JPS6184580A

JPS6184580A - 変位量測定器

Info

Publication number: JPS6184580A
Application number: JP20668984A
Authority: JP
Inventors: Yukio Muto; 幸雄武藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-10-02
Filing date: 1984-10-02
Publication date: 1986-04-30

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】「産業上の利用分野」本発明は変位量測定器、特にレーザ光を利用した非接触
型の測定器に関する。

「従来の技術」第２図には、変位量測定器の概略が示され、第３．４．
５図には、この測定器による測定法が示されている。

測定器１０は、レーザ光源１２を含み、レーザ光源１２
からのレーザ光１００は、レンズ１４を介して被測定物
（図示せず）の表面に放射され、被測定物表面で反射し
たレーザ光１０２は、レンズ１６を介して光検出素子と
してのＰＳＤ（ｐｏｓｉｔｉｏｎ　５ｅｎｓｏｒ　ｄｉ
ｏｄｅ　）　　Ｌ　８に受光される。

そしてＰＳＤ１８は、反射レーザ光１０２の受光位置に
従って検出信号を出力する。

従って、被測定物表面が、第３図のように０′点にある
ときと、第４図のようにＡ′点にあるときと、第５図の
ようにＢ′点にあるときと、では、ＰＳＤ１８における
受光位置が異なることになり、これにより、被測定物表
面の基ハ（（部面、Ｏ′点からの変位量を測定できる。

なお、ＭＲは測定レンジであり、測定レンツＭＲ＋と測
定レンジＭＲ−とかある。また、ＳＯＤはスタンドオフ
ディスタンスである。

次に、第６図には、レーザ光１０４、レンズ２０、ＰＳ
Ｄ　１８、の関係が示され、第７図には、このときのＰ
ＳＤ１８の出力が示されている。なお、ＰＳＤＬ８の０
点には、Ｏ〜３０Ｖ位までの電圧が印加されている。

そして、第６．７図から、レーザ光１０４が０点にある
とき、０点の出力とＤ点の出力とが同一になることがわ
かる。

「発明が解決しようとする問題点」しかしながら、変位量測定器においては、第８図のよう
な配置になっており、このため、被測定物の変位量とＰ
ＳＤにおける受光位置との関係が不正確である。すなわ
ち、ＰＳＤの受光位置は、Ｂ点に近づくに従い、そのス
ピードが遅くなり、受光位置がＡ点から始まると、０点
、Ｂ点に達するまでに目盛が圧縮される（第９図参照）
。そして、第８図において、Ｏ’Ａ’＝Ｏ’Ｂ’であっ
ても、ＰＳＤ１８では、ＯＡ＃ＯＢとなり、変位量を正
確に測定できない。なお、この圧縮率は、Ｏ′点におけ
る０点に対する角度θが４５°から２０°へと下がるに
つれて、大きくなる。

また、従来の変位量測定器においては、ＰＳＤに所定レ
ーザ光以外の光が入るため、測定を不正確なものとして
いた。

本発明の目的は、変位量を正確に測定できる変位量測定
器を提供することにある。

「問題点を解決するための手段、作用」本発明は所定波
長のレーザ光を被測定物の表面に放射するレーザ光源と
、被測定物表面からの反射レーザ光を受光し受光位置に
より検出信号を出力する光検出素子と、光検出素子から
の検出信号が供給され該検出信号に基づいて被測定物表
面の基準位置からの変位量を求める演算回路と、を含み
、被測定物表面と基準位置との間の変位量を求める変位
量測定器において、前記光検出素子からの検出信号は、
所定周波数の信号のみを］ＪＴ１過させる電子フィルタ
回路を介して、演算回路に供給され、該電子フィルタ回
路により、演算回路には、前記所定波長のレーザ光に対
応する検出（ご号のみが供給されており、また、前記濾
算回路は、基準位置よりも遠い位置を測定する場合には
、検出信号を補正して該検出信号に基づく変位量が太き
（なるように修正し、一方、５　ＨＵＢ位置よりも近い
位置を測定する場合には、検出信号を補正して該検出信
号に基づく変位量が小さくなるように修正するように構
成されていることを特徴とする。

「実施例」以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

実施例による変位量測定器のプロ・７り回路第１０図に
は、本発明の実施例による変位量（］１す定器のブロッ
ク回路が示されている。

電源回路２２には、ＡＣｌｏｏＶが供給されており、電
源回路２２は、ＡＭＰ用のＤＣ±１５Ｖ、Ａ／Ｄコンバ
ータ用のＤＣ±５Ｖの電圧を出力巳、更に、ＤＣ−１２
Ｖ、ＤＣ２４Ｖの電圧を出力する。

レーザ投光部２４は、レーザ電＃２６、）（ｅ　Ｎｅレ
ーザ管２８、光学変調器ドライブ３０、変調器３２を含
み、電源回路２２のＤＣ−１２Ｖの電圧は、光学変調器
ドライブ３０に供給され、電源回路２２のＤＣ２４Ｖの
電圧は、レーザ電′ｒＡ２６に供給されており、光学変
調器ドライブ３０には、発振器３４からのＩＫＨｚの信
号がアンプ３６を介して供給されている。

そして、Ｈｅ　Ｎｅレーザ管２８からのレーザ光は、変
調器３２で変調され、１ＫＨｚのレーザ光（変調光＞１
００として放射される。なお、レーザ光１．００の波長
は、例えば６３２．８ｎｍである。

レーザ光１００ば、被測定物（図示せず）の表面で反射
し、反射レーザ光１０２は、レーザ受光部３８に供給さ
れる。

レーザ受光部３８は、ＰＳＤ１８、電源４０、アンプｌ
ｔ２．４４を含み、ＰＳＤ１８の中点には、電圧■の電
源４０が接続され、ＰＳＤ１８の両端からの検出信号は
、それぞれ、アンプ４２、・１４に供給されて増幅され
ろ。そして、レーザ光＋０２の反射位置に応じて、ＰＳ
Ｄ１８の受光位置が変化し、光スボソ）・がＰＳＤＩ８
上て図示矢印のように移動する。

アンプ４２、４４からの信号は、それぞれ、アンプ゛４
６．４８でさらにｊ曽幅され、バントパスフィルタ５０
．５２に供給される。バンドパスフィルタ５０．５２は
、所定周波数の信号のみを通過させ、ずなわち、前記レ
ーザ投光部２４からの所定波長６３２．８ｎｍのレーザ
光に対応する周波数の信号のみを通過させ、これにより
、所定レーザ光以外の光による測定の不正確さを防止で
きる。

バンドパスフィルタ５０．５２からの信号は、それぞれ
、同期整流回路５４．５６、平滑回路５８．６０、ロー
パスフィルタ６２．６４を介して、演算回路６６に供給
される。なお、同期整流回路５４．５６には、前記発振
器３４からの１ＫＨｚの信号がアンプ３６を介して供給
されている。

前記演算Ｕｇｌ路６６は、被測定物表面の基準位置から
の変位量を求めて出力し、この信号は、ローパスフィル
タ７０、アンプ７２、Ａ／Ｄコンバーター７４に供給さ
れ、Ａ／Ｄコンバーター７４から、表示器７６に供給さ
れ、またＢＣＤ出力として利用され、また、アンプ７２
からの信号は、アナログ出力として利用される。

前記演算回路６６は、基準位置よりも遠い位置を測定す
る場合には、検出信号を補正して該検出信号に基づ（変
位量が大きくなるように修正し、一方、基準位置よりも
近い位置を測定する場合には、検出信号を補正して該検
出信号に基づく変位量が小さくなるよ、うに修正するよ
うに構成されている。

居Ｕ■ ます、演算回路６６による演算の原理について説明する
。

第１Ｉ図に示すように、レーザ光＃１と結像光学系の光
軸を同一平面内にとり、両光軸の交点（ここを原点Ｏに
とる）がセンサ２の中心に結像するように配置する。物
体３−ｔ−の光点位置Ｙとセンサ２上の対応点ｙとの間
には配置に基づ（一定の関係が成り立つ。

また、センサの特性により、センサーヒの光点位置ｙと
センサ両端からの出力Ａ、Ｂとの間には次の関係が成り
立っている。

ここで、Ｌはセンサ２の有効長さである。

一般に物体上の光点位置Ｙとセンサ上の光点位置ｙとの
間の対応は直線的ではない。従って、ｙに対応して得ら
れるセンサからの出力量を電子回路においてアナログ的
に処理することにより、実際上の光点位置Ｙに変換せね
ばならない。

そのためには、第１２図のような回路構成をとる必要が
ある。

すなわち、図中の破線部がｙをＹに変換するための補正
回路である。

このとき、第１２図のＣ，Ｅからえられる出力は第１図
における信号２０４．２０６となる。

ここで、あらためてこの信号２０４．２０６をＡ、Ｂと
置き換えれば、第１図の除算器８８からは信号（Ｂ−Ａ）が求められることがわかる。

この値はｙに補正を施した形式になっており、実際の交
点位置Ｙそのものに対応する値となっている。

第１３図はその一例であり、除算器８８からの信号電圧
が光点位置に応じて変化する様子を示している。ここで
、Ｋの値を変化させ、Ｋ　＝　３．９としたときに、先
のｙがＹに完全に対応することを示している。

皿１皿贅次に、第１図を参照しながら、演算回路６６の構成につ
いて説明する。

ＰＳＤ１８からの信号２００．２０２ｚよ、それぞれ、
アンプ７８．８０で電流／′電圧変換さ２′ｊ１、信号
２０４．２０６は、減算器８２て減算されてＢ−Ａが求
められ、減算器８２からの（３号２０８は、補正回路８
４を介して加算器８６に供給され、加算器８６には、更
に、信号２０４．２０６　（す８６からの信号２１０及
び前記減算器８２からの信号２０８は除算器８８に供給
され、除算器８８によりが求められる。

すなわち、ＰＳＤ１８の０８間で受光した場合（水率位
置よりも近い位置までの変位量を測定する場合）には、
Ｂ＞Ａであるので、Ｂ−Ａ＞０となり、 −Ａ □〉θ′　　だから、すなわち、検出信号に基づく変位量が小さくなる・・よ
うに修正されていることがわかる。

一方、ＰＳＤ１８のＯ’Ａ間で受光した場合（水率位置
よりも遠い位置までの変位量を測定する場合）には、Ｂ
＜Ａであるので、Ｂ−Ａ＜０となり、となり、すなわち
、検出信号に基づく変位量が大き（なるように修正され
ていることがわかる。

が示されている。

第１５図において、０点からＢ点では、点ｙＡＩのよう
に加算され、０点から）＼点では、点線［■のように減
算される。そして、除算４８８のＮ人カカＹの比率は縮
小される。

比率は大きくなる。

そして、本発明は上記事項をセ１１用したちのであり、
補正回路８４の値を適当に設定することにより、角度の
圧縮率を補正し、出力Ｙ、すなわち変位量を適切に補正
できる。

応用例次に、本発明の応用例を第１６図、及び第１１図に基つ
いて説明する。

第１６図において、被測定部材（例えばタイヤのチュー
ブ）９０の側面９０ａには、レーザ、原ｌ２からのレー
ザ光１００が照射され、この側面９０ａからの反射レー
ザ光１０２は、ＰＳＤＩ　８に受光されており、被測定
部材９０を矢印Ｍ１、■２方向に移動することにより、
側面９０ａの凹凸を矢印Ｍ＝　、Ｍｚ方向に沿って測定
できる。

第１７図において、被測定部材９２の側面９２ａを測定
したいが、被測定部材９２と並行に部材９４が配置され
ているので、レーザ源１２　、ＰＳＤＩ８を被測定部材
９２と部材９４との間に設置することができない。そこ
で、両部材９２．９４間にブリスム体９６を設置し、こ
れにより、レーザ源１２からのレーザ光１００は、プリ
ズム体９６で反射して側面９２ａに照射され、この側面
９２ａからの反射レーザ光１０２は、プリズム体９６で
反射してＰＳＤｌＢに受光されており、被測定部材９２
を矢印Ｎ＋　、Ｎｚ方向に移動することにより、側面９
２ａの凹凸を矢印Ｎｌ　％　Ｎ　ｚ方向に沿って測定で
きる。従って、両部材９２．９４間が狭くとも、プリズ
ム体９６を設置することにより、側面９２ａの凹凸の測
定が可能である。

「発明の効果」以上説明したように、末完１リレこよ孔は、電子フィル
タ回路が設けられており、更に、演算回路は、前述した
ように構成されているので、変位量を正確に測定できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は演算回路の説明図、第２図は変位量測定器の外観斜視図、第３．４．５図は変位量測定器によるス１１定法を示す
説明図、第６図はレーザ光、レンズ、ＰＳＤの関係を示す説明図
、第７図は第６図の構成におけるＰＳＤの出力を示すグラ
フ図、第８図は変位量測定器におけるＰＳＤの配置を示す説明
図、第９図はＰＳＤにおける目盛の圧縮状態を示す説明図、第１０図は本発明の実施例による変位量測定器のブロッ
ク回路図、第１１図は本発明の詳細な説明するための光学配置間、第１２図は本発明の原理による回路図、第１３図はパラ
メータＫによる補正例を示すグラフ図、パラフ図、第１６．１７図は本発明の応用例を示す説明図である。１０・・・・・・変位量測定器１２・・・・・・レーザ光源１４・・・・・・レンズ１６・・・・・・レンズＩ８・・・・・・ＰＳＤ５０．５２・・・・・・ハント′パスフィルタ６６・・
・・・・演算回路７８．８０・・・・・・アンプ８２・・・・・・減算器８４・・・・・・補正回路８６・・・・・・加算器８８・・・・・・除算器［００・・・・・・レーザ光１０２・・・・・・反射レーザ光第６図第７図第８図　　　第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定波長のレーザ光を被測定物の表面に放射する
レーザ光源と、被測定物表面からの反射レーザ光を受光し受光位置によ
り検出信号を出力する光検出素子と、光検出素子からの
検出信号が供給され該検出信号に基づいて被測定物表面
の基準位置からの変位量を求める演算回路と、を含み、被測定物表面と基準位置との間の変位量を求める変位量
測定器において、前記光検出素子からの検出信号は、所定周波数の信号の
みを通過させる電子フィルタ回路を介して、演算回路に
供給され、該電子フィルタ回路により、演算回路には、
前記所定波長のレーザ光に対応する検出信号のみが供給
されており、また、前記演算回路は、基準位置よりも遠い位置を測定
する場合には、検出信号を補正して該検出信号に基づく
変位量が大きくなるように修正し、一方、基準位置より
も近い位置を測定する場合には、検出信号を補正して該
検出信号に基づく変位量が小さくなるように修正するよ
うに構成されていることを特徴とする変位量測定器。