JP2021085674A - Optical measuring instrument and light source control method - Google Patents

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Abstract

To provide an optical measuring instrument and a light source control method which can appropriately control an emission intensity of a light source when an amount of light received by an imaging device is saturated.SOLUTION: An optical measuring instrument 1 comprises: an irradiation unit 11 which includes a laser light source 111 and irradiates an object M with light emitted from the laser light source 111; an imaging device 122 which receives the light reflected by the object M to output an image signal indicative of a light intensity waveform corresponding to a distance to the object M; a photodetector 13 which has a dynamic range wider than that of the imaging device 122 and receives the light reflected by the object M to output a light detection signal; and a light source control unit 35 which, when an amount of light received by the imaging device 122 is saturated, calculates a target value of laser power of the laser light source 111 on the basis of an output value of the light detection signal and controls the laser light source 111 on the basis of the target value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光源からの光を対象物に照射して当該対象物の形状を非接触で測定する光学式測定装置および光源制御方法に関する。 The present invention relates to an optical measuring device and a light source control method for irradiating an object with light from a light source to measure the shape of the object in a non-contact manner.

従来、対象物にレーザ光などの光を照射し、対象物に形成された光スポットを撮像することで、対象物の形状を非接触で測定する光学式測定装置が知られている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, there is known an optical measuring device that measures the shape of an object in a non-contact manner by irradiating the object with light such as a laser beam and imaging a light spot formed on the object (for example, a patent). Reference 1).

上述の光学式測定装置は、三角測量法の原理を利用することにより、撮像画像における光スポットの結像位置に基づいて、測定対象物までの距離を算出する。具体的には、光学式測定装置において撮像される撮像画像は、図8に示すように、画素位置に対する画像明度を示す光強度波形を形成するものであり、この光強度波形のピークに対応する画素位置Pxが対象物までの距離に対応している。
このような光学式測定装置では、対象物の表面の反射率が高くなると、撮像部の受光量が増加し、光強度波形のピーク高さが高くなる。そして、図9に示すように、撮像素子の受光量が飽和すると、光強度波形のピークを特定することが困難になり、その結果、対象物までの距離を正確に測定できなくなる。
The above-mentioned optical measuring device calculates the distance to the object to be measured based on the image formation position of the light spot in the captured image by utilizing the principle of the triangulation method. Specifically, as shown in FIG. 8, the captured image captured by the optical measuring device forms a light intensity waveform indicating the image brightness with respect to the pixel position, and corresponds to the peak of the light intensity waveform. The pixel position Px corresponds to the distance to the object.
In such an optical measuring device, when the reflectance of the surface of the object becomes high, the amount of light received by the imaging unit increases, and the peak height of the light intensity waveform becomes high. Then, as shown in FIG. 9, when the light receiving amount of the image sensor is saturated, it becomes difficult to identify the peak of the light intensity waveform, and as a result, the distance to the object cannot be accurately measured.

そこで、特許文献1に記載の光学式測定装置では、撮像画像に基づいて撮像素子の受光量を算出し、撮像素子の受光量が所定範囲内になるように、光源の発光強度をフィードバック制御することが行われている。 Therefore, in the optical measuring device described in Patent Document 1, the light receiving amount of the image pickup element is calculated based on the captured image, and the light emission intensity of the light source is feedback-controlled so that the light receiving amount of the image pickup element is within a predetermined range. Is being done.

特開2002−139311号公報JP-A-2002-139311

しかし、上述の光学式測定装置は、特許文献1に記載のフィードバック制御を行っていた場合であっても、対象物の走査中にフィードバック制御が追い付かなくなり、撮像素子の受光量が飽和してしまう可能性がある。この場合、撮像画像に基づいて撮像素子の受光量を正確に算出できないため、光源の発光強度を適切に制御できず、測定精度に影響する。 However, even when the feedback control described in Patent Document 1 is performed in the above-mentioned optical measuring device, the feedback control cannot catch up during scanning of the object, and the amount of light received by the image sensor becomes saturated. there is a possibility. In this case, since the light receiving amount of the image sensor cannot be accurately calculated based on the captured image, the emission intensity of the light source cannot be appropriately controlled, which affects the measurement accuracy.

本発明は、撮像素子の受光量が飽和している場合に光源の発光強度を適切に制御できる光学式測定装置および光源制御方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical measuring device and a light source control method capable of appropriately controlling the emission intensity of a light source when the light receiving amount of the image sensor is saturated.

本発明の光学式測定装置は、光源を含み、当該光源から発光された光を対象物に照射する照射部と、前記対象物で反射された前記光を受光し、前記対象物までの距離に応じた光強度波形を示す画像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子よりも広いダイナミックレンジを有し、前記対象物で反射された前記光を受光して光検出信号を出力する光検出器と、前記撮像素子の受光量が飽和している場合、前記光検出信号の出力値に基づいて前記光源の発光強度の目標値を算出し、前記目標値に基づいて前記光源を制御する光源制御部と、を備えることを特徴とする。 The optical measuring device of the present invention includes a light source, an irradiation unit that irradiates an object with light emitted from the light source, and receives the light reflected by the object to obtain a distance to the object. An image pickup element that outputs an image signal showing a corresponding light intensity waveform, and a light detector that has a wider dynamic range than the image pickup element and receives the light reflected by the object and outputs a light detection signal. When the light receiving amount of the image pickup element is saturated, the target value of the light emission intensity of the light source is calculated based on the output value of the light detection signal, and the light source is controlled based on the target value. It is characterized by having a part and.

本発明の光学式測定装置は、撮像素子および光検出器のそれぞれが対象物で反射された光を受光するように構成されており、光源の発光強度が増加する場合、撮像部から出力される画像信号のピーク値と、光検出器から出力される光検出信号の出力値とは、それぞれ一次関数的に増加する。ここで、光検出器は、撮像素子よりも広いダイナミックレンジを有しているため、撮像素子の受光量が飽和している場合であっても、光検出器の受光量が飽和する可能性は低い。このため、光源制御部は、撮像素子の受光量が飽和している場合、光検出器から出力される光検出信号の出力値に基づいて、撮像素子の受光量が飽和レベル以下になる程度の発光強度の値である目標値を算出できる。そして、光源制御部は、光源を目標値に基づいて制御することにより、撮像素子を飽和状態から素早く回復させることができる。
よって、本発明の光学式測定装置によれば、撮像素子の受光量が飽和している場合に光源の発光強度を適切に制御でき、その結果、測定精度を向上させることができる。
なお、本発明において、光検出器は、対象物で反射された光を直接的に受光してもよいし、間接的に受光してもよい。
The optical measuring device of the present invention is configured so that each of the image pickup element and the photodetector receives the light reflected by the object, and when the light emission intensity of the light source increases, it is output from the image pickup unit. The peak value of the image signal and the output value of the light detection signal output from the photodetector increase linearly with each other. Here, since the photodetector has a wider dynamic range than the image sensor, there is a possibility that the amount of light received by the photodetector will be saturated even when the amount of light received by the image sensor is saturated. Low. Therefore, when the light receiving amount of the image sensor is saturated, the light source control unit is such that the light receiving amount of the image sensor becomes less than or equal to the saturation level based on the output value of the light detection signal output from the photodetector. The target value, which is the value of the light emission intensity, can be calculated. Then, the light source control unit can quickly recover the image pickup device from the saturated state by controlling the light source based on the target value.
Therefore, according to the optical measuring device of the present invention, when the light receiving amount of the image sensor is saturated, the light emission intensity of the light source can be appropriately controlled, and as a result, the measurement accuracy can be improved.
In the present invention, the photodetector may directly or indirectly receive the light reflected by the object.

本発明の光源制御方法は、光源を含み、当該光源から発光された光を対象物に照射する照射部と、前記対象物で反射された前記光を受光し、前記対象物までの距離に応じた光強度波形を示す画像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子よりも広いダイナミックレンジを有し、前記対象物で反射された前記光を受光して光検出信号を出力する光検出器と、を備える光学式測定装置において実行される光源制御方法であって、前記撮像素子の受光量が飽和している場合、前記光検出信号の出力値に基づいて、前記光源の発光強度の目標値を算出する目標値算出工程と、前記目標値に基づいて前記光源を制御する光源制御工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の光源制御方法によれば、上述した測定装置と同様、撮像素子の受光量が飽和している場合に光源の発光強度を適切に制御でき、その結果、測定精度を向上させることができる。
The light source control method of the present invention includes an irradiation unit that includes a light source and irradiates an object with light emitted from the light source, and receives the light reflected by the object according to the distance to the object. An image pickup element that outputs an image signal showing a light intensity waveform, and a light detector that has a wider dynamic range than the image pickup element and receives the light reflected by the object and outputs a light detection signal. In the light source control method executed in the optical measuring device including, when the light receiving amount of the imaging element is saturated, the target value of the light emission intensity of the light source is based on the output value of the light detection signal. It is characterized by including a target value calculation step for calculating the target value and a light source control step for controlling the light source based on the target value.
According to the light source control method of the present invention, similarly to the above-mentioned measuring device, the light emission intensity of the light source can be appropriately controlled when the light receiving amount of the image sensor is saturated, and as a result, the measurement accuracy can be improved. ..

本発明の光源制御方法において、前記光源の前記発光強度をX軸とし、前記画像信号または前記光検出信号の信号レベルをY軸とする座標系において、前記発光強度の変化に対する前記画像信号のピーク値の変化を表す直線を撮像感度直線とし、前記発光強度の変化に対する前記光検出信号の出力値の変化を表す直線を光検出感度直線とする場合、前記目標値算出工程は、前記光検出信号の出力値に基づいて前記対象物に関する前記光検出感度直線を算出する工程と、前記対象物に関する前記光検出感度直線を前記対象物に関する前記撮像感度直線に変換する工程と、前記対象物に関する撮像感度直線に基づいて、前記画像信号の前記ピーク値が所定値に調整される前記発光強度の値を、前記目標値として算出する工程と、を含むことが好ましい。
なお、画像信号のピーク値が調整される所定値は、撮像素子の飽和レベルよりも低い値であればよい。
本発明によれば、光源の発光強度に関する目標値を適切に算出できる。
In the light source control method of the present invention, in a coordinate system in which the emission intensity of the light source is on the X-axis and the signal level of the image signal or the light detection signal is on the Y-axis, the peak of the image signal with respect to the change in emission intensity. When the straight line representing the change in the value is the imaging sensitivity straight line and the straight line representing the change in the output value of the light detection signal with respect to the change in the light emission intensity is the light detection sensitivity straight line, the target value calculation step is the light detection signal. A step of calculating the light detection sensitivity straight line for the object based on the output value of, a step of converting the light detection sensitivity straight line for the object into the imaging sensitivity straight line for the object, and an imaging for the object. It is preferable to include a step of calculating the value of the light emission intensity at which the peak value of the image signal is adjusted to a predetermined value as the target value based on the sensitivity straight line.
The predetermined value at which the peak value of the image signal is adjusted may be a value lower than the saturation level of the image sensor.
According to the present invention, a target value regarding the emission intensity of a light source can be appropriately calculated.

本発明の測定方法は、前記撮像感度直線と前記光検出感度直線との間のオフセットおよび角度差を含む相関情報を取得する情報取得工程をさらに備え、前記目標値算出工程は、前記相関情報に基づいて、前記対象物に関する前記光検出感度直線を前記対象物に関する前記撮像感度直線に変換することが好ましい。
本発明によれば、光源の発光強度に関する目標値をより適切に算出できる。
The measurement method of the present invention further includes an information acquisition step of acquiring correlation information including an offset and an angle difference between the imaging sensitivity straight line and the light detection sensitivity straight line, and the target value calculation step includes the correlation information. Based on this, it is preferable to convert the light detection sensitivity straight line for the object into the imaging sensitivity straight line for the object.
According to the present invention, the target value regarding the emission intensity of the light source can be calculated more appropriately.

本発明の測定方法において、前記情報取得工程は、互いに異なる反射率を有する複数の基準物について、前記複数の基準物に関する前記撮像感度直線の平均である撮像感度平均直線と、前記複数の基準物に対応する前記光検出感度直線の平均である光検出感度平均直線とをそれぞれ取得する工程と、前記光検出感度平均直線に対する前記撮像感度平均直線のオフセットおよび角度差を、前記相関情報として算出する工程と、を含むことが好ましい。
本発明は、互いに反射率の異なる複数の基準物間の平均データを利用しているため、様々な反射率の対象物に対して、光源の発光強度に関する目標値を適切に算出できる。
In the measurement method of the present invention, in the information acquisition step, with respect to a plurality of reference objects having different reflectances, an image quality average straight line which is an average of the imaging sensitivity straight lines with respect to the plurality of reference objects and the plurality of reference objects. The step of acquiring the light detection sensitivity average straight line, which is the average of the light detection sensitivity straight lines corresponding to the above, and the offset and the angle difference of the imaging sensitivity average straight line with respect to the light detection sensitivity average straight line are calculated as the correlation information. It is preferable to include the steps.
Since the present invention uses average data between a plurality of reference objects having different reflectances, it is possible to appropriately calculate a target value regarding the emission intensity of a light source for objects having various reflectances.

本発明の一実施形態にかかる光学式測定装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the optical measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 前記実施形態の光源制御方法における情報取得工程を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the information acquisition process in the light source control method of the said embodiment. 前記実施形態の情報取得工程における撮像感度平均直線を例示するグラフ。The graph which illustrates the imaging sensitivity average straight line in the information acquisition process of the said embodiment. 前記実施形態の情報取得工程における光検出感度平均直線を例示するグラフ。The graph which illustrates the light detection sensitivity average straight line in the information acquisition process of the said embodiment. 前記実施形態の光源制御方法を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the light source control method of the said Embodiment. 前記実施形態の光源制御方法における目標値算出工程を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the target value calculation process in the light source control method of the said embodiment. 前記実施形態の変形例にかかるプローブヘッドを示す図。The figure which shows the probe head which concerns on the modification of the said embodiment. 光強度波形を例示するグラフ。A graph illustrating a light intensity waveform. 光強度波形を例示するグラフであって、従来技術における課題を説明するためのグラフ。It is a graph exemplifying a light intensity waveform, and is a graph for explaining a problem in the prior art.

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
〔測定装置の構成〕
図1において、本実施形態に係る光学式測定装置1は、非接触で対象物Mの形状を測定する三次元測定装置であり、プローブヘッド10と、プローブヘッド10を任意の位置に移動させる移動機構20と、プローブヘッド10からの信号に基づいて対象物Mの形状を測定する制御部30とを備える。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Measuring device configuration]
In FIG. 1, the optical measuring device 1 according to the present embodiment is a three-dimensional measuring device that measures the shape of an object M in a non-contact manner, and moves the probe head 10 and the probe head 10 to an arbitrary position. It includes a mechanism 20 and a control unit 30 that measures the shape of the object M based on a signal from the probe head 10.

(プローブヘッド)
プローブヘッド10は、図1に示すように、照射部11、撮像部12および光検出器13を備えている。
照射部11は、レーザ光を発光するレーザ光源111と、照射光学系112とを有する。
レーザ光源111は、例えばレーザダイオードを含んで構成される。このレーザ光源111は、後述の光源制御部35から入力される制御信号(レーザパワーの目標値)に従ってレーザ光を出射する。すなわち、レーザ光源111のレーザパワーは、光源制御部35によって制御される。
なお、レーザ光源111のレーザパワーは、本発明の光強度に相当する。
(Probe head)
As shown in FIG. 1, the probe head 10 includes an irradiation unit 11, an imaging unit 12, and a photodetector 13.
The irradiation unit 11 includes a laser light source 111 that emits laser light and an irradiation optical system 112.
The laser light source 111 includes, for example, a laser diode. The laser light source 111 emits laser light according to a control signal (target value of laser power) input from the light source control unit 35 described later. That is, the laser power of the laser light source 111 is controlled by the light source control unit 35.
The laser power of the laser light source 111 corresponds to the light intensity of the present invention.

照射光学系112は、レーザ光源111から出射されたレーザ光を対象物Mの測定点に照射する光学系である。この照射光学系112は、例えば、レーザ光源111から出射されたレーザ光を平行化するコリメートレンズなどを含んで構成される。 The irradiation optical system 112 is an optical system that irradiates the measurement point of the object M with the laser light emitted from the laser light source 111. The irradiation optical system 112 includes, for example, a collimating lens that parallelizes the laser light emitted from the laser light source 111.

撮像部12は、受光光学系121と、受光光学系121を介してレーザ光を受光する撮像素子122とを有する。
受光光学系121は、対象物Mで反射されたレーザ光を撮像素子122の受光面に結像させる光学系である。この受光光学系121は、例えば、対象物Mで反射されたレーザ光を集光する集光レンズなどを含んで構成される。
The image pickup unit 12 includes a light receiving optical system 121 and an image sensor 122 that receives laser light via the light receiving optical system 121.
The light receiving optical system 121 is an optical system that forms an image of the laser beam reflected by the object M on the light receiving surface of the image sensor 122. The light receiving optical system 121 includes, for example, a condensing lens that collects laser light reflected by the object M.

撮像素子122は、例えばCCD等のイメージセンサであり、1方向または2方向に沿って配置された複数の画素を有している。撮像素子122は、受光光学系121を透過したレーザ光を受光し、光強度波形を示す画像信号を出力する。光強度波形は、従来技術と同様、画素位置に対する画像明度を示す波形である(図8参照)。画像信号の光強度波形のピークに対応する画素位置Pxは、対象物Mまでの距離に応じて異なる。 The image sensor 122 is, for example, an image sensor such as a CCD, and has a plurality of pixels arranged in one direction or two directions. The image sensor 122 receives the laser light transmitted through the light receiving optical system 121 and outputs an image signal showing a light intensity waveform. The light intensity waveform is a waveform indicating image brightness with respect to a pixel position, as in the prior art (see FIG. 8). The pixel position Px corresponding to the peak of the light intensity waveform of the image signal differs depending on the distance to the object M.

光検出器13は、例えばフォトダイオードであり、光検出器13は、対象物Mで反射されたレーザ光(散乱光)を受光し、受光量に応じた光検出信号を出力する。この光検出器13は、撮像部12の撮像素子122よりも広いダイナミックレンジを有する。 The photodetector 13 is, for example, a photodiode, and the photodetector 13 receives the laser light (scattered light) reflected by the object M and outputs a light detection signal according to the amount of received light. The photodetector 13 has a wider dynamic range than the image sensor 122 of the image pickup unit 12.

(移動機構)
移動機構20は、プローブヘッド10を任意の位置に移動させる機構である。また、移動機構20には、プローブヘッド10の位置を検出するための図示略の位置検出センサーが設けられている。
移動機構20の具体的な構成は特に限定されず、例えば、多関節アームの先端にプローブヘッド10を保持させ、多関節アームの各アームの角度を変更可能な構成としてもよい。この場合、各アームの回転角度を検出するロータリーエンコーダー等の角度検出センサーを設ける。これにより、制御部30は、各アームのアーム長とアーム間の角度に基づいて、プローブヘッド10の位置や姿勢を算出することができる。
また、移動機構20として、プローブヘッド10をXYZ方向に移動させる門型フレームに保持させる構成としてもよい。つまり、移動機構20は、Y方向に移動可能なコラムと、コラムに保持されてX方向に平行なビームと、ビーム上をX方向に移動可能なスライダーと、スライダーに設けられて、Z方向に移動可能なヘッド保持部材とを備え、ヘッド保持部材にプローブヘッド10が保持される構成としてもよい。このような構成では、移動機構20は、コラムのY方向の位置を検出するYスケール、スライダーのX方向の位置を検出するXスケール、ヘッド保持部材のZ方向の位置を検出するZスケールを備える構成とすればよい。これにより、プローブヘッド10のXYZ座標を検出することができる。ヘッド保持部材に、プローブヘッド10の角度を変更する角度変更部を設けてもよく、この場合、角度変更部に角度検出センサーを設けることで、プローブヘッド10の姿勢を検出できる。
(Movement mechanism)
The moving mechanism 20 is a mechanism for moving the probe head 10 to an arbitrary position. Further, the moving mechanism 20 is provided with a position detection sensor (not shown) for detecting the position of the probe head 10.
The specific configuration of the moving mechanism 20 is not particularly limited, and for example, the probe head 10 may be held at the tip of the articulated arm so that the angle of each arm of the articulated arm can be changed. In this case, an angle detection sensor such as a rotary encoder that detects the rotation angle of each arm is provided. As a result, the control unit 30 can calculate the position and posture of the probe head 10 based on the arm length of each arm and the angle between the arms.
Further, the moving mechanism 20 may be configured to hold the probe head 10 in a portal frame that moves in the XYZ direction. That is, the moving mechanism 20 is provided on a column that can move in the Y direction, a beam that is held by the column and is parallel to the X direction, a slider that can move on the beam in the X direction, and a slider that moves in the Z direction. A movable head holding member may be provided, and the probe head 10 may be held by the head holding member. In such a configuration, the moving mechanism 20 includes a Y scale that detects the position of the column in the Y direction, an X scale that detects the position of the slider in the X direction, and a Z scale that detects the position of the head holding member in the Z direction. It may be configured. Thereby, the XYZ coordinates of the probe head 10 can be detected. The head holding member may be provided with an angle changing portion for changing the angle of the probe head 10. In this case, the posture of the probe head 10 can be detected by providing the angle detecting sensor in the angle changing portion.

(制御部)
制御部30は、コンピューターにより構成されており、演算部31および記憶部37を備えて構成されている。演算部31は、記憶部37に記録された各種プログラムを読み込み実行することにより、図1に示すように、測定制御部32、形状算出部33、飽和判定部34、光源制御部35および情報取得部36として機能する。
(Control unit)
The control unit 30 is composed of a computer, and includes a calculation unit 31 and a storage unit 37. As shown in FIG. 1, the calculation unit 31 reads and executes various programs recorded in the storage unit 37 to obtain the measurement control unit 32, the shape calculation unit 33, the saturation determination unit 34, the light source control unit 35, and information acquisition. It functions as a unit 36.

測定制御部32は、プローブヘッド10および移動機構20を制御することで、照射部11から出射されるレーザ光を対象物Mの複数の測定点に対して順に照射し、測定点毎に画像信号および光検出信号を取得する。
形状算出部33は、撮像部12から出力された画像信号に基づいて、プローブヘッド10から対象物Mの測定点までの距離を算出する。また、形状算出部33は、算出された測定点までの距離と、プローブヘッド10の位置および姿勢とに基づいて、当該測定点の三次元座標を算出する。そして、形状算出部33は、対象物M上の複数の測定点に算出された三次元座標をつなぎ合わせることで、対象物Mの表面形状を測定する。
By controlling the probe head 10 and the moving mechanism 20, the measurement control unit 32 sequentially irradiates a plurality of measurement points of the object M with laser light emitted from the irradiation unit 11, and an image signal is emitted for each measurement point. And get the photodetection signal.
The shape calculation unit 33 calculates the distance from the probe head 10 to the measurement point of the object M based on the image signal output from the image pickup unit 12. Further, the shape calculation unit 33 calculates the three-dimensional coordinates of the measurement point based on the calculated distance to the measurement point and the position and posture of the probe head 10. Then, the shape calculation unit 33 measures the surface shape of the object M by connecting the calculated three-dimensional coordinates to a plurality of measurement points on the object M.

飽和判定部34は、撮像信号に基づいて、撮像素子122の受光量が飽和しているか否かを判定する。
光源制御部35は、撮像素子122の受光量が飽和している場合、レーザ光源111に対して制御信号(レーザパワーの新たな目標値)を出力することにより、レーザ光源111のレーザパワーを制御する。
情報取得部36は、光源制御部35による制御に必要な各種情報の取得を行う。
記憶部37は、制御部30を機能させるためのプログラムや各種情報を記憶する。
The saturation determination unit 34 determines whether or not the amount of light received by the image sensor 122 is saturated based on the image pickup signal.
When the light receiving amount of the image pickup element 122 is saturated, the light source control unit 35 controls the laser power of the laser light source 111 by outputting a control signal (a new target value of the laser power) to the laser light source 111. To do.
The information acquisition unit 36 acquires various information necessary for control by the light source control unit 35.
The storage unit 37 stores a program and various information for operating the control unit 30.

〔光源制御方法〕
以下、本実施形態の光学式測定装置1において実施される光源制御方法について説明する。
(事前処理)
本実施形態の光学式測定装置1は、測定対象である対象物Mを測定する前に、反射率の異なる複数の基準物を用いた情報取得工程を行う。
[Light source control method]
Hereinafter, the light source control method implemented in the optical measuring device 1 of the present embodiment will be described.
(Pre-processing)
The optical measuring device 1 of the present embodiment performs an information acquisition step using a plurality of reference objects having different reflectances before measuring the object M to be measured.

まず、プローブヘッド10は、対象物Mの替わりの基準物がセットされた状態において、レーザ光を基準物に照射する。情報取得部36は、レーザパワーを所定量変化させる毎に、画像信号のピーク値と光検出信号の出力値とをそれぞれ取得し、記憶部37に記憶させる。なお、本実施形態では、基準物として、反射率の比較的低い黒色基準物と、反射率の比較的高い白色基準物とを、それぞれ用いてデータの取得を行う。 First, the probe head 10 irradiates the reference object with a laser beam in a state where a reference object instead of the object M is set. The information acquisition unit 36 acquires the peak value of the image signal and the output value of the light detection signal each time the laser power is changed by a predetermined amount, and stores them in the storage unit 37. In the present embodiment, data is acquired by using a black reference material having a relatively low reflectance and a white reference material having a relatively high reflectance as reference materials.

次に、情報取得部36は、レーザパワーをX軸成分とし、画像信号または光検出信号の出力レベルをY軸成分とするXY座標系において、白色基準物および黒色基準物のそれぞれで取得したデータをプロットし、線形近似直線を描画することで、各種直線を算出する。 Next, the information acquisition unit 36 acquires data for each of the white reference object and the black reference object in the XY coordinate system in which the laser power is the X-axis component and the output level of the image signal or the light detection signal is the Y-axis component. And draw a linear approximation straight line to calculate various straight lines.

具体的には、図2に示すように、白色基準物ついて、レーザパワーの変化に対する画像信号のピーク値の変化を表す一次関数(直線)である撮像感度直線Li−Wを算出する。また、白色基準物について、レーザパワーの変化に対する光検出信号の出力値の変化を表す一次関数(直線)である光検出感度直線Ld−Wを算出する。
同様に、図2に示すように、黒色基準物ついて、レーザパワーの変化に対する画像信号のピーク値の変化を表す一次関数(直線)である撮像感度直線Li−Bを算出する。また、黒色基準物について、レーザパワーの変化に対する光検出信号の出力値の変化を表す一次関数(直線)である光検出感度直線Ld−Bを算出する。
Specifically, as shown in FIG. 2, for the white reference object, an imaging sensitivity straight line Li-W, which is a linear function (straight line) representing a change in the peak value of the image signal with respect to a change in laser power, is calculated. Further, for the white reference object, a photodetection sensitivity straight line Ld−W, which is a linear function (straight line) representing a change in the output value of the photodetection signal with respect to a change in laser power, is calculated.
Similarly, as shown in FIG. 2, for the black reference object, an imaging sensitivity straight line Li-B, which is a linear function (straight line) representing a change in the peak value of the image signal with respect to a change in laser power, is calculated. Further, for the black reference object, a photodetection sensitivity straight line Ld-B, which is a linear function (straight line) representing a change in the output value of the photodetection signal with respect to a change in laser power, is calculated.

次に、図2に示すように、2つの撮像感度直線Li−W,Li−Bが互いに交わる交点Piの座標を算出する。また、図3に示すように、2つの撮像感度直線Li−W,Li−Bの平均である撮像感度平均直線Li−Avgを算出し、この撮像感度平均直線Li−Avgが任意の軸(例えばX軸)との間に形成する角度θiを算出する。
同様に、図2に示すように、2つの光検出感度直線Ld−W,Ld−Bが交わる交点Pdの座標を算出する。また、図4に示すように、2つの光検出感度直線Ld−W,Ld−Bの平均である光検出感度平均直線Ld−Avgを算出し、この光検出感度平均直線Ld−Avgが任意の軸(例えばX軸)との間に形成する角度θdを算出する。
Next, as shown in FIG. 2, the coordinates of the intersection Pi where the two imaging sensitivity straight lines Li-W and Li-B intersect each other are calculated. Further, as shown in FIG. 3, an imaging sensitivity average straight line Li-Avg, which is the average of the two imaging sensitivity linear lines Li-W and Li-B, is calculated, and the imaging sensitivity average linear line Li-Avg is an arbitrary axis (for example,). The angle θi formed with the X-axis) is calculated.
Similarly, as shown in FIG. 2, the coordinates of the intersection Pd where the two photodetection sensitivity straight lines Ld-W and Ld-B intersect are calculated. Further, as shown in FIG. 4, the light detection sensitivity average straight line Ld-Avg, which is the average of the two light detection sensitivity straight lines Ld-W and Ld-B, is calculated, and the light detection sensitivity average straight line Ld-Avg is arbitrary. The angle θd formed between the axis (for example, the X axis) is calculated.

次に、光検出感度平均直線Ld−Avgに対する撮像感度平均直線Li−Avgのオフセット量Δrを求める。本実施形態において、このオフセット量Δrは、交点Piに対する交点Pdの座標差(ΔX,ΔY)として算出できる。
また、光検出感度平均直線Ld−Avgに対する撮像感度平均直線Li−Avgの角度差Δθを求める。本実施形態において、この角度差は、角度θiに対する角度θdの差として算出できる。
Next, the offset amount Δr of the imaging sensitivity average straight line Li-Avg with respect to the photodetection sensitivity average straight line Ld-Avg is obtained. In the present embodiment, this offset amount Δr can be calculated as the coordinate difference (ΔX, ΔY) of the intersection Pd with respect to the intersection Pi.
Further, the angle difference Δθ of the imaging sensitivity average straight line Li-Avg with respect to the photodetection sensitivity average straight line Ld-Avg is obtained. In the present embodiment, this angle difference can be calculated as the difference of the angle θd with respect to the angle θi.

情報取得部36は、上述で算出されたオフセット量Δrおよび角度差Δθを、撮像感度直線と光検出感度直線との相関関係を示す相関情報として、記憶部37に記憶させる。また、2つの光検出感度直線Ld−W,Ld−Bが交わる交点Pdを、光検出感度直線の始点情報として、記憶部37に記憶させる。 The information acquisition unit 36 stores the offset amount Δr and the angle difference Δθ calculated above in the storage unit 37 as correlation information indicating the correlation between the imaging sensitivity straight line and the light detection sensitivity straight line. Further, the intersection Pd where the two photodetection sensitivity straight lines Ld-W and Ld-B intersect is stored in the storage unit 37 as the start point information of the photodetection sensitivity straight line.

ここで、各基準物に関する撮像感度直線Li−W,Li−Bが成す形状と、各基準物に関する光検出感度直線Ld−W,Ld−Bが成す形状は、互いに相似している。すなわち、各基準物に関する撮像感度直線Li−W,Li−Bが間に挟む角度θis(図3参照)と、各基準物に関する光検出感度直線Ld−W,Ld−Bが間に挟む角度θds(図4参照)とは、ほぼ等しい。
このため、後述の測定処理において、対象物Mに関する光検出感度直線が推定される場合、上述で求めた相関情報(オフセット量Δrおよび角度差Δθ)に基づく演算処理を行うことにより、当該光検出感度直線を対象物Mに関する撮像感度直線に変換することができる。
Here, the shapes formed by the imaging sensitivity straight lines Li-W and Li-B for each reference object and the shapes formed by the photodetection sensitivity straight lines Ld-W and Ld-B for each reference object are similar to each other. That is, the angle θis (see FIG. 3) sandwiched between the imaging sensitivity straight lines Li-W and Li-B for each reference object and the angle θds sandwiched between the photodetection sensitivity straight lines Ld-W and Ld-B for each reference object. (See FIG. 4) is almost equal to.
Therefore, when the photodetection sensitivity straight line for the object M is estimated in the measurement process described later, the photodetection is performed by performing arithmetic processing based on the correlation information (offset amount Δr and angle difference Δθ) obtained above. The sensitivity straight line can be converted into an imaging sensitivity straight line for the object M.

(測定処理)
本実施形態の光学式測定装置1は、対象物Mの形状を測定する間、レーザ光源111のレーザパワーを制御する。以下、対象物Mの測定中に実施されるレーザ光源111の制御方法について、図5のフローチャートに基づいて説明する。
なお、対象物Mの測定前、光学式測定装置1には、レーザパワーについて適当な目標値が設定されているものとする。
(Measurement processing)
The optical measuring device 1 of the present embodiment controls the laser power of the laser light source 111 while measuring the shape of the object M. Hereinafter, the control method of the laser light source 111 carried out during the measurement of the object M will be described with reference to the flowchart of FIG.
Before the measurement of the object M, it is assumed that an appropriate target value for the laser power is set in the optical measuring device 1.

まず、測定制御部32がプローブヘッド10および移動機構20を制御することで、照射部11から出射されるレーザ光を対象物Mの測定点に対して照射し、画像信号および光検出信号を取得する(ステップS1)。
なお、ステップS1で得られる画像信号は、形状算出部33が測定点の座標を測定するために用いられる。形状算出部33による処理は、従来と同様であるため詳細を省略する。
First, the measurement control unit 32 controls the probe head 10 and the moving mechanism 20 to irradiate the measurement point of the object M with the laser light emitted from the irradiation unit 11 to acquire an image signal and a photodetection signal. (Step S1).
The image signal obtained in step S1 is used by the shape calculation unit 33 to measure the coordinates of the measurement point. Since the processing by the shape calculation unit 33 is the same as the conventional one, the details will be omitted.

飽和判定部34は、測定制御部32により取得された画像信号に基づいて、撮像素子122の受光量が飽和しているか否かを判定する(ステップS2)。撮像素子122の飽和状態を判定する方法は、特に限定されないが、画像信号の波形形状に基づいて判定してもよいし、画像信号のピーク値を閾値と比較することによって判定してもよい。 The saturation determination unit 34 determines whether or not the amount of light received by the image sensor 122 is saturated based on the image signal acquired by the measurement control unit 32 (step S2). The method for determining the saturation state of the image pickup device 122 is not particularly limited, but the determination may be made based on the waveform shape of the image signal, or may be determined by comparing the peak value of the image signal with the threshold value.

撮像素子122が飽和していないと判定された場合(ステップS2でNoの場合)、直前のステップS1で得られた画像信号に応じる光源制御は終了する。 When it is determined that the image sensor 122 is not saturated (No in step S2), the light source control according to the image signal obtained in the immediately preceding step S1 ends.

撮像素子122が飽和していると判定された場合(ステップS2でYesの場合)、光源制御部35は、直前のステップS1で得られた光検出信号の出力値と、記憶部37に記憶された各種情報とに基づいて、レーザパワーの目標値を算出する(ステップS3)。 When it is determined that the image sensor 122 is saturated (Yes in step S2), the light source control unit 35 stores the output value of the light detection signal obtained in the immediately preceding step S1 and the storage unit 37. The target value of the laser power is calculated based on the various information (step S3).

具体的には、図6に示すように、レーザパワーをX軸成分とし、画像信号または光検出信号の信号レベルをY軸成分とするXY座標系において、現在設定されているレーザパワーの目標値PWsをX座標とし、直前のステップS1で得られた光検出信号の出力値V1をY座標とする点P1を求める。そして、この点P1と光検出感度直線の始点(交点Pd)とをそれぞれ通る直線を、対象物Mに関する光検出感度直線Ld−Mとして算出し、この光検出感度直線Ld−Mの傾き(X軸に対する角度θd−M)を算出する。 Specifically, as shown in FIG. 6, the target value of the laser power currently set in the XY coordinate system in which the laser power is the X-axis component and the signal level of the image signal or the light detection signal is the Y-axis component. A point P1 having PWs as the X coordinate and the output value V1 of the light detection signal obtained in the immediately preceding step S1 as the Y coordinate is obtained. Then, a straight line passing through this point P1 and the start point (intersection point Pd) of the light detection sensitivity straight line is calculated as a light detection sensitivity straight line Ld-M with respect to the object M, and the slope (X) of this light detection sensitivity straight line Ld-M is calculated. The angle θd−M) with respect to the axis is calculated.

次に、光検出感度直線Ld−Mの角度θd−Mに対して記憶部37に記憶された角度差Δθを加えると共に、この光検出感度直線Ld−Mを記憶部37に記憶されたオフセット量Δr分だけ移動させる。これにより、対象物Mに関する光検出感度直線Ld−Mが、対象物Mに関する撮像感度直線Li−Mに変換される。そして、変換された撮像感度直線Li−Mを用いて、画像信号のピーク値が所定値Vt(例えば画像信号の飽和レベルの90%の値)となるレーザパワーの値を新たな目標値PWtとして算出する。 Next, the angle difference Δθ stored in the storage unit 37 is added to the angle θd-M of the photodetection sensitivity straight line Ld-M, and the offset amount stored in the storage unit 37 of this light detection sensitivity straight line Ld-M is added. Move by Δr. As a result, the photodetection sensitivity straight line Ld-M with respect to the object M is converted into the imaging sensitivity straight line Li-M with respect to the object M. Then, using the converted imaging sensitivity straight line Li-M, the value of the laser power at which the peak value of the image signal becomes a predetermined value Vt (for example, a value of 90% of the saturation level of the image signal) is set as a new target value PWt. calculate.

なお、図6には、現在設定されているレーザパワーの目標値PWsをX座標とし、直前のステップS1で得られた画像信号のピーク値(飽和レベル)をY座標とする点P2を参考のために示している。ただし、この点P2は、撮像素子122の実際の受光量には対応しておらず、撮像感度直線Li−M上に示す点P3が実際の受光量に対応する。 Note that FIG. 6 refers to a point P2 in which the currently set target value PWs of the laser power is the X coordinate and the peak value (saturation level) of the image signal obtained in the immediately preceding step S1 is the Y coordinate. Shown for. However, this point P2 does not correspond to the actual light receiving amount of the image sensor 122, and the point P3 shown on the imaging sensitivity straight line Li-M corresponds to the actual light receiving amount.

その後、光源制御部35は、ステップS3で算出された目標値PWtを制御信号として、レーザ光源111に出力する。これにより、レーザ光源111のレーザパワーは目標値PWtに制御される(ステップS4)。これにより、直前のステップS1で得られた画像信号に応じる光源制御は終了する。 After that, the light source control unit 35 outputs the target value PWt calculated in step S3 as a control signal to the laser light source 111. As a result, the laser power of the laser light source 111 is controlled to the target value PWt (step S4). As a result, the light source control according to the image signal obtained in the immediately preceding step S1 is completed.

以上に説明した図5のフローチャートは、対象物Mに設定された測定領域の走査が終了するまで、対象物Mの複数の測定点についてそれぞれ実施される。対象物Mに設定された測定領域の走査が終了すると、形状算出部33は、複数の測定点について得られた座標をつなぎ合わせて、対象物Mの形状を測定する。 The flowchart of FIG. 5 described above is carried out for each of the plurality of measurement points of the object M until the scanning of the measurement area set in the object M is completed. When the scanning of the measurement area set in the object M is completed, the shape calculation unit 33 connects the coordinates obtained for the plurality of measurement points and measures the shape of the object M.

なお、図5のフローチャートにおいて、ステップS1の後、形状算出部33が画像信号に基づいて測定点の座標を測定するタイミングは、光源制御に関するステップS2〜S4とは独立していてもよい。あるいは、形状算出部33は、ステップS2で撮像素子122が飽和していないと判定された後に、測定点の座標を測定してもよい。また、ステップS2で撮像素子122が飽和状態であると判定された場合、ステップS4でレーザパワーが制御された後、前回と同一の測定点についてステップS1を実施し、得られた画像信号に基づいて測定点の座標を測定してもよい。 In the flowchart of FIG. 5, after step S1, the timing at which the shape calculation unit 33 measures the coordinates of the measurement point based on the image signal may be independent of steps S2 to S4 related to light source control. Alternatively, the shape calculation unit 33 may measure the coordinates of the measurement point after it is determined in step S2 that the image sensor 122 is not saturated. If it is determined in step S2 that the image sensor 122 is saturated, step S1 is performed at the same measurement point as the previous time after the laser power is controlled in step S4, and based on the obtained image signal. The coordinates of the measurement point may be measured.

[本実施形態の効果]
本実施形態の光学式測定装置1は、撮像部12および光検出器13のそれぞれが対象物Mで反射された光を受光するように構成されており、レーザ光源111のレーザパワーが増加する場合、撮像部12から出力される画像信号のピーク値と、光検出器13から出力される光検出信号の出力値とは、それぞれ一次関数的に増加する。ここで、光検出器13は、撮像部12よりも広いダイナミックレンジを有しているため、撮像素子122の受光量が飽和した場合であっても、光検出器13の受光量が飽和する可能性は低い。このため、光源制御部35は、撮像素子122の受光量が飽和している場合、光検出器13から出力される光検出信号の出力値に基づいて、撮像素子122の受光量が飽和しない程度のレーザパワーの値である目標値を算出できる。そして、光源制御部35は、レーザ光源111を目標値に基づいて制御することにより、撮像素子122を飽和状態から素早く回復させることができる。
また、本実施形態の光学式測定装置1における光源制御方法は、光源制御部35の機能として説明した目標値算出工程および光源制御工程を行うことにより、同様の効果を奏する。
[Effect of this embodiment]
The optical measuring device 1 of the present embodiment is configured such that each of the imaging unit 12 and the photodetector 13 receives the light reflected by the object M, and the laser power of the laser light source 111 increases. The peak value of the image signal output from the imaging unit 12 and the output value of the light detection signal output from the photodetector 13 increase linearly with each other. Here, since the photodetector 13 has a wider dynamic range than the image pickup unit 12, the light reception amount of the photodetector 13 can be saturated even when the light reception amount of the image sensor 122 is saturated. The sex is low. Therefore, when the light receiving amount of the image sensor 122 is saturated, the light source control unit 35 does not saturate the light receiving amount of the image sensor 122 based on the output value of the light detection signal output from the photodetector 13. The target value, which is the value of the laser power of, can be calculated. Then, the light source control unit 35 can quickly recover the image pickup device 122 from the saturated state by controlling the laser light source 111 based on the target value.
Further, the light source control method in the optical measuring device 1 of the present embodiment has the same effect by performing the target value calculation step and the light source control step described as the functions of the light source control unit 35.

また、本実施形態において、目標値算出工程は、対象物Mに関する光検出感度直線Ld−Mを対象物Mに関する撮像感度直線Li−Mに変換し、この撮像感度直線Li−Mに基づいてレーザパワーを算出する。これにより、レーザパワーの適切な目標値を算出できる。 Further, in the present embodiment, the target value calculation step converts the photodetection sensitivity straight line Ld-M for the object M into the imaging sensitivity straight line Li-M for the object M, and the laser is based on the imaging sensitivity straight line Li-M. Calculate the power. Thereby, an appropriate target value of the laser power can be calculated.

また、本実施形態において、撮像感度直線と光検出感度直線とのオフセットおよび角度差を含む相関情報を取得する情報取得工程をさらに実施する。これにより、目標値算出工程は、光検出感度直線Ld−Mを撮像感度直線Li−Mに適切に変換することができ、その結果、レーザパワーの目標値をより適切に算出できる。 Further, in the present embodiment, the information acquisition step of acquiring the correlation information including the offset and the angle difference between the image pickup sensitivity straight line and the photodetection sensitivity straight line is further carried out. As a result, the target value calculation step can appropriately convert the light detection sensitivity straight line Ld-M into the imaging sensitivity straight line Li-M, and as a result, the target value of the laser power can be calculated more appropriately.

また、本実施形態において、情報取得工程は、互いに反射率の異なる複数の基準物間の平均データを利用しているため、様々な反射率の対象物に対してレーザパワーの目標値をより適切に算出できる。 Further, in the present embodiment, since the information acquisition process uses the average data between a plurality of reference objects having different reflectances, the target value of the laser power is more appropriate for the objects having various reflectances. Can be calculated.

なお、特許文献1などの従来技術では、レーザパワーの設定値を逐次変化させて収束させるフィードバック制御を行うため、光源制御にかかる時間が測定速度に影響を与えてしまう。一方、本実施形態では、従来技術のようなフィードバック制御を行わなくてもよいため、レーザ光源111の制御にかかる時間を必要最小限に抑えることができ、測定速度に対する影響が少ない。 In the prior art such as Patent Document 1, since the feedback control in which the set value of the laser power is sequentially changed and converged is performed, the time required for the light source control affects the measurement speed. On the other hand, in the present embodiment, since it is not necessary to perform feedback control as in the prior art, the time required for controlling the laser light source 111 can be minimized, and the influence on the measurement speed is small.

〔変形例〕
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、照射部11がレーザ光源111を有しているが、レーザ光源111以外の種類の光源を有してもよい。この場合、光源制御部35は、当該光源の発光強度を制御してもよい。
また、前記実施形態において、光検出器13は、対象物Mで反射された光を直接的に受光するように配置されているが、本発明はこれに限られない。すなわち、光検出器13と対象物Mとの間の光路に他の反射物が介在してもよく、光検出器13は、対象物Mで反射された光を間接的に受光するように配置されてもよい。
例えば、図7に示す変形例において、光検出器13Aは、対象物Mで反射された後に撮像素子122で反射された反射光を受光する。このような変形例によっても、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。
[Modification example]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
For example, in the above embodiment, the irradiation unit 11 has the laser light source 111, but may have a light source of a type other than the laser light source 111. In this case, the light source control unit 35 may control the emission intensity of the light source.
Further, in the above embodiment, the photodetector 13 is arranged so as to directly receive the light reflected by the object M, but the present invention is not limited to this. That is, another reflecting object may intervene in the optical path between the photodetector 13 and the object M, and the photodetector 13 is arranged so as to indirectly receive the light reflected by the object M. May be done.
For example, in the modified example shown in FIG. 7, the photodetector 13A receives the reflected light reflected by the image sensor 122 after being reflected by the object M. Even with such a modified example, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

前記実施形態の情報取得工程において利用する複数の基準物は、黒色基準物および白色基準物であることに限定されず、他の反射率を有する基準物を利用してもよい。 The plurality of reference materials used in the information acquisition step of the above embodiment are not limited to the black reference material and the white reference material, and other reference materials having a reflectance may be used.

前記実施形態では、光検出感度平均直線Ld−Avgに対する撮像感度平均直線Li−Avgのオフセット量Δrおよび角度差Δθを相関情報として取得しているが、本発明はこれに限られない。例えば、任意の基準物に関する撮像感度直線および光検出感度直線を利用し、当該撮像感度直線に対する当該光検出感度直線のオフセット量Δrおよび角度差Δθを相関情報として取得してもよい。 In the above embodiment, the offset amount Δr and the angle difference Δθ of the imaging sensitivity average straight line Li-Avg with respect to the photodetection sensitivity average straight line Ld-Avg are acquired as correlation information, but the present invention is not limited to this. For example, the image sensitivity straight line and the photodetection sensitivity straight line for any reference object may be used, and the offset amount Δr and the angle difference Δθ of the light detection sensitivity straight line with respect to the image pickup sensitivity straight line may be acquired as correlation information.

前記実施形態では、撮像素子122が飽和していない場合、光源制御部35はレーザパワーに設定される目標値を変更しないが、本発明はこれに限られない。例えば、光源制御部35は、従来技術のように画像信号に基づいてレーザパワーをフィードバック制御してもよい。 In the above embodiment, when the image sensor 122 is not saturated, the light source control unit 35 does not change the target value set for the laser power, but the present invention is not limited to this. For example, the light source control unit 35 may feedback control the laser power based on the image signal as in the prior art.

1…光学式測定装置、10…プローブヘッド、11…照射部、111…レーザ光源、112…照射光学系、12…撮像部、121…受光光学系、122…撮像素子、13,13A…光検出器、20…移動機構、30…制御部、31…演算部、32…測定制御部、33…形状算出部、34…飽和判定部、35…光源制御部、36…情報取得部、37…記憶部。 1 ... Optical measuring device, 10 ... Probe head, 11 ... Irradiation unit, 111 ... Laser light source, 112 ... Irradiation optical system, 12 ... Imaging unit, 121 ... Light receiving optical system, 122 ... Imaging element, 13, 13A ... Photodetection Instrument, 20 ... movement mechanism, 30 ... control unit, 31 ... calculation unit, 32 ... measurement control unit, 33 ... shape calculation unit, 34 ... saturation determination unit, 35 ... light source control unit, 36 ... information acquisition unit, 37 ... storage Department.

Claims (5)

光源を含み、当該光源から発光された光を対象物に照射する照射部と、
前記対象物で反射された前記光を受光し、前記対象物までの距離に応じた光強度波形を示す画像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子よりも広いダイナミックレンジを有し、前記対象物で反射された前記光を受光して光検出信号を出力する光検出器と、
前記撮像素子の受光量が飽和している場合、前記光検出信号の出力値に基づいて前記光源の発光強度の目標値を算出し、前記目標値に基づいて前記光源を制御する光源制御部と、を備える
ことを特徴とする光学式測定装置。
An irradiation unit that includes a light source and irradiates an object with light emitted from the light source.
An image sensor that receives the light reflected by the object and outputs an image signal showing a light intensity waveform according to the distance to the object.
A photodetector that has a wider dynamic range than the image sensor, receives the light reflected by the object, and outputs a light detection signal.
When the light receiving amount of the image sensor is saturated, a light source control unit that calculates a target value of the light emission intensity of the light source based on the output value of the light detection signal and controls the light source based on the target value. An optical measuring device characterized by:
光源を含み、当該光源から発光された光を対象物に照射する照射部と、
前記対象物で反射された前記光を受光し、前記対象物までの距離に応じた光強度波形を示す画像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子よりも広いダイナミックレンジを有し、前記対象物で反射された前記光を受光して光検出信号を出力する光検出器と、を備える光学式測定装置において実行される光源制御方法であって、
前記撮像素子の受光量が飽和している場合、前記光検出信号の出力値に基づいて、前記光源の発光強度の目標値を算出する目標値算出工程と、
前記目標値に基づいて前記光源を制御する光源制御工程と、を含む
ことを特徴とする光源制御方法。
An irradiation unit that includes a light source and irradiates an object with light emitted from the light source.
An image sensor that receives the light reflected by the object and outputs an image signal showing a light intensity waveform according to the distance to the object.
A light source control method performed in an optical measuring device including a photodetector having a wider dynamic range than the image sensor, receiving the light reflected by the object, and outputting a photodetection signal. There,
When the light receiving amount of the image sensor is saturated, a target value calculation step of calculating a target value of the light emission intensity of the light source based on the output value of the light detection signal, and a target value calculation step.
A light source control method including a light source control step of controlling the light source based on the target value.
請求項2に記載の光源制御方法において、
前記光源の前記発光強度をX軸とし、前記画像信号または前記光検出信号の信号レベルをY軸とする座標系において、前記発光強度の変化に対する前記画像信号のピーク値の変化を表す直線を撮像感度直線とし、前記発光強度の変化に対する前記光検出信号の出力値の変化を表す直線を光検出感度直線とする場合、
前記目標値算出工程は、
前記光検出信号の出力値に基づいて前記対象物に関する前記光検出感度直線を算出する工程と、
前記対象物に関する前記光検出感度直線を前記対象物に関する前記撮像感度直線に変換する工程と、
前記対象物に関する前記撮像感度直線に基づいて、前記画像信号の前記ピーク値が所定値に調整される前記発光強度の値を、前記目標値として算出する工程と、を含む
ことを特徴とする光源制御方法。
In the light source control method according to claim 2,
In a coordinate system in which the light emission intensity of the light source is on the X-axis and the signal level of the image signal or the light detection signal is on the Y-axis, a straight line representing a change in the peak value of the image signal with respect to the change in the light emission intensity is imaged. When the sensitivity straight line is defined and the straight line representing the change in the output value of the light detection signal with respect to the change in light emission intensity is defined as the light detection sensitivity straight line.
The target value calculation process is
A step of calculating the photodetection sensitivity straight line for the object based on the output value of the photodetection signal, and
A step of converting the light detection sensitivity straight line for the object into the imaging sensitivity straight line for the object, and
A light source including a step of calculating the value of the emission intensity at which the peak value of the image signal is adjusted to a predetermined value as the target value based on the imaging sensitivity straight line with respect to the object. Control method.
請求項3に記載の光源制御方法において、
前記撮像感度直線と前記光検出感度直線との間のオフセットおよび角度差を含む相関情報を取得する情報取得工程をさらに備え、
前記目標値算出工程は、前記相関情報に基づいて、前記対象物に関する前記光検出感度直線を前記対象物に関する前記撮像感度直線に変換する
ことを特徴とする光源制御方法。
In the light source control method according to claim 3,
Further comprising an information acquisition step of acquiring correlation information including an offset and an angle difference between the imaging sensitivity straight line and the photodetection sensitivity straight line.
The target value calculation step is a light source control method characterized in that the light detection sensitivity straight line for the object is converted into the imaging sensitivity straight line for the object based on the correlation information.
請求項4に記載の光源制御方法において、
前記情報取得工程は、
互いに異なる反射率を有する複数の基準物について、前記複数の基準物に関する前記撮像感度直線の平均である撮像感度平均直線と、前記複数の基準物に対応する前記光検出感度直線の平均である光検出感度平均直線とをそれぞれ取得する工程と、
前記光検出感度平均直線と前記撮像感度平均直線との間のオフセットおよび角度差を、前記相関情報の前記オフセットおよび前記角度差として算出する工程と、を含む
ことを特徴とする光源制御方法。
In the light source control method according to claim 4,
The information acquisition process is
For a plurality of reference objects having different reflectances, the average image sensitivity straight line which is the average of the imaging sensitivity straight lines for the plurality of reference objects and the light which is the average of the light detection sensitivity straight lines corresponding to the plurality of reference objects. The process of acquiring the detection sensitivity average straight line and
A light source control method comprising a step of calculating an offset and an angle difference between the light detection sensitivity average straight line and the imaging sensitivity average straight line as the offset and the angle difference of the correlation information.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177843A (en) * 2004-12-24 2006-07-06 Pulstec Industrial Co Ltd Three-dimensional shape measuring apparatus
JP2009085775A (en) * 2007-09-28 2009-04-23 Sunx Ltd Measuring apparatus
JP2009162659A (en) * 2008-01-08 2009-07-23 Hexagon Metrology Kk Three-dimensional shape measuring instrument
JP2009204425A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Pulstec Industrial Co Ltd Three-dimensional shape measuring device and method
US20110292406A1 (en) * 2008-10-28 2011-12-01 3Shape A/S Scanner with feedback control
JP2015010959A (en) * 2013-06-28 2015-01-19 三菱重工業株式会社 Inspection apparatus, inspection method and program

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177843A (en) * 2004-12-24 2006-07-06 Pulstec Industrial Co Ltd Three-dimensional shape measuring apparatus
JP2009085775A (en) * 2007-09-28 2009-04-23 Sunx Ltd Measuring apparatus
JP2009162659A (en) * 2008-01-08 2009-07-23 Hexagon Metrology Kk Three-dimensional shape measuring instrument
JP2009204425A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Pulstec Industrial Co Ltd Three-dimensional shape measuring device and method
US20110292406A1 (en) * 2008-10-28 2011-12-01 3Shape A/S Scanner with feedback control
JP2015010959A (en) * 2013-06-28 2015-01-19 三菱重工業株式会社 Inspection apparatus, inspection method and program

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