JPH0240505A - Distance measuring apparatus - Google Patents

Distance measuring apparatus

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JPH0240505A
JPH0240505A JP19083888A JP19083888A JPH0240505A JP H0240505 A JPH0240505 A JP H0240505A JP 19083888 A JP19083888 A JP 19083888A JP 19083888 A JP19083888 A JP 19083888A JP H0240505 A JPH0240505 A JP H0240505A
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JP
Japan
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light
center
distance
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gravity
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JP19083888A
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Japanese (ja)
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Akihiko Nakamura
明彦 中村
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Juki Corp
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Juki Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to measure a distance to an objective body highly accurately all the time by providing an area sensor, an optical-center-of-gravity computing means and a measured-value correcting means. CONSTITUTION:An area sensor 7 receives reflected light from an objective body 5 along the axis of the projected light spot at a specified position. A microcomputer 8 performs the functions of the following means: a computing means of a distance utilizing the amount of displacement of the receiving position of the reflected light f2 at a semiconductor position detector 2; an optical-center-of-gravity computing means which computes the optical center of gravity from the distribution of the detected signals in correspondence with the amount of incident light in the area sensor 7; and a measured-value correcting means which corrects the amount of displacement of the light receiving position detected with the detector 2 or the distance value that is computed from the amount of displacement, in correspondence with the amount of position deviation of the optical-center-of-gravity with respect to the predetermined center of the received light. In this constitution, even if there are parts where colors and reflectivities are different on the surface to be measured of the objective body 5, errors in measurement which occur at a boundary part can be corrected without fail. Therefore, the distance to the objective body 5 can be measured highly accurately all the time.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 対象物体までの距離を非接触で、高精度に且つ高速応答
で測定する距離測定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a distance measuring device that measures the distance to a target object in a non-contact manner with high precision and high speed response.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より、鉄鋼プラントにおける高温・高速走行物体の
形状認識や、機械あるいは電気工業での傷つき易い物体
の寸法や変位量の計測等、各種の産業分野において非接
触で高精度且つ高速応答可能な距離測定装置が要求され
ている。
Conventionally, distances have been used in various industrial fields, such as shape recognition of high-temperature, high-speed moving objects in steel plants, and measurement of the dimensions and displacement of easily damaged objects in the mechanical and electrical industries, allowing for non-contact, high-precision, and high-speed response. Measuring equipment is required.

このような要求に応える距離測定装置としては、レーザ
光を用いた三角測量方式のレーザ距離センサが実用化さ
れており、それを使った各種計測装置が開発されている
As a distance measuring device that meets these demands, a triangulation type laser distance sensor using laser light has been put into practical use, and various measuring devices using it have been developed.

そのレーザ距離センサとしては、例えば第7図に示すよ
うに、小型で高出力の半導体レーザ1と、高分解能で高
速応答性を有する半導体装置検出器(P ositio
n S ensitive D evice :以下r
P S DJと略称する)2とを組合わせたものが知ら
れている。
As shown in FIG. 7, the laser distance sensor includes, for example, a small, high-output semiconductor laser 1 and a semiconductor device detector (Positio
nS sensitive device:hereinafter r
A combination of the two (abbreviated as P S DJ) is known.

これを簡単に説明すると、光源である半導体レーザ1か
らのレーザ光を投光レンズ3によって集光して、測定す
べき対象物体5上に小さな光スポットf1として照射し
、その対象物体5からの光スポットf1による反射光f
2を、投光レンズ3から所定の間隔を置いて配設された
受光レンズ4によってPSD2の受光面上の一点に集光
して受光させる構造になっている。
To explain this simply, a laser beam from a semiconductor laser 1 as a light source is focused by a projection lens 3 and irradiated onto a target object 5 to be measured as a small light spot f1. Reflected light f by light spot f1
2 is condensed and received at one point on the light receiving surface of the PSD 2 by a light receiving lens 4 disposed at a predetermined distance from a light projecting lens 3.

そして、対象物体5の矢示Q方向の変位によって、受光
レンズ4によって集光される反射光f2の角度θが変化
するため、PSD2上の集光スポットの位置すなわち受
光位置Xがそれに比例して変位する。この受光位1xは
、PSD2によって容易に検出することができる。
Since the angle θ of the reflected light f2 focused by the light-receiving lens 4 changes due to the displacement of the target object 5 in the direction of the arrow Q, the position of the focused spot on the PSD 2, that is, the light-receiving position Displace. This light receiving position 1x can be easily detected by the PSD 2.

そこで、投光レンズ3と受光レンズ4との光軸間隔をり
、受光レンズ4とPSD2との間隔をFとすると、対象
物体5までの距離りを次式によって求めることができる
Therefore, if the distance between the optical axes between the light projecting lens 3 and the light receiving lens 4 is calculated, and the distance between the light receiving lens 4 and the PSD 2 is F, then the distance to the target object 5 can be determined by the following equation.

L=D−F/X  ・・・・・・(1)〔発明が解決し
ようとする問題点〕 しかしながら、このようなレーザ距離センサによる距離
測定装置は、上述のように測定すべき対象物体5′に照
射した光スポットの反射光を集光してPSD2で受光し
、その受光位置の変位を検出して距離を算出するように
しているため、対象物体5の表面の色や反射率の状態に
よって光の反射・吸収の違いが生じるので、距離の測定
結果に誤差が生じる場合があるという問題点があった。
L = D - F / Since the reflected light of the light spot irradiated on the target object 5 is collected and received by the PSD 2, and the distance is calculated by detecting the displacement of the light receiving position, the color and reflectance state of the surface of the target object 5 can be calculated. This causes a difference in the reflection and absorption of light, which poses a problem in that errors may occur in the distance measurement results.

例えば第8図(イ)に示すように、対象物体5の表面が
白っぽい部分(白と表示している)と黒っぽい部分(黒
と表示している)とが交互に綿状になってい゛るような
場合に、第7図に示したようなレーザ距離センサのセン
サヘッド10をその表面に対向させなから矢示方向に平
行移動させて距離り測定すると、第8図(ロ)にPSD
からの前述した受光位置変位Xに応じた出力を示すよう
に、距MLが一定であっても白っぽい部分と黒っぽい部
分との境界部でPSDの出力が変動し、測定誤差が生じ
る。
For example, as shown in Fig. 8 (a), the surface of the target object 5 is made up of alternating whitish parts (displayed as white) and dark parts (displayed as black). In such a case, when measuring the distance by moving the sensor head 10 of the laser distance sensor shown in Fig. 7 in parallel in the direction of the arrow instead of facing the surface, the PSD is shown in Fig. 8 (b).
As shown in the figure, the output of the PSD varies at the boundary between the whitish portion and the dark portion even if the distance ML is constant, resulting in a measurement error.

この誤差は、コントラストの差により大きさが変わり、
濃淡の移り方によって生じる方向(正又は負)が変わる
The size of this error changes depending on the contrast difference,
The direction (positive or negative) that occurs changes depending on how the shading changes.

これは、第9図に示すように白っぽい部分と黒っぽい部
分との境界部に光スポットf1が当ると、白っぽい部分
では光が反射され、黒っぽい部分で光が吸収されるので
1本来なら光スポットの中心POが最も反射光が強い点
であるはずであるのに、光スポットの白っぽい部分に当
ったところの中心P1に反射光が最も強い点が移ってし
まう。
This is because, as shown in Figure 9, when the light spot f1 hits the boundary between a whitish part and a dark part, the light is reflected in the whitish part and absorbed in the dark part. Although the center PO is supposed to be the point where the reflected light is strongest, the point where the reflected light is strongest is shifted to the center P1, which is where the whitish part of the light spot hits.

それによって、第10図に示すように、反射光f2が最
も強い点P1が光スポットの中心PaからΔSだけずれ
、PSD2による受光点もΔXだけずれるのである。
As a result, as shown in FIG. 10, the point P1 where the reflected light f2 is strongest is shifted by ΔS from the center Pa of the light spot, and the light receiving point by the PSD 2 is also shifted by ΔX.

このような誤差は、白黒だけでなくあらゆる色や表面状
態(鏡面度等)が異なる部分の境界部でも生じ、それに
基づいて算出される距離の測定値も誤差を含んだものに
なっていた。
Such errors occur not only in black and white, but also in all colors and at boundaries between parts with different surface conditions (specularity, etc.), and the distance measurement values calculated based on these errors also include errors.

この発明は、このような問題を解決するためになされた
ものであり、上述のような距離測定装置によって、測定
面に色や反射率の異なる部分がある対象物を測定しても
、測定誤差を生じることなく、その対象物までの距離を
常に高精度で測定できるよう′にすることを目的とする
This invention was made to solve such problems, and even if the distance measuring device described above measures an object whose measurement surface has parts of different colors or reflectances, measurement errors may occur. The purpose of the present invention is to make it possible to always measure the distance to an object with high accuracy without causing errors.

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

この発明は上記の目的を達成するため、対象物体に光ス
ポットを照射する光源および投光レンズと、対象物体か
らの上記光スポットによる反射光を集光する受光レンズ
及びその集光された光を受光する半導体装置検出器(P
 S D)とを所定の間隔を置いて配設し、そのPSD
によって検出される受光位置の変位量により、三角ig
量右方式よって対象物体までの距離を測定する距離測定
装置において。
In order to achieve the above object, the present invention includes a light source and a light projecting lens that irradiates a light spot onto a target object, a light receiving lens that collects light reflected by the light spot from the target object, and a light receiving lens that collects the light reflected by the light spot from the target object. Semiconductor device detector that receives light (P
SD and D) are arranged at a predetermined interval, and the PSD
The amount of displacement of the light receiving position detected by the triangle ig
In a distance measuring device that measures the distance to a target object using a quantitative method.

対象物体からの光スポットの照射光軸に沿う反射光を所
定位置で受光するエリアセンサと、このエリアセンサに
よる入射光量に応じた検出信号の分布によって光重心を
算出する光重心算出手段と、これによって算出された光
重心の予め決められた受光中心に対する位置ずれ量に応
じて、上記PSDによって検出される受光位置の変位量
又はそれに基づいて算出される距離の値を補正する測定
値補正手段とを設けたものである。
an area sensor that receives reflected light along an irradiation optical axis of a light spot from a target object at a predetermined position; a light center of gravity calculation means that calculates a light center of gravity based on the distribution of a detection signal according to the amount of incident light by the area sensor; Measured value correction means for correcting the amount of displacement of the light receiving position detected by the PSD or the distance value calculated based on the displacement amount of the light receiving position detected by the PSD according to the positional deviation amount of the light gravity center with respect to a predetermined light receiving center calculated by. It has been established.

また、対象物体からの光スポットの照射光軸に沿う反射
光を照射光から分離してエリアセンサへ導くハーフミラ
−を、光スポットの照射光軸上に設けるとよい。
Further, it is preferable to provide a half mirror on the irradiation optical axis of the light spot, which separates the reflected light from the target object from the irradiation light and guides it to the area sensor.

〔作 用〕[For production]

このように構成したこの発明による距離測定装置は、対
象物体の測定面に色や反射率の異なる部分があって、そ
の境界部に光スポットを照射して測定した場合でも、エ
リアセンサによってその対象物体からの光スポットの照
射光軸に沿う反射光を所定位置で受光するので、対象物
体の位置が変わってもエリアセンサが受光する反射光の
受光中心(第9図で説明した本来の光スポットの中心P
oに対応する)は変動しない。
The distance measuring device according to the present invention configured in this way can detect the object using the area sensor, even if the measurement surface of the target object has parts with different colors or reflectances, and the boundary part is irradiated with a light spot for measurement. Since the reflected light along the irradiation optical axis of the light spot from the object is received at a predetermined position, even if the position of the target object changes, the receiving center of the reflected light received by the area sensor (the original light spot explained in Figure 9) center P of
) corresponding to o does not change.

そして、このエリアセンサによって受光する反射光の光
量分布に応じた検出信号の分布によって。
Then, by the distribution of detection signals according to the distribution of the amount of reflected light received by this area sensor.

反射光の光重心(第9図で説明した実際に反射光が最も
強い点P1に対応する)を算出する。
The optical center of gravity of the reflected light (corresponding to the point P1 where the reflected light is actually the strongest explained in FIG. 9) is calculated.

この光重心の受光中心に対する位置ずれ量に応じて、P
SDによって検出される受光位置の変位量(誤差を生じ
ている)又はそれに基づいて算出される距離の値を補正
するので、予め、光重心の位置ずれ量と発生する誤差量
との関係をシュミレーションして記憶しておけば、その
誤差を確実に補正することができる。
P
Since the amount of displacement of the light receiving position detected by the SD (causing an error) or the distance value calculated based on it is corrected, the relationship between the amount of positional deviation of the light center of gravity and the amount of error that occurs is simulated in advance. If you do this and memorize it, you can reliably correct the error.

また、ハーフミラ−によって対象物体からの光スポット
の照射光軸に沿う反射光を照射光から分離してエリアセ
ンサへ導くようにすれば、エリアセンサの配設位置を任
意に選ぶことができる。
Further, if the reflected light along the irradiation optical axis of the light spot from the target object is separated from the irradiated light by a half mirror and guided to the area sensor, the arrangement position of the area sensor can be arbitrarily selected.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明
する。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例を示す距離測定装置を構成
するセンサヘッドの光学系及びその制御部のブロック図
であり、前述した第7図と対応する部分には同一の符号
を付しである。
FIG. 1 is a block diagram of the optical system and its control section of a sensor head constituting a distance measuring device showing an embodiment of the present invention, and parts corresponding to those in FIG. 7 described above are given the same reference numerals. It is.

先ず、この実施例のセンサヘッドを構成する光学系につ
いて説明すると、光源である半導体レーザ1からのレー
ザ光を投光レンズ3によって集光して、測定すべき対象
物体5上に小さな光スポットf1として照射して、対象
物体5からの光スポットf1による反射光f2を、投光
レンズ3から所定の間隔を置いて配設された受光レンズ
4によって半導体装置検出器(P S D)2の受光面
上の一点に集光して受光させ、その集光スポットの受光
位置の変位に基づいて対象物体5までの距離を算出する
ように構成している点は、第7図で説明した従来の装置
と同様である。
First, the optical system constituting the sensor head of this embodiment will be explained. Laser light from a semiconductor laser 1 as a light source is focused by a projection lens 3, and a small light spot f1 is formed on a target object 5 to be measured. The reflected light f2 from the light spot f1 from the target object 5 is received by the semiconductor device detector (PSD) 2 by the light receiving lens 4 disposed at a predetermined distance from the light projecting lens 3. The structure is different from the conventional one explained in FIG. 7 in that the light is focused on one point on the surface and is received, and the distance to the target object 5 is calculated based on the displacement of the light receiving position of the focused spot. It is similar to the device.

さらにこの実施例では、投光レンズ3の光軸すなわち光
スポットf1の照射光軸上に、その光軸に対して45″
傾斜させてハーフミラ−6を配設し、このハーフミラ−
6によって、対象物体からの光スポットの照射光軸に沿
う反射光f3を照射光から分離してエリアセンサ7へ導
くようにしている。
Furthermore, in this embodiment, on the optical axis of the light projecting lens 3, that is, on the irradiation optical axis of the light spot f1, 45"
A half mirror 6 is arranged at an angle, and this half mirror
6, the reflected light f3 along the irradiation optical axis of the light spot from the target object is separated from the irradiation light and guided to the area sensor 7.

エリアセンサ7は、CCDイメージセンサやカラーセン
サ等の色の分布や明暗の分布を検出できる2次元の光セ
ンサであり、ハーフミラ−6によって導かれる反射光f
3を所定位置で受光できるように1図示しないセンサー
ヘッドの固定部に固定して配設される。
The area sensor 7 is a two-dimensional optical sensor such as a CCD image sensor or a color sensor that can detect the distribution of colors and the distribution of brightness.
1 is fixed to a fixed part of a sensor head (not shown) so that light can be received at a predetermined position.

次に、この距離測定装置の制御部の構成を説明すると、
中央処理装置(cpu)11.プログラムメモリである
ROM12.データメモリであるRAM l 3.及び
多数の入出力ボート(■/○)14〜18によって構成
されるマイクロコンピュータ8によってこの装置全体を
統括制御するようになっている。
Next, the configuration of the control section of this distance measuring device will be explained.
Central processing unit (cpu)11. ROM12 which is a program memory. RAM l which is data memory 3. A microcomputer 8 composed of a large number of input/output ports (■/○) 14 to 18 collectively controls the entire apparatus.

そして、このマイクロコンピュータ8が、PSD2によ
る反射光f2の受光位置の変位量に基づく距離の算出手
段と、エリアセンサ7による入射光量に応じた検出信号
の分布によって光重心を算出する光重心算出手段と、そ
の光重心の予め決められた受光中心に対する位置ずれ量
に応じて、PSD2によって検出される受光位置の変位
量又はそれに基づいて算出される距離の値を補正する測
定値補正手段の各機能も果す。
The microcomputer 8 includes distance calculation means based on the amount of displacement of the light reception position of the reflected light f2 by the PSD 2, and light center of gravity calculation means for calculating the light center of gravity based on the distribution of the detection signal according to the amount of incident light by the area sensor 7. and each function of the measured value correction means that corrects the amount of displacement of the light receiving position detected by the PSD 2 or the distance value calculated based on the displacement amount of the light receiving position detected by the PSD 2 according to the positional deviation amount of the light gravity center with respect to the predetermined light receiving center. Also accomplish.

さらにこの制御部は、このマイクロコンピュータ8の各
入出力ポート18,14.16にそれぞれ接続された操
作表示部20.半導体レーザ除動回路21.およびエリ
アセンサ晩動回路22と、PSD2の出力電流IA、I
Bをそれぞれ増幅するプリアンプ23.24と、その各
出力を交互に切り替えるアナログスイッチ25と、その
出力をサンプルホールドするサンプルホールド回路26
と、そのホールド値をデジタル信号に変換して入出力ポ
ート15に入力するA/D変換回路27と、エリアセン
サ7から受光量の分布状態に応じて順次出力される検出
信号(ビデオ信号)をデジタル信号に変換して入出力ポ
ート17に入力するA/D変換回路28とによって構成
されている。
Furthermore, this control section includes an operation display section 20.1 connected to each input/output port 18, 14. Semiconductor laser removal circuit 21. and the area sensor late-acting circuit 22 and the output currents IA and I of the PSD2.
Preamplifiers 23 and 24 that amplify each of B, an analog switch 25 that alternately switches each output, and a sample hold circuit 26 that samples and holds the output.
, an A/D conversion circuit 27 that converts the hold value into a digital signal and inputs it to the input/output port 15, and a detection signal (video signal) sequentially output from the area sensor 7 according to the distribution state of the amount of received light. The A/D conversion circuit 28 converts the digital signal into a digital signal and inputs the digital signal to the input/output port 17.

なお、操作表示部20には、測定モードや条件を設定す
る各種スイッチあるいはキーボードと、装置の状態及び
測定結果を表示する表示器等が設けられている。
The operation display unit 20 is provided with various switches or a keyboard for setting measurement modes and conditions, and a display for displaying the status of the apparatus and measurement results.

ここで、第2図を参照してPSD2の作用について説明
する。
Here, the action of the PSD 2 will be explained with reference to FIG.

第2図はPSDの断面説明図であり、このPSD2は、
高抵抗シリコン基板2aの両面に均一な抵抗層2b、2
cが形成されており、高抵抗シリコン基12aが■層、
抵抗層2bがpH,抵抗層2cがNMを構成して光電効
果を有する。
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory diagram of the PSD, and this PSD2 is
Uniform resistance layers 2b, 2 on both sides of high resistance silicon substrate 2a
c is formed, and the high-resistance silicon base 12a is a layer
The resistance layer 2b constitutes pH, and the resistance layer 2c constitutes NM, and has a photoelectric effect.

そして、一方の抵抗層2aの表面が受光面となり、その
両端信号取り出し用の一対の電極A、 Bを設け、他方
の抵抗層2cにはバイアス電極Cを設けている。
The surface of one resistance layer 2a serves as a light receiving surface, and a pair of electrodes A and B for signal extraction are provided at both ends thereof, and a bias electrode C is provided on the other resistance layer 2c.

そこで、電極A、B間の距離をQ、その抵抗をRQとし
、電極Aから光の入射位置までの距離をX、その部分の
抵抗をRxとすると、光の入射位置で発生した光生成電
流Ioは、各電極A、Bまでの抵抗値に逆比例するよう
に分割されのでS各電極A、Bから取り出される電流I
A、IBは、I A=I o(RQ−Rx)/Rn I B = I o−Rx/RQ     ・・団・(
2)抵抗N2bは均一であるから、長さと抵抗値が比例
するので、(2)式は IA”Io(Q−X)/12 I B = I o−X/ Q       ・−=C
3>(I O=:I A+I B) で表わされる。そこで、IAとIBの比をとると、I 
A/ I B =CD−X)/X =−Q/X−1 X=U・I B/(I A+ I B)   ・旧・・
(4)となり、IAとIBの値から、入射エネルギに無
関係に光の入射位置Xを知ることができる。
Therefore, if the distance between electrodes A and B is Q, their resistance is RQ, the distance from electrode A to the light incident position is X, and the resistance of that part is Rx, then the photogenerated current generated at the light incident position is Since Io is divided inversely proportional to the resistance value up to each electrode A, B, the current I taken out from each electrode A, B is
A, IB are I A = I o (RQ - Rx) / Rn I B = I o - Rx / RQ ... group (
2) Since the resistance N2b is uniform, the length and resistance value are proportional, so the formula (2) is IA"Io(Q-X)/12 IB = Io-X/Q ・-=C
3>(I O =: I A + I B). Therefore, taking the ratio of IA and IB, I
A/ I B = CD-X)/X = -Q/X-1 X=U・I B/(I A+ I B) ・Old...
(4) From the values of IA and IB, the light incident position X can be known regardless of the incident energy.

そこで、第1図の実施例では、このPSD2の電ViA
A、Bから取り出される電流IA、IBを。
Therefore, in the embodiment shown in FIG.
The currents IA and IB drawn from A and B.

それぞれプリアンプ23.24で増幅して検出し、アナ
ログスイッチ25を介してサンプルホールド回路26に
交互にホールドする。
The signals are amplified and detected by preamplifiers 23 and 24, respectively, and alternately held in a sample and hold circuit 26 via an analog switch 25.

そのホールド値をA/D変換回路27がデジタル信号に
変換し、それをマイクロコンピュータ8が順次取り込ん
で、上記(4)式の演算により光の入射位置までの距離
すなわち受光位置の変位量Xを算出する。
The A/D conversion circuit 27 converts the hold value into a digital signal, which is sequentially taken in by the microcomputer 8, and calculates the distance to the light incident position, that is, the displacement amount X of the light receiving position by calculating the above equation (4). calculate.

一方、エリアセンサ7は、対象物体5からの光スポット
による反射光f3を、例えば第3図に示すような受光エ
リアで受光し、その各受光エレメント(それぞれχeV
座標が異なる)毎に受光量に応じた検出信号(ビデオ信
号)を順次出力する。
On the other hand, the area sensor 7 receives the reflected light f3 from the light spot from the target object 5 in a light receiving area as shown in FIG.
A detection signal (video signal) corresponding to the amount of received light is sequentially output for each coordinate (different coordinates).

このエリアセンサ7からの検出信号を、第1図に示すよ
うにA/D変換回路28によってデジタル信号に変換し
、それをマイクロコンピュータ8が取り込んで、光重心
を算出する。
The detection signal from the area sensor 7 is converted into a digital signal by the A/D conversion circuit 28 as shown in FIG. 1, and the microcomputer 8 takes in the digital signal to calculate the optical center of gravity.

ここで、この光重心の算出について説明する。Here, the calculation of the optical center of gravity will be explained.

例えば、エリアセンサ7の受光エリアに第3図にa、b
、cで示すように明暗の異なる部分があったとすると、
この受光エリアの中心Oに対して、光重心Gは明るい部
分の方へずれる。
For example, in the light receiving area of the area sensor 7, a and b are shown in FIG.
, if there are parts with different brightness and darkness as shown in c,
With respect to the center O of this light-receiving area, the light center of gravity G is shifted toward the bright portion.

このa、b、Qの部分の明るさは対象物体5上の反射率
に応じており、したがってエリアセンサ7の各受光エレ
メントからの検出信号もこの光反射率に応じた値となり
、これをmとすると、光重心GのZ+t/座標(x g
 + q g )は次のようにして算出される。
The brightness of these parts a, b, and Q depends on the reflectance on the target object 5, so the detection signal from each light receiving element of the area sensor 7 also has a value according to this light reflectance, and this is m Then, Z+t/coordinate of the light center of gravity G (x g
+ q g ) is calculated as follows.

xg=Σmx/Σm yg”Σmy/Σm    −′°(5)例えば、この
mの値が第4図に示すように分布していた場合の光重心
Gの座標(x g v y g )を算出してみると、
次のようになる。
xg=Σmx/Σm yg”Σmy/Σm −′° (5) For example, if the value of m is distributed as shown in Figure 4, calculate the coordinates (x g v y g ) of the optical center of gravity G. When I tried it,
It will look like this:

Σm = 6 + 5 + 2+・・・・・・・・・・
・・+6+6=99Σmχ= (6+4+4+6)X3 +(5+ 2 +2 + 6)X 4+・・・・・・・
・・+(4+2+4+6)x9=576 Σm y = (6+ 6 + 6 + 6 + 6 
+ 6 + 6 ) X 3+(4+2+2+2+2+
2+4)X4+・・・・・・・・・・・・ +(6+5+2+2+2+2+4)X6=416 xg=Σm x 78m = 576 / 99岬5.
8yg”Σmv/Σm=416/ 9944.2この場
合、受光エリアの中心Oの座標(xo。
Σm = 6 + 5 + 2+・・・・・・・・・
・・+6+6=99Σmχ= (6+4+4+6)X3 +(5+ 2 +2 + 6)X 4+・・・・・・・・・
・・+(4+2+4+6)x9=576 Σm y=(6+6+6+6+6
+ 6 + 6 ) X 3+ (4+2+2+2+2+
2+4)
8yg”Σmv/Σm=416/9944.2 In this case, the coordinates of the center O of the light receiving area (xo.

vo)は、xo=6.yo=4.5  であるから、光
重心GはX軸方向へ0.2 + q軸方向ヘ−0、3だ
けずれてることになる。
vo) is xo=6. Since yo=4.5, the optical center of gravity G is shifted by 0.2 in the X-axis direction + -0.3 in the q-axis direction.

次に、第1図の実施例による距離測定時のマイクロコン
ピュータ8の処理動作を第5図のフローチャートに従っ
て説明する。
Next, the processing operation of the microcomputer 8 during distance measurement according to the embodiment shown in FIG. 1 will be explained according to the flowchart shown in FIG.

まず、半導体ダイオード(LD)1を発光させ、PSD
2からの電流IAとI]3に基づくデータを読み込がて
、反射光f2功入射位置Xを前述の(4)式により算出
する。
First, the semiconductor diode (LD) 1 is made to emit light, and the PSD
The data based on the currents IA and I from 2] are read, and the reflected light f2 effective incident position X is calculated using the above-mentioned equation (4).

その後、エリアセンサ7から前述した対象物体5上の光
スポツト周辺の光反射率に応じた検出値m (x * 
q )を読み込む。
Thereafter, a detection value m (x *
q).

そして、補正が必要か否かを、例えば操作表示部20か
らのオペレータによる補正指示キーによる入力の有無に
よって判断し、補正が不要ならば先に算出したXの値か
ら、前述した(1)式の演算によって距離りを算出する
Then, it is determined whether or not correction is necessary, for example, based on the presence or absence of an input by the operator using a correction instruction key from the operation display section 20. If correction is not necessary, the previously calculated value of The distance is calculated by the calculation.

補正が必要な場合には、エリアセンサ7から読み込んだ
m (Z + q )のデータから、前述の(5)式に
より光重心の座標(x g * q g )を算出する
If correction is necessary, the coordinates (x g * q g ) of the optical center of gravity are calculated from the data of m (Z + q) read from the area sensor 7 using the above-mentioned equation (5).

そして、算出したXg+t/gの値から先に算出したX
の値を補正する。この補正値は、例えばマイクロコンピ
ュータ8内のROM12に、xg+”/gをアドレスと
して補正係数の値を格納しておき、それを読み出して先
に算出したXに乗することによって算出できる。
Then, from the calculated value of Xg+t/g,
Correct the value of. This correction value can be calculated by, for example, storing the correction coefficient value in the ROM 12 in the microcomputer 8 with xg+''/g as the address, reading it out, and multiplying it by the previously calculated X.

さらに、この補正したXの値により(1)式の演算を行
なって距WILを算出し、その結果を操作表示部20へ
出力して表示させる。補正を要しない場合は、補正しな
いXの値によって算出した距離りを出力する。
Further, the corrected value of X is used to calculate the distance WIL by calculating the equation (1), and the result is output to the operation display section 20 for display. If no correction is required, the distance calculated using the uncorrected value of X is output.

その後、測定を続ける場合はPSD2からのデータ読み
込みに戻って上述の処理を繰返し、測定を続けない場合
は、半導体レーザ(LD)1を消灯して処理を終了する
Thereafter, if the measurement is to be continued, the process returns to reading data from the PSD 2 and the above-described process is repeated; if the measurement is not to be continued, the semiconductor laser (LD) 1 is turned off and the process is completed.

第6図はマイクロコンピュータ8による他の処理動作を
示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing other processing operations by the microcomputer 8.

この例で上述の場合と異なる点だけを説明すると、エリ
アセンサ7からの検出値m(χ、t/)を読み込んだ後
、光重心の座標(χg、 vg)を算出し。
In this example, only the differences from the above case will be explained. After reading the detection value m (χ, t/) from the area sensor 7, the coordinates (χg, vg) of the light center of gravity are calculated.

さらにその受光エリアの中心の座標(zo、 tlo)
からのずれ!(Δχ、ΔV)を算出する。
Furthermore, the coordinates of the center of the light receiving area (zo, tlo)
Deviation from! (Δχ, ΔV) is calculated.

そして、このずれ量の大きさによって補正が必要か否か
を自動的に判断し、補正が必要と判断すると、先に算出
したずれ量ΔX、ΔyとXの値から、ROM12に格納
されている距離りのテーブルをルックアップして距離り
を読み出し、それを出力すぎ。
Then, it is automatically determined whether or not correction is necessary based on the magnitude of the amount of deviation, and if it is determined that correction is necessary, the amount of deviation ΔX, Δy, and the value of X calculated previously are stored in the ROM 12. Look up the distance table, read the distance, and print it out.

このようにすれば、オペレータが対象物体の表面状態を
確認して補正の要否を入力しなくても、補正が必要な場
合には自動的に補正がなされる。
In this way, even if the operator does not check the surface condition of the target object and input whether or not correction is necessary, if correction is necessary, it will be automatically performed.

なお、エリアセンサ7として、たとえば距離測定用のP
SD2と同じ分光感度特性をもつ2次元PSDを使用す
れば、対象物体の光スポット照射面の色むらによる誤差
をより確実に補正することができる。
In addition, as the area sensor 7, for example, P for distance measurement is used.
By using a two-dimensional PSD having the same spectral sensitivity characteristics as SD2, it is possible to more reliably correct errors caused by color unevenness on the light spot irradiation surface of the target object.

また、光源としては半導体レーザ(レーザダイオード)
に限らず、他のレーザ発生器は勿論・、発光ダイオード
やランプ等を使用することも可能である。
In addition, a semiconductor laser (laser diode) is used as a light source.
However, it is also possible to use not only other laser generators but also light emitting diodes, lamps, etc.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明してきたように、この発明によれば、光スポッ
トを使用する距離測定装置によって測定する対象物体の
被測定面に色や反射率の異なる部分があっても、特にそ
の境界部で発生する測定誤差を確実に補正できるので、
その対象物体までの距離を常に高精度で測定することが
できる。
As explained above, according to the present invention, even if there are parts with different colors or reflectances on the surface of the target object to be measured by a distance measuring device that uses a light spot, the difference in color and reflectance will occur, especially at the boundaries. Since measurement errors can be reliably corrected,
The distance to the target object can always be measured with high precision.

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

第1図はこの発明の一実施例を示す距離測定装置の構成
図、 第2図は第1図における半導体装置検出器2の原理を示
す断面説明図、 第6図は第1図におけるエリアセンサ7による受光エリ
アの説明図、 第4図は同じくその各受光エレメントによる検出値m 
(x + q )の分布例を示す説明図、第5図及び第
6図は第1図の実施例による距離測定時のマイクロコン
ピュータ8の処理動作の異なる例を示すフロー図。 第7図はこの発明の対象とする距離測定装置の従来の光
学系の構成を示す説明図、 第8図乃至第10図は従来の距離測定装置による測定誤
差の発生状況及びその原因を説明するための説明図であ
る。 1・・・半導体レーザ(LD) 2・・・半導体装置検出器(PSD) 3・・投光レンズ   4・・・受光レンズ5・・対象
物体    6・・・ハーフミラ−7・・・エリアセン
サ  8・・・マイクロコンピュータ20・・・操作表
示部 21・・・半導体レーザ開動回路22・・・エリ
アセンサ旺動回路 第2図 第3図 第4図 第7図 第8 図
FIG. 1 is a configuration diagram of a distance measuring device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional explanatory diagram showing the principle of the semiconductor device detector 2 in FIG. 1, and FIG. 6 is an area sensor in FIG. 1. Fig. 4 is an explanatory diagram of the light receiving area according to No. 7, and Fig. 4 also shows the detected value m by each light receiving element.
An explanatory diagram showing an example of the distribution of (x + q), and FIGS. 5 and 6 are flowcharts showing different examples of processing operations of the microcomputer 8 during distance measurement according to the embodiment of FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of a conventional optical system of a distance measuring device to which the present invention is applied, and FIGS. 8 to 10 explain the occurrence of measurement errors and their causes in the conventional distance measuring device. FIG. 1... Semiconductor laser (LD) 2... Semiconductor device detector (PSD) 3... Light emitting lens 4... Light receiving lens 5... Target object 6... Half mirror 7... Area sensor 8 . . . Microcomputer 20 . . . Operation display section 21 . . . Semiconductor laser opening circuit 22 . . . Area sensor activation circuit Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 7 Fig. 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 対象物体に光スポットを照射する光源および投光レ
ンズと、対象物体からの前記光スポットによる反射光を
集光する受光レンズ及びその集光された光を受光する半
導体装置検出器とを所定の間隔を置いて配設し、前記半
導体装置検出器によって検出される受光位置の変位量に
より、三角測量方式によつて前記対象物体までの距離を
測定する距離測定装置において、 対象物体からの前記光スポットの照射光軸に沿う反射光
を所定位置で受光するエリアセンサと、該エリアセンサ
による入射光量に応じた検出信号の分布によつて光重心
を算出する光重心算出手段と、 該光重心算出手段によつて算出された光重心の予め決め
られた受光中心に対する位置ずれ量に応じて、前記半導
体装置検出器によつて検出される受光位置の変位量又は
それに基づいて算出される距離の値を補正する測定値補
正手段 とを設けたことを特徴とする距離測定装置。 2 対象物体からの光スポットの照射光軸に沿う反射光
を照射光から分離してエリアセンサへ導くハーフミラー
を、前記光スポットの照射光軸上に設けたことを特徴と
する請求項1記載の距離測定装置。
[Scope of Claims] 1. A light source and a light projection lens that irradiate a light spot onto a target object, a light receiving lens that collects light reflected by the light spot from the target object, and a semiconductor device that receives the focused light. A distance measuring device that measures the distance to the target object by a triangulation method based on the amount of displacement of the light receiving position detected by the semiconductor device detector, with a detector arranged at a predetermined interval, an area sensor that receives reflected light along the irradiation optical axis of the light spot from the target object at a predetermined position; and an optical center of gravity calculation means that calculates the optical center of gravity based on the distribution of detection signals according to the amount of incident light by the area sensor. and a displacement amount of the light receiving position detected by the semiconductor device detector or based on the displacement amount of the light receiving position detected by the semiconductor device detector according to the positional deviation amount of the light center of gravity with respect to a predetermined light receiving center calculated by the light center of gravity calculating means. A distance measuring device comprising: a measured value correcting means for correcting a calculated distance value. 2. A half mirror is provided on the irradiation optical axis of the light spot, further comprising a half mirror that separates the reflected light along the irradiation optical axis of the light spot from the target object from the irradiation light and guides it to the area sensor. distance measuring device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102401647A (en) * 2010-09-07 2012-04-04 原相科技股份有限公司 Optical ranging system
CN102445179A (en) * 2010-10-13 2012-05-09 原相科技股份有限公司 Ranging method, ranging system and processing method thereof
US8538085B2 (en) 2010-09-06 2013-09-17 Pixart Imaging Inc. Distance measurement method using speckle pattern

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60144606A (en) * 1984-01-06 1985-07-31 Toshiba Corp Position measuring device
JPS6262208A (en) * 1985-09-12 1987-03-18 Mitsubishi Electric Corp Range-finding apparatuws and method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60144606A (en) * 1984-01-06 1985-07-31 Toshiba Corp Position measuring device
JPS6262208A (en) * 1985-09-12 1987-03-18 Mitsubishi Electric Corp Range-finding apparatuws and method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8538085B2 (en) 2010-09-06 2013-09-17 Pixart Imaging Inc. Distance measurement method using speckle pattern
US8699757B2 (en) 2010-09-06 2014-04-15 Pixart Imaging Inc. Software embodied on a non-transitory storage media for distance measurement using speckle pattern
CN102401647A (en) * 2010-09-07 2012-04-04 原相科技股份有限公司 Optical ranging system
CN102445179A (en) * 2010-10-13 2012-05-09 原相科技股份有限公司 Ranging method, ranging system and processing method thereof

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