JPH0412804B2 - - Google Patents
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- JPH0412804B2 JPH0412804B2 JP60182962A JP18296285A JPH0412804B2 JP H0412804 B2 JPH0412804 B2 JP H0412804B2 JP 60182962 A JP60182962 A JP 60182962A JP 18296285 A JP18296285 A JP 18296285A JP H0412804 B2 JPH0412804 B2 JP H0412804B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 1
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- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、非接触型の距離測定装置に関し、さ
らに詳しくは、距離測定装置による被測定物の表
面状態の特徴抽出方式の改良に関するものであ
る。
らに詳しくは、距離測定装置による被測定物の表
面状態の特徴抽出方式の改良に関するものであ
る。
第3図は、特公昭58−42411号公報に開示され
た従来の非接触型の距離計の一般的な構成図であ
る。図において、1は光源を強度変調点灯するた
めの変調駆動回路、2は光源、3は投光レンズ、
4は被測定物5に投射された光スポツト、6は受
光レンズ、7は受光器としてのPSD,8a,8
bはその電流出力、9a,9bは電流電圧変換回
路、10は電流電圧変換回路9a,9b出力の加
算回路、11は誤差検知回路、12は距離演算回
路、13は距離演算回路12の出力である。
た従来の非接触型の距離計の一般的な構成図であ
る。図において、1は光源を強度変調点灯するた
めの変調駆動回路、2は光源、3は投光レンズ、
4は被測定物5に投射された光スポツト、6は受
光レンズ、7は受光器としてのPSD,8a,8
bはその電流出力、9a,9bは電流電圧変換回
路、10は電流電圧変換回路9a,9b出力の加
算回路、11は誤差検知回路、12は距離演算回
路、13は距離演算回路12の出力である。
次に動作について説明する。変動駆動回路1に
より駆動される光源2から出た光は、投光レンズ
3により集光されて被測定物5に光スポツト4を
投射する。この光スポツト4はさらに受光レンズ
6により集光されて受光器7上に投射され、受光
器7上に結像する。受光器7として例えば半導体
位置検出素子(以下PSDと略す)を用いれば、
受光器7の両端より出力される電流値Ia,Ibは
PSD上における受光像の位置により変化する。
すなわち、受光像がPSDの中央にあるときはIa=
Ibであるが、受光像がIa側にふれとIaが大きくな
るとともにIbは小さくなり、反対に受光像がIbの
方に移るとIbが大きくなりIaは小さくなる。従つ
て、被測定物5の変位すなわち光スポツト4の位
置の変化は、PSD7上における受光像のPSD7
の中心位置からの距離として、次の〔1〕式で計
算されるPにある変換係数を乗じたものとして演
算することができる。
より駆動される光源2から出た光は、投光レンズ
3により集光されて被測定物5に光スポツト4を
投射する。この光スポツト4はさらに受光レンズ
6により集光されて受光器7上に投射され、受光
器7上に結像する。受光器7として例えば半導体
位置検出素子(以下PSDと略す)を用いれば、
受光器7の両端より出力される電流値Ia,Ibは
PSD上における受光像の位置により変化する。
すなわち、受光像がPSDの中央にあるときはIa=
Ibであるが、受光像がIa側にふれとIaが大きくな
るとともにIbは小さくなり、反対に受光像がIbの
方に移るとIbが大きくなりIaは小さくなる。従つ
て、被測定物5の変位すなわち光スポツト4の位
置の変化は、PSD7上における受光像のPSD7
の中心位置からの距離として、次の〔1〕式で計
算されるPにある変換係数を乗じたものとして演
算することができる。
P=Ia−Ib/Ia+Ib ……〔1〕
また、次の〔2〕又は〔3〕式によれば、
PSD7の各端部から受光像までの距離が求まる
から、同様に三角測量の原理で、これらを被測定
物までの距離に換算できる。
PSD7の各端部から受光像までの距離が求まる
から、同様に三角測量の原理で、これらを被測定
物までの距離に換算できる。
PA=Ia/Ia+Ib ……〔2〕
PB=IB/Ia+Ib ……〔3〕
このとき、〔1〕〜〔3〕式の分母(Ia+Ib)
を一定に保てば、P、PA、PBは近似的に P′=Ia−Ib 〔1〕′ PA′=Ia 〔2〕′ PB′=Ib 〔3〕′ となるので、これらをもとに距離に換算しても良
い。
を一定に保てば、P、PA、PBは近似的に P′=Ia−Ib 〔1〕′ PA′=Ia 〔2〕′ PB′=Ib 〔3〕′ となるので、これらをもとに距離に換算しても良
い。
一方十分な精度を必要とするときには、〔1〕
〜〔3〕式のいずれかを用いて距離の演算を行な
うが、この場合にも被測定物の状態に応じて変化
する(Ia+Ib)の値の変化が、距離の測定精度の
影響しないように光源の出力を制御して、(Ia+
Ib)がおおむね一定となるようにする。
〜〔3〕式のいずれかを用いて距離の演算を行な
うが、この場合にも被測定物の状態に応じて変化
する(Ia+Ib)の値の変化が、距離の測定精度の
影響しないように光源の出力を制御して、(Ia+
Ib)がおおむね一定となるようにする。
従来の距離計は以上のように構成されているの
で、被測定物上の光スポツト4からの光のもどり
量として得られる被測定物表面上の状態変化を光
源の変調駆動回路1によつて打ち消すのみで、何
ら積極的な信号処理をしておらず、距離以外の情
報を容易に得ることができなかつた。このため、
各種装置に装着して利用する場合には、被測定面
の特徴の抽出はもつぱら距離の情報のみに依存す
るため表面状態の判別ができなかつたり、また判
別ができる場合でも距離の測定値を用いた煩雑な
演算を制御装置側で行なう必要があつた。
で、被測定物上の光スポツト4からの光のもどり
量として得られる被測定物表面上の状態変化を光
源の変調駆動回路1によつて打ち消すのみで、何
ら積極的な信号処理をしておらず、距離以外の情
報を容易に得ることができなかつた。このため、
各種装置に装着して利用する場合には、被測定面
の特徴の抽出はもつぱら距離の情報のみに依存す
るため表面状態の判別ができなかつたり、また判
別ができる場合でも距離の測定値を用いた煩雑な
演算を制御装置側で行なう必要があつた。
本発明は、従来装置のかかる問題点を解消する
ためになされたもので、被測定面の表面状態変化
の情報を距離を測定しながら容易に出力すること
のできる非接触の距離測定装置を得ることを目的
としたものである。
ためになされたもので、被測定面の表面状態変化
の情報を距離を測定しながら容易に出力すること
のできる非接触の距離測定装置を得ることを目的
としたものである。
本発明に係わる距離測定装置は、光源駆動部か
らの印加電圧に応じた強度の投射光を出力する光
源と、投射光を集光して被測定物に投射する第1
の光学系と、第1の光学系の光軸に対して所定の
角度で配置され、被測定物からの反射光を集光す
る第2の光学系と、所定の領域の受光面を有し
て、第2の光学系からの集光された反射光を受光
し、相対する端部における反射光の強度に対応す
る第1の出力信号及び第2の出力信号を出力する
受光素子と、第1の出力信号及び第2の出力信号
を加算して、被測定物の表面の変位を求め、その
変位に基づいて、受光素子から被測定物の表面ま
での距離を求めて出力する距離算出手段と、変位
に対応する信号量を求め、その信号量をフイード
バツク信号として光源駆動部に出力し、光源から
の投射光を一定にさせるフイードバツク手段と、
フイードバツク信号を入力し、そのフイードバツ
ク信号を微分し、その微分期間を被測定物の表面
における変化点として出力する変化点算出手段と
を備えたものである。
らの印加電圧に応じた強度の投射光を出力する光
源と、投射光を集光して被測定物に投射する第1
の光学系と、第1の光学系の光軸に対して所定の
角度で配置され、被測定物からの反射光を集光す
る第2の光学系と、所定の領域の受光面を有し
て、第2の光学系からの集光された反射光を受光
し、相対する端部における反射光の強度に対応す
る第1の出力信号及び第2の出力信号を出力する
受光素子と、第1の出力信号及び第2の出力信号
を加算して、被測定物の表面の変位を求め、その
変位に基づいて、受光素子から被測定物の表面ま
での距離を求めて出力する距離算出手段と、変位
に対応する信号量を求め、その信号量をフイード
バツク信号として光源駆動部に出力し、光源から
の投射光を一定にさせるフイードバツク手段と、
フイードバツク信号を入力し、そのフイードバツ
ク信号を微分し、その微分期間を被測定物の表面
における変化点として出力する変化点算出手段と
を備えたものである。
受光素子が集光された反射光を受光し、相対す
る端部における反射光の強度に対応する第1の出
力信号及び第2の出力信号を出力すると、距離算
出手段が第1の出力信号及び第2の出力信号に基
づいて被測定物の表面の変位を求め、その変位に
基づいて、受光素子から被測定物の表面までの距
離を求めて出力する。そして、フイードバツク手
段は距離算出手段の変位に対応する信号量を求
め、その信号量をフイードバツク信号として光源
駆動部に出力し、光源からの投射光を一定にさせ
る。
る端部における反射光の強度に対応する第1の出
力信号及び第2の出力信号を出力すると、距離算
出手段が第1の出力信号及び第2の出力信号に基
づいて被測定物の表面の変位を求め、その変位に
基づいて、受光素子から被測定物の表面までの距
離を求めて出力する。そして、フイードバツク手
段は距離算出手段の変位に対応する信号量を求
め、その信号量をフイードバツク信号として光源
駆動部に出力し、光源からの投射光を一定にさせ
る。
また、変化点算出手段はフイードバツク信号を
入力し、そのフイードバツク信号を微分し、該微
分期間を被測定物の表面における変化点として出
力する。
入力し、そのフイードバツク信号を微分し、該微
分期間を被測定物の表面における変化点として出
力する。
以下、この発明の一実施例を説明する。第1図
において、2〜9a,9bは従来装置と同一又は
相当部分である。14は演算回路、15はフイー
ドバツク処理器、16はタイミング回路、17は
光源の駆動回路、18は光源出力制御信号、19
は信号処理回路、20は信号処理回路の出力、2
1は出力タイミングパルス、22はフイードバツ
ク処理器15の入力、23はフイードバツク処理
器15の出力、24は距離出力である。
において、2〜9a,9bは従来装置と同一又は
相当部分である。14は演算回路、15はフイー
ドバツク処理器、16はタイミング回路、17は
光源の駆動回路、18は光源出力制御信号、19
は信号処理回路、20は信号処理回路の出力、2
1は出力タイミングパルス、22はフイードバツ
ク処理器15の入力、23はフイードバツク処理
器15の出力、24は距離出力である。
信号処理回路19の第1例として第2図aに微
分回路、同じく第2例として第2図bに差分回
路、同様に、第3例として第2図cに演算処理器
を用いたものを示す。なお、第2図dは各々の信
号処理回路を用いたときの信号の一例を示したも
のである。a〜d図において5aは表面状態の異
なる被測定物、20′はレベル比較器出力、2
0″は演算処理器出力、25は光源2、投光レン
ズ3、受光レンズ6及び受光器7等で構成された
測定ヘツド、26は投光光軸、27は遅延回路、
28はレベル比較器、30は演算処理器である。
分回路、同じく第2例として第2図bに差分回
路、同様に、第3例として第2図cに演算処理器
を用いたものを示す。なお、第2図dは各々の信
号処理回路を用いたときの信号の一例を示したも
のである。a〜d図において5aは表面状態の異
なる被測定物、20′はレベル比較器出力、2
0″は演算処理器出力、25は光源2、投光レン
ズ3、受光レンズ6及び受光器7等で構成された
測定ヘツド、26は投光光軸、27は遅延回路、
28はレベル比較器、30は演算処理器である。
いま、第1図において、光源2、投光レンズ
3、受光レンズ6、受光器7と、被測定物5との
相対的位置関係が保ちながら、第2図dの最上段
に示す如くX方向に測定ヘツド25を移動させた
とき、被測定物5の表面状態が変化すると、一定
出力の光源から得られる受光器7の表面での受光
量も変化する。フイードバツク処理器15はこれ
を補正し、受光器7の表面の受光量が常に一定に
なるように駆動回路17に演算回路14を経て出
力を送るためのもので、例えば被測定物5の表面
状態変化により受光器7の表面における受光量が
減少すれば光源の出力を増大させ、受光量が増大
するような表面状態変化の場合は、逆に光源の出
力を減少させるように機能する。従つて被測定物
と測定ヘツド25の距離及び相対姿勢を一定に保
ちながらこのような制御を行なうと、受光量はほ
ぼ一定に保たれ、かつ演算回路14への入力信号
レベルも同様に制御されて、被測定物5の表面状
態の変化は、第2図dに示す如くフイードバツク
処理器15の出力信号23として検知される。こ
の出力信号23を第2図aの微分回路に入力する
と、その出力20は第2図dの信号20の様にな
り、表面状態の変化点を示すもととなる。また、
出力信号23を第2図bの差分回路に入力する
と、遅延信号29とのレベル比較により、第2図
dの信号20′の如く、表面状態の変化点を検出
することができる。さらに上述した様な処理は、
第2図cに示す如く演算処理器30を用いて積分
又は各種の演算を組合せて行ない、表面状態変化
の検出に必要とされる処理を適宜実施することが
できる。
3、受光レンズ6、受光器7と、被測定物5との
相対的位置関係が保ちながら、第2図dの最上段
に示す如くX方向に測定ヘツド25を移動させた
とき、被測定物5の表面状態が変化すると、一定
出力の光源から得られる受光器7の表面での受光
量も変化する。フイードバツク処理器15はこれ
を補正し、受光器7の表面の受光量が常に一定に
なるように駆動回路17に演算回路14を経て出
力を送るためのもので、例えば被測定物5の表面
状態変化により受光器7の表面における受光量が
減少すれば光源の出力を増大させ、受光量が増大
するような表面状態変化の場合は、逆に光源の出
力を減少させるように機能する。従つて被測定物
と測定ヘツド25の距離及び相対姿勢を一定に保
ちながらこのような制御を行なうと、受光量はほ
ぼ一定に保たれ、かつ演算回路14への入力信号
レベルも同様に制御されて、被測定物5の表面状
態の変化は、第2図dに示す如くフイードバツク
処理器15の出力信号23として検知される。こ
の出力信号23を第2図aの微分回路に入力する
と、その出力20は第2図dの信号20の様にな
り、表面状態の変化点を示すもととなる。また、
出力信号23を第2図bの差分回路に入力する
と、遅延信号29とのレベル比較により、第2図
dの信号20′の如く、表面状態の変化点を検出
することができる。さらに上述した様な処理は、
第2図cに示す如く演算処理器30を用いて積分
又は各種の演算を組合せて行ない、表面状態変化
の検出に必要とされる処理を適宜実施することが
できる。
このようにフイードバツク処理器15の出力信
号を処理することにより、被測定物の表面状態変
化の特徴を示す各種パラメータの抽出が行なえる
ので、例えば、第2図dに示す表面状態が異なる
5aの部分、例えばけがき針によるけがき線や、
マーキングされた線等の両端の位置X1,X2が検
知できることから、その異なつた表面状態5aの
中心位置X0や幅(X2−X1)等を、測定出力結果
から求めることが可能となる。
号を処理することにより、被測定物の表面状態変
化の特徴を示す各種パラメータの抽出が行なえる
ので、例えば、第2図dに示す表面状態が異なる
5aの部分、例えばけがき針によるけがき線や、
マーキングされた線等の両端の位置X1,X2が検
知できることから、その異なつた表面状態5aの
中心位置X0や幅(X2−X1)等を、測定出力結果
から求めることが可能となる。
上記の実施例では受光器7にPSDを用いた例
を示したが、他のCCD又はフオトダイオードア
レー等を使用して、各々の素子に適合した前処理
を行なつて使用してもよい。
を示したが、他のCCD又はフオトダイオードア
レー等を使用して、各々の素子に適合した前処理
を行なつて使用してもよい。
また、上記の実施例では、光源の駆動レベルを
フイードバツク処理器15により制御する場合を
示したが、光源の駆動レベルを一定にして、受光
系に信号増幅度が可変の増幅器を設け、その増幅
度をフイードバツク処理器15により制御しても
同じような機能が得られる。さらに光源の駆動レ
ベルによらず、光源の出力を直接測定してフイー
ドバツク量とみなし、同様の信号処理を行なつて
もよい。
フイードバツク処理器15により制御する場合を
示したが、光源の駆動レベルを一定にして、受光
系に信号増幅度が可変の増幅器を設け、その増幅
度をフイードバツク処理器15により制御しても
同じような機能が得られる。さらに光源の駆動レ
ベルによらず、光源の出力を直接測定してフイー
ドバツク量とみなし、同様の信号処理を行なつて
もよい。
受信素子から第1の出力信号及び第2の出力信
号に基づいて、被測定物の表面における変位を求
め、その変位に対応する信号量をフイードバツク
信号として光源駆動部に出力して光源からの投射
光を一定にすると共に、フイードバツク信号を微
分し、その微分期間を被測定物の表面における変
化点として出力するようにしたので、例えばけが
き線の幅又はマーキング線の幅等を簡単な装置で
容易に知ることができるという効果が得られてい
る。
号に基づいて、被測定物の表面における変位を求
め、その変位に対応する信号量をフイードバツク
信号として光源駆動部に出力して光源からの投射
光を一定にすると共に、フイードバツク信号を微
分し、その微分期間を被測定物の表面における変
化点として出力するようにしたので、例えばけが
き線の幅又はマーキング線の幅等を簡単な装置で
容易に知ることができるという効果が得られてい
る。
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2
図a〜cはそれぞれ信号処理回路の実施例を示す
ブロツク図、dはその作用説明図、第3図は従来
装置の距離計の構成図である。 図において、2は光源、3は投光レンズ、4は
光スポツト、5は被測定物、6は受光レンズ、7
は受光器、14は演算回路、15はフイードバツ
ク処理器、19は信号処理回路、25は測定ヘツ
ドを示す。なお、図中同一符号は同一又は相当部
分を示すものとする。
図a〜cはそれぞれ信号処理回路の実施例を示す
ブロツク図、dはその作用説明図、第3図は従来
装置の距離計の構成図である。 図において、2は光源、3は投光レンズ、4は
光スポツト、5は被測定物、6は受光レンズ、7
は受光器、14は演算回路、15はフイードバツ
ク処理器、19は信号処理回路、25は測定ヘツ
ドを示す。なお、図中同一符号は同一又は相当部
分を示すものとする。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 光源駆動部からの印加電圧に応じた強度の投
射光を出力する光源と、 前記投射光を集光して被測定物に投射する第1
の光学系と、 前記第1の光学系の光軸に対して所定の角度で
配置され、前記被測定物からの反射光を集光する
第2の光学系と、 所定の領域の受光面を有して、前記第2の光学
系からの集光された反射光を受光し、相対する端
部における該反射光の強度に対応する第1の出力
信号及び第2の出力信号を出力する受光素子と、 前記第1の出力信号及び第2の出力信号を加算
して、前記被測定物の表面の変位を求め、その変
移に基づいて、前記受光素子から被測定物の表面
までの距離を求めて出力する距離算出手段と、 前記変位に対応する信号量を求め、その信号量
をフイードバツク信号として前記光源駆動部に出
力し、前記光源からの投射光を一定にさせるフイ
ードバツク手段と、 前記フイードバツク信号を入力し、そのフイー
ドバツク信号を微分し、該微分期間を前記被測定
物の表面における変化点として出力する変化点算
出手段と を有することを特徴とする距離測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18296285A JPS6244615A (ja) | 1985-08-22 | 1985-08-22 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18296285A JPS6244615A (ja) | 1985-08-22 | 1985-08-22 | 距離測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6244615A JPS6244615A (ja) | 1987-02-26 |
JPH0412804B2 true JPH0412804B2 (ja) | 1992-03-05 |
Family
ID=16127371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18296285A Granted JPS6244615A (ja) | 1985-08-22 | 1985-08-22 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6244615A (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6412216A (en) * | 1987-07-06 | 1989-01-17 | Nissan Motor | Detection of position |
JPH0711419B2 (ja) * | 1988-03-28 | 1995-02-08 | 岩崎通信機株式会社 | レーザ光を利用した変位計 |
JPH01274010A (ja) * | 1988-04-26 | 1989-11-01 | Mitsubishi Electric Corp | 光学式変位測定装置 |
JPH03148005A (ja) * | 1989-11-06 | 1991-06-24 | Aoki Seiki Seisakusho:Kk | オン・マシン計測用非接触式表面粗さ測定装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57207852A (en) * | 1981-05-15 | 1982-12-20 | Siemens Ag | Method of detecting three-dimensional object |
JPS6069539A (ja) * | 1983-09-26 | 1985-04-20 | Toshiba Corp | 表面欠陥検査装置 |
-
1985
- 1985-08-22 JP JP18296285A patent/JPS6244615A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57207852A (en) * | 1981-05-15 | 1982-12-20 | Siemens Ag | Method of detecting three-dimensional object |
JPS6069539A (ja) * | 1983-09-26 | 1985-04-20 | Toshiba Corp | 表面欠陥検査装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6244615A (ja) | 1987-02-26 |
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