JP3360615B2 - 非接触式寸法測定方法及び装置 - Google Patents
非接触式寸法測定方法及び装置Info
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- JP3360615B2 JP3360615B2 JP18796198A JP18796198A JP3360615B2 JP 3360615 B2 JP3360615 B2 JP 3360615B2 JP 18796198 A JP18796198 A JP 18796198A JP 18796198 A JP18796198 A JP 18796198A JP 3360615 B2 JP3360615 B2 JP 3360615B2
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Description
ビームを使用して非接触で物体の外形寸法、特に円柱状
または円筒状の物体の外径を測定する方法及び装置に関
する。
状で流れ出てくる物体、たとえば熱間圧延機から出てく
る鋼管,鋼塊,線材等の外径を計測することは、品質管
理の面から重要である。
されて実用化されているが、基本的には図10,図11に示
されているような構成が採られている。図10はそのよう
な装置の側面(測定対象物体を測定方向から見た状態)
を、図11は同じく正面(測定対象物体をその移動方向の
下流側から見た状態)をそれぞれ示している。
の鋼管3を図10の右側へ向けて排出する。参照符号2は
鋼管3の外径を測定するための計測装置を示しており、
図11に示されているように、鋼管3を挟んでその両側に
対向して配置された照射部2Sと受光部2Rとで構成されて
いる。照射部2Sからは光ビーム、たとえばレーザビーム
が照射されて平行に走査される。走査されたレーザビー
ムは鋼管3が存在する空間を通過し、受光部2Rで受光さ
れる。なお、図10及び図11において受光部2Rが配置され
ている位置に平面の反射鏡を配置しておき、照射部2Sか
ら走査されたレーザビームを走査時と同一経路で照射部
2S側へ反射するようにした反射鏡を配置し、照射部2Sに
受光部2Rの機能を兼ねさせるようにしてもよい。
すブロック図であり、前述の照射部2S内に必須の要素
と、受光部2Rに必須の要素と、その他の要素とに分かれ
ている。なお、その他の要素は照射部2S内,受光部2R内
のいずれかに纏めて、または分散して、あるいは全く別
の位置に纏めて配置することも可能である。
れたレーザビームを走査するポリゴンミラー22と、この
ポリゴンミラー22を回転させるモータMと、ポリゴンミ
ラー22で走査されたレーザビームを平行光として測定対
象である鋼管3の方向へ反射する放物面鏡である反射鏡
23とが少なくとも備えられている。なお、ポリゴンミラ
ー22は一般的には6面程度の正多面鏡であり、モータM
により定速回転される。また、受光部2Rには、レーザビ
ームを受光する受光素子26と、照射部2Sから照射された
レーザビームを反射及び集束して受光素子26へ入射させ
る放物面鏡である反射鏡25とが少なくとも備えられてい
る。
ば電圧信号に変換して比較部27へ出力する。比較部27に
は適宜の設定値(閾値)THが予め設定されており、受光
素子26から入力された信号値とこの設定値THとを比較す
る。比較部27による比較結果は、入力信号の値が設定値
THより大きい状態(明部、より具体的にはレーザビーム
が遮断されていない状態)から小さい状態(暗部、より
具体的にはレーザビームが遮断されている状態)に変化
した場合にそれを立ち下がりエッジとして検出し、パル
ス状の信号Aとして立ち下がりエッジ記憶部31へ出力
し、逆に入力信号の値が設定値THより小さい状態から大
きい状態に変化した場合にそれを立ち上がりエッジとし
て検出し、パルス状の信号Bとして立ち上がりエッジ記
憶部32へ出力する。
生器28が発生する一定周波数のカウントパルスをカウン
タ29がカウントした結果のカウント値が与えられてい
る。このカウンタ29から与えられているカウント値は、
立ち下がりエッジ記憶部31では比較部27から信号Aが与
えられた時点においてカウント値N1 として記憶され、
立ち上がりエッジ記憶部32では比較部27から信号Bが与
えられた時点においてカウント値P1 として記憶され
る。そして、両エッジ記憶部31,32に記憶されたカウン
ト値N1 , P1 は外径演算部33に与えられる。
1,32に記憶されたカウント値N1 ,P1 を使用して測
定対象である鋼管3の外径を演算する。
各鏡面に対応して1個のパルス状のリセット信号RSを発
生してカウンタ29に与えている。従って、ポリゴンミラ
ー22が定速回転している状態においてはリセット信号RS
は一定周期で発生される。
ザビームの走査において発生する信号の状態を示すタイ
ミングチャートであり、図13(a)は受光素子26による受
光量、換言すれば受光素子26から出力される信号の状態
を、図13(b) はリセット信号RSの状態を、図13(c) はカ
ウンタ29から出力されるカウント値をそれぞれ示してい
る。なお、図13(a) 及び(b) においては、縦軸は受光レ
ベルを、横軸は時間をそれぞれ表わし、図13(c) におい
ては、縦軸はカウント値を、横軸は時間をそれぞれ表わ
している。
ウント値N1 及びP1 を得て測定対象である鋼管3の外
径を演算する。なお、図13(c) に示されているカウンタ
29が発生するカウント値は時間情報である。通常、この
時間情報と距離との関係は反射鏡23及び25が放物面鏡で
あるため必ずしも直線対応はしていない。従って、時間
情報であるカウンタ29のカウント値と、照射部2Sから受
光部2Rへ照射されるレーザビームの走査方向(レーザビ
ームと直交する方向)の距離との関係は予めキャリブレ
ーションしておく必要がある。
て求められる。 D=X(P1 )−X(N1 ) 但し、X(P1 ):カウント値P1 の距離換算値 X(N1 ):カウント値N1 の距離換算値
の状態は理想的な、換言すれば理論上の状態である。こ
れに対して、実際の製鉄所等のような周囲に水,蒸気,
種々の煙,塵埃が飛散している劣悪な環境においては受
光素子26での受光状態は図14(a) に示されているよう
に、本来はほぼ一定の受光量があるべき部分において
水,蒸気,種々の煙,塵埃による遮光のために受光量が
低下する。従って、本来は図14(b) に示されている鋼管
3によるレーザビームの遮断が開始されて受光素子26で
の受光量が設定値TH以下に低下した時点のカウント値N
4 が立ち下がりエッジ記憶部31に、またその後の鋼管3
によるレーザビームの遮断が終了して受光素子26での受
光量が設定値TH以上に上昇した時点のカウント値P4 が
立ち上がりエッジ記憶部32にそれぞれ記憶されるべきで
あるにも拘わらず、実際には図14(b)に示されているよ
うに、最初に受光素子26での受光量が設定値TH以下に低
下した時点のカウント値N1 が立ち下がりエッジ記憶部
31に、またその直後に受光素子26での受光量が設定値TH
以上に上昇した時点のカウント値P1 が立ち上がりエッ
ジ記憶部32にそれぞれ記憶されることになる。このた
め、外径演算部33での鋼管3の外径の演算結果は誤った
結果が得られてしまう。
受光部2Rを照射部2Sと同一の側に配置し、これらと鋼管
3を挟んで対向する位置に反射鏡を配置した場合は、照
射部2Sから照射されたレーザビームが測定対象である鋼
管3によっても反射される。図14(a) にはそのような場
合の鋼管3からの反射光量を破線にて示してある。横軸
(時間軸)方向の中央部に凸状に示されている部分がそ
れである。この鋼管3からの反射光の受光素子26による
受光量が設定値THを超えない場合には問題は生じない
が、図14(a) に示されているように受光量が設定値THを
超える場合には図14(b) に示されているように、立ち下
がりエッジN0 及び立ち上がりエッジP0が検出される
ことになる。
悪な環境においては正確な測定が現実的には行ない得な
いと言う事情に鑑みて、たとえば実開昭57-199808 号公
報には異物による誤測定を防止することを主たる目的と
した「光学的非接触寸法測定器」が提案されている。こ
の測定器は、所定の寸法範囲と毎回の計測値とを比較
し、外れた場合はその計測値を除去する回路と、所定の
回数計測を行なって平均値を測定値とする回路とを備え
ている。
は、塵埃または温度の影響を受けることなく、常時安定
した外径計測を行なうことを主たる目的とした「線材な
どの外径測定装置」も提案されている。この装置は、平
行光線の光源と受光器との間に一定の周期で光路を横切
る孔を有する光チョッパを配置し、光チョッパの孔が光
路を横切る際に、受光器が被測定線材によって遮光さ
れ、入射する光量によって外径を計測する。
8 号公報に開示されている装置では、劣悪な環境条件に
おいては平均値を得るために非常に多数回の計測を反復
する必要が生じ、また測定精度が格段に低下すると言う
問題があった。このため、製鉄所において圧延機から連
続的に排出される鋼管の外径をリアルタイムで計測する
というような用途には不向きである。
いる装置では、視野を小さくして塵埃,蒸気,水などが
視野内に入ることを極力回避しようとしているが、ある
程度以上に大きな物体の計測には不向きであり、また視
野内に異物が入った場合にはまったく計測が出来なくな
ると言う問題があった。
うに、反射光を受光するような構成では、測定対象自体
からの反射光による影響も生じる。
たものであり、装置が実際に使用される製鉄所等のよう
な周囲に水,蒸気,種々の煙,塵埃が飛散している劣悪
な環境においても、特別な回路,装置を用いることな
く、短時間で、より望ましくはリアルタイムで正確な測
定を行ない得る非接触式寸法測定方法及び装置の提供を
目的とする。
測定対象自体からの反射光の影響をも排除し得る非接触
式寸法測定方法及び装置の提供を目的とする。
法測定方法は、円柱状または円筒状である測定対象物の
中心軸と直交する走査面内で光ビームを平行に走査し、
光ビームの測定対象物による遮断開始位置及び遮断終了
位置に基づいて測定対象物の走査面上での外径を測定す
る非接触式寸法測定方法であって、測定対象物の予め与
えられている中心の位置に最も近い遮断開始位置及び遮
断終了位置に基づいて測定対象物の走査面上での外径を
測定することを特徴とする。
では、中心の位置が予め判明している円柱状または円筒
状の測定対象物の外径を測定する場合に、測定対象物の
中心の位置に最も近い遮断開始位置及び遮断終了位置に
基づいて測定対象物の外径を測定するため、塵埃等で光
ビームが遮断された場合の遮断開始位置及び遮断終了位
置に基づいて測定対象物の外径を誤測定することは回避
される。
は、円柱状または円筒状である測定対象物の中心軸と直
交する走査面内で光ビームを平行に走査し、走査された
光ビームを走査時と同一経路へ反射させ、反射光の測定
対象物による遮断開始位置及び遮断終了位置に基づいて
測定対象物の走査面上での外径を測定する非接触式寸法
測定方法であって、測定対象物の予め与えられている中
心の位置に最も近く、且つ測定対象物の予め与えられて
いる最小外径よりも外側である遮断開始位置及び遮断終
了位置に基づいて測定対象物の走査面上での外径を測定
することを特徴とする。
では、中心の位置及び最小外径が予め判明している円柱
状または円筒状の測定対象物の外径を測定する場合に、
測定対象物の中心の位置に最も近く、且つ最小外径より
も外側の遮断開始位置及び遮断終了位置に基づいて測定
対象物の外径を測定するため、塵埃等で光ビームが遮断
された場合の遮断開始位置及び遮断終了位置は勿論のこ
と、測定対象物自体による反射光の遮断開始位置及び遮
断終了位置に基づいて測定対象物の外径を誤測定するこ
とは回避される。
柱状または円筒状の測定対象物の中心軸と直交する走査
面内で平行に光ビームを走査する走査部と、走査された
光ビームを受光する受光部と、この受光部による受光結
果から光ビームの測定対象物による遮断開始位置及び遮
断終了位置を検出する検出部と、測定対象物の中心の位
置が予め与えられており、検出部が検出した遮断開始位
置及び遮断終了位置の内の測定対象物の中心の位置に最
も近い遮断開始位置及び遮断終了位置に基づいて測定対
象物の走査面上での外径を演算する演算部とを備えたこ
とを特徴とする。
では、中心の位置が予め判明している円柱状または円筒
状の測定対象物の外径を測定する場合に、演算部が測定
対象物の中心の位置に最も近い遮断開始位置及び遮断終
了位置に基づいて測定対象物の外径を演算するため、塵
埃等で光ビームが遮断された場合の遮断開始位置及び遮
断終了位置に基づいて測定対象物の外径を誤って演算す
るような事態は回避される。
は、円柱状または円筒状の測定対象物の中心軸と直交す
る走査面内で平行に光ビームを走査する走査部と、走査
された光ビームを走査時と同一経路へ反射させる反射鏡
と、この反射鏡により反射された反射光を受光する受光
部と、この受光部による受光結果から反射光の測定対象
物による遮断開始位置及び遮断終了位置を検出する検出
部と、測定対象物の中心の位置及び最小外径が予め与え
られており、検出部が検出した遮断開始位置及び遮断終
了位置の内の測定対象物の中心の位置に最も近く、且つ
最小外径よりも外側の遮断開始位置及び遮断終了位置に
基づいて測定対象物の外径を演算する演算部とを備えた
ことを特徴とする。
では、中心の位置及び最小外径が予め判明している円柱
状または円筒状の測定対象物の外径を測定する場合に、
演算部が測定対象物の中心の位置に最も近く、且つ最小
外径よりも外側の遮断開始位置及び遮断終了位置に基づ
いて測定対象物の外径を演算するため、塵埃等で光ビー
ムが遮断された場合の遮断開始位置及び遮断終了位置、
及び測定対象物自体による反射光の遮断開始位置及び遮
断終了位置に基づいて測定対象物の外径を誤って演算す
るような事態は回避される。
示す図面に基づいて詳述する。
の第1の実施の形態の内部構成例を示すブロック図であ
り、前述の図10及び図11に示されている従来の一般的な
装置と基本的には同様の構成を有している。
は、前述の図10及び図11に示されている従来の一般的な
装置と同様に、測定対象である鋼管3を挟んで照射部2S
と受光部2Rとが対向して配置されている。また、照射部
2Sからは光ビーム、たとえばレーザビームが照射されて
平行に走査され、鋼管3が存在する空間を通過したレー
ザビームが受光部2Rで受光されることも従来技術と同様
である。更に、受光部2Rが配置されている位置に平面の
反射鏡を配置しておき、照射部2Sが配置されている位置
に受光部を配置するようにしてもよいことも従来技術と
同様である。また更に、本発明の非接触式寸法測定装置
の構成要素は照射部2S内に必須の要素と、受光部2Rに必
須の要素と、その他の要素とに分かれており、その他の
要素は照射部2S内または受光部2Rのいずれかに纏めて、
または分散して、あるいは全く別の位置に纏めて配置す
ることが可能であることも従来技術と同様である。
れたレーザビームを走査するポリゴンミラー22と、この
ポリゴンミラー22を回転させるモータMと、ポリゴンミ
ラー22で走査されたレーザビームを平行光として測定対
象である鋼管3の方向へ反射する放物面鏡である反射鏡
23とが少なくとも備えられている。なお、ポリゴンミラ
ー22は一般的には6面程度の正多面鏡であり、モータM
により定速回転される。また、受光部2Rには、レーザビ
ームを受光する受光素子26と、照射部2Sから照射された
レーザビームを反射及び集束して受光素子26へ反射させ
る放物面鏡である反射鏡25とが少なくとも備えられてい
る。
ば電圧信号に変換して比較部27へ出力する。比較部27に
は適宜の設定値(閾値)THが予め設定されており、受光
素子26から入力された信号値とこの設定値THとを比較す
る。比較部27による比較結果は、入力信号の値が設定値
THより大きい状態(明部、より具体的にはレーザビーム
が遮断されていない状態)から小さい状態(暗部、より
具体的にはレーザビームが遮断されている状態)に変化
した場合(遮断開始位置)にそれを立ち下がりエッジと
して検出し、パルス状の信号Aとして立ち下がりエッジ
記憶部31へ出力し、逆に入力信号の値が設定値THより小
さい状態から大きい状態に変化した場合(遮断終了位
置)にそれを立ち上がりエッジとして検出し、パルス状
の信号Bとして立ち上がりエッジ記憶部32へ出力する。
-1乃至31-nにて示されているn個の記憶部が、また立ち
上がりエッジ記憶部32には参照符号32-1乃至32-nにて示
されているn個の記憶部がそれぞれ備えられている。
生器28が発生する一定周波数のカウントパルスをカウン
タ29がカウントした結果のカウント値が与えられてい
る。このカウンタ29から与えられているカウント値は、
立ち下がりエッジ記憶部31では比較部27から信号Aが与
えられる都度、カウント値N1 ,N2 ,N3 …として各
記憶部31-1乃至31-nに順次的に記憶され、また立ち上が
りエッジ記憶部32では比較部27から信号Bが与えられる
都度、カウント値P1 ,P2 ,P3 …として各記憶部32
-1乃至32-nに順次的に記憶される。そして、両エッジ記
憶部31,32に記憶されたカウント値N1 ,N2 ,N3 …
及びP1 ,P2 ,P3 …は外径演算部33に与えられる。
1,32に記憶されたカウント値N1 ,N2 ,N3 …及び
P1 ,P2 ,P3 …の他に、測定対象である鋼管3の中
心位置に対応するカウンタ29のカウント値C(以下、鋼
管中心カウント値Cと言う) が予め与えられており、こ
れらの数値を使用して測定対象である鋼管3の外径を演
算する。
各鏡面に対応して1個のパルス状のリセット信号RSを発
生してカウンタ29に与えている。従って、ポリゴンミラ
ー22が定速回転している状態においてはリセット信号RS
は一定周期で発生される。
いてポリゴンミラー22の一面の走査により発生する信号
の状態を示すタイミングチャートであり、図2(a)は受
光素子26による受光量、換言すれば受光素子26から出力
される信号の状態を、図2(b) ははカウンタ29から出力
されるカウント値をそれぞれ示している。なお、図2
(a) においては、縦軸は受光レベルを、横軸は時間をそ
れぞれ表わし、図2(c)においては、縦軸はカウント値
を、横軸は時間をそれぞれ表わしている。また、R1,R2
はそれぞれリセット信号RSのタイミングを示している。
製鉄所等のような周囲に水,蒸気,種々の煙,塵埃が飛
散している劣悪な環境においては受光素子26での受光状
態は図2(b) に示されているように、本来はほぼ一定の
受光量があるべき部分において水,蒸気,種々の煙,塵
埃による遮光のために受光量が低下する。従って、本発
明装置では図2(b) に示されている受光素子26での受光
量が設定値TH以下に低下した時点のすべてのカウント値
N1 , N2 , N3 …を立ち下がりエッジ記憶部31の各記
憶部31-1乃至31-nに順次的に記憶し、また受光素子26で
の受光量が設定値TH以上に上昇した時点のすべてのカウ
ント値P1 , P2 , P3 …を立ち上がりエッジ記憶部32
の各記憶部32-1乃至32-nに順次的に記憶し、これらの得
られたすべてのカウント値に基づいて外径演算部33での
鋼管3の外径の演算が行われる。
が発生するカウント値は時間情報である。通常、この時
間情報と距離との関係は反射鏡23及び25が放物面鏡であ
るため必ずしも直線対応はしていない。従って、時間情
報であるカウンタ29のカウント値と、照射部2Sから受光
部2Rへ照射されるレーザビームの走査方向(レーザビー
ムと直交する方向)の距離との関係は予めキャリブレー
ションしておく必要がある。
の外径を演算する際の処理手順、換言すれば本発明の非
接触式寸法測定方法の手順を示すフローチャートであ
る。以下、このフローチャートを参照して説明する。
ち下がりエッジNi を選択し (ステップS11)、次に演算
に使用すべき立ち上がりエッジPi を選択する (ステッ
プS12)。立ち下がりエッジNi の選択処理の手順は図4
のフローチャートに、立ち上がりエッジPi の選択処理
の手順は図5のフローチャートにそれぞれ示されてい
る。
で行なわれる。まず、カウンタjを”1"に初期化し (ス
テップS21)、立ち下がりエッジ記憶部31の各記憶部31-1
乃至31-nに記憶されているカウント値N1 , N2 , N3
…の内のカウント値N1 を予め与えられている鋼管中心
カウント値Cと比較し (ステップS22)、カウント値N 1
が鋼管中心カウント値Cより小である場合は (ステップ
S22 で"YES" )、カウンタjを”1”インクリメントし
(ステップS23)、ステップS22 へ処理を戻す。従って、
次はカウント値N2 が鋼管3の鋼管中心カウント値Cと
比較される。
が反復されると、立ち下がりエッジ記憶部31の各記憶部
31-1乃至31-nに記憶されているカウント値N1 , N2 ,
N3…が鋼管中心カウント値Cと順次比較されてゆき、
やがて鋼管中心カウント値Cよりも小ではない(等しい
か大)カウント値Nj が見つかる (ステップS22 で”N
O" )。従って、その直前のカウント値Nj-1 が鋼管中
心カウント値Cより小さく、且つ最も大きいカウント値
の立ち下がりエッジであることが判るので、それをカウ
ント値Ni として選択する (ステップS24)。図2(b) に
示されている例ではN4 が演算に選択された立ち下がり
エッジのカウント値になる。
で行なわれる。まず、カウンタjを”1"に初期化し (ス
テップS31)、立ち上がりエッジ記憶部32の各記憶部32-1
乃至32-nに記憶されているカウント値P1 , P2 , P3
…の内のカウント値P1 を鋼管中心カウント値Cと比較
し (ステップS32)、カウント値P1 が鋼管中心カウント
値Cより小である場合は (ステップS32 で”NO" )、カ
ウンタjを”1”インクリメントし (ステップS33)、ス
テップS32 へ処理を戻す。次はカウント値P2が鋼管3
の鋼管中心カウント値Cと比較される。
が反復されると、立ち上がりエッジ記憶部32の各記憶部
32-1乃至32-nに記憶されているカウント値P1 , P2 ,
P3…が鋼管中心カウント値Cと順次比較されてゆき、
やがて鋼管中心カウント値Cよりも大であるカウント値
Pj が見つかる (ステップS32 で”YES")。従って、そ
のカウント値Pj が鋼管中心カウント値Cより大きく、
且つ最も小さいカウント値の立ち上がりエッジであるこ
とが判るので、それをカウント値Pi として選択する
(ステップS34)。図2(b) に示されている例ではP4 が
演算に選択された立ち上がりエッジのカウント値にな
る。
がりエッジNi 及び立ち上がりエッジPi が選択される
と、外径演算部33は測定対象である鋼管3の外径Dを下
記式にて求める (ステップS13)。 D=X(Pi )−X(Ni ) 但し、X(Pi ):カウント値Pi の距離換算値 X(Ni ):カウント値Ni の距離換算値
の第2の実施の形態の内部構成例を示すブロック図であ
り、反射光を受光して測定を行なうように構成されてい
る。この第2の実施の形態では、照射部と受光部とが照
射・受光部2SR として一体に構成されている。具体的に
は、照射・受光部2SR の反射鏡23により鋼管3が存在す
る方向へ照射されたレーザビームが平面鏡である反射鏡
RFにより 180度方向へ反射されて照射時と同光路を逆行
して再度照射・受光部2SR の反射鏡23に入射し、ポリゴ
ンミラー22からレーザ発振器21へ至る。ただし、この第
2の実施の形態では、レーザ発振器21とポリゴンミラー
22との間にビームスプリッタ30が配置されており、ポリ
ゴンミラー22からレーザ発振器21へ向かう反射光はビー
ムスプリッタ30により分離されて受光素子26に受光され
る。
る第1の実施の形態と基本的には同様の構成を有してお
り、異なる点は外径演算部33に鋼管中心カウント値Cの
他に鋼管3の最小外径Dmin(以下、鋼管最小外径Dminと
言う)が予め与えらており、測定対象の鋼管3の外径を
演算する基準となる立ち下がりエッジNi 及び立ち上が
りエッジPi の選択処理の手順の際に使用されることで
ある。
小外径Dminを設定する理由について説明する。図7は本
発明の非接触式寸法測定装置の第2の実施の形態におい
てレーザビームの一回、換言すればポリゴンミラー22の
一面の走査により発生する信号の状態を示すタイミング
チャートであり、図7(a)は受光素子26による受光量、
換言すれば受光素子26から出力される信号の状態を、図
7(b) ははカウンタ29から出力されるカウント値をそれ
ぞれ示している。なお、図7(a) においては、縦軸は受
光レベルを、横軸は時間をそれぞれ表わし、図7(c) に
おいては、縦軸はカウント値を、横軸は時間をそれぞれ
表わしている。また、R1,R2はそれぞれリセット信号RS
のタイミングを示している。
態とは異なり、鋼管3からの反射光も受光素子26により
受光されるため、図7(b) に示されているようにその立
ち上がりエッジP0 及び立ち下がりエッジN0 が鋼管3
の外径の範囲内において検出される。従って、それらを
排除する必要があるが、そのために上述の鋼管最小外径
Dminが使用される。
K”及び”C+K”を下記式により定める。 X(C)−X(C−K)=Dmin/2−d X(C+K)−X(C)=Dmin/2−d 但し、X(C):鋼管中心カウント値Cの距離換算値 X(C−K):カウント値C−Kの距離換算値 X(C+K):カウント値C+Kの距離換算値 Dmin:鋼管最小外径 d:予め設定された定数
カウント値C−Kは鋼管3の両外側の内のカウント値が
小さい方の位置と鋼管中心カウント値Cとのほぼ中間の
位置に、カウント値C+Kは鋼管3の両外側の内のカウ
ント値が大きい方の位置と鋼管中心カウント値Cとのほ
ぼ中間の位置になる。このようなカウント値C−K及び
C+Kを使用することにより、第2の実施の形態では鋼
管3自体からの反射光の影響を排除することを可能とす
る。
33による演算手順を説明するが、全体の手順は図3に示
されているフローチャートと同様であり、立ち下がりエ
ッジNi の選択 (ステップS11)、及び立ち上がりエッジ
Pi の選択 (ステップS12)の処理手順が異なる。
算部33による鋼管3の外径を演算するために必要な立ち
下がりエッジNi の選択 (ステップS11)、及び立ち上が
りエッジPi の選択 (ステップS12)の処理手順を示すフ
ローチャートである。
で行なわれる。まず、カウンタjを”1"に初期化し (ス
テップS41)、立ち下がりエッジ記憶部31の各記憶部31-1
乃至31-nに記憶されているカウント値N1 , N2 , N3
…の内のカウント値N1 をカウント値C−Kと比較し
(ステップS42)、カウント値N1 がカウント値C−Kよ
り小である場合は (ステップS42 で"YES" )、カウンタ
jを”1”インクリメントし (ステップS43)、ステップ
S42 へ処理を戻す。従って、次はカウント値N2がカウ
ント値C−Kと比較される。
が反復されると、立ち下がりエッジ記憶部31の各記憶部
31-1乃至31-nに記憶されているカウント値N1 , N2 ,
N3…がカウント値C−Kと順次比較されてゆき、やが
てカウント値C−Kよりも小ではない(等しいか大)カ
ウント値Nj が見つかる (ステップS42 で”NO" )。従
って、その直前のカウント値Nj-1 がカウント値C−K
より小さく、且つ最も大きいカウント値の立ち下がりエ
ッジであることが判るので、それをカウント値Ni とし
て選択する (ステップS44)。図7(b) に示されている例
ではN4 が演算に選択された立ち下がりエッジのカウン
ト値になる。
で行なわれる。まず、カウンタjを”1"に初期化し (ス
テップS51)、立ち上がりエッジ記憶部32の各記憶部32-1
乃至32-nに記憶されているカウント値P1 , P2 , P3
…の内のカウント値P1 をカウント値C+Kと比較し
(ステップS52)、カウント値P1 がカウント値C+Kよ
り小である場合は (ステップS52 で”NO" )、カウンタ
jを”1”インクリメントし (ステップS53)、ステップ
S52 へ処理を戻す。次はカウント値P2 がカウント値C
+kと比較される。
が反復されると、立ち上がりエッジ記憶部32の各記憶部
32-1乃至32-nに記憶されているカウント値P1 , P2 ,
P3…がカウント値C+Kと順次比較されてゆき、やが
てカウント値C+Kよりも大であるカウント値Pj が見
つかる (ステップS52 で”YES")。従って、そのカウン
ト値Pj がカウント値C+Kより大きく、且つ最も小さ
いカウント値の立ち上がりエッジであることが判るの
で、それをカウント値Pi として選択する (ステップS5
4)。図7(b) に示されている例ではP4 が演算に選択さ
れた立ち上がりエッジのカウント値になる。
がりエッジNi 及び立ち上がりエッジPi が選択される
と、外径演算部33は測定対象である鋼管3の外径Dを前
述の第1の実施の形態の場合と同様にステップS13 にお
いて求める。
寸法測定方法及び装置によれば中心の位置が予め判明し
ている測定対象物の外径を測定する場合に、測定対象物
の中心の位置に最も近い遮断開始位置及び遮断終了位置
に基づいて測定対象物の外径を測定するため、塵埃等で
光ビームが遮断された場合の遮断開始位置及び遮断終了
位置に基づいて測定対象物の外径を誤測定することは回
避される。このため、装置が実際に使用される製鉄所等
のような周囲に水,蒸気,種々の煙,塵埃が飛散してい
る劣悪な環境においても、特別な回路,装置を用いるこ
となく、短時間で正確な測定を行なうことが可能にな
る。
置によれば、中心の位置及び最小外径が予め判明してい
る測定対象物の外径を測定する場合に、測定対象物の中
心の位置に最も近く、且つ最小外径よりも外側の遮断開
始位置及び遮断終了位置に基づいて測定対象物の外径を
測定するため、塵埃等で光ビームが遮断された場合の遮
断開始位置及び遮断終了位置、及び測定対象物自体によ
る反射光の遮断開始位置及び遮断終了位置に基づいて測
定対象物の外径を誤測定することは回避される。このた
め、装置が実際に使用される製鉄所等のような周囲に
水,蒸気,種々の煙,塵埃が飛散している劣悪な環境に
おいても、特別な回路,装置を用いることなく、短時間
で正確な測定を行なうことが可能になると共に、測定対
象自体からの反射光の影響をも排除し得る。
施の形態の内部構成例を示すブロック図である。
形態においてレーザビームの一回の走査により発生する
信号の状態を示すタイミングチャートである。
形態において測定対象物の外径を演算する際の処理手順
を示すフローチャートである。
形態において測定対象物の外径を演算する際の処理手順
を示すフローチャートである。
形態において測定対象物の外径を演算する際の処理手順
を示すフローチャートである。
施の形態の内部構成例を示すブロック図である。
形態においてレーザビームの一回の走査により発生する
信号の状態を示すタイミングチャートである。
形態において測定対象物の外径を演算する際の処理手順
を示すフローチャートである。
形態において測定対象物の外径を演算する際の処理手順
を示すフローチャートである。
模式図である。
模式図である。
示すブロック図である。
ビームの一回の走査により発生する信号の状態を示すタ
イミングチャートである。
れる劣悪な環境におけるレーザビームの一回の走査によ
り発生する信号の状態を示すタイミングチャートであ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 円柱状または円筒状である測定対象物の
中心軸と直交する走査面内で光ビームを平行に走査し、
光ビームの前記測定対象物による遮断開始位置及び遮断
終了位置に基づいて前記測定対象物の走査面上での外径
を測定する非接触式寸法測定方法において、 前記測定対象物の予め与えられている中心の位置に最も
近い遮断開始位置及び遮断終了位置に基づいて前記測定
対象物の走査面上での外径を測定することを特徴とする
非接触式寸法測定方法。 - 【請求項2】 円柱状または円筒状である測定対象物の
中心軸と直交する走査面内で光ビームを平行に走査し、
走査された光ビームを走査時と同一経路へ反射させ、反
射光の前記測定対象物による遮断開始位置及び遮断終了
位置に基づいて前記測定対象物の走査面上での外径を測
定する非接触式寸法測定方法であって、 前記測定対象物の予め与えられている中心の位置に最も
近く、且つ前記測定対象物の予め与えられている最小外
径よりも外側である遮断開始位置及び遮断終了位置に基
づいて前記測定対象物の走査面上での外径を測定するこ
とを特徴とする非接触式寸法測定方法。 - 【請求項3】 円柱状または円筒状の測定対象物の中心
軸と直交する走査面内で平行に光ビームを走査する走査
部と、 走査された光ビームを受光する受光部と、 該受光部による受光結果から光ビームの前記測定対象物
による遮断開始位置及び遮断終了位置を検出する検出部
と、 前記測定対象物の中心の位置が予め与えられており、前
記検出部が検出した遮断開始位置及び遮断終了位置の内
の前記測定対象物の中心の位置に最も近い遮断開始位置
及び遮断終了位置に基づいて前記測定対象物の走査面上
での外径を演算する演算部とを備えたことを特徴とする
非接触式寸法測定装置。 - 【請求項4】 円柱状または円筒状の測定対象物の中心
軸と直交する走査面内で平行に光ビームを走査する走査
部と、 走査された光ビームを走査時と同一経路へ反射させる反
射鏡と、 該反射鏡により反射された反射光を受光する受光部と、 該受光部による受光結果から反射光の前記測定対象物に
よる遮断開始位置及び遮断終了位置を検出する検出部
と、 前記測定対象物の中心の位置及び最小外径が予め与えら
れており、前記検出部が検出した遮断開始位置及び遮断
終了位置の内の前記測定対象物の中心の位置に最も近
く、且つ最小外径よりも外側の遮断開始位置及び遮断終
了位置に基づいて前記測定対象物の外径を演算する演算
部とを備えたことを特徴とする非接触式寸法測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18796198A JP3360615B2 (ja) | 1998-07-02 | 1998-07-02 | 非接触式寸法測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18796198A JP3360615B2 (ja) | 1998-07-02 | 1998-07-02 | 非接触式寸法測定方法及び装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000018924A JP2000018924A (ja) | 2000-01-21 |
JP3360615B2 true JP3360615B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=16215198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18796198A Expired - Fee Related JP3360615B2 (ja) | 1998-07-02 | 1998-07-02 | 非接触式寸法測定方法及び装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3360615B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006038487A (ja) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Mitsutoyo Corp | 光学式測定装置 |
JP4812568B2 (ja) * | 2006-09-07 | 2011-11-09 | 株式会社ミツトヨ | 光学式測定装置、光学式測定方法、及び光学式測定処理プログラム |
-
1998
- 1998-07-02 JP JP18796198A patent/JP3360615B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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