JP4659996B2

JP4659996B2 - Optical measuring device

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Publication number: JP4659996B2
Application number: JP2001079066A
Authority: JP
Inventors: 雄二秋柴
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2021-03-19
Also published as: JP2002277211A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象物に光を照射し、その透過光または反射光の光量分布を測定する光学測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、物体に光源からの光を照射し、その透過光または反射光の光量分布を測定することにより、物体の寸法、物体間の間隔、物体の位置、物体の形状等を測定する光学測定装置が用いられている。
【０００３】
図１０は従来の光学測定装置の構成の一例を示すブロック図である。図１０の光学測定装置は、投光ヘッド１００、受光ヘッド２００およびコントローラ３００により構成される。
【０００４】
投光ヘッド１００において、モータ駆動回路１０２は、ポリゴンミラー１０４を回転させるモータを駆動する。それにより、ポリゴンミラー１０４が回転する。レーザ駆動回路１０１は、レーザダイオード１０３を駆動する。それにより、レーザダイオード１０３からレーザ光が出射され、回転するポリゴンミラー１０４により反射される。ポリゴンミラー１０４により反射されたレーザ光は反射ミラー１０５により反射され、投光レンズ１０６により投射される。それにより、所定範囲でレーザ光が走査される。
【０００５】
走査の開始時点には、レーザ光が同期検出用フォトダイオード１０７により受光される。フォトダイオード１０７の出力信号は、同期パルス検出回路１０８により同期パルスとして検出される。
【０００６】
受光ヘッド２００において、受光レンズ２０１は投光ヘッド１００の投光レンズ１０６から出射されたレーザ光を受光素子２０２に集光させる。受光素子２０２は、受光量に対応する受光信号を出力する。エッジ検出回路２０３は、受光素子２０２から出力される受光信号に基づいて測定対象物６００のエッジを検出し、検出結果をコントローラ３００のエッジ検出シーケンス回路３０１に与える。
【０００７】
コントローラ３００において、エッジ検出シーケンス回路３０１は、投光ヘッド１００の同期パルス検出回路１０８の出力信号および受光ヘッド２００のエッジ検出回路２０３の出力信号に基づいてエッジ位置を検出し、検出結果をエッジデータとしてエッジデータ保存メモリ３０２に記憶させるとともに、エッジ位置を示す出力信号を出力する。クロック発生回路３０３は、クロック信号をカウンタ３０４に与える。カウンタ３０４は、クロック発生回路３０３により与えられるクロック信号をカウントする。エッジ検出シーケンス回路３０１は、カウンタ３０４の出力信号に同期して動作する。
【０００８】
図１０の光学測定装置によれば、測定対象物６００のエッジ位置を求めることができる。また、測定対象物６００のエッジを所定の基準位置から所定距離離れた箇所に位置決めすることもできる。
【０００９】
図１１は従来の光学測定装置による測定対象物のエッジの位置決め方法の一例を示す概略平面図である。また、図１２は図１１の光学測定装置において得られる受光量分布を示す図である。図１２の横軸は時間であり、縦軸は受光素子２０２の受光量である。
【００１０】
ここでは、基準位置ＲＰから所定距離離れた箇所に測定対象物６００のエッジＥＡを位置決めするものとする。まず、基準部材７００のエッジＥＢを基準位置ＲＰに位置決めする。そして、基準部材７００のエッジＥＢの位置および測定対象物６００のエッジＥＡの位置を測定する。
【００１１】
図１２の受光量分布において、エッジ位置ｅａが測定対象物６００のエッジＥＡの位置に対応し、エッジ位置ｅｂが基準部材７００のエッジＥＢの位置に対応する。受光量分布におけるエッジ位置ｅａ，ｅｂ間の距離が所定距離となるように測定対象物６００を移動させる。それにより、測定対象物６００のエッジＥＡの位置を基準位置ＲＰに対して所定距離離れた箇所に位置決めすることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１の方法においては、受光量分布における２つのエッジ位置ｅａ，ｅｂには繰り返し測定誤差が生じる。これらの繰り返し測定誤差により測定対象物６００のエッジＥＡの位置決め誤差が生じる。この場合、２つのエッジ位置ｅａ，ｅｂのそれぞれが繰り返し測定誤差を有するため、エッジＥＡの位置決め誤差が大きくなる。
【００１３】
また、図１０の光学測定装置において、同期パルス検出回路１０８により検出される同期パルスを用いて測定対象物６００のエッジを位置決めすることもできる。
【００１４】
図１３は図１０の光学測定装置による測定対象物のエッジの位置決め方法の他の例を示す図である。
【００１５】
図１３の（ａ）は図１０の投光ヘッド１００のフォトダイオード１０７の受光量分布を示し、（ｂ）は受光ヘッド２００の受光素子２０２の受光量分布を示す。
【００１６】
図１３の例では、フォトダイオード１０７の受光量分布において同期パルス検出回路１０８により同期パルス位置ｅｃが検出される。また、受光素子２０２の受光量分布においてエッジ検出回路２０３によりエッジ位置ｅａが検出される。エッジ検出回路２０３により検出されたエッジ位置ｅａと同期パルス検出回路１０８により検出された同期パルス位置ｅｃとの差が所定値となるように測定対象物６００を移動させる。それにより、測定対象物６００のエッジＥＡの位置を基準位置ＲＰに対して所定距離離れた箇所に位置決めすることができる。
【００１７】
しかしながら、フォトダイオード１０７に入射するレーザ光のビーム径がある程度の大きさを有するので、同期パルス検出回路１０８により検出される同期パルスがある幅を有する。そのため、同期パルス位置ｅｃにばらつきが生じる。また、受光素子２０２の受光量分布におけるエッジ位置ｅａには繰り返し測定誤差が生じる。同期パルス位置ｅｃのばらつきおよびエッジ位置ｅａの繰り返し測定誤差により測定対象物６００のエッジＥＡの位置決め誤差が生じる。この場合にも、同期パルス位置ｅｃがばらつきを有し、エッジ位置ｅａが繰り返し測定誤差を有するため、エッジＥＡの位置決め誤差が大きくなる。
【００１８】
特に、フォトダイオード１０７および同期パルス検出回路１０８が投光ヘッド１００に設けられ、受光素子２０２およびエッジ検出回路２０３が受光ヘッド２００に設けられているので、それらが異なる温度環境にあり、素子特性のばらつきが異なる。そのため、測定対象物６００のエッジＥＡの位置決め誤差がより大きくなる。
【００１９】
本発明の目的は、測定対象物を所定の基準位置に対して所定の位置関係を有するように正確に位置決めすることが可能な光学測定装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係る光学測定装置は、測定対象物に光を投射する投光部と、列状に配列された複数の画素を有し投光部により投射された光を受光して受光量に対応する信号を出力するイメージセンサが筺体内部に取り付けられ、該筺体の受光面に定められた所定位置が、測定対象物のエッジ位置を算出するための基準位置として設定されている受光部と、受光部の筺体の基準位置に対応するイメージセンサの画素位置を基準画素位置として予め記憶する第１の記憶手段と、受光部の出力信号に基づいて測定対象物のエッジ位置に対応するイメージセンサの画素位置を測定画素位置として求めるエッジ抽出手段と、エッジ抽出手段により求められた測定画素位置を記憶する第２の記憶手段と、第２の記憶手段に記憶される測定画素位置に対応するエッジ位置のうち複数のエッジ位置をユーザが指定可能、および第２の記憶手段に記憶された測定画素位置に対応するエッジ位置と基準位置とをユーザが指定可能に構成される指定手段と、指定手段により指定されたエッジ位置に対応する測定画素位置と基準画素位置との差を算出することにより、測定対象物のエッジ位置を算出するエッジ算出手段と、指定手段により複数のエッジ位置が指定された場合にエッジ算出手段により算出された複数のエッジ位置の間の距離を算出し、指定手段によりエッジ位置と基準位置とが指定された場合にエッジ算出手段により算出されたエッジ位置と基準位置との間の距離を算出する距離算出手段と、を備えたものである。
【００２１】
本発明に係る光学測定装置においては、投光部により測定対象物に光が投射される。投光部により投射された光は、受光部のイメージセンサにより受光されて受光量に対応する信号が出力される。受光部の筐体の受光面には、測定対象物のエッジ位置を算出するための基準位置が設けられている。第１の記憶手段には受光部の筐体の基準位置に対応するイメージセンサの画素位置が基準画素位置として予め記憶される。
【００２２】
受光部の出力信号に基いてエッジ抽出手段により測定対象物のエッジ位置に対応するイメージセンサの画素位置が測定画素位置として求められる。求められた測定画素位置は第２の記憶手段に記憶される。指定手段は、第２の記憶手段に記憶される測定画素位置に対応するエッジ位置のうち複数のエッジ位置をユーザが指定可能、および第２の記憶手段に記憶された測定画素位置に対応するエッジ位置と基準位置とをユーザが指定可能に構成される。指定手段により指定されたエッジ位置に対応する測定画素位置と基準画素位置との差が算出されることにより、測定対象物のエッジ位置がエッジ算出手段により算出される。
【００２３】
このように、測定対象物のエッジ位置に対応する測定画素位置および受光部の筐体の基準位置に対応する基準画素位置に基いて、受光部の筐体の基準位置を基準とする測定対象物のエッジ位置が算出されるので、測定対象物を受光部の筐体の基準位置に対して所定の位置関係を有するように正確に位置決めすることができる。
【００２４】
また、ユーザは、複数のエッジ位置を指定することができるとともに、エッジ位置と基準位置とを指定することができる。それにより、指定された複数のエッジ位置の間の距離または指定されたエッジ位置と基準位置との間の距離が距離算出手段により算出される。したがって、複数のエッジ位置の間の距離またはエッジ位置と基準位置との間の距離を容易かつ正確に得ることができる。
【００２７】
第２の発明に係る光学測定装置は、第１の発明に係る光学測定装置の構成において、指定手段は、イメージセンサの複数の画素の配列方向において受光面の一端側から他端側に向かう順番でエッジ位置を指定する方法、イメージセンサの複数の画素の配列方向において受光面の他端側から一端側に向かう順番でエッジ位置を指定する方法、および基準位置を指定する方法を選択可能に構成されるものである。
【００２８】
一端側に近いエッジ位置を指定する場合には、一端側から他端側に向かう順番でエッジ位置を指定する方法を選択することができ、他端側に近いエッジ位置を指定する場合には、他端側から一端側に向かう順番でエッジ位置を指定する方法を選択することができる。また、基準位置を指定することができる。
【００２９】
このように、指定するエッジ位置に応じてエッジ位置の指定方法を選択することができるので、複数のエッジ位置の間の距離またはエッジ位置と基準位置との間の距離を容易かつ正確に得ることができる。
【００３０】
第３の発明に係る光学測定装置は、第１〜第２のいずれかの発明に係る光学測定装置の構成において、第１の記憶手段は、受光部に設けられたものである。
【００３１】
この場合、受光部ごとに基準位置とイメージセンサの基準画素位置との位置関係にばらつきがあるので、基準画素位置を記憶する第１の記憶手段を受光部に設けることにより、受光部の交換を容易に行うことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態における光学測定装置の構成を示すブロック図である。また、図２は図１の光学測定装置の概略平面図である。
【００３３】
図１の光学測定装置は、投光部１０、受光部２０およびコントローラ３０により構成される。投光部１０は、筐体１０ａに内蔵され、発光ダイオード等からなる光源１１、拡散部１２および投光レンズ１３を含む。
【００３４】
受光部２０は、筐体２０ａに内蔵され、第１のレンズ２１、絞り２２、第２のレンズ２３、ＣＣＤイメージセンサ２４、ＣＣＤタイミング発生部２５およびデータ用メモリ２６を含む。
【００３５】
図２に示すように、受光部２０の筐体２０ａにおいて、受光面側のほぼ中心部に基準位置ＲＰが設定されている。この基準位置ＲＰは、受光範囲ＲＥの中心に位置決めされている。
【００３６】
図１のコントローラ３０は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器３１および信号処理部３２を含む。信号処理部３２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３２１、データ用メモリ３２２、プログラム用メモリ３２３、表示部３２４、操作スイッチ３２５および出力回路３２８を含む。
【００３７】
投光部１０の光源１１から出射された光は、拡散部１２により拡散され、投光レンズ１３によりほぼ平行光に変換される。その平行光は、測定対象物５００を介して受光部２０に投射される。
【００３８】
投光部１０から投射された光は、受光部２０の第１のレンズ２１により集光され、絞り２２の開口部を通過し、第２のレンズ２３によりＣＣＤイメージセンサ２４の受光面に結像される。ここで、第１のレンズ２１、絞り２２および第２のレンズ２３がテレセントリック光学系を構成する。それにより、投光部１０から投射された光のうち平行光のみがＣＣＤイメージセンサ２４に入射する。
【００３９】
ＣＣＤタイミング発生部２５は、転送パルスおよびシフトパルスをＣＣＤイメージセンサ２４に与え、クロック信号をコントローラ３０のＡ／Ｄ変換器３１に与える。ＣＣＤイメージセンサ２４は、受光量に対応するアナログの出力信号ＣＤを出力する。
【００４０】
なお、データ用メモリ２６には、後述するように、リニア補正データ、基準画素位置およびシェーディング補正データが記憶される。これらのリニア補正データ、基準画素位置およびシェーディング補正データは個々の受光部２０ごとににばらつきを有する。
【００４１】
コントローラ３０のＡ／Ｄ変換器３１は、ＣＣＤイメージセンサ２４の出力信号ＣＤをデジタル信号に変換し、そのデジタル信号を受光量データとしてデータ用メモリ３２２に書き込む。
【００４２】
プログラム用メモリ３２３には制御プログラムが記憶される。操作スイッチ３２５は、エッジ位置の検出の際に用いるしきい値を設定するため、および複数のエッジのいずれかを指定するために用いられる。
【００４３】
ＣＰＵ３２１は、プログラム用メモリ３２３に記憶された制御プログラムに従って投光部１０の光源１１および受光部２０のＣＣＤタイミング発生部２５を制御する。また、ＣＰＵ３２１は、データ用メモリ３２２に記憶された受光量データに基づいて測定対象物５００のエッジ位置を検出するとともに、操作スイッチ３２５により指定されたエッジ間の距離を算出し、算出結果を出力回路３２８を介して出力信号ＯＴとして出力する。表示部３２４は、例えば操作スイッチ３２５により設定されたしきい値を表示する。
【００４４】
図３は図１の光学測定装置の概略正面図である。図３に示すように、光学測定装置のコントローラ３０にモニタ装置（波形観測装置）４０が接続される。
【００４５】
コントローラ３０の前面には、表示部３２４および操作スイッチ３２５が設けられている。図３の例では、操作スイッチ３２５により設定されたしきい値が表示部３２４に表示されている。コントローラ３０から出力される受光量データおよびしきい値データがモニタ装置４０のチャンネルＣＨ１，ＣＨ２にそれぞれ与えられる。モニタ装置４０の表示部４１に受光量データに基づくシェーディング補正後の受光量分布ＲＤおよびしきい値ＴＨが表示される。シェーディング補正については後述する。
【００４６】
ユーザは、モニタ装置４０の表示部４１に表示されたシェーディング補正後の受光量分布ＲＤおよびしきい値ＴＨを見ながらコントローラ３０の操作スイッチ３２５を用いてしきい値を設定および調整することができる。また、モニタ装置４０の表示部４１に表示されたシェーディング補正後の受光量分布ＲＤを見ながらコントローラ３０の操作スイッチ３２５を用いて距離の計算に用いる２つのエッジを第１エッジおよび第２のエッジとして指定することができる。
【００４７】
図４は図１の光学測定装置のコントローラ３０におけるデータ用メモリ３２２の記憶内容を示す模式図である。図４に示すように、データ用メモリ３２２の領域Ｒ１には、抽出されたエッジの画素番号（画素位置）が記憶され、領域Ｒ２には、抽出されたエッジの数が記憶され、領域Ｒ３には、各画素番号（画素位置）に対応する受光量が記憶される。
【００４８】
また、データ用メモリ３２２の領域Ｒ５には、ユーザにより複数のエッジ位置指定方法のいずれかを用いて指定された第１のエッジの番号および第２のエッジの番号が記憶され、領域Ｒ６には、第１のエッジの画素位置および第２のエッジの画素位置が記憶され、領域Ｒ７には、第１のエッジと第２のエッジとの距離が記憶される。
【００４９】
図５は図１の光学測定装置の受光部２０におけるデータ用メモリ２６の記憶内容を示す模式図である。図５に示すように、データ用メモリ２６の領域Ｒ１１には、リニア補正データが記憶され、領域Ｒ１２には、基準画素位置が記憶され、領域Ｒ１３には、シェーディング補正データが記憶される。
【００５０】
ここで、基準画素位置とは、受光部２０に設けられた基準位置ＲＰに入射する光を受光するＣＣＤイメージセンサ２４の画素位置である。この基準画素位置は、受光部２０ごとにばらつきを有している。
【００５１】
また、シェーディング補正とは、光源１１の光量分布のむら、光学系の特性のばらつきおよびＣＣＤイメージセンサ２４の画素の感度むらによる受光量分布のむらを一定にすることである。シェーディング補正後の受光量Ｉ’（ｘ）は、シェーディング補正前の受光量Ｉ（ｘ）を用いて次式で表される。
【００５２】
Ｉ’（ｘ）＝｛Ｉ（ｘ）−ｄａｒｋ（ｘ）｝×ｓｐａｎ（ｘ）
ここで、ｄａｒｋ（ｘ）は光源１１の消灯時のＣＣＤイメージセンサ２４の画素位置ｘにおける受光量であり、ｓｐａｎ（ｘ）はＣＣＤイメージセンサ２４の画素位置ｘにおける画素の感度むらを表す係数である。データ用メモリ２６の領域Ｒ１３には、シェーディング補正データとして各画素位置ごとにｄａｒｋ（ｘ）およびｓｐａｎ（ｘ）の値が記憶される。
【００５３】
また、リニア補正とは、ＣＣＤイメージセンサ２４の画素位置と求められたエッジ位置との関係を線形にするために行われる。データ用メモリ２６の領域Ｒ１１には、各画素位置ごとにリニア補正に用いる係数の値がリニア補正データとして記憶される。
【００５４】
図６および図７は図１の光学測定装置のコントローラ３０におけるＣＰＵ３２１の処理を説明するためのフローチャートである。
【００５５】
まず、ＣＰＵ３２１は、データ用メモリ３２２から２回の露光により得られた受光量データを読み込み（ステップＳ１）、２回分の受光量データを加算する（ステップＳ２）。それにより、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ比）が向上する。そして、ＣＰＵ３２１は、データ用メモリ２６の領域Ｒ１３に記憶されたシェーディング補正データを用いて、受光量データの加算結果にシェーディング補正を行う（ステップＳ３）。さらに、ＣＰＵ３２１は、データ用メモリ３２２にシェーディング補正後の受光量データをＣＣＤイメージセンサ２４の各画素位置（画素番号）ごとに記憶する（ステップＳ４）。この場合、上記のように、データ用メモリ３２２の領域Ｒ３に受光量データとして各画素位置（画素番号）ごとの受光量が記憶される。
【００５６】
次に、ＣＰＵ３２１は、操作スイッチ３２５を用いて設定されたしきい値と受光量分布との交点から、概略エッジ位置（仮のエッジ位置）を検出する（ステップＳ５）。そして、概略エッジ位置に相当するＣＣＤイメージセンサ２４の画素位置（画素番号）をデータ用メモリ３２２の領域Ｒ１に記憶する（ステップＳ６）。また、概略エッジの数をデータ用メモリ３２２の領域Ｒ２に記憶する（ステップＳ７）。
【００５７】
次に、ＣＰＵ３２１は、データ用メモリ３２２に記憶されたシェーディング補正後の受光量データの内挿(ローパスフィルタ処理)により受光量データの分解能を高分解能に変換する（ステップＳ８）。次いで、ＣＰＵ３２１は、高分解能の受光量データを１次微分し、微分波形を求める（ステップＳ９）。
【００５８】
続いて、ＣＰＵ３２１は、概略エッジ位置を含む所定範囲において微分波形の重心位置を詳細エッジ位置（正確なエッジ位置）として算出する（ステップＳ１０）。
【００５９】
次に、ＣＰＵ３２１は、データ用メモリ２６の領域Ｒ１１に記憶されたリニア補正データを用いて、算出された詳細エッジ位置にリニア補正を行う（ステップＳ１１）。
【００６０】
ユーザは、後述するように、操作スイッチ３２５を用いて複数のエッジ位置指定方法のいずれかにより距離の計算に用いる第１のエッジおよび第２のエッジを指定する。ＣＰＵ３２１は、ユーザにより指定された第１のエッジの番号および第２のエッジの番号をデータ用メモリ３２２の領域Ｒ５に記憶する。そして、ＣＰＵ３２１は、データ用メモリ３２２の領域Ｒ５に記憶された第１および第２のエッジの番号および領域Ｒ２に記憶されたエッジの数に基づいて、第１のエッジの画素位置（詳細エッジ位置）および第２のエッジの画素位置（詳細エッジ位置）をデータ用メモリ３２２の領域Ｒ６に記憶する。
【００６１】
次に、ＣＰＵ３２１は、データ用メモリ３２２の領域Ｒ６に記憶された第１のエッジの画素位置とデータ用メモリ２６の領域Ｒ１２に記憶された基準画素位置との差を第１のエッジ位置として算出し（ステップＳ１２）、データ用メモリ３２２の領域Ｒ６に記憶された第２のエッジの画素位置とデータ用メモリ２６の領域１２に記憶された基準画素位置との差を第２のエッジ位置として算出する（ステップＳ１３）。
【００６２】
最後に、ＣＰＵ３２１は、第１のエッジ位置と第２のエッジ位置との間の距離を算出する（ステップＳ１４）。
【００６３】
ここで、図２に示すように、測定対象物５００のエッジＥＡを受光部２０の基準位置ＲＰから所定距離離れた箇所に位置決めする方法を説明する。図８は図２の光学測定装置において得られる受光量分布を示す図である。図８の横軸はＣＣＤイメージセンサ２４の画素位置であり、縦軸は受光量である。
【００６４】
図８において、Ｐ０は基準位置ＲＰに対応するＣＣＤイメージセンサ２４の基準画素位置であり、ｅａは測定対象物５００のエッジＥＡに対応するＣＣＤイメージセンサ２４の画素位置（以下、測定画素位置と呼ぶ。）である。
【００６５】
基準画素位置Ｐ０と測定画素位置ｅａとの差Ｌが図２の受光部２０の基準位置ＲＰと測定対象物５００のエッジＥＡの位置との間の距離Ｌａに対応する。そこで、測定画素位置ｅａと基準画素位置Ｐ０との差Ｌが所定値となるように、測定対象物５００を移動させる。それにより、測定対象物５００のエッジＥＡを基準位置ＲＰから所定距離離れた箇所に位置決めすることができる。
【００６６】
図８に示すように、基準位置ＲＰに対応するＣＣＤイメージセンサ２４の画素位置は基準画素位置Ｐ０として予めデータ用メモリ２６に記憶されているため、基準画素位置Ｐ０は繰り返し測定誤差を有さない。この場合、求められたエッジ位置ｅａのみが繰り返し測定誤差を有する。したがって、測定対象物５００のエッジＥＡの位置決め誤差が小さくなる。
【００６７】
また、受光部２０ごとにばらつきを有する基準画素位置を記憶するデータ用メモリ２６が受光部２０に設けられているので、受光部２０を交換する際に基準画素位置を記憶するデータ用メモリ２６も同時に交換することができる。したがって、受光部２０の交換を容易に行うことができる。
【００６８】
図９は図１の光学測定装置におけるエッジ位置指定方法を説明するための波形図である。図９の受光量分布においては、１４個のエッジｅ１〜ｅ１４が示されている。
【００６９】
エッジ位置指定方法としては、複数のエッジ位置の各々を左側からの順番で指定する方法、複数のエッジ位置の各々を右側からの順番で指定する方法、およびエッジ位置の代わりに基準位置を指定する方法を用いることができる。
【００７０】
複数のエッジ位置の各々を左側からの順番で指定する場合には、左側からの順番をそのまま指定する。また、複数のエッジ位置の各々を右側からの順番で指定する場合には、右側からの順番に負の符号“−”付して指定する。さらに、エッジ位置の代わりに基準位置を指定する場合には、“ＲＰ”で指定する。
【００７１】
図９（ａ）の例では、左側から２番目のエッジｅ２と右側から３番目のエッジｅ１２との間の距離ＬＡを算出する。この場合、ユーザは、第１および第２のエッジをエッジ番号“２”およびエッジ番号“−３”で指定することができる。一方、従来のエッジ位置指定方法では、第１および第２のエッジをエッジ番号“２”およびエッジ番号“１２”で指定する必要がある。
【００７２】
図９（ｂ）の例では、右側から４番目のエッジｅ１１と右側から２番目のエッジｅ１３との間の距離ＬＢを算出する。この場合、ユーザは、第１および第２のエッジをエッジ番号“−４”およびエッジ番号“−２”で指定することができる。一方、従来のエッジ位置指定方法では、第１および第２のエッジをエッジ番号“１１”および“１３”で指定する必要がある。
【００７３】
図９（ｃ）の例では、左側から２番目のエッジｅ２と基準位置ＲＰに対応する基準画素位置Ｐ０との間の距離ＬＣを算出する。この場合、ユーザは、第１および第２のエッジをエッジ番号“２”および基準位置“ＲＰ”で指定することができる。従来のエッジ位置指定方法では、このようなエッジ位置指定方法は用いることができない。
【００７４】
図９（ｄ）の例では、左側から１番目のエッジｅ１と左側から２番目のエッジｅ２との間の距離ＬＤを算出する。この場合、ユーザは、第１および第２のエッジをエッジ番号“１”およびエッジ番号“２”で指定する。一方、従来のエッジ位置指定方法においても、第１および第２のエッジをエッジ番号“１”および“４”で指定する。
【００７５】
このように、本実施の形態の光学測定装置においては、複数のエッジ位置のうち距離の算出に用いるエッジ位置を左側からの順番および右側からの順番で指定することができるとともに、エッジ位置の代わりに基準位置を指定することもできる。
【００７６】
なお、上記実施の形態では、基準位置ＲＰに入射する光を受光するＣＣＤイメージセンサ２４の画素位置を基準画素位置としているが、基準位置に入射する光を受光する位置から所定距離オフセットしたＣＣＤイメージセンサ２４の画素位置を基準画素位置としてもよい。すなわち、基準画素位置から所定のオフセット量Δｄだけオフセットした位置に基準位置を設けてもよい。例えば、上記のオフセット量Δｄを受光部２０の筐体２０ａの取り付け面が基準位置となるように設定する。この場合、オフセット量Δｄを用いて演算により基準位置を算出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における光学測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光学測定装置の概略平面図である。
【図３】図１の光学測定装置の概略正面図である。
【図４】図１の光学測定装置のコントローラにおけるデータ用メモリの記憶内容を示す模式図である。
【図５】図１の光学測定装置の受光部におけるデータ用メモリの記憶内容を示す模式図である。
【図６】図１の光学測定装置のコントローラにおけるＣＰＵの処理を説明するためのフローチャトである。
【図７】図１の光学測定装置のコントローラにおけるＣＰＵの処理を説明するためのフローチャトである。
【図８】図２の光学測定装置において得られる受光量分布を示す図である。
【図９】図１の光学測定装置におけるエッジ位置指定方法を説明するための波形図である。
【図１０】従来の光学測定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】従来の光学測定装置による測定対象物のエッジの位置決め方法の一例を示す概略平面図である。
【図１２】図１１の光学測定装置において得られる受光量分布を示す図である。
【図１３】図１０の光学測定装置による測定対象物のエッジの位置決め方法の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０投光部
１１光源
１２拡散部
１３投光レンズ
２０受光部
１０ａ，２０ａ筐体
２１第１のレンズ
２２絞り
２３第２のレンズ
２４ＣＣＤイメージセンサ
２５ＣＣＤタイミング発生部
２６データ用メモリ
３０コントローラ
３１Ａ／Ｄ変換器
３２信号処理部
４０モニタ装置
４１表示部
３２１ＣＰＵ
３２２データ用メモリ
３２３プログラム用メモリ
３２４表示部
３２５操作スイッチ
３２８出力回路
ＲＰ基準位置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical measurement apparatus that irradiates a measurement object with light and measures a light amount distribution of transmitted light or reflected light.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an optical measurement that measures the size of an object, the distance between objects, the position of an object, the shape of an object, etc. by irradiating an object with light from a light source and measuring the light intensity distribution of the transmitted or reflected light. The device is used.
[0003]
FIG. 10 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional optical measuring apparatus. The optical measuring device of FIG. 10 includes a light projecting head 100, a light receiving head 200, and a controller 300.
[0004]
In the light projecting head 100, the motor drive circuit 102 drives a motor that rotates the polygon mirror 104. Thereby, the polygon mirror 104 rotates. The laser drive circuit 101 drives the laser diode 103. Thereby, laser light is emitted from the laser diode 103 and reflected by the rotating polygon mirror 104. The laser beam reflected by the polygon mirror 104 is reflected by the reflection mirror 105 and projected by the light projection lens 106. Thereby, the laser beam is scanned in a predetermined range.
[0005]
At the start of scanning, the laser beam is received by the synchronization detection photodiode 107. The output signal of the photodiode 107 is detected as a synchronization pulse by the synchronization pulse detection circuit 108.
[0006]
In the light receiving head 200, the light receiving lens 201 focuses the laser light emitted from the light projecting lens 106 of the light projecting head 100 on the light receiving element 202. The light receiving element 202 outputs a light reception signal corresponding to the amount of received light. The edge detection circuit 203 detects the edge of the measurement object 600 based on the light reception signal output from the light receiving element 202, and provides the detection result to the edge detection sequence circuit 301 of the controller 300.
[0007]
In the controller 300, the edge detection sequence circuit 301 detects the edge position based on the output signal of the synchronization pulse detection circuit 108 of the light projecting head 100 and the output signal of the edge detection circuit 203 of the light receiving head 200, and the detection result is converted into edge data. Is stored in the edge data storage memory 302 and an output signal indicating the edge position is output. The clock generation circuit 303 gives a clock signal to the counter 304. The counter 304 counts the clock signal given by the clock generation circuit 303. The edge detection sequence circuit 301 operates in synchronization with the output signal of the counter 304.
[0008]
According to the optical measurement device of FIG. 10, the edge position of the measurement object 600 can be obtained. Further, the edge of the measurement object 600 can be positioned at a position away from the predetermined reference position by a predetermined distance.
[0009]
FIG. 11 is a schematic plan view showing an example of a method for positioning an edge of a measurement object by a conventional optical measurement apparatus. FIG. 12 is a diagram showing the received light amount distribution obtained in the optical measurement apparatus of FIG. The horizontal axis in FIG. 12 is time, and the vertical axis is the amount of light received by the light receiving element 202.
[0010]
Here, it is assumed that the edge EA of the measurement object 600 is positioned at a position away from the reference position RP by a predetermined distance. First, the edge EB of the reference member 700 is positioned at the reference position RP. Then, the position of the edge EB of the reference member 700 and the position of the edge EA of the measurement object 600 are measured.
[0011]
In the received light amount distribution of FIG. 12, the edge position ea corresponds to the position of the edge EA of the measurement object 600, and the edge position eb corresponds to the position of the edge EB of the reference member 700. The measurement object 600 is moved so that the distance between the edge positions ea and eb in the received light amount distribution is a predetermined distance. Thereby, the position of the edge EA of the measurement object 600 can be positioned at a position away from the reference position RP by a predetermined distance.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of FIG. 11, repeated measurement errors occur at the two edge positions ea and eb in the received light amount distribution. These repeated measurement errors cause positioning errors of the edge EA of the measurement object 600. In this case, since each of the two edge positions ea and eb has a measurement error repeatedly, the positioning error of the edge EA increases.
[0013]
In the optical measurement apparatus of FIG. 10, the edge of the measurement object 600 can be positioned using the synchronization pulse detected by the synchronization pulse detection circuit 108.
[0014]
FIG. 13 is a diagram showing another example of the method of positioning the edge of the measurement object by the optical measurement apparatus of FIG.
[0015]
13A shows the received light amount distribution of the photodiode 107 of the light projecting head 100 of FIG. 10, and FIG. 13B shows the received light amount distribution of the light receiving element 202 of the light receiving head 200.
[0016]
In the example of FIG. 13, the synchronization pulse position ec is detected by the synchronization pulse detection circuit 108 in the received light amount distribution of the photodiode 107. The edge position ea is detected by the edge detection circuit 203 in the received light amount distribution of the light receiving element 202. The measurement object 600 is moved so that the difference between the edge position ea detected by the edge detection circuit 203 and the synchronization pulse position ec detected by the synchronization pulse detection circuit 108 becomes a predetermined value. Thereby, the position of the edge EA of the measurement object 600 can be positioned at a position away from the reference position RP by a predetermined distance.
[0017]
However, since the beam diameter of the laser light incident on the photodiode 107 has a certain size, the synchronization pulse detected by the synchronization pulse detection circuit 108 has a certain width. Therefore, the synchronization pulse position ec varies. In addition, a measurement error is repeatedly generated at the edge position ea in the received light amount distribution of the light receiving element 202. The positioning error of the edge EA of the measurement object 600 is caused by the variation in the synchronization pulse position ec and the repeated measurement error of the edge position ea. Also in this case, the synchronization pulse position ec varies and the edge position ea repeatedly has a measurement error, so that the positioning error of the edge EA increases.
[0018]
In particular, the photodiode 107 and the synchronization pulse detection circuit 108 are provided in the light projecting head 100, and the light receiving element 202 and the edge detection circuit 203 are provided in the light receiving head 200. Variations are different. Therefore, the positioning error of the edge EA of the measuring object 600 becomes larger.
[0019]
An object of the present invention is to provide an optical measurement apparatus capable of accurately positioning a measurement object so as to have a predetermined positional relationship with respect to a predetermined reference position.
[0020]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
  An optical measuring device according to a first aspect of the present invention receives a light projected from a light projecting unit that projects light onto a measurement object and a plurality of pixels arranged in a line, and receives the amount of received light. Image sensor that outputs signals corresponding toIs mounted inside the housing, and a predetermined position defined on the light receiving surface of the housing is set as a reference position for calculating the edge position of the measurement object.A light receiver;Of the light receiving unitFirst storage means for storing in advance the pixel position of the image sensor corresponding to the reference position as the reference pixel position, and the pixel position of the image sensor corresponding to the edge position of the measurement object based on the output signal of the light receiving unit Edge extraction means to obtain as a position;A second storage means for storing the measurement pixel position obtained by the edge extraction means; a user can designate a plurality of edge positions among the edge positions corresponding to the measurement pixel positions stored in the second storage means; and A designation unit configured to allow a user to designate an edge position and a reference position corresponding to the measurement pixel position stored in the second storage unit; a measurement pixel position and a reference corresponding to the edge position designated by the designation unit; By calculating the difference from the pixel position,Edge calculating means for calculating the edge position of the measurement object;The distance between the plurality of edge positions calculated by the edge calculating unit is calculated when a plurality of edge positions are specified by the specifying unit, and the edge calculating unit is calculated when the edge position and the reference position are specified by the specifying unit A distance calculating means for calculating a distance between the edge position calculated by the reference position and the reference position;It is equipped with.
[0021]
  In the optical measuring device according to the present invention, light is projected onto the measurement object by the light projecting unit. The light projected by the light projecting unit is received by the image sensor of the light receiving unit, and a signal corresponding to the amount of received light is output. Light receiving sectionPhotosensitive surface of the chassisInFor calculating the edge position of the measurement objectA reference position is provided. The first storage meansOf the housing of the light receiving unitThe pixel position of the image sensor corresponding to the reference position is stored in advance as the reference pixel position.
[0022]
  The pixel position of the image sensor corresponding to the edge position of the measurement object is obtained as the measurement pixel position by the edge extraction means based on the output signal of the light receiving unit.The obtained measurement pixel position is stored in the second storage means. The designation means allows the user to designate a plurality of edge positions among the edge positions corresponding to the measurement pixel positions stored in the second storage means, and the edges corresponding to the measurement pixel positions stored in the second storage means The position and the reference position are configured to be designated by the user. By calculating the difference between the measurement pixel position corresponding to the edge position designated by the designation means and the reference pixel position,The edge position of the measurement object is calculated by the edge calculation means.
[0023]
  Thus, the measurement pixel position corresponding to the edge position of the measurement object andOf the housing of the light receiving unitBased on the reference pixel position corresponding to the reference position,Of the housing of the light receiving unitSince the edge position of the measurement object with respect to the reference position is calculated,Of the housing of the light receiving unitPositioning can be performed accurately so as to have a predetermined positional relationship with respect to the reference position.
[0024]
Further, the user can designate a plurality of edge positions, and can designate an edge position and a reference position. Thereby, the distance between the specified edge positions or the distance between the specified edge position and the reference position is calculated by the distance calculating means. Therefore, the distance between the plurality of edge positions or the distance between the edge position and the reference position can be obtained easily and accurately.
[0027]
  First2The optical measuring device according to the invention is1In the configuration of the optical measurement device according to the invention,The designation means designates the edge position in the order from one end side to the other end side of the light receiving surface in the arrangement direction of the plurality of pixels of the image sensor, the other end side of the light receiving surface in the arrangement direction of the plurality of pixels of the image sensor. The method to specify the edge position in the order from one end to the other and the method to specify the reference position can be selected.Is.
[0028]
  When specifying an edge position close to one end side, you can select a method of specifying the edge position in order from one end side to the other end side, and when specifying an edge position close to the other end side, A method of designating the edge position in the order from the other end side to the one end side can be selected. Also,The reference positionCan be specified.
[0029]
  In this way, the edge position according to the specified edge positionofSince the designation method can be selected, the distance between the plurality of edge positions or the distance between the edge position and the reference position can be obtained easily and accurately.
[0030]
  First3The optical measuring device according to the invention is first to first.2In the configuration of the optical measuring device according to any one of the inventions, the first storage means is provided in the light receiving section.
[0031]
In this case, since there is a variation in the positional relationship between the reference position and the reference pixel position of the image sensor for each light receiving unit, the light receiving unit can be replaced by providing the light receiving unit with a first storage unit that stores the reference pixel position. It can be done easily.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view of the optical measuring apparatus of FIG.
[0033]
The optical measuring device in FIG. 1 includes a light projecting unit 10, a light receiving unit 20, and a controller 30. The light projecting unit 10 is built in the housing 10 a and includes a light source 11 made of a light emitting diode or the like, a diffusion unit 12, and a light projecting lens 13.
[0034]
The light receiving unit 20 is built in the housing 20 a and includes a first lens 21, a diaphragm 22, a second lens 23, a CCD image sensor 24, a CCD timing generation unit 25, and a data memory 26.
[0035]
As shown in FIG. 2, in the housing 20 a of the light receiving unit 20, a reference position RP is set almost at the center on the light receiving surface side. This reference position RP is positioned at the center of the light receiving range RE.
[0036]
The controller 30 in FIG. 1 includes an A / D (analog / digital) converter 31 and a signal processing unit 32. The signal processing unit 32 includes a CPU (Central Processing Unit) 321, a data memory 322, a program memory 323, a display unit 324, an operation switch 325, and an output circuit 328.
[0037]
The light emitted from the light source 11 of the light projecting unit 10 is diffused by the diffusing unit 12 and converted into substantially parallel light by the light projecting lens 13. The parallel light is projected onto the light receiving unit 20 via the measurement object 500.
[0038]
The light projected from the light projecting unit 10 is collected by the first lens 21 of the light receiving unit 20, passes through the opening of the aperture 22, and forms an image on the light receiving surface of the CCD image sensor 24 by the second lens 23. Is done. Here, the first lens 21, the diaphragm 22, and the second lens 23 constitute a telecentric optical system. Thereby, only the parallel light out of the light projected from the light projecting unit 10 enters the CCD image sensor 24.
[0039]
The CCD timing generator 25 supplies the transfer pulse and the shift pulse to the CCD image sensor 24, and supplies the clock signal to the A / D converter 31 of the controller 30. The CCD image sensor 24 outputs an analog output signal CD corresponding to the amount of received light.
[0040]
The data memory 26 stores linear correction data, reference pixel positions, and shading correction data, as will be described later. The linear correction data, the reference pixel position, and the shading correction data vary for each light receiving unit 20.
[0041]
The A / D converter 31 of the controller 30 converts the output signal CD of the CCD image sensor 24 into a digital signal, and writes the digital signal in the data memory 322 as received light amount data.
[0042]
A control program is stored in the program memory 323. The operation switch 325 is used to set a threshold value used when detecting the edge position and to specify one of a plurality of edges.
[0043]
The CPU 321 controls the light source 11 of the light projecting unit 10 and the CCD timing generating unit 25 of the light receiving unit 20 according to a control program stored in the program memory 323. Further, the CPU 321 detects the edge position of the measurement object 500 based on the received light amount data stored in the data memory 322, calculates the distance between the edges designated by the operation switch 325, and outputs the calculation result. An output signal OT is output via the circuit 328. The display unit 324 displays a threshold value set by the operation switch 325, for example.
[0044]
FIG. 3 is a schematic front view of the optical measuring apparatus of FIG. As shown in FIG. 3, a monitor device (waveform observation device) 40 is connected to the controller 30 of the optical measurement device.
[0045]
A display unit 324 and an operation switch 325 are provided on the front surface of the controller 30. In the example of FIG. 3, the threshold value set by the operation switch 325 is displayed on the display unit 324. The received light amount data and threshold value data output from the controller 30 are provided to the channels CH1 and CH2 of the monitor device 40, respectively. The display unit 41 of the monitor device 40 displays the received light amount distribution RD and the threshold value TH after shading correction based on the received light amount data. The shading correction will be described later.
[0046]
The user can set and adjust the threshold value using the operation switch 325 of the controller 30 while viewing the received light amount distribution RD after shading correction and the threshold value TH displayed on the display unit 41 of the monitor device 40. . The two edges used for calculating the distance using the operation switch 325 of the controller 30 while viewing the received light amount distribution RD after the shading correction displayed on the display unit 41 of the monitor device 40 are the first edge and the second edge. Can be specified as
[0047]
FIG. 4 is a schematic diagram showing the storage contents of the data memory 322 in the controller 30 of the optical measuring apparatus of FIG. As shown in FIG. 4, the pixel number (pixel position) of the extracted edge is stored in the region R1 of the data memory 322, the number of extracted edges is stored in the region R2, and the region R3 is stored in the region R3. Stores the amount of received light corresponding to each pixel number (pixel position).
[0048]
The area R5 of the data memory 322 stores the first edge number and the second edge number designated by the user using any one of a plurality of edge position designation methods, and the area R6 contains the area R6. The pixel position of the first edge and the pixel position of the second edge are stored, and the distance between the first edge and the second edge is stored in the region R7.
[0049]
FIG. 5 is a schematic diagram showing the storage contents of the data memory 26 in the light receiving unit 20 of the optical measuring device of FIG. As shown in FIG. 5, linear correction data is stored in the area R11 of the data memory 26, the reference pixel position is stored in the area R12, and shading correction data is stored in the area R13.
[0050]
Here, the reference pixel position is a pixel position of the CCD image sensor 24 that receives light incident on the reference position RP provided in the light receiving unit 20. The reference pixel position varies for each light receiving unit 20.
[0051]
Further, the shading correction is to make the unevenness of the received light amount distribution due to the unevenness of the light amount distribution of the light source 11, the dispersion of the characteristics of the optical system, and the unevenness of the sensitivity of the pixels of the CCD image sensor 24 constant. The received light amount I ′ (x) after shading correction is expressed by the following equation using the received light amount I (x) before shading correction.
[0052]
I ′ (x) = {I (x) −dark (x)} × span (x)
Here, dark (x) is the amount of light received at the pixel position x of the CCD image sensor 24 when the light source 11 is turned off, and span (x) is a coefficient representing the non-uniformity of the sensitivity of the pixel at the pixel position x of the CCD image sensor 24. is there. In the region R13 of the data memory 26, values of dark (x) and span (x) are stored for each pixel position as shading correction data.
[0053]
The linear correction is performed in order to make the relationship between the pixel position of the CCD image sensor 24 and the obtained edge position linear. In a region R11 of the data memory 26, a coefficient value used for linear correction is stored as linear correction data for each pixel position.
[0054]
6 and 7 are flowcharts for explaining the processing of the CPU 321 in the controller 30 of the optical measuring apparatus of FIG.
[0055]
First, the CPU 321 reads received light amount data obtained by two exposures from the data memory 322 (step S1), and adds the received light amount data for two times (step S2). Thereby, the S / N (signal-to-noise ratio) is improved. Then, the CPU 321 performs shading correction on the addition result of the received light amount data using the shading correction data stored in the region R13 of the data memory 26 (step S3). Further, the CPU 321 stores the received light amount data after the shading correction in the data memory 322 for each pixel position (pixel number) of the CCD image sensor 24 (step S4). In this case, as described above, the received light amount for each pixel position (pixel number) is stored as the received light amount data in the region R3 of the data memory 322.
[0056]
Next, the CPU 321 detects the approximate edge position (temporary edge position) from the intersection of the threshold value set using the operation switch 325 and the received light amount distribution (step S5). Then, the pixel position (pixel number) of the CCD image sensor 24 corresponding to the approximate edge position is stored in the region R1 of the data memory 322 (step S6). Further, the approximate number of edges is stored in the region R2 of the data memory 322 (step S7).
[0057]
Next, the CPU 321 converts the resolution of the received light amount data to a high resolution by interpolation (low-pass filter processing) of the received light amount data after shading correction stored in the data memory 322 (step S8). Next, the CPU 321 first-orders the high-resolution received light amount data to obtain a differentiated waveform (step S9).
[0058]
Subsequently, the CPU 321 calculates the barycentric position of the differential waveform as a detailed edge position (accurate edge position) in a predetermined range including the approximate edge position (step S10).
[0059]
Next, the CPU 321 performs linear correction on the calculated detailed edge position using the linear correction data stored in the region R11 of the data memory 26 (step S11).
[0060]
As will be described later, the user uses the operation switch 325 to designate the first edge and the second edge used for the distance calculation by any one of a plurality of edge position designation methods. The CPU 321 stores the number of the first edge and the number of the second edge designated by the user in the area R5 of the data memory 322. Then, the CPU 321 determines the pixel position (detailed edge position) of the first edge based on the first and second edge numbers stored in the area R5 of the data memory 322 and the number of edges stored in the area R2. ) And the pixel position (detailed edge position) of the second edge are stored in the region R6 of the data memory 322.
[0061]
Next, the CPU 321 calculates the difference between the pixel position of the first edge stored in the area R6 of the data memory 322 and the reference pixel position stored in the area R12 of the data memory 26 as the first edge position. Then, the difference between the pixel position of the second edge stored in the area R6 of the data memory 322 and the reference pixel position stored in the area 12 of the data memory 26 is calculated as the second edge position (step S12). (Step S13).
[0062]
Finally, the CPU 321 calculates a distance between the first edge position and the second edge position (step S14).
[0063]
Here, as shown in FIG. 2, a method of positioning the edge EA of the measurement object 500 at a position away from the reference position RP of the light receiving unit 20 by a predetermined distance will be described. FIG. 8 is a diagram showing a received light amount distribution obtained in the optical measurement apparatus of FIG. The horizontal axis in FIG. 8 is the pixel position of the CCD image sensor 24, and the vertical axis is the amount of received light.
[0064]
8, P0 is the reference pixel position of the CCD image sensor 24 corresponding to the reference position RP, and ea is the pixel position of the CCD image sensor 24 corresponding to the edge EA of the measurement object 500 (hereinafter referred to as the measurement pixel position). .)
[0065]
A difference L between the reference pixel position P0 and the measurement pixel position ea corresponds to a distance La between the reference position RP of the light receiving unit 20 and the position of the edge EA of the measurement object 500 in FIG. Therefore, the measurement object 500 is moved so that the difference L between the measurement pixel position ea and the reference pixel position P0 becomes a predetermined value. Thereby, the edge EA of the measuring object 500 can be positioned at a location away from the reference position RP by a predetermined distance.
[0066]
As shown in FIG. 8, since the pixel position of the CCD image sensor 24 corresponding to the reference position RP is stored in the data memory 26 in advance as the reference pixel position P0, the reference pixel position P0 has no repeated measurement error. . In this case, only the obtained edge position ea has repeated measurement errors. Therefore, the positioning error of the edge EA of the measuring object 500 is reduced.
[0067]
In addition, since the data memory 26 for storing the reference pixel position having variation for each light receiving unit 20 is provided in the light receiving unit 20, the data memory 26 for storing the reference pixel position when the light receiving unit 20 is replaced is also provided. Can be exchanged at the same time. Therefore, the light receiving unit 20 can be easily replaced.
[0068]
FIG. 9 is a waveform diagram for explaining an edge position designation method in the optical measurement apparatus of FIG. In the received light amount distribution of FIG. 9, 14 edges e1 to e14 are shown.
[0069]
As the edge position designation method, a method of designating each of a plurality of edge positions in order from the left side, a method of designating each of the plurality of edge positions in order from the right side, and designating a reference position instead of the edge position The method can be used.
[0070]
When designating each of the plurality of edge positions in the order from the left side, the order from the left side is designated as it is. In addition, when designating each of the plurality of edge positions in the order from the right side, the designation is made by adding a negative sign “−” in the order from the right side. Further, when specifying the reference position instead of the edge position, it is specified by “RP”.
[0071]
In the example of FIG. 9A, the distance LA between the second edge e2 from the left side and the third edge e12 from the right side is calculated. In this case, the user can designate the first and second edges with the edge number “2” and the edge number “−3”. On the other hand, in the conventional edge position designation method, it is necessary to designate the first and second edges with the edge number “2” and the edge number “12”.
[0072]
In the example of FIG. 9B, the distance LB between the fourth edge e11 from the right side and the second edge e13 from the right side is calculated. In this case, the user can designate the first and second edges with the edge number “−4” and the edge number “−2”. On the other hand, in the conventional edge position designation method, it is necessary to designate the first and second edges with edge numbers “11” and “13”.
[0073]
In the example of FIG. 9C, the distance LC between the second edge e2 from the left side and the reference pixel position P0 corresponding to the reference position RP is calculated. In this case, the user can designate the first and second edges by the edge number “2” and the reference position “RP”. In the conventional edge position designation method, such an edge position designation method cannot be used.
[0074]
In the example of FIG. 9D, the distance LD between the first edge e1 from the left side and the second edge e2 from the left side is calculated. In this case, the user designates the first and second edges with the edge number “1” and the edge number “2”. On the other hand, also in the conventional edge position designation method, the first and second edges are designated by the edge numbers “1” and “4”.
[0075]
As described above, in the optical measurement apparatus according to the present embodiment, among the plurality of edge positions, the edge position used for calculating the distance can be designated in the order from the left side and the order from the right side, and instead of the edge position. A reference position can also be designated.
[0076]
In the above embodiment, the pixel position of the CCD image sensor 24 that receives light incident on the reference position RP is the reference pixel position. However, the CCD image is offset by a predetermined distance from the position that receives light incident on the reference position. The pixel position of the sensor 24 may be set as the reference pixel position. That is, the reference position may be provided at a position offset from the reference pixel position by a predetermined offset amount Δd. For example, the offset amount Δd is set so that the attachment surface of the housing 20a of the light receiving unit 20 is the reference position. In this case, the reference position can be calculated by calculation using the offset amount Δd.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical measuring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of the optical measurement apparatus of FIG.
FIG. 3 is a schematic front view of the optical measurement apparatus of FIG. 1;
4 is a schematic diagram showing the storage contents of a data memory in the controller of the optical measuring device of FIG. 1. FIG.
5 is a schematic diagram showing the storage contents of a data memory in the light receiving unit of the optical measuring device of FIG. 1. FIG.
6 is a flowchart for explaining the processing of a CPU in the controller of the optical measuring device in FIG. 1. FIG.
7 is a flowchart for explaining the processing of a CPU in the controller of the optical measurement apparatus in FIG. 1. FIG.
8 is a diagram showing a received light amount distribution obtained in the optical measurement apparatus of FIG. 2. FIG.
9 is a waveform diagram for explaining an edge position designation method in the optical measurement apparatus of FIG. 1; FIG.
FIG. 10 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional optical measurement apparatus.
FIG. 11 is a schematic plan view showing an example of a method for positioning an edge of a measurement object by a conventional optical measurement apparatus.
12 is a diagram showing a received light amount distribution obtained in the optical measurement apparatus of FIG. 11. FIG.
13 is a diagram showing another example of a method for positioning an edge of a measurement object by the optical measurement apparatus of FIG.
[Explanation of symbols]
10 Floodlight
11 Light source
12 Diffusion part
13 Projection lens
20 Light receiver
10a, 20a housing
21 First lens
22 Aperture
23 Second lens
24 CCD image sensor
25 CCD timing generator
26 Data memory
30 controller
31 A / D converter
32 Signal processor
40 Monitor device
41 Display
321 CPU
322 Data memory
323 Program memory
324 display
325 Operation switch
328 output circuit
RP reference position

Claims

A light projecting unit that projects light onto the measurement object;
An image sensor having a plurality of pixels arranged in a row and receiving light projected by the light projecting unit and outputting a signal corresponding to the amount of light received is attached to the interior of the housing, and is defined on the light receiving surface of the housing. The predetermined position is set as a reference position for calculating the edge position of the measurement object ;
First storage means for preliminarily storing the pixel position of the image sensor corresponding to the reference position of the housing of the light receiving unit as a reference pixel position;
Edge extraction means for obtaining, as a measurement pixel position, a pixel position of the image sensor corresponding to an edge position of the measurement object based on an output signal of the light receiving unit;
Second storage means for storing the measurement pixel position obtained by the edge extraction means;
The user can designate a plurality of edge positions among the edge positions corresponding to the measurement pixel positions stored in the second storage means, and the edge positions corresponding to the measurement pixel positions stored in the second storage means; Designating means configured to allow a user to designate the reference position;
Edge calculating means for calculating the edge position of the measurement object by calculating the difference between the measurement pixel position corresponding to the edge position specified by the specifying means and the reference pixel position ;
When a plurality of edge positions are designated by the designation means, the distance between the plurality of edge positions calculated by the edge calculation means is calculated, and the edge position and the reference position are designated by the designation means An optical measuring apparatus comprising: a distance calculating unit that calculates a distance between the edge position calculated by the edge calculating unit and the reference position .

The designation means designates an edge position in order from one end side to the other end side of the light receiving surface in the arrangement direction of the plurality of pixels of the image sensor, and the light reception in the arrangement direction of the plurality of pixels of the image sensor. 2. The optical measurement apparatus according to claim 1 , wherein a method for designating an edge position in order from one end side to the other end side of the surface and a method for designating the reference position are selectable .

It said first storage means, optical measurement apparatus according to claim 1 or 2 further characterized in that provided in the light receiving portion.