JPH08271231A - Non-contac displacement gage - Google Patents

Non-contac displacement gage

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JPH08271231A
JPH08271231A JP6930295A JP6930295A JPH08271231A JP H08271231 A JPH08271231 A JP H08271231A JP 6930295 A JP6930295 A JP 6930295A JP 6930295 A JP6930295 A JP 6930295A JP H08271231 A JPH08271231 A JP H08271231A
Authority
JP
Japan
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reference data
data
speckle pattern
measured
sample
Prior art date
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Application number
JP6930295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Kamegawa
正之 亀川
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Publication of JPH08271231A publication Critical patent/JPH08271231A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide a non-contact displacement gage wherein the accumulation of error that follows updating of reference data is significantly reduced, even if the frequency in update of the reference data increases, in the case of repeated displacement of one area instead of displacement in a single direction. CONSTITUTION: Multiple reference data are stored in a storage means 7, and, when moving amount of speckle pattern calculated by a calculation means 6 reaches specified amount so that the updating of reference data is needed, such reference data among the past reference data in the storage means 7 as is close to current sampling data is selected and taken again as reference data, thus the error that follows updating of reference is not accumulated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被測定試料の表面にレ
ーザ光を照射して得られるスペックルパターンを利用し
て、非接触のもとに被測定試料の変位情報を得る変位計
に関する。なお、本発明で言う変位情報とは、被測定試
料の1点における変位情報のほかに、例えば材料試験機
等における試験片の伸び等、被測定試料の2点での変位
量に基づく伸びや縮み量等をも含む。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement meter for obtaining displacement information of a sample to be measured without contact by using a speckle pattern obtained by irradiating the surface of the sample to be measured with laser light. . The displacement information referred to in the present invention means, in addition to displacement information at one point of the measured sample, elongation based on the amount of displacement at two points of the measured sample, such as elongation of a test piece in a material testing machine or the like. Including the amount of shrinkage.

【0002】[0002]

【従来の技術】被測定試料の表面にレーザ光を照射して
得られるスペックルパターンを利用して、その試料の変
位情報を非接触のもとに測定する方法が知られている。
2. Description of the Related Art There is known a method of measuring displacement information of a sample to be measured without contact using a speckle pattern obtained by irradiating the surface of the sample to be measured with laser light.

【0003】このようなスペックルパターンを利用して
変位情報を得る場合、基本的には、被測定試料の測定対
象面からのレーザ光の散乱光を、イメージセンサによっ
て光電変換してスペックルパターンに応じた電気信号を
刻々と得るとともに、その刻々の信号の相互相関関数を
求めることにより、スペックルパターンの移動量を求
め、そのスペックルパターンの移動量から被測定試料の
変位情報を得る。また、このような原理を用いて、被測
定試料の2箇所におけるスペックルパターンの移動量を
個別に求めるとともに、その差を算出することにより、
その2箇所間における被測定試料の伸びまたは縮み量を
求めることができ、材料試験機の試験片の伸びの測定等
にも利用することができる。
When the displacement information is obtained by using such a speckle pattern, basically, the scattered light of the laser light from the surface to be measured of the sample to be measured is photoelectrically converted by an image sensor to obtain the speckle pattern. , And the cross-correlation function of the signals is obtained, so that the movement amount of the speckle pattern is obtained, and the displacement information of the measured sample is obtained from the movement amount of the speckle pattern. Further, by using such a principle, the amount of movement of the speckle pattern at two points of the sample to be measured is individually calculated and the difference between them is calculated.
The amount of elongation or contraction of the sample to be measured between the two points can be obtained, and can be used for measuring the elongation of the test piece of the material testing machine.

【0004】ところで、この種の変位計においては、相
互相関関数の演算は、具体的には、ある時刻にサンプリ
ングしたスペックルパターンデータを参照データとし
て、その参照データと、以後に刻々とサンプリングされ
るスペックルパターンデータとの相互相関関数を求める
もので、その各相互相関関数のピーク位置の変化から、
参照データとして用いたスペックルパターンに対する以
後の各スペックルパターンの移動量を求める。従って、
この各スペックルパターンの移動量は、参照データのサ
ンプリング時点と、以後の各データサンプリング時点と
の間で生じた被測定試料の変位量を表す情報となる。
By the way, in this type of displacement meter, the calculation of the cross-correlation function is specifically performed by using the speckle pattern data sampled at a certain time as reference data and the reference data and every moment thereafter. The cross-correlation function with the speckle pattern data is calculated. From the change in the peak position of each cross-correlation function,
The amount of movement of each subsequent speckle pattern with respect to the speckle pattern used as the reference data is obtained. Therefore,
The amount of movement of each speckle pattern serves as information indicating the amount of displacement of the measured sample that occurs between the reference data sampling time point and each subsequent data sampling time point.

【0005】ここで、相互相関関数のピーク強度は、参
照データに対する現時点におけるスペックルパターンの
移動量が大きくなるほと低くなり、ある限度を越えてス
ペックルパターンが移動してしまうと、相互相関関数の
ピーク位置を検索できなくなってしまう。そこで、従
来、参照データを基にして算出したスペックルパターン
の移動量が規定量に達した時点で、それまでの参照デー
タに代えて、その時点におけるデータを新たに参照デー
タとして記憶しなおす、いわゆる参照データの更新動作
を行い、以降、更新後の参照データを用いた演算う行う
ようにしている。この場合、参照データを更新するごと
に、更新前後の参照データの相互の位置関係を被測定試
料の変位情報として加算していくことは勿論である。
Here, the peak intensity of the cross-correlation function becomes lower as the amount of movement of the speckle pattern at the present time with respect to the reference data increases, and when the speckle pattern moves beyond a certain limit, the cross-correlation is increased. It becomes impossible to search the peak position of the function. Therefore, conventionally, when the movement amount of the speckle pattern calculated based on the reference data reaches a specified amount, instead of the reference data until then, the data at that time is newly stored as reference data, A so-called reference data update operation is performed, and thereafter, an operation using the updated reference data is performed. In this case, of course, each time the reference data is updated, the mutual positional relationship between the reference data before and after the update is added as the displacement information of the measured sample.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、参照データ
を更新するに際して、更新前後の参照データ相互の位置
関係を被測定試料の変位情報に加算するとき、その位置
関係の分解能は当然ながらこの変位計の分解能であるた
め、参照データを更新するごとに、原理的にある程度の
誤差が累積されていくことは否めない。
When updating the reference data, when the positional relationship between the reference data before and after the updating is added to the displacement information of the sample to be measured, the resolution of the positional relationship is, of course, this displacement meter. Therefore, it cannot be denied that some errors are theoretically accumulated every time the reference data is updated.

【0007】このような参照データの更新に伴う誤差
は、例えば金属材料等の引張試験等における伸びの測定
等のように、更新回数が少ない場合においては全く問題
にはならないが、例えば材料の疲労試験における試験片
の変位情報を計測するような場合には、その計測時間は
通常の引張試験と比べて長くなり、その間に何回も参照
データの更新を行う必要がある場合、参照データの更新
に伴う誤差の累積は無視できなくなる。
Such an error caused by updating the reference data does not cause any problem when the number of updates is small, such as elongation measurement in a tensile test of a metal material or the like. When measuring the displacement information of the test piece in the test, the measurement time will be longer than in the normal tensile test, and if it is necessary to update the reference data many times during that time, update the reference data. Accumulation of error due to cannot be ignored.

【0008】例えば被測定試料の変位量が0.5mmに
なるごとに参照データの更新が必要な非接触変位計を用
いて、疲労試験の試験片の変位情報を得る場合、繰り返
し負荷による試験片の振幅が図4(A)に示すように±
0.5mmの範囲内であれば参照データの更新を行う必
要はないが、それを越える振幅の場合、同図(B)に黒
丸で例示するように、繰り返し負荷の1周期ごとに4回
ずつ参照データの更新が必要となる。この場合、参照デ
ータの更新ごとに例えば最大1μmの誤差が生じるとし
ても、試験に必要な負荷の繰り返し回数が106 であれ
ば、参照データの更新の頻度は4×106 となり、累積
誤差は無視できない量となる。
For example, when the displacement information of the fatigue test piece is obtained by using a non-contact displacement meter that needs to update the reference data every time the displacement amount of the sample to be measured becomes 0.5 mm, the test piece under repeated load is used. The amplitude of ± is ±
It is not necessary to update the reference data within the range of 0.5 mm, but if the amplitude exceeds it, as shown by the black circles in the same figure (B), four times for each cycle of repeated load. It is necessary to update the reference data. In this case, even if an error of, for example, 1 μm at maximum occurs each time the reference data is updated, if the number of load repetitions required for the test is 10 6 , the reference data update frequency is 4 × 10 6 , and the cumulative error is The amount cannot be ignored.

【0009】本発明はこのような実情に鑑みてなれさた
もので、特に疲労試験における試験片の変位情報を得る
場合のように、参照データの更新の頻度が極めて高くな
っても、それに伴って累積される誤差量を大幅に抑制す
ることのできる非接触変位計の提供を目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and even if the frequency of updating the reference data is extremely high, especially when the displacement information of the test piece in the fatigue test is obtained, the frequency of updating the reference data increases accordingly. The purpose of the present invention is to provide a non-contact displacement meter that can significantly reduce the accumulated error amount.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、実施例図面である図1を参照しつつ説明す
ると、本発明の非接触変位計は、被測定試料Wにレーザ
光を照射するレーザ光照射光学系1と、そのレーザ光の
被測定試料Wの表面による散乱光を受光して、その散乱
光に含まれるスペックルパターンをと検出するイメージ
センサ2と、そのイメージセンサ2の出力を用いて、所
定の時刻に検出したスペックルパターンデータを参照デ
ータとして、他の時刻に検出したスペックルパターンデ
ータとの相互相関関数を算出することにより、その間に
おけるスペックルパターンの移動量を求めて被測定試料
の変位情報を得るとともに、スペックルパターンの移動
量が規定量に達した時点で、参照データとして用いるス
ペックルパターンデータを更新する演算手段6を備えた
変位計において、複数の参照データを記憶する記憶手段
(参照データメモリ)7を備えるとともに、演算手段6
は、参照データの更新に際して、記憶手段7に記憶され
ている複数の参照データのなかから、最新のスペックル
パターンに近いデータを選択し、その選択したデータを
以後の参照データとして用いるよう構成されていること
によって特徴づけられる。
A structure for achieving the above object will be described with reference to FIG. 1 which is an embodiment drawing. In the non-contact displacement meter of the present invention, a sample W to be measured is irradiated with a laser beam. And a laser light irradiation optical system 1 for irradiating the laser light, an image sensor 2 for receiving the scattered light of the laser light by the surface of the sample W to be measured, and detecting a speckle pattern included in the scattered light, and an image sensor thereof. The output of 2 is used to calculate the cross-correlation function between the speckle pattern data detected at a predetermined time and the speckle pattern data detected at another time, thereby moving the speckle pattern during that time. The speckle pattern used as reference data when the amount of movement of the speckle pattern reaches the specified amount while obtaining the displacement information of the measured sample by obtaining the amount. In displacement meter having an arithmetic means 6 for updating over data, provided with a storage unit (reference data memory) 7 for storing a plurality of reference data, calculating means 6
Is configured to select, from the plurality of reference data stored in the storage means 7, data close to the latest speckle pattern when updating the reference data, and use the selected data as subsequent reference data. It is characterized by

【0011】[0011]

【作用】演算手段6は、スペックルパターンの移動量が
規定量に達した時点で、それまでに使用している参照デ
ータを更新することは従来と同じであるが、この参照デ
ータの更新に際して、単に最新のスペックルパターンデ
ータを参照データにするのではなく、記憶手段7に記憶
されている複数の参照データのなかから、最新のスペッ
クルパターンに近いデータを探し、そのデータを新たな
参照データとして採用する。
The calculating means 6 updates the reference data used up to that point at the time when the movement amount of the speckle pattern reaches the specified amount, which is the same as the conventional method. , Instead of simply using the latest speckle pattern data as the reference data, a plurality of reference data stored in the storage means 7 is searched for data close to the latest speckle pattern, and the data is newly referenced. Adopt as data.

【0012】すなわち、被測定試料Wが一方向に単調に
変位するのではなく、疲労試験における試験片のよう
に、被測定試料Wがある範囲内で振動するような場合、
その範囲内における幾つかの位置でのスペックルパター
ンデータが記憶手段7に記憶されている状態では、参照
データの更新が必要となったとき、そのうちのあるもの
はサンプリングデータに近いものがある。そのようなデ
ータを選択して参照データとして採用する動作を繰り返
せば、最新のスペックルパターンデータを新規に参照デ
ータとして取り込む場合に比して、参照データの更新に
伴う誤差の累積量は大幅に少なくなる。
That is, when the sample W to be measured does not monotonically displace in one direction, but when the sample W to be measured vibrates within a certain range like a test piece in a fatigue test,
In a state in which the speckle pattern data at some positions within the range are stored in the storage means 7, when the reference data needs to be updated, some of them are close to the sampling data. If the operation of selecting such data and adopting it as reference data is repeated, the accumulated amount of error due to the update of reference data is significantly larger than that when the latest speckle pattern data is newly captured as reference data. Less.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明実施例の全体構成を示す模式図
である。レーザ光照射光学系1は、半導体レーザ1a、
コリメータレンズ1b、および2つのシリンドリカルレ
ンズ1c,1dからなるビームエキスパンダによって構
成され、半導体レーザ1aからの出力レーザ光は、変位
計測方向である図中上下方向にライン状に引き延ばされ
た状態で被測定試料Wの表面に照射される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall construction of an embodiment of the present invention. The laser light irradiation optical system 1 includes a semiconductor laser 1a,
A state in which the output laser light from the semiconductor laser 1a is linearly extended in the vertical direction in the figure, which is the displacement measurement direction, is configured by a beam expander including a collimator lens 1b and two cylindrical lenses 1c and 1d. Then, the surface of the sample W to be measured is irradiated.

【0014】その照射レーザ光の被測定試料Wの表面に
よる散乱光は、集光レンズ2aによってイメージセンサ
2の受光面に結像される。イメージセンサ2は、複数
個、例えば2000個の画素が一列に並べられた200
0チャンネルの1次元イメージセンサであって、各画素
は変位計測方向である上下方向に並べられている。
The scattered light of the irradiation laser light from the surface of the sample W to be measured is imaged on the light receiving surface of the image sensor 2 by the condenser lens 2a. The image sensor 2 has a plurality of pixels, for example, 2000 pixels, which are arranged in a line.
In the 0-channel 1-dimensional image sensor, the pixels are arranged in the vertical direction, which is the displacement measurement direction.

【0015】1次元イメージセンサ2の出力は、増幅器
3で増幅された後、A−D変換器4によってデジタル化
され、所定のフレームレートのもとに1フレーム分、つ
まり全チャンネルのデータが一旦サンプリングデータメ
モリ5に格納される。
The output of the one-dimensional image sensor 2 is amplified by the amplifier 3 and then digitized by the A / D converter 4, and the data for one frame, that is, the data for all channels is temporarily stored at a predetermined frame rate. It is stored in the sampling data memory 5.

【0016】演算部6は、サンプリングデータメモリ5
にフレームデータが格納されるごとに、その各チャンネ
ルのデータのうちの一部の、あらかじめ設定されている
個数の連続するチャンネル分のデータを観察エリアデー
タとして用い、その当初のものを初期の参照データと
し、以後、後述するプログラムに基づいて、刻々とサン
プリングされる観察エリアデータ(以後、このデータを
サンプリングデータと称する)との相互相関関数を演算
してスペックルパターンの刻々の移動量を算出して変位
情報として出力するとともに、スペックルパターンの移
動量が規定量に達して相関強度が低下するごとに、後で
詳述する手法によって参照データの更新を行う。
The calculation unit 6 includes a sampling data memory 5
Each time the frame data is stored in, the data of a part of the data of each channel for a preset number of consecutive channels is used as the observation area data, and the initial one is used as the initial reference. Then, based on the program described later, the cross-correlation function with the observation area data (hereinafter, this data will be referred to as sampling data) that is sampled at every moment is calculated to calculate the amount of movement of the speckle pattern at every moment. Then, the reference data is updated by a method which will be described in detail later every time the movement amount of the speckle pattern reaches a specified amount and the correlation strength decreases.

【0017】演算部6による相互相関関数の演算に供さ
れる参照データは参照データメモリ7に格納されるが、
この参照データメモリ7には複数の参照データを格納す
るエリアが設定されており、以下に示すように、最新の
サンプリングデータを新たに参照データとして設定する
ごとに、その参照データを位置情報とともに格納し、ま
た、その格納された各参照データは、一定の条件を満た
すものがあれば参照データの更新時に再び参照データと
して採用されるようになっている。
The reference data used for the calculation of the cross-correlation function by the calculation unit 6 is stored in the reference data memory 7,
An area for storing a plurality of reference data is set in the reference data memory 7, and as shown below, each time the latest sampling data is newly set as reference data, the reference data is stored together with position information. Further, each of the stored reference data is adapted to be used as the reference data again when the reference data is updated if there is data satisfying a certain condition.

【0018】図2は演算部6による演算動作の内容を示
すフローチャートで、また、図3は疲労試験等において
出現する被測定試料Wの経時的な変位の状況の例を示す
グラフであり、以下、これらの図を参照しつつ本発明実
施例の作用を述べる。
FIG. 2 is a flow chart showing the contents of the arithmetic operation by the arithmetic unit 6, and FIG. 3 is a graph showing an example of the situation of displacement of the sample W to be measured with time which appears in a fatigue test or the like. The operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to these drawings.

【0019】測定開始指令が与えられると、その時点に
おけるサンプリングデータを原点の参照データとして参
照データメモリ7に格納する(ST1)。この参照デー
タは図3においてAで示される。その後、刻々のサンプ
リングデータと参照データとの相互相関関数を演算し、
その相関ピークの位置から観察エリアにおけるスペック
ルパターンの移動量を求めて変位情報とする(ST
2)。
When a measurement start command is given, the sampling data at that time is stored in the reference data memory 7 as reference data of the origin (ST1). This reference data is indicated by A in FIG. Then, calculate the cross-correlation function of the sampling data and the reference data every moment,
The amount of movement of the speckle pattern in the observation area is obtained from the position of the correlation peak and used as displacement information (ST
2).

【0020】被測定試料Wの変位量が規定量に達して相
関強度が低下すると、参照データの更新が必要となるが
(ST3)、この参照データの更新に際しては、現時点
におけるサンプリングデータを参照データとするか、あ
るいは、参照データメモリ7内に既に格納されているデ
ータを再び参照データとして用いるかを判別する(ST
4)。近いデータがない場合にはその時点のサンプリン
グデータを参照データとして採用するとともに参照デー
タとしてその位置情報とともに参照データメモリ7に格
納し(ST5)、近いデータがある場合にはその格納さ
れているデータを再び参照データとして採用する(ST
6)。
When the amount of displacement of the sample to be measured W reaches a prescribed amount and the correlation strength decreases, it is necessary to update the reference data (ST3). At the time of updating the reference data, the sampling data at the present time is used as the reference data. Or whether the data already stored in the reference data memory 7 is used again as the reference data (ST
4). If there is no close data, the sampling data at that time is adopted as reference data and stored as reference data in the reference data memory 7 together with its position information (ST5). If there is close data, the stored data is stored. Is adopted again as reference data (ST
6).

【0021】すなわち、計測開始当初においては、原点
に対応する参照データのみが参照データメモリ7に格納
されているため、最初に参照データを更新する場合に
は、例えば図3にBで示すように、その時点におけるサ
ンプリングデータを新規の参照データとして参照データ
メモリ7に格納する。このとき、そのデータの位置情報
L1も同時に記憶しておく(ST5)。この参照データ
の更新後においては、ST2において算出する被測定試
料Wの原点Aからの変位量は、サンプリングデータと更
新後の参照データとの相互相関関数の演算によって求め
られるスペックルパターンの移動量と、更新後の参照デ
ータの位置情報との和となる。つまり、図3にBで示さ
れる位置でのサンプリングデータを参照データとしてい
る状態において、Cで示される点の変位量は、Cでのサ
ンプリングデータと参照データとの相互相関関数により
求められたスペックルパターンの移動量L2′と、Bで
取り込んだ参照データの位置情報L1との和となる。こ
こで、新しい参照データの位置情報の誤差をe1とする
と、Cの変位量は、 L1+e1+L2′ ・・(1) となる。
That is, since only the reference data corresponding to the origin is stored in the reference data memory 7 at the beginning of the measurement, when the reference data is updated for the first time, for example, as shown by B in FIG. The sampling data at that time is stored in the reference data memory 7 as new reference data. At this time, the position information L1 of the data is also stored (ST5). After the reference data is updated, the displacement amount of the sample W to be measured from the origin A calculated in ST2 is the movement amount of the speckle pattern obtained by the calculation of the cross-correlation function between the sampling data and the updated reference data. And the position information of the updated reference data. That is, in the state where the sampling data at the position indicated by B in FIG. 3 is used as the reference data, the displacement amount of the point indicated by C is the specification obtained by the cross-correlation function of the sampling data at C and the reference data. It is the sum of the movement amount L2 'of the pattern and the position information L1 of the reference data fetched in B. Here, assuming that the error of the position information of the new reference data is e1, the displacement amount of C is L1 + e1 + L2 '... (1).

【0022】被測定試料Wの変位が図3においてDに示
すように増大し、Bにおけるサンプリングデータを参照
データに対するスペックルパターンの移動量が、再び規
定量に到達して参照データの更新が必要となったときに
は、この場合にも上記と同様に参照データメモリ7には
これに近いデータがないため、その時点におけるサンプ
リングデータを新規な参照データとして参照データメモ
リ7にその位置情報L2とともに格納し、以後、その参
照データを用いた演算を行う。例えば図3にEで示す位
置に被測定試料Wが変位したとき、その変位量は、参照
データに対するスペックルパターンの移動量をL3′、
D点で取り込んだ参照データのB点に対する位置情報を
L2、その誤差をe2とすると、E点における実際の被
測定試料Wの変位量は、 L1+e1+L2+e2 +L3′ ・・(2) となる。
The displacement of the sample W to be measured increases as shown by D in FIG. 3, and the moving amount of the speckle pattern with respect to the reference data in the sampling data in B reaches the specified amount again and the reference data needs to be updated. In this case as well, since there is no data close to this in the reference data memory 7 as in the above case, the sampling data at that time is stored as new reference data in the reference data memory 7 together with its position information L2. After that, the calculation using the reference data is performed. For example, when the sample W to be measured is displaced to a position indicated by E in FIG. 3, the displacement amount is the movement amount of the speckle pattern with respect to the reference data L3 ′,
When the position information of the reference data captured at the point D with respect to the point B is L2 and the error is e2, the actual displacement amount of the measured sample W at the point E is L1 + e1 + L2 + e2 + L3 '... (2).

【0023】以上のような演算並びに参照データの更新
動作を繰り返すことにより、例えば被測定試料WがGに
まで変位した状態では、参照メモリ7にはA,B,D,
Fの各点においてサンプリングしたデータが、それぞれ
の位置情報とともに参照データとして格納されているこ
とになる。そして、この時点で参照データの更新が必要
となった場合、参照データメモリ7にはその時点におけ
るG点でのサンプリングデータに近い、D点におけるデ
ータが格納されているため、そのD点におけるデータを
再び参照データとして採用する。
By repeating the above calculation and the reference data updating operation, for example, when the sample W to be measured is displaced to G, the reference memory 7 stores A, B, D ,.
The data sampled at each point of F is stored as reference data together with the respective position information. If the reference data needs to be updated at this time, the reference data memory 7 stores the data at the point D, which is close to the sampling data at the point G at that time. Is adopted again as reference data.

【0024】この場合、H点での変位量は、D点でのサ
ンプリングデータを参照データとしたスペックルパター
ンの移動量をL3″としたとき、H点における実際の被
測定試料Wの変位量は、 L1+e1+L2+e2+L3″ ・・(3) となる。
In this case, the displacement amount at the H point is the actual displacement amount of the measured sample W at the H point when the movement amount of the speckle pattern using the sampling data at the D point as reference data is L3 ″. Becomes L1 + e1 + L2 + e2 + L3 ″ ... (3).

【0025】以上のように、参照データの更新が必要と
判断されたときには、その時点におけるサンプリングデ
ータに近いデータが、参照データメモリ7に格納されて
いるデータのなかにない場合には、その時点におけるサ
ンプリングデータを新規にサンプリングデータとして採
用し、参照データメモリ7に格納するものの、参照デー
タメモリ7内の過去の複数の参照データのなかに、その
時点におけるサンプリングデータに近いものがある場合
には、その過去の参照データを再び新たな参照データと
して用いる。
As described above, when it is determined that the reference data needs to be updated, if the data close to the sampling data at that time is not in the data stored in the reference data memory 7, the time is updated. Although the sampling data in 3 is newly adopted as the sampling data and stored in the reference data memory 7, if there are some of the past reference data in the reference data memory 7 that are close to the sampling data at that time, , The past reference data is used again as new reference data.

【0026】その結果、参照データの更新に伴う誤差の
累積は大幅に減少する。ちなみに、従来のように参照デ
ータの更新が必要となるごとにその時点のサンプリング
データを参照データとした場合においては、前記したH
点での実際の被測定試料Wの変位量は、前回の参照デー
タの採取位置であるD点に対するF点の位置情報をL3
とし、その参照データの更新に伴う誤差をe3、そのF
点に対するG点の位置情報をL4、その参照データの更
新に伴う誤差をe4とすると、 L1+e1+L2+e2+L3+e3+L4+L3″ ・・(4) となり、本発明実施例による(3)式に比較して誤差の
累積量が大きくなることは明らかである。また、図3に
Jで示した点を例にとると、本発明実施例ではB点でサ
ンプリングしたデータを参照データとして用いるから、 L1+e1+L2″ ・・(6) となるのに対し、従来例ではB,D,E,F,Gおよび
I点においてそれぞれの時点におけるサンプリングデー
タを参照データとして新規に採用するため、B〜Iの合
計6個の参照データの位置情報と同じ数だけの誤差の和
となり、本発明実施例による累積誤差の少ないことがよ
くわかる。
As a result, the accumulation of errors associated with updating the reference data is greatly reduced. By the way, in the case where the reference data is the sampling data at that time each time the reference data needs to be updated as in the conventional case, the above H
For the actual displacement amount of the measured sample W at the point, the position information of the point F with respect to the point D which is the sampling position of the previous reference data is L3.
And the error due to the update of the reference data is e3, F
If the position information of the G point with respect to the point is L4 and the error due to the updating of the reference data is e4, then L1 + e1 + L2 + e2 + L3 + e3 + L4 + L3 ″ (4) 3, the data sampled at the point B is used as the reference data in the embodiment of the present invention, so that L1 + e1 + L2 ″. On the other hand, in the conventional example, since the sampling data at points B, D, E, F, G, and I are newly adopted as reference data, position information of a total of six reference data B to I is obtained. It can be clearly seen that the sum of the errors is the same as the above, and the cumulative error according to the embodiment of the present invention is small.

【0027】ここで、参照データの更新に際して、メモ
リ7内の過去の参照データに、現サンプリングデータに
近いデータがあるか否かの判定、つまり過去の参照デー
タを用いるか否かの判定の具体的な仕方は、例えば、過
去の参照データに対する現時点の位置が、あらかじめ設
定されている範囲内にあるか否か等の判定によって行う
ことができる。また、このような条件を満たすデータが
複数個ある場合には、最も近いデータを採用することが
合理的であることは言をまたない。
Here, in updating the reference data, it is determined whether or not the past reference data in the memory 7 is close to the current sampling data, that is, whether or not the past reference data is used. The method can be performed by, for example, determining whether the current position with respect to the past reference data is within a preset range. Further, when there are a plurality of data satisfying such conditions, it is reasonable to adopt the closest data.

【0028】なお、図3においてK,L,Mで示す位置
では、計測開始当初において参照データメモリ7内に近
いデータがないため、この場合にはこれらの位置におけ
るサンプリングデータを新規に参照データとして採用す
るが、これらは以後の繰り返し負荷による被測定試料W
の変位が、これらの領域を通過する際に参照データとし
て用いられることになる。
At the positions indicated by K, L, and M in FIG. 3, since there is no data near the reference data memory 7 at the beginning of measurement, in this case, the sampling data at these positions are newly set as reference data. These are adopted, but these are the sample to be measured W due to repeated loading.
Will be used as reference data as it passes through these areas.

【0029】また、計測中に被測定試料Wの表面状態が
変化し、参照データの更新時に過去の参照データのうち
の近いものを採用しても充分な相関強度が得られない場
合が生じる恐れがある。このような場合には、その時点
のサンプリングデータを新しい参照データとすればよ
い。このような場合でも、試料表面の変化は充分にゆる
やかに起こると予想されるので、参照データの更新ごと
にその時点のサンプリングデータを参照データとする従
来方式に比して、参照データの更新に伴う誤差が累積す
る量は著しく少なくなる。
In addition, the surface state of the sample W to be measured may change during measurement, and when updating the reference data, sufficient correlation strength may not be obtained even if close one of the past reference data is adopted. There is. In such a case, the sampling data at that time may be used as new reference data. Even in such a case, it is expected that the change of the sample surface will occur sufficiently slowly.Therefore, it is necessary to update the reference data more than the conventional method in which the sampling data at that time is used as the reference data every time the reference data is updated. The amount of accumulated error is significantly reduced.

【0030】なお、以上の実施例では、1つの観察点エ
リアに対応するチャンネルからのデータに基づいて、被
測定試料Wの1点での変位を計測した例を示したが、こ
のような観察点エリアを2つ設け、それぞれに対応する
チャンネルからのデータを個別に用いて、被測定試料W
の2点での変位を計測し、その差を求めることにより、
被測定試料Wの2点間での伸びまたは縮みを計測するこ
とができる。
In the above embodiment, an example in which the displacement at one point of the sample W to be measured is measured based on the data from the channel corresponding to one observation point area has been shown. Two point areas are provided, and the data from the corresponding channels are individually used to measure the sample W to be measured.
By measuring the displacement at two points and finding the difference,
Elongation or contraction between two points of the sample W to be measured can be measured.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の参照データを格納することのできる記憶手段を設
け、参照データの更新を必要とする場合に、その記憶手
段内の各データのうち、その時点のサンプリングデータ
に近いデータを選択し、その過去の参照データを再び新
たな参照データとするから、参照データの更新に伴う誤
差の累積が少なくなり、特に疲労試験における試験片の
変位情報を得る場合のように長時間にわたって繰り返し
て同じような領域を変位するような計測に際しては、従
来方式に比して誤差の累積量は著しく少なくなる。
As described above, according to the present invention,
When a storage means capable of storing a plurality of reference data is provided and the reference data needs to be updated, the data close to the sampling data at that time is selected from among the respective data in the storage means, and the past data is selected. Since the reference data of is used as the new reference data again, the accumulation of errors due to the update of the reference data is reduced. Especially, when the displacement information of the test piece in the fatigue test is obtained, the same area is repeated for a long time. In the case of the measurement of displacing, the accumulated amount of error becomes significantly smaller than that of the conventional method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明実施例の全体構成を示す模式図FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】その演算部の動作を示すフローチャートFIG. 2 is a flowchart showing the operation of the calculation unit.

【図3】疲労試験等において出現する被測定試料Wの経
時的な変位の状況の例を示すグラフを基にした、本発明
実施例の作用説明図
FIG. 3 is an operation explanatory view of an embodiment of the present invention based on a graph showing an example of a state of displacement of a measured sample W with time which appears in a fatigue test or the like.

【図4】疲労試験における試験片の経時的な変位の状況
の説明図で、参照データの更新が不要な場合の例(A)
と、同じく必要な場合の例(B)を示すグラフ
FIG. 4 is an explanatory diagram of a situation of displacement of a test piece with time in a fatigue test, and an example in a case where updating of reference data is unnecessary (A)
And a graph showing an example (B) when it is also necessary

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ光照射光学系 2 イメージセンサ 4 A−D変換器 5 サンプリングデータメモリ 6 演算部 7 参照データメモリ 1 Laser Light Irradiation Optical System 2 Image Sensor 4 A-D Converter 5 Sampling Data Memory 6 Computing Unit 7 Reference Data Memory

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定試料にレーザ光を照射するレーザ
光照射光学系と、そのレーザ光の被測定試料の表面によ
る散乱光を受光して、その散乱光に含まれるスペックル
パターンを検出するイメージセンサと、そのイメージセ
ンサの出力を用いて、所定の時刻に検出したスペックル
パターンデータを参照データとして、他の時刻に検出し
たスペックルパターンデータとの相互相関関数を算出す
ることにより、その間におけるスペックルパターンの移
動量を求めて被測定試料の変位情報を得るとともに、ス
ペックルパターンの移動量が規定量に達した時点で、参
照データとして用いるスペックルパターンデータを更新
する演算手段を備えた変位計において、複数の参照デー
タを記憶する記憶手段を備えるとともに、上記演算手段
は、参照データの更新に際して、上記複数の参照データ
のなかから、最新のスペックルパターンに近いデータを
選択し、その選択したデータを以後の参照データとして
用いるよう構成されていることを特徴とする非接触変位
計。
1. A laser light irradiation optical system for irradiating a sample to be measured with laser light, and light scattered by the surface of the sample to be measured of the laser light is received to detect a speckle pattern included in the scattered light. By using the image sensor and the output of the image sensor to calculate the cross-correlation function with the speckle pattern data detected at another time using the speckle pattern data detected at a predetermined time as reference data. In addition to obtaining the displacement information of the sample to be measured by obtaining the movement amount of the speckle pattern at, the calculation means for updating the speckle pattern data used as the reference data when the movement amount of the speckle pattern reaches the specified amount The displacement meter is provided with a storage unit for storing a plurality of reference data, and the arithmetic unit updates the reference data. At the time of new, a non-contact displacement meter characterized by being configured so that data closest to the latest speckle pattern is selected from the plurality of reference data, and the selected data is used as reference data thereafter.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6642506B1 (en) 2000-06-01 2003-11-04 Mitutoyo Corporation Speckle-image-based optical position transducer having improved mounting and directional sensitivities
US6873422B2 (en) 2000-12-08 2005-03-29 Mitutoyo Corporation Systems and methods for high-accuracy displacement determination in a correlation based position transducer
EP1617173A2 (en) 2004-07-13 2006-01-18 Mitutoyo Corporation System and method for improving accuracy in a speckle-based image correlation displacement sensor
US7065258B2 (en) 2001-05-21 2006-06-20 Mitutoyo Corporation Systems and methods for reducing accumulated systematic errors in image correlation displacement sensing systems
JP2009288108A (en) * 2008-05-29 2009-12-10 Mitsutoyo Corp Image correlation displacement gage

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6642506B1 (en) 2000-06-01 2003-11-04 Mitutoyo Corporation Speckle-image-based optical position transducer having improved mounting and directional sensitivities
US6873422B2 (en) 2000-12-08 2005-03-29 Mitutoyo Corporation Systems and methods for high-accuracy displacement determination in a correlation based position transducer
US7065258B2 (en) 2001-05-21 2006-06-20 Mitutoyo Corporation Systems and methods for reducing accumulated systematic errors in image correlation displacement sensing systems
EP1262738B1 (en) * 2001-05-21 2009-03-04 Mitutoyo Corporation Reducing Accumulated Systematic Errors in Image Correlation Displacement Sensing Systems with Sub-Pixel Resolution
EP1617173A2 (en) 2004-07-13 2006-01-18 Mitutoyo Corporation System and method for improving accuracy in a speckle-based image correlation displacement sensor
JP2006030196A (en) * 2004-07-13 2006-02-02 Mitsutoyo Corp Reading head for speckled image correlation optical displacement sensing, reading head for speckle image correlation optical position transducer, and method for monitoring warm-up period time thereof
US7295324B2 (en) 2004-07-13 2007-11-13 Mitutoyo Corporation System and method for improving accuracy in a speckle-based image correlation displacement sensor
JP4694907B2 (en) * 2004-07-13 2011-06-08 株式会社ミツトヨ Read head for speckle image correlated optical displacement sensing, read head for speckle image correlated optical position transducer, and method for monitoring warm-up period thereof
JP2009288108A (en) * 2008-05-29 2009-12-10 Mitsutoyo Corp Image correlation displacement gage

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