JPH0212008A - 非接触変位測定装置 - Google Patents
非接触変位測定装置Info
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- JPH0212008A JPH0212008A JP16095288A JP16095288A JPH0212008A JP H0212008 A JPH0212008 A JP H0212008A JP 16095288 A JP16095288 A JP 16095288A JP 16095288 A JP16095288 A JP 16095288A JP H0212008 A JPH0212008 A JP H0212008A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method 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】
く産業上の利用分野)
本発明は、光ビームを被測定物に照射し、その反射光を
用いて被測定物の距離変化等の変位を測定する非接触変
位測定装置に関する。
用いて被測定物の距離変化等の変位を測定する非接触変
位測定装置に関する。
〈従来の技術〉
この種の非接触変位測定装置の従来例として、次のよう
なものがある。
なものがある。
第4図に示す従来例において、発光回路3、発光素子2
、発光レンズ系1によって被測定物Wに光のスポットを
形成し、その光のスポットを受光レンズ系4を用いるこ
とにより、−次元スポット位置検出用の受光素子5上に
結像させる。この受光素子5上の受光スポットは、被測
定物Wが図中において、B−41)→Cと移動すること
によって、図中でA4B→Cと移動する。即ち、被測定
物Wとの距離は、受光素子5上のスポットの位置を検出
することにより明らかになる。この受光素子5は、上記
のように、−次元の光スポツト位置を検出する素子(P
SD素子)であり、出力としてI、、!、の2つの電流
を出力する。この2つの出力電流It、Itは、夫々電
流・電圧変換回路6.7を介して電圧V、、V、に変換
され、更に、この電圧V、、Vtはアンプ8.9を介し
て増幅される。そして、電圧V、、V。
、発光レンズ系1によって被測定物Wに光のスポットを
形成し、その光のスポットを受光レンズ系4を用いるこ
とにより、−次元スポット位置検出用の受光素子5上に
結像させる。この受光素子5上の受光スポットは、被測
定物Wが図中において、B−41)→Cと移動すること
によって、図中でA4B→Cと移動する。即ち、被測定
物Wとの距離は、受光素子5上のスポットの位置を検出
することにより明らかになる。この受光素子5は、上記
のように、−次元の光スポツト位置を検出する素子(P
SD素子)であり、出力としてI、、!、の2つの電流
を出力する。この2つの出力電流It、Itは、夫々電
流・電圧変換回路6.7を介して電圧V、、V、に変換
され、更に、この電圧V、、Vtはアンプ8.9を介し
て増幅される。そして、電圧V、、V。
は夫々減算器10及び加算器11に入力され、(V+
Vt)、(’/+ +Vz)に変換される。その後
、割算器12を用いて、(V、−vz)/(V+→Vt
)に変換することにより、受光量に関係なく距離に対応
した比率の電圧値を得ることができる。この割算器12
の出力電圧と距離の関係は、第7図のグラフのようにな
り、被測定物の距離a、b、eは割算器12の出力α、
β、γに対応して求められるようになる。
Vt)、(’/+ +Vz)に変換される。その後
、割算器12を用いて、(V、−vz)/(V+→Vt
)に変換することにより、受光量に関係なく距離に対応
した比率の電圧値を得ることができる。この割算器12
の出力電圧と距離の関係は、第7図のグラフのようにな
り、被測定物の距離a、b、eは割算器12の出力α、
β、γに対応して求められるようになる。
従って、例えばこの割算器12の後に図示しない比較器
を設けることによって、ある設定距離より被測定物が近
くにあるか、遠くにあるかの判定を行うことができる。
を設けることによって、ある設定距離より被測定物が近
くにあるか、遠くにあるかの判定を行うことができる。
第5図に示す従来例においては、変位出力を減算器10
から出力される(V+ Vz)とし、この減算器10
の出力を比較器(図示せず)に入力し、そのしきい値電
圧値を加算器11の出力(v++vg)を用いて作り出
すことにより、受光量が変化しても絶えず正しい判別が
できるようにしている。また、受光量が一定になるよう
に、光出力を制御可能な発光素子2を設けてこの発光素
子2の発光パワーを制御し、減算器10の後に設けた比
較器が常時最良の状態で働くようにしたものである。つ
まり、加算器11の出力電圧が常に一定になるように発
光素子の発光パワーを制御するための発光パワー制御回
路13を設け、装置全体のダイナミックレンジを拡大し
、いかなる反射物体でも安定して距離測定が行えるよう
にしている。
から出力される(V+ Vz)とし、この減算器10
の出力を比較器(図示せず)に入力し、そのしきい値電
圧値を加算器11の出力(v++vg)を用いて作り出
すことにより、受光量が変化しても絶えず正しい判別が
できるようにしている。また、受光量が一定になるよう
に、光出力を制御可能な発光素子2を設けてこの発光素
子2の発光パワーを制御し、減算器10の後に設けた比
較器が常時最良の状態で働くようにしたものである。つ
まり、加算器11の出力電圧が常に一定になるように発
光素子の発光パワーを制御するための発光パワー制御回
路13を設け、装置全体のダイナミックレンジを拡大し
、いかなる反射物体でも安定して距離測定が行えるよう
にしている。
第6図に示す従来例においては、電流・電圧変換回路6
.7から出力される電圧信号■、。
.7から出力される電圧信号■、。
V8を増幅するための一方のアンプ14をもって電圧■
1信号をそのまま出力信号とするアンプとし、他方のア
ンプ15をもって電圧■3の信号のに倍(k≠1)の出
力信号とするものとし、割算器12からの出力を(Vt
kvz)/(vt + kvx)に変換することによ
り、変位出力と被測定物の変位とを比例させることがで
き、特別な補正回路を設けなくとも、変位出力と被測定
物の変位との関係にリニアリティ(直線性)を持たせる
ことができるようにしたものである。
1信号をそのまま出力信号とするアンプとし、他方のア
ンプ15をもって電圧■3の信号のに倍(k≠1)の出
力信号とするものとし、割算器12からの出力を(Vt
kvz)/(vt + kvx)に変換することによ
り、変位出力と被測定物の変位とを比例させることがで
き、特別な補正回路を設けなくとも、変位出力と被測定
物の変位との関係にリニアリティ(直線性)を持たせる
ことができるようにしたものである。
〈発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、このような従来の非接触変位測定装置に
あっては、夫々次のような問題点があった。
あっては、夫々次のような問題点があった。
即ち、第4図に示したものでは、割算器I2を用いてい
るが、この割算器12は、一般に掛算用ICを用いるこ
とが多い。しかし、この掛算用ICは、精度安定性が悪
い、ダイナミックレンジが狭い、応答速度が遅い、リニ
アリティが悪い等の欠点を有しており、このような割算
器12を使用することは距離測定精度に大きな制約を与
え、割算器12で与えられる精度以上の測距情報は得ら
れないという欠点がある。
るが、この割算器12は、一般に掛算用ICを用いるこ
とが多い。しかし、この掛算用ICは、精度安定性が悪
い、ダイナミックレンジが狭い、応答速度が遅い、リニ
アリティが悪い等の欠点を有しており、このような割算
器12を使用することは距離測定精度に大きな制約を与
え、割算器12で与えられる精度以上の測距情報は得ら
れないという欠点がある。
また、被測定物Wの変位と受光素子5の変位出力とが比
例せず、変位出力と被測定物Wの変位との関係にリニア
リティがないという欠点があり、特別な補正回路を設け
る必要がある。
例せず、変位出力と被測定物Wの変位との関係にリニア
リティがないという欠点があり、特別な補正回路を設け
る必要がある。
次に、第5図に示したものでは、上述した割算器12を
使用する際の欠点を解消できるが、変位出力と被測定物
の変位とのりニアリティは依然解決されていない。
使用する際の欠点を解消できるが、変位出力と被測定物
の変位とのりニアリティは依然解決されていない。
更に、第6図に示したものでは、変位出力と被測定物の
変位とのりニアリテイの改善を図れるものの、割算器1
2を用いているので、やはり第4図の従来例と同様の問
題点がある。
変位とのりニアリテイの改善を図れるものの、割算器1
2を用いているので、やはり第4図の従来例と同様の問
題点がある。
そこで、本発明は以上のような従来の実情に鑑み、変位
出力と被測定物の変位とのりニアリティの改善のための
補正回路や種々の問題点の原因となる割算器を必要とせ
ず、リニアリティの良好な出力を簡単な回路構成で実現
した非接触変位測定装置を提供することを目的とする。
出力と被測定物の変位とのりニアリティの改善のための
補正回路や種々の問題点の原因となる割算器を必要とせ
ず、リニアリティの良好な出力を簡単な回路構成で実現
した非接触変位測定装置を提供することを目的とする。
く問題点を解決するための手段)
このため本発明に係る非接触変位測定装置は、発光回路
から被測定物にスポット光を照射し、その反射光を結像
手段により一次元スボッ1−位置検出用の受光素子上に
結像させ、該受光素子からの出力によって被測定物の変
位若しくは距離を測定するようにした非接触変位測定装
置において、前記受光素子から出力される光電流11,
1.が、It +klz −一定(k≠1)となるよう
に発光−出力を制御し、光電流I、によって変位出力を
得るように構成した。
から被測定物にスポット光を照射し、その反射光を結像
手段により一次元スボッ1−位置検出用の受光素子上に
結像させ、該受光素子からの出力によって被測定物の変
位若しくは距離を測定するようにした非接触変位測定装
置において、前記受光素子から出力される光電流11,
1.が、It +klz −一定(k≠1)となるよう
に発光−出力を制御し、光電流I、によって変位出力を
得るように構成した。
(作用〉
かかる構成では、変位出力を光電流1+ によって得る
ようにし、受光素子から出力される光電流1+、Igに
基づいて変換された(1++k1g)が常に一定になる
ように発光素子の発光パワーを制御するための発光パワ
ー制御回路を設けたことにより、割算器を廃止すること
ができると共に、変位出力と被測定物の変位とを比例さ
せることができ、特別な補正回路を設けなくとも、変位
出力と被測定物の変位との関係にリニアリティを持たせ
ることができる。
ようにし、受光素子から出力される光電流1+、Igに
基づいて変換された(1++k1g)が常に一定になる
ように発光素子の発光パワーを制御するための発光パワ
ー制御回路を設けたことにより、割算器を廃止すること
ができると共に、変位出力と被測定物の変位とを比例さ
せることができ、特別な補正回路を設けなくとも、変位
出力と被測定物の変位との関係にリニアリティを持たせ
ることができる。
また、装置全体のダイナツクレンジを拡大でき、いかな
る反射物体でも安定して距離測定が行える。
る反射物体でも安定して距離測定が行える。
特に、光電流1.によって変位出力を得るので、減算器
も不要となり、回路の簡略化を図れる。
も不要となり、回路の簡略化を図れる。
(実施例〉
次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図において、非接触変位測定装置りは、本体ケース
100内に発光手段、受光手段及び機能ブロックで示さ
れる回路を内蔵した構成であり、発光回路16、発光素
子17、発光レンズ系18から被測定物にスポット光を
照射し、その反射光を結像手段としての受光レンズ系1
9により一次元スポット位置検出用の受光素子20上に
結像させ、該受光素子20からの出力によって被測定物
Wの変位を測定するようにした構成については、従来と
同様である。
100内に発光手段、受光手段及び機能ブロックで示さ
れる回路を内蔵した構成であり、発光回路16、発光素
子17、発光レンズ系18から被測定物にスポット光を
照射し、その反射光を結像手段としての受光レンズ系1
9により一次元スポット位置検出用の受光素子20上に
結像させ、該受光素子20からの出力によって被測定物
Wの変位を測定するようにした構成については、従来と
同様である。
そして、受光素子20は出力として!、、!。
の2つの電流を出力する。この2つの出力電流■1.1
.は、それぞれ電流・電圧変換回路21.22を介して
電圧V、、V、に変換され、更にこの電圧V、、V□は
アンプ23.24を介して増幅される。一方のアンプ2
3は電圧■、信号をそのまま出力信号とするアンプとし
、他方のアンプ24は電圧v3の信号をに倍(k≠1)
した信号を出力するものとする。
.は、それぞれ電流・電圧変換回路21.22を介して
電圧V、、V、に変換され、更にこの電圧V、、V□は
アンプ23.24を介して増幅される。一方のアンプ2
3は電圧■、信号をそのまま出力信号とするアンプとし
、他方のアンプ24は電圧v3の信号をに倍(k≠1)
した信号を出力するものとする。
而して、アンプ23.24から出力される電圧■1°信
号と電圧kV、’は加算器25に人力され、(V、’+
kVz°)に変換される。尚、kは被測定物の変位と変
位出力のリニアリティを改善するような適当な値とする
。
号と電圧kV、’は加算器25に人力され、(V、’+
kVz°)に変換される。尚、kは被測定物の変位と変
位出力のリニアリティを改善するような適当な値とする
。
そして、前記加算器25の出力電圧(V ++ k V
t″)が常に一定になるように、発光パワー制御回路
26によって発光素子17の発光パワーが制御される。
t″)が常に一定になるように、発光パワー制御回路
26によって発光素子17の発光パワーが制御される。
アンプ23から出力される電圧V 、 l信号は、ゲイ
ン調整回路27に入力され、該ゲイン調整回路27から
適当な出力ゲインに合わせてアナログ信号が出力され、
変位出力を得る。
ン調整回路27に入力され、該ゲイン調整回路27から
適当な出力ゲインに合わせてアナログ信号が出力され、
変位出力を得る。
かかる構成においては、受光量に関係なく距離に対応し
た電圧値■、゛を得ることができる。この電圧値y 、
+と距離の関係を、予め定めておけば、被測定物の距
離a、b、cをこの電圧値■1″に対応比例して求める
ことができる。
た電圧値■、゛を得ることができる。この電圧値y 、
+と距離の関係を、予め定めておけば、被測定物の距
離a、b、cをこの電圧値■1″に対応比例して求める
ことができる。
尚、第2図はかかる非接触変位測定装置りの使用例の一
つとして、物体W、の表面うねりWloの測定を行う場
合を示している。また、第3図は物体W2の微小な傷W
、′を検知する場合を示している。
つとして、物体W、の表面うねりWloの測定を行う場
合を示している。また、第3図は物体W2の微小な傷W
、′を検知する場合を示している。
かかる構成によると、変位出力をV、lとし、加算器2
5の出力電圧(V+’+kV1’)が常に一定になるよ
うに発光素子17の発光パワーを制御する発光パワー制
御回路26を設けたことにより、割算器を廃止すること
ができると共に、変位出力と被測定物Wの変位とを比例
させることができ、特別な補正回路を設けなくとも、変
位出力と被測定物の変位との関係にリニアリティを持た
せることができる。
5の出力電圧(V+’+kV1’)が常に一定になるよ
うに発光素子17の発光パワーを制御する発光パワー制
御回路26を設けたことにより、割算器を廃止すること
ができると共に、変位出力と被測定物Wの変位とを比例
させることができ、特別な補正回路を設けなくとも、変
位出力と被測定物の変位との関係にリニアリティを持た
せることができる。
また、装置全体のダ・イナミンクレンジを拡大できると
ともに、いかなる反射物体でも安定して距離測定が行え
る。
ともに、いかなる反射物体でも安定して距離測定が行え
る。
特に、■1°の出力を変位出力とするので、減算器も不
要となり、回路の簡略化を図れる。
要となり、回路の簡略化を図れる。
以上の効果を有する結果、非接触変位測定装置のローコ
スト化を図ることができると同時に、省スペース化によ
る小型化を図ることができる。
スト化を図ることができると同時に、省スペース化によ
る小型化を図ることができる。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明の非接触変位測定装置によ
れば、種々の問題点を有する割算器や、特別な補正回路
等を使用せずに、リニアリティの優れた変位出力を出力
することができると共に、装置全体のダイナミックレン
ジを拡大でき、いかなる反射物体でも安定して距am定
が行える。更に、光電流!、の出力を変位出力とするの
で、減算器も不要となり且つ回路の簡略化を図るこがで
きる。そして、これらにより、非接触変位測定装置のロ
ーコスト化を図ることができるとともに、省スペース化
による小型化を図ることができる。
れば、種々の問題点を有する割算器や、特別な補正回路
等を使用せずに、リニアリティの優れた変位出力を出力
することができると共に、装置全体のダイナミックレン
ジを拡大でき、いかなる反射物体でも安定して距am定
が行える。更に、光電流!、の出力を変位出力とするの
で、減算器も不要となり且つ回路の簡略化を図るこがで
きる。そして、これらにより、非接触変位測定装置のロ
ーコスト化を図ることができるとともに、省スペース化
による小型化を図ることができる。
第1図は本発明に係る非接触変位測定装置の一実施例を
示すブロック図、第2図及び第3図は夫々同上の非接触
変位測定装置の使用例を示す図、第4図〜第6図は夫々
従来の非接触変位測定装置を示すブロック図、第7図は
距離と割算器出力の関係を示すグラフである。 16・・・・・・発光回路 17・・・・・・発光素子 18・・・・・・発光レンズ系 19・・・・・・受光レンズ系 20・・・・・・受光素子 21.22・・・・・・電流・電圧変換回路23.24
・・・・・・アンプ 25・・・・・・加算器 26・・・・・・発光パワー制御回路 27・・・・・・ゲイン調整回路
示すブロック図、第2図及び第3図は夫々同上の非接触
変位測定装置の使用例を示す図、第4図〜第6図は夫々
従来の非接触変位測定装置を示すブロック図、第7図は
距離と割算器出力の関係を示すグラフである。 16・・・・・・発光回路 17・・・・・・発光素子 18・・・・・・発光レンズ系 19・・・・・・受光レンズ系 20・・・・・・受光素子 21.22・・・・・・電流・電圧変換回路23.24
・・・・・・アンプ 25・・・・・・加算器 26・・・・・・発光パワー制御回路 27・・・・・・ゲイン調整回路
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 発光回路から被測定物にスポット光を照射 し、その反射光を結像手段により一次元スポット位置検
出用の受光素子上に結像させ、該受光素子からの出力に
よって被測定物の変位を測定するようにした非接触変位
測定装置において、 前記受光素子から出力される光電流I_1、I_2が、 I_1+kI_2=一定(k≠1) となるように発光出力を制御し、光電流I_1によって
変位出力を得るように構成したことを特徴とする非接触
変位測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16095288A JPH0212008A (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 非接触変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16095288A JPH0212008A (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 非接触変位測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0212008A true JPH0212008A (ja) | 1990-01-17 |
Family
ID=15725749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16095288A Pending JPH0212008A (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 非接触変位測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0212008A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5378091A (en) * | 1992-06-17 | 1995-01-03 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Method and apparatus for machining a workpiece |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63108219A (ja) * | 1986-10-27 | 1988-05-13 | Matsushita Electric Works Ltd | 光学式変位測定装置 |
-
1988
- 1988-06-30 JP JP16095288A patent/JPH0212008A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63108219A (ja) * | 1986-10-27 | 1988-05-13 | Matsushita Electric Works Ltd | 光学式変位測定装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5378091A (en) * | 1992-06-17 | 1995-01-03 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Method and apparatus for machining a workpiece |
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