JPS639162B2 - - Google Patents
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- JPS639162B2 JPS639162B2 JP55002102A JP210280A JPS639162B2 JP S639162 B2 JPS639162 B2 JP S639162B2 JP 55002102 A JP55002102 A JP 55002102A JP 210280 A JP210280 A JP 210280A JP S639162 B2 JPS639162 B2 JP S639162B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 9
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
- G01B11/2518—Projection by scanning of the object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
- G01B11/2518—Projection by scanning of the object
- G01B11/2522—Projection by scanning of the object the position of the object changing and being recorded
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、物体を光切断してその断面形状を測
定する物体断面形状解析装置に関するものであ
る。
定する物体断面形状解析装置に関するものであ
る。
物体の断面形状を測定する場合は、光ビームで
物体を平面状に照明し、この光平面で切断された
物体をカメラで撮影し、写真フイルムに記録され
た画像から断面形状を測定している。しかし、写
真フイルムに記録する方法では、写真フイルムの
現像処理及びプリント処理が必要であるから、時
間がかかるとともに解析処理が面倒である。
物体を平面状に照明し、この光平面で切断された
物体をカメラで撮影し、写真フイルムに記録され
た画像から断面形状を測定している。しかし、写
真フイルムに記録する方法では、写真フイルムの
現像処理及びプリント処理が必要であるから、時
間がかかるとともに解析処理が面倒である。
このような事情から、第１図に示した断面形状
解析装置が試みられている。この断面形状解析装
置では、レーザ光源１から放出されたレーザ光を
ビームイクスパンダ２を通して所定のビーム径に
調節した後、回転多面鏡３に入射させる。回転多
面鏡３に入射したレーザ光は、回転多面鏡３の回
転によつてＸ軸方向に走査され、光平面を形成す
る。
解析装置が試みられている。この断面形状解析装
置では、レーザ光源１から放出されたレーザ光を
ビームイクスパンダ２を通して所定のビーム径に
調節した後、回転多面鏡３に入射させる。回転多
面鏡３に入射したレーザ光は、回転多面鏡３の回
転によつてＸ軸方向に走査され、光平面を形成す
る。
物体４は、回転多面鏡３によつて得られるレー
ザ光の光平面で光切断される。この光切断による
物体４からの反射光は、視野レンズ５、結像レン
ズ６を通つた後、回転ミラー７に入射する。この
回転ミラー７はモータ８によつて矢線方向に回転
する。リニアアレイ９はＹ軸と平行に配置されて
おり、回転ミラー７から反射されてきた光を検出
する。したがつて、回転ミラー７の回転位置から
物体４のＸ軸方向の位置が求められ、リニアアレ
イ９から物体４の高さを示すＹ軸方向の位置が求
まる。リニアアレイ９は、多数の光電変換素子が
Ｙ軸方向に並べられており、各光電変換素子がマ
ルチプレクスされ出力信号のある光電変換素子の
位置が検索される。このリニアアレイ９として
は、光電変換素子をIC基板上に形成したCCD素
子が利用されている。
ザ光の光平面で光切断される。この光切断による
物体４からの反射光は、視野レンズ５、結像レン
ズ６を通つた後、回転ミラー７に入射する。この
回転ミラー７はモータ８によつて矢線方向に回転
する。リニアアレイ９はＹ軸と平行に配置されて
おり、回転ミラー７から反射されてきた光を検出
する。したがつて、回転ミラー７の回転位置から
物体４のＸ軸方向の位置が求められ、リニアアレ
イ９から物体４の高さを示すＹ軸方向の位置が求
まる。リニアアレイ９は、多数の光電変換素子が
Ｙ軸方向に並べられており、各光電変換素子がマ
ルチプレクスされ出力信号のある光電変換素子の
位置が検索される。このリニアアレイ９として
は、光電変換素子をIC基板上に形成したCCD素
子が利用されている。
前記回転ミラー７を駆動するためには、パルス
発生器１０、カウンタ１１、Ｄ／Ａコンバータ１
２、ドライバ１３が用いられる。カウンタ１１は
パルス発生器１０から出力されるパルスを計数
し、このカウンタ１１の内容はＤ／Ａコンバータ
１２でアナログ信号に変換される。このアナログ
信号がドライバ１３に供給されることでモータ８
が回転し、これによりその回転軸に固着された回
転ミラー７が回転する。
発生器１０、カウンタ１１、Ｄ／Ａコンバータ１
２、ドライバ１３が用いられる。カウンタ１１は
パルス発生器１０から出力されるパルスを計数
し、このカウンタ１１の内容はＤ／Ａコンバータ
１２でアナログ信号に変換される。このアナログ
信号がドライバ１３に供給されることでモータ８
が回転し、これによりその回転軸に固着された回
転ミラー７が回転する。
前記Ｄ／Ａコンバータ１２の出力は回転ミラー
７の回転角に応じた電位になつており、これが処
理装置１４に送られる。処理装置１４は、リニア
アレイ９からの出力信号と、Ｄ／Ａコンバータ１
２からの出力信号とから断面形状を解析する。得
られた解析結果は、XYプリンタ１５またはプロ
ツタ１６に送られ、第２図に示したような光切断
面図形を得ることができる。なお、この解析結果
は、必要により磁気メモリ１７に記憶させること
も可能である。
７の回転角に応じた電位になつており、これが処
理装置１４に送られる。処理装置１４は、リニア
アレイ９からの出力信号と、Ｄ／Ａコンバータ１
２からの出力信号とから断面形状を解析する。得
られた解析結果は、XYプリンタ１５またはプロ
ツタ１６に送られ、第２図に示したような光切断
面図形を得ることができる。なお、この解析結果
は、必要により磁気メモリ１７に記憶させること
も可能である。
前記物体４をＺ軸方向に移動すれば、異なつた
位置での断面形状を測定することができる。ま
た、異なつた位置での断面形状を求めてこれを磁
気メモリ１７に書き込んでおいてから、Ｘ軸の特
定位置についての情報を読み出せば、Ｙ−Ｚ面で
の断面形状を求めることもできる。そして、第２
図のようにして得られた光切断面図形の倍率Ｍ
は、 Ｍ＝（ｂ−ｆ）／ｆ 但し、ｂ：結像レンズ６と光切断面まの距離 ｆ：結像レンズ６の焦点距離 で表され、リニアアレイ９の１ピツチｐの物体位
置での最小読取値Δhは、 Δh＝（ｂ−ｆ）・ｐ／ｆ で求められる。そして回転ミラー７の回転角Δθ
を、 tanΔθ／２＝Δh／ｂ とすれば、これらのデータから光切断面図形を等
倍の位置情報にして読み取ることができる。
位置での断面形状を測定することができる。ま
た、異なつた位置での断面形状を求めてこれを磁
気メモリ１７に書き込んでおいてから、Ｘ軸の特
定位置についての情報を読み出せば、Ｙ−Ｚ面で
の断面形状を求めることもできる。そして、第２
図のようにして得られた光切断面図形の倍率Ｍ
は、 Ｍ＝（ｂ−ｆ）／ｆ 但し、ｂ：結像レンズ６と光切断面まの距離 ｆ：結像レンズ６の焦点距離 で表され、リニアアレイ９の１ピツチｐの物体位
置での最小読取値Δhは、 Δh＝（ｂ−ｆ）・ｐ／ｆ で求められる。そして回転ミラー７の回転角Δθ
を、 tanΔθ／２＝Δh／ｂ とすれば、これらのデータから光切断面図形を等
倍の位置情報にして読み取ることができる。
ところが、上述のような回転ミラー７を利用し
た断面形状解析装置では、回転ミラー７の回転方
向とリニアアレイ９の配置方向とから、一定の検
出精度を維持しにくいという問題がある。すなわ
ち、リニアアレイ９はＸ軸方向についての光入射
位置を識別するため、第２図に示した光切断面図
形に関し、Ｙ軸と平行に近くなるような急激な傾
きをもつた部分については識別精度が劣化する。
さらに回転ミラー７を等速回転させた場合には、
光切断面の左右両端側にゆくにつれて走査速度が
速くなるため、左右両端側での検出データが粗く
なるという問題もある。
た断面形状解析装置では、回転ミラー７の回転方
向とリニアアレイ９の配置方向とから、一定の検
出精度を維持しにくいという問題がある。すなわ
ち、リニアアレイ９はＸ軸方向についての光入射
位置を識別するため、第２図に示した光切断面図
形に関し、Ｙ軸と平行に近くなるような急激な傾
きをもつた部分については識別精度が劣化する。
さらに回転ミラー７を等速回転させた場合には、
光切断面の左右両端側にゆくにつれて走査速度が
速くなるため、左右両端側での検出データが粗く
なるという問題もある。
本発明は上述のような回転ミラーを用いた物体
断面形状解析装置の欠点を解決するためになされ
たもので、断面形状の如何に係わらず略一定の精
度を維持しながら形状データを検出することがで
きるようにした物体断面形状解析装置を提供する
ことを目的とする。
断面形状解析装置の欠点を解決するためになされ
たもので、断面形状の如何に係わらず略一定の精
度を維持しながら形状データを検出することがで
きるようにした物体断面形状解析装置を提供する
ことを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために、光ビーム
を光切断面に沿つて照明する照明手段、この照明
手段で平面状に照明された物体からの反射光を結
像させる結像レンズ、結像レンズを通つた光を偏
向させるために光軸を中心に回転自在に設けられ
たドーブプリズム、このドーブプリズムによる光
の偏向方向と直交するように配され、ドーブプリ
ズムからの光を測定するリニアアレイ、及びこの
リニアアレイからの出力信号と前記ドーブプリズ
ムからの偏向位置信号とを入力して物体の光切断
面画像を求める処理手段からなることを特徴とす
るものである。
を光切断面に沿つて照明する照明手段、この照明
手段で平面状に照明された物体からの反射光を結
像させる結像レンズ、結像レンズを通つた光を偏
向させるために光軸を中心に回転自在に設けられ
たドーブプリズム、このドーブプリズムによる光
の偏向方向と直交するように配され、ドーブプリ
ズムからの光を測定するリニアアレイ、及びこの
リニアアレイからの出力信号と前記ドーブプリズ
ムからの偏向位置信号とを入力して物体の光切断
面画像を求める処理手段からなることを特徴とす
るものである。
本発明の上記構成によれば、光切断面からの反
射光はドーブプリズムの回転に伴つて回転される
ようになる。すなわち、前記反射光はドーブプリ
ズムの光偏向作用によつて、リニアアレイ上では
ドーブプリズムの回転中心の回りに回転されるよ
うになり、反射光の入射位置すなわち物体の断面
形状は、ドーブプリズムの回転中心を原点とする
円形座標上に得ることができる。
射光はドーブプリズムの回転に伴つて回転される
ようになる。すなわち、前記反射光はドーブプリ
ズムの光偏向作用によつて、リニアアレイ上では
ドーブプリズムの回転中心の回りに回転されるよ
うになり、反射光の入射位置すなわち物体の断面
形状は、ドーブプリズムの回転中心を原点とする
円形座標上に得ることができる。
以下、図面により本発明の一実施例について説
明する。
明する。
本発明の一実施例を示す第３図において、レー
ザ光源２０から放出されたレーザ光は、ビームイ
クスパンダ２１を経てシリンドリカルレンズ２２
に入り、ここで扇形に広げられる。こうして扇形
の光平面に広げられたレーザ光は、円板状の物体
２３を照明する。
ザ光源２０から放出されたレーザ光は、ビームイ
クスパンダ２１を経てシリンドリカルレンズ２２
に入り、ここで扇形に広げられる。こうして扇形
の光平面に広げられたレーザ光は、円板状の物体
２３を照明する。
物体２３の下方にはＶ字形のミラー２４が配置
されており、このＶ字形ミラー２４で物体２３の
下面が照明される。物体２３からの反射光は、視
野レンズ２５と結像レンズ２６を通つてドーブプ
リズム（dove prism）２７に入る。このドーブ
プリズム２７は例えばモータの駆動により、結像
レンズ２６の光軸を中心として矢線方向に90゜回
転する。
されており、このＶ字形ミラー２４で物体２３の
下面が照明される。物体２３からの反射光は、視
野レンズ２５と結像レンズ２６を通つてドーブプ
リズム（dove prism）２７に入る。このドーブ
プリズム２７は例えばモータの駆動により、結像
レンズ２６の光軸を中心として矢線方向に90゜回
転する。
第４図に示すように、ドーブプリズム２７の回
転により、点線で示した物体２３からの光切断面
像２３′が回転し、その各部がリニアアレイ２８
を横切る。したがつて、リニアアレイ２８で上下
の位置が検出され、かつドーブプリズム２７を
90゜回転させることにより、光切断面像２３′の全
周を測定することができる。
転により、点線で示した物体２３からの光切断面
像２３′が回転し、その各部がリニアアレイ２８
を横切る。したがつて、リニアアレイ２８で上下
の位置が検出され、かつドーブプリズム２７を
90゜回転させることにより、光切断面像２３′の全
周を測定することができる。
このリニアアレイ２８の出力信号と、ドーブプ
リズム２７の回転角の信号とを用い、円形座標で
断面形状を表すことができる。この場合には、ド
ーブブリズム２７を等速回転させ、単位回転角ご
とにデータを検出してもデータのサンプリング間
隔が一定になるから、一定の精度を維持しながら
断面形状の解析ができるようになる。したがつて
この断面形状解析装置では、特に回転対象となる
物体、例えば円柱、円錐、球体等の断面形状を計
測するときには非常に有効である。
リズム２７の回転角の信号とを用い、円形座標で
断面形状を表すことができる。この場合には、ド
ーブブリズム２７を等速回転させ、単位回転角ご
とにデータを検出してもデータのサンプリング間
隔が一定になるから、一定の精度を維持しながら
断面形状の解析ができるようになる。したがつて
この断面形状解析装置では、特に回転対象となる
物体、例えば円柱、円錐、球体等の断面形状を計
測するときには非常に有効である。
なお、ドーブプリズム２７を回転させるために
は、ドーブプリズム２７を円筒体内に固着し、こ
の円筒体をモータで駆動すればよい。そして、こ
のモータを駆動するには、第１図に示した例のよ
うにパルス発生器１０、カウンタ１１、Ｄ／Ａコ
ンバータ１２、ドライバ１３等を用いればよい。
なお、ドーブプリズム２７の回転位置の検出に
は、ポテンシヨメータを利用することもできる。
また、本発明においても光切断面を得るために回
転多面鏡を利用してもよいことはもちろんであ
る。
は、ドーブプリズム２７を円筒体内に固着し、こ
の円筒体をモータで駆動すればよい。そして、こ
のモータを駆動するには、第１図に示した例のよ
うにパルス発生器１０、カウンタ１１、Ｄ／Ａコ
ンバータ１２、ドライバ１３等を用いればよい。
なお、ドーブプリズム２７の回転位置の検出に
は、ポテンシヨメータを利用することもできる。
また、本発明においても光切断面を得るために回
転多面鏡を利用してもよいことはもちろんであ
る。
以上のように、本発明の断面形状解析装置によ
れば、光切断面における検査物体からの反射光
を、光軸中心に回転されるドーブプリズムを通し
てリニアアレイに導くようにしているから、断面
形状や反射光のサンプリング位置に影響を受ける
ことなく、略一定の精度で断面形状の解析データ
を得ることができるようになる。
れば、光切断面における検査物体からの反射光
を、光軸中心に回転されるドーブプリズムを通し
てリニアアレイに導くようにしているから、断面
形状や反射光のサンプリング位置に影響を受ける
ことなく、略一定の精度で断面形状の解析データ
を得ることができるようになる。
第１図は従来の断面形状解析装置の一例を示す
概略図である。第２図は第１図の装置によつて得
られた物体の断面形状の一例を示す説明図であ
る。第３図は本発明の一実施例を示す概略図であ
る。第４図はリニアアレイと光切断面像との関係
を示す説明図である。 ２０…レーザ光源、２２…シリンドリカルレン
ズ、２４…Ｖ字形ミラー、２６…結像レンズ、２
７…ドーブプリズム、２８…リニアアレイ。
概略図である。第２図は第１図の装置によつて得
られた物体の断面形状の一例を示す説明図であ
る。第３図は本発明の一実施例を示す概略図であ
る。第４図はリニアアレイと光切断面像との関係
を示す説明図である。 ２０…レーザ光源、２２…シリンドリカルレン
ズ、２４…Ｖ字形ミラー、２６…結像レンズ、２
７…ドーブプリズム、２８…リニアアレイ。
Claims (1)
- １ 光ビームを光切断面に沿つて照明する照明手
段、この照明手段で平面状に照明された物体から
の反射光を結像させる結像レンズ、結像レンズを
通つた光を偏向させるために光軸を中心に回転自
在に設けられたドーブプリズム、このドーブプリ
ズムによる光の偏向方向と直交するように配さ
れ、ドーブプリズムからの光を測定するリニアア
レイ、及びこのリニアアレイからの出力信号と前
記ドーブプリズムからの偏向位置信号とを入力し
て物体の光切断面画像を求める処理手段からなる
ことを特徴とする物体断面形状解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP210280A JPS56100306A (en) | 1980-01-14 | 1980-01-14 | Analyzer for sectional shape of substance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP210280A JPS56100306A (en) | 1980-01-14 | 1980-01-14 | Analyzer for sectional shape of substance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56100306A JPS56100306A (en) | 1981-08-12 |
| JPS639162B2 true JPS639162B2 (ja) | 1988-02-26 |
Family
ID=11519972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP210280A Granted JPS56100306A (en) | 1980-01-14 | 1980-01-14 | Analyzer for sectional shape of substance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56100306A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59133411A (ja) * | 1983-01-20 | 1984-07-31 | Nippon Tsushin Gijutsu Kk | ロボツト用計測ヘツド |
| JPS6082904A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-11 | Hitachi Denshi Ltd | 被検物体の輪郭検出方法 |
| JPS60129605A (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-10 | Toyota Motor Corp | 形状測定方法 |
| JPS61191908A (ja) * | 1985-02-20 | 1986-08-26 | Hidehiko Yamada | 形状測定方法 |
| JPS6243507A (ja) * | 1985-08-21 | 1987-02-25 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 鋼板の断面形状検出装置 |
| DE4218219C2 (de) * | 1992-06-03 | 1998-05-07 | Geyer Medizin Und Fertigungste | Vorrichtung zum berührungslosen Vermessen eines schlecht zugänglichen, dreidimensionalen medizinischen oder zahntechnischen Objektes |
| ATE441087T1 (de) | 2006-04-27 | 2009-09-15 | 3D Scanners Ltd | Optische rastersonde |
| CN108195315B (zh) * | 2018-01-16 | 2021-02-19 | 常景测量科技（武汉）有限公司 | 手持式激光扫描仪数据传输系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6153643A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | ハロゲン化銀カラ−写真感光材料 |
-
1980
- 1980-01-14 JP JP210280A patent/JPS56100306A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6153643A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | ハロゲン化銀カラ−写真感光材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56100306A (en) | 1981-08-12 |
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