JPH07134006A - レーザ変位センサ装置 - Google Patents
レーザ変位センサ装置Info
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- JPH07134006A JPH07134006A JP5304580A JP30458093A JPH07134006A JP H07134006 A JPH07134006 A JP H07134006A JP 5304580 A JP5304580 A JP 5304580A JP 30458093 A JP30458093 A JP 30458093A JP H07134006 A JPH07134006 A JP H07134006A
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- temperature
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- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 レーザ変位センサにおける温度ドリフト補
正。 【構成】 レーザ変位センサヘッドＬＳは、半導体レー
ザ１、光学系２，５、ＰＳＤ６、信号処理部７、温度セ
ンサ８、マルチプレクサ９、ＡＤ変換器１０、制御ロジ
ック１１及び利得制御部１２から構成され、通信回線１
３を介してＮＣ装置２０に結合されている。ＣＰＵ２１
が計測リクエスト信号を発すると、ＰＳＤ６の出力を処
理したデジタル電圧信号Ｖ1 ，Ｖ2 が順次ＡＤ変換器１
０、通信回線１３を介してＮＣ装置２０の入出力装置２
３に送信される。ＣＰＵ２１は、受信したＶ1 ，Ｖ2 の
レベルをチェックして、不適正な場合には、ゲイン制御
部１２を介して信号処理部７内のゲイン可変増幅器のゲ
インを変更する。ゲイン変更時には、電圧信号Ｖ1 ，Ｖ
2 の送受信を実行した上で、温度センサ８の検出出力を
デジタル化した温度信号Ｔの送受信を実行する。
正。 【構成】 レーザ変位センサヘッドＬＳは、半導体レー
ザ１、光学系２，５、ＰＳＤ６、信号処理部７、温度セ
ンサ８、マルチプレクサ９、ＡＤ変換器１０、制御ロジ
ック１１及び利得制御部１２から構成され、通信回線１
３を介してＮＣ装置２０に結合されている。ＣＰＵ２１
が計測リクエスト信号を発すると、ＰＳＤ６の出力を処
理したデジタル電圧信号Ｖ1 ，Ｖ2 が順次ＡＤ変換器１
０、通信回線１３を介してＮＣ装置２０の入出力装置２
３に送信される。ＣＰＵ２１は、受信したＶ1 ，Ｖ2 の
レベルをチェックして、不適正な場合には、ゲイン制御
部１２を介して信号処理部７内のゲイン可変増幅器のゲ
インを変更する。ゲイン変更時には、電圧信号Ｖ1 ，Ｖ
2 の送受信を実行した上で、温度センサ８の検出出力を
デジタル化した温度信号Ｔの送受信を実行する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、半導体レーザのよう
な光源素子からの光を対象物に投射し、その反射光を光
検出装置によって検出し、その検出結果に基づいて対象
物の並進移動や姿勢変化によって生じる位置変位を計測
するレーザ変位センサ装置に関し、更に詳しく言えば、
温度環境が変化しても安定した精度を維持することの出
来るレーザ変位センサ装置に関する。
な光源素子からの光を対象物に投射し、その反射光を光
検出装置によって検出し、その検出結果に基づいて対象
物の並進移動や姿勢変化によって生じる位置変位を計測
するレーザ変位センサ装置に関し、更に詳しく言えば、
温度環境が変化しても安定した精度を維持することの出
来るレーザ変位センサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体レーザ等の光を対象物に投
射し、その反射光を位置検出型の光検出装置によって検
出し、その検出結果に基づいて対象物の並進移動や姿勢
変化によって生じる位置変位を算出するレーザ変位セン
サ装置が、工場の生産ラインの自動化、工作機械やロボ
ットの動作制御、各種対象物の位置や姿勢の変動の監視
等の極めて多岐にわたる分野において利用されている。
射し、その反射光を位置検出型の光検出装置によって検
出し、その検出結果に基づいて対象物の並進移動や姿勢
変化によって生じる位置変位を算出するレーザ変位セン
サ装置が、工場の生産ラインの自動化、工作機械やロボ
ットの動作制御、各種対象物の位置や姿勢の変動の監視
等の極めて多岐にわたる分野において利用されている。
【０００３】このようなレーザ変位センサ装置の測定精
度を左右する１つの要因として、温度ドリフトの問題が
ある。即ち、レーザ変位センサ装置を使用する環境の温
度条件が変化すると、装置を構成する光学部品取付ユニ
ットの熱膨張、信号処理回路に使用されている増幅器の
ゲインの温度ドリフト等の現象が複合的に生じ、その結
果センサ出力に温度ドリフトが発生することが避けられ
ない。従来、このような温度ドリフトに対する積極的な
対策がなされていなかった為に、レーザ変位センサ装置
の測定精度に対する信頼性を損なう原因となっていた。
度を左右する１つの要因として、温度ドリフトの問題が
ある。即ち、レーザ変位センサ装置を使用する環境の温
度条件が変化すると、装置を構成する光学部品取付ユニ
ットの熱膨張、信号処理回路に使用されている増幅器の
ゲインの温度ドリフト等の現象が複合的に生じ、その結
果センサ出力に温度ドリフトが発生することが避けられ
ない。従来、このような温度ドリフトに対する積極的な
対策がなされていなかった為に、レーザ変位センサ装置
の測定精度に対する信頼性を損なう原因となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本願発明の目的は、簡
便な構成によって温度ドリフト補正を行なうことの出来
るレーザ変位センサ装置を提供することにより、上記従
来技術の問題点を解決することにある。
便な構成によって温度ドリフト補正を行なうことの出来
るレーザ変位センサ装置を提供することにより、上記従
来技術の問題点を解決することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願発明は、「半導体レ
ーザと該半導体レーザの出力光を被計測対象物に入射さ
せる光学系と、位置検出型光検出器と、温度センサと、
前記位置検出型光検出器に前記被計測対象物からの反射
光を入射させる光学系と、前記位置検出型の光検出器の
検出出力信号を処理する信号処理手段と、該信号処理手
段の出力と前記温度センサの検出出力を経時的なデジタ
ル信号に変換する手段と、該経時的デジタル信号を受け
て該デジタル信号と予め前記温度センサの検出出力のレ
ベルに対応する形で設定された温度ドリフト補正データ
に基づいて前記被計測対象物の位置変位を表わす信号を
生成する変位信号手段と、前記経時的なデジタル信号を
前記位置変位信号生成手段に転送する手段を備えたレー
ザ変位センサ装置」、によって上記技術課題を解決した
ものである。
ーザと該半導体レーザの出力光を被計測対象物に入射さ
せる光学系と、位置検出型光検出器と、温度センサと、
前記位置検出型光検出器に前記被計測対象物からの反射
光を入射させる光学系と、前記位置検出型の光検出器の
検出出力信号を処理する信号処理手段と、該信号処理手
段の出力と前記温度センサの検出出力を経時的なデジタ
ル信号に変換する手段と、該経時的デジタル信号を受け
て該デジタル信号と予め前記温度センサの検出出力のレ
ベルに対応する形で設定された温度ドリフト補正データ
に基づいて前記被計測対象物の位置変位を表わす信号を
生成する変位信号手段と、前記経時的なデジタル信号を
前記位置変位信号生成手段に転送する手段を備えたレー
ザ変位センサ装置」、によって上記技術課題を解決した
ものである。
【０００６】
【作用】レーザセンサ本体部には、半導体レーザ、該半
導体レーザの出力光を被計測対象物に入射させる光学
系、位置検出型光検出器、温度センサ、前記位置検出型
光検出器に前記被計測対象物からの反射光を入射させる
光学系、前記位置検出型の光検出器の検出出力信号を処
理する信号処理手段、該信号処理手段の出力と前記温度
センサの検出出力を経時的なデジタル信号に変換する手
段が設けられ、３角測量の原理によって対象物の位置
（変位）を表わす信号と共に、周囲温度を表わす信号を
経時的デジタル信号の形で出力することが出来る。
導体レーザの出力光を被計測対象物に入射させる光学
系、位置検出型光検出器、温度センサ、前記位置検出型
光検出器に前記被計測対象物からの反射光を入射させる
光学系、前記位置検出型の光検出器の検出出力信号を処
理する信号処理手段、該信号処理手段の出力と前記温度
センサの検出出力を経時的なデジタル信号に変換する手
段が設けられ、３角測量の原理によって対象物の位置
（変位）を表わす信号と共に、周囲温度を表わす信号を
経時的デジタル信号の形で出力することが出来る。
【０００７】上記経時的デジタル信号は、ＮＣ装置、ロ
ボット制御装置と共用あるいはレーザ変位センサ専用の
コントローラ手段に転送され、予め前記温度センサの検
出出力のレベルに対応する形で設定された温度ドリフト
補正データを利用することによって、温度ドリフトが補
償された被計測対象物の位置（変位）を表わす信号が生
成される。
ボット制御装置と共用あるいはレーザ変位センサ専用の
コントローラ手段に転送され、予め前記温度センサの検
出出力のレベルに対応する形で設定された温度ドリフト
補正データを利用することによって、温度ドリフトが補
償された被計測対象物の位置（変位）を表わす信号が生
成される。
【０００８】
【実施例】図１は、本願発明の１つの実施例を表わして
おり、レーザ変位センサヘッド（本体部分）と工作機械
制御用の数値制御装置（以下、「ＮＣ装置」と言う。）
を結合し、レーザ変位センサ装置を組込んだシステム構
成とした場合の要部ブロック図が示されている。
おり、レーザ変位センサヘッド（本体部分）と工作機械
制御用の数値制御装置（以下、「ＮＣ装置」と言う。）
を結合し、レーザ変位センサ装置を組込んだシステム構
成とした場合の要部ブロック図が示されている。
【０００９】図１において、符号ＬＳはレーザ変位セン
サ装置の本体部を構成するレーザ変位センサヘッドで、
半導体レーザ１、光学系２，５、位置検出型の検出器
（ＰＳＤ）６、信号処理部７、温度センサ８、マルチプ
レクサ９、ＡＤ変換器１０、制御ロジック１１及び利得
制御部１２等を有している。
サ装置の本体部を構成するレーザ変位センサヘッドで、
半導体レーザ１、光学系２，５、位置検出型の検出器
（ＰＳＤ）６、信号処理部７、温度センサ８、マルチプ
レクサ９、ＡＤ変換器１０、制御ロジック１１及び利得
制御部１２等を有している。
【００１０】半導体レーザ１は、図示しない駆動回路に
よって所定の周波数ｆで強度変調され、光学系２を通し
て被対象物Ｗ上にスポット光ビーム３を投射する。投射
スポット光像４は、検出側の光学系５を介して位置検出
型の検出器（ＰＳＤ）６の検出面上に検出スポット光像
として投射される。被計測対象物Ｗの位置が入射光ビー
ム３の光軸に沿って変位すると、検出スポット像もＰＳ
Ｄ６の検出面上を移動し、ＰＳＤ６の電流出力Ｉ1 ，Ｉ
2 が変動する。一般には、（Ｉ1 −Ｉ2 ）／（Ｉ1 ＋Ｉ
2 ）が検出スポット光像の入射位置を表わしている。こ
のような位置検出型の検出器及び変位検出の原理自体は
公知であるから、詳しい説明は省略する。
よって所定の周波数ｆで強度変調され、光学系２を通し
て被対象物Ｗ上にスポット光ビーム３を投射する。投射
スポット光像４は、検出側の光学系５を介して位置検出
型の検出器（ＰＳＤ）６の検出面上に検出スポット光像
として投射される。被計測対象物Ｗの位置が入射光ビー
ム３の光軸に沿って変位すると、検出スポット像もＰＳ
Ｄ６の検出面上を移動し、ＰＳＤ６の電流出力Ｉ1 ，Ｉ
2 が変動する。一般には、（Ｉ1 −Ｉ2 ）／（Ｉ1 ＋Ｉ
2 ）が検出スポット光像の入射位置を表わしている。こ
のような位置検出型の検出器及び変位検出の原理自体は
公知であるから、詳しい説明は省略する。
【００１１】ＰＳＤ６の電流出力Ｉ1 ，Ｉ2 は信号処理
部７に入力され、後述する態様で信号処理を施されて電
圧信号Ｖ1 ，Ｖ2 に変換される。
部７に入力され、後述する態様で信号処理を施されて電
圧信号Ｖ1 ，Ｖ2 に変換される。
【００１２】一方、符号８は高精度のＩＣで構成された
温度センサで、周囲の温度に応じた検出出力として電圧
信号Ｔを送り出すものである。この温度検出出力信号Ｔ
は、上記位置変位検出出力信号Ｖ1 ,Ｖ2 と共にマルチ
プレクサ９に入力される。マルチプレクサ９は、制御ロ
ジック１１の制御信号に応じてＴ，Ｖ1 ，Ｖ2 の各信号
を順次ＡＤ変換器１０に入力する。デジタル信号に変換
された各信号Ｔ，Ｖ1，Ｖ2 は、通信回線１３を介して
経時的にＮＣ装置２０に転送される。
温度センサで、周囲の温度に応じた検出出力として電圧
信号Ｔを送り出すものである。この温度検出出力信号Ｔ
は、上記位置変位検出出力信号Ｖ1 ,Ｖ2 と共にマルチ
プレクサ９に入力される。マルチプレクサ９は、制御ロ
ジック１１の制御信号に応じてＴ，Ｖ1 ，Ｖ2 の各信号
を順次ＡＤ変換器１０に入力する。デジタル信号に変換
された各信号Ｔ，Ｖ1，Ｖ2 は、通信回線１３を介して
経時的にＮＣ装置２０に転送される。
【００１３】ＮＣ装置２０は、図示しない工作機械を制
御する為のものであり、マイクロプロセッサから構成さ
れる中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ」と言う。）２
１を有している。ＣＰＵ２１には、ＲＯＭ及びＲＡＭか
らなるメモリ２２、入出力装置（Ｉ／Ｏ）２３、工作機
械の可動部の各軸のサーボアンプに接続されたサーボコ
ントロール回路２４及びキーボード、液晶ディスプレイ
等を備えた操作部２５がバス２９を介して接続されてい
る。また、入出力装置２３には、上記した通信回線１３
に加えて、マルチプレクサ９を制御する制御ロジック１
１と後述するゲイン可変増幅器のゲインを制御するゲイ
ン制御部が接続されている。
御する為のものであり、マイクロプロセッサから構成さ
れる中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ」と言う。）２
１を有している。ＣＰＵ２１には、ＲＯＭ及びＲＡＭか
らなるメモリ２２、入出力装置（Ｉ／Ｏ）２３、工作機
械の可動部の各軸のサーボアンプに接続されたサーボコ
ントロール回路２４及びキーボード、液晶ディスプレイ
等を備えた操作部２５がバス２９を介して接続されてい
る。また、入出力装置２３には、上記した通信回線１３
に加えて、マルチプレクサ９を制御する制御ロジック１
１と後述するゲイン可変増幅器のゲインを制御するゲイ
ン制御部が接続されている。
【００１４】そして、ＮＣ装置２０のメモリ２２には、
ＮＣ装置自体や工作機械、制御ロジック１１、ゲイン制
御部１２を制御する為の各種プログラム、設定パラメー
タに加え、後述する温度ドリフト補正データが格納され
る。また、メモリ２２のＲＡＭの一部は、ＣＰＵ２１に
よって実行される各種計算の為のデータの一時記憶の為
に使用される。プログラムデータ及び設定値データのメ
モリ２２への入力は、操作部２５のマニュアル操作、あ
るいは入出力装置２３に接続されるオフラインプログラ
ミング装置等の外部装置（図示省略）からのデータ転送
によって実行される。
ＮＣ装置自体や工作機械、制御ロジック１１、ゲイン制
御部１２を制御する為の各種プログラム、設定パラメー
タに加え、後述する温度ドリフト補正データが格納され
る。また、メモリ２２のＲＡＭの一部は、ＣＰＵ２１に
よって実行される各種計算の為のデータの一時記憶の為
に使用される。プログラムデータ及び設定値データのメ
モリ２２への入力は、操作部２５のマニュアル操作、あ
るいは入出力装置２３に接続されるオフラインプログラ
ミング装置等の外部装置（図示省略）からのデータ転送
によって実行される。
【００１５】ここで、図１中に示された信号処理部７の
内部構成を要部ブロック図で示した図２を参照し、ＰＳ
Ｄ６の出力信号処理の概要について説明する。図２に明
示されているように、信号処理部７は、各々電流電圧変
換回路７１，７２、バンドパスフィルタ７３，７４、ゲ
イン可変増幅器７５，７６及びサンプル・ホールド回路
７７，７８からなる２つの信号処理チャンネルから構成
される。各チャンネルにおける電流電圧変換回路７２，
７３は、ＰＳＤ６の電流出力信号Ｉ1 ，Ｉ2 を電圧信号
に変換する回路であり、バンドパスフィルタ７３，７４
は、半導体レーザ１の強度変調周波数ｆに同調した信号
成分のみを透過させることによって、外乱光成分の影響
を除去する機能を有している。
内部構成を要部ブロック図で示した図２を参照し、ＰＳ
Ｄ６の出力信号処理の概要について説明する。図２に明
示されているように、信号処理部７は、各々電流電圧変
換回路７１，７２、バンドパスフィルタ７３，７４、ゲ
イン可変増幅器７５，７６及びサンプル・ホールド回路
７７，７８からなる２つの信号処理チャンネルから構成
される。各チャンネルにおける電流電圧変換回路７２，
７３は、ＰＳＤ６の電流出力信号Ｉ1 ，Ｉ2 を電圧信号
に変換する回路であり、バンドパスフィルタ７３，７４
は、半導体レーザ１の強度変調周波数ｆに同調した信号
成分のみを透過させることによって、外乱光成分の影響
を除去する機能を有している。
【００１６】また、ゲイン可変増幅器７５，７６は、後
続するＡＤ変換器１０における入力を適正レベルに調整
し、ＡＤ変換に伴う量子化誤差を抑制するものであり、
そのゲイン制御入力端子はゲイン制御部１２に接続され
ている。本実施例では、後述するように、ＮＣ装置２０
のＣＰＵ２１によってゲイン制御部１２に両可変増幅器
７５，７６に共通した適正ゲインレベルを指定する指令
が送られ、両可変増幅器７５，７６のゲインが常に等し
くなるように制御される。
続するＡＤ変換器１０における入力を適正レベルに調整
し、ＡＤ変換に伴う量子化誤差を抑制するものであり、
そのゲイン制御入力端子はゲイン制御部１２に接続され
ている。本実施例では、後述するように、ＮＣ装置２０
のＣＰＵ２１によってゲイン制御部１２に両可変増幅器
７５，７６に共通した適正ゲインレベルを指定する指令
が送られ、両可変増幅器７５，７６のゲインが常に等し
くなるように制御される。
【００１７】そして、サンプル・ホールド回路７７，７
８はゲイン可変増幅器７５，７６によって増幅された各
電圧信号（周波数ｆ）のピーク値をホールドして、２チ
ャンネルの電圧出力Ｖ1 ，Ｖ2 を出力するものである。
８はゲイン可変増幅器７５，７６によって増幅された各
電圧信号（周波数ｆ）のピーク値をホールドして、２チ
ャンネルの電圧出力Ｖ1 ，Ｖ2 を出力するものである。
【００１８】本実施例においては、レーザ変位センサに
よる対象物Ｗの変位（位置）の計測は、工作機械を制御
するＮＣ装置２０からの計測リクエスト信号によって実
行される。計測リクエスト信号は、例えば、工作機械に
よる加工実行中にワークテーブル位置を周期的に補正す
る際にＣＰＵ２１から発せられるものである。以下、上
記説明したシステム構成及び機能を前提に、図３を参照
してＮＣ装置２０のメモリ２２に格納・設定される温度
ドリフト補正用データについて説明し、更に図４を参照
図に加えて、この温度ドリフト補正用データを利用して
温度ドリフトを補正した計測を実行する際のＣＰＵ２１
の処理について述べる。
よる対象物Ｗの変位（位置）の計測は、工作機械を制御
するＮＣ装置２０からの計測リクエスト信号によって実
行される。計測リクエスト信号は、例えば、工作機械に
よる加工実行中にワークテーブル位置を周期的に補正す
る際にＣＰＵ２１から発せられるものである。以下、上
記説明したシステム構成及び機能を前提に、図３を参照
してＮＣ装置２０のメモリ２２に格納・設定される温度
ドリフト補正用データについて説明し、更に図４を参照
図に加えて、この温度ドリフト補正用データを利用して
温度ドリフトを補正した計測を実行する際のＣＰＵ２１
の処理について述べる。
【００１９】先ず、図３はＮＣ装置２０のメモリ２２に
予め格納・設定される温度ドリフト補正用データの内容
を例示したものである。本例においては、システムの使
用温度環境として、−５℃〜４０℃が想定され、５℃刻
みの温度範囲に対応した温度信号Ｔのレンジに対応し
て、温度信号レベルＬ1 〜Ｌ10が設定されている。そし
て、各レベルＬi に対して予定される位置（変位）計測
値の温度ドリフト量を−δi として、これを補償する補
正量δi が計測値補正量のデータとしてテーブルデータ
の形で、メモリ２２のＲＡＭ内に設けられた温度ドリフ
ト補正データ書き込み領域に書き込まれているものとす
る。
予め格納・設定される温度ドリフト補正用データの内容
を例示したものである。本例においては、システムの使
用温度環境として、−５℃〜４０℃が想定され、５℃刻
みの温度範囲に対応した温度信号Ｔのレンジに対応し
て、温度信号レベルＬ1 〜Ｌ10が設定されている。そし
て、各レベルＬi に対して予定される位置（変位）計測
値の温度ドリフト量を−δi として、これを補償する補
正量δi が計測値補正量のデータとしてテーブルデータ
の形で、メモリ２２のＲＡＭ内に設けられた温度ドリフ
ト補正データ書き込み領域に書き込まれているものとす
る。
【００２０】なお、位置（変位）計測値Ｘの＋方向を対
象物Ｗに接近する方向にとると、一般的には、温度が高
くなる程計測値が（不当に）大きく出る傾向があり、逆
に温度が低くなると計測値が（不当に）小さく出る傾向
がある。従って、Ｘの＋方向を対象物Ｗに接近する方向
にとった場合には、δ1 ，δ2 等は正の値となり、δ8
，δ9 等は負の値となると考えられる。ここでは、１
例として、室温２０℃〜２５℃に対応した温度信号レベ
ルＬ6 に対して、温度ドリフト補正が実質不要であるケ
ースを想定している。
象物Ｗに接近する方向にとると、一般的には、温度が高
くなる程計測値が（不当に）大きく出る傾向があり、逆
に温度が低くなると計測値が（不当に）小さく出る傾向
がある。従って、Ｘの＋方向を対象物Ｗに接近する方向
にとった場合には、δ1 ，δ2 等は正の値となり、δ8
，δ9 等は負の値となると考えられる。ここでは、１
例として、室温２０℃〜２５℃に対応した温度信号レベ
ルＬ6 に対して、温度ドリフト補正が実質不要であるケ
ースを想定している。
【００２１】これらデータの書き込みは、例えば、工場
出荷時、メンテナンス時あるいはレーザ変位センサヘッ
ド交換時に、キャリブレーション用プログラムをメモリ
２２にローディングし、操作部２５を操作してキャリブ
レーション用プログラムを順次起動させて各データを順
次書き込む方式によって実行することが可能である。
出荷時、メンテナンス時あるいはレーザ変位センサヘッ
ド交換時に、キャリブレーション用プログラムをメモリ
２２にローディングし、操作部２５を操作してキャリブ
レーション用プログラムを順次起動させて各データを順
次書き込む方式によって実行することが可能である。
【００２２】即ち、対象物Ｗを無変位の状態に保ち、レ
ベルＬi の温度環境下で計測を実行して温度信号レンジ
Ｔi ，Ｔi+1 の値を定め、Ｖ1 及びＶ2 から計算される
計測値Ｘの基準値（真と考えられる値）からのずれΔＸ
i を算出し、δi ＝−ΔＸiを各対応コラムに書き込む
一連の動作を繰り返すことによって、図３に示された形
態の温度ドリフト補正データを予め設定することが出来
る。
ベルＬi の温度環境下で計測を実行して温度信号レンジ
Ｔi ，Ｔi+1 の値を定め、Ｖ1 及びＶ2 から計算される
計測値Ｘの基準値（真と考えられる値）からのずれΔＸ
i を算出し、δi ＝−ΔＸiを各対応コラムに書き込む
一連の動作を繰り返すことによって、図３に示された形
態の温度ドリフト補正データを予め設定することが出来
る。
【００２３】設定された温度ドリフト補正データを利用
して対象物Ｗの位置（変位）計測を実行する際のＣＰＵ
２１の処理の概要を例示すれば、図４のフローチャート
に示されたものとなる。先ず、ＣＰＵ２１は計測リクエ
スト信号を制御ロジック１１へ送り、ＰＳＤ６の出力を
処理して得られたデジタル化された電圧信号Ｖ1 ，Ｖ2
を順次ＡＤ変換器１０、通信回線１３を介して送信し、
ＮＣ装置２０は入出力装置２３を介してこれを受信する
（ステップＭ１）。ＣＰＵ２１は、受信したＶ1 ，Ｖ2
のレベルが適正であるか否かをチェックする（ステップ
Ｍ２）。もし、不適正と判断された場合には、ＣＰＵ２
１はゲイン制御部１２に適正なゲインを指定する信号を
送り、信号処理部７内のゲイン可変増幅器７５，７６
（図２参照）のゲインを適正値に変更する（ステップＭ
３）。
して対象物Ｗの位置（変位）計測を実行する際のＣＰＵ
２１の処理の概要を例示すれば、図４のフローチャート
に示されたものとなる。先ず、ＣＰＵ２１は計測リクエ
スト信号を制御ロジック１１へ送り、ＰＳＤ６の出力を
処理して得られたデジタル化された電圧信号Ｖ1 ，Ｖ2
を順次ＡＤ変換器１０、通信回線１３を介して送信し、
ＮＣ装置２０は入出力装置２３を介してこれを受信する
（ステップＭ１）。ＣＰＵ２１は、受信したＶ1 ，Ｖ2
のレベルが適正であるか否かをチェックする（ステップ
Ｍ２）。もし、不適正と判断された場合には、ＣＰＵ２
１はゲイン制御部１２に適正なゲインを指定する信号を
送り、信号処理部７内のゲイン可変増幅器７５，７６
（図２参照）のゲインを適正値に変更する（ステップＭ
３）。
【００２４】例えば、前回測定時に比して対象物Ｗ表面
の光反射率が大幅に低下した場合には、ゲイン可変増幅
器７５，７６のゲインを適正値まで高める指令がゲイン
制御部１２に送られる。逆に、前回測定時に比して対象
物Ｗ表面の光反射率が非常に高くなりＡＤ変換器４０の
適正レンジを越える恐れがあるような場合には、ゲイン
可変増幅器７５，７６のゲインを適正値まで落とす指令
がゲイン制御部１２に送られる。具体的には、ゲインＧ
を定める関数をＶ1 及びＶ2 の関数Ｇ（Ｖ1 ，Ｖ2 ）を
マトリックステーブルデータの形でメモリ２２に予め格
納おき、ステップＭ２において判定用データとして使用
する方式が簡便である。また、ゲイン可変増幅器７５，
７６のゲインを個別に制御し、対象物Ｗの位置（変位）
計算時にＶ1 ，Ｖ2 ゲインの違いを補正する方式とする
ことも考えられる。
の光反射率が大幅に低下した場合には、ゲイン可変増幅
器７５，７６のゲインを適正値まで高める指令がゲイン
制御部１２に送られる。逆に、前回測定時に比して対象
物Ｗ表面の光反射率が非常に高くなりＡＤ変換器４０の
適正レンジを越える恐れがあるような場合には、ゲイン
可変増幅器７５，７６のゲインを適正値まで落とす指令
がゲイン制御部１２に送られる。具体的には、ゲインＧ
を定める関数をＶ1 及びＶ2 の関数Ｇ（Ｖ1 ，Ｖ2 ）を
マトリックステーブルデータの形でメモリ２２に予め格
納おき、ステップＭ２において判定用データとして使用
する方式が簡便である。また、ゲイン可変増幅器７５，
７６のゲインを個別に制御し、対象物Ｗの位置（変位）
計算時にＶ1 ，Ｖ2 ゲインの違いを補正する方式とする
ことも考えられる。
【００２５】ステップＭ２〜ステップＭ３でゲインを変
更した場合には、続くステップＭ４で、再度デジタル電
圧信号Ｖ1 ，Ｖ2 の送受信を実行し、引続きステップＭ
５で温度センサ８の検出出力をデジタル化した温度信号
Ｔの送受信を実行する。また、ステップＭ２でゲイン変
更不要と判断された場合には、ステップＭ３，ステップ
Ｍ４を経ることなくステップＭ５の温度信号送受信処理
が実行されることはフローチャートに記されている通り
である。
更した場合には、続くステップＭ４で、再度デジタル電
圧信号Ｖ1 ，Ｖ2 の送受信を実行し、引続きステップＭ
５で温度センサ８の検出出力をデジタル化した温度信号
Ｔの送受信を実行する。また、ステップＭ２でゲイン変
更不要と判断された場合には、ステップＭ３，ステップ
Ｍ４を経ることなくステップＭ５の温度信号送受信処理
が実行されることはフローチャートに記されている通り
である。
【００２６】ステップＭ６では、ステップＭ１（ゲイン
変更なしの場合。）あるいはステップＭ４（ゲイン変更
ありの場合。）で受信されたＶ1 ，Ｖ2 信号に基づいて
対象物Ｗの位置（変位）Ｘ（温度ドリフト補正前）が計
算される。Ｘを表わす式の基本形は、Ｘ＝（Ｖ1 −Ｖ2
）／（Ｖ1 ＋Ｖ2 ）であるが、レーザ変位センサの特
性等の要因により、種々の補正項、補正係数等が加えら
れることが多い。
変更なしの場合。）あるいはステップＭ４（ゲイン変更
ありの場合。）で受信されたＶ1 ，Ｖ2 信号に基づいて
対象物Ｗの位置（変位）Ｘ（温度ドリフト補正前）が計
算される。Ｘを表わす式の基本形は、Ｘ＝（Ｖ1 −Ｖ2
）／（Ｖ1 ＋Ｖ2 ）であるが、レーザ変位センサの特
性等の要因により、種々の補正項、補正係数等が加えら
れることが多い。
【００２７】次いで、ＣＰＵ２１は、メモリ２２内に格
納された温度ドリフト補正データ（図３参照）にアクセ
スして温度信号ＴのレベルＬi を判定し（ステップＭ
７）、対応する要補正量δi を読み出して、温度ドリフ
トを補正された位置（変位）としてＸ＋δi を計算し
（ステップＭ８）、計測処理を終了する。求められた計
測値は、必要に応じてメモリ２２に格納され、工作機械
の制御に利用される。
納された温度ドリフト補正データ（図３参照）にアクセ
スして温度信号ＴのレベルＬi を判定し（ステップＭ
７）、対応する要補正量δi を読み出して、温度ドリフ
トを補正された位置（変位）としてＸ＋δi を計算し
（ステップＭ８）、計測処理を終了する。求められた計
測値は、必要に応じてメモリ２２に格納され、工作機械
の制御に利用される。
【００２８】以上、レーザ変位センサヘッド（本体部
分）と工作機械制御用のＮＣ装置を結合したシステム構
成とした例について説明したが、本願発明の技術思想は
これに限定されるものではない。例えば、上記実施例に
おけるＮＣ装置をロボットコントローラに置き換えて同
様のシステム構成とすることも可能であり、また、レー
ザ変位センサ専用のコントローラを用いて計測結果を表
わす信号を生成し、これを必要な外部機器に転送する方
式とすることも考えられる。
分）と工作機械制御用のＮＣ装置を結合したシステム構
成とした例について説明したが、本願発明の技術思想は
これに限定されるものではない。例えば、上記実施例に
おけるＮＣ装置をロボットコントローラに置き換えて同
様のシステム構成とすることも可能であり、また、レー
ザ変位センサ専用のコントローラを用いて計測結果を表
わす信号を生成し、これを必要な外部機器に転送する方
式とすることも考えられる。
【００２９】
【発明の効果】本願発明によれば、レーザ変位センサヘ
ッドにＮＣ装置、ロボット制御装置等と共用、あるいは
専用のコントローラ手段を組み合わせた簡便な構成によ
って、装置各部の温度ドリフトに起因した誤差の無い対
象物の位置（変位）計測を実現することが出来る。
ッドにＮＣ装置、ロボット制御装置等と共用、あるいは
専用のコントローラ手段を組み合わせた簡便な構成によ
って、装置各部の温度ドリフトに起因した誤差の無い対
象物の位置（変位）計測を実現することが出来る。
【図１】本願発明の１つの実施例として、レーザ変位セ
ンサヘッド（本体部分）と工作機械制御用の数値制御装
置（ＮＣ装置）を結合し、レーザ変位センサ装置を組込
んだシステム構成を要部ブロック図で表わしたものであ
る。
ンサヘッド（本体部分）と工作機械制御用の数値制御装
置（ＮＣ装置）を結合し、レーザ変位センサ装置を組込
んだシステム構成を要部ブロック図で表わしたものであ
る。
【図２】図１中に示された信号処理部７の内部構成を要
部ブロック図で示したものである。
部ブロック図で示したものである。
【図３】ＮＣ装置のメモリに予め格納・設定される温度
ドリフト補正用データの内容を例示した図である。
ドリフト補正用データの内容を例示した図である。
【図４】設定された温度ドリフト補正データを利用して
対象物Ｗの位置（変位）計測を実行する際のＣＰＵ処理
の概要を例示したフローチャートである。
対象物Ｗの位置（変位）計測を実行する際のＣＰＵ処理
の概要を例示したフローチャートである。
１ 半導体レーザ ２，５ 光学系 ６ 位置検出型検出器（ＰＳＤ） ７ 信号処理部 ８ 温度センサ ９ マルチプレクサ １０ ＡＤ変換器 １１ 制御ロジック １２ 利得制御部 １３ 通信回線 ２０ 数値制御装置（ＮＣ装置） ２１ 中央演算処理装置（ＣＰＵ） ２２ メモリ ２３ 入出力装置（Ｉ／Ｏ） ２４ サーボコントロール回路 ２５ 操作部 ２９ バス ７１，７２ 電流電圧変換回路 ７３，７４ バンドパスフィルタ ７５，７６ ゲイン可変増幅器 ７７，７８ サンプル・ホールド回路 ＬＳ レーザ変位センサヘッド（本体部分） Ｗ 被計測対象物
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体レーザと該半導体レーザの出力光
を被計測対象物に入射させる光学系と、位置検出型光検
出器と、温度センサと、前記位置検出型光検出器に前記
被計測対象物からの反射光を入射させる光学系と、前記
位置検出型の光検出器の検出出力信号を処理する信号処
理手段と、該信号処理手段の出力と前記温度センサの検
出出力を経時的なデジタル信号に変換する手段と、該経
時的デジタル信号を受けて該デジタル信号と予め前記温
度センサの検出出力のレベルに対応する形で設定された
温度ドリフト補正データに基づいて前記被計測対象物の
位置変位を表わす信号を生成する変位信号手段と、前記
経時的なデジタル信号を前記位置変位信号生成手段に転
送する手段を備えたレーザ変位センサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5304580A JPH07134006A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | レーザ変位センサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5304580A JPH07134006A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | レーザ変位センサ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07134006A true JPH07134006A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17934707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5304580A Pending JPH07134006A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | レーザ変位センサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07134006A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006226855A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Keyence Corp | アンプ部分離型光電センサー |
| JP2009236840A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Honda Motor Co Ltd | 変位量検出方法及びそれに用いる装置 |
| CN103884284A (zh) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | 上海砺晟光电技术有限公司 | 嵌入式激光位移传感器及其归一化处理方法 |
| CN104061862A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-09-24 | 北京航天发射技术研究所 | 基于位置传感器的远距离位移测量系统 |
| CN104422393A (zh) * | 2013-08-27 | 2015-03-18 | 中国兵器工业第二0二研究所 | 一种测量位移的激光传感器 |
| CN106225680A (zh) * | 2016-07-25 | 2016-12-14 | 北京英创汇智科技有限公司 | 一种基于激光位移传感器的阀芯位移测量装置及方法 |
-
1993
- 1993-11-11 JP JP5304580A patent/JPH07134006A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006226855A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Keyence Corp | アンプ部分離型光電センサー |
| JP2009236840A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Honda Motor Co Ltd | 変位量検出方法及びそれに用いる装置 |
| CN103884284A (zh) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | 上海砺晟光电技术有限公司 | 嵌入式激光位移传感器及其归一化处理方法 |
| CN104422393A (zh) * | 2013-08-27 | 2015-03-18 | 中国兵器工业第二0二研究所 | 一种测量位移的激光传感器 |
| CN104061862A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-09-24 | 北京航天发射技术研究所 | 基于位置传感器的远距离位移测量系统 |
| CN106225680A (zh) * | 2016-07-25 | 2016-12-14 | 北京英创汇智科技有限公司 | 一种基于激光位移传感器的阀芯位移测量装置及方法 |
| CN106225680B (zh) * | 2016-07-25 | 2019-05-14 | 天津英创汇智汽车技术有限公司 | 一种基于激光位移传感器的阀芯位移测量装置及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021029 |