JPH02231507A

JPH02231507A - 幅検出方法

Info

Publication number: JPH02231507A
Application number: JP5105289A
Authority: JP
Inventors: Yumiko Hori; 堀　由美子
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1989-03-03
Publication date: 1990-09-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、光切断法を用いた、レーザ又は発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）の光源と２次元の光位置検出器とを組合
せた２次元（Ｘ，Ｚ）位置検出センサによる、ワーク間
の幅及び段差検出方法に関するものである。

（従来の技術〕光切断法による２次元の光位置検出器を備えた２次元位
置検出センサの外観は第６図のようになっている．第６
図において、（１）はレーザ又は発光ダイオードによる
光源で、この光源（１）からの光は、集光レンズ（２）
、ミラー（３）、スキャニングミラー（４）、ミラー（
５）を介して対象物（６）に入射し、この入射部からの
反射光（７）（散乱光）の一部をレンズホルダ（８）に
設けられた受光レンズ（９）で受けた後、２次元光位置
検出器（１０）に集光する．この光位置検出器（１Ｇ）
は取付ブラケット（ｌ１）を介してセンサヘッド（１３
）に取付けられる．このセンサヘッド（１３）には上記
各部品が収納されている。

第７図は上記２次元光位置検出器（１０）からの信号を
処理するハードウェアを示すブロック図であり、除算器
（２７）によって正規化されたデータはＡ／Ｄ変換器（
３０）を経て処理データとしてＣＰＩＩバスに取り込ま
れる。図において、（２１）は光位置検出器（１０）か
らの信号を増幅するブリアンプ、（２２）はオペアンプ
などで構成されたバンドバスフィルタ（ＢＰＦ）　　　
（２３）はバンドバスフィルタ（２２）の出力信号を整
流する半波整流回路、（２４）は、半波整流回路（２３
）の出力信号を現信号の連続したアナログ信号にするロ
ーパスフィルタ（Ｌｐ）であり、これら（２１）　〜（
２４）は光位置検出器（１０）の４ｃｈ出力Ｘ．Ｘａ．
　Ｙ，　Ｙａ毎にそれぞれ設けられている。なお、測定
ではｘ．Ｚとしているがここでは計算上Ｘ，Ｙとしてい
る。（２５），　　（２６）はそれぞれオペアンプなど
で構成された減算器と加算器、（２７）は減算器（２５
）及び加算器（２６）からの出力を受けて割算をする除
算器、（２８）は除算器（２７）の演算結果のアナログ
信号を標本化し信号変換に要する時間だけ保持するため
のサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）　　　（２９）は電
界効果トランジスタなどで構成されたアナログスイッチ
（＾ＳＷ）　．　（３０）は＾／Ｄ変換器で、変換され
たデジタル信号を処理データとしてＣＰＵパスに出力す
るようになっている。

光切断法による２次元の光位置検出器を用いたセンサで
は基準位置からの距ｍ　（Ｚ）　と幅方向変位（Ｘ）を
検出できる．この検出結果に基づいて上記第７図に示す
ように処理され正規化された信号（すなわちＡ／Ｄ変換
器（３０）からの出力信号）から段差、幅の値を算出す
るが、この従来の方法、特に幅の値の検出方法について
第８図，第９図（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。

第８図は幅検出の信号処理を示すアルゴリズムのフロー
チャート、第９図（ａ）　．　（ｂ）は第７図のブロッ
ク図中の出力信号Ｘ．ｙを各軸にとフた信号波形を示す
図で、照射した光のサンプリング点（４２）群で形成さ
れる波形が形状（６ｌ）のような場合、まずサンプリン
グ点（４２）の光量について、信号がある一定レベル以
上である個数をチェックした後（ステップ２０１）、段
差部即ち暗い（ＤＡＲκ）部分（６２）であるサンプリ
ング点（４２）の個数をカウントする（ステップ２０２
）。次にサンプリング点（４２）の光量（信号のレベル
）が暗い（Ｄ八Ｒκ）部分（６２）　（例えば隙間の部
分）の両端のＸ座標（例えば左端をＸい右端をｘＲとす
る）を求め（ステップ２０３）　（第９図（ａ）），次
イテコノ隙間の幅（Ｗ＝ＸＬ　　ＸＲ）を求める（ステ
ップ２０４）　（第９図（ｂ））。しかしてこのステッ
プ２０１〜２０４が、照射した光のサンブリング点（４
２）群から受光される光量の変化により段差部側壁面（
６３）　，　　（６４）　ノ位置ｘＬ＋　ＸＲを求め、
次いでこの位置ｘＬ．ｘＲから該側壁面（６３），　（
［ｉ４）間の幅Ｗを求める第１過程（２０５）を構成し
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来における、対象物（６）に光を照射するとともに該
対象物（６）からの反射光（７）を受光して幅の検出を
行なう方法は上記のように構成されているため、対象物
（６）閏の隙間の幅Ｗが広い場合には、該隙間の底の部
分で反射が強くなる部分が生じることがある．第１０図
はかかる状態を示しており、光量の基準値をしきい値Ｃ
とし、このしきい値Ｃより低い値のサンプリング点群の
部分をＤＡＲκ部分とした場合、実際のＤＡＲＫ部分は
ＸＬＩ〜ＸＲ２の範囲で、幅はＷであるにもかかわらず
、反射が強い部分がこの範囲内にあるため、第１個目の
ＤＡＲＫ部分（６２ａ）　　（又は第２個目のＤＡＲｌ
ｔ部分（６２ｂ）　）の幅（Ｗ，−ＸＲＩ　−ＸＬＩ　
）　　（又はＷｂ＝　Ｘｌｌ　−　ＸＬ２　）を検出し
てしまい、実際の幅Ｗの値よりも小さな値を算出してし
まうという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、対象物の間の隙間の幅が広い場合でも、正確に
安定した幅の検出ができる幅検出方法を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発毛に償るＩ！検二万法は、丸象≧にたをヨ＝射す
るとともに該対象物からの反射光を受光して幅の検出を
行なう幅検出方法において、上記照射した光のサンプリ
ング点群から受光される各光量を検出した後、該光量が
所定値より外れた変化部分の両端の座標を求め、この各
座標のうち最大の座標と最小の座標とに基づいて幅を求
めるようにしたものである．〔作用〕この発明においては、対象物のサンプリング点群からの
各受光量の全て検出することにより、光量の変化部分が
複数あっても、各変化部分を検出して各両端座標を求め
ることができ、これにより各座標のうち最大の座標と最
小の座標を選出して実際の幅を算出することができる。

〔実施例）以下この発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。この実施例においては、幅及び段差（例えばワ
ーク間の幅及び段差）の検出を、幅検出については、イ
メージデータ（正規化データ）からではなく正規化する
前段階として光量をチェックし底に位置するデータ個数
をカウントすることによって検出しており、段差検出に
ついてはイメージデータより検出している。これは最小
２乗法により直線を求めるものであるが、幅を示す縦線
と上記直線との交点より段差を求めている。

まず、幅の検出方法について第１〜３図に基づいて説明
する。照射した光のサンプリング点（４２）群で形成さ
れる波形が形状（６１）のような場合、最初に、変化部
分としての暗い（０＾Ｒκ）部分（６２）のカウント数
ＤをクリアしてＤ＝Ｏとする（ステップ３０１）。次に
ＤＡＲＫ部分の個数をループの最初でインクリメントし
、Ｄ＝Ｄ＋１とする（ステップ３０２）。サンプリング
点（４２）の光量がある一定レベル（例えば所定値とし
てのしきい値Ｃ）より外れて上か下かを繰り返しチェッ
クし（ステップ３０３　）　，　シきい値Ｃより小さい
場合には、Ｄ個目のＤＡＲκ部分であるサンプリング点
（４２）の個数をカウントする（ステップ３０４）。次
にサンプリング点（４２）の光量（即ち信号のレベル）
がしきい値Ｃより小さいＤ個目のＤＡＲＫ部分（即ち隙
間の部分）の両端のＸ座標ＸＬＤ　、ＸＲＣＩ　　（例
えばＸＬＩ　ｓ　ＸＲＩ　ｓ又はＸＬ２　、ＸＲ２　）
を求めル（ステップ３０５　）　，次にこのＤ個目のＤ
ＡＲκ部分のサンプリング点が最後か否かをチェックし
、残りの部分にまだＤＡＲＫ部分があるかどうかをチェ
ックし（ステップ３０６）、最後でないとぎは最後まで
ステップ３０２〜３０６を繰り返す．次に最後（即ちＤ
個目）のＤＡＲκ部分（この図では（６２ｂ）　’）の
右端の座標ＸＲＤ　　（この図ではＸｌ２　）と、１個
目のＤＡＲＫ部分（この図では（Ｂ２ａ）　）の左端の
座標ＸＬＩ　とによりＤＡＲκ部分（６２）の幅Ｗ寓Ｘ
ＲＤ−ＸＬＩを求める（ステップ３０７）。

また第３図はどこを幅Ｗとするかの定義を示した図であ
り、第１のＤＡＲＫ部分（６２ａ）と最後のＤＡＲＫ部
分（この図では（６２ｂ）　）までの全てのｔ）ＡＲＫ
部分を検出し、第１と最後のＤＡＲＫ部分（６２ａ）、
（６２ｂ）　１７）両端を検出することによって、幅位
置（ＸＬＩ、×８２）と実際の幅寸法（　Ｗ　＝　ＸＲ
２　　ＸＬＩ　）を検出することができることを示して
いる。これによりワーク間に、反射光量が強くなる部分
がある場合でも、これに影響されずに正確な幅を検出す
ることができる。しかして、ステップ３０１〜３０７が
幅Ｗを求める第１過程（３０８）を構成している。

次に、段差の検出方法について第４図、第５図（ａ）〜
（ｅ）に基づいて説明する。第４図は段差検出のアルゴ
リズムのフローチャート、第５図（ａ）〜（ｅ）は信号
波形を示す図で、サンプリング点（４２）群で形成され
る波形が形状（６１）の場合、まずサンプリング点（４
２）が信用できる、左側安定領域部分（安定しており、
バラツキの少ない領域）（７ｌ）の左回帰直線（７２）
を求め（ステップ４０１）（第５図（ａ））、次いで光
量が暗い部分（６２）　（例えば隙間の郎分）の両端の
Ｘ座標（例えば左端をＸい右端を×８とする）を上記実
施例で説明した方法により求める（ステップ４０２　）
　　（第５図（ｂ））．次いでサンプリング点（４２）
が信用できる、右側領域部分（７３）の右回帰直線（７
４）を求め（ステップ４０３　）　　（第５図（ｃ））
．次いでＸ座標がｘＬノ縦方向直線（７５）と左回帰直
線（７２）との交点（７６）のＹ座標ＹＬを計算し、ま
た、Ｘ座標がＸＲ　　の縦方向直線（７７）と右回帰直
線（７４）との交点（７８）のｙ座ｌｉｉｌＩＹＲを計
算する（ステップ４０４　’）　　（第５図（ｄ））。

次いで段差Ｈ（Ｈ±ＹＲ　　　ＹＬ　　）を求める（ス
テップ４０５　）　　（第５図（ｅ））。しかして、こ
のステップ４０１〜４０５が、サンプリング点（４２）
の各安定領域部分（７１）、（７３）でそれぞれ直線（
７２），　（７４）を求め、次いでこの直線（７２）　
，（７４）と、両側壁面（６３），　（６４）　ノ位置
ＸＬ，ＸＲテ（７）縦線（７５）、（７７）との交点（
７６）、（７８）を求め、この交点（７６）、（７８）
間の段差Ｈを求める第２過程（４０６）を構成している
。

従って、この実施例によれば幅検出アルゴリズムを第１
図、第４図のように構成したので、装置が安定にかつ精
度よく幅及び段差、そしてそれぞれの位置を検出できる
。

なお、上記実施例では凹部の幅を求める場合について示
したが凸部の幅を求める場合にもこの発明は適用できる
。また段差は零の場合であってもよい。

また、変化部分としては、ＤＡＲＫ部分ではなく他のサ
ンプリング点より明るい部分としてもよい。

また、上記実施例では、第３図に示すようにしきい値Ｃ
を定数としているが、この値Ｃを実際の幅の値を変数と
して使った変数にしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、安定かつ精度よく幅を
検出できる．

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図（ａ）〜（ｅ）はこの発明の一実施例を
示す図で、第ｌ図は幅検出用のフローチャート、第２図
は第１図に対応し゛、信号波形を示す説明図、第３図は
この発明における幅の定義を示す説明図、′ｓ４図は段
差検出用のフローチャート、第５図（ａ）〜（ｅ）は第
４図に対応し、信号波形を示す説明図、第６図は２次元
位置検出センサの外観図、第７図はブロック図、第８図
は従来における幅検出方法を示すフローチャート、第９
図（ａ）、（ｂ）は第８図に対応し、信号波形を示す説
明図、第１０図は従来における幅を定義するとともに、
隙間の底の部分で反射が強くなった状態を示す説明図で
ある．（６）・・・対象物、（７）・・・反射光、（４２）・・・サンプリング点（８２１　．　（８２ａ）　．　（６２ｂ）　・・・変
化部分（　ＤＡＲＫ部分）Ｃ・・・所定値（しきい値）ＸＬｌ＋ｘＲｌ＋ＸＬ２・ＸＲ２＋ＸＬＤ−ＸＲＤ　”
’両端の座標Ｗ・・・幅ＸＲＩ）・・・最大の座標ＸＬＩ・・・最小の座標なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す．

Claims

【特許請求の範囲】

対象物に光を照射するとともに該対象物からの反射光を
受光して幅の検出を行なう幅検出方法において、上記照
射した光のサンプリング点群から受光される各光量を検
出した後、該光量が所定値より外れた変化部分の両端の
座標を求め、この各座標のうち最大の座標と最小の座標
とに基づいて幅を求めることを特徴とする幅検出方法。