ko) 광학 측정 장치
CN110058249B (zh) 光学测量装置及光学测量方法
JP2017116508A (ja) 共焦点変位計
CN110274543B (zh) 光学测量装置以及光学测量方法
KR102612466B1 (ko) 광학 계측 장치 및 광학 계측 방법
TWI755690B (zh) 光學測量裝置、光學測量方法以及光學測量程式
JP6367041B2 (ja) 外形寸法測定装置及び外形寸法測定方法
EP3879224A1 (en) Optical measurement device and optical measurement method
WO2020145172A1 (ja) 光学計測装置及び光学計測方法
CN116601459A (zh) 位移传感器
JP2012117870A (ja) 検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant