JPH0746044B2 - 光学的測長装置 - Google Patents
光学的測長装置Info
- Publication number
- JPH0746044B2 JPH0746044B2 JP19658088A JP19658088A JPH0746044B2 JP H0746044 B2 JPH0746044 B2 JP H0746044B2 JP 19658088 A JP19658088 A JP 19658088A JP 19658088 A JP19658088 A JP 19658088A JP H0746044 B2 JPH0746044 B2 JP H0746044B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measured
- pattern
- edge
- measuring device
- length measuring
- Prior art date
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光を用いて物体の寸法を非接触で測定する光
学的測長装置に関する。
学的測長装置に関する。
従来の技術 従来の光学的測長装置の構成を図面に基づいて以下に説
明する。第６図は従来の光学的測長装置の構成図であ
る。１はレーザ、２は図中のＸ方向にビームを走査する
第一の偏向ミラー、３は図中のＹ方向にビームを走査す
る第二の偏向ミラー、４は被測定物体、５は被測定物体
４からの反射光を集光する集光レンズ、６は集光レンズ
の後方に配置された二次元アレイ光検出器である。
明する。第６図は従来の光学的測長装置の構成図であ
る。１はレーザ、２は図中のＸ方向にビームを走査する
第一の偏向ミラー、３は図中のＹ方向にビームを走査す
る第二の偏向ミラー、４は被測定物体、５は被測定物体
４からの反射光を集光する集光レンズ、６は集光レンズ
の後方に配置された二次元アレイ光検出器である。
次にこの従来の光学的測長装置の原理を第７図を用いて
説明する。第７図でＳを集光レンズ５の中心、Ｌをレー
ザ１からの出射ビームの中心、Ｏを被測定物体４上の
点、Θ及びΦを各々点Ｏからの反射ビーム、レーザ１か
らの出射ビームが基線LSと成す角度とし、Ｄを基線LSの
長さと置けば点Ｏまでの距離ｈは式（１）で表される ｈ＝DtanΘtanΦ（tanΘ＋tanΦ） ・・・式（１） また、集光レンズ５の中心Ｓを基準とした被測定物体４
上の点ＯのＸ方向の距離ｘは式（２）で表される ｘ＝h/tanΘ＝DtanΦ（tanΘ＋tanΦ） ・・・式（２） ここで角度Θは集光レンズ５の光軸の向きであり式
（３）で与えられる tanΘ＝f/d ・・・式（３） f:集光レンズ５の焦点距離 d:集光レンズ５の中心と、二次元アレイ光検出器上のビ
ーム検出点の距離 従って、第一及び第二の偏向ミラー２、３によりＸ方向
及びＹ方向にレーザビームを走査して、二次元アレイ光
検出器上のビーム検出点Ｓと出射ビームの中心及び被測
定物体４上の点Ｏの間で式（１）〜（３）を三次元に拡
大することで被測定物体４の三次元的測長が可能とな
る。
説明する。第７図でＳを集光レンズ５の中心、Ｌをレー
ザ１からの出射ビームの中心、Ｏを被測定物体４上の
点、Θ及びΦを各々点Ｏからの反射ビーム、レーザ１か
らの出射ビームが基線LSと成す角度とし、Ｄを基線LSの
長さと置けば点Ｏまでの距離ｈは式（１）で表される ｈ＝DtanΘtanΦ（tanΘ＋tanΦ） ・・・式（１） また、集光レンズ５の中心Ｓを基準とした被測定物体４
上の点ＯのＸ方向の距離ｘは式（２）で表される ｘ＝h/tanΘ＝DtanΦ（tanΘ＋tanΦ） ・・・式（２） ここで角度Θは集光レンズ５の光軸の向きであり式
（３）で与えられる tanΘ＝f/d ・・・式（３） f:集光レンズ５の焦点距離 d:集光レンズ５の中心と、二次元アレイ光検出器上のビ
ーム検出点の距離 従って、第一及び第二の偏向ミラー２、３によりＸ方向
及びＹ方向にレーザビームを走査して、二次元アレイ光
検出器上のビーム検出点Ｓと出射ビームの中心及び被測
定物体４上の点Ｏの間で式（１）〜（３）を三次元に拡
大することで被測定物体４の三次元的測長が可能とな
る。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の様な構成では、かかる光学的測長装
置を組立ロボットに搭載して、例えば組立部品の寸法を
測定しようとする時、角度Θの値によっては、被測定物
体４からの反射光が二次元アレイ光検出器の検出範囲を
オーバフローする場合がありえこの時、当然二次元アレ
イ光検出器の出力は０である。一方、ビーム走査により
被測定物体４のエッジまで走査ビームが達した場合もま
た被測定物体４からの反射光が得られず、二次元アレイ
光検出器の出力は０である。
置を組立ロボットに搭載して、例えば組立部品の寸法を
測定しようとする時、角度Θの値によっては、被測定物
体４からの反射光が二次元アレイ光検出器の検出範囲を
オーバフローする場合がありえこの時、当然二次元アレ
イ光検出器の出力は０である。一方、ビーム走査により
被測定物体４のエッジまで走査ビームが達した場合もま
た被測定物体４からの反射光が得られず、二次元アレイ
光検出器の出力は０である。
従って、組立ロボットにおいて部品識別の手段として部
品部品の寸法（あるエッジから別のエッジまでの長さ）
を用いる場合、ビーム走査がエッジまで到達したのかあ
るいは角度Θの値によっては、被測定物体４からの反射
光が二次元アレイ光検出器の検出範囲をオーバフローし
たかの区別かつかず、部品識別が円滑に行えないといっ
た欠点を有していた。
品部品の寸法（あるエッジから別のエッジまでの長さ）
を用いる場合、ビーム走査がエッジまで到達したのかあ
るいは角度Θの値によっては、被測定物体４からの反射
光が二次元アレイ光検出器の検出範囲をオーバフローし
たかの区別かつかず、部品識別が円滑に行えないといっ
た欠点を有していた。
本発明は、かかる問題点に鑑み二直線発光パターンを有
するビームを走査することにより、被測定物体のエッジ
を識別しあるエッジから別のエッジまでの寸法を確実に
測定可能とならしめ、例えば組立ロボットにおいて部品
識別の手段として利用可能な光学的測長装置を提供する
ことを目的とする。
するビームを走査することにより、被測定物体のエッジ
を識別しあるエッジから別のエッジまでの寸法を確実に
測定可能とならしめ、例えば組立ロボットにおいて部品
識別の手段として利用可能な光学的測長装置を提供する
ことを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、直線とこの第一の直線を二等分する第二の直
線からなる二直線発光パターンを有する光源と、この二
直線発光パターンを第一の直線方向に走査するビーム走
査手段と、二次元光検出器と、この二次元光検出器上の
二直線による物体投影パターンの前記第一の直線の二等
分された二辺の長さを比較する長さ比較手段とを備えた
ことを特徴とする光学的測長装置である。
線からなる二直線発光パターンを有する光源と、この二
直線発光パターンを第一の直線方向に走査するビーム走
査手段と、二次元光検出器と、この二次元光検出器上の
二直線による物体投影パターンの前記第一の直線の二等
分された二辺の長さを比較する長さ比較手段とを備えた
ことを特徴とする光学的測長装置である。
作用 本発明は、上記した構成により二直線発光パターンを有
する光源からのビームを被測定物体上で走査し、被測定
物体からの反射光すなわち二次元光検出器上の投影パタ
ーンを得、前記ビーム走査方向の二等分された二辺の長
さを比較する長さ比較手段の出力から被測定物体のエッ
ジを検出し、あるエッジから別のエッジまでの寸法を確
実に測定可能とならしめ、例えば組立ロボットにおいて
部品識別の手段として利用される光学的測長装置を提供
できる。
する光源からのビームを被測定物体上で走査し、被測定
物体からの反射光すなわち二次元光検出器上の投影パタ
ーンを得、前記ビーム走査方向の二等分された二辺の長
さを比較する長さ比較手段の出力から被測定物体のエッ
ジを検出し、あるエッジから別のエッジまでの寸法を確
実に測定可能とならしめ、例えば組立ロボットにおいて
部品識別の手段として利用される光学的測長装置を提供
できる。
実施例 第１図は、本発明の第一の実施例の平面図である。11は
LEDアレイにより構成した十字型発光パターン光源、12
は２本のその厚み方向に伸縮する圧電素子12a,12bとか
ら成り十字型発光パターン光源11の裏面に固着されたビ
ーム走査手段、13はビーム走査手段からのビームが照射
される被測定物体、14は被測定物体13からの反射光を集
光する集光レンズ、15は集光レンズ14からのビームを検
出する二次元アレイ光検出器、16は二次元アレイ光検出
器上の十字型投影パターンのビーム走査方向の二辺の長
さを比較する長さ比較手段を各々示している。
LEDアレイにより構成した十字型発光パターン光源、12
は２本のその厚み方向に伸縮する圧電素子12a,12bとか
ら成り十字型発光パターン光源11の裏面に固着されたビ
ーム走査手段、13はビーム走査手段からのビームが照射
される被測定物体、14は被測定物体13からの反射光を集
光する集光レンズ、15は集光レンズ14からのビームを検
出する二次元アレイ光検出器、16は二次元アレイ光検出
器上の十字型投影パターンのビーム走査方向の二辺の長
さを比較する長さ比較手段を各々示している。
以上のように、構成された本発明の第一の実施例につい
て、第１図〜第４図を用いてその動作を以下に説明す
る。第２図は二次元アレイ光検出器15上での投影パター
ンの説明図、第３図は被測定物体13上での照射ビームパ
ターンと被測定物体13のエッジとの関係を示す図、第４
図は二次元アレイ光検出器15上での投影パターンと被測
定物体13のエッジとの関係を示す図である。
て、第１図〜第４図を用いてその動作を以下に説明す
る。第２図は二次元アレイ光検出器15上での投影パター
ンの説明図、第３図は被測定物体13上での照射ビームパ
ターンと被測定物体13のエッジとの関係を示す図、第４
図は二次元アレイ光検出器15上での投影パターンと被測
定物体13のエッジとの関係を示す図である。
初めに、被測定物体13上での十字型発光パターンの照射
位置が第１図の点Ｏで示すように被測定物体13のエッジ
でない位置に有る時、二次元アレイ光検出器15上での投
影パターンは第２図で示したように発光パターンと同様
十字型で表される。すなわちビーム走査方向の２辺の長
さL1、L2はL1≒L2である。ここで、ビーム走査手段12を
構成する２本の圧電素子12a,12bに一方が伸長し、他方
が収縮するような電圧を印加すると、このビーム走査手
段12がその裏面に固着されている十字型発光パターン光
源11は第１図中のXY平面内でΔΦだけ回転しその結果被
測定物体13上での照射ビームは第１図中のＸ方向に走査
される。
位置が第１図の点Ｏで示すように被測定物体13のエッジ
でない位置に有る時、二次元アレイ光検出器15上での投
影パターンは第２図で示したように発光パターンと同様
十字型で表される。すなわちビーム走査方向の２辺の長
さL1、L2はL1≒L2である。ここで、ビーム走査手段12を
構成する２本の圧電素子12a,12bに一方が伸長し、他方
が収縮するような電圧を印加すると、このビーム走査手
段12がその裏面に固着されている十字型発光パターン光
源11は第１図中のXY平面内でΔΦだけ回転しその結果被
測定物体13上での照射ビームは第１図中のＸ方向に走査
される。
この時、第３図に示すように照射ビームが例えば被測定
物体13のエッジＡの位置に至ると、照射ビームのビーム
走査方向の２辺の内、被測定物体13の外側に位置する辺
からは光が反射されないので、集光レンズ14により集光
され二次元アレイ光検出器15上に投影される投影パター
ンは第４図の光検出器上投影パターンＡに示すようにビ
ーム走査方向すなわち第４図中のCC方向の２辺の一方の
辺が欠落する。また同様に被測定物体13のエッジＢの位
置に照射ビームが照射された時も同様に被測定物体13の
外側に位置する辺からは光が反射されないので、投影パ
ターンＢのCC方向の２辺の一方の辺が欠落する。
物体13のエッジＡの位置に至ると、照射ビームのビーム
走査方向の２辺の内、被測定物体13の外側に位置する辺
からは光が反射されないので、集光レンズ14により集光
され二次元アレイ光検出器15上に投影される投影パター
ンは第４図の光検出器上投影パターンＡに示すようにビ
ーム走査方向すなわち第４図中のCC方向の２辺の一方の
辺が欠落する。また同様に被測定物体13のエッジＢの位
置に照射ビームが照射された時も同様に被測定物体13の
外側に位置する辺からは光が反射されないので、投影パ
ターンＢのCC方向の２辺の一方の辺が欠落する。
従って、第２図のビーム走査方向の２辺の長さL1、L2を
長さ比較手段16により比較すれば、被測定物体13のエッ
ジを確実に検出できる。
長さ比較手段16により比較すれば、被測定物体13のエッ
ジを確実に検出できる。
この２つのエッジ間の距離を二次元アレイ光センサ15上
の投影パターンのビーム走査方向と直交するDD方向のス
リットパターンから前述の式（１）〜（３）を用いて三
次元的に求めることが可能となる。
の投影パターンのビーム走査方向と直交するDD方向のス
リットパターンから前述の式（１）〜（３）を用いて三
次元的に求めることが可能となる。
一方、角度Θの値によって被測定物体13からの反射光が
二次元アレイ光検出器15の検出範囲をオーバフローした
場合には、第２図のビーム走査方向の２辺の長さL1、L2
ともに欠落するので被測定物体13のエッジとの区別は容
易につく。従って、上記の構成の十字型の発光パターン
を有するビームを走査することにより、被測定物体のエ
ッジを識別しあるエッジから別のエッジまでの寸法を確
実に測定可能とならしめ、例えば組立ロボットにおいて
部品識別の手段として用いることができる。
二次元アレイ光検出器15の検出範囲をオーバフローした
場合には、第２図のビーム走査方向の２辺の長さL1、L2
ともに欠落するので被測定物体13のエッジとの区別は容
易につく。従って、上記の構成の十字型の発光パターン
を有するビームを走査することにより、被測定物体のエ
ッジを識別しあるエッジから別のエッジまでの寸法を確
実に測定可能とならしめ、例えば組立ロボットにおいて
部品識別の手段として用いることができる。
さらに、本発明によれば被測定物体13の形状を三次元的
に認識可能なため、単に測長器としてではなく例えば、
被測定物体13の段差、傾き等をも同一の光学系で測定可
能なため、組立ロボットに搭載する場合、寸法により部
品を識別するのみならず目視検査にかわる部品検査、ま
たロボットハンドの部品把持部位の決定等ロボットの知
能化に寄与できる。
に認識可能なため、単に測長器としてではなく例えば、
被測定物体13の段差、傾き等をも同一の光学系で測定可
能なため、組立ロボットに搭載する場合、寸法により部
品を識別するのみならず目視検査にかわる部品検査、ま
たロボットハンドの部品把持部位の決定等ロボットの知
能化に寄与できる。
また本実施例においては、十字型の発光パターンを有す
る光源としてLEDアレイを用いたが、これに限定される
ことなく例えば、面発光レーザを用いても良いし、光源
部と十字型発光パターン変換部（スペイシャルフィル
タ、液晶アレイ等）の組み合わせを用いても同様の効果
が得られる。さらに本実施例においては、ビーム走査手
段として２本の圧電素子を用いたが、これもリニアモー
タ、ガルバノミラー、あるいは超音波偏向素子等を用い
ても良い。
る光源としてLEDアレイを用いたが、これに限定される
ことなく例えば、面発光レーザを用いても良いし、光源
部と十字型発光パターン変換部（スペイシャルフィル
タ、液晶アレイ等）の組み合わせを用いても同様の効果
が得られる。さらに本実施例においては、ビーム走査手
段として２本の圧電素子を用いたが、これもリニアモー
タ、ガルバノミラー、あるいは超音波偏向素子等を用い
ても良い。
さらに直線とこの第一の直線を二等分する第二の直線か
らなる二直線発光パターンとして、本実施例では十字型
発光パターンを用いたが、第５図に示したような例えば
Ｔ字型パターンを用いても同様の効果が得られる。
らなる二直線発光パターンとして、本実施例では十字型
発光パターンを用いたが、第５図に示したような例えば
Ｔ字型パターンを用いても同様の効果が得られる。
発明の効果 本発明の光学的測長装置は、被測定物体のエッジを検出
し、あるエッジから別のエッジまでの寸法を確実に測定
可能とならしめ、例えば組立ロボットにおいて部品識別
の手段として利用される光学的測長装置を提供できる。
し、あるエッジから別のエッジまでの寸法を確実に測定
可能とならしめ、例えば組立ロボットにおいて部品識別
の手段として利用される光学的測長装置を提供できる。
第１図は本発明の第一の実施例の光学的測長装置の平面
図、第２図は二次元アレイ光検出器上での投影パターン
の説明図、第３図は被測定物体上での照射ビームパター
ンと被測定物体のエッジとの関係図、第４図は二次元ア
レイ光検出器上での投影パターンと被測定物体のエッジ
との関係図、第５図は直線とこの第一の直線を二等分す
る第二の直線からなる二直線発光パターンの種々の実施
例を示すパターン図、第６図は従来の光学的測長装置の
構成図、第７図は同装置の動作説明図である。 11……LEDアレイにより構成した十字型発光パターン光
源、12……ビーム走査手段、13……被測定物体、14……
集光レンズ、15……二次元アレイ光検出器、16……二次
元アレイ光検出器15上の十字型投影パターンのビーム走
査方向の二辺の長さを比較する長さ比較手段。
図、第２図は二次元アレイ光検出器上での投影パターン
の説明図、第３図は被測定物体上での照射ビームパター
ンと被測定物体のエッジとの関係図、第４図は二次元ア
レイ光検出器上での投影パターンと被測定物体のエッジ
との関係図、第５図は直線とこの第一の直線を二等分す
る第二の直線からなる二直線発光パターンの種々の実施
例を示すパターン図、第６図は従来の光学的測長装置の
構成図、第７図は同装置の動作説明図である。 11……LEDアレイにより構成した十字型発光パターン光
源、12……ビーム走査手段、13……被測定物体、14……
集光レンズ、15……二次元アレイ光検出器、16……二次
元アレイ光検出器15上の十字型投影パターンのビーム走
査方向の二辺の長さを比較する長さ比較手段。
Claims (1)
- 【請求項１】第一の直線とこの第一の直線を二等分する
第二の直線からなる二直線発光パターンを有する光源
と、この二直線発光パターンを前記第一の直線方向に走
査するビーム走査手段と、二次元光検出器と、この二次
元光検出器上の前記二直線による物体投影パターンの前
記第一の直線の二等分された二辺の長さを比較する長さ
比較手段とを備えたことを特徴とする光学的測長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19658088A JPH0746044B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 光学的測長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19658088A JPH0746044B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 光学的測長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0245705A JPH0245705A (ja) | 1990-02-15 |
| JPH0746044B2 true JPH0746044B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=16360107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19658088A Expired - Lifetime JPH0746044B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 光学的測長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0746044B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4843697B2 (ja) * | 2009-07-03 | 2011-12-21 | 日本電信電話株式会社 | 血圧計 |
-
1988
- 1988-08-05 JP JP19658088A patent/JPH0746044B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0245705A (ja) | 1990-02-15 |
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