JPH032606A - Outer-size measuring apparatus - Google Patents
Outer-size measuring apparatusInfo
- Publication number
- JPH032606A JPH032606A JP13793489A JP13793489A JPH032606A JP H032606 A JPH032606 A JP H032606A JP 13793489 A JP13793489 A JP 13793489A JP 13793489 A JP13793489 A JP 13793489A JP H032606 A JPH032606 A JP H032606A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measured
- detection element
- dimensional optical
- position detection
- displacement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、レーザビーム等の光ビームを被測定物に投
光し、その反射光ビームから被測定物の外形寸法を検出
する測定装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a measuring device that projects a light beam such as a laser beam onto an object to be measured and detects the external dimensions of the object from the reflected light beam. It is something.
第5図はこの種従来の外形寸法測定装置を示す斜視図で
ある。図において、(1)はテーブル(2)上に置かれ
た被測定物で、ここではその高さ寸法Hが測定すべき外
形寸法とする。(3)はレーザビーム(/1)を出射す
る光源、((5)は回転ミラー、(6)は固定ミラ、(
7)は集束レンズである。そして、(31+51〜■に
より投光系(8)を構成し、被測定物(1)を含むテー
ブル(21上の点A、B間で、テーブル(2)に垂直な
方向からレーザビーム(4)を投光掃引する。(9)は
この投光掃引されるレーザビーム4)の被測定物(1)
表面およびテーブル(21上の軌跡を示している。FIG. 5 is a perspective view showing a conventional external dimension measuring device of this kind. In the figure, (1) is an object to be measured placed on a table (2), and here the height dimension H is the external dimension to be measured. (3) is a light source that emits a laser beam (/1), ((5) is a rotating mirror, (6) is a fixed mirror, (
7) is a focusing lens. A projection system (8) is configured by (31+51 to ■), and a laser beam (4 ) is illuminated and swept. (9) is the object to be measured (1) of the laser beam 4) that is illuminated and swept.
The trajectory on the surface and table (21) is shown.
0〔はレーザビーム(イ)が被測定物(1)の表面また
はテーブル(21の表面で反射拡散した反射レーザビー
ム(11)を受光する2次元光位置検出素子で、ここで
は投光の方向即ちテーブル(21に垂直な方向から45
°傾斜した方向にセットされ、反射レーザビーム(11
)をその検出面上に結像させその位置を信号として出力
する。(12)は2次元光位置検出素子叫の出力を受け
てその結像位置を表示するCRT、 (+3)はこのC
RT(12)上に表示された結像位置の軌跡を示す。0 is a two-dimensional optical position detection element that receives a reflected laser beam (11) in which the laser beam (A) is reflected and diffused by the surface of the object to be measured (1) or the surface of the table (21). That is, from the direction perpendicular to the table (21
The reflected laser beam (11
) is imaged on the detection surface and its position is output as a signal. (12) is a CRT that receives the output of the two-dimensional optical position detection element and displays its imaging position; (+3) is this CRT;
The locus of the imaging position displayed on RT (12) is shown.
このように、被測定物(1)を含む領域にわたって投光
掃引したレーザビーム4)の反射レーザビーム(11)
ヲ2次元光位置検出素子(101テ受光し、CI’r(
+21上の結像軌跡(13)からその高さ寸法l〕を求
める。In this way, the reflected laser beam (11) of the laser beam 4) is projected and swept over the area including the object to be measured (1).
2-dimensional optical position detection element (receives 101 TE light, CI'r (
The height dimension l] is determined from the imaging locus (13) on +21.
この高さ1;法りとTl!、1lill定物(1)の高
さ寸法Hとは比例関係に+P)るので、結局CRT(1
2j上の出力画面から測定すべき被測定物]1)の外形
寸法を非接触で求めることができる訳である。必要であ
れば被測定!t!II (1)の幅方向寸法も同様にし
て測定可能である。This height 1; Nori and Tl! , 1lill constant (1) has a proportional relationship with the height H (+P), so in the end CRT (1
This means that the external dimensions of the object to be measured (1) can be obtained without contact from the output screen on the 2j. Measured if necessary! T! The width direction dimension of II (1) can also be measured in the same manner.
ここで、光位置検出素子として2次元の位置検出が可能
なものが必要となるのは以下の理由による。即ち、CR
T(121上の出力軌跡(13)からも判るように、そ
の垂直部分の高さ寸法りを特定するためには、その両端
の水平部分、レーザビーム(4)の投光掃引軌跡(9)
で表わせば被測定物(1)の上面部分およびテーブル(
2)の表面部分からの反射レーザビーム、(11)によ
る結像ら検出する必要があり、結局、その軌跡(9)を
2次元の形で表示することが必要となるからである。Here, the reason why an optical position detection element capable of two-dimensional position detection is required is as follows. That is, CR
As can be seen from the output trajectory (13) on T(121), in order to specify the height of the vertical portion, the horizontal portions at both ends, the projection sweep trajectory (9) of the laser beam (4)
Expressed as , the upper surface of the object to be measured (1) and the table (
This is because it is necessary to detect the reflected laser beam from the surface portion (2) and the image formed by (11), and ultimately it is necessary to display the trajectory (9) in a two-dimensional form.
従来の外形寸法1111定装置は以上のように、2次元
光位置検出素子00)を使用した画像処理が必要となる
。このなめ、信号処理が複雑になり、更に、高速処理が
難しく分解能も低いという問題点があった。As described above, the conventional external dimension 1111 determination device requires image processing using the two-dimensional optical position detection element 00). As a result, signal processing becomes complicated, and furthermore, there are problems in that high-speed processing is difficult and resolution is low.
この発明は以上の問題点を解消するためになされたもの
で、1次元光位置検出素子の適用を可能とし、もって信
号処理の簡便、高速処理更には高分解能を実現すること
ができる外形寸法Ril+定装置全装置ことを目的とす
る。This invention was made in order to solve the above problems, and enables the application of a one-dimensional optical position detection element, thereby realizing simple signal processing, high-speed processing, and high resolution. The purpose is to provide complete equipment.
この発明に係る外形寸法測定装置は、被測定物を含む領
域にわたって光ビームを投光掃引する投光系、上記被測
定物で反射拡散した光ビニムを上記投光の方向と所定の
角度を有する方向から受光し、上記掃引により変位する
結像位置を検出する1次元光位置検出素子、および上記
反射光ビームの光路上に配置され、上記1次元光位置検
出素子への結像が上記変位方向と直角の方向を長辺とす
る楕円形状となるよう上記反射光ビームを集束する集束
系を備えた乙のである。The external dimension measuring device according to the present invention includes a light projection system that projects and sweeps a light beam over a region including an object to be measured, and a light beam reflected and diffused by the object to be measured at a predetermined angle with the direction of the light projection. a one-dimensional optical position detection element that receives light from a direction and detects an imaging position displaced by the sweep; and a one-dimensional optical position detection element arranged on the optical path of the reflected light beam so that the image formed on the one-dimensional optical position detection element is in the displacement direction. The second embodiment is equipped with a focusing system that focuses the reflected light beam into an elliptical shape whose long sides are perpendicular to the direction.
投光系からの光ビームが掃引による被測定物の例えば側
面上を投光移動している場合、反射光ビームの1次元光
位置検出素子への入射角はこの移動とともに変化する。When the light beam from the light projection system moves by sweeping over, for example, the side surface of the object to be measured, the angle of incidence of the reflected light beam on the one-dimensional optical position detection element changes with this movement.
そして、この場合の1次元光位置検出素子への結像は、
集束系によりこの変化の方向と直角の方向を長辺とする
楕円形状とされているので、上記変化は1次元光位置検
出素子上の結像位置の変位量として検出される。この検
出された変位量は、被測定物の上記側面の長さ、即ち高
さ寸法と比例量(系にあるので、上記変位量から被測定
物の高さ寸法を求めることができる。In this case, the image formation on the one-dimensional optical position detection element is as follows:
Since the focusing system forms an ellipse whose long sides are perpendicular to the direction of this change, the change is detected as the amount of displacement of the imaging position on the one-dimensional optical position detection element. Since the detected displacement amount is proportional to the length of the side surface of the object to be measured, that is, the height dimension, the height dimension of the object to be measured can be determined from the above displacement amount.
また、結像位置が変位する時点の時間間隔を検出すれば
、この時間間隔と掃引速度から被測定物の掃引方向の外
形寸法、従って上述した例との対応でいえば、被測定物
の幅寸法を求めることができる。Furthermore, by detecting the time interval at which the imaging position shifts, we can use this time interval and the sweep speed to determine the external dimensions of the object in the sweep direction. Dimensions can be determined.
第1図はこの発明の一実施例による外形寸法測定装置の
全体を示す構成図である。図において、(11F21
(41(81(91(l l 1およびA、Bは従来と
同一のものである。但し、これらは従来の第5図の斜視
図をその左前方から右後方へ向けて見た図となっている
。(14)は1次元光位置検出素子(以下、単に検出素
子と略称する)で、その1次元の検出方向が反射レーザ
ビーム(11)の変位する方向即ち同図にX軸として示
す方向に対応した方向になるよう配置されている。なお
、X軸に直角な同図にY軸として示す方向がレーザビー
ム(4)の掃引方向である。FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an external dimension measuring device according to an embodiment of the present invention. In the figure, (11F21
(41 (81 (91 (l l 1, A, and B are the same as the conventional one. However, these are views of the conventional perspective view of Fig. 5, looking from the front left to the rear right. (14) is a one-dimensional optical position detection element (hereinafter simply referred to as detection element), whose one-dimensional detection direction is the direction in which the reflected laser beam (11) is displaced, which is shown as the X axis in the figure. Note that the direction perpendicular to the X-axis and shown as the Y-axis in the figure is the sweeping direction of the laser beam (4).
(15)は集光レンズ、(16)はその焦点距離がレン
ズ面のX軸方向とY軸方向とによって異なるシリンドリ
カルレンズで、両者(15) (16)により集束系(
!7)を構成する。そして、X軸方向に対しては検出素
子(14)上に焦点距離が一致する凸レンズとして働き
、Y軸方向に対しては更に焦点距離が長い凸レンズとし
て働き、その結像はYlll11方向が長辺となる楕円
形状となる。(15) is a condensing lens, and (16) is a cylindrical lens whose focal length differs depending on the X-axis direction and Y-axis direction of the lens surface.
! 7). Then, in the X-axis direction, it acts as a convex lens with the same focal length on the detection element (14), and in the Y-axis direction, it acts as a convex lens with an even longer focal length, and the image is formed with the long side in the Yllll11 direction. It becomes an elliptical shape.
第2図、第3図は、この結像の様子を説明するもので、
第2図は第1図の集束系(17)をその右側方から見た
図、第3図は第2図の検出素子(14)をその下方から
見た図である。両図において、A零B8はテーブル(2
)上に設定された点A、Bに対応する検出素子(I4)
上の結像、C*は被測定物(月の上面中央に設定された
点Cに対応する検出素子(14)上の結像である。Figures 2 and 3 explain how this image is formed.
2 is a view of the focusing system (17) of FIG. 1 seen from the right side thereof, and FIG. 3 is a view of the detection element (14) of FIG. 2 seen from below. In both figures, A zero B8 is the table (2
) Detection elements (I4) corresponding to points A and B set on
The image formed above, C*, is an image formed on the detection element (14) corresponding to the point C set at the center of the upper surface of the object to be measured (the moon).
第1図に戻り、(+8) (+9+は検出素子(14)
から出力される電流1.、 Lを電圧に変換して更に増
幅する増幅回路、(20)は増幅回路(+8) (19
)からの出力の差を演算する減算回路、(21)は増幅
回路(18)(19)からの出力の和を演算する加算回
路、(22)は減算回路(20)の出力を加算回路(2
1)の出力で除する除算回路、(23)は減算回路(2
0)の出力JからX軸方向即ち反射レーザビーム(II
)の変位方向、従って被測定物(1)の高さ寸法Hを演
算する演算回路、(24)は掃引により出力Jが立ち上
がった時点でリセットパルスPlを、また出力Jが立ち
下がった時点でラッチパルスP2をそれぞれ出力するパ
ルス成形回路、(25)は基準クロック信号源(26)
からのクロックパルスP、をもとに両パルスP、、 P
2の時間間隔内のクロックパルスP、をカラン1− し
てY軸方向径って被測定物(1)の幅寸法Wを演算する
カウンタである。Returning to Figure 1, (+8) (+9+ is the detection element (14)
Current output from 1. , an amplifier circuit that converts L into voltage and further amplifies it, (20) is an amplifier circuit (+8) (19
), (21) is an addition circuit that calculates the sum of outputs from amplifier circuits (18) and (19), and (22) is an addition circuit (22) that calculates the difference between the outputs from subtraction circuit (20). 2
(1) is a division circuit that divides by the output of (23) is a subtraction circuit that divides by the output of (2).
0) in the X-axis direction, that is, the reflected laser beam (II
), and therefore the height dimension H of the object to be measured (1), (24) applies a reset pulse Pl when the output J rises due to the sweep, and when the output J falls. A pulse shaping circuit that outputs each latch pulse P2, (25) is a reference clock signal source (26)
Both pulses P, , P based on the clock pulse P, from
This is a counter that calculates the width dimension W of the object to be measured (1) as the diameter in the Y-axis direction by counting clock pulses P within a time interval of 1-2.
次に動作について説明する。投光系(8)を駆動し、レ
ーザビーム(イ)を、被測定物(1)を含むテーブル(
21上の点A、B間にわたって掃引する。そして、その
反射レーザビーム(11)は集束系(17)により検出
素子(14)上に結像される。ここで、この結像は第2
図、第3図に示すように、Y軸の方向が長辺となる楕円
形状となっているので、この長辺の長さを適当に設定す
ることにより、たとえ1次元光位置検出素子(14)を
使用してもその掃引の金範囲で結像位置を検出すること
ができる。Next, the operation will be explained. The light projection system (8) is driven to direct the laser beam (A) onto the table (1) containing the object to be measured (1).
Sweep between points A and B on 21. The reflected laser beam (11) is then imaged onto a detection element (14) by a focusing system (17). Here, this imaging is the second
As shown in Figures 3 and 3, it has an elliptical shape with the long side in the Y-axis direction. ) can also be used to detect the imaging position within the gold range of the sweep.
1次元光位置検出素子(14)の出力1.、 I2から
減算回路(20)、加算回路(21)および除算回路(
22)を使って受光した結像位置を演算する原理は周知
であるので説明を省略する。Output 1 of the one-dimensional optical position detection element (14). , a subtraction circuit (20), an addition circuit (21) and a division circuit (
Since the principle of calculating the imaging position of the received light using 22) is well known, the explanation thereof will be omitted.
演算回路(23)は除算回路(22)の出力Jから第3
図に示す結像A*またはB8と結像C8との間隔りを演
算する。そして、この間隔りは被測定物(1)の高さ寸
法Hと比例関係にあるので、この演算回路(23)の出
力から上記高さ寸法Hを求めることかできる。The arithmetic circuit (23) receives the third signal from the output J of the division circuit (22).
The distance between image formation A* or B8 and image formation C8 shown in the figure is calculated. Since this interval is proportional to the height H of the object to be measured (1), the height H can be determined from the output of the arithmetic circuit (23).
次に、被測定物(1)の幅寸法Wを求める場合の要領を
第4図を参照して説明する。同図の時間幅は反射レーザ
ビーム(11)の掃引速度に対応する。同図において、
除算口1i’8 (22>の出力Jの゛L°°レベルは
、第3図のAI=、B*の結像位置に対応し、“H°゛
レベルは、C8の結像位置に対応する。パルス成形凹1
i’!(24+は出力Jの立ち上がりでリセットパルス
P1を出力する。これを受けてカウンタ(25)は基準
クロック信号源(26)からのクロックパルスP3のカ
ウントを開始する。次に、出力Jが立ち下がるとラッチ
パルスP2が出力され、カウンタ(25)はクロックパ
ルスP、のカウントを終了する。Next, the procedure for determining the width W of the object to be measured (1) will be explained with reference to FIG. The time width in the figure corresponds to the sweep speed of the reflected laser beam (11). In the same figure,
The "L°° level of the output J of the division port 1i'8 (22>" corresponds to the image forming position of AI=, B* in Fig. 3, and the "H°" level corresponds to the image forming position of C8. .Pulse forming concave 1
i'! (The 24+ outputs a reset pulse P1 at the rising edge of the output J. In response, the counter (25) starts counting the clock pulse P3 from the reference clock signal source (26). Next, the output J falls. The latch pulse P2 is output, and the counter (25) finishes counting the clock pulse P.
カウンタ(25)は得られたこのカウント数nから出力
Jのパルス幅Twをもとめ、このパルス幅Twと掃引速
度■との積Tw−Vから被測定物(1)の幅寸法Wを演
算する。The counter (25) determines the pulse width Tw of the output J from the obtained count number n, and calculates the width dimension W of the object to be measured (1) from the product Tw-V of this pulse width Tw and the sweep speed ■. .
1次元光位置検出素子(14)を使用した場合、例えば
、検出部m 1 n+mX 3 mmのもので1位置検
出分解能1/10000、周波数応答数百KHz程度の
高性能が得られ2次元素子を使用した場合に比較して、
Jt’1定装置としての測定精度、応答性が大幅に改善
される。When a one-dimensional optical position detection element (14) is used, for example, a one-dimensional optical position detection element (14) with a detection part m 1 n + m x 3 mm can achieve high performance with a single position detection resolution of 1/10000 and a frequency response of several hundred KHz, and can be used to detect secondary elements. Compared to when using
Measurement accuracy and responsiveness as a Jt'1 constant device are greatly improved.
なお、上記実施例では被測定物(11の高さ寸法Hと幅
寸法Wとの両者を測定する場合について説明したが、い
ずれか一方のみ測定する構成としてもよい。In the above embodiment, a case has been described in which both the height dimension H and the width dimension W of the object to be measured (11) are measured, but a configuration may be adopted in which only one of them is measured.
また、上記実施例では、受光素子として1次元光位置検
出素子を用いたが、1次元フォトダイオードアレイや1
次元イメージセンサ等の受光素子も均等のものとして適
用することができ同等の効果を奏する。In addition, in the above embodiment, a one-dimensional optical position detection element was used as a light receiving element, but a one-dimensional photodiode array or a one-dimensional optical position detection element was used as a light receiving element.
A light receiving element such as a dimensional image sensor can also be applied as an equivalent device, and the same effect can be obtained.
更に、集束系(17)にシリンドリカルレンズ(16)
を使用したが例えば回折格子等を使用して楕円形状の結
像を得るようにしてもよい。Furthermore, a cylindrical lens (16) is installed in the focusing system (17).
However, for example, a diffraction grating or the like may be used to obtain an elliptical image.
この発明は以上のように構成したので、1次元光位置検
出素子の適用が可能となり、その高分解能、高速応答特
性に基づき測定装置としての測定精度、応答性が向上す
る。Since the present invention is constructed as described above, it is possible to apply a one-dimensional optical position detection element, and the measurement accuracy and responsiveness of the measuring device are improved based on its high resolution and high-speed response characteristics.
第1図はこの発明の一実施例による外形寸法測定装置の
全体を示す構成図、第2図はその集束系の機能を説明す
る図、第3図は第2図の1次元光位置検出素子への結像
を示す図、第4図は第1図の装置の動作を説明する波形
図、第5図は従来の外形寸法測定装置の全体構成を示す
斜視図である。
図において、(1)は被測定物、(4)は光ビームとし
てのレーザビーム、(8)は投光系、(11)は反射光
ビームとしての反射レーザビーム、(14)は1次元光
位置検出素子、(17〉は集束系、A* 、B* 、C
mは結像である。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
第2図
代理人 弁理士 大 岩 増 雄FIG. 1 is a block diagram showing the entire external dimension measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram explaining the function of its focusing system, and FIG. 3 is a one-dimensional optical position detection element shown in FIG. 2. FIG. 4 is a waveform diagram illustrating the operation of the device shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a perspective view showing the overall configuration of a conventional external dimension measuring device. In the figure, (1) is the object to be measured, (4) is the laser beam as a light beam, (8) is the projection system, (11) is the reflected laser beam as the reflected light beam, and (14) is the one-dimensional light beam. Position detection element, (17> is focusing system, A*, B*, C
m is the image formation. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. Figure 2 Agent: Masuo Oiwa, patent attorney
Claims (1)
る投光系、上記被測定物で反射拡散した光ビームを上記
投光の方向と所定の角度を有する方向から受光し、上記
掃引により変位する結像位置を検出する1次元光位置検
出素子、および上記反射光ビームの光路上に配置され、
上記1次元光位置検出素子への結像が上記変位方向と直
角の方向を長辺とする楕円形状となるよう上記反射光ビ
ームを集束する集束系を備えた外形寸法測定装置。A light projection system that projects and sweeps a light beam over an area including the object to be measured, receives the light beam reflected and diffused by the object to be measured from a direction having a predetermined angle with the direction of the light projection, and is displaced by the sweep. a one-dimensional optical position detection element for detecting an image formation position, and a one-dimensional optical position detection element disposed on the optical path of the reflected light beam,
An external dimension measuring device comprising a focusing system that focuses the reflected light beam so that the image formed on the one-dimensional optical position detection element has an elliptical shape with a long side in a direction perpendicular to the displacement direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13793489A JPH032606A (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Outer-size measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13793489A JPH032606A (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Outer-size measuring apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH032606A true JPH032606A (en) | 1991-01-09 |
Family
ID=15210116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13793489A Pending JPH032606A (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Outer-size measuring apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH032606A (en) |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP13793489A patent/JPH032606A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0279347B1 (en) | Optical axis displacement sensor | |
| JPH0374763B2 (en) | ||
| US3393600A (en) | Optical ranging apparatus | |
| US5457537A (en) | Optical-electrical measuring method for determining cross-sectional dimensions | |
| JP2001504592A (en) | Distance measuring method and distance measuring device | |
| JPH032606A (en) | Outer-size measuring apparatus | |
| EP0609419B1 (en) | Interferometric probe for distance measurement | |
| JPH06258040A (en) | Laser displacement meter | |
| JPS5826325Y2 (en) | position detection device | |
| JP3091276B2 (en) | Displacement measuring device | |
| JP2565274B2 (en) | Height measuring device | |
| JP3894836B2 (en) | Edge detection device | |
| JPH05231848A (en) | Optical displacement sensor | |
| JP2901747B2 (en) | Distance measuring device | |
| JP2881320B2 (en) | Laser speckle speed detector | |
| JP3394090B2 (en) | Displacement gauge | |
| SU903701A1 (en) | Method of measuring distance between optically transparent surfaces and electronic optical device for realization thereof | |
| JPS623609A (en) | Range finder | |
| JPS6341486B2 (en) | ||
| JPH0789058B2 (en) | Distance measuring device | |
| JPH0664075B2 (en) | Object moving speed measurement method | |
| JPH0798205A (en) | Distance measuring system | |
| JPH06129840A (en) | Surface measuring device | |
| JPS6253049B2 (en) | ||
| JP2001324315A (en) | Measuring instrument |