JPS60227112A - 光変位計 - Google Patents
光変位計Info
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- JPS60227112A JPS60227112A JP8191584A JP8191584A JPS60227112A JP S60227112 A JPS60227112 A JP S60227112A JP 8191584 A JP8191584 A JP 8191584A JP 8191584 A JP8191584 A JP 8191584A JP S60227112 A JPS60227112 A JP S60227112A
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- Japan
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- signal
- circuit
- light source
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- light
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
- G01C3/02—Details
- G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (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。
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〕
この発明は、被測定物の形状を非接触で測定する光変位
計に関するものである。
計に関するものである。
従来この種の装置として第1図に示すものがあった。第
1図において、1は光源駆動回路、2は光源としての半
導体レーザー、3は前記半導体レーザー2の光を集光し
て照射する投光レンズ、4は前記投光レンズ3の投光光
軸、5は被測定物、6は前記被測定物5に投射された光
スポット、7は前記光スポット6からの散乱光を受光素
子上に結像させる一受光レンズ、8は受光素子としての
半導体位置検出素子(以下PSDと略す) 9 a、9
bは前置増幅器、lQa 、 10bは後置増幅器、1
1a 。
1図において、1は光源駆動回路、2は光源としての半
導体レーザー、3は前記半導体レーザー2の光を集光し
て照射する投光レンズ、4は前記投光レンズ3の投光光
軸、5は被測定物、6は前記被測定物5に投射された光
スポット、7は前記光スポット6からの散乱光を受光素
子上に結像させる一受光レンズ、8は受光素子としての
半導体位置検出素子(以下PSDと略す) 9 a、9
bは前置増幅器、lQa 、 10bは後置増幅器、1
1a 。
11bは整流回路、12aは出力信号V3.12bは出
力信号vb、13は減算回路、14は加算回路、15は
減算出力信号va−vb、16は加算出力信号v;l+
vb、17は除算回路、18は除算出力信号(V8−
Vb)/(Va+ vb)、19はA/D変換器、20
はデジタル化された変位測定結果の測定結果信号、21
は光源の出力制御回路である。
力信号vb、13は減算回路、14は加算回路、15は
減算出力信号va−vb、16は加算出力信号v;l+
vb、17は除算回路、18は除算出力信号(V8−
Vb)/(Va+ vb)、19はA/D変換器、20
はデジタル化された変位測定結果の測定結果信号、21
は光源の出力制御回路である。
次に動作について説明する。第1図において、光源駆動
回路1で駆動された半導体レーザー2から出力された光
は、投光レンズ3により集光され、被測定物5上に光ス
ポット6を投射する。半導体レーザー2.投光レンズ3
.受光レンズ1及びPSD8から構成される光学系は、
投光レンズ3から光スポット6までの距離を、三角測量
の原理を利用して、PSDB上に結像される元スポット
6の受光像の位置を検出することにより測定できるよう
に配置されている。このと@PSDB上での光スポット
6の受光像の位置Xは、PSD8より出力される1対の
出力電流信号を各々増幅回路9a+9b、IQa及び1
0bで電圧に変換・増幅し、整流回路11a 、 11
bにより整流して、1対の電圧信号va(12a’)及
びWb(12b)としたどき、次式で与えられる。
回路1で駆動された半導体レーザー2から出力された光
は、投光レンズ3により集光され、被測定物5上に光ス
ポット6を投射する。半導体レーザー2.投光レンズ3
.受光レンズ1及びPSD8から構成される光学系は、
投光レンズ3から光スポット6までの距離を、三角測量
の原理を利用して、PSDB上に結像される元スポット
6の受光像の位置を検出することにより測定できるよう
に配置されている。このと@PSDB上での光スポット
6の受光像の位置Xは、PSD8より出力される1対の
出力電流信号を各々増幅回路9a+9b、IQa及び1
0bで電圧に変換・増幅し、整流回路11a 、 11
bにより整流して、1対の電圧信号va(12a’)及
びWb(12b)としたどき、次式で与えられる。
但し、n : PSD8の中心から端までの距離で、既
知の値 X:PSD8上での受光像の位置 被測定物5の変位、即ち投光レンズ3から光スポット6
までの距離は、あらかじめ定められた光学系の配置に基
づき、2信号va(12a) 、 Vb(12b)から
、減算回路13及び加算回路14によりそれぞれ減算信
号(va−vb)15 及び加算信号(va+Vb)1
6をめ、除算回路17が(va−vb)AVa十vb)
の除算を行うことにより、除算回路17の出力である除
算出力信号18としてめられる。最後にこの除算出力信
号18をA/D変換器19によりデジタル化して、変位
の測定結果である変位出力信号20を得る。なお、被測
定物5の種類−表面状態・色及び光学系と被測定物5と
の距離の変化などKより生じる受光素子であるPSD8
への入射光量の変化が変位の演算精度に影響を与えない
ように、光源の出力制御回路21によって半導体レーサ
ー2の出力を制御し、おおむね、そのPsD8への受光
量を一定に保つように構成されている。
知の値 X:PSD8上での受光像の位置 被測定物5の変位、即ち投光レンズ3から光スポット6
までの距離は、あらかじめ定められた光学系の配置に基
づき、2信号va(12a) 、 Vb(12b)から
、減算回路13及び加算回路14によりそれぞれ減算信
号(va−vb)15 及び加算信号(va+Vb)1
6をめ、除算回路17が(va−vb)AVa十vb)
の除算を行うことにより、除算回路17の出力である除
算出力信号18としてめられる。最後にこの除算出力信
号18をA/D変換器19によりデジタル化して、変位
の測定結果である変位出力信号20を得る。なお、被測
定物5の種類−表面状態・色及び光学系と被測定物5と
の距離の変化などKより生じる受光素子であるPSD8
への入射光量の変化が変位の演算精度に影響を与えない
ように、光源の出力制御回路21によって半導体レーサ
ー2の出力を制御し、おおむね、そのPsD8への受光
量を一定に保つように構成されている。
従来の光変位計は以上のように構成されているので、変
位量以外に、被測定面と光変位計の投光軸とが成す立体
角の変化や、被測定物の表面状態・材質・色の変化など
を検出することができないという欠点があった。
位量以外に、被測定面と光変位計の投光軸とが成す立体
角の変化や、被測定物の表面状態・材質・色の変化など
を検出することができないという欠点があった。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を、5除去
するためKなされたもので、変位の測定値の他K、受光
素子への受光量を一定に制御するためのフィードバック
回路の出力量を制御することにより、被測定面と光変位
計の投光軸とが成す立体角の変化あるいは被測定物の表
面状態・材質・色の変化などを、変位測定精度を一定に
保ちつつ検知でき、また、変位測定精度が保たれな(な
ったり、変位の測定が不能になったりする以前に、変位
の測定状態の変化を知ることのできる光変位計を提供す
ることを目的としている。
するためKなされたもので、変位の測定値の他K、受光
素子への受光量を一定に制御するためのフィードバック
回路の出力量を制御することにより、被測定面と光変位
計の投光軸とが成す立体角の変化あるいは被測定物の表
面状態・材質・色の変化などを、変位測定精度を一定に
保ちつつ検知でき、また、変位測定精度が保たれな(な
ったり、変位の測定が不能になったりする以前に、変位
の測定状態の変化を知ることのできる光変位計を提供す
ることを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図と同一または相当部分には同一符号を付した第2図に
おいて、22a 、 22bは交流増幅回路、23は信
号切換器、24はサンプルホールド回路、25はA /
D変換器、26は演算プロセッサー、2γは前記演算
プロセッサー26の出力である演算値信号、28はタイ
ミングパルス発生回路、29は受光量検出回路、3oは
光源出方制御回路、31は出力回路、32は受光量レベ
ル信号、33は光源駆動レベル信号、34は光源として
の半導体レーザー20点灯タイミングパルス信号、35
は信号切換器23の信号切換器制御パルス信号、36は
サンプルホールド回路24のサンプルホールド制御パル
ス信号、3TはA / D変換器25のA/D変換器制
御パルス信号、38は演算プロセッサー26の演算プロ
セッサー制御パルス信号、39は出力回路31の出力回
路制御パルス信号、40は受光量判別回路、41は判別
データ信号、42は出力タイミングパルス信号、43は
測定結果を示す測定結果信号である。
図と同一または相当部分には同一符号を付した第2図に
おいて、22a 、 22bは交流増幅回路、23は信
号切換器、24はサンプルホールド回路、25はA /
D変換器、26は演算プロセッサー、2γは前記演算
プロセッサー26の出力である演算値信号、28はタイ
ミングパルス発生回路、29は受光量検出回路、3oは
光源出方制御回路、31は出力回路、32は受光量レベ
ル信号、33は光源駆動レベル信号、34は光源として
の半導体レーザー20点灯タイミングパルス信号、35
は信号切換器23の信号切換器制御パルス信号、36は
サンプルホールド回路24のサンプルホールド制御パル
ス信号、3TはA / D変換器25のA/D変換器制
御パルス信号、38は演算プロセッサー26の演算プロ
セッサー制御パルス信号、39は出力回路31の出力回
路制御パルス信号、40は受光量判別回路、41は判別
データ信号、42は出力タイミングパルス信号、43は
測定結果を示す測定結果信号である。
第3図はそれぞれ出力タイミングパルス信号42及び測
定結果信号43の信号波形図及び信号模式図の一例であ
る。第4図において、44は光変位計、45は被測定物
50表面のうち、光の散乱特性が他と異なり、光変位計
のPSD8への散乱光入射量が低下するもので、例えば
黒っぽい色の部分である。第5図において、44は光変
位計、48は光変位計44と被測定物5との距離!であ
る。
定結果信号43の信号波形図及び信号模式図の一例であ
る。第4図において、44は光変位計、45は被測定物
50表面のうち、光の散乱特性が他と異なり、光変位計
のPSD8への散乱光入射量が低下するもので、例えば
黒っぽい色の部分である。第5図において、44は光変
位計、48は光変位計44と被測定物5との距離!であ
る。
なお、46及び47はそれぞれ測定結果信号を構成する
光変位計の計測データを示す計測データ信号及び変位デ
ータを示す変位データ信号の信号波形図である。
光変位計の計測データを示す計測データ信号及び変位デ
ータを示す変位データ信号の信号波形図である。
次に動作について説明する。第2図忙おいて、まず、変
位の測定方法を述べると、点灯タイミングパルス信号3
4に同期して点灯された半導体レーザー2から出た光は
、投光レンズ3を経て、被測定物5上に光スポット6と
して投射され、その散乱光の一部は受光レンズ7により
pso8上に結像し、PSD8から出力される1対の電
流信号は、前置増幅器9a、9bKより電圧変換・増幅
され、さらに交流増幅器22a 、 22bにより交流
増幅された1対の信号V。、vdとなる。これらの2信
号VC、Vdは、信号切換器23.サンプルホールド2
4.A/D変換器25及び演算プロセッサー26によっ
て、それぞれのピークツーピーク値Ve、 V4がめら
れ、(ve vr)/(ve + vf)の演。
位の測定方法を述べると、点灯タイミングパルス信号3
4に同期して点灯された半導体レーザー2から出た光は
、投光レンズ3を経て、被測定物5上に光スポット6と
して投射され、その散乱光の一部は受光レンズ7により
pso8上に結像し、PSD8から出力される1対の電
流信号は、前置増幅器9a、9bKより電圧変換・増幅
され、さらに交流増幅器22a 、 22bにより交流
増幅された1対の信号V。、vdとなる。これらの2信
号VC、Vdは、信号切換器23.サンプルホールド2
4.A/D変換器25及び演算プロセッサー26によっ
て、それぞれのピークツーピーク値Ve、 V4がめら
れ、(ve vr)/(ve + vf)の演。
算を演算プロセッサー26が行うことにより、被測定物
5上の光スポット6までの距離が測定される。次に、受
光量検出回路29は、2信号V。、Vdの和がPSD8
の受光量に比例することから、vo+vdの演算により
、PSD8の受光量検出を行ない、受光量レベル信号3
2を、光源出力制御回路30及び出力回路31に出力す
る。光源出力制御回路30は、PSD8の受光量レベル
信号32が一定になるように、光源量カ妬フィードバッ
ク制御をかける光源駆動レベル信号33を光源駆動回路
1及び出力回路31に出力する。このフィードバック制
御により、psl)Hの受光量を一定に保ち、演算精度
が被測定物5の種類・表面状態・色または光学系と被測
定物5との距離及び投光軸4と被測定物5が成す立体角
の変化などで変動しないよ5に制御する。一方、光源駆
動レベル信号33は、上述した各状態変化にょるPSD
8の受光量変動を打ち消すように出力される制御量であ
るから、この光源駆動レベル信号33を出力することに
より、上述した各状態変化を知ることができる。出力回
路31により、変位の演算値信号27゜判別データ信号
41.受光量レベル信号32及び光源駆動レベル信号3
3を、出方タイミングパルス信号42に同期させて測定
結果信号43を出方することにより、1つの変位の測定
結果に対し、従来得られなかった計測情報を得ることが
でき、計測状態が分かる。例えば、第4図に示すようK
、被測定物5の形状を測定する場合、変位データ信号4
7に何ら変化を生じないような部分でも、被測定面上の
散乱光特性に変化があれば、計測データ信号46により
、その度合を測定できる。また、第5図に示すように、
斜面を測定するような場合でも、被測定物5の傾きの変
化を計算データ信号46により、検出できる。
5上の光スポット6までの距離が測定される。次に、受
光量検出回路29は、2信号V。、Vdの和がPSD8
の受光量に比例することから、vo+vdの演算により
、PSD8の受光量検出を行ない、受光量レベル信号3
2を、光源出力制御回路30及び出力回路31に出力す
る。光源出力制御回路30は、PSD8の受光量レベル
信号32が一定になるように、光源量カ妬フィードバッ
ク制御をかける光源駆動レベル信号33を光源駆動回路
1及び出力回路31に出力する。このフィードバック制
御により、psl)Hの受光量を一定に保ち、演算精度
が被測定物5の種類・表面状態・色または光学系と被測
定物5との距離及び投光軸4と被測定物5が成す立体角
の変化などで変動しないよ5に制御する。一方、光源駆
動レベル信号33は、上述した各状態変化にょるPSD
8の受光量変動を打ち消すように出力される制御量であ
るから、この光源駆動レベル信号33を出力することに
より、上述した各状態変化を知ることができる。出力回
路31により、変位の演算値信号27゜判別データ信号
41.受光量レベル信号32及び光源駆動レベル信号3
3を、出方タイミングパルス信号42に同期させて測定
結果信号43を出方することにより、1つの変位の測定
結果に対し、従来得られなかった計測情報を得ることが
でき、計測状態が分かる。例えば、第4図に示すようK
、被測定物5の形状を測定する場合、変位データ信号4
7に何ら変化を生じないような部分でも、被測定面上の
散乱光特性に変化があれば、計測データ信号46により
、その度合を測定できる。また、第5図に示すように、
斜面を測定するような場合でも、被測定物5の傾きの変
化を計算データ信号46により、検出できる。
なお、上記実施例では光源出力制御回路30がその出力
である光源駆動レベル信号33を出力回路31、K出力
するものを示したが、光源駆動レベル信号33そのもの
を直接出力せずに、半導体レーザー2に通ずる電流を検
知して出力回路311C出力しても上記実施例と同様の
効果を奏する。また、上記実施例では出力回路31を用
いたが、出力回路制御パルス信号39に同期して、演算
値信号27.受光量レベル信号32.光源駆動レベル信
号33及び判別データ信号41を直接出力しても良い。
である光源駆動レベル信号33を出力回路31、K出力
するものを示したが、光源駆動レベル信号33そのもの
を直接出力せずに、半導体レーザー2に通ずる電流を検
知して出力回路311C出力しても上記実施例と同様の
効果を奏する。また、上記実施例では出力回路31を用
いたが、出力回路制御パルス信号39に同期して、演算
値信号27.受光量レベル信号32.光源駆動レベル信
号33及び判別データ信号41を直接出力しても良い。
以上のように、この発明によれば、変位の測定結果の他
に光源駆動Lノベル信号33を出力することにより、被
測定物5と投光軸−4とが成す立体角の変化や被測定物
50表面状態・材質・色の変化を、psnsへの受光量
を一定に制御しつつ検出でき、また受光量レベル信号3
2を合わせて出力するので、必要に応じ、PSD8への
入射受光量が一定に保てなくなった場合にも、任意の測
定限界判断で測定できる光変位計が得られる効果がある
。
に光源駆動Lノベル信号33を出力することにより、被
測定物5と投光軸−4とが成す立体角の変化や被測定物
50表面状態・材質・色の変化を、psnsへの受光量
を一定に制御しつつ検出でき、また受光量レベル信号3
2を合わせて出力するので、必要に応じ、PSD8への
入射受光量が一定に保てなくなった場合にも、任意の測
定限界判断で測定できる光変位計が得られる効果がある
。
第1図は従来の光変位計を示すブロック図、第2図はこ
の発明の一実施例による光変位計を示すブロック図、第
3図はこの発明の一実施例による出力データの説明図、
第4図、第5図は測定例の説明図である。 1・・・光源駆動回路、2・・・半導体レーザー、3・
・・投光レンズ、4・・・投光光軸、5・・・被測定物
、6・・・元スポット、7・・・受光レンズ、8・・・
半導体装置検出素子(PSD)、9a 、9b−前置増
幅器、22a 、 22b・・・交流増幅器、23・・
・信号切換器、24・・・サンプルホールド回路、25
・・・A/D変換器、26パ・演算プロセッサー、27
・・・演算値信号、28・・・タイミングパルス発生回
路、29・・・受光量検出回路、30・・・光源出力制
御回路、31・・・出力回路、32・・・受光量レベル
信号、33・・・光源駆動レヘル信号、34・・・点灯
タイミングパルス信号、35・・・信号切換器制御パル
ス信号、36・・・サンプルホールド制御パルス信号、
37・・・A/D変換器制御パルス信号、38・・・演
算プロセッサー制御パルス信号、39・・・出力回路制
御パルス信号、40・・・受光量判別回路、41・・・
判別データ信号、42・・・出力タイミングパルス信号
、43・・・測定結果信号。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人 三菱電機株式会社
の発明の一実施例による光変位計を示すブロック図、第
3図はこの発明の一実施例による出力データの説明図、
第4図、第5図は測定例の説明図である。 1・・・光源駆動回路、2・・・半導体レーザー、3・
・・投光レンズ、4・・・投光光軸、5・・・被測定物
、6・・・元スポット、7・・・受光レンズ、8・・・
半導体装置検出素子(PSD)、9a 、9b−前置増
幅器、22a 、 22b・・・交流増幅器、23・・
・信号切換器、24・・・サンプルホールド回路、25
・・・A/D変換器、26パ・演算プロセッサー、27
・・・演算値信号、28・・・タイミングパルス発生回
路、29・・・受光量検出回路、30・・・光源出力制
御回路、31・・・出力回路、32・・・受光量レベル
信号、33・・・光源駆動レヘル信号、34・・・点灯
タイミングパルス信号、35・・・信号切換器制御パル
ス信号、36・・・サンプルホールド制御パルス信号、
37・・・A/D変換器制御パルス信号、38・・・演
算プロセッサー制御パルス信号、39・・・出力回路制
御パルス信号、40・・・受光量判別回路、41・・・
判別データ信号、42・・・出力タイミングパルス信号
、43・・・測定結果信号。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人 三菱電機株式会社
Claims (1)
- 三角測量の原理を利用し、被測定物までの距離を測定す
るように配置された光学系と、前記光学系の光源として
の半導体レーザーを駆動する光源の駆動回路と、前記被
測定物の位置を検出する半導体装置検出素子を設け、該
半導体装置検出素子の位置検出信号を増幅する交流増幅
器と、前記交流増幅器の出力信号を切換えてサンプルホ
ールド回路に入力する信号切換器と、前記サンプルホー
ルド回路の出力をA/D変換器でA/D変換して、デジ
タル化された信号を演算処理する演算プロセッサと、前
記演算プロセッサ、光源の駆動回路、信号切換器、サン
プルホールド回路及びA / D変換器圧制御パルスを
供給するタイミングパルス発′ 主回路と、前記交流増
巾器の出力信号を受け、−前記光源の駆動回路に光源の
駆動レベル信号を送出する光源出力制御回路に受光レベ
ル信号を送出する受光量検出回路と、前記受光レベル信
号を入力し判別データ信号を送出する受光量判別回路と
、前記演算プロセッサの演算値信号、前記制御ノくルス
、前記受光量レベル信号、前記判別データ信号及び前記
駆動レベル信号を入力し、出力タイミングパルス信号及
び測定結果出力を送出する出力回路とを備えた光変位計
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59081915A JPH0746052B2 (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 光変位計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59081915A JPH0746052B2 (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 光変位計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60227112A true JPS60227112A (ja) | 1985-11-12 |
JPH0746052B2 JPH0746052B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=13759743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59081915A Expired - Lifetime JPH0746052B2 (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 光変位計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0746052B2 (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62184320A (ja) * | 1986-02-07 | 1987-08-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | プレスマ−ク検出装置 |
JPS6315103A (ja) * | 1986-07-08 | 1988-01-22 | N T T Gijutsu Iten Kk | 計測装置におけるレ−ザ発光制御方法 |
JPS6397810U (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-24 | ||
JPS63174014U (ja) * | 1986-12-15 | 1988-11-11 | ||
JPS63292016A (ja) * | 1987-05-26 | 1988-11-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 測距型光電スイッチ |
JPH01146114U (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-09 | ||
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