JPH0735516A - エッジ検出回路 - Google Patents
エッジ検出回路Info
- Publication number
- JPH0735516A JPH0735516A JP5200384A JP20038493A JPH0735516A JP H0735516 A JPH0735516 A JP H0735516A JP 5200384 A JP5200384 A JP 5200384A JP 20038493 A JP20038493 A JP 20038493A JP H0735516 A JPH0735516 A JP H0735516A
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- Japan
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- output
- comparator circuit
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザー外径測定器等に使用されるエッジ検
出回路を誤差が少なく、簡単且つ安価な構成で提供す
る。 【構成】 受光信号Ｓ1を微分処理して微分信号Ｓ3を得
る微分回路３と、この微分信号Ｓ3を一定時間遅延させ
遅延信号Ｓ5を形成する遅延回路５とを含む。微分信号
Ｓ3と遅延信号Ｓ5はコンパレータ回路６により比較され
該回路６から２値化された信号Ｓ6が出力される。ウイ
ンドコンパレータ回路４は微分信号が一定範囲にあるか
どうかを判定し、その出力に従いデータセルクタ回路７
がコンパレータ回路６の出力Ｓ6を有効としてエッジ出
力する。
出回路を誤差が少なく、簡単且つ安価な構成で提供す
る。 【構成】 受光信号Ｓ1を微分処理して微分信号Ｓ3を得
る微分回路３と、この微分信号Ｓ3を一定時間遅延させ
遅延信号Ｓ5を形成する遅延回路５とを含む。微分信号
Ｓ3と遅延信号Ｓ5はコンパレータ回路６により比較され
該回路６から２値化された信号Ｓ6が出力される。ウイ
ンドコンパレータ回路４は微分信号が一定範囲にあるか
どうかを判定し、その出力に従いデータセルクタ回路７
がコンパレータ回路６の出力Ｓ6を有効としてエッジ出
力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザー外径測定器等に
好適に使用されるエッジ検出回路に関する。
好適に使用されるエッジ検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来知られるレーザー外径測定器
の一例を示す。レーザ光源１００から発振されたレーザ
光線１０１はポリゴンミラー１０２、ミラー１０３、投
光レンズ（Ｆθレンズ）１０４により平行走査光線１０
５に変換される。平行走査光線１０５内には、計測すべ
き測定物１０６が配置され、測定物１０６により一部を
遮られた通過光線が受光レンズ１０７により集光され、
光センサー等の受光器１０８により受光される。受光器
１０８に連結された受光回路１０９およびエッジ検出回
路１１０は、受光信号に応じた（即ち、測定物１０６に
より遮光された光の明暗に応じた）エッジ出力を形成す
る。エッジ出力がＬの区間、即ち影の生じている時間の
長さを測定する事により測定物１０６の外径が測定され
る。
の一例を示す。レーザ光源１００から発振されたレーザ
光線１０１はポリゴンミラー１０２、ミラー１０３、投
光レンズ（Ｆθレンズ）１０４により平行走査光線１０
５に変換される。平行走査光線１０５内には、計測すべ
き測定物１０６が配置され、測定物１０６により一部を
遮られた通過光線が受光レンズ１０７により集光され、
光センサー等の受光器１０８により受光される。受光器
１０８に連結された受光回路１０９およびエッジ検出回
路１１０は、受光信号に応じた（即ち、測定物１０６に
より遮光された光の明暗に応じた）エッジ出力を形成す
る。エッジ出力がＬの区間、即ち影の生じている時間の
長さを測定する事により測定物１０６の外径が測定され
る。
【０００３】従来、エッジ出力を得る方法として、(1)
受光信号をピークホールドする事により参照信号を生成
しこれと受光信号を比較する事によりエッジ信号を得る
方法、(2) 受光信号の変化が最大になる所すなわち信号
の立ち上がりと立ち下がりの中心の位置でエッジ信号を
得る方法、が知られている。
受光信号をピークホールドする事により参照信号を生成
しこれと受光信号を比較する事によりエッジ信号を得る
方法、(2) 受光信号の変化が最大になる所すなわち信号
の立ち上がりと立ち下がりの中心の位置でエッジ信号を
得る方法、が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記(1)の方法によれ
ば、図４に示すように受光信号の波形が不均一である
と、Ａで測定した場合とＢで測定した場合に、参照信号
はピーク値より生成される為、誤差を生じる。その為あ
らかじめ投受光の位置を受光信号を見ながら不均一にな
らない様に調整しなければならない。同様に、レンズ等
が汚れたりした場合においても同様な誤差が発生する。
ば、図４に示すように受光信号の波形が不均一である
と、Ａで測定した場合とＢで測定した場合に、参照信号
はピーク値より生成される為、誤差を生じる。その為あ
らかじめ投受光の位置を受光信号を見ながら不均一にな
らない様に調整しなければならない。同様に、レンズ等
が汚れたりした場合においても同様な誤差が発生する。
【０００５】また、測定物としてシート材のピンホール
の様な物を測定する場合、図５に示すように充分にピー
クホールドする事ができず、またホールド時間が長くな
る為に理想参照レベルを生成する事ができず、誤差が生
じる。
の様な物を測定する場合、図５に示すように充分にピー
クホールドする事ができず、またホールド時間が長くな
る為に理想参照レベルを生成する事ができず、誤差が生
じる。
【０００６】一方、上記(2)の方法においては、受光信
号を２次微分すれば変化が最大となる位置が求まるがハ
ードで構成した場合、得られる２次微分の出力が微小信
号の為、Ｓ／Ｎ比が取れない事と、測定物が傾いたりし
て変化量が小さくなった場合、エッジ信号が得られずに
その存在を認識する事ができない。また、Ａ／Ｄ変換器
で受光信号をサンプリングし、変化の最大点を演算で求
める場合、受光信号の立ち上がり立ち下がり時間は数μ
ｓであり極めて高速の処理回路を必要とし、実現するの
が困難であり、また高価なものとなってしまう。
号を２次微分すれば変化が最大となる位置が求まるがハ
ードで構成した場合、得られる２次微分の出力が微小信
号の為、Ｓ／Ｎ比が取れない事と、測定物が傾いたりし
て変化量が小さくなった場合、エッジ信号が得られずに
その存在を認識する事ができない。また、Ａ／Ｄ変換器
で受光信号をサンプリングし、変化の最大点を演算で求
める場合、受光信号の立ち上がり立ち下がり時間は数μ
ｓであり極めて高速の処理回路を必要とし、実現するの
が困難であり、また高価なものとなってしまう。
【０００７】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
測定誤差が少なく、簡単且つ安価な構成のエッジ検出回
路を提供する。
測定誤差が少なく、簡単且つ安価な構成のエッジ検出回
路を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、本発明による
エッジ検出回路は、受光信号から微分信号を得る微分回
路と、微分信号を一定時間遅延させ遅延信号を形成する
遅延回路と、微分信号と遅延信号とを比較して２値化さ
れた信号を出力するコンパレータ回路と、微分信号が一
定範囲にあるかどうかを判定するウインドコンパレータ
回路と、ウインドコンパレータ回路の出力により前記コ
ンパレータ回路の出力を有効として出力するデータセレ
クタ回路とを有することを特徴とする。
エッジ検出回路は、受光信号から微分信号を得る微分回
路と、微分信号を一定時間遅延させ遅延信号を形成する
遅延回路と、微分信号と遅延信号とを比較して２値化さ
れた信号を出力するコンパレータ回路と、微分信号が一
定範囲にあるかどうかを判定するウインドコンパレータ
回路と、ウインドコンパレータ回路の出力により前記コ
ンパレータ回路の出力を有効として出力するデータセレ
クタ回路とを有することを特徴とする。
【０００９】また更には、上記構成に加え、受光信号と
一定のレベルとを比較する第２のコンパレータ回路を設
け、前記ウインドコンパレータ回路の出力により第２の
コンパレータ回路の出力を有効として出力させる。
一定のレベルとを比較する第２のコンパレータ回路を設
け、前記ウインドコンパレータ回路の出力により第２の
コンパレータ回路の出力を有効として出力させる。
【００１０】
【作用】上記構成により微分回路により微分化された微
分信号は遅延回路により形成された遅延信号と比較さ
れ、微分信号が一定範囲内にある場合、その比較出力を
基準としてエッジ出力が形成される。
分信号は遅延回路により形成された遅延信号と比較さ
れ、微分信号が一定範囲内にある場合、その比較出力を
基準としてエッジ出力が形成される。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照と
して説明する。図１は本発明によるエッジ検出回路１１
０の一例を示し、基本的にコンパレータ回路２、微分回
路３、ウインドコンパレータ回路４、遅延回路５、コン
パレータ回路６、データセレクタ回路７を含む。図示の
ように受光回路１０９から出力された受光信号Ｓ1はコ
ンパレータ回路２および微分回路３に入力される。
して説明する。図１は本発明によるエッジ検出回路１１
０の一例を示し、基本的にコンパレータ回路２、微分回
路３、ウインドコンパレータ回路４、遅延回路５、コン
パレータ回路６、データセレクタ回路７を含む。図示の
ように受光回路１０９から出力された受光信号Ｓ1はコ
ンパレータ回路２および微分回路３に入力される。
【００１２】微分回路３は受光信号Ｓ1を微分して図２
に示すように微分信号Ｓ3に変換し、これを出力する。
微分回路３は例えばハイパスフィルタで構成することが
できる。微分回路３からの微分信号Ｓ3はウインドコン
パレータ回路４、遅延回路５、コンパレータ回路６のそ
れぞれの入力端に送られる。
に示すように微分信号Ｓ3に変換し、これを出力する。
微分回路３は例えばハイパスフィルタで構成することが
できる。微分回路３からの微分信号Ｓ3はウインドコン
パレータ回路４、遅延回路５、コンパレータ回路６のそ
れぞれの入力端に送られる。
【００１３】遅延回路５は微分回路３から出力された微
分信号Ｓ3を一定時間遅延させて遅延信号Ｓ5を出力す
る。遅延回路５は例えばローパスフィルタあるいはディ
レイラインで構成されており、遅延量としては受光信号
Ｓ1の立ち上がり立ち下がり時間に対して、充分小さい
（約１／１０以下）時間となるように設計される。
分信号Ｓ3を一定時間遅延させて遅延信号Ｓ5を出力す
る。遅延回路５は例えばローパスフィルタあるいはディ
レイラインで構成されており、遅延量としては受光信号
Ｓ1の立ち上がり立ち下がり時間に対して、充分小さい
（約１／１０以下）時間となるように設計される。
【００１４】このようにして形成された遅延信号Ｓ5と
前述の微分信号Ｓ3とをコンパレータ回路６に送り、こ
こにおいて２つの信号Ｓ3とＳ5を比較して信号Ｓ6を出
力する。コンパレータ回路６の出力Ｓ6は受光信号Ｓ1の
変化がない場合には出力不定となり、受光信号Ｓ1の変
化があった場合には、微分信号Ｓ3と遅延信号Ｓ5のクロ
スする点が、コンパレータ回路６の検出点となる。
前述の微分信号Ｓ3とをコンパレータ回路６に送り、こ
こにおいて２つの信号Ｓ3とＳ5を比較して信号Ｓ6を出
力する。コンパレータ回路６の出力Ｓ6は受光信号Ｓ1の
変化がない場合には出力不定となり、受光信号Ｓ1の変
化があった場合には、微分信号Ｓ3と遅延信号Ｓ5のクロ
スする点が、コンパレータ回路６の検出点となる。
【００１５】受光信号Ｓ1に変化がないとき、ウインド
コンパレータ回路４の出力Ｓ4によりデータセレクタ回
路７は信号Ｓ2を選択する。また、受光信号Ｓ1に変化が
ありその時の微分信号Ｓ3が基準信号ＶB以上またはＶC
以下（ＶB＞ＶC）の一定範囲内であれば、信号Ｓ6を選
択する。これにより受光信号Ｓ1のエッジ出力として、
微分信号Ｓ3と遅延信号Ｓ5のクロス点が出力される（Ｓ
7）。上記したように遅延回路５による遅延量は受光信
号Ｓ1の立ち上がり立ち下がり時間に対して充分に小さ
いので微分信号Ｓ3のピーク点が出力される事になる。
すなわち、受光器１０８への投光光線の１／２が遮光あ
るいは入光した時に、エッジ出力が得られる。正確には
１／２の点から遅れが生じているが、遮光あるいは入光
時共に一定の遅れとなり、エッジからエッジの時間を計
測するので誤差は生じない。
コンパレータ回路４の出力Ｓ4によりデータセレクタ回
路７は信号Ｓ2を選択する。また、受光信号Ｓ1に変化が
ありその時の微分信号Ｓ3が基準信号ＶB以上またはＶC
以下（ＶB＞ＶC）の一定範囲内であれば、信号Ｓ6を選
択する。これにより受光信号Ｓ1のエッジ出力として、
微分信号Ｓ3と遅延信号Ｓ5のクロス点が出力される（Ｓ
7）。上記したように遅延回路５による遅延量は受光信
号Ｓ1の立ち上がり立ち下がり時間に対して充分に小さ
いので微分信号Ｓ3のピーク点が出力される事になる。
すなわち、受光器１０８への投光光線の１／２が遮光あ
るいは入光した時に、エッジ出力が得られる。正確には
１／２の点から遅れが生じているが、遮光あるいは入光
時共に一定の遅れとなり、エッジからエッジの時間を計
測するので誤差は生じない。
【００１６】図２に示すように受光信号Ｓ1が「なまっ
た」場合（測定物が傾いたり、あるいは斜めの物体を測
定すると受光信号Ｓ1の立ち上がり立ち下がりは「なま
って」しまう）、微分信号Ｓ3が得られなくなり測定物
が存在するにもかかわらずエッジ出力がされないという
不都合を生じる。そこで、受光信号Ｓ1をコンパレータ
回路２により、予め設定されている基準信号ＶAと比較
し、Ｓ2の出力を得る。ＶAのレベルは概略受光レベルの
１／２に設定されている。先に述べたように、微分信号
Ｓ3が得られない時にはコンパレータ回路２の信号Ｓ2が
選択されるので、エッジ出力としてＳ2が出力される。
なお、信号Ｓ2は正確にエッジの位置を検出していない
が、測定原理的に傾いた測定物は正確に測定できないの
で、問題とはならない。
た」場合（測定物が傾いたり、あるいは斜めの物体を測
定すると受光信号Ｓ1の立ち上がり立ち下がりは「なま
って」しまう）、微分信号Ｓ3が得られなくなり測定物
が存在するにもかかわらずエッジ出力がされないという
不都合を生じる。そこで、受光信号Ｓ1をコンパレータ
回路２により、予め設定されている基準信号ＶAと比較
し、Ｓ2の出力を得る。ＶAのレベルは概略受光レベルの
１／２に設定されている。先に述べたように、微分信号
Ｓ3が得られない時にはコンパレータ回路２の信号Ｓ2が
選択されるので、エッジ出力としてＳ2が出力される。
なお、信号Ｓ2は正確にエッジの位置を検出していない
が、測定原理的に傾いた測定物は正確に測定できないの
で、問題とはならない。
【００１７】また、ＶBとＶCのレベルを調整する事によ
り信号Ｓ2と信号Ｓ6を切り換える時の測定物の傾き量を
制御する事ができる。
り信号Ｓ2と信号Ｓ6を切り換える時の測定物の傾き量を
制御する事ができる。
【００１８】コンパレータ２、６およｂウインドコンパ
レータ４としてオープンコレクタ出力を、またデータセ
レクタ回路７としてロジックによるデータセレクタを図
示しているが、他のタイプのコンパレータや、個別の部
品を組み合わせて構成したものであっても良い。また図
示のデータセレクタ回路７では、受光信号Ｓ1に対し、
反転されたエッジ信号が得られるが同相のエッジ信号が
得られるように構成しても良い。
レータ４としてオープンコレクタ出力を、またデータセ
レクタ回路７としてロジックによるデータセレクタを図
示しているが、他のタイプのコンパレータや、個別の部
品を組み合わせて構成したものであっても良い。また図
示のデータセレクタ回路７では、受光信号Ｓ1に対し、
反転されたエッジ信号が得られるが同相のエッジ信号が
得られるように構成しても良い。
【００１９】上記実施例では、より安全性を高めた場合
のものを例示したが、測定物が傾いたり斜めのものを測
定する恐れがない場合はコンパレータ２やデータセレク
タ７を省略し、ウインドコンパレータ４の出力Ｓ4によ
りコンパレータ６の出力Ｓ6を有効とするゲートを設け
るかコンパレータ６にストローブ機能付の物を使用しウ
インドコンパレータ４の出力によりストローブする構成
としてもよい。
のものを例示したが、測定物が傾いたり斜めのものを測
定する恐れがない場合はコンパレータ２やデータセレク
タ７を省略し、ウインドコンパレータ４の出力Ｓ4によ
りコンパレータ６の出力Ｓ6を有効とするゲートを設け
るかコンパレータ６にストローブ機能付の物を使用しウ
インドコンパレータ４の出力によりストローブする構成
としてもよい。
【発明の効果】以上、本発明によれば以下の効果を有す
る。 (1) 走査される光線の１／２が遮光あるいは入光した時
にエッジ出力が得られる為安定した測定が可能となる。 (2) 受光波形が不均一であってもこの影響を受けない
為、投受光間の位置合わせが容易でありまたレンズ等の
汚れに対して強くなる。 (3) 受光波形の変化が最大となる点を検出するのに、１
次微分しか行わない為にＳ／Ｎ比が良好である。 (4) 回路構成がシンプルでありローコストに製作する事
ができる。 (5) 測定物の状態にかかわらずその存在を認識する事が
可能となり安全性が向上する。
る。 (1) 走査される光線の１／２が遮光あるいは入光した時
にエッジ出力が得られる為安定した測定が可能となる。 (2) 受光波形が不均一であってもこの影響を受けない
為、投受光間の位置合わせが容易でありまたレンズ等の
汚れに対して強くなる。 (3) 受光波形の変化が最大となる点を検出するのに、１
次微分しか行わない為にＳ／Ｎ比が良好である。 (4) 回路構成がシンプルでありローコストに製作する事
ができる。 (5) 測定物の状態にかかわらずその存在を認識する事が
可能となり安全性が向上する。
【図１】 本発明によるエッジ検出回路の一例を示す電
気回路図。
気回路図。
【図２】 図１の回路における各信号のタイムチャー
ト。
ト。
【図３】 本発明を適用可能なレーザー外径測定器の一
例を示す図。
例を示す図。
【図４】 従来回路のエッジ出力を説明する図
【図５】 従来回路のエッジ出力を説明する図。
２ コンパレータ回路 ３ 微分回路 ４ ウインドコンパレータ回路 ５ 遅延回路 ６ コンパレータ回路 ７ データセレクタ回路 １０９ 受光回路 １１０ エッジ検出回路 Ｓ1 受光信号 Ｓ3 微分信号 Ｓ5 遅延信号
Claims (2)
- 【請求項１】 受光信号から微分信号を得る微分回路
と、微分信号を一定時間遅延させ遅延信号を形成する遅
延回路と、微分信号と遅延信号とを比較して２値化され
た信号を出力するコンパレータ回路と、微分信号が一定
範囲にあるかどうかを判定するウインドコンパレータ回
路と、ウインドコンパレータ回路の出力により前記コン
パレータ回路の出力を有効として出力する回路とを有す
ることを特徴とするエッジ検出回路。 - 【請求項２】 受光信号と一定のレベルとを比較する第
２のコンパレータ回路を更に有し、前記ウインドコンパ
レータ回路の出力により第２のコンパレータ回路の出力
を有効として出力することを特徴とする請求項１記載の
エッジ検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5200384A JPH0735516A (ja) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | エッジ検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5200384A JPH0735516A (ja) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | エッジ検出回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735516A true JPH0735516A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16423429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5200384A Pending JPH0735516A (ja) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | エッジ検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735516A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103542813A (zh) * | 2013-07-05 | 2014-01-29 | 中国计量学院 | 一种基于边界微分和环境光自校准的激光测径仪 |
| CN104121861A (zh) * | 2014-08-05 | 2014-10-29 | 中国计量学院 | 一种基于平晶扫描的环境光自适应激光测径装置 |
| JP2020169934A (ja) * | 2019-04-05 | 2020-10-15 | 株式会社ミツトヨ | 光学式測定装置および光学式測定方法 |
-
1993
- 1993-07-20 JP JP5200384A patent/JPH0735516A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103542813A (zh) * | 2013-07-05 | 2014-01-29 | 中国计量学院 | 一种基于边界微分和环境光自校准的激光测径仪 |
| CN103542813B (zh) * | 2013-07-05 | 2017-10-10 | 中国计量学院 | 一种基于边界微分和环境光自校准的激光测径仪 |
| CN104121861A (zh) * | 2014-08-05 | 2014-10-29 | 中国计量学院 | 一种基于平晶扫描的环境光自适应激光测径装置 |
| JP2020169934A (ja) * | 2019-04-05 | 2020-10-15 | 株式会社ミツトヨ | 光学式測定装置および光学式測定方法 |
| CN111795642A (zh) * | 2019-04-05 | 2020-10-20 | 株式会社三丰 | 光学测量装置和光学测量方法 |
| US11530911B2 (en) | 2019-04-05 | 2022-12-20 | Mitutoyo Corporation | Optical measuring device and optical measuring method |
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