JPH06100459B2 - 距離計測装置 - Google Patents
距離計測装置Info
- Publication number
- JPH06100459B2 JPH06100459B2 JP59227227A JP22722784A JPH06100459B2 JP H06100459 B2 JPH06100459 B2 JP H06100459B2 JP 59227227 A JP59227227 A JP 59227227A JP 22722784 A JP22722784 A JP 22722784A JP H06100459 B2 JPH06100459 B2 JP H06100459B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- signal
- displacement
- background light
- measuring device
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は対象物の基準面からの変位を計測する距離計測
装置に関するものである。
装置に関するものである。
従来、対象物の基準面からの変位は機械的に計測されて
いた。しかし機械的計測の場合、セッティング・計測等
に時間を要したり、対象物に直接接触するために対象物
を傷めるなどの問題があった。こで提案されたのが第４
図に示す距離計測装置である。第４図において、１は加
工用レーザ光、２は加工用レーザ光１を集束する加工用
レンズ、３は加工ヘッド、４は計測用レーザ光としての
ビームを放射する光源、５は光源４からの放射されるビ
ームを集束する投光レンズ、６は対象物W1表面上の放射
ビーム像を撮像する受光レンズ、７は放射ビーム像の結
像位置に応じ電気信号を発生する位置検出素子としての
PSD（Positio n Sensitive Detector）、8,9はPSD7から
出力される変位検出電流1a,1bを変位検出信号としての
変位検出電圧Va,Vbに変換するとともにプリアンプを兼
ねたI/V変換器、10はレーザ駆動電圧を入力しレーザ駆
動電流Idを出力するV/I変換器、10aはチョッパ、11,12
は変位検出電圧Va,Vbを増幅する増幅器、13,14は増幅器
8,9の出力を帯域濾波する帯域濾波器、15はアナログ信
号としての変位検出電圧Va,Vbをディジタル信号に変換
するA/D変換器、16はディジタル信号としてのレーザ駆
動信号をアナログ信号としてのレーザ駆動電圧Vdに変換
するD/A変換器、17は光源４の発光タイミングの設定、
対象物W1の変位ΔＨの算出などを行なう演算プロセッ
サ、SIはVa,Vbの切換スイッチである。
いた。しかし機械的計測の場合、セッティング・計測等
に時間を要したり、対象物に直接接触するために対象物
を傷めるなどの問題があった。こで提案されたのが第４
図に示す距離計測装置である。第４図において、１は加
工用レーザ光、２は加工用レーザ光１を集束する加工用
レンズ、３は加工ヘッド、４は計測用レーザ光としての
ビームを放射する光源、５は光源４からの放射されるビ
ームを集束する投光レンズ、６は対象物W1表面上の放射
ビーム像を撮像する受光レンズ、７は放射ビーム像の結
像位置に応じ電気信号を発生する位置検出素子としての
PSD（Positio n Sensitive Detector）、8,9はPSD7から
出力される変位検出電流1a,1bを変位検出信号としての
変位検出電圧Va,Vbに変換するとともにプリアンプを兼
ねたI/V変換器、10はレーザ駆動電圧を入力しレーザ駆
動電流Idを出力するV/I変換器、10aはチョッパ、11,12
は変位検出電圧Va,Vbを増幅する増幅器、13,14は増幅器
8,9の出力を帯域濾波する帯域濾波器、15はアナログ信
号としての変位検出電圧Va,Vbをディジタル信号に変換
するA/D変換器、16はディジタル信号としてのレーザ駆
動信号をアナログ信号としてのレーザ駆動電圧Vdに変換
するD/A変換器、17は光源４の発光タイミングの設定、
対象物W1の変位ΔＨの算出などを行なう演算プロセッ
サ、SIはVa,Vbの切換スイッチである。
このように構成された装置の動作について説明する。ま
ず光学系の動作について第１図を用いて説明する。光源
４から放射されたビームは、投光レンズ５により適当な
大きさの光スポットとなり対象物W1の表面に照射され
る。受光レンズ６はこの光スポットを撮像し、PSD7の受
光面に光スポットの像を結像する。PSD7は光スポット像
の結像位置に応じた電気信号を発生する。すなわち、PS
D7の２つの電極に生じる電流Ia,Ibの値により光スポッ
ト像の結像位置Ｐは Ｐ＝（Ia−Ib）／（Ia＋Ib） として得られる。上の式は、PSD7の出力が光スポット像
の位置と強度とに比例して出力を発生するため、光スポ
ット像の強度変化に相当する（Ia＋Ib）の項を導入して
光スポットの位置のみに比例する出力を得ている。
ず光学系の動作について第１図を用いて説明する。光源
４から放射されたビームは、投光レンズ５により適当な
大きさの光スポットとなり対象物W1の表面に照射され
る。受光レンズ６はこの光スポットを撮像し、PSD7の受
光面に光スポットの像を結像する。PSD7は光スポット像
の結像位置に応じた電気信号を発生する。すなわち、PS
D7の２つの電極に生じる電流Ia,Ibの値により光スポッ
ト像の結像位置Ｐは Ｐ＝（Ia−Ib）／（Ia＋Ib） として得られる。上の式は、PSD7の出力が光スポット像
の位置と強度とに比例して出力を発生するため、光スポ
ット像の強度変化に相当する（Ia＋Ib）の項を導入して
光スポットの位置のみに比例する出力を得ている。
次に電気系の動作について第３図を用いて説明する。第
３図（ａ）は光源４の点滅を示し、第３図（ｂ），
（ｃ）は変位検出電圧Va,Vbの波形を示す。
３図（ａ）は光源４の点滅を示し、第３図（ｂ），
（ｃ）は変位検出電圧Va,Vbの波形を示す。
まず対象物W1の表面が基準面にあるときの動作について
説明する。受光レンズ６に入力された光はPSD7にスポッ
ト状の光となって照射される。対象物W1の表面が基準面
にあるとき、この光の重心位置がPSD7の中心P1になるよ
うに設定されていると、変位検出電流Ia,Ibは互いに等
しくなり、変位検出電圧Va,Vbもまた互いに等しくな
る。変位検出電圧Va,Vbは、増幅器11,12および帯域濾波
器13,14で処理された後、アナログスイッチS1により時
分割され、A/D変換器15でディジタル信号に変換されて
演算プロセッサ17に入力される。高速演算プロセッサ17
はディジタル信号化された変位検出電圧Va,Vbにより変
位ΔＨを算出するが、この場合Va＝Vbであるので、変位
ΔＨ＝０となる。
説明する。受光レンズ６に入力された光はPSD7にスポッ
ト状の光となって照射される。対象物W1の表面が基準面
にあるとき、この光の重心位置がPSD7の中心P1になるよ
うに設定されていると、変位検出電流Ia,Ibは互いに等
しくなり、変位検出電圧Va,Vbもまた互いに等しくな
る。変位検出電圧Va,Vbは、増幅器11,12および帯域濾波
器13,14で処理された後、アナログスイッチS1により時
分割され、A/D変換器15でディジタル信号に変換されて
演算プロセッサ17に入力される。高速演算プロセッサ17
はディジタル信号化された変位検出電圧Va,Vbにより変
位ΔＨを算出するが、この場合Va＝Vbであるので、変位
ΔＨ＝０となる。
次に対象物表面がΔＨだけ下方に変位した場合の動作に
ついて説明する。この場合対象物W1表面で散乱された光
は受光レンズ６を通った後PSD7の中心P1からＸ離れた点
P2にスポット状になって入射される。この入射光により
変位検出電流Ia,Ibが出力されるが、変位検出電流Ia,Ib
は互いに違った値となる。ΔＨとＸは比例関係にあるの
で、Ｘを算出することによりΔＨを算出し出力すること
ができる。この出力信号に応じて図示しない駆動手段を
動作させて加工ヘッド３を降下させΔＨの変位を零にす
るようになっている。このようにして加工ヘッド３と対
象物W1の表面との間の距離は常に一定に保たれる。
ついて説明する。この場合対象物W1表面で散乱された光
は受光レンズ６を通った後PSD7の中心P1からＸ離れた点
P2にスポット状になって入射される。この入射光により
変位検出電流Ia,Ibが出力されるが、変位検出電流Ia,Ib
は互いに違った値となる。ΔＨとＸは比例関係にあるの
で、Ｘを算出することによりΔＨを算出し出力すること
ができる。この出力信号に応じて図示しない駆動手段を
動作させて加工ヘッド３を降下させΔＨの変位を零にす
るようになっている。このようにして加工ヘッド３と対
象物W1の表面との間の距離は常に一定に保たれる。
〔発明が解決しようとする問題点〕 このような動作をする装置においては、PSD7への入射光
として光源４から発する計測用レーザ光のほか背景光が
あり、変位計測に誤差を生じさせるという問題がある。
またまたスパイク状の背景光により帯域濾波器13,14の
出力信号が減衰振動を起こして同様に誤差を生じるとい
う問題がある。
として光源４から発する計測用レーザ光のほか背景光が
あり、変位計測に誤差を生じさせるという問題がある。
またまたスパイク状の背景光により帯域濾波器13,14の
出力信号が減衰振動を起こして同様に誤差を生じるとい
う問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、変位計測に背景光による誤差を
少なくした距離計測装置を提供することにある。
の目的とするところは、変位計測に背景光による誤差を
少なくした距離計測装置を提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、距離計測装
置において、背景光が所定の第１レベル以上になったと
き変位検出信号の検出を停止し、背景光が減衰するに十
分な一定時間後にその停止動作を解除するようにしたも
のである。
置において、背景光が所定の第１レベル以上になったと
き変位検出信号の検出を停止し、背景光が減衰するに十
分な一定時間後にその停止動作を解除するようにしたも
のである。
本発明においては、背景光の影響を受けないタイミング
で変位検出信号の検出がなされる。
で変位検出信号の検出がなされる。
第１図は本発明に係わる距離計測装置をレーザ加工機に
適用した一実施例を示す。第１図において、18は背景光
のレベルが所定の第１レベルを越えたとき信号を出力す
るコンパレータ、19はコンパレータ18から出力される信
号により時間計測を開始し一定時間制御信号を出力する
タイマ、20,21は制御信号によってゲートを閉じるアナ
ログスイッチであり、コンパレータ18,タイマ19,アナロ
グスイッチ20,21は停止手段を構成する。第１図におい
て第３図と同一部分又は相当部分には同一符号が付して
ある。
適用した一実施例を示す。第１図において、18は背景光
のレベルが所定の第１レベルを越えたとき信号を出力す
るコンパレータ、19はコンパレータ18から出力される信
号により時間計測を開始し一定時間制御信号を出力する
タイマ、20,21は制御信号によってゲートを閉じるアナ
ログスイッチであり、コンパレータ18,タイマ19,アナロ
グスイッチ20,21は停止手段を構成する。第１図におい
て第３図と同一部分又は相当部分には同一符号が付して
ある。
このように構成された装置の動作について第１図および
第３図を用いて説明する。加工用レーザ光１の照射によ
って対象物W1の表面から放射される背景光がPSD7に入射
され、PSD7から、第３図（ｄ）に示すような大きな振幅
から順次減衰していく背景光信号が出力されると、この
背景光信号はコンパレータ18に入力される。この背景光
信号は変位検出電圧Va,Vbを含んでいるが、変位検出電
圧Va,Vbを無視できるほど大きいので、第３図（ｄ）に
は変位検出電圧Va,Vbは図示されていない。コンパレー
タ18は、背景光信号が第３（ｄ）に示す第１レベルTH1
以上になったとき、タイマ駆動信号を出力する。このタ
イマ駆動信号の立ち上がりによりタイマ19は時間計測を
開始し、設定時間Ｔに達したらその計測を停止する。こ
の時間計測の開始から停止まの時間Ｔの間、タイマ19は
第３図（ｅ）に示すゲート閉信号を出力し、アナログス
イッチ20,21をゲート閉の状態にする。この場合、設定
時間Ｔは背景光が十分に減衰する時間に設定されてい
る。このように背景光が発生したとき、アナログスイッ
チ20,21のゲートを閉とし変位検出信号の検出を停止す
ることにより、背景光による対象物W1の変位計測誤差を
防止できる。また、タイマ19がゲート閉信号を出力する
時間Ｔを可変とすることにより、種々の背景に対応でき
る。
第３図を用いて説明する。加工用レーザ光１の照射によ
って対象物W1の表面から放射される背景光がPSD7に入射
され、PSD7から、第３図（ｄ）に示すような大きな振幅
から順次減衰していく背景光信号が出力されると、この
背景光信号はコンパレータ18に入力される。この背景光
信号は変位検出電圧Va,Vbを含んでいるが、変位検出電
圧Va,Vbを無視できるほど大きいので、第３図（ｄ）に
は変位検出電圧Va,Vbは図示されていない。コンパレー
タ18は、背景光信号が第３（ｄ）に示す第１レベルTH1
以上になったとき、タイマ駆動信号を出力する。このタ
イマ駆動信号の立ち上がりによりタイマ19は時間計測を
開始し、設定時間Ｔに達したらその計測を停止する。こ
の時間計測の開始から停止まの時間Ｔの間、タイマ19は
第３図（ｅ）に示すゲート閉信号を出力し、アナログス
イッチ20,21をゲート閉の状態にする。この場合、設定
時間Ｔは背景光が十分に減衰する時間に設定されてい
る。このように背景光が発生したとき、アナログスイッ
チ20,21のゲートを閉とし変位検出信号の検出を停止す
ることにより、背景光による対象物W1の変位計測誤差を
防止できる。また、タイマ19がゲート閉信号を出力する
時間Ｔを可変とすることにより、種々の背景に対応でき
る。
次に他の実施例を第２図に示す。第２図において、22は
背景光信号が所定の第１レベル以上になったときから第
１レベルより低い所定の第２レベル以下になるまでの間
ゲート閉信号を出力するコンパレータである。第２図に
おいて第１図と同一部分又は相当部分には同一符号が付
してある。コンパレータ22は、背景光信号が第３図
（ｄ）に示す第１レベルTH1以上になったときから第２
レベルTH2になるまでの時間Twの間ゲート閉信号を出力
する。このゲート閉信号によってアナログスイッチ20,2
1をゲート閉の状態にする。このように背景光が発生し
たとき、アナログスイッチ20,21のゲートを閉とし変位
検出信号の検出を停止することにより、背景光による対
象物の変位計測誤差を防止できる。
背景光信号が所定の第１レベル以上になったときから第
１レベルより低い所定の第２レベル以下になるまでの間
ゲート閉信号を出力するコンパレータである。第２図に
おいて第１図と同一部分又は相当部分には同一符号が付
してある。コンパレータ22は、背景光信号が第３図
（ｄ）に示す第１レベルTH1以上になったときから第２
レベルTH2になるまでの時間Twの間ゲート閉信号を出力
する。このゲート閉信号によってアナログスイッチ20,2
1をゲート閉の状態にする。このように背景光が発生し
たとき、アナログスイッチ20,21のゲートを閉とし変位
検出信号の検出を停止することにより、背景光による対
象物の変位計測誤差を防止できる。
以上説明したように本発明は、背景光が所定の第１レベ
ル以上になったとき変位検出信号の検出を停止し、背景
光が減衰するに十分な一定時間後にその停止動作を解除
するようにしたので、背景光の影響を受けないタイミン
グで変位検出信号の検出がなされるものとなり、背景光
により精度の低下した変位計測結果の出力を防止するこ
とができる効果がある。
ル以上になったとき変位検出信号の検出を停止し、背景
光が減衰するに十分な一定時間後にその停止動作を解除
するようにしたので、背景光の影響を受けないタイミン
グで変位検出信号の検出がなされるものとなり、背景光
により精度の低下した変位計測結果の出力を防止するこ
とができる効果がある。
第１図は本発明に係わる距離計測装置をレーザ加工機に
適用した一実施例を示すブロック系統図、第２図は他の
実施例を示すブロック系統図、第３図はこれらの波形
図、第４図は従来の距離計測装置とレーザ加工機に適用
した場合示すブロック系統図である。 １……加工用レーザ光、２……加工用レンズ、３……加
工ヘッド、４……光源、５……投光レンズ、６……受光
レンズ、７……PSD、8,9……I/V変換器、10……V/I変換
器、10a……チョッパ、11,12……増幅器、13,14……帯
域漏波器、15……A/D変換器、16……D/A変換器、17……
演算プロセッサ、18……コンパレータ、19……タイマ、
20,21……アナログスイッチ、S1……アナログスイッチ
適用した一実施例を示すブロック系統図、第２図は他の
実施例を示すブロック系統図、第３図はこれらの波形
図、第４図は従来の距離計測装置とレーザ加工機に適用
した場合示すブロック系統図である。 １……加工用レーザ光、２……加工用レンズ、３……加
工ヘッド、４……光源、５……投光レンズ、６……受光
レンズ、７……PSD、8,9……I/V変換器、10……V/I変換
器、10a……チョッパ、11,12……増幅器、13,14……帯
域漏波器、15……A/D変換器、16……D/A変換器、17……
演算プロセッサ、18……コンパレータ、19……タイマ、
20,21……アナログスイッチ、S1……アナログスイッチ
フロントページの続き (72)発明者 中尾 英彦 長崎県長崎市旭町８番23号 大洋ビル 菱 電エンジニアリング株式会社長崎事業所内 (72)発明者 ▲高▼嶋 和夫 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社応用機器研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−137805（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】計測用レーザ光のスポットを対象物に照射
し、戻ってくる散乱光の重心位置を位置検出素子上に求
めることにより対象物の基準面からの変位を算出する距
離計測装置において、 背景光が所定の第１レベル以上になったとき変位検出信
号の検出を停止し、前記背景光が減衰するに十分な一定
時間後にその停止動作を解除する停止手段を 備えたことを特徴とする距離計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59227227A JPH06100459B2 (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 距離計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59227227A JPH06100459B2 (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 距離計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61105417A JPS61105417A (ja) | 1986-05-23 |
| JPH06100459B2 true JPH06100459B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=16857492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59227227A Expired - Lifetime JPH06100459B2 (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 距離計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06100459B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0626805Y2 (ja) * | 1986-12-15 | 1994-07-20 | 株式会社精工舎 | 測距装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5537127B2 (ja) * | 1974-05-23 | 1980-09-26 | ||
| JPS56142125U (ja) * | 1980-03-25 | 1981-10-27 | ||
| JPS59137805A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 倣いのための光学式距離計 |
-
1984
- 1984-10-29 JP JP59227227A patent/JPH06100459B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61105417A (ja) | 1986-05-23 |
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