JPH02269903A - Laser distance measuring instrument - Google Patents

Laser distance measuring instrument

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JPH02269903A
JPH02269903A JP9209389A JP9209389A JPH02269903A JP H02269903 A JPH02269903 A JP H02269903A JP 9209389 A JP9209389 A JP 9209389A JP 9209389 A JP9209389 A JP 9209389A JP H02269903 A JPH02269903 A JP H02269903A
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laser
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Tatsuo Muramoto
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NIPPON KAGAKU KOGYO KK
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To measure the movement distance of a body which passes at right angles to the irradiation direction of a laser beam with high accuracy without touching the body by converting scattered light from the body into an electric signal. CONSTITUTION:The irradiating laser light from a laser light source 1 is split by a beam splitter 2 and one laser beam is shifted in frequency by Bragg cells 3 and 4. Then the 1st and 2nd laser beams irradiate one point by an optical means, so interference fringes are formed to obtain the scattered light. This scattered light is converged and converted 17 photoelectrically to obtain a signal of frequency corresponding to the moving speed of the interference fringes and the conveyance speed of the body. A driving frequency detecting means detects the frequency difference between the laser beams to generate a reference signal and the photoelectric conversion output is supplied to 1st and 2nd change point detecting circuits of a frequency difference detecting circuit 20 as a signal corresponding to the movement distance of the body. Then the movement distance of the body can be measured according to output pulses of the detecting circuit 20.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ光を用いて物体の移動距離を検出する距
離測定装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a distance measuring device that uses laser light to detect the distance traveled by an object.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来搬送経路に沿って搬送される物体、例えば薄い鉄板
等を所定長毎に切断するために物体の移動距離を測定す
る距離測定装置としては、鉄板に接触して回転するロー
ラとローラに連結されたロータリーエンコーダを設け、
ロータリーエンコーダより得られる信号から鉄板の移動
距離を検出する装置が用いられている。
Conventionally, a distance measuring device that measures the moving distance of an object conveyed along a conveyance path, such as a thin iron plate, in order to cut the object into predetermined lengths, uses a roller that rotates in contact with the iron plate and a roller that is connected to the roller. A rotary encoder is installed,
A device is used that detects the moving distance of an iron plate from a signal obtained from a rotary encoder.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながらこのような従来の距離測定装置によれば、
ローラが距離の測定対象に直接接触することとなるため
、測定対象による制約が大きく、又エンコーダを用いる
ことにより測定精度をあまり高くすることができないと
いう欠点があった。
However, according to such conventional distance measuring devices,
Since the roller comes into direct contact with the object to be measured, there are significant restrictions depending on the object to be measured, and the use of an encoder has the disadvantage that measurement accuracy cannot be increased very much.

本発明はこのような従来の距離測定装置の問題点に鑑み
てなされたものであって、高精度でしかも物体に接触す
ることなく物体の速度を検出できるようにすることを技
術的課題とする。
The present invention has been made in view of the problems of conventional distance measuring devices, and its technical problem is to be able to detect the speed of an object with high accuracy and without contacting the object. .

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明はレーザ光を用いて物体の移動距離を検出する距
離測定装置であって、レーザ光源と、レーザ光を第1.
第2のレーザビームに分離するビームスプリッタと、分
離された少なくとも一方のレーザビームの周波数をシフ
トさせるブラッグセルと、ブラッグセルを介して得ら九
る第1.第2のレーザビームを一点で交差せしめる光学
手段と、第1.第2のレーザビームの交差領域をレーザ
ビームの照射方向と垂直方向に通過する物体からの散乱
光を電気信号に変換する光電変換器と、ブラッグセルに
与えられる周波数差の信号を出力する駆動周波数検出手
段と、駆動周波数検出手段より得られる基準入力信号及
び光電変換器より得られる光電変換信号の変化時点を夫
々検出する第1゜第2の変化点検出回路、第1.第2の
変化点検出回路の出力が・ビット及びリセット入力とし
て与えられるRSフリップフロップ回路\第1.第2の
回路点検出回路の信号の一致を検出する一致検出回路、
R379717071回路の相異なる出力、第1又は第
2の変化点検出回路の出力及び一致検出回路の出力が夫
々与えられ、その一致時に信号を出力する第1.第2の
出力回路、を有する周波数差検出回路と、を具備し、周
波数差検出回路の第1.第2の出力回路より得られる出
力パルスに基づいて物体の移動距離を測定することを特
徴とするものである。
The present invention is a distance measuring device that detects the moving distance of an object using a laser beam, and includes a laser beam source, a first laser beam source, and a second laser beam source.
a beam splitter that separates the laser beam into a second laser beam; a Bragg cell that shifts the frequency of at least one of the separated laser beams; an optical means for causing the second laser beam to intersect at one point; A photoelectric converter that converts scattered light from an object that passes through the intersection area of the second laser beam in a direction perpendicular to the laser beam irradiation direction into an electrical signal, and a drive frequency detection that outputs a frequency difference signal given to the Bragg cell. means, a first and second change point detection circuit for detecting the change points of the reference input signal obtained from the drive frequency detection means and the photoelectric conversion signal obtained from the photoelectric converter, respectively; The output of the second change point detection circuit is given as the bit and reset input to the RS flip-flop circuit\first. a coincidence detection circuit that detects coincidence of signals of a second circuit point detection circuit;
Different outputs of the R379717071 circuit, the output of the first or second change point detection circuit, and the output of the coincidence detection circuit are respectively provided, and the first... a frequency difference detection circuit having a second output circuit, and a first output circuit of the frequency difference detection circuit. This method is characterized in that the moving distance of the object is measured based on the output pulse obtained from the second output circuit.

〔作用〕[Effect]

このような特徴を有する本発明によれば、レーザ光源よ
り照射されたレーザ光はビームスプリンタによって分離
され、その少な(とも一方のレーザビームがブラッグセ
ルによって周波数がシフトされる。そして第1.第2の
レーザビームが光学手段により一点に照射されるため、
その交差領域ではレーザビームの周波数差に相当する速
度で移動する干渉縞が生じる。従って干渉縞の領域内で
レーザビームと垂直に被測定物体を搬送することにより
散乱光が得られる。この散乱光を集光して光電変換する
ことにより干渉縞の移動速度及び物体のll’ff送速
度に対応した周波数の信号が得られる。
According to the present invention having such features, the laser light emitted from the laser light source is separated by the beam splitter, and the frequency of one of the laser beams (one of the laser beams is shifted by the Bragg cell. Since the laser beam is irradiated to one point by optical means,
In the intersection region, interference fringes are generated that move at a speed corresponding to the frequency difference between the laser beams. Therefore, scattered light can be obtained by transporting the object to be measured perpendicularly to the laser beam within the area of the interference fringes. By condensing this scattered light and photoelectrically converting it, a signal with a frequency corresponding to the moving speed of the interference fringes and the ll'ff moving speed of the object is obtained.

一方レーザビームの周波数差を駆動周波数検出手段によ
って検出して基準信号とし、光電変換出力を物体の移動
距離に対応した信号として周波数差検出回路の第1.第
2の変化点検出回路に与えている。こうすれば第1.第
2の変化点検出回路の出力信号によってR379717
071回路がセット又はリセフトされることとなる。従
っていずれかの変化点検出回路の出力の間に他方の変化
点検出回路の出力が含まれる場合には、他方の変化点検
出回路の出力が第1又は第2の出力回路を介して外部に
出力される。このため入力信号の周波数差に対応した周
期を持つ信号がその大小に応じて第1又は第2の出力回
路より出力されることとなる。そしてこれらの出力回路
より得られる出力パルスに基づいて物体の移動距離が測
定される。
On the other hand, the frequency difference between the laser beams is detected by the drive frequency detection means and used as a reference signal, and the photoelectric conversion output is used as a signal corresponding to the moving distance of the object. It is applied to the second change point detection circuit. If you do this, number 1. R379717 by the output signal of the second change point detection circuit
071 circuit will be set or reset. Therefore, if the output of the other change point detection circuit is included between the outputs of either change point detection circuit, the output of the other change point detection circuit is outputted to the outside via the first or second output circuit. Output. Therefore, a signal having a period corresponding to the frequency difference of the input signals is outputted from the first or second output circuit depending on the magnitude thereof. The distance traveled by the object is then measured based on the output pulses obtained from these output circuits.

〔実施例の説明〕[Explanation of Examples]

第1図は本発明を具体化した実施例による距離測定装置
の構成を示すブロック図である。本図においてレーザ光
源1は単色光を発光するレーザ光源であり、例えばヘリ
ウムネオンレーザを用いる。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention. In this figure, a laser light source 1 is a laser light source that emits monochromatic light, and uses a helium neon laser, for example.

レーザ光源1から照射されたレーザ光はビームスプリッ
タ2に与えられ、第1.第2のレーザビームに分離され
る。これらの第1.第2のレーザビームの光軸上にはブ
ラッグセル3,4及びハーフミラ−5,6が設けられて
いる。ブラッグセル3及び4はブラッグセルドライバ7
によって夫々異なる周波数、例えば81 M Ilzと
80MIIzの高周波で駆動され、入射レーザビームの
周波数を変化させるものである。ハーフミラ−5,6を
通過した第1゜第2のレーザビームは所定の光学手段、
本実施例ではプリズム8,9により所定の点に交差され
る。
The laser light emitted from the laser light source 1 is given to the beam splitter 2, and the first . The laser beam is separated into a second laser beam. The first of these. Bragg cells 3 and 4 and half mirrors 5 and 6 are provided on the optical axis of the second laser beam. Bragg cells 3 and 4 are Bragg cell driver 7
The laser beams are driven at different frequencies, for example, 81 MIIz and 80 MIIz, respectively, to change the frequency of the incident laser beam. The first and second laser beams that have passed through the half mirrors 5 and 6 are provided with predetermined optical means,
In this embodiment, the prisms 8 and 9 intersect at a predetermined point.

プリズム8.9に代えてレンズを用いてレーザビームを
交差させてもよい。この位置には第3図に示すように距
離の測定対象物を照射方向、即ち第1図ではX軸と垂直
のY 1lflに移動させるものとする。又プリズム8
.9の中間部には中央に開口を有するアパチャ10及び
集光レンズ11が設けられる。アパチャ10及び集光レ
ンズ11は対象物から得られる散乱光を光ファイバ12
に与える。
Instead of the prism 8.9, a lens may be used to cause the laser beams to intersect. At this position, as shown in FIG. 3, the object to be measured for distance is moved in the irradiation direction, that is, in FIG. Also prism 8
.. An aperture 10 having an opening in the center and a condensing lens 11 are provided in the middle of the lens 9 . The aperture 10 and the condensing lens 11 transfer the scattered light obtained from the object to the optical fiber 12.
give to

光ファイバ12は散乱光を周波数測定回路部13の光電
変換器14に与えるものである。光電変換器14はこの
散乱光を電気信号に変換してAGC回路15に与える。
The optical fiber 12 provides the scattered light to the photoelectric converter 14 of the frequency measurement circuit section 13. The photoelectric converter 14 converts this scattered light into an electrical signal and supplies it to the AGC circuit 15 .

AGC回路15は受信した散乱光のレベルの変化が少な
(なるように自動制御し、その増幅出力を波形整形回路
16に与えるものである。一方ハーフミラー5.6で反
射されたレーザ光はいずれもフォトダイオード等の光電
変換器17に与えられる。光電変換器17ではこれらの
周波数差の電気信号を出力するものであって、その出力
は基準信号として周波数測定回路13の波形整形回路1
8に与えられる。波形整形回路16.18は夫々AGC
出力及び光電変換出力を方形波に変換するものであって
、その出力は周波数差検出回路20に与えられる。ここ
でハーフミラ−5,6及び光電変換器17はブラッグセ
ル3゜4に与えられる周波数差の信号を出力する駆動周
波数検出手段を構成している。
The AGC circuit 15 automatically controls the level of the received scattered light so that there is little change, and gives its amplified output to the waveform shaping circuit 16.On the other hand, the laser light reflected by the half mirror 5.6 is is also given to a photoelectric converter 17 such as a photodiode.The photoelectric converter 17 outputs an electrical signal with a difference in these frequencies, and the output is used as a reference signal by the waveform shaping circuit 1 of the frequency measuring circuit 13.
given to 8. Waveform shaping circuits 16 and 18 are respectively AGC
It converts the output and photoelectric conversion output into a square wave, and the output is given to the frequency difference detection circuit 20. Here, the half mirrors 5, 6 and the photoelectric converter 17 constitute drive frequency detection means for outputting a frequency difference signal applied to the Bragg cell 3.4.

さて第2図は周波数差検出回路20の詳細なブロック図
を示すものであって、波形整形回路16゜18の出力は
夫々入力端子20a、20bより一対の立上り検出回路
21.22に与えられる。立上り検出回路21.22は
入力信号の変化時点を検出する第1.第2の変化点検出
回路であって、同一の構成を有しているため立上り検出
回路21について説明する。立上り検出回路21は入力
端にD型フリップフロップ23が接続され、そのQ出力
がD型フリップフロップ24.25のD入力端及びクロ
ック入力端に夫々与えられる。フリップフロップ23.
24のクロック入力端にはクロック信号源26から入力
信号より充分速いクロックを有するクロック信号が与え
られている。フリップフロップ24のご出力はフリップ
フロップ25のクリア入力端に与えられ、フリップフロ
ップ25のQ出力がRSフリソプフロンプ回路30に与
えられる。立上り検出回路22のフリップフロップ27
〜29についても同様の構成を有している。フリップフ
ロップ29のQ出力端がRSフリップフロップ回路30
及び一致検出回路31のアンド回路32に与えられてい
る。一致検出回路31は立上り検出回路21.22の出
力の一致を検出するものであって、アンド回路31の出
力は一定の動作時間を有する単安定マルチバイブレーク
(以下MMという)33に与えられる。RSフリソプフ
ロンプ回路30の入力端には入力信号を夫々遅延させる
ためのインバータ34a、34b及び35a、35bと
アンド回路36.37が設けられ、アント回路36.3
7の出力が夫々フリップフロップ38.39に与えられ
る。MM33のご出力はアンド回路36.37にゲート
信号として与えられている。フリップフロップ38.3
9は人力信号を反転させるためのものであって、夫々の
Q出力はナンド回路40a、40bと共に構成されるR
Sフリップフロップ41の≦及びR入力として与えられ
る。そしてそのナン・ド回路40bの出力(?:L出力
)がフリップフロップ38のクリア入力として、又イン
バータ42を介してフリップフロップ39のクリア入力
として与えられている。さてこのRSフリップフロップ
41のQ及びご出力は第1.第2の出力回路43.44
に与えられる。出力回路43.44は夫々アンド回路4
3a、44aから構成され、立上り検出回路21及び2
2の出力及び一致検出回路31の出力が出力回路43.
44に与えられる。出力回路43゜44は出力端子20
c、20dよりこれらの論理積信号を周波数差検出回路
20の一対の信号として出力するものである。
Now, FIG. 2 shows a detailed block diagram of the frequency difference detection circuit 20, in which the outputs of the waveform shaping circuits 16 and 18 are applied to a pair of rising edge detection circuits 21 and 22 through input terminals 20a and 20b, respectively. The rising edge detection circuits 21 and 22 detect the change point of the input signal. Since it is the second change point detection circuit and has the same configuration, the rise detection circuit 21 will be explained. The rise detection circuit 21 has a D-type flip-flop 23 connected to its input end, and its Q output is applied to the D-input end and clock input end of D-type flip-flops 24 and 25, respectively. Flip-flop23.
A clock signal having a sufficiently faster clock than the input signal is applied from a clock signal source 26 to the clock input terminal of 24. The output of the flip-flop 24 is applied to the clear input terminal of the flip-flop 25, and the Q output of the flip-flop 25 is applied to the RS flip-flop circuit 30. Flip-flop 27 of rising edge detection circuit 22
-29 also have a similar configuration. The Q output terminal of the flip-flop 29 is connected to the RS flip-flop circuit 30
and the AND circuit 32 of the coincidence detection circuit 31. The coincidence detection circuit 31 detects coincidence of the outputs of the rising edge detection circuits 21 and 22, and the output of the AND circuit 31 is applied to a monostable multi-by-break (hereinafter referred to as MM) 33 having a fixed operating time. Inverters 34a, 34b, 35a, 35b and AND circuits 36.37 are provided at the input end of the RS Frisopfromp circuit 30 for delaying the input signals, respectively, and ant circuits 36.3.
7 outputs are applied to flip-flops 38 and 39, respectively. The output of MM33 is given to AND circuits 36 and 37 as gate signals. flip flop 38.3
Reference numeral 9 is for inverting the human input signal, and each Q output is connected to an R circuit configured with NAND circuits 40a and 40b.
It is given as ≦ and R input of the S flip-flop 41. The output (?:L output) of the NAND circuit 40b is provided as a clear input to the flip-flop 38 and also as a clear input to the flip-flop 39 via the inverter 42. Now, the Q and output of this RS flip-flop 41 are the 1st. Second output circuit 43.44
given to. Output circuits 43 and 44 are AND circuits 4 and 4, respectively.
3a and 44a, and the rise detection circuits 21 and 2
2 and the output of the coincidence detection circuit 31 are output to the output circuit 43.2.
44. Output circuits 43 and 44 are output terminals 20
c and 20d, these AND signals are outputted as a pair of signals to the frequency difference detection circuit 20.

次に本実施例の動作について説明する。まずレーザ光源
1より照射されたレーザ光はビームスプリッタ2によっ
て第1.第2のレーザビームに分離される。そしてこの
レーザビームはブラッグセル3,4により夫々周波数が
シフトされることとなる。そしてハーフミラ−5,6を
介して光電変換器17に与えられ、ヘテロダイン検波に
より光電変換器17には第3図(alに示すようにブラ
ッグセルの駆動周波数の差の周波数Fref、本実施例
ではIMHzの周波数の基準信号Aが得られる。この信
号が基準人力として波形整形回路18を介して基準信号
としてA′として周波数差検出回路20に与えられる。
Next, the operation of this embodiment will be explained. First, a laser beam emitted from a laser light source 1 is transmitted to a first beam splitter 2. The laser beam is separated into a second laser beam. The frequencies of these laser beams are then shifted by Bragg cells 3 and 4, respectively. Then, the signal is applied to the photoelectric converter 17 via the half mirrors 5 and 6, and is transmitted to the photoelectric converter 17 by heterodyne detection. As shown in FIG. A reference signal A having a frequency of is obtained.This signal is provided as a reference signal A' to the frequency difference detection circuit 20 via the waveform shaping circuit 18 as a reference human power.

一対のレーザビームはプリズム8.9によって検知領域
50に照射される。第4図は検知領域50.即ち一対の
レーザビームの交差領域を示す拡大図であり、交差領域
では図示のようにレーザビームの照射方向に平行な干渉
縞が形成され、一定速度で移動する。この検知領域に光
の照射方向と垂直なY方向に物体51を移動させる。こ
のとき第1.第2のレーザビームが成す角度をθとし、
その波長をλとすると、検知領域では所定の幅を有する
干渉縞が形成される。この干渉縞の間隔dfは次式(1
)で示される。
A pair of laser beams is irradiated onto the detection area 50 by a prism 8.9. FIG. 4 shows the detection area 50. That is, it is an enlarged view showing the intersecting region of a pair of laser beams. In the intersecting region, as shown, interference fringes are formed parallel to the irradiation direction of the laser beams and move at a constant speed. The object 51 is moved into this detection area in the Y direction perpendicular to the light irradiation direction. At this time, the first. Let the angle formed by the second laser beam be θ,
If the wavelength is λ, interference fringes with a predetermined width are formed in the detection region. The interval df of this interference fringe is calculated by the following formula (1
).

λ 例えばレーザ光源1のレーザ光の波長を633nm 。λ For example, the wavelength of the laser light from the laser light source 1 is 633 nm.

交差角θを3.6°とすると、干渉縞の間隔dfは約1
0μmとなる。そして検知領域50ではこの干渉縞がブ
ラッグセル3.4に与えられる駆動信号の周波数を夫々
80MIIz、 81Ml1zとすると、その周波数差
であるIMllzに相当する速度でY軸方向に移動する
。即ち干渉縞は10m/sの速さで移動することとなる
。従って検知領域50に被検出物体51が静止している
場合は、物体51から得られる散乱光の光電変換出力は
IMHzの周波数成分を存している。又物体51がY軸
の正方向に移動すれば、その移動速度に対応してIMt
lzより低い周波数の散乱光が得られることとなる。又
物体51がY軸の負方向に移動すれば、その移動方向に
対応して1M1lzより高い周波数の散乱光が得られる
こととなる。この散乱光の信号(移動信号)をB、その
周波数をFsgとすると、光電変換器14には第3図(
blに示すような移動信号が得られる。この信号がAG
C回路15及び波形整形回路16を介して移動信号B′
として周波数差検出回路20に与えられる。
When the intersection angle θ is 3.6°, the interval df of interference fringes is approximately 1
It becomes 0 μm. In the detection region 50, the interference fringes move in the Y-axis direction at a speed corresponding to the frequency difference IMllz, assuming that the frequencies of the drive signals given to the Bragg cells 3.4 are 80MIIz and 81Ml1z, respectively. That is, the interference fringes move at a speed of 10 m/s. Therefore, when the object to be detected 51 is stationary in the detection region 50, the photoelectric conversion output of the scattered light obtained from the object 51 has a frequency component of IMHz. Furthermore, if the object 51 moves in the positive direction of the Y-axis, IMt
Scattered light with a frequency lower than lz is obtained. Furthermore, if the object 51 moves in the negative direction of the Y-axis, scattered light with a frequency higher than 1M1lz will be obtained corresponding to the direction of movement. Assuming that the signal (moving signal) of this scattered light is B and its frequency is Fsg, the photoelectric converter 14 is
A movement signal as shown in bl is obtained. This signal is AG
The moving signal B' is transmitted through the C circuit 15 and the waveform shaping circuit 16.
The signal is applied to the frequency difference detection circuit 20 as a signal.

さて立上り検出回路21.22には夫々第5図(a)、
 Tb)に示すようにわずかに異なった周波数Fref
、Fsgの信号A’、B′が与えられる。この場合には
立上り検出回路21.22より第5図(C)。
Now, the rise detection circuits 21 and 22 are shown in FIG. 5(a), respectively.
Tb) with a slightly different frequency Fref as shown in
, Fsg signals A' and B' are applied. In this case, the rising edge detection circuits 21 and 22 are used as shown in FIG. 5(C).

(d+に示すように夫々の立上りの時点で1クロック分
の信号が出力される。この信号がRSフリップ70ツブ
回路30のインバータ34.アンド回路36又はインバ
ータ35.アンド回路37を介してRSフリップフロッ
プ41にセット入力及びリセット入力として与えられる
。そして立上り検出回路21の立下り時点である時刻t
、にRSフリップフロップ41がセットされ、立上り検
出回路22の立下り時点t2でこのフリップフロップ4
1がリセットされる信号が出力される。従ってRSフリ
ップフロップ41はこれによってセット及びリセットさ
れ、そのQ及びご出力端には第5図(e)。
(As shown in d+, a signal for one clock is output at the time of each rise. This signal is sent to the RS flip-flop via the inverter 34.AND circuit 36 or inverter 35.AND circuit 37 of the RS flip 70 tube circuit 30. 41 as a set input and a reset input.
, and the RS flip-flop 41 is set at the falling edge t2 of the rising edge detection circuit 22.
A signal that is reset to 1 is output. Therefore, the RS flip-flop 41 is set and reset by this, and its Q and output terminals are shown in FIG. 5(e).

(flに示すような信号が出力されることとなる。(A signal as shown in fl will be output.

さて検知領域50を被測定物体がY軸の負方向に移動し
ており、移動信号Bの周波数FsgがIMllzより高
く、第5図に示すようにその周期が長い場合には、時刻
t、に示ずように、立上り検出回路22の出力でRSフ
リップフロップ41がリセットされた後、立上り検出回
路21の出力により再びセットされる時刻と4までの間
に立上り検出回路22より第5図fd)に示すようなパ
ルス信号pが出力されることがある。この場合にはフリ
ップフロップ41のご出力により立上り検出回路22の
出力が出力回路44に与えられる。従ってこの信号によ
って出力回路44を介して第5図(hlに示すような出
力パルスpが出力されることとなる。このパルスは入力
信号A、Hの周波数差に対応したタイミングを有してい
る。即ち入力信号A、Bの周波数がFref >Fsg
の場合には、出力回路43より1周期ずれる毎に1パル
ス、即ちFref −Fsgの周波数信号が得られ、2
つの周波数がFref<Fsgの場合には、出力回路4
4より1周期ずれる毎に1パルス、即ちFsg−Fre
fの周波数信号が得られることとなる。
Now, if the object to be measured is moving in the negative direction of the Y-axis in the detection area 50, the frequency Fsg of the movement signal B is higher than IMllz, and the period is long as shown in FIG. As shown, after the RS flip-flop 41 is reset by the output of the rise detection circuit 22, the output from the rise detection circuit 22 between the time when it is set again by the output of the rise detection circuit 21 and 4 (FIG. 5fd) A pulse signal p as shown in may be output. In this case, the output of the rising edge detection circuit 22 is applied to the output circuit 44 by the output of the flip-flop 41. Therefore, this signal causes an output pulse p as shown in FIG. 5 (hl) to be outputted via the output circuit 44. .That is, the frequencies of input signals A and B are Fref > Fsg
In this case, one pulse, that is, a frequency signal of Fref -Fsg is obtained from the output circuit 43 every one cycle, and 2
If Fref<Fsg, the output circuit 4
1 pulse every time one cycle deviates from 4, that is, Fsg-Fre
A frequency signal of f is obtained.

次に立上り検出回路21.22からの出力信号が一致す
る場合がある。このときには立上り検出回路21.22
の出力を直接RSフリップフロップ41に与えればその
出力は不定となり、いずれかの出力回路43.44より
出力が現れる可能性がある。このような出力を禁止する
ために一致検出回路31が設けられている。第6図はそ
の動作を示す図である。立上り検出回路21.22より
第6図(al、 (b)に示すような信号がRSフリッ
プフロップ回路30に与えられた場合には、時刻t5に
は立上り検出回路21の立下りによってRSフリップフ
ロップ31がセントされ、立上り検出回路22の立下り
によって時刻L6にRSフリップフロップ41がリセッ
トされるように動作する。さて時刻t、〜t8の間に立
上り検出回路21.22より同時に出力が与えられると
、一致検出回路31のアンド回路32によってその一致
が検出されMM33が一定時間動作する。従って一致検
出回路31より第6図(d)に示すような信号が得られ
、この信号によってアンド回路36.37によるフリッ
プフロップ38.39への入力が禁止される。又一致検
出回路31の出力により出力回路43.44に禁止入力
が与えられる。従ってこのときには出力回路44より出
力が与えられない。そしてRSフリップフロップ41は
リセット状態を保つため、次に立上り検出回路22より
信号が与えられる時刻t、〜t1゜には第6図(e)に
示すようなパルスが出力されることとなってミスカウン
トが防止できることとなる。
Next, the output signals from the rising edge detection circuits 21 and 22 may match. At this time, the rising edge detection circuit 21.22
If the output is directly given to the RS flip-flop 41, the output will be undefined, and there is a possibility that the output will appear from either of the output circuits 43 and 44. A coincidence detection circuit 31 is provided to inhibit such output. FIG. 6 is a diagram showing the operation. When the signals shown in FIGS. 6A and 6B are applied to the RS flip-flop circuit 30 from the rising edge detection circuits 21 and 22, the RS flip-flop circuit 30 is activated by the falling edge of the rising edge detection circuit 21 at time t5. 31 is sent, and the RS flip-flop 41 is operated to be reset at time L6 by the fall of the rise detection circuit 22.Now, between times t and t8, outputs are simultaneously given from the rise detection circuits 21 and 22. , the coincidence is detected by the AND circuit 32 of the coincidence detection circuit 31, and the MM 33 operates for a certain period of time.Therefore, a signal as shown in FIG. 6(d) is obtained from the coincidence detection circuit 31, and this signal causes the AND circuit 36 .37 is prohibited from being input to the flip-flops 38 and 39. Also, the output of the coincidence detection circuit 31 provides a prohibited input to the output circuits 43 and 44. Therefore, at this time, no output is provided from the output circuit 44. Since the RS flip-flop 41 maintains the reset state, a pulse as shown in FIG. Counting can be prevented.

こうすれば周波数差検出回路20から得られる出力によ
って検知領域50を通過する物体51の移動状態を検知
することができる。即ち第3図に示すようにいずれかの
出力回路43.44から得られる1つのパルスは夫々I
Oμmの物体の移動に対応しているため、その移動距離
に相当するパルス数を計数することによって移動距離が
得られる。
In this way, the moving state of the object 51 passing through the detection area 50 can be detected by the output obtained from the frequency difference detection circuit 20. That is, as shown in FIG. 3, one pulse obtained from either output circuit 43 or 44 is
Since it corresponds to the movement of an object of 0 μm, the movement distance can be obtained by counting the number of pulses corresponding to the movement distance.

又周波数差検出回路20の出力側にカウンタを設ければ
夫々のカウンタの計数値をNとすると、移動距離りはd
fXNで示される。又この距離移動した時間をTとする
と、その距離りを時間Tで除算することによって物体の
移動速度■を得ることができる。
Also, if a counter is provided on the output side of the frequency difference detection circuit 20, and the count value of each counter is N, the moving distance will be d.
It is indicated by fXN. Also, if the time taken to move this distance is T, then by dividing the distance by the time T, the moving speed (■) of the object can be obtained.

このように本発明によれば、物体の移動距離を非接触で
直接高精度に測定することができる。又その移動方向及
び移動速度も同時に識別することができる。
As described above, according to the present invention, the moving distance of an object can be directly measured with high accuracy in a non-contact manner. Moreover, the moving direction and moving speed can also be identified at the same time.

尚本実施例ではハーフミラ−5,6より得られるレーザ
ビームの周波数差を光電変換器17によってヘテロダイ
ン検波することによって基準周波数の信号を得るよ・う
にしているが、ブラッグセルドライハフから直接その周
波数差の信号を出力するようにしてもよい。
In this embodiment, the frequency difference between the laser beams obtained from the half mirrors 5 and 6 is heterodyne detected by the photoelectric converter 17 to obtain a reference frequency signal. A frequency difference signal may also be output.

次に本廓の第2実施例によるレーザ距離測定装置につい
て第7図を参照しつつ説明する。本実施例において第1
実施例と同一部分は同一符号を付しており、その詳細な
構成を省略する。本実施例においでもレーザ光源1のレ
ーザ光をビームスブリック2乙ごよ−て分離し、ブラッ
グセル3.4とブラ・2グセルトライバ7によってその
周波数を異ならせるようにしている。さてハーフミラ−
5の光軸上にミラー61を設は第1のレーザビームを反
射させてハーフミラ−62に照射するようにしている。
Next, a laser distance measuring device according to a second embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. In this example, the first
The same parts as those in the embodiment are given the same reference numerals, and detailed configurations thereof will be omitted. In this embodiment as well, the laser light from the laser light source 1 is separated by the beam sub-block 2, and its frequencies are made to differ by the Bragg cell 3.4 and the Bragg cell driver 7. Now, half mirror
A mirror 61 is provided on the optical axis of the laser beam 5 to reflect the first laser beam and irradiate it onto the half mirror 62.

又ハーフミラ−62を通過した第2のレーザビームはそ
のまま測定領域に照射され、第2のレーザビームの光軸
上を移動する物体64がらの反射光が集光レンズ63を
介してハーフミラ−62に戻される。そして反射光の1
部がハーフミラ−62によって反射される。従って第1
のレーザビームと反射光の周波数の差が光電変換器14
によりヘテロゲイン検波されることとなる。又ハーフミ
ラ−5,6で反射されたレーザビームは光電変換器17
に与えられ、ブラッグセルドライバ7の駆動周波数の差
の周波数信号が基準信号として波形整形回路18に与え
られる。光電変換器14.17の出力に基づいて周波数
差を検出する検出回路の構成及び動作は前述した第1実
施例と同様である。
In addition, the second laser beam that has passed through the half mirror 62 is directly irradiated onto the measurement area, and the reflected light from the object 64 moving on the optical axis of the second laser beam is directed to the half mirror 62 via the condensing lens 63. be returned. And the reflected light 1
portion is reflected by the half mirror 62. Therefore, the first
The difference in frequency between the laser beam and the reflected light is detected by the photoelectric converter 14.
This results in hetero gain detection. Also, the laser beam reflected by the half mirrors 5 and 6 is sent to a photoelectric converter 17.
A frequency signal representing the difference between the drive frequencies of the Bragg cell driver 7 is supplied to the waveform shaping circuit 18 as a reference signal. The configuration and operation of the detection circuit that detects the frequency difference based on the outputs of the photoelectric converters 14 and 17 are the same as in the first embodiment described above.

本実施例では第2のレーザビームの照射方向であるX軸
方向に移動する物体の移動距離を測定することができる
。この場合には前述した(1)式においてθが約180
°となるため干渉縞に相当する間隔dfはλ/2、即ち
約063μ…となり、移動距離の分解能を向上させるこ
とができる。
In this embodiment, it is possible to measure the moving distance of an object moving in the X-axis direction, which is the irradiation direction of the second laser beam. In this case, in equation (1) above, θ is approximately 180
Therefore, the interval df corresponding to the interference fringes is λ/2, that is, approximately 063 μ..., and the resolution of the moving distance can be improved.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

このため本発明のレーザ距離測定装置によれば、物体と
は非接触でしかも高精度で物体の移動距離を測定するこ
とができる。又本発明では、このレーザ距離測定装置の
レーザビームに照射方向とは垂直方向に移動する物体の
移動距離を測定することができるため、金属薄板等の長
尺の物体の移動距離を連続して測定することができる。
Therefore, according to the laser distance measuring device of the present invention, it is possible to measure the moving distance of an object with high accuracy without contacting the object. In addition, in the present invention, since it is possible to measure the moving distance of an object that moves in a direction perpendicular to the irradiation direction of the laser beam of this laser distance measuring device, it is possible to continuously measure the moving distance of a long object such as a thin metal plate. can be measured.

そして物体の移動速度が大幅に変化する場合には、光電
変換器に得られる出力周波数もそれに対応して変化する
。しかし周波数差検出回路は全てデジタル回路で構成さ
れているため、その構成を人力周波数に対応させて変化
することがなく、第1又は第2の出力端からの出力パル
スを計数することによって移動距離及び移動方向を同時
に測定することが可能となる。
And if the moving speed of the object changes significantly, the output frequency available to the photoelectric converter will also change accordingly. However, since the frequency difference detection circuit is entirely composed of digital circuits, its configuration does not change in response to the human frequency, and the distance traveled can be determined by counting the output pulses from the first or second output terminal. and the direction of movement can be measured simultaneously.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例によるレーザ距離測定装置の
全体構成を示すブロック図、第2図は周波数差検出回路
の構成を示す回路図、第3図及び第5図はその動作を示
すタイムチャート、第4図は本実施例の検知領域を示す
拡大図、第6図は一致検出回路の動作を示すタイムチャ
ート、第7図は本願の第2実施例によるレーザ距離測定
装置を示すブロック図である。 ■−・・−レーザ光iff   2−・・−ビームスプ
リッタ3.4−・・−ブラッグセル  5.6,62−
・−・ハーフミラ−°  7・−−−一−−ブラッグセ
ルドライバ8 、 9−−−−−−−−プリズム  1
0・−−−−−−アパチャ  It−−−−一・集光レ
ンズ  14 、 1 ’l−−−−−・−光電変換器
16.18−・−・−・波形整形回路  20・−・・
−・−周波数差検出回路  21.22・−・・・−立
上り検出回路30−・・−RSフリップフロップ回路 
 31−−−−−−−一致検出回路  33−・・−単
安定マルチパイプレーク(MM)    4l−−−−
−−−RSフリップフロップ43.44−・−−−一致
出回路  50・−・−・・−検知領域特許出願人  
 日本科学工業株式会社代理人 弁理士 岡本宜喜(他
1名) 第1図 3.4−−−−−−ブつ、り゛セル 5.6−−−−ヘーハーフミラー 1B−−−−−−−IFI文牧:、!’12日琢郡第3
図 第4図
Fig. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a laser distance measuring device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing the structure of a frequency difference detection circuit, and Figs. 3 and 5 show its operation. A time chart, FIG. 4 is an enlarged view showing the detection area of this embodiment, FIG. 6 is a time chart showing the operation of the coincidence detection circuit, and FIG. 7 is a block diagram showing the laser distance measuring device according to the second embodiment of the present application. It is a diagram. ■--Laser beam iff 2--Beam splitter 3.4--Bragg cell 5.6, 62-
・−・Half mirror −° 7・−−−1−−Bragg cell driver 8, 9−−−−−−−−Prism 1
0・-------Aperture It-----1・Condensing lens 14, 1'l----Photoelectric converter 16.18-・----・Waveform shaping circuit 20・-・・
--- Frequency difference detection circuit 21.22 --- Rise detection circuit 30 --- RS flip-flop circuit
31------- Coincidence detection circuit 33-- Monostable multi-pipe rake (MM) 4l----
---RS flip-flop 43.44-----Coincidence output circuit 50--Detection area patent applicant
Representative of Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd. Patent attorney Yoshiki Okamoto (and 1 other person) Figure 1 3.4-------butsu, Risel 5.6----H half mirror 1B---- ---IFI Bunmaki:,! '12th Takugun 3rd
Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)レーザ光源と、 前記レーザ光を第1、第2のレーザビームに分離するビ
ームスプリッタと、 前記分離された少なくとも一方のレーザビームの周波数
をシフトさせるブラッグセルと、 前記ブラッグセルを介して得られる第1、第2のレーザ
ビームを一点で交差せしめる光学手段と、前記第1、第
2のレーザビームの交差領域をレーザビームの照射方向
と垂直方向に通過する物体からの散乱光を電気信号に変
換する光電変換器と、前記ブラッグセルに与えられる周
波数差の信号を出力する駆動周波数検出手段と、 前記駆動周波数検出手段より得られる基準入力信号及び
前記光電変換器より得られる光電変換信号の変化時点を
夫々検出する第1、第2の変化点検出回路、前記第1、
第2の変化点検出回路の出力がセット及びリセット入力
として与えられるRSフリップフロップ回路、前記第1
、第2の変化点検出回路の信号の一致を検出する一致検
出回路、前記RSフリップフロップ回路の相異なる出力
、前記第1又は第2の変化点検出回路の出力及び前記一
致検出回路の出力が夫々与えられ、その一致時に信号を
出力する第1、第2の出力回路、を有する周波数差検出
回路と、を具備し、 前記周波数差検出回路の第1、第2の出力回路より得ら
れる出力パルスに基づいて前記物体の移動距離を測定す
ることを特徴とするレーザ距離測定装置。
(1) A laser light source, a beam splitter that separates the laser beam into first and second laser beams, a Bragg cell that shifts the frequency of at least one of the separated laser beams, and a laser beam obtained through the Bragg cell. an optical means for causing the first and second laser beams to intersect at one point; and converting scattered light from an object passing through the intersection area of the first and second laser beams in a direction perpendicular to the irradiation direction of the laser beams into an electrical signal; a photoelectric converter for converting, a driving frequency detecting means for outputting a frequency difference signal given to the Bragg cell, and a change point in the reference input signal obtained from the driving frequency detecting means and the photoelectric conversion signal obtained from the photoelectric converter. first and second change point detection circuits that respectively detect the first and second change point detection circuits;
an RS flip-flop circuit to which the output of the second change point detection circuit is given as a set and reset input;
, a coincidence detection circuit that detects coincidence of the signals of the second change point detection circuit, different outputs of the RS flip-flop circuit, an output of the first or second change point detection circuit, and an output of the coincidence detection circuit. and a frequency difference detection circuit having first and second output circuits that are given to each other and output a signal when they match, and outputs obtained from the first and second output circuits of the frequency difference detection circuit. A laser distance measuring device characterized by measuring the moving distance of the object based on pulses.
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