JPS60183507A - 光学式外形寸法測定器 - Google Patents

光学式外形寸法測定器

Info

Publication number
JPS60183507A
JPS60183507A JP3907684A JP3907684A JPS60183507A JP S60183507 A JPS60183507 A JP S60183507A JP 3907684 A JP3907684 A JP 3907684A JP 3907684 A JP3907684 A JP 3907684A JP S60183507 A JPS60183507 A JP S60183507A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image sensor
pulse
light
pulse signal
pulse train
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3907684A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH041845B2 (ja
Inventor
Toshihiro Mori
利宏 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hokuyo Automatic Co Ltd
Original Assignee
Hokuyo Automatic Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hokuyo Automatic Co Ltd filed Critical Hokuyo Automatic Co Ltd
Priority to JP3907684A priority Critical patent/JPS60183507A/ja
Publication of JPS60183507A publication Critical patent/JPS60183507A/ja
Publication of JPH041845B2 publication Critical patent/JPH041845B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (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。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本発明は自己走査型−次元フオドダイオードアレイ (
イメージセンサ)を用いた光学式外形寸法測定器に関す
る。
口、従来技術 非接触で線材等の外形寸法を測定する方法の一つとして
イメージセンサを使用するものがあり、本出願人は既に
特願昭58−190292号で、この方式の光学式外径
測定装置を開示し−Cいる。この方法の原理は、第1図
に示すように投光器(1)よりイメージセンサ(2)に
向けて平行光を照射し、投光器(1)とイメージセンサ
(2)間に置かれた物体(3)の影をイメージセンサ(
2)に投影させ、影の長さをイメージセンサ(2)のビ
ット出力によりカウントして物体(3)の外形寸法を測
定するものである。
上記測定方法は照射する光が理想的な平行光である限り
物体の位置によらず安定した計測が可能であり、さらに
可動部がないため機構系が簡単で振動や衝撃に強く、し
かも保守部品が少な(安価に製造できるといった長所を
有する。
口1発明の解決しようとする問題点 上記測定方法の分解能はイメージセンサ自体の分解能、
すなわちイメージセンサ内のフォトセルの配列ピンチに
よって制限される。現時点で入手可能なイメージセンサ
の最大の分解能は7μmであるから、これ以上の分解能
は原理的に得られず、より高精度の測定は不可能であっ
た。
へ〇発明の構成 本発明は光源から被測定物体越しに光をイメージセンサ
に照射し、イメージセンサに投影された被測定物体の影
の長さによって外形寸法を測定するものにおいて、クロ
ックパルスに同期してイメージセンサから出力されるパ
ルス列を補間法によりなめらかな連続出力に変換した後
、所定のレベルで二値化して影の長さに対応する幅のパ
ルス信号を得て、このパルス信号をイメージセンサのク
ロックパルスの数倍の周波数のクロックパルスによりカ
ウントして外形寸法を測定するようにしたことを特徴と
する光学式外形寸法測定器である。
ニ、実施例 本発明の一実施例を第2図乃至第6図を参照しながら以
下説明する。
第2図及び第3図は光学系を示し、(4)は発光源(4
a) 、棒レンズ(4b)及びレンズ(4c)からなる
投光器、(5)はシリンドリカルレンズ(5a)及びイ
メージセンサ(5b)からなる受光器、(6)は被検出
物体である線材である。
ここで発光源(4a)には、例えばLED等の固体発光
素子或いはフラッシュランプが使用され、棒レンズ(4
b)は発光源(4a)の光を集光して光強度分布が均一
な線光源を形成する。レンズ(4c)は棒レンズ(4b
)の形成する線光源から拡散された光を平行にし、線材
(6)越しに受光器(5)に入射させる。シリンドリカ
ルレンズ(5a)は受光器(5)に入射した光の光量を
有効に利用して検出感度を高めるために使用され、入射
光の平行化された方向と直交する成分を集光して線状の
光としてイメージセンサ(5b)に入射させる。
上記構成において発光源(4a)をパルス発光させると
、イメージセンサ(5b)に線材(6)の部分が影にな
った光が入射される。この直後にイメージセンサ(5b
)にクロックパルスを与えると、イメージセンサ(5b
)内の各フォトセルからそれに対応したパルス列が出力
される。
このパルス列の影(D)に対応する期間をカウントする
ことにより線材(6)の外形が測定される。
上記パルス列の影(D)に対応する期間のカウントは次
のように行われる。
第4図に示すようにイメージセンサ(3b)の出力であ
るパルス列(b)は、線材(6)の影のエツジ部(b’
) (b” )がなだらかに変化している。これは光の
回折、光が完全に平行でないためのボケ、及びCODセ
ンサフォトセル間のフォトキャリア漏れ出しのためであ
る。このようなイメージセンサの出力特性を、本発明で
は積極的に利用し、補間法によりイメージセンサ自体の
分解能よりも高い分解能を得ている。
以下これについて説明する。
クロックパルス(a)に同期してイメージセンサから出
力されるパルス列(b)を、サンプルホールド回路を用
いてその発生タイミング毎に次の発生タイミングまで保
持することにより階段波(C)を得て、これを積分回路
を通してなめらかな積分波形(d)に変換する。この積
分波形(d)はパルス列(b)を補間したものであり、
分解能が無限に小さい仮想のイメージセンサの出力に近
似している。次にこの積分波形(d)を所定のスライス
レベル(Vs)で二値化して、線材(6)の影(D)の
長さに対応する幅(L)のパルス信号(e)を得る。こ
の影の長さに対応する幅(L)をイメージセンサ(5b
)のクロックパルス(a)の数倍の周波数のクロックパ
ルス(h)でカウントする。すると分解能とその倍数分
の−に向上できる。例えばイメージセンサ(5b)の実
際の分解能を7μmとし、4倍の周波数のクロックパル
ス(h)でカウントすれば分解能は? / 4 =1.
75μmとすることができる。なお現実に分解能を向上
できるカウント用クロックパルス(h)の周波数の倍数
は数倍程度であった。
また上記測定方法を実施する場合、イメージセンサの出
力は“0″又は“1″のデジタルデークとしてではなく
アナログデータとして使用しているので、イメージセン
サ(5b)の各フォトセルの感度のバラツキ(同一光量
が照射された各フォトセルの出力するパルス列が第5図
に示すように高低差を生じることをいう)やレンズの収
差による光量等のバラツキが測定精度低下の原因となる
。これは具体的には上記測定法によって得られたカウン
ト数とイメージセンサ(5b)の絶対位置の座標との関
係が非線形になることであり、この非線形の状態は第4
図に示すパルス列(b)の立ち下がり(b゛)と立ち上
がり(b” )を測定した場合とで異なる。そこでこれ
を補正するため、第6図(a)(b)に示すように他の
測長針(7)を用いて平行光を遮る位置を1μm単位で
変化させながら、上記測定方法によってイメージセンサ
(5b)のスタート位置(S)から影のエツジ位置(e
)までを測定したカウント数と、影のエツジが投影され
たイメージセンサ(5b)の絶対位置の座標との関係を
測定してビット補正テーブルを作成する。なお第6図(
a)は立ち上がりの測定用であり第6図(b)は立ち下
がりの測定用である。このようにして本発明装置の一台
毎に2種のビット補正テーブルが作成されて、それに内
蔵されたROM内に収められる。
このビット補正テーブルによってカウント値を補正する
ことによって上記測定精度低下を防止する。
また測定対象がガラス管や透明チューブの場合に、第4
図中に点線で示すように影に相当する部分の中間に光の
迷い込み信号(n)が出て、測定ミスが生じるのを防止
するため次のような処理をする。
すなわち第4図のパルス信号(e)を微分して立ち上が
り微分出力(f)と立ち下がり微分出力(g)とを作り
、パルス信号(e)の最後の立ち上がりアドレス(A+
)(クロックパルス(h)でカウントした値)と最初の
立ち下がりアドレス(A2)を検出して、このアドレス
(A1)、(A2)を前記ピノ1lli正テーブルで補
正して実測値(A’l)、(A’2 )を得て、A’、
−A’2から影の区間を測定するようにしている。
なお上記実施例では平行光線を照射し、物体の影をイメ
ージセンサ(5b)に投影させる光学系を採用していた
が、光学系はこの例に限られない。例えば、図示しない
が物体(6)の後方に投光器を配置し、前方においたレ
ンズによって物体(6)の像をイメージセンサ(5b)
上に結像させるようにしてもよい。
また本発明装置は物体の突出長の測定、幅の広いテープ
等の幅測定、或いは走行帯状体の蛇行の有無検出等にも
使用できる。これらの場合は、その両端又は一端を挾む
ように本発明の光学式外形寸法測定装置を設置し、投光
部の端の位置を測定する。
へ0発明の効果 本発明によれば、イメージセンサを用いた光学式外形寸
法測定器において、イメージセンサの出力するパルス列
を補間法によりなめらかな連続出力に変換した後、所定
のレベルで二値化して影の長さに対応する幅のパルス信
号を得て、このパルス信号をイメージセンサのクロ・ツ
クパルスの数倍の周波数のクロックパルスにヨリカウン
トして外形寸法を測定するから、使用するイメージセン
サ自体の分解能の数倍の分解能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は光学式外形測定装置の原理説明図、第2図及び
第3図は本発明の光学式外形寸法測定器の一実施例の光
学系を示す正面図及び平面図、第4図は第2図及び第3
図に示す光学系によって得られるパルス列の処理手順を
説明する波形図、第5図はイメージセンサの各フォトセ
ルの感度のバラツキを説明するパルス列の−例を示す図
、第6図(a)(b)は夫々立ち上がり及び立ち下がり
の各々についてピント補正テーブルを作成する方法を説
明する正面図である(4)、−m−投光器、(4a) 
−・光源、(5) −受光器、(5b) −イメージセ
ンサ、(6) −被測定物体(線材)、(D)ニー影の
長さ、(a ) −イメージセンサのクロックパルス、
(bL−パルス列、(C)−階段波、(d )−なめら
かな連続出力(積分波系)、(e)−パルス信号、(h
)−−カウント用のクロックパルス、(νS)−スライ
スレベル。 第2 図 + g @4図 酊5図 第6図(θ) / 第6図り) 手続補正書 昭和59年12月11日 1、事件の表示 昭和59年特許願第39076号 2、発明の名称 光学式外形寸法測定器3、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 名称北陽電機株式会社 4、代理人 畢550 住 所 大阪府大阪市西区江戸堀1丁目15番26号大
阪商エビルア階 氏名 (645B)弁理土圧 原−省 吾(ほか1名) 5、[正の対象 明細書 明細書中 ■、特許請求の範囲を下記の通り補正する。 「(1)光源から被測定物体越しに光をイメージセンサ
に照射し、イメージセンサに投影された被測定物体の影
の長さによって外形寸法を測定するものにおいて、クロ
ックパルスに同期してイメージセンサから出力されるパ
ルス列血広めらかな連続出力に変換した後、所定のレベ
ルで二値化して影の長さに対応する幅のパルス信号を得
て、このパルス信号をイメージセンサのクロックパルス
の数倍の周波数のクロックパルスによりカウントして外
形寸法を測定するようにしたことを特徴とする光学式外
形用法測定器。」■、第3頁第14行 「補間法によりなめらかな・・・」を 「なめらかな・・・」と補正する。 ■、第5頁第16行 rCCDセンサフォlフォル」を 「イメージセンサ のフォ1−セル」と補正する。 ■、第5頁第19行 「は積極的に利用し、補間法によりイメージ」を 「は積極的に利用し、イメージ」と補正する。 ■、第6頁第8行 「パルス列(b)を補間した」を 「パルス列(b)を相用狂ニ補間した」と補正する。 ■、第6頁第17行 「分解能とその」を φ 「分解能互その」と補正する。 ■、第7頁第11行 「収差による光量等の」を 「収差による王丘度の」と補正する。 ■、第8頁第5行・第11行、第9頁第5行、第11頁
第2行〜第3行 。 「ビット補正テーブル」を 「友交ヱ上歎補正テーブル」と補正する。 ■、第8頁第9行〜第10行 「ビット補正テーブル・・・に収められる。」を 「カウント数補正テーブルを作成する。」と補正する。 X、第10頁第5行 「パルス列を補間法により」を 「パルス列を擬似的補間法により」と補正する。 X、第11頁第10行 「(積分波系)」を 「(積分波形)」と補正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (11光源から被測定物体越しに光をイメージセンサに
    照射し、イメージセンサに投影された被測定物体の影の
    長さによって外形寸法を測定するものにおいて、クロッ
    クパルスに同期してイメージセンサから出力されるパル
    ス列を補間法によりなめらかな連続出力に変換した後、
    所定のレベルで二値化して影の長さに対応する幅のパル
    ス信号を得て、このパルス信号をイメージセンサのクロ
    ックパルスの数倍の周波数のクロックパルスによりカウ
    ントして外形寸法を測定するようにしたことを特徴とす
    る光学式外形寸法測定器。
JP3907684A 1984-02-29 1984-02-29 光学式外形寸法測定器 Granted JPS60183507A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3907684A JPS60183507A (ja) 1984-02-29 1984-02-29 光学式外形寸法測定器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3907684A JPS60183507A (ja) 1984-02-29 1984-02-29 光学式外形寸法測定器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60183507A true JPS60183507A (ja) 1985-09-19
JPH041845B2 JPH041845B2 (ja) 1992-01-14

Family

ID=12543020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3907684A Granted JPS60183507A (ja) 1984-02-29 1984-02-29 光学式外形寸法測定器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60183507A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62168410U (ja) * 1986-03-26 1987-10-26
JPH01213504A (ja) * 1988-02-22 1989-08-28 Tadao Totsuka 光学的寸法測定装置
USRE38025E1 (en) * 1991-02-22 2003-03-11 Cyberoptics Corporation High precision component alignment sensor system
US7456978B2 (en) 2004-11-24 2008-11-25 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Shape measuring apparatus
US7746481B2 (en) 2007-03-20 2010-06-29 Cyberoptics Corporation Method for measuring center of rotation of a nozzle of a pick and place machine using a collimated laser beam
US8068664B2 (en) 2007-06-05 2011-11-29 Cyberoptics Corporation Component sensor for pick and place machine using improved shadow imaging
CN106092015A (zh) * 2016-05-27 2016-11-09 南京理工大学 一种轨道表面凹陷长度检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54102146U (ja) * 1977-12-28 1979-07-18
JPS5852508A (ja) * 1981-09-22 1983-03-28 Yokogawa Hokushin Electric Corp 形状測定装置
JPS5853704A (ja) * 1981-09-26 1983-03-30 Nippon Kogaku Kk <Nikon> 位置検出装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54102146U (ja) * 1977-12-28 1979-07-18
JPS5852508A (ja) * 1981-09-22 1983-03-28 Yokogawa Hokushin Electric Corp 形状測定装置
JPS5853704A (ja) * 1981-09-26 1983-03-30 Nippon Kogaku Kk <Nikon> 位置検出装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62168410U (ja) * 1986-03-26 1987-10-26
JPH01213504A (ja) * 1988-02-22 1989-08-28 Tadao Totsuka 光学的寸法測定装置
USRE38025E1 (en) * 1991-02-22 2003-03-11 Cyberoptics Corporation High precision component alignment sensor system
US7456978B2 (en) 2004-11-24 2008-11-25 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Shape measuring apparatus
US7746481B2 (en) 2007-03-20 2010-06-29 Cyberoptics Corporation Method for measuring center of rotation of a nozzle of a pick and place machine using a collimated laser beam
US8068664B2 (en) 2007-06-05 2011-11-29 Cyberoptics Corporation Component sensor for pick and place machine using improved shadow imaging
CN106092015A (zh) * 2016-05-27 2016-11-09 南京理工大学 一种轨道表面凹陷长度检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH041845B2 (ja) 1992-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3947129A (en) Apparatus for contactless measuring of the dimensions of objects
ATE290686T1 (de) Wellenfrontsensor mit multifokaler hartmannplatte und seine verwendung in einer linsenmessvorrichtung oder einem aktiven optischen reflexionsteleskop
JPS60183507A (ja) 光学式外形寸法測定器
CN106461572A (zh) 用于光学检查的非成像相干的行扫描仪***和方法
GB2083313A (en) Distance detecting device
JPS628006A (ja) 光学式外形測定装置
US3891857A (en) Device for the non-contact length measurement of objects
JPS61182522A (ja) リニアスケ−ル測定装置
US4332475A (en) Edge timing in an optical measuring apparatus
JPH0369043B2 (ja)
DE69535479D1 (de) Verfahren und vorrichtung zur positions- und bewegungsmessung
US5255066A (en) Measuring device for track building machines
JPS5767815A (en) Measuring method for position of reflector using light
JP3262924B2 (ja) 2値化法
JPH0335111A (ja) 絶対位置検出装置
JPS58168914A (ja) 光学式定点検出装置
JPS6228605A (ja) 光学式外形測定装置
US2504981A (en) Visibility meter
JPH0421072Y2 (ja)
SU451910A1 (ru) Устройство дл измерени расхода среды с оптико-механическим узлом съема сигнала
RU1805299C (ru) Фотометр
SU142699A1 (ru) Измерительное устройство дл определени взаимного перемещени двух подвижных частей механизмов
SU108694A1 (ru) Устройство дл измерени линейных размеров изделий
CN104808447A (zh) 一种垂向位置测量装置
RU592265C (ru) Устройство дл оптического зондировани атмосферы

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term