JP2961413B1 - レーザ投影法による計測器から被計測物までの非接触による前後移動距離計測方法 - Google Patents
レーザ投影法による計測器から被計測物までの非接触による前後移動距離計測方法Info
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Abstract
置関係を把握したものを、その後の被計測物が計測器に
対して前後方向へ移動する距離を計測するのもである。 【解決手段】 被計測物、計測器間の設定離間距離が変
化する被計測物が、計測器に対して離接する移動量の計
測方法であって、移動前の被計測物と、計測器との離間
距離を基準値として、被計測物に照射する平行レーザ光
の反射光の一部を、計測器のCCD素子が捕らえ、捕ら
えた反射光の不定形粒状集合紋様(スペックルパター
ン)中、任意選択した複数の粒状紋様の各々重心点を結
ぶ距離を採択し、該採択距離と、前記離間距離を1対1
の関係に設定し、計測器におけるCCDカメラの光軸方
向の前あるいは後方向に移動する被計測物と、移動する
該計測物のレーザ反射光における前記不定形粒状集合紋
様の各々の大形あるいは小形に相似移形による前記採択
距離の変化倍率により、被計測物の基準値からの移動量
を演算により計測値を表示することができるようにし
た。
Description
して計測器に対して前後動する被計測物の移動量を非接
触で計測する計測方法に関するものである。
し、反射光である不定形粒状集合紋様(スペックルパタ
ーンと称されている。)の一部をCCDカメラで撮像
し、これを標識として、演算処理することにより、CC
Dカメラと被計測物とを結ぶ線上の前後方向の移動量を
測定値として出力表示するものである。
計測する方式としては、被計測物に既知のマークや標識
を付加し、CCDカメラで撮影されたマークや標識の縮
尺・拡大寸法からCCDカメラより被計測物までの距離
を計測するものがある。
計測物に照射し、CCDカメラでビーム径を撮影するこ
とにより、径の変化から被計測物までの距離を計測する
ものもある。
方法があり、例えば被計測物にレーザ光を照射し、反射
光を受光するまでの時間から距離を計測するものが知ら
れている。
おいて、特別なマークや標識を被計測物に付加する必要
があり、また、レーザビーム径による計測方法は、光の
回析現象によりビーム輪郭が明確にならず、これらをレ
ンズで補正するために光学系が複雑化する。
れ、光や電波は伝播速度が30万キロ/秒と早く、数メ
ートル以内の距離測定には実用的ではない。
なされたもので、その目的とするところは、被計測物に
照射されたレーザ反射光の解析により、計測器から被計
測物までの移動距離を非接触で正確に計測する方法を提
供することにある。
計測物までの正確な位置関係を把握したものを、その後
の被計測物が計測器に対して前後方向へ移動する距離を
計測する方法を提供するものである。
めに、本発明の計測方法は、計測器に対して離接する被
計測物の移動量を計測する方法にあって、移動前の被計
測物と計測器との離間距離を基準値として、被計測物に
照射する平行レーザ光の反射光の一部を、計測器のCC
Dカメラで捕らえ、捕らえた反射光の不定形粒状集合紋
様(スペックルパターン)のうち、任意に選択した複数
の粒状紋様の各々の重心点を結ぶ距離を採択し、該採択
した重心間距離と、前記基準値の離間距離を1対1の関
係に設定し、計測器におけるCCDカメラの光軸方向の
前あるいは後方向に移動した被計測物のレーザ反射光に
おける前記不定形粒状集合紋様の重心点間の距離を算出
し、移動前の前記重心点間距離と移動後の前記重心点間
の距離の変化倍率により、被計測物の基準値からの移動
量を演算することを特徴とする。
を照射した場合に、その反射光に現れる数多の不定形粒
状集合紋様(スペックルパターン)を利用し、無数の該
不定形粒状集合紋様のうち、少なくとも、2粒の任意の
粒状紋様を選択し、これらの粒状紋様を結ぶ最短距離が
被計測物の移動に伴って変化することに鑑み、その変化
率によって、被計測物の移動距離を計測するものであ
る。
たレーザ光を照射すると、該レーザ光は反射し、その反
射光をCCDカメラで撮像すると、反射光は照射された
被計測物の表面の粗面状態に基づき、多数の不定形な粒
状の集合紋様を呈する。この不定形粒状集合紋様は一般
にスペックルパターンとよばれる。
クルパターン)は、レーザ光照射体が透光物質あるいは
極超鏡面物質以外は被照射体の物性に係りなく、また、
物性に関係ない集合紋様を顕出する。これは、前記した
ように反射面の面粗度に大きく影響されるとも考えら
れ、また、他方では表面の分子構造にも由来するもので
はなかろうかとの考察もあるが、実質的には不定形粒状
集合紋様ならびに箇々の単独粒状紋は何を表明している
のかについては未だに解明されていない。いずれにして
も前記非反射物質を除く反射体の物性に係わらず、ある
特殊な系態のパターンを顕出する。
は、レーザ光の照射位置が移動すれば、これに伴う反射
面の移動によりこれら紋様のすべてが変わる無二の形態
であるが、照射位置を原位置に復帰させれば前回と同一
紋様を再現する性質があり、これら再現は経時的に変わ
るものではない。
様は通常、そのままでは目視することはできないので、
この反射光をCCDカメラで捕らえ、目視を必要とする
場合にあってはこれを画像化するとともに、通常はこれ
を数値化して目的の表示手段で表示している。
光波長、ビーム径および被計測物と前記不定形粒状集合
紋様を撮像するCCDカメラの距離等による。
ーム径は適宜な面積を有する平行光で、且つ、レンズを
装着しないことを条件として、不定形粒状集合紋様16
の個々のうち、比較的存在性が明確な複数の紋様、詳し
くは、少なくとも2箇の単独粒状紋16a、16aを画
像処理装置13に選択させ、各々の個体紋様の重心点
2、2を選定させるとともに、各々の重心点2、2間の
最短距離を結ぶ線3を形成させ、この線3の長さ、すな
わち、重心点間距離を数値「1」と設定する。
らの反射光を捕らえる計測器におけるCCDカメラ12
との距離を正確に認識し、この距離を「1」と設定し、
被計測物4の移動前の位置における、CCDカメラ12
と被計測物4間の距離「1」と、前記複数の粒状紋重心
点2,2間を設定「距離1」とを1対1の正比例関係を
設定する。
ら、被計測物4とCCDカメラ12との距離に変化が生
じた際、すなわち、被計測物4がCCDカメラ12の視
野方向における前後のいずれかの方向に移動した際に、
前記単独の粒状紋16a間の距離も増大あるいは縮小す
る。この距離の変化率は被計測物4とCCDカメラ12
間の移動距離に正比例する。
動であってもCCDカメラが捕らえた紋様間の距離の変
化を正確に認識し、かつ、これを表示できるので、CC
Dカメラ12に対し被計測物4の実質計測不可能な微移
動であってもこれを数値的に計測することができるもの
である。
物の移動量を計測するために用いるレーザ光の反射光を
認識する計測器の基本概念のブロック図で、符号11は
レーザ投光器、12はCCDカメラ、12aは暗視筒、
13は画像処理装置、14は記憶装置、15は表示装
置、16は不定形粒状集合紋様、16a単独の粒状紋を
示すものである。
その反射光6をCCDカメラ12で撮像し、これを表示
装置に明暗輝度斑点模様として顕した不定形粒状集合紋
様画像を通常カメラで撮影したものの複写で示すもので
ある。
位置関係の説明図を示すものである。
の計測時の実施例を順を追って示すもので、図4は被計
測物4の移動開始前の基本位置関係状態にある不定形粒
状集合紋様16画像を示すものである。
CCDカメラ12側に3/4距離接近した状態時にある
不定形粒状集合紋様16画像を示すものである。
CCDカメラ12側に1/2距離まで接近した状態時に
ある不定形粒状集合紋様16画像を示すものである。
における前後方向への被計測物の移動量をその微細状態
から大移動まで、移動量の計測規模の範囲を大きく採る
ことができ、かつ、ミクロ単位の微細移動まで計測する
ことができるものである。
を、該CCDカメラが捕らえたレーザ反射光の不定形粒
状集合紋様ならびに単独の粒状紋の大小移行の変化を各
重心間の距離の変化を認識するものであるから、微細な
変化をも的確に捕らえることができる効果あるものであ
る。
を基準にしているので被計測物の移動により不定形粒状
集合紋様にずれ生じても、該不定形粒状集合紋様に採択
した粒状紋が残っている限り、測定値に誤差が生じな
い。
レーザ光の反射光を認識する計測器の基本概念のブロッ
ク図
をCCDカメラで撮像し、これを表示装置に明暗輝度反
転模様として顕した不定形粒状集合紋様画像を通常カメ
ラで撮影したものの複写で示すものである
明図
にある不定形粒状集合紋様画像を示すものである
メラ側に3/4距離接近した状態時にある不定形粒状集
合紋様画像を示すものである
メラ側に1/2距離まで接近した状態時にある不定形粒
状集合紋様画像を示すものである
Claims (1)
- 【請求項1】 計測器に対して離接する被計測物の移動
量を計測する方法にあって、 移動前の被計測物と計測器との離間距離を基準値とし
て、被計測物に照射する平行レーザ光の反射光の一部
を、計測器のCCDカメラで捕らえ、捕らえた反射光の
不定形粒状集合紋様(スペックルパターン)のうち、任
意に選択した複数の粒状紋様の各々の重心点を結ぶ距離
を採択し、該採択した重心間距離と、前記基準値の離間
距離を1対1の関係に設定し、計測器におけるCCDカ
メラの光軸方向の前あるいは後方向に移動した被計測物
のレーザ反射光における前記不定形粒状集合紋様の重心
点間の距離を算出し、移動前の前記重心点間距離と移動
後の前記重心点間の距離の変化倍率形に相似移形による
前記採択距離の変化倍率により、被計測物の基準値から
の移動量を演算することを特徴とする、レーザ投影法に
よる計測器から被計測物までの非接触による前後移動距
離計測方法。
Priority Applications (1)
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JP12292798A JP2961413B1 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | レーザ投影法による計測器から被計測物までの非接触による前後移動距離計測方法 |
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JP12292798A JP2961413B1 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | レーザ投影法による計測器から被計測物までの非接触による前後移動距離計測方法 |
Publications (2)
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JPH11304423A JPH11304423A (ja) | 1999-11-05 |
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CN109631771A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-16 | 西安联创兴科测控科技有限公司 | 基于多靶标图像处理的裂缝动态变化传感器及裂缝测量方法 |
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JP2009128084A (ja) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Toyo Seiki Seisakusho:Kk | 被計測物の表面ならびにレーザ反射光による粒状斑点模様の同時撮像方法とその装置 |
US9014848B2 (en) * | 2010-05-20 | 2015-04-21 | Irobot Corporation | Mobile robot system |
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1998
- 1998-04-16 JP JP12292798A patent/JP2961413B1/ja not_active Expired - Fee Related
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