JPH02309204A - 被測定対象物の段差検出装置 - Google Patents

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、光を被測定対象物に出射し、その反射光の
受光位置に基づいて、装置から被測定対象物までの距離
または距離の変化を測定する光学式変位センサを用いて
、被測定対象物の段差を検出できるようばした被測定対
象物の段差検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、光学的に距離または距離の変位を測定するた
めの光学式変位センサが知られている。

光学式変位センサには種々のタイプがある。その−例と
して、被測定物体に光を出射して、該物体によって反射
される光をＰＳＤ　（ｐｏｓ　ｉ　ｔ　ｉ　。

ｎ　　５ｅｎｓｊｔｔｖｅ　　ｄｅｖｉｃｅ）などの受
光素子で受光して、受光した反射光の光点の位置により
出射部（または受光部）から被測定物体までの距離を測
るものがある。

このような光学式変位センサは、非接触で被測定物体の
形状等を１ｌｌｌＪ定することができるので、生産工場
の製品検査等に盛んに用いられるようになってきた。

光学式変位センサを、たとえばベルトコンベアにより搬
送される物体に存在する凹部または凸部の長さを１ｌｌ
Ｊ定するために用いる場合がある。また、たとえば回転
物体の表面に存在する凹部または凸部の長さを測定する
ために用いる場合がある。

このような場合には、測定方法として次のような方法が
採用される。すなわち、センサから被測定物体の表面ま
での距離に対応した電気的アナログ信号に対し、凹部ま
たは凸部の段差の大きさに基づき最適なしきい値を設定
する。そして、そのしきい値を越えた時間を測定し、得
られた時間と被測定物体の移動速度により凹部または凸
部長さを求める。

［発明が解決しようとする課題］ 従来は、上述のような方法で被測定物体に存在する凹部
または凸部の長さ測定を行なっていたので、次のような
問題点があった。すなわち、被測定物体をベルトコンベ
アにより搬送するものでは、コンベアの上下運動により
所定基準位置からの被測定物体表面の変位が上述のしき
い値に対応する変位以上に変化する場合があり、・この
ような場合には段差の正確な検出ができなくなる。また
、これとは逆に、凹部または凸部が存在していても、所
定の基準位置からの被測定物体表面の変位が上述のしき
い値に対応する変位を越えない場合があり、この場合に
は段差を検出することができない。

被測定物体が円盤状の回転物体である場合でも、回転物
体の中心軸が回転軸からずれていれば上述と同様の問題
が生じる。

それゆえにこの発明の目的は、被測定物体に存在する段
差を確実に検出することのできる被測定対象物の段差検
出装置を提供することで諷る。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る被測定対象物の段差検出装置は、測定用
光を所定の方向へ出射する測定用光出射手段と、測定用
光出射手段から出射された測定用光が測定すべき被測定
対象物表面で反射するとき、その反射した反射光を受け
得るように設けられた受光手段と、受光手段で受光され
た反射光の受光位置をもとに、所定の基準位置から被測
定対象物表面までの距離に応じた距離信号を出力する距
離信号出力手段と、被測定対象物表面の段差に対応する
距離信号の急激な変化部分を抽出する抽出手段を備えて
構成される。

［作用］ ”　　この発明では、所定の基準位置から被測定対象物
表面までの距離に対応して得られた距離信号が急激に変
化したことに応じて、被測定対象物表面の段差を検出す
るようにしたので、段差の検出は確実に行なわれる。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の段差検出装置を示す斜視
図である。第２図は第１図に示す光学式変位センサの構
成を示す図である。第３図は第１図に示すコントローラ
の特徴部分を示すブロック図である。次に、第１図ない
し第３図を参照して、この発明の一実施例の段差検出装
置の構成について説明する。

第１図において、回転物体４上にある四部４１の回転方
向の長さを測定する場合を示す。回転物体４はたとえば
タイヤであり、凹部４１はたとえばタイヤの継目である
。光学式変位センサ（以下、センサと称する）１はケー
ブル２を介してコントローラ３に接続される。センサ１
には、第２図に示すように、半導体レーザ１１と、投光
レンズ１２と、集光レンズ１３と、位置検出素子（Ｐ　
Ｓ　Ｄ）１４とが設けられる。コントローラ３には、図
示しないが、レーザ光を発生するための発振回路および
駆動回路、センサ出力を増幅するための増幅回路、距離
変位を演算するための演算回路、変位を補正するための
補正回路および第３図に示すような処理回路３１が設け
られる。処理回路３１は、ローパスフィルタ３２、バイ
アス回路３３、比較回路３４および積分回路３５を含む
。

次に、第２図を算出して、変位測定原理について説明す
る。

半導体レーザ１１から出射されたレーザビームは投光レ
ンズ１２を通り、細く絞られて被測定物４の表面にレー
ザスポット５を作る。被測定物４の表面にできたスポッ
ト５は、その表面で乱反射（拡散反射）シ、その一部が
集光レンズ１３により位置検出素子１４上の１一点に結
像する。この状態から被測定物４が矢印Ａ方向に変位（
変位後を４ａとする）すると、集光レンズ１３に入光す
る光軸は破線のようにずれるため、素子上に結ぶ像が矢
印Ｂ方向に変化する。この変化量は、位置検出素子１４
により電気信号に変換され、コントローラ３に与えられ
る。コントローラ３で位置検出素子１４からの信号を演
算し、補正を加えて被測定物４の変化量として出力する
。

第４図は第３図に示す処理回路の波形図であり、特に、
第４図（ａ）は比較回路の入力波形を示し、第４図（ｂ
）は比較回路の出力波形を示し、第４図（ｃ）は積分回
路の出力波形を示す。

次に、第１図ないし第４・図を参照して、この発明の特
徴である段差検出について説明する。

処理回路３１に入力された被測定物の変化量を表わす信
号の波形を、第４図（ａ）の実線で示す。

第４図（ａ）に示すように、処理回路３１に与えられる
変位量信号が脈動しているのは、第１図に示す回転物体
４が偏心しているためである。偏心していなければ、レ
ベル変動のない平坦な信号が得られる。１回転中におい
て、信号レベルが急激かつ大きく変動している期間Ｔａ
はレーザスポット５が凹部４１の断差４１ａからそれと
対向する断差４１ｂに到るまで□の期間である。

処理回路３１に入力された変位量信号はそのまま比較回
路３４の一方入力端子３４１に与えられ、また、ローパ
スフィルタ３２およびバイアス回路３３を経て、比較回
路３４の他方入力端子３４２に与えられる。端子３４１
に与えられる信号の波形は、第４図（ａ）の実線と同様
である。端子３４２に与えられる信号は、ローパスフィ
ルタ３２により高周波成分が取り除かれるため、期間Ｔ
ａの部分が平坦化される。また、この信号はバイアス回
路３３によりバイアスされるため、端子３４１に与えら
れる信号に比べてレベルが一様にずれた信号となる。端
子３４２に与えられる信号を第４図（ａ）の一点鎖線で
示す。

第４図（ｂ）に示すように、比較回路３４の出力端子３
４３からは、端子３４１の信号レベルが端子３４２の信
号レベルを加えた期間だけ信号が出力される。この信号
を積分回路３５により時間積分すると、第４図（ｃ）に
示すように、ピーク高さＶｐと回転速度により継目の長
さを求めることができる。これにより、回転体がたとえ
偏心していたとしても、継目の長さを正確かつ確実に測
定することができる。

第３図では段差を検出するためにローパスフィルタおよ
びバイアス回路を用いたが、これに限定されるものでは
ない。これらの代わりに、微分回路を用いた実施例を第
５図に示す。第６図は第５図の回路の波形図である。次
に、第５図および第６図を参照して、この発明の他の実
施例について説明する。

処理回路５１は、微分回路５２と、並列接続された２つ
の比較回路５３．５４とを含む。処理回路５１に与えら
れる入力信号は第６図（ａ）に示すように、第４図（ａ
）の場合と同様脈動しかつ期間Ｔａにおいて急激かつ大
きく変動している。

微分回路５２の出力側からは、第６図（ｂ）に示すよう
に、入力信号の急激な変動に対応した信号が出力される
。この出力信号が比較回路５３．５４の予め設定された
比較レベルＶｒ＋またはＶｒ−を越えたとぎ、比較回路
５３．５４からは第６図（Ｃ）、　　（ｄ）それぞれに
示すような信号が出力される。第６図（ｃ）、（ｄ）の
出力信号の時間差と、回転物体４の回転速度とにより継
目４１の回転方向の長さを求めることができる。

なお、回転物体４の半径が所定のものとは異なる場合で
あっても、センサの測定可能範囲内であれば、段差に対
応した信号を取出すことができる。

上述の実施例では、回転体の継目部に隙間のある場合に
ついて説明したが、この発明は継目部分でタイヤのゴム
等が重なっている場合にも適用することができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、所定の基準位置から
被ＤＩ定対象物までの距離に応じて得られた距離信号が
急激に変化したことに応じて、被測定対象物表面の段差
を検出するようにしたので、段差の検出は確実に行なわ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の段差検出装置を示す斜視
図である。第２図は第１図に示す光学式変位センサの構
成を示す図である。第３図は第１図に示すコントローラ
の特徴部分を示すブロック図である。第４図は第３図に
示す処理回路の波形図である。第５図はこの発明の他の
実施例の処理回路を示すブロック図である。第６図は第
５図に示す処理回路の波形図である。 図において、１は光学式変位センサ、３はコントローラ
、４は回転物体、５はレーザスポット、１１は半導体レ
ーザ、１２は投光レンズ、１３は集光レンズ、１４は位
置検出素子、３１および５１は処理回路、３２はローパ
スフィルタ、３３はバイアス回路、３４．５３および５
４は比較回路、３５は積分回路、５２は微分回路を示す
。 簗１図 第２圀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 測定用光を所定の方向へ出射する測定用光出射手段、 前記測定用光出射手段から出射された測定用光が測定す
   べき被測定対象物表面で反射するとき、その反射した反
   射光を受け得るように設けられた受光手段、 前記受光手段で受光された反射光の受光位置をもとに、
   所定の基準位置から前記被測定対象物表面までの距離に
   応じた距離信号を出力する距離信号出力手段、および 前記被測定対象物表面の段差に対応する前記距離信号の
   急激な変化部分を抽出する抽出手段を備えた、被測定対
   象物の段差検出装置。