JPH0374923B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、物体の変位量を非接触で計測する物
体変位量の計測装置に関するものである。

従来の技術 近年、変位量を非接触で計測する装置として、
ITVカメラなどからの映像信号をマイクロ・コ
ンピユータを用いて、処理・計測するものが出現
している。

以下に従来の物体の変位量の計測装置について
説明する。

第８図は、従来の物体の変位量の計測装置のブ
ロツク図であり、１は映像入力部、２は記憶部、
３は変位量算出部、４は表示部である。

以上のように構成された従来の物体の変位量の
計測装置について説明する。

今、変位量を計測する対象である物体を映像入
力部１で撮像し、映像信号に変換する。映像入力
部１は、一般にはITVカメラなどが用いられる。
映像入力部１からの映像信号は、フレームとして
記憶部２に記憶・保持され、この記憶部２の内容
を読み出し変位量算出部３で変位量を算出する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、変位量
算出部３で変位量を算出するための処理時間を要
するので、この時間に比して十分おそい変位には
追従するが、速い変位に対して追従できないとい
う問題点を有していた。

また、記憶部２を多数設け、映像入力部１から
の映像信号を１つのフレームとして記憶部２に順
次記憶保持し、記憶部２に記憶されたうち必要な
ものを読出し、変位量算出部３で変位量を算出す
る方式では、高速の変位に追従できるが、その反
面記憶部２を多数設ける必要があり、記憶部２の
容量が多くなり、経済的でないという問題点を有
していた。

さらに、特開昭57−169607で示されるように、
あらかじめ設定した間隔で測定された測定値が一
定値以上変化したものだけを記憶させ、効率的に
低速変位および高速変位に対応して変位量を求め
る方法もあるが、急激な変化点が予測できない物
体の変位量を連続的に計測できない問題点を有し
ていた。

このため、加熱や時間の経過などによつて、低
速で変位してある点に達すると高速で変位する物
体（例えば、非線形な熱応動素子）の変位量を計
測することが困難であつた。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、加熱や時
間の経過などによつて、計測対象が低速で変位し
てある点に達すると高速で変位する物体の変位量
を正確に計測する計測装置を安価に提供すること
を目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明の物体の変位量の計測装置は、計測対象
を映像としてとらえて、その映像信号より計測対
象の変位量を求める計測装置において、映像信号
をフレームごと記憶する第１のフレームメモリ
と、この第１のフレームメモリに記憶された映像
信号の直前のフレームを記憶する第２のフレーム
メモリと、映像信号ごとの計測対象の位置が所定
の値以上変化したことを検知する検知部と、この
検知部が所定の値以上の変化を検知したときに、
その直後の映像信号のフレームを記憶する第３の
フレームメモリと、この第１，第２，第３のフレ
ームメモリに記憶された映像信号を記憶する記録
媒体と、この記録媒体に記憶した情報から計測対
象の変位量を算出する変位量算出部とを有し、検
知部が所定の値以上の変化を検知したときに記録
媒体に第２，第３のフレームメモリに記憶された
映像信号を記憶するように制御する制御部を有す
るものである。

作 用 以上の構成によれば、条件検出部の条件により
物体の低速の変位を映像信号としてとらえ、検知
部により物体の高速変位を検知して、制御部によ
りその直前直後の映像信号を記憶するように制御
することにより高速の変位をとらえて、低速およ
び高速で変位する物体の変位量を正確に計測可能
としたものであり、記録媒体として安価で大容量
の磁気媒体を用いることにより装置のコストを下
げることができるものである。

実施例 第１図は本発明の実施例における物体の変位量
の計測装置のブロツク図を示すものである。第１
図において、１は映像入力部、１０は第１のフレ
ームメモリとしてのフレームメモリＡ、１１は第
２のフレームメモリとしてのフレームメモリＢ、
１２は第３のフレームメモリとしてのフレームメ
モリＣ、１３は検知部、１４は条件検出部、１５
は記録媒体としての磁気媒体、１６は変位量算出
部、１７は表示部、１８は制御部である。

以上のように構成された物体変位量の計測装置
について以下その動作を説明する。

まず、映像入力部１について説明する。映像入
力部１は、変位量を計測する対象物体を映像とし
てとらえるもので、ITVカメラやテレセントリ
ツク光学系を用いた投影光学系と固体撮像素子を
組合せたものなどがある。映像入力部１では、対
象物体を１フレームごとの映像として得、常時、
１フレームごとの映像信号（電気信号）に変換す
る。

条件検出部１４は、決められた温度間隔や時間
間隔で計測対象である物体の変位量を計測するた
め、これらの条件を設定したり検出したりする。
条件検出部１４で、設定された条件に達すると、
条件検出信号が条件検出部１４から制御部１８に
送られる。制御部１８では、条件検出信号が送ら
れて来ると、これに同期して映像入力部１からの
映像信号を１つのフレームまたは１つのフレーム
の一部を切り出した信号としてフレームメモリＡ
１０に記憶するための記憶指令Ａ（図示せず）が
発生する。この記憶指令Ａで１つのフレームの映
像信号がフレームメモリＡ１０に記憶されるとこ
のフレームメモリＡ１０に書込まれた内容を磁気
媒体１３に転送する。すなわち、条件検出部１４
で、設定された条件を検出するとその設定された
条件に達するたびに、これに同期して映像入力部
１４からの映像信号をフレームメモリＡ１０を介
して磁気媒体１５に順次記憶する。

フレームメモリＢ１１は、映像入力部１からの
１フレームごとの映像信号を常時書替え記憶す
る。ただし、フレームメモリＢ１１では、現在映
像入力部１で走査入力中のフレームの直前１フレ
ームを記憶・保持する。

検知部１３は、映像入力部１からの映像信号を
用いて計測する対象物体が条件検出部１４での検
出間隔に比べて短かく、映像信号のフレーム間の
変位が所定の値以上に高速で変位したことを検知
する。

この高速の変位を検知部１３が検知すると、検
知部１３から制御部１８へ検知信号が送られる。
制御部１８は検知信号が送られて来ると、フレー
ムメモリＢ１１の書替えを中止するとともに検知
直後の映像信号の１フレームをフレームメモリＣ
１２に記憶する。ここで、フレームメモリＢ１１
は検知直前のフレームが記憶される。記憶後、フ
レームメモリＢ１１およびフレームメモリＣ１２
の内容を磁気媒体１５に転送する。

なお、フレームメモリＢ１１およびフレームメ
モリＣ１２の内容を磁気媒体１５に転送するとき
には、フレームメモリＡ１０の内容を磁気媒体１
５への転送を終えていることを制御部１８で確認
をする。

磁気媒体１５は、磁気デイスクや磁気テープな
どである。この磁気媒体１５のかわりに半導体メ
モリなどの固定の記憶素子を用いた場合では、設
定条件の変更などによる記憶容量の変化に対して
最大の記憶容量を用意しなければならない上に、
その利用率も低い。これに対して磁気媒体１５を
用いることにより、記憶容量を計測状態に応じて
変位させることができ、しかも、変位量の計測と
変位量の算出とを磁気媒体１５を介して分離し
て、オフライン処理ができる。

変位量算出部１６は、磁気媒体１３の内容を読
出し、対象物体の変位量を算出し、表示部１７に
表示する。

ここで、計測対象を熱応動素子の接点とし、制
御部１８にマイクロコンピユータを利用した例を
用いて、本発明の実施例をさらに詳しく説明す
る。熱応動素子は第２図に示すように、周囲温度
の変化によつてその接点が変位する。こうした変
位量特性を知るためには、２０から２９までの測
定点の変位量を求めれば良い。このうち特に２０
から２５までの測定点の変位量が求められれば、
２５から２９までの測定点についても同様の方法
で変位量が求められる。したがつて、ここでは、
２０から２５までの測定点の接点の変位量の計測
について述べる。

また、第３図は、本例のマイクロコンピユータ
を利用した計測装置のブロツク図を示すものであ
り、３０は、マイクロコンピユータ、３１はメモ
リである。

メモリ３１には、本例の計測装置を制御するマ
イクロコンピユータ３１のプログラムが格納され
ている。このプログラムのフローチヤートは、第
４図に示すものである。以下、その動作について
第３図および第４図を参照しながら述べる。

熱応動素子の周囲温度を条件検出部１４を検出
し、これをマイクロコンピユータ３０で常時監視
する。設定条件すなわち設定した周囲温度になる
と、これをマイクロコンピユータ３０で見い出
し、フレームメモリＡ１０に映像信号を１フレー
ムごとに取込む。次に、フラツグF₁を設定する
とともに、フレームメモリＡ１０に取込んだ内容
を磁気媒体１５へ転送する。転送を終えるとフラ
ツグF₁を取消すとともに設定条件の監視へ動作
が移る。

これをくり返すことによつて、それぞれ設定し
た周囲温度に対する映像信号が磁気媒体１３に記
憶される。これで、第２図における２０から２３
までの測定点の測定ができる。

第３図における測定点２４および２５では、熱
応動素子の接点が急激に変位し、これを映像入力
部１からの映像信号から検知部１３で検知する。
検知部１３からの検知信号はマイクロコンピユー
タ３０の割込信号３２としてマイクロコンピユー
タ３０に接続される。すなわち、熱応動素子の接
点が急激に変位すると、検知部１３でこれを検知
し、検知信号を割込信号３２としてマイクロコン
ピユータ３０に入力する。マイクロコンピユータ
３０に割込信号３２が入力されると、第４図の割
込みルーチンへ処理が移り、フレームメモリＢ１
１の書替えを中止するとともにフレームメモリＣ
１２に急激な変化の直後の１フレームの映像信号
を取込む。この結果フレームメモリＢ１１には、
急激な変化の直前の１フレームの映像信号が、フ
レームメモリＣ１２には急激な変化直後の１フレ
ームの映像信号が記憶される。そして、フラツグ
F₁がないときは、フレームメモリＢ１１および
フレームメモリＣ１２の内容を磁気媒体１３に順
次転送する。フラツグF₁があるときはフレーム
メモリＡ１０の内容を磁気媒体１５へ転送中であ
るので、フラツグF₂をたてて、割込み前の元の
処理へ移る。このとき、フレームメモリＡ１０の
内容の転送が終わると、フラツグF₂があるので、
処理はフレームメモリＢ１１およびフレームメモ
リＣ１２の内容を磁気媒体１５へ転送する処理に
移る。フレームメモリＢ１１およびフレームメモ
リＣ１２の内容を磁気媒体１５に記憶すること
で、第２図における測定点２４および２５に対応
する映像信号が磁気媒体１５に得られる。

以上によつて、第３図における測定点２０から
２５までに対応する映像信号が磁気媒体１５に記
憶される。この磁気媒体１５の内容から、変位量
算出部１６で変位量を求め、第２図のようなグラ
フとして表示部１６に表示する。

ここで、映像信号とフレームメモリＢ１１およ
びフレームメモリＣ１２との関係について第５図
を用いて説明を加える。第５図は、映像信号と検
知信号を時間軸上に表わした図であり、映像信号
の５０，５１，５２，５３はおのおのフレーム
を、検知信号の５４は計測の対象物体である熱応
動素子の接点が高速度で変位したことを検知部１
３で検知したことを表わす信号である。

映像信号のフレーム５２は、熱応動素子の接点
が移動中であるため、変位量を計測するには不適
当である。そこで、フレームメモリＢ１１は映像
信号のフレーム５１を、フレームメモリＣ１２は
映像信号のフレーム５３を記憶する。なお、フレ
ームメモリＢ１１は検知信号５４の直前フレーム
５１を記憶するため、第６図に示す構成とする。
第６図において、６１は前処理部、６２はメモリ
Ａ、６３はメモリＢであり、映像入力部１からの
映像信号は、前処理部６１で、メモリＡ６２に書
込み易い形（例えば２値化処理）に処理し、メモ
リＡ６２に書込む。メモリＡ６２に映像信号が１
フレーム分書込まれるとメモリＢ６３にその内容
を１度に転送した上で、メモリＡ６２には次のフ
レームを書込む。これによつて、メモリＢ６３に
はフレームメモリＢ１１としての内容が常に得ら
れる。また、フレームメモリＢ１１は、第７図に
示す構成として、メモリＣ６４およびメモリＤ６
５に映像信号を交互に書込むものとすれば、メモ
リＣ６４またはメモリＤ６５にフレームメモリＢ
１１として内容が得られる。

以上のように、本実施例によれば、条件検出
部、検知部、磁気媒体および３つのフレームメモ
リを設けたことにより、熱応動素子のように低速
で変位した後、高速で変位する物体の変位量を正
確に計測することができる。

発明の効果 本発明の変位量の計測装置は、条件検出部設定
された測定条件を検出すると計測対象の急激な変
位を検知する検知部と計測対象である物体の映像
信号を記憶する記録媒体と映像信号をフレームご
とに記憶する３つのフレームメモリと記録媒体に
記録された映像信号情報より物体の変位量を算出
する変位量算出部とこれらを制御する制御部を設
けることにより、計測対象である物体の変位が大
きく変化する場合、たとえば加熱や時間の経過に
よつて、低速で変位し、ある点に達すると高速で
変位する物体の変位量を正確に計測することが安
価に提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における物体の変位量
の計測装置のブロツク図、第２図は本発明の変位
量の計測装置の対象物体の一例である熱応動素子
の変位量特性図、第３図は同制御部にマイクロコ
ンピユータを用いた例のブロツク図、第４図はマ
イクロコンピユータのプログラムのフローチヤー
ト、第５図は映像信号と検知信号を時系列的に表
わした図、第６図はフレームメモリＢの構成の一
例を示した図、第７図はフレームメモリＢの他の
構成を示した図、第８図は従来の物体の変位量の
計測装置のブロツク図である。 １……映像入力部、１０……フレームメモリ
Ａ、１１……フレームメモリＢ、１２……フレー
ムメモリＣ、１３……検知部、１４……条件検出
部、１５……磁気媒体、１６……変位量算出部、
１８……制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 設定された条件を検出する条件検出部と、前
   記条件検出部により検出された条件に基づき計測
   対象を映像としてとらえる映像入力部と、前記映
   像入力部からの映像から前記計測対象の位置が所
   定の値以上に急激に変化したことを検知する検知
   部と、前記映像入力部により前記条件検出部によ
   り検出された条件に基づき入力された映像信号を
   順次１フレームごとに記憶する第１のフレームメ
   モリと、前記第１のフレームメモリに記憶された
   映像信号の直前のフレームを記憶する第２のフレ
   ームメモリと、前記検知部により前記所定の値以
   上の変化が検知された直後のフレームを記憶する
   第３のフレームメモリと、前記第１，第２，第３
   のフレームメモリに記憶された映像信号を記憶す
   る記録媒体と、前記記録媒体に記憶した情報から
   前記計測対象の変位量を算出する変位量算出部と
   を具備し、前記検知部が前記計測対象の位置が所
   定の値以上に変化したことを検知した場合には、
   前記記録媒体に前記第２，第３のフレームメモリ
   に記憶された映像信号を記憶するように制御する
   制御部を有する物体の変位量の計測装置。