JP2012215399A - Displacement sensor system and displacement sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対象物の表面形状等を測定するための変位センサに関する。 The present invention relates to a displacement sensor for measuring the surface shape and the like of an object.
従来より、対象物の表面形状等を測定するための変位センサが知られている（特許文献１参照）。この変位センサは、投光部及び二次元ＣＣＤを有し、投光部から出射した線状の光を対象物の表面に照射させ、その反射光を二次元ＣＣＤの撮像面にて受光する。反射光が撮像面上に形成する受光像は、対象物の表面形状に応じた形状となるため、撮像面上の受光位置に基づき対象物の表面形状等を測定することができる。 Conventionally, a displacement sensor for measuring the surface shape and the like of an object is known (see Patent Document 1). This displacement sensor has a light projecting unit and a two-dimensional CCD, irradiates the surface of the object with linear light emitted from the light projecting unit, and receives the reflected light on the imaging surface of the two-dimensional CCD. Since the received light image formed on the imaging surface by the reflected light has a shape corresponding to the surface shape of the object, the surface shape of the object can be measured based on the light receiving position on the imaging surface.
ところが、表面形状等を測定したい対象物は、表面全体が均一な反射率であるものに限られず、反射率が互いに異なる複数の領域を有するものもある。このような反射率が不均一な対象物の表面形状等を、上記従来の変位センサにより測定しようとすると、反射率の高い領域からの反射光を受光する画素では受光量が飽和してしまう一方で、反射率の低い領域からの反射光を受光する画素では受光量が小さく耐ノイズ性が低くなるため、表面形状等を精度よく測定することができないという問題があった。 However, an object whose surface shape or the like is to be measured is not limited to one having a uniform reflectivity over the entire surface, but may include a plurality of regions having different reflectivities. When trying to measure the surface shape or the like of such an object with non-uniform reflectivity using the above-described conventional displacement sensor, the amount of light received is saturated in the pixel that receives the reflected light from the region with high reflectivity. Thus, a pixel that receives reflected light from a region having a low reflectance has a problem that the surface shape or the like cannot be measured accurately because the amount of received light is small and noise resistance is low.
そこで、本願出願人は、撮像面上の異なる領域ごとに対応して個別の投受光感度を設定可能とし、各領域内の走査線の受光信号を、当該領域に対応する投受光感度下で取り出す変位センサを創作した（特許文献１）。 Therefore, the applicant of the present application can set individual light projecting / receiving sensitivity corresponding to each different area on the imaging surface, and takes out the light reception signal of the scanning line in each area under the light projecting / receiving sensitivity corresponding to the area. A displacement sensor was created (Patent Document 1).
ところが、上記本願出願人の変位センサを利用した場合、少なくとも１つの領域内において、受光量がピークを示す画素であるピーク画素が複数存在する場合がある。例えば、対象物が、基準部材の上に光透過性部材が配置されたものである場合、少なくとも基準部材の表面及び光透過性部材の表面での反射光が撮像面にて受光されることにより、ピーク画素が複数存在することがある。この場合、基準部材の表面形状を測定するときには、基準部材の表面での反射光に対応するピーク画素からの受光信号を利用して投受光感度を調整することが好ましい。一方、光透過性部材の表面形状を測定するときには、光透過性部材の表面での反射光に対応するピーク画素からの受光信号を利用して投受光感度を調整することが好ましい。 However, when the displacement sensor of the applicant of the present application is used, there may be a plurality of peak pixels in which at least one region has a peak in received light amount. For example, when the object is a light transmissive member disposed on a reference member, at least reflected light from the surface of the reference member and the surface of the light transmissive member is received by the imaging surface. There may be a plurality of peak pixels. In this case, when measuring the surface shape of the reference member, it is preferable to adjust the light projecting / receiving sensitivity using the light reception signal from the peak pixel corresponding to the reflected light on the surface of the reference member. On the other hand, when measuring the surface shape of the light transmissive member, it is preferable to adjust the light projecting / receiving sensitivity using the light reception signal from the peak pixel corresponding to the reflected light on the surface of the light transmissive member.
しかし、上記変位センサでは、領域ごとに個別に投受光感度を設定できるものの、どの領域も、ピーク画素が複数存在するかどうかにかかわらず、常に、それら複数のピーク画素のうち受光量が最大値を示すピーク画素からの受光信号を利用して投受光感度を調整する構成であった。このため、例えば、一の領域では１番目に受光量が多いピーク画素を利用し、他の領域では２番目に受光量が多いピーク画素を利用して投受光感度を調整すべき対象物については、投受光感度が適正に調整できず、変位センサで適正に検出可能な対象物に制約があった。 However, in the above displacement sensor, although the light projecting / receiving sensitivity can be individually set for each region, the light reception amount is always the maximum value among the plurality of peak pixels regardless of whether there are a plurality of peak pixels in each region. In this configuration, the light projecting / receiving sensitivity is adjusted using the light receiving signal from the peak pixel. For this reason, for example, a peak pixel having the first largest amount of received light is used in one area, and a peak pixel having the second largest amount of received light is used in another area. However, the light projecting / receiving sensitivity cannot be adjusted properly, and there is a restriction on the object that can be detected properly by the displacement sensor.
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、常に、受光量が最大値を示すピーク画素からの受光信号を利用する構成に比べて、検出可能な対象物の制約を抑制することが可能な技術を提供するところにある。 The present invention has been completed on the basis of the above-described circumstances, and the object thereof is always a detectable object as compared with a configuration using a light reception signal from a peak pixel in which a light reception amount shows a maximum value. The present invention is to provide a technology capable of suppressing restrictions on objects.
上記の目的を達成するための手段として、第１の発明に係る変位センサシステムは、対象物に線状の光を照射する投光部と、前記投光部から照射され前記対象物で反射した線状の反射光を受光する撮像面を有する二次元撮像素子と、前記撮像面上の各画素での受光量に応じた受光信号を、前記線状の反射光の受光像に交差する走査線ごとに取り出す受光処理部と、前記撮像面上の複数の領域を走査線単位で指定する領域指定部と、前記受光処理部で取り出された受光信号に基づき、前記領域指定部で指定された少なくとも１つの領域について、当該領域内において受光量がピークを示す画素であるピーク画素が複数存在する場合、当該複数のピーク画素の中からいずれかを、選択画素として選択するピーク選択部と、前記少なくとも１つの領域について、前記ピーク選択部で選択された前記選択画素からの受光信号に基づき投受光感度を設定する感度設定部と、前記各領域内の走査線の受光信号を、当該領域に対応する投受光感度下で前記受光処理部に取り出させ、その取り出された受光信号に応じた検出処理を実行する受光制御部と、を備える。 As means for achieving the above object, a displacement sensor system according to a first aspect of the present invention is a light projecting unit that irradiates a target with linear light, and is irradiated from the light projecting unit and reflected by the target. A two-dimensional imaging device having an imaging surface that receives linear reflected light, and a scanning line that intersects a light reception signal corresponding to the amount of light received by each pixel on the imaging surface with the light reception image of the linear reflected light A light receiving processing unit to be taken out every time, a region designating unit for designating a plurality of regions on the imaging surface in units of scanning lines, and at least designated by the region designating unit based on a light receiving signal taken out by the light receiving processing unit A peak selection unit that selects one of the plurality of peak pixels as a selection pixel when there are a plurality of peak pixels that are pixels in which the amount of received light has a peak in the region; One territory A sensitivity setting unit for setting the light projecting / receiving sensitivity based on the light receiving signal from the selected pixel selected by the peak selecting unit, and the light receiving / receiving sensitivity of the scanning line in each region corresponding to the region A light receiving control unit that causes the light receiving processing unit to take out the light and to perform a detection process according to the extracted light receiving signal.
本構成によれば、指定された少なくとも１つの領域について、複数のピーク画素の中からいずれかを、選択画素として選択し、その選択画素からの受光信号に基づき投受光感度が設定される。従って、常に、受光量が最大値を示すピーク画素からの受光信号のみを利用する構成に比べて、検出可能な対象物の制約を抑制することが可能である。 According to this configuration, for at least one specified region, one of the plurality of peak pixels is selected as a selected pixel, and the light projecting / receiving sensitivity is set based on the light reception signal from the selected pixel. Therefore, it is possible to suppress the restriction of the detectable object as compared with the configuration in which only the light reception signal from the peak pixel in which the light reception amount has the maximum value is always used.
第２の発明は、第１の発明の変位センサシステムであって、前記ピーク選択部は、前記複数のピーク画素を受光量が大きい順或いは小さい順に順位付けた場合、予め定められた規定順位になるピーク画素を、選択画素として選択する。
本構成によれば、受光量が小さいノイズ成分、或いは、受光量の大きいノイズ成分による影響を抑制することができる。
2nd invention is the displacement sensor system of 1st invention, Comprising: When the said peak selection part ranks these peak pixels in order with the largest received light quantity, or a small order, it will be in a predetermined regulation order. Is selected as the selected pixel.
According to this configuration, it is possible to suppress the influence of a noise component with a small amount of received light or a noise component with a large amount of received light.
第３の発明は、第１の発明の変位センサシステムであって、前記ピーク選択部は、前記複数のピーク画素を基準画素に近い順或いは遠い順に順位付けた場合、予め定められた規定順位になるピーク画素を、選択画素として選択する。
本構成によれば、基準画素から遠い位置で発生するノイズ成分、或いは、基準画素に近い位置で発生するノイズ成分による影響を抑制することができる。
3rd invention is a displacement sensor system of 1st invention, Comprising: When the said peak selection part ranks the said some peak pixel in the order close to a reference pixel, or a distant order, it will be in a predetermined regulation order. Is selected as the selected pixel.
According to this configuration, it is possible to suppress the influence of a noise component generated at a position far from the reference pixel or a noise component generated at a position close to the reference pixel.
第４の発明の変位センサは、対象物に線状の光を照射する投光部と、前記投光部から照射され前記対象物で反射した線状の反射光を受光する撮像面を有する二次元撮像素子と、前記撮像面上の各画素での受光量に応じた受光信号を、前記線状の反射光の受光像に交差する走査線ごとに取り出す受光処理部と、前記受光処理部で取り出された受光信号に基づき、前記撮像面上の異なる領域のうち少なくとも１つの領域について、当該領域内において受光量がピークを示す画素であるピーク画素が複数存在する場合、当該複数のピーク画素の中からいずれかを、選択画素として選択するピーク選択部と、前記少なくとも１つの領域について、前記ピーク選択部で選択された前記選択画素からの受光信号に基づき投受光感度を設定する感度設定部と、前記各領域内の走査線の受光信号を、当該領域に対応する投受光感度下で前記受光処理部に取り出させ、その取り出された受光信号に基づく検出処理を実行する受光制御部と、を備える。 A displacement sensor according to a fourth aspect of the present invention includes a light projecting unit that irradiates a target with linear light, and an imaging surface that receives linear reflected light that is irradiated from the light projecting unit and reflected by the target. A light receiving processing unit that extracts a light receiving signal corresponding to the amount of light received by each pixel on the imaging surface for each scanning line that intersects the light receiving image of the linear reflected light, and the light receiving processing unit. Based on the extracted light reception signal, when there are a plurality of peak pixels, which are pixels whose light reception amount shows a peak, in at least one of the different regions on the imaging surface, the plurality of peak pixels A peak selection unit that selects one of the selected pixels as a selected pixel, and a sensitivity setting unit that sets light projection / reception sensitivity for the at least one region based on a light reception signal from the selection pixel selected by the peak selection unit; A light reception control unit that causes the light reception signal of the scanning line in each region to be extracted by the light reception processing unit under the light projection / reception sensitivity corresponding to the region, and executes a detection process based on the extracted light reception signal. .
第５の発明は、第４の発明の変位センサであって、前記領域ごとに対応する投受光感度で取り出された受光信号に基づく受光位置及び受光量の少なくとも一方に関する情報を外部出力する出力部を備える。
この発明によれば、領域ごとに対応する投受光感度で取り出された受光信号に基づく受光位置及び受光量の少なくとも一方に関する情報を、例えば上位機器等に伝送することができる。
5th invention is the displacement sensor of 4th invention, Comprising: The output part which externally outputs the information regarding at least one of the light reception position based on the light reception signal taken out with the light projection / reception sensitivity corresponding to every said area | region, and light reception amount Is provided.
According to the present invention, information on at least one of the light receiving position and the amount of received light based on the light receiving signal extracted with the light projecting / receiving sensitivity corresponding to each region can be transmitted to, for example, a host device.
本発明によれば、常に、受光量が最大値を示すピーク画素からの受光信号を利用する構成に比べて、検出可能な対象物の制約を抑制することが可能である。 According to the present invention, it is possible to suppress the restriction of the detectable object as compared with the configuration that always uses the light reception signal from the peak pixel in which the light reception amount shows the maximum value.
＜実施形態＞
本発明の一実施形態について図１〜図７を参照しつつ説明する。
本実施形態の変位センサシステム１は、変位センサ１０とコントローラ３０とが通信可能に接続された構成である。
<Embodiment>
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The
（変位センサの概要構成）
図１は変位センサ１０の一部を示す概要構成図である。
図１に示すように、変位センサ１０は、表面形状検出器であって、レーザ光源１１（投光部の一例）及び二次元ＣＣＤ１５（二次元撮像素子の一例）を備え、レーザ光源１１から出射された光Ｂを挿通板１２のスリット１２Ａを通過させて線状にし、それを対象物Ｗの表面に照射させる。そして、その反射光Ｒを二次元ＣＣＤ１５の撮像面１５Ａ上にて受光するものである。
(Outline configuration of displacement sensor)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a part of the
As shown in FIG. 1, the
反射光Ｂが撮像面１５Ａ上に形成する受光像Ｆは、対象物Ｗの表面（被照射面）が平坦であれば、上記スリット１２Ａの開口形状と略同じ形状（例えば直線状）をなす。一方、上記受光像Ｆは、対象物Ｗの表面が凸凹状をなす場合には、凸凹に倣った形状をなす（図２参照）。従って、撮像面１５Ａ上に形成される受光像Ｆ（受光位置）に基づいて対象物Ｗの表面形状等を測定することができる。
The light reception image F formed by the reflected light B on the
図２は、図１のＸ−Ｘ面で切断した対象物Ｗの断面図である。
図２に示すように、対象物Ｗは、上面が開口したケースＷ１と、当該ケースＷ１内に収容された内部部品Ｗ２と、ケースＷ１の開口部を塞ぐガラスカバーＷ３とを備える。以下の説明では、ケースＷ１はアルミなどの金属製であり、内部部品Ｗ２は例えばＩＣチップなどであって樹脂製材料で覆われており、反射率は、ケースＷ１、ガラスカバーＷ３、内部部品Ｗ２の順に低いものとする。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the object W cut along the XX plane of FIG.
As shown in FIG. 2, the object W includes a case W1 whose upper surface is open, an internal component W2 housed in the case W1, and a glass cover W3 that closes the opening of the case W1. In the following description, the case W1 is made of a metal such as aluminum, the internal component W2 is, for example, an IC chip and is covered with a resin material, and the reflectance is the case W1, the glass cover W3, and the internal component W2. It shall be lower in the order.
図１，２に示すように、内部部品Ｗ２に向けて照射された光Ｂは、内部部品Ｗの表面、ガラスカバーＷ３の裏面及び表面でそれぞれ反射し、反射光Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３として二次元ＣＣＤ１５の撮像面１５Ａ上にて受光される。一方、対象物Ｗのうち内部部品Ｗ２よりも外側に向けて照射された光Ｂは、ほとんどがケースＷ１の表面で反射し、一部がガラスカバーＷ３の表面で反射して撮像面１５Ａ上にて受光される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the light B irradiated toward the internal component W2 is reflected by the surface of the internal component W, the back surface and the surface of the glass cover W3, respectively, and is two-dimensionally reflected as light R1, R2, and R3. Light is received on the
（受光像と走査線との関係）
図３は受光像Ｆ１〜Ｆ３と走査線Ｌとの関係を示す模式図であり、後述する表示部３１の表示内容を示す図でもある。同図において、受光像Ｆ１は反射光Ｒ１により形成され、受光像Ｆ２は反射光Ｒ２により形成され、受光像Ｆ３は反射光Ｒ３により形成される。
(Relationship between received light image and scanning line)
FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the received light images F1 to F3 and the scanning line L, and is also a diagram showing the display content of the
撮像面１５Ａは行列状に配された複数の画素（受光素子）より構成されるが、これら各画素の受光信号を受光像Ｆ１〜Ｆ３の厚み方向（受光像に交差する方向の一例）に沿った走査線Ｌ毎に読み出す。そして、読み出された走査線Ｌ上の各画素について、例えば、受光量（受光信号レベル）の比較を行って、受光量がピークとなる画素を特定し、その位置（以下、受光位置という）を検出する。
The
このように、走査線Ｌ上における受光位置を検出する処理を、各走査線Ｌについてそれぞれ行うことで、光が照射された部位の表面形状や高低差等を測定することができる。また、対象物Ｗと変位センサ１０とを相対的に移動させつつ同様の表面形状測定を各部位について行うことで、対象物Ｗ全体の表面形状についても測定することができる。
In this way, by performing the process of detecting the light receiving position on the scanning line L for each scanning line L, the surface shape, height difference, and the like of the portion irradiated with light can be measured. Moreover, the surface shape of the whole object W can also be measured by performing the same surface shape measurement for each part while relatively moving the object W and the
（変位センサシステムの電気的構成）
図４は、変位センサシステム１の電気的構成を示すブロック図である。
(Electric configuration of displacement sensor system)
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the
１．変位センサ
変位センサ１０には、変位センサ１０の全体を制御する第１制御部２０（受光制御部、ピーク選択部、感度設定部、領域指定部の一例）、レーザ光源１１、レーザ駆動回路１３、二次元ＣＣＤ１５、ＣＣＤ駆動回路１７（受光処理部の一例）、データ処理部２１（出力部の一例）、メモリ２５を備える。
1. Displacement sensor The
レーザ駆動回路１３は第１制御部２０からの動作信号Ｓａに基づいてドライブして、レーザ光源１１に駆動電流を供給させる。また、動作信号ＳａはＰＷＭ信号であり、第１制御部２０はそのデューティ比を変えることで駆動電流の電流量を増減調整し、レーザ光源１１からの投光量を変更することができる。
The
二次元ＣＣＤ１５は、受光素子を行列状に配した撮像面１５Ａを有し、撮像面１５Ａに入光する光をその光量に応じたレベルの電気信号（受光信号）に変換する。ＣＣＤ駆動回路１７は撮像面１５Ａの各受光素子から出力される受光信号を、走査線Ｌ毎に順次読み取るものである。なお、本実施形態では、走査線Ｌは撮像面１５Ａの上下方向に延びる設定とされており、線状の受光像と略直交する。
The two-
第１制御部２０は、レーザ駆動回路１３を介してレーザ光源１１に投光動作をさせつつＣＣＤ駆動回路１７に二次元ＣＣＤ１５から受光信号を読み取らせる（投受光動作）。そして、当該受光信号に基づき走査線Ｌごとの受光データを、データ処理部２１を介して外部出力する。受光データは、受光素子、換言すれば画素の位置及び受光量に関する情報が含まれる。なお、データ処理量を軽減するために、受光データに、所定量以上の受光量を示す画素のみの位置及び受光量だけを含めてもよい。
The
２．コントローラ
コントローラ３０は、表示部３１、第２制御部３３（表示制御部の一例）、データ処理部３５、操作部３７を備える。データ処理部３５は、有線または無線により変位センサ１０のデータ処理部２１との間でデータの双方向通信が可能である。第２制御部３３は、表示部３１の表示制御等を行うものであり、例えば変位センサ１０から受信した受光データに基づき、図３に示すように撮像面１５Ａ上における各走査線Ｌ、及び、各走査線Ｌの受光位置に基づく形状を表示部３１に表示させる。操作部３７は、ユーザが各種の入力操作を行うものである。
2. Controller The
（領域指定処理）
図５は領域指定処理を示すフローチャートである。ユーザが操作部３７にて領域指定モードの実行を指示すると、第２制御部３３がその実行を変位センサ１０の第１制御部２０に指示し、これにより第１制御部２０が領域指定処理を実行する。このとき第１制御部２０は領域指定部として機能する。
(Area specification processing)
FIG. 5 is a flowchart showing the area specifying process. When the user instructs the execution of the area designation mode using the
第１制御部２０は、投受光動作を実行し（Ｓ１）、全走査線Ｌの受光データを取得する（Ｓ３）。なお、このときの投受光動作では、例えば全走査線Ｌについて投受光感度（本実施形態ではレーザ光源の投光量）が一律、所定の初期値に設定されている。第１制御部２０は、取得した受光データをコントローラ３０に送信する。これにより第２制御部３３は、上記受光データに基づき受光像の形状を表示部３１に表示させる（Ｓ５ 図３参照）。
The
ここで、上述したように対象物Ｗは反射率が不均一である。このため、撮像面１５Ａ上において、低反射率の内部部品Ｗ２に対応する領域では受光量が少なくノイズに埋もれてしまい、高反射率のケースＷ１に対応する領域では受光量が多く飽和レベルに達してしまうおそれがある。そして、その結果、各走査線Ｌ上のおける受光位置を正確に検出できず、表示部３１には対象物Ｗの実際の形状に対して不正確な受光像の形状が表示されることがある。
Here, as described above, the reflectance of the object W is not uniform. For this reason, on the
但し、不正確な受光像の形状とは言っても、ユーザは、その受光像の形状から、反射率の異なる各領域を概ね視認することができる。そこで、ユーザは、表示部３１を見ながら、操作部３７での操作により、各領域をそれぞれ走査線Ｌ単位で指定する。図３の例では、例えば走査線Ｌ１〜Ｌ４の領域（第１領域Ｅ１）、走査線Ｌ５〜Ｌ１７の領域（第２領域Ｅ２）、Ｌ１８〜Ｌ２１の領域（第３領域Ｅ３）の３つ領域を指定することが好ましい。
However, even though the shape of the received light image is inaccurate, the user can generally visually recognize each region having a different reflectance from the shape of the received light image. Therefore, the user designates each region in units of scanning lines L by operating the
ユーザにより領域が指定されると（Ｓ７：ＹＥＳ）、第２制御部３３は、指定された複数の領域の中に、ピーク画素が複数存在する領域があるかどうかを判断する（Ｓ９）。ピーク画素とは、所定本（本実施形態では１本）分の走査線Ｌ上において受光量（輝度）がピークを示す画素であり、ピークとは、所定本分の走査線Ｌ上に位置する画素群の受光量分布曲線において増減傾向が反転する、いわゆる極大値を意味する。
When a region is designated by the user (S7: YES), the
図３の例では、領域Ｅ１の走査線Ｌ２〜Ｌ４、領域Ｅ３の走査線Ｌ１８〜Ｌ２１それぞれにおいてピーク画素は１つしか存在しない。しかし、領域Ｅ２の走査線Ｌ５〜Ｌ１７それぞれにおいてピーク画素が３つずつ存在する。従って、この場合、第２制御部３３は、ピーク画素が複数存在する領域があると判断する（Ｓ９：ＹＥＳ）。
In the example of FIG. 3, there is only one peak pixel in each of the scanning lines L2 to L4 in the region E1 and the scanning lines L18 to L21 in the region E3. However, there are three peak pixels in each of the scanning lines L5 to L17 in the region E2. Therefore, in this case, the
図６は、領域Ｅ２の一走査線Ｌの受光量分布曲線を示すグラフである。縦軸が受光量であり、横軸が一走査線Ｌ上の各画素の位置を示す。同図に示すように、同走査線Ｌの受光量分布曲線には３つのピーク画素Ｇ１〜Ｇ３が存在する（同図の実線グラフ参照）。ピーク画素Ｇ１は、内部部品Ｗ２の表面での反射光Ｒ１に対応し、ピーク画素Ｇ２は、ガラスカバーＷ３の裏面での反射光Ｒ２に対応し、ピーク画素Ｇ３は、ガラスカバーＷ３の表面での反射光Ｒ３に対応する。 FIG. 6 is a graph showing a received light amount distribution curve of one scanning line L in the region E2. The vertical axis represents the amount of received light, and the horizontal axis represents the position of each pixel on one scanning line L. As shown in the figure, there are three peak pixels G1 to G3 in the received light amount distribution curve of the scanning line L (see the solid line graph in the figure). The peak pixel G1 corresponds to the reflected light R1 on the surface of the internal component W2, the peak pixel G2 corresponds to the reflected light R2 on the back surface of the glass cover W3, and the peak pixel G3 corresponds to the surface of the glass cover W3. This corresponds to the reflected light R3.
ここで、例えばガラスカバーＷの裏面または表面の表面形状を測定したいにもかかわらず、ピーク画素Ｇ１の受光量に基づき投受光感度を調整した場合、ピーク画素Ｇ２、Ｇ３の受光量が飽和してしまうおそれがある（図６の二点鎖線参照）。そうすると、後述する領域別投受光処理において、ガラスカバーＷの裏面や表面の形状について測定誤差が大きくなってしまう。また、例えば内部部品Ｗ２の表面またはガラスカバーＷの裏面の形状を測定したいにもかかわらず、ピーク画素Ｇ３の受光量に基づき投受光感度を調整した場合、ピーク画素Ｇ１、Ｇ２の受光量が不足してしまうおそれがある。そうすると、やはり領域別投受光処理において、ガラスカバーＷの裏面や表面の形状について測定誤差が大きくなってしまう。 Here, for example, when the light projecting / receiving sensitivity is adjusted based on the amount of light received by the peak pixel G1, although the back surface or the surface shape of the glass cover W is desired to be measured, the amounts of light received by the peak pixels G2, G3 are saturated. (See the two-dot chain line in FIG. 6). If it does so, a measurement error will become large about the shape of the back surface and the surface of the glass cover W in the light emitting / receiving process according to area | region mentioned later. Further, for example, when the light projecting / receiving sensitivity is adjusted based on the light receiving amount of the peak pixel G3 even though it is desired to measure the shape of the front surface of the internal component W2 or the back surface of the glass cover W, the light receiving amount of the peak pixels G1, G2 is insufficient. There is a risk of it. If it does so, a measurement error will also become large about the shape of the back surface and the surface of the glass cover W also in the light projection / reception process according to area | region.
従って、測定対象に応じて適切なピーク画素を選択することが好ましい。第２制御部３３は、ピーク画素が複数存在する領域が有ると判断した場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、その領域についてピーク画素をユーザに選択させるための選択画面を表示部３１に表示させる（Ｓ１１）。この選択画面には、図３及び図６の示す画像が含まれていることが好ましい。ユーザは、選択画面を見ながら特定のピーク画素を選択する操作を操作部３７にて行う。
Therefore, it is preferable to select an appropriate peak pixel according to the measurement target. When the
本実施形態では、ユーザにより複数のピーク画素のいずれかが選択されると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、第２制御部３３は、複数のピーク画素を受光量が大きい順に順位付けた場合において、選択されたピーク画素の順位を特定し、その順位を規定順位とし、領域指定情報（走査線Ｌの指定番号）と共に変位センサ１０に送信する。そして、第１制御部２０は、受信した規定順位及び領域指定情報をメモリ２５に格納し（Ｓ１５、Ｓ１７）、本領域指定処理を終了する。
In the present embodiment, when one of the plurality of peak pixels is selected by the user (S13: YES), the
一方、第２制御部３３は、ピーク画素が複数存在する領域が無いと判断した場合（Ｓ９：ＮＯ）、領域指定情報を変位センサ１０に送信し、第１制御部２０は、受信した領域指定情報をメモリ２５に格納し（Ｓ１７）、本領域指定処理を終了する。
On the other hand, if the
（領域別投受光処理）
図７は、領域別投受光処理を示すフローチャートである。
ユーザが操作部３７にて測定モードの実行を指示すると、第２制御部３３は領域別投受光処理の実行コマンドを変位センサ１０に送信する。そして、第１制御部２０は、実行コマンドの受信に基づき領域別投受光処理を実行する。このとき第１制御部２０は感度設定部、受光制御部として機能する。
(Transmission / reception processing by area)
FIG. 7 is a flowchart showing the area-specific light emitting / receiving process.
When the user instructs execution of the measurement mode using the
第１制御部２０は、領域指定番号Ｋを「１」に初期化し（Ｓ２１）、各領域Ｅにおける代表走査線Ｌ（例えば各領域Ｅの中央の位置する走査線 第１領域Ｅ１であれば走査線Ｌ２またはＬ３）について投受光動作を実行する（Ｓ２３）。即ち、現在設定されている投光量レベルでレーザ光源１１に投光動作をさせ、二次元ＣＣＤ１５から上記代表走査線Ｌのみの受光信号を読み出す。
The
次に第１制御部２０は、読み出した受光信号に基づき、代表走査線Ｌ上に複数のピーク画素が存在するかどうかを判断する（Ｓ２５）。第１制御部２０は、複数のピーク画素が存在すると判断した場合には（Ｓ２５：ＹＥＳ）、複数のピーク画素を受光量が大きい順に順位付けた場合、上記規定順位になるピーク画素を、選択画素として特定する（Ｓ２７）。次に、第１制御部２０は、その選択画素の受光量が適切か否かを判断する（Ｓ２９）。具体的には、受光量が所定の基準範囲（飽和レベルよりも低く、且つ、ノイズよりも高い範囲）内か否かを判断する。受光量が適切であれば（Ｓ２９：ＹＥＳ）、Ｓ３３にそのまま進む。
Next, the
一方、受光量が不適切である場合には（Ｓ２９：ＮＯ）、受光量が基準範囲内になるよう投受光感度（第１制御部２０が受ける受光信号レベル）を変更し（Ｓ３１）、その後、Ｓ３３に進む。本実施形態では、第１制御部２０は、レーザ駆動回路１３に与える動作信号Ｓａのデューティ比を変更しレーザ光源１１の投光量を変更することにより、投受光感度を変更する。具体的には、受光量が基準範囲よりも低ければ投光量を多くし、受光量が基準範囲よりも高ければ投光量を少なくする。なお、投受光感度を変更する方法としては、例えばＣＣＤ駆動回路１７における受光信号の増幅度を変更してもよい。
On the other hand, when the amount of received light is inappropriate (S29: NO), the light projecting / receiving sensitivity (the received light signal level received by the first control unit 20) is changed so that the amount of received light is within the reference range (S31), and thereafter The process proceeds to S33. In the present embodiment, the
なお、第１制御部２０は、１つのピーク画素のみ存在すると判断した場合には（Ｓ２５：ＮＯ）、そのピーク画素についてＳ２９，Ｓ３１の処理を実行する。
Note that when the
受光量が適切になると（Ｓ２９：ＹＥＳ）、受光信号に基づく受光データを、各領域Ｅ（または代表走査線Ｌ）に対応付けてコントローラ３０に送信する（Ｓ３３）。そして、第１制御部２０は、未処理の領域が残っている場合には（Ｓ３５：ＮＯ）、領域指定番号Ｋに「１」を加えて（Ｓ３７）、Ｓ２３に戻り、第２領域以降についても同様の処理を繰り返す。
When the amount of received light is appropriate (S29: YES), the received light data based on the received light signal is transmitted to the
全領域Ｅについて処理が終了すれば（Ｓ３５：ＹＥＳ）、本領域別投受光処理を終了する。これにより、変位センサ１０は、領域Ｅごとに適切な画素に基づく投受光感度下で取得した受光データをコントローラ３０に送信することができる。そして、コントローラ３０の第２制御部３３は、受信した領域Ｅごとの受光データに基づき、各領域Ｅ間の高低差を所定の閾値と比較することにより、ケースＷ１に対して内部部品Ｗ２或いはガラスカバーＷ３が傾くことなく適切に嵌められているか否かを判定し、その判定結果に応じた判定信号を図示しない上位機器に出力する。このとき第２制御部３３は受光制御部として機能する。
If the process is completed for all areas E (S35: YES), this area-specific light projection / reception process is terminated. Thereby, the
なお、他の検出処理としては、例えば変位センサ１０に設けられた図示しない表示灯を点灯動作させたり、コントローラ３０の表示部３１に判定結果を表示させたりしてもよい。また、変位センサ１０と対象物Ｗの各部位との距離（変位）を検出（測定）してもよい。
As another detection process, for example, a display lamp (not shown) provided in the
（本実施形態の効果）
この実施形態の変位センサシステム１によれば、撮像面１５Ａ上の異なる領域Ｅごとに対応して個別の投受光感度を設定可能であり、各領域Ｅ内の走査線Ｌの受光信号を、当該領域Ｅに対応する投受光感度下で取り出すことができる。従って、反射率が不均一な対象物Ｗでも、各部分に対応する撮像面１５Ａ上の領域Ｅごとに当該部分の反射率に応じた投受光感度を設定することで対象物ＷのガラスカバーＷ３等が正常に嵌っているかを判定することが可能である。
(Effect of this embodiment)
According to the
しかも、各領域Ｅの代表走査線Ｌのみの受光信号に基づき上記判定が可能であるから、撮像面上の全走査線の受光信号を利用する構成に比べて高速で処理することができる。 In addition, since the above determination can be made based on the light reception signals of only the representative scanning lines L of each region E, the processing can be performed at a higher speed than the configuration using the light reception signals of all the scanning lines on the imaging surface.
また、指定された少なくとも１つの領域について、複数のピーク画素の中からいずれかを、選択画素として選択し、その選択画素からの受光信号に基づき投受光感度が設定される。従って、常に、受光量が最大値を示すピーク画素からの受光信号のみを利用する構成に比べて、検出可能な対象物の制約を抑制することが可能である。図３の例では、領域Ｅ２について、１番目に受光量が大きいピーク画素Ｇ３を選択画素とすれば、ガラスカバーＷ３の表面形状を精度よく測定することができる。また、２番目に受光量が大きいピーク画素Ｇ２を選択画素とすれば、ガラスカバーＷ３の裏面形状を精度よく測定することができる。更に、３番目に受光量が大きいピーク画素Ｇ１を選択画素とすれば、内部部品Ｗ２の表面形状を精度よく測定することができる。 Further, for at least one designated region, any one of a plurality of peak pixels is selected as a selected pixel, and the light projecting / receiving sensitivity is set based on the light reception signal from the selected pixel. Therefore, it is possible to suppress the restriction of the detectable object as compared with the configuration in which only the light reception signal from the peak pixel in which the light reception amount has the maximum value is always used. In the example of FIG. 3, the surface shape of the glass cover W3 can be accurately measured if the peak pixel G3 having the first largest received light amount is selected as the selected pixel in the region E2. Further, if the peak pixel G2 having the second largest amount of received light is selected, the back surface shape of the glass cover W3 can be accurately measured. Furthermore, if the peak pixel G1 having the third largest received light amount is selected, the surface shape of the internal component W2 can be accurately measured.
しかも、複数のピーク画素が存在する領域について、複数のピーク画素を受光量が大きい順に順位付けた場合、規定順位になるピーク画素を、選択画素として特定する。従って、例えば外部環境の変化により、受光量が規定順位よりも下位のノイズ成分等が発生した場合でも、当該ノイズ成分等による影響を抑制することができる。 In addition, when a plurality of peak pixels are ranked in descending order of the amount of received light in an area where a plurality of peak pixels exist, a peak pixel having a specified rank is specified as a selected pixel. Therefore, even when a noise component or the like whose received light amount is lower than the specified order is generated due to, for example, a change in the external environment, the influence of the noise component or the like can be suppressed.
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。特に、各実施形態の構成要素のうち、最上位の発明の構成要素以外の構成要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。
（１）上記実施形態では、変位センサ１０及びコントローラ３０を備えた変位センサシステムについて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば表示部３１及び操作部３７の少なくとも一方を変位センサ１０側に設けた構成や、コントローラ３０の第２制御部３３が領域指定処理を実行する構成であってもよい。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and the drawings, and for example, the following various aspects are also included in the technical scope of the present invention. In particular, among the constituent elements of each embodiment, constituent elements other than the constituent elements of the top-level invention can be omitted as appropriate because they are additional elements.
(1) Although the displacement sensor system including the
（２）上記実施形態では、各走査線Ｌ及び各走査線Ｌの受光位置に基づく形状を表示部３１に表示（図形表示）したが、本発明はこれに限られない。例えば各走査線Ｌの特定情報、受光位置の位置情報を文字、記号等で数値表示してもよい。 (2) In the above embodiment, the shape based on each scanning line L and the light receiving position of each scanning line L is displayed on the display unit 31 (graphic display), but the present invention is not limited to this. For example, the specific information of each scanning line L and the position information of the light receiving position may be numerically displayed with characters, symbols, and the like.
（３）また、領域別投受光処理を行った後に、各領域Ｅについて各走査線Ｌ及び各走査線Ｌの受光位置に基づく形状を表示部３１に表示させ、領域指定を変更できるようにしてもよい。このような構成であれば、より正確に領域指定を行うことができる。このとき、全ての領域Ｅについて、受光位置に基づく形状を同時に表示部３１に表示するのが好ましい。
(3) Further, after performing the light projection / reception processing for each region, the shape based on each scanning line L and the light receiving position of each scanning line L for each region E is displayed on the
（４）上記実施形態では、領域指定処理において各領域Ｅの代表走査線Ｌのみの受光信号に基づき対象物Ｗの高低差を測定したが、本発明はこれに限られない。例えば各領域Ｅの全走査線Ｌの受光信号に基づき対象物Ｗの表面形状を測定してもよい。 (4) In the above embodiment, the height difference of the object W is measured based on the light reception signal of only the representative scanning line L of each region E in the region designation process, but the present invention is not limited to this. For example, the surface shape of the object W may be measured based on the light reception signals of all the scanning lines L in each region E.
（５）上記実施形態では、ガラスカバーＷ３を備える対象物Ｗを例に挙げた。しかし、ガラスカバーＷ３の代わりに、フィルムなどの透明体や半透明体を備える対象物でもよい。要するに、少なくとも一部の領域での反射光により複数のピーク画素が存在する対象物であればよい。 (5) In the said embodiment, the target object W provided with the glass cover W3 was mentioned as an example. However, instead of the glass cover W3, an object including a transparent body such as a film or a translucent body may be used. In short, any object that has a plurality of peak pixels due to the reflected light in at least a part of the region may be used.
（６）上記実施形態では、ピーク画素が複数存在する領域が１つだけの場合を例に挙げて説明した。しかし、ピーク画素が複数存在する領域が２以上ある場合でもよく、この場合、領域ごとに個別に選択画素を選択することが好ましい。 (6) In the above embodiment, the case where there is only one region where a plurality of peak pixels exist has been described as an example. However, there may be two or more regions where a plurality of peak pixels exist. In this case, it is preferable to select the selection pixels individually for each region.
（７）上記実施形態では、複数のピーク画素を受光量が大きい順に順位付けた場合、規定順位になるピーク画素を、選択画素とした。しかし、複数のピーク画素を受光量が小さい順に順位付けた場合、規定順位になるピーク画素を、選択画素としてもよい。この場合、例えば周囲環境の変化により、受光量が規定順位よりも上位のノイズ成分等が発生した場合でも、当該ノイズ成分等による影響を抑制することができる。 (7) In the above-described embodiment, when a plurality of peak pixels are ranked in descending order of the amount of received light, the peak pixel having the specified rank is selected. However, when the plurality of peak pixels are ranked in ascending order of the amount of received light, the peak pixel having the prescribed order may be selected as the selected pixel. In this case, for example, even when a noise component or the like whose received light amount is higher than a specified order is generated due to a change in the surrounding environment, the influence of the noise component or the like can be suppressed.
また、複数のピーク画素を基準画素に近い順に順位付けた場合、規定順位になるピーク画素を、選択画素としてもよい。この場合、周囲環境の変化により、基準画素から遠い位置で発生したノイズ成分等による影響を抑制することができる。逆に、複数のピーク画素を基準画素に遠い順に順位付けた場合、規定順位になるピーク画素を、選択画素としてもよい。この場合、周囲環境の変化により、基準画素から近い位置で発生したノイズ成分等による影響を抑制することができる。また、単にユーザが選択したピーク画素を、選択画素としてもよい。 In addition, when a plurality of peak pixels are ranked in the order closer to the reference pixel, the peak pixel having the specified rank may be selected. In this case, it is possible to suppress an influence due to a noise component or the like generated at a position far from the reference pixel due to a change in the surrounding environment. On the contrary, when a plurality of peak pixels are ranked in the order of distance from the reference pixel, the peak pixel having the specified order may be selected. In this case, it is possible to suppress an influence due to a noise component or the like generated at a position close to the reference pixel due to a change in the surrounding environment. Alternatively, the peak pixel simply selected by the user may be used as the selected pixel.
１：変位センサシステム
１０：変位センサ
１１：レーザ光源（投光部）
１５：二次元ＣＣＤ（二次元撮像素子）
１５Ａ：撮像面
１７：ＣＣＤ駆動回路（受光処理部）
２０：第１制御部（受光制御部、ピーク選択部、感度設定部、領域指定部）
２１：データ処理部（出力部）
Ｌ：走査線
Ｗ：対象物
1: Displacement sensor system 10: Displacement sensor 11: Laser light source (projecting unit)
15: Two-dimensional CCD (two-dimensional image sensor)
15A: Imaging surface 17: CCD drive circuit (light reception processing unit)
20: 1st control part (light reception control part, peak selection part, sensitivity setting part, area designation part)
21: Data processing unit (output unit)
L: Scan line W: Object
Claims (5)
前記投光部から照射され前記対象物で反射した線状の反射光を受光する撮像面を有する二次元撮像素子と、
前記撮像面上の各画素での受光量に応じた受光信号を、前記線状の反射光の受光像に交差する走査線ごとに取り出す受光処理部と、
前記撮像面上の複数の領域を走査線単位で指定する領域指定部と、
前記受光処理部で取り出された受光信号に基づき、前記領域指定部で指定された少なくとも１つの領域について、当該領域内において受光量がピークを示す画素であるピーク画素が複数存在する場合、当該複数のピーク画素の中からいずれかを、選択画素として選択するピーク選択部と、
前記少なくとも１つの領域について、前記ピーク選択部で選択された前記選択画素からの受光信号に基づき投受光感度を設定する感度設定部と、
前記各領域内の走査線の受光信号を、当該領域に対応する投受光感度下で前記受光処理部に取り出させ、その取り出された受光信号に応じた検出処理を実行する受光制御部と、を備える変位センサシステム。 A light projecting unit that irradiates the object with linear light;
A two-dimensional imaging device having an imaging surface that receives linear reflected light that is irradiated from the light projecting unit and reflected by the object;
A light reception processing unit that extracts a light reception signal corresponding to the amount of light received by each pixel on the imaging surface for each scanning line intersecting a light reception image of the linear reflected light;
An area designating unit for designating a plurality of areas on the imaging surface in units of scanning lines;
Based on the light reception signal extracted by the light reception processing unit, for at least one region designated by the region designating unit, when there are a plurality of peak pixels in which the light reception amount is a peak, A peak selection unit that selects any one of the peak pixels as a selection pixel;
For the at least one region, a sensitivity setting unit that sets light projection / reception sensitivity based on a light reception signal from the selected pixel selected by the peak selection unit;
A light reception control unit for causing the light reception processing unit to extract the light reception signal of the scanning line in each region under the light projecting / receiving sensitivity corresponding to the region, and executing a detection process according to the extracted light reception signal; Displacement sensor system provided.
前記ピーク選択部は、前記複数のピーク画素を受光量が大きい順或いは小さい順に順位付けた場合、予め定められた規定順位になるピーク画素を、選択画素として選択する、変位センサシステム。 The displacement sensor system according to claim 1,
The displacement sensor system, wherein the peak selection unit selects, as a selection pixel, a peak pixel having a predetermined specified order when the plurality of peak pixels are ranked in descending order of received light amount.
前記ピーク選択部は、前記複数のピーク画素を基準画素に近い順或いは遠い順に順位付けた場合、予め定められた規定順位になるピーク画素を、選択画素として選択する、変位センサシステム。 The displacement sensor system according to claim 1,
The peak selection unit is a displacement sensor system that selects a peak pixel having a predetermined specified order as a selected pixel when the plurality of peak pixels are ranked in an order close to or far from a reference pixel.
前記投光部から照射され前記対象物で反射した線状の反射光を受光する撮像面を有する二次元撮像素子と、
前記撮像面上の各画素での受光量に応じた受光信号を、前記線状の反射光の受光像に交差する走査線ごとに取り出す受光処理部と、
前記受光処理部で取り出された受光信号に基づき、前記撮像面上の異なる領域のうち少なくとも１つの領域について、当該領域内において受光量がピークを示す画素であるピーク画素が複数存在する場合、当該複数のピーク画素の中からいずれかを、選択画素として選択するピーク選択部と、
前記少なくとも１つの領域について、前記ピーク選択部で選択された前記選択画素からの受光信号に基づき投受光感度を設定する感度設定部と、
前記各領域内の走査線の受光信号を、当該領域に対応する投受光感度下で前記受光処理部に取り出させ、その取り出された受光信号に基づく検出処理を実行する受光制御部と、を備える変位センサ。 A light projecting unit that irradiates the object with linear light;
A two-dimensional imaging device having an imaging surface that receives linear reflected light that is irradiated from the light projecting unit and reflected by the object;
A light reception processing unit that extracts a light reception signal corresponding to the amount of light received by each pixel on the imaging surface for each scanning line intersecting a light reception image of the linear reflected light;
Based on the light reception signal extracted by the light reception processing unit, for at least one of the different areas on the imaging surface, when there are a plurality of peak pixels that are pixels whose light reception amount has a peak in the area, A peak selection unit that selects one of a plurality of peak pixels as a selection pixel;
For the at least one region, a sensitivity setting unit that sets light projection / reception sensitivity based on a light reception signal from the selected pixel selected by the peak selection unit;
A light reception control unit that causes the light reception signal of the scanning line in each region to be extracted by the light reception processing unit under the light projection / reception sensitivity corresponding to the region, and executes a detection process based on the extracted light reception signal. Displacement sensor.
前記領域ごとに対応する投受光感度で取り出された受光信号に基づく受光位置及び受光量の少なくとも一方に関する情報を外部出力する出力部を備える、変位センサ。 The displacement sensor according to claim 4,
A displacement sensor comprising: an output unit that outputs information on at least one of a light receiving position and a light receiving amount based on a light receiving signal extracted with a light projecting / receiving sensitivity corresponding to each region.
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