JPH0212562Y2 - - Google Patents
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- JPH0212562Y2 JPH0212562Y2 JP6488284U JP6488284U JPH0212562Y2 JP H0212562 Y2 JPH0212562 Y2 JP H0212562Y2 JP 6488284 U JP6488284 U JP 6488284U JP 6488284 U JP6488284 U JP 6488284U JP H0212562 Y2 JPH0212562 Y2 JP H0212562Y2
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
イ 産業上の利用分野
本考案はイメージセンサ(自己走査型一次元ホ
トダイオードアレイ)を用いて、光学的に被検出
物体のエツジ位置を測定する光学式位置測定器に
関し、更に詳しくはイメージセンサ等を内蔵した
検出部と、検出部の出力する測定信号を計数クロ
ツクでカウントする制御部とを分離して長尺の信
号線で結合し、検出部を制御部から遠く離して設
置できるようにした光学式位置測定器に関する。[Detailed description of the invention] A. Field of industrial application The present invention relates to an optical position measuring device that optically measures the edge position of a detected object using an image sensor (self-scanning one-dimensional photodiode array). More specifically, the detection section with a built-in image sensor, etc., and the control section, which uses a counting clock to count the measurement signals output by the detection section, are separated and connected using a long signal line, and the detection section is separated far from the control section. This invention relates to an optical position measuring device that can be installed at
ロ 従来技術
イメージセンサを用い非接触で被検出物体のエ
ツジ位置を精密に測定する装置として、第3図に
示すようなものが知られている。同図において、
1はイメージセンサ、2はイメージセンサの受光
窓1aに向けて平行光Lを照射する光源、3はエ
ツジ位置Pが測定される被検出物体である。B. Prior Art A device as shown in FIG. 3 is known as a device for precisely measuring the edge position of a detected object in a non-contact manner using an image sensor. In the same figure,
1 is an image sensor, 2 is a light source that irradiates parallel light L toward the light receiving window 1a of the image sensor, and 3 is a detected object whose edge position P is measured.
上記光学式位置測定器4は、光源2をパルス発
光させその直後にイメージセンサ1にセンサクロ
ツクを与えてイメージセンサ1に入射した光の幅
W(イメージセンサの一端から被検出物体のエツ
ジ位置までの幅)に対応した測定信号を取り出
し、この測定信号の幅を計数クロツクでカウント
することにより、被測定物体3のエツジ位置Pの
イメージセンサ1に対する絶対位置を測定するも
のである。 The optical position measuring device 4 causes the light source 2 to emit pulses, and immediately thereafter applies a sensor clock to the image sensor 1, and measures the width W of the light incident on the image sensor 1 (from one end of the image sensor to the edge position of the detected object). The absolute position of the edge position P of the object to be measured 3 with respect to the image sensor 1 is measured by taking out a measurement signal corresponding to the width (width) and counting the width of this measurement signal using a counting clock.
上記第3図装置の測定原理を第4図の波形図を
用いてさらに詳しく説明する。 The measurement principle of the apparatus shown in FIG. 3 will be explained in more detail using the waveform diagram shown in FIG.
イメージセンサ1はフオトセル1b,1b……
を縦続接続したシフトレジスタ構成を持つもの
で、光Lが照射されたフオトセル1b,1b……
のみに電荷が蓄積される。光源2のパルス発光の
直後にスタートパルスaが発生すると、センサク
ロツクbがイメージセンサ1に入力され、その出
力端子(OUT)から各フオトセル1b,1b…
…に蓄えられた電荷がパルス列cとして出力され
る。このパルス列cの所定レベル以上の区間を二
値化して測定信号dを得る。この測定信号dの立
下がりdDは被検出物体3のエツジ位置Pを正確に
捕らえている。しかしその立上がりdUの時点はイ
メージセンサ1の特性から不安定になる。すなわ
ちスタートパルスa直後のパルス列cの数ビツト
分の出力は図示したように、出力レベルが不安定
であり、これを二値化して得られる測定信号dの
立ち上がりdUは遅れ進みの誤差がある。このため
測定信号dの幅によつては正確な測定ができな
い。そこで、スタートパルスaの発生から、測定
信号dの立ち下がりdDによつて得られる立ち下が
りパルスeの発生までの時間Tをスタートパルス
a及びセンサクロツクbと同期した計数クロツク
fによつて、計数する。これによつて被測定物体
3のエツジ位置Pがイメージセンサ1のスタート
ビツト位置を基準として正確に測定される。 The image sensor 1 includes photocells 1b, 1b...
It has a shift register configuration in which cascade-connected photocells 1b, 1b... are irradiated with light L.
Charge is accumulated only in the When a start pulse a is generated immediately after the light source 2 emits a pulse, the sensor clock b is input to the image sensor 1, and from its output terminal (OUT) each photocell 1b, 1b...
The charges stored in ... are output as a pulse train c. A measurement signal d is obtained by binarizing the section of this pulse train c that is equal to or higher than a predetermined level. The falling edge d D of the measurement signal d accurately captures the edge position P of the object 3 to be detected. However, the timing of the rise d U is unstable due to the characteristics of the image sensor 1 . In other words, as shown in the figure, the output level of several bits of pulse train c immediately after start pulse a is unstable, and the rising edge d U of measurement signal d obtained by binarizing this has a delay-lead error. . Therefore, accurate measurement cannot be performed depending on the width of the measurement signal d. Therefore, the time T from the generation of the start pulse a to the generation of the falling pulse e obtained by the falling edge dD of the measurement signal d is counted by the counting clock f synchronized with the start pulse a and the sensor clock b. do. As a result, the edge position P of the object to be measured 3 can be accurately measured with the start bit position of the image sensor 1 as a reference.
ところで、上記光学式位置測定器4の応用装置
として、第5図に示すような分離タイプの光学式
位置測定器7がある。これはイメージセンサ1等
を持つ検出部5と計数処理等を行う制御部6とを
分離し、検出位置から遠く離れた位置で測定操作
を行えるようにしたものである。この場合検出部
5と制御部6は長尺の信号線8で結合され、制御
部6からスタートパルスa及びセンサクロツクb
を送り、これに応答して検出部5から制御部6に
送られてきたイメージセンサ1の出力するパルス
列cを、制御部6側で前記同様の手段によつて処
理し、計数クロツクfにて計数している。 By the way, as an application device of the optical position measuring device 4, there is a separate type optical position measuring device 7 as shown in FIG. In this system, a detection section 5 having an image sensor 1 etc. and a control section 6 that performs counting processing etc. are separated, so that measurement operations can be performed at a position far away from the detection position. In this case, the detection section 5 and the control section 6 are connected by a long signal line 8, and the control section 6 outputs a start pulse a and a sensor clock b.
In response, the pulse train c output from the image sensor 1 is sent from the detection unit 5 to the control unit 6, and is processed by the same means as described above on the control unit 6 side, and is processed by the counting clock f. I am counting.
しかしながら上記方式であると、検出部5と制
御部6を離隔できる距離に限度がある。イメージ
センサ1のセンサクロツクbは通常2〜5MHzと
高いので信号線8が長くなると、送出されるセン
サクロツクbの波形がなまり送受信不能になるか
らである。この離隔できる距離は、ツイストペア
線を用いた場合20m程度が限界である。 However, with the above method, there is a limit to the distance that can separate the detection section 5 and the control section 6. This is because the sensor clock b of the image sensor 1 is normally as high as 2 to 5 MHz, so if the signal line 8 becomes long, the waveform of the sensor clock b to be sent out will be distorted, making transmission and reception impossible. The maximum distance that can be separated is about 20 meters when using twisted pair wires.
ハ 考案の解決しようとする問題点
このため本考案者は検出部5にセンサクロツク
発生器を、また制御部6に計数クロツク発生器を
夫々個別に設けて、信号線8を通してセンサクロ
ツクbの送受を行わなくてもよいようにすること
を着想した。C. Problems to be solved by the invention For this reason, the inventor separately provided a sensor clock generator in the detection section 5 and a counting clock generator in the control section 6, and transmitted and received the sensor clock b through the signal line 8. I came up with the idea of making it unnecessary.
しかしながらこの場合には次に述べるような問
題が生じる。 However, in this case, the following problems arise.
この測定方式を第6図に示す信号波形図に基づ
いて説明する。 This measurement method will be explained based on the signal waveform diagram shown in FIG.
まず制御部6の計数クロツクiに同期した制御
部側スタートパルスjを作り、これを信号線8を
通して検出部5側に送る。このとき制御部側パル
スjはなまつた波形kとなるので、これを一定の
スライスレベルEで波形整形して検出側スタート
パルスを作り、このスタートパルスの発生以
後、検出部5内で生成されているセンサクロツク
mをイメージセンサ1のクロツク端子に入力す
る。これによつてイメージセンサ1からパルス列
nが出力される。このパルス列nを所定のスライ
スレベルで二値化して測定信号Oを得る。この測
定信号Oの立ち上がりOUは先に述べたように不
安定であるので、この測定信号Oを検出部5から
測定部6に送り、その立ち下がりODと制御部側
スタートパルスjとの時間間隔T'を計数クロツ
クiで計数する。しかしながら制御部側スタート
パルスjの発生時と、検出部側のセンサクロツク
mの供給開始時とは、制御部側スタートパルスj
を信号線8によつて送つたときの波形のなまり及
びセンサクロツクmと計数クロツクiとの同期が
とれないことのためずれ時間t1がある。従つて上
記測定方式ではこのずれ時間t1分だけ誤差が生
じ、実用化できない。 First, a control section start pulse j synchronized with the counting clock i of the control section 6 is created and sent to the detection section 5 through the signal line 8. At this time, the control unit side pulse j has a rough waveform k, so this is waveform-shaped at a constant slice level E to create a detection side start pulse, and after the generation of this start pulse, the detection unit 5 generates The sensor clock m that is currently running is input to the clock terminal of the image sensor 1. As a result, the image sensor 1 outputs a pulse train n. This pulse train n is binarized at a predetermined slice level to obtain a measurement signal O. Since the rise O U of this measurement signal O is unstable as mentioned earlier, this measurement signal O is sent from the detection section 5 to the measurement section 6, and the difference between the fall O D and the start pulse j on the control section side is determined. The time interval T' is counted by the counting clock i. However, the time when the control section side start pulse j is generated and the time when the supply of the sensor clock m on the detection section side is started are the control section side start pulse j.
There is a lag time t 1 due to the rounding of the waveform when the signal is sent through the signal line 8 and the lack of synchronization between the sensor clock m and the counting clock i. Therefore, in the above measurement method, an error occurs by this lag time t of 1 minute, and it cannot be put to practical use.
ニ 問題を解決するための手段
本考案はイメージセンサを内蔵した検出部と計
数処理等を行う制御部とを分離し、検出部と制御
部とに夫々独立したセンサクロツク発生器と計数
クロツク発生器を設けた光学式位置測定器であつ
て、検出部から測定部に送られる測定信号の時間
幅が、被検出物体のエツジ位置を正確に表すよう
にするものである。D. Means for Solving the Problem The present invention separates the detection section with a built-in image sensor and the control section that performs counting processing, etc., and installs an independent sensor clock generator and counting clock generator in the detection section and the control section, respectively. The optical position measuring device is provided so that the time width of the measurement signal sent from the detection section to the measurement section accurately represents the edge position of the detected object.
これを実現するため本考案装置は、受光窓の一
端をマスクで覆つたイメージセンサ、上記受光窓
に被検出物体越しに平行光を照射する光源、及び
センサクロツクによつてイメージセンサを駆動し
てマスクのエツジから被検出物体のエツジまでの
長さを表す測定信号を生成する検出回路からなる
検出部と、検出部に長尺の信号線によつて結合さ
れ、検出部から信号線を通して送られて来た測定
信号を計数クロツクによつてカウントして被検出
物体のエツジの位置を測定する制御部とから構成
される。 To achieve this, the device of the present invention includes an image sensor with one end of the light receiving window covered with a mask, a light source that irradiates the light receiving window with parallel light through the object to be detected, and a sensor clock that drives the image sensor to mask the mask. A detection section includes a detection circuit that generates a measurement signal representing the length from the edge of the detection object to the edge of the object to be detected. The control section counts the incoming measurement signals using a counting clock and measures the position of the edge of the object to be detected.
ホ 実施例
本考案の光学式位置測定器9の一実施例構成
を、第1図に示すと、10は検出部、11は制御
部、12は信号線、13はイメージセンサ、14
はイメージセンサの受光窓13aのスタートビツ
ト側を覆つたマスク、15は受光窓に被検出物体
16越しに平行光Lを照射する光源、17はセン
サクロツク発生器を内蔵した検出回路、18は計
数クロツク発生器を内蔵した測定回路である。Embodiment One embodiment of the optical position measuring device 9 of the present invention is shown in FIG. 1. 10 is a detection section, 11 is a control section, 12 is a signal line, 13 is an image sensor,
1 is a mask that covers the start bit side of the light receiving window 13a of the image sensor; 15 is a light source that irradiates the light receiving window with parallel light L through the object to be detected 16; 17 is a detection circuit with a built-in sensor clock generator; 18 is a counting clock. This is a measurement circuit with a built-in generator.
上記光学式位置測定器9は次のように動作す
る。 The optical position measuring device 9 operates as follows.
制御部11から図示しないスタートパルスを送
り、検出部10側でセンサクロツクpに同期した
スタートパルスqを発生させ、これ以後、センサ
クロツクpをイメージセンサ13のクロツク端子
に与えるとパルス列rが出力される。而して第2
図に示すようにマスク14はイメージセンサ13
の受光窓13aのスタートビツトを覆つている。
従つてフオトセル13b,13b……の一端の出
力が不安定なビツトからは出力されない。そして
パルス列rを二値化して得られる測定信号sの立
ち上がり及び立ち下がりは、夫々マスク14のエ
ツジ位置及び被検出物体16のエツジ位置を正確
に捕らえており、センサクロツクpが一定周波数
であるのでその出力期間T”は、マスク14のエ
ツジ位置に対する被検出物体16のエツジ位置を
正確に表している。従つてこの測定信号sを信号
線12を通して制御部11に送り、測定回路18
にて、計数クロツクtによつてその出力期間T”
を計数すれば、マスクのエツジ位置に対する被検
出物体16のエツジ位置を正確に測定できる。こ
の計数クロツクtは測定信号sの時間幅T”を測
定するものであるから、センサクロツクpと同期
していなくてもよく、また周波数も一致させる必
要はない。例えば計数クロツクtの周波数をセン
サクロツクpの周波数の数倍にして測定精度を向
上することも可能である。 A start pulse (not shown) is sent from the control section 11, a start pulse q synchronized with the sensor clock p is generated on the detecting section 10 side, and thereafter, when the sensor clock p is applied to the clock terminal of the image sensor 13, a pulse train r is output. Then the second
As shown in the figure, the mask 14 is connected to the image sensor 13.
The start bit of the light receiving window 13a is covered.
Therefore, the output from one end of the photocells 13b, 13b, . . . is not output from the unstable bit. The rising and falling edges of the measurement signal s obtained by binarizing the pulse train r accurately capture the edge position of the mask 14 and the edge position of the detected object 16, respectively, and since the sensor clock p has a constant frequency, The output period T'' accurately represents the edge position of the object to be detected 16 with respect to the edge position of the mask 14. Therefore, this measurement signal s is sent to the control unit 11 through the signal line 12, and the measurement circuit 18
, the output period T'' is determined by the counting clock t.
By counting , it is possible to accurately measure the edge position of the object to be detected 16 relative to the edge position of the mask. Since this counting clock t measures the time width T'' of the measurement signal s, it does not need to be synchronized with the sensor clock p, nor does it need to match their frequencies.For example, the frequency of the counting clock t is set to the sensor clock p. It is also possible to increase the measurement accuracy by several times the frequency of .
なお上記実施例ではマスク14をイメージセン
サ13のスタートビツト側に設け、被検出物体1
6をエンドビツト側から出入させているが、マス
クをエンドビツト側に設け、被検出物体をスター
トビツト側から出入させるようにしてもよい。 In the above embodiment, the mask 14 is provided on the start bit side of the image sensor 13, and the detected object 1 is
6 is moved in and out from the end bit side, but a mask may be provided on the end bit side and the object to be detected may be moved in and out from the start bit side.
ヘ 考案の効果
本考案によれば、イメージセンサを備えた検出
部と、測定回路等を備えた制御部とを信号線で結
合した分離型の光学式位置測定器において、検出
部にセンサクロツク発生器を、また制御部に計数
クロツク発生器を設けて、信号線を通してクロツ
クパルスを送受する必要をなくすとともに、検出
部のイメージセンサの受光窓の端部(出力特性の
不安定なスタートビツト部分又はエンドビツト部
分)を覆うマスクを被せて、マスクのエツジ位置
から被検出物体のエツジ位置までの間隔を表す測
定信号を得て制御部に信号線を通して送信し、こ
の測定信号を計数クロツクで計数して被検出物体
のエツジ位置を測定するようにしたから、信号線
を従来に比べてかなり長くすることができる。従
つて上記分離型の光学式位置測定器の検出部と制
御部とを遠く離隔して設置することが可能にな
る。F. Effects of the invention According to the invention, in a separate type optical position measuring instrument in which a detection part equipped with an image sensor and a control part equipped with a measurement circuit etc. are connected by a signal line, a sensor clock generator is installed in the detection part. In addition, a counting clock generator is provided in the control section to eliminate the need to send and receive clock pulses through the signal line, and to eliminate the need to transmit and receive clock pulses through the signal line. ), obtain a measurement signal representing the distance from the edge position of the mask to the edge position of the object to be detected, and send it to the control unit through the signal line.This measurement signal is counted by a counting clock to detect the object to be detected. Since the edge position of the object is measured, the signal line can be made much longer than in the past. Therefore, it becomes possible to install the detection section and the control section of the above-mentioned separate type optical position measuring device far apart.
第1図は本考案の一実施例を示す光学式位置測
定器の概略図、第2図は第1図に示す光学式位置
測定器の動作を説明するための信号波形図であ
る。第3図は光学式位置測定器の原理説明図、第
4図は第3図に示す光学式位置測定器の動作を説
明するための信号波形図である。第5図は本考案
の前提となる分離型の光学式位置測定器の概略図
である。第6図は分離型の光学式位置測定器にお
いて、検出部と制御部に夫々センサクロツク発生
器と計数クロツク発生器を単に設けた場合の問題
点を説明する信号波形図である。
9……光学式位置測定器、10……検出部、1
1……制御部、12……信号線、13……イメー
ジセンサ、13a……受光窓、14……マスク、
15……光源、16……被検出物体、17……検
出回路、18……測定回路。
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical position measuring device showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the optical position measuring device shown in FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the optical position measuring device, and FIG. 4 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the optical position measuring device shown in FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of a separate type optical position measuring device which is the premise of the present invention. FIG. 6 is a signal waveform diagram illustrating a problem when a sensor clock generator and a counting clock generator are simply provided in the detection section and the control section, respectively, in a separate type optical position measuring instrument. 9... Optical position measuring device, 10... Detection unit, 1
1...Control unit, 12...Signal line, 13...Image sensor, 13a...Light receiving window, 14...Mask,
15... Light source, 16... Object to be detected, 17... Detection circuit, 18... Measurement circuit.
Claims (1)
サ、上記受光窓に被検出物体越しに平行光を照射
する光源、及びセンサクロツクによつてイメージ
センサを駆動してマスクのエツジから被検出物体
のエツジまでの長さを表す測定信号を生成する検
出回路からなる検出部と、検出部に長尺の信号線
によつて結合され、検出部から信号線を通して送
られて来た測定信号を計数クロツクによつてカウ
ントして被検出物体のエツジの位置を測定する制
御部とからなる光学式位置測定器。 An image sensor with one end of the light-receiving window covered with a mask, a light source that irradiates the light-receiving window with parallel light beyond the object to be detected, and a sensor clock are used to drive the image sensor to detect the distance from the edge of the mask to the edge of the object to be detected. A detection section consisting of a detection circuit that generates a measurement signal representing the length, and a detection section connected to the detection section by a long signal line, and a counting clock that receives the measurement signal sent from the detection section through the signal line. An optical position measuring device consisting of a control section that counts and measures the position of the edge of an object to be detected.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6488284U JPS60176111U (en) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | optical position measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6488284U JPS60176111U (en) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | optical position measuring device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60176111U JPS60176111U (en) | 1985-11-21 |
JPH0212562Y2 true JPH0212562Y2 (en) | 1990-04-09 |
Family
ID=30596374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6488284U Granted JPS60176111U (en) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | optical position measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60176111U (en) |
-
1984
- 1984-05-02 JP JP6488284U patent/JPS60176111U/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60176111U (en) | 1985-11-21 |
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