JP2005300525A - Sensor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a displacement sensor device capable of performing data reading or processing at high speed. <P>SOLUTION: The displacement sensor device comprises a light emitting element for irradiating a measuring object with light at a predetermined angle; an imaging element for imaging the measuring object irradiated with light from another angle; a general measuring area setting means capable of setting a general measuring area within the visual field of the imaging element; a light receiving signal detection means detecting a light receiving signal distribution area of the measuring object from the set general measuring area; a follow-up measuring area setting means setting at least one follow-up measuring area including the detected light receiving signal distribution area and narrower than the general measuring area; a displacement measuring means performing an intended displacement measurement by measuring the follow-up measuring area; and an output means outputting a displacement measured by the displacement measuring means. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、計測処理時間を低減することのできるセンサ装置に関する。   The present invention relates to a sensor device that can reduce measurement processing time.

従来、様々な計測対象物体の変位、長さ、角度などを計測するためのセンサ装置が知られている。例えば、従来の変位センサ装置は、レーザダイオードなどの投光素子を駆動することにより計測対象物体に対してスリット光を照射する投光部と、投光部から発せられたのち計測対象物体を反射して到来するスリット光を受光する受光部と、計測対象物体までの距離を算出する演算手段と、演算手段にて算出された計測対象物体までの距離を出力する出力手段とを具備してなる(例えば特許文献1参照)。
国際公開第01/57471号パンフレット
Conventionally, sensor devices for measuring the displacement, length, angle, and the like of various measurement target objects are known. For example, in a conventional displacement sensor device, a light projecting element such as a laser diode is driven to irradiate a measurement target object with slit light, and a light emitted from the light projecting part is reflected on the measurement target object. A light receiving unit that receives the incoming slit light, a calculation unit that calculates the distance to the measurement target object, and an output unit that outputs the distance to the measurement target object calculated by the calculation unit. (For example, refer to Patent Document 1).
International Publication No. 01/57471 Pamphlet

図15に示されるように、計測対象物体[1],[2],[3]がライン上を搬送され(図中右から左に移動)、変位センサ装置のセンサヘッド部1501が計測対象物体の搬送方向に垂直な方向(図では上下方向)からスリット光を計測対象物体に照射し、計測対象物体からの反射光を受光する場合を想定する。図15に示される計測対象物体「1」がライン上での標準配置とすると、計測対象物体「2」はセンサヘッド部1501に近い側に配置され、計測対象物体「3」はセンサヘッド部1501から遠い側に配置されている。このように、計測対象物体のライン上の配置に、ばらつきが生じることがある。   As shown in FIG. 15, the measurement target objects [1], [2], and [3] are conveyed on the line (moved from the right to the left in the figure), and the sensor head unit 1501 of the displacement sensor device is the measurement target object. Assume that the measurement target object is irradiated with slit light from a direction perpendicular to the conveyance direction (vertical direction in the figure) and reflected light from the measurement target object is received. If the measurement target object “1” shown in FIG. 15 is a standard arrangement on the line, the measurement target object “2” is arranged on the side close to the sensor head unit 1501, and the measurement target object “3” is the sensor head unit 1501. It is arranged on the far side. As described above, the arrangement of the measurement target object on the line may vary.

センサヘッド部1501に内蔵された2次元撮像素子の長方形視野Z(受光面)には、図16に示されるように、計測対象物体に対応した照射光像[1],[2],[3]が配置される。図中左側がセンサヘッド部1501に近い方向、逆に右側がセンサヘッド部1501に遠い方向とされている。また、長方形視野Zの長手方向に沿って水平ライン(変位測定方向)を設定する一方、これと直交する方向に垂直ライン(照射光像の延在方向)を割り当ててある。この場合、照射光像[1],[2],[3]を計測できるように破線で囲まれた長方形の計測領域が通常計測領域として設定されている。   In the rectangular field of view Z (light receiving surface) of the two-dimensional image sensor built in the sensor head unit 1501, as shown in FIG. 16, the irradiated light images [1], [2], [3 corresponding to the measurement target object are shown. ] Are arranged. In the drawing, the left side is the direction close to the sensor head unit 1501, and the right side is the direction far from the sensor head unit 1501. Moreover, while setting a horizontal line (displacement measurement direction) along the longitudinal direction of the rectangular field of view Z, a vertical line (extending direction of the irradiation light image) is assigned to a direction orthogonal thereto. In this case, a rectangular measurement area surrounded by a broken line is set as a normal measurement area so that the irradiation light images [1], [2], and [3] can be measured.

図15に示されるばらつき範囲Aが広いと計測領域が広がり、あるいは、ばらつき範囲Aに対応して図16に示す計測領域を予め広げておくことが必要になる。このように計測領域が広いほどデータ読み出しに時間を要してしまうという不都合がある。   When the variation range A shown in FIG. 15 is wide, the measurement region widens, or the measurement region shown in FIG. Thus, there is an inconvenience that the longer the measurement area, the longer the time required for data reading.

この発明は、このような従来の問題点に着目して成されたものであり、その目的とするところは、データ読み出しおよび演算処理を高速にすることのできるセンサ装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a sensor device capable of high-speed data reading and arithmetic processing.

この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。   Other objects and operational effects of the present invention will be easily understood by those skilled in the art by referring to the following description of the specification.

本発明のセンサ装置は、計測対象物体に対して所定角度で光を照射するための投光素子と、光が照射された計測対象物体を別の角度から撮影するための撮像素子と、撮像素子の視野内に通常計測領域を設定することが可能な通常計測領域設定手段と、設定された通常計測領域内を走査することにより、撮像素子の視野内の照射光像の位置を検出する照射光像位置検出手段と、検出された照射光像の位置を含み、且つ変位測定方向に関して通常計測領域よりも狭小な、少なくとも1つの追従型計測領域を設定する追従型計測領域設定手段と、追従型計測領域を計測することにより目的とする変位の計測を行う変位計測手段と、計測された変位を出力する出力手段とを具備する。   A sensor device according to the present invention includes a light projecting element for irradiating a measurement target object with light at a predetermined angle, an image sensor for photographing the measurement target object irradiated with light from another angle, and an image sensor. Normal measurement area setting means capable of setting a normal measurement area within the visual field of the image sensor, and irradiation light for detecting the position of the irradiated light image within the visual field of the image sensor by scanning the set normal measurement area An image position detection unit, a tracking type measurement region setting unit that sets at least one tracking type measurement region that includes the position of the detected irradiation light image and is narrower than the normal measurement region in the displacement measurement direction, and a tracking type Displacement measuring means for measuring the target displacement by measuring the measurement region, and output means for outputting the measured displacement are provided.

ここで言う『変位測定方向』とは、計測対象物体の変位によって検出された照射光像の位置が変化する方向のことをいう。   The “displacement measurement direction” here refers to a direction in which the position of the irradiated light image detected by the displacement of the measurement target object changes.

このような構成によれば、通常計測領域は、計測対象物体に対応した照射光像を検出するために利用され、ここでは目的とする変位の計測は行われない。一方、照射光像の位置を含み、且つ通常計測領域よりも変位測定方向に関して狭小な追従型計測領域が目的とする変位を計測するために利用される。従って、データの読み出しが行われる計測領域が従来よりも狭く設定できるので、データの読み出しや演算を高速に行うことができる。   According to such a configuration, the normal measurement region is used to detect the irradiation light image corresponding to the measurement target object, and the target displacement is not measured here. On the other hand, a follow-up measurement region that includes the position of the irradiation light image and is narrower in the displacement measurement direction than the normal measurement region is used to measure the target displacement. Therefore, since the measurement area where data is read can be set narrower than before, data can be read and calculated at high speed.

本発明の実施形態においては、照射光像位置検出手段は、撮像素子の変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたる間引き計測を行うことにより、撮像素子の視野内の受光信号の濃度値分布を変位測定方向に測定し、測定した濃度値分布に基づいて、照射光像の位置を検出するようにしてもよい。   In the embodiment of the present invention, the irradiation light image position detecting means performs the thinning measurement over the data arranged at a predetermined interval in the displacement measuring direction of the image sensor, thereby obtaining the density value distribution of the received light signal in the field of view of the image sensor. Measurement may be performed in the displacement measurement direction, and the position of the irradiation light image may be detected based on the measured density value distribution.

このような構成によれば、照射光像の位置を検出するための対象となる測定点数を減らすことができるので、さらに高速処理が可能である。   According to such a configuration, it is possible to reduce the number of measurement points that are targets for detecting the position of the irradiation light image, so that higher-speed processing is possible.

本発明の実施形態においては、照射光像位置検出手段は、投光素子はスリット光を照射し、撮像素子は2次元撮像素子であり、2次元撮像素子の視野内における変位測定方向の少なくとも1ラインについて受光信号の濃度値分布を変位測定方向に測定し、測定した濃度値分布に基づいて、照射光像の位置を検出するようにしてもよい。   In the embodiment of the present invention, in the irradiation light image position detection means, the light projecting element emits slit light, the imaging element is a two-dimensional imaging element, and at least one of the displacement measurement directions in the field of view of the two-dimensional imaging element. It is also possible to measure the density value distribution of the received light signal for the line in the displacement measurement direction and detect the position of the irradiated light image based on the measured density value distribution.

このような構成によれば、変位測定方向の1ライン又はそれ以上のラインについて受光信号の濃度値分布を計測するので、濃度値分布に基づいて通常計測領域から受光信号分布領域が検出される。これにより、照射光像の位置を的確に検出することができる。   According to such a configuration, the density value distribution of the received light signal is measured for one line or more in the displacement measurement direction, and thus the received light signal distribution area is detected from the normal measurement area based on the density value distribution. Thereby, the position of the irradiation light image can be accurately detected.

本発明の実施形態においては、計測領域における変位測定方向の全データにわたる全ライン計測を行うか、又は、変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたる間引き計測を行うことにより、濃度値分布が測定されるようにしてもよい。このような構成によれば、全ライン計測によれば照射光像の位置を精度よく求めることができるのでエラー検出を未然に防止することができる。また、間引き計測される場合には、データの読み出しや処理を高速に行うことできる。   In the embodiment of the present invention, the concentration value distribution is measured by performing all line measurement over all data in the displacement measurement direction in the measurement region, or by performing thinning measurement over data arranged at predetermined intervals in the displacement measurement direction. You may be made to do. According to such a configuration, the position of the irradiation light image can be obtained with high accuracy according to all line measurement, so that error detection can be prevented in advance. In addition, when thinning measurement is performed, data reading and processing can be performed at high speed.

本発明の実施形態においては、照射光像位置検出手段は、通常計測領域に照射光像が検出されないときに、撮像素子の視野内の通常計測領域以外の領域で、変位測定方向について受光信号の濃度値分布を全ライン計測するか、又は、間引き計測することができる。   In the embodiment of the present invention, the irradiation light image position detecting means detects the received light signal with respect to the displacement measurement direction in an area other than the normal measurement area in the field of view of the image sensor when the irradiation light image is not detected in the normal measurement area. The density value distribution can be measured for all lines or thinned.

また、本発明の実施形態においては、投光素子はスリット光を照射し、撮像素子は2次元撮像素子であり、照射光像位置検出手段は、通常計測領域に照射光像が検出されないときに、2次元撮像素子の視野内の通常計測領域以外の領域で、変位測定方向の少なくとも1ラインについて受光信号の濃度値分布を全ライン計測するか、又は、間引き計測するように構成してもよい。   In the embodiment of the present invention, the light projecting element irradiates slit light, the image sensor is a two-dimensional image sensor, and the irradiation light image position detection unit is configured to detect the irradiation light image in the normal measurement region. In the area other than the normal measurement area in the field of view of the two-dimensional image sensor, the concentration value distribution of the received light signal may be measured for all lines or thinned out for at least one line in the displacement measurement direction. .

このような構成によれば、照射光像の位置を一度で検出できなくても通常計測領域以外を計測するので、照射光像の位置を検出できないことによるエラー検出を未然に防止することができる。   According to such a configuration, even if the position of the irradiation light image cannot be detected at one time, the area other than the normal measurement region is measured, so that it is possible to prevent error detection due to the fact that the position of the irradiation light image cannot be detected. .

本発明の実施形態においては、計測対象物体が透明体であり、追従型計測領域が透明体の表面および裏面に対応して2つ設けられ、2つの追従型計測領域について切り換えて計測するようにしてもよい。このような構成によれば、透明体の表裏面を高精度で計測することができる。   In the embodiment of the present invention, the measurement target object is a transparent body, two follow-up measurement areas are provided corresponding to the front and back surfaces of the transparent body, and the two follow-up measurement areas are switched and measured. May be. According to such a configuration, the front and back surfaces of the transparent body can be measured with high accuracy.

本発明の実施形態においては、2つの追従型計測領域に配置した照射光像を結ぶ変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたって間引き計測を行うことにより、透明体の厚みを計測するようにしてもよい。このような構成によれば、透明体の厚みを高速に測定することができる。   In the embodiment of the present invention, the thickness of the transparent body is measured by performing thinning measurement over data arranged at a predetermined interval in the displacement measurement direction connecting the irradiation light images arranged in the two tracking measurement regions. Also good. According to such a configuration, the thickness of the transparent body can be measured at high speed.

本発明の実施形態においては、撮像素子をフォトダイオードアレイ、CCD、CMOS撮像素子、のいずれかにより構成するようにしてもよい。尚、ここで言う『撮像素子』には1次元撮像素子、並びに2次元撮像素子が含まれる。   In the embodiment of the present invention, the imaging device may be configured by any one of a photodiode array, a CCD, and a CMOS imaging device. The “imaging device” mentioned here includes a one-dimensional imaging device and a two-dimensional imaging device.

本発明の実施形態においては、撮像素子をCMOS撮像素子により構成し、照射光像位置検出手段は、CMOS撮像素子から直接に設定された通常計測領域および追従型計測領域の画素データを読み出すようにしてもよく、このときには、CMOS撮像素子からの読み出し対象となる画素数自体を減らすことができるので、より高速な処理が可能である。   In the embodiment of the present invention, the image sensor is constituted by a CMOS image sensor, and the irradiation light image position detecting means reads out pixel data of the normal measurement area and the follow-up measurement area set directly from the CMOS image sensor. In this case, since the number of pixels to be read from the CMOS image sensor can be reduced, higher speed processing is possible.

本発明の実施形態においては、変位センサ、測長センサ、角度センサとして構成するようにしてもよい。   In the embodiment of the present invention, it may be configured as a displacement sensor, a length measurement sensor, or an angle sensor.

以上の説明で明らかなように、本発明によれば、照射光像の計測領域を通常計測領域から追従型計測領域へと絞り込むことにより、データの読み出しが行われる計測領域を従来よりも狭く設定できるので、データの読み出しや処理を高速に行うことができる。従って、例えば、ライン上を蛇行しながら搬送される計測対象物にも追従した計測を実行できるという利点を有する。   As is apparent from the above description, according to the present invention, the measurement area where data is read is set narrower than before by narrowing the measurement area of the irradiation light image from the normal measurement area to the follow-up measurement area. As a result, data can be read and processed at high speed. Therefore, for example, there is an advantage that measurement can be performed following a measurement object conveyed while meandering on the line.

以下に、この発明のセンサ装置の好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の一例を示すものに過ぎず、本発明の要旨とするところは、特許請求の範囲の記載によってのみ規定されるものである。   Hereinafter, a preferred embodiment of a sensor device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is merely an example of the present invention, and the gist of the present invention is defined only by the description of the scope of claims.

本実施形態の変位センサは、制御盤などへのコンパクトな収容を可能とするために、また狭小な計測環境への据え付けを容易とするために、信号処理部とセンサヘッド部とを分離させてなる所謂アンプ分離型の変位センサである。   The displacement sensor according to the present embodiment has a signal processing unit and a sensor head unit separated from each other in order to enable compact accommodation in a control panel or the like and to facilitate installation in a narrow measurement environment. This is a so-called amplifier separation type displacement sensor.

本実施形態の変位センサの信号処理部の外観斜視図が図1に示されている。信号処理部1の外殻ケース10は、やや細長い直方体形状の形態を有している。外殻ケース10の前面からは、外部接続コード11が引き出されている。この外部接続コード11には、外部入力線、外部出力線、電源線等が含まれている。外部入力線は例えば上位装置としてのPLC等から信号処理部1に対して各種の指令を外部から与えるためのものであり、外部出力線は信号処理部1の内部で生成されたスイッチング出力やアナログ出力などをPLC等へ出力するためのものであり、電源線は信号処理部の内部回路に対する電源を供給するためのものである。また、外殻ケース10の前面には、USBコネクタ12と、RS-232Cコネクタ13とが設けられている。   An external perspective view of a signal processing unit of the displacement sensor of the present embodiment is shown in FIG. The outer shell case 10 of the signal processing unit 1 has a slightly elongated rectangular parallelepiped shape. An external connection cord 11 is drawn out from the front surface of the outer shell case 10. The external connection cord 11 includes an external input line, an external output line, a power supply line, and the like. The external input line is used to give various commands to the signal processing unit 1 from, for example, a PLC as a host device, and the external output line is a switching output or analog generated inside the signal processing unit 1 The power supply line is used to supply power to the internal circuit of the signal processing unit. In addition, a USB connector 12 and an RS-232C connector 13 are provided on the front surface of the outer shell case 10.

外殻ケース10の上面には開閉可能な操作部蓋14が設けられている。図示は省略するが、この操作部蓋14の下には、信号処理部1における各種の指令操作などを行うための操作部が設けられている。また、外殻ケース10の上面には、動作表示などを行うための表示部15が配置されている。   An operation unit lid 14 that can be opened and closed is provided on the upper surface of the outer shell case 10. Although not shown, an operation unit for performing various command operations in the signal processing unit 1 is provided below the operation unit lid 14. Further, on the upper surface of the outer shell case 10, a display unit 15 for performing operation display and the like is disposed.

外殻ケース10の左右側面には、信号処理部間コネクタ蓋16が設けられている。この信号処理部間コネクタ蓋16の内部には、他の信号処理部1を接続するための信号処理部間コネクタ(中継コネクタ3)が設けられている。   On the left and right sides of the outer shell case 10, signal processing unit connector covers 16 are provided. Inside the signal processing unit connector lid 16, a signal processing unit connector (relay connector 3) for connecting another signal processing unit 1 is provided.

複数の信号処理部1の連装状態を示す外観斜視図が図2に示されている。同図に示されるように、複数の信号処理部1は、この例ではDINレール4を介して隣接結合状態で1列に連装される。信号処理部1の外殻ケース10の後面には、センサヘッド部接続用コネクタ17が設けられている。信号処理部1はこのセンサヘッド部接続用コネクタ17を介して後述するセンサヘッド部2に接続されている。   FIG. 2 is an external perspective view showing a state in which a plurality of signal processing units 1 are connected. As shown in the figure, a plurality of signal processing units 1 are connected in a row in an adjacently coupled state via a DIN rail 4 in this example. A sensor head connector 17 is provided on the rear surface of the outer case 10 of the signal processing unit 1. The signal processing unit 1 is connected to the sensor head unit 2 described later via the sensor head unit connection connector 17.

センサヘッド部の外観斜視図が図3に示されている。センサヘッド部2は、センサヘッド部接続用コネクタ17に対応する信号処理部接続用コネクタ27と、ケーブル21と、センサヘッド本体部20とを具備してなる。そして、本体部20に内蔵された投光素子(レーザダイオード)から出射されるパルス状レーザ光(パルス光)が、図示しない投光レンズを通して、計測対象物体5の表面にスリット光L1として照射される。これにより、計測対象物体5の表面にはスリット光の照射光像LMが形成される。計測対象物体5で反射したスリット光の反射光L2はセンサヘッド部2内の図示しない受光レンズを通して2次元撮像素子(フォトダイオードアレイ、CCD、CMOS撮像素子等)へと入射される。すなわち、計測対象物体5の表面を、2次元撮像素子により異なる角度から撮影することにより、スリット光の照射光像LMを含む映像信号を取得する。そして、この映像信号に基づいて、所定の特徴量が抽出されて、目的とする変位量(この例ではセンサヘッド部2と計測対象物体5との距離)が求められる。   An external perspective view of the sensor head portion is shown in FIG. The sensor head unit 2 includes a signal processing unit connection connector 27 corresponding to the sensor head unit connection connector 17, a cable 21, and a sensor head body unit 20. Then, pulsed laser light (pulse light) emitted from a light projecting element (laser diode) incorporated in the main body 20 is irradiated as slit light L1 on the surface of the measurement target object 5 through a light projecting lens (not shown). The Thereby, an irradiation light image LM of slit light is formed on the surface of the measurement target object 5. The reflected light L2 of the slit light reflected by the measurement target object 5 is incident on a two-dimensional image sensor (photodiode array, CCD, CMOS image sensor, etc.) through a light receiving lens (not shown) in the sensor head unit 2. That is, a video signal including the irradiation light image LM of the slit light is acquired by photographing the surface of the measurement target object 5 from different angles with the two-dimensional image sensor. Based on this video signal, a predetermined feature amount is extracted, and a target displacement amount (in this example, a distance between the sensor head unit 2 and the measurement target object 5) is obtained.

尚、本実施例においては、投光素子はスリット光を照射し、計測対象物体の表面に形成される照射光像の取得に2次元撮像素子を用いているが、これに限らず、投光素子からは単に集光する光を照射し、1次元の撮像素子により計測対象物体上に形成される照射光像を取得して変位計測を行うことも可能である。   In the present embodiment, the light projecting element irradiates slit light and uses the two-dimensional image sensor to acquire the irradiated light image formed on the surface of the measurement target object. It is also possible to perform displacement measurement by simply irradiating condensed light from the element, obtaining an irradiation light image formed on the measurement target object by a one-dimensional image sensor.

変位センサの信号処理部1の電気的ハードウェア構成の全体を示すブロック図が図4に示されている。同図に示されるように、信号処理部1は、制御部101と、記憶部102と、表示部103と、センサヘッド部との通信部104と、外部機器との通信部105と、キー入力部106と、外部入力部107と、出力部108と、電源部109とを備えている。   FIG. 4 is a block diagram showing the entire electrical hardware configuration of the signal processing unit 1 of the displacement sensor. As shown in the figure, the signal processing unit 1 includes a control unit 101, a storage unit 102, a display unit 103, a communication unit 104 with a sensor head unit, a communication unit 105 with an external device, and key input. Unit 106, external input unit 107, output unit 108, and power supply unit 109.

制御部101は、通常計測領域設定手段、照射光像位置検出手段、追従型計測領域設定手段、および変位計測手段を構成するものであり、CPU(Central Processing Unit)とFPGA(Field Programmable Gate Array)とにより構成され、信号処理部1全体の統括制御を担う。この制御部101は、後述する各種機能を実現すると共に、受光信号を所定のしきい値を基準として二値化した後、これを出力データとして、出力部108から外部へと送出する。   The control unit 101 constitutes a normal measurement area setting means, an irradiation light image position detection means, a follow-up measurement area setting means, and a displacement measurement means, and includes a CPU (Central Processing Unit) and an FPGA (Field Programmable Gate Array). And is responsible for overall control of the signal processing unit 1 as a whole. The control unit 101 realizes various functions to be described later, binarizes the received light signal with a predetermined threshold as a reference, and sends this as output data from the output unit 108 to the outside.

記憶部102は、不揮発性メモリ(EEPROM)102aと、表示部103に表示される画像データを記憶する画像メモリ102bとを備えている。   The storage unit 102 includes a nonvolatile memory (EEPROM) 102 a and an image memory 102 b that stores image data displayed on the display unit 103.

表示部103は、しきい値や計測対象物体までの距離等に係る各種数値等が表示される液晶表示部103aと、目的とする出力であるオン/オフ状態等を示す表示灯LED103bとを備えている。   The display unit 103 includes a liquid crystal display unit 103a on which various numerical values relating to a threshold value, a distance to an object to be measured, and the like, and a display lamp LED 103b that indicates an on / off state that is a target output. ing.

通信部104は、センサヘッド部2との通信を担うものである。   The communication unit 104 is responsible for communication with the sensor head unit 2.

外部通信部105は、外部のパソコン(PC)110に接続するためのUSB通信部105aと、コマンドやプログラムデータの送受信などに使用されるシリアル通信部105bと、所定のプロトコル並びに送受信フォーマットに従って、左右の隣接する他の信号処理部との間でデータ通信を行う信号処理部間通信部105cとを備えている。   The external communication unit 105 includes a USB communication unit 105a for connecting to an external personal computer (PC) 110, a serial communication unit 105b used for transmission / reception of commands and program data, and the right and left according to a predetermined protocol and transmission / reception format. And an inter-signal processing unit communication unit 105c that performs data communication with other adjacent signal processing units.

キー入力部106は、図示しない各種設定のためのスイッチや操作ボタン等で構成される。外部入力部107は例えばPLC等の上位装置からの信号処理部1に対して各種の指令を受信するためのものである。出力部108は、目的とするオン/オフ出力をPLC等の上位装置に出力するために使用される。電源部109は、制御部101並びに外部のハードウェア回路に対し電源を供給するものである。   The key input unit 106 includes switches and operation buttons for various settings (not shown). The external input unit 107 is for receiving various commands to the signal processing unit 1 from a host device such as a PLC. The output unit 108 is used to output a desired on / off output to a host device such as a PLC. The power supply unit 109 supplies power to the control unit 101 and an external hardware circuit.

センサヘッド部2の電気的ハードウェア構成を示すブロック図が図5に示されている。同図に示されるように、センサヘッド部2は、制御部201と、計測対象物体5へと向けてスリット光を照射するための投光部202と、計測対象物体5により反射されて到来するスリット光を受光する受光部203と、表示灯LED204と、記憶部205と、通信部206とを備えている。   A block diagram showing the electrical hardware configuration of the sensor head unit 2 is shown in FIG. As shown in the figure, the sensor head unit 2 is reflected by the control unit 201, the light projecting unit 202 for irradiating slit light toward the measurement target object 5, and the measurement target object 5. A light receiving unit 203 that receives slit light, an indicator LED 204, a storage unit 205, and a communication unit 206 are provided.

制御部201は、CPU(Central Processing Unit)とPLD(Programmable Logic Device)とにより構成され、センサヘッド部の各構成要素202〜206を統括制御するとともに、受光信号を受光部203から取り出し、信号処理部1に送り出す処理を担うものである。   The control unit 201 includes a CPU (Central Processing Unit) and a PLD (Programmable Logic Device). The control unit 201 performs overall control of each of the components 202 to 206 of the sensor head unit, extracts a received light signal from the light receiving unit 203, and performs signal processing. It is responsible for processing to be sent to the part 1.

投光部202は、この例では投光素子としてのレーザダイオードと投光回路とを備え、計測対象領域へ向けてスリット光を照射する。受光部203は、スリット光の反射光を受光する2次元撮像素子(フォトダイオードアレイ、CCD、CMOS撮像素子等)と、制御部201からのタイミング制御信号に同期して、2次元撮像素子から得られる受光信号を増幅して制御部201に出力する受光信号処理部とを有してなる。表示灯LED204は、センサヘッド部2の各種動作状態に対応して点消灯する。   In this example, the light projecting unit 202 includes a laser diode as a light projecting element and a light projecting circuit, and irradiates slit light toward the measurement target region. The light receiving unit 203 is obtained from the two-dimensional image sensor in synchronization with a two-dimensional image sensor (photodiode array, CCD, CMOS image sensor, etc.) that receives the reflected light of the slit light and a timing control signal from the control unit 201. A received light signal processing unit that amplifies the received light signal and outputs the amplified received light signal to the control unit 201. The indicator LED 204 is turned on and off in response to various operating states of the sensor head unit 2.

記憶部205は、例えば不揮発性メモリ(EEPROM)から構成され、この例では、センサヘッド部2を同定するためのID(識別情報)等が記録される。通信部206は、制御部201の命令に従って、信号処理部1との通信を担うものである。   The storage unit 205 is configured by, for example, a nonvolatile memory (EEPROM), and in this example, an ID (identification information) for identifying the sensor head unit 2 is recorded. The communication unit 206 is responsible for communication with the signal processing unit 1 in accordance with instructions from the control unit 201.

本実施形態のセンサヘッド部2は、上述のような回路構成とされ、信号処理部1の指令に応じて適宜の投受光処理を行う。   The sensor head unit 2 of the present embodiment has a circuit configuration as described above, and performs an appropriate light projecting / receiving process according to a command from the signal processing unit 1.

本実施形態における変位センサの信号処理部1の動作を示すゼネラルフローチャートが図6に示されている。電源投入により処理が開始されると、イニシャル処理等の初期設定処理(ステップ601)が行われた後、設定モードが読み込まれる。具体的には、FUNモード、TEACHモード、RUNモードのいずれにスイッチ切替されているのかが判別される(ステップ602)。   A general flowchart showing the operation of the signal processing unit 1 of the displacement sensor in the present embodiment is shown in FIG. When processing is started by turning on the power, initial setting processing such as initial processing (step 601) is performed, and then the setting mode is read. Specifically, it is determined which of the FUN mode, TEACH mode, and RUN mode is switched (step 602).

設定モードが"FUNモード"である場合、FUNモードの初期設定処理(ステップ603)が行われた後、後述するFUNモード処理が行われる(ステップ604)。ステップ604に続いて、FUNモードが継続されているか否かが判別される(ステップ605)。すなわち、他の設定モードに切替が行われた場合にはステップ602に戻り、切替がない場合にはステップ604に戻る。   When the setting mode is “FUN mode”, the FUN mode initial setting process (step 603) is performed, and then the FUN mode process described later is performed (step 604). Subsequent to step 604, it is determined whether or not the FUN mode is continued (step 605). In other words, when switching to another setting mode is performed, the process returns to step 602, and when there is no switching, the process returns to step 604.

設定モードが"TEACHモード"である場合、TEACHモードの初期設定処理(ステップ606)が行われた後、所謂ティーチング処理が行われ、各種設定値の自動読み込みが行われる(ステップ607)。ステップ607に続いて、TEACHモードが継続されているか否かが判別される(ステップ608)。すなわち、他の設定モードに切替が行われた場合にはステップ602に戻り、切替がない場合にはステップ607に戻る。   When the setting mode is “TEACH mode”, the TEACH mode initial setting process (step 606) is performed, and so-called teaching process is performed, and various setting values are automatically read (step 607). Following step 607, it is determined whether the TEACH mode is continued (step 608). In other words, when switching to another setting mode is performed, the process returns to step 602, and when there is no switching, the process returns to step 607.

設定モードが"RUNモード"である場合、RUNモードの初期設定処理(ステップ609)が行われた後、後述するRUNモード処理が行われる(ステップ610)。ステップ610に続いて、RUNモードが継続されているか否かが判別される(ステップ611)。すなわち、他の設定モードに切替が行われた場合にはステップ602に戻り、切替がない場合にはステップ610に戻る。   When the setting mode is “RUN mode”, the RUN mode initial setting process (step 609) is performed, and then the RUN mode process described later is performed (step 610). Subsequent to step 610, it is determined whether or not the RUN mode is continued (step 611). In other words, when switching to another setting mode is performed, the process returns to step 602, and when there is no switching, the process returns to step 610.

FUNモード処理(ステップ604)の詳細が図7のフローチャートにより示されている。FUN(Function)モード処理においては、表示部15に機能別の表示がなされる(ステップ701)。同時に、常時キー入力(操作部蓋14の下の操作部の操作)の有無を検知しており(ステップ702)、所定のキー入力が検知されると(ステップ703YES)、それが機能切替を指示するものか(ステップ704YES)、機能実行を指示するものか(ステップ706YES)の確認が行われる。機能切替の指示である場合(ステップ704YES)、機能切替が行われる(ステップ705)。一方、機能実行の指示である場合(ステップ706YES)、機能実行処理が行われる。   Details of the FUN mode processing (step 604) are shown in the flowchart of FIG. In the FUN (Function) mode process, display according to function is made on the display unit 15 (step 701). At the same time, the presence / absence of key input (operation of the operation unit below the operation unit lid 14) is always detected (step 702). When a predetermined key input is detected (YES in step 703), it instructs function switching. It is confirmed whether to execute the function (YES in step 704) or to instruct execution of the function (YES in step 706). If it is a function switching instruction (step 704 YES), function switching is performed (step 705). On the other hand, if it is an instruction to execute a function (YES in step 706), a function execution process is performed.

RUNモード処理(ステップ610)の詳細が図8のフローチャートにより示されている。RUNモード処理においては、表示部15の表示制御処理(ステップ801)、センサヘッド部制御処理(ステップ802)、外部機器からの通信コマンド実行処理が逐次実行される。そして、キー入力(操作部蓋14の下の操作部の操作)の有無が確認され(ステップ804)、所定のキー入力が検知されると(ステップ805YES)、それに応じたキー入力処理が実行される(ステップ806)。次いで、通信部105を介した外部入力の有無が確認され(ステップ807)、所定の外部入力があると(ステップ807YES)、それに応じた外部入力処理が実行される。次いで、通信部105を介した外部通信の有無が確認され(ステップ809)、所定の外部通信があると(ステップ809YES)、それに応じた外部通信処理が実行される(ステップ810)。   Details of the RUN mode process (step 610) are shown in the flowchart of FIG. In the RUN mode processing, display control processing (step 801) of the display unit 15, sensor head control processing (step 802), and communication command execution processing from an external device are sequentially executed. Then, the presence / absence of key input (operation of the operation unit under the operation unit lid 14) is confirmed (step 804). When a predetermined key input is detected (YES in step 805), key input processing corresponding to that is executed. (Step 806). Next, the presence / absence of an external input via the communication unit 105 is confirmed (step 807). If there is a predetermined external input (YES in step 807), an external input process corresponding to that is executed. Next, the presence / absence of external communication via the communication unit 105 is confirmed (step 809), and if there is predetermined external communication (YES in step 809), external communication processing corresponding to that is executed (step 810).

本実施形態の変位センサ装置は、上記RUNモードのセンサヘッド部制御処理(ステップ802)の一例として、自動追従計測モードが設けられている。また、本実施形態の変位センサは、複数の計測対象物体がライン上を搬送され、変位センサのセンサヘッド部2が計測対象物体の搬送方向に垂直な方向からスリット光を計測対象物体に照射し、計測対象物体からの反射光を受光するべく使用されることを想定している。以下に、この自動追従計測モードを詳細に説明する。   The displacement sensor device of this embodiment is provided with an automatic follow-up measurement mode as an example of the RUN mode sensor head control process (step 802). In the displacement sensor of this embodiment, a plurality of measurement target objects are conveyed on the line, and the sensor head unit 2 of the displacement sensor irradiates the measurement target object with slit light from a direction perpendicular to the conveyance direction of the measurement target object. It is assumed that it is used to receive reflected light from an object to be measured. Hereinafter, the automatic tracking measurement mode will be described in detail.

自動追従計測モードの処理を示すゼネラルフローチャートが図9に示されている。処理が開始されると、モード設定を読み込み、動作モードが高速領域自動追従計測モードであるのか複数領域自動追従計測モードであるのかを判別する(ステップ901)。   A general flowchart showing the process in the automatic tracking measurement mode is shown in FIG. When the process is started, the mode setting is read to determine whether the operation mode is the high-speed area automatic tracking measurement mode or the multi-area automatic tracking measurement mode (step 901).

動作モードが高速領域自動追従計測モードである場合、後述する高速領域自動追従計測処理が行われる(ステップ902)。ステップ902に続いて、高速領域自動追従計測モードが継続されているか否かが判別される(ステップ903)。すなわち、他の設定モードに切替が行われた場合にはステップ901に戻り、切替がない場合にはステップ902に戻る。   When the operation mode is the high-speed area automatic follow-up measurement mode, a high-speed area automatic follow-up measurement process described later is performed (step 902). Subsequent to step 902, it is determined whether or not the high-speed area automatic follow-up measurement mode is continued (step 903). In other words, when switching to another setting mode is performed, the process returns to step 901, and when there is no switching, the process returns to step 902.

また、動作モードが複数領域自動追従計測モードである場合、後述する複数領域自動追従計測処理が行われる(ステップ904)。ステップ904に続いて、複数領域自動追従計測モードが継続されているか否かが判別される(ステップ905)。すなわち、他の設定モードに切替が行われた場合にはステップ901に戻り、切替がない場合にはステップ904に戻る。   When the operation mode is the multiple area automatic tracking measurement mode, a multiple area automatic tracking measurement process described later is performed (step 904). Subsequent to step 904, it is determined whether or not the multi-region automatic follow-up measurement mode is continued (step 905). In other words, when switching to another setting mode is performed, the process returns to step 901, and when there is no switching, the process returns to step 904.

高速領域自動追従計測処理を、図10に示されるフローチャート、並びに、図12及び図14に示される説明図を参照して説明する。図10に示される処理が開始されると、追従するための計測領域(通常計測領域)を設定する処理が実行される(ステップ1001)。   The high-speed area automatic tracking measurement process will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 10 and the explanatory diagrams shown in FIGS. When the process shown in FIG. 10 is started, a process for setting a measurement area (normal measurement area) for tracking is executed (step 1001).

ここで、図12に示されるZは、受光部203に設けられた2次元撮像素子の長方形視野(受光面)を表している。図中左側がセンサヘッド部2に近い方向、逆に右側がセンサヘッド部2に遠い方向とされている。また、長方形視野Zの長手方向に沿って水平ラインX(変位測定方向:データ数Xn)を設定する一方、これと直交する方向に垂直ラインY(照射光像の延在方向:データ数Yn)を割り当ててある。座標位置(X1,Y1)および座標位置(X2,Y2)を対向した端点とする一点鎖線で囲まれた長方形の計測領域が通常計測領域としてステップ1001で設定される。尚、通常計測領域は予めセンサヘッド部2の記憶部205に記憶されている。   Here, Z shown in FIG. 12 represents a rectangular field of view (light receiving surface) of the two-dimensional image sensor provided in the light receiving unit 203. In the drawing, the left side is a direction close to the sensor head unit 2, and the right side is a direction far from the sensor head unit 2. A horizontal line X (displacement measurement direction: number of data Xn) is set along the longitudinal direction of the rectangular field of view Z, while a vertical line Y (extension direction of the irradiated light image: number of data Yn) is orthogonal to the horizontal line X. Has been assigned. In step 1001, a rectangular measurement area surrounded by a chain line with the coordinate position (X1, Y1) and the coordinate position (X2, Y2) as opposite end points is set as a normal measurement area. Note that the normal measurement region is stored in advance in the storage unit 205 of the sensor head unit 2.

ステップ1001に続いて、受光位置データを取得するための処理が実行される(ステップ1002)。ここでは、ステップ1001で設定された通常計測領域について、水平ラインXのデータ間を間引き計測し、所定の濃度値分布(輝度分布)が取得される。このとき例えば、通常計測領域の水平ラインの中心の1ラインのデータを変位測定方向に間引きながら計測する。   Subsequent to step 1001, a process for acquiring light receiving position data is executed (step 1002). Here, with respect to the normal measurement region set in step 1001, the data between the horizontal lines X is thinned out and a predetermined density value distribution (luminance distribution) is acquired. At this time, for example, the data of one line at the center of the horizontal line in the normal measurement region is measured while being thinned out in the displacement measurement direction.

続いて受光データ領域が存在するか否かが判別される(ステップ1003)。受光データ領域がある場合(通常計測領域に照射光像がある場合)には、追従型計測領域を設定して目的とする変位の計測を行う追従領域計測処理(ステップ1004)が実行される。受光データ領域が存在する場合の例として、ステップ1001で設定された通常計測領域について、間引き間隔αで水平ラインXの1ラインを変位測定方向に間引き計測したときの濃度値分布(輝度分布)が図14に示されている。この濃度値分布により、照射光像の受光信号が分布している領域が求められるので、この受光信号分布領域を含むように水平ライン方向の分布領域としてX3〜X4が設定される。そして、追従型計測領域として、図12に示すように、座標位置(X3,Y3)および座標位置(X4,Y4)を対向した端点とする破線で囲まれた長方形の計測領域が設定される。そして、この追従型計測領域の全ラインにわたって詳細に計測処理が実行され、目的とする計測結果(例えば変位、感度、ピーク値など)が出力される(ステップ1005)。ステップ1005に続いて、再びステップ1002に戻る。   Subsequently, it is determined whether or not a light reception data area exists (step 1003). When there is a light reception data area (when there is an irradiation light image in the normal measurement area), a tracking area measurement process (step 1004) for setting the tracking measurement area and measuring the target displacement is executed. As an example of the case where a light reception data area exists, the density value distribution (luminance distribution) when one line of the horizontal line X is thinned in the displacement measurement direction at the thinning interval α for the normal measurement area set in step 1001. It is shown in FIG. Since the area where the light reception signal of the irradiation light image is distributed is obtained from this density value distribution, X3 to X4 are set as distribution areas in the horizontal line direction so as to include this light reception signal distribution area. Then, as the follow-up type measurement area, as shown in FIG. 12, a rectangular measurement area surrounded by a broken line with the coordinate position (X3, Y3) and the coordinate position (X4, Y4) as opposite end points is set. Then, measurement processing is executed in detail over all the lines in the follow-up measurement region, and target measurement results (for example, displacement, sensitivity, peak value, etc.) are output (step 1005). Following step 1005, the process returns to step 1002 again.

一方、ステップ1003において、受光データ領域が無い場合(通常計測領域に照射光像がない場合)には、受光位置確認処理を実行する(ステップ1006)。このとき、2次元撮像素子の視野内であり、且つステップ1001で設定された通常計測領域以外の計測領域が設定される。そして、受光位置データを取得するための処理が実行され、再び受光データ領域があるか否かが判別される(ステップ1007)。ここで受光データ領域がある場合には、上記ステップ1004に戻り、受光データ領域が無い場合には、計測エラー出力が実行され(ステップ1008)、ステップ1002に戻る。   On the other hand, in step 1003, when there is no light reception data area (when there is no irradiation light image in the normal measurement area), a light reception position confirmation process is executed (step 1006). At this time, a measurement area other than the normal measurement area set in step 1001 is set within the field of view of the two-dimensional image sensor. Then, a process for acquiring the light reception position data is executed, and it is determined again whether or not there is a light reception data area (step 1007). If there is a light reception data area, the process returns to step 1004. If there is no light reception data area, a measurement error output is executed (step 1008), and the process returns to step 1002.

このように図3に示されるセンサヘッド部と図1に示される信号処理部とが協働することによって、この実施形態の変位センサによれば、2次元撮像素子の視野内に通常計測領域と、通常計測領域より狭小な追従型計測領域とが設定される。そして、2次元撮像素子で撮影された画像に基づいて、追従型計測領域を計測することにより、目的とする変位の計測が行われる。   As described above, the sensor head unit shown in FIG. 3 and the signal processing unit shown in FIG. 1 cooperate with each other according to the displacement sensor of this embodiment. The tracking type measurement area narrower than the normal measurement area is set. Then, the target displacement is measured by measuring the follow-up measurement region based on the image photographed by the two-dimensional image sensor.

尚、撮像素子として1次元撮像素子を用いる場合には、垂直ラインが存在せず、水平ラインが最初から1本しかないため、垂直ライン方向Yの座標位置についてはすべてY1として置き換えればよい。通常計測領域としては座標位置(X1,Y1)および座標位置(X2,Y1)を端点とすることとなり、通常計測領域は線状となる。追従型計測領域についても同様に、座標位置(X3,Y1)および座標位置(X4,Y1)を端点とする線状となる。   When a one-dimensional image sensor is used as the image sensor, there is no vertical line and there is only one horizontal line from the beginning. Therefore, all coordinate positions in the vertical line direction Y may be replaced with Y1. The normal measurement area has the coordinate position (X1, Y1) and the coordinate position (X2, Y1) as end points, and the normal measurement area is linear. Similarly, the follow-up measurement area is linear with the coordinate position (X3, Y1) and the coordinate position (X4, Y1) as endpoints.

上記実施形態では、追従型計測領域は1個しか設定されていないが、2個以上の個数を設定してもよい。また、その方向も水平ライン方向X及び/又は垂直ライン方向Yのいずれでもよい。そのような例として、追従型計測領域を2個設定して、透明体の厚さ計測を行う場合を想定する。例えば表面はガラスが剥き出しであっても裏面に金属被膜が存在するガラス板などがしばしば存在する。このようなガラス板としては、テレビのブラウン管に使用されたガラス板、液晶表示パネルのガラス板などが相当する。このようなガラス板を変位センサのセンサヘッド部2で計測するために、本実施形態の変位センサは、自動追従計測モードの1つとして複数領域自動追従計測モードの処理を実行することができる。   In the above embodiment, only one follow-up type measurement area is set, but two or more numbers may be set. Also, the direction may be either the horizontal line direction X and / or the vertical line direction Y. As such an example, it is assumed that two follow-up type measurement areas are set and the thickness of the transparent body is measured. For example, there is often a glass plate having a metal film on the back surface even if the surface is bare glass. As such a glass plate, a glass plate used for a cathode ray tube of a television, a glass plate of a liquid crystal display panel, and the like correspond. In order to measure such a glass plate with the sensor head part 2 of the displacement sensor, the displacement sensor of the present embodiment can execute the processing in the multi-region automatic tracking measurement mode as one of the automatic tracking measurement modes.

以下に、複数領域自動追従計測処理を図11に示されるフローチャート、並びに、図13に示される説明図を参照して説明する。図11に示される処理が開始されると、追従計測領域を設定する処理が実行され(ステップ1101)、通常計測領域が設定される。   Hereinafter, the multiple area automatic follow-up measurement process will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 11 and the explanatory diagram shown in FIG. When the process shown in FIG. 11 is started, a process for setting a follow-up measurement area is executed (step 1101), and a normal measurement area is set.

ステップ1101に続いて、受光位置データを取得するための処理が実行される(ステップ1102)。ステップ1101で設定された計測領域について、例えば水平ラインXの1ラインを変位測定方向に間引きながら計測し、所定の濃度値分布(輝度分布)が取得される。   Subsequent to step 1101, a process for acquiring light receiving position data is executed (step 1102). The measurement area set in step 1101 is measured while thinning out one horizontal line X in the displacement measurement direction, for example, and a predetermined density value distribution (luminance distribution) is acquired.

続いて受光データ領域があるか否かが判別される(ステップ1103)。受光データ領域がある場合には、続いて受光データ領域が複数あるか否かが判別される(ステップ1104)。受光データ領域が複数ある場合には、各領域(照射光像のある領域)の間で高速計測処理が実行される(ステップ1105)。すなわち、変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたる間引き計測が実行される。このときの様子を示すために、受光データ領域が複数存在する場合の例が図13に示されている。図13に示されるように、長方形視野Zには、受光データ領域として、ガラス板の表裏面に対応して裏面照射光像「1」と表面照射光像「2」とが存在している。裏面照射光像「1」の中心線と表面照射光像「2」の中心線の間の間隔が、ガラス板の厚みとして計測され、計測結果が出力される(ステップ1106)。   Subsequently, it is determined whether or not there is a light reception data area (step 1103). If there is a light reception data area, it is then determined whether there are a plurality of light reception data areas (step 1104). When there are a plurality of light reception data areas, a high-speed measurement process is executed between the areas (areas with the irradiated light image) (step 1105). That is, thinning measurement is performed over data arranged at predetermined intervals in the displacement measurement direction. In order to show the situation at this time, an example in the case where there are a plurality of light reception data areas is shown in FIG. As shown in FIG. 13, in the rectangular field of view Z, as the light reception data area, there are a back side irradiation light image “1” and a front side irradiation light image “2” corresponding to the front and back surfaces of the glass plate. The distance between the center line of the back-illuminated light image “1” and the center line of the front-illuminated light image “2” is measured as the thickness of the glass plate, and the measurement result is output (step 1106).

ステップ1106に続いて、裏面照射光像「1」と表面照射光像「2」のそれぞれに対して追従型計測領域が設定され、この追従型計測領域の全ラインにわたって詳細に計測処理が実行され(ステップ1107)、計測結果(例えば変位、感度、ピーク値など)が出力される(ステップ1108)。そして、ステップ1108に続いて、再びステップ1102に戻る。   Subsequent to Step 1106, a tracking measurement area is set for each of the back-surface irradiation light image “1” and the front-surface irradiation light image “2”, and measurement processing is executed in detail over all lines of the tracking-type measurement area. (Step 1107) and measurement results (eg, displacement, sensitivity, peak value, etc.) are output (Step 1108). Then, following step 1108, the process returns to step 1102 again.

尚、ステップ1104において、受光データ領域が複数ではない場合、1つの受光データ領域に対して設けられる追従型計測領域を計測する追従領域計測処理(ステップ1109)が実行されて、計測結果が出力(ステップ1110)される。   In step 1104, when there are not a plurality of light reception data areas, a tracking area measurement process (step 1109) for measuring a tracking measurement area provided for one light reception data area is executed, and a measurement result is output ( Step 1110).

また、ステップ1103において、受光データ領域が無い場合には、ステップ1101で設定された通常計測領域以外の計測領域が設定され、受光位置データを取得する受光位置確認処理が実行され(ステップ1111)、受光データ領域があるか否かが判別される(ステップ1112)。受光データ領域がある場合には、上記ステップ1104に戻り、受光データ領域が無い場合には、計測エラー出力が実行され(ステップ1113)、ステップ1102に戻る。   In step 1103, if there is no light reception data area, a measurement area other than the normal measurement area set in step 1101 is set, and a light reception position confirmation process for acquiring light reception position data is executed (step 1111). It is determined whether or not there is a light reception data area (step 1112). If there is a light reception data area, the process returns to step 1104. If there is no light reception data area, a measurement error output is executed (step 1113), and the process returns to step 1102.

上記実施形態によれば、厚み計測対象であるガラス板がセンサヘッド部2に近い側/遠い側に移動した場合にも、それらの変位方向に計測領域を追従させて、計測不能に陥ることを未然に防止できる。   According to the above-described embodiment, even when the glass plate that is the thickness measurement target moves to the side / distant side of the sensor head unit 2, the measurement region is made to follow the displacement direction, and the measurement cannot be performed. It can be prevented beforehand.

また、1次元撮像素子を用いる場合についても先の記載と同様の置き換えにより実現が可能であることはいうまでもない。   Needless to say, a case where a one-dimensional image sensor is used can be realized by the same replacement as described above.

以上説明したように、本実施形態の変位センサ装置によれば、通常計測領域において受光信号の分布から照射光像の位置を検出し、この検出結果に基づいて、照射光像を含み、通常計測領域よりも狭小な追従型計測領域を設定し、この追従型計測領域に限定して目的とする変位の計測が実行される。このため、例えばライン上の計測対象物体の配置にばらつきが生じていたとしても、その位置変化に応じた全計測領域のデータを取り込むのではなく、計測に必要な領域を部分的に取り込む。従って、計測領域が小さい分だけ従来よりもデータの読み出しや処理にかかる所要時間が短縮され、センサの応答速度は高速化されることとなる。   As described above, according to the displacement sensor device of the present embodiment, the position of the irradiation light image is detected from the distribution of the received light signal in the normal measurement region, and the normal measurement including the irradiation light image is performed based on the detection result. A tracking type measurement area narrower than the area is set, and measurement of the target displacement is executed only in this tracking type measurement area. For this reason, even if there is variation in the arrangement of the measurement target objects on the line, for example, the data necessary for the measurement is partially captured instead of capturing the data of the entire measurement region corresponding to the position change. Therefore, the time required for data reading and processing is shortened as compared with the conventional method by the small measurement area, and the response speed of the sensor is increased.

上記実施形態では変位センサを説明したが、本発明はこれに限定されず、測長センサや角度センサとして構成するようにしてもよい。   Although the displacement sensor has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this and may be configured as a length measurement sensor or an angle sensor.

信号処理部の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of a signal processing part. 信号処理部の連装状態の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the continuous state of a signal processing part. センサヘッド部の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of a sensor head part. 信号処理部の電気的ハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical hardware constitutions of a signal processing part. センサヘッド部の電気的ハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical hardware constitutions of a sensor head part. 信号処理部の動作を示すゼネラルフローチャートである。It is a general flowchart which shows operation | movement of a signal processing part. FUNモード処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of a FUN mode process. RUNモード処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of a RUN mode process. 自動追従計測モードの処理を示すゼネラルフローチャートである。It is a general flowchart which shows the process of automatic tracking measurement mode. 高速領域自動追従計測処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of a high-speed area | region automatic tracking measurement process. 複数領域自動追従計測処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of a multiple area | region automatic tracking measurement process. 高速領域自動追従計測モードの説明図である。It is explanatory drawing of a high-speed area | region automatic tracking measurement mode. 複数領域自動追従計測モードの説明図である。It is explanatory drawing of multiple area | region automatic tracking measurement mode. 間引きデータ濃度値分布(水平ラインデータ)である。This is a thinned data density value distribution (horizontal line data). 従来技術の問題点を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating the problem of a prior art. 従来技術の問題点を説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating the problem of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 信号処理部
2 センサヘッド部
3 中継コネクタ
4 DINレール
5 計測対象物体
10 外殻ケース
11 外部接続コード
12 USBコネクタ
13 RS-232Cコネクタ
14 操作部蓋
15 表示部
16 信号処理部間コネクタ蓋
17 センサヘッド部接続用コネクタ
20 センサヘッド本体部
21 ケーブル
27 信号処理部接続用コネクタ
L1 スリット光
L2 スリット光の反射光
LM スリット光の照射光像
101 制御部
102 記憶部
102a EEPROM
102b 画像メモリ
103 表示部
103a 液晶表示部
103b 表示灯LED
104 通信部
105 外部通信部
105a USB通信部
105b シリアル通信部
105c 信号処理部間通信部
106 キー入力部
107 外部入力部
108 出力部
109 電源部
110 パソコン
201 制御部
202 投光部
203 受光部
204 表示灯LED
205 記憶部
206 通信部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal processing part 2 Sensor head part 3 Relay connector 4 DIN rail 5 Measuring object 10 Outer shell case 11 External connection cord 12 USB connector 13 RS-232C connector 14 Operation part cover 15 Display part 16 Signal processing part connector cover 17 Sensor Connector for head section 20 Sensor head main body section 21 Cable 27 Connector for signal processing section connection L1 Slit light L2 Reflected light of slit light LM Irradiated light image of slit light 101 Control section 102 Storage section 102a EEPROM
102b Image memory 103 Display unit 103a Liquid crystal display unit 103b Indicator LED
104 communication unit 105 external communication unit 105a USB communication unit 105b serial communication unit 105c signal processing unit communication unit 106 key input unit 107 external input unit 108 output unit 109 power supply unit 110 personal computer 201 control unit 202 light projecting unit 203 light receiving unit 204 display LED
205 Storage unit 206 Communication unit

Claims (10)

計測対象物体に対して所定角度で光を照射するための投光素子と、
光が照射された計測対象物体を別の角度から撮影するための撮像素子と、
撮像素子の視野内に通常計測領域を設定することが可能な通常計測領域設定手段と、
設定された通常計測領域内を走査することにより、撮像素子の視野内の照射光像の位置を検出する照射光像位置検出手段と、
検出された照射光像の位置を含み、且つ変位測定方向に関して通常計測領域よりも狭小な、少なくとも1つの追従型計測領域を設定する追従型計測領域設定手段と、
追従型計測領域を計測することにより目的とする変位の計測を行う変位計測手段と、
計測された変位を出力する出力手段とを具備することを特徴とするセンサ装置。
A light projecting element for irradiating the measurement object with light at a predetermined angle;
An image sensor for photographing a measurement target object irradiated with light from another angle;
Normal measurement area setting means capable of setting a normal measurement area within the field of view of the image sensor;
Irradiation light image position detection means for detecting the position of the irradiation light image in the field of view of the image sensor by scanning the set normal measurement region;
Follow-up measurement area setting means for setting at least one follow-up measurement area that includes the position of the detected irradiation light image and is narrower than the normal measurement area in the displacement measurement direction;
A displacement measuring means for measuring a target displacement by measuring a tracking type measurement region;
An output device for outputting the measured displacement.
照射光像位置検出手段は、撮像素子の変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたる間引き計測を行うことにより、撮像素子の視野内の受光信号の濃度値分布を変位測定方向に測定し、測定した濃度値分布に基づいて、照射光像の位置を検出することを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。   The irradiation light image position detection means measures the density value distribution of the received light signal in the field of view of the image sensor in the displacement measurement direction by performing decimation measurement over data arranged at predetermined intervals in the direction of displacement measurement of the image sensor. The sensor device according to claim 1, wherein the position of the irradiated light image is detected based on the density value distribution obtained. 投光素子はスリット光を照射し、
撮像素子は2次元撮像素子であり、
照射光像位置検出手段は、2次元撮像素子の視野内における変位測定方向の少なくとも1ラインについて受光信号の濃度値分布を変位測定方向に測定し、測定した濃度値分布に基づいて、照射光像の位置を検出することを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。
The light emitting element emits slit light,
The image sensor is a two-dimensional image sensor,
The irradiation light image position detection means measures the concentration value distribution of the received light signal in the displacement measurement direction for at least one line in the displacement measurement direction within the field of view of the two-dimensional image sensor, and based on the measured concentration value distribution, the irradiation light image The sensor device according to claim 1, wherein the position of the sensor is detected.
計測領域における変位測定方向の全データにわたる全ライン計測を行うか、又は、変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたる間引き計測を行うことにより、濃度値分布が測定されることを特徴とする請求項3に記載のセンサ装置。   The density value distribution is measured by performing all line measurement over all data in the displacement measurement direction in the measurement region, or by performing thinning measurement over data arranged at a predetermined interval in the displacement measurement direction. Item 4. The sensor device according to Item 3. 照射光像位置検出手段は、通常計測領域に照射光像が検出されないときに、撮像素子の視野内の通常計測領域以外の領域で、変位測定方向について受光信号の濃度値分布を全ライン計測するか、又は、間引き計測することを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。   The irradiation light image position detection unit measures the concentration value distribution of the received light signal in all directions in the displacement measurement direction in an area other than the normal measurement area in the field of view of the image sensor when no irradiation light image is detected in the normal measurement area. The sensor device according to claim 1, wherein thinning measurement is performed. 投光素子はスリット光を照射し、
撮像素子は2次元撮像素子であり、
照射光像位置検出手段は、通常計測領域に照射光像が検出されないときに、2次元撮像素子の視野内の通常計測領域以外の領域で、変位測定方向の少なくとも1ラインについて受光信号の濃度値分布を全ライン計測するか、又は、間引き計測することを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。
The light emitting element emits slit light,
The image sensor is a two-dimensional image sensor,
The irradiation light image position detection means is a density value of the received light signal for at least one line in the displacement measurement direction in an area other than the normal measurement area within the field of view of the two-dimensional image sensor when no irradiation light image is detected in the normal measurement area. The sensor device according to claim 1, wherein the distribution is measured for all lines or thinned.
計測対象物体が透明体であり、追従型計測領域が透明体の表面および裏面に対応して2つ設けられ、2つの追従型計測領域について切り換えて計測することを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。   The measurement target object is a transparent body, two follow-up measurement areas are provided corresponding to the front and back surfaces of the transparent body, and measurement is performed by switching between the two follow-up measurement areas. Sensor device. 2つの追従型計測領域に配置した照射光像を結ぶ変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたって間引き計測を行うことにより、透明体の厚みを計測することを特徴とする請求項7に記載のセンサ装置。   The thickness of the transparent body is measured by performing thinning measurement over data arranged at predetermined intervals in a displacement measurement direction connecting irradiation light images arranged in two tracking measurement regions. Sensor device. 撮像素子をCMOS撮像素子により構成し、照射光像位置検出手段は、CMOS撮像素子から直接に設定された通常計測領域および追従型計測領域の画素データを読み出すことを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。   The imaging device is configured by a CMOS imaging device, and the irradiation light image position detecting unit reads pixel data of a normal measurement region and a follow-up measurement region set directly from the CMOS imaging device. Sensor device. 変位センサ、測長センサ、角度センサとして構成したことを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 1, wherein the sensor device is configured as a displacement sensor, a length measurement sensor, or an angle sensor.
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