JPS6044804A - 非接触光学式三次元変位測定装置 - Google Patents

非接触光学式三次元変位測定装置

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JPS6044804A
JPS6044804A JP15171483A JP15171483A JPS6044804A JP S6044804 A JPS6044804 A JP S6044804A JP 15171483 A JP15171483 A JP 15171483A JP 15171483 A JP15171483 A JP 15171483A JP S6044804 A JPS6044804 A JP S6044804A
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JP
Japan
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displacement
optical
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measuring
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Pending
Application number
JP15171483A
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English (en)
Inventor
Iwao Yamazaki
岩男 山崎
Yuji Nakamichi
仲道 裕二
Keizo Abe
阿部 啓蔵
Tatsuya Okudera
奥寺 達也
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.)
Ya Man Ltd
Original Assignee
Ya Man Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6044804A publication Critical patent/JPS6044804A/ja
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    • 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
    • G01D5/266Mechanical 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 by interferometric means

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】 本発明は、被測定変位部分における三次元方向の変位を
測定するための非接触光学式三次元変位測定装置に関す
るものである。
測定すべき変位部分自体または変位部分に取付けられた
ターゲットを光学的に捕捉した後、電子像に変換し、こ
の電子像に生ずる変位を電気的に処理して、光軸と交わ
る二軸方向の変位測定を行う非接触光学式変位測定装置
は公知である。このような装置においては、光学像を電
子像に変換する手段として各種センサーが知られている
が、とりわけ非蓄積型であるイメージディセクタ管が多
く使用される。イメージディセクタ管を用いた変位測定
装置は、フォトカソード上に形成される光学像を一旦電
子像に変換し、この電子像の変位を電気的に補償する際
に必要とされる補償量から、または電子像の変位に伴う
位相変化を基準信号と比較した出力から、各方向におけ
るターゲットの変位を測定する。
かかる測定装置においては、ターゲット上に照度変化が
生ずると測定誤差につながるため、一定であることが望
ましいとされている。これは、ターゲット上の照度変化
がイメージディセクタ管の出力に影響を及ぼすことに起
因する。そのため、外部光源の変化に対しては、いわゆ
るライトサーボ系を付加し対処しているが、ターゲット
自体の変位にかかる変化は補償できない。
したがって、かかる原理を利用する変位測定装置は、タ
ーゲット上の照度変化に結びつく装置−光学系の光軸方
向の変位測定には適さない。すなわち、距離二乗剤によ
って変化するターゲット上の照度が変位誤差をもたらす
ためである。そのため従来装置においては専ら光軸と交
わる方向の変位測定が行われ、光軸方向の変位測定には
適さないとされていた。したがって、非接触光学式変位
測定装置においてはたかだか二輪方向の変位測定が可能
であったにすぎず、三次元変位測定は不可能であった。
本発明の目的は、従来の二軸変位測定装置にレーザー系
を付加することにより、三次元変位測定可能な変位測定
装置を提供することを目的とする。
この目的は、特許請求の範囲に記載の構成を有する非接
触光学式三次元変位測定装置によって達成される。
本発明にかかる非接触光学式三次元変位測定装置によれ
ば、測定すべき変位部分自体または変位部分に取付けら
れたターゲットにおける三次元の変位が容易かつ正確に
測定できる。
以下、実施例を示す添付図を参照しつつ本発明を開示す
る。
第1図は本発明にかかる非接触光学式三次元変位測定装
置の測定対象であるターゲットの変位方向を示す座標系
で、本測定装置はZ軸上において測定が行われる。
第2図は、本発明にかかる非接触光学式三次元変位測定
装置のブロック図で、光−電気変換装置としてイメージ
ディセクタ管を使用するものである。X軸及びY軸方向
の変位測定部は、イメージディセクタ管1−x及びmy
、該イメージディセクタ管の出力を増幅するプリアンプ
部2−×及び2−V、該プリアンプ部の出力に応じて各
偏向コイルに偏向電流を供給する偏向アンプ部3−に及
び3−31ならびに測定に必要な出力レベルに増幅する
測定部4−x及び4−yによって形成される。X軸及び
Y軸方向の変位測定は、明暗境界のあるターゲットの電
子像をイメージディセクタ管内で常に一定位置に維持す
るに必要とされる偏向電流の値を基礎として行われる。
測定雰囲気におけg゛外光光量変化を検出し、該変化に
よって生ずる測定娯差を補償するためのライトサーボ回
路は、イメージディセクタ管1−L、プリアンプ部2−
L、弁別部5、各軸の偏向アンプ部6.7、光量変化検
出部8.9及び出力制御部10から構成される。この出
力制御部10の出力によってイメージディセクタ管に後
続するプリアンプ部2−X、y又は偏向アンプ3−x+
yの利得を変化せしめるか、イメージディセクタ管に高
圧を供給する高圧電源を制御するかして、外乱の影響を
除去するものである。
なお、本明細書においては、説明の便宜上X軸及びY軸
ならびにライトサーボ回路用として各別のイメージディ
セクタ管を使用したブロック図を示しているが、実際は
、−ないし二個のイメージディセクタ管を時分割によっ
て使用することが多く、また出力制御部10の出力は、
偏向アンプの利得を変化せしめる場合を示している。
第2図の最下部にあるZ軸測定部は、レーザー距離針の
原理によりターゲットのZ軸方向変位を測定するもので
あり、レーザー発光部11、同受光部12、A/D変換
部13、演算部14、口/へ変換部15.2軸測定部1
6、D/^変換部17から構成される。このD/A変換
部17の出力は、出力制御部18を介して、ターゲット
のZ軸方向変位に起因する照度変化修正信号として、X
軸及びY軸変位測定系の偏向アンプ部3に対して印加さ
れる。レーザー光による計測には、時間差を測定するも
の、大反射光の角度を測定するもの、干渉を利用するも
の等が知られている。本発明においては、各種構成の適
用が可能であるが、本実施例では干渉を利用した、例え
ばマイケルソン干渉針、によってZ軸方向変位の測定を
行うものを開示する。このマイケルソン干渉計は、ハー
フミラ−によって単色光(レーザー光)を二成分に分割
し、これら成分が反射した後再び重なり合う際に生ずる
干渉縞により変位距離の測定を行うものである。すなわ
ち、先の二成分の一方を固定鏡で反射させ、他方を変位
測定部にあたる可動鏡により反射させると、例えば可動
鏡の変位が光の半波長(λ/2)である場合、そのつど
反射光の光路は1波長、すなわち360度の位相変化と
なり、干渉縞が形成される。したがって光の波長が正確
に判っていれば、強度変化数を計数することによって変
位距離を測定することができる。
このようにして形成されたZ軸方向変位測定系は、光−
電気変換系を利用したX軸及びY軸測定系と異なる測定
原理に基づくものであり、それぞれ正確な変位測定が可
能である。すなわち、外乱光の影響を除去するためにラ
イトサーボ系が機能するが、該ライトサーボ系に対して
、ターゲットのZ軸方向変位に起因するターゲツト面の
みかけ上の照度変化の影響を除去するためにレーザー系
の信号が加えられる。これら両者の合成信号により、X
軸及びY軸の変位測定系の信号修正が丘われるため、外
乱及びターゲット変位に起因する照度変化の影響を完全
に補償した正確な′三次元変位測定が可能となる。
第3図は、本発明にかかる非接触光学式三次元変位測定
装置運用上のフローチャートである。装置作動にあたり
初期設定を行うと、x、y、z各軸の変位測定系並びに
ライトサーボ系がそれぞれ作動可能となる。フローチャ
ート中で○で囲まれたAI、 A2. Bl、 B2.
 CI、 C2,SL、 S2. TI、 T2等の記
号はそれぞれの部分から得られ及び対応する記号部分に
加えられる信号が同一であることを示す。すなわち、Z
軸変位測定のためのレーザー系から得られる時刻t1で
のターゲットのZ軸方向変位Δz1に相当する光量値を
表す信号s1は、ライトサーボ系への修正信号として使
用される。このようなターゲット変位による修正を受け
たライトサーボ系の出力↑1は、各光学系に対しての修
正信号となる。その結果X軸の測定出力81. B2.
・・・及びY軸の出力C1,C2,・・・等においては
外乱光並びにターゲットの光軸方向変位に起因する誤差
が補償され、正確な測定出力が得られる。
当然、ターゲットの光軸に沿ったZ軸方向変位は、出力
AI、 A2.・・・とじて得られる。
このようにして得られた各出力AI、^2.・・・、B
l、 B2.・・・、CI、 C2,・・・は、第4図
に示すように各時間t1. t2.・・・毎に三次元合
成回路に合成され、それぞれCRT等の表示装置に表示
されるとともに、各データ DI、 D2.・・・Dn
として取り出される。これら各時間毎のデータはターゲ
ットの各軸方向の変位を表すもので、CRTその他の適
当な表示装置により表示され、さらに必要に応じてデー
タ又は線図等に記録される。
かかる構成及び機能を有する非接触光学式三次元変位測
定装置によれば、外航光の影響を除去しかつターゲット
変位に起因するみかけ上の照度変化も補償されるため、
ターゲットの三次元にわたる変位が正確に測定可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明にかかる非接触光学式三次元変位測定
装置の測定対象たるターゲットの変位方向を表す座標系
である。 第2図は、本発明にががる非接触光学式三次元変位測定
装置の構成例を示すブロック図である。 第3図は、本発明にかがる非接触光学式三次元変位測定
装置の機能及び測定動作を表すフローチャートである。 第4図は、第3図のような動作によって得られた各デー
タの合成・表示・記録等の各種処理を行う状況を示す。 1−X+ 1−yl 1−Liイメージディセクタ管2
−X・”−y+2−L;プリアンプ部3−x・ 3−y
;偏向アンプ部 4− X、4− y ;測定出力部 5;弁別部 6.7;偏向アンプ部 8.9;光量変化検出部 10;出力制御部 11;レーザー発光部 12、レーザー受光部 13;A/D変換部 】45演算部 15;D/A変換部 16;Z軸測定部 17iD/A変換部 18;出力制御部 CRTi陰極線管 図面の浄書(14′7容に変更なし) 第1図 手続補正書(方式) 昭和夕8年/θA ψ 日 特許庁長官 若杉和夫 殿 1、事件の表示 昭和58年特許願第tsl ’7t’1号2、 発明の
名称 三ゴP才イiMづヘソLすp1ピ\↓−ヨシ ンlごう
Lニジη2:イゴlリラう匠、づパ!!i3、補正をす
る者 事件との関係 出願人 4、代理人 別紙の通り

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1) 被測定変位部分の像を光学的に捕捉し、該光学像
    の光軸と交わる一軸又は二軸方向の変位を光−電気変換
    部において光学像から電気信号に変換し、電気的に処理
    して前記変位部分の変位を測定する系を有する非接触光
    学式変位測定装置において、 前記被測定変位部分における前記光軸に沿う方向の変位
    を測定するためのレーザー変位測定系を具備するこ上を
    特徴とする非接触光学式三次元変位測定装置。 2) 被測定変位部分の像を光学的に捕捉し、該光学像
    の光軸と交わる一軸又は二軸方向の変位を光−電気変換
    部において光学像から電気信号に変換し、電気的に処理
    して前記変位部分の変位を測定する系を有する非接触光
    学式変位測定装置において、 前記被測定変位部分における前記光軸に沿う方向の変位
    を測定するためのレーザー変位測定系と、前記二軸方向
    の変位を測定する系における被測定部の光軸方向の変位
    による照度変化を修正するための信号として該レーザー
    変位測定系の出力を前記二輪方向の変位を測定する系に
    印加するための回路とを具備することを特徴とする非接
    触光学式三次元変位測定装置。 3) 被測定変位部分の像を光学的に捕捉し、該光学像
    の光軸と交わる一軸又は二軸方向の変位を光−電気変換
    部において光学像がら電気信号に変換し、電気的に処理
    して前記変位部分の変位を測定する系を有する非接触光
    学式変位測定装置において、 前記被測定変位部分における前記光軸に沿う方向の変位
    を測定するためのレーザー変位測定系と、外部光変化に
    伴う前記被測定変位部分の照度変化を補償するためのラ
    イトサーボ系とを具備することを特徴とする非接触光学
    式三次元変位測定装置。 4) 被測定変位部分の像を光学的に捕捉し、該光学像
    の光軸と交わる一軸又は二軸方向の変位を光−電気変換
    部において光学像から電気信号に変換し、電気的に処理
    して前記変位部分の変位を測定する系を有する非接触光
    学式変位測定装置において、 前記被測定変位部分における前記光軸に沿う方向の変位
    を測定するためのレーザー変位測定系と、外部光変化に
    伴う前記被測定変位部分の照度変化を補償するためのラ
    イトサーボ系と、および前記二軸方向の変位を測定する
    系における被測定部の光軸方向の変位による照度変化を
    修正するための信号として該レーザー変位測定系の出力
    を前記ライトサーボ系を介して前記二軸方向の変位を測
    定する系に印加するための回路とを具備することを特徴
    とする非接触光学式%式%
JP15171483A 1983-08-22 1983-08-22 非接触光学式三次元変位測定装置 Pending JPS6044804A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10675927B2 (en) 2013-06-07 2020-06-09 Android Industries Llc System and method for applying a lubricating paste to a wheel

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