JPS60114704A - 線径などの測定方法 - Google Patents
線径などの測定方法Info
- Publication number
- JPS60114704A JPS60114704A JP22349783A JP22349783A JPS60114704A JP S60114704 A JPS60114704 A JP S60114704A JP 22349783 A JP22349783 A JP 22349783A JP 22349783 A JP22349783 A JP 22349783A JP S60114704 A JPS60114704 A JP S60114704A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image sensor
- measured
- output
- level
- shadow
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
- G01B11/10—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving
- G01B11/105—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving using photoelectric detection means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光源とイメージセンサとの間に被測定物を配
置して、イメージセンサに被測定物の陰影を投影し、そ
の陰影巾から被測定物の外形寸法などを測定するように
した非接触式の測定方法に関するものであり、特に走行
線状体のように走行中に振れたり揺れたりする被測定物
の外形寸法を測定するのに適するものである。
置して、イメージセンサに被測定物の陰影を投影し、そ
の陰影巾から被測定物の外形寸法などを測定するように
した非接触式の測定方法に関するものであり、特に走行
線状体のように走行中に振れたり揺れたりする被測定物
の外形寸法を測定するのに適するものである。
非接触式による走行線状体の線径測定は一般に光学的に
行なわれている。光学的方法にはアナログ式とデジタル
式とがあり、現在ではデジタル式が主となっている。
行なわれている。光学的方法にはアナログ式とデジタル
式とがあり、現在ではデジタル式が主となっている。
デジタル式にも光ビームを走査する方式と、受光側で走
査する一次元自己走査形撮像素子（イメージセンサ）を
使用する方式とがある。
査する一次元自己走査形撮像素子（イメージセンサ）を
使用する方式とがある。
光ビームを走査する基本的な測定原理は主にレーザ光を
使用する。これは、レーザ走査部により一定の早さで走
査を繰返すレーザ光束の中に被測定物を置き、被測定物
によって生じる影の長さを受光器で受け、電気的に処理
して計測を行うものである。
使用する。これは、レーザ走査部により一定の早さで走
査を繰返すレーザ光束の中に被測定物を置き、被測定物
によって生じる影の長さを受光器で受け、電気的に処理
して計測を行うものである。
イメージセンサ方式はイメージセンサ素子上にレンズ系
により被測定物を投影又は結像し、その明Ｉｎを検出し
て計測を行うものである。これに使用されるイメージセ
ンサ素子は光量を電気的に変換する素子が等間隔で一直
線−Ｌに並んだものであり、各素子からその入光量に比
例する電気信号が出力されるようにしである。
により被測定物を投影又は結像し、その明Ｉｎを検出し
て計測を行うものである。これに使用されるイメージセ
ンサ素子は光量を電気的に変換する素子が等間隔で一直
線−Ｌに並んだものであり、各素子からその入光量に比
例する電気信号が出力されるようにしである。
光ビーム方式のレーザ外径測定器は、分解能及び精度が
いずれも±ｌＩＬ以下であるが、装置全体が１１５Ｘ２
３０Ｘ５５０と大型であり、しかも３００〜６００万円
と高価であり、その上光源のＨｅ−Ｎｅレーザに寿命（
８０００Ｈ）があルタめ保守性がよくない。
いずれも±ｌＩＬ以下であるが、装置全体が１１５Ｘ２
３０Ｘ５５０と大型であり、しかも３００〜６００万円
と高価であり、その上光源のＨｅ−Ｎｅレーザに寿命（
８０００Ｈ）があルタめ保守性がよくない。
イメージセンサ方式は普通、受光部であるセンサ側だけ
が用意され、投光器と一体となったものはないため、使
用に当たっては被測定物への適正な照明やセンサのピン
ト調整が困難で、精度は照明の安定性に左右される。又
光源も含めた装置は大型となる。更に分解能を上げると
像を拡大すること〜なり、レンズの焦点深度が浅くなり
被測定物の位置が限定され、走行体の測定は困難となる
。
が用意され、投光器と一体となったものはないため、使
用に当たっては被測定物への適正な照明やセンサのピン
ト調整が困難で、精度は照明の安定性に左右される。又
光源も含めた装置は大型となる。更に分解能を上げると
像を拡大すること〜なり、レンズの焦点深度が浅くなり
被測定物の位置が限定され、走行体の測定は困難となる
。
本発明は上記二方式のうち、−次元自己操作形撮像素子
（イメージセンサ）を使用する測定方法であり、第１図
に示すように、光源ｌからの光を凸レンズ２により平行
光束にし、この平行光束中に被測定物３を置いて平行光
束を遮光し、これにより生ずる被測定物の陰影４をイメ
ージセンサ５に投影し、イメージセンサ５を陰影の巾方
向（図面の上下方向）に走査させて陰影巾を測定するよ
うにしたものである。
（イメージセンサ）を使用する測定方法であり、第１図
に示すように、光源ｌからの光を凸レンズ２により平行
光束にし、この平行光束中に被測定物３を置いて平行光
束を遮光し、これにより生ずる被測定物の陰影４をイメ
ージセンサ５に投影し、イメージセンサ５を陰影の巾方
向（図面の上下方向）に走査させて陰影巾を測定するよ
うにしたものである。
この場合、被測定物３が一定位置に静止していものであ
れば、被測定物３とイメージセンサ５との間の距離りは
常時一定であるため単に陰影巾を測定すればよいが、被
測定物３が走行線状体のように走行時に図面の左右方向
に振れたり揺れたりするものであると１両者間の間隔り
が常時変化する。そのため単に陰影１０を測定したので
は正確な線径測定はできない。
れば、被測定物３とイメージセンサ５との間の距離りは
常時一定であるため単に陰影巾を測定すればよいが、被
測定物３が走行線状体のように走行時に図面の左右方向
に振れたり揺れたりするものであると１両者間の間隔り
が常時変化する。そのため単に陰影１０を測定したので
は正確な線径測定はできない。
そこで本発明はこの難点を解消して正確な測定ができる
ようにすると共に従来のイメージセンサ方式の欠点を解
消して取扱いが簡単でしかも外乱に安定な測定ができる
ようにしたものである。
ようにすると共に従来のイメージセンサ方式の欠点を解
消して取扱いが簡単でしかも外乱に安定な測定ができる
ようにしたものである。
以下本発明を被測定物３が走行線状体である場合を一例
として図面に基すき詳細に説明する。
として図面に基すき詳細に説明する。
本発明では光源ｌを凸レンズ２の焦点ｆに置いて、同レ
ンズ２からの出射光が平行光束になるようにしてあり、
イメージセンサ５はイメージセンサ駆動器６により、被
測定物３の走行軸と垂直に交じわる方向（図面の上下方
向）に走査移動するようにしである。
ンズ２からの出射光が平行光束になるようにしてあり、
イメージセンサ５はイメージセンサ駆動器６により、被
測定物３の走行軸と垂直に交じわる方向（図面の上下方
向）に走査移動するようにしである。
・イメージセンサ５に投影される被測定物３の陰；杉４
は被測定物３の外径と等倍になる。この陰影４はその上
下方向両端ａ、ｂ（被測定物３の外周の１−下両端ａ、
ｂに対応）はやや明るく、中心部Ｏ（被測定物の（Ｄ方
向中央部０に対応）になるほど暗くなる。従ってこの陰
影４の巾方向にイメージセンサ５を走査させると検出出
力Ｌ１ ｅｌのピーク値の包絡線は第２図に実線Ａで示
すようになる。即ち陰にならない明光部７の出力レベル
は高く、陰影４の両端ａ、ｂから中心０に向けて次第に
出力レベルが低くなる。これはフレネルの回折による現
象である。
は被測定物３の外径と等倍になる。この陰影４はその上
下方向両端ａ、ｂ（被測定物３の外周の１−下両端ａ、
ｂに対応）はやや明るく、中心部Ｏ（被測定物の（Ｄ方
向中央部０に対応）になるほど暗くなる。従ってこの陰
影４の巾方向にイメージセンサ５を走査させると検出出
力Ｌ１ ｅｌのピーク値の包絡線は第２図に実線Ａで示
すようになる。即ち陰にならない明光部７の出力レベル
は高く、陰影４の両端ａ、ｂから中心０に向けて次第に
出力レベルが低くなる。これはフレネルの回折による現
象である。
第２図の包絡線Ａは被測定物３とイメージセンサ５との
間の距離がＬｌの場合の出力であるが、被測定物３がイ
メージセンサ５から離れて距離がＬｌとなると、陰影４
′の巾がり、の場合よりも広くなるため、イメージセン
サ５の検出出力Ｌ２ ｅ、のピーク値の包絡線は第２図
の鎖線Ｂのようになる。この包絡線Ｂの傾斜は包絡線Ａ
の傾斜より緩くなる。即ち陰影の両端ａ、ｂ間の間隔が
長くなる。
間の距離がＬｌの場合の出力であるが、被測定物３がイ
メージセンサ５から離れて距離がＬｌとなると、陰影４
′の巾がり、の場合よりも広くなるため、イメージセン
サ５の検出出力Ｌ２ ｅ、のピーク値の包絡線は第２図
の鎖線Ｂのようになる。この包絡線Ｂの傾斜は包絡線Ａ
の傾斜より緩くなる。即ち陰影の両端ａ、ｂ間の間隔が
長くなる。
逆に被測定物３がイメージセンサ５に近づくとＬｌの場
合と逆に傾斜が急になる。即ち陰影の両端ａ、ｂ間の間
隔が短かくなる。
合と逆に傾斜が急になる。即ち陰影の両端ａ、ｂ間の間
隔が短かくなる。
従って被測定物３が走行時に図面の左右方向に振れる走
行線状体の場合は、線径が変化しないにも拘らず陰影巾
が走行線状体の変化に応じて変化するため、このままで
は線径変化を正確に検出することが出来ない。
行線状体の場合は、線径が変化しないにも拘らず陰影巾
が走行線状体の変化に応じて変化するため、このままで
は線径変化を正確に検出することが出来ない。
そこで本発明ではこの問題点を解決するため次の点に着
目した。
目した。
ｌ記のように線径が変化しないにも拘らず陰影１＋］が
変化する状態であっても、明光部７の出力レベルＥ２が
一定であれば、第２図のように二つの包絡線Ａ、Ｂの交
点ｐのレベルＥ、は常時一定である。このことは、明光
部７の出力レベルＥｚが一定であれば二つの包ｆＴｆＩ
線Ａ、Ｂの交点ｐのレベルＥ１は、被測定物３とイメー
ジセンサ５との間の距＃Ｌが変化しても常時一定である
ということにほかならない。
変化する状態であっても、明光部７の出力レベルＥ２が
一定であれば、第２図のように二つの包絡線Ａ、Ｂの交
点ｐのレベルＥ、は常時一定である。このことは、明光
部７の出力レベルＥｚが一定であれば二つの包ｆＴｆＩ
線Ａ、Ｂの交点ｐのレベルＥ１は、被測定物３とイメー
ジセンサ５との間の距＃Ｌが変化しても常時一定である
ということにほかならない。
従ってこのレベルＥ１における陰影１ｔＪ（ｐ −ｐ間
）と実際の線径との関係を予めめておけば、レベルＥ１
における陰影１ｆ］（ｐ−ｐ間）を測定することにより
距＃Ｌの変化（走行線状体の振れ）に関係なく線径を検
出することができる。
）と実際の線径との関係を予めめておけば、レベルＥ１
における陰影１ｆ］（ｐ−ｐ間）を測定することにより
距＃Ｌの変化（走行線状体の振れ）に関係なく線径を検
出することができる。
この場合線径が大きくなればイメージセンサ５の検出出
力の包絡線は第３図ＣのようになってレベルＥ、におけ
る陰影１１１（ｐ−ｐ間）が広くなり、逆に線径が細く
なれば包絡線は同図りのようになってレベルＥ１におけ
る陰影巾（ｃ−ｄ間）が狭くなる。
力の包絡線は第３図ＣのようになってレベルＥ、におけ
る陰影１１１（ｐ−ｐ間）が広くなり、逆に線径が細く
なれば包絡線は同図りのようになってレベルＥ１におけ
る陰影巾（ｃ−ｄ間）が狭くなる。
ちなみに、明光部７のレベルが変化すると、同じ線径の
場合でも包絡線が変化する。たとえば明光部のレベルが
上ると第４図に示すように包絡線ＡがＡ１のようにり、
包絡線ＢがＢ１のようになるため、包絡線ＡとＢの交点
ｐのレベルＥ１が包絡線Ａ１とＢ１の交点ｑのレベルＥ
４に変化してしまう、このため明光部７のレベルが変化
するとその変化につれてレベルＥ、も変化してしまい、
走行線状体の振れや揺れに影響されることなく線径測定
を行なうことはできない。
場合でも包絡線が変化する。たとえば明光部のレベルが
上ると第４図に示すように包絡線ＡがＡ１のようにり、
包絡線ＢがＢ１のようになるため、包絡線ＡとＢの交点
ｐのレベルＥ１が包絡線Ａ１とＢ１の交点ｑのレベルＥ
４に変化してしまう、このため明光部７のレベルが変化
するとその変化につれてレベルＥ、も変化してしまい、
走行線状体の振れや揺れに影響されることなく線径測定
を行なうことはできない。
そこで本発明では明光部のレベルを一定にするため光源
の出力が自動的に一定になるようにすると共に、被測定
物３とイメージセンサ５との間の距離りが変化しても常
時一定である検出レベルＥｌを予めめて、そのレベルＥ
１における陰影１１］をイメージセンサ５により検出す
るようにしである。
の出力が自動的に一定になるようにすると共に、被測定
物３とイメージセンサ５との間の距離りが変化しても常
時一定である検出レベルＥｌを予めめて、そのレベルＥ
１における陰影１１］をイメージセンサ５により検出す
るようにしである。
明光部のレベルを一定にするため本発明ではイメージセ
ンサ５の検出出力を増幅器８に入カレ、その出力ｅをピ
ーク検出器９に入力してイメージセンサ５の出力ｅ１の
ピーク値を保持させる。検出器９かも出力されるピーク
値は誤差増幅器１０で基準電圧Ｅ２と比較され、差分が
増幅されて差出力ｅ３が出力される。光源駆動器１１は
ｅ３に比例した出力で光源を駆動する。この制御系によ
りイメージセンサ５の明光部の出力はｅ２＝Ｅ２に制御
されて常時一定となる。
ンサ５の検出出力を増幅器８に入カレ、その出力ｅをピ
ーク検出器９に入力してイメージセンサ５の出力ｅ１の
ピーク値を保持させる。検出器９かも出力されるピーク
値は誤差増幅器１０で基準電圧Ｅ２と比較され、差分が
増幅されて差出力ｅ３が出力される。光源駆動器１１は
ｅ３に比例した出力で光源を駆動する。この制御系によ
りイメージセンサ５の明光部の出力はｅ２＝Ｅ２に制御
されて常時一定となる。
第１図の汚れ検出器１２は、制御量ｅ３が設定イｆｉ
Ｅ ］を超過した場合に警報及び出力体１３から警報と
かその他が出力される。この出力は光源の劣化、光学部
の汚れ、或は光路遮断等の原因により光りが低下した場
合に出る。
Ｅ ］を超過した場合に警報及び出力体１３から警報と
かその他が出力される。この出力は光源の劣化、光学部
の汚れ、或は光路遮断等の原因により光りが低下した場
合に出る。
イメージセンサ５の検出出力はレベル検出器１４に入れ
、これをイメージセンサ５の分解能で分割された出力パ
ルス数で計測し、カウンター１５でイメージセンサ５の
１走査毎にパルス数を積算して表示及び出力体１６から
出力する。
、これをイメージセンサ５の分解能で分割された出力パ
ルス数で計測し、カウンター１５でイメージセンサ５の
１走査毎にパルス数を積算して表示及び出力体１６から
出力する。
この場合の線径Ｊｌｌｌ装定の分解能はイメージセンサ
５の分解能により決まる。
５の分解能により決まる。
第５図に示すように、焦点距離ｆ２の拡大用凹レンズ１
７をイメージセンサ５の前面に配し、その間の距離をＸ
とすれば、陰影１１１は１＋Ｘ／ｆｚとなり、分解能も
１”＋Ｘ／ｆ２倍となる。この光学系を使用した場合も
検出レベルＥ１は存在し、被測定物３とイメージセンサ
５との間の距離りの変化に関係なく高分解能の線径測定
が出来る。
７をイメージセンサ５の前面に配し、その間の距離をＸ
とすれば、陰影１１１は１＋Ｘ／ｆｚとなり、分解能も
１”＋Ｘ／ｆ２倍となる。この光学系を使用した場合も
検出レベルＥ１は存在し、被測定物３とイメージセンサ
５との間の距離りの変化に関係なく高分解能の線径測定
が出来る。
本発明は以上のように、単に測定対象３の陰影巾を測定
するというものではなく、明光部７のレベルＥ２を一定
にして、測定対象３とメージセンサ５との間の距離が変
化しても一定であるレベルをＥｌをめ、そのレベルＥ、
における陰影巾を測定するようにしたものであるため、
以下のような各種効果がある。
するというものではなく、明光部７のレベルＥ２を一定
にして、測定対象３とメージセンサ５との間の距離が変
化しても一定であるレベルをＥｌをめ、そのレベルＥ、
における陰影巾を測定するようにしたものであるため、
以下のような各種効果がある。
（イ）ピント合せの必要がないため被測定物３がイメー
ジセンサに近づいたり、それから離れたりしても正確な
線径測定が可能となり、従って移動範囲の大きい被測定
物の寸法測定に適する。
ジセンサに近づいたり、それから離れたりしても正確な
線径測定が可能となり、従って移動範囲の大きい被測定
物の寸法測定に適する。
（ロ）結像する必要がないためレンズが安価となる。
（ハ）光源１からイメージセンサ５までの距離が短かく
てもよいため光源を含めた装置全体を小型化することが
できる。
てもよいため光源を含めた装置全体を小型化することが
できる。
（ニ）明光部７のレベルを一定にするようにしであるた
め外乱に対して安定し、高精度の検出を行うことができ
る。
め外乱に対して安定し、高精度の検出を行うことができ
る。
第１図は本発明の説明図、第２図〜第４図は本発明の測
定説明図、第５図は本発明を実施する装置の一例を示す
説明図である。 ｌは光源 ３は被測定物 ４は陰影 ５はイメージセンサ
定説明図、第５図は本発明を実施する装置の一例を示す
説明図である。 ｌは光源 ３は被測定物 ４は陰影 ５はイメージセンサ
Claims (3)
- （１）光源とイメージセンサとの間に被測定物を配置し
、この被測定物の陰影の巾をイメージセンサにより検出
して被１１１１定物の線径などを測定するようにした測
定方法において、陰影にならない明光部のイメージセン
サ出力が一定となるよう光源の出力を制御すると共に′
、被測定物とイメージセンサ間の距離が変化しても陰影
ｌ］が一定であるイメージセンサ出力レベルにおける陰
影巾から被測定物の線径などを測定するようにしたこと
を特徴とする線径などの測定方法。 - （２）光源からの光を平行光束にし、この平行光束中に
被測定物を配置するようにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の線径などの測定力法 - （３）被測定物の陰影巾を凹レンズにより拡大してイメ
ージセンサに投影するようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の線径などの測定方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22349783A JPS60114704A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 線径などの測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22349783A JPS60114704A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 線径などの測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60114704A true JPS60114704A (ja) | 1985-06-21 |
Family
ID=16799064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22349783A Pending JPS60114704A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 線径などの測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60114704A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03274403A (ja) * | 1990-03-24 | 1991-12-05 | Omron Corp | 物体外形読取装置 |
| WO1999036746A1 (en) * | 1998-01-14 | 1999-07-22 | Rieter Elitex A.S. | A method of determining the thickness and/or the homogeneity of a moving linear textile formation and a device for carrying out the method |
-
1983
- 1983-11-28 JP JP22349783A patent/JPS60114704A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03274403A (ja) * | 1990-03-24 | 1991-12-05 | Omron Corp | 物体外形読取装置 |
| WO1999036746A1 (en) * | 1998-01-14 | 1999-07-22 | Rieter Elitex A.S. | A method of determining the thickness and/or the homogeneity of a moving linear textile formation and a device for carrying out the method |
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