JPH05196461A - レーザーによる距離測定方法 - Google Patents
レーザーによる距離測定方法Info
- Publication number
- JPH05196461A JPH05196461A JP4009888A JP988892A JPH05196461A JP H05196461 A JPH05196461 A JP H05196461A JP 4009888 A JP4009888 A JP 4009888A JP 988892 A JP988892 A JP 988892A JP H05196461 A JPH05196461 A JP H05196461A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light receiving
- laser beam
- laser
- light
- receiving element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】被測定物の表面状態の影響を最小限に抑制して
測定分解能を高める。 【構成】レーザービームを被測定物Ｍの表面に投射し、
かつ一方向に相対的に走査し、その反射光を受光素子５
により検出し、受光位置に基づいて三角法を用いて前記
表面までの距離を測定する方法において、前記レーザー
ビームＢの横断面形状を、前記走査方向と長軸が直交す
る実質的に長方形となし、その長方形の反射したレーザ
ービームＢの長軸を受光素子５の受光ラインと直交させ
て受光素子５を配設する。
測定分解能を高める。 【構成】レーザービームを被測定物Ｍの表面に投射し、
かつ一方向に相対的に走査し、その反射光を受光素子５
により検出し、受光位置に基づいて三角法を用いて前記
表面までの距離を測定する方法において、前記レーザー
ビームＢの横断面形状を、前記走査方向と長軸が直交す
る実質的に長方形となし、その長方形の反射したレーザ
ービームＢの長軸を受光素子５の受光ラインと直交させ
て受光素子５を配設する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼板の厚み、その表面
の平坦度、あるいはその表面形状等を、対象面までの距
離の相違に基づくレーザー光の反射受光位置の差異を検
知することにより、測定するレーザーによる距離測定方
法に関する。
の平坦度、あるいはその表面形状等を、対象面までの距
離の相違に基づくレーザー光の反射受光位置の差異を検
知することにより、測定するレーザーによる距離測定方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザー光を用いて前述のように鋼板の
厚み、その表面の平坦度、あるいはその表面形状等を測
定する方法が知られている。その原理は、図４に示すよ
うに、好適には半導体レーザー10を用い、この半導体レ
ーザー10からのレーザー光をコリメートレンズ11により
0.1 〜0.2mm に集光させて鋼板などの被測定物体20、20
の表面に照射する。また、この物体20、20からの散乱光
Ｌ、Ｌを受光レンズ30で集め、ＰＳＤやＣＣＤなどの受
光素子40で受光量を検出し、そのスポット光の位置によ
り三角法で演算し、距離ないし位置を計測するものであ
る。例えば、被測定物体20上の位置Ｐ、Ｏ、Ｑに対応し
て、受光素子40上の位置Ｐ’、Ｏ’、Ｑ’がそれぞれ対
応しているため、関係各位置と三角法により、被測定物
体20上の上記各点Ｐ、Ｏ、Ｑの位置を定めることができ
る。
厚み、その表面の平坦度、あるいはその表面形状等を測
定する方法が知られている。その原理は、図４に示すよ
うに、好適には半導体レーザー10を用い、この半導体レ
ーザー10からのレーザー光をコリメートレンズ11により
0.1 〜0.2mm に集光させて鋼板などの被測定物体20、20
の表面に照射する。また、この物体20、20からの散乱光
Ｌ、Ｌを受光レンズ30で集め、ＰＳＤやＣＣＤなどの受
光素子40で受光量を検出し、そのスポット光の位置によ
り三角法で演算し、距離ないし位置を計測するものであ
る。例えば、被測定物体20上の位置Ｐ、Ｏ、Ｑに対応し
て、受光素子40上の位置Ｐ’、Ｏ’、Ｑ’がそれぞれ対
応しているため、関係各位置と三角法により、被測定物
体20上の上記各点Ｐ、Ｏ、Ｑの位置を定めることができ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のレ
ーザー計測法では、次のような難点があった。すなわ
ち、測定分解能を上げるにはレーザー光のビームスポッ
ト径を極力小さくすればよいが、図６および図７に示す
ように、レーザー光の被測定物Ｍにおける反射光量は、
平滑な場合には符号Ｃ1 のガウシアン分布を示すもの
の、被測定物Ｍの表面にごく微小な（マイクロオーダー
の）凹凸、たとえば疵Ｍａがある場合、そこでの反射光
量が多く、または少なくなり、符号Ｃ2 に示すように、
分布がずれてしまう。その結果、受光素子５での受光量
の分布Ｄも、本来の位置からのずれＳを生じる（なお、
正規の受光量分布は図示していない）。本発明者の知見
によれば、レーザー光のビームスポット径と精度とは図
７に示す関係を有する。このように、レーザー光のビー
ムスポット径を小さくするほど、精度は上がるものの、
ばらつきが大きくなり、結果として、精度の向上には限
界がある。
ーザー計測法では、次のような難点があった。すなわ
ち、測定分解能を上げるにはレーザー光のビームスポッ
ト径を極力小さくすればよいが、図６および図７に示す
ように、レーザー光の被測定物Ｍにおける反射光量は、
平滑な場合には符号Ｃ1 のガウシアン分布を示すもの
の、被測定物Ｍの表面にごく微小な（マイクロオーダー
の）凹凸、たとえば疵Ｍａがある場合、そこでの反射光
量が多く、または少なくなり、符号Ｃ2 に示すように、
分布がずれてしまう。その結果、受光素子５での受光量
の分布Ｄも、本来の位置からのずれＳを生じる（なお、
正規の受光量分布は図示していない）。本発明者の知見
によれば、レーザー光のビームスポット径と精度とは図
７に示す関係を有する。このように、レーザー光のビー
ムスポット径を小さくするほど、精度は上がるものの、
ばらつきが大きくなり、結果として、精度の向上には限
界がある。
【０００４】したがって、本発明の課題は、被測定物の
表面状態の影響を最小限に抑制して測定分解能を高める
ことにある。
表面状態の影響を最小限に抑制して測定分解能を高める
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、レーザービ
ームを被測定物の表面に投射し、かつ一方向に相対的に
走査し、その反射光を受光素子により検出し、受光位置
に基づいて三角法を用いて前記表面までの距離を測定す
る方法において、前記レーザービームの横断面形状を、
前記走査方向と長軸が直交する実質的に長方形となし、
その長方形の反射したレーザービームの長軸を前記受光
素子の受光ラインと直交させて受光素子を配設すること
で解決できる。
ームを被測定物の表面に投射し、かつ一方向に相対的に
走査し、その反射光を受光素子により検出し、受光位置
に基づいて三角法を用いて前記表面までの距離を測定す
る方法において、前記レーザービームの横断面形状を、
前記走査方向と長軸が直交する実質的に長方形となし、
その長方形の反射したレーザービームの長軸を前記受光
素子の受光ラインと直交させて受光素子を配設すること
で解決できる。
【０００６】
【作用】本発明では、図１に示すようにレーザービーム
Ｂの横断面形状を、前記走査方向と長軸が直交する実質
的に長方形となし、図１および図２に示すように、その
長方形の反射したレーザービームＢの長軸を前記受光素
子５の受光ラインと直交させて受光素子５を配設した。
これにより、概念的に示す、図３のように、受光素子５
における反射光量Ｄ1 または受光面積は、たとえ図５に
示すスポット状ビームＤ0 のビーム径と同一としても、
大きくできるから、得られる受光信号の疵などによるノ
イズの影響を少なくできる。また、このことは、測定分
解能に関係する受光素子５の長手方向には受光幅を小さ
くし、関係のない幅方向には大きくしていることに基づ
く。その結果、測定分解能が高まる。なお、図３および
図５に示すＭａは、疵に相当する部分を示しており、図
３のおいて受光領域線が直線でないのは、表面の粗度な
どの影響である。
Ｂの横断面形状を、前記走査方向と長軸が直交する実質
的に長方形となし、図１および図２に示すように、その
長方形の反射したレーザービームＢの長軸を前記受光素
子５の受光ラインと直交させて受光素子５を配設した。
これにより、概念的に示す、図３のように、受光素子５
における反射光量Ｄ1 または受光面積は、たとえ図５に
示すスポット状ビームＤ0 のビーム径と同一としても、
大きくできるから、得られる受光信号の疵などによるノ
イズの影響を少なくできる。また、このことは、測定分
解能に関係する受光素子５の長手方向には受光幅を小さ
くし、関係のない幅方向には大きくしていることに基づ
く。その結果、測定分解能が高まる。なお、図３および
図５に示すＭａは、疵に相当する部分を示しており、図
３のおいて受光領域線が直線でないのは、表面の粗度な
どの影響である。
【０００７】
【実施例】以下本発明を図面を参照しながら実施例によ
りさらに詳説する。本発明では、たとえば、図１に示す
ように、コリメートレンズ２と被測定物Ｍとの間に、ス
リット絞り手段３を配設することにより、レーザービー
ムＢの横断面形状を、前記走査方向（図１の一点鎖線方
向）と長軸が直交する実質的に長方形とすることができ
る。１はレーザー光の発信源、４は受光レンズである。
りさらに詳説する。本発明では、たとえば、図１に示す
ように、コリメートレンズ２と被測定物Ｍとの間に、ス
リット絞り手段３を配設することにより、レーザービー
ムＢの横断面形状を、前記走査方向（図１の一点鎖線方
向）と長軸が直交する実質的に長方形とすることができ
る。１はレーザー光の発信源、４は受光レンズである。
【０００８】本発明では、レーザー光を走査ミラーなど
により、一方向に走査するほか、被測定物が一方向に移
動する場合も含む。したがって、スキャニングは相対的
であればよい。
により、一方向に走査するほか、被測定物が一方向に移
動する場合も含む。したがって、スキャニングは相対的
であればよい。
【０００９】なお、レーザービームＢの幅Ｗとしては、
0.01〜0.1 mmが、長さＬは１〜10mmが好ましい。Ｌ／Ｗ
は、５以上が好適である。
0.01〜0.1 mmが、長さＬは１〜10mmが好ましい。Ｌ／Ｗ
は、５以上が好適である。
【００１０】（実験例）次に実験例により本発明の効果
を明らかにする。本発明に係る装置を固定し、鋼板をそ
の長手方向に移動させる条件の下で、同一の鋼板の表面
測定について、従来例のスポット状ビームによる場合に
は、図８に示すように、±４０μm のばらつきを生じた
のに対して、本発明方法を適用した場合には、図９に示
すように、そのばつらきは±５μm に抑えることができ
ることが判った。
を明らかにする。本発明に係る装置を固定し、鋼板をそ
の長手方向に移動させる条件の下で、同一の鋼板の表面
測定について、従来例のスポット状ビームによる場合に
は、図８に示すように、±４０μm のばらつきを生じた
のに対して、本発明方法を適用した場合には、図９に示
すように、そのばつらきは±５μm に抑えることができ
ることが判った。
【００１１】また、図１０に示すように、鋼板Ｍの表面
にテープｔを貼付し、その厚みの変化の検出能力を調べ
たところ、従来例では、図１１に示すように、テープｔ
の境界で厚み変化が極度に大きいのに対して、本発明方
法を適用した場合、図１２に示すように、テープｔの境
界で厚み変化がきわめて小さいことが判明し、ばつらき
の点でも、本発明方法を適用した場合には、小さくなる
ことが判った。
にテープｔを貼付し、その厚みの変化の検出能力を調べ
たところ、従来例では、図１１に示すように、テープｔ
の境界で厚み変化が極度に大きいのに対して、本発明方
法を適用した場合、図１２に示すように、テープｔの境
界で厚み変化がきわめて小さいことが判明し、ばつらき
の点でも、本発明方法を適用した場合には、小さくなる
ことが判った。
【００１２】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、被測定物
の表面状態の影響を最小限に抑制して測定分解能を高め
ることで、測定精度を向上することができる。
の表面状態の影響を最小限に抑制して測定分解能を高め
ることで、測定精度を向上することができる。
【図１】本発明方法の概要説明図である。
【図２】従来例と本発明例との受光素子に対するレーザ
ービームの受光態様を示す概念図である。
ービームの受光態様を示す概念図である。
【図３】本発明例の受光素子に対するレーザービームの
受光態様を示す概念図である。
受光態様を示す概念図である。
【図４】距離測定原理の説明図である。
【図５】従来例の受光素子に対するレーザービームの受
光態様を示す概念図である。
光態様を示す概念図である。
【図６】被測定物での反射分布と受光素子上での受光分
布の説明図である。
布の説明図である。
【図７】ビーム径と精度との相関図である。
【図８】従来例による場合の測定精度のグラフである。
【図９】本発明例による場合の測定精度のグラフであ
る。
る。
【図１０】実験方法の説明図である。
【図１１】従来例による場合の測定精度のグラフであ
る。
る。
【図１２】本発明例による場合の測定精度のグラフであ
る。
る。
１…レーザー光の発信源、３…スリット絞り手段、５…
受光素子、Ｂ…レーザービーム、Ｍ…被測定物、Ｍａ…
疵。
受光素子、Ｂ…レーザービーム、Ｍ…被測定物、Ｍａ…
疵。
Claims (1)
- 【請求項１】レーザービームを被測定物の表面に投射
し、かつ一方向に相対的に走査し、その反射光を受光素
子により検出し、受光位置に基づいて三角法を用いて前
記表面までの距離を測定する方法において、 前記レーザービームの横断面形状を、前記走査方向と長
軸が直交する実質的に長方形となし、その長方形の反射
したレーザービームの長軸を前記受光素子の受光ライン
と直交させて受光素子を配設することを特徴とするレー
ザーによる距離測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4009888A JPH05196461A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | レーザーによる距離測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4009888A JPH05196461A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | レーザーによる距離測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05196461A true JPH05196461A (ja) | 1993-08-06 |
Family
ID=11732683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4009888A Pending JPH05196461A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | レーザーによる距離測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05196461A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010071722A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Nippon Steel Corp | 凹凸疵検査方法及び装置 |
-
1992
- 1992-01-23 JP JP4009888A patent/JPH05196461A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010071722A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Nippon Steel Corp | 凹凸疵検査方法及び装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0650720A (ja) | 高さ測定方法および装置 | |
| JPH0374763B2 (ja) | ||
| US4813782A (en) | Method and apparatus for measuring the floating amount of the magnetic head | |
| US4201475A (en) | Device/process for contact free distance and thickness measurement | |
| JPH0363001B2 (ja) | ||
| JPH05196461A (ja) | レーザーによる距離測定方法 | |
| EP0227136B1 (en) | Arrangement for optically measuring a surface profile | |
| ATE453851T1 (de) | Optischer sensor zur messung des abstands und der neigung einer fläche | |
| JP2603317B2 (ja) | レーザ距離計及びレーザ距離計を用いた厚さ計の校正方法 | |
| JPS61112905A (ja) | 光応用計測装置 | |
| JP2943498B2 (ja) | 走査型レーザ変位計 | |
| JP2861927B2 (ja) | 光学的多層物体の傾きもしくは高さの検出方法及びその装置 | |
| JPS5826325Y2 (ja) | 位置検出装置 | |
| JP2859359B2 (ja) | 微小寸法測定方法 | |
| JP3003671B2 (ja) | 試料表面の高さ検出方法及びその装置 | |
| JPH06109435A (ja) | 表面変位計 | |
| JPH03223630A (ja) | ビームスポットの形状検出方法 | |
| JPH0318887Y2 (ja) | ||
| JP2591143B2 (ja) | 三次元形状測定装置 | |
| JPH0642929A (ja) | 表面変位計 | |
| JP2866566B2 (ja) | 三次元形状入力装置 | |
| RU2148790C1 (ru) | Способ и устройство для высокоточного бесконтактного измерения расстояний поверхностей | |
| JPH0224446B2 (ja) | ||
| JPH06249648A (ja) | 変位計 | |
| JPH04232801A (ja) | 微小寸法の測定方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |