JPS61105419A - 距離計測装置 - Google Patents
距離計測装置Info
- Publication number
- JPS61105419A JPS61105419A JP59227229A JP22722984A JPS61105419A JP S61105419 A JPS61105419 A JP S61105419A JP 59227229 A JP59227229 A JP 59227229A JP 22722984 A JP22722984 A JP 22722984A JP S61105419 A JPS61105419 A JP S61105419A
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- displacement
- light
- background
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- Laser Beam Processing (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は対象物の基準面からの変位を計測する距離計測
装置に関するものである。
装置に関するものである。
従来、対象物の基準面からの変位は機械的に計測されて
いた。しかし機械的計測の場合、セツティング・計測等
に時間を要したり、対象物に直接接触するために対象物
を傷めるなどの問題があった。そこで提案されたのが第
２図に示す距離計測装置である。第２図において、１は
加工用レーザ光、２は加工用レーザ光ｌを集束する加工
用レユ／ズ、：（は加工ヘッド、４は計測用レーザ光と
してのビームを放射する光源、５Ｃ才光源４から放射さ
れるビームを集束する投光レンズ、６は対象物Ｗ１表面
上の放射ビーム像を撮像する受光レンズ、７は放射ビー
ム像の結像位置に応じた電気信号を発生ずる位置検出素
子としてのＰ Ｓ Ｄ （Ｐｏｓｉｔｉ。
いた。しかし機械的計測の場合、セツティング・計測等
に時間を要したり、対象物に直接接触するために対象物
を傷めるなどの問題があった。そこで提案されたのが第
２図に示す距離計測装置である。第２図において、１は
加工用レーザ光、２は加工用レーザ光ｌを集束する加工
用レユ／ズ、：（は加工ヘッド、４は計測用レーザ光と
してのビームを放射する光源、５Ｃ才光源４から放射さ
れるビームを集束する投光レンズ、６は対象物Ｗ１表面
上の放射ビーム像を撮像する受光レンズ、７は放射ビー
ム像の結像位置に応じた電気信号を発生ずる位置検出素
子としてのＰ Ｓ Ｄ （Ｐｏｓｉｔｉ。
ｎ ５ｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、８
．９はＰＳＤ７から出力される変位検出電流＋ａ、Ｉｂ
を変位検出信号としての変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂに変換
するとともにプリアンプを兼ねたｌ／Ｖ変換器、１０は
レーザ駆動電圧を人力しレーザ駆動電流１ｄを出力する
Ｖ／Ｉ変換器、１１．１２は変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂを
増幅する増幅器、１３．１４は増幅器８．９の出力を帯
域濾波する帯域濾波器、１５はアナログ信号としての変
位検出電圧Ｖａ。
．９はＰＳＤ７から出力される変位検出電流＋ａ、Ｉｂ
を変位検出信号としての変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂに変換
するとともにプリアンプを兼ねたｌ／Ｖ変換器、１０は
レーザ駆動電圧を人力しレーザ駆動電流１ｄを出力する
Ｖ／Ｉ変換器、１１．１２は変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂを
増幅する増幅器、１３．１４は増幅器８．９の出力を帯
域濾波する帯域濾波器、１５はアナログ信号としての変
位検出電圧Ｖａ。
ｖｂをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１６は
ディジタル信号としてのレーザ駆動信号をアナログ信号
としてのレーザ駆動電圧Ｖｄに変換するＤ／Ａ変換器、
１７は光源４の発光タイミングの設定、対象物Ｗ１表面
の変位ΔＨの算出などを行なう高速演算プロセッサ、Ｓ
ｌは並列信号としての変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂを直列信
号に変換する並列・直列変換スイッチである。
ディジタル信号としてのレーザ駆動信号をアナログ信号
としてのレーザ駆動電圧Ｖｄに変換するＤ／Ａ変換器、
１７は光源４の発光タイミングの設定、対象物Ｗ１表面
の変位ΔＨの算出などを行なう高速演算プロセッサ、Ｓ
ｌは並列信号としての変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂを直列信
号に変換する並列・直列変換スイッチである。
このように構成された装置の動作について説明する。ま
ず光学系の動作について説明する。光源４から放射され
たビームは、投光レンズ５により適当な大きさの光スポ
ットとなり対象物Ｗ１の表面に照射される。受光レンズ
６はこの光スポットを撮像し、ＰＳＤ７の受光面に光ス
ポットの像を結像する。ＰＳＤ７は光スポツト像の結像
位置に応じた電気信号を発生する。すなわち、ＰＳＤ７
゛の２つの電極に生じる電流１ａ、Ｉｂの値により光ス
ポツト像の結像位置Ｐは Ｐ−（Ｉ ａ−Ｉ ｂ）／ （Ｉａ＋Ｉ ｂ）として得
られる。上の式は、ＰＳＤ７の出力が光スポツト像の位
置と強度とに比例して出力を発生するため、光スポツト
像の強度変化に相当する（Ｉａ＋’Ｉｂ）の項を導入し
て光スポットの位置のみに比例する出力を得ている。
ず光学系の動作について説明する。光源４から放射され
たビームは、投光レンズ５により適当な大きさの光スポ
ットとなり対象物Ｗ１の表面に照射される。受光レンズ
６はこの光スポットを撮像し、ＰＳＤ７の受光面に光ス
ポットの像を結像する。ＰＳＤ７は光スポツト像の結像
位置に応じた電気信号を発生する。すなわち、ＰＳＤ７
゛の２つの電極に生じる電流１ａ、Ｉｂの値により光ス
ポツト像の結像位置Ｐは Ｐ−（Ｉ ａ−Ｉ ｂ）／ （Ｉａ＋Ｉ ｂ）として得
られる。上の式は、ＰＳＤ７の出力が光スポツト像の位
置と強度とに比例して出力を発生するため、光スポツト
像の強度変化に相当する（Ｉａ＋’Ｉｂ）の項を導入し
て光スポットの位置のみに比例する出力を得ている。
次に電気系の動作について第１図、第２図を用いて説明
する。第２図（ａ）は光源４の点滅を示し、第２図（ｂ
）、 （Ｃ）は変位検出電流１ａ、Ｉｂおよび変位検出
電圧Ｖａ、Ｖｂの波形を示す。
する。第２図（ａ）は光源４の点滅を示し、第２図（ｂ
）、 （Ｃ）は変位検出電流１ａ、Ｉｂおよび変位検出
電圧Ｖａ、Ｖｂの波形を示す。
まず対象物Ｗ１の表面が基準面にあるときの動作につい
て説明する。受光レンズ６に入力された光はＰＳＤ７に
スポット状の光となって照射される。対象物Ｗ１の表面
が基準面にあるとき、この光の重心位置がＰＳＤ７の中
心Ｐ１になるように設定されていると、変位検出電流１
ａ、Ｉｂは互いに等しくなり、変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂ
もまた互いに等しくなる。変位検出電圧はＶａ、Ｖｂは
、増幅器１１．１２および帯域濾波器１３．１４で処理
された後、並列・直列変換スイッチＳ１により直列信号
に変換され、Ａ／Ｄ変換器１５でディジタル信号に変換
されて高速演算プロセッサ１７に入力される。高速演算
プロセッサ１７はディジタル信号化された変位検出電圧
Ｖａ、Ｖｂにより変位ΔＨを算出するが、こづ場合Ｖａ
＝Ｖｂであるので、変位ΔＨ−０となる。
て説明する。受光レンズ６に入力された光はＰＳＤ７に
スポット状の光となって照射される。対象物Ｗ１の表面
が基準面にあるとき、この光の重心位置がＰＳＤ７の中
心Ｐ１になるように設定されていると、変位検出電流１
ａ、Ｉｂは互いに等しくなり、変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂ
もまた互いに等しくなる。変位検出電圧はＶａ、Ｖｂは
、増幅器１１．１２および帯域濾波器１３．１４で処理
された後、並列・直列変換スイッチＳ１により直列信号
に変換され、Ａ／Ｄ変換器１５でディジタル信号に変換
されて高速演算プロセッサ１７に入力される。高速演算
プロセッサ１７はディジタル信号化された変位検出電圧
Ｖａ、Ｖｂにより変位ΔＨを算出するが、こづ場合Ｖａ
＝Ｖｂであるので、変位ΔＨ−０となる。
次に対象物表面がΔＨだけ下方に変位した場合の動作に
ついて説明する。この場合対象物Ｗ１表面で散乱された
光は受光レンズ６を通った後ＰＳＤ７の中心Ｐ１からＸ
離れた点Ｐ２にスポット状になって入射される。この入
射光により変位検出電流１ａ、Ｉｂが出力されるが、変
位検出電流Ｉａ、Ｉｂは互いに違った値となる。ΔＨと
Ｘは比例関係にあるめで、Ｘを算出することによりΔＨ
を算出し出力することができる。この出力信号に応じて
図示しない駆動手段を動作させて加工ヘッド３を降下さ
せΔＨの変位を零にするようになっている。このように
して加工ヘッド３と対象物Ｗ１の表面との間の距離は常
に一定に保たれる。
ついて説明する。この場合対象物Ｗ１表面で散乱された
光は受光レンズ６を通った後ＰＳＤ７の中心Ｐ１からＸ
離れた点Ｐ２にスポット状になって入射される。この入
射光により変位検出電流１ａ、Ｉｂが出力されるが、変
位検出電流Ｉａ、Ｉｂは互いに違った値となる。ΔＨと
Ｘは比例関係にあるめで、Ｘを算出することによりΔＨ
を算出し出力することができる。この出力信号に応じて
図示しない駆動手段を動作させて加工ヘッド３を降下さ
せΔＨの変位を零にするようになっている。このように
して加工ヘッド３と対象物Ｗ１の表面との間の距離は常
に一定に保たれる。
このような動作をする装置においては、ＰＳＤ７への入
射光として光源４から発する計測用レーザ光のほか背景
光があり、変位計測に誤差を生じさせるという問題があ
る。また背景光がスパイク状に大きいと帯域濾波器１３
．１４が大振幅の減衰振動を起こして帯域濾波器として
作用しなくなるという問題がある。
射光として光源４から発する計測用レーザ光のほか背景
光があり、変位計測に誤差を生じさせるという問題があ
る。また背景光がスパイク状に大きいと帯域濾波器１３
．１４が大振幅の減衰振動を起こして帯域濾波器として
作用しなくなるという問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、変位計測に背景光による誤差を
生じない距離計測装置を提供することにある。
の目的とするところは、変位計測に背景光による誤差を
生じない距離計測装置を提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、距離計測装
置において、計測用レーザ光の波長以外の波長に対して
透過性を有する光学フィルタを介して受光し背景光信号
を出力する受光素子と、変位検出信号から背景光信号を
除去するために変位検出信号と背景光信号とを加算する
逆相加算器とを設けるようにしたものである。
置において、計測用レーザ光の波長以外の波長に対して
透過性を有する光学フィルタを介して受光し背景光信号
を出力する受光素子と、変位検出信号から背景光信号を
除去するために変位検出信号と背景光信号とを加算する
逆相加算器とを設けるようにしたものである。
本発明においては、背景光信号が逆相加算器に入力され
、変位検出信号から背景光信号が除去される。
、変位検出信号から背景光信号が除去される。
第１図に本発明に係わる距離計測装置の一実施例を示す
。第１図において、Ａ６．Ｂ６は対象物Ｗ１表面上の放
射ビーム像を損傷する受光レンズ、Ａ７は放射ビーム像
の結像位置に応じた電気信号を発生する受光素子として
のＰ Ｓ Ｄ （ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅ
Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｂ７はＡ７の近傍に配置され
放射ビーム像の結像位置に応じた電気信号を発生する位
置検出素子としてのＰＳＤ、Ａ８、Ａ９およびＢ８．Ｂ
９はＰＳＤＡ７およびＢ７から出力される変位検出電流
Ａｌａ、ＡＩｂおよび背景光電流ＢＩａ、ＢＩｂを変位
検出信号としての変位検出電圧ＡＶａ、ＡＶｂおよび背
景光信号としての背景光電圧ＢＶａ、ＢＶｂに変換する
とともにプリアンプを兼ねたｆ／Ｖ変換器、１８．１９
は変位検出信号と背景光信号とが入力される逆相加算器
、２０は計測用レーザ光の波長以外の波長に対して透過
性を有する光学フィルタである。
。第１図において、Ａ６．Ｂ６は対象物Ｗ１表面上の放
射ビーム像を損傷する受光レンズ、Ａ７は放射ビーム像
の結像位置に応じた電気信号を発生する受光素子として
のＰ Ｓ Ｄ （ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅ
Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｂ７はＡ７の近傍に配置され
放射ビーム像の結像位置に応じた電気信号を発生する位
置検出素子としてのＰＳＤ、Ａ８、Ａ９およびＢ８．Ｂ
９はＰＳＤＡ７およびＢ７から出力される変位検出電流
Ａｌａ、ＡＩｂおよび背景光電流ＢＩａ、ＢＩｂを変位
検出信号としての変位検出電圧ＡＶａ、ＡＶｂおよび背
景光信号としての背景光電圧ＢＶａ、ＢＶｂに変換する
とともにプリアンプを兼ねたｆ／Ｖ変換器、１８．１９
は変位検出信号と背景光信号とが入力される逆相加算器
、２０は計測用レーザ光の波長以外の波長に対して透過
性を有する光学フィルタである。
このように構成された装置の動作について説明する。光
学フィルタ２０は計測用レーザ光の波長以外の波長に対
して透過性を有するので、背景光のみが透過される。こ
の背景光はＰＳＤＢ７により電気信号としての背景光電
流Ｂｌａ、Ｂｌｂに変換され、Ｉ／Ｖ変換器Ｂ８．Ｂ９
により背景光信号としての背景光電圧ＢＶａ、ＢＶｂに
変換される。一方、計測用レーザ光は受光レンズＡ６に
より集束され、ＰＳＤＡ７により電気信号としての変位
検出電流Ａｌａ、Ａｌｂに変換され、ｌ／Ｖ変換器Ａ８
．Ａ９により変位検出信号としての変位検出電圧Ｖａ、
Ｖｂに変換される。変位検出信号は逆相加算器１８．１
９の正入力端子に入力され、背景光信号は逆相加算器１
８．１９の負入力端子に入力される。このことにより、
変位検出信号から背景光信号が除去されるので、変位計
測精度を向上させる効果がある。また、この背景光信号
は、変位検出信号に含まれる背景光信号と時間的に一敗
しているので、一層の精度向上が期待できる。なお、背
景光信号を出力するためのＰｓＤＢ７のかわりに受光量
に応じた電気信号を出力する通常の受光素子を用いるこ
ともできる。
学フィルタ２０は計測用レーザ光の波長以外の波長に対
して透過性を有するので、背景光のみが透過される。こ
の背景光はＰＳＤＢ７により電気信号としての背景光電
流Ｂｌａ、Ｂｌｂに変換され、Ｉ／Ｖ変換器Ｂ８．Ｂ９
により背景光信号としての背景光電圧ＢＶａ、ＢＶｂに
変換される。一方、計測用レーザ光は受光レンズＡ６に
より集束され、ＰＳＤＡ７により電気信号としての変位
検出電流Ａｌａ、Ａｌｂに変換され、ｌ／Ｖ変換器Ａ８
．Ａ９により変位検出信号としての変位検出電圧Ｖａ、
Ｖｂに変換される。変位検出信号は逆相加算器１８．１
９の正入力端子に入力され、背景光信号は逆相加算器１
８．１９の負入力端子に入力される。このことにより、
変位検出信号から背景光信号が除去されるので、変位計
測精度を向上させる効果がある。また、この背景光信号
は、変位検出信号に含まれる背景光信号と時間的に一敗
しているので、一層の精度向上が期待できる。なお、背
景光信号を出力するためのＰｓＤＢ７のかわりに受光量
に応じた電気信号を出力する通常の受光素子を用いるこ
ともできる。
以上説明したように本発明は、前景５光のみを光学フィ
ルタで透過させ、変位検出信号に含まれる背景光信号と
時間的に一致した背景光信号を逆相加算器に加算するこ
とにより、変位検出信号から背景光信号を除去するよう
にしたので、対象物の変位計測を精度よくできる効果が
ある。
ルタで透過させ、変位検出信号に含まれる背景光信号と
時間的に一致した背景光信号を逆相加算器に加算するこ
とにより、変位検出信号から背景光信号を除去するよう
にしたので、対象物の変位計測を精度よくできる効果が
ある。
第１図は本発明に係わる距離計測装置の一実施例を示す
ブロック系統図、第２図はその波形図、第３図は従来の
距離計測装置をレーザ加工機に適用した場合を示すブロ
ック系統図である。 ４・・・・光源、５・・・・投光レンズ、Ａ６、Ｂ６・
・・・受光レンズ、Ａ７．Ｂ７・・・・ＰＳＤＳＡ８．
Ａ９．Ｂ８．Ｂ９−−−− Ｉ／Ｖ変換器、１Ｏ−−−
−Ｖ／Ｉ変換器、１１．１２・・・・増幅器、１３．１
４． ・・・帯域濾波器、１５・・・・Ａ／Ｄ変換器
、１６・・・・Ｄ／Ａ変換器、１７・・・・高速演算プ
ロセッサ、１８．１９・・・・逆相加算器、２０・・・
・光学フィルタ、Ｓｌ・・・・並列・直列変換スイッチ
。
ブロック系統図、第２図はその波形図、第３図は従来の
距離計測装置をレーザ加工機に適用した場合を示すブロ
ック系統図である。 ４・・・・光源、５・・・・投光レンズ、Ａ６、Ｂ６・
・・・受光レンズ、Ａ７．Ｂ７・・・・ＰＳＤＳＡ８．
Ａ９．Ｂ８．Ｂ９−−−− Ｉ／Ｖ変換器、１Ｏ−−−
−Ｖ／Ｉ変換器、１１．１２・・・・増幅器、１３．１
４． ・・・帯域濾波器、１５・・・・Ａ／Ｄ変換器
、１６・・・・Ｄ／Ａ変換器、１７・・・・高速演算プ
ロセッサ、１８．１９・・・・逆相加算器、２０・・・
・光学フィルタ、Ｓｌ・・・・並列・直列変換スイッチ
。
Claims (1)
- 計測用レーザ光のスポットを対象物に照射し戻ってくる
散乱光の重心位置に対応した変位検出信号により前記対
象物の基準面からの変位を算出する距離計測装置におい
て、計測用レーザ光の波長以外の波長に対して透過性を
有する光学フィルタを介して受光し背景光信号を出力す
る受光素子と、前記変位検出信号から前記背景光信号を
除去するために前記変位検出信号と前記背景光信号を加
算する逆相加算器とを備えたことを特徴とする距離計測
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59227229A JPS61105419A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 距離計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59227229A JPS61105419A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 距離計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61105419A true JPS61105419A (ja) | 1986-05-23 |
Family
ID=16857528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59227229A Pending JPS61105419A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 距離計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61105419A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01214703A (ja) * | 1988-02-24 | 1989-08-29 | Fuji Electric Co Ltd | マークセンサ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59137805A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 倣いのための光学式距離計 |
-
1984
- 1984-10-29 JP JP59227229A patent/JPS61105419A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59137805A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 倣いのための光学式距離計 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01214703A (ja) * | 1988-02-24 | 1989-08-29 | Fuji Electric Co Ltd | マークセンサ |
| JPH0658211B2 (ja) * | 1988-02-24 | 1994-08-03 | 富士電機株式会社 | マークセンサ |
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