JP4171728B2 - Three-dimensional shape measurement device - Google Patents

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本発明は、レーザ光放射器から対象物に向けてレーザ光を放射して同対象物の表面に光スポットを形成するとともに、同対象物の表面からの反射光を用いて同対象物の表面の3次元形状を測定する3次元形状測定装置に関する。 The present invention is to form a light spot on the surface of the object by radiating laser light to the object from the laser light emitter, the surface of the object using the reflected light from the surface of the object about three-dimensional shape measuring device for measuring the three-dimensional shape.

従来、この種の装置は、異なる対象物の表面の反射率の違い、同一の対象物であっても位置の違いなどによる反射率の違いにより、反射光の光量が変化して測定精度が悪くなることを防止するために、対象物からの反射光の光量が所定の光量となるようにレーザ光放射器から放射されるレーザ光の光量を制御していた。 Conventionally, this type of device, different difference in reflectance of the surface of the object, the difference in reflectance due to the difference of position even with the same object, poor measurement accuracy the amount of reflected light is changed in order to prevent to become, the amount of reflected light from the object was to control the amount of laser light emitted from the laser light emitter so as to have a predetermined light amount. 例えば、下記特許文献1に示されている3次元形状測定装置においては、対象物からの反射光の光量を受光器によって検出し、同検出された反射光の光量が所定の光量となるように、同検出された反射光の光量に基づいてレーザ光放射器から放射されるレーザ光の光量をフィードバック制御していた。 For example, as in the three-dimensional shape measurement device shown in Patent Document 1, the amount of reflected light from the object is detected by the light receiver, the light amount of the detected reflected light becomes a predetermined light quantity had the amount of laser light emitted from the laser light emitter based on the amount of the detected reflected light and feedback control. すなわち、受光器によって検出された反射光の光量が所定の光量より小さい場合には、レーザ光放射器から放射されるレーザ光の光量を増加するように制御し、受光器によって検出された反射光の光量が所定の光量より大きい場合には、レーザ光放射器から放射されるレーザ光の光量を減少するように制御していた。 That is, when the amount of reflected light detected by the light receiver is smaller than the predetermined light amount is controlled to increase the amount of laser light emitted from the laser light emitter, reflected light detected by the light receiver If the light quantity of larger than a predetermined light amount, has been controlled so as to reduce the amount of laser light emitted from the laser light emitter.
特開平11−38511号公報 JP-11-38511 discloses

しかしながら、このようなフィードバック制御においては、対象物の表面に設けられた貫通孔および深さの深い孔部を測定する際、これらの孔部からの反射光が極めて小さくなるため、レーザ光放射器から放射されるレーザ光の光量は略最大に制御される。 However, in such a feedback control, when measuring a deep hole with the through-hole and the depth was provided on the surface of the object, the reflected light from these holes is extremely small, the laser light emitter the amount of the laser light emitted from the is controlled to substantially maximum. 例えば、図3に示されるように、対象物の表面上を図示左側から図示右側に向けて走査されるレーザ光の光スポットが、対象物の表面に設けられた孔部の一方の周縁部Aを通過した場合、図5(A)に示すように、対象物からの反射光の光量は極めて小さくなる。 For example, as shown in FIG. 3, the light spot of the laser light scanned toward the upper surface of the object from the left side to the right side is one of the peripheral portion A of the hole provided on the surface of the object when passing through the, as shown in FIG. 5 (a), the amount of reflected light from the object is extremely small. この場合、対象物からの反射光の光量を所定の光量とするため、図5(B)に示すように、前記フィードバック制御によりレーザ光放射器から放射されるレーザ光の光量は略最大となる。 In this case, since the amount of light a predetermined amount of reflected light from the object, as shown in FIG. 5 (B), the amount of the laser light emitted from the laser light emitter by the feedback control becomes substantially maximum .

そして、レーザ光放射器から放射されるレーザ光の光量が略最大の状態で光スポットが、同孔部の他方の周縁部Bを通過した場合、対象物から突然、極めて大きな光量の反射光が生じる。 The light spot light amount of the laser light is at approximately maximum state emitted from the laser light emitter is, when passing through the other of the peripheral edge B of the hole, suddenly from the object, reflected light of extremely large quantity of light occur. この場合、前記フィードバック制御は、この極めて大きな反射光の光量に基づいて行われるため、レーザ光放射器から放射されるレーザ光の光量が安定せずハンチングが生じる(図5(B)参照)。 In this case, the feedback control is to be done based on the amount of the very large reflected light amount of the laser light emitted from the laser beam emitter is hunting unstable occurs (see FIG. 5 (B)). この結果、対象物からの反射光の光量も安定せず(図5(A)参照)、同孔部の周縁部の形状が精度良く測定できないという問題があった。 As a result, the amount of reflected light from the object is also unstable (see FIG. 5 (A)), the shape of the peripheral portion of the hole there is a problem that can not be measured accurately.

本発明は前記問題に対処するためなされたもので、その目的は、対象物の表面に設けられた孔部に放射するレーザ光の光量を制御して、対象物の表面に設けられた孔部の周縁部の形状を精度良く測定することができる3次元形状測定装置を提供することにある。 The present invention has been made to deal with the problems, and its object is to control the amount of laser light to be emitted in a hole portion provided on the surface of an object, the hole provided on the surface of the object and to provide a three-dimensional shape measuring apparatus capable of accurately measuring the shape of the peripheral portion of the.

前記目的を達成するため、本発明の特徴は、対象物に向けてレーザ光を放射して同対象物の表面に光スポットを形成するレーザ光放射器を備え、対象物の表面からの反射光を用いて同対象物の表面の3次元形状を測定する3次元形状測定装置において、対象物からの反射光の光量を検出する光量検出器と、光量検出器によって検出された反射光の光量に基づいて対象物からの反射光の光量が所定の光量となるように、レーザ光放射器から放射されるレーザ光の放射光量をフィードバック制御する光量制御手段と、光量検出器によって検出された反射光の光量に基づいて、同反射光の光量が所定値より小さくなったことを判定する光量判定手段と、光量判定手段によって前記反射光の光量が所定値より小さくなったことが判定されたとき、光量 To achieve the above object, the present invention comprises a laser light emitter that forms a light spot on the surface of the object by radiating laser light toward the object, the reflected light from the surface of the object in the three-dimensional shape measuring apparatus for measuring a three-dimensional shape of the surface of the object using a light amount detector for detecting the amount of reflected light from the object, the light intensity of the detected reflected light by the light amount detector as the amount of reflected light from the object becomes a predetermined light amount based, light amount control means for feedback controlling the emitted light quantity of the laser beam emitted from the laser light emitter, reflected light detected by the light amount detector based on the amount of light, when the light quantity of the reflected light is determined that becomes smaller than the predetermined value by the light amount determining means and the light amount determining means for determining that the amount of the reflected light is smaller than a predetermined value, the amount of light 御手段によるフィードバック制御に代えて、前記フィードバック制御時におけるレーザ光放射器から放射されていたレーザ光の放射光量に略一致するようにレーザ光放射器から放射されるレーザ光の放射光量を一定に制御する切替制御手段とを設けたことにある。 Instead of the feedback control by the control unit, the constant radiation of the laser beam emitted from the laser beam emitter to substantially coincide with the emitted light amount of the laser beam that has been emitted from the laser beam emitter when the feedback control in the provision of the control for switching control means.

この場合、例えば、前記光量制御手段は、光量検出器によって検出された反射光の光量に基づいて対象物からの反射光の光量が所定の光量となるように、レーザ光放射器から放射されるレーザ光の放射光量を制御するための第1光量制御信号であって、前記放射光量を表す第1光量制御信号を生成する第1光量制御信号生成手段を有し、同生成した第1光量制御信号に応じてレーザ光放射器を駆動制御するものであり、前記光量判定手段は、前記生成された第1光量制御信号を用いて、光量検出器によって検出された反射光の光量が所定値より小さくなったことを判定するようにするとよい。 In this case, for example, the light quantity control means, so that the amount of light reflected from the object based on the amount of reflected light detected by the light amount detector becomes a predetermined light quantity is emitted from the laser beam emitter a first light quantity control signal for controlling the emitted light quantity of the laser beam, having a first light quantity control signal generating means for generating a first light quantity control signal representing the radiation light amount, the first light quantity control that the product is intended for driving and controlling the laser light emitter in response to the signal, the light amount determining means uses the first light quantity control signal the generated light amount of the reflected light detected by the light amount detector than a predetermined value it may be configured to determine that was reduced. また、前記光量判定手段は、例えば、光量検出器によって検出された反射光の光量を入力して、同入力した反射光の光量が所定値より小さくなったことを判定するようにしてもよい。 Further, the light amount determining means, for example, by entering the amount of the detected reflected light by the light amount detector, it may be determined that the amount of reflected light the input is smaller than a predetermined value. すなわち、前記光量判定手段は、対象物の表面に設けられた孔部を検出する機能を有しているものであればよい。 That is, the light amount determining means, as long as it has a function of detecting a hole provided in the surface of the object.

このように構成にした本発明によれば、対象物からの反射光の光量が所定の光量となるように、同反射光の光量に基づいて対象物の表面に放射されるレーザ光の光量をフィードバック制御する。 According to the present invention which is thus constituted, as the amount of reflected light from the object becomes a predetermined light amount, the light amount of the laser light radiated on the surface of the object based on the amount of the reflected light to feedback control. そして、対象物からの反射光の光量が所定値より小さい場合には、前記フィードバック制御に代えて、前記フィードバック制御時における前記レーザ光放射器から放射されていたレーザ光の放射光量に略一致するような一定の光量でレーザ光を放射させるようにした。 When the amount of reflected light from the object is smaller than a predetermined value, instead of the feedback control, substantially coincides with the emitted light amount of the laser beam that has been emitted from the laser beam emitter when the feedback control the laser light so as to emit at a constant amount of light, such as. このため、レーザ光の光スポットが、対象物からの反射光の光量が所定値より小さい部分、例えば、貫通孔、深い孔などの孔部を通過している最中もレーザ光の放射光量は、極めて大きな光量とならず、レーザ光の光スポットが前記孔部を通過して対象物の表面に位置した場合、同表面からの反射光は、前記所定の光量となる。 Therefore, the light spot of the laser beam, part quantity of the reflected light from the object is smaller than a predetermined value, for example, through-holes, the emitted light amount also laser light while passing through the hole portion such as deep holes , not a very large amount of light, when the light spot of the laser beam is positioned on the surface of the object through the hole, light reflected from the surface, a predetermined amount of light. これにより、前記光量のフィードバック制御が円滑に再開されるようになり、対象物からの反射光がハンチングせず安定する。 This makes it so that the feedback control of the amount of light is smoothly restarted, the reflected light from the object is stabilized without hunting. この結果、前記対象物からの反射光の光量が所定値よい小さい部分の周縁部、例えば、前記孔部の周縁部の形状を良好に測定することができる。 As a result, the peripheral portion of the predetermined value may small portion light quantity of the reflected light from the object, for example, it is possible to satisfactorily measure the shape of the periphery of the hole.

また、本発明の他の特徴は、例えば、前記光量制御手段が、光量検出器によって検出された反射光の光量に基づいて対象物からの反射光の光量が所定の光量となるように、レーザ光放射器から放射されるレーザ光の放射光量を制御するための第1光量制御信号であって、前記放射光量を表す第1光量制御信号を生成する第1光量制御信号生成手段を有し、同生成した第1光量制御信号に応じてレーザ光放射器を駆動制御するものであり、前記切替制御手段を、光量判定手段によって前記反射光の光量が前記所定値より小さいことが判定されないときに第1光量制御信号を入力して、同第1光量制御信号の平均値または中央値を第2光量制御信号として生成する第2光量制御信号生成回路と、光量判定手段によって前記反射光の光量が前記所定 Another feature of the present invention, for example, as the light amount control means, the amount of reflected light from the object becomes a predetermined light quantity based on the amount of detected reflected light by the light amount detector, a laser a first light quantity control signal for controlling the emitted light quantity of the laser light emitted from the light emitter has a first light quantity control signal generating means for generating a first light quantity control signal representing the radiation light amount, It is intended for driving and controlling the laser light emitter according to the first light quantity control signal the generating, the switching control means, when it is not judged that the light amount of the reflected light is smaller than the predetermined value by the light amount determining means enter the first light quantity control signal, a second light quantity control signal generating circuit for generating a mean or median of the first light quantity control signal as the second light quantity control signal, light quantity of the reflected light by the light amount determining means the predetermined より小さいことが判定されたとき、第1光量制御信号に代えて第2光量制御信号をレーザ光放射器に出力する切替手段とで構成したことにある。 When it is judged smaller, it lies in the construction in the switching means for outputting a second light quantity control signal to the laser light emitter in place of the first light quantity control signal.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、対象物からの反射光の光量が所定値より小さいと判定されたとき、第1光量制御信号に代えて第2光量制御信号によりレーザ光放射器から放射されるレーザ光の光量を制御するようにしている。 According to another feature of the present invention thus configured, when the amount of reflected light from the object is determined to be smaller than the predetermined value, the laser light by the second light quantity control signal in place of the first light quantity control signal so as to control the amount of laser light emitted from the radiator. 第2光量制御信号は、前記反射光の光量が前記所定値より小さいことが判定されないときの第1光量制御信号の代表値であり、例えば同第1光量制御信号の平均値、中央値または高頻度値などの第1光量制御信号に略等しい値である。 Second light quantity control signal, said a representative value of the first light quantity control signal when the amount of reflected light is not determined to be less than the predetermined value, for example, an average value of the first light quantity control signal, median or high it is substantially equal to the first light quantity control signal such as a frequency value. なお、高頻度値とは、発生頻度の最も高い値の近傍の値を示す。 Incidentally, the high frequency value indicates a value in the vicinity of the highest value of the occurrence frequency. すなわち、対象物における前記反射光の光量が所定値より小さい部分に、同部分以外の部分に放射されたレーザ光の光量に略等しい光量のレーザ光を放射するようにしている。 That is, as the light amount of the reflected light in the object is a small portion than a predetermined value, emits laser light of approximately equal amount to the amount of laser light emitted in a portion other than the portion. このため、レーザ光の光スポットが、対象物の前記反射光の光量が所定値より小さい部分を通過して、同対象物の反射光の光量が所定値より小さい部分以外の部分に位置した場合、同位置からの反射光の光量は、前記対象物の前記反射光の光量が所定値より小さい部分より前の部分からの反射光の光量に略等しくなる。 Therefore, when the light spot of the laser beam, the light quantity of the reflected light of the object passes through the lower portion than the predetermined value, the amount of reflected light of the same object located in a portion other than the small portion than a predetermined value , the amount of reflected light from the same position, the light quantity of the reflected light of the object is substantially equal to the amount of reflected light from the part before the lower portion than a predetermined value. これにより、前記光量のフィードバック制御がより円滑に再開されるようになり、対象物からの反射光がハンチングせずより安定する。 This makes it so that the feedback control of the amount of light is more smoothly resume, more stable without hunting reflected light from the object. この結果、前記対象物からの反射光の光量が所定値より小さい部分の周縁部の形状をより良好に測定することができる。 As a result, it is the amount of reflected light from the object to better measure the shape of the peripheral edge of the small portion than a predetermined value.

また、本発明の他の特徴は、前記切替制御手段は、例えば、前記反射光の光量が前記所定の光量に略一致するように制御するための制御値を予め記憶しており、同制御値を用いてレーザ光放射器から放射されるレーザ光の放射光量を一定に制御するようにしたことにある。 Another feature of the present invention, the switching control means, for example, the amount of reflected light is prestores a control value for controlling so as to substantially coincide with the predetermined amount, the control value in that so as to control the constant radiation of the laser beam emitted from the laser light emitter used. これによれば、切替制御手段は予め設定される制御値に基づいてレーザ光放射器から放射されるレーザ光の放射光量を一定に制御できるため、切替制御手段の構成を簡単にすることができる。 According to this, the switching control means can be controlled to a constant radiation amount of the laser light emitted from a preset laser light emitter based on the control value, it is possible to simplify the structure of the switching control means . この結果、3次元形状測定装置の構成を簡単にできる。 As a result, it can be simplified configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus.

以下、本発明に係る3次元形状測定装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。 It will be described below with reference to the accompanying drawings, an embodiment of a three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention. 図1は、測定の対象となる対象物OBにレーザ光を照射して、同対象物からの反射光に基づいて同対象物の3次元表面形状を測定する3次元形状測定装置の全体概略図である。 1, by irradiating a laser beam to the object OB to be measured, the overall schematic diagram of a three-dimensional shape measuring apparatus for measuring a three-dimensional surface shape of the object based on the reflected light from the object it is.

この3次元形状測定装置は、レーザ光源11およびコリメートレンズ12などからなるレーザ光放射器10を備えている。 The three-dimensional shape measuring apparatus includes a laser beam emitter 10 made of a laser light source 11 and collimating lens 12. レーザ光源11は、半導体レーザなどで構成されており、レーザ光をコリメートレンズ12に向けて放射する。 The laser light source 11 is configured by a semiconductor laser, it emits toward the laser beam to the collimator lens 12. コリメートレンズ12は、対象物OBの表面に小さな光スポットを形成するために、レーザ光源11から放射されたレーザ光を平行光にする。 Collimator lens 12, to form a small light spot on the surface of the object OB, to parallel light laser beam emitted from the laser light source 11. このレーザ光放射器10には、レーザ駆動回路13が接続されており、このレーザ駆動回路13によりレーザ光源11の作動が制御される。 The laser beam emitter 10 is a laser driving circuit 13 is connected, actuation of the laser light source 11 is controlled by the laser driving circuit 13.

コリメートレンズ12によって平行光にされたレーザ光の進路には、対象物OBの表面に形成される光スポットの位置を変更して対象物OBの表面を同光スポットで走査するための走査用光学系14が設けられている。 The path of the collimating lens 12 the laser light collimated by the object scanning optics for scanning by changing the position of the light spot formed on the surface of the OB the surface of the object OB at the same light spot system 14 is provided. 走査用光学系14は、レーザ光を反射する複数のミラー、複数のミラーのうちのいずれかを回動させる電動モータ、同電動モータの回転角を検出する回転角センサなどを備えている。 Scanning optical system 14 includes a plurality of mirrors for reflecting the laser beam, an electric motor for rotating one of a plurality of mirrors, and the rotation angle sensor for detecting a rotational angle of the electric motor. そして、回転角センサによる検出信号は後述するコントローラ60に供給され、電動モータが前記検出信号を用いてコントローラ60によって回転制御されて、ミラーの回動によりレーザ光の反射方向が変更されて、光スポットが対象物OBの表面を2次元的(X軸方向及びY軸方向)に走査するようになっている。 The signal detected by the rotation angle sensor is supplied to the controller 60 to be described later, the electric motor is controlled to rotate by the controller 60 using the detection signal, the reflection direction of the laser beam is changed by the rotation of the mirror, the light spot is made to scan the surface of the object OB on the two-dimensional (X-axis direction and the Y-axis direction).

また、この3次元形状測定装置は、結像レンズ21及びラインセンサ22も備えている。 Further, the three-dimensional shape measurement device also comprises an imaging lens 21 and the line sensor 22. 結像レンズ21は、対象物OBからの反射光をラインセンサ22上に結像する。 An imaging lens 21 images the reflected light from the object OB on the line sensor 22. ラインセンサ22は、CCDなどの複数の受光素子を一列に配置して長尺状に構成されており、レーザ光源11から走査用光学系14を介した対象物OBの光スポットまでの距離を、複数の受光素子のうちで対象物OBからの反射光を受光した受光素子の位置により検出するものである。 The line sensor 22 is arranged a plurality of light receiving element such as CCD in a row are configured in an elongated shape, the distance from the laser light source 11 to the light spot of the object OB through the scanning optical system 14, and it detects the position of the light receiving element receives light reflected from the object OB among the plurality of light receiving elements. 具体的には、前記距離が長い場合には、ラインセンサ22の図示上部に位置する受光素子が反射光を受光する。 Specifically, when the distance is long, the light receiving element positioned in the drawing the upper part of the line sensor 22 receives the reflected light. また、前記距離が短い場合には、ラインセンサ22の図示下部に位置する受光素子が反射光を受光する。 Further, when the distance is short, the light receiving element located to the illustrated lower portion of the line sensor 22 receives the reflected light.

このラインセンサ22は、結像レンズ21の光軸に対して所定の角度で傾斜して配置されており、同ラインセンサ22に受光される反射光の一部が所定の方向に反射するようになっている。 The line sensor 22 is disposed to be inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis of the imaging lens 21, such that a portion of the reflected light received in the line sensor 22 is reflected in a predetermined direction going on. また、ラインセンサ22には、センサ信号取出し回路23が接続されている。 Further, the line sensor 22, the sensor signal output circuit 23 is connected. センサ信号取出し回路23は、ラインセンサ22の各受光素子から反射光の受光量を表す信号を順次取出してコントローラ60に供給する。 Sensor signal extraction circuit 23 supplies to the controller 60 sequentially retrieves the signal representing the received light amount of the reflected light from the respective light receiving elements of the line sensor 22. ラインセンサ22にて反射する対象物OBからの反射光の光軸上には、フォトディテクタ31が設けられている。 On the optical axis of the reflected light from the object OB reflected by the line sensor 22, the photodetector 31 is provided.

フォトディテクタ31は、ラインセンサ22から反射される反射光を受光して同受光した光量に対応する受光信号に変換する光量検出器である。 Photodetector 31 is a light quantity detector for converting the light reflected from the line sensor 22 on the light receiving signal corresponding to the to the amount of received light obtained by the light receiving. フォトディテクタ31は、長尺の直方体状に形成した基板上に、長尺状の方形に形成されてフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォト抵抗などのいずれかからなる光学センサ素子(図示せず)を固着させたものである。 Photodetector 31 has, on a substrate formed in a rectangular parallelepiped shape elongated, thereby fixing the photo diode is formed in an elongated shape of a square, a phototransistor, optical sensor element consisting of either a photo-resistance (not shown) those were. この光学センサ素子は、ラインセンサ22の受光面に対向して、同ラインセンサ22を構成する全ての受光素子からの反射光を受光できるように構成され、前記長尺方向はラインセンサ22を構成する複数の受光素子の配列方向に対応している。 The optical sensor element faces the light receiving surface of the line sensor 22, is configured to receive the reflected light from all the light receiving elements included in the same line sensor 22, the long direction constitute a line sensor 22 It corresponds to the array direction of the plurality of light receiving elements for.

フォトディテクタ31には、増幅回路32を介してレーザ光量補正回路33が接続されている。 The photodetector 31, the laser light amount correction circuit 33 is connected via an amplifier circuit 32. 増幅回路32は、フォトディテクタ31から出力される受光信号を増幅してレーザ光量補正回路33に出力する。 Amplifier circuit 32 amplifies and outputs a light reception signal output from the photodetector 31 in the laser light amount correction circuit 33. レーザ光量補正回路33は、フォトディテクタ31によって検出されたラインセンサ22による反射光の光量に応じた第1光量制御信号をマイクロプロセッサユニット40および、後述するセレクタ50を介してレーザ駆動回路13に出力する。 Laser light amount correction circuit 33 outputs a first light quantity control signal corresponding to the amount of the reflected light by the line sensor 22 which is detected by the photodetector 31 the microprocessor unit 40 and, to the laser driving circuit 13 via the selector 50 to be described later . この第1光量制御信号は、対象物OBからの反射光の光量が所定の光量となるようにレーザ光源11から放射されるレーザ光の光量をフィードバック制御するための制御信号である。 The first light quantity control signal is a control signal for feedback controlling the amount of laser light emitted from the laser light source 11 as the amount of reflected light becomes a predetermined amount of light from the object OB. また、所定の光量とは、ラインセンサ22によって前記反射光が良好に受光されるために必要な光量である。 Further, the predetermined amount is a light amount necessary for the reflected light is satisfactorily received by the line sensor 22.

具体的には、レーザ光量補正回路33は、予め設定される所定の基準反射光量とフォトディテクタ31により検出された前記反射光の光量との光量差を計算し、レーザ光源11から放射される現在の放射光量を制御している第1光量制御信号に前記計算した光量差を加算することにより、第1光量制御信号を前記光量差に応じて補正して新たな第1光量制御信号を生成し出力する。 Specifically, laser light amount correction circuit 33 calculates the light amount difference between the light intensity of the detected the reflected light by a predetermined reference reflected light amount and the photodetector 31 that is set in advance, the current emitted from the laser light source 11 by adding the light amount difference which the computed first light quantity control signal controlling the emitted light quantity, the first light quantity control signal is corrected in accordance with the light amount difference generates a new first light quantity control signal output to. ここで基準反射光量とは、前記したラインセンサ22によって前記反射光が良好に受光されるために必要な光量である。 Here, the reference amount of reflected light and is a light amount necessary for the reflected light is satisfactorily received by the line sensor 22 described above. すなわち、第1光量制御信号は、前記反射光の受光量が所定の基準反射光量よりも小さければ、レーザ光源11から放射されるレーザ光の光量をその光量差に応じて増加させた信号となり、前記反射光の受光量が所定の基準反射光量よりも大きければ、レーザ光源11から放射されるレーザ光の光量をその光量差に応じて減少させた信号となる。 That is, the first light quantity control signal, said if an amount of received reflected light is smaller than the predetermined reference reflected light amount, a signal obtained by increasing accordingly the amount of laser light emitted from the laser light source 11 to the light amount difference, if the received light amount of the reflected light is greater than the predetermined reference reflected light amount becomes a signal reduced in accordance with light amount of the laser beam emitted from the laser light source 11 to the light amount difference.

マイクロプロセッサユニット40は、CPU、ROM、RAMなどからなり、コントローラ60からの指示に従って図2のプログラムを実行してレーザ光源11から放射されるレーザ光の光量を表す第2光量制御信号を生成してセレクタ50を介してレーザ駆動回路13に出力するとともに、同セレクタ50の切替制御をする。 Microprocessor unit 40, CPU, ROM, consists RAM, etc. by executing the program of FIG. 2 to generate a second light quantity control signal representing the amount of laser light emitted from the laser light source 11 in accordance with an instruction from the controller 60 and outputs to the laser drive circuit 13 via the selector 50 Te, the switching control of the selector 50. この第2光量制御信号は、レーザ光源11から放射されるレーザ光の光量のフィードバック制御時における前記レーザ光放射器から放射されていたレーザ光の放射光量、すなわち、第1光量制御信号によって表される放射光量に略一致する一定の光量を表す制御信号である。 The second light quantity control signal, emitted light amount of the laser beam that has been emitted from the laser beam emitter when the feedback control of the light amount of the laser beam emitted from the laser light source 11, i.e., is represented by the first light quantity control signal a control signal representative of a constant amount of light that substantially matches that emitted light quantity. このマイクロプロセッサユニット40に内蔵されているRAMには、第1光量制御信号を一時的に記憶するための領域が用意されており、以降この記憶領域をメモリ40aという。 The RAM built in the microprocessor unit 40, a region for temporarily storing the first light quantity control signal are prepared, the memory area of ​​the memory 40a or later.

セレクタ50は、マイクロプロセッサユニット40に制御されてレーザ光量補正回路33から出力される第1光量制御信号とマイクロプロセッサユニット40から出力される第2光量制御信号とを切り替えて選択的にレーザ駆動回路13に出力する。 Selector 50, the first light quantity control signal and switches the second light quantity control signal outputted from the microprocessor unit 40 selectively laser drive circuit output under the control of the microprocessor unit 40 from the laser light amount correction circuit 33 and outputs it to the 13.

コントローラ60は、CPU、ROM、RAMなどからなり、作業者からの指示に従って、図示しないプログラムを実行することによりセンサ信号取出し回路33からの出力信号を入力してレーザ光源11から対象物OBの表面までの距離を測定するとともに同距離に基づいて対象物OBの表面の3次元形状を測定する。 The controller 60, CPU, ROM, etc. made of RAM, according to an instruction from the operator, the surface of the object OB from the laser light source 11 inputs an output signal from the sensor signal output circuit 33 by executing a program (not shown) thereby measuring the distance to based on the distance measuring three-dimensional shape of the surface of the object OB. これらの距離及び3次元形状の測定演算は、ラインセンサ22にて反射光を受光した受光素子の位置、すなわちラインセンサ22における反射光の受光位置に基づいて、3角測量法の原理を用いて行われる。 Measurement operation of these distances and three-dimensional shape, position of the light receiving element receives the reflected light by the line sensor 22, i.e. on the basis of the light receiving position of the reflected light in the line sensor 22, using the principle of triangulation method It takes place.

この場合、コントローラ60は、前述したように、マイクロプロセッサユニット40の作動を制御するとともに、走査用光学系14の回転角センサによる検出信号を入力して電動モータを回転させることによりミラーを回動させて、対象物OBの表面を光スポットで2次元的(X軸方向及びY軸方向)に走査する。 In this case, the controller 60, as described above, rotates a mirror by rotating to control the operation of the microprocessor unit 40 inputs the detection signal from the rotation angle sensor of the scanning optical system 14 to the electric motor by, scanning the surface of the object OB on the two-dimensionally with light spot (X-axis direction and the Y-axis direction). また、コントローラ60は、レーザ光量補正回路33の作動を制御するとともに、自動的または手動操作によりレーザ光量補正回路33に基準反射光量およびレーザ光の照射開始時の光量を設定する。 Further, the controller 60 controls the operation of the laser light amount correction circuit 33, sets the amount of light irradiation start time of automatic or manual reference to laser light amount correction circuit 33 by the operation amount of reflected light and laser light.

上記のように構成した本実施形態の作動について説明する。 Illustrating the operation of the present embodiment configured as described above. まず、作業者は、3次元形状測定装置の所定の位置に対象物OBをセットするとともに、同対象物OBの表面形状の測定をコントローラ60に指示する。 First, the operator, as well as set the object OB at a predetermined position of the three-dimensional shape measuring apparatus, and instructs the measurement of the surface shape of the object OB to the controller 60. この指示に応答してコントローラ60は、図示しないプログラムを実行して対象物OBの表面形状の測定を開始する。 The controller 60 in response to this instruction, starts measuring the surface shape of the object OB by executing a program (not shown). なお、レーザ光量補正回路33には、予め作業者により基準反射光量およびレーザ光の照射開始時の光量が設定されている。 Incidentally, in the laser light amount correction circuit 33, the amount of irradiation at the start of the reference reflected light amount and the laser light is set in advance by the operator.

さらに、コントローラ60は、マイクロプロセッサユニット40を介してセレクタ50を切替制御して、レーザ光量補正回路33をレーザ駆動回路13に接続させるとともに、図2に示す制御信号切替プログラムの実行をマイクロプロセッサユニット40に指示する。 Furthermore, the controller 60, and switch controls the selector 50 through the microprocessor unit 40, along with connecting the laser light amount correction circuit 33 to the laser drive circuit 13, a microprocessor unit to execute the control signal switching program shown in FIG. 2 to instruct the 40. また、レーザ光量補正回路33を作動させて、設定されている基準放射光量を第1光量制御信号としてレーザ駆動回路13に出力させる。 Moreover, by operating the laser light amount correction circuit 33 to output the reference radiation amount set in the laser drive circuit 13 as a first light quantity control signal. これにより、レーザ光源11は、レーザ駆動回路13により駆動されて、第1光量制御信号に対応した光量のレーザ光をコリメートレンズ12に向けて放射する。 Thus, the laser light source 11 is driven by a laser driving circuit 13, it emits toward the laser light quantity corresponding to the first light quantity control signal to the collimating lens 12. コリメートレンズ12は、レーザ光源11からのレーザ光を平行光にして走査用光学系14との協働により対象物OBの表面の所定位置に小さな光スポットを形成する。 Collimator lens 12 forms a small light spot at a predetermined position on the surface of the object OB by a laser beam into parallel light scanning optical system 14 cooperation from the laser light source 11.

この対象物OBの表面上の光スポットの形成により、同表面からレーザ光が反射され、この反射光は結像レンズ21によってラインセンサ22上に結像される。 The formation of the light spot on the surface of the object OB, the laser light is reflected from the surface, the reflected light is imaged on the line sensor 22 by the imaging lens 21. この結像は、ラインセンサ22を構成する複数の受光素子のうちの一つ若しくは少数の受光素子であって、レーザ光源11から光スポットまでの距離に対応した受光素子に対してなされる。 The imaging is a one or a small number of light receiving elements of the plurality of light receiving elements included in the line sensor 22 is made to light receiving elements corresponding to the distance from the laser light source 11 to the light spot. そして、センサ信号取出し回路23によって、前記結像すなわち反射光を受光した受光素子を表す信号がコントローラ60に供給される。 Then, the sensor signal output circuit 23, a signal representative of the light receiving element has received the imaging That reflected light is supplied to the controller 60. コントローラ60は、前記供給された信号に基づいて、レーザ光源11から対象物OBの表面の光スポットまでの距離を3角測量法の原理を用いて計算する。 The controller 60, on the basis of the supplied signal is calculated using the principle of triangulation method the distance to the light spot of the surface of the object OB from the laser source 11.

一方、コントローラ60は、走査用光学系14に指示して走査用光学系14内の電動モータを回転させることにより、同走査用光学系14内の一部のミラーを回動させて、前記光スポットを対象物OBの表面上で2次元的(X軸方向及びY軸方向)に移動させて、同対象物OBの表面を順次走査する。 On the other hand, the controller 60, by rotating the electric motor in the scanning optical system 14 instructs to scanning optical system 14, by rotating the portion of the mirror in the scanning optical system 14, the light It is moved over the surface of the object OB spot two-dimensionally (X-axis direction and the Y-axis direction), and sequentially scans the surface of the object OB. そして、コントローラ60は、走査用光学系14内の回転角センサによる検出信号を入力して、この検出信号を用いてレーザ光の照射方向(すなわち、X軸方向およびY軸方向の位置)を計算するとともに、各照射方向毎に、前述のようにして、レーザ光源11から対象物OBの表面の光スポットまでの各距離を順次計算する。 Then, the controller 60 inputs the detection signal from the rotation angle sensor in the scanning optical system 14, calculates the irradiation direction of the laser beam (ie, X-axis direction and the Y-axis direction position) using the detection signal as well as, for each irradiation direction, as described above, sequentially calculates each distance from the laser light source 11 to the light spot of the surface of the object OB. したがって、対象物OBの表面の前記走査完了後には、同対象物OBの表面を2次元的に細かく分割した各分割位置毎に、レーザ光源11から対象物OBの前記各分割位置までの各距離が全て測定される。 Therefore, after the completion of scanning of the surface of the object OB, to each divided position obtained by dividing the surface of the object OB 2-dimensionally precisely, the distances from the laser light source 11 to the respective division positions of the object OB There are all measured. そして、最後に、コントローラ60は、これらの各分割位置の各測定距離を用いて、画像処理によって対象物OBの表面の3次元画像を生成する。 Finally, controller 60 uses each of these measured distances of each divided position, to generate a three-dimensional image of the surface of the object OB by image processing.

このような各分割位置の距離の測定中、ラインセンサ22は、対象物OBの表面からの反射光を受光するとともに、同反射光の一部を反射する。 During the measurement of such distance of each divided position, the line sensor 22 is adapted to receive reflected light from the surface of the object OB, it reflects a portion of the reflected light. この反射光はフォトディテクタ31によって受光され、同フォトディテクタ31は受光した反射光の光量を表す受光信号を増幅回路32を介してレーザ光量補正回路33に出力する。 The reflected light is received by the photodetector 31, the photodetector 31 is output to the laser light amount correction circuit 33 through the amplifier circuit 32 a light reception signal representing the amount of reflected light received. レーザ光量補正回路33は、前記反射光の光量と基準反射光量との光量差を用いて第1光量制御信号を補正してマイクロプロセッサユニット40および、セレクタ50を介してレーザ駆動回路13に出力する。 Laser light amount correction circuit 33 and the microprocessor unit 40 by correcting the first light quantity control signal, via the selector 50 outputs to the laser drive circuit 13 using the light amount difference between the light intensity and the reference reflected light amount of the reflected light . レーザ駆動回路13は、同第1光量制御信号によって表される光量にてレーザ光源11からレーザ光を放射させる。 Laser drive circuit 13, to emit laser light from the laser light source 11 at the amount of light represented by the first light quantity control signal. これにより、ラインセンサ22によって受光される反射光の光量が基準光量となるように、レーザ光源11から放射されるレーザ光の光量がフィードバック制御される。 Thus, as the amount of reflected light received is the reference amount of light by the line sensor 22, the light amount of the laser beam emitted from the laser light source 11 is feedback controlled.

一方、同各分割位置の距離の測定中、マイクロプロセッサユニット40は、コントローラ60からの指示に応答して、図2に示す制御信号切替プログラムを実行する。 On the other hand, during the measurement of the distance of the respective division positions, the microprocessor unit 40, in response to an instruction from the controller 60 executes a control-signal switching program shown in FIG. この制御信号切替プログラムの各ステップの処理を、図3および図4も適宜参照しながら説明する。 The processing of each step of the control signal switching program will be described with reference FIGS. 3 and 4 as appropriate. 図3は、対象物OBの表面に設けられた孔部の周辺部を光スポットが走査される様子を示している。 3, the light spot peripheral portion of the hole provided on the surface of the object OB is shown how to be scanned. 図4(A)は、前記孔部の図示左側から右側に向けて周縁部A,Bを通過して光スポットを走査した場合の対象物OBからの反射光の光量の変化を示しており、図4(B)は、同場合のレーザ光源11から放射されるレーザ光の光量変化を示している。 FIG. 4 (A) shows the change in the amount of reflected light from the object OB in the case of scanning the light spot from the left side of the hole passes through the peripheral portion A, B toward the right side, FIG. 4 (B) shows the light intensity variation of the laser beam emitted from the laser light source 11 in the same case.

まず、マイクロプロセッサユニット40は、制御信号切替プログラムの実行をステップS10にて開始するとともに、ステップS12にて、レーザ光量補正回路33から連続的に出力される第1光量制御信号の各値の記憶の開始をメモリ40aに指令する。 First, the microprocessor unit 40, the execution of the control signal switching program as well as started in step S10, in step S12, the storage of the value of the first light quantity control signal is continuously output from the laser light amount correction circuit 33 commanding the start of the memory 40a. これにより、メモリ40aには、第1光量制御信号の値が所定のサンプリング周期で記憶される。 Thus, the memory 40a, the value of the first light quantity control signal is stored in a predetermined sampling cycle. この場合、メモリ40aの記憶領域は限られているため、記憶内容は順次更新されながら記憶される。 In this case, since the storage area of ​​the memory 40a is limited, the stored contents are stored while being sequentially updated. 次に、マイクロプロセッサユニット40は、ステップS14にて、コントローラ60からの停止命令の有無を判定する。 Next, the microprocessor unit 40, at step S14, determines whether the stop instruction from the controller 60. この判定において、コントローラ60から停止指令が入力されない限り、「No」と判定され続け、この制御信号切替プログラムの実行が続けられる。 In this determination, unless the stop command from the controller 60 is not input, it continues to be a "No" determination, the execution of this control signal the switching program is continued.

次に、マイクロプロセッサユニット40は、ステップS16にて、対象物OBの表面上を走査している光スポットが、同表面上に設けられた孔部に位置したか否かを判定する。 Next, the microprocessor unit 40 determines, in step S16, the light spot that scans the surface of the object OB is whether located in a hole portion provided on the same surface. 具体的には、前記ステップS12にて記憶した第1光量制御信号のうち、直近に記憶した第1光量制御信号の値が放射光量上限値よりも大きいか否かを判定する。 Specifically, of the first light quantity control signal stored in the step S12, it is determined whether the value of the first light quantity control signal stored most recently is larger than the emitted light quantity upper limit. ここで、放射光量上限値は、対象物OBの表面に設けられた孔部を検出するための値である。 Here, the emitted light amount upper limit value is a value for detecting a hole provided in the surface of the object OB. すなわち、対象物OBの表面に設けられた貫通孔および極めて深い孔部にレーザ光が照射された場合、図4(A)に示すように、これらの孔部からの反射光の光量は極めて小さくなる。 That is, when the laser light is irradiated into the through-holes and very deep hole provided on the surface of the object OB, as shown in FIG. 4 (A), the amount of reflected light from these holes is extremely small Become. この場合、レーザ光量補正回路33によって生成される第1光量制御信号は、略最大の光量を表す信号となる。 In this case, the first light quantity control signal generated by the laser light amount correction circuit 33 is a signal representative of the largest quantity of light substantially. したがって、この略最大の光量より僅かに小さい値を放射光量上限値として設定すれば、レーザ光源11から放射されるレーザ光の光スポットが同孔部(図3のA−B間)に位置したか否かを判定することができる。 Therefore, by setting the value slightly smaller than the amount of the substantially maximum as the radiation light amount upper limit, the laser light of the light spot emitted from the laser light source 11 is positioned in the same hole (between A-B in FIG. 3) whether it is possible to determine. 換言すれば、この放射光量上限値は、対象物OBからの反射光がラインセンサ22によって検出できないほど小さい光量となったか否かを判定するための閾値である。 In other words, the emitted light amount upper limit value is a threshold for determining whether the reflected light from the object OB becomes smaller quantity can not be detected by the line sensor 22. この放射光量上限値は、予め実験などにより求められて制御信号切替プログラムに設定されている。 The emitted light amount upper limit value is set to the control signal switching program being sought in advance by an experiment or the like. なお、この放射光量上限値を、マイクロプロセッサユニット40に予め設定しておいてもよい。 Note that the emitted light amount upper limit value may be previously set in the microprocessor unit 40.

このステップS16による判定において、第1光量制御信号の値が放射光量上限値よりも小さい場合には、「No」と判定され続けステップS14,S16の処理が繰り返し実行される。 In this determination in step S16, if the value of the first light quantity control signal is smaller than the emitted light amount upper limit value, the processing of the determined continuing step S14, S16 and "No" are repeatedly executed. この場合、光スポットは、対象物OBの表面の孔部以外の位置(図3のA−B間以外の位置)を走査していることになる。 In this case, the light spot would have to scan the position other than the hole portion of the surface of the object OB (a position other than between A-B in FIG. 3). 一方、同判定において、第1光量制御信号の値が放射光量上限値より大きい場合には、「Yes」と判定されステップS18に進む。 On the other hand, in the determination, if the value of the first light quantity control signal is greater than the radiation light amount upper limit value is determined as "Yes", the flow goes to step S18. これは、対象物OBの表面上を走査される光スポットが孔部上に位置(図3のAを越えた位置)したことを意味する。 This means that the light spot is scanned over the surface of the object OB is positioned on the hole (beyond the A in FIG. 3 position) was. 次に、マイクロプロセッサユニット40は、ステップS18にて、レーザ光量補正回路33から連続的に出力される第1光量制御信号の各値の記憶を停止させる。 Next, the microprocessor unit 40, at step S18, stopping the storage of the value of the first light quantity control signal is continuously output from the laser light amount correction circuit 33. これにより、メモリ40aには、光スポットが同孔部の周縁部Aよりも前の部分に放射されたレーザ光の光量を表す第1光量制御信号の集合が記憶されたことになる。 Thus, the memory 40a, so that the set of first light quantity control signal the light spot represents the periphery light amount of the emitted laser beam in front of the part than A in the hole portion is stored.

そして、ステップS20にて、メモリ40a内に記憶されている第1光量制御信号を用いて第2光量制御信号を生成する。 Then, at step S20, and generates a second light quantity control signal with a first light quantity control signal stored in the memory 40a. 具体的には、メモリ40a内に記憶された第1光量制御信号のサンプリングされた各値の中で、直近に記憶された値から所定の数の値を除いた各値の平均値を計算し、同計算値を第2光量指令値とする。 Specifically, to calculate the first in the sampled values ​​of the light amount control signal, the average value of each value obtained by subtracting a predetermined value number from the most recently stored value stored in the memory 40a , the same calculated value as the second light intensity command value. すなわち、この第2光量制御信号は、光スポットが孔部の周縁部Aよりも前の対象物の表面上を走査したときのレーザ光源11から放射されたレーザ光の光量の平均値を表している。 That is, the second light quantity control signal represents the average value of the light amount of the emitted laser light from the laser light source 11 when the light spot scans the surface of the object before the peripheral portion A of the hole there. この場合、最後に記憶された第1光量制御信号から所定の数の第1光量制御信号を除くのは、これらの値は、対象物OBの表面に設けられた孔部の周縁部Aにおける放射光量であり、放射光量上限値付近の第1光量制御信号の値を除外して、第2光量制御信号の精度を向上させるためである。 In this case, except the last to the first light quantity control signal from the first light quantity control signal stored predetermined number, these values, the radiation at the peripheral portion A of the hole provided on the surface of the object OB since the amount of light, to the exclusion of the value of the first light quantity control signal in the vicinity of the emitted light amount upper limit value, it is to improve the accuracy of the second light quantity control signal. なお、この第2光量制御信号の値は、メモリ40aに記憶されている第1光量制御信号のサンプリングされた各値の中央値または高頻度値であってもよい。 The value of the second light quantity control signal may be a median or high frequency value of the sampled values ​​of the first light quantity control signal stored in the memory 40a. 中央値とは、最大値と最小値とを加算して「2」で除した値、または各値を大きい順に並べたとき中央に存在する値であり、高頻度値とは、分布関数を用いて発生頻度を調べて、発生頻度の最も高い値またはその近傍の値である。 The median is a value that exists in the center when aligned the maximum value and the minimum value and the value obtained by dividing by "2" by adding or values ​​in descending order, the high frequency value, using the distribution function examine the frequency Te is the highest value or value in the vicinity of the frequency.

次に、マイクロプロセッサユニット40は、ステップS22にて、前記ステップS20にて生成した第2光量制御信号をセレクタ50に出力するとともに、ステップS24にて、セレクタ50を切替制御する。 Next, the microprocessor unit 40, at step S22, and outputs the second light quantity control signal generated by the step S20 to the selector 50, in step S24, the switching control selector 50. したがって、セレクタ50は、レーザ駆動回路13とレーザ光量補正回路33とを切断するとともに、レーザ駆動回路13とマイクロプロセッサユニット40とを接続する。 Therefore, the selector 50 is configured to cut a laser driving circuit 13 and the laser light amount correction circuit 33, to connect the laser drive circuit 13 and the microprocessor unit 40. これにより、レーザ駆動回路13は、第2光量制御信号に基づいてレーザ光源11の作動を制御する。 Thus, the laser driving circuit 13 controls the operation of the laser light source 11 based on the second light quantity control signal. この結果、図4(B)に示すように、レーザ光源11から放射されるレーザ光の光量は、瞬間的に放射光量上限値に達した後、 As a result, as shown in FIG. 4 (B), the amount of the laser beam emitted from the laser light source 11, after momentarily reached emitted light amount upper limit value,
第1光量制御信号によるフィードバック制御が中止され、第2光量制御信号による一定の光量に制御される。 Feedback control by the first light quantity control signal is stopped is controlled to a constant amount of light by the second light quantity control signal.

次に、マイクロプロセッサユニット40は、ステップS26にて、コントローラ60からの停止命令の有無を判定する。 Next, the microprocessor unit 40, at step S26, determines whether the stop instruction from the controller 60. この判定においては、コントローラ60から停止指令が入力されない限り、「No」と判定され続け、この制御信号切替プログラムの実行が続けられる。 In this determination, unless the stop command from the controller 60 is not input, continue to be a "No" determination, the execution of this control signal switching program continues. 次に、マイクロプロセッサユニット40は、ステップS28にて、孔部上を走査されている光スポットが同孔部を通過したか否かを判定する。 Next, the microprocessor unit 40, at step S28, determines whether the light spot is scanned over the hole passes through the same hole. 具体的には、レーザ光量補正回路33から出力されている第1光量制御信号の値が放射光量上限値よりも小さいか否かを判定する。 Specifically, it is determined whether or not the value of the first light quantity control signal output from the laser light amount correction circuit 33 is smaller than the emitted light quantity upper limit. この判定において、第1光量制御信号の値が放射光量上限値よりも大きい場合には、「No」と判定され続けステップS26,S28の処理を繰り返し実行する。 In this determination, if the value of the first light quantity control signal is greater than the emitted light amount upper limit value, repeatedly executes the determined continue the process of step S26, S28 and "No". この場合、光スポットは、第2光量制御信号による一定の光量によって対象物OBの表面の孔部上(図3のA−B間の位置)を走査していることになる。 In this case, the light spot would have scanned the hole in the surface of the object OB (the position between the A-B in FIG. 3) by a constant light amount by the second light quantity control signal.

一方、同判定において、第1光量制御信号の値が放射光量上限値よりも小さい場合には、「Yes」と判定されステップS30に進む。 On the other hand, in the determination, if the value of the first light quantity control signal is smaller than the emitted light amount upper limit value is determined as "Yes", the flow goes to step S30. すなわち、対象物OBの表面上を走査される光スポットが孔部以外の位置(図3のBを越えた位置)にあることを意味する。 That means that the light spot is scanned over the surface of the object OB is in a position other than the holes (position beyond the B in FIG. 3). この場合、対象物OBの表面は、光スポットが孔部を走査する前の放射光量の平均値である第2光量制御信号によって照射されているため、同表面からの反射光は、図4(A)に示すように、同孔部を走査する前の反射光量と略等しい光量の反射光となる。 In this case, the surface of the object OB, since the light spot is irradiated by the second light quantity control signal which is the average value of the previous emitted light amount of scanning the hole, light reflected from the surface, FIG. 4 ( as shown in a), the reflection light having substantially the same amount as the previous amount of reflected light for scanning the same hole.

次に、マイクロプロセッサユニット40は、ステップS30にて、セレクタ50を切替制御する。 Next, the microprocessor unit 40, at step S30, the switching control selector 50. したがって、セレクタ50は、レーザ駆動回路13とマイクロプロセッサユニット40とを切断するとともに、レーザ駆動回路13とレーザ光量補正回路33とを接続する。 Therefore, the selector 50 is configured to cut a laser driving circuit 13 and the microprocessor unit 40, to connect the laser drive circuit 13 and the laser light amount correction circuit 33. これにより、レーザ駆動回路13は、第1光量制御信号に基づいてレーザ光源11の作動を制御する。 Thus, the laser driving circuit 13 controls the operation of the laser light source 11 on the basis of the first light quantity control signal. すなわち、レーザ光源11から放射されるレーザ光の光量は、再びフィードバック制御されることになる。 That is, the amount of the laser beam emitted from the laser light source 11 will be again feedback control. この場合、対象物OBからの反射光の光量は、前記したように孔部を走査する前の反射光量と略等しい光量であるため(図4(A)参照)、この光量に基づいて生成される第1光量制御信号は、同孔部を走査する前の第1光量制御信号と略等しい光量の信号である(図4(B)参照)。 In this case, the amount of light reflected from the object OB, is substantially the same amount as the amount of reflected light before scanning the hole as described above (see FIG. 4 (A)), are generated based on the amount of light that first light quantity control signal is substantially equal to the light quantity signal of the first light quantity control signal before scanning the same holes (see FIG. 4 (B)).

次に、マイクロプロセッサユニット40は、ステップS32にて、第2光量制御信号の出力を停止してステップS12に戻る。 Next, the microprocessor unit 40, at step S32, the flow returns to step S12 to stop the output of the second light quantity control signal. そして、このような、ステップS12からS32までの処理を繰り返し実行している過程において、コントローラ60から停止指令が出力された場合には、ステップS14またはステップS26の判定にて、「Yes」と判定されて、ステップS34にて、制御信号切替プログラムの実行を終了する。 Then, in the process of this, it is repeatedly performs the processes of steps S12 to S32, if the stop command from the controller 60 is output at decision in step S14 or step S26, "Yes" determination It is, in step S34, and ends the execution of the control signal switching program. このコントローラ60から停止指令が出力される場合とは、作業者の手動操作により出力される場合と、対象物OBの測定が終了した場合に自動的に出力される場合とがある。 And if the stop command from the controller 60 is output, and if the output by manual operation of the operator, and a case that is automatically output when the measurement of the object OB is finished.

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、対象物OBの表面に設けられた孔部以外の部分にレーザ光を放射する場合には、対象物OBの表面からの反射光の光量に基づいて放射されるレーザ光の光量をフィードバック制御し、対象物OBの表面に設けられた孔部にレーザ光を放射する場合には、孔部を走査する前の光量と略等しい光量のレーザ光を放射するようにした。 As can be understood from the above operation description, according to the above embodiment, the case of emitting laser light in a portion other than the hole provided on the surface of the object OB, the reflected light from the surface of the object OB the amount of laser light emitted by the feedback control based on the amount of, in the case of emitting laser light to the hole provided on the surface of the object OB, approximately equal amount and quantity before scanning the hole the laser beam was set to emit. このため、レーザ光の光スポットが孔部を走査した後、同孔部の周縁部上に位置したとき、同対象物OBからの反射光は、同孔部を走査する前の反射光量と略等しい光量となる。 Therefore, after the light spot of the laser beam is scanning the hole, when positioned on the periphery of the hole, light reflected from the object OB is approximately the amount of reflected light before scanning the same hole It becomes equal amount. これにより、前記光量のフィードバック制御が円滑に再開されるようになり、対象物OBからの反射光がハンチングせず安定する。 This makes it so that the feedback control of the amount of light is smoothly restarted, the reflected light from the object OB is stabilized without hunting. この結果、同孔部周縁部の形状を良好に測定することができる。 As a result, it is possible to satisfactorily measure the shape of the hole periphery.

また、レーザ光源11から放射されるレーザ光の光量のフィードバック制御と、対象物OBの表面上を走査される光スポットが、同表面上に設けられた孔部に位置しているか否かの判定に、レーザ光量補正回路33から出力される第1光量制御信号を用いているため、各々に用いる信号をそれぞれ生成する必要がなく3次元形状測定装置を簡単に構成することができる。 Further, the feedback control of the amount of the laser beam emitted from the laser light source 11, the light spot is scanned over the surface of the object OB, the determination of whether or not located in the hole provided on the same surface in, due to the use of first light quantity control signal outputted from the laser light amount correction circuit 33, it is possible to easily form a three-dimensional shape measuring apparatus is not necessary to respectively generate a signal used for each.

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Furthermore, carrying out the present invention, it is not limited to the above embodiments but can be variously modified without departing from the object of the present invention.

上記実施形態においては、レーザ光源11から放射されるレーザ光の光量を表す第1光量制御信号の値によって対象物OBの表面上に設けられた孔部を検出するようにしたが、対象物OBからの反射光の光量を表す値であれば、これに限定されるものではない。 In the above embodiment has been arranged to detect a hole provided on the surface of the object OB on the value of the first light quantity control signal representative of the amount of laser light emitted from the laser light source 11, the object OB if the value representing the amount of light reflected from, but is not limited thereto. 例えば、対象物OBからの反射光の光量自体によって孔部を検出するようにしてもよい。 For example, the amount itself of the reflected light from the object OB may be detected a hole.

具体的には、上記実施形態におけるフォトディテクタ31によって検出された反射光の光量を表す受光信号を増幅回路32を介してマイクロプロセッサユニット40に入力するように構成する。 Specifically, configured to enter a light receiving signal representative of the amount of reflected light detected by the photodetector 31 via the amplifier circuit 32 to the microprocessor unit 40 in the embodiment. そして、図2に示す制御信号切替プログラムにおけるステップS16にて、同入力した受光信号の値が所定の光量より小さくなった場合に、対象物OBの表面上を走査されている光スポットが、同表面上に設けられた孔部に位置したと判定する。 Then, in step S16 in the control signal switching program shown in FIG. 2, when the value of the received signal the input is smaller than a predetermined amount, the light spot is scanned over the surface of the object OB, the It determines that located in the hole portion provided on the surface. また、ステップS28にて、同入力した受光信号の値が所定の光量より大きくなった場合に、対象物OBの表面上を走査されている光スポットが、同表面上に設けられた孔部以外の位置に位置したと判定するようにする。 Further, at step S28, if the value of the received signal the input is greater than a predetermined light amount, the light spot is scanned over the surface of the object OB is, except hole provided on the same surface so as to determine that it has located position.

また、この対象物OBからの反射光の光量自体のほかに、対象物OBからの反射光の光量と基準反射光量との光量差よって孔部を検出するようにしてもよい。 In addition to the amount itself of the reflected light from the object OB, it may be detected a hole I'm light amount difference between the light intensity and the reference reflected light amount of the reflected light from the object OB. この場合、レーザ光量補正回路33で算出される前記光量差をマイクロプロセッサユニット40に入力するように構成する。 In this case, it is configured to enter the light amount difference which is calculated by the laser light amount correction circuit 33 to the microprocessor unit 40. そして、図2に示す制御信号切替プログラムにおけるステップS16にて、同入力した光量差が所定の光量差より大きくなった場合に、対象物OBの表面上を走査されている光スポットが、同表面上に設けられた孔部に位置したと判定する。 Then, at step S16 in the control signal switching program shown in FIG. 2, when the light amount difference obtained by the input is greater than a predetermined light amount difference, the light spot is scanned over the surface of the object OB, the surface It determines that located hole provided in the upper. また、ステップS28にて、同入力した光量差が所定の光量差より小さくなった場合に、対象物OBの表面上を走査されている光スポットが、同表面上に設けられた孔部以外の位置に位置したと判定するようにする。 Further, at step S28, when the light amount difference obtained by the input is smaller than a predetermined light amount difference, the light spot is scanned over the surface of the object OB is, other than the hole provided on the same surface so as to determine that located in position. これらによっても、上記実施形態と同様の効果を期待できる。 These as well, it can be expected the same effect as the above embodiment.

また、上記実施形態においては、第2光量制御信号をメモリ40a内に記憶した第1光量制御信号のサンプリングされた各値から算出したが、対象物OBの表面に設けられた孔部以外の部分に放射されるレーザ光の光量を表す値であれば、これに限定されるものではない。 In the above embodiment, the first was calculated from the sampled values ​​which the light amount control signal, the portion other than the hole provided on the surface of the object OB that stores a second light quantity control signal in the memory 40a if the value representing the amount of the emitted laser beam, but is not limited thereto. 例えば、メモリ40a内に記憶されている第1光量制御信号のサンプリングされた各値の中から1つの値を選択して第2光量制御信号としてもよい。 For example, it may be the second light quantity control signal to select one value from a sampled values ​​of the first light quantity control signal stored in the memory 40a. また、対象物OBの表面の反射率に応じて孔部に放射するレーザ光の光量を予め定めて第2光量制御信号として設定しておいてもよい。 Also, it may be set as the second light quantity control signal predetermining amount of laser light emitted in the hole in accordance with the reflectivity of the surface of the object OB. この場合、第2光量制御信号を生成する処理が省略できるため、第1光量制御信号から第2光量制御信号に早期に切り替えることができる。 In this case, since the process of generating a second light quantity control signal can be omitted, it is possible to switch from the first light quantity control signal to the early second light quantity control signal. また、第2光量制御信号を生成する構成が不要となるため、3次元形状測定装置の構成を簡単にすることができる。 Further, since the arrangement for generating a second light quantity control signal is not required, it is possible to simplify the structure of the three-dimensional shape measurement device.

また、上記実施形態においては、セレクタ50を切替制御することにより第1光量制御信号と第2光量制御信号とを切り替えるようにしたが、これに限定されるものではない。 In the above embodiment it has been to switch the first light quantity control signal and the second light quantity control signal by the switching control of the selector 50, but is not limited thereto. 例えば、セレクタ50を省略するとともに、マイクロプロセッサユニット40とレーザ駆動回路13とを接続して構成する。 For example, while omitting the selector 50 is constructed by connecting the microprocessor unit 40 and the laser driving circuit 13. そして、マイクロプロセッサユニット40によるプログラム処理によって、レーザ光量補正回路33によって生成された第1光量制御信号とマイクロプロセッサユニット40によって生成された第2光量制御信号とを選択的にレーザ駆動回路13に出力するようにしてもよい。 The output, the program processing by the microprocessor unit 40, the laser light amount correction circuit 33 selectively laser driving circuit 13 and a second light quantity control signal generated by the first light quantity control signal and the microprocessor unit 40 that is generated by it may be.

さらに、フォトディテクタ31によって検出された反射光の光量を表す受光信号を増幅回路32を介してマイクロプロセッサユニット40に入力するように構成する。 Furthermore, constituting the receiving signal representative of the amount of reflected light detected by the photodetector 31 via the amplifier circuit 32 so as to input to the microprocessor unit 40. そして、マイクロプロセッサユニット40のプログラム処理によって、同受光信号に基づいて第1光量制御信号および第2光量制御信号を生成するようにしてもよい。 Then, the program processing of the MPU 40, may be generated a first light quantity control signal and a second light quantity control signal based on the received light signal. これらによれば、3次元形状測定装置の構成を簡単にすることができる。 According to these, it is possible to simplify the structure of the three-dimensional shape measurement device.

本発明の一実施形態に係る3次元形状測定装置の全体を示す概略図である。 The entire three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 図1の3次元形状測定装置によって実行される制御信号切替プログラムのフローチャートである。 It is a flow chart of the control signal switching program executed by the three-dimensional shape measuring apparatus of FIG. 対象物に設けられた孔部にレーザ光の光スポットを走査する状態を示す説明図である。 Is an explanatory view showing a state in which scanning light spot of the laser beam to the hole provided in the object. (A)は、対象部の孔部からの反射光の光量を示すタイムチャートであり、(B)は、対象物の孔部にレーザ光を放射する場合の放射光量を示すタイムチャートである。 (A) is a time chart showing the amount of light reflected from the hole of the target portion, (B) is a time chart showing the emission light amount when emitting a laser beam in the hole of the object. (A)は、従来例による対象部の孔部からの反射光の光量を示すタイムチャートであり、(B)は、従来例による対象物の孔部にレーザ光を放射する場合の放射光量を示すタイムチャートである。 (A) is a time chart showing the amount of light reflected from the hole of the target portion according to the conventional example, the emitted light amount when emitting a laser beam to the hole portion of the object by Example (B) is conventionally it is a time chart showing.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

OB…対象物、10…レーザ光放射器、11…レーザ光源、12…コリメートレンズ、13…レーザ駆動回路、14…走査用光学系、21…結像レンズ、22…ラインセンサ、23…センサ信号取出し回路、31…フォトディテクタ、33…レーザ光量補正回路、40…マイクロプロセッサユニット、40a…メモリ、50…セレクタ、60…コントローラ。 OB ... object, 10 ... laser light emitter, 11 ... laser light source, 12 ... collimator lens, 13 ... laser drive circuit, 14 ... scanning optical system, 21 ... imaging lens 22 ... line sensor, 23 ... sensor signal extraction circuit, 31 ... photodetector, 33 ... laser light amount correction circuit 40: microprocessor unit, 40a ... memory, 50 ... selectors, 60 ... controller.

Claims (6)

  1. 対象物に向けてレーザ光を放射して同対象物の表面に光スポットを形成するレーザ光放射器を備え、前記対象物の表面からの反射光を用いて同対象物の表面の3次元形状を測定する3次元形状測定装置において、 By radiating laser light toward the object with the laser light emitter that forms a light spot on the surface of the object, three-dimensional shape of the surface of the object using the reflected light from the surface of said object in 3-dimensional shape measuring apparatus for measuring,
    前記対象物からの反射光の光量を検出する光量検出器と、 A light amount detector for detecting the amount of reflected light from the object,
    前記光量検出器によって検出された反射光の光量に基づいて前記対象物からの反射光の光量が所定の光量となるように、前記レーザ光放射器から放射されるレーザ光の放射光量をフィードバック制御する光量制御手段と、 As the amount of light reflected from the object based on the amount of detected reflected light by the light amount detector becomes a predetermined light amount, the feedback control of the emitted light amount of the laser light emitted from said laser light emitter a light amount control means for,
    前記光量検出器によって検出された反射光の光量に基づいて、同反射光の光量が所定値より小さくなったことを判定する光量判定手段と、 Based on the amount of detected reflected light by the light amount detector, and the light amount determining means for determining that the amount of the reflected light is smaller than a predetermined value,
    前記光量判定手段によって前記反射光の光量が所定値より小さくなったことが判定されたとき、前記光量制御手段によるフィードバック制御に代えて、前記フィードバック制御時における前記レーザ光放射器から放射されていたレーザ光の放射光量に略一致するように前記レーザ光放射器から放射されるレーザ光の放射光量を一定に制御する切替制御手段とを設けたことを特徴とする3次元形状測定装置。 When the amount of the reflected light by the light amount determining means is smaller than a predetermined value is determined, in place of the feedback control by the light quantity control means has been emitted from the laser beam emitter when the feedback control 3-dimensional shape measuring apparatus characterized in that a switching control means for controlling the emitted light quantity of the laser light emitted from said laser light emitter so as to be substantially coincident to the emitted light amount of the laser beam constant.
  2. 請求項1に記載の3次元形状測定装置において、 In the three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1,
    前記光量制御手段は、前記光量検出器によって検出された反射光の光量に基づいて前記対象物からの反射光の光量が所定の光量となるように、前記レーザ光放射器から放射されるレーザ光の放射光量を制御するための第1光量制御信号であって、前記放射光量を表す第1光量制御信号を生成する第1光量制御信号生成手段を有し、同生成した第1光量制御信号に応じて前記レーザ光放射器を駆動制御するものであり、 The light quantity control means, as the amount of light reflected from the object based on the amount of detected reflected light by the light amount detector becomes a predetermined amount, the laser beam emitted from the laser light emitter a first light quantity control signal for controlling the emitted light quantity has a first light quantity control signal generating means for generating a first light quantity control signal representing the radiation light amount, the first light quantity control signal the generator is intended for driving and controlling the laser light emitter according,
    前記光量判定手段は、前記生成された第1光量制御信号を用いて、前記光量検出器によって検出された反射光の光量が所定値より小さくなったことを判定する3次元形状測定装置。 The light amount determining means uses the first light quantity control signal said generated three-dimensional shape measurement device determines the amount of reflected light detected by the light amount detector is smaller than a predetermined value.
  3. 請求項1に記載の3次元形状測定装置において、 In the three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1,
    前記光量判定手段は、前記光量検出器によって検出された反射光の光量を入力して、同入力した反射光の光量が所定値より小さくなったことを判定する3次元形状測定装置。 The light amount determining means inputs the amount of the detected reflected light by the light amount detector, three-dimensional shape measurement device determines the amount of reflected light the input is smaller than a predetermined value.
  4. 請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載の3次元形状測定装置において、 In the three-dimensional shape measurement apparatus according to any one of claims 1 to 3,
    前記光量判定手段は、前記対象物の表面に設けられた孔部を検出するものである3次元形状測定装置。 The light amount determining means, three-dimensional shape measurement device which detects the hole provided in the surface of the object.
  5. 請求項1に記載の3次元形状測定装置において、 In the three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1,
    前記光量制御手段は、前記光量検出器によって検出された反射光の光量に基づいて前記対象物からの反射光の光量が所定の光量となるように、前記レーザ光放射器から放射されるレーザ光の放射光量を制御するための第1光量制御信号であって、前記放射光量を表す第1光量制御信号を生成する第1光量制御信号生成手段を有し、同生成した第1光量制御信号に応じて前記レーザ光放射器を駆動制御するものであり、 The light quantity control means, as the amount of light reflected from the object based on the amount of detected reflected light by the light amount detector becomes a predetermined amount, the laser beam emitted from the laser light emitter a first light quantity control signal for controlling the emitted light quantity has a first light quantity control signal generating means for generating a first light quantity control signal representing the radiation light amount, the first light quantity control signal the generator is intended for driving and controlling the laser light emitter according,
    前記切替制御手段を、 It said switching control means,
    前記光量判定手段によって前記反射光の光量が前記所定値より小さいことが判定されないときに前記第1光量制御信号を入力して、同第1光量制御信号の平均値、中央値または高頻度値を第2光量制御信号として生成する第2光量制御信号生成回路と、 Enter the first light quantity control signal when it is not judged that the light amount of the reflected light is smaller than the predetermined value by the quantity determining means, the average value of the first light quantity control signal, a median or high frequency value a second light quantity control signal generating circuit for generating a second light quantity control signal,
    前記光量判定手段によって前記反射光の光量が前記所定値より小さいことが判定されたとき、前記第1光量制御信号に代えて前記第2光量制御信号を前記レーザ光放射器に出力する切替手段とで構成した3次元形状測定装置。 When it light quantity of the reflected light is smaller than the predetermined value is determined by the quantity determining means, and switching means for outputting the second light quantity control signal in place of said first light quantity control signal to the laser light emitter in configuration with a three-dimensional shape measurement device.
  6. 請求項1に記載の3次元形状測定装置において、 In the three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1,
    前記切替制御手段は、前記反射光の光量が前記所定の光量に略一致するように制御するための制御値を予め記憶しており、同制御値を用いて前記レーザ光放射器から放射されるレーザ光の放射光量を一定に制御するようにした3次元形状測定装置。 Said switching control means, the amount of reflected light is prestores a control value for controlling so as to substantially coincide with the predetermined amount of light, emitted from said laser light emitter using the same control value 3-dimensional shape measuring apparatus adapted to control the emitted light amount of the laser beam constant.
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