JPH052924B2 - - Google Patents
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- JPH052924B2 JPH052924B2 JP18493283A JP18493283A JPH052924B2 JP H052924 B2 JPH052924 B2 JP H052924B2 JP 18493283 A JP18493283 A JP 18493283A JP 18493283 A JP18493283 A JP 18493283A JP H052924 B2 JPH052924 B2 JP H052924B2
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- Japan
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- phase
- deformation
- measured
- laser beam
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- 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
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/161—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by interferometric means
- G01B11/162—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by interferometric means by speckle- or shearing interferometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02094—Speckle interferometers, i.e. for detecting changes in speckle pattern
- G01B9/02095—Speckle interferometers, i.e. for detecting changes in speckle pattern detecting deformation from original shape
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、位相変調スペツクル干渉計により粗
面物体の変形量を自動測定する測定方法およびそ
の測定装置に関する。
面物体の変形量を自動測定する測定方法およびそ
の測定装置に関する。
物体の変形量を計測することは、工学、医学、
歯学などの広範囲の学問分野ばかりでなく、電
気・電子機器、航空や複合材料などの製造業にと
つても、極めて重要な計測となつている。特に製
造業では、構造物の変形解折は、目標物の基本的
な設計思想をも決定するものであるので、実時間
で簡便な計測法に対する要求は強い。現在の変形
測定法の主流は、歪ゲージからの多次元電気信号
を処理、解析するものである。しかし、粉体の変
形が複雑になる場合では、このような多点計測で
は不十分となり、面情報を得ることが不可欠とな
る。また医学などの分野では対象物が柔らかく、
歪ゲージを張り付けるのが不可能となる。このよ
うな要求を満たす測定法としてスペツクル干渉法
があるが、従来は変形量の等高線を表わす縞模様
を観察するだけで定性的測定法であつた。
歯学などの広範囲の学問分野ばかりでなく、電
気・電子機器、航空や複合材料などの製造業にと
つても、極めて重要な計測となつている。特に製
造業では、構造物の変形解折は、目標物の基本的
な設計思想をも決定するものであるので、実時間
で簡便な計測法に対する要求は強い。現在の変形
測定法の主流は、歪ゲージからの多次元電気信号
を処理、解析するものである。しかし、粉体の変
形が複雑になる場合では、このような多点計測で
は不十分となり、面情報を得ることが不可欠とな
る。また医学などの分野では対象物が柔らかく、
歪ゲージを張り付けるのが不可能となる。このよ
うな要求を満たす測定法としてスペツクル干渉法
があるが、従来は変形量の等高線を表わす縞模様
を観察するだけで定性的測定法であつた。
本発明は上記に鑑みなされたものであつて、位
相変調スペツクル干渉計と計算機システムを用い
て、変形量を自動解析する手法および自動解析装
置を提供することを目的とする。
相変調スペツクル干渉計と計算機システムを用い
て、変形量を自動解析する手法および自動解析装
置を提供することを目的とする。
この目的は、以下に述べる方法および装置によ
り達成することができる。
り達成することができる。
変形前の被測定物体の表面からの物体レーザー
光と、位相の異なる参照レーザー光とを干渉させ
て少なくとも３枚の第１の干渉スペツクル像をつ
くつて変形前のスペツクル像の位相θ1を求め、変
形後の被測定物体からの物体レーザー光と位相の
異なる参照レーザー光と干渉させて少なくとも３
枚の第２の干渉スペツクル像をつくつて変形後の
スペツクル像の位相θ2を求め、そして被測定物体
の変形量をθ2−θ1として決定することができる。
光と、位相の異なる参照レーザー光とを干渉させ
て少なくとも３枚の第１の干渉スペツクル像をつ
くつて変形前のスペツクル像の位相θ1を求め、変
形後の被測定物体からの物体レーザー光と位相の
異なる参照レーザー光と干渉させて少なくとも３
枚の第２の干渉スペツクル像をつくつて変形後の
スペツクル像の位相θ2を求め、そして被測定物体
の変形量をθ2−θ1として決定することができる。
第１図は本発明を達成するためのブロツク図の
１例である。レーザー源１からのレーザー光２を
ミラー３及び対物レンズ４により広げ、半透鏡５
により光路６および光路７に分ける。光路６のレ
ーザー光は被測定物体８を照明し、光路７のレー
ザー光は参照面９を照明する。被測定面８および
参照面９より散乱した光１０，１１を再び半透鏡
５により重ね合わせ、光電変換装置（TVカメ
ラ、CCDカメラなど）１２に結像する。ここで
移相装置（PZT、フアラデーローテーター、半
波長板など）１３その駆動装置１４（高圧電源、
回転駆動回路など）により参照光１１の位相をφ
だけ変化させるとすると、光電変換装置１２での
光強度は、＝α＋βcos（θ1＋φ）と書ける。
ここで、φを2π/N〔rad〕（Ｎ３）ずつＮ回変
えて、このを表わす光電変換装置１２の出力信
号をメモリ１５に記録した後、信号処理・演算装
置１６を通して、大容量メモリ１７に記録する。
ここでθ1は干渉スペツクル像の位相である。大容
量メモリ１７のデータを用いて信号演算装置１６
により演算を行ない、スペツクル像の位相θ1を求
める。φを2π/N〔rad〕ずつＮ回かえて、スペツ
クル像1，2，……Nをつくり、これらＮ枚
のスペツクル像からtan-1〔｛N 〓j=1 j sin（2πJ/
Ｎ）｝／｛N 〓j=1 j cos（2πj/N）｝〕を計算することに
より物体変形前のスペツクル像の位相θ1を求め、
物体変形後に、φを２π/N〔rad〕ずつＮ回かえ
て、スペツクル像′1，′2……′Nをつくり、
演算 tan-1〔｛N 〓j=1 ′jsin（2πj/N｝／N 〓j=1 ′jcos（2πj/
Ｎ）｝〕を行なうことにより、変形後のスペツクル
像の位相θ2が決まる。そして、θ2−θ1を計算する
と、これが被測定物体の変形量となる。
１例である。レーザー源１からのレーザー光２を
ミラー３及び対物レンズ４により広げ、半透鏡５
により光路６および光路７に分ける。光路６のレ
ーザー光は被測定物体８を照明し、光路７のレー
ザー光は参照面９を照明する。被測定面８および
参照面９より散乱した光１０，１１を再び半透鏡
５により重ね合わせ、光電変換装置（TVカメ
ラ、CCDカメラなど）１２に結像する。ここで
移相装置（PZT、フアラデーローテーター、半
波長板など）１３その駆動装置１４（高圧電源、
回転駆動回路など）により参照光１１の位相をφ
だけ変化させるとすると、光電変換装置１２での
光強度は、＝α＋βcos（θ1＋φ）と書ける。
ここで、φを2π/N〔rad〕（Ｎ３）ずつＮ回変
えて、このを表わす光電変換装置１２の出力信
号をメモリ１５に記録した後、信号処理・演算装
置１６を通して、大容量メモリ１７に記録する。
ここでθ1は干渉スペツクル像の位相である。大容
量メモリ１７のデータを用いて信号演算装置１６
により演算を行ない、スペツクル像の位相θ1を求
める。φを2π/N〔rad〕ずつＮ回かえて、スペツ
クル像1，2，……Nをつくり、これらＮ枚
のスペツクル像からtan-1〔｛N 〓j=1 j sin（2πJ/
Ｎ）｝／｛N 〓j=1 j cos（2πj/N）｝〕を計算することに
より物体変形前のスペツクル像の位相θ1を求め、
物体変形後に、φを２π/N〔rad〕ずつＮ回かえ
て、スペツクル像′1，′2……′Nをつくり、
演算 tan-1〔｛N 〓j=1 ′jsin（2πj/N｝／N 〓j=1 ′jcos（2πj/
Ｎ）｝〕を行なうことにより、変形後のスペツクル
像の位相θ2が決まる。そして、θ2−θ1を計算する
と、これが被測定物体の変形量となる。
この計算結果は、まだ雑音を含んでいるので、
演算・処理装置１６により、空間フイルタリン
グ、メデイアンフイルタ、および空間微分操作な
どを行なつて、変形量、歪、応力、曲サモーメン
トなどを表示装置１８に出力する。
演算・処理装置１６により、空間フイルタリン
グ、メデイアンフイルタ、および空間微分操作な
どを行なつて、変形量、歪、応力、曲サモーメン
トなどを表示装置１８に出力する。
実施例
変形する対象物８として直径20mm、厚さ0.1mm
のアルミ円板を用い、その表面は白色スプレーを
塗装した。この物体の外周を固定し、中心に直径
５mmのPZTを接着し、高圧を加えることにより
変形を与えた。レーザー源１としては50mWの
He−Neレーザーを用い、移相装置１３としては
PZtTに表面を白色塗装したアクリル平板を接着
したものを用い、このPZTの駆動装置１４とし
て高電圧回路を用い、参照レーザー光１１の位相
を変えた。光電変換装置１２としてはTVカメラ
を用い、メモリ１５としては１フレーム分のTV
画像を記録するデイジタルフレームメモリ、演
算・処理装置１６としてはミニコンピユータを、
大容量メモリ１７としては磁気デイスクを用い
た。TVカメラ１２からの出力信号はA/D変換し
た。出力表示装置１８としてはプロツターを用い
た。第２図が出力結果を等変位線として示したも
のであり、線間隔は0.3μｍの面外変位に相当す
る。第３図が第２図と同じ出力を島瞰図として表
現したものであり、対象物の変形のようすが良く
わかる。
のアルミ円板を用い、その表面は白色スプレーを
塗装した。この物体の外周を固定し、中心に直径
５mmのPZTを接着し、高圧を加えることにより
変形を与えた。レーザー源１としては50mWの
He−Neレーザーを用い、移相装置１３としては
PZtTに表面を白色塗装したアクリル平板を接着
したものを用い、このPZTの駆動装置１４とし
て高電圧回路を用い、参照レーザー光１１の位相
を変えた。光電変換装置１２としてはTVカメラ
を用い、メモリ１５としては１フレーム分のTV
画像を記録するデイジタルフレームメモリ、演
算・処理装置１６としてはミニコンピユータを、
大容量メモリ１７としては磁気デイスクを用い
た。TVカメラ１２からの出力信号はA/D変換し
た。出力表示装置１８としてはプロツターを用い
た。第２図が出力結果を等変位線として示したも
のであり、線間隔は0.3μｍの面外変位に相当す
る。第３図が第２図と同じ出力を島瞰図として表
現したものであり、対象物の変形のようすが良く
わかる。
以上詳述したように、本発明は対象物の変形量
を非線触でかつ自動的にオンライン計測できる手
法および装置を提供するものであるので、製造品
特に航空用のタイヤやICなどの熱変形による破
損および複合材料の異常検出など、品質管理、工
程制御などの迅速化、高精度化に寄与することが
できる。
を非線触でかつ自動的にオンライン計測できる手
法および装置を提供するものであるので、製造品
特に航空用のタイヤやICなどの熱変形による破
損および複合材料の異常検出など、品質管理、工
程制御などの迅速化、高精度化に寄与することが
できる。
第１図は本発明を説明するためのブロツク図、
第２図及び第３図は本発明の実施例で得られた変
位量の等高線図及び島瞰図である。 図中の符号：１……レーザー装置、２，６，
７，１０，１１……レーザー光、４……対物レン
ズ、５……半透鏡、８……対象物、９……参照
面、１２……光電変換装置、１３……移相装置、
１４……多相装置駆動装置、１５……メモリ、１
６……演算・処理装置、１７……大容量メモリ、
１８……表示装置。
第２図及び第３図は本発明の実施例で得られた変
位量の等高線図及び島瞰図である。 図中の符号：１……レーザー装置、２，６，
７，１０，１１……レーザー光、４……対物レン
ズ、５……半透鏡、８……対象物、９……参照
面、１２……光電変換装置、１３……移相装置、
１４……多相装置駆動装置、１５……メモリ、１
６……演算・処理装置、１７……大容量メモリ、
１８……表示装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 変形前の被測定物体の表面からの物体レーザ
ー光と、位相の異なる参照レーザー光とを干渉さ
せて、少なくとも３枚の第１の干渉スペツクル像
をつくつて変形前のスペツクル像の位相θ1を求
め、変形後の被測定物体からの物体レーザー光
と、位相の異なる参照レーザー光とを干渉させて
少なくとも３枚の第２の干渉スペツクル像をつく
つて変形後のスペツクル像の位相θ2を求め、そし
て、被測定物体の変形量をθ2−θ1として決定する
ことを特徴とした物体の変形測定法。 ２ 参照レーザー光の位相を２π/N〔rad〕（Ｎ
３）ずつＮ回変化させ、それに対応したＮ枚の第
１の干渉スペツクル像1，2，……Nをつく
つて変形前のスペツクル像の位相θ1をθ1＝tan-1
〔｛N 〓j=1 j sin（2πj/N）｝／｛N 〓j=1 j cos（2πj/N）｝〕か
ら決定し、物体変形後に、参照光の位相を2π/N
〔rad〕ずつＮ回変化させて、それに対応したＮ
枚の第２の干渉スペツクル像′1，′2……′N
をつくり、変形後のスペツクル像の位相θ2を θ2＝tan-1〔｛N 〓j=1 ′jsin（2πj/N）｝／｛N 〓j=1 ′jcos
（2πj/N｝〕から決定し、そして、被測定物体の変
形量をθ2−θ1として決定する特許請求の範囲第１
項に記載の物体の変形測定法。 ３ レーザー光源から被測定物体の表面に至り、
そして被測定物体の表面から撮像管に至る第１の
光路、レーザー光源から移相手段を介して撮像管
に至る第２の光路、及び前記の移相手段を駆動す
る駆動装置を備えた物体の干渉スペツクル像をつ
くる装置。 ４ 前記の移相手段が振動反射面である特許請求
の範囲第３項に記載の装置。 ５ 前記の移相手段が電気制御されるフアラデイ
ーローテーターである特許請求の範囲３項に記載
の装置。 ６ 前記の移相手段が回転する半波長板である特
許請求の範囲第３項に記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18493283A JPS6076604A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | 位相変調スペックル干渉計による粗面物体の変形測定法および測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18493283A JPS6076604A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | 位相変調スペックル干渉計による粗面物体の変形測定法および測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6076604A JPS6076604A (ja) | 1985-05-01 |
| JPH052924B2 true JPH052924B2 (ja) | 1993-01-13 |
Family
ID=16161864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18493283A Granted JPS6076604A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | 位相変調スペックル干渉計による粗面物体の変形測定法および測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6076604A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8820761D0 (en) * | 1988-09-02 | 1988-10-05 | Tyrer J R | Interferometry |
| ES2199337T3 (es) * | 1997-11-04 | 2004-02-16 | European Community | Metodo para mejorar el contraste de imagenes obtenidas utilizando la tecnica espi de adicion de imagenes pulsadas. |
| JP4843789B2 (ja) * | 2006-08-11 | 2011-12-21 | 国立大学法人富山大学 | レーザスペックルによるナノメートル変位測定方法と装置 |
-
1983
- 1983-10-03 JP JP18493283A patent/JPS6076604A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6076604A (ja) | 1985-05-01 |
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