JP2007178309A - Noncontact displacement measuring device, its edge detection method and edge detection program - Google Patents
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Description
本発明は、被測定対象からの反射光を受光する検出部を有し、その検出部により出力される出力信号に基づき被測定対象の変位を計測する非接触変位計測装置に関わり、特に被測定対象のエッジの位置を検出するエッジ検出方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a non-contact displacement measuring apparatus that has a detection unit that receives reflected light from a measurement target and measures the displacement of the measurement target based on an output signal output from the detection unit, and more particularly to the measurement target. The present invention relates to an edge detection method and program for detecting the position of a target edge.
被測定対象上における凹凸の存在する境界の位置(以下、エッジ位置)を決定する場合、検出器と被測定対象間の距離を算出し、この距離の変化でエッジ位置を検出する技術がある。光を利用して非接触に距離を算出する技術は、種々の方法が用いられているが、例えば、以下に示す2つの方法等も知られている。 When determining the position of a boundary (hereinafter referred to as an edge position) where unevenness exists on the measurement target, there is a technique for calculating the distance between the detector and the measurement target and detecting the edge position by the change in the distance. Various methods are used to calculate the distance in a non-contact manner using light. For example, the following two methods are also known.
第1の方法は、被測定対象上に点光源の光を収束させて投影し、その点光源の像が前記被測定対象上に合焦されるよう、点光源に対する被測定対象の相対位置を調整し、合焦が得られた位置をスケール等により計測するようにした方法である。 In the first method, the light of the point light source is converged and projected onto the object to be measured, and the relative position of the object to be measured with respect to the point light source is adjusted so that the image of the point light source is focused on the object to be measured. In this method, the position where adjustment is achieved and the focus is obtained is measured by a scale or the like.
これに対し、第2の方法は、このような被測定対象に対して垂直方向に移動することなく、被測定対象の距離を計測する方法である(特許文献1)。例えば、特許文献1に開示された装置であれば、レーザ光を被測定対象の1点に落射させ、その1点から戻ってくる球面波を複屈折結晶により偏光方向の直交した2つの波面に分割すると共に2つの偏光光間で位相差を生じさせる。その後、検光子を介して再び重ね合わせることにより同心円状の干渉縞を生じさせる。このとき生成される干渉縞の周期は、物体の高さ(散乱角)により決定されるので、この干渉縞を周波数解析することにより、被測定対象の距離を検出することができる。 On the other hand, the second method is a method of measuring the distance of the measurement target without moving in the vertical direction with respect to the measurement target (Patent Document 1). For example, in the case of the apparatus disclosed in Patent Document 1, a laser beam is incident on a point to be measured, and a spherical wave returning from the point is converted into two wavefronts whose polarization directions are orthogonal to each other by a birefringent crystal. The phase is divided and a phase difference is generated between the two polarized lights. Thereafter, concentric interference fringes are generated by overlapping again through the analyzer. Since the period of the interference fringes generated at this time is determined by the height (scattering angle) of the object, the distance of the measurement target can be detected by frequency analysis of the interference fringes.
また、他の方法として、様々な波長成分の光を含む白色光を、軸上色収差を有する光学系を介して被測定対象上に収束させて投影し、この反射光を空間フィルタを介して分光器に受光させる共焦点光学系を備えたものが知られている。この距離検出の測定原理は、次の通りである。すなわち、軸上色収差を有する光学系は、波長により屈折率が異なるので、通過する光の結像位置も異なる。このため、例えば、白色光中の特定の波長成分のみが被測定対象上に結像して空間フィルタを通過して分光器に入射し、他の波長成分の光は殆ど分光器に入射しない。このため、分光器が空間フィルタを透過した光の波長を分析することにより、被測定対象の距離を検出することができる。 As another method, white light including light of various wavelength components is converged and projected onto a measurement target via an optical system having axial chromatic aberration, and the reflected light is spectrally separated through a spatial filter. A device having a confocal optical system for receiving light by an optical device is known. The measurement principle of this distance detection is as follows. That is, since the optical system having axial chromatic aberration has a different refractive index depending on the wavelength, the imaging position of the light passing therethrough also differs. For this reason, for example, only a specific wavelength component in white light forms an image on the measurement target, passes through the spatial filter, and enters the spectroscope, and light of other wavelength components hardly enters the spectroscope. For this reason, the distance of the measurement object can be detected by analyzing the wavelength of the light transmitted through the spatial filter by the spectroscope.
上記第2の方法及びその他の方法に基づく非接触変位計測装置を用いてエッジ検出を行う場合、図10に示すように、測定系90を被測定対象100の測定面に対して平行に移動させながら、被測定対象からの反射光を受光し、その光を受光した位置(X1,X2,…,XN)、(Y1,Y2,…,YN)を計測すると共に、その受光した光により被測定対象100との距離(Z1,Z2,…,ZN)を算出する。そして、これら光を受光した位置(X1,X2、…,XN)、(Y1,Y2,…,YN)及び被測定対象100との距離(Z1,Z2,…,ZN)に基づき、被測定対象のエッジ位置を算出することができる。
しかしながら、上述した従来のエッジ検出方法では、図11(a)に示すようにエッジ100cを境界として、第1領域100aと、第2領域100bを有し、その表面性状(粗さ、反射率等)が各領域内では一定で領域間では異なるような被測定対象100を測定する際、その表面性状が、距離検出に適さない場合であれば、図11(b)に示すように、それぞれの距離信号に含まれるノイズにより、エッジ位置を正確に決定することが困難となる問題がある。
However, the conventional edge detection method described above has the
そこで、本発明は、被測定対象の表面性状が変位検出に適さない場合であっても、被測定対象のエッジを検出可能な非接触変位計測装置、そのエッジ検出方法及びそのプログラムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a non-contact displacement measuring device capable of detecting an edge of a measurement target even when the surface property of the measurement target is not suitable for displacement detection, an edge detection method thereof, and a program thereof. With the goal.
上記目的を達成するために、本発明に係る非接触変位計測装置は、被測定対象に光を照射する光源と、この光源から照射され前記被測定対象から反射された反射光を受光する光検出部と、この光検出部の出力信号に基づいて前記被測定対象の変位を算出し、前記算出された変位を示す変位信号を出力する変位算出部と、前記変位信号の信号品質を示す信号品質パラメータを算出し、出力する信号品質算出部と、前記信号品質パラメータ又は前記信号品質パラメータ及び前記変位信号に基づいて前記被測定対象のエッジの位置を決定するエッジ位置決定部とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a non-contact displacement measuring apparatus according to the present invention includes a light source that irradiates light to a measurement target, and a light detection that receives reflected light that is emitted from the light source and reflected from the measurement target. A displacement calculating unit that calculates a displacement of the measurement target based on an output signal of the light detection unit and outputs a displacement signal indicating the calculated displacement, and a signal quality indicating a signal quality of the displacement signal A signal quality calculation unit that calculates and outputs a parameter; and an edge position determination unit that determines the position of the edge of the measurement target based on the signal quality parameter or the signal quality parameter and the displacement signal. And
また、本発明に係る非接触変位計測装置のエッジ検出方法は、被測定対象に光を照射し前記被測定対象からの反射光を光検出部で受光する工程と、該光検出部の出力信号に基づいて前記被測定対象の表面の変位を算出し前記算出された変位を示す変位信号を出力する工程と、前記変位信号の信号品質を示す信号品質パラメータを算出し、出力する工程と、前記信号品質パラメータ又は前記信号品質パラメータ及び前記反射光の光強度を示す光強度信号の少なくとも一方に基づいて前記被測定対象のエッジの位置を決定する工程とを備えることを特徴とする。 Further, the edge detection method of the non-contact displacement measuring apparatus according to the present invention includes a step of irradiating a measurement target with light and receiving reflected light from the measurement target with a light detection unit, and an output signal of the light detection unit Calculating the displacement of the surface of the object to be measured based on the output and outputting a displacement signal indicating the calculated displacement; calculating and outputting a signal quality parameter indicating the signal quality of the displacement signal; and Determining the position of the edge of the measurement object based on at least one of a signal quality parameter or the signal quality parameter and a light intensity signal indicating the light intensity of the reflected light.
また、本発明に係る非接触変位計測装置のエッジ検出プログラムは、被測定対象に光を照射し前記被測定対象からの反射光を光検出部で受光する工程と、該光検出部の出力信号に基づいて前記被測定対象の表面の変位を算出し前記算出された変位を示す変位信号を出力する工程と、前記変位信号の信号品質を示す信号品質パラメータを算出し、出力する工程と、前記信号品質パラメータ又は前記信号品質パラメータ及び前記反射光の光強度を示す光強度信号の少なくとも一方に基づいて前記被測定対象のエッジの位置を決定する工程とをコンピュータに実行させるよう構成されたことを特徴とする。 An edge detection program for a non-contact displacement measuring apparatus according to the present invention includes a step of irradiating a measurement target with light and receiving reflected light from the measurement target with a light detection unit, and an output signal of the light detection unit Calculating the displacement of the surface of the object to be measured based on the output and outputting a displacement signal indicating the calculated displacement; calculating and outputting a signal quality parameter indicating the signal quality of the displacement signal; and Determining the position of the edge of the object to be measured based on at least one of a signal quality parameter or the signal quality parameter and a light intensity signal indicating the light intensity of the reflected light. Features.
本発明によれば、被測定対象の表面性状が変位検出に適さない場合であっても、被測定対象のエッジ位置を正確に検出可能な非接触変位計測装置、そのエッジ検出方法及びプログラムを提供することが可能である。 According to the present invention, there is provided a non-contact displacement measuring device capable of accurately detecting an edge position of a measurement target even when the surface property of the measurement target is not suitable for displacement detection, and an edge detection method and program thereof Is possible.
次に、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態に係る非接触変位計測装置の機能を有する3次元測定装置全体を示す斜視図である。3次元測定装置は、非接触型の3次元測定機1と、この3次元測定機1を駆動制御すると共に必要なデータ処理を実行するコンピュータシステム2とにより構成されている。
FIG. 1 is a perspective view showing the entire three-dimensional measuring apparatus having the function of the non-contact displacement measuring apparatus according to the present embodiment. The three-dimensional measuring apparatus includes a non-contact type three-dimensional measuring machine 1 and a
3次元測定機1は、次のように構成されている。即ち、架台11上には、被測定対象12を載置する測定テーブル13が装着されており、この測定テーブル13は、図示しないY軸駆動機構によってY軸方向に駆動される。架台11の両側縁中央部には上方に延びる支持アーム14,15が固定されており、この支持アーム14、15の両上端部を連結するようにX軸ガイド16が固定されている。このX軸ガイド16には、撮像ユニット17が支持されている。撮像ユニット17は、図示しないX軸駆動機構によってX軸ガイド16に沿って駆動する。
The three-dimensional measuring machine 1 is configured as follows. That is, a measurement table 13 on which the
撮像ユニット17の内部は、図2に示すように構成されている。即ち、X軸ガイド16に沿って移動可能にスライダ31が設けられ、スライダ31に一体にZ軸ガイド32が固定されている。このZ軸ガイド32には、支持板33がZ軸方向に摺動自在に設けられ、この支持板33に、画像測定用の撮像手段であるCCDカメラ34と、非接触式変位計であるレーザプローブ35とが併設されている。これにより、CCDカメラ34とレーザプローブ35とは、一定の位置関係を保ってX、Y、Zの3軸方向に同時に移動できるようになっている。
The inside of the
CCDカメラ34には、撮像範囲を照明するための照明装置36が付加されている。レーザプローブ35の近傍位置には、レーザプローブ35のレーザビームによる測定位置を確認するために、測定位置の周辺を撮像するCCDカメラ38と、レーザプローブ35の測定位置を照明するための照明装置39とが設けられている。レーザプローブ35は、撮像ユニット17の移動の際にレーザプローブ35を退避するための上下動機構40と、レーザビームの方向性を最適な方向に適合させるための回転機構41とにより支持されている。
An
図3は、レーザプローブ35の例を示す図である。レーザプローブ35は、半導体レーザ51と、この半導体レーザ51から放射される光の光量を制御する光量制御部51aとを備えている。半導体レーザ51から放射された光は、ビームスプリッタ52、1/4波長板53、及び対物レンズ54を介してワーク12の測定部に光スポットを形成する。ワーク12の測定部から反射された光は、1/4波長板53を介しビームスプリッタ52で反射され、コノスコープ部55を通過し、CCDカメラ56のCCD素子上において干渉縞を形成する。コノスコープ部55は、入射側の偏光子55aと、出射側の検光子55cと、それらの間に挟まれた複屈折結晶55bとからなる。すなわち、入射した光は、偏光子55aにおいて偏光されて、複屈折結晶55bにおいて、偏光方向に直交した2つの波面に分割されると共に2つの偏光光間で位相差を生じさせ、2つの偏光成分の間に90°の位相シフトが導かれる。その後、検光子55cを介して再び重ね合わせることにより同心円状の干渉縞が生じる。このとき、生成される干渉縞の周期は、物体の高さ(散乱角)により決定されるので、この干渉縞を周波数解析することにより、被測定対象の光軸方向の変位を検出することができる。このようにレーザプローブの出力には、高さ情報が含まれているので、走査面における断面形状、表面性状等の情報を得ることができるという利点がある。また、レーザプローブによるエッジ検出は、画像測定用CCDカメラによるエッジ検出と比較して、高速であるという利点がある。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the
図4には、3次元測定機1及びコンピュータシステム2の構成を更に詳細に示した装置全体のブロック図が示されている。3次元測定機1において、画像測定用のCCDカメラ34及びレーザプローブ35の測定位置確認用のCCDカメラ38でワーク12を撮像して得られた画像信号は、コンピュータ21に供給される。この2種類の画像は、後述する選択回路Scによっていずれかが選択されてCRTディスプレイ25上に表示される。CCDカメラ34、38の撮像に必要な照明光は、コンピュータ21の制御に基づき、照明制御部74、75が照明装置36、39をそれぞれ制御することにより与えられる。レーザプローブ35から得られた変位量の信号は、A/D変換器76を介して第2メモリ83に一時的に格納され、コンピュータ21に供給される。そして、これらを含む撮像ユニット17が、コンピュータ21の制御に基づいて動作するXYZ軸駆動部77によってXYZ軸方向に駆動される。撮像ユニット17のXYZ軸方向の位置は、XYZ軸エンコーダ78によって検出され、コンピュータ21に供給される。また、レーザプローブ35中の半導体レーザ51から放射されるレーザ光の光量を制御する光量制御部51aは、CPU81からの制御信号に基づき制御を実行する。
FIG. 4 is a block diagram of the entire apparatus showing the configurations of the coordinate measuring machine 1 and the
一方、コンピュータ21は、制御の中心をなすCPU81と、このCPU81に接続される第1メモリ82と、第2メモリ83と、プログラム記憶部84と、ワークメモリ85と、インタフェース86、87、89と、第1メモリ82に記憶された多値画像データ又はCCDカメラ38から供給される画像信号を選択する選択回路Scと、選択回路Scで選択された多値画像データをCRTディスプレイ25に表示するための表示制御部88とにより構成されている。CPU81は、画像測定モードとレーザ測定モードとで選択回路Scを切り換える。第1メモリ82に格納された多値画像データによる画像、又はCCDカメラ38から供給された画像信号による画像は、表示制御部88の表示制御動作によってCRTディスプレイ25に表示される。
On the other hand, the
一方、キーボード22、ジョイスティック23及びマウス24から入力されるオペレータの指示情報は、インタフェース86を介してCPU81に入力される。また、CPU81には、レーザプローブ35で検出された変位量やXYZ軸エンコーダ78からのXYZ座標情報等を取り込む。CPU81は、これらの入力情報、オペレータの指示及びプログラム記憶部83に格納されたプログラム及びテーブル84tに基づいて、XYZ軸駆動部77によるステージ移動、ワーク12の画像の解析、測定値の演算処理及び半導体レーザ51の出力レーザ光量の制御処理等の各種の処理を実行する。ワークメモリ85は、CPU81の各種処理のための作業領域を提供する。測定値は、インタフェース87を介してプリンタ26に出力される。また、インタフェース89は、外部の図示しないCADシステム等より提供されるワーク12のCADデータを、所定の形式に変換してコンピュータシステム21に入力するためのものである。
On the other hand, operator instruction information input from the
図5は、CPU81及びその周辺機器によって実現する3次元測定装置1の機能ブロック図である。図5に示すように、干渉縞取得部91は、干渉縞を取得する。すなわち、干渉縞取得部91は、キーボード22、マウス24などの操作に基づいて、被測定対象12の指定された範囲において、レーザプローブ35を駆動させつつ、干渉縞情報を取得する。この干渉縞情報は、第2メモリ83に保存され、次に、干渉縞取得部91により、読み出され、周波数解析部92へ出力される。周波数解析部92は、干渉縞情報を周波数解析し、周波数と、その周波数ごとに特定強度を有する出力信号に変換する。そして、この出力信号に基づき、距離算出部93は、レーザプローブ35と被測定対象12との間の距離(変位)を算出し、距離(変位)信号を出力する。また、同様に、信号品質算出部94は、得られた出力信号に基づき、距離信号の品質、すなわち、測定の信頼性を示す信号品質パラメータを算出する。一方、干渉縞取得部91により干渉縞が取得されると同時に、位置情報取得部95は、XYZエンコーダ78の出力から干渉縞取得時におけるレーザプローブ35のXY軸方向の位置情報を取得する。これらレーザプローブ35と被測定対象12との間の距離及び測定の信頼性を示す信号品質パラメータ、並びにそれらを検出した時のレーザプローブ35の位置情報は、随時、関連づけて、第2メモリ83に格納される。そして、これら情報に基づき、エッジ位置決定部96は、各測定位置における距離及び信号品質パラメータを、測定位置により微分し、得られた信号のピークをエッジ位置として検出する。
FIG. 5 is a functional block diagram of the three-dimensional measuring apparatus 1 realized by the
つまり、上記の構成により実現する本発明に係る非接触変位計測装置の概要は、図6に示すように、被測定対象12の測定位置(X1、X2、…、XN)及び(Y1、Y2、…、YN)と、それら測定位置に対応する距離(Z1、Z2、…、ZN)と、さらに信号品質パラメータ(SNR1、SNR2、…、SNRN)とを算出可能に構成されているものである。 That is, the outline of the non-contact displacement measuring apparatus according to the present invention realized by the above-described configuration is as shown in FIG. 6 in which the measurement positions (X 1 , X 2 ,..., X N ) and (Y 1 , Y 2 ,..., Y N ), distances corresponding to these measurement positions (Z 1 , Z 2 ,..., Z N ), and signal quality parameters (SNR 1 , SNR 2 ,..., SNR N ) It is comprised so that calculation is possible.
次に、図7乃至図9を参照して、非接触変位計測装置のエッジ検出方法について説明する。図7のフローチャートに示すように、まず、ユーザは、キーボード22及びマウス24により、測定範囲を指定する(S1)。指定が完了すれば、XYZ軸駆動部77によりレーザプローブ35を駆動させ(S2)、被測定対象12からの反射光による干渉縞を撮像させる(S3)。続いて、得られた干渉縞を周波数解析する(S4)。
Next, an edge detection method of the non-contact displacement measuring device will be described with reference to FIGS. As shown in the flowchart of FIG. 7, first, the user designates a measurement range using the
次に、距離算出部63は、例えば、図8に示すような、取得した出力信号から、最も強度の高い信号P1の周波数f1を検出する。この信号P1の周波数f1は、被測定対象12とレーザプローブ35との間の距離に相関するものであるので、距離算出部93は、その周波数f1に基づき距離Zを算出する(S5)。
Next, the distance calculation unit 63 detects the frequency f1 of the signal P1 having the highest intensity from the acquired output signal as shown in FIG. 8, for example. Since the frequency f1 of the signal P1 correlates with the distance between the
信号品質算出部94は、得られた出力信号に基づき信号品質パラメータを算出する(S5)。信号品質パラメータは、例えば、図8に示すような、各周波数毎に特定の強度を有する出力信号から距離信号P1のS/N比(SNR)として算出される。すなわち、周波数f1にピークを有する距離信号P1の信号強度はA1であり、出力信号全体の積分強度の平均値はA2である。これらの強度比(A1/A2)が、S/N比(SNR)となる。得られた周波数f1及び強度比(A1/A2)は、第2メモリ83に格納される。また、上記強度比の分子は、ピークの信号強度A1に限らず、周波数f1を中心とする所定の周波数の範囲内における信号の積分強度であってもよい。また、強度比の分母は、出力信号全体の積分強度の平均値A2に限らず、出力信号全体の積分強度であってもよい。
The signal
続いて、CPU81によって、S1において指定した範囲の測定を終了しているか否かが判断される(S6)。S1において指定した範囲の測定を終了していなければ(S6,No)、次の測定箇所に移動し、S2に戻りS5までの工程が繰り返し行われる。一方、S1において指定した範囲の測定を終了していれば(S6,Yes)、距離及び信号品質パラメータ(又は信号品質パラメータ単独)に基づくエッジの算出が実行され(S7)、本制御フローは終了する。
Subsequently, the
次に、図9を参照して、本実施形態に係る非接触変位計測によるエッジ検出によって上記S1〜S7を実行し、得られる距離及び信号品質パラメータ(SNR)によるエッジ検出の例を説明する。なお、図9おいては、説明を簡略化するため、レーザプローブ35を被測定対象12の測定面に対して平行かつ直線上に走査して測定を行った例を示す。図9(a)は、被測定対象12の断面を表した図である。ここで、被測定対象12の測定面は、エッジ12cを境界として、それぞれ反射率の異なる第1領域12aと第2領域12bとに分かれ、その両領域12a及び12bの表面は微小な高さの違いのみを有しているとし、さらに、その第1領域12aはミラー面、第2領域12bは梨地とする。なお、本実施形態に係る非接触変位計測装置では、梨地や樹脂成型等の場合には、SNRは高く出力され、ミラー等の場合には、SNR低く出力され、かつ距離信号を十分に得るには適さないという特性がある。その理由は、本実施形態に係る非接触変位計は拡散面を測定している状態に対して校正が成されており、ミラーのような鏡面の測定では、反射光によって発生する干渉縞がCCDカメラ39のCCD素子のある一点に集中し、干渉縞の周期を特定できなくなる為である。この図9(a)に示される被測定対象12を測定し、測定位置Xにおける距離Zを示した図が図9(b)であり、その位置により図9(b)を微分した微分値を表した図が図9(c)である。同様に、図9(a)に示される被測定対象12の測定位置Xにおける信号品質パラメータSNRを示した図が図9(d)であり、その位置により図9(d)を微分した微分値を示した図が図9(e)である。
Next, with reference to FIG. 9, an example of edge detection using the distance and the signal quality parameter (SNR) obtained by executing the above S1 to S7 by edge detection by non-contact displacement measurement according to the present embodiment will be described. FIG. 9 shows an example in which the measurement is performed by scanning the
上記のように被測定対象12の測定面が距離の検出に適していない場合、そのエッジ位置は、図9(b)に示すようにノイズに埋もれ、特定は困難となる。したがって、エッジ位置決定部96により、図9(c)に示すように微分値を算出しても、エッジを示すピークが検出されることはない。
As described above, when the measurement surface of the
一方、エッジを信号品質パラメータ(SNR)に基づき算出した場合にあっては、そのエッジは、ノイズに埋もれることはなく、図9(d)に示すように、容易に判断することが可能であり、図9(e)に示すようにその微分値を算出すれば、そのエッジに相当するピークも容易に決定することが可能である。 On the other hand, when the edge is calculated based on the signal quality parameter (SNR), the edge is not buried in noise, and can be easily determined as shown in FIG. If the differential value is calculated as shown in FIG. 9 (e), the peak corresponding to the edge can be easily determined.
このように、本発明の非接触変位計測装置を用いれば、被測定対象の表面性状が検出に適さない場合であっても、信号品質パラメータの変位から、エッジを特定することが可能である。また、距離と信号品質パラメータにより2種類のエッジの検出処理が出力されるので、どちらか一方の出力信号によりエッジの特定が困難であった場合であっても、もう一方の出力信号によりエッジを特定することが可能である。 As described above, by using the non-contact displacement measuring apparatus of the present invention, it is possible to specify an edge from the displacement of the signal quality parameter even when the surface property of the measurement target is not suitable for detection. In addition, since two types of edge detection processing are output depending on the distance and the signal quality parameter, even if it is difficult to specify the edge by one of the output signals, the edge is detected by the other output signal. It is possible to specify.
以上、発明の一実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、置換等が可能である。たとえば、上記の一実施形態においては、コノスコープを介し形成された干渉縞に基づき、被測定対象のエッジ位置を決定したが、距離及び信号品質パラメータを算出可能であれば、コノスコープを含まなくともよく、いかなる構成であってもよい。また、信号品質パラメータは、SNRの他、反射光の光強度信号等でも良い。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications, additions, substitutions, and the like are possible without departing from the spirit of the invention. For example, in the above-described embodiment, the edge position of the measurement target is determined based on the interference fringes formed through the conoscope. However, if the distance and the signal quality parameter can be calculated, the conoscope is not included. Any configuration may be used. Further, the signal quality parameter may be a light intensity signal of reflected light, in addition to the SNR.
1・・・3次元測定機、2・・・コンピュータシステム、11・・・架台、 12・・・ワーク、13・・・測定テーブル、14,15・・・支持アーム、 16・・・X軸ガイド、17・・・撮像ユニット、21・・・コンピュータ、 22・・・キーボード、 23・・・ジョイスティックボックス、24・・・マウス、25・・・CRTディスプレイ、26・・・プリンタ、34,38・・・CCDカメラ、35・・・レーザプローブ、36,39・・・照明装置、40・・・上下動機構、41・・・回転機構、51・・・半導体レーザ、51a・・・光量制御部、52・・・ビームスプリッタ、53・・・1/4波長板、54・・・対物レンズ、55・・・コノスコープ部、56・・・CCDカメラ、71・・・A/D変換器、73・・・選択回路、74,75・・・照明制御部、76・・・A/D変換器、77・・・XYZ軸駆動部、78・・・XYZ軸エンコーダ、81・・・CPU、82・・・第1メモリ、83・・・第2メモリ、84・・・プログラム記憶部、85・・・ワークメモリ、86,87,89・・・インタフェース、Sc・・・選択回路、88・・・表示制御部、91・・・干渉縞取得部、92・・・周波数解析部、93・・・距離算出部、94・・・信号品質算出部、95・・・位置情報取得部、96・・・エッジ位置決定部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Three-dimensional measuring machine, 2 ... Computer system, 11 ... Mount, 12 ... Workpiece, 13 ... Measurement table, 14, 15 ... Support arm, 16 ... X axis Guide, 17 ... Imaging unit, 21 ... Computer, 22 ... Keyboard, 23 ... Joystick box, 24 ... Mouse, 25 ... CRT display, 26 ... Printer, 34, 38 ... CCD camera, 35 ... Laser probe, 36, 39 ... Illumination device, 40 ... Vertical movement mechanism, 41 ... Rotation mechanism, 51 ... Semiconductor laser, 51a ... Light quantity control , 52... Beam splitter, 53... Quarter-wave plate, 54... Objective lens, 55... Conoscope unit, 56. 73 ... Selection circuit, 74, 75 ... illumination control unit, 76 ... A / D converter, 77 ... XYZ axis drive unit, 78 ... XYZ axis encoder, 81 ... CPU, 82 ... First memory, 83 ... Second memory, 84 ... Program storage unit, 85 ... Work memory, 86, 87, 89 ... Interface, Sc ... Selection circuit, 88 ... Display control 91: Interference fringe acquisition unit, 92 ... Frequency analysis unit, 93 ... Distance calculation unit, 94 ... Signal quality calculation unit, 95 ... Position information acquisition unit, 96 ... Edge Position determination unit.
Claims (5)
この光源から照射され前記被測定対象から反射された反射光を受光する光検出部と、
この光検出部の出力信号に基づいて前記被測定対象の変位を算出し、前記算出された変位を示す変位信号を出力する変位算出部と、
前記変位信号の信号品質を示す信号品質パラメータを算出し出力する信号品質算出部と、
前記信号品質パラメータ又は前記信号品質パラメータ及び前記変位信号に基づいて前記被測定対象のエッジの位置を決定するエッジ位置決定部と
を備えることを特徴とする非接触変位計測装置。 A light source for irradiating the object to be measured;
A light detector that receives reflected light emitted from the light source and reflected from the measurement target;
A displacement calculation unit that calculates a displacement of the measurement target based on an output signal of the light detection unit, and outputs a displacement signal indicating the calculated displacement;
A signal quality calculation unit that calculates and outputs a signal quality parameter indicating the signal quality of the displacement signal;
An non-contact displacement measuring apparatus comprising: an edge position determining unit that determines a position of an edge of the measurement target based on the signal quality parameter or the signal quality parameter and the displacement signal.
該光検出部の出力信号に基づいて前記被測定対象の表面の変位を算出し、前記算出された変位を示す変位信号を出力する工程と、
前記変位信号の信号品質を示す信号品質パラメータを算出し出力する工程と、
前記信号品質パラメータ又は前記信号品質パラメータ及び前記反射光の光強度を示す光強度信号の少なくとも一方に基づいて前記被測定対象のエッジの位置を決定する工程と
を備えることを特徴とする非接触変位計測装置のエッジ検出方法。 Irradiating the object to be measured with light and receiving the reflected light from the object to be measured by a light detection unit;
Calculating the displacement of the surface of the object to be measured based on the output signal of the light detection unit, and outputting a displacement signal indicating the calculated displacement;
Calculating and outputting a signal quality parameter indicating the signal quality of the displacement signal;
Determining the position of the edge of the object to be measured based on at least one of the signal quality parameter or the signal quality parameter and a light intensity signal indicating the light intensity of the reflected light. Edge detection method for measuring device.
該光検出部の出力信号に基づいて前記被測定対象の表面の変位を算出し前記算出された変位を示す変位信号を出力する工程と、
前記変位信号の信号品質を示す信号品質パラメータを算出し、出力する工程と、
前記信号品質パラメータ又は前記信号品質パラメータ及び前記反射光の光強度を示す光強度信号の少なくとも一方に基づいて前記被測定対象のエッジの位置を決定する工程と
をコンピュータに実行させるよう構成されたことを特徴とする非接触変位計測装置のエッジ検出プログラム。 Irradiating the object to be measured with light and receiving the reflected light from the object to be measured by a light detection unit;
Calculating a displacement of the surface of the object to be measured based on an output signal of the light detection unit, and outputting a displacement signal indicating the calculated displacement;
Calculating and outputting a signal quality parameter indicating the signal quality of the displacement signal; and
Determining the position of the edge of the object to be measured based on at least one of the signal quality parameter or the signal quality parameter and a light intensity signal indicating the light intensity of the reflected light. An edge detection program for a non-contact displacement measuring device.
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