JPH11287860A - Laser measuring apparatus - Google Patents

Laser measuring apparatus

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Publication number
JPH11287860A
JPH11287860A JP10103744A JP10374498A JPH11287860A JP H11287860 A JPH11287860 A JP H11287860A JP 10103744 A JP10103744 A JP 10103744A JP 10374498 A JP10374498 A JP 10374498A JP H11287860 A JPH11287860 A JP H11287860A
Authority
JP
Japan
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laser
light
unit
measurement
laser beam
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10103744A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuro Maruyama
哲朗 丸山
Osamu Mikami
修 三上
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11287860A publication Critical patent/JPH11287860A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser measuring apparatus, by which the position and the speed of an object to be measured can be measured simultaneously at low costs with a simple configuration. SOLUTION: In a laser measuring apparatus, a light emitting part 2 which emits laser light is provided, a laser-light driving part 8 in which the laser light radiated from the light emitting part 2 is divided into two beams of light and in which the two beams of light are crossed at a prescribed crossing angle is provided, a light receiving part 10 in which beams of reflected light obtained at a time when the respective beams of laser light divided in the laser-light dividing part 8 are reflected by an object 20 to be measured are received via the laser-light dividing part 8 and the light emitting part 2 is provided, and a frequency analyzing part 12 which analyzes the frequency of a beat waveform to be outputted from the light receiving part 10 and which discriminates the Doppler frequency of the beat waveform is provided. In addition, the laser measuring apparatus is provided with an object-stage judging part 14 which comprises an existence confirming means 16 which judges that the surface of the object to be measured exists in the crossing position of the beams of laser light at a time when a third Doppler frequency other than Doppler frequencies corresponding to the beams of reflected light by the two divided beams of laser light discriminated by the frequency analyzing part 12 appears.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ計測装置に
係り、特に、測定対象物の位置を計測するレーザ計測装
置に関する。本発明のレーザ計測装置は、好適には、空
間分解能と共に測定対象物の速度を計測するレーザ計測
装置に関する。また、流量測定装置や、振動数測定装置
などに好適に応用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser measuring device, and more particularly, to a laser measuring device for measuring a position of an object to be measured. The laser measurement device of the present invention preferably relates to a laser measurement device that measures the speed of a measurement target together with spatial resolution. Further, it is suitably applied to a flow rate measuring device, a frequency measuring device, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、非接触に測定対象物の速度を検出
する方法として、レーザドップラ速度計が用いられてき
た(例えば、特開平7−167956号公報)。この例
では、測定対象物で散乱される反射光からドップラ効果
による振動数変化分を検出して速度を求めている。従っ
て、散乱光を検出する素子において十分な光強度が得ら
れるなら、どの位置でも速度を計測することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a laser Doppler velocimeter has been used as a method for non-contactly detecting the speed of an object to be measured (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-167965). In this example, the speed is obtained by detecting the frequency change due to the Doppler effect from the reflected light scattered by the measurement object. Therefore, the velocity can be measured at any position if a sufficient light intensity is obtained in the element for detecting the scattered light.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、散乱光
が生じている位置、つまり測定対象の位置を特定するこ
とは難しい。ビームを測定点で集光し、その近辺でしか
散乱光強度が高くならないようにして、測定位置を絞る
方法も考えられるが、測定対象までの距離が遠くなる程
集光(散乱光強度の高さ)の奥行きは長くなってしま
う。したがって、測定可能な範囲が広がってしまうた
め、ドップラ周波数の得られた箇所を限定し難くなって
しまう。
However, it is difficult to specify the position where the scattered light is generated, that is, the position of the object to be measured. It is also possible to focus the beam at the measurement point and narrow the measurement position so that the scattered light intensity increases only in the vicinity. However, the longer the distance to the measurement target, the more the light is collected (the higher the scattered light intensity). Will be longer. Therefore, the measurable range is widened, and it is difficult to limit the location where the Doppler frequency is obtained.

【0004】[0004]

【発明の目的】本発明は、係る従来例の有する不都合を
改善し、特に、測定対象物の位置を判定することのでき
るレーザ計測装置を提供することを、その目的とする。
本発明はさらに、測定対象物の位置、速度を安価でかつ
簡易な構成で同時に測定することのできるレーザ計測装
置を提供することをも、その目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the disadvantages of the prior art and, in particular, to provide a laser measuring apparatus capable of determining the position of an object to be measured.
It is another object of the present invention to provide a laser measuring device capable of simultaneously measuring the position and speed of a measurement object with a low-cost and simple configuration.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、レ
ーザ光を発光する発光部と、この発光部から照射される
レーザ光を二分割すると共に所定の交差角度で当該2つ
のレーザ光を交差させるレーザ光分割部と、このレーザ
光分割部で分割された各レーザ光が測定対象物で反射し
た反射光をレーザ光分割部および発光部を介して受光す
る受光部と、この受光部から出力されるビート波形を周
波数分析すると共に当該ビート波形のドップラ周波数を
識別する周波数分析部とを備えている。しかも、周波数
分析部によって識別された二分割したそれぞれのレーザ
光の反射光に応じたドップラ周波数以外の第3のドップ
ラ周波数が現れた場合にレーザ光の交差位置に測定対象
物の表面が存在すると判定する対象状態判定部を備え
た、という構成を採っている。これにより前述した目的
を達成しようとするものである。
Therefore, according to the present invention, a light emitting section for emitting laser light, a laser light emitted from the light emitting section is divided into two parts, and the two laser lights are crossed at a predetermined crossing angle. A laser beam splitting unit, a light receiving unit that receives, via a laser beam splitting unit and a light emitting unit, reflected light of each laser beam split by the laser beam splitting unit and reflected by an object to be measured, and an output from the light receiving unit. And a frequency analysis unit for analyzing the frequency of the beat waveform and identifying the Doppler frequency of the beat waveform. Further, when a third Doppler frequency other than the Doppler frequency corresponding to the reflected light of each of the two divided laser lights identified by the frequency analysis unit appears, it is determined that the surface of the measurement object exists at the intersection of the laser lights. The configuration is such that a target state determination unit for determination is provided. This aims to achieve the above-mentioned object.

【0006】これは、レーザ光を分割して、測定対象物
に照射すると、一方のレーザビームの測定対象物表面で
の散乱光は当該一方のレーザの光路を介して発光部に至
り、他方のレーザビームの測定対象物表面での散乱光は
当該他方のレーザの光路を介して発光部に至る。そし
て、当該分割したレーザ光が測定対象物表面で重なる
と、一方のレーザ光の光路を介して他方のレーザ光によ
る散乱光が発光部に戻る。すると、発光部(レーザ共振
器)内では3種類のレーザ光が自己混合する。この現象
を利用して、対象状態判定部は、第3のドップラ周波数
が現れた場合に、レーザ光の交差位置に測定対象物の表
面が存在すると判定する。すると、測定対象物がある位
置に存在するか否かや、測定対象物の振動数などの計測
が可能となる。また、ドップラ周波数が2つ現れると、
レーザ光と測定対象物の方向とのなす角が不明であって
も、測定対象物の速度および方向を得ることができる。
そして、対象状態判定部が、測定対象物の位置と、この
測定対象物との速度とを同時に計測することが可能とな
る。すると、ある位置に存在する測定対象物の速度の計
測や、複数のレーザ計測装置を同時に併用して流体の状
態の計測が可能となる。さらに、レーザ光の交差角度を
変更させると共に変更した角度情報を出力する交差角度
変更手段を備えると、任意の位置の測定対象物の距離お
よび速度を計測できる。すると、例えば測定対象物の流
量の計測が可能となる。
[0006] This is because when a laser beam is split and radiated on a measurement object, the scattered light of one laser beam on the surface of the measurement object reaches the light emitting portion via the optical path of the one laser, and the other laser beam. The scattered light of the laser beam on the surface of the object to be measured reaches the light emitting section via the optical path of the other laser. Then, when the divided laser beams overlap on the surface of the measurement target, the scattered light of the other laser beam returns to the light emitting unit via the optical path of one laser beam. Then, the three types of laser light are self-mixed in the light emitting section (laser resonator). Utilizing this phenomenon, the target state determination unit determines that the surface of the measurement target exists at the intersection of the laser beams when the third Doppler frequency appears. Then, it is possible to measure whether or not the measurement target exists at a certain position, and measure the frequency of the measurement target. Also, when two Doppler frequencies appear,
Even if the angle between the laser light and the direction of the measurement target is unknown, the speed and direction of the measurement target can be obtained.
Then, the target state determination unit can simultaneously measure the position of the measurement target and the speed of the measurement target. Then, it becomes possible to measure the velocity of the measurement object existing at a certain position, and to measure the state of the fluid by simultaneously using a plurality of laser measurement devices. Furthermore, if the intersection angle changing means for changing the intersection angle of the laser beam and outputting the changed angle information is provided, it is possible to measure the distance and the speed of the measurement object at an arbitrary position. Then, for example, the flow rate of the measurement target can be measured.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。本実施形態によるレーザ計測装置
1は、レーザ光を発光する発光部2と、この発光部から
照射されるレーザ光5を二分割すると共に所定の交差角
Δθ度で当該2つのレーザ光5A,5Bを交差させるレ
ーザ光分割部8と、このレーザ光分割部8で分割された
各レーザ光5A,5Bが測定対象物20で反射した反射
光をレーザ光分割部8および発光部2を介して受光する
受光部10と、この受光部10から出力されるビート波
形を周波数分析すると共に当該ビート波形のドップラ周
波数を識別する周波数分析部12とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The laser measuring apparatus 1 according to the present embodiment divides the laser beam 5 emitted from the light emitting section 2 into two parts and the laser beam 5A, 5B at a predetermined intersection angle Δθ degree. A laser beam splitting unit 8 that intersects with each other, and receives, via the laser beam splitting unit 8 and the light emitting unit 2, the reflected light of each of the laser beams 5 </ b> A and 5 </ b> B reflected by the measurement target 20. And a frequency analysis unit 12 that analyzes the frequency of the beat waveform output from the light reception unit 10 and identifies the Doppler frequency of the beat waveform.

【0008】レーザ計測装置1はさらに、周波数分析部
12によって識別された二分割したそれぞれのレーザ光
の反射光に応じたドップラ周波数以外の第3のドップラ
周波数が現れた場合にレーザ光の交差位置に測定対象物
の表面が存在すると判定する存在確認手段16を有する
対象状態判定部14を備えた。
The laser measuring apparatus 1 further detects the intersection of the laser beams when a third Doppler frequency other than the Doppler frequency corresponding to the reflected light of each of the two divided laser beams identified by the frequency analyzer 12 appears. Provided with a target state determination unit 14 having presence confirmation means 16 for determining that the surface of the measurement target exists.

【0009】レーザ光分割部8は、発光部2から照射す
るレーザ光を二分割し、さらに測定対象物から反射した
レーザ光を同じルートを介して発光部2に反射させるも
のであれば良い。図1に示す例では、レーザ光の一部を
透過するハーフミラー4と、このハーフミラー4で透過
又は反射したレーザ光を測定対象物に反射させるミラー
6とを備える。レーザ光分割部8の構成はこれに限ら
ず、上記条件を満たす種々のビームスプリッタを用いる
ことができる。
The laser beam splitting unit 8 may be any unit as long as it divides the laser beam emitted from the light emitting unit 2 into two, and reflects the laser beam reflected from the object to be measured to the light emitting unit 2 through the same route. The example shown in FIG. 1 includes a half mirror 4 that transmits a part of the laser light, and a mirror 6 that reflects the laser light transmitted or reflected by the half mirror 4 to an object to be measured. The configuration of the laser beam splitting section 8 is not limited to this, and various beam splitters satisfying the above conditions can be used.

【0010】周波数分析部としては、例えばDSPを使
用することができる。この場合、フォトダイオードの出
力を増幅した後、デジタルデータに変換する。また、対
象状態判定部は、マイクロプロセッサおよびプログラム
とで実現することができる。周波数分析部および対象状
態判定部14は、その目的に応じて、特別な論理回路に
より実現してもよい。
As the frequency analysis unit, for example, a DSP can be used. In this case, the output of the photodiode is amplified and then converted to digital data. Further, the target state determination unit can be realized by a microprocessor and a program. The frequency analysis unit and the target state determination unit 14 may be realized by a special logic circuit according to the purpose.

【0011】図2はレーザ光が測定対象物20の表面で
交差した例を示す図で、図3はレーザ光の交差位置より
も手前に測定対象物20が存在する場合の例を示す図で
ある。図2に示すように、測定対象物20の表面でレー
ザ光が交差すると、図4に示すドップラ周波数f3が生
じる。図3に示す例では、ドップラ周波数f1およびf2
のみが発生する。交差するか否かは、図5に示す入射光
強度の高い範囲2aの長さに応じて定まる。すなわち、
対象状態判定部14が、「レーザ光の交差位置」に測定
対象物の表面が存在すると判定するというとき、この
「レーザ光の交差位置」は、図5に示す入射光強度の高
い範囲2a内をいう。位置測定の精度を向上させるため
には、図5(A)に示すように入射光強度の高い範囲を
短くすれば良く、一方、ある程度の範囲に測定対象物が
あるか否かを測定する場合には、図5(B)に示すよう
に入射光強度の高い範囲を長くするとよい。
FIG. 2 is a diagram showing an example in which the laser light intersects on the surface of the measurement object 20, and FIG. 3 is a diagram showing an example in which the measurement object 20 exists before the intersection position of the laser light. is there. As shown in FIG. 2, when the laser beam crosses the surface of the measurement target 20, a Doppler frequency f3 shown in FIG. 4 is generated. In the example shown in FIG. 3, the Doppler frequencies f1 and f2
Only happens. Whether or not they intersect is determined according to the length of the range 2a where the incident light intensity is high as shown in FIG. That is,
When the target state determination unit 14 determines that the surface of the measurement object exists at the “crossing position of the laser light”, the “crossing position of the laser light” is within the high incident light intensity range 2a shown in FIG. Say. In order to improve the accuracy of position measurement, it is only necessary to shorten the range where the intensity of incident light is high as shown in FIG. 5 (A). On the other hand, when measuring whether or not the object to be measured is within a certain range In this case, as shown in FIG. 5B, the range in which the intensity of the incident light is high may be increased.

【0012】この入射光強度の高い範囲内に測定対象物
20の表面が存在すると、図6に示すように、一方のレ
ーザ光(ビーム1)5Aの散乱光が当該一方のレーザ光
5Aの光路を介して受光部10へ戻る経路5A1と、他
方のレーザ光の同様な経路5B1の他、測定対象物で2
つのビームが交差している場合には第3の経路が存在す
る。すなわち、一方のレーザ光5Aの散乱光が他方のレ
ーザ光5Bの光路を介して受光部10へ戻る経路5A2
と、同様に他方のレーザ光5Bの散乱光が一方のレーザ
光の光路を介して受光部10へ戻る経路5B2とが生じ
る。
When the surface of the measuring object 20 exists within the range where the incident light intensity is high, as shown in FIG. 6, the scattered light of one laser beam (beam 1) 5A is changed to the optical path of the one laser beam 5A. 5A1 that returns to the light receiving unit 10 via the optical path, a similar path 5B1 of the other laser beam, and 2
If three beams intersect, a third path exists. That is, a path 5A2 in which the scattered light of one laser light 5A returns to the light receiving section 10 via the optical path of the other laser light 5B.
Similarly, a path 5B2 occurs in which the scattered light of the other laser light 5B returns to the light receiving unit 10 via the optical path of the one laser light.

【0013】測定対象物の表面で分割した2つのビーム
を交差させることにより、第3の経路5A2および5B
2を生じさせ、図4に示す第3のドップラ周波数f3を
得ることができる。この第3の経路および第3のドップ
ラ周波数は、測定対象物の表面でビームが交差している
場合にのみ生じる。このため、存在確認手段16は、こ
の第3のドップラ周波数の有無に応じて測定対象物が予
め定められた位置にあるか否かを判定する。
By intersecting the two split beams on the surface of the object to be measured, third paths 5A2 and 5B
2 to obtain the third Doppler frequency f3 shown in FIG. This third path and the third Doppler frequency only occur when the beams intersect at the surface of the measurement object. For this reason, the existence check unit 16 determines whether or not the measurement target is at a predetermined position according to the presence or absence of the third Doppler frequency.

【0014】また、特願平9−86087号に開示した
ように、レーザビームを交差させて2つのドップラ周波
数f1,f2を用いると、測定対象物の方向とレーザ光と
がなす角θ1,θ2とが不明であっても、この2つの角の
差(交差角)が判明していれば測定対象物の速度を求め
ることができる。速度を算出する実施形態では、対象状
態判定部14が、二分割したそれぞれのレーザ光の反射
光に応じたドップラ周波数f1,f2の値と、発光部2か
ら照射されるレーザ光5のレーザ波長λと、レーザ光分
割部によって分割された各レーザ光の交差予定角度Δθ
とに基づいて測定対象物の速度を算出する速度算出手段
18を備える。
As disclosed in Japanese Patent Application No. 9-86087, when two Doppler frequencies f1 and f2 are used by intersecting laser beams, angles θ1 and θ2 between the direction of the object to be measured and the laser beam are used. Even if it is not clear, if the difference (intersection angle) between these two angles is known, the speed of the object to be measured can be obtained. In the embodiment for calculating the speed, the target state determination unit 14 determines the values of the Doppler frequencies f1 and f2 according to the reflected light of each of the two divided laser beams, and the laser wavelength of the laser beam 5 emitted from the light emitting unit 2. and the expected intersection angle Δθ of each laser beam split by the laser beam splitting unit.
Speed calculating means 18 for calculating the speed of the measuring object based on the above.

【0015】レーザ光分割部が、2つのレーザ光を予め
定められた交差角度で交差させて測定対象物に2つのレ
ーザ光を照射し、それぞれの経路5A1,5B1で戻っ
たレーザ光は、発光部2にて各レーザ光の速度成分が混
合し、さらに発光時の成分と自己混合を起こす。この受
光部の出力(ビート波)を周波数分析すると、第1及び
第2のドップラ周波数f1,f2が観測される。
The laser beam splitter irradiates the object to be measured with two laser beams by crossing the two laser beams at a predetermined crossing angle, and the laser beams returned on the respective paths 5A1 and 5B1 emit light. The velocity component of each laser beam is mixed in the unit 2 and further self-mixes with the component at the time of light emission. When the output (beat wave) of the light receiving unit is subjected to frequency analysis, the first and second Doppler frequencies f1 and f2 are observed.

【0016】検出されるドップラ周波数をf1,f2、測
定対象物の表面とレーザ光とが成す角の角度をθ1,θ
2、測定対象物の速度をVとすると、速度Vは次式
(1)で表される。
The detected Doppler frequencies are f 1 and f 2, and the angles between the surface of the object to be measured and the laser beam are θ 1 and θ.
2. Assuming that the speed of the measurement object is V, the speed V is expressed by the following equation (1).

【0017】f1: 一方のレーザ光で検出したドップ
ラ周波数 f2: 他方のレーザ光で検出したドップラ周波数 V: 速度 θ1: 測定対象物の方向と一方のレーザ光とが成す角
の角度 θ2: 測定対象物の方向と他方のレーザ光とが成す角
の角度 Δθ: オフセット角度(交差角度) λ: レーザ光の波長
F1: Doppler frequency detected by one laser beam f2: Doppler frequency detected by the other laser beam V: speed θ1: angle between the direction of the object to be measured and one laser beam θ2: object to be measured Angle of the angle between the direction of the object and the other laser beam Δθ: Offset angle (crossing angle) λ: Wavelength of laser beam

【0018】[0018]

【数1】 (Equation 1)

【0019】速度算出手段18は、この式(1)に基づ
いて測定対象物の速度を算出する。測定対象物の表面で
レーザ光が交差する図2に示す状態のみならず、交差位
置の手前で存在する図3に示す状態であっても、速度の
算出を行うことができる。また、交差位置よりも先に存
在していてもよい。
The speed calculating means 18 calculates the speed of the object to be measured based on the equation (1). The speed can be calculated not only in the state shown in FIG. 2 where the laser light intersects on the surface of the measurement target object, but also in the state shown in FIG. 3 existing before the intersection position. Also, it may exist before the intersection position.

【0020】このような速度算出手段18を備えると、
存在位置確認手段16と有機的に結合し、測定対象物の
予め定められた位置での速度の算出や、速度を常に算出
しておき、さらに予め定められた位置を測定対象物が通
過する周期を計測することができる。
When such a speed calculating means 18 is provided,
It is organically coupled to the existence position confirming means 16 to calculate the speed of the measurement target at a predetermined position, always calculate the speed, and furthermore, the period at which the measurement target passes through the predetermined position. Can be measured.

【0021】上述した例では、交差角度Δθは予め定め
た値としたが、この交差角度を変更させるようにしても
よい。すると、レーザ光分割部8から測定対象物までの
距離が変化する。そして、距離を変化させながら第3の
ドップラ周波数の有無を確認すると、測定対象物までの
距離を計測することができる。このように測定対象物ま
での距離を測定するには、レーザ光分割部8が、レーザ
光の交差角度を変更させると共に変更した角度情報を出
力する交差角度変更手段(例えば、ミラー駆動部13)
を備える。そして、対象状態判定部14は、第3のドッ
プラ周波数が現れた時の角度情報に基づいて測定対象物
の表面までの距離を算出する距離算出手段24を備え
る。
In the above-described example, the intersection angle Δθ is a predetermined value. However, the intersection angle may be changed. Then, the distance from the laser beam splitting section 8 to the object to be measured changes. When the presence or absence of the third Doppler frequency is confirmed while changing the distance, the distance to the measurement target can be measured. In order to measure the distance to the object to be measured in this way, the laser beam splitting unit 8 changes the crossing angle of the laser beam and outputs the changed angle information (for example, the mirror driving unit 13).
Is provided. The target state determination unit 14 includes a distance calculation unit 24 that calculates a distance to the surface of the measurement target based on the angle information when the third Doppler frequency appears.

【0022】図1を再度参照すると、図1に示す例で
は、ミラー6の角度を変更させるミラー駆動部13を備
えている。このミラー6およびミラー駆動部13の具体
的な構成としては、例えばガルバノスキャナや、ポリゴ
ンミラーとステッピングモータなどを使用して、一定範
囲で繰り返しレーザ光を走査させる構成とするとよい。
交差角度Δθを変更させながら周波数分析12を行うこ
とで、ドップラ周波数f3が生じたときの交差角度Δθ
又はミラー6の角度情報に基づいて、測定対象物までの
距離を求めることができる。
Referring to FIG. 1 again, the example shown in FIG. 1 includes a mirror driving unit 13 for changing the angle of the mirror 6. As a specific configuration of the mirror 6 and the mirror driving unit 13, for example, a configuration in which a laser beam is repeatedly scanned in a certain range using a galvano scanner, a polygon mirror, and a stepping motor may be used.
By performing the frequency analysis 12 while changing the intersection angle Δθ, the intersection angle Δθ when the Doppler frequency f3 occurs
Alternatively, the distance to the measurement target can be obtained based on the angle information of the mirror 6.

【0023】すると、移動する測定対象物についてその
位置と速度とをミラーの走査周期で測定することができ
る。移動する測定対象物の位置と速度とが判明すると、
流量を計測したり、また、振動の状態を計測したりと、
その応用範囲が広がる。
Then, the position and speed of the moving measuring object can be measured in the mirror scanning cycle. Once the position and speed of the moving measuring object are known,
Measure the flow rate, and also measure the state of vibration,
Its application range expands.

【0024】[0024]

【実施例】自己混合型レーザ計測装置は、ドップラ周波
数を検出するための光学部分の構成が簡易であることか
ら、他の方式に比べ飛躍的にセンサヘッドを安価・小型
にできる。そして、図1に示す構成で、レーザビームを
二分割して交差させて測定すると、それぞれのビームに
対するドップラ周波数(f1,f2)のほかに、第3の周
波数(f3)が発生する。この第3の周波数f3は、被測
定対象上でビームが重なったときにのみ図4に示すごと
くf1とf2の間に生じる。これは、ビームが重なった位
置に被測定対象物が存在しているとき、一方のビームが
対象表面で散乱した光は、入射光路と異なるもう一方の
ビームの光路で共振器(レーザ素子)に帰還し、自己混
合した結果と考えられる。従って、被測定対象がビーム
の重なった位置になければf3が観測されない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a self-mixing type laser measuring device, the configuration of an optical part for detecting the Doppler frequency is simple, so that the sensor head can be dramatically reduced in cost and size as compared with other systems. Then, when the laser beam is divided into two and intersected by the configuration shown in FIG. 1, a third frequency (f3) is generated in addition to the Doppler frequencies (f1, f2) for each beam. This third frequency f3 occurs between f1 and f2 only when the beams overlap on the object to be measured, as shown in FIG. This is because when an object to be measured is present at the position where the beams overlap, the light scattered by one of the beams on the target surface passes through the optical path of the other beam different from the incident optical path to the resonator (laser element). It is thought that it returned and self-mixed. Therefore, if the object to be measured is not at the position where the beams overlap, f3 is not observed.

【0025】これを利用すると、多数のレーザ計測装置
を同時に併用した多点同時計測を安価に実現することが
できる。このため、流体の状態の計測や、動作中の立体
物の形状認識や、モータなどの動作の異常状態の計測
や、変位する測定対象物の量の計測などを安価でかつ精
度良く実現することができる。以下、代表的な実施例を
図面を参照して説明する。
By utilizing this, it is possible to realize inexpensive multipoint simultaneous measurement using a large number of laser measuring devices simultaneously. For this reason, it is possible to accurately and inexpensively measure the state of a fluid, recognize the shape of a three-dimensional object during operation, measure the abnormal state of operation of a motor or the like, and measure the amount of a displaced measurement object. Can be. Hereinafter, representative embodiments will be described with reference to the drawings.

【0026】〔速度分布計測〕f3が計測されたときの
みf1,f2を採用することで、レーザビームを二分割し
交差させた位置で生じている速度だけを選別することが
できる。すなわち、予め定めた位置で生じている測定対
象物の移動の速さのみを測定することができる。速度分
布を計測するこのときの回路構成を図7に示す。分割さ
れた光路を介して散乱光が入射する半導体レーザ2と、
そのレーザ光を光電変換するフォトダイオード10と、
このフォトダイオードの出力から、ビート波を検出する
ビート波検出回路11Aと、このビート波検出回路11
Aの出力を増幅する波形増幅回路11Bと、この波形増
幅回路11Bで増幅された波形を周波数分析する周波数
分析回路およびドップラ周波数を特定して当該周波数の
値算出する周波数算出回路12と、この周波数算出回路
12の出力に基づいて測定対象物の存在および速度を演
算する対象状態判定部としての演算処理回路14とを備
えている。
[Measurement of Velocity Distribution] By adopting f1 and f2 only when f3 is measured, it is possible to select only the velocity occurring at the position where the laser beam is divided into two and crossed. That is, it is possible to measure only the speed of the movement of the measurement target occurring at the predetermined position. FIG. 7 shows a circuit configuration for measuring the velocity distribution. A semiconductor laser 2 on which scattered light is incident via a split optical path;
A photodiode 10 for photoelectrically converting the laser light;
A beat wave detection circuit 11A for detecting a beat wave from the output of the photodiode;
A waveform amplifying circuit 11B for amplifying the output of A, a frequency analyzing circuit for frequency-analyzing the waveform amplified by the waveform amplifying circuit 11B, a frequency calculating circuit 12 for identifying the Doppler frequency and calculating the value of the frequency, An arithmetic processing circuit 14 is provided as a target state determination unit that calculates the presence and speed of the measurement target based on the output of the calculation circuit 12.

【0027】図8は速度分布を計測する対象の一例を示
す説明図である。ここでは、3つの荷送ラインのそれぞ
れの位置でレーザ光を交差させる第1の乃至第3のレー
ザ計測装置1A〜1Cを設置する。そして、それぞれの
ラインを移動する荷物10A〜20Cの速度をそれぞれ
のレーザ計測装置1A〜1Cで計測する。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of an object for measuring the velocity distribution. Here, first to third laser measuring devices 1A to 1C that intersect laser beams at respective positions of three transport lines are installed. Then, the speeds of the packages 10A to 20C moving on the respective lines are measured by the respective laser measuring devices 1A to 1C.

【0028】図9はこの場合の計測処理例を示すフロー
チャートである。まず、それぞれのレーザ計測装置を、
2つに分割したレーザビームの交差位置をそれぞれ着目
する荷送ラインの通過ポイントに合わせてセットする
(ステップS1)。そして、自己混合方式で発生したビ
ート波をフォトダイオードで検出し(ステップS2)、
増幅する(ステップS3)。
FIG. 9 is a flowchart showing an example of the measurement process in this case. First, each laser measurement device,
The intersection positions of the two divided laser beams are set in accordance with the passing points of the cargo line of interest (step S1). Then, the beat wave generated by the self-mixing method is detected by the photodiode (step S2),
Amplify (step S3).

【0029】次いで、増幅した検出信号を周波数分析し
てドップラ周波数を識別する。そして、ドップラ周波数
f1,f2から速度を算出する(ステップS5)。さら
に、第3のドップラ周波数f3が検出されているか否か
を判定する。第3のドップラ周波数f3が検出されてい
る場合には、ステップS5で算出した速度を測定対象物
の速度として出力する(ステップS7)。一方、第3の
周波数が検出されない場合には、予め定められた位置に
存在する測定対象物の速度ではないため、速度情報を出
力せずに処理をステップS2に戻す。これをレーザ計測
装置1A〜1Cそれぞれについて行うことで、図8に示
す各荷送ラインのそれぞれの速度を算出することができ
る。
Next, the amplified detection signal is subjected to frequency analysis to identify the Doppler frequency. Then, the speed is calculated from the Doppler frequencies f1 and f2 (step S5). Further, it is determined whether or not the third Doppler frequency f3 has been detected. If the third Doppler frequency f3 has been detected, the speed calculated in step S5 is output as the speed of the measurement target (step S7). On the other hand, if the third frequency is not detected, the process returns to step S2 without outputting speed information because the speed is not the speed of the measurement target existing at the predetermined position. By performing this for each of the laser measurement devices 1A to 1C, it is possible to calculate the speed of each of the shipping lines shown in FIG.

【0030】〔測定対象物の位置と速度の検出〕図10
に示すようにミラーを制御すると、ビームが交差するポ
イントを変化させることができる。対象物が測定ポイン
トになければ、f3が観測されないため、その時測定さ
れたf1,f2は採用しない。測定ポイントを変えてい
き、f3が観測されたときに、ミラー角度により測定ポ
イントの位置、そして、予め求めてあるビーム角度とf
1,f2とから速度を算出する。この場合、図11に示す
ように、図7に示す構成にミラー駆動部13を追加す
る。実施例としては、パイプの中を流れる砂などの流量
計測がある。交差ポイントまでの距離dは、図12に示
すように、ミラーの駆動角度θ3,θ4とに応じて変化す
る。
[Detection of Position and Speed of Measurement Object] FIG. 10
By controlling the mirror as shown in FIG. 7, the point at which the beams intersect can be changed. If the object is not at the measurement point, f3 is not observed, so that f1 and f2 measured at that time are not used. The measurement point was changed, and when f3 was observed, the position of the measurement point was determined by the mirror angle, and the beam angle and f
The speed is calculated from 1 and f2. In this case, as shown in FIG. 11, a mirror driving unit 13 is added to the configuration shown in FIG. As an example, there is a flow rate measurement of sand or the like flowing in a pipe. As shown in FIG. 12, the distance d to the intersection point changes according to the mirror drive angles θ3 and θ4.

【0031】図13に示すようにパイプ21の中を砂2
0が流れているとき、レーザー計測装置1をパイプの観
測窓22の上部に配置し、ミラーの角度を制御して測定
ポイントを変更する。そして、f3が得られ位置での速
度情報と距離情報とから、流量を算出する。このとき、
距離情報は砂の高さhとなる。このような流量の測定
は、パイプ21のみならず、暗渠などでもよい。
As shown in FIG.
When 0 flows, the laser measurement device 1 is placed above the observation window 22 of the pipe, and the angle of the mirror is controlled to change the measurement point. Then, the flow rate is calculated from the speed information and the distance information at the position where f3 is obtained. At this time,
The distance information is the height h of the sand. Such a flow rate measurement may be performed not only on the pipe 21 but also on a culvert.

【0032】この場合、図14に示すように、レーザ計
測装置1をセットし(ステップS11)、所定の処理
(ステップS2〜S5)を経て、ドップラ周波数f3が
検出されたか否かを確認する(ステップS6)。そし
て、ドップラ周波数f3が検出されない場合には、ミラ
ー角度を変更して(ステップS12)、処理をステップ
S2に戻す。一方、ドップラ周波数f3が検出された場
合には、ミラーの角度情報からビームの交差位置を把握
する(ステップS13)。続いて、ビームの交差位置に
基づいて測定対象物の高さを算出し、この高さと測定対
象物の即ととから流量を算出する(ステップS14)。
これにより、非接触で精度良く流量を計測することがで
きる。また、高さ情報と速さ情報を連続的に得ることが
できるため、流体の状態の遷移を分析することが可能と
なる。
In this case, as shown in FIG. 14, the laser measuring device 1 is set (step S11), and after a predetermined process (steps S2 to S5), it is confirmed whether or not the Doppler frequency f3 has been detected (step S11). Step S6). If the Doppler frequency f3 is not detected, the mirror angle is changed (Step S12), and the process returns to Step S2. On the other hand, when the Doppler frequency f3 is detected, the intersection position of the beam is grasped from the mirror angle information (step S13). Subsequently, the height of the object to be measured is calculated based on the intersection position of the beams, and the flow rate is calculated from the height and the position of the object to be measured (step S14).
Thus, the flow rate can be accurately measured without contact. In addition, since the height information and the speed information can be continuously obtained, it is possible to analyze the transition of the state of the fluid.

【0033】〔近接センサ〕図15に示すように、回転
物が移動して所定の位置に至った検出することができ
る。図16に示すように、まず、所定のポイントに2つ
のビームの交差位置をセットする(ステップS21)。
そして、回転体が所定のポイントに移動してきたとき、
回転物の表面で光は散乱し、f3が発生する。このと
き、f1,f2は特に必要とせず、f3のみを検出して回
転物が近接したことを判定する(ステップS22)。
[Proximity Sensor] As shown in FIG. 15, it is possible to detect that a rotating object has moved and reached a predetermined position. As shown in FIG. 16, first, an intersection position of two beams is set at a predetermined point (step S21).
Then, when the rotating body moves to a predetermined point,
Light is scattered on the surface of the rotating object to generate f3. At this time, f1 and f2 are not particularly required, and only f3 is detected to determine that the rotating object has approached (step S22).

【0034】〔位置センサ〕図17に示すように、レー
ザ加工機において焦点位置に加工対象物が位置したこと
をf3を観測することで検出することができる。レーザ
加工時、レーザが集光されている位置に対して囲う対象
の位置がずれると溶接・切断の精度が低下する。このた
め、2つのビームの交差点を囲うビームの最適位置にセ
ットし、f3を検出することで加工対象の位置がずれた
ことを検出する。非接触に、しかもビームが照査されて
いる位置を直接測定する方法は少ないため、このf3の
利用による位置ズレの検出は効果が大きい。そして、レ
ーザ溶接ではキーホールの状態によって溶接の精度が定
まるが、この分割したレーザ光で測定対象物の状態を計
測する場合には、測定対象物の速度を得ることができる
ため、キーホールで溶けた加工物の成分の速度を測定す
ることができる。溶接物によっては、キーホールの状態
が周期的に変化するものや、また一定となるものがある
ため、キーホール表面での被溶接物の速度情報を連続的
に得られると、溶接の良否をリアルタイムで測定するこ
とができる。
[Position Sensor] As shown in FIG. 17, it is possible to detect that the object to be processed is located at the focal position in the laser beam machine by observing f3. At the time of laser processing, if the position of the surrounding object is displaced from the position where the laser is focused, the accuracy of welding and cutting is reduced. For this reason, it is set to the optimum position of the beam surrounding the intersection of the two beams, and by detecting f3, it is detected that the position of the processing target has shifted. Since there are few methods for directly measuring the position where the beam is illuminated in a non-contact manner, the detection of the positional deviation by using this f3 is very effective. In laser welding, the accuracy of welding is determined by the state of the keyhole.However, when measuring the state of the object to be measured with the divided laser light, the speed of the object to be measured can be obtained. The speed of the components of the melted workpiece can be measured. Depending on the welding material, the state of the keyhole changes periodically or may be constant, so if the speed information of the workpiece on the keyhole surface can be obtained continuously, the quality of the welding can be determined. It can be measured in real time.

【0035】〔振動測定装置〕図18に本実施例による
レーザ計測装置1を使用して測定対象物の振動を計測す
る一例を示す。振動の計測の第1の例では、対象状態判
定部14が、第3のドップラ周波数が現れる時間間隔を
測定する機能を備える。レーザの交差位置を振動が開始
される前の初期位置にセットすると、この時間間隔は、
振動数・振動の周期を表す値となる。そして、自己混合
型レーザ計測装置は安価でかつ小型に実現できるため、
振動面の多点でそれぞれレーザ光が交差するようにセッ
トすると、測定対象物の振動の推移を観測することがで
きる。
[Vibration Measuring Apparatus] FIG. 18 shows an example of measuring the vibration of an object to be measured using the laser measuring apparatus 1 according to the present embodiment. In the first example of the vibration measurement, the target state determination unit 14 has a function of measuring a time interval at which the third Doppler frequency appears. If the laser crossover position is set to the initial position before the oscillation starts, this time interval becomes
The value indicates the frequency and the period of the vibration. And since the self-mixing type laser measurement device can be realized at low cost and small size,
When the laser light is set so as to intersect at multiple points on the vibration surface, the transition of the vibration of the measurement object can be observed.

【0036】振動の計測の第2の例では、測定対象物2
0の振動速度よりも高速にレーザ光を走査し、レーザ光
の交差位置を順次変化させながら測定対象物の変位の速
度を計測する。測定対象物の速度が計測されると、変位
量を算出することができる。この場合の処理例を図19
に示す。まず、2つに分割したレーザビームをミラーの
角度制御により振動体表面の任意のポイントで交差する
ようにセットする(ステップS31)。所定の処理を経
て(ステップS2〜S5)、ドップラ周波数f3が検出
されたか否かを確認する(ステップS6)。
In the second example of the vibration measurement, the measurement object 2
The laser beam is scanned at a speed higher than the vibration speed of 0, and the displacement speed of the measurement object is measured while sequentially changing the intersection position of the laser beam. When the speed of the measurement object is measured, the displacement amount can be calculated. FIG. 19 shows a processing example in this case.
Shown in First, the two divided laser beams are set so as to intersect at an arbitrary point on the surface of the vibrating body by controlling the angle of the mirror (step S31). After a predetermined process (steps S2 to S5), it is confirmed whether or not the Doppler frequency f3 has been detected (step S6).

【0037】ドップラ周波数f3が検出されない場合に
は、ミラー角度を変更して処理をステップS2に戻す
(ステップS32)。一方、ドップラ周波数f3が検出
された場合には、ミラーの角度情報に基づいて交差位置
を算出し(ステップS33)、当該交差位置での速度を
採用する。そして、測定対象物の速度と位置とから、振
動の状態を解析する。
If the Doppler frequency f3 is not detected, the mirror angle is changed and the process returns to step S2 (step S32). On the other hand, if the Doppler frequency f3 is detected, the intersection position is calculated based on the mirror angle information (step S33), and the speed at the intersection position is adopted. Then, the state of the vibration is analyzed from the speed and the position of the measurement object.

【0038】その他、立体物の形状の検査や、塗装の欠
陥の詳細検査や、移動する物体の移動および形状の計測
や、コンピュータなどへの情報の入力手段など、各種の
計測に応用することができる。上述した実施例では、測
定対象物の速度を算出してからドップラ周波数f3の有
無の確認をする例を示したが、ドップラ周波数f3の存
在を確認した場合にのみ測定対象物の速度を算出するよ
うにしてもよい。
In addition, the present invention can be applied to various measurements such as inspection of the shape of a three-dimensional object, detailed inspection of paint defects, measurement of the movement and shape of a moving object, and means for inputting information to a computer or the like. it can. In the above-described embodiment, an example has been described in which the presence or absence of the Doppler frequency f3 is checked after calculating the speed of the measurement target. However, the speed of the measurement target is calculated only when the presence of the Doppler frequency f3 is checked. You may do so.

【0039】上述したように本実施例によると、速度計
測と位置の検出とを同時に行うことができるため、複数
のセンサを用意する必要がない。そして、速度を計測し
た位置が判るため、流体の流れや渦の発生などを立体的
にその速度分布を解析することができる。また、立体的
に速度分布を測定するには、同時に多くの箇所の速度を
測定しなくてはならないが、自己混合方式は構成の簡易
性から安価で小型にできるため、数多くの箇所を測定す
る速度検出器として最適であり、この自己混合方式にお
いて場所を限定して測定することができる今回の方法は
多点速度計測を実現する上で非常に重要である。
As described above, according to the present embodiment, speed measurement and position detection can be performed simultaneously, so that it is not necessary to prepare a plurality of sensors. Since the position where the velocity is measured is known, the velocity distribution can be three-dimensionally analyzed for the flow of the fluid, the generation of the vortex, and the like. To measure the velocity distribution three-dimensionally, it is necessary to measure the velocity at many points at the same time. However, since the self-mixing method can be made inexpensive and small due to the simplicity of the configuration, it measures many points. This method, which is optimal as a speed detector and can measure at a limited location in this self-mixing method, is very important in realizing multipoint speed measurement.

【0040】本実施形態によって、平行ビームを用いた
速度計測が可能となる。自己混合方式において平行ビー
ムを用いると、広い範囲で入射光強度を一定に保てるた
め、測定個所までの距離を限定せずに使用することがで
きるが、この場合、どこの速度を計測しているのかが判
らない。この相反する要素のうち、測定場所の限定とい
う面が重用しされているため、ビームを収束光にして光
強度が高い場所でのみ反射光が得られる方法をとってい
る。従って、計測場所を変えていく時には焦点距離を調
整する必要があり、実現するのは難しい。
According to the present embodiment, speed measurement using a parallel beam becomes possible. When a parallel beam is used in the self-mixing method, the incident light intensity can be kept constant over a wide range, so that it can be used without limiting the distance to the measurement point, but in this case, where the speed is measured I don't know. Of these contradictory elements, since the surface of limiting the measurement location is heavily used, a method is used in which the beam is converged and reflected light is obtained only in a location where the light intensity is high. Therefore, it is necessary to adjust the focal length when changing the measurement location, which is difficult to achieve.

【0041】これに対し、本実施形態によると、平行ビ
ームを使って測定される速度の中から、f3を検出する
ことにより2つのビームが交差する場所での速度を選択
することができるため、焦点距離を調節する手間がな
く、レーザの照射位置を調節するミラーの角度を変えて
いくことにより、測定場所を変更することが可能とな
る。また、正確に位置を限定したいときには、光ファイ
バーを用いて場所を限定することもできる。
On the other hand, according to the present embodiment, the speed at the place where the two beams intersect can be selected from the speeds measured using the parallel beams by detecting f3. By changing the angle of the mirror for adjusting the irradiation position of the laser without changing the focal length, it is possible to change the measurement location. Further, when it is desired to limit the position accurately, the position can be limited by using an optical fiber.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、レーザ光を分割して測定対象物に
照射するため、当該分割したレーザ光が測定対象物表面
で重なると、一方のレーザ光の光路を介して他方のレー
ザ光による散乱光が発光部に戻り、すると、発光部内で
は3種類のレーザ光が自己混合し、この現象を利用する
と、対象状態判定部は、第3のドップラ周波数が現れた
場合に、レーザ光の交差位置に測定対象物の表面が存在
すると判定でき、これにより、自己混合型の安価で小型
な構成で測定対象物の位置を計測することができるとい
う従来にない優れたレーザ計測装置を提供することがで
きる。また、レーザ光を分割させる場合には、測定対象
物の方向とレーザ光とがなす角が不明であっても、交差
角度が明らかであれば測定対象物の速度を算出すること
ができ、上記測定対象物の位置の計測と合わせると、予
め定められた位置で移動する物体のみの速度を計測する
ことができ、すると、当該装置を多数使用することで、
流体な振動面などの多点での速度情報および位置情報を
得ることができるという従来にない優れたレーザ計測装
置を提供することができる。
The present invention is constructed and functions as described above. According to this, the laser beam is divided and irradiated on the object to be measured. The scattered light of the other laser light returns to the light emitting unit via the optical path of one laser light, and then the three types of laser light are self-mixed in the light emitting unit. When the Doppler frequency of 3 appears, it can be determined that the surface of the object to be measured exists at the intersection of the laser beams. This makes it possible to measure the position of the object to be measured with a self-mixing type inexpensive and compact configuration. It is possible to provide an unprecedented excellent laser measurement device that can be used. In the case of dividing the laser light, even if the angle between the direction of the measurement target and the laser light is unknown, if the intersection angle is clear, the speed of the measurement target can be calculated. When combined with the measurement of the position of the measurement target, it is possible to measure only the speed of the object that moves at a predetermined position, and by using a large number of the devices,
It is possible to provide an unprecedented excellent laser measurement device capable of obtaining velocity information and position information at multiple points such as a fluid vibration surface.

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

【図1】本発明の一実施形態の構成を示す説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】測定対象物の表面でレーザが交差した例を示す
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example in which lasers cross on the surface of a measurement target.

【図3】測定対象物の表面でレーザが交差していない例
を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example in which lasers do not intersect on the surface of a measurement object.

【図4】第3のドップラ周波数が現れた周波数スペクト
ルの一例を示すスペクトル図である。
FIG. 4 is a spectrum diagram showing an example of a frequency spectrum in which a third Doppler frequency appears.

【図5】入射強度の高い範囲を例示する説明図であり、
図5(A)は当該範囲が短い場合の例を示す図で、図5
(B)は当該範囲が長い場合の例を示す図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a range of high incident intensity;
FIG. 5A is a diagram showing an example where the range is short.
(B) is a diagram showing an example of a case where the range is long.

【図6】レーザ光の光路と反射光の戻り経路の関係を示
す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between an optical path of laser light and a return path of reflected light.

【図7】本実施例による制御系の構成を示すブロック図
である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a control system according to the present embodiment.

【図8】複数のラインを移動する測定対象物のそれぞれ
の速度を計測する例を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of measuring the speed of each of the measurement objects moving on a plurality of lines.

【図9】図8に示した測定対象物の速度を算出する処理
例を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a process for calculating the speed of the measurement target illustrated in FIG. 8;

【図10】図1に示したミラーを駆動してレーザ光の交
差位置を変化させる例を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example in which the mirror shown in FIG. 1 is driven to change the intersection position of a laser beam.

【図11】図10に示す構成に対応した制御系の構成を
示すブロック図である。
11 is a block diagram showing a configuration of a control system corresponding to the configuration shown in FIG.

【図12】図10に示す構成での交差ポイントまでの距
離dを定義する説明図である。
12 is an explanatory diagram that defines a distance d to an intersection point in the configuration shown in FIG. 10;

【図13】本実施例のレーザ計測装置を使用して流量を
計測する例を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of measuring a flow rate using the laser measuring device of the present embodiment.

【図14】図13に示す測定対象物の流量を算出する処
理の一例を示すフローチャートである。
14 is a flowchart illustrating an example of a process for calculating the flow rate of the measurement target illustrated in FIG.

【図15】本実施例のレーザ計測装置を使用して移動す
る測定対象物が所定位置に至ったか否かを計測する例を
示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating an example of measuring whether or not a moving measurement target has reached a predetermined position using the laser measurement device of the present embodiment.

【図16】図15に示す測定対象物の位置を計測する処
理の一例を示すフローチャートである。
16 is a flowchart illustrating an example of a process of measuring the position of the measurement target illustrated in FIG.

【図17】本実施例のレーザ計測装置を使用して溶接対
象物の位置を検査する例を示す説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating an example of inspecting the position of a welding target using the laser measurement device of the present embodiment.

【図18】本実施例のレーザ計測装置を使用して測定対
象物の振動を計測する例を示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating an example of measuring vibration of a measurement target using the laser measurement device of the present embodiment.

【図19】図18に示した振動計測の処理の一例を示す
フローチャートである。
FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of a vibration measurement process illustrated in FIG. 18;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 発光部(レーザダイオード) 4 ハーフミラー 6 ミラー 8 レーザ光分割部 10 受光部(フォトダイオード) 12 周波数分析部(例えば、DSP) 13 ミラー駆動部(例えば、モータ) 14 対象状態判定部(例えば、マイコン) Reference Signs List 2 light emitting unit (laser diode) 4 half mirror 6 mirror 8 laser beam splitting unit 10 light receiving unit (photodiode) 12 frequency analyzing unit (for example, DSP) 13 mirror driving unit (for example, motor) 14 target state determining unit (for example, Microcomputer)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光を発光する発光部と、この発光
部から照射されるレーザ光を二分割すると共に所定の交
差角度で当該2つのレーザ光を交差させるレーザ光分割
部と、このレーザ光分割部で分割された各レーザ光が測
定対象物で反射した反射光を前記レーザ光分割部および
発光部を介して受光する受光部と、この受光部から出力
されるビート波形を周波数分析すると共に当該ビート波
形のドップラ周波数を識別する周波数分析部とを備える
と共に、 前記周波数分析部によって識別された前記二分割したそ
れぞれのレーザ光の反射光に応じたドップラ周波数以外
の第3のドップラ周波数が現れた場合に前記レーザ光の
交差位置に測定対象物の表面が存在すると判定する対象
状態判定部を備えたことを特徴とするレーザ計測装置。
1. A light emitting section for emitting a laser beam, a laser beam splitting section for splitting a laser beam emitted from the light emitting section into two and intersecting the two laser beams at a predetermined crossing angle, and the laser beam A light receiving unit that receives, via the laser light splitting unit and the light emitting unit, reflected light of each laser beam split by the splitting unit and reflected by the object to be measured, and performs a frequency analysis on a beat waveform output from the light receiving unit. A frequency analysis unit for identifying a Doppler frequency of the beat waveform, and a third Doppler frequency other than the Doppler frequency corresponding to the reflected light of each of the two divided laser lights identified by the frequency analysis unit appears. And a target state determination unit that determines that the surface of the measurement object is present at the intersection of the laser beams when the laser light crosses.
【請求項2】 前記対象状態判定部は、前記二分割した
それぞれのレーザ光の反射光に応じたドップラ周波数の
値と、前記発光部から照射されるレーザ光のレーザ波長
と、前記レーザ光分割部によって分割された各レーザ光
の交差予定角度とに基づいて前記測定対象物の速度を算
出する速度算出手段を備えたことを特徴とする請求項1
記載のレーザ計測装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the target state determination unit is configured to determine a Doppler frequency value corresponding to the reflected light of each of the two divided laser lights, a laser wavelength of the laser light emitted from the light emitting unit, and the laser light division. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising a speed calculating unit configured to calculate a speed of the object to be measured based on a scheduled intersection angle of each laser beam divided by the unit.
The laser measuring device as described in the above.
【請求項3】 前記レーザ光分割部が、前記レーザ光の
交差角度を変更させると共に変更した角度情報を出力す
る交差角度変更手段を備え、 前記対象状態判定部は、前記第3のドップラ周波数が現
れた時の前記角度情報に基づいて前記測定対象物の表面
までの距離を算出する距離算出手段を備えたことを特徴
とする請求項2記載のレーザ計測装置。
3. The laser beam splitting unit further includes a crossing angle changing unit that changes a crossing angle of the laser beam and outputs changed angle information, wherein the target state determination unit determines that the third Doppler frequency is not higher than the third Doppler frequency. 3. The laser measurement apparatus according to claim 2, further comprising a distance calculation unit that calculates a distance to a surface of the measurement target based on the angle information when the measurement object appears.
【請求項4】 前記対象状態判定部は、前記距離算出手
段で算出された測定対象物までの距離と当該測定対象物
の速度とから当該測定対象物の流量を算出する流量算出
手段を備えたことを特徴とする請求項3記載のレーザ計
測手段。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the target state determination unit includes a flow rate calculating unit that calculates a flow rate of the measurement target from the distance to the measurement target calculated by the distance calculation unit and the speed of the measurement target. 4. The laser measuring means according to claim 3, wherein:
【請求項5】 前記対象状態判定部は、前記第3のドッ
プラ周波数が現れる時間間隔を測定する機能を備えたこ
とを特徴とする請求項1記載のレーザ計測装置。
5. The laser measurement apparatus according to claim 1, wherein the target state determination unit has a function of measuring a time interval at which the third Doppler frequency appears.
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