FR2512949A1 - OPTICAL MEASURING DEVICE BY COAXIAL LIGHTING - Google Patents
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Abstract
A.L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE MESURE OPTIQUE PAR ECLAIRAGE COAXIAL. B.DISPOSITIF CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE UNE SOURCE LUMINEUSE S ECLAIRANT COAXIALEMENT UN OBJET 2, DISPOSE DEVANT UN OBJECTIF 3, POUR DETERMINER LES DIMENSIONS OU LA POSITION DE L'OBJET 2, UN PHOTODETECTEUR 4 ETANT DISPOSE SUR LE PLAN IMAGE DE L'OBJECTIF 3 A L'ENDROIT DE L'IMAGE DE L'OBJET 2 A MESURER. C.L'INVENTION TROUVE SON APPLICATION PRINCIPALE DANS L'INDUSTRIE DE MESURE OPTIQUE.A. THE INVENTION RELATES TO AN OPTICAL MEASURING DEVICE BY COAXIAL LIGHTING. B. DEVICE CHARACTERIZED IN THAT IT INCLUDES A LIGHT SOURCE COAXIALLY LIGHTING AN OBJECTIVE 2, ARRANGED IN FRONT OF A LENS 3, TO DETERMINE THE DIMENSIONS OR THE POSITION OF THE OBJECT 2, A PHOTODETECTOR 4 BEING PLACED ON THE IMAGE PLAN OF L 'OBJECTIVE 3 AT THE LOCATION OF THE IMAGE OF OBJECT 2 TO BE MEASURED. C. THE INVENTION FINDS ITS MAIN APPLICATION IN THE OPTICAL MEASUREMENT INDUSTRY.
Description
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L'invention concerne un dispositif de mesure optique The invention relates to an optical measuring device
par éclairage coaxial.by coaxial lighting.
On connaît déjà des dispositifs de mesure optique suivant lesquels afin d'améliorer le contraste on place une source lumineuse derrière l'objet Cependant, cette source Optical measuring devices are already known according to which, in order to improve the contrast, a light source is placed behind the object. However, this source
est toujours trop encombrante et nécessite des réglages fas- is still too cumbersome and requires
tidieux. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un dispositif universel de mesure sans contact permettant de déterminer et de mesurer la position d'un objet, ses dimensions ou bien des phénomènes tidieux. The object of the present invention is to remedy these drawbacks and proposes to create a universal non-contact measurement device making it possible to determine and measure the position of an object, its dimensions or phenomena.
rapides tels que le déplacement très rapide d'un objet. such as moving a very fast object.
La présente invention a également pour but d'effec- Another object of the present invention is to
tuer des mesures de dimensions ou de vitesses pour des objets kill measurements of dimensions or speeds for objects
en déplacement, pour des mouvements rapides ou pour des maté- on the move, for quick movements or for
riaux non solides.non-solid
La présente invention a également pour but de créer The present invention also aims to create
un dispositif de mesure op tique mettant en oeuvre des photo- an optical measuring device employing photo-
détecteurs avec une grande facilité d'adaptation et un bon detectors with great ease of adaptation and a good
contraste rendant la mesure plus fiable et insensible à l'é- contrast making the measurement more reliable and insensitive to
clairage ambiant, ces mesures s'effectuant avec une puissance ambient lighting, these measurements being carried out with a power
d'éclairage faible.low lighting.
Enfin, la présente invention a pour but de créer un dispositif léger et compact intégrant éclairage et visée, et s'adaptant à la plupart des conditions industrielles ou scientifiques. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de mesure optique par éclairage coaxial, caractérisé en ce qu'il comporte une source lumineuse éclairant coaxialement un objet, disposé devant un objectif pour déterminer les dimensions ou la position de l'objet, un photodétecteur étant disposé sur le plan image de l'objectif à l'endroit de l'image de l'objet Finally, the present invention aims to create a lightweight and compact device incorporating lighting and sight, and adapting to most industrial or scientific conditions. For this purpose, the invention relates to an optical measurement device by coaxial illumination, characterized in that it comprises a light source coaxially illuminating an object, arranged in front of an objective to determine the dimensions or the position of the object, a photodetector being arranged on the image plane of the objective at the location of the image of the object
à mesurer.to measure.
Suivant une autre caractéristique, la source lumi- According to another characteristic, the light source
neuse envoie un faisceau sur des surfaces rétroréfléchissantes, le faisceau étant renvoyé vers le photodétecteur associé à un sends a beam to retroreflective surfaces, the beam being returned to the photodetector associated with a
dispositif électronique de traitement du signal. electronic signal processing device.
La mise en oeuvre de surfaces rétroréfléchissantes permet de supprimer ou de simplifier les installations disposées à' a l'arrière de l'objet que l'on désire mesurer ainsi, il suffit The use of retroreflective surfaces makes it possible to eliminate or simplify the installations arranged at the rear of the object which one wishes to measure in this way.
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par exemple de maquiller l'objet avec une ou plusieurs mires composant les surfaces rétroréfléchissantes, soit de placer for example to make up the object with one or more patterns forming the retroreflective surfaces, or to place
une surface rétroréfléchissante derrière l'objet. a retroreflective surface behind the object.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte un condenseur -_ du faisceau lumineux devant lequel est placé un écran pourvu d'une fente, le faisceau lumineux traversant la fente en déterminant une fente lumineuse, puis traversant l'objectif pour éclairer coaxialement l'objet According to another characteristic of the invention, the device comprises a condenser of the light beam in front of which is placed a screen provided with a slot, the light beam passing through the slot by determining a luminous slot, then crossing the lens to illuminate coaxially the object
situé devant une surface rétroréfléchissante. located in front of a retroreflective surface.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le photodétecteur est disposé perpendiculairement à l'axe de visée et coopère avec un séparateur de faisceau situé entre le photodétecteur et un piège à lumière destiné à capter le According to another characteristic of the invention, the photodetector is arranged perpendicularly to the line of sight and cooperates with a beam splitter located between the photodetector and a light trap for capturing the beam.
faisceau inutile.unnecessary beam.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la fente lumineuse est d'une dimension supérieure ou égale According to another characteristic of the invention, the luminous slot is of a dimension greater than or equal to
à celle du photodétecteur.to that of the photodetector.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la fente lumineuse et le photodétecteur sont situés à distance According to another characteristic of the invention, the light slot and the photodetector are located at a distance
égale de l'objectif.equal of the objective.
Enfin, suivant une autre caractéristique de l'inven- Finally, according to another characteristic of the invention
tion, les surfaces rétroréfléchissantes sont disposées soit the retro-reflective surfaces are arranged either
derrière l'objet éclairé, soit sur l'objet lui-même. behind the illuminated object, either on the object itself.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide d'un mode de réalisation d'un dispositif de mesure optique conforme à l'invention, représenté schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints dans lesquels: la figure 1 est une vue de côté du dispositif, la figure 2 est un schéma représentant le trajet The present invention will be better understood with the aid of an embodiment of an optical measuring device according to the invention, shown schematically, by way of non-limiting example, in the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a side view of the device, FIG. 2 is a diagram showing the path
du faisceau lumineux.of the light beam.
Selon la figure 1, le dispositif 1 de mesure optique According to FIG. 1, the optical measurement device 1
par éclairage coaxial comporte une source lumineuse S éclai- coaxial illumination comprises a light source S illuminates
rant coaxialement un objet 2 disposé devant un objectif 3. coaxially carrying an object 2 disposed in front of an objective 3.
Un photodétecteur 4 est disposé sur le plan image de l'objectif A photodetector 4 is arranged on the image plane of the objective
3 à l'endroit de l'image de l'objet 2 à mesurer. 3 at the location of the image of the object 2 to be measured.
Le dispositif 1 comporte également des surfaces réfléchissantes 5 disposées derrière l'objet mais pouvant être The device 1 also has reflecting surfaces 5 disposed behind the object but which can be
disposées également sur l'objet lui-même sous forme dsl mires. also arranged on the object itself in the form of pins.
iu) la fonction de la surface réfléchissante étant de rernv"'yer le iu) the function of the reflective surface being to
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faisceau lumineux émis par la source S vers le photodétecteur light beam emitted by the source S towards the photodetector
4 en ne nécessitant qu'une puissance d'éclairage faible. 4 requiring only low lighting power.
Le faisceau lumineux émis par la source lumineuse S passe tout d'abord dans un condenseur 6 d'o il est envoyé sur un écran 7 comportant une fente lumineuse 8 La fente lumineuse 8 est de dimensions supérieures ou au moins égales aux dimensions du photodétecteur 4 De plus, la fente 8 et le photodétecteur 4 sont disposés à distance égale de l'objectif 3 Le photodétecteur 4 est disposé en outre perpendiculairement à l'axe de visée et coopère avec un séparateur de faisceaux 9 situé sur la ligne de visée X, entre le photodétecteur 4 et un The light beam emitted by the light source S passes firstly into a condenser 6 where it is sent onto a screen 7 having a light slot 8. The light slot 8 is of dimensions greater than or equal to the dimensions of the photodetector 4 In addition, the slot 8 and the photodetector 4 are arranged at an equal distance from the objective 3. The photodetector 4 is furthermore disposed perpendicularly to the line of sight and cooperates with a beam splitter 9 situated on the line of sight X. between the photodetector 4 and a
piège à lumière 10 destiné à capter le faisceau lumineux inu- light trap 10 for sensing the light beam
tile Ainsi, le faisceau lumineux émis par la source lumineuse Thus, the light beam emitted by the light source
S est réfléchi par l'intermédiaire de la surface rétroréflé- S is reflected through the retroreflected surface
chissante 5 vers le séparateur de faisceaux 9 qui envoie une partie de ce faisceau à angle droit sur le photodétecteur 4, l'autre partie déviée perpendiculairement vers le haut par le séparateur de faisceaux 9 étant captée par le piège à lumière Le photodétecteur 4 est relié a un dispositif électronique 5 to the beam splitter 9 which sends a portion of this beam at right angles to the photodetector 4, the other portion deflected perpendicularly upwards by the beam splitter 9 being picked up by the light trap The photodetector 4 is connected has an electronic device
de traitement du signal non représenté sur cette figure. signal processing not shown in this figure.
Le dispositif 1 permet ainsi de déterminer la dimension ou la position d'un objet placé devant l'objectif The device 1 thus makes it possible to determine the size or the position of an object placed in front of the lens
3 en réalisant l'image de cet objet sur un photodétecteur 4. 3 by making the image of this object on a photodetector 4.
Ce photodétecteur 4 peut être constitué par exemple d'une This photodetector 4 may consist for example of a
photodiode, d'un réseau CCD de photodiodes, de photorésis- photodiode, a CCD array of photodiodes, photoresists
tances ou analogues Dans le cas d'un réseau CCD de photo- In the case of a photo-CCD network,
diodes relié à un dispositif électronique de traitement du diodes connected to an electronic device for processing the
signal, le signal vidéo est rendu logique dans un compara- signal, the video signal is made logical in a comparison
teur discriminant les diodes éclairées et les diodes sombres. discriminating the illuminated diodes and the dark diodes.
Un compteur définit soit la dimension de la zone mesurée, A counter defines either the dimension of the measured area,
soit sa position par rapport à l'origine du photodétecteur. its position relative to the origin of the photodetector.
Le dispositif 1 éclaire coaxialement l'objet 2 par l'intermédiaire de l'objectif de prise de vue 3, le faisceau lumineux étant condensé puis traversant une fente lumineuse 8 avant de traverser un dispositif séparateur de faisceaux 9 Ce dispositif séparateur de faisceaux peut être constitué d'une lame semi-transparente, d'un cube de Lumer, ou un The device 1 coaxially illuminates the object 2 via the shooting objective 3, the light beam being condensed and then passing through a light slot 8 before passing through a beam splitter device 9. This beam splitter device can be consisting of a semi-transparent blade, a lighter cube, or a
prisme de Fresnel ou analogues Le faisceau lumineux réflé- Fresnel prism or the like. The reflected light beam
chi est séparé par la laine semi-transparente 9, par exemple I() d'une part, vers le bas sur le photodétecteur 's, et, d'autre chi is separated by semi-transparent wool 9, for example I () on the one hand, downward on the photodetector 's, and, on the other hand,
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part, vers le haut, o est disposé le piège à lumière captant ce faisceau inutile Le piège à lumière 10 permet en outre de on the upside, where is placed the light trap capturing this useless beam The light trap 10 also makes it possible to
réduire les effets parasites.reduce parasitic effects.
Les surfaces rétroréfléchissantes 5 permettent d'améliorer le contraste de visée en étant disposées soit sur le fond, à l'arrière de l'objet visé, l'objet apparaissant alors en sombre sur fond clair, soit étant disposées sur l'objet visé lui-même sous forme de mires par exemple, permettant de définir la position ou les limites de cet objet Ce dernier The retroreflective surfaces 5 make it possible to improve the contrast of sight by being placed either on the background, behind the object aimed at, the object then appearing dark on a light background, or being arranged on the object aimed at it. - even in the form of test patterns, for example, to define the position or the limits of this object.
apparaît alors en clair sur fond sombre. appears in clear on a dark background.
La surface rétroréfléchissante 5 peut être cons- The retroreflective surface 5 can be
tituée de peinture ou de plastique adhésif s'adaptant facile- stained with paint or adhesive plastic that adapts easily
ment Elle peut être constituée, en outre, de blocs plastiques du type catadioptres destinés à être collés ou vissés La mise en oeuvre de ces surfaces rétroréfléchissantes nécessite un minimum de mise en oeuvre Lorsqu'on les place à l'arrière de l'objet, ils doivent être plus grands que la tache image de la source lumineuse S En outre, ces surfaces réfléchissantes sont peu sensibles à l'angle d'incidence de la lumière et ceci dans une plage dépendant de leur technique de fabrication Selon la figure 2, le dispositif 1 révèle le trajet It may also be constituted by plastic blocks of the retro-reflector type intended to be glued or screwed. The use of these retroreflective surfaces requires a minimum of implementation. When placed at the rear of the object, they must be larger than the image spot of the light source S Furthermore, these reflecting surfaces are insensitive to the angle of incidence of the light and this in a range depending on their manufacturing technique According to FIG. device 1 reveals the path
du faisceau lumineux E Celui-ci est émis par la source lumi- of the light beam E This is emitted by the light source
neuse S puis passe sur le condenseur 6 avant de traverser la S then passes on the condenser 6 before crossing the
fente lumineuse 8 et la plaque semi-transparente 9 et l'objec- light slot 8 and the semi-transparent plate 9 and the objective
tif 3 pour éclairer l'objet 2 et heurter la surface rétroré- tif 3 to illuminate the object 2 and hit the
fléchissante 5 d'o le faisceau E est renvoyé Le faisceau réfléchi est renvoyé sur le séparateur de faisceaux 9 constitué d'une lame semitransparente d'o le faisceau inutile est envoyé à angle droit par rapport à la ligne de visée X vers The reflected beam is returned to the beam splitter 9 consisting of a semitransparent blade from which the useless beam is sent at right angles to the line of sight X towards the beam splitter 9.
le piège à lumière 10 o cette partie de faisceau est captée. the light trap 10 o this beam portion is captured.
Le piège à lumière 10 est disposé au-dessus de la lame semi- The light trap 10 is disposed above the semi-circular blade.
transparente 9 par rapport à la ligne de visée X. Le faisceau utile est envoyé vers le photodétecteur 4 disposé en-dessous de la ligne de visée X Le photodétecteur est relié à un dispositif Il électronique de traitement du signal émis Le dispositif Il permet de déterminer la mesure soit transparent 9 relative to the line of sight X. The useful beam is sent to the photodetector 4 disposed below the line of sight X The photodetector is connected to an electronic device 11 for processing the emitted signal The device It makes it possible to determine the measurement is
de la dimension de l'objet 2, soit sa position ou son déplacement. the size of object 2, ie its position or displacement.
Le dispositif 1 permet d'utiliser les propriétés The device 1 makes it possible to use the properties
des surfaces rétroréfléchissantes à l'optimum de leur rende- retro-reflective surfaces to the optimum of their
ment, c'est-à-dire pour une divergence nulle entre les faisceaux ment, ie for a zero divergence between the beams
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incidents et réfléchis On obtient ainsi une impression du photodétecteur avec un bon rendement en ne nécessitant qu'une puissance d'éclairage faible et très localisée L'emploi des The result is an impression of the photodetector with a good performance by requiring only a weak and very localized lighting power.
surfaces rétroréfléchissantes fournit un contraste élevé per- retroreflective surfaces provides a high contrast
mettant des mesures précises avec les différents types de détecteurs et ceci avec une faible influence de l'éclairage ambiant. Le dispositif 1 permet également de s'adapter à toutes les distances de mise au point et de distances de l'objet mesuré Ainsi, si l'on déplace l'objectif pour une mise au point différente, la source lumineuse S reste focalisée dès que l'image de l'objet 2 est nette sur le photodétecteur making precise measurements with the different types of detectors and this with a small influence of ambient lighting. The device 1 also makes it possible to adapt to all the focusing distances and distances of the measured object. Thus, if the lens is moved for a different focusing, the light source S remains focused as soon as the image of the object 2 is clear on the photodetector
4 Ceci simplifie très fortement les opérations de réglage. 4 This greatly simplifies the adjustment operations.
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Claims (6)
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FR (1) | FR2512949A1 (en) |
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