KR20130036322A - Measurement device using ccd camera, and method for shortening response time thereof - Google Patents
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Abstract
미리 설정된 제어 주기의 시간 내에서, CCD 카메라의 노광 시간을 제어하는 측정 장치(100)의 응답 시간의 단축 방법으로서,CCD 카메라는, 서로 다른 투과율의 2개 이상의 필터 출력을 동시에 얻을 수 있는 카메라로 하고, 투과율은, εND1>εND2> …εNDi>εNDi+1> …>εNDi+n으로 하고, 입력 광량의 최소값을 검출하는 투과율εNDi가 높은 쪽의 제1 필터의 카메라 출력의 측정 범위의 포화값과, 투과율εNDi+1이 낮은 쪽의 제2 필터의 카메라 출력의 측정 범위의 최소값이 랩핑하는 투과율로 하고, 제1 필터의 카메라 출력이 포화되는 경우에는, 제2 필터의 카메라 출력으로부터, 또는, 투과율εNDi와 투과율εNDi +1의 비율로부터, 제1 필터의 카메라 출력으로 환산한 노광 시간의 보정 게인을 구하고, 전회의 제어 주기에서 입력 광량을 검지하고, 차회의 제어 주기에서 제1 필터의 카메라의 노광 시간을 갱신하도록 한 것을 특징으로 한다.As a shortening method of the response time of the measuring apparatus 100 which controls the exposure time of a CCD camera within the time of a preset control period, a CCD camera is a camera which can simultaneously acquire two or more filter outputs of different transmittance | permeability. The transmittance is ε ND1 > ε ND2 >. ε NDi > ε NDi + 1 >. The saturation value of the measurement range of the camera output of the first filter having a higher transmittance ε NDi for detecting the minimum value of the input light amount as> ε NDi + n and the camera of the second filter having the lower transmittance ε NDi + 1 When the minimum value of the measurement range of output is the transmittance | permeability which wraps, and when the camera output of a 1st filter is saturated, from a camera output of a 2nd filter, or from the ratio of transmittance epsilon NDi and transmittance epsilon NDi + 1, The correction gain of the exposure time converted into the camera output of the filter is obtained, the input light amount is detected in the previous control period, and the exposure time of the camera of the first filter is updated in the next control period.
Description
본 발명은, 피측정물에 레이저 광선을 조사하고, 피측정물로부터의 반사광의 위치 변화를 CCD 카메라로 검출하고, 피측정물의 형상 등을 측정하는 CCD 카메라를 사용한 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a measuring apparatus using a CCD camera that irradiates a laser beam to an object to be measured, detects a positional change of reflected light from the object to be measured by a CCD camera, and measures the shape of the object to be measured.
강판 등의 각종 소재의 형상의 측정 장치로서, 강판에 레이저 광선을 조사하고, 그 반사광의 위치 변화를 CCD 카메라로 검출하고, 피측정물의 형상 등을 측정하는 CCD 카메라를 사용한 측정 장치가 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조.).As a measuring apparatus for the shape of various materials such as steel sheets, there is a measuring apparatus using a CCD camera that irradiates a laser beam to the steel sheet, detects a change in the position of the reflected light with a CCD camera, and measures the shape of the object to be measured, etc. (Example See, for example,
일반적으로, 강판 등의 제조 프로세스에서 사용되는 측정 장치는, 반송되는 강판의 선단부(先端部)부터 미단(尾端)(후단)부까지를 측정하고, 측정량의 양부(良否)로 제품의 수율을 판정하므로, 측정 가능하게 되는 선단부의 위치가 중요하다.Generally, the measuring apparatus used in manufacturing processes, such as a steel plate, measures from the front-end | tip part to the tail end (rear end part) of the steel plate conveyed, and yields a product by the quantity of a measured quantity. Therefore, the position of the tip portion to be measured is important.
예를 들면, 특허 문헌 1에 개시된 거리 측정 장치를 사용한 두께 측정 장치의 경우에는, 강판 선단부의 어느 위치부터가 제품 규격을 만족하는 두께인지를 측정할 수 있는 것이 중요한 기능이다. 이 선단으로부터 올바른 측정이 가능하게 되는 위치까지의 응답 시간을 선단 응답이라고도 한다.For example, in the case of the thickness measuring apparatus using the distance measuring apparatus disclosed in
그러나, 강판으로부터의 레이저 광선의 반사광을 수광해서 거리를 측정하는 거리 측정 장치의 경우에는, 반사광의 상태가 강판 선단부에서의 반사 특성이 다양하게 변화하기 때문에, CCD 카메라의 출력이 포화되거나, 또는, 잡음 레벨 이하로 되거나 해서 안정되지 않아, 선단 응답이 늦어지는 문제가 있다.However, in the case of the distance measuring device that receives the reflected light of the laser beam from the steel sheet and measures the distance, the state of the reflected light varies in reflection characteristics at the tip of the steel sheet, so that the output of the CCD camera is saturated, or There is a problem that the tip response is not stabilized because the noise level is lowered or lowered.
종래부터의 광학식의 거리 측정 장치의 경우, CCD 카메라 출력이 일정하게 되는 제어 회로를 구비하고, 검출 신호의 안정화를 도모하고 있다. 라인 스캔형의 CCD 카메라를 구비한 거리 측정 장치의 경우, CCD 카메라의 출력이 일정한 범위 내에 안정화되도록, CCD 카메라의 노광 시간(CCD의 경우, 축적 시간, 또는, 셔터 시간이라고도 하지만, 이후, 여기서는 노광 시간이라고 함)을 제어해서 신호 레벨을 제어하는 AGC(Automatic Gain Control) 기능을 구비한다.In the conventional optical distance measuring device, a control circuit in which the CCD camera output is made constant is provided, and the detection signal is stabilized. In the case of a distance measuring device having a line scan type CCD camera, the exposure time of the CCD camera (also referred to as the accumulation time or the shutter time in the case of CCD), so that the output of the CCD camera is stabilized within a certain range, The AGC (Automatic Gain Control) function to control the signal level by controlling the time.
일반적으로, 라인 스캔형의 CCD 카메라의 AGC의 응답은, 도 12에 도시하는 바와 같이, 미리 설정된 측정 장치의 제어 주기(측정 주기, 또는, 연산 주기라고도 함)의 3배의 시간을 필요로 한다. 즉, 미리 설정된 제어 주기에 있어서, 그 노광 시간의 변경은, CCD 카메라 신호의 검출·기억하는 제1 제어 주기 SP1, 기억한 CCD 카메라 데이터의 판독을 행하는 제2 제어 주기 SP2, 판독한 카메라 데이터로부터 미리 설정된 CCD 카메라 신호의 레벨을 구하는 노광 시간을 결정하기 위한 제3 제어 주기 SP3의, 제어 주기 SP의 3배의 시간을 필요로 한다. 판독, 연산을 동일한 제어 주기 내에 끝내는 조건이 가능한 경우에는, 2배의 제어 주기로 하는 것도 가능하다.In general, the AGC response of the line scan type CCD camera requires three times as long as a control period (also referred to as a measurement period or a calculation period) of a preset measurement device, as shown in FIG. . That is, in the preset control period, the change of the exposure time includes the first control period S P1 for detecting and storing the CCD camera signal, the second control period S P2 for reading the stored CCD camera data, and the read camera. Three times the control period S P of the third control period S P3 for determining the exposure time for determining the level of the CCD camera signal preset from the data is required. When it is possible to terminate the reading and calculation within the same control period, the control cycle can be doubled.
노광 시간은 미리 설정된 제어 주기의 시간의 범위에 있어서, 제어 주기 단위로 갱신하여, CCD 카메라 출력을 제어하는 것이다. 그러나, CCD 카메라 신호가, CCD 카메라의 포화 노광량의 10%에서 측정이 가능한 노광 시간으로 설정하고 있는 경우, 이 10% 에 대한 CCD 카메라의 출력은 10배 이상의 입력 광량에 의해 포화 상태로 되므로, 10배 이상의 입력 광량이 있는 경우에는, 노광 시간을 제어할 수 없다.The exposure time is updated in units of control cycles in a time range of a preset control cycle to control the CCD camera output. However, when the CCD camera signal is set to an exposure time that can be measured at 10% of the saturation exposure amount of the CCD camera, the output of the CCD camera for this 10% is saturated by 10 times or more of the input light amount. When there is more than twice the amount of input light, the exposure time cannot be controlled.
예를 들면, 예측에서는 강판의 선단부에서의 수광 광량은, 반사율과 그 확산 특성의 변화로부터 적어도 최소 입력 광량의 200배 정도는 필요하므로, 포화 상태를 피할 수 없다.For example, in the prediction, since the received light amount at the tip of the steel sheet needs at least about 200 times the minimum input light amount from the change in reflectance and its diffusion characteristic, the saturated state cannot be avoided.
그 때문에,CCD 카메라에 수광 광량을 감량하는 광학 필터를 설정하고, 수광 광량을 검지해서 노광 시간을 변경하는 방법이 생각된다. 그러나, 그 경우에는 광학 필터의 기계적인 설정 시간이 필요로 되어, 선단 응답이 현저하게 늦어지는 문제가 있다.Therefore, a method of setting an optical filter for reducing the amount of received light to a CCD camera, detecting the amount of received light and changing the exposure time is conceivable. However, in this case, there is a problem that the mechanical setting time of the optical filter is required, and the tip response is remarkably slowed down.
상술한 바와 같이, 라인 스캔형 CCD 카메라를 구비한 측정 장치의 경우, 미리 설정된 제어 주기에 있어서의 노광 시간의 설정에 있어서, CCD 카메라의 포화 노광량을 초과하는 과대한 입력 광량이 있었던 경우, 그 입력 광량의 강도의 정도를 검지하기 위한 수단이 필요로 되어, 최단시간에 노광 시간을 갱신하는 제어를 할 수 없다. 그 때문에, 측정 장치의 응답 시간이 늦어지는 문제가 있다.As described above, in the case of the measuring device with the line scan type CCD camera, when there is an excessive amount of input light exceeding the saturated exposure amount of the CCD camera in the setting of the exposure time in a preset control period, the input Means for detecting the degree of intensity of the light amount are required, and control for updating the exposure time in the shortest time cannot be performed. Therefore, there exists a problem that the response time of a measuring apparatus becomes slow.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 미리 설정된 제어 주기의 시간 내에서 노광 시간을 제어하는 CCD 카메라에 있어서, 이 CCD 카메라의 포화 노광량을 초과하는 과대한 입력 광량에 대하여, 최단시간에 측정 가능한 CCD 카메라 신호를 얻는 것이 가능한 측정 장치, 및 그 응답 시간의 단축 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and in a CCD camera which controls the exposure time within a time of a predetermined control period, the shortest time is measured for an excessive amount of input light exceeding the saturated exposure amount of the CCD camera. It is an object of the present invention to provide a measuring device capable of obtaining a possible CCD camera signal, and a method for shortening the response time thereof.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 실시 형태의 CCD 카메라를 사용한 측정 장치는, 피측정물의 표면에 대하여 레이저빔을 조사하는 광원부와, 해당 레이저빔의 반사광을 검출하는 라인 스캔형의 CCD 카메라를 구비하는 검출부와, 상기 CCD 카메라의 출력으로부터 해당 측정물의 형상 등의 측정량을 구하는 제어부를 구비하는 측정 장치로서, 상기 제어부는, 해당 제어부에서 구하는 측정량의 제어 주기 신호를 생성하여, 해당 제어부 내의 각 부에 공급함과 함께, 상기 CCD 카메라의 카메라 출력 신호를 입력해서 전송하는 제어 회로와, 상기 제어 회로로부터 전송된 카메라 출력 신호를 기억하는 메모리와, 기억한 상기 카메라 출력 신호의 카메라 데이터와 미리 설정된 카메라 출력 레벨의 설정값을 비교하여, 해당 카메라 출력이 일정하게 되도록 상기 CCD 카메라의 상기 제어 주기의 시간 내에서 설정되는 노광 시간을 제어하는 AGC 회로부와, 상기 AGC 회로부에서 제어된 상기 CCD 데이터로부터 상기 측정량을 구하는 연산부를 구비하고, 상기 CCD 카메라는, 라인 스캔형의 복수의 서로 다른 투과율의 ND 필터마다의 출력을 동시에 얻을 수 있는 카메라로 하고, 상기 ND 필터는, 투과율εND0의 제1 ND 필터, 투과율εND1의 제2 ND 필터, 투과율εND2의 제3 ND 필터로 구성되고, 상기 투과율의 크기는, εND0>εND1>εND2, 또한, 상기 제1 ND 필터의 카메라 출력의 포화값과 상기 제2 ND 필터의 측정 범위의 하한값, 또한, 상기 제2 ND 필터의 포화값과 상기 제3 ND 필터의 측정 범위의 하한값이 각각 랩핑하는 투과율로 하고, 상기 AGC 회로부는, 상기 제1 ND 필터의 카메라 출력이 포화되는지 여부를 판정하고, 불포화의 경우, 상기 카메라 출력 레벨의 설정값과 해당 제1 ND 필터의 출력 D0의 비율을 구하여 제1 보정 게인 α1을 구하고, 또한, 구한 제1 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간으로 갱신하고, 상기 제1 ND 필터의 카메라 출력이 포화되는 경우, 또한, 상기 제2 ND 필터의 카메라 출력의 포화·불포화를 판정하고, 상기 제2 ND 필터의 카메라 출력이 불포화인 경우, 해당 제2 ND 필터 2 카메라 출력 D1에 대하여, 상기 설정값과, 상기 제1 ND 필터의 출력 D1의 비율로부터 제2 보정 게인을 구하고, 또한, 구한 제2 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간으로 갱신하고, 상기 제2 ND 필터의 카메라 출력이 포화되는 경우, 해당 제3 ND 필터의 카메라 출력 D2에 대하여, 상기 설정값과, 상기 제1 ND 필터의 출력의 비율로부터 제3 보정 게인을 구하고, 또한, 구한 제3 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간으로 갱신하고, 상기 CCD 카메라의 상기 제1 ND 필터의 카메라 출력을 포화시키는 과대한 입력 광량이 있었던 경우, 그 정도를 상기 제2 ND 필터의 카메라 출력, 또는 상기 제3 ND 필터의 카메라 출력으로부터 상기 제1 ND 필터에 대한 보정 게인을 구하고, 1회의 노광 시간의 변경으로 측정이 가능하게 되도록 한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the measuring device using the CCD camera of the present embodiment includes a light source unit for irradiating a laser beam to the surface of the object to be measured, and a line scan type CCD camera for detecting reflected light of the laser beam. A measuring device having a detection unit and a control unit for obtaining a measurement amount such as the shape of the measurement object from the output of the CCD camera, wherein the control unit generates a control period signal of the measurement amount obtained by the control unit, and generates each unit in the control unit. And a control circuit for inputting and transmitting the camera output signal of the CCD camera, a memory for storing the camera output signal transmitted from the control circuit, camera data of the stored camera output signal, and a preset camera output. Compare the set values of the levels, so that the camera output is constant. And an AGC circuit section for controlling the exposure time set within the time of the control period of d, and a calculation section for obtaining the measurement amount from the CCD data controlled by the AGC circuit section, wherein the CCD camera includes a plurality of line scan types. The ND filter comprises a first ND filter having a transmittance ε ND0 , a second ND filter having a transmittance ε ND1 , and a third ND filter having a transmittance ε ND2 . The magnitude of the transmittance is ε ND0 > ε ND1 > ε ND2 , the saturation value of the camera output of the first ND filter and the lower limit value of the measurement range of the second ND filter, and the second ND. The saturation value of the filter and the lower limit value of the measurement range of the third ND filter are respectively set to transmittances of lapping, and the AGC circuit portion determines whether or not the camera output of the first ND filter is saturated. D ) The ratio between the set value of the output level and the output D 0 of the first ND filter is obtained to obtain the first correction gain α1, the exposure time corresponding to the obtained first correction gain is obtained, and the exposure time before the correction is obtained. When updating with time, when the camera output of the first ND filter is saturated, and the saturation and unsaturated of the camera output of the second ND filter is determined, and the camera output of the second ND filter is unsaturated, For the
상기 목적을 달성하기 위해서 본 실시 형태의 CCD 카메라를 사용한 측정 장치는, 피측정물의 표면에 대하여 레이저빔을 조사하는 광원부와, 해당 레이저빔의 반사광의 위치를 검출하는 라인 스캔형의 CCD 카메라를 구비하는 검출부와, 상기 CCD 카메라의 출력으로부터 해당 측정물의 형상 등의 측정량을 구하는 제어부를 구비하는 측정 장치로서, 상기 제어부는, 해당 제어부에서 구하는 측정량의 제어 주기 신호를 생성하여, 해당 제어부 내의 각 부에 공급함과 함께, 상기 CCD 카메라의 카메라 출력 신호를 입력해서 전송하는 제어 회로와, 상기 제어 회로로부터 전송된 카메라 출력 신호를 기억하는 메모리와, 기억한 상기 카메라 출력 신호의 카메라 데이터와 미리 설정된 카메라 출력 레벨의 설정값을 비교하여, 해당 카메라 출력이 일정하게 되도록 상기 CCD 카메라의 상기 제어 주기의 시간 내에서 설정되는 노광 시간을 제어하는 AGC 회로부와, 상기 AGC 회로부에서 제어된 상기 CCD 카메라로부터 측정량을 구하는 연산부를 구비하고, 상기 CCD 카메라는, 라인 스캔형의 RGB 필터를 구비하는 컬러 카메라로 하고, 상기 레이저빔의 파장의 피크값은, 상기 R필터의 투과율εR이 90% 이상으로 되는 파장을 선택하고, 상기 AGC 회로부는, 상기 R필터의 카메라 출력이 포화되는지 여부를 판정하고, 불포화의 경우, 상기 카메라 출력 설정값과 해당 R필터의 출력 D0의 비율을 구하여 제1 보정 게인으로 하고, 또한, 구한 제1 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간으로 갱신하고, 상기 R필터의 카메라 출력이 포화되는 경우, 또한, 상기 B필터의 카메라 출력의 포화·불포화를 판정하고, 상기 B필터의 카메라 출력이 불포화, 또한, 측정 범위의 하한값 이하인 경우, 해당 B필터의 카메라 출력에 대하여, 상기 설정값과, 상기 B필터와 상기 R필터의 투과율의 비율을 곱한 값을 구해서 제2 보정 게인을 구하고, 또한, 구한 제2 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간으로 갱신하고, 불포화, 또한, 측정 범위에 있는 경우, R필터의 카메라 출력으로 환산한 경우에 측정 범위의 출력 레벨로 되는 미리 설정된 제3 보정 게인을 선택하고, 해당 제3 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간 갱신하고, 상기 B필터의 카메라 출력이 포화되는 경우, R필터의 카메라 출력으로 환산한 경우에 측정 영역으로 되는 미리 설정된 제4 보정 게인을 선택하고, 해당 제4 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간으로 갱신하고, 상기 CCD 카메라의 입력 광량이, 상기 R필터의 카메라 출력을 포화시키는 과대한 입력인 경우, 상기 B필터의 카메라 출력에 대하여, 상기 B필터와 상기 R필터의 투과율의 비율로부터 상기 제1∼제4 보정 게인을 구하고, 상기 R필터의 카메라 출력이 미리 설정된 설정값으로 되는 노광 시간을 구하도록 한 것을 특징으로 한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The measuring apparatus using the CCD camera of this embodiment is equipped with the light source part which irradiates a laser beam to the surface of a to-be-measured object, and the line scan type CCD camera which detects the position of the reflected light of the said laser beam. A measuring device having a detecting unit for determining a measuring amount such as a shape of a measuring object and the like from an output of the CCD camera, wherein the control unit generates a control period signal of the measuring amount obtained by the controlling unit, A control circuit for inputting and transmitting a camera output signal of the CCD camera, a memory for storing the camera output signal transmitted from the control circuit, a camera data of the stored camera output signal, and a preset camera Compare the setting value of the output level so that the corresponding camera output is constant An AGC circuit section for controlling the exposure time set within the time period of the control cycle of the CCD camera, and an arithmetic section for obtaining a measurement amount from the CCD camera controlled by the AGC circuit section, wherein the CCD camera has a line scan type RGB. A color camera having a filter, wherein the peak value of the wavelength of the laser beam selects a wavelength at which the transmittance? R of the R filter is 90% or more, and the AGC circuit portion is saturated with the camera output of the R filter. In the case of desaturation, the ratio of the camera output set value and the output D 0 of the R filter is determined to be the first correction gain, and the exposure time corresponding to the obtained first correction gain is obtained to determine the When the exposure time is updated to the exposure time and the camera output of the R filter is saturated, the saturation and unsaturated of the camera output of the B filter are further determined. When the camera output of the B filter is unsaturated and is equal to or lower than the lower limit of the measurement range, a value obtained by multiplying the set value by the ratio of the transmittances of the B filter and the R filter is obtained by calculating the value of the camera output of the B filter. 2 the correction gain is obtained, and the exposure time corresponding to the obtained second correction gain is obtained, and the exposure time before the correction is updated to the exposure time, and when unsaturated and in the measurement range, converted to the camera output of the R filter. In one case, the third correction gain set as the output level of the measurement range is selected, the exposure time corresponding to the third correction gain is obtained, the exposure time before correction is updated by the exposure time, and the camera output of the B filter. If is saturated, select the fourth preset correction gain which becomes the measurement area when converted to the camera output of the R filter, and When the corresponding exposure time is obtained and the exposure time before correction is updated to the exposure time, and the input light amount of the CCD camera is an excessive input that saturates the camera output of the R filter, the camera output of the B filter is And the first to fourth correction gains are obtained from the ratio of the transmittances of the B filter and the R filter, and an exposure time for which the camera output of the R filter is a preset set value is obtained.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 실시 형태의 CCD 카메라를 사용한 측정 장치의 응답 시간의 단축 방법은, 미리 설정된 제어 주기의 시간 내에서, CCD 카메라의 노광 시간을 제어하는 측정 장치(100)의 응답 시간의 단축 방법으로서, 상기 CCD 카메라는, 서로 다른 투과율의 2개 이상의 필터 출력을 동시에 얻을 수 있는 카메라로 하고, 상기 투과율은, εND1>εND2> …εNDi>εNDi+1> …>εNDi+n으로 하고, 입력 광량의 최소값을 검출하는 투과율εNDi가 높은 쪽의 제1 필터의 카메라 출력의 측정 범위의 포화값과, 투과율εNDi+1이 낮은 쪽의 제2 필터의 카메라 출력의 측정 범위의 최소값이 랩핑하는 투과율로 하고, 상기 제1 필터의 카메라 출력이 포화되는 경우에는, 상기 제2 필터의 카메라 출력으로부터, 또는, 상기 투과율εNDi와 상기 투과율εNDi+1의 비율로부터, 상기 제1 필터의 카메라 출력으로 환산한 노광 시간의 보정 게인을 구하고, 전회의 제어 주기에서 입력 광량을 검지하고, 차회의 제어 주기에서 제1 필터의 카메라의 노광 시간을 갱신하도록 한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the shortening method of the response time of the measuring apparatus using the CCD camera of this embodiment is based on the response time of the
도 1은 실시예 1의 CCD 카메라를 사용한 측정 장치의 구성도.
도 2는 실시예 1의 AGC 회로부의 구성도.
도 3은 카메라 필터의 분광 특성도.
도 4는 실시예 1의 카메라의 필터 출력마다의 측정 범위를 설명하는 도면.
도 5는 실시예 1의 AGC 동작을 설명하는 플로우차트.
도 6은 실시예 1의 AGC 동작을 설명하는 타임 차트.
도 7은 실시예 1의 AGC 동작을 설명하는 타임 차트.
도 8은 실시예 1의 AGC 동작을 설명하는 타임 차트.
도 9는 실시예 1의 AGC 동작을 설명하는 타임 차트.
도 10은 실시예 2의 카메라의 필터 출력마다의 측정 범위를 설명하는 도면.
도 11은 실시예 2의 AGC 동작을 설명하는 플로우차트.
도 12는 종래의 CCD 카메라의 AGC 동작을 설명하는 타임 차트.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram of the measuring apparatus using the CCD camera of Example 1. FIG.
2 is a configuration diagram of an AGC circuit part in
3 is a spectral characteristic diagram of a camera filter.
4 is a diagram illustrating a measurement range for each filter output of the camera of Example 1. FIG.
5 is a flowchart for explaining AGC operation in Example 1. FIG.
6 is a time chart for explaining the AGC operation in Example 1. FIG.
7 is a time chart for explaining the AGC operation in Example 1. FIG.
8 is a time chart for explaining AGC operation in Example 1. FIG.
9 is a time chart for explaining AGC operation in Example 1. FIG.
10 is a diagram illustrating a measurement range for each filter output of the camera of Example 2. FIG.
11 is a flowchart for explaining AGC operation in Example 2. FIG.
12 is a time chart for explaining AGC operation of a conventional CCD camera.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[실시예 1]Example 1
도 1 내지 도 9를 참조하여, 실시예 1의 CCD 카메라를 사용한 측정 장치(100)에 대해서 설명한다. 도 1에 도시하는 측정 장치(100)는, 검출부(1)와, 제어부(2)를 구비한다. 검출부(1)는, 피측정물(3)에 관한 거리 등의 측정량을 검출하기 위한 CCD 카메라(1a)와 레이저빔 등을 조사하는 광원부(1b)로 구성된다. 또한, 검출부(1)에는, 미리 측정량에 따른 광학계가 설정된다.With reference to FIGS. 1-9, the measuring
제어부(2)는, 측정량을 구하기 위한 제어 주기를 설정하는 제어 회로(2a)와, CCD 카메라로부터의 카메라 출력을 기억하는 메모리(2b)와, 미리 설정된 제어 주기 내에서 제어되는 노광 시간에서 카메라 신호를 안정화하는 AGC 회로부(2c)와, 기억한 안정화된 카메라 출력의 카메라 데이터로부터 측정량을 구하는 연산부(2d)를 구비한다.The
CCD 카메라(1a)를 구비한 측정 장치(100)는, 검출기(1)의 광학 조건의 설정과, 제어부(2)에서 실행하는 연산 알고리즘이, 구하는 측정량에 따라 변한다. 그러나, 이들이 변해도 CCD 카메라로부터의 카메라 출력을 안정화하는 AGC 회로부(2c)의 노광 시간의 제어는, 동일한 기능에서의 대응이 가능하다.The measuring
여기서는, 측정량이 거리이고, 강판과의 거리를 구하는 거리 측정 장치를 예로 해서, 그 AGC의 응답 시간의 단축에 대해서 설명한다.Here, the shortening of the response time of the AGC will be described, taking as an example a distance measuring device that obtains a distance and obtains a distance from the steel sheet.
도 1에 있어서, 거리 측정 장치(100)는, 피측정물(3)의 표면에 대하여 레이저빔을 조사하는 광원부(1b)와, 해당 레이저빔의 반사광의 위치를 검출하는 라인 스캔형의 CCD 카메라(1a)를 구비하는 검출부(1)와, CCD 카메라(1a)의 카메라 출력으로부터 피측정물(3)과의 거리를 구하는 제어부(2)를 구비한다.In FIG. 1, the
또한, 제어부(2)는, 측정량을 구하기 위한 제어 주기를 설정하는 제어 회로(2a)와, CCD 카메라(1a)로부터의 카메라 출력을 기억하는 메모리(2b)와, 기억된 카메라 출력의 카메라 데이터와 미리 설정된 카메라 출력 레벨의 설정값을 비교하여, 카메라 출력이 일정하게 되도록 CCD 카메라(1a)의 노광 시간을 제어하는 AGC 회로부(2c)와, AGC 회로부(2c)에서 제어된 카메라 데이터로부터 측정량을 구하는 연산부(2d)를 구비한다.The
다음으로, 각 부의 상세에 대해서 설명한다. CCD 카메라(1a)는, 라인 스캔형으로 RGB(적, 녹, 청) 필터의 출력을 동시에, 독립적으로 취출할 수 있는 카메라로서, RGB 필터, CCD 소자와 그 주변 회로를 포함하는 CCD1a1과, CCD1a1의 출력을 디지털 신호로 변환하는 ADC1a2와, 제어부(2)로부터 송신되는 노광 시간 설정 신호에 기초하여 수광 광량을 조정하는 노광 시간 제어 회로(1a3)를 구비한다.Next, the detail of each part is demonstrated. The
또한, 광원부(1b)는, 피측정물(3)의 표면에서 소정의 레이저빔 형상으로 성형하는 콜리메이터 등의 광학계를 포함하는 레이저 다이오드(LD)(1b1)와, 그 전원 구동 회로(1b2)와, 레이저 다이오드(1b1)의 출력 광량을 설정하는 출력 설정 회로(1b3)를 구비한다.In addition, the
또한, 제어부(2)는, CCD 카메라(1a)로부터의 R필터, G필터, 및 B필터의 카메라 출력 신호 SR, SG, SB를 기억하는 메모리(2b)와, 기억된 카메라 출력의 카메라 데이터 DR, DG, DB와 미리 설정된 카메라 출력 레벨의 설정값 Vr을 비교하여, 카메라 출력이 일정하게 되도록 CCD 카메라(1a)의 노광 시간을 제어하는 AGC 회로부(2c)와, AGC 회로부(2c)에서 제어된 카메라 데이터 DR로부터 측정량을 구하는 연산부(2d)를 구비한다.The
또한, 제어 회로(2a)는, 제어부(2)에서 구하는 측정량의 제어 주기 신호 Sp를 생성하여, 제어부(2) 내의 각 부에 공급함과 함께, CCD 카메라(1a)로부터의 카메라 출력 신호를 메모리(2b)에 전송하기 위한 제어를 실행한다.In addition, the
다음으로, 도 2, 도 3을 참조해서 AGC 계통의 계에 관한 각 부의 상세 설정에 대해서 설명한다. 레이저 다이오드(LD)(1b1)에서 생성하는 레이저빔의 파장의 피크값은, R필터의 투과율εR이 90% 이상으로 되는 파장, 예를 들면, 650㎚을 발진할 수 있는 것을 선택한다. 이때의 G필터, B필터의 투과율εG, εR은, 도 3에 도시하는 바와 같이 5% 정도이다.Next, with reference to FIG.2, FIG.3, the detailed setting of each part about the system of AGC system is demonstrated. The peak value of the wavelength of the laser beam produced by the laser diode (LD) 1b1 selects one capable of oscillating a wavelength at which the transmittance ε R of the R filter is 90% or more, for example, 650 nm. The transmittances ε G and ε R of the G filter and the B filter at this time are about 5% as shown in FIG. 3.
AGC 회로부(2c)의 상세 구성은, 메모리(2b)로부터의 카메라 데이터 DR, DG, DB와 미리 설정된 판정 파라미터를 판정 파라미터 설정부(2c2)로부터 판독하여, 상세를 후술할 노광 시간을 보정하는 보정 게인 α를 도 5에 도시하는 연산 플로우에 기초하여 구하는 보정 게인 연산부(2c1)와, 전회의 제어 주기로 설정되어 있던 노광 시간 CT에 보정 게인 연산부(2c1)에서 구한 보정 게인 α를 곱하여, 갱신된 노광 시간 설정 신호 SCT를 생성하는 노광 시간 연산부(2c3)와, 피측정물(3)로부터 반사되는 입력 광량의 조건으로부터 미리 설정된 레이저 출력을 설정하는 레이저 출력 연산부(2c4)를 구비한다.The detailed configuration of the
여기서, 이렇게 구성된 AGC 회로부(2c)를 이용한 거리 측정 장치의 AGC의 동작 원리에 대해서 설명하고, 다음으로, 그 상세 동작을 설명한다.Here, the operation principle of AGC of the distance measuring device using
본 실시예의 동작 원리는, 입력 광량의 측정 범위를 확대하기 위해서, CCD 카메라(1a)의 서로 다른 투과율의 2개의 필터 출력을 동시에 사용하여, 최소 입력 광량을 검출하는 투과율이 높은 필터 출력의 측정 범위와, 최대 입력 광량을 검출하는 투과율이 낮은 필터 출력의 측정 범위를 조합해서 측정 범위를 확대하고, 전회의 제어 주기로 입력 광량을 검지하고, 차회의 제어 주기로 노광 시간을 변경하여, 투과율이 높은 필터의 출력을 측정 범위로 되도록 제어하여, 노광 시간의 갱신 시간을 단축하는 것이다.The operating principle of this embodiment is a measurement range of a high transmittance filter output that detects the minimum input light amount by simultaneously using two filter outputs of different transmittances of the
이 원리를 상술한 RGB의 (컬러)필터를 구비하는 CCD 카메라(1a)에 적용한 경우에 대해, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 종축에 입력 광량의 강도를 상대값으로 나타내고, R필터의 측정 범위 MR과, B필터의 측정 범위 MB를 화살표 부착 직선으로 그 범위를 나타낸 것이다.The case where this principle is applied to the
광원부(1b)의 레이저빔의 파장이 650㎚인 경우, R필터의 투과율εR과 B필터의 투과율εB는, 도 3에 도시한 바와 같이 18배(=εR/εB=90%/5%)이다. 이 경우에는, 도 4에 도시하는 바와 같이 R필터의 측정 범위의 상한(100%)은, B필터의 하한(12%)과 일치한다.When the wavelength of the laser beam of the
또한, 입력 광량의 최소값 Pmin이 R필터의 측정 범위 MR의 20% 상당이고, 이 최소 입력 광량의 200배가 최대값 Pmax인 것으로 하면,B필터의 상한값까지는, 입력 광량을 알 수 있다. 그러나,B필터의 상한값을 초과하는 입력 광량에 대해서는, 초과하였는지 여부밖에 판별할 수 없는 것을 나타내고 있다.In addition, if the minimum value Pmin of the input light quantity is 20% of the measurement range M R of the R filter, and 200 times this minimum input light quantity is the maximum value Pmax, the input light quantity can be known up to the upper limit of the B filter. However, with respect to the input light amount exceeding the upper limit value of the B filter, it can be discriminated only whether or not it is exceeded.
또한,B필터의 측정 범위 내이면, 그 입력 광량을 R필터의 값으로 환산한 입력 광량으로서 구할 수 있다. 따라서, R필터의 노광 시간은 B필터의 입력 광량을 아는 것에 의해 동시에 구할 수 있다.Moreover, if it is in the measurement range of B filter, the input light quantity can be calculated | required as the input light quantity converted into the value of R filter. Therefore, the exposure time of an R filter can be calculated | required simultaneously by knowing the input light quantity of B filter.
또한, R필터의 입력 광량의 측정 범위 MR은, 검출기(1)의 광학 설정 조건에 따라 미리 설정된다. 예를 들면, 피측정물(3)의 반사 특성과 수광 가능한 검출기(1)의 광학계의 밝기(효율)를 미리 설정하고, CCD 카메라(1a)의 검출 감도와 측정값을 구하는 제어 주기로부터, 피측정물(3)로부터 수광 가능한 입력 광량의 최소값과 최대값을 예측해 둔다.In addition, the measurement range M R of the input light amount of the R filter is set in advance according to the optical setting conditions of the
그리고, 최소의 입력 광량에 대한 레이저 출력과 CCD 카메라(1a)의 노광 시간 CT를 설정한다. 여기서는, 입력 광량의 최소값 Pmin은, CCD 카메라(1a)의 R필터의 출력이 잡음 레벨의 2배 이상인 20%, 또한, 최대값은, 최소 입력 광량의 200배인, 상대값으로 40이라고 예측한 것으로 한다.Then, the laser output and the exposure time CT of the
다음으로, 이와 같은 원리에 기초하는 AGC 회로부(2c)의 동작에 대해서, 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 도 5는, AGC 회로부(2c)의 노광 시간 CT를 갱신하기 위한 보정 게인 α를 구하는 연산 동작을 플로우도로 한 것이다.Next, the operation of the
도 5에 있어서, 카메라 데이터 DR, DB는, 각각 R필터, B필터의 출력을 나타내고, 그 카메라 데이터 DR의 비교값이 측정 범위 MR의 80%인 경우에는, DR80과 같이 기술하기로 한다.5, the camera data D R, D B, respectively, R filter, represents the output of the B filter, in the case where the measurement range is compared to the value of the camera data D R of 80% of M R, written as D R80 Let's do it.
또한, 도 5에 나타내는 설정값이나 판정 파라미터는, 도 2에 나타내는 판정 파라미터 설정부(2c2)에 미리 기억해 둔다.In addition, the setting value and determination parameter shown in FIG. 5 are previously memorize | stored in the determination parameter setting part 2c2 shown in FIG.
우선, 노광 시간 연산부(2c3), 레이저 출력 연산부(2c4)로부터 CCD 카메라(1a)와 광원부(1b)에 대하여, 각각, 노광 시간 CT와 레이저 출력의 초기값이 설정된다(s1).First, the initial values of the exposure time CT and the laser output are set for the
다음으로, 메모리(2b)로부터 카메라 데이터 DR, DB를 판독하고(s2), 카메라 데이터 DR이 포화되는지 여부를 판정한다(s3). 포화되지 않은 것으로 판정된 경우, 다시 그 카메라 데이터가 소정의 설정값(제어 목표값)의 범위 내(DR80≥DR≥DR70)에 있는지 여부를 판정하고(s4), 그러한 경우에는, 노광 시간을 갱신하지 않고 다음의 연산으로 들어간다(s4-Y).Next, the camera data D R and D B are read from the
범위 외(s4-N)라고 판정된 경우에는, 설정값 Vr에 대한 보정 게인 α1(=Vr/DR)을 구한다(s5). 그리고, 구한 보정 게인 α1에 대응하는 노광 시간 CT1(=CTi×α1, CTi=갱신 전의 노광 시간)을 노광 시간 연산부(2c3)에서 구하고, 노광 시간 설정 신호 SCT를 CCD 카메라(1a)에 보낸다(s6).When it is determined out of the range (s4-N), the correction gain α1 (= Vr / D R ) with respect to the set value Vr is obtained (s5). Then, the exposure time CT1 (= CTi × α1, CTi = exposure time before updating) corresponding to the obtained correction gain α1 is obtained from the exposure time calculating section 2c3, and the exposure time setting signal S CT is sent to the
다음으로, 카메라 데이터 DR이 포화된다고(s3-Y) 판정된 경우, 카메라 데이터 DB가 포화되는지 여부를 판정한다(s7). 카메라 데이터 DB가 포화되지 않은 경우, 또한, 카메라 데이터 DB가 측정 범위의 하한값(예를 들면, 카메라 데이터 DB의 10%) 이하인지 여부를 판정하고(s8), 그렇지 않으면(s8-N), 카메라 데이터 DB의 값을 카메라 데이터 DR로 환산하여, 카메라 데이터 DR에 대한 보정 게인 α2(=Vr/(DB·εR/εB))를 구한다(s9).Next, when it is determined that the camera data D R is saturated (s3-Y), it is determined whether the camera data D B is saturated (s7). If the camera data D B are not saturated, also, if the camera data D B (for example, 10% of the camera data D B) the lower limit of the measuring range is determined whether or less, and (s8), or (s8-N ), in terms of the value of the camera data to the camera data D B R D, obtains the correction gain α2 (= Vr / (D B · ε R / ε B) for the camera data D R) (s9).
다시 구한 보정 게인 α2에 대응하는 노광 시간 CT2(=CTi×α2, CTi=갱신 전의 노광 시간)를 노광 시간 연산부(2c3)에서 구하고, 노광 시간 설정 신호 SCT를 CCD 카메라(1a)에 보낸다(s6).The exposure time CT2 (= CTi × α2, CTi = exposure time before updating) corresponding to the obtained correction gain α2 is obtained from the exposure time calculating section 2c3, and the exposure time setting signal S CT is sent to the
그러하다면(s8-Y), 즉, 카메라 데이터 DB가 측정 범위의 하한값 이하이면, 이 때의 카메라 데이터 DR이 측정 범위로 되는, 미리 설정된 보정 게인 α3, 예를 들면, 1/2를 선택해서(s10), 선택한 보정 게인 α2에 대응하는 노광 시간 CT3(=CTi×α3, CTi=갱신 전의 노광 시간)을 노광 시간 연산부(2c3)에서 구한다. 그리고, 구한 노광 시간 설정 신호 SCT를 CCD 카메라(1a)에 보내고(s6), 또한, 갱신된 노광 시간 설정 신호 SCT에서의 제어 주기에 있어서의 카메라 데이터 DR을 확인하여, 설정값의 범위를 초과하고 있으면, 다음의 제어 주기에서 노광 시간 설정 신호 SCT를 갱신한다(s3-s4-s5).If so (s8-Y), that is, if the camera data D B is less than or equal to the lower limit of the measurement range, select the preset correction gain α3, for example 1/2, in which the camera data D R at this time becomes the measurement range. (S10), the exposure time CT3 (=
다음으로, 카메라 데이터 DB가 포화되는 경우(s7-Y), 이 때의 카메라 데이터 DR이 측정 범위로 되는, 미리 설정된 보정 게인 α4, 예를 들면, 1/50을 선택해서(s11), 선택한 보정 게인 α4에 대응하는 노광 시간 CT4(=CTi×α4, CTi=갱신 전의 노광 시간)를 노광 시간 연산부(2c3)에서 구한다. 그리고, 구한 노광 시간 설정 신호 SCT를 CCD 카메라(1a)에 보내고(s6), 또한, 갱신된 노광 시간 설정 신호 SCT에서의 제어 주기에 있어서의 카메라 데이터 DR을 확인하여, 설정값의 범위를 초과하고 있으면, 다음의 제어 주기에서 노광 시간 설정 신호 SCT를 갱신한다(s3-s4-s5).Next, when the camera data D B is saturated (s7-Y), the preset correction gain α4, for example, 1/50, in which the camera data D R at this time becomes the measurement range is selected (s11), The exposure time CT4 (= CTi × α4, CTi = exposure time before updating) corresponding to the selected correction gain α4 is obtained by the exposure time calculating unit 2c3. Then, the obtained exposure time setting signal S CT is sent to the
선택한 보정 게인 α3, α4는, 여기서는, 각각 1/2 및 1/50을 선택했지만, 카메라 데이터 DB가 측정 범위의 하한값, 또는, 상한값을 초과한 경우, 상정되는 입력 광량이 카메라 데이터 DR의 범위 내로 되는 값이면, 이 값은 어느 것이어도 된다.The selected correction gains α3 and α4 are selected here as 1/2 and 1/50, respectively, but when the camera data D B exceeds the lower limit or the upper limit of the measurement range, the assumed amount of input light is determined by the camera data D R. As long as it is a value in a range, this value may be any.
다음으로, 도 5의 플로우에 대해서, 4종의 보정 게인의 연산 동작의 예에 대해서, 그 타임 차트를 이용하여 설명한다. 도 6은, CCD 카메라(1a)의 R필터의 출력이 포화되지 않은 경우의 보정 게인 α1을 구하는 경우의 연산의 타임 차트이다.Next, with reference to the flow of FIG. 5, the example of the calculation operation of four types of correction gains is demonstrated using the time chart. FIG. 6 is a time chart of the calculation in the case of obtaining the correction gain α1 when the output of the R filter of the
제어 주기 SP0에서 검출한 카메라 데이터는, 다음의 제어 주기 SP1에서 판독되고, 또한, 다음의 제어 주기 SP2에서 그 보정 게인 α1을 구하고, 제어 주기의 3배를 필요로 하여, 갱신된 노광 시간 CT1에서의 카메라 데이터 DR1이 얻어지는 모습을 나타내고 있다.The camera data is detected in the control period S P0 it is, is read out in the next control period S P1, and also, obtains the correction gain α1 in the next control period S P2 of, by requiring three times the control cycle, the updated exposure The camera data D R1 at time C T1 is obtained.
또한, 이 때의 카메라 데이터 DR0이 도 4에 나타낸 상대 광량에서 30%인 경우, 설정값 Vr이 75%인 경우, 그 보정 게인 α1은 2.5로 되고, 이 입력 광량이 변하지 않으면, 노광 시간이 보정된 카메라 데이터 DR 1 출력은 제어 주기의 3배 후에 75%로 된다.Further, when the camera data D R0 at this time is 30% of the relative light amount shown in Fig. 4, when the set value Vr is 75%, the correction gain α1 is 2.5, and if this input light amount does not change, the exposure time is The corrected camera data D R 1 output is 75% after three times the control period.
또한, 도 7은, CCD 카메라(1a)의 R필터의 출력이 포화된 경우의 보정 게인 α2를 구하는 경우의 연산의 타임 차트이다.7 is a time chart of the calculation in the case of obtaining the correction gain α2 when the output of the R filter of the
제어 주기 SP0에서 검출한 카메라 데이터는, 다음의 제어 주기 SP1에서 판독되고, 또한, 다음의 제어 주기 SP2에서 그 보정 게인 α2를 구한다. 이 경우에는, 제어 주기의 3배를 필요로 하여, 갱신된 노광 시간 CT1에서의 카메라 데이터 DR2가 얻어지는 모습을 나타내고 있다.The camera data is detected in the control period P0 is S, it is read out in the next control period S P1, and also, obtains the correction gain α2 in the next control period P2 of the S. In this case, three times the control period is required, and thus the camera data D R2 at the updated exposure time CT1 is obtained.
또한, 카메라 데이터 DR이 도 4에 나타낸 상대 광량에서 540%인 경우(s8, s9), 그 보정 게인 α2는 0.139로 되고, 이 입력 광량이 변하지 않으면, 노광 시간이 보정된 카메라 데이터 DR 2 출력은, 제어 주기의 3배 후에 75%로 된다.Further, when the camera data D R is 540% of the relative light amount shown in Fig. 4 (s8, s9), the correction gain α2 is 0.139, and if this input light amount does not change, the camera data D R 2 whose exposure time is corrected The output becomes 75% after three times the control period.
또한, 도 8은, CCD 카메라(1a)의 R필터의 출력이 포화되고, B필터의 출력이 하한값 이하로 된 경우의 보정 게인 α3, α1을 구하는 경우의 연산의 타임 차트이다.8 is a time chart of the calculation when the correction gains α3 and α1 are obtained when the output of the R filter of the
제어 주기 SP0에서 검출한 카메라 데이터는, 다음의 제어 주기 SP1에서 판독되고, 또한, 다음의 제어 주기 SP2에서 그 보정 게인 α3을 구한다.The camera data detected in the control period S P0 is read out in the next control period S P1 , and the correction gain α3 is obtained in the next control period S P2 .
그리고, 제어 주기의 3배를 필요로 하여, 갱신된 노광 시간 CT31에서의 카메라 데이터 DR31이, 또한, 카메라 데이터 DR31은 측정 범위에 없으므로, 3배의 제어 주기를 필요로 하여, 갱신된 노광 시간 CT32에서 보정된 카메라 데이터 DR32가 얻어지는 모습을 나타내고 있다.Then, the to require three times the control period, the camera data D R31 in the updated exposure time CT31, In addition, the camera data D R31 is not in the measuring range, to require a control cycle of three times, to update the exposure The camera data D R32 corrected at time CT32 is obtained.
이 경우의 카메라 데이터 DR은, 도 4에 나타낸 상대 광량에서 100%, 카메라 데이터 DB가 상대 광량에서 5.6%인 경우(s8, s10), 그 보정 게인 α3은 0.5로 된다. 그리고, 이 입력 광량이 변하지 않으면, 또한, 노광 시간 CT31을 노광 시간 CT32로 갱신하고, 보정된 카메라 데이터 DR 32를 제어 주기의 6배를 필요로 한 후에 얻을 수 있다.In this case, when the camera data D R is 100% in the relative light amount shown in FIG. 4 and the camera data D B is 5.6% in the relative light amount (s8, s10), the correction gain α3 is 0.5. And, if the input light amount change, it can be obtained Further, after the exposure time to the exposure time required
또한, 도 9는, CCD 카메라(1a)의 R필터의 출력이 포화되고, 다시 B필터의 출력이 포화된 경우의 보정 게인 α4, α1을 구하는 경우의 연산의 타임 차트이다.9 is a time chart of the calculation when the correction gains alpha4 and alpha1 are calculated when the output of the R filter of the
제어 주기 SP0에서 검출한 카메라 데이터는, 다음의 제어 주기 SP1에서 판독되고, 또한, 다음의 제어 주기 SP2에서 그 보정 게인 α4를 구한다. 그리고, 제어 주기의 3배를 필요로 하여, 갱신된 노광 시간 CT41에서의 카메라 데이터 DR41이, 또한, 카메라 데이터 DR41이 측정 범위에 없으므로, 3배의 제어 주기를 필요로 하여, 갱신된 노광 시간 CT42에서 보정된 카메라 데이터 DR42가 얻어지는 모습을 나타내고 있다.The camera data detected in the control period S P0 is read out in the next control period S P1 , and the correction gain α4 is obtained in the next control period S P2 . Then, the required three times the control period, the camera data in the updated exposure time CT41 D R41 is, also, a camera data D R41 is not in the measuring range, to require a control cycle of three times, the updated exposure The camera data D R42 corrected at time CT42 is obtained.
이 경우의 카메라 데이터 DR은, 도 4에 나타낸 상대 광량에서 1800%, 카메라 데이터 DB가 상대 광량에서 100%인 경우(s8, s11), 그 보정 게인 α4는 0.02로 된다. 그리고, 이 입력 광량이 변하지 않으면, 또한, 노광 시간 CT41을 노광 시간 CT42로 갱신하여, 보정된 카메라 데이터 DR 42를 제어 주기의 6배를 필요로 한 후에 얻을 수 있다.In this case, when the camera data D R is 1800% in the relative light amount shown in FIG. 4 and the camera data D B is 100% in the relative light amount (s8, s11), the correction gain α4 is 0.02. If the input light amount does not change, the exposure time CT41 is further updated to the exposure time CT42 to obtain the corrected camera data D R 42 after requiring six times the control period.
또한, 본 실시예에서는, 서로 다른 투과율의 한쪽의 필터로서 B필터를 선택해서 설명했지만, G필터를 사용해도 선택한 레이저빔의 파장이 650㎚인 경우에는, 마찬가지의 효과가 얻어진다.In addition, although the B filter was selected and demonstrated as one filter of different transmittance | permeability in this Example, when the wavelength of the selected laser beam is 650 nm even if G filter is used, the same effect is acquired.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 입력 광량의 측정 범위를 확대하기 위해서, CCD 카메라(1a)의 서로 다른 투과율의 2개의 필터 출력을 동시에 사용하고, 입력 광량의 최소값을 검출하는 투과율이 높은 필터 출력의 측정 범위와, 투과율이 낮은 필터 출력의 측정 범위를 조합해서 측정 범위를 확대하고, 전회의 제어 주기에서 입력 광량을 검지하고, 차회의 제어 주기에서 투과율이 높은 필터 출력의 노광 시간을 갱신하고 있으므로, 입력 광량의 변화 범위가 커도 노광 시간의 갱신을 빨리 할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, in order to enlarge the measurement range of the input light amount, two filter outputs having different transmittances of the
즉, 본 실시예에 따르면, 미리 설정된 제어 주기 시간 내의 노광 시간에 있어서, CCD 카메라의 포화 노광량을 초과하는 과대한 입력 광량에 대하여, 최단시간에 측정 가능한 CCD 카메라 신호를 얻는 것이 가능한 측정 장치, 및 그 응답 시간의 단축 방법을 제공할 수 있다.That is, according to the present embodiment, a measurement apparatus capable of obtaining a CCD camera signal that can be measured in the shortest time with respect to an excessive amount of input light exceeding a saturated exposure amount of a CCD camera in an exposure time within a preset control cycle time, and It is possible to provide a method for shortening the response time.
[실시예 2][Example 2]
도 10, 도 11을 참조하여, 실시예 2에 대해서 설명한다. 실시예 2에 대해서, 실시예 1과 동일 부분은 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.10 and 11, a second embodiment will be described. About Example 2, the same code | symbol is attached | subjected to Example 1 and the description is abbreviate | omitted.
실시예 2가 실시예 1과 상이한 점은, 실시예 1에 있어서는, 입력 광량의 측정 범위를 확대하기 위한 필터로서, RGB의 컬러 필터를 사용했지만, 실시예 2에서는 RGB의 컬러 필터 대신에, 분광 투과율이 평탄한 3종의 서로 다른 투과율의 뉴트럴 덴시티 필터, 필터 ND0, ND1, ND2를 사용하도록 한 점이 상이하다.The difference between Example 2 and Example 1 is that, in Example 1, an RGB color filter was used as a filter for expanding the measurement range of the input light quantity, but in Example 2, spectroscopy was used instead of RGB color filter. The difference is that three different transmittance neutral density filters, filters ND0, ND1, and ND2, each having a flat transmittance, are used.
상세하게는, 도 10에 도시하는 바와 같이, CCD 카메라(1a)는, 라인 스캔형의 복수의 서로 다른 투과율의 ND 필터마다의 출력을 얻을 수 있는 카메라로 한다. ND 필터는, 투과율εND0의 필터 ND0, 투과율εND1의 필터 ND1, 투과율εND2의 필터 ND2로 구성하고, 또한, 각기의 투과율의 크기는, εND0>εND1>εND2, 또한, 필터 ND0의 측정 범위의 최대값(포화값)과 필터의 ND1의 측정 범위의 하한값, 또한, 필터 ND1의 측정 범위의 최대값과 필터 ND2의 측정 범위의 하한값이 각각 랩핑하는 투과율로 한다.In detail, as shown in FIG. 10, the
예를 들면, 투과율의 크기는, εND0=1.0, εND1=1/8, εND2=1/82의 값을 선택한 것으로 하면, 필터 ND0에서는, 감광하지 않고 입력광의 최소값을 수광할 수 있다. 또한, 필터간의 측정 범위의 랩량은, 각 필터에서의 측정 범위를 최대값 100%∼최소값 10%로 하면, 필터 ND0의 측정 범위의 최대값과 필터 ND1의 측정 범위의 하한값, 필터 ND1의 측정 범위의 최대값과 필터 ND2의 측정 범위의 하한값의 각각의 랩 길이는 2%로 되고, 3개의 필터에서는, 입력 광량(상대값)의 측정 범위가 0.2∼64까지 가능하다.For example, when the values of the transmittances are selected as values of ε ND0 = 1.0, ε ND1 = 1/8, and ε ND2 = 1/8 2 , the filter ND0 can receive the minimum value of the input light without being diminished. . The lap amount of the measurement range between the filters is the maximum value of the measurement range of the filter ND0, the lower limit value of the measurement range of the filter ND1, and the measurement range of the filter ND1 when the measurement range of each filter is 100% to the minimum value of 10%. Each lap length of the maximum value of and the lower limit of the measurement range of the filter ND2 becomes 2%, and the three filters allow the measurement range of the input light quantity (relative value) to 0.2 to 64.
이와 같이 구성된 CCD 카메라(1a)의 설정 조건에 따르면, 도 11에 도시하는 바와 같이, 입력 광량의 변화가 320배(=64/0.2) 있었던 경우라도 어떠한 필터의 출력으로부터 그 값을 검지할 수 있다. 따라서, AGC 회로부(2c)에서의 보정 게인의 연산은 3종류 중 어느 하나이며, 또한 보정 게인의 연산은 1회로 된다.According to the setting conditions of the
이하 그 AGC 회로부(2c)의 제어 동작을, 도 11의 보정 게인을 구하는 연산 플로우를 참조하여 설명한다. 도 11에 있어서, 카메라 데이터 D0, D1, D2는, 각각 메모리(2b)로부터 판독한, 필터 ND0, 필터 ND1, 필터 ND2의 출력을 나타내고, 그 카메라 데이터 D0의 비교값이 측정 범위 MND0의 80%인 경우에는, D080과 같이 기술하기로 한다.Hereinafter, the control operation of the
또한, 도 11에 나타내는 설정값이나 판정 파라미터는, 도 2에 나타내는 판정 파라미터 설정부(2c2)에 미리 기억해 둔다.In addition, the setting value and determination parameter shown in FIG. 11 are previously memorize | stored in the determination parameter setting part 2c2 shown in FIG.
우선, 노광 시간 연산부(2c3), 레이저 출력 연산부(2c4)로부터 CCD 카메라(1a)와 광원부(1b)에 대하여, 노광 시간 CT와 레이저 출력의 초기값이 각각 설정된다(s1).First, initial values of the exposure time CT and the laser output are set for the
다음으로, 메모리(2b)로부터 카메라 데이터 D0, D1, D2를 판독하고(s2), 카메라 데이터 D0이 포화되는지 여부를 판정한다(s3). 포화되지 않은 것으로 판정된 경우, 다시 그 카메라 데이터가 소정의 설정값 Vr(제어 목표값)의 범위 내(D080≥D0≥D070)에 있는지 여부를 판정하고(s4), 그러한 경우에는, 노광 시간을 갱신하지 않고 다음의 연산으로 들어간다(s4-Y).Next, the camera data D 0 , D 1 , and D 2 are read from the
범위 외(s4-N)라고 판정된 경우에는, AGC 회로부(2c1)는, 카메라 출력 레벨의 설정값 Vr과 ND 필터의 출력 D0의 비율을 구하여 보정 게인 α11(=Vr/D0)을 구한다. 또한, 구한 보정 게인 α11에 대응하는 노광 시간 CT11(=CTi×α11)을 구하고, 보정 전의 노광 시간 CTi를 노광 시간 CT11로 갱신한다(s6).When it is determined out of the range (s4-N), the AGC circuit unit 2c1 obtains a correction gain α11 (= Vr / D0) by calculating the ratio of the set value Vr of the camera output level and the output D 0 of the ND filter. Further, the exposure time CT11 (= CTi × α11) corresponding to the obtained correction gain α11 is obtained, and the exposure time CTi before correction is updated to the exposure time CT11 (s6).
필터 ND0의 카메라 출력이 포화되는 경우, 또한, 필터 ND1의 카메라 출력의 포화·불포화를 판정한다(s7). 필터 ND1의 카메라 출력이 불포화인 경우, 필터 ND1의 카메라 출력 D1에 대하여, 설정값 Vr과 필터 ND0의 출력 D0의 비율(εND0/εND1)로부터, 보정 게인 α12(=Vr/(D1·εND0/εND1))를 구한다. 또한, 구한 보정 게인 α12에 대응하는 노광 시간 CT12(=CTi×α12)를 구하고(s8), 보정 전의 노광 시간 CTi를 상기 노광 시간 CT12로 갱신한다(s6).When the camera output of the filter ND0 is saturated, the saturation and unsaturated of the camera output of the filter ND1 are further determined (s7). When the camera output of the filter ND1 is unsaturated, from the ratio (ε ND0 / ε ND1 ) of the set value Vr to the output D 0 of the filter ND0 with respect to the camera output D 1 of the filter ND1 , the correction gain α12 (= Vr / (D 1 · ε ND0 / ε ND1 )). Further, the exposure time CT12 (= CTi x? 12) corresponding to the obtained correction gain? 12 is obtained (s8), and the exposure time CTi before correction is updated to the exposure time CT12 (s6).
또한, 필터 ND1의 카메라 출력이 포화되는 경우, 필터 ND2의 카메라 출력 D2에 대하여, 설정값 Vr과, 필터 ND0의 출력 D0의 비율(εND0/εND2)로부터 보정 게인 α13(=Vr/ (D2·εND0/εND2))을 구한다(s9).Further, when the camera output of the filter ND1 is saturated, the correction gain α13 (= Vr /) from the ratio (ε ND0 / ε ND2 ) between the set value Vr and the output D 0 of the filter ND0 with respect to the camera output D 2 of the filter ND2 . (D 2 · ε ND0 / ε ND2 )) is obtained (s9).
또한, 구한 보정 게인 α13에 대응하는 노광 시간 CT13(=CTi×α13)을 구하고, 보정 전의 노광 시간 CTi를 노광 시간 CT13으로 갱신한다(s6).Further, the exposure time CT13 (= CTi × α13) corresponding to the obtained correction gain α13 is obtained, and the exposure time CTi before correction is updated to the exposure time CT13 (s6).
즉, CCD 카메라의 필터 ND0의 카메라 출력을 포화시키는 과대한 입력 광량이 있었던 경우, 그 정도를 필터 ND1의 카메라 출력, 또는 필터 ND2의 카메라 출력으로부터 필터 ND0에 대한 보정 게인을 구하고, 1회의 노광 시간의 변경으로 측정이 가능하게 되므로, 입력 광량의 측정 범위가 크게 급변하는 경우에도, 응답 시간을 단축할 수 있다.That is, when there is an excessive amount of input light that saturates the camera output of the filter ND0 of the CCD camera, the degree of the correction is obtained by calculating the correction gain for the filter ND0 from the camera output of the filter ND1 or the camera output of the filter ND2. Since the measurement can be performed by the change of, the response time can be shortened even when the measurement range of the input light quantity changes drastically.
또한, 본 발명의 몇개의 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않고 있다. 이들 신규의 실시 형태는, 그밖의 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지의 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 균등한 범위에 포함된다.In addition, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope and spirit of the invention, and included in the range equivalent to the invention described in the claims.
1 : 검출부
1a : CCD 카메라
1a1 : CCD
1a2 : ADC
1a3 : 노광 제어 회로
1b : 광원부
1b1 : LD
1b2 : 전원 구동 회로
1b3 : 출력 설정 회로
2 : 제어부
2a : 제어 회로
2b : 메모리
2c : AGC 회로
2c1 : 보정 게인 연산부
2c2 : 판정 파라미터 설정부
2c3 : 노광 시간 연산부
2c4 : 레이저 출력 연산부
2d : 연산부
3 : 피측정물
100 : 측정 장치1: detection unit
1a: CCD camera
1a1: CCD
1a2: ADC
1a3: exposure control circuit
1b: light source
1b1: LD
1b2: power drive circuit
1b3: output setting circuit
2: control unit
2a: control circuit
2b: memory
2c: AGC circuit
2c1: correction gain calculator
2c2: Judgment parameter setting unit
2c3: exposure time calculator
2c4: laser output calculator
2d: calculator
3: measuring object
100: measuring device
Claims (4)
상기 제어부는, 해당 제어부에서 구하는 측정량의 제어 주기 신호를 생성하여, 해당 제어부 내의 각 부에 공급함과 함께, 상기 CCD 카메라의 카메라 출력 신호를 입력해서 전송하는 제어 회로와, 상기 CCD 카메라로부터의 상기 제어 회로로부터 전송된 카메라 출력 신호를 기억하는 메모리와, 기억된 상기 카메라 출력 신호의 카메라 데이터와 미리 설정된 카메라 출력 레벨의 설정값을 비교하여, 해당 카메라 출력이 일정하게 되도록 상기 CCD 카메라의 상기 제어 주기의 시간 내에서 설정되는 노광 시간을 제어하는 AGC 회로부와, 상기 AGC 회로부에서 제어된 상기 CCD 데이터로부터 상기 측정량을 구하는 연산부를 구비하고,
상기 CCD 카메라는, 라인 스캔형의 복수의 서로 다른 투과율의 ND 필터마다의 출력을 동시에 얻을 수 있는 카메라로 하고, 상기 ND 필터는, 투과율εND0의 제1 ND 필터, 투과율εND1의 제2 ND 필터, 투과율εND2의 제3 ND 필터로 구성되고,
상기 투과율의 크기는, εND0>εND1>εND2, 또한, 상기 제1 ND 필터의 카메라 출력의 포화값과 상기 제2 ND 필터의 측정 범위의 하한값, 또한, 상기 제2 ND 필터의 포화값과 상기 제3 ND 필터의 측정 범위의 하한값이 각각 랩핑하는 투과율로 하고,
상기 AGC 회로부는, 상기 제1 ND 필터의 카메라 출력이 포화되는지 여부를 판정하고, 불포화인 경우, 상기 카메라 출력 레벨의 설정값과 해당 제1 ND 필터의 출력 D0의 비율을 구하여 제1 보정 게인 α1을 구하고, 또한, 구한 제1 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간으로 갱신하고,
상기 제1 ND 필터의 카메라 출력이 포화되는 경우, 또한, 상기 제2 ND 필터의 카메라 출력의 포화·불포화를 판정하고, 상기 제2 ND 필터의 카메라 출력이 불포화인 경우, 해당 제2 ND 필터 2 카메라 출력 D1에 대하여, 상기 설정값과, 상기 제1 ND 필터의 출력 D1의 비율로부터 제2 보정 게인을 구하고, 또한, 구한 제2 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간으로 갱신하고,
상기 제2 ND 필터의 카메라 출력이 포화되는 경우, 해당 제3의 ND 필터의 카메라 출력 D2에 대하여, 상기 설정값과, 상기 제1 ND 필터의 출력의 비율로부터 제3 보정 게인을 구하고, 또한, 구한 제3 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간으로 갱신하고,
상기 CCD 카메라의 상기 제1 ND 필터의 카메라 출력을 포화시키는 과대한 입력 광량이 있었던 경우, 그 정도를 상기 제2 ND 필터의 카메라 출력, 또는 상기 제3 ND 필터의 카메라 출력으로부터 상기 제1 ND 필터에 대한 보정 게인을 구하고,
1회의 노광 시간의 변경으로 측정이 가능하게 되도록 한 것을 특징으로 하는 CCD 카메라를 사용한 측정 장치.A detection unit including a light source unit for irradiating a laser beam to the surface of the object to be measured, a line scan type CCD camera for detecting reflected light of the laser beam, and a measurement amount such as the shape of the measured object from the output of the CCD camera A measuring device having a control unit,
The control unit generates a control period signal of the measurement amount obtained by the control unit, supplies the control cycle signal to each unit in the control unit, and inputs and transmits a camera output signal of the CCD camera. The control period of the CCD camera so as to make the camera output constant by comparing a memory for storing a camera output signal transmitted from a control circuit with a camera camera of the stored camera output signal and a preset camera output level setting value. An AGC circuit section for controlling an exposure time set within a time of; and a calculation section for obtaining the measurement amount from the CCD data controlled by the AGC circuit section;
The CCD camera is a camera that can simultaneously obtain outputs for each of the ND filters having different transmittances of the line scan type, and the ND filter is a first ND filter having a transmission ε ND0 and a second ND having a transmission ε ND1 . Filter, the third ND filter of transmittance ε ND2 ,
The magnitude of the transmittance is ε ND0 > ε ND1 > ε ND2 , and the lower limit of the saturation value of the camera output of the first ND filter and the measurement range of the second ND filter, and the saturation value of the second ND filter. And the lower limit values of the measurement range of the third ND filter are each wrapped as transmittance,
The AGC circuit unit determines whether the camera output of the first ND filter is saturated, and if unsaturated, obtains a ratio between the set value of the camera output level and the output D 0 of the first ND filter to obtain a first correction gain. (alpha) 1 is calculated | required, Furthermore, the exposure time corresponding to the obtained 1st correction gain is calculated | required, and the exposure time before correction is updated to the said exposure time,
When the camera output of the first ND filter is saturated, and the saturation and unsaturated of the camera output of the second ND filter are determined, and the camera output of the second ND filter is unsaturated, the second ND filter 2 For camera output D 1 , a second correction gain is obtained from the ratio of the set value and the output D 1 of the first ND filter, and an exposure time corresponding to the obtained second correction gain is obtained to determine the exposure time before correction. Is updated to the exposure time,
When the camera output of the second ND filter is saturated, for the camera output D 2 of the third ND filter, a third correction gain is obtained from the ratio between the set value and the output of the first ND filter. The exposure time corresponding to the obtained third correction gain is obtained, and the exposure time before correction is updated to the exposure time;
When there is an excessive amount of input light that saturates the camera output of the first ND filter of the CCD camera, the degree is set from the camera output of the second ND filter or the camera output of the third ND filter. Find the correction gain for
A measuring device using a CCD camera, characterized in that the measurement is made possible by changing the exposure time once.
상기 제어부는, 해당 제어부에서 구하는 측정량의 제어 주기 신호를 생성하여, 해당 제어부 내의 각 부에 공급함과 함께, 상기 CCD 카메라의 카메라 출력 신호를 입력해서 전송하는 제어 회로와, 상기 제어 회로로부터 전송된 카메라 출력 신호를 기억하는 메모리와, 기억된 상기 카메라 출력 신호의 카메라 데이터와 미리 설정된 카메라 출력 레벨의 설정값을 비교하여, 해당 카메라 출력이 일정하게 되도록 상기 CCD 카메라의 상기 제어 주기의 시간 내에서 설정되는 노광 시간을 제어하는 AGC 회로부와, 상기 AGC 회로부에서 제어된 상기 CCD 카메라로부터 측정량을 구하는 연산부를 구비하고,
상기 CCD 카메라는, 라인 스캔형의 RGB 필터를 구비하는 컬러 카메라로 하고,
상기 레이저빔의 파장의 피크값은, 상기 R필터의 투과율εR이 90% 이상으로 되는 파장을 선택하고,
상기 AGC 회로부는, 상기 R필터의 카메라 출력이 포화되는지 여부를 판정하고, 불포화인 경우, 상기 카메라 출력 설정값과 해당 R필터의 출력 D0의 비율을 구하여 제1 보정 게인으로 하고, 또한, 구한 제1 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간으로 갱신하고,
상기 R필터의 카메라 출력이 포화되는 경우, 또한, 상기 B필터의 카메라 출력의 포화·불포화를 판정하고, 상기 B필터의 카메라 출력이 불포화, 또한, 측정 범위의 하한값 이하인 경우, 해당 B필터의 카메라 출력에 대하여, 상기 설정값과, 상기 B필터와 상기 R필터의 투과율의 비율을 곱한 값을 구해서 제2 보정 게인을 구하고, 또한, 구한 제2 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간으로 갱신하고,
불포화, 또한, 측정 범위에 있는 경우, R필터의 카메라 출력으로 환산한 경우에 측정 범위의 출력 레벨로 되는 미리 설정된 제3 보정 게인을 선택하고, 해당 제3 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간 갱신하고,
상기 B필터의 카메라 출력이 포화되는 경우, R필터의 카메라 출력으로 환산한 경우에 측정 영역으로 되는 미리 설정된 제4 보정 게인을 선택하고, 해당 제4 보정 게인에 대응하는 노광 시간을 구하여, 보정 전의 노광 시간을 상기 노광 시간으로 갱신하고,
상기 CCD 카메라의 입력 광량이, 상기 R필터의 카메라 출력을 포화시키는 과대한 입력인 경우, 상기 B필터의 카메라 출력에 대하여, 상기 B필터와 상기 R필터의 투과율의 비율로부터 상기 제1∼제4 보정 게인을 구하고, 상기 R필터의 카메라 출력이 미리 설정된 설정값으로 되는 노광 시간을 구하도록 한 것을 특징으로 하는 CCD 카메라를 사용한 측정 장치.A detection unit including a light source unit for irradiating a laser beam to the surface of the object to be measured, a line scan type CCD camera for detecting a position of reflected light of the laser beam, and a measurement amount such as the shape of the measurement object from the output of the CCD camera A measuring device having a control unit for obtaining
The control unit generates a control period signal of the measurement amount obtained by the control unit, supplies it to each unit in the control unit, and inputs and transmits a camera output signal of the CCD camera, and is transmitted from the control circuit. The memory for storing the camera output signal is compared with the stored camera data of the camera output signal and a preset camera output level setting value, and is set within the time of the control cycle of the CCD camera so that the corresponding camera output is constant. An AGC circuit section for controlling the exposure time to be obtained, and a calculation section for obtaining a measurement amount from the CCD camera controlled by the AGC circuit section,
The CCD camera is a color camera having a line scan type RGB filter,
The peak value of the wavelength of the laser beam selects a wavelength at which the transmittance ε R of the R filter is 90% or more,
The AGC circuit section determines whether or not the camera output of the R filter is saturated, and if unsaturated, obtains a ratio of the camera output set value and the output D 0 of the R filter as the first correction gain. Obtain an exposure time corresponding to the first correction gain, update the exposure time before correction to the exposure time,
When the camera output of the R filter is saturated, the saturation and unsaturated of the camera output of the B filter are determined, and when the camera output of the B filter is unsaturated and is lower than or equal to the lower limit of the measurement range, the camera of the B filter. With respect to the output, a value obtained by multiplying the set value by the ratio of the transmittances of the B filter and the R filter is obtained to obtain a second correction gain, and to obtain an exposure time corresponding to the obtained second correction gain to obtain an exposure before correction. Update the time to the exposure time,
In the case of desaturation and in the measurement range, in the case of conversion to the camera output of the R filter, the preset third correction gain which becomes the output level of the measurement range is selected, and the exposure time corresponding to the third correction gain is obtained. Update the exposure time before correction;
When the camera output of the B filter is saturated, the preset fourth correction gain which becomes the measurement area when converted to the camera output of the R filter is selected, and the exposure time corresponding to the fourth correction gain is obtained to determine the Update the exposure time to the exposure time,
When the input light amount of the CCD camera is an excessive input that saturates the camera output of the R filter, the first to the fourth from the ratio of the transmittances of the B filter and the R filter to the camera output of the B filter. A correction device is used to determine the exposure time at which the camera output of the R filter is set to a preset value.
상기 B필터의 출력 대신에, G필터의 출력으로 한 CCD 카메라를 사용한 측정 장치.The method of claim 2,
A measuring device using a CCD camera which has been used as the output of the G filter instead of the output of the B filter.
상기 CCD 카메라는, 서로 다른 투과율의 2개 이상의 필터 출력을 동시에 얻을 수 있는 카메라로 하고,
상기 투과율은, εND1>εND2> …εNDi>εNDi +1> …>εNDi +n으로 하고,
입력 광량의 최소값을 검출하는 투과율εNDi가 높은 쪽의 제1 필터의 카메라 출력의 측정 범위의 포화값과, 투과율εNDi+1이 낮은 쪽의 제2 필터의 카메라 출력의 측정 범위의 최소값이 랩핑하는 투과율로 하고,
상기 제1 필터의 카메라 출력이 포화되는 경우에는, 상기 제2 필터의 카메라 출력으로부터, 또는, 상기 투과율εNDi와 상기 투과율εNDi +1의 비율로부터, 상기 제1 필터의 카메라 출력으로 환산한 노광 시간의 보정 게인을 구하고,
전회의 제어 주기에서 입력 광량을 검지하고, 차회의 제어 주기에서 제1 필터의 카메라의 노광 시간을 갱신하도록 한 것을 특징으로 하는 CCD 카메라를 사용한 측정 장치의 응답 시간의 단축 방법.As a shortening method of the response time of the measuring apparatus 100 which controls the exposure time of a CCD camera within the time of a preset control period,
The CCD camera is a camera capable of simultaneously obtaining two or more filter outputs having different transmittances,
The transmittance is ε ND1 > ε ND2 >. ε NDi > ε NDi +1 >. > ε NDi + n ,
The saturation value of the measurement range of the camera output of the first filter having the higher transmittance ε NDi that detects the minimum value of the input light amount is wrapped and the minimum value of the measurement range of the camera output of the second filter having the lower transmittance ε NDi + 1 is wrapped. Let transmittance to say,
When the camera output of the first filter is saturated, the exposure converted from the camera output of the second filter or the ratio of the transmittance ε NDi and the transmittance ε NDi +1 to the camera output of the first filter. Find the correction gain of time
A method of shortening the response time of a measuring device using a CCD camera, wherein the amount of input light is detected in a previous control period, and the exposure time of the camera of the first filter is updated in the next control period.
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