JPH0587523A - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
- Publication number
- JPH0587523A JPH0587523A JP27623091A JP27623091A JPH0587523A JP H0587523 A JPH0587523 A JP H0587523A JP 27623091 A JP27623091 A JP 27623091A JP 27623091 A JP27623091 A JP 27623091A JP H0587523 A JPH0587523 A JP H0587523A
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- JP
- Japan
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- detector
- measurement target
- light
- displacement
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学式の変位測定装置において、反射光の受
光量レベルによって測定対象のエッジ部を正確に検出す
る。 【構成】 測定対象１０２から反射されてくる光スポッ
ト５をポジションセンサ上に集光し、該光スポットの移
動で測定対象の変位を検出する。この変位の方向と直交
するＸ方向に測定対象１０２が移動する時、測定対象１
０２からの光スポット５を４個のディテクタＡ〜Ｄで検
出する。基準レベルをＬとすると、次式で示す条件が成
立つ時にエッジ部であると判断する。 【数１】
光量レベルによって測定対象のエッジ部を正確に検出す
る。 【構成】 測定対象１０２から反射されてくる光スポッ
ト５をポジションセンサ上に集光し、該光スポットの移
動で測定対象の変位を検出する。この変位の方向と直交
するＸ方向に測定対象１０２が移動する時、測定対象１
０２からの光スポット５を４個のディテクタＡ〜Ｄで検
出する。基準レベルをＬとすると、次式で示す条件が成
立つ時にエッジ部であると判断する。 【数１】
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、測定対象からの反射光
をポジションセンサ上に集光させ、その光スポットの移
動によって得られる電気信号によって測定対象の変位を
測定する非接触式の変位測定装置に関するものである。
をポジションセンサ上に集光させ、その光スポットの移
動によって得られる電気信号によって測定対象の変位を
測定する非接触式の変位測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は非接触式の変位測定装置の基本構
成を例示している。レーザダイオード１００から放射さ
れた光は投光レンズ１０１で絞られて測定対象１０２に
入射する。測定対象１０２からの反射光は結像レンズ１
０３により集光され、ポジションセンサ１０４上に光ス
ポットの像をつくる。この像は、前記測定対象１０２が
図中矢印ｙ方向に移動すると、それに応じてポジション
センサ１０４上を矢印方向に動く。ポジションセンサ１
０４からは光スポットの移動に対応した電気信号が取出
されるので、この信号を処理系１０５で処理することに
よって前記測定対象１０２の変位信号を得ることができ
る。
成を例示している。レーザダイオード１００から放射さ
れた光は投光レンズ１０１で絞られて測定対象１０２に
入射する。測定対象１０２からの反射光は結像レンズ１
０３により集光され、ポジションセンサ１０４上に光ス
ポットの像をつくる。この像は、前記測定対象１０２が
図中矢印ｙ方向に移動すると、それに応じてポジション
センサ１０４上を矢印方向に動く。ポジションセンサ１
０４からは光スポットの移動に対応した電気信号が取出
されるので、この信号を処理系１０５で処理することに
よって前記測定対象１０２の変位信号を得ることができ
る。
【０００３】前記装置によれば、前記変位方向ｙと交差
する方向Ｘに測定対象１０２を相対的に移動させて表面
の変位測定を行なっていくことができる。この場合、ポ
ジションセンサ１０４の受光量レベルの増減によって測
定対象１０２のＸ方向のエッジ部を検出できる。
する方向Ｘに測定対象１０２を相対的に移動させて表面
の変位測定を行なっていくことができる。この場合、ポ
ジションセンサ１０４の受光量レベルの増減によって測
定対象１０２のＸ方向のエッジ部を検出できる。
【０００４】例えば本装置の測定範囲に測定対象１０２
がＸ方向に沿って入ってきた場合、図８に示すように、
光スポットの反射光によるポジションセンサ１０４の受
光量のレベルは測定対象１０２のエッジ部を境に徐々に
上昇していくので、ポジションセンサ１０４の受光レベ
ルに対して処理系１０５に一定のスレッシュホールドレ
ベルを設定しておけば、測定対象１０２のエッジ部を検
出することができる。
がＸ方向に沿って入ってきた場合、図８に示すように、
光スポットの反射光によるポジションセンサ１０４の受
光量のレベルは測定対象１０２のエッジ部を境に徐々に
上昇していくので、ポジションセンサ１０４の受光レベ
ルに対して処理系１０５に一定のスレッシュホールドレ
ベルを設定しておけば、測定対象１０２のエッジ部を検
出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記装置からの光は前
述したように投光レンズ１０１で絞られたスポット状で
ある。従ってその光スポットの径は、ｙ方向の測定範囲
内で一定にはなっていない。このため、図８に示すよう
に、測定対象１０２が測定範囲の中央にあるか、測定範
囲の端にあるかによって、ポジションセンサ１０４が受
ける受光量レベルに相違が生じ、エッジ信号にΔｔの誤
差を生じてしまうという問題があった。また、測定対象
の表面状態によって反射光が不規則に増減することもあ
り、これによってもエッジ信号に誤差を生じてしまう。
述したように投光レンズ１０１で絞られたスポット状で
ある。従ってその光スポットの径は、ｙ方向の測定範囲
内で一定にはなっていない。このため、図８に示すよう
に、測定対象１０２が測定範囲の中央にあるか、測定範
囲の端にあるかによって、ポジションセンサ１０４が受
ける受光量レベルに相違が生じ、エッジ信号にΔｔの誤
差を生じてしまうという問題があった。また、測定対象
の表面状態によって反射光が不規則に増減することもあ
り、これによってもエッジ信号に誤差を生じてしまう。
【０００６】本発明は、光学式の変位測定装置におい
て、反射光の受光量レベルによって測定対象のエッジ部
を正確に検出できるようにすることを目的としている。
て、反射光の受光量レベルによって測定対象のエッジ部
を正確に検出できるようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の変位測定装置
は、測定対象で反射された光スポットのセンサ上での移
動から測定対象の変位を検出する変位測定装置におい
て、前記変位とは異なる方向に移動する前記測定対象で
反射された光スポットを少くとも３個のディテクタで検
出するディテクタ部と、前記ディテクタ部の各ディテク
タからの信号を処理して前記測定対象の移動方向につい
ての端部を検出する信号処理手段とを具備している。
は、測定対象で反射された光スポットのセンサ上での移
動から測定対象の変位を検出する変位測定装置におい
て、前記変位とは異なる方向に移動する前記測定対象で
反射された光スポットを少くとも３個のディテクタで検
出するディテクタ部と、前記ディテクタ部の各ディテク
タからの信号を処理して前記測定対象の移動方向につい
ての端部を検出する信号処理手段とを具備している。
【０００８】
【作用】測定対象は変位測定装置に対して相対的に移動
していくが、そのエッジ部付近で反射された光スポット
は、ディテクタ部の各ディテクタに検出される。各ディ
テクタがそれぞれ出力する信号は、各ディテクタの配置
と測定対象の相対的な移動方向に合せて信号処理手段で
処理され、これによって測定対象のエッジ部を示す検出
信号が得られる。
していくが、そのエッジ部付近で反射された光スポット
は、ディテクタ部の各ディテクタに検出される。各ディ
テクタがそれぞれ出力する信号は、各ディテクタの配置
と測定対象の相対的な移動方向に合せて信号処理手段で
処理され、これによって測定対象のエッジ部を示す検出
信号が得られる。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例を図１〜図３によって説明
する。図１に示す本実施例の変位測定装置１は、変位測
定に関しては従来と同様の構成を有しており、当該部分
については図７と同一の符号を付して説明を省略する。
する。図１に示す本実施例の変位測定装置１は、変位測
定に関しては従来と同様の構成を有しており、当該部分
については図７と同一の符号を付して説明を省略する。
【００１０】レーザダイオード１００と投光レンズ１０
１の間には、レーザダイオード１００からの光を平行光
線にして投光レンズ１０１に与えるレンズ２が設けられ
ている。このレンズ２と投光レンズ１０１の間には、光
軸に対して４５°の角度でハーフミラー３が設けられて
いる。このハーフミラー３は測定対象１０２からの反射
光を図中左方へ反射し、ディテクタ部４に入力させるよ
うになっている。
１の間には、レーザダイオード１００からの光を平行光
線にして投光レンズ１０１に与えるレンズ２が設けられ
ている。このレンズ２と投光レンズ１０１の間には、光
軸に対して４５°の角度でハーフミラー３が設けられて
いる。このハーフミラー３は測定対象１０２からの反射
光を図中左方へ反射し、ディテクタ部４に入力させるよ
うになっている。
【００１１】図２に示すように、ディテクタ部４は互い
に独立した受光面積の等しい正方形状の４個のディテク
タＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを正方形状に配設したものである。そ
して、測定対象１０２の移動方向Ｘに対し、前記ディテ
クタ部４は一方の対角線を一致させる向きで配置されて
いる。即ち、測定対象１０２と光スポット５のＸ方向に
ついての相対的な移動によって測定対象１０２のエッジ
部６付近から光スポット５が反射してくると、この反射
光はまずディテクタＡに入射し、次にディテクタＤ，Ｃ
に入射し、最後にディテクタＢに入射する。
に独立した受光面積の等しい正方形状の４個のディテク
タＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを正方形状に配設したものである。そ
して、測定対象１０２の移動方向Ｘに対し、前記ディテ
クタ部４は一方の対角線を一致させる向きで配置されて
いる。即ち、測定対象１０２と光スポット５のＸ方向に
ついての相対的な移動によって測定対象１０２のエッジ
部６付近から光スポット５が反射してくると、この反射
光はまずディテクタＡに入射し、次にディテクタＤ，Ｃ
に入射し、最後にディテクタＢに入射する。
【００１２】次に、前記ディテクタ部４による光スポッ
ト５の検出と、ディテクタ部４の各ディテクタＡ〜Ｄが
出力する信号の処理について説明する。図２に示すよう
に測定対象１０２のエッジ部６付近で反射された光スポ
ット５は、図３に示すようなタイミングで各ディテクタ
Ａ〜Ｄに入力する。即ち、まずディテクタＡが立上り、
ディテクタＡの受光レベルが増大している途中でディテ
クタＣ，Ｄが立上る。次にディテクタＣ，Ｄの受光レベ
ルが増大している途中でディテクタＡの受光レベルが飽
和し、これに続けてディテクタＢが立上る。そしてディ
テクタＣ，Ｄが飽和した後に、ディテクタＢも飽和す
る。
ト５の検出と、ディテクタ部４の各ディテクタＡ〜Ｄが
出力する信号の処理について説明する。図２に示すよう
に測定対象１０２のエッジ部６付近で反射された光スポ
ット５は、図３に示すようなタイミングで各ディテクタ
Ａ〜Ｄに入力する。即ち、まずディテクタＡが立上り、
ディテクタＡの受光レベルが増大している途中でディテ
クタＣ，Ｄが立上る。次にディテクタＣ，Ｄの受光レベ
ルが増大している途中でディテクタＡの受光レベルが飽
和し、これに続けてディテクタＢが立上る。そしてディ
テクタＣ，Ｄが飽和した後に、ディテクタＢも飽和す
る。
【００１３】前記ディテクタＡ〜Ｄの各出力信号は図示
しない信号処理手段で次のように処理される。まず、エ
ッジ部６の移動方向を知るためにディテクタＡ，Ｂの各
出力から（Ａ−Ｂ）を求め信号Ｅを得る。また光量を比
較してエッジ部６を決めるため、ディテクタＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの各出力から（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）を求め信号
Ｆを得る。
しない信号処理手段で次のように処理される。まず、エ
ッジ部６の移動方向を知るためにディテクタＡ，Ｂの各
出力から（Ａ−Ｂ）を求め信号Ｅを得る。また光量を比
較してエッジ部６を決めるため、ディテクタＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの各出力から（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）を求め信号
Ｆを得る。
【００１４】次に、信号処理手段におけるコンパレータ
の波形整形レベルを＋Ｒとした場合、前記信号Ｅを＋Ｒ
及び−Ｒのレベルでそれぞれ整形して信号＋Ｇ及び−Ｇ
を得る。
の波形整形レベルを＋Ｒとした場合、前記信号Ｅを＋Ｒ
及び−Ｒのレベルでそれぞれ整形して信号＋Ｇ及び−Ｇ
を得る。
【００１５】次に、前記信号ＦをＯレベルで整形し、信
号Ｈを得る。そして、信号＋ＧとＨのアンドから信号＋
Ｉを得、信号−Ｇの反転とＨのアンドから信号−Ｉを得
る。このようにして得られた信号＋Ｉの立下りと信号−
Ｉの立上りが測定対象１０２のエッジ部６を示してお
り、その検出時刻をｔ1 ，ｔ2 、測定対象１０２の移動
速度をｖとすれば、測定対象１０２を移動方向Ｘに測定
したエッジ部６からエッジ部６ａへの幅Ｗは次のように
なる。
号Ｈを得る。そして、信号＋ＧとＨのアンドから信号＋
Ｉを得、信号−Ｇの反転とＨのアンドから信号−Ｉを得
る。このようにして得られた信号＋Ｉの立下りと信号−
Ｉの立上りが測定対象１０２のエッジ部６を示してお
り、その検出時刻をｔ1 ，ｔ2 、測定対象１０２の移動
速度をｖとすれば、測定対象１０２を移動方向Ｘに測定
したエッジ部６からエッジ部６ａへの幅Ｗは次のように
なる。
【００１６】
【数１】
【００１７】以上説明した信号処理によるエッジ部の判
断条件を論理式で示すと、基準レベルをＬとすれば、次
のようになる。
断条件を論理式で示すと、基準レベルをＬとすれば、次
のようになる。
【００１８】
【数２】
【００１９】以上説明した一実施例では、ディテクタ部
４が４個のディテクタＡ〜Ｄにより構成されていたが、
ディテクタＡ，Ｂ，Ｃ又はＡ，Ｂ，Ｄの３個でもほぼ同
様の信号処理でエッジ部を検出できる。
４が４個のディテクタＡ〜Ｄにより構成されていたが、
ディテクタＡ，Ｂ，Ｃ又はＡ，Ｂ，Ｄの３個でもほぼ同
様の信号処理でエッジ部を検出できる。
【００２０】また、前述したような３個のディテクタか
らなるディテクタ部を構成する場合、各ディテクタの形
状は必ずしも正方形にする必要はない。例えば、図４に
示すように、３個のディテクタＡ，Ｂ，Ｃがそれぞれ中
心角１２０°の扇形であり、全体として円形でもよい。
また図５に示すように、ディテクタＡ，Ｂが正方形でデ
ィテクタＣが直方体でもよい。但し、いずれの場合であ
っても、光スポットの移動方向についてディテクタＡ，
Ｂが境界線をはさんで並び、ディテクタＣが同方向につ
いてディテクタＡ，Ｂの内側で両者の境界をまたいで配
置されるようになっている。
らなるディテクタ部を構成する場合、各ディテクタの形
状は必ずしも正方形にする必要はない。例えば、図４に
示すように、３個のディテクタＡ，Ｂ，Ｃがそれぞれ中
心角１２０°の扇形であり、全体として円形でもよい。
また図５に示すように、ディテクタＡ，Ｂが正方形でデ
ィテクタＣが直方体でもよい。但し、いずれの場合であ
っても、光スポットの移動方向についてディテクタＡ，
Ｂが境界線をはさんで並び、ディテクタＣが同方向につ
いてディテクタＡ，Ｂの内側で両者の境界をまたいで配
置されるようになっている。
【００２１】３個のディテクタＡ，Ｂ，Ｃが上述のよう
な配置であれば、エッジ部からの光スポットによる受光
レベル信号は、まずディテクタＡが立上り、次にディテ
クタＣが立上る。次にディテクタＡが立下った後にディ
テクタＢが立上る。そしてディテクタＣが立下った後に
ディテクタＢが立下る。このような信号が得られれば、
前述と同様の手法でこれら信号を処理することにより測
定対象のエッジ部を検出できる。
な配置であれば、エッジ部からの光スポットによる受光
レベル信号は、まずディテクタＡが立上り、次にディテ
クタＣが立上る。次にディテクタＡが立下った後にディ
テクタＢが立上る。そしてディテクタＣが立下った後に
ディテクタＢが立下る。このような信号が得られれば、
前述と同様の手法でこれら信号を処理することにより測
定対象のエッジ部を検出できる。
【００２２】本実施例では、測定対象の移動方向に対し
て直交する方向の反射光を検出しているのでエッジ部の
検出精度が高い。しかしながら、エッジ部検出用の反射
光は、必ずしも本実施例のような方向からとらなくても
よい。例えば、図６（ａ）に示すように結像レンズ１０
３とポジションセンサ１０４の間にハーフミラー７を置
いてディテクタ部４に反射光を導いてもよい。また、図
６（ｂ）に示すように、ポジションセンサ１０４側とは
別個に測定対象１０２からの散乱光をひろって集光レン
ズ８でディテクタ部４に導いてもよい。
て直交する方向の反射光を検出しているのでエッジ部の
検出精度が高い。しかしながら、エッジ部検出用の反射
光は、必ずしも本実施例のような方向からとらなくても
よい。例えば、図６（ａ）に示すように結像レンズ１０
３とポジションセンサ１０４の間にハーフミラー７を置
いてディテクタ部４に反射光を導いてもよい。また、図
６（ｂ）に示すように、ポジションセンサ１０４側とは
別個に測定対象１０２からの散乱光をひろって集光レン
ズ８でディテクタ部４に導いてもよい。
【００２３】なお、前述した一実施例のようにディテク
タ部４が４個のディテクタＡ〜Ｄで構成されていれば、
図２におけるＺ方向についてもエッジ部の検出を行なう
ことができる。
タ部４が４個のディテクタＡ〜Ｄで構成されていれば、
図２におけるＺ方向についてもエッジ部の検出を行なう
ことができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、移動する測定対象のエ
ッジ部からの光スポットを、移動方向に対して所定の配
置で並べられた３個以上のディテクタで検出するように
したので、各ディテクタからの信号を処理することによ
って測定対象のエッジ部を正確に示す信号を得ることが
できる。
ッジ部からの光スポットを、移動方向に対して所定の配
置で並べられた３個以上のディテクタで検出するように
したので、各ディテクタからの信号を処理することによ
って測定対象のエッジ部を正確に示す信号を得ることが
できる。
【図１】一実施例の全体構成図である。
【図２】同実施例におけるディテクタ部と光スポットと
測定対象の位置関係を示す図である。
測定対象の位置関係を示す図である。
【図３】同実施例におけるディテクタの出力信号及びエ
ッジ信号等を示す波形図である。
ッジ信号等を示す波形図である。
【図４】ディテクタ部の他の構成例を示す図である。
【図５】ディテクタ部の他の構成例を示す図である。
【図６】他の実施例を示す全体構成図である。
【図７】従来の変位測定装置の全体構成図である。
【図８】従来の変位測定装置におけるエッジ検出法を説
明するグラフである。
明するグラフである。
１ 変位測定装置 ４ ディテクタ部 ５ 光スポット ６ エッジ部 １０２ 測定対象 １０４ ポジションセンサ Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ ディテクタ
Claims (1)
- 【請求項１】 測定対象で反射された光スポットのセン
サ上での移動から測定対象の変位を検出する変位測定装
置において、前記変位とは異なる方向に移動する前記測
定対象で反射された光スポットを少なくとも３個のディ
テクタで検出するディテクタ部と、前記ディテクタ部の
各ディテクタからの信号を処理して前記測定対象の移動
方向についてのエッジ部を検出する信号処理手段とを具
備する変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03276230A JP3091276B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03276230A JP3091276B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0587523A true JPH0587523A (ja) | 1993-04-06 |
| JP3091276B2 JP3091276B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=17566510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03276230A Expired - Fee Related JP3091276B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3091276B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021067619A (ja) * | 2019-10-28 | 2021-04-30 | 智責 山口 | 色識別方法 |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP03276230A patent/JP3091276B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021067619A (ja) * | 2019-10-28 | 2021-04-30 | 智責 山口 | 色識別方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3091276B2 (ja) | 2000-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |