JPH0629704B2 - 変形の測定方法 - Google Patents
変形の測定方法Info
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- JPH0629704B2 JPH0629704B2 JP17835288A JP17835288A JPH0629704B2 JP H0629704 B2 JPH0629704 B2 JP H0629704B2 JP 17835288 A JP17835288 A JP 17835288A JP 17835288 A JP17835288 A JP 17835288A JP H0629704 B2 JPH0629704 B2 JP H0629704B2
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Description
本発明は、変形の測定方法に係り、特に、変形前後の物
体表面の一部をレーザビームで照射してスペツクル模様
を現出し、該変形前後のスペツクル模様をそれぞれ光電
変換して得られる信号間の相互相関関数を求め、該相互
相関関数の極値の位置として求められるスペツクル模様
の移動量から物体の変形量を決定する変形の測定方法の
改良に関するものである。
体表面の一部をレーザビームで照射してスペツクル模様
を現出し、該変形前後のスペツクル模様をそれぞれ光電
変換して得られる信号間の相互相関関数を求め、該相互
相関関数の極値の位置として求められるスペツクル模様
の移動量から物体の変形量を決定する変形の測定方法の
改良に関するものである。
レーザビームを粗面に当てた時、拡散光の干渉によつて
生ずるスペツクル模様は、表面に変位や変形が起きる
と、徐々に変形しながら移動する。そこで、スペツクル
模様を光電的に走査し、得られる信号の相関ピーク位置
からスペツクル移動を求め、このスペツクル移動と表面
の変位や変形との関係を利用して、物体の並進、回転、
歪み等による微小な変形を測定する、いわゆるスペツク
ル相関法が提案されている（特公昭５９−５２９６３、
レーザー科学研究No.６（１９８４）pp１５２〜１５
４、最新精密計測技術（昭和６２年７月１日）pp２４１
〜２４４）。 このスペツクル相関法で、最も実用に近いのは、第８図
に示す如く、一次元イメージセンサ１５とマイクロコン
ピユータ１６を用いたものであり、これによつて、１μ
ｍ以上の平行移動と１０-5rad程度の回転が測定されて
いる。 この装置においては、物体１０上の測定点Ｏを、レーザ
源１２で発生した、直径１mm程度のレーザビーム１３
で、必要に応じて拡大レンズ１４を介して照射し、その
拡散反射光の中に一次元イメージセンサ１５を配置して
おく。その際、ビーム径ｗとセンサ距離Ｌｏを調節し
て、およそλＬｏ／ｗ（λはレーザビームの波長）で与
えられるセンサ１５上でのスペツクルの平均径を、その
ピツチ（１０〜２０μｍ）より大きくとつておく。又、
一次元イメージセンサ１５の軸は、光学系と物体変位の
種類（平行移動、回転、歪みの方向）で決まるスペツク
ル移動の方向に合致させておく。 一次元イメージセンサ１５の出力を２値化して相関器１
８に入れ、物体の変形前後の出力の間の相互相関関数を
計算すると、そのピーク位置としてスペツクル移動がほ
ぼ実時間で求められる。 前記相互相関関数を求める方法として、出願人は、既
に、相互相関関数の極値が予め設定された値より低下す
るか、又は、前記極値の位置の移動が予め設定された範
囲より逸脱した時に、相互相関関数の基準パターンを更
新することを提案している（未公知）。 しかしながら、物体の変位に傾きがある場合のように、
レーザビームの照射される場所が変わらない時のスペツ
クルパターンの変形は少なく、スペツクルパターンがイ
メージセンサ上を移動するようになる。この場合は、相
互相関関数の極値の低下は少なく、極値の位置が移動す
ることになり、既に提案した方法では、予め設定された
範囲より逸脱した時の相互相関関数の基準パターンの変
更の回数が著しく増えることになる。基準パターンの交
替は、イメージセンサの受光素子のピツチ間隔の半分を
最大誤差として与えるため、ピツチ間隔に基準パターン
の交替数を乗じた値の誤差を生じる恐れがあつた。
生ずるスペツクル模様は、表面に変位や変形が起きる
と、徐々に変形しながら移動する。そこで、スペツクル
模様を光電的に走査し、得られる信号の相関ピーク位置
からスペツクル移動を求め、このスペツクル移動と表面
の変位や変形との関係を利用して、物体の並進、回転、
歪み等による微小な変形を測定する、いわゆるスペツク
ル相関法が提案されている（特公昭５９−５２９６３、
レーザー科学研究No.６（１９８４）pp１５２〜１５
４、最新精密計測技術（昭和６２年７月１日）pp２４１
〜２４４）。 このスペツクル相関法で、最も実用に近いのは、第８図
に示す如く、一次元イメージセンサ１５とマイクロコン
ピユータ１６を用いたものであり、これによつて、１μ
ｍ以上の平行移動と１０-5rad程度の回転が測定されて
いる。 この装置においては、物体１０上の測定点Ｏを、レーザ
源１２で発生した、直径１mm程度のレーザビーム１３
で、必要に応じて拡大レンズ１４を介して照射し、その
拡散反射光の中に一次元イメージセンサ１５を配置して
おく。その際、ビーム径ｗとセンサ距離Ｌｏを調節し
て、およそλＬｏ／ｗ（λはレーザビームの波長）で与
えられるセンサ１５上でのスペツクルの平均径を、その
ピツチ（１０〜２０μｍ）より大きくとつておく。又、
一次元イメージセンサ１５の軸は、光学系と物体変位の
種類（平行移動、回転、歪みの方向）で決まるスペツク
ル移動の方向に合致させておく。 一次元イメージセンサ１５の出力を２値化して相関器１
８に入れ、物体の変形前後の出力の間の相互相関関数を
計算すると、そのピーク位置としてスペツクル移動がほ
ぼ実時間で求められる。 前記相互相関関数を求める方法として、出願人は、既
に、相互相関関数の極値が予め設定された値より低下す
るか、又は、前記極値の位置の移動が予め設定された範
囲より逸脱した時に、相互相関関数の基準パターンを更
新することを提案している（未公知）。 しかしながら、物体の変位に傾きがある場合のように、
レーザビームの照射される場所が変わらない時のスペツ
クルパターンの変形は少なく、スペツクルパターンがイ
メージセンサ上を移動するようになる。この場合は、相
互相関関数の極値の低下は少なく、極値の位置が移動す
ることになり、既に提案した方法では、予め設定された
範囲より逸脱した時の相互相関関数の基準パターンの変
更の回数が著しく増えることになる。基準パターンの交
替は、イメージセンサの受光素子のピツチ間隔の半分を
最大誤差として与えるため、ピツチ間隔に基準パターン
の交替数を乗じた値の誤差を生じる恐れがあつた。
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、スペツクパターンの変化が少ない場合の物体の変
位測定誤差を最小として、測定精度を向上することが可
能な変形の測定方法を提供することを目的とする。
ので、スペツクパターンの変化が少ない場合の物体の変
位測定誤差を最小として、測定精度を向上することが可
能な変形の測定方法を提供することを目的とする。
本発明は、変形前後の物体表面の一部をレーザビームで
照射してスペツクル模様を現出し、該変形前後のスペツ
クル模様をそれぞれ光電変換して得られる信号間の相互
相関関数を求め、該相互相関関数の極値の位置として求
められるスペツクル模様の移動量から物体の変形量を決
定する変形の測定方法において、第１図にその要旨を示
す如く、前記相互相関関数の極値が予め設定された値よ
り低下した時は、相互相関関数の基準パターンを更新
し、前記極値の位置の移動が予め設定された範囲より逸
脱した時は、相互相関関数の計算範囲を変更することに
よつて、前記目的を達成したものである。
照射してスペツクル模様を現出し、該変形前後のスペツ
クル模様をそれぞれ光電変換して得られる信号間の相互
相関関数を求め、該相互相関関数の極値の位置として求
められるスペツクル模様の移動量から物体の変形量を決
定する変形の測定方法において、第１図にその要旨を示
す如く、前記相互相関関数の極値が予め設定された値よ
り低下した時は、相互相関関数の基準パターンを更新
し、前記極値の位置の移動が予め設定された範囲より逸
脱した時は、相互相関関数の計算範囲を変更することに
よつて、前記目的を達成したものである。
第２図に示す如く、物体１０の測定領域Ｏを、レーザ源
１２からのレーザビーム１３で必要に応じて拡大レンズ
１４を介して照射し、得られるスペツクル模様を観察面
３０で観察する場合を考える。 ここで、物体面上の座標軸をｘ、ｙ、ｚ、レーザビーム
１３の発散点の距離ＯＳ＝Ｌｓ、発散点の方向をlsx、l
sy、lsz、物体面と観察面３０の距離をＬｏ、観察点Ｐ
の方向をｌｘ、ｌｙ、ｌｚ、レーザビーム１３で照射し
た領域における物体１０の並進、回転、歪みの成分をそ
れぞれ（ax、ay、az）、（Ωx、Ωy、Ωz）、（εxx、
εyx、εyy）とする。 この条件下で、物体１０が変形を受ける前後における観
察点Ｐでのスペツクル模様の強度分布Ｉ1（ｘ、ｙ）と
Ｉ2（ｘ、ｙ）の間の相互相関関数Ｃ（、）を計算
する。 Ｃ（、）＝＜Ｉ1（ｘ、ｙ） ×Ｉ2（ｘ＋ｙ＋）＞…（１） ここで、＜＞は集合平均を意味する。 この（１）式を計算すると、Ｃ（、）が、＝Ａ
ｘ、＝Ａｙで最大値をとることがわかる。ここでＡ
ｘ、Ａｙは、次式で与えられ、物理的には物体変形によ
るスペツクル模様の移動量に相当する。 Ａｘ＝−ax［（Ｌｏ／Ｌｓ）（ｌsx2−１）＋ｌｘ2
−１］ −ay［（Ｌｏ／Ｌｓ）（ｌsxlsy＋ｌ×ｌｙ］ −az［（Ｌｏ／Ｌｓ）lsxlsz＋ｌｘ×ｌｚ］ −Ｌｏ［Ωｚ（lsy＋ｌｙ） １−Ωｙ（lsz＋ｌｚ）＋εxx(lsx＋ｌｘ）＋εxx
(ls xｌｘ）＋εxy（lsy＋ｌｙ）］……（２） Ａｙ＝−ax［（（Ｌｏ／Ｌｓ）（lsylsx＋ｌｙｌｘ］ −ay［（Ｌｏ／Ｌｓ）（lsy2−１）＋ｌｙ2
−１］ −az［（Ｌｏ／Ｌｓ）lsylsz＋ｌｘｌｚ］ −Ｌｏ［−Ωｚ（lsx＋ｌｘ） −Ωｘ（lsz＋ｌｚ）＋εyy(lsy＋ｌｙ） ＋εxy(lsx＋ｌｘ）］……（３） 従つて、前記観察面３０に一次元イメージセンサを配置
してスペツクルの移動量Ａｘ、Ａｙを観測すれば、該一
次元イメージセンサの出力波形は、物体変位前後で第３
図（Ａ）に示す如く変化し、その自己相関波形は、第３
図（Ｂ）に示す如くとなり、相互相関波形は第３図
（Ｃ）に示す如くとなる。 このような装置を用いて物体の変形を測定するに際し
て、相互相関関数を求める際に、本発明においては、相
互相関関数の極値が予め設定された値より低下した時
に、相互相関関数の基準パターンを更新する。一方、前
記極値の位置の移動が予め設定された範囲より逸脱した
時は、相互相関関数の基準パターンを更新するのではな
く、相互相関関数の計算範囲を変更（移動）するように
している。従って、物体の変位に傾きがある場合のよう
に、レーザビームの照射される場所が変わらない時の物
体の変位時に、基準パターンの交替数が少なくなるた
め、測定誤差を小さくすることができる。従つて、スペ
ツクルパターンの変化が少ない場合の物体の変位測定時
に、誤差を最小として測定精度を向上することができ
る。
１２からのレーザビーム１３で必要に応じて拡大レンズ
１４を介して照射し、得られるスペツクル模様を観察面
３０で観察する場合を考える。 ここで、物体面上の座標軸をｘ、ｙ、ｚ、レーザビーム
１３の発散点の距離ＯＳ＝Ｌｓ、発散点の方向をlsx、l
sy、lsz、物体面と観察面３０の距離をＬｏ、観察点Ｐ
の方向をｌｘ、ｌｙ、ｌｚ、レーザビーム１３で照射し
た領域における物体１０の並進、回転、歪みの成分をそ
れぞれ（ax、ay、az）、（Ωx、Ωy、Ωz）、（εxx、
εyx、εyy）とする。 この条件下で、物体１０が変形を受ける前後における観
察点Ｐでのスペツクル模様の強度分布Ｉ1（ｘ、ｙ）と
Ｉ2（ｘ、ｙ）の間の相互相関関数Ｃ（、）を計算
する。 Ｃ（、）＝＜Ｉ1（ｘ、ｙ） ×Ｉ2（ｘ＋ｙ＋）＞…（１） ここで、＜＞は集合平均を意味する。 この（１）式を計算すると、Ｃ（、）が、＝Ａ
ｘ、＝Ａｙで最大値をとることがわかる。ここでＡ
ｘ、Ａｙは、次式で与えられ、物理的には物体変形によ
るスペツクル模様の移動量に相当する。 Ａｘ＝−ax［（Ｌｏ／Ｌｓ）（ｌsx2−１）＋ｌｘ2
−１］ −ay［（Ｌｏ／Ｌｓ）（ｌsxlsy＋ｌ×ｌｙ］ −az［（Ｌｏ／Ｌｓ）lsxlsz＋ｌｘ×ｌｚ］ −Ｌｏ［Ωｚ（lsy＋ｌｙ） １−Ωｙ（lsz＋ｌｚ）＋εxx(lsx＋ｌｘ）＋εxx
(ls xｌｘ）＋εxy（lsy＋ｌｙ）］……（２） Ａｙ＝−ax［（（Ｌｏ／Ｌｓ）（lsylsx＋ｌｙｌｘ］ −ay［（Ｌｏ／Ｌｓ）（lsy2−１）＋ｌｙ2
−１］ −az［（Ｌｏ／Ｌｓ）lsylsz＋ｌｘｌｚ］ −Ｌｏ［−Ωｚ（lsx＋ｌｘ） −Ωｘ（lsz＋ｌｚ）＋εyy(lsy＋ｌｙ） ＋εxy(lsx＋ｌｘ）］……（３） 従つて、前記観察面３０に一次元イメージセンサを配置
してスペツクルの移動量Ａｘ、Ａｙを観測すれば、該一
次元イメージセンサの出力波形は、物体変位前後で第３
図（Ａ）に示す如く変化し、その自己相関波形は、第３
図（Ｂ）に示す如くとなり、相互相関波形は第３図
（Ｃ）に示す如くとなる。 このような装置を用いて物体の変形を測定するに際し
て、相互相関関数を求める際に、本発明においては、相
互相関関数の極値が予め設定された値より低下した時
に、相互相関関数の基準パターンを更新する。一方、前
記極値の位置の移動が予め設定された範囲より逸脱した
時は、相互相関関数の基準パターンを更新するのではな
く、相互相関関数の計算範囲を変更（移動）するように
している。従って、物体の変位に傾きがある場合のよう
に、レーザビームの照射される場所が変わらない時の物
体の変位時に、基準パターンの交替数が少なくなるた
め、測定誤差を小さくすることができる。従つて、スペ
ツクルパターンの変化が少ない場合の物体の変位測定時
に、誤差を最小として測定精度を向上することができ
る。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 本実施例は、第４図に示す如く、物体１０の表面にレー
ザビーム１３を照射してスペツクル模様を発生させるレ
ーザ源１２を備えている。 このレーザ源１２によつて発生されたスペツクル模様を
光電変換するための受光素子としては、第５図に示すよ
うな、例えば短辺が１３μｍ、長辺が２．５mm、配設ピ
ツチが２５μｍの短冊型の受光素子（・・・２２n-1、
２２n、２２n+1・・・）を有する受光素子列２０、２４
が、列をなす角度を変えて２組配設されている。 該２組の受光素子列２０、２４で、それぞれ光電変換さ
れたスペツクル模様は、それぞれ本発明に係る相関器４
０、４２に入力され、スペツクル模様の移動の前後の相
互相関関数の極値の位置の変化が検出される。 該相関器４０及び４２は、第６図に詳細に示す如く、前
記受光素子列２０（相関器４０）又は２４（相関器４
２）より得られる。スペツクル模様の２値化された電気
信号入力Ａの基準パターンデータＢと、この基準パター
ンデータＢとの相関関数を計算するための比較データＣ
を保持するためのシフトレジスタと、相関計算時間中に
前記受光素子列２０又は２４より送られてくる２値化電
気信号Ａを保持するためのバツフア用シフトレジスタを
３組（シフトレジスタ４０Ａ、シフトレジスタ４０Ｂ、
シフトレジスタ４０Ｃ）を備えている。 この３組のシフトレジスタの役割は、シーケンサ４０Ｄ
により、基準パターンデータ用、比較データ用、バツフ
ア用が動的に交替させられる。 又、基準パターンデータとして選択されたシフトレジス
タは、シーケンサ４０Ｄによりリング状に接続され、次
の相関計算用の基準パターンとして保持される。 シーケンサ４０Ｄは、３組のシフトレジスタの出力の内
の一つを、マルチプレクサ（ＭＰＸ）４０Ｅの入力を選
択することによつて基準パターンデータＢとして、又、
他の一つをマルチプレクサ４０Ｆの入力を選択すること
によつて比較データＣとして、相関計算回路４０Ｇに入
力させる。 相関計算回路４０Ｇは、第７図に詳細に示す如く、シフ
トレジスタ４０Ｈと、例えば１６個のエクスクルーシブ
ＯＲ列４０Ｉと、１６個のバイナリカウンタ列４０Ｊに
より構成されており、相関関数の例えば１６点を一度に
計算することができるようにされている。 最大検出回路４０Ｋは、相関計算回路４０Ｇで計算され
た１６点の相関関数の値により、相関関数の極値Ｄと極
値の位置Ｅを検出して、比較回路４０Ｌ、４０Ｍ及びＦ
ＩＦＯ（フアーストイン・フアーストアウト）メモリ４
０Ｎに出力する。 比較回路４０Ｌは、前記最大値検出回路４０Ｋから入力
される極値Ｄを、予め設定されたその閾値Ｄthと比較し
て、極値Ｄがその閾値Ｄthより低い場合に、基準パター
ン交替信号Ｆを前記シーケンサ４０ＤとＦＩＦＯメモリ
４０Ｎに出力する。 又、比較回路４０Ｍは、前記最大値検出回路４０Ｋから
入力される極値の位置Ｇを、予め設定された相関計算範
囲閾値Ｈと比較して、相関計算範囲を＋側に変更するか
もしくは−側に変更するかを示す相関計算範囲変更信号
Ｉを前記シーケンサ４０ＤとＦＩＦＯメモリ４０Ｎに出
力する。 シーケンサ４０Ｄは、基準パターン交替信号Ｆにより、
シフトレジスタ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの役割の変更と
マルチプレクサ４０Ｅ、４０Ｆの入力選択位置の変更を
行う。又、相関計算範囲変更信号Ｉにより、基準パター
ン用シフトレジスタにシフトクロツクを与えて、相関計
算範囲を変更する。 以上の構成により、極値の値Ｄがある閾値Ｄthより低下
した場合には、基準パターンの更新が自動的に行われ、
又、極値の位置Ｅがある範囲Ｈを逸脱した場合には、相
関計算範囲の変更が自動的に行われる。 前記相関器４０、４２で検出された極値の位置の変化
は、第４図に示した如く、コンピユータ４４に入力さ
れ、データ処理を行つて、スペツクル模様の移動量から
検出すべき変形量を算出する。 コンピユータ４４は、ステツピングモータコントローラ
４６に指令を与えて、物体１０が載置されているリニア
ステージ４８をｘ軸方向に移動させ、スペツクル模様を
ｘ軸方向に移動させると共に、タイミング回路５０を介
して、前記相関器４０、４２に必要なタイミング信号を
入力する。 本実施例においては、受光素子列２０、２４の各素子を
短冊型とすると共に、受光素子列を２組設けているの
で、スペツクル模様の移動の向きと受光素子列の向きを
一致させる必要がなく、又、各方向の成分をそれぞれ測
定することができる。なお、受光素子の形状や受光素子
列の組数は前記実施例に限定されず、例えば所定のｘ軸
方向の移動成分のみを抽出すればよい時には、受光素子
列を１組のみとしてもよい。又、受光素子列を３組以上
設けて、更に高精度の測定を行うことも可能である。
る。 本実施例は、第４図に示す如く、物体１０の表面にレー
ザビーム１３を照射してスペツクル模様を発生させるレ
ーザ源１２を備えている。 このレーザ源１２によつて発生されたスペツクル模様を
光電変換するための受光素子としては、第５図に示すよ
うな、例えば短辺が１３μｍ、長辺が２．５mm、配設ピ
ツチが２５μｍの短冊型の受光素子（・・・２２n-1、
２２n、２２n+1・・・）を有する受光素子列２０、２４
が、列をなす角度を変えて２組配設されている。 該２組の受光素子列２０、２４で、それぞれ光電変換さ
れたスペツクル模様は、それぞれ本発明に係る相関器４
０、４２に入力され、スペツクル模様の移動の前後の相
互相関関数の極値の位置の変化が検出される。 該相関器４０及び４２は、第６図に詳細に示す如く、前
記受光素子列２０（相関器４０）又は２４（相関器４
２）より得られる。スペツクル模様の２値化された電気
信号入力Ａの基準パターンデータＢと、この基準パター
ンデータＢとの相関関数を計算するための比較データＣ
を保持するためのシフトレジスタと、相関計算時間中に
前記受光素子列２０又は２４より送られてくる２値化電
気信号Ａを保持するためのバツフア用シフトレジスタを
３組（シフトレジスタ４０Ａ、シフトレジスタ４０Ｂ、
シフトレジスタ４０Ｃ）を備えている。 この３組のシフトレジスタの役割は、シーケンサ４０Ｄ
により、基準パターンデータ用、比較データ用、バツフ
ア用が動的に交替させられる。 又、基準パターンデータとして選択されたシフトレジス
タは、シーケンサ４０Ｄによりリング状に接続され、次
の相関計算用の基準パターンとして保持される。 シーケンサ４０Ｄは、３組のシフトレジスタの出力の内
の一つを、マルチプレクサ（ＭＰＸ）４０Ｅの入力を選
択することによつて基準パターンデータＢとして、又、
他の一つをマルチプレクサ４０Ｆの入力を選択すること
によつて比較データＣとして、相関計算回路４０Ｇに入
力させる。 相関計算回路４０Ｇは、第７図に詳細に示す如く、シフ
トレジスタ４０Ｈと、例えば１６個のエクスクルーシブ
ＯＲ列４０Ｉと、１６個のバイナリカウンタ列４０Ｊに
より構成されており、相関関数の例えば１６点を一度に
計算することができるようにされている。 最大検出回路４０Ｋは、相関計算回路４０Ｇで計算され
た１６点の相関関数の値により、相関関数の極値Ｄと極
値の位置Ｅを検出して、比較回路４０Ｌ、４０Ｍ及びＦ
ＩＦＯ（フアーストイン・フアーストアウト）メモリ４
０Ｎに出力する。 比較回路４０Ｌは、前記最大値検出回路４０Ｋから入力
される極値Ｄを、予め設定されたその閾値Ｄthと比較し
て、極値Ｄがその閾値Ｄthより低い場合に、基準パター
ン交替信号Ｆを前記シーケンサ４０ＤとＦＩＦＯメモリ
４０Ｎに出力する。 又、比較回路４０Ｍは、前記最大値検出回路４０Ｋから
入力される極値の位置Ｇを、予め設定された相関計算範
囲閾値Ｈと比較して、相関計算範囲を＋側に変更するか
もしくは−側に変更するかを示す相関計算範囲変更信号
Ｉを前記シーケンサ４０ＤとＦＩＦＯメモリ４０Ｎに出
力する。 シーケンサ４０Ｄは、基準パターン交替信号Ｆにより、
シフトレジスタ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの役割の変更と
マルチプレクサ４０Ｅ、４０Ｆの入力選択位置の変更を
行う。又、相関計算範囲変更信号Ｉにより、基準パター
ン用シフトレジスタにシフトクロツクを与えて、相関計
算範囲を変更する。 以上の構成により、極値の値Ｄがある閾値Ｄthより低下
した場合には、基準パターンの更新が自動的に行われ、
又、極値の位置Ｅがある範囲Ｈを逸脱した場合には、相
関計算範囲の変更が自動的に行われる。 前記相関器４０、４２で検出された極値の位置の変化
は、第４図に示した如く、コンピユータ４４に入力さ
れ、データ処理を行つて、スペツクル模様の移動量から
検出すべき変形量を算出する。 コンピユータ４４は、ステツピングモータコントローラ
４６に指令を与えて、物体１０が載置されているリニア
ステージ４８をｘ軸方向に移動させ、スペツクル模様を
ｘ軸方向に移動させると共に、タイミング回路５０を介
して、前記相関器４０、４２に必要なタイミング信号を
入力する。 本実施例においては、受光素子列２０、２４の各素子を
短冊型とすると共に、受光素子列を２組設けているの
で、スペツクル模様の移動の向きと受光素子列の向きを
一致させる必要がなく、又、各方向の成分をそれぞれ測
定することができる。なお、受光素子の形状や受光素子
列の組数は前記実施例に限定されず、例えば所定のｘ軸
方向の移動成分のみを抽出すればよい時には、受光素子
列を１組のみとしてもよい。又、受光素子列を３組以上
設けて、更に高精度の測定を行うことも可能である。
第１図は、本発明に係る変形の測定方法の要旨を示す流
れ図、 第２図は、スペツクル測定法の測定原理を示す斜視図、 第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、同じく一次元イメー
ジセンサの出力波形、自己相関波形、相互相関波形をそ
れぞれ示す線図、 第４図は、本発明に係る変形の測定方法を実施するため
の測定装置の構成を示す、一部ブロツク線図を含む斜視
図、 第５図は、前記実施例における受光素子列を示す正面
図、 第６図は、同じく相関器の構成を示すブロツク線図、 第７図は、該相関器に使われている相関計算回路の構成
を示すブロック線図、 第８図は、従来のスペツクル相関法の測定原理を示す斜
視図である。 １０……物体、１２……レーザ源 １３……レーザビーム、２０、２４……受光素子列、 ４０、４２……相関器、 ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ……シフトレジスタ、 ４０Ｄ……シーケンサ、 ４０Ｅ、４０Ｆ……マルチプレクサ、 Ｂ……基準パターンデータ、 Ｃ……比較データ、 ４０Ｇ……相関計算回路、 ４０Ｋ……最大値検出回路、 Ｄ……極値、Ｅ……極値の位置、 ４０Ｌ、４０Ｍ……比較回路、 Ｆ……基準パターン交替信号、 Ｇ……相関計算範囲変更信号、 ４４……コンピユータ、４８……リニアステージ、 ５０……タイミング回路。
れ図、 第２図は、スペツクル測定法の測定原理を示す斜視図、 第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、同じく一次元イメー
ジセンサの出力波形、自己相関波形、相互相関波形をそ
れぞれ示す線図、 第４図は、本発明に係る変形の測定方法を実施するため
の測定装置の構成を示す、一部ブロツク線図を含む斜視
図、 第５図は、前記実施例における受光素子列を示す正面
図、 第６図は、同じく相関器の構成を示すブロツク線図、 第７図は、該相関器に使われている相関計算回路の構成
を示すブロック線図、 第８図は、従来のスペツクル相関法の測定原理を示す斜
視図である。 １０……物体、１２……レーザ源 １３……レーザビーム、２０、２４……受光素子列、 ４０、４２……相関器、 ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ……シフトレジスタ、 ４０Ｄ……シーケンサ、 ４０Ｅ、４０Ｆ……マルチプレクサ、 Ｂ……基準パターンデータ、 Ｃ……比較データ、 ４０Ｇ……相関計算回路、 ４０Ｋ……最大値検出回路、 Ｄ……極値、Ｅ……極値の位置、 ４０Ｌ、４０Ｍ……比較回路、 Ｆ……基準パターン交替信号、 Ｇ……相関計算範囲変更信号、 ４４……コンピユータ、４８……リニアステージ、 ５０……タイミング回路。
Claims (1)
- 【請求項１】変形前後の物体表面の一部をレーザビーム
で照射してスペツクル模様を現出し、該変形前後のスペ
ツクル模様をそれぞれ光電変換して得られる信号間の相
互相関関数を求め、該相互相関関数の極値の位置として
求められるスペツクル模様の移動量から物体の変形量を
決定する変形の測定方法において、 前記相互相関関数の極値が予め設定された値より低下し
た時は、相互相関関数の基準パターンを更新し、 前記極値の位置の移動が予め設定された範囲より逸脱し
た時は、相互相関関数の計算範囲を変更することを特徴
とする変形の測定方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17835288A JPH0629704B2 (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 変形の測定方法 |
| US07/367,659 US4967093A (en) | 1988-06-22 | 1989-06-19 | Deformation measuring method and device using cross-correlation function between speckle patterns with reference data renewal |
| EP89111389A EP0347912B1 (en) | 1988-06-22 | 1989-06-22 | Deformation measuring method and device using cross-correlation function between speckle patterns |
| DE8989111389T DE68904993T2 (de) | 1988-06-22 | 1989-06-22 | Deformationsmessverfahren und vorrichtung, die die kreuzkorrelationsfunktion zwischen speckle-bildern benuetzt. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17835288A JPH0629704B2 (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 変形の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0227203A JPH0227203A (ja) | 1990-01-30 |
| JPH0629704B2 true JPH0629704B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=16046989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17835288A Expired - Fee Related JPH0629704B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-07-18 | 変形の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629704B2 (ja) |
-
1988
- 1988-07-18 JP JP17835288A patent/JPH0629704B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0227203A (ja) | 1990-01-30 |
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