JP2500400Y2 - 光学式変位測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、レーザ光などの光束を
対象物に照射したときに、対象物より反射して来る光信
号を位置検出素子で受光検知して、変位量を測定できる
ようにした光学式変位測定装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の光学式変位測定装置は、図６に
示したように、光学ヘッド１００とコントローラ２００
とを信号線３００を介して接続した構成とされ、光学ヘ
ッド１００には投光部１０１と受光部１０２とが設けら
れている。このような光学ヘッド１００の投光部１０１
には、投光レンズ１００ａ、レーザ発光素子１００ｂ、
投光素子駆動回路１００ｅが内蔵されており、他方の受
光部１０２には、受光レンズ１００ｃ、受光素子となる
位置検出素子１００ｄ、位置検出素子１００ｄから電流
信号の形で出力される位置検出信号Ｉ１，Ｉ２を電圧信
号Ｖ１，Ｖ２に変換させるＩ／Ｖ変換回路１００ｆを内
蔵した構成となっている。

【０００３】このような変位測定装置では、コントロー
ラ２００内の発振器２０２より出力される所定周波数の
発振信号を光学ヘッド１００に送出し、光学ヘッド１０
０の投光部１０１からは、この発振信号によって変調さ
れたレーザ光などの光束を対象物ＯＢに向けて照射し、
対象物ＯＢから反射されて来る反射光を受光部１０２を
通じて位置検出素子１００ｄで受光検知し、このとき位
置検出素子１００ｄから出力される２つの位置検出信号
Ｉ１，Ｉ２をＩ／Ｖ変換器１００ｆによって電圧信号Ｖ
１，Ｖ２に変換した後、これをコントローラ２００内の
信号処理回路２０１に取り込み、演算処理することによ
って光学ヘッド１００の所定の基準位置からの変位量を
測距データとして出力し、同時に表示部２０３でも表示
できる構成となっているが、コントローラ２００からは
測定のバラツキを補正するため測距データの平均値が出
力端子を通じて出力されるようになっており、ユーザ側
では、測距データの平均値を得るまでに行った測距回数
を平均値の尺度として、予め設定出来る構成となってい
る。そして、このような平均値の設定を行う場合、ユー
ザ側では通常の測距モードから平均値設定モードを選択
実行し、コントローラ２００の表示部２０３に表示され
たデジタル表示を確認しながら、設定キーを操作し、設
定しているのが通例である。

【０００４】しかしながら、このような方法で測距デー
タの平均値設定を行う場合には、ユーザ側ではデジタル
情報しか得られず、測距に対しての時間的な情報を得る
ことが出来なかった。また、このような変位測定装置に
おいて、移動平均値を測距データとしてコントローラ２
００の表示部２０３に表示させるものでは、新たに測距
した測距データを既に算出した測距データの平均値に加
えてから、全体の平均値を算出しているが、このような
ものでは、測距時に光学ヘッド１００や対象物ＯＢが大
きく移動すると、表示部２０３に表示される測距データ
が光学ヘッド１００や対象物の移動に追従して表示され
るまでに応答遅れを生じてしまうが、このような場合、
平均値回数を設定するようにした従来の光学式変位装置
では、表示に対する応答遅れを具体的に把握出来ないな
どの問題もあった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】本考案は、従来の光学
式変位測定装置が、上述のような問題点を有していたこ
とに鑑みてなされたもので、測距データの平均値を得る
ための尺度として、測距間隔に測距回数を乗算した値で
ある測距平均値時間をもって設定でき、かつ設定時に
は、設定すべき平均値時間を表示部に表示し確認できる
ようにした新規な構成の光学式変位測定装置を提供する
ことを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に提案される本考案の光学式変位測定装置は、対象物に
対して光を照射する投光部と、対象物より反射された光
を受光する受光部とを備えた光学ヘッドと、この光学ヘ
ッドに信号線を介して接続され、光学ヘッドから出力さ
れた位置検出信号を演算処理して、測距データを出力さ
せるコントローラとを組み合わせて構成された光学式変
位測定装置の改良であって、上記コントローラには、光
学ヘッドから光を照射して繰り返し測距された測距デー
タの平均値を算出するのに必要な時間を設定する測距平
均値時間設定手段と、この測距平均値時間設定手段によ
って設定された平均値時間を表示する表示部とを備えた
構成となっている。

【０００７】

【作用】本考案の光学式変位測定装置によれば、測距デ
ータの平均値を設定する場合に時間要素を尺度とした平
均値時間を表示部に表示させ、確認しながら所望の値に
設定できる。

【０００８】

【実施例】以下に、添付図を参照して、本考案の一実施
例を説明する。図１は本考案の要部をなすコントローラ
の前パネルを示したもの、図２は光学式変位測定装置の
外観構成を示したものである。これらの図に示したよう
に、コントローラＢの前パネル１０Ａには表示部１０
と、測距平均値時間設定手段１１を構成する各種の設定
キー１１ａ〜１１ｄを設けており、図例では、液晶表示
面で構成された表示部１０には測距平均値時間として
０．６４ｍｓｅｃが表示されている。ここに、１１ａ，
１１ｂは表示部１０に表示させる測距平均値時間を循環
的に変化させるアップダウンキー、１１ｃは表示部１０
に表示された測距平均値時間を確定させ、記憶設定させ
るためのエンターキー、１１ｄは測距平均値時間設定モ
ードの選択キーであり、［ＳＰＥＥＤ］の文字が付され
ている。また、１１ｇは［ＡＶＥＲＡＧＥ］文字が付加
された測距平均回数設定モードの選択キーであり、従来
のように平均値の尺度として測距回数を設定する場合に
操作される。

【０００９】表示部１０のデジタル表示部の右方には２
つのＬＥＤ１１ｅ，１１ｆが設けられており、測距平均
値時間設定モード選択キー１１ｄが押圧操作され測距平
均時間設定モードが選択されたときには表示の単位とし
て時間［ｍｓ］を示す上方のＬＥＤ１１ｅが点灯し、測
距平均回数設定モード選択キー１１ｇが押圧操作され、
測距平均回数設定モードが選択されたときには表示の単
位として回数［ｎ］を示す下方のＬＥＤ１１ｆが点灯し
て、表示部１０に表示される平均値の尺度の種別が明示
されるようになっている。ここに、測距平均値時間は、
測距間隔ｔｏに平均値を採るべき測距回数ｎを乗算した
値に規定されており、変位測定装置によって実施される
測距間隔がｔｏ［ｓｅｃ］であるとすれば、この測距間
隔ｔｏに測距回数ｎを乗算した値、つまり、ｔｏ・ｎが
測距平均値時間として規定される。したがって、測距間
隔が２０μｓｅｃで、測距回数として２の累乗回のみが
選択可能な条件下で、このような測距平均値時間を規定
すれば、測距回数、１，２，４，８，１６，３２，６
４，１２８，２５６，５１２，１０２４，２０４８に対
する測距平均値時間は、０．０２，０．０４，０．０
８，０．１６，０．３２，０．６４，１．２８２．５
６，５．１２，１０．２４，２０．４８，４０．９６
（ｍｓｅｃ）となり、時間要素をもって設定されること
になる。

【００１０】図３は、本考案の光学式変位測定装置の内
部構成をブロック図をもって示しており、図４は更に信
号処理部の詳細を示している。図３から理解されるよう
に、光学ヘッドＡは従来装置と同様な構成をなしてお
り、コントローラＢはマイクロコンピュータを用いた信
号処理部１を設けている。コントローラＢ側に設けた発
振器１３から光学ヘッドＡの投光部１０１には、所定周
波数の変調信号が送出され、この変調信号によってレー
ザ発光素子１００ｂが駆動されるので、投光部１０１か
らは、発振器１３からの発振信号で変調されたレーザ光
が対象物ＯＢに向けて照射され、このとき対象物ＯＢよ
り反射されて来た反射光が光学ヘッドＡの受光部１０２
で受光検知されると、位置検出素子１００ｄからは位置
検知信号Ｉ１，Ｉ２が電流信号の形で出力され、この位
置検出信号Ｉ１，Ｉ２は更にＩ／Ｖ変換器１００ｆによ
って電圧信号に変換された後、信号処理部１に送られ
る。すると、この信号処理部１では、後述するような演
算処理がなされた後、測距データが表示部１０に表示さ
れ、信号出力端子からは測距データが出力される。な
お、入力端子台１２は、光学ヘッドＡやコントローラＢ
を外部機器によって遠隔操作する場合に、外部機器を接
続するものである。

【００１１】信号処理部１の詳細構成は、図４に示した
ように、マイクロコンピュータシステムを用いて構成さ
れており、制御に必要な信号処理と演算処理を行うため
のＣＰＵ１ａを備え、増幅器１ｂ，検波回路１ｃ，Ａ／
Ｄ変換器１ｄ，メモリ１ｅ，表示部１０及び制御入力回
路１ｆを備えた構成となっている。基本的な動作を説明
すると、光学ヘッドＡより電圧変換されて出力された位
置検出信号Ｖ１，Ｖ２は、増幅器１ｂにおいて所定レベ
ルに増幅された後、検波回路１ｃにおいて、発振器１３
からの発振信号に同期して検波されると、Ａ／Ｄ変換器
１ｄによってデジタル信号に変換され、ＣＰＵ１ａに取
り込まれて演算処理される。すなわち、ここでは、所定
位置に対する変位量Ｚのノンリニアリティを補正する次
式が演算されて、測距データＺが得られる。 Ｚ＝（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｖ１＋ｋＶ２） ここに、ｋは変位量のノンリニアリティを補正するため
に選ばれた係数である。このようにして、ＣＰＵ１ａに
おいて算出された変位量Ｚは、表示部１０において測距
データとして表示され、更にＤ／Ａ変換器１ｇによりア
ナログ信号に変換された後、出力端子ＴＯを通じて外部
機器に出力される。

【００１２】ついで、本考案の光学式変位測定装置を用
いて、測距平均値時間を設定する場合の操作手順につい
て、より具体的に説明する。変位測定装置が測距を行っ
ている最中は、表示部１０には、測距データの移動平均
値が時々刻々と表示部１０に表示される。このとき、測
距平均値時間設定モード選択キー１１ｄを押圧操作する
と、そのキー１１ｄの左隅に設けたランプが点灯し、測
距平均値時間設定モードに入ったことが表示されるの
で、この時点で、アップダウンキー１１ａ，１１ｂを操
作すれば（１１ａを操作すれば表示値は順次アップし、
１１ｂを操作すれば表示値は順次ダウンする）、それら
のキー１１ａ，１１ｂを操作する毎に、予め信号処理部
１のメモリ１ｅ内に格納させた平均値時間が順次、表示
部１０に循環的に表示されるので、表示部１０に最適な
測距平均値時間が表示された時点でエンターキー１１ｃ
を押圧操作すれば、表示された平均値時間がメモリ１ｅ
に格納され、前回格納されていたデータと更新され、新
たな測距平均値時間として設定される。図５のステップ
２００〜２０５は、この場合における平均値時間設定手
順をフローチャートをもって示したものである。

【００１３】

【考案の効果】以上の説明より理解されるように、本考
案の光学式変位測定装置によれば、測距データの平均値
を得る場合に、時間を尺度とした測距平均値時間が設定
できるので頗る便利であり、特に表示部に移動平均値を
測距データとして表示する場合に適用すれば、表示の応
答遅れも容易に把握できるなどの利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の光学式変位測定装置の要部をなすコン
トローラの前パネルの外観説明図である。

【図２】本考案の光学式変位測定装置の外観を示した斜
視図である。

【図３】本考案の光学式変位測定装置の内部構成を示し
たブロック図である。

【図４】信号処理部の内部構成を示したブロック図であ
る。

【図５】測距平均値時間を設定する場合の動作手順を示
したフローチャートである。

【図６】光学式変位測定装置の基本構成を示したブロッ
ク図である。

【符号の説明】

Ａ・・・光学ヘッド Ｂ・・・コントローラ Ｃ・・・信号線 ＯＢ・・・対象物 １０・・・表示部 １１・・・測距平均値時間設定手段 １１ｄ・・・測距平均値時間設定モード選択キー １０１・・・光学ヘッドの投光部 １０２・・・光学ヘッドの受光部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 杉本 義彦 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−81519（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−287411（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−249909（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−202614（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−222202（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−74581（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物に対して光を照射する投光部と、
   対象物より反射された光を受光する受光部とを備えた光
   学ヘッドと、この光学ヘッドに信号線を介して接続さ
   れ、光学ヘッドから出力された位置検出信号を演算処理
   して、測距データを出力させるコントローラとを組み合
   わせて構成された光学式変位測定装置において、 上記コントローラには、光学ヘッドから光を照射して繰
   り返し測距された測距データの平均値を算出するための
   測距平均値時間設定手段と、この測距平均値時間設定手
   段によって設定された測距平均値時間を表示する表示部
   とを備えた光学式変位測定装置。