JPH04126106U - 光学式位置計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光学式位置計測装置において、ノイズに強く、
信頼性の高い反射光像検出により被測定対象物の位置を
高精度に検出する。 【構成】比較器４１で二値化されたテレビカメラ１の濃
度信号の「１」の期間を比較器４２，４３で検査し、そ
の結果、所定走査長の範囲内であるならば、反射光像の
候補であるとして、累積加算器９で濃度の総和を求める
と共に積和演算器２２で濃度と走査方向の座標（横方向
座標）の乗算値の総和を求め、その積和演算器２２の出
力の最大値を累積加算器９の出力の最大値で除算するこ
とにより、反射光像の濃度に基づく中心位置を実数で求
める。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、反射光像により被測定対象物の位置を計測する光学式位置計測装置 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図５にスリット光源を用いた光学式位置計測装置の原理を示す。図５において 、スリット光源３０から対象物３１に照射されたスリット光４０は、対象物３１ の表面で反射し、テレビカメラ１で撮像される。スリット光源３０とテレビカメ ラ１の位置および向きが既知であるとすると、撮像された反射光画像３２の各走 査線ｊでの反射光像の位置ｉg を検出すれば、対象物３１のスリット光４０の当 たっている点の位置をテレビカメラ１の走査線数分だけ計測できる。

【０００３】 ここで、反射光画像３２の各走査線での反射光像の位置ｉg を求める従来技術 による回路を図４に示す。図４において、同期信号発生器１０は、テレビカメラ １と回路との同期を図るために３種類の信号（垂直同期信号ＶＤ、水平同期信号 ＨＤ、ドットクロックＣＫ）を出力する。垂直同期信号ＶＤは、テレビカメラ１ の各フィールドの先頭で出力される。水平同期信号ＨＤは、各走査線の先頭で出 力される。また、ドットクロックＣＫは、１走査線の信号を画像メモリの横方向 の画素数分にだけ分割するような周期で出力される。

【０００４】 テレビカメラ１から出力された画像信号（濃度信号）は、Ａ／Ｄ変換器２によ り、アナログ量からディジタル値に変換される。Ａ／Ｄ変換器２の出力は、比較 器４により予め閾値レジスタ３に設定されている閾値と比較されて、その閾値以 上であれば「１」、未満であればを「０」となるように二値化される。カウンタ ５３は、水平同期信号ＨＤで「０」にクリアされ、比較器４の出力が最初に「１ 」になるまでの「０」の期間中のドットクロックＣＫを計数する。カウンタ５４ は、比較器４の出力が、「１」の期間中のドットクロックＣＫを計数する。カウ ンタ５４の出力は、シフト回路３３により右に１ビットシフトされる。これは、 １／２倍し、小数点以下を切捨てたことと同じである。

【０００５】 カウンタ５３の出力とシフト回路３３の出力は、加算器３４で加算される。こ の加算器３４の出力は、反射光像の中心位置となる。図３に、ある一走査線ｊで の横座標ｉと濃度ｄとの関係を示す。閾値で二値化された信号は、図中ａで示す ようにようになり、これは比較器４の出力に相当する。カウンタ５３は二値化信 号の立上り位置ｉs を求めることになり、カウンタ５４は二値化信号が「１」の 時のパルス幅ｉw を求めることになる。中心位置はｉs ＋ｉw ／２で計算できる ので、シフト回路３３と加算器３４がこれを行う。反射光像の位置ｉg が求まる と、座標計算回路２４は対象物の座標を計算し、その表示を表示器２５に表示す る。座標計算回路２４としては、反射光像の位置ｉg に対する対象物の座標を記 録してある記憶素子であり、入力される反射光像の位置ｉg に対して、対応する 座標を出力する程度のもので良い。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記したような従来の技術による反射光像検出では、反射光像の中心位置を整 数値で求めていたため、精度が低いという問題点があった。また、二値化信号の みを取り扱って処理しているため、反射光像であるかノイズであるかの判断は、 その「１」の期間中の幅しかなく、さらにカウンタによる位置検出であるため、 ノイズを無視し、反射光像のみを抽出する処理が行い難く、ノイズに対して弱い という問題点があった。

【０００７】 本考案は上記のような点に鑑みなされたもので、ノイズに強く、信頼性の高い 反射光像検出により被測定対象物の位置を高精度に検出できる光学式位置計測装 置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、被測定対象物に光を照射して得られる反射光をテレビカメラで撮影 し、その濃度画像上での反射光像の位置から上記被測定対象物の位置を計測する 光学式距離計測装置において、上記テレビカメラから出力される濃度信号を二値 化する二値化手段と、この二値化手段によって二値化された上記濃度信号の「１ 」の期間が所定走査長の範囲内であるか否かを判定する判定手段と、この判定手 段によって上記範囲内であるとされた上記濃度信号を累積加算する累積加算手段 と、上記判定手段によって上記範囲内であるとされた上記濃度信号と同濃度信号 が得られた走査方向の座標とを乗算し、その乗算結果を累積加算する積和演算手 段と、一水平走査中での上記積和演算手段の出力の最大値を上記累積加算手段の 出力の最大値で除算する除算手段とを具備したものである。

【０００９】

【作用】

二値化手段で二値化された濃度信号の「１」の期間が判定手段で検査され、そ の結果、所定走査長の範囲外であるならば、その信号はノイズであるとして、以 後の処理は行わなれない。範囲内であるならば、それは反射光像の候補であると して、累積加算手段で濃度の総和が求められ、同時に濃度と走査方向の座標（横 方向座標）の乗算値の総和が積和演算手段で求められる。

【００１０】 ここで、積和演算手段の出力の最大値を累積加算手段の出力の最大値で除算す ることにより、反射光像の濃度に基づく中心位置を実数で求めることができ、高 精度な反射光像の検出を行える。

【００１１】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の一実施例に係る光学式位置計測装置を説明する 。

【００１２】 図１は本考案の一実施例としての構成を示すブロック図である。図１において 、同期信号発生器１０は、従来例と同様に垂直同期信号ＶＤ、水平同期信号ＨＤ 、ドットクロックＣＫを出力する。テレビカメラ１から出力された画像信号（濃 度信号）は、Ａ／Ｄ変換器２でアナログ量からディジタル値に変換される。Ａ／ Ｄ変換器２の出力は、比較器４１にて閾値レジスタ３に予め設定された閾値と比 較され、閾値以上の時には「１」を、未満の時には「０」となるように二値化さ れる。

【００１３】 カウンタ５１は、水平同期信号ＨＤで「０」にクリアされ、二値化信号が「１ 」の期間中のドットクロックＣＫを計数する。すなわち、カウンタ５１は、「１ 」の期間のパルス幅を求める。カウンタ５１の出力は、比較器４２にて、最大幅 レジスタ６に予め設定された最大幅と比較される。その結果、最大幅以下なら「 １」が出力され、それ以外は「０」が出力される。また、その出力は、比較器４ ３にて、最小幅レジスタ８に予め設定された最小幅と比較される。その結果、最 小幅以上なら「１」が出力され、それ以外は「０」が出力される。論理回路７は 、この２つの出力の論理積を取る。すなわち、論理回路７の出力は、二値化信号 の「１」の期間のパルス幅が予め設定された範囲内にある場合には「１」、それ 以外では「０」となる。

【００１４】 Ａ／Ｄ変換器２の出力は、累積加算器９にも入力される。累積加算器９は、二 値化信号が「０」から「１」に変化するのと同時に「０」にクリアされ、二値化 信号が「１」の期間中だけ、入力されたデータを累積加算する。累積加算９の出 力は、ラッチ回路１１に入力される。ラッチ回路１１では、論理回路７の出力が 「１」のときに、その信号をラッチする。すなわち、ラッチ回路１１は、二値化 信号における反射光像の候補となった信号の濃度の総和を保持する。

【００１５】 ラッチ回路１１の出力は、ラッチ回路１２と比較器４４に入力される。ラッチ 回路１２は、水平同期信号ＨＤで「０」にクリアされる。比較器４４は、比較器 １１と比較器１２の出力とを比較し、その結果、比較器１１の出力の方が大きけ れば、「１」を出力し、それ以外は「０」を出力する。ラッチ回路１２は、比較 器４４の出力が「１」になると、その出力信号をラッチする。すなわち、ラッチ 回路１２には、一走査線での濃度総和の最大値が保持される。

【００１６】 さらに、Ａ／Ｄ変換器２の出力は、積和演算器２２にも入力される。積和演算 器２２の一方入力端子には、カウンタ５２が接続されている。カウンタ５２では 、水平同期信号ＨＤで「０」にクリアされた後、ドットクロックＣＫを計数する 。すなわち、カウンタ５２は、画像上での横方向の座標つまり走査方向の座標を 出力することになる。

【００１７】 積和演算器２２の出力は、ラッチ回路１３に入力される。ラッチ回路１３は、 比較器４４の出力が「１」になると、その出力信号をラッチする。この時点で、 ラッチ回路１２には一走査線中での最大濃度総和が、ラッチ回路１３にはそれに 対応する濃度と横座標の乗算結果が保持されることになる。

【００１８】 除算器２３では、ラッチ回路１３の出力をラッチ回路１２の出力で除算する。 これにより、濃度に基づく中心座標が実数で得られる。その後、座標計測回路２ ４で対象物の座標が計算され、表示器５に表示される。なお、この座標計算回路 ２４については、従来技術のものと同様で良いため、説明は省略する。

【００１９】 ただし、一走査線上に反射光像が検出されなかった場合には、除算器２３や座 標計算回路２４が不正な値を出力することがあるため、水平同期信号ＨＤにて、 出力が「１」になり、また、論理回路７の出力が「１」になったときにその出力 を「０」にクリアにするようなフリップフロップ２０を用い、その出力を除算器 ２３および座標計算回路２４に入力し、反射光像が検出されなかったことを通知 して、不正な値を出力しないようにする。

【００２０】 以上の動作によると、図２に示すように、一走査線上で閾値以上の信号が複数 現れたとしても、最も明るい信号を反射光像として検出でき、他の信号をノイズ として処理することができる。また、反射光像の中心位置を実数で求めるため、 信頼性が高い。

【００２１】

【考案の効果】 以上のように本考案によれば、二値化された濃度信号の「１」の期間を検査し 、所定走査長の範囲内であれば、反射光像の候補であるとして、その反射光像の 濃度に基づく中心位置を実数で求めるようにしたため、ノイズに強く、信頼性の 高い反射光像検出を実現でき、これにより被測定対象物の位置を高精度に検出す ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る光学式位置計測装置の
構成を示すブロック図。

【図２】同実施例の反射光像検出方法を説明するための
図。

【図３】従来の反射光像検出方法を説明するための図。

【図４】従来の光学式位置計測装置の構成を示すブロッ
ク図。

【図５】スリット光源を用いた光学式位置計測装置の原
理を説明するための図。

【符号の説明】

１…テレビカメラ、２…Ａ／Ｄ変換器、３…閾値レジス
タ、６…最大幅レジスタ、７…論理回路、８…最小幅レ
ジスタ、９…累積加算器、１０…同期信号発生器、１
１，１２，１３…ラッチ回路、２２…積和演算器、２３
…除算器、２４…座標計算回路、２５…表示器、３０…
スリット光源、３１…対象物、３２…反射光画像、４０
…スリット光、４１，４２，４３，４４…比較器、５
１，５２，５３，５４…カウンタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定対象物に光を照射して得られる反
   射光をテレビカメラで撮影し、その濃度画像上での反射
   光像の位置から上記被測定対象物の位置を計測する光学
   式距離計測装置において、上記テレビカメラから出力さ
   れる濃度信号を二値化する二値化手段と、この二値化手
   段によって二値化された上記濃度信号の「１」の期間が
   所定走査長の範囲内であるか否かを判定する判定手段
   と、この判定手段によって上記範囲内であるとされた上
   記濃度信号を累積加算する累積加算手段と、上記判定手
   段によって上記範囲内であるとされた上記濃度信号と同
   濃度信号が得られた走査方向の座標とを乗算し、その乗
   算結果を累積加算する積和演算手段と、一水平走査中で
   の上記積和演算手段の出力の最大値を上記累積加算手段
   の出力の最大値で除算する除算手段とを具備したことを
   特徴とする光学式位置計測装置。