JPH0543366Y2 - - Google Patents
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- JPH0543366Y2 JPH0543366Y2 JP15956987U JP15956987U JPH0543366Y2 JP H0543366 Y2 JPH0543366 Y2 JP H0543366Y2 JP 15956987 U JP15956987 U JP 15956987U JP 15956987 U JP15956987 U JP 15956987U JP H0543366 Y2 JPH0543366 Y2 JP H0543366Y2
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は、レーザ光などの光を使用してターゲ
ツトの変位量を測定する光学式変位測定装置にお
いて、変位量の検出を容易にするために、ターゲ
ツトに貼付されるターゲツトシートの改良に関す
るものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention is an optical displacement measuring device that uses light such as a laser beam to measure the displacement of a target. Particularly, the present invention relates to an improvement in a target sheet that is attached to a target.
この種の光学式変位測定装置の一例としては、
第2図に示す如き装置が実用化されている。図に
おいて、TGはX,Yの二方向に変位する被測定
物体(ターゲツト)、1はレーザ光などの光を出
射する光源、21,22はハーフミラー、31,
32はレンズ、4は絞り、5X,5Yはフオトダイ
オードアレイよりなり、空間フイルタ特性を有す
るイメージセンサ、6はイメージセンサ5X,5Y
の出力からターゲツトTGの変位量に応じた出力
信号を発生する信号処理回路である。また、ター
ゲツトTGの表面には、変位量の検出を容易にす
るために、格子模様の書かれた再帰反射性のテー
プTS(以下、ターゲツトシートTSという)が貼
られている。図に示す装置は、イメージセンサ5
X,5Y上にターゲツトシートTSの像(格子像)
を結ばせ、その像の動きをイメージセンサ5X,
5Yにより直接検出するようにしたものである。
イメージセンサ5X,5Yはそれぞれ像のX方向ま
たはY方向の動きに対して感度を持つように配置
されている。すなわち、光源1から出射された光
は、ハーフミラー21を介してターゲツトTGに
照射され、ターゲツトTG(ターゲツトシート
TS)により反射された光は、ハーフミラー21
を通過した後、レンズ31、絞り4およびレンズ
32を通り、ハーフミラー22で2つに分けら
れ、それぞれイメージセンサ5X,5Y上にターゲ
ツトシートTSの像(格子像)を結ぶ。
An example of this type of optical displacement measuring device is
A device as shown in FIG. 2 has been put into practical use. In the figure, TG is an object to be measured (target) that is displaced in two directions, X and Y, 1 is a light source that emits light such as a laser beam, 21 and 22 are half mirrors, 31,
32 is a lens, 4 is an aperture, 5 X and 5 Y are photodiode arrays and are image sensors having spatial filter characteristics, and 6 is an image sensor 5 X and 5 Y.
This is a signal processing circuit that generates an output signal according to the amount of displacement of the target TG from the output of the target TG. Furthermore, a retroreflective tape TS (hereinafter referred to as target sheet TS) with a checkered pattern is pasted on the surface of the target TG in order to facilitate the detection of the amount of displacement. The device shown in the figure is an image sensor 5
Image of target sheet TS on X , 5 Y (lattice image)
The movement of the image is detected by the image sensor 5
5 Y is used for direct detection.
The image sensors 5 X and 5 Y are arranged so as to be sensitive to the movement of the image in the X direction or the Y direction, respectively. That is, the light emitted from the light source 1 is irradiated onto the target TG via the half mirror 21, and the target TG (target sheet
The light reflected by the half mirror 21
After passing through the lens 31, the aperture 4, and the lens 32, the light is divided into two by the half mirror 22, and images (grid images) of the target sheet TS are focused on the image sensors 5X and 5Y , respectively.
ここで、ターゲツトTGに貼付されるターゲツ
トシートTSとしては、シート上に直径数十μmの
ガラスビーズを貼つたものが一般的であるが、第
3図に示す如く、一辺200μm弱のマイクロキユー
ブコーナMCCを一面に敷詰めたものの方が、再
帰反射特性の面で有利である。マイクロキユーブ
コーナMCCを使用したターゲツトシートTSにお
いては、マイクロキユーブコーナMCCが規則的
に並べられているために、得られる格子像はある
一定の空間周波数を持つたものとなる。 Here, the target sheet TS attached to the target TG is generally a sheet on which glass beads with a diameter of several tens of micrometers are attached, but as shown in Fig. 3, a microcube with a side of just under 200 micrometers is used. A sheet covered with corner MCC is more advantageous in terms of retroreflection characteristics. In the target sheet TS using microcube corner MCCs, the microcube corners MCCs are regularly arranged, so the obtained lattice image has a certain spatial frequency.
しかしながら、このようなターゲツトシート
TSにおいては、格子像におけるピツチの精度が
マイクロキユーブコーナMCCの製造精度に左右
されてしまい、あまり高い精度を得ることができ
ない。また、図に示されるように、模様の配列方
向(以下、これをナチユラルパターンPnという)
が60°座標系に沿つたものとなつているので、タ
ーゲツトTGの変位を直交座標で測定するのには
適していない。 However, such a target sheet
In TS, the accuracy of the pitch in the lattice image depends on the manufacturing accuracy of the microcube corner MCC, and it is not possible to obtain very high accuracy. Also, as shown in the figure, the pattern arrangement direction (hereinafter referred to as natural pattern Pn)
is along the 60° coordinate system, so it is not suitable for measuring the displacement of the target TG in Cartesian coordinates.
このため、マイクロキユーブコーナMCCによ
るターゲツトシートTSを使用して直交座標(X,
Y)に沿つた変位を測定するためには、第4図に
示す如き格子パターンPmを、ターゲツトシート
TSの上に形成しなければならない。格子パター
ンPmの形成は、ターゲツトシートTSの表面に格
子パターンPmを印刷することにより行なわれ
る。 For this purpose, a target sheet TS with microcube corner MCC is used to set the orthogonal coordinates (X,
In order to measure the displacement along Y), a grid pattern Pm as shown in Fig. 4 is placed on the target sheet.
Must be formed on top of the TS. The grid pattern Pm is formed by printing the grid pattern Pm on the surface of the target sheet TS.
しかしながら、この場合、イメージセンサ5X,
5Yに結像される格子像は、ナチユラルパターン
Pnと格子パターンPmとが重なつたものとなるの
で、ナチユラルパターンPnにおける独自の空間
周波数がリニアリテイ誤差を発生させてしまう。
また、パターンの重なり具合によつては、Xおよ
びYの座標方向に対して、現われるリニアリテイ
誤差の大きさが異なり、2次元の変位測定には適
さなくなつてしまう。また、リニアリテイ誤差の
見積りも不可能である。
However, in this case, the image sensor 5
5 The lattice image formed in Y is a natural pattern
Since Pn and the lattice pattern Pm overlap, the unique spatial frequency in the natural pattern Pn causes a linearity error.
Furthermore, depending on the degree of overlapping of the patterns, the magnitude of the linearity error that appears differs in the X and Y coordinate directions, making it unsuitable for two-dimensional displacement measurement. Furthermore, it is impossible to estimate linearity errors.
本考案は、上記のような従来装置の欠点をなく
し、XおよびYの座標方向に対して、現われるリ
ニアリテイ誤差の大きさが等しく、かつその大き
さを見積ることができ、ターゲツトにおける2次
元の変位量を正確に測定することのできる光学式
変位測定装置用ターゲツトシートを簡単な構成に
より実現することを目的としたものである。 The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks of the conventional device, and makes it possible to estimate the magnitude of the linearity error that appears in the X and Y coordinate directions. It is an object of the present invention to realize a target sheet for an optical displacement measuring device that can accurately measure a quantity with a simple structure.
本考案の光学式変位測定装置用ターゲツトシー
トは、マイクロキユーブコーナを一面に敷詰める
とともにその表面に直交座標(X,Y)に応じた
格子パターンを形成するようにした光学式変位測
定装置用ターゲツトシートにおいて、前記マイク
ロキユーブコーナにより形成されるナチユラルパ
ターンに対してこのナチユラルパターンが線対称
となるような対称軸を任意に選択するとともに、
前記格子パターンに対してX=Yなる直線を求
め、この直線が前記対称軸と一致するように前記
格子パターンを形成したものである。
The target sheet for optical displacement measuring devices of the present invention is a target sheet for optical displacement measuring devices in which microcube corners are spread over one surface and a grating pattern according to orthogonal coordinates (X, Y) is formed on the surface. In the target sheet, arbitrarily select an axis of symmetry such that the natural pattern is symmetrical with respect to the natural pattern formed by the microcube corners, and
A straight line where X=Y is determined for the lattice pattern, and the lattice pattern is formed so that this straight line coincides with the axis of symmetry.
このように、直交座標(X,Y)を基にして配
置される格子パターン中にX=Yなる直線を求
め、この直線がナチユラルパターン中の対称軸と
一致するように、格子パターンを形成すると、ナ
チユラルパターンにより発生され、格子パターン
と干渉してリニアリテイ誤差を生じさせる空間周
波数のパターンは、X軸およびY軸について全く
等しくなるので、それぞれに発生するリニアリテ
イ誤差の大きさが等しくなり、かつその大きさを
見積ることができ、ターゲツトにおける2次元の
変位量を正確に測定することができる。
In this way, if we find a straight line where X=Y in a lattice pattern arranged based on orthogonal coordinates (X, Y) and form a lattice pattern so that this straight line coincides with the axis of symmetry in the natural pattern, , the spatial frequency patterns generated by the natural pattern that interfere with the lattice pattern and cause linearity errors are exactly the same on the The size can be estimated and the amount of two-dimensional displacement in the target can be accurately measured.
第1図は本考案の光学式変位測定装置用ターゲ
ツトシートの一実施例を示す構成図である。図
は、ターゲツトシートTSにおいて、マイクロキ
ユーブコーナMCCにより発生するナチユラルパ
ターンPnと、ターゲツトシートTS上に形成する
格子パターンPmとの位置関係を示したものであ
る。Poを原点とした場合、ナチユラルパターン
Pnにおいて、パターン(ドツトの位置)が線対
称となるような対称軸は、x,y,wなど、何本
か考えられるが、ここではy軸を選択する。ま
た、格子パターンPmにおいて、X=Yを示す直
線をIとすると、格子パターンPmはその直線I
がナチユラルパターンPnのy軸と一致するよう
に、ナチユラルパターンPnの上に形成される。
なお、このようにして作成されたターゲツトシー
トTSは、その直交座標(X,Y)が測定すべき
座標と一致するように、ターゲツトTGに貼付さ
れる。
FIG. 1 is a structural diagram showing an embodiment of a target sheet for an optical displacement measuring device according to the present invention. The figure shows the positional relationship between the natural pattern Pn generated by the microcube corner MCC on the target sheet TS and the lattice pattern Pm formed on the target sheet TS. If Po is the origin, natural pattern
In Pn, there are several possible symmetry axes such as x, y, and w for which the pattern (dot position) is line symmetrical, but the y-axis is selected here. In addition, in the grid pattern Pm, if the straight line indicating X=Y is I, the grid pattern Pm is the straight line I
is formed on the natural pattern Pn so that it coincides with the y-axis of the natural pattern Pn.
The target sheet TS thus created is attached to the target TG so that its orthogonal coordinates (X, Y) coincide with the coordinates to be measured.
ナチユラルパターンPnと格子パターンPmとの
関係をこのように決定すると、ナチユラルパター
ンPnは直線Iに対しても線対称となるので、こ
のナチユラルパターンPnにより発生され、格子
パターンPmと干渉してリニアリテイ誤差を生じ
させる空間周波数のパターンは、X軸およびY軸
について全く等しくなる。このように、X軸およ
びY軸の測定出力に含まれるリニアリテイ誤差の
大きさが等しくなり、その大きさが見積れると、
リニアリテイ誤差を補正することが容易となり、
ターゲツトTGにおける2次元の変位量を正確に
測定することができる。 If the relationship between the natural pattern Pn and the lattice pattern Pm is determined in this way, the natural pattern Pn will also be line symmetrical with respect to the straight line I, so the linearity error generated by this natural pattern Pn will interfere with the lattice pattern Pm The pattern of spatial frequencies that give rise to is exactly the same on the X and Y axes. In this way, if the magnitude of the linearity error included in the X-axis and Y-axis measurement outputs becomes equal and the magnitude can be estimated, then
It becomes easy to correct linearity errors,
It is possible to accurately measure the amount of two-dimensional displacement in the target TG.
また、このように格子パターンPmの形成条件
を特定すると、常に同じパターンのターゲツトシ
ートTSを作成することができ、光学式変位測定
装置のリニアリテイを保証することができる。 Further, by specifying the formation conditions of the grating pattern Pm in this way, it is possible to always create the target sheet TS with the same pattern, and the linearity of the optical displacement measuring device can be guaranteed.
なお、上記の説明においては、ナチユラルパタ
ーンPnの対称軸としてy軸を選択した場合を例
示したが、基準となる対称軸はこれに限られるも
のではない。 In addition, in the above description, the case where the y-axis was selected as the symmetry axis of the natural pattern Pn was exemplified, but the reference symmetry axis is not limited to this.
以上説明したように、本考案の光学式変位測定
装置用ターゲツトシートでは、マイクロキユーブ
コーナを一面に敷詰めるとともにその表面に直交
座標(X,Y)に応じた格子パターンを形成する
ようにした光学式変位測定装置用ターゲツトシー
トにおいて、前記マイクロキユーブコーナにより
形成されるナチユラルパターンに対してこのナチ
ユラルパターンが線対称となるような対称軸を任
意に選択するとともに、前記格子パターンに対し
てX=Yなる直線を求め、この直線が前記対称軸
と一致するように前記格子パターンを形成してい
るので、ナチユラルパターンにより発生され、格
子オパターンと干渉してリニアリテイ誤差を生じ
させる空間周波数のパターンは、X軸およびY軸
について全く等しくなり、XおよびYの座標方向
に対して、現われるリニアリテイ誤差の大きさが
等しく、かつその大きさを見積ることができ、タ
ーゲツトにおける2次元の変位量を正確に測定す
ることのできる光学式変位測定装置用ターゲツト
シートを簡単な構成により実現することができ
る。
As explained above, in the target sheet for an optical displacement measuring device of the present invention, microcube corners are spread over the entire surface, and a lattice pattern corresponding to orthogonal coordinates (X, Y) is formed on the surface. In the target sheet for an optical displacement measuring device, an axis of symmetry is arbitrarily selected such that the natural pattern is symmetrical with respect to the natural pattern formed by the microcube corners, and an axis of symmetry with respect to the lattice pattern is = Y is found, and the lattice pattern is formed so that this straight line coincides with the axis of symmetry, so the spatial frequency pattern is generated by the natural pattern and interferes with the lattice pattern, causing a linearity error. are exactly equal for the X and Y axes, and the magnitude of the linearity error appearing in the X and Y coordinate directions is the same, and the magnitude can be estimated, and the amount of two-dimensional displacement in the target can be accurately calculated. It is possible to realize a target sheet for an optical displacement measuring device that can perform measurements with a simple structure.
第1図は本考案の光学式変位測定装置用ターゲ
ツトシートの一実施例を示す構成図、第2図は本
考案の光学式変位測定装置用ターゲツトシートが
使用される光学式変位測定装置の一例を示す構成
図、第3図はターゲツトシートTSにおけるナチ
ユラルパターンPnの様子を示す図、第4図はタ
ーゲツトシートTSに形成する格子パターンPmの
様子を示す図である。
1……光源、21,22……ハーフミラー、3
1,32……レンズ、4……絞り、5X,5Y……
イメージセンサ、6……信号処理回路、TG……
被測定物体(ターゲツト)、TS……ターゲツトシ
ート、MCC……マイクロキユーブコーナ、Pn…
…ナチユラルパターン、Pm……格子パターン。
Fig. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the target sheet for an optical displacement measuring device of the present invention, and Fig. 2 is an example of an optical displacement measuring device in which the target sheet for an optical displacement measuring device of the present invention is used. FIG. 3 is a diagram showing the state of the natural pattern Pn on the target sheet TS, and FIG. 4 is a diagram showing the state of the lattice pattern Pm formed on the target sheet TS. 1...Light source, 21, 22...Half mirror, 3
1, 32...Lens, 4...Aperture, 5 X , 5 Y ...
Image sensor, 6... Signal processing circuit, TG...
Object to be measured (target), TS...Target sheet, MCC...Microcube corner, Pn...
...Natural pattern, Pm...Lattice pattern.
Claims (1)
もにその表面に直交座標(X,Y)に応じた格子
パターンを形成するようにした光学式変位測定装
置用ターゲツトシートにおいて、前記マイクロキ
ユーブコーナにより形成されるナチユラルパター
ンに対してこのナチユラルパターンが線対称とな
るような対称軸を任意に選択するとともに、前記
格子パターンに対してX=Yなる直線を求め、こ
の直線が前記対称軸と一致するように前記格子パ
ターンを形成してなる光学式変位測定装置用ター
ゲツトシート。 In a target sheet for an optical displacement measuring device, which is covered with microcube corners and forms a grating pattern according to orthogonal coordinates (X, Y) on the surface thereof, the target sheet is formed by the microcube corners. At the same time, arbitrarily select an axis of symmetry such that this natural pattern has line symmetry with respect to the natural pattern, find a straight line such that X=Y with respect to the lattice pattern, and A target sheet for optical displacement measuring devices formed with a lattice pattern.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15956987U JPH0543366Y2 (en) | 1987-10-19 | 1987-10-19 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15956987U JPH0543366Y2 (en) | 1987-10-19 | 1987-10-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0164007U JPH0164007U (en) | 1989-04-25 |
| JPH0543366Y2 true JPH0543366Y2 (en) | 1993-11-01 |
Family
ID=31440898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15956987U Expired - Lifetime JPH0543366Y2 (en) | 1987-10-19 | 1987-10-19 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0543366Y2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5373986B1 (en) * | 2013-02-15 | 2013-12-18 | 株式会社Ihi | Non-land surface dimension measuring method and apparatus |
-
1987
- 1987-10-19 JP JP15956987U patent/JPH0543366Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0164007U (en) | 1989-04-25 |
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