JPS60144606A - 位置測定装置 - Google Patents

位置測定装置

Info

Publication number
JPS60144606A
JPS60144606A JP32184A JP32184A JPS60144606A JP S60144606 A JPS60144606 A JP S60144606A JP 32184 A JP32184 A JP 32184A JP 32184 A JP32184 A JP 32184A JP S60144606 A JPS60144606 A JP S60144606A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measurement
image sensor
laser light
laser beam
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32184A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakazu Hayashi
正和 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP32184A priority Critical patent/JPS60144606A/ja
Publication of JPS60144606A publication Critical patent/JPS60144606A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/28Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication
    • G01D5/30Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication the beams of light being detected by photocells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、被測定物の位置を非接触、に測定する装置に
おいて、被測定物の位動とその測定面の傾きを同時に測
定する位置測定装置に関する。
(発明の技術的背景とその問題点〕 一般に、従来より実施されている位置測定装置は1g1
図に示すように測定点(1)の空間座標における3次元
位置の測定を目的としていて、レーザ光(2)を測定点
(1)に照射したときの散乱光りを利用している。しか
し、被測定物が位置している測定面(3)の傾きについ
ては同時測定ができないようになっている。とりわけ、
傾きの測定については。
被測定物の形状を測定した後、形状データによって傾き
を算出せねばならず、すこぶる非能率的である。
ところで、各種の製造ラインにおいては1組立てられた
被検査体の特定部位の位置と傾きを同時に計測する必要
がしばしば生じる。しかしながら。
位置と傾きを別個に測定する従来の方法は、検査能率及
び検査精度が著しく低い欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は、上記事情を参酌してなされたもので。
測定対象の位置と傾きを同時に測定することのできる位
置測定装置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
測定面からのレーザ正反射光を受光する傾き測定部及び
レーザ乱反射光を受光する変位量測定部を設け、これら
傾き測定部及び変位量測定部における基準面と実際の測
定面とでの受光位置の変動距離をめ請求めた変動距離に
基づいて測定面の基準面に対する傾き及び変位量を演算
するようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下1本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。
本実施例の位置測定装置は、第2図及び第3図に示すよ
うに、レーザ光を被測定物(4)に投射する投光部(5
)と、被測定物(4)表面からの正反射レーザ光を受光
する第1の受光部(6)と、同じく乱反射レーザ光を受
光する第2の受光部(力と、これら第1及び第2の受光
部(6) 、 (71が電気的に接続された演算処理部
(8)と、この演算処理部(8)に通気的に接続され演
算結果を表示するための表示部(9)とから構成されて
いる。しかして、上記投光部(5)は、被測定物(4)
に向ってレーザ光αOを出光するレーザ発振器からなっ
ている。また、第1の受光部(6)は、レーザ光a(2
)の光路上に配設された半透鏡αυと、この半透鏡aυ
に近接して設けられ受光位置を示す電気信号を出力する
イメージセンサ(1zとからなっている。上記半透鏡α
υは、被測定物(4)からの正反射レーザ光Q3を、レ
ーザ光(11の光路に対して交差する横向き方向に反射
するように、傾斜して設けられている。また、イメージ
センサaっは1例えばCCD(Charye Coup
led Devlce)などの1次元イメージセンナか
らなるもので、レーザ光a1の光路に平行な方向の半透
鏡αυにて反射した正反射レーザ光03)の位置測定が
できるように配設されている。一方。
第2の受光部(力は、被測定物(4)からの乱反射レー
ザ光α荀を集光するためのレンズからなる光学系09と
、この光学系t1つにより集光された乱反射レーザ光I
を受光して受光位置を示す電気信号を出力するイメージ
センサa!とからなっている。このイメージセンサαe
は、例えばCODなどの1次元イメージセンサからなっ
ている。そうして、イメージセンサt161の1次元位
置測定方向は、光学系(151の光軸及、びレーザ光Q
tlの光路を含む面内にあり、かつレーザ光OLI+の
光路と交差する。ように設定されている。
また、光学系09の焦点距離fは、レーザ光(HIの反
射位置Pの実像が、イメージセンサ061上の位置SP
にて結像されるように設牢されている。つまり、いわゆ
るシャインプルーグ(8cheimpflug)条件を
満足するように、第2の受光部(7)が設けられている
。。つぎに、演算処理部(81は、イメージセンサ02
゜・1υに各別に接続されたアナログ−ディジタル(A
/D)変換器07)、鰻と、これらA/D変換器+17
1.(181の出力側に電気的に接続された入出力イン
ターフェイスu9と、この入出力インターフェイスの出
力側jに接続された記憶、演算機能を有するマイクロコ
ンピュータαIと、このマイクロコンピュータいに接続
された入出力インターフェイスCυとからなっている。
さらに1表示部(9)は、入出力インターフェイスQυ
の出力側に接続され冬例えばCRT (Cathode
Ray Tube )などからなっている。
つぎに、上記構成の位置測定装置の作動について述べる
まず、投光部(5)よシ被測定物(4)に向ってレーザ
先部を投射する。すると、このレーザ光四は、半透鏡α
Dの位置Hを経由して被測定物(4)の測定基準となる
測定面(2zの位置Pに達する。その結果、この測定面
@にては、レーザ光U■は、正反射し、−ザ光0及び乱
反射レーザ光04として反射する。上記正反射レーザ光
Cl5)は、半透鏡0υを介して、イメージセンサα2
の位置SAにて受光される1、このときの正反射レーザ
光03の光路長P−H−8Aを1とする。
つぎに、測定面(2渇が変位量dだけ平行移動するとと
本に、角度θ傾斜して測定面Ciとなった場合。
レーザ光0〔は、位置P1にて反射する。この場合の正
反射レーザ光αQは、半透@!aυの位置H,にて方向
転換し、イメージセンサaりの位置SA、にて受光さ角
度θだけ傾斜しているので1反射光P、 −Hlは。
反射光P−Hに対して角度2θ傾斜している。したがっ
て、イメージセンサ(12上の位置SA、は、位置8A
から距離yだけ離間している。この距離yと、変位量d
及び光路長1との間には1次式[F]の関係が成立する
y == (d +L ) tan 2θ −= (D
したがって、この弐〇〕より、傾斜角θを次式■で示す
ようにめることができる。
この式■は、光路長1さえあらかじめめておけば、後述
する変位量dの算出結果及びイメージセンサαりにおけ
る距離yの測定結果に基づいて、傾斜角θを算出できる
ことを示している。さらに。
変位量dが、光路長五に比して十分小さく、かつ傾斜角
θも小さい場合には、次の近似式■が成立する。
yγ2θJ(ただし、d<<J、、θ≧O) ・・・■
この式■は、光路長1さえあらかじめめておけば、変位
量dに無関係にイメージセンサaりにおける距離yの測
定結果に基づいて、傾斜角θを算出できることを示して
いる。
一方、乱反射し−ザ光Iは、光学系05によね。
測定面(2擾上のレーザ光叫のビームスポット位置Pの
実像が、イメージセンサaQ上の位置SPに実像として
結像するように、イメージセンサaF5上に集光される
。ついで、前記測定面(2湯上におけるレーザ党員のビ
ームスポット位置 Plは、イメージセンナαe上の位
置5PIKて結像する。ここで、光学系αつの中心位置
をC1かつレーザ光(1(至)の光路とイメージセンサ
(lE9の1次元位置測定方向との交点をDとし、距離
5P−Cをり、距離P−Cをt、距離8P、−Cth、
、距離P、−Cをtar距離8P−Dをm。
距離D−Pをn、距離5P−8P、をX、線分5P−D
と線分C−Dとのなす角度をα、線分C−Dと線分P−
Dとのなす角度をβとすると(第4図参照)。
次式の、■、■が成り立つ。
ただし、fは、前記光学革a9の焦点距離、dは。
前記測定面@の測定面Qりに対する変位量である。
これら式■、■、■よシ、変位量次式のを得ることこの
式のは、ちらかじめ角変α、β及び距#m。
n、fをめておけば、イメージセンサaeによる距離X
の測定結果に基づいて、変位量dを算出することができ
るということを示している。
かくて、あらかじめイメージセ/す0から出力されたi
n++定基準となる位置SAを示す電気信号をA/D変
換器(1カにてA/D変換した後、ディジタルデータT
。Iとしてマイクロコンピータ(至)にて記憶させてお
く。同様に、イメージセンサlieから出力された測定
基準となる位置SPを示す電気信号をA/D変換器(2
)にてA/D変換した後、マイクロコンビ諷−タ(2)
にてディジタルデータT。、として記憶させておく。さ
らに、前記角度α、β、距離m、n。
焦点距離f及び光路長1もあらかじめ測定してマイクロ
コンピータ翰に記憶させておく。iた。
マイクロコンピュータ働は1式■、■、のの演算フログ
ラムを格納しておく。ついで、実際に測定面@の傾斜角
θ及び変位量dを測定する場合には。
イメージセンサaa、isから出力された位@ 8A、
 。
SPlを示す電気信号をそれぞれA/D変換器(tel
、(181にてA/D変換シ、マイクロコンピュータ(
2)にてディジタルデータT。1’ * T02として
、いったん記憶させる。ついで、このマイクロコンピュ
ータ(2Inにては、ディジタルデータT。I + T
1)l’+ TOf + TO!’より、距離x、yを
演算する。さらに、これらめられた距離x、yに基づい
て、前記式■、■、■を用いることKよ抄、傾斜角θ及
び変位idを演η、する。しかして、演算結果は、直ち
に表示部(9)にて表示される。
このように1本実施例の位置測定装信、は、被測定物の
測定部分がビームスポット径の大きさの範囲で近似的に
平面であり、かつ測定面上にて正反射光及び乱反射光を
発するものであれば、基準面に対するその傾きと変位置
を同時に、能率的かつ高精度で測定できる。
なお、上記実織例においては、第1の受光部(6)に1
次元イメージセンサを用いる場合について述べている。
しかし、一般に測定面(26の基準測定面@からの傾き
は、第2図における紙面における傾斜角θXと、この紙
面に垂直な紙面における傾斜角θyによって規定される
。よって、このような場合には、1次元イメージセンサ
の代りに、2次元イメージセンナを用することにより二
つの傾斜角θX。
θyを算出して、正確な傾きをめることができる、さら
に、イメージセンサとしては、前記CCDに限ることな
(、ITV(工業用テレビジラン)カメラ。
P8D (Pos口ion 5ensitive 1)
etector ;半導体装置検出器(直線的に移動す
る光スポットの位置を連続した電気信号として出力))
等を利用してもよい。
〔発明の効果〕
本発明の位置測定装置は、被測定物の測定面の基準面か
らの変位量及び傾斜角を同時に、高能率かつ高精度で測
定することができる。したがって。
本装置を組立工程の検査装置として導入した場合。
生産合理化に寄与するとζろ大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の位置測定方法を説明するための図、第2
図及び第3図は本発明の一実施例の位置測定装置の構成
を示す図、第4図はシャインプルーグ条件の説明図であ
る。 (5)二投光部。 (6):第1の受光部(傾き測定部)。 (7):第2の受光部(変位量測定部)。 (8):演算処理部。 代理人 弁理士 則近憲佑 (ほか1名)第1i0 第3図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 測定面にレーザ光を投射する投射部と、上記測定面にお
    ける上記レーザ光の正反射光を受光してこの受光位置を
    示す部気信号を出力する傾き測定部と、上記泪:j定面
    における上記レーザ光の乱反射光を受光してこの受光位
    置を示す電気信号を出力する変位量測定部と、上記傾き
    測定部及び−ヒ記変位胛:測定部に電気的に接続され上
    記各受光位置の基準位16刀\らの変動量に基づいて上
    記基準位置に対応する基準面に対する上記測定面の傾き
    及び変位量を算出する演算処理部とを具備することを特
    徴とする位置測定装置。
JP32184A 1984-01-06 1984-01-06 位置測定装置 Pending JPS60144606A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32184A JPS60144606A (ja) 1984-01-06 1984-01-06 位置測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32184A JPS60144606A (ja) 1984-01-06 1984-01-06 位置測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60144606A true JPS60144606A (ja) 1985-07-31

Family

ID=11470641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32184A Pending JPS60144606A (ja) 1984-01-06 1984-01-06 位置測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60144606A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH027537A (ja) * 1988-06-27 1990-01-11 Dainippon Printing Co Ltd 移動装置及び形状測定装置
JPH0240505A (ja) * 1988-07-30 1990-02-09 Juki Corp 距離測定装置
JPH03220407A (ja) * 1990-01-25 1991-09-27 Sumitomo Heavy Ind Ltd Sor露光装置用傾き検出装置
WO2008120458A1 (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. 載置台整準方法及び載置台整準装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH027537A (ja) * 1988-06-27 1990-01-11 Dainippon Printing Co Ltd 移動装置及び形状測定装置
JPH0240505A (ja) * 1988-07-30 1990-02-09 Juki Corp 距離測定装置
JPH03220407A (ja) * 1990-01-25 1991-09-27 Sumitomo Heavy Ind Ltd Sor露光装置用傾き検出装置
WO2008120458A1 (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. 載置台整準方法及び載置台整準装置
JP2008251577A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Shin Etsu Handotai Co Ltd 載置台整準方法及び載置台整準装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4867570A (en) Three-dimensional information processing method and apparatus for obtaining three-dimensional information of object by projecting a plurality of pattern beams onto object
NO164946B (no) Opto-elektronisk system for punktvis oppmaaling av en flates geometri.
CN102538679B (zh) 图像相关位移传感器
KR19990081876A (ko) 거리 및 위치 결정용 장치
US4912313A (en) Method of measuring surface topography by using scanning electron microscope, and apparatus therefor
EP0498495B1 (en) Device for optically measuring the height of a surface
US4457626A (en) Apparatus for determining the position of a mark on an object
US5568258A (en) Method and device for measuring distortion of a transmitting beam or a surface shape of a three-dimensional object
KR20010005560A (ko) 광 소스에 대한 비접촉식 거리 측정용 광학 장치
US4993830A (en) Depth and distance measuring system
JPS60144606A (ja) 位置測定装置
CN101206114A (zh) 电子式水平传感器及其感测方法
CN111351437A (zh) 一种主动式双目测量方法及装置
JPH0615972B2 (ja) 距離測定方法及びその装置
JP3222214B2 (ja) 対象面の位置検出装置
JPH06103166B2 (ja) 視覚装置における実寸法計測方法
US5631738A (en) Laser ranging system having reduced sensitivity to surface defects
JP2003185420A (ja) 三次元形状測定方法、三次元形状測定装置
CN212158474U (zh) 一种主动式双目测量装置
JP2675051B2 (ja) 光学式非接触位置測定装置
JPS62138715A (ja) 変位の測定方法および装置
JP2006189390A (ja) 光学式変位測定方法および装置
JP2565496B2 (ja) 被検対象物体の撮像装置
JPS6285813A (ja) 距離測定装置
RU2315949C2 (ru) Способ триангуляционного измерения поверхностей объектов и устройство для его осуществления