JPS6244615A - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
- Publication number
- JPS6244615A JPS6244615A JP18296285A JP18296285A JPS6244615A JP S6244615 A JPS6244615 A JP S6244615A JP 18296285 A JP18296285 A JP 18296285A JP 18296285 A JP18296285 A JP 18296285A JP S6244615 A JPS6244615 A JP S6244615A
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- JP
- Japan
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- circuit
- light
- measured
- light source
- photodetector
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (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、非接触型の距離測定装置に関し、さらに詳し
くｔ丁、距離測定装置による被測定物の狭面状態の特徴
抽出方式の改良に関するものである。
くｔ丁、距離測定装置による被測定物の狭面状態の特徴
抽出方式の改良に関するものである。
第６図は、特公昭５８−４２４１１号公報に開示された
従来の非接触型の距離計の一般的な構成図である。図に
おいて、（１）は光源を強度変調点灯するための変調駆
動回路、（２）は光源、（３）は投光レンズ、（４）は
被測定物（５）Ｋ投射された光スポット、（６）は受光
レンズ、（７）は受光器としてのＰＳＤ 、 （８ａ）
。
従来の非接触型の距離計の一般的な構成図である。図に
おいて、（１）は光源を強度変調点灯するための変調駆
動回路、（２）は光源、（３）は投光レンズ、（４）は
被測定物（５）Ｋ投射された光スポット、（６）は受光
レンズ、（７）は受光器としてのＰＳＤ 、 （８ａ）
。
（８ｂ）はその電流出力、（９ａ）、（９ｂ）は電流電
圧変換回路１頭は電流電圧変換回路（９ａ）。
圧変換回路１頭は電流電圧変換回路（９ａ）。
（９ｂ）出力の加算回路、αηは誤差検知回路、（６）
は距離演算回路、（６）は距離演算回路（ハ）の出力で
ある。
は距離演算回路、（６）は距離演算回路（ハ）の出力で
ある。
次に動作につい″′Ｃ説明する。変調駆動回路（１）Ｋ
より駆動される光源（２）から出た光は、投光レンズ（
３）により集光されて被測定物（５）Ｋ光スポット（４
）を投射する。この光スポット（４ＨＸｇらに受光レン
ズ（６）により集光されて受光器（７）上に投射され、
受光器（７）上に結像する。受光器（７）として例えば
半導体装置検出素子（以下ＰＳＤと略す）を用いれば、
受光器（７）の両端より出力される電流値ｒ、、 Ｉｂ
はＰＳＤ上における受光像の位置により変化する。すな
わち、受光像がＰＳＤの中央にあるときはＩａ＝Ｉｂで
あるが、受光像が■ユ（ＩＩＩ Ｋ 、ｈ しとＩａが
大きくなるとともに工、は小さくなり、反対に受光像が
Ｉｂの方に移るとＩｂが大きくなりＩａは小さくなる。
より駆動される光源（２）から出た光は、投光レンズ（
３）により集光されて被測定物（５）Ｋ光スポット（４
）を投射する。この光スポット（４ＨＸｇらに受光レン
ズ（６）により集光されて受光器（７）上に投射され、
受光器（７）上に結像する。受光器（７）として例えば
半導体装置検出素子（以下ＰＳＤと略す）を用いれば、
受光器（７）の両端より出力される電流値ｒ、、 Ｉｂ
はＰＳＤ上における受光像の位置により変化する。すな
わち、受光像がＰＳＤの中央にあるときはＩａ＝Ｉｂで
あるが、受光像が■ユ（ＩＩＩ Ｋ 、ｈ しとＩａが
大きくなるとともに工、は小さくなり、反対に受光像が
Ｉｂの方に移るとＩｂが大きくなりＩａは小さくなる。
従って、被測定物（５）の変位すなわち光スポット（４
）の位置の変化は、ＰＳＤ （７）上における受光像の
ＰＳＤ （７）の中心位置からの距離として、次の〔１
〕式で計算されるＰにある変換係数を乗じたものとして
演算することができろ。
）の位置の変化は、ＰＳＤ （７）上における受光像の
ＰＳＤ （７）の中心位置からの距離として、次の〔１
〕式で計算されるＰにある変換係数を乗じたものとして
演算することができろ。
また、次の〔２〕又は〔６〕式によれば、 ＰＳＤ（７
）の１ 各端部から受光像までの距離が求まるから、
同様に三角測量の原理で、これらを被測定物までの距離
に換算できる。
）の１ 各端部から受光像までの距離が求まるから、
同様に三角測量の原理で、これらを被測定物までの距離
に換算できる。
このとき、〔１〕〜〔６〕式の分母（Ｉ、＋ Ｉｂ ）
を一定に保てば＋ ｐ、 ＰＡ、ＰＢ は近似的に
Ｐ’＝Ｉ、−Ｔｏ （１）’ＰＡ’ ＝
Ｉ、 ［２］’ＰＢ’ ＝ Ｉｂ［
３］’ となるので、これらをもとに距離に換算しても良い。
を一定に保てば＋ ｐ、 ＰＡ、ＰＢ は近似的に
Ｐ’＝Ｉ、−Ｔｏ （１）’ＰＡ’ ＝
Ｉ、 ［２］’ＰＢ’ ＝ Ｉｂ［
３］’ となるので、これらをもとに距離に換算しても良い。
一方十分な精度を必要とするときには、〔１〕〜〔６〕
式のいずれかを用いて距離の演算を行なうが。
式のいずれかを用いて距離の演算を行なうが。
この場合にも被測定物の状態に応じて変化する（Ｉａ＋
Ｉｂ）の値の変化が、距離の測定ｎ度に影響しないよう
に光源の出力を制御し−ｃ、 （Ｉ、＋Ｉｂ）がおお
むね一定となるようＫする。
Ｉｂ）の値の変化が、距離の測定ｎ度に影響しないよう
に光源の出力を制御し−ｃ、 （Ｉ、＋Ｉｂ）がおお
むね一定となるようＫする。
従来の距離針は以上のように構成され℃いるので、被測
定物上の光スポット（４）からの光のもどり量として得
られる被測定物衣面上の状態変化を光源の変調駆動回路
（１） Ｋよって打ち消すのみで、何ら積極的な信号処
理をしておらず、距離以外の情報を容易に得ることがで
きなかった。このため。
定物上の光スポット（４）からの光のもどり量として得
られる被測定物衣面上の状態変化を光源の変調駆動回路
（１） Ｋよって打ち消すのみで、何ら積極的な信号処
理をしておらず、距離以外の情報を容易に得ることがで
きなかった。このため。
各種装置に装着して利用する場合には、被測定面の特徴
の抽出はもっばら距離の情報のみに依存するため表面状
態の判別ができなかったり、また判別ができる場合でも
距離の測定値を用いた煩雑な演算を制御装置側で行なう
必要があった。
の抽出はもっばら距離の情報のみに依存するため表面状
態の判別ができなかったり、また判別ができる場合でも
距離の測定値を用いた煩雑な演算を制御装置側で行なう
必要があった。
本発明は、従来装置のかかる問題点を解消するためにな
されたもので、被測定面の表面状態変化の情報を距離を
測定しながら容易に出力することのできる非接触の距離
測定装置を得ろことを目的としたものである。
されたもので、被測定面の表面状態変化の情報を距離を
測定しながら容易に出力することのできる非接触の距離
測定装置を得ろことを目的としたものである。
本発明は、上記の目的を達成するために、距離を演算す
る演算回路の人力信号レベルを一定として計測精度の安
定化を計るため、又は光検出器への入射光量をほぼ一定
に保つためのフィードバック制御回路を設けて、受光素
子への入射受光量を一定に制御し、演算回路への入力レ
ベルの著しい変動を抑制するとともに、このフィードバ
ック制御回路の出力を信号処理した結果により、被測定
面の表面状態変化の特徴抽出が容易となるパラメータを
出力するものである。
る演算回路の人力信号レベルを一定として計測精度の安
定化を計るため、又は光検出器への入射光量をほぼ一定
に保つためのフィードバック制御回路を設けて、受光素
子への入射受光量を一定に制御し、演算回路への入力レ
ベルの著しい変動を抑制するとともに、このフィードバ
ック制御回路の出力を信号処理した結果により、被測定
面の表面状態変化の特徴抽出が容易となるパラメータを
出力するものである。
フィードバック制御回路の出力を信号処理することによ
り、被測定物の表面状態変化の特徴を示す各種パラメー
タの抽出を行ない、距離の測定結果から六面状態を検知
する。
り、被測定物の表面状態変化の特徴を示す各種パラメー
タの抽出を行ない、距離の測定結果から六面状態を検知
する。
以下、この発明の一実施例を説明する。第１図において
、（２）〜（９０）、（９ｂ）は従来装置と同−又は相
当部分である。α→は演算回路、（至）はフィードバッ
ク処理器、０→はタイミング回路、αηは光源の駆動回
路、α→は光源出力制御信号、（至）は信号処理回路、
（イ）は信号処理回路の出力、（ハ）は出力タイミング
パルス、（財）はフィードパ・ツク処理器ＱｅＪの入力
、翰はフィードバック処理器（ト）の出力、（ハ）は距
離出力である。
、（２）〜（９０）、（９ｂ）は従来装置と同−又は相
当部分である。α→は演算回路、（至）はフィードバッ
ク処理器、０→はタイミング回路、αηは光源の駆動回
路、α→は光源出力制御信号、（至）は信号処理回路、
（イ）は信号処理回路の出力、（ハ）は出力タイミング
パルス、（財）はフィードパ・ツク処理器ＱｅＪの入力
、翰はフィードバック処理器（ト）の出力、（ハ）は距
離出力である。
信号処理回路（至）の第１例として第２図（ａ）に微分
回路、同じく第２例として第２図（ｂｌに差分回路、同
様に、第６例として第２図（ｃ）に演算処理器を用いた
ものを示す。なお、第２図（ｄ）は各々の信号処理回路
を用いたときの信号の一例を示したものである。（ａ）
〜（ｄ）図において（５ａ〕は次面状態の異なる被測定
物、（２０５はレベル比較器出力、（２σ）は演算処理
器出力、（ハ）は光源（２）、投光レンズ（３）、受光
レンズ（６）及び受光器（７）等で構成された測定ヘッ
ド、（ハ）は投光光軸、勾は遅延回路、＠はレベル比較
器、四は演算処理器である。
回路、同じく第２例として第２図（ｂｌに差分回路、同
様に、第６例として第２図（ｃ）に演算処理器を用いた
ものを示す。なお、第２図（ｄ）は各々の信号処理回路
を用いたときの信号の一例を示したものである。（ａ）
〜（ｄ）図において（５ａ〕は次面状態の異なる被測定
物、（２０５はレベル比較器出力、（２σ）は演算処理
器出力、（ハ）は光源（２）、投光レンズ（３）、受光
レンズ（６）及び受光器（７）等で構成された測定ヘッ
ド、（ハ）は投光光軸、勾は遅延回路、＠はレベル比較
器、四は演算処理器である。
いま、第１図において、光源（２）、投光レンズ（３）
、受光レンズ（６）、受光器（７）と、被測定物（５）
との相対的位置関係を保ちながら、第２図（ｄ）の最上
段に示す如くＸ方向に測定ヘッド（イ）を移動させたと
き、１ 被測定物（５）の艮面状態が変化すると、
一定出力の光源から得られる受光器（７）の艮面での受
光量も変化する。フィードバック処理器（至）はこれを
補正し。
、受光レンズ（６）、受光器（７）と、被測定物（５）
との相対的位置関係を保ちながら、第２図（ｄ）の最上
段に示す如くＸ方向に測定ヘッド（イ）を移動させたと
き、１ 被測定物（５）の艮面状態が変化すると、
一定出力の光源から得られる受光器（７）の艮面での受
光量も変化する。フィードバック処理器（至）はこれを
補正し。
受光器（７）の艮面の受光量が常に一定になるように駆
動回路αのに演算回路α喧を経て出力を送るためのもの
で、例えば被測定物（５）の次面状態変化（てより受光
器（７）の艮面における受光量が減少すれば光源の出力
を増大させ、−受光量が増大するような茨面状態変化の
場合は、逆に光源の出力を減少させろように機能する。
動回路αのに演算回路α喧を経て出力を送るためのもの
で、例えば被測定物（５）の次面状態変化（てより受光
器（７）の艮面における受光量が減少すれば光源の出力
を増大させ、−受光量が増大するような茨面状態変化の
場合は、逆に光源の出力を減少させろように機能する。
従って被測定物と測定ヘッド（ハ）の距離及び相対姿勢
を一定に保ちながらこのような制御を行なうと、受光量
はほぼ一定に保たれ、かつ演算回路α喧への入力信号レ
ベルも同様に制御されて、被測定物（５）の狭面状態の
変化は、第２図（ｄ）に示す如くフィードバック処理器
（至）の出力信号四として検知される。この出力信号−
を第２図（ａ）゛の微分回路に人力すると、その出力ひ
）は第２図（ｄ）の信号−の様になり、狭面状態の変化
点を示すもとどなる。また、出力信号−を第２図（ｂ）
の差分回路に入力する゛と、遅延信号−とのレベル比較
により、第２図（ｄ）の信号２０′の如（１次面状態の
変化点を検出することができる。さらに上述した様な処
理は、第２図（Ｃ）に示す如（演算処理器（７）を用い
て積分又は各種の演算を組合せて行ない、次面状態変化
の検出に必要とされる処理を適宜実施することができる
。
を一定に保ちながらこのような制御を行なうと、受光量
はほぼ一定に保たれ、かつ演算回路α喧への入力信号レ
ベルも同様に制御されて、被測定物（５）の狭面状態の
変化は、第２図（ｄ）に示す如くフィードバック処理器
（至）の出力信号四として検知される。この出力信号−
を第２図（ａ）゛の微分回路に人力すると、その出力ひ
）は第２図（ｄ）の信号−の様になり、狭面状態の変化
点を示すもとどなる。また、出力信号−を第２図（ｂ）
の差分回路に入力する゛と、遅延信号−とのレベル比較
により、第２図（ｄ）の信号２０′の如（１次面状態の
変化点を検出することができる。さらに上述した様な処
理は、第２図（Ｃ）に示す如（演算処理器（７）を用い
て積分又は各種の演算を組合せて行ない、次面状態変化
の検出に必要とされる処理を適宜実施することができる
。
このようにフィードバック処理器（２）の出力信号を処
理することにより、被測定物の艮面状態変化の特徴を示
す各種パラメータの抽出が行なえるので、例えば、第２
図（ｄ） Ｋ示す異面状態が異なる（５ａ）の部分１例
えばけかき針によるけかき線や、マーキングされた線等
の両端の位置Ｘ、 、 Ｘｔカ検知できることから、そ
の異なった異面状態（５ａ）の中心位置拘や幅（ｘ、
−Ｘ、 ）等を、測定出力結果から求めることが可能と
なる。
理することにより、被測定物の艮面状態変化の特徴を示
す各種パラメータの抽出が行なえるので、例えば、第２
図（ｄ） Ｋ示す異面状態が異なる（５ａ）の部分１例
えばけかき針によるけかき線や、マーキングされた線等
の両端の位置Ｘ、 、 Ｘｔカ検知できることから、そ
の異なった異面状態（５ａ）の中心位置拘や幅（ｘ、
−Ｘ、 ）等を、測定出力結果から求めることが可能と
なる。
上記の実施例では受光器（７）にＰＳＤを用いた例を示
したが、他のＣＯＤ又はフォトダイオードアレー等を使
用して、各々の素子に適合した前処理を行なって使用し
てもよい。
したが、他のＣＯＤ又はフォトダイオードアレー等を使
用して、各々の素子に適合した前処理を行なって使用し
てもよい。
また、上記の実施例では、光源の駆動レベルをフィード
バック処理器（至）により制御する場合を示したが、光
源の駆動レベルを一定にして、受光系に信号増幅度が可
変の増幅器を設け、その増＠度をフィードバック処理器
四により制御しても同じような機能が得られる。さらに
光源の駆動レベルによらず、光源の出方を直接測定して
フィードバック量とみなし、同様の信号処理を行なって
もよい。
バック処理器（至）により制御する場合を示したが、光
源の駆動レベルを一定にして、受光系に信号増幅度が可
変の増幅器を設け、その増＠度をフィードバック処理器
四により制御しても同じような機能が得られる。さらに
光源の駆動レベルによらず、光源の出方を直接測定して
フィードバック量とみなし、同様の信号処理を行なって
もよい。
本発明は、フィードバック処理器の出力を信号処理して
、被測定物の異面状態の変化の特徴抽出パラメータを距
離の測定値と同時に出力できるので、例えば、げかき針
によるけかき線や、マーキングされた線等の特徴抽出が
容易にできる効果がある。
、被測定物の異面状態の変化の特徴抽出パラメータを距
離の測定値と同時に出力できるので、例えば、げかき針
によるけかき線や、マーキングされた線等の特徴抽出が
容易にできる効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図（ａ）
〜（ｃ）はそれぞれ信号処理回路の実施例を示すブロッ
ク図、（ｄ）はその作用説明図、第６図は従来装置の距
離計の構成図でｈ’ｂ。 図において、（２）は光源、（３）は投光レンズ１４）
ｋ！光スホッ）、（５）は被測定物、（６）は受光レン
ズ、（７）は受光器、α婦は演算回路、αりはフィード
バック処理器、（至）は信号処理回路、（ハ）は測定ヘ
ッドを示す。 なお１図中同一符号は同−又は相当部分を示すものとす
る。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 参 第１図 ２ 光 源 ３ 投光 レンズ゛ ４ ′Ｌスポ、ソト ５ 被ＩＩＩ ！Ｅカ ６ 受尤しンス′ ７受九界 １４ 演算］可胚 １５７４−ドバマり処が嬰 ＋９ （吉号りシ！回路 第２図 （０） （ｄ）（Ｃ） 第３図
〜（ｃ）はそれぞれ信号処理回路の実施例を示すブロッ
ク図、（ｄ）はその作用説明図、第６図は従来装置の距
離計の構成図でｈ’ｂ。 図において、（２）は光源、（３）は投光レンズ１４）
ｋ！光スホッ）、（５）は被測定物、（６）は受光レン
ズ、（７）は受光器、α婦は演算回路、αりはフィード
バック処理器、（至）は信号処理回路、（ハ）は測定ヘ
ッドを示す。 なお１図中同一符号は同−又は相当部分を示すものとす
る。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 参 第１図 ２ 光 源 ３ 投光 レンズ゛ ４ ′Ｌスポ、ソト ５ 被ＩＩＩ ！Ｅカ ６ 受尤しンス′ ７受九界 １４ 演算］可胚 １５７４−ドバマり処が嬰 ＋９ （吉号りシ！回路 第２図 （０） （ｄ）（Ｃ） 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光源と、該光源よりの光の放射ビームを集光する投光レ
ンズと、上記放射ビームの被測定物上における像を撮像
する受光レンズと、該受光レンズの結像面に受光器が配
置され前記放射ビームの該受光面上の結像位置に対応し
た電気信号を送出する光検出器と、上記電気信号によつ
て被測定物の変位を演算する演算回路とよりなる距離測
定装置において、 前記演算回路への入力信号レベル又は光検出器への入射
光量を一定に制御するためのフィードバック回路と、該
フィードバック回路の出力信号を信号処理する信号処理
部とを備え、その処理結果を距離の測定結果と同時に出
力する機能を具備したことを特徴とする距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18296285A JPS6244615A (ja) | 1985-08-22 | 1985-08-22 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18296285A JPS6244615A (ja) | 1985-08-22 | 1985-08-22 | 距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6244615A true JPS6244615A (ja) | 1987-02-26 |
| JPH0412804B2 JPH0412804B2 (ja) | 1992-03-05 |
Family
ID=16127371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18296285A Granted JPS6244615A (ja) | 1985-08-22 | 1985-08-22 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6244615A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6412216A (en) * | 1987-07-06 | 1989-01-17 | Nissan Motor | Detection of position |
| JPH01245112A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-09-29 | Iwatsu Electric Co Ltd | レーザ光を利用した変位計 |
| JPH01274010A (ja) * | 1988-04-26 | 1989-11-01 | Mitsubishi Electric Corp | 光学式変位測定装置 |
| JPH03148005A (ja) * | 1989-11-06 | 1991-06-24 | Aoki Seiki Seisakusho:Kk | オン・マシン計測用非接触式表面粗さ測定装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57207852A (en) * | 1981-05-15 | 1982-12-20 | Siemens Ag | Method of detecting three-dimensional object |
| JPS6069539A (ja) * | 1983-09-26 | 1985-04-20 | Toshiba Corp | 表面欠陥検査装置 |
-
1985
- 1985-08-22 JP JP18296285A patent/JPS6244615A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57207852A (en) * | 1981-05-15 | 1982-12-20 | Siemens Ag | Method of detecting three-dimensional object |
| JPS6069539A (ja) * | 1983-09-26 | 1985-04-20 | Toshiba Corp | 表面欠陥検査装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6412216A (en) * | 1987-07-06 | 1989-01-17 | Nissan Motor | Detection of position |
| JPH01245112A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-09-29 | Iwatsu Electric Co Ltd | レーザ光を利用した変位計 |
| JPH01274010A (ja) * | 1988-04-26 | 1989-11-01 | Mitsubishi Electric Corp | 光学式変位測定装置 |
| JPH03148005A (ja) * | 1989-11-06 | 1991-06-24 | Aoki Seiki Seisakusho:Kk | オン・マシン計測用非接触式表面粗さ測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0412804B2 (ja) | 1992-03-05 |
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