JPH01242915A - 測距装置 - Google Patents
測距装置Info
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- JPH01242915A JPH01242915A JP7078588A JP7078588A JPH01242915A JP H01242915 A JPH01242915 A JP H01242915A JP 7078588 A JP7078588 A JP 7078588A JP 7078588 A JP7078588 A JP 7078588A JP H01242915 A JPH01242915 A JP H01242915A
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- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 15
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 241000239290 Araneae Species 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光ビームを被測定物上に照射し、その反射光を
受光素子に受光して得られる出力litかも計算によっ
て被測定物までの距購とその距離の変位を測定する測距
装置に関する。
受光素子に受光して得られる出力litかも計算によっ
て被測定物までの距購とその距離の変位を測定する測距
装置に関する。
第4図は従来の測距装置の構成図で、この第4図に示す
ようにレーザビームやピンホール、スリットを用いて指
向性をよ(した可視光などを光源2から発光し、照射レ
ンズ4を通して光ビーム6として被測定物8(以下ワー
ク8と記する)上に照射し、その反射光12を集光レン
ズ14を通して一次元の受光素子16上に結嶽して光ビ
ーム6の照射方向(Y方向)のワーク8までの距離とそ
の距離の変位を測定する装置としては、例えば蒔開開5
5−40942号公報に開示されているよ5な三角測量
方式を基本とするものと、特開昭55−119006号
公報、特開昭57−67815号公報などに開示されて
いるようにシャインプルーグの条件を満足する光学系配
置によるものなどが公知である。ここに前記のシャイン
プルーグ条件について第4図によって説明する。シャイ
ンプルーグ条件とは、集光レンズ14を含む面18と受
光素子16 (P S D : Po5ition−8
ensitive Detectorともいう)を含む
面20(結像面に相当する)が、光ビーム6の光路上の
任意の一点22で交わるように配置すれは光ビーム6上
の任意の点はすべてピントがあって面20上に結像され
ることをいい、ワーク8上の輝点10からの反射光12
の像12aを受光素子16上に常にピントの合った状態
で結像することは、測定精度を高める点からも受光素子
16の信号−雑音化を高める点からも非常に重要なこと
である。
ようにレーザビームやピンホール、スリットを用いて指
向性をよ(した可視光などを光源2から発光し、照射レ
ンズ4を通して光ビーム6として被測定物8(以下ワー
ク8と記する)上に照射し、その反射光12を集光レン
ズ14を通して一次元の受光素子16上に結嶽して光ビ
ーム6の照射方向(Y方向)のワーク8までの距離とそ
の距離の変位を測定する装置としては、例えば蒔開開5
5−40942号公報に開示されているよ5な三角測量
方式を基本とするものと、特開昭55−119006号
公報、特開昭57−67815号公報などに開示されて
いるようにシャインプルーグの条件を満足する光学系配
置によるものなどが公知である。ここに前記のシャイン
プルーグ条件について第4図によって説明する。シャイ
ンプルーグ条件とは、集光レンズ14を含む面18と受
光素子16 (P S D : Po5ition−8
ensitive Detectorともいう)を含む
面20(結像面に相当する)が、光ビーム6の光路上の
任意の一点22で交わるように配置すれは光ビーム6上
の任意の点はすべてピントがあって面20上に結像され
ることをいい、ワーク8上の輝点10からの反射光12
の像12aを受光素子16上に常にピントの合った状態
で結像することは、測定精度を高める点からも受光素子
16の信号−雑音化を高める点からも非常に重要なこと
である。
前記の従来の測距装置は、いずれも照射光学系から照射
された光ビーム6をワーク8上に照射して輝点10を形
成させ、この反射光12を光ビーム6の光路・に対して
斜めに配置dされた受光光学系により一次元の受光素子
16上に結像させ、例えは光ビーム60光路に沿ったワ
ーク8のY方向の変位量を、受光素子16上の反射光1
2の像の変化として検出することにより測定するもので
ある。
された光ビーム6をワーク8上に照射して輝点10を形
成させ、この反射光12を光ビーム6の光路・に対して
斜めに配置dされた受光光学系により一次元の受光素子
16上に結像させ、例えは光ビーム60光路に沿ったワ
ーク8のY方向の変位量を、受光素子16上の反射光1
2の像の変化として検出することにより測定するもので
ある。
前記のようにレーザビーム等を使用して非接触でワーク
8の位置を測定する測距装置は、軟かいプラスチックの
ようなワーク8でも傷付けることな(測定が可能であり
、かつ工場内のロボット等の自動化機器の測距装置とし
て使い易いなど、接触式の測距装置にはない幾つかの長
所を持っている。
8の位置を測定する測距装置は、軟かいプラスチックの
ようなワーク8でも傷付けることな(測定が可能であり
、かつ工場内のロボット等の自動化機器の測距装置とし
て使い易いなど、接触式の測距装置にはない幾つかの長
所を持っている。
しかしながら前記の従来例では以下に述べるような問題
があって、信号処理用電気回路が複雑となり従って高価
になるという欠点があった。例えばシャインプルーグ条
件を満す光学系配置の前記の特開昭55−119006
号公報では同公報に示されているように、その構成は第
4図に示すようなものであり、測距のための受光素子1
6上の像12aの位置を受光素子16の2出力電流I、
、 I。
があって、信号処理用電気回路が複雑となり従って高価
になるという欠点があった。例えばシャインプルーグ条
件を満す光学系配置の前記の特開昭55−119006
号公報では同公報に示されているように、その構成は第
4図に示すようなものであり、測距のための受光素子1
6上の像12aの位置を受光素子16の2出力電流I、
、 I。
の比の計算結果をL倍する係数器とから構成される演算
器36により下記する(13式を演算する。すなわち、
第5図に示す受光素子16の部分拡大図のように受光素
子16の全長を2Lとし、受光素子16の中心を中心1
6bとし、反射光12の像12aの中心16bからの距
離をXoとするとつぎに前記の演算器36によるこの(
1)式の演算結果とワーク8の変位を比例させる補正の
ために、折線近似回路、指数関数回路、あるいはディジ
タル演算回路などの複雑な非直線性補正回路38による
信号処理をして測定を行っていた。従ってこの非直線性
補正回路38が複雑になり高価になるという欠点があっ
た。
器36により下記する(13式を演算する。すなわち、
第5図に示す受光素子16の部分拡大図のように受光素
子16の全長を2Lとし、受光素子16の中心を中心1
6bとし、反射光12の像12aの中心16bからの距
離をXoとするとつぎに前記の演算器36によるこの(
1)式の演算結果とワーク8の変位を比例させる補正の
ために、折線近似回路、指数関数回路、あるいはディジ
タル演算回路などの複雑な非直線性補正回路38による
信号処理をして測定を行っていた。従ってこの非直線性
補正回路38が複雑になり高価になるという欠点があっ
た。
本発明は前記の欠点を解決するために、非直線性補正回
路を必要とせずこれに代えて簡単な演算器を付加した安
価な測距装置を提供することを目的とする。
路を必要とせずこれに代えて簡単な演算器を付加した安
価な測距装置を提供することを目的とする。
前記の課題を解決するために、本発明は、距離を測定し
ようとするワークに光ビームを照射して輝点を形成させ
、この輝点からの反射光の像を受光素子の受光面上に受
光し、その反射光の像の位置を二つの出力@流I1、I
2として位置出力を得て、演算によって計測値を得るシ
ャインプルーグの条件を満足する光学配置による測距装
置において、前記の2出力電流I1、I2からそれぞれ
比例した2電圧V(、V、を得る電流電圧変換器と、2
電圧V1゜■!を入力しV、+ V、を出力する加算器
と、前記のVI。
ようとするワークに光ビームを照射して輝点を形成させ
、この輝点からの反射光の像を受光素子の受光面上に受
光し、その反射光の像の位置を二つの出力@流I1、I
2として位置出力を得て、演算によって計測値を得るシ
ャインプルーグの条件を満足する光学配置による測距装
置において、前記の2出力電流I1、I2からそれぞれ
比例した2電圧V(、V、を得る電流電圧変換器と、2
電圧V1゜■!を入力しV、+ V、を出力する加算器
と、前記のVI。
v、+v、 b’ ラ(Vt+Vt )/ Vt ’x
、演算演算量力する除算器と、この除算器の演算結果に
定数Kを乗じてに−(v1+V、 )/V、を演算する
係数器とを備えるものとする。
、演算演算量力する除算器と、この除算器の演算結果に
定数Kを乗じてに−(v1+V、 )/V、を演算する
係数器とを備えるものとする。
本発明はシャインプルーグの条件を満足する光学装置に
よる測距装置において、電流電圧変換器と、加算器と、
除算器と、係数器とを備えて測定装置を構成したため、
測定しようとするワークまでの距離を、K・(V1+V
り/Vlという係数器の演算結果から得ることができる
。これによって非直線性補正回路を使用していて複雑で
高価であった従来例の欠点が解決され、これに代えて簡
単な演算器を付加した測距装置によってワークまでの距
離を測定できる。
よる測距装置において、電流電圧変換器と、加算器と、
除算器と、係数器とを備えて測定装置を構成したため、
測定しようとするワークまでの距離を、K・(V1+V
り/Vlという係数器の演算結果から得ることができる
。これによって非直線性補正回路を使用していて複雑で
高価であった従来例の欠点が解決され、これに代えて簡
単な演算器を付加した測距装置によってワークまでの距
離を測定できる。
第1図ないし第3図は本発明の実施例を示すもので、第
1図は測距装置の構成図であり、前記の第4図との相異
点は、受光素子16以降の構成が異なる点である。第1
図において、レーザビームやピンホール、スリットを用
いて指向性をよくした可視光などを光源2から発光し、
照射レンズ4を通して光ビーム6としてワーク8上に照
射し、その反射光12を集光レンズ14を通して一次元
の受光素子16上に結像して光ビーム6の照射方向(Y
方向)のワーク8までの距離とその距離の変位を測定す
る。このとき、集光レンズ14を含む面18と受光素子
16を含む面20(結像面に相当する)が、光ビーム6
の光路上の任意の一点22で交わるように配置して、光
ビーム6上の任意の点はすべてピントがあって面20上
に結像されるシャインプルーグ条件を満足する光学系配
置になっている。なお、第1図においてはたまたま下記
する第2図との関連から、照射レンズ4と集光レンズ1
4とが光ビーム6の光路に垂直な同一面の面18上に配
置されているために、点22が照射レンズ4の中心に一
致して示され七(・る。受光素子16上の反射光12の
¥1412 aの位置によって2出力’tm流11.I
、が得られ、前記の2出力電流I1、I2からそれぞれ
比例する2出力電圧V、 、 V。
1図は測距装置の構成図であり、前記の第4図との相異
点は、受光素子16以降の構成が異なる点である。第1
図において、レーザビームやピンホール、スリットを用
いて指向性をよくした可視光などを光源2から発光し、
照射レンズ4を通して光ビーム6としてワーク8上に照
射し、その反射光12を集光レンズ14を通して一次元
の受光素子16上に結像して光ビーム6の照射方向(Y
方向)のワーク8までの距離とその距離の変位を測定す
る。このとき、集光レンズ14を含む面18と受光素子
16を含む面20(結像面に相当する)が、光ビーム6
の光路上の任意の一点22で交わるように配置して、光
ビーム6上の任意の点はすべてピントがあって面20上
に結像されるシャインプルーグ条件を満足する光学系配
置になっている。なお、第1図においてはたまたま下記
する第2図との関連から、照射レンズ4と集光レンズ1
4とが光ビーム6の光路に垂直な同一面の面18上に配
置されているために、点22が照射レンズ4の中心に一
致して示され七(・る。受光素子16上の反射光12の
¥1412 aの位置によって2出力’tm流11.I
、が得られ、前記の2出力電流I1、I2からそれぞれ
比例する2出力電圧V、 、 V。
を得るt流電圧変換器24.24と、2出力電圧v1.
Viを入力しV、 + V、を出力する加算器26と
、Mil 記)Vl * Vl + Vl カラ(Vl
+ Vt ) /v+ ヲ演’N−# 出力する除算器
28と、この除算器28の演算結果に定数Kを乗じてK
・(v、 + v、 )/ vlを演算する係数器30
とを備えており、この係数器30の出力によって計測値
を得る本発明の測距装置を構成している。
Viを入力しV、 + V、を出力する加算器26と
、Mil 記)Vl * Vl + Vl カラ(Vl
+ Vt ) /v+ ヲ演’N−# 出力する除算器
28と、この除算器28の演算結果に定数Kを乗じてK
・(v、 + v、 )/ vlを演算する係数器30
とを備えており、この係数器30の出力によって計測値
を得る本発明の測距装置を構成している。
第2図は動作を説明する図である。第2図においてJ受
光素子16を含む面20のx −X座標でσ)受光素子
16の配置を示す式を(2)式、反射光120光路を示
す式を(3)式とすると y=mx (2)y = M
(x−X□ ) (3)ただし m:受光素子16の傾き M:反射光12の傾き Xo:集光レンズ14のX座標 受光素子16上の反射光12の像12aの位置は(2)
式 、(3)式の直線の交点であるから(2)式、(3
)式より 受光素子16の一端16aのX座標を集光レンズ14の
X座標と同じXoとイると、受光素子16の一端16a
のX座標は(?)式より y = m XQ よって受光素子16の一端16aから受光素子16上の
反射光12の像12aまでの距離Xはより −m ワーク8上の輝点10のX座標は(3)式よりy =M
x0(7) いま(2)式のy=mxで示した蛛20に平行に、集光
レンズ14の中心から線6に向かって線32を引き、線
6との交点を34とすると勝32はy=m X ff
l x+1 s交点34の座標は(0−mXo)となる
。ワーク8までの距離を交点34 (0、−mxo)か
ら測るものとしこの距離すなわち交点34と輝点10と
の距離をYとすると Y = −(M−m ) X6 (8)
(6)式、(8)式より X m Y = −m F了1乙xo1ここで に0= −m a na xo” f9)
とおけば、測定袋jηにおいてm 、 Xoは定数であ
るからに0は定数であって X11 Y=に0 (l
o)となる。
光素子16を含む面20のx −X座標でσ)受光素子
16の配置を示す式を(2)式、反射光120光路を示
す式を(3)式とすると y=mx (2)y = M
(x−X□ ) (3)ただし m:受光素子16の傾き M:反射光12の傾き Xo:集光レンズ14のX座標 受光素子16上の反射光12の像12aの位置は(2)
式 、(3)式の直線の交点であるから(2)式、(3
)式より 受光素子16の一端16aのX座標を集光レンズ14の
X座標と同じXoとイると、受光素子16の一端16a
のX座標は(?)式より y = m XQ よって受光素子16の一端16aから受光素子16上の
反射光12の像12aまでの距離Xはより −m ワーク8上の輝点10のX座標は(3)式よりy =M
x0(7) いま(2)式のy=mxで示した蛛20に平行に、集光
レンズ14の中心から線6に向かって線32を引き、線
6との交点を34とすると勝32はy=m X ff
l x+1 s交点34の座標は(0−mXo)となる
。ワーク8までの距離を交点34 (0、−mxo)か
ら測るものとしこの距離すなわち交点34と輝点10と
の距離をYとすると Y = −(M−m ) X6 (8)
(6)式、(8)式より X m Y = −m F了1乙xo1ここで に0= −m a na xo” f9)
とおけば、測定袋jηにおいてm 、 Xoは定数であ
るからに0は定数であって X11 Y=に0 (l
o)となる。
一方前記の第4図の従来例で説明したように、第4図に
示す受光索子16の2出力を流をI、、I。
示す受光索子16の2出力を流をI、、I。
とすれは、受光素子16上の反射光12の像12aと受
光素子16の中心16bとの距N Xoは前記の(1)
式で示されるとうりである。また受光素子16の全長を
前記と同じ<2Lとすると X = x、 + L (11)
従って(1)式に(11)式を代入したものを(1の式
に改めて代入しに=に、/2Lとすれば、Kは定数であ
って求めるべき距離Yは となる。従って受光素子16によって2出力電流I1、
I2を求め、付加した簡単な演算器によって演算し、(
12)式に示す求めるべき距離Yを得ることができる。
光素子16の中心16bとの距N Xoは前記の(1)
式で示されるとうりである。また受光素子16の全長を
前記と同じ<2Lとすると X = x、 + L (11)
従って(1)式に(11)式を代入したものを(1の式
に改めて代入しに=に、/2Lとすれば、Kは定数であ
って求めるべき距離Yは となる。従って受光素子16によって2出力電流I1、
I2を求め、付加した簡単な演算器によって演算し、(
12)式に示す求めるべき距離Yを得ることができる。
前記の説明では、除算器28はVt −Vt + Vt
がら(Vl + Vt ) /V+を演算するもので示
したが、これに代エテVt −Vt + Vt カラ(
vr + Vl )/Vt ヲ演X L テもよい。す
なわち第3図に示す回路によって加算器26までは第1
図と同じであり、加算器26がらσ)VX+V、と電流
電圧変換器24がも第1図のVt K代えて第3図のV
、とから(V1+ Vt )/ Vtを演算、出力する
除算器28aと、この除算器28aの演算結果に定数K
を乗じてK・< v、 + Vt )/Vtを演算する
係数器30とを備えている。これによれは前記の(12
)式は t となり、 (13)式に示す求めるべき距離Yを得る
ことができる。
がら(Vl + Vt ) /V+を演算するもので示
したが、これに代エテVt −Vt + Vt カラ(
vr + Vl )/Vt ヲ演X L テもよい。す
なわち第3図に示す回路によって加算器26までは第1
図と同じであり、加算器26がらσ)VX+V、と電流
電圧変換器24がも第1図のVt K代えて第3図のV
、とから(V1+ Vt )/ Vtを演算、出力する
除算器28aと、この除算器28aの演算結果に定数K
を乗じてK・< v、 + Vt )/Vtを演算する
係数器30とを備えている。これによれは前記の(12
)式は t となり、 (13)式に示す求めるべき距離Yを得る
ことができる。
本発明によれは第1図と第3図とに示したように受光素
子16の2出力電流I1、I2からそれぞれ比例する2
出力電圧V1. V、を得る電流電圧変換器と、■+
+ Vl ヲ(i(算スル’Ml 算H)−1(V1+
vり/v8カ(VB + Vt )/ Vtを演算する
除算器と、x−(vt+Vt)/V+かK・c v、
+ vt )/Vtを演算する係数器から構成される簡
単な演算器だけで信号処理用電気回路は済むわけであり
、従来のように折線近似回路、指数関数回路等の非直線
性補正回路は不要であり、安価な測距装置を提供するこ
とができる。
子16の2出力電流I1、I2からそれぞれ比例する2
出力電圧V1. V、を得る電流電圧変換器と、■+
+ Vl ヲ(i(算スル’Ml 算H)−1(V1+
vり/v8カ(VB + Vt )/ Vtを演算する
除算器と、x−(vt+Vt)/V+かK・c v、
+ vt )/Vtを演算する係数器から構成される簡
単な演算器だけで信号処理用電気回路は済むわけであり
、従来のように折線近似回路、指数関数回路等の非直線
性補正回路は不要であり、安価な測距装置を提供するこ
とができる。
第1図ないし第3図は本発明の実施例を示すもので、第
1図は測距装置の構成図、第2図は動作を説明する囚、
第3図は第1図の除算器28への入力を一部入替えて示
した図、第4図は従来の測距装置tcI′)構成図、第
5図は受光素子160部分の拡大図である。 2・・・光源、4・−・照射レンズ、6・・・光ビーム
、8・・・被測定物(ワーク)、10・・・輝点、12
・・・反射光、14・・・集光レンズ、16・・・受光
素子(PSD)、24・・・電流電圧変換器、26・・
・加算器、28゜28a・・・除算器、30・・・係数
器、36・・・演算器、38・・・非直線補正回路。 ン=m、i−だズθ 芋 2 図
1図は測距装置の構成図、第2図は動作を説明する囚、
第3図は第1図の除算器28への入力を一部入替えて示
した図、第4図は従来の測距装置tcI′)構成図、第
5図は受光素子160部分の拡大図である。 2・・・光源、4・−・照射レンズ、6・・・光ビーム
、8・・・被測定物(ワーク)、10・・・輝点、12
・・・反射光、14・・・集光レンズ、16・・・受光
素子(PSD)、24・・・電流電圧変換器、26・・
・加算器、28゜28a・・・除算器、30・・・係数
器、36・・・演算器、38・・・非直線補正回路。 ン=m、i−だズθ 芋 2 図
Claims (1)
- 1)光ビームを発光する光源と、この光ビームを距離を
測定しようとする方向の光路により照射して被測定物上
に輝点を形成させる照射レンズと、この光ビームの光路
と異なる方向の光路上の前記の輝点からの反射光を集光
する集光レンズと、前記の被測定物が光ビームの光路に
沿う方向に変位したときに生じる前記集光レンズによる
反射光の像の軌跡に受光面を一致させこの受光面を含む
面と前記の集光レンズを含む面が前記の光ビームの光路
上の一点で交わるように設置され受光面上における前記
の反射光の像の位置を二つの出力電流I_1、I_2と
して位置出力を得る受光素子とを備え、前記の2出力電
流I_1、I_2から演算によって計測値を得る測距装
置において、前記の2出力電流I_1、I_2からそれ
ぞれ比例する2出力電圧V_1、V_2を得る電流電圧
変換器と、2出力電圧V_1、V_2を入力しV_1+
V_2を出力する加算器と、前記のV_1、V_1+V
_2から(V_1+V_2)/V_1を演算、出力する
除算器と、この除算器の演算結果に定数Kを乗じてK・
(V_1+V_2)/V_1を演算する係数器とを備え
ることを特徴とする測距装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7078588A JPH01242915A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7078588A JPH01242915A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 測距装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01242915A true JPH01242915A (ja) | 1989-09-27 |
Family
ID=13441528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7078588A Pending JPH01242915A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 測距装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01242915A (ja) |
-
1988
- 1988-03-24 JP JP7078588A patent/JPH01242915A/ja active Pending
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