JPH0629699B2 - 非接触長さ計測方法及び装置 - Google Patents
非接触長さ計測方法及び装置Info
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- JPH0629699B2 JPH0629699B2 JP58195277A JP19527783A JPH0629699B2 JP H0629699 B2 JPH0629699 B2 JP H0629699B2 JP 58195277 A JP58195277 A JP 58195277A JP 19527783 A JP19527783 A JP 19527783A JP H0629699 B2 JPH0629699 B2 JP H0629699B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/024—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of diode-array scanning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は回転中の円板、円筒等の直径を非接触測定す
る方法及び装置、特に光学像によつて測定する装置に関
する。
る方法及び装置、特に光学像によつて測定する装置に関
する。
機械工作において円筒形状加工物の占める割合は大き
く、その直径を加工中に精度よく自動的に測定しうる技
術が求められている。
く、その直径を加工中に精度よく自動的に測定しうる技
術が求められている。
直径測定法のうち、古くから使用されているノギス、マ
イクロメータは信頼性、精度の高い測定法であるが、自
動化は困難である。直径が既知の小さいローラーを測定
対象に押しつけ、回転数の比を用いて対象の直径を求め
る方法は、精度が高く、自動化にも適すると考えられた
が、適切な摩擦力を維持することが困難であり、実用化
されていない。レーザー光を円筒状加工物の軸に垂直な
断面内で走査し、光が加工物にあたつて遮ぎられる区間
を検出して直径を求めることも行なわれているが、対象
にできる直径の大きさが限られている。
イクロメータは信頼性、精度の高い測定法であるが、自
動化は困難である。直径が既知の小さいローラーを測定
対象に押しつけ、回転数の比を用いて対象の直径を求め
る方法は、精度が高く、自動化にも適すると考えられた
が、適切な摩擦力を維持することが困難であり、実用化
されていない。レーザー光を円筒状加工物の軸に垂直な
断面内で走査し、光が加工物にあたつて遮ぎられる区間
を検出して直径を求めることも行なわれているが、対象
にできる直径の大きさが限られている。
レンズ系によつて光学像を形成し、その像の大きさから
直径を求める方法は、被測定物と光学系との距離が変化
することにより結像倍率が変化するという問題がある。
直径を求める方法は、被測定物と光学系との距離が変化
することにより結像倍率が変化するという問題がある。
この発明は小さい開口絞りを有する結像レンズに対して
ＣＣＤ一次元イメージセンサ等の像の大きさを検出し得
る像検出器をその焦点位置に固定し、合焦時の結像倍率
を一定にした結像系を被測定物に対して進退させ、イメ
ージセンサからの信号を処理することにより合焦時の像
の大きさを検出することによつて非接触で被測定物の大
きさを測定しようとするものである。
ＣＣＤ一次元イメージセンサ等の像の大きさを検出し得
る像検出器をその焦点位置に固定し、合焦時の結像倍率
を一定にした結像系を被測定物に対して進退させ、イメ
ージセンサからの信号を処理することにより合焦時の像
の大きさを検出することによつて非接触で被測定物の大
きさを測定しようとするものである。
以下の実施例においては像検出器としてＣＣＤ一次元イ
メージセンサを用いるものとして説明するが、ＣＣＤ一
次元イメージセンサは、周知のように微小光電変換素子
が一次元的に配列されたものであるため、この素子の大
きさによつて測定精度に限界が生ずるが、複数のイメー
ジセンサを用いることにより、この限界を超えた精度を
得ようとするものである。
メージセンサを用いるものとして説明するが、ＣＣＤ一
次元イメージセンサは、周知のように微小光電変換素子
が一次元的に配列されたものであるため、この素子の大
きさによつて測定精度に限界が生ずるが、複数のイメー
ジセンサを用いることにより、この限界を超えた精度を
得ようとするものである。
更にまた、信号処理により、自動的にカメラの合焦位置
を検出し、必要に応じてこの合焦位置にカメラを再セッ
トすることを可能にしようとするものである。
を検出し、必要に応じてこの合焦位置にカメラを再セッ
トすることを可能にしようとするものである。
更にまた、回転体の一定角度位置の長さを測定すること
により、非円形断面の回転体の形状を、回転を停止する
ことなく、非接触で測定可能にしようとするものであ
る。
により、非円形断面の回転体の形状を、回転を停止する
ことなく、非接触で測定可能にしようとするものであ
る。
以下、図面を参照して詳細に説明する。
第１図は、この発明の計測方法の基本的な構成を示し、
１はレンズ系３の結像位置にＣＣＤ一次元イメージセン
サ２をレンズに対して固定して配置した極めて単純な構
造のカメラであり、矢印Ｙ方向に往復動が可能な工具台
等に載置され、被測定物４の像をイメージセンサ２上に
結ぶように配設される。５は必要に応じて被測定物４の
背後に置かれることのある螢光燈であり、被測定物４が
例えば工作機械に保持された丸棒である場合、反射光で
結像させれば被測定物４の像は周囲に対して明るいもの
となり、螢光燈５を置いた場合は逆に暗い像となるが、
被測定物４の外縁を明確にする効果がある。
１はレンズ系３の結像位置にＣＣＤ一次元イメージセン
サ２をレンズに対して固定して配置した極めて単純な構
造のカメラであり、矢印Ｙ方向に往復動が可能な工具台
等に載置され、被測定物４の像をイメージセンサ２上に
結ぶように配設される。５は必要に応じて被測定物４の
背後に置かれることのある螢光燈であり、被測定物４が
例えば工作機械に保持された丸棒である場合、反射光で
結像させれば被測定物４の像は周囲に対して明るいもの
となり、螢光燈５を置いた場合は逆に暗い像となるが、
被測定物４の外縁を明確にする効果がある。
レンズ系３の開口絞りｄが被測定物４の中心位置とレン
ズ系３との距離ｌ及び被測定物４の直径Ｄに比して充分
小さいとき、即ち、主光線による結像関係が近似的に成
立するとき、結像倍率をｍ、レンズ系３の焦点距離を
ｆ、像の大きさをＸとしたとき、被測定物４の直径Ｄは
光学系の幾何学的関係から次式で求められる。
ズ系３との距離ｌ及び被測定物４の直径Ｄに比して充分
小さいとき、即ち、主光線による結像関係が近似的に成
立するとき、結像倍率をｍ、レンズ系３の焦点距離を
ｆ、像の大きさをＸとしたとき、被測定物４の直径Ｄは
光学系の幾何学的関係から次式で求められる。
このような装置においては、カメラ１が正しくピントの
合つた位置に置かれた場合にのみ結像倍率ｍが得られ、
いわゆるピンボケ状態では上式により正しい被測定物４
の大きさＤを計測することが出来ない。ピントの合つた
状態の像の大きさＸは、以下のようにして得られる。
合つた位置に置かれた場合にのみ結像倍率ｍが得られ、
いわゆるピンボケ状態では上式により正しい被測定物４
の大きさＤを計測することが出来ない。ピントの合つた
状態の像の大きさＸは、以下のようにして得られる。
ＣＣＤ一次元イメージセンサは、周知のように高速で駆
動されるクロックパルスによつて走査され、像の輝度レ
ベルに準じて各素子からヴィデオパルス信号が発生され
る。図示のように被測定物４の背後に螢光燈５を置いた
場合は、被測定物４の像は暗部、すなわちヴィデオパル
ス信号が発生しない状態、これをはずれた所で明部、す
なわちヴィデオパルス信号が発生する状態としてとらえ
られる。反射光による像ではその逆となることは云う迄
もない。このパルス信号は以下のように処理される。
動されるクロックパルスによつて走査され、像の輝度レ
ベルに準じて各素子からヴィデオパルス信号が発生され
る。図示のように被測定物４の背後に螢光燈５を置いた
場合は、被測定物４の像は暗部、すなわちヴィデオパル
ス信号が発生しない状態、これをはずれた所で明部、す
なわちヴィデオパルス信号が発生する状態としてとらえ
られる。反射光による像ではその逆となることは云う迄
もない。このパルス信号は以下のように処理される。
第２図(a)のパルス信号はＣＣＤイメージセンサ２の走
査クロックパルスが、その一端から走査を始めるときに
出されるパルスで、tINTは走査のくり返し間隔を定め
る。同図(b)は走査クロツクパルスであり、これによつ
て各素子のヴィデオ信号が発生される。
査クロックパルスが、その一端から走査を始めるときに
出されるパルスで、tINTは走査のくり返し間隔を定め
る。同図(b)は走査クロツクパルスであり、これによつ
て各素子のヴィデオ信号が発生される。
同図(c)はヴィデオ信号波形を示し、例えば被測定物の
像区間に対してＨレベル、像から外れる外縁部では一般
に傾斜部Ａ、ＢをもちＬレベルに移行する。
像区間に対してＨレベル、像から外れる外縁部では一般
に傾斜部Ａ、ＢをもちＬレベルに移行する。
このヴィデオ信号に対してしきい電圧Vt1を設定し、こ
のVt1を越えるときに対応して同図(d)のような矩形波を
発生させ、Ｈレベルの継続時間t1内に計数される走査ク
ロックパルスの数C1を計数する。イメージセンサ２の素
子間隔Ｐは既知であるので、Ｘ＝ＰC1からＸが求めら
れ、このＸと、あらかじめ大きさのわかつている対象で
較正されている結像倍率ｍとから、被測定物の大きさＤ
が求められる。
のVt1を越えるときに対応して同図(d)のような矩形波を
発生させ、Ｈレベルの継続時間t1内に計数される走査ク
ロックパルスの数C1を計数する。イメージセンサ２の素
子間隔Ｐは既知であるので、Ｘ＝ＰC1からＸが求めら
れ、このＸと、あらかじめ大きさのわかつている対象で
較正されている結像倍率ｍとから、被測定物の大きさＤ
が求められる。
上述のように、上記の関係はピントの合つた状態でなけ
れば成立しない。この合焦の判断は以下のように行なわ
れる。
れば成立しない。この合焦の判断は以下のように行なわ
れる。
合焦時は第２図(c)のヴィデオ信号の傾斜部Ａ、Ｂが最
も急峻になる。そこで、同図(c)のヴィデオ信号にたい
して先のVt1より高いしきい電圧Vt2を設定し、同図(e)
のように(d)とはレベルが反転する矩形波を発生させ、
(d)(e)の両矩形波のＡＮＤをとることによって同図(f)
に示す２つのパルス信号を発生させる。そして、このパ
ルス幅t3、t4の間に含まれるクロツクパルス数C2を計数
する。カメラ１を被測定物４に対して遠ざけ或いは近づ
けながらパルス数C2を計数し、これが最小になつた位置
が合焦位置であり、正しい倍率ｍを示す。
も急峻になる。そこで、同図(c)のヴィデオ信号にたい
して先のVt1より高いしきい電圧Vt2を設定し、同図(e)
のように(d)とはレベルが反転する矩形波を発生させ、
(d)(e)の両矩形波のＡＮＤをとることによって同図(f)
に示す２つのパルス信号を発生させる。そして、このパ
ルス幅t3、t4の間に含まれるクロツクパルス数C2を計数
する。カメラ１を被測定物４に対して遠ざけ或いは近づ
けながらパルス数C2を計数し、これが最小になつた位置
が合焦位置であり、正しい倍率ｍを示す。
第３図は、カメラの移動に伴い像の大きさＸを示すパル
ス数C1と合焦状態を示すパルス数C2変化の状況を示す。
C2が最小となる位置Ccに対応するCxを求めるが、Ccの近
傍ではC2の特性はカメラ１と被測定物４との距離ｌの変
化にたいして平坦となり、最小値Ccの測定値に誤差が大
きくなる。
ス数C1と合焦状態を示すパルス数C2変化の状況を示す。
C2が最小となる位置Ccに対応するCxを求めるが、Ccの近
傍ではC2の特性はカメラ１と被測定物４との距離ｌの変
化にたいして平坦となり、最小値Ccの測定値に誤差が大
きくなる。
このため、適当な値Cthを設定し、 Cth−C2＞０ となる範囲l1〜l2のカメラ１の移動領域に対してC1、C2
のデータをメモリに記憶し、 を求めることにより、C2の最小値Ccに対する像の長さＸ
を加重平均的に精度よく求めることが可能になる。
のデータをメモリに記憶し、 を求めることにより、C2の最小値Ccに対する像の長さＸ
を加重平均的に精度よく求めることが可能になる。
このとき、Cthを適切に与えれば加重平均する区間▲
１ ２▼が過大になるのを防ぎ、演算の効率を高め、演
算に要する時間も節減することができる。また、同時に
焦点位置も自動的に定めることができる。
１ ２▼が過大になるのを防ぎ、演算の効率を高め、演
算に要する時間も節減することができる。また、同時に
焦点位置も自動的に定めることができる。
第４図は、上述のような信号処理を行うための回路の１
例である。
例である。
ＣＣＤイメージセンサ２は駆動回路６からの走査クロツ
クパルスによつて駆動される一方、このクロツクパルス
は計数回路１１、１３の前のゲート回路１０、１２に入
力される。イメージセンサ２の出力であるヴィデオ信号
はしきい電圧Vt1、Vt2を設定できる単安定回路７、８に
送られ、これらの単安定回路７、８の出力としてそれぞ
れ第２図(d)(e)の矩形波が得られる。単安定回路７の出
力はゲート回路１０を制御し、像の大きさＸを示すクロ
ツクパルス数C1を計数回路１１で行なう。一方、単安定
回路７、８の出力はＡＮＤ回路９に入力され、第２図
(f)に対応する２つのパルスを発生し、これによつてゲ
ート回路１２を制御し、t3，t4間のクロツクパルス数C2
の計数をカウンタ１３によつて行なう。計数回路１１、
１３の出力はイメージセンサ２の全素子の走査開始ごと
に出される第２図(a)の間隔tINTごとのパルスごとにイ
ンターフエイス１４を通してマイクロコンピユータ中央
処理装置ＣＰＵとこれに附属するメモリ２０にとりこま
れ、高速演算素子１５、浮動小数点演算素子１６との協
調によつて前記の式によつて被測定物４の大きさを高速
で精度よく求めることが出来る。
クパルスによつて駆動される一方、このクロツクパルス
は計数回路１１、１３の前のゲート回路１０、１２に入
力される。イメージセンサ２の出力であるヴィデオ信号
はしきい電圧Vt1、Vt2を設定できる単安定回路７、８に
送られ、これらの単安定回路７、８の出力としてそれぞ
れ第２図(d)(e)の矩形波が得られる。単安定回路７の出
力はゲート回路１０を制御し、像の大きさＸを示すクロ
ツクパルス数C1を計数回路１１で行なう。一方、単安定
回路７、８の出力はＡＮＤ回路９に入力され、第２図
(f)に対応する２つのパルスを発生し、これによつてゲ
ート回路１２を制御し、t3，t4間のクロツクパルス数C2
の計数をカウンタ１３によつて行なう。計数回路１１、
１３の出力はイメージセンサ２の全素子の走査開始ごと
に出される第２図(a)の間隔tINTごとのパルスごとにイ
ンターフエイス１４を通してマイクロコンピユータ中央
処理装置ＣＰＵとこれに附属するメモリ２０にとりこま
れ、高速演算素子１５、浮動小数点演算素子１６との協
調によつて前記の式によつて被測定物４の大きさを高速
で精度よく求めることが出来る。
なお、図中１７は操作用のキーボード、１８は表示用の
ＣＲＴ、１９は出力用のプリンタである。
ＣＲＴ、１９は出力用のプリンタである。
この発明は上記の構成によつて、工作機械等に保持され
た円筒形状のもの等の被測定物を非接触で測定出来るの
で、回転中の工作物を回転を止めることなく高精度で測
定できる。カメラのレンズ系とイメージセンサの位置は
互に固定されているので、単純なカメラによつて計測を
行うことが出来る。その上、カメラを前後させ、イメー
ジセンサの出力信号の処理によつて合焦位置とその像の
大きさを自動的に得ることが出来るので、この種の計測
装置につきものの合焦誤差による測定誤差を除くことが
出来る。上記の計測は、カメラを被測定物に近付けなが
らあるいは遠ざけながら行うことが出来るが、計測速度
が早いので、くり返し得られるデータを平均化すること
によつて測定精度を高めることが出来ることを利用し、
カメラを合焦位置前後に揺動させながら計測するのがよ
い。
た円筒形状のもの等の被測定物を非接触で測定出来るの
で、回転中の工作物を回転を止めることなく高精度で測
定できる。カメラのレンズ系とイメージセンサの位置は
互に固定されているので、単純なカメラによつて計測を
行うことが出来る。その上、カメラを前後させ、イメー
ジセンサの出力信号の処理によつて合焦位置とその像の
大きさを自動的に得ることが出来るので、この種の計測
装置につきものの合焦誤差による測定誤差を除くことが
出来る。上記の計測は、カメラを被測定物に近付けなが
らあるいは遠ざけながら行うことが出来るが、計測速度
が早いので、くり返し得られるデータを平均化すること
によつて測定精度を高めることが出来ることを利用し、
カメラを合焦位置前後に揺動させながら計測するのがよ
い。
しかし、周知のように、ＣＣＤ一次元イメージセンサは
一定長の微小な光電変換素子が配列している構造である
ため、この１個の光電素子の長さより小さい長さは分解
出来ないこととなり、特に結像倍率ｍが小さい場合に測
定精度に問題が生じる場合がある。
一定長の微小な光電変換素子が配列している構造である
ため、この１個の光電素子の長さより小さい長さは分解
出来ないこととなり、特に結像倍率ｍが小さい場合に測
定精度に問題が生じる場合がある。
このような場合、複数のイメージセンサを互にずらして
配置することによつて測定精度を上げることが出来る。
第５図は２つのイメージセンサを用いた場合を示し、
２′、２″のイメージセンサを１光電素子の長さの半分
だけずらして配置する。
配置することによつて測定精度を上げることが出来る。
第５図は２つのイメージセンサを用いた場合を示し、
２′、２″のイメージセンサを１光電素子の長さの半分
だけずらして配置する。
第６図はこの１組のイメージセンサによる測定回路の１
例を示す。図中２１はイメージセンサの駆動回路、２２
は第４図に示した信号処理回路をまとめて１つのブロツ
クとして示したものである。また１４は第４図と同様の
インターフエースである。
例を示す。図中２１はイメージセンサの駆動回路、２２
は第４図に示した信号処理回路をまとめて１つのブロツ
クとして示したものである。また１４は第４図と同様の
インターフエースである。
駆動回路によるクロツクパルス走査をまずイメージセン
サ２′に対して行なつた後、スイツチS1、S2、S3を切換
えてイメージセンサ２″を走査する。これによつてＣＰ
Ｕのメモリ中にはセンサ２′と２″のそれぞれについ
て、先にセンサが１つの場合について説明したと同じデ
ータを蓄積することができる。そして両センサの測定結
果を平均することによつて光電素子の長さの半分に相当
する精度で測定できることになり、分解能の向上と共に
合焦位置検出の信頼性をも上げることができる。
サ２′に対して行なつた後、スイツチS1、S2、S3を切換
えてイメージセンサ２″を走査する。これによつてＣＰ
Ｕのメモリ中にはセンサ２′と２″のそれぞれについ
て、先にセンサが１つの場合について説明したと同じデ
ータを蓄積することができる。そして両センサの測定結
果を平均することによつて光電素子の長さの半分に相当
する精度で測定できることになり、分解能の向上と共に
合焦位置検出の信頼性をも上げることができる。
もつとも、この方法が使用可能なのは、センサ２′、
２″を互いに充分接近させ、測定対象の像を両者の上に
同時に結ばせることが出来る場合に限られるが、ＣＣＤ
一次元イメージセンサは充分に小さいので多くの測定対
象に対して利用可能である。のみならず、例えば棒状加
工物等の場合には、必要に応じイメージセンサを更に増
して３本以上とし、分解能を更に高めることも可能であ
る。
２″を互いに充分接近させ、測定対象の像を両者の上に
同時に結ばせることが出来る場合に限られるが、ＣＣＤ
一次元イメージセンサは充分に小さいので多くの測定対
象に対して利用可能である。のみならず、例えば棒状加
工物等の場合には、必要に応じイメージセンサを更に増
して３本以上とし、分解能を更に高めることも可能であ
る。
被測定物に対してカメラを進退させるため、工具台にカ
メラを搭載するのが便利であるが、工具台はＮＣ装置か
らの指令により加工物（被測定物）に接近あるいはこれ
から離れる運動をすることが可能である。
メラを搭載するのが便利であるが、工具台はＮＣ装置か
らの指令により加工物（被測定物）に接近あるいはこれ
から離れる運動をすることが可能である。
第７図は工作機械ペツト２７上のクロステーブル２６上
の工具台２５上に搭載されたカメラ１の概念図とこれに
つながる信号処理システムを示す。ＮＣ装置２３からの
指令により、カメラ１を搭載した工具台２５は加工物４
に接近或いは離れる運動をすることが可能である。一
方、工具台２５を直接駆動するサーボモータ２４からＮ
Ｃ装置２３にもどされる工具台の位置対応信号を、ＮＣ
装置２３内のみに止めることなく、インターフエース１
４、マイクロコンピユータバスを通してＣＰＵ内にとり
こみ、カメラ１の移動にともなつて刻々計算され、長さ
処理回路２２から送られる長さデータと同時にＣＰＵの
メモリに記憶する。そして、長さデータの加重平均によ
つて像の長さを求める際に、Cth-C1＝０となる工具台の
位置信号から、（l1+l2）／２と云う簡単な計算処理に
よつて、合焦位置Ccを工具台の位置として求めることが
出来る。
の工具台２５上に搭載されたカメラ１の概念図とこれに
つながる信号処理システムを示す。ＮＣ装置２３からの
指令により、カメラ１を搭載した工具台２５は加工物４
に接近或いは離れる運動をすることが可能である。一
方、工具台２５を直接駆動するサーボモータ２４からＮ
Ｃ装置２３にもどされる工具台の位置対応信号を、ＮＣ
装置２３内のみに止めることなく、インターフエース１
４、マイクロコンピユータバスを通してＣＰＵ内にとり
こみ、カメラ１の移動にともなつて刻々計算され、長さ
処理回路２２から送られる長さデータと同時にＣＰＵの
メモリに記憶する。そして、長さデータの加重平均によ
つて像の長さを求める際に、Cth-C1＝０となる工具台の
位置信号から、（l1+l2）／２と云う簡単な計算処理に
よつて、合焦位置Ccを工具台の位置として求めることが
出来る。
これにより、例えば加工物４の交換等によりカメラを退
避させ、再度測定を再開する場合等、自動的に迅速にカ
メラを前回の合焦位置に戻し、その前後でカメラを進退
することによつて、測定速度を上げることができる。
避させ、再度測定を再開する場合等、自動的に迅速にカ
メラを前回の合焦位置に戻し、その前後でカメラを進退
することによつて、測定速度を上げることができる。
更に、上記実施例においては、被測定物が回転体である
場合は、回転軸に垂直な断面形状が円形であるときにの
み測定可能である。しかし、回転体が非円形の場合で
も、回転角が３６０°毎にのみ測定を行なうようにすれ
ば、一定の角度位置での長さを検出出来、測定する角度
位置をずらすことにより、非円形回転体の大きさ、形状
を測定することが出来る。
場合は、回転軸に垂直な断面形状が円形であるときにの
み測定可能である。しかし、回転体が非円形の場合で
も、回転角が３６０°毎にのみ測定を行なうようにすれ
ば、一定の角度位置での長さを検出出来、測定する角度
位置をずらすことにより、非円形回転体の大きさ、形状
を測定することが出来る。
その一実施例を第８図に示す。被測定物である加工物４
の回転軸に設けられたロータリーエンコーダ２９から
は、加工物４の角度位置を示すパルス信号が出力され
る。キーボード１７からＣＰＵを介して長さを検出すべ
き角度位置を入力指定する。この指定角度はインターフ
エース１４を介してパルスセツト演算回路２８に与えら
れる。演算回路２８では、ロータリーエンコーダの零位
置から発信される角度位置パルス信号によつて、セツト
されたパルスに対して減算を始め、この結果が零になつ
た時点で駆動回路６からＣＣＤに至る回路のスイツチ
S4、及びＣＣＤから長さ処理回路２２に至る回路のスイ
ツチS5を閉じ、クロックパルスによるＣＣＤの走査とこ
れに対する出力信号の処理を行なえるようにする。
の回転軸に設けられたロータリーエンコーダ２９から
は、加工物４の角度位置を示すパルス信号が出力され
る。キーボード１７からＣＰＵを介して長さを検出すべ
き角度位置を入力指定する。この指定角度はインターフ
エース１４を介してパルスセツト演算回路２８に与えら
れる。演算回路２８では、ロータリーエンコーダの零位
置から発信される角度位置パルス信号によつて、セツト
されたパルスに対して減算を始め、この結果が零になつ
た時点で駆動回路６からＣＣＤに至る回路のスイツチ
S4、及びＣＣＤから長さ処理回路２２に至る回路のスイ
ツチS5を閉じ、クロックパルスによるＣＣＤの走査とこ
れに対する出力信号の処理を行なえるようにする。
一方、パルスセツト演算回路には、ＣＰＵからの指定さ
れていた信号がリセツトされる。
れていた信号がリセツトされる。
走査に対する出力信号は長さ処理回路２２を介してＣＰ
Ｕ内にとり込まれ記憶される。ＣＣＤに対するクロック
パルスの１回の走査が終ると、走査終了の信号により、
上記２つのスイツチS4、S5は開かれ、求められた長さは
加工物４のある角度位置に対する長さとなる。ロータリ
ーエンコーダ２９が零位置に至ると再び上記の操作がく
り返され、ＣＰＵを介して指定された回数だけ、指定角
度位置の長さが求められ、これをＣＰＵによつて平均す
ることにより、より高精度の長さの検出が可能となる。
Ｕ内にとり込まれ記憶される。ＣＣＤに対するクロック
パルスの１回の走査が終ると、走査終了の信号により、
上記２つのスイツチS4、S5は開かれ、求められた長さは
加工物４のある角度位置に対する長さとなる。ロータリ
ーエンコーダ２９が零位置に至ると再び上記の操作がく
り返され、ＣＰＵを介して指定された回数だけ、指定角
度位置の長さが求められ、これをＣＰＵによつて平均す
ることにより、より高精度の長さの検出が可能となる。
更に、これが終了した後、ＣＰＵによつて最初の指定角
度に対して増分の指定、あるいは新たな指定角度を与え
ることにより、上記と同じ手順によつて新たな指定角度
位置に対する長さを求めることが出来る。
度に対して増分の指定、あるいは新たな指定角度を与え
ることにより、上記と同じ手順によつて新たな指定角度
位置に対する長さを求めることが出来る。
このようにして、回転中の加工物の任意の角度位置に対
する長さを、精度よく、短時間に求めることが出来るだ
けでなく、その断面形状をも容易に得ることができる。
する長さを、精度よく、短時間に求めることが出来るだ
けでなく、その断面形状をも容易に得ることができる。
なお、円形断面を結像させることによつて直径を求める
ような場合には、二次元イメージセンサにより、像の最
長部を求めることによつて直径を検出することも容易で
ある。また、イメージセンサはＣＣＤに限られるもので
はなく、像検出部の走査速度が一定であれば、走査速度
とクロックパルス数とから像の大きさを決定することが
できる。
ような場合には、二次元イメージセンサにより、像の最
長部を求めることによつて直径を検出することも容易で
ある。また、イメージセンサはＣＣＤに限られるもので
はなく、像検出部の走査速度が一定であれば、走査速度
とクロックパルス数とから像の大きさを決定することが
できる。
第１図はこの発明の計測方法の原理の説明図、第２図は
信号処理のタイミングチヤート、第３図は合焦及び像の
大きさの検出法の説明図、第４図は計測装置の回路図、
第５図は２つのＣＣＤを用いた実施例のＣＣＤ配置図、
第６図はその信号処理回路図、第７図はカメラ位置検出
機構の構成概念図、第８図は回転体の一定角度位置の長
さ検出装置の構成概念図である。 １：カメラ、２：ＣＣＤイメージセンサ ３：レンズ系、４：被測定物、５：螢光燈 ６、２１：ＣＣＤ駆動回路、７、８：単安定回路 ９：ＡＮＤ回路、１０、１２：ゲート回路 １１、１３：計数回路、１４：インターフエイス １７：キーボード、２２：長さ処理回路 ２３：ＮＣ装置、２４：サーボモータ ２５：工具台、２６：クロステーブル ２８：パルスセツト演算回路 ２９：ロータリーエンコーダ
信号処理のタイミングチヤート、第３図は合焦及び像の
大きさの検出法の説明図、第４図は計測装置の回路図、
第５図は２つのＣＣＤを用いた実施例のＣＣＤ配置図、
第６図はその信号処理回路図、第７図はカメラ位置検出
機構の構成概念図、第８図は回転体の一定角度位置の長
さ検出装置の構成概念図である。 １：カメラ、２：ＣＣＤイメージセンサ ３：レンズ系、４：被測定物、５：螢光燈 ６、２１：ＣＣＤ駆動回路、７、８：単安定回路 ９：ＡＮＤ回路、１０、１２：ゲート回路 １１、１３：計数回路、１４：インターフエイス １７：キーボード、２２：長さ処理回路 ２３：ＮＣ装置、２４：サーボモータ ２５：工具台、２６：クロステーブル ２８：パルスセツト演算回路 ２９：ロータリーエンコーダ
Claims (7)
- 【請求項１】レンズ系と、これに対して一定位置に像検
出器を固定したカメラを用い、被測定物に対して該カメ
ラを合焦位置の前後に揺動させ、その揺動中に像検出器
上の像の大きさ及び像の外縁の輝度変化の大きさを連続
して検出し、像の外縁の輝度変化の大きさが一定以上と
なる範囲の像の大きさから合焦時の像の大きさを算出
し、該像の大きさと光学系の幾何学的な関係から被測定
物の大きさを測定することを特徴とする被接触長さ計測
方法 - 【請求項２】上記カメラを合焦位置の前後に揺動させ、
像の外縁の輝度変化が一定以上となる範囲の像の大きさ
を加重平均することにより、合焦時の像の大きさを得る
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項の非接触長さ計
測方法 - 【請求項３】像検出器は複数の一次元イメージセンサか
らなり、各イメージセンサを構成する光電変換素子が互
いにずれるように配置され、各イメージセンサから得ら
れる結果を平均するようにされたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項の長さ計測方法 - 【請求項４】レンズ系と、これに対して一定位置に像検
出器を固定したカメラを用い、被測定物に対して該カメ
ラを合焦位置の前後に揺動させ、その揺動中に像検出器
上の像の大きさ及び像の外縁の輝度変化の大きさを連続
して検出し、像の外縁の輝度変化の大きさが一定以上と
なる範囲の像の大きさから合焦時の像の大きさを算出
し、この大きさと光学系の幾何学的な関係から被測定物
の大きさを測定する方法において、上記被測定物は回転
体であり、該被測定物の回転角を検出し、被測定物の一
定回転角位置で上記計測を行うことにより、回転体の一
定角度位置の大きさを測定することを特徴とする非接触
長さ計測方法 - 【請求項５】上記計測する角度位置の指定を順次変更出
来ることを特徴とする特許請求の範囲第５項の非接触長
さ計測方法 - 【請求項６】レンズ系と、これに対して一定位置に像検
出器を固定したカメラ、該カメラを固定し被測定物に対
して該カメラを合焦位置の前後に揺動させる揺動台、そ
の揺動中に像検出器上の像の大きさ及び像の外縁の輝度
変化の大きさを連続して検出し、像の外縁の輝度変化の
大きさが一定以上となる範囲の像検出器上の像の大きさ
から合焦位置の像の大きさを算出し、この大きさと光学
系の幾何学的関係によって被測定物の大きさを測定する
信号処理回路とからなることを特徴とする非接触長さ計
測装置 - 【請求項７】合焦位置を検出するために上記カメラを搭
載した揺動台の位置信号発生装置を備えたことを特徴と
する特許請求の範囲第６項の非接触長さ計測装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58195277A JPH0629699B2 (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 非接触長さ計測方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58195277A JPH0629699B2 (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 非接触長さ計測方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6088307A JPS6088307A (ja) | 1985-05-18 |
| JPH0629699B2 true JPH0629699B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=16338480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58195277A Expired - Lifetime JPH0629699B2 (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 非接触長さ計測方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629699B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4401238C2 (de) * | 1994-01-18 | 1995-10-26 | Bmt Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung von exzentrischen Teilen eines Meßobjekts |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6132324Y2 (ja) * | 1977-04-04 | 1986-09-20 | ||
| JPS5537919A (en) * | 1978-09-11 | 1980-03-17 | Ngk Insulators Ltd | Automatic outer configuration measurement device |
-
1983
- 1983-10-20 JP JP58195277A patent/JPH0629699B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6088307A (ja) | 1985-05-18 |
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