JPH11223524A - レベル急変動検知方法および回路 - Google Patents
レベル急変動検知方法および回路Info
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- JPH11223524A JPH11223524A JP3956698A JP3956698A JPH11223524A JP H11223524 A JPH11223524 A JP H11223524A JP 3956698 A JP3956698 A JP 3956698A JP 3956698 A JP3956698 A JP 3956698A JP H11223524 A JPH11223524 A JP H11223524A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度にレベルの急変動を検出すること。
【解決手段】 この回路は、超音波による近接覚に起因
する低周波の変動成分が重畳されたセンサ信号から急激
なレベル変動を取り出す信号処理回路において、近接覚
現象による変動成分を遮断した出力を発生する測定速度
に対応したカットオフ周波数有するハイパスフィルタ１
１と、所定の下限値及び所定の上限値の２つの基準値と
前記ハイパスフィルタ出力とを比較する比較手段１２と
を有する。
する低周波の変動成分が重畳されたセンサ信号から急激
なレベル変動を取り出す信号処理回路において、近接覚
現象による変動成分を遮断した出力を発生する測定速度
に対応したカットオフ周波数有するハイパスフィルタ１
１と、所定の下限値及び所定の上限値の２つの基準値と
前記ハイパスフィルタ出力とを比較する比較手段１２と
を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レベル急変動検知
回路に関し、たとえば、超音波タッチトリガプローブの
ように低周波の状態変動成分と高周波のノイズ成分が重
畳されたセンサ信号から急激な直流レベル変動成分を検
知して接触を検知するレベル急変動検知回路に関する。
回路に関し、たとえば、超音波タッチトリガプローブの
ように低周波の状態変動成分と高周波のノイズ成分が重
畳されたセンサ信号から急激な直流レベル変動成分を検
知して接触を検知するレベル急変動検知回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、超音波タッチトリガプローブ
は、被測定物の形状や寸法を測定する際に、被測定物に
接触したことを検出するために用いられるものである。
は、被測定物の形状や寸法を測定する際に、被測定物に
接触したことを検出するために用いられるものである。
【０００３】この超音波タッチトリガプローブは、スタ
イラスを圧電素子により振動させ、その振動や周波数の
変化を検出できる構造のものである。この超音波タッチ
トリガプローブを用いた測定センサは、たとえば図３に
示されるように、スタイラス１の軸方向ほぼ中央部（振
動の節近傍）をスタイラスホルダ２によって保持されて
おり、また、このスタイラス１の中央部、すなわち振動
の節近傍にはスタイラスに振動を与える圧電素子５が取
り付けられている。
イラスを圧電素子により振動させ、その振動や周波数の
変化を検出できる構造のものである。この超音波タッチ
トリガプローブを用いた測定センサは、たとえば図３に
示されるように、スタイラス１の軸方向ほぼ中央部（振
動の節近傍）をスタイラスホルダ２によって保持されて
おり、また、このスタイラス１の中央部、すなわち振動
の節近傍にはスタイラスに振動を与える圧電素子５が取
り付けられている。
【０００４】そしてこの圧電素子５の加振電極５ａに駆
動回路９から駆動信号が与えられ、加振電極５ａ近傍に
配置された検出電極５ｂから得られる機械−電気変換出
力信号は、検知回路７に送られて検知される。この検知
回路７の出力は駆動回路９に正帰還され、この帰還制御
により圧電素子５は所定の共振周波数で連続して励振さ
れる。
動回路９から駆動信号が与えられ、加振電極５ａ近傍に
配置された検出電極５ｂから得られる機械−電気変換出
力信号は、検知回路７に送られて検知される。この検知
回路７の出力は駆動回路９に正帰還され、この帰還制御
により圧電素子５は所定の共振周波数で連続して励振さ
れる。
【０００５】検知回路７によって得られた検出出力信号
は、スタイラス１の先端に取り付けられた接触子３が被
測定物（図示せず）に接触することにより振幅が変化す
る正弦波状信号である。この検知回路７の検出出力信号
は振幅抽出回路８に送られ、ここで検波されてセンサ信
号Ｓを得る。このセンサ信号Ｓは、レベル急変動を検出
する回路である接触検知回路１０に送られ、基準信号ｋ
（Ｓ０＋Ｓ１）より低くなる急激な直流レベル変化点で
立ち上がるタッチトリガ信号ＴＧを生成するようになっ
ている。
は、スタイラス１の先端に取り付けられた接触子３が被
測定物（図示せず）に接触することにより振幅が変化す
る正弦波状信号である。この検知回路７の検出出力信号
は振幅抽出回路８に送られ、ここで検波されてセンサ信
号Ｓを得る。このセンサ信号Ｓは、レベル急変動を検出
する回路である接触検知回路１０に送られ、基準信号ｋ
（Ｓ０＋Ｓ１）より低くなる急激な直流レベル変化点で
立ち上がるタッチトリガ信号ＴＧを生成するようになっ
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして検出されたセンサ信号Ｓには、被測定物への接
触による急激な直流レベル変動成分Ｓ３のほかに通常環
境変動等により極低周波の変動成分Ｓ１，高周波のノイ
ズ成分Ｓ２，さらに、音波による近接覚に起因する低周
波の変動成分Ｓ４が重畳されていることが多い。
うにして検出されたセンサ信号Ｓには、被測定物への接
触による急激な直流レベル変動成分Ｓ３のほかに通常環
境変動等により極低周波の変動成分Ｓ１，高周波のノイ
ズ成分Ｓ２，さらに、音波による近接覚に起因する低周
波の変動成分Ｓ４が重畳されていることが多い。
【０００７】ここで、音波による近接覚とは、超音波タ
ッチトリガプローブの先端球３が振動することにより生
じる音波の被測定物からの反射波が先端球３の運動に影
響を与える現象をいう。この近接覚に起因する変動は、
先端球３と被測定物との距離に依存した概ね周期的な変
動であり、その空間周波数は超音波タッチトリガプロー
ブのスタイラス１の縦方向の固有振動数に依存する。し
たがって、三次元測定機のように一定の速度（測定速
度）でアプローチする場合には、音波による近接覚に起
因する低周波の変動成分Ｓ４の周波数は、測定速度にも
依存する。
ッチトリガプローブの先端球３が振動することにより生
じる音波の被測定物からの反射波が先端球３の運動に影
響を与える現象をいう。この近接覚に起因する変動は、
先端球３と被測定物との距離に依存した概ね周期的な変
動であり、その空間周波数は超音波タッチトリガプロー
ブのスタイラス１の縦方向の固有振動数に依存する。し
たがって、三次元測定機のように一定の速度（測定速
度）でアプローチする場合には、音波による近接覚に起
因する低周波の変動成分Ｓ４の周波数は、測定速度にも
依存する。
【０００８】この音波による近接覚に起因する変動成分
Ｓ４の周波数と測定速度との関係について以下にもう少
し具体的に説明する。すなわち、近接覚により生じる変
動成分の空間的な周期Ｔｃは、音速が温度のみの関数で
あることから Ｔｃ＝音速／（スタイラスの軸方向固有振動数Ｘ２） で表されることになる。ここで下線部（１／２）は、超
音波タッチトリガプローブの先端球が振動していること
により生じる音波とこの音波による被測定物からの反射
波とが干渉して定在波が生じると考えると、その定在波
の周期は、先端球が振動していることにより生じる音波
の周期の１／２になるからである。
Ｓ４の周波数と測定速度との関係について以下にもう少
し具体的に説明する。すなわち、近接覚により生じる変
動成分の空間的な周期Ｔｃは、音速が温度のみの関数で
あることから Ｔｃ＝音速／（スタイラスの軸方向固有振動数Ｘ２） で表されることになる。ここで下線部（１／２）は、超
音波タッチトリガプローブの先端球が振動していること
により生じる音波とこの音波による被測定物からの反射
波とが干渉して定在波が生じると考えると、その定在波
の周期は、先端球が振動していることにより生じる音波
の周期の１／２になるからである。
【０００９】また、音波による近接覚に起因する変動成
分Ｓ４の周波数は、 Ｓ４の周波数＝測定速度／（近接覚により生じる変動分
の空間的な周期：Ｔｃ） となる。従って上述した２つの式から Ｓ４の周波数＝２Ｘ測定速度×（スタイラスの軸方向固
有振動数）／音速 となり、音速による近接覚に起因する変動成分Ｓ４の周
波数は、測定速度およびスタイラスの軸方向固有振動数
の双方に比例すると考えられる。
分Ｓ４の周波数は、 Ｓ４の周波数＝測定速度／（近接覚により生じる変動分
の空間的な周期：Ｔｃ） となる。従って上述した２つの式から Ｓ４の周波数＝２Ｘ測定速度×（スタイラスの軸方向固
有振動数）／音速 となり、音速による近接覚に起因する変動成分Ｓ４の周
波数は、測定速度およびスタイラスの軸方向固有振動数
の双方に比例すると考えられる。
【００１０】さて、上述した状態のセンサ信号Ｓは、た
とえば図４（ａ）に示される状態であり、被測定物に接
触していないにもかかわらず、上述した重畳成分のため
にセンサ信号Ｓが基準信号ｋ（Ｓ０＋Ｓ１）より低くな
ることがあり（図４（ａ）のt0点）、このイベントを誤
って被測定物への接触による急激な直流レベル変動と判
断して図４（ｂ）の誤タッチトリガ信号ＦＴＧを発生す
ることがあった。その結果、本来図４（ａ）のｔ１点に
おけるレベルの急変動に基づき図４（ｂ）に示されるタ
ッチトリガ信号ＴＧを発生させるべきにものがこのタッ
チトリガ信号発生前に上述した誤タッチトリガ信号ＦＴ
Ｇが生じてしまうため、後段の回路に誤動作を行わせる
ことになる。
とえば図４（ａ）に示される状態であり、被測定物に接
触していないにもかかわらず、上述した重畳成分のため
にセンサ信号Ｓが基準信号ｋ（Ｓ０＋Ｓ１）より低くな
ることがあり（図４（ａ）のt0点）、このイベントを誤
って被測定物への接触による急激な直流レベル変動と判
断して図４（ｂ）の誤タッチトリガ信号ＦＴＧを発生す
ることがあった。その結果、本来図４（ａ）のｔ１点に
おけるレベルの急変動に基づき図４（ｂ）に示されるタ
ッチトリガ信号ＴＧを発生させるべきにものがこのタッ
チトリガ信号発生前に上述した誤タッチトリガ信号ＦＴ
Ｇが生じてしまうため、後段の回路に誤動作を行わせる
ことになる。
【００１１】それ故、本発明は、上述した問題を解決し
て高精度に接触検知のようなレベル急変動を検知するよ
うにしたレベル急変動検知回路を提供する。
て高精度に接触検知のようなレベル急変動を検知するよ
うにしたレベル急変動検知回路を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、センサ信号に含まれかつ音波によ
る近接覚に起因する低周波の変動成分等の影響をハイパ
スフィルタによって除去するようにしたものである。
るために、本発明は、センサ信号に含まれかつ音波によ
る近接覚に起因する低周波の変動成分等の影響をハイパ
スフィルタによって除去するようにしたものである。
【００１３】具体的に説明すると、上述したセンサ信号
Ｓには、接触による急激なレベル変動成分Ｓ３のほか
に、一定のＤＣオフセット成分Ｓ０、環境変動等による
極低周波の成分Ｓ1 、微少で急激な変動成分（高周波の
ノイズ成分）Ｓ２、音波による近接覚に起因する低周波
の成分Ｓ４が重畳され、これらが合成されたものとして
表され、これは（１）式として表される。 Ｓ＝Ｓ０＋Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４ （１） この（１）式のセンサ信号Ｓから如何に安定的に接触に
よる急激なレベル変動成分Ｓ３を抽出するかがここでの
問題点である。
Ｓには、接触による急激なレベル変動成分Ｓ３のほか
に、一定のＤＣオフセット成分Ｓ０、環境変動等による
極低周波の成分Ｓ1 、微少で急激な変動成分（高周波の
ノイズ成分）Ｓ２、音波による近接覚に起因する低周波
の成分Ｓ４が重畳され、これらが合成されたものとして
表され、これは（１）式として表される。 Ｓ＝Ｓ０＋Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４ （１） この（１）式のセンサ信号Ｓから如何に安定的に接触に
よる急激なレベル変動成分Ｓ３を抽出するかがここでの
問題点である。
【００１４】本発明者は、上述したセンサ信号Ｓに含ま
れる成分のうち、一定のＤＣオフセット成分Ｓ０、環境
変動等による極低周波の成分Ｓ1 および音波による近接
覚に起因する低周波の成分Ｓ４が低周波成分であること
に着目し、これらをハイパスフィルタで除去できること
に気がついた。
れる成分のうち、一定のＤＣオフセット成分Ｓ０、環境
変動等による極低周波の成分Ｓ1 および音波による近接
覚に起因する低周波の成分Ｓ４が低周波成分であること
に着目し、これらをハイパスフィルタで除去できること
に気がついた。
【００１５】このようにすれば、接触による急激なレベ
ル変動成分Ｓ３と微少で急激な変動成分（高周波のノイ
ズ成分）Ｓ２とを判別できるようにすれば、接触による
急激なレベル変動成分Ｓ３のみを取り出すことができる
ようになる。微少で急激な変動成分（高周波のノイズ成
分）Ｓ２は、本来の信号成分からの変動成分として表さ
れ、このためこの値は信号成分に対して上下所定範囲に
含まれることになる。
ル変動成分Ｓ３と微少で急激な変動成分（高周波のノイ
ズ成分）Ｓ２とを判別できるようにすれば、接触による
急激なレベル変動成分Ｓ３のみを取り出すことができる
ようになる。微少で急激な変動成分（高周波のノイズ成
分）Ｓ２は、本来の信号成分からの変動成分として表さ
れ、このためこの値は信号成分に対して上下所定範囲に
含まれることになる。
【００１６】したがって、接触による急激なレベル変動
が発生したとすれば、信号成分が上下所定範囲を越える
ので、接触による急激なレベル変動成分Ｓ３を正しく判
別できることになる。したがって、本発明は、超音波に
よる近接覚に起因する低周波の変動成分が重畳されたセ
ンサ信号から急激なレベル変動を取り出す信号処理方法
において、近接覚現象による変動成分を遮断するため
に、測定速度に対応したカットオフ周波数による低域濾
波を行うステップと、所定の下限値及び所定の上限値の
２つの基準値と前記低域濾波結果とを比較するステップ
と、による信号処理を行う。更に、超音波による近接覚
に起因する低周波の変動成分が重畳されたセンサ信号か
ら急激なレベル変動を取り出す信号処理回路において、
近接覚現象による変動成分を遮断した出力を発生する測
定速度に対応したカットオフ周波数を有するハイパスフ
ィルタと、所定の下限値及び所定の上限値の２つの基準
値と前記ハイパスフィルタ出力を比較する比較手段と、
を有する。又、先端に被測定物と接触する接触部を有す
る略柱状のスタイラスの軸方向固有振動数の節近傍に前
記固有振動数の振動数とほぼ一致した振動数で前記スタ
イラスを加振するとともに前記接触部が被測定物に接触
する際の接触に伴なう振動状態の変化を検出する加振・
検出素子を配置したタッチトリガプローブに関し、前記
検出素子より得られる正弦波状の信号から振幅情報を検
波抽出して得られたセンサ信号を処理する信号処理回路
において、前記接触部が振動していることにより生じる
音波の被測定物からの反射波が前記接触部の運動状態に
影響を及ぼし、前記センサ信号の値が前記背職部と被測
定物間の距離に応じて概ね周期的に変化する近接覚現象
が発生する際、前記センサ信号を入力として、近接覚現
象による変動成分を遮断した出力を発生する測定速度お
よび前記スタイラスの軸方向固有振動数のそれぞれに対
応したカットオフ周波数を有するハイパスフィルタと、
所定の下限値及び所定の上限値の２つの基準値と前記ハ
イパスフィルタ出力とを比較する比較手段を有する。
又、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、測定
速度および前記スタイラスの軸方向固有振動数のそれぞ
れにほぼ比例させる。更に、前記ハイパスフィルタのカ
ットオフ周波数は、前記軸方向固有振動数の０．５％以
下とする。
が発生したとすれば、信号成分が上下所定範囲を越える
ので、接触による急激なレベル変動成分Ｓ３を正しく判
別できることになる。したがって、本発明は、超音波に
よる近接覚に起因する低周波の変動成分が重畳されたセ
ンサ信号から急激なレベル変動を取り出す信号処理方法
において、近接覚現象による変動成分を遮断するため
に、測定速度に対応したカットオフ周波数による低域濾
波を行うステップと、所定の下限値及び所定の上限値の
２つの基準値と前記低域濾波結果とを比較するステップ
と、による信号処理を行う。更に、超音波による近接覚
に起因する低周波の変動成分が重畳されたセンサ信号か
ら急激なレベル変動を取り出す信号処理回路において、
近接覚現象による変動成分を遮断した出力を発生する測
定速度に対応したカットオフ周波数を有するハイパスフ
ィルタと、所定の下限値及び所定の上限値の２つの基準
値と前記ハイパスフィルタ出力を比較する比較手段と、
を有する。又、先端に被測定物と接触する接触部を有す
る略柱状のスタイラスの軸方向固有振動数の節近傍に前
記固有振動数の振動数とほぼ一致した振動数で前記スタ
イラスを加振するとともに前記接触部が被測定物に接触
する際の接触に伴なう振動状態の変化を検出する加振・
検出素子を配置したタッチトリガプローブに関し、前記
検出素子より得られる正弦波状の信号から振幅情報を検
波抽出して得られたセンサ信号を処理する信号処理回路
において、前記接触部が振動していることにより生じる
音波の被測定物からの反射波が前記接触部の運動状態に
影響を及ぼし、前記センサ信号の値が前記背職部と被測
定物間の距離に応じて概ね周期的に変化する近接覚現象
が発生する際、前記センサ信号を入力として、近接覚現
象による変動成分を遮断した出力を発生する測定速度お
よび前記スタイラスの軸方向固有振動数のそれぞれに対
応したカットオフ周波数を有するハイパスフィルタと、
所定の下限値及び所定の上限値の２つの基準値と前記ハ
イパスフィルタ出力とを比較する比較手段を有する。
又、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、測定
速度および前記スタイラスの軸方向固有振動数のそれぞ
れにほぼ比例させる。更に、前記ハイパスフィルタのカ
ットオフ周波数は、前記軸方向固有振動数の０．５％以
下とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明によるレベル急変
動検知回路の一実施の形態を示しており、超音波タッチ
トリガプローブを測定センサに用いられる場合に適用し
た場合である。同図において、図３の振幅抽出回路８等
から供給されるセンサ信号Ｓは、図３の接触検知回路１
０に対応するレベル急変動検知回路のハイパスフィルタ
１１に入力され、その出力は比較手段１２に送られてタ
ッチトリガ信号ＴＧを得るようになっている。
動検知回路の一実施の形態を示しており、超音波タッチ
トリガプローブを測定センサに用いられる場合に適用し
た場合である。同図において、図３の振幅抽出回路８等
から供給されるセンサ信号Ｓは、図３の接触検知回路１
０に対応するレベル急変動検知回路のハイパスフィルタ
１１に入力され、その出力は比較手段１２に送られてタ
ッチトリガ信号ＴＧを得るようになっている。
【００１８】ハイパスフィルタ１１にセンサ信号Ｓ、す
なわち、一定のＤＣオフセット成分Ｓ０、環境変動等に
よる極低周波の成分Ｓ１、微少で急激な変動成分（高周
波のノイズ成分）Ｓ２、接触による急激なレベル変動成
分Ｓ３、音波による近接覚に起因する低周波の成分Ｓ４
の合成である信号が供給されると、ハイパスフィルタ１
１によって合成成分のうち、一定のＤＣオフセット成分
Ｓ０、環境変動等による極低周波の成分Ｓ１と音波によ
る近接覚に起因する低周波の成分Ｓ４が遮断（除去）さ
れ、その結果、このハイパスフィルタ１１の出力側には
微少で急激な変動成分（高周波のノイズ成分）Ｓ２と接
触による急激なレベル変動成分Ｓ３のみが送出されるこ
とになる。
なわち、一定のＤＣオフセット成分Ｓ０、環境変動等に
よる極低周波の成分Ｓ１、微少で急激な変動成分（高周
波のノイズ成分）Ｓ２、接触による急激なレベル変動成
分Ｓ３、音波による近接覚に起因する低周波の成分Ｓ４
の合成である信号が供給されると、ハイパスフィルタ１
１によって合成成分のうち、一定のＤＣオフセット成分
Ｓ０、環境変動等による極低周波の成分Ｓ１と音波によ
る近接覚に起因する低周波の成分Ｓ４が遮断（除去）さ
れ、その結果、このハイパスフィルタ１１の出力側には
微少で急激な変動成分（高周波のノイズ成分）Ｓ２と接
触による急激なレベル変動成分Ｓ３のみが送出されるこ
とになる。
【００１９】このハイパスフィルタ１１の出力である
（Ｓ２＋Ｓ３）成分が比較手段１２に送られると、この
比較手段１２は、図２(a) の波形からわかるように、
（Ｓ２＋Ｓ３）成分が −ＶREF ＜（Ｓ２＋Ｓ３）＜ＶREF の範囲を超えたときに、接触があったと判断し、図２
(b) に示されるタイミングでタッチトリガ信号ＴＧが出
力される。
（Ｓ２＋Ｓ３）成分が比較手段１２に送られると、この
比較手段１２は、図２(a) の波形からわかるように、
（Ｓ２＋Ｓ３）成分が −ＶREF ＜（Ｓ２＋Ｓ３）＜ＶREF の範囲を超えたときに、接触があったと判断し、図２
(b) に示されるタイミングでタッチトリガ信号ＴＧが出
力される。
【００２０】ここで用いられるハイパスフィルタ１１
は、誤検知がなく、高精度に接触を検知するために、測
定速度及びスタイラスの軸方向固有振動数のそれぞれに
ほぼ比例したカットオフ周波数を有する。
は、誤検知がなく、高精度に接触を検知するために、測
定速度及びスタイラスの軸方向固有振動数のそれぞれに
ほぼ比例したカットオフ周波数を有する。
【００２１】通常、極低周波の変動成分Ｓ１の周波数成
分は、数ｍＨｚ以下であり、接触による振動変動成分Ｓ
３の周波数は、数十ｋＨｚ以上である。また、音波によ
る近接覚に起因する変動成分Ｓ４の周波数は、スタイラ
スの軸方向固有振動数及び測定速度に依存し、軸方向固
有振動数が５０ｋＨｚ程度、測定速度が１〜１０ｍｍ／
ｓ程度の場合には、数百ｍＨｚ〜数Ｈｚである。そし
て、測定速度が１０倍になると、変動成分Ｓ４の周波数
も概ね１０倍となる関係にある。したがって、一次のバ
ターワース型ハイパスフィルタを用いる際、そのカット
オフ周波数は、スタイラスの軸方向固有振動数の０．５
％以下程度である数百Ｈｚ程度にするのが適当である。
分は、数ｍＨｚ以下であり、接触による振動変動成分Ｓ
３の周波数は、数十ｋＨｚ以上である。また、音波によ
る近接覚に起因する変動成分Ｓ４の周波数は、スタイラ
スの軸方向固有振動数及び測定速度に依存し、軸方向固
有振動数が５０ｋＨｚ程度、測定速度が１〜１０ｍｍ／
ｓ程度の場合には、数百ｍＨｚ〜数Ｈｚである。そし
て、測定速度が１０倍になると、変動成分Ｓ４の周波数
も概ね１０倍となる関係にある。したがって、一次のバ
ターワース型ハイパスフィルタを用いる際、そのカット
オフ周波数は、スタイラスの軸方向固有振動数の０．５
％以下程度である数百Ｈｚ程度にするのが適当である。
【００２２】さらに比較手段１２の基準電位ＶREF は、
以下の点を考慮して定められる。ＶREF が小さすぎる
と、微少で急激な変動成分（高周波のノイズ成分）Ｓ２
により接触していないにも拘わらずタッチトリガ信号Ｔ
Ｇが発生してしまう。また逆にＶREF が大きすぎると、
微少で急激な変動成分（高周波のノイズ成分）Ｓ２によ
る誤検出はなくなるものの接触点からタッチトリガ信号
ＴＧが送出されるまでに多大の時間を要し、正確な接触
検知は不可能となる。したがって、誤検出がなく、正確
に接触を検知するためのＶREF は、微少で急激な変動成
分（高周波のノイズ成分）Ｓ２による誤検出がない範囲
での最小値、つまり以下に示される（３）式を満たす最
小の値が理想的である。 ｜Ｓ２｜＜ＶREF （３） なお、｜Ｓ２｜は、Ｓ２の振幅の１／２、すなわちＳ２
の取りうる最大値を表している。
以下の点を考慮して定められる。ＶREF が小さすぎる
と、微少で急激な変動成分（高周波のノイズ成分）Ｓ２
により接触していないにも拘わらずタッチトリガ信号Ｔ
Ｇが発生してしまう。また逆にＶREF が大きすぎると、
微少で急激な変動成分（高周波のノイズ成分）Ｓ２によ
る誤検出はなくなるものの接触点からタッチトリガ信号
ＴＧが送出されるまでに多大の時間を要し、正確な接触
検知は不可能となる。したがって、誤検出がなく、正確
に接触を検知するためのＶREF は、微少で急激な変動成
分（高周波のノイズ成分）Ｓ２による誤検出がない範囲
での最小値、つまり以下に示される（３）式を満たす最
小の値が理想的である。 ｜Ｓ２｜＜ＶREF （３） なお、｜Ｓ２｜は、Ｓ２の振幅の１／２、すなわちＳ２
の取りうる最大値を表している。
【００２３】本発明は、上述した実施の形態で説明した
ようにタッチトリガプローブの接触検知回路に適用され
るばかりでなく、音波による近接覚に起因する低周波の
変動成分が重畳された検出信号から急激なレベル変動を
取り出すレベル変動検出回路においても適用できること
はもちろんである。これらは、コンピュータ処理によっ
て、図５のような方法によって処理することも可能であ
る。即ち、図５の各ステップの詳細は次の通りである。
ステップＳ１０では、超音波による近接覚に起因する低
周波の変動成分が重畳されたセンサ信号を入力して処理
を開始する。そしてＳ１１では、近接覚現象による変動
成分を遮断するために、測定速度に対応したカットオフ
周波数による低域濾波を行う。次いで、ステップＳ１２
において所定の下限値及び所定の上限値の２つの基準値
と前記低域濾波結果とを比較する。この結果Ｓ１３おい
ては、以上の各ステップを順次行う方法によって、超音
波による近接覚に起因する低周波の変動成分が重畳され
たセンサ信号から急激なレベル変動を取り出して、処理
を終了する。
ようにタッチトリガプローブの接触検知回路に適用され
るばかりでなく、音波による近接覚に起因する低周波の
変動成分が重畳された検出信号から急激なレベル変動を
取り出すレベル変動検出回路においても適用できること
はもちろんである。これらは、コンピュータ処理によっ
て、図５のような方法によって処理することも可能であ
る。即ち、図５の各ステップの詳細は次の通りである。
ステップＳ１０では、超音波による近接覚に起因する低
周波の変動成分が重畳されたセンサ信号を入力して処理
を開始する。そしてＳ１１では、近接覚現象による変動
成分を遮断するために、測定速度に対応したカットオフ
周波数による低域濾波を行う。次いで、ステップＳ１２
において所定の下限値及び所定の上限値の２つの基準値
と前記低域濾波結果とを比較する。この結果Ｓ１３おい
ては、以上の各ステップを順次行う方法によって、超音
波による近接覚に起因する低周波の変動成分が重畳され
たセンサ信号から急激なレベル変動を取り出して、処理
を終了する。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によるレベル
急変動検出方法および回路を用いれば、周波数と振幅か
ら正確に急激なレベル変動のみを検出することができ、
音波による近接覚に起因する低周波の変動成分による誤
検知をすることがなくなり、高精度のレベル変動検知を
することができる。また、本発明の構成は、比較的簡単
な構成であるため、安価なレベル変動検出回路を作るこ
とができると共に、コンピュータ処理においても少ない
記憶容量で高精度なレベル変動検出を実現できる効果も
奏する。
急変動検出方法および回路を用いれば、周波数と振幅か
ら正確に急激なレベル変動のみを検出することができ、
音波による近接覚に起因する低周波の変動成分による誤
検知をすることがなくなり、高精度のレベル変動検知を
することができる。また、本発明の構成は、比較的簡単
な構成であるため、安価なレベル変動検出回路を作るこ
とができると共に、コンピュータ処理においても少ない
記憶容量で高精度なレベル変動検出を実現できる効果も
奏する。
【図１】本発明によるレベル急変動検知回路の一実施の
形態を示す構成図である。
形態を示す構成図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は図１の動作を説明するた
めの波形図である。
めの波形図である。
【図３】本発明が適用される超音波タッチトリガプロー
ブおよび測定センサの基本構成を示す図である。
ブおよび測定センサの基本構成を示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は図３の動作を説明するた
めの波形図である。
めの波形図である。
【図５】コンピュータ処理時の制御フローである。
【符号の説明】 １ スタイラス、 ２ スタイラスホルダ、 ３ 先端球、 ４ バランサ、 ５ 圧電検出素子、 ５ａ 加振電極、 ５ｂ 検出電極、 ７ 検知回路、 ８ 振幅抽出回路、 ９ 駆動回路、 １０ 接触検知回路 １１ バイパスフィルタ １２ 比較手段。
Claims (5)
- 【請求項１】 超音波による近接覚に起因する低周波の
変動成分が重畳されたセンサ信号から急激なレベル変動
を取り出す信号処理方法において、近接覚現象による変
動成分を遮断するために、測定速度に対応したカットオ
フ周波数による低域濾波を行うステップと、所定の下限
値及び所定の上限値の２つの基準値と前記低域濾波結果
とを比較するステップと、を有することを特徴とするレ
ベル急変動検知方法。 - 【請求項２】 超音波による近接覚に起因する低周波の
変動成分が重畳されたセンサ信号から急激なレベル変動
を取り出す信号処理回路において、 近接覚現象による変動成分を遮断した出力を発生する測
定速度に対応したカットオフ周波数を有するハイパスフ
ィルタと、 所定の下限値及び所定の上限値の２つの基準値と前記ハ
イパスフィルタ出力とを比較する比較手段とを有するこ
とを特徴とするレベル急変動検知回路。 - 【請求項３】 先端に被測定物と接触する接触部を有す
る略柱状のスタイラスの軸方向固有振動数の節近傍に前
記固有振動数の振動数とほぼ一致した振動数で前記スタ
イラスを加振するとともに前記接触部が被測定物に接触
する際の接触に伴う振動状態の変化を検出する加振・検
出素子を配置したタッチトリガプローブに関し、前記検
出素子より得られる正弦波状の信号から振幅情報を検波
抽出して得られたセンサ信号を処理する信号処理回路に
おいて、 前記接触部が振動していることにより生じる音波の被測
定物からの反射波が前記接触部の運動状態に影響を及ぼ
し、前記センサ信号の値が前記接触部と被測定物間の距
離に応じて概ね周期的に変動する近接覚現象が発生する
際、 前記センサ信号を入力として、近接覚現象による変動成
分を遮断した出力を発生する測定速度および前記スタイ
ラスの軸方向固有振動数のそれぞれに対応したカットオ
フ周波数を有するハイパスフィルタと、 所定の下限値及び所定の上限値の２つの基準値と前記ハ
イパスフィルタ出力とを比較する比較手段を有すること
を特徴とするレベル急変動検知回路。 - 【請求項４】 前記ハイパスフィルタのカットオフ周波
数は、測定速度および前記スタイラスの軸方向固有振動
数のそれぞれにほぼ比例していることを特徴とする請求
項３記載のレベル急変動検知回路。 - 【請求項５】 前記ハイパスフィルタのカットオフ周波
数は、前記軸方向固有振動数の０．５％以下であること
を特徴とする請求項３または４記載のレベル急変動検知
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03956698A JP3392341B2 (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | レベル急変動検知方法および回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03956698A JP3392341B2 (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | レベル急変動検知方法および回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11223524A true JPH11223524A (ja) | 1999-08-17 |
| JP3392341B2 JP3392341B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=12556641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03956698A Expired - Fee Related JP3392341B2 (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | レベル急変動検知方法および回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3392341B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009276238A (ja) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | Mitsutoyo Corp | センサ信号検知回路 |
| EP2957856A1 (en) * | 2014-06-18 | 2015-12-23 | Mitutoyo Corporation | Sensor signal detector |
-
1998
- 1998-02-05 JP JP03956698A patent/JP3392341B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009276238A (ja) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | Mitsutoyo Corp | センサ信号検知回路 |
| EP2957856A1 (en) * | 2014-06-18 | 2015-12-23 | Mitutoyo Corporation | Sensor signal detector |
| US10006803B2 (en) | 2014-06-18 | 2018-06-26 | Mituoyo Corporation | Sensor signal contact detector circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3392341B2 (ja) | 2003-03-31 |
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