JPS62138709A - 変位の測定方法および装置 - Google Patents
変位の測定方法および装置Info
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- JPS62138709A JPS62138709A JP27978885A JP27978885A JPS62138709A JP S62138709 A JPS62138709 A JP S62138709A JP 27978885 A JP27978885 A JP 27978885A JP 27978885 A JP27978885 A JP 27978885A JP S62138709 A JPS62138709 A JP S62138709A
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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。
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、光切断法を用いた変位の測定方法および装置
に係り、被測定面が乱反射面である例えばセラミック部
品等の形状変位の測定に供される。
に係り、被測定面が乱反射面である例えばセラミック部
品等の形状変位の測定に供される。
従来の技術
光切断法を用いた変位の測定方法は、一般工業分野にお
いて広く利用されており、例えば、計測技術１９８５−
２ 別冊第１７６〜１８０頁ｔこ「非接触で微小高さを
自動測定するレベルメータ」として開示されている。こ
の光切断法の原理は第７図に示すように線・状の投射光
ａを被測定対象す上に照射してそこに線状の光マークを
形成し、その光マークの反射光像を投射光ａの長手側に
おいてその投射方向と異なる方向に設けた結像面ｄ上に
結像させるようにしたちのである。これによれば、被測
定対９Ａｂの変位（図では高さ）に応じて光マークの形
成位置が高さ方向で変化し、その結果、その光マークの
形成位置に応じて結像面ｄ上での反射光像の位置が行方
向（図の上下方向）に変化することになり、この各行に
おいて結像した列の位置変化から被測定対ｇＡｂのある
断面における変位がＭ明ｒる。
いて広く利用されており、例えば、計測技術１９８５−
２ 別冊第１７６〜１８０頁ｔこ「非接触で微小高さを
自動測定するレベルメータ」として開示されている。こ
の光切断法の原理は第７図に示すように線・状の投射光
ａを被測定対象す上に照射してそこに線状の光マークを
形成し、その光マークの反射光像を投射光ａの長手側に
おいてその投射方向と異なる方向に設けた結像面ｄ上に
結像させるようにしたちのである。これによれば、被測
定対９Ａｂの変位（図では高さ）に応じて光マークの形
成位置が高さ方向で変化し、その結果、その光マークの
形成位置に応じて結像面ｄ上での反射光像の位置が行方
向（図の上下方向）に変化することになり、この各行に
おいて結像した列の位置変化から被測定対ｇＡｂのある
断面における変位がＭ明ｒる。
この種の装置の基本的な構成は、第１図に示すようにレ
ーザ共振器１、その散乱レーザ光を線状のビームｌ：変
換して被測定体象５上に照射する投光レンズ系２、その
レーザビームの長手側においてその照射方向に対して適
宜角度を隔てた斜めの光路に介入された受光レンズ系３
、その受光レンズ系３の後方に配置された二次元画像セ
ンサ４よりなる。二次元画像センサ４としては、例えば
、ＭＯＳ型、ＣＣ［）型センサなどがあり、微小面積の
画素を行列配置（像の変化方向を行、それと直交する方
向を列とする）したものが用いられている。
ーザ共振器１、その散乱レーザ光を線状のビームｌ：変
換して被測定体象５上に照射する投光レンズ系２、その
レーザビームの長手側においてその照射方向に対して適
宜角度を隔てた斜めの光路に介入された受光レンズ系３
、その受光レンズ系３の後方に配置された二次元画像セ
ンサ４よりなる。二次元画像センサ４としては、例えば
、ＭＯＳ型、ＣＣ［）型センサなどがあり、微小面積の
画素を行列配置（像の変化方向を行、それと直交する方
向を列とする）したものが用いられている。
以上のものにおいて、従来技術は、前記画素の列の幅内
に光マーク反射光像の線幅が入るようにして測定分解能
を画素列間隔にしたものであり、先ず、レーザ共振器１
から投射される拡散レーザ光を円筒レンズとフリメーシ
ジンレンズの組合わせよりなる投光レンズ２により第８
図に示すように断面形状がスリット状で、そのビームの
ウェスト（最小幅）の位置Ｂが変位の測定範囲Ａ−Ｃの
中間に位置し、スリットの長手測長さが適宜の大きさ
（画素列の長さによる制約がある）のビームを形成し、
そのビームを被測定体９Ａ５に対してその変位する方向
と平行な方向から照射する。これにより被測定体象５上
にはスリット状の光マークが形成され、その反射光像が
受光レンズ３を介して二次元画像センサ４の画素行列上
に結像し、その結像画素の出力が変化する。
に光マーク反射光像の線幅が入るようにして測定分解能
を画素列間隔にしたものであり、先ず、レーザ共振器１
から投射される拡散レーザ光を円筒レンズとフリメーシ
ジンレンズの組合わせよりなる投光レンズ２により第８
図に示すように断面形状がスリット状で、そのビームの
ウェスト（最小幅）の位置Ｂが変位の測定範囲Ａ−Ｃの
中間に位置し、スリットの長手測長さが適宜の大きさ
（画素列の長さによる制約がある）のビームを形成し、
そのビームを被測定体９Ａ５に対してその変位する方向
と平行な方向から照射する。これにより被測定体象５上
にはスリット状の光マークが形成され、その反射光像が
受光レンズ３を介して二次元画像センサ４の画素行列上
に結像し、その結像画素の出力が変化する。
そこで、次−二はこの二次元画像センサ４を走査して各
画素の行ごとの出力変化した画素列番号を検出し、それ
に基づいて各画素の行ごとに次式により基ｌ変位位置に
対する変位ΔＺを検出する。
画素の行ごとの出力変化した画素列番号を検出し、それ
に基づいて各画素の行ごとに次式により基ｌ変位位置に
対する変位ΔＺを検出する。
ここに、
Δ２λ−画素行１における基準変位１こ対する変位
Ｍ：結像光学系の倍率（単位変位
に対する光像の移動量の割合）
ｅ：画素列の間隔
ロ、二画素行目こむいて基準変位位置
と変位時に出力変化を生じる
画素列番号の差
θ：投射軸と受光軸のなす角度
に＝＝１ｓｉｎθ／Ｍ （一定）
以上により被測定対象５のある断面において、光マーク
の長さに対応した部分の変位が求められる。
の長さに対応した部分の変位が求められる。
発明が解決しようとする問題点
ところで、この種の装置における測定分解能は光学系の
倍率と画像センサの画素間隔により定まり、その光学系
の倍率ら変位測定範囲と画素の数に制約されており、結
局、測定分解能は画像センサの画素の数と間隔に制約を
受け、高い分解能を必要とする測定には適用できない問
題点があった。
倍率と画像センサの画素間隔により定まり、その光学系
の倍率ら変位測定範囲と画素の数に制約されており、結
局、測定分解能は画像センサの画素の数と間隔に制約を
受け、高い分解能を必要とする測定には適用できない問
題点があった。
これを角子決するものとして、レーザビームの幅を画素
列間隔より十分小ｉこし、それ：こより画素」二に結像
した光像が画素の中央か端部（像全体が結像されない）
にあるかｉこより同一画素でら変化する出力にルづいて
画素列間隔より細かい間隔を測定するものが提案されて
いる。しかし、この場合には、変位（レーザ光源と被測
定対象間距離の変化）及び肢測定灯家面の反射効率の大
きさにより変化する尼像の光強度に対する感度補正（第
８図のｔ＼〜Ｃ点で光マークが形成された場合、その反
射光像の光強度は第９図のように差５＋４があり、それ
に対する補正）を行なう必要があるが、正確な補正は難
しく、測定分解能の向上には限界がある。
列間隔より十分小ｉこし、それ：こより画素」二に結像
した光像が画素の中央か端部（像全体が結像されない）
にあるかｉこより同一画素でら変化する出力にルづいて
画素列間隔より細かい間隔を測定するものが提案されて
いる。しかし、この場合には、変位（レーザ光源と被測
定対象間距離の変化）及び肢測定灯家面の反射効率の大
きさにより変化する尼像の光強度に対する感度補正（第
８図のｔ＼〜Ｃ点で光マークが形成された場合、その反
射光像の光強度は第９図のように差５＋４があり、それ
に対する補正）を行なう必要があるが、正確な補正は難
しく、測定分解能の向上には限界がある。
問題点を解決するための手段
本発明は、上記問題点を解決するにあたり、ビームの光
強度分布パターンに着目しだらのである。すなわち、断
面スリット状のビームの幅を極小に絞る代わりに適宜の
幅を許すと、あるビームの高さ範囲では断面一様の平行
ビームとみなせるビームの形成が可能であり、基礎モー
ドのレーザ光等においてはその光強度の分布パターンは
、スリットの長手方向および幅方向のいずれも正規分布
し、そのパターンは、ビームが被測定対象で反射し、レ
ンズ系を介しても保存され、ただ、そのパターンの振幅
のみが、変位および反射面の反射効率（二より変化する
だ（すとみなせること（二着目し、複数個の画素にわた
る分布パターンを所定の関数により近似してその近似パ
ターンの特定出力点と対応する画素列番号を画素列の間
隔より細かく求めようとするものであり、２つの方法の
発明とそれを実施する装置の発明を考乏たちのである。
強度分布パターンに着目しだらのである。すなわち、断
面スリット状のビームの幅を極小に絞る代わりに適宜の
幅を許すと、あるビームの高さ範囲では断面一様の平行
ビームとみなせるビームの形成が可能であり、基礎モー
ドのレーザ光等においてはその光強度の分布パターンは
、スリットの長手方向および幅方向のいずれも正規分布
し、そのパターンは、ビームが被測定対象で反射し、レ
ンズ系を介しても保存され、ただ、そのパターンの振幅
のみが、変位および反射面の反射効率（二より変化する
だ（すとみなせること（二着目し、複数個の画素にわた
る分布パターンを所定の関数により近似してその近似パ
ターンの特定出力点と対応する画素列番号を画素列の間
隔より細かく求めようとするものであり、２つの方法の
発明とそれを実施する装置の発明を考乏たちのである。
そのｍｌの発明は、断面スリット状で、光強度分布が略
正規分布の平行ビームを肢測定対象上に投射して光マー
クを形成し、その光マークを前記平行ビームの長手側に
おいて、その投射方向と異なる方向に配置され、多数個
の画素を行列配置させてなる二次元画像センサに導入し
てその複数行列の画素上に結像させ、その各画素に生じ
た出力を用いて、導入光マーク像の移動方向と平行な前
記画素の行ごとに画素列番号と出力との関係を所定の関
数により近似してその関数の特定出力点と対応する画素
列番号を画素の間隔より細かく求め、それに暴づき変位
を測定するものである。
正規分布の平行ビームを肢測定対象上に投射して光マー
クを形成し、その光マークを前記平行ビームの長手側に
おいて、その投射方向と異なる方向に配置され、多数個
の画素を行列配置させてなる二次元画像センサに導入し
てその複数行列の画素上に結像させ、その各画素に生じ
た出力を用いて、導入光マーク像の移動方向と平行な前
記画素の行ごとに画素列番号と出力との関係を所定の関
数により近似してその関数の特定出力点と対応する画素
列番号を画素の間隔より細かく求め、それに暴づき変位
を測定するものである。
すなわち、これにおいては、画素番号江出の基となる関
数近似を画素行の出力により行ない、その関数に基づい
て画素列番号を細かい桁まで算出するものである。ただ
し、これにおいては、被測定対象上に極めて微小な反射
むらがあった場合出力分布パターンに局所的な歪が生じ
、それに伴ない近似に際しての多少の誤差を生じる恐れ
がある。
数近似を画素行の出力により行ない、その関数に基づい
て画素列番号を細かい桁まで算出するものである。ただ
し、これにおいては、被測定対象上に極めて微小な反射
むらがあった場合出力分布パターンに局所的な歪が生じ
、それに伴ない近似に際しての多少の誤差を生じる恐れ
がある。
第２の発明は、この問題も解決したものであり、同一変
位部分において、前記第１発明と同様にして求められた
画素列間隔より細かい単位の各行ごとの画素列番号の適
宜複数個にわたる２次元の関数近眼を求め、その平均値
に基づき変位を測定するものである。しかして、これ（
こおい′ζは、各行ごとの画素列番号の誤差は空間平均
効果により相殺される。
位部分において、前記第１発明と同様にして求められた
画素列間隔より細かい単位の各行ごとの画素列番号の適
宜複数個にわたる２次元の関数近眼を求め、その平均値
に基づき変位を測定するものである。しかして、これ（
こおい′ζは、各行ごとの画素列番号の誤差は空間平均
効果により相殺される。
第３の発明は、前記第１の発明の方法を実施するに際し
て好適な装置の発明であり、レーザ共振器と、そこから
の拡散レーザ光を断面スリット状で、その光強度が正規
分布の平行ビームに変換する円筒レンズとコリメーショ
ンレンズとを組み合わせてなる投光レンズ系と、その平
行ビームの長手（ＩＩ ｌこおいて、その投射方向に対
して適宜角度を隔てた斜めの光路」二に介入され、少な
くとも所定の一側を拡大する拡大レンズ系と、その拡大
レンズ系の後方に配置された２次元画像センサと、その
画像センサの各画素の出力を記憶する記憶器と、その記
憶された各画素の出力を読出し、予め定められた方向の
画素の行ごとの出力分布の近似関数を算出してその特定
出力点に対応する画素列番号を所定の桁数により算出す
る演ｎ器とからなる。
て好適な装置の発明であり、レーザ共振器と、そこから
の拡散レーザ光を断面スリット状で、その光強度が正規
分布の平行ビームに変換する円筒レンズとコリメーショ
ンレンズとを組み合わせてなる投光レンズ系と、その平
行ビームの長手（ＩＩ ｌこおいて、その投射方向に対
して適宜角度を隔てた斜めの光路」二に介入され、少な
くとも所定の一側を拡大する拡大レンズ系と、その拡大
レンズ系の後方に配置された２次元画像センサと、その
画像センサの各画素の出力を記憶する記憶器と、その記
憶された各画素の出力を読出し、予め定められた方向の
画素の行ごとの出力分布の近似関数を算出してその特定
出力点に対応する画素列番号を所定の桁数により算出す
る演ｎ器とからなる。
劇匪
第３の発明の装ｊｎを用いて第１発明の方法を実施する
場合を説明′Ｙると、レーザ共振器１、投光レンズ系に
より断面スリット状で、光強度分布が略正規分布する平
行ビームを形成し、それを被測定対象の変位方向と平行
な方向から被測定対象上に照射し、そこにスリット状の
光マークを形成させる。これにより光マークの反射光Ｃ
象は受光レンズに導入され、光像の少なくとも幅方向が
拡大されて二次元画像センサの複数行列上に結像する。
場合を説明′Ｙると、レーザ共振器１、投光レンズ系に
より断面スリット状で、光強度分布が略正規分布する平
行ビームを形成し、それを被測定対象の変位方向と平行
な方向から被測定対象上に照射し、そこにスリット状の
光マークを形成させる。これにより光マークの反射光Ｃ
象は受光レンズに導入され、光像の少なくとも幅方向が
拡大されて二次元画像センサの複数行列上に結像する。
その結果、画素の出力が変化する。この画素の出力を画
素の走査を行なって検出し、画素の行列番号と対応させ
て記憶器に記憶させておく。
素の走査を行なって検出し、画素の行列番号と対応させ
て記憶器に記憶させておく。
続いて、記憶器から画素の行ごとに出力を読出し、演算
器において画素列番号と出力の関係を所定の関数により
近似させる。この近県関数は、光強度分布パターンによ
り予め定められ、光学系に歪がない場合は正規分布して
いるので、正規分布関数となるが、光学系の歪により正
規分布とずれた分布となる場合には、正規分布関数とそ
のずれと対応させた初等関数との組合せを選ぶ。その後
、近似関数の特定出力点（例えば関数の極値等、任意に
設定可）と対応する画素列番号を画素の口ｌ隔より細か
い桁まで求める。以上により変位はスリ７Ｆ状光マーク
の長手方向全体にわたって求められる。また、第２の発
明の方法は、その長手方向の一部あるいは全部の平均変
位を得るものであり、前記第１発明により求められた各
画素行ごとの画素列番号の複数個の平均値を行なう。
器において画素列番号と出力の関係を所定の関数により
近似させる。この近県関数は、光強度分布パターンによ
り予め定められ、光学系に歪がない場合は正規分布して
いるので、正規分布関数となるが、光学系の歪により正
規分布とずれた分布となる場合には、正規分布関数とそ
のずれと対応させた初等関数との組合せを選ぶ。その後
、近似関数の特定出力点（例えば関数の極値等、任意に
設定可）と対応する画素列番号を画素の口ｌ隔より細か
い桁まで求める。以上により変位はスリ７Ｆ状光マーク
の長手方向全体にわたって求められる。また、第２の発
明の方法は、その長手方向の一部あるいは全部の平均変
位を得るものであり、前記第１発明により求められた各
画素行ごとの画素列番号の複数個の平均値を行なう。
実施例
第１発明の方法を実施した装置における光学系は、前記
第１図において投光レンズ２を第２図および第３図に示
すように円筒レンズ２１、コリメーションレン７：２２
の身且合わせとしたものであり、半導体レーザ共振器１
から放射される基礎モードの拡散レーザ光を円筒レンズ
２１によりその一側のみの拡散幅を抑制し、続いてそれ
をコリメーションレンズ２２を介して平行ビームに変換
（平行ビームであってもウェストを有するが、例えばア
ウト７オーカスにし、ウェストの一側の実用上十分な平
行範囲を利用する）し、幅２００μ「０、長さ４０１１
＋＋ａの断面スリット状の平行ビームを形成し、被測定
体５上に照射する。その平行ビームの光強度は、基礎モ
ードのレーザ光の特性として第４図に示すように幅方向
において正規分布する（分布幅はビーム位置および長手
方向で一定、但し強度は異なる）と同時に、長手側にお
いてら正規分布している。受光レンズ系３にはスリット
状光像の幅方向仙１を２〜１０倍に拡大する円筒レンズ
を用い、二次元画像センサ４には、辺長１７μｍＸ１３
μ＋ａ（ＨＸ Ｖ ）のホトダイオードを５１０行×４
９２列配置し、出力転送部をＣＣＤとしたＣＣＤカメラ
を用い、投射軸と受光軸の角度を４５度としたものであ
り、二次元画像センサ４内に結像した光像の幅は、各画
素行において約６０列の画素にわたるように前記円筒レ
ンス′の倍率を調整した。また、画像センサ４に常時ピ
ントのあった像を結像させるため、受光レンズ系３に入
りント状絞りを介在させ、かつ画像センサも光軸に対し
て所定角度傾けている。第６図は第１発明の方法を実施
干るだめの前記二次元画像センサ４の出力処理系の実施
例であり、クロンク発振器６１、水平、垂直同期用カウ
ンタ６２，６３を有し、二次元画像センサ４に走査信号
を送る走査回路６と、その走査により順次読出される各
画素の出力をディノタル符号に変換するＡ ／ Ｄ変換
器７と、その変換値を前記走査回路６のカウンタ６２，
６３の出力により指定される番地と対応させて記憶する
ランダムアクセスメモリ８と、そのランダムアクセスメ
モリ８の記憶データに基づき、所定方向の画素の行と対
応する番地の行ごとに、その出力分布を正規分布関数に
より近似させてその極値と対応する番地の列を番地列番
号の間隔より３桁細かい単位まで休出し、続いてその各
算出値の平均値を算出するマイクロプロセッサ９よりな
る。尚、この池に電源回路および各要素の動作タイミン
グの制御回路等ら含むが、図の煩雑化を避けるために省
略しである。
第１図において投光レンズ２を第２図および第３図に示
すように円筒レンズ２１、コリメーションレン７：２２
の身且合わせとしたものであり、半導体レーザ共振器１
から放射される基礎モードの拡散レーザ光を円筒レンズ
２１によりその一側のみの拡散幅を抑制し、続いてそれ
をコリメーションレンズ２２を介して平行ビームに変換
（平行ビームであってもウェストを有するが、例えばア
ウト７オーカスにし、ウェストの一側の実用上十分な平
行範囲を利用する）し、幅２００μ「０、長さ４０１１
＋＋ａの断面スリット状の平行ビームを形成し、被測定
体５上に照射する。その平行ビームの光強度は、基礎モ
ードのレーザ光の特性として第４図に示すように幅方向
において正規分布する（分布幅はビーム位置および長手
方向で一定、但し強度は異なる）と同時に、長手側にお
いてら正規分布している。受光レンズ系３にはスリット
状光像の幅方向仙１を２〜１０倍に拡大する円筒レンズ
を用い、二次元画像センサ４には、辺長１７μｍＸ１３
μ＋ａ（ＨＸ Ｖ ）のホトダイオードを５１０行×４
９２列配置し、出力転送部をＣＣＤとしたＣＣＤカメラ
を用い、投射軸と受光軸の角度を４５度としたものであ
り、二次元画像センサ４内に結像した光像の幅は、各画
素行において約６０列の画素にわたるように前記円筒レ
ンス′の倍率を調整した。また、画像センサ４に常時ピ
ントのあった像を結像させるため、受光レンズ系３に入
りント状絞りを介在させ、かつ画像センサも光軸に対し
て所定角度傾けている。第６図は第１発明の方法を実施
干るだめの前記二次元画像センサ４の出力処理系の実施
例であり、クロンク発振器６１、水平、垂直同期用カウ
ンタ６２，６３を有し、二次元画像センサ４に走査信号
を送る走査回路６と、その走査により順次読出される各
画素の出力をディノタル符号に変換するＡ ／ Ｄ変換
器７と、その変換値を前記走査回路６のカウンタ６２，
６３の出力により指定される番地と対応させて記憶する
ランダムアクセスメモリ８と、そのランダムアクセスメ
モリ８の記憶データに基づき、所定方向の画素の行と対
応する番地の行ごとに、その出力分布を正規分布関数に
より近似させてその極値と対応する番地の列を番地列番
号の間隔より３桁細かい単位まで休出し、続いてその各
算出値の平均値を算出するマイクロプロセッサ９よりな
る。尚、この池に電源回路および各要素の動作タイミン
グの制御回路等ら含むが、図の煩雑化を避けるために省
略しである。
以上の装置を用い、被測定対象５としてのセラミック部
品上に前記のように約２００μ＋ｎＸ４０１八ｍのスリ
ット状光マークを形成し、その光像を画像センサ４の電
荷結合素子上に結像させた。この状態での各行において
結像した画素列の数は前記のように約６０個である。
品上に前記のように約２００μ＋ｎＸ４０１八ｍのスリ
ット状光マークを形成し、その光像を画像センサ４の電
荷結合素子上に結像させた。この状態での各行において
結像した画素列の数は前記のように約６０個である。
尚、被測定対象５の異なる高さに形成された光マークに
より生じた画素の出力分布α。
より生じた画素の出力分布α。
βは第Ｓ図に示すようにいずれも正規分布し、その分布
の位置が相対的な高さの差に対応してずれ「を生じる（
尚、このび、βは前記第７図に示すように異なる画素行
に位置する。）以下、この各画素の出力を走査に上りラ
ンダムアクセスメモリ８に書込み、次いで、マイクロプ
ロセッサ９において前記画素の行と対応する番地の行ご
とにその分布パターンを正規関数により近似、後、その
極値と対応する番地列番号を番地間隔より細か（算出し
、それに基づき変位を求めた。
の位置が相対的な高さの差に対応してずれ「を生じる（
尚、このび、βは前記第７図に示すように異なる画素行
に位置する。）以下、この各画素の出力を走査に上りラ
ンダムアクセスメモリ８に書込み、次いで、マイクロプ
ロセッサ９において前記画素の行と対応する番地の行ご
とにその分布パターンを正規関数により近似、後、その
極値と対応する番地列番号を番地間隔より細か（算出し
、それに基づき変位を求めた。
また、第２発明においては、上記マイクロプロセッサ９
にさらに上記の各行ごとの番地列番号を平均化する加算
演算式を組み込み、所定数の行における平均値を算出し
た。
にさらに上記の各行ごとの番地列番号を平均化する加算
演算式を組み込み、所定数の行における平均値を算出し
た。
尚、上記実施例においては、レーザ共振器に半導体レー
ザ共振器を用いた場合を例示したが、Ｉ−（ｅ−Ｎｅレ
ーザ共振器を用いても同様であり、さらにレーザ光に限
らず、光強度分布が正規分布する光源であればよく、例
えば発光グイオード等を用いてら同様である。
ザ共振器を用いた場合を例示したが、Ｉ−（ｅ−Ｎｅレ
ーザ共振器を用いても同様であり、さらにレーザ光に限
らず、光強度分布が正規分布する光源であればよく、例
えば発光グイオード等を用いてら同様である。
発明の効果
以上のとおりであり、本発明は二次元画像センサの画素
の複数行列の画素上にスリット状光像を結像させ、それ
による各画素行ごと対応する画素列の番号を画素列間隔
より細かい単位で求めるようにしているので、測定分解
能を向上させることができ、それにより微小な変位まで
正確に測定できる。また、第２発明においては、さらに
二次元関数近似を行なうのでランダム誤差の相殺が行な
われ、ある所定の長さ範囲における平均変位がより高い
測定分解能と精度により得られる。
の複数行列の画素上にスリット状光像を結像させ、それ
による各画素行ごと対応する画素列の番号を画素列間隔
より細かい単位で求めるようにしているので、測定分解
能を向上させることができ、それにより微小な変位まで
正確に測定できる。また、第２発明においては、さらに
二次元関数近似を行なうのでランダム誤差の相殺が行な
われ、ある所定の長さ範囲における平均変位がより高い
測定分解能と精度により得られる。
第１図は従来装置お上ＶｐｔＳ］、第２発明を実施する
装置における光学系の基本的な構成を示す光学系統図、
ｉ１２、第３図は：ＰＪ３発明の受光レンズの実施例で
あり、かつ前記第１、第２発明の実施に際して第１図の
受光レンズ系に用いられたレンズの一例を示す正面す６
よび平面図、第４、第５図は平行ビームの光強度、画素
出力の各分布パターンを示す波形図、第６図は第３発明
の実施例を示すブロック線第８図は従来装置におけるビ
ームの斜視図、第９図は第８図のビームの光強度分布パ
ターンを示す波形図である。 １： レーザ共振器 ２： 投光レンズ系 ２１： 円筒レンズ ２２： フリメーシタンレンズ ３： 受光レンズ ４： 二次元画像センサ
装置における光学系の基本的な構成を示す光学系統図、
ｉ１２、第３図は：ＰＪ３発明の受光レンズの実施例で
あり、かつ前記第１、第２発明の実施に際して第１図の
受光レンズ系に用いられたレンズの一例を示す正面す６
よび平面図、第４、第５図は平行ビームの光強度、画素
出力の各分布パターンを示す波形図、第６図は第３発明
の実施例を示すブロック線第８図は従来装置におけるビ
ームの斜視図、第９図は第８図のビームの光強度分布パ
ターンを示す波形図である。 １： レーザ共振器 ２： 投光レンズ系 ２１： 円筒レンズ ２２： フリメーシタンレンズ ３： 受光レンズ ４： 二次元画像センサ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、断面スリット状で、光強度分布が略正規分布の平行
ビームを被測定対象上に投射して光マークを形成し、そ
の光マークを前記平行ビームの長手側において、その投
射方向と異なる方向に配置され、多数個の画素を行列配
置させてなる二次元画像センサに導入してその複数行列
の画素上に結像させ、その各画素に生じた出力を用いて
、導入光マーク像の移動方向と平行な前記画素の行ごと
に画素列番号と出力との関係を所定の関数により近似し
てその関数の特定出力点と対応する画素列番号を画素の
間隔より細かく求め、それに基づき変位を測定するとこ
ろの変位の測定方法。 ２、断面スリット状で、光強度分布が略正規分布の平行
ビームを被測定対象上に投射して光マークを形成し、そ
の光マークを前記平行ビームの長手側において、その投
射方向と異なる方向に配置され、多数個の画素を行列配
置させてなる二次元画像センサに導入してその複数行列
の画素上に結像させ、その各画素に生じた出力を用いて
、導入光マーク像の移動方向と平行な前記画素の行ごと
に画素列番号と、出力との関係を所定の関数により近似
してその関数の特定出力点と対応する画素列番号を画素
の間隔より細かく求め、次いで、その各行ごとの画素列
番号の平均値を求め、それに基づき変位を測定するとこ
ろの変位の測定方法。 ３、レーザ共振器と、そこからの拡散レーザ光を断面ス
リット状で、その光強度が正規分布の平行ビームに変換
する円筒レンズとコリメーションレンズとを組み合わせ
てなる投光レンズ系と、その平行ビームの長手側におい
て、その投射方向に対して適宜角度を隔てた斜めの光路
上に介入され、少なくとも所定の一例を拡大する拡大レ
ンズ系と、その拡大レンズ系の後方に配置された二次元
画像センサと、その画像センサの各画素の出力を記憶す
る記憶器と、その記憶された各画素の出力を読出し、予
め定められた方向の画素の行ごとの出力分布の近似関数
を算出してその特定出力点に対応する画素列番号を所定
の桁数により算出する演算器とからなるところの変位の
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60279788A JPH0665964B2 (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 変位の測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60279788A JPH0665964B2 (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 変位の測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62138709A true JPS62138709A (ja) | 1987-06-22 |
| JPH0665964B2 JPH0665964B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=17615924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60279788A Expired - Lifetime JPH0665964B2 (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 変位の測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0665964B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03186705A (ja) * | 1989-12-15 | 1991-08-14 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | ３次元形状寸法計測装置 |
| JPH11108643A (ja) * | 1997-05-15 | 1999-04-23 | Owens Brockway Glass Container Inc | 容器密封面領域検査方法及び装置 |
| US6256095B1 (en) | 2000-01-21 | 2001-07-03 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Container sealing surface area inspection |
| CN114111570A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-03-01 | 广东亚微伽科技有限公司 | 一种二维自准直仪及基于其的图像定位计算方法和装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5733304A (en) * | 1980-08-06 | 1982-02-23 | Hitachi Ltd | Method and device for shape inspection |
| JPS5979105A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-08 | Kawasaki Steel Corp | Ｈ形鋼の寸法形状測定方法 |
-
1985
- 1985-12-12 JP JP60279788A patent/JPH0665964B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5733304A (en) * | 1980-08-06 | 1982-02-23 | Hitachi Ltd | Method and device for shape inspection |
| JPS5979105A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-08 | Kawasaki Steel Corp | Ｈ形鋼の寸法形状測定方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03186705A (ja) * | 1989-12-15 | 1991-08-14 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | ３次元形状寸法計測装置 |
| JPH11108643A (ja) * | 1997-05-15 | 1999-04-23 | Owens Brockway Glass Container Inc | 容器密封面領域検査方法及び装置 |
| US6025909A (en) * | 1997-05-15 | 2000-02-15 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Container sealing surface area inspection |
| US6256095B1 (en) | 2000-01-21 | 2001-07-03 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Container sealing surface area inspection |
| CN114111570A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-03-01 | 广东亚微伽科技有限公司 | 一种二维自准直仪及基于其的图像定位计算方法和装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0665964B2 (ja) | 1994-08-24 |
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