JPH0629703B2 - 変形の測定方法 - Google Patents
変形の測定方法Info
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- JPH0629703B2 JPH0629703B2 JP15429888A JP15429888A JPH0629703B2 JP H0629703 B2 JPH0629703 B2 JP H0629703B2 JP 15429888 A JP15429888 A JP 15429888A JP 15429888 A JP15429888 A JP 15429888A JP H0629703 B2 JPH0629703 B2 JP H0629703B2
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Description
本発明は、変形の測定方法に係り、特に、変形前後の物
体表面の一部をレーザビームで照射してスペツクル模様
を現出し、該変形前後のスペツクル模様をそれぞれ光電
変換して得られる信号間の相互相関関数を求め、該相互
相関関数の極値の位置として求められるスペツクル模様
の移動量から物体の変形量を決定する変形の測定方法の
改良に関するものである。
体表面の一部をレーザビームで照射してスペツクル模様
を現出し、該変形前後のスペツクル模様をそれぞれ光電
変換して得られる信号間の相互相関関数を求め、該相互
相関関数の極値の位置として求められるスペツクル模様
の移動量から物体の変形量を決定する変形の測定方法の
改良に関するものである。
レーザビームを粗面に当てた時、拡散光の干渉によつて
生ずるスペツクル模様は、表面に変位や変形が起きる
と、徐々に変形しながら移動する。そこで、スペツクル
模様を光電的に走査し、得られる信号の相関ピーク位置
からスペツクル移動を求め、このスペツクル移動と表面
の変位や変形との関係を利用して、物体の並進、回転、
歪み等による微小な変形を測定する、いわゆるスペツク
ル相関法が提案されている（特公昭５９−５２９６３、
レーザー科学研究No.６（１９８４）pp１５２〜１５
４、最新精密計測技術（昭和６２年７月１日）pp２４１
〜２４４）。 このスペツクル相関法で、最も実用に近いのは、第８図
に示す如く、一次元イメージセンサ１５とマイクロコン
ピユータ１６を用いたものであり、これによつて、１μ
ｍ以上の平行移動と１０-5rad程度の回転が測定されて
いる。 この装置においては、物体１０上の測定点を、レーザ源
１２で発生した、直径１m程度のレーザビーム１３で、
必要に応じて拡大レンズ１４を介して照射し、その拡散
反射光の中に一次元イメージセンサ１５を配置してお
く。その際、ビーム径ｗとセンサ距離Ｌｏを調節して、
およそλLo/w（λはレーザビームの波長）で与えられる
センサ１５上でのスペツクルの平均径を、そのピツチ
（１０〜２０μｍ）より大きくとつておく。又、一次元
イメージセンサ１５の軸は、光学系と物体変位の種類
（平行移動、回転、歪みの方向）で決まるスペツクル移
動の方向に合致させておく。 一次元イメージセンサ１５の出力をＡ／Ｄ変換してマイ
クロコンピユータ１６に入れ、相関器１８で物体の変形
前後の出力の間の相互相関関数を計算すると、そのピー
ク位置としてスペツクル移動がほぼ実時間で求められ
る。この際、相関関数の計算時間を短縮するために、一
次元イメージセンサ１５の出力信号をその平均値に関し
て２値化し、いわゆる特性相関を計算することも提案さ
れている。スペツクルのコントラストが高いので、こう
して得られるピーク位置は通常の相関関数のそれと常に
一致する。従つて、相互相関関数の極値の位置からスペ
ツクル移動を検出することができる。 前記相互相関関数を求めるに際して、従来のスペツクル
相関法では、物体の変形前のスペツクル模様を基準デー
タとして固定し、物体の変形が持続中のスペツクル模様
を比較データとして相互相関関数を求めるか、又は、物
体の変形が持続中のスペツクル模様を比較データとし、
この比較データの１つ前の走査で得られたデータを基準
データとして、基準データを毎回更新して相互相関関数
を求めていた。 しかしながら、前者のように基準データを固定してしま
うと、物体の変形に伴つてスペツクル模様も変化し、得
られる相互相関関数の極値が周囲の無関係のピークより
低下してしまい、正しい極値の位置が得られなくなるた
め、測定範囲が限定されるという問題点を有していた。 一方、後者のように基準データを毎回更新する方法で
は、前回と今回の２つの走査時間の間に一次元イメージ
センサ１５のピツチ間隔の半分以下の変位が生じたとき
には、基準データと比較データが同一となるため、極値
の位置は移動しない。従つて、物体の変位が無視され
る。この誤差は、毎回の走査で繰返されるため、２つの
走査時間内における変位がイメージセンサのピツチ間隔
の半分以下であるような低速の変位は検出できないとい
う問題点を有していた。
生ずるスペツクル模様は、表面に変位や変形が起きる
と、徐々に変形しながら移動する。そこで、スペツクル
模様を光電的に走査し、得られる信号の相関ピーク位置
からスペツクル移動を求め、このスペツクル移動と表面
の変位や変形との関係を利用して、物体の並進、回転、
歪み等による微小な変形を測定する、いわゆるスペツク
ル相関法が提案されている（特公昭５９−５２９６３、
レーザー科学研究No.６（１９８４）pp１５２〜１５
４、最新精密計測技術（昭和６２年７月１日）pp２４１
〜２４４）。 このスペツクル相関法で、最も実用に近いのは、第８図
に示す如く、一次元イメージセンサ１５とマイクロコン
ピユータ１６を用いたものであり、これによつて、１μ
ｍ以上の平行移動と１０-5rad程度の回転が測定されて
いる。 この装置においては、物体１０上の測定点を、レーザ源
１２で発生した、直径１m程度のレーザビーム１３で、
必要に応じて拡大レンズ１４を介して照射し、その拡散
反射光の中に一次元イメージセンサ１５を配置してお
く。その際、ビーム径ｗとセンサ距離Ｌｏを調節して、
およそλLo/w（λはレーザビームの波長）で与えられる
センサ１５上でのスペツクルの平均径を、そのピツチ
（１０〜２０μｍ）より大きくとつておく。又、一次元
イメージセンサ１５の軸は、光学系と物体変位の種類
（平行移動、回転、歪みの方向）で決まるスペツクル移
動の方向に合致させておく。 一次元イメージセンサ１５の出力をＡ／Ｄ変換してマイ
クロコンピユータ１６に入れ、相関器１８で物体の変形
前後の出力の間の相互相関関数を計算すると、そのピー
ク位置としてスペツクル移動がほぼ実時間で求められ
る。この際、相関関数の計算時間を短縮するために、一
次元イメージセンサ１５の出力信号をその平均値に関し
て２値化し、いわゆる特性相関を計算することも提案さ
れている。スペツクルのコントラストが高いので、こう
して得られるピーク位置は通常の相関関数のそれと常に
一致する。従つて、相互相関関数の極値の位置からスペ
ツクル移動を検出することができる。 前記相互相関関数を求めるに際して、従来のスペツクル
相関法では、物体の変形前のスペツクル模様を基準デー
タとして固定し、物体の変形が持続中のスペツクル模様
を比較データとして相互相関関数を求めるか、又は、物
体の変形が持続中のスペツクル模様を比較データとし、
この比較データの１つ前の走査で得られたデータを基準
データとして、基準データを毎回更新して相互相関関数
を求めていた。 しかしながら、前者のように基準データを固定してしま
うと、物体の変形に伴つてスペツクル模様も変化し、得
られる相互相関関数の極値が周囲の無関係のピークより
低下してしまい、正しい極値の位置が得られなくなるた
め、測定範囲が限定されるという問題点を有していた。 一方、後者のように基準データを毎回更新する方法で
は、前回と今回の２つの走査時間の間に一次元イメージ
センサ１５のピツチ間隔の半分以下の変位が生じたとき
には、基準データと比較データが同一となるため、極値
の位置は移動しない。従つて、物体の変位が無視され
る。この誤差は、毎回の走査で繰返されるため、２つの
走査時間内における変位がイメージセンサのピツチ間隔
の半分以下であるような低速の変位は検出できないとい
う問題点を有していた。
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、変位測定の範囲を誤差を生じることなく拡大し
て、測定精度を向上することが可能な変形の測定方法を
提供することを目的とする。
ので、変位測定の範囲を誤差を生じることなく拡大し
て、測定精度を向上することが可能な変形の測定方法を
提供することを目的とする。
本発明は、変形前後の物体表面の一部をレーザビームで
照射してスペツクル模様を現出し、該変形前後のスペツ
クル模様をそれぞれ光電変換して得られる信号間の相互
相関関数を求め、該相互相関関数の極値の位置として求
められるスペツクル模様の移動量から物体の変形量を決
定する変形の測定方法において、第１図にその要旨を示
す如く、前記相互相関関数の極値が予め設定された値よ
り低下するか、又は、前記極値の位置の移動が予め設定
された範囲より逸脱した時に、相互相関の基準パターン
を更新することによつて、前記目的を達成したものであ
る。
照射してスペツクル模様を現出し、該変形前後のスペツ
クル模様をそれぞれ光電変換して得られる信号間の相互
相関関数を求め、該相互相関関数の極値の位置として求
められるスペツクル模様の移動量から物体の変形量を決
定する変形の測定方法において、第１図にその要旨を示
す如く、前記相互相関関数の極値が予め設定された値よ
り低下するか、又は、前記極値の位置の移動が予め設定
された範囲より逸脱した時に、相互相関の基準パターン
を更新することによつて、前記目的を達成したものであ
る。
第２図に示す如く、物体１０の測定領域Ｏを、レーザ源
１２からのレーザビーム１３で必要に応じて拡大レンズ
１４を介して照射し、得られるスペツクル模様を観察面
３０で観察する場合を考える。 ここで、物体面上の座標軸をｘ、ｙ、ｚ、レーザビーム
１３の発散点の距離ＯＳ＝Ｌｓ、発散点の方向をlsx、l
sy、lsz、物体面と観察面３０の距離をＬｏ、観察点Ｐ
の方向をｌｘ、ｌｙ、ｌｚ、レーザビーム１３で照射し
た領域における物体１０の並進、回転、歪みの成分をそ
れぞれ（ax、ay、az）、（Ωｘ、Ωｙ、Ωｚ）、（εx
x、εyx、εyy）とする。 この条件下で、物体１０が変形を受ける前後における観
察点Ｐでのスペツクル模様の強度分布Ｉ1（ｘ、ｙ）と
Ｉ2（ｘ、ｙ）の間の相互相関関数Ｃ（、）を計算
する。 Ｃ（、）＝＜Ｉ1（ｘ、ｙ） ×Ｉ2（ｘ＋ｙ＋）＞…（１） ここで、＜＞は集合平均を意味する。 この（１）式を計算すると、Ｃ（、）が、＝Ａ
ｘ、＝Ａｙで最大値をとることがわかる。ここでＡ
ｘ、Ａｙは、次式で与えられ、物理的には物体変形によ
るスペツクル模様の移動量に相当する。 Ａｘ＝−ax［（Ｌｏ／Ｌｓ）（ｌsx2−１）＋ｌｘ2
−１］ −ay［（Ｌｏ／Ｌｓ）lsxlsy＋ｌｘｌｙ］ −az［（Ｌｏ／Ｌｓ）lsxlsz＋ｌｘｌｚ］ −Ｌｏ［Ωｚ（lsy＋ｌｙ） −Ωｙ（1sz＋１ｚ）＋εxx(1sx＋１ｘ）＋εxy(lsy＋
ｌｙ）］……（２） Ａｙ＝−ax［（（Ｌｏ／Ｌｓ）（lsylsx＋ｌｙｌｘ］ −ay［（Ｌｏ／Ｌｓ）（lsy2−１）＋ｌｙ2
−１］ −az［（Ｌｏ／Ｌｓ）lsylsz＋ｌｘｌｚ］ −Ｌｏ［−Ωｚ（lsx＋ｌｘ） −Ωｘ（lsz＋ｌｚ）＋εyy(lsy＋ｌｙ） ＋εxy(lsx＋ｌｘ）］……（３） 従つて、前記観察面３０に一次元イメージセンサを配置
してスペツクルの移動量Ａｘ、Ａｙを観測すれば、該一
次元イメージセンサの出力波形は、物体変位前後で第３
図（Ａ）に示す如く変化し、その自己相関波形は、第３
図（Ｂ）に示す如くとなり、相互相関波形は第３図
（Ｃ）に示す如くとなる。 このような装置を用いて物体の変形を測定するに際し
て、相互相関関数を求める際に、本発明においては、従
来技術のように、基準データを固定してしまつたり、あ
るいは、基準データを毎回更新するのではなく、相互相
関関数の極値が設定値より低下するか、又は、極値の位
置の移動が設定範囲より逸脱した時に、基準パターンを
更新するようにしている。従つて、物体の変形に伴うス
ペツクル模様の移動が大きい場合には、基準データが更
新されるので、測定範囲が限定されることはない。逆
に、物体の変形が小さく、極値の位置の移動が設定範囲
内にある場合には、基準パターンが固定されるので、基
準データを毎回更新する場合に比べて、低速の変位も検
出できる。従つて、変位測定の範囲を誤差なく拡大し
て、測定精度を向上することができる。
１２からのレーザビーム１３で必要に応じて拡大レンズ
１４を介して照射し、得られるスペツクル模様を観察面
３０で観察する場合を考える。 ここで、物体面上の座標軸をｘ、ｙ、ｚ、レーザビーム
１３の発散点の距離ＯＳ＝Ｌｓ、発散点の方向をlsx、l
sy、lsz、物体面と観察面３０の距離をＬｏ、観察点Ｐ
の方向をｌｘ、ｌｙ、ｌｚ、レーザビーム１３で照射し
た領域における物体１０の並進、回転、歪みの成分をそ
れぞれ（ax、ay、az）、（Ωｘ、Ωｙ、Ωｚ）、（εx
x、εyx、εyy）とする。 この条件下で、物体１０が変形を受ける前後における観
察点Ｐでのスペツクル模様の強度分布Ｉ1（ｘ、ｙ）と
Ｉ2（ｘ、ｙ）の間の相互相関関数Ｃ（、）を計算
する。 Ｃ（、）＝＜Ｉ1（ｘ、ｙ） ×Ｉ2（ｘ＋ｙ＋）＞…（１） ここで、＜＞は集合平均を意味する。 この（１）式を計算すると、Ｃ（、）が、＝Ａ
ｘ、＝Ａｙで最大値をとることがわかる。ここでＡ
ｘ、Ａｙは、次式で与えられ、物理的には物体変形によ
るスペツクル模様の移動量に相当する。 Ａｘ＝−ax［（Ｌｏ／Ｌｓ）（ｌsx2−１）＋ｌｘ2
−１］ −ay［（Ｌｏ／Ｌｓ）lsxlsy＋ｌｘｌｙ］ −az［（Ｌｏ／Ｌｓ）lsxlsz＋ｌｘｌｚ］ −Ｌｏ［Ωｚ（lsy＋ｌｙ） −Ωｙ（1sz＋１ｚ）＋εxx(1sx＋１ｘ）＋εxy(lsy＋
ｌｙ）］……（２） Ａｙ＝−ax［（（Ｌｏ／Ｌｓ）（lsylsx＋ｌｙｌｘ］ −ay［（Ｌｏ／Ｌｓ）（lsy2−１）＋ｌｙ2
−１］ −az［（Ｌｏ／Ｌｓ）lsylsz＋ｌｘｌｚ］ −Ｌｏ［−Ωｚ（lsx＋ｌｘ） −Ωｘ（lsz＋ｌｚ）＋εyy(lsy＋ｌｙ） ＋εxy(lsx＋ｌｘ）］……（３） 従つて、前記観察面３０に一次元イメージセンサを配置
してスペツクルの移動量Ａｘ、Ａｙを観測すれば、該一
次元イメージセンサの出力波形は、物体変位前後で第３
図（Ａ）に示す如く変化し、その自己相関波形は、第３
図（Ｂ）に示す如くとなり、相互相関波形は第３図
（Ｃ）に示す如くとなる。 このような装置を用いて物体の変形を測定するに際し
て、相互相関関数を求める際に、本発明においては、従
来技術のように、基準データを固定してしまつたり、あ
るいは、基準データを毎回更新するのではなく、相互相
関関数の極値が設定値より低下するか、又は、極値の位
置の移動が設定範囲より逸脱した時に、基準パターンを
更新するようにしている。従つて、物体の変形に伴うス
ペツクル模様の移動が大きい場合には、基準データが更
新されるので、測定範囲が限定されることはない。逆
に、物体の変形が小さく、極値の位置の移動が設定範囲
内にある場合には、基準パターンが固定されるので、基
準データを毎回更新する場合に比べて、低速の変位も検
出できる。従つて、変位測定の範囲を誤差なく拡大し
て、測定精度を向上することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 本実施例は、第４図に示す如く、物体１０の表面にレー
ザビーム１３を照射してスペツクル模様を発生させるレ
ーザ源１２を備えている。このレーザ源１２によつて発
生されたスペツクル模様を光電変換するための受光素子
としては、第５図に示すような、例えば短辺が１３μ
ｍ、長辺が２．５mm、配設ピツチが２５μｍの短冊型の
受光素子（・・・２２n-1、２２ｎ、２２n+1・・・）を
有する受光素子列２０、２４が、列をなす角度を変えて
２組配設されている。 該２組の受光素子列２０、２４で、それぞれ光電変換さ
れたスペツクル模様は、それぞれ本発明に係る相関器４
０、４２に入力され、スペツクル模様の移動の前後の相
互相関関数の極値の位置の変化が検出される。 該相関器４０及び４２は、第６図に示す如く、前記受光
素子列２０（相関器４０）又は２４（相関器４２）より
得られるスペツクル模様の２値化された電気信号入力Ａ
の１フレーム前のデータを一時的に保持するためのメモ
リ４０Ａと、該メモリ４０Ａから出力される基準パター
データＢと前記受光素子列２０又は２４から入力される
比較データＣが入力され、この基準パターンデータＢと
比較データＣの相関値Ｄを出力する相関用ＩＣ（例えば
ＴＲＷ社のＴＤＣ１０２３）４０Ｂと、基準パターンデ
ータＢを更新するためのゲート４０Ｃと、各シフトクロ
ツクＣＬ毎の相関値Ｄのうち、極値Ｅとそのタイミング
出力Ｆを出力する最大値検出回路４０Ｄと、最大値のタ
イミング出力ＦとシフトクロツクＣＬが入力され、極値
の位置Ｇを出力するカウンタ４０Ｅと、前記最大値検出
回路４０Ｄから出力される極値Ｅとその閾値を比較し、
極値Ｅが閾値未満である場合に基準パターン交替信号Ｈ
を出力する比較回路４０Ｆと、前記カウンタ４０Ｅから
出力される極値の位置Ｇとその最大範囲の閾値を比較
し、極値の位置が最大範囲を超えている場合に基準パタ
ーン交替信号Ｉを出力する比較回路４０Ｇと、同じく極
値の位置Ｇとその最小範囲の閾値を比較し、極値の位置
Ｇが最小範囲未満である場合に基準パターン交替信号Ｊ
を出力する比較回路４０Ｈと、前記基準パターン交替信
号Ｈ、Ｉ、Ｊの論理和を前記ゲート４０Ｃ及び後出ＦＩ
ＦＯメモリ４０Ｊに出力するＯＲゲート４０Ｉと、前記
カウンタ４０Ｅ出力の極値の位置Ｇと基準パターン交替
信号Ｈ＋Ｉ＋Ｊを一時的に格納して、ＣＰＵバス４０Ｋ
に出力するＦＩＦＯ（フアーストインフアーストアウ
ト）メモリ４０Ｊとから構成されている。 以上の構成により、極値の値Ｅがある閾値より低下する
か、極値の位置Ｇが設定範囲より逸脱した場合に、基準
パターン更新が自動的に行われる。 前記相関器４０、４２で検出された極値の位置の変化は
コンピユータ４４に入力され、データ処理を行つて、ス
ペツクル模様の移動量から検出すべき変形量を算出す
る。 コンピユータ４４は、ステツピングモータコントローラ
４６に指令を与えて、物体１０が載置されているリニア
ステージ４８をｘ軸方向に移動させ、スペツクル模様を
ｘ軸方向に移動させると共に、タイミング回路５０を介
して、前記相関器４０、４２に必要なタイミング信号を
入力する。 第７図に、リニアステージ４８をｘ軸方向に６mm移動し
た場合の、極値Ｅに対する閾値を１００％、９０％、８
０％、７０％、６０％以上とした測定例を比較して示
す。１００％の測定例は、毎回基準パターンが更新さ
れ、１つ前のフレームを基準パターンとしている従来例
に等しく、一方、６０％の測定例は、閾値が低いため基
準パターンの更新が発生せず、基準パターンを固定した
従来例とほぼ同様である。 これに対して、基準パターンを本発明により設定値７０
％〜９０％として更新した場合には、リニアステージ４
８の実際の移動量に対して、スペツクル模様の移動量か
ら求めたリニアステージ移動量（測定値）もほぼ対応し
ていることが明らかである。 本実施例においては、受光素子列２０、２４の各素子を
短冊型とすると共に、受光素子列を２組設けているの
で、スペツクル模様の移動の向きと受光素子列の向きを
一致させる必要がなく、又、各方向の成分をそれぞれ測
定することができる。なお、受光素子の形状や受光素子
列の組数は前記実施例に限定されず、例えば所定のｘ軸
方向の移動成分のみを抽出すればよい時には、受光素子
列を１組のみとしてもよい。又、受光素子列を３組以上
設けて、更に高精度の測定を行うことも可能である。
る。 本実施例は、第４図に示す如く、物体１０の表面にレー
ザビーム１３を照射してスペツクル模様を発生させるレ
ーザ源１２を備えている。このレーザ源１２によつて発
生されたスペツクル模様を光電変換するための受光素子
としては、第５図に示すような、例えば短辺が１３μ
ｍ、長辺が２．５mm、配設ピツチが２５μｍの短冊型の
受光素子（・・・２２n-1、２２ｎ、２２n+1・・・）を
有する受光素子列２０、２４が、列をなす角度を変えて
２組配設されている。 該２組の受光素子列２０、２４で、それぞれ光電変換さ
れたスペツクル模様は、それぞれ本発明に係る相関器４
０、４２に入力され、スペツクル模様の移動の前後の相
互相関関数の極値の位置の変化が検出される。 該相関器４０及び４２は、第６図に示す如く、前記受光
素子列２０（相関器４０）又は２４（相関器４２）より
得られるスペツクル模様の２値化された電気信号入力Ａ
の１フレーム前のデータを一時的に保持するためのメモ
リ４０Ａと、該メモリ４０Ａから出力される基準パター
データＢと前記受光素子列２０又は２４から入力される
比較データＣが入力され、この基準パターンデータＢと
比較データＣの相関値Ｄを出力する相関用ＩＣ（例えば
ＴＲＷ社のＴＤＣ１０２３）４０Ｂと、基準パターンデ
ータＢを更新するためのゲート４０Ｃと、各シフトクロ
ツクＣＬ毎の相関値Ｄのうち、極値Ｅとそのタイミング
出力Ｆを出力する最大値検出回路４０Ｄと、最大値のタ
イミング出力ＦとシフトクロツクＣＬが入力され、極値
の位置Ｇを出力するカウンタ４０Ｅと、前記最大値検出
回路４０Ｄから出力される極値Ｅとその閾値を比較し、
極値Ｅが閾値未満である場合に基準パターン交替信号Ｈ
を出力する比較回路４０Ｆと、前記カウンタ４０Ｅから
出力される極値の位置Ｇとその最大範囲の閾値を比較
し、極値の位置が最大範囲を超えている場合に基準パタ
ーン交替信号Ｉを出力する比較回路４０Ｇと、同じく極
値の位置Ｇとその最小範囲の閾値を比較し、極値の位置
Ｇが最小範囲未満である場合に基準パターン交替信号Ｊ
を出力する比較回路４０Ｈと、前記基準パターン交替信
号Ｈ、Ｉ、Ｊの論理和を前記ゲート４０Ｃ及び後出ＦＩ
ＦＯメモリ４０Ｊに出力するＯＲゲート４０Ｉと、前記
カウンタ４０Ｅ出力の極値の位置Ｇと基準パターン交替
信号Ｈ＋Ｉ＋Ｊを一時的に格納して、ＣＰＵバス４０Ｋ
に出力するＦＩＦＯ（フアーストインフアーストアウ
ト）メモリ４０Ｊとから構成されている。 以上の構成により、極値の値Ｅがある閾値より低下する
か、極値の位置Ｇが設定範囲より逸脱した場合に、基準
パターン更新が自動的に行われる。 前記相関器４０、４２で検出された極値の位置の変化は
コンピユータ４４に入力され、データ処理を行つて、ス
ペツクル模様の移動量から検出すべき変形量を算出す
る。 コンピユータ４４は、ステツピングモータコントローラ
４６に指令を与えて、物体１０が載置されているリニア
ステージ４８をｘ軸方向に移動させ、スペツクル模様を
ｘ軸方向に移動させると共に、タイミング回路５０を介
して、前記相関器４０、４２に必要なタイミング信号を
入力する。 第７図に、リニアステージ４８をｘ軸方向に６mm移動し
た場合の、極値Ｅに対する閾値を１００％、９０％、８
０％、７０％、６０％以上とした測定例を比較して示
す。１００％の測定例は、毎回基準パターンが更新さ
れ、１つ前のフレームを基準パターンとしている従来例
に等しく、一方、６０％の測定例は、閾値が低いため基
準パターンの更新が発生せず、基準パターンを固定した
従来例とほぼ同様である。 これに対して、基準パターンを本発明により設定値７０
％〜９０％として更新した場合には、リニアステージ４
８の実際の移動量に対して、スペツクル模様の移動量か
ら求めたリニアステージ移動量（測定値）もほぼ対応し
ていることが明らかである。 本実施例においては、受光素子列２０、２４の各素子を
短冊型とすると共に、受光素子列を２組設けているの
で、スペツクル模様の移動の向きと受光素子列の向きを
一致させる必要がなく、又、各方向の成分をそれぞれ測
定することができる。なお、受光素子の形状や受光素子
列の組数は前記実施例に限定されず、例えば所定のｘ軸
方向の移動成分のみを抽出すればよい時には、受光素子
列を１組のみとしてもよい。又、受光素子列を３組以上
設けて、更に高精度の測定を行うことも可能である。
第１図は、本発明に係る変形の測定方法の要旨を示す流
れ図、第２図は、スペツクル測定法の測定原理を示す斜
視図、第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、同じく一次元
イメージセンサの出力波形、自己相関波形、相互相関波
形をそれぞれ示す線図、第４図は、本発明に係る変形の
測定方法を実施するための測定装置の構成を示す、一部
ブロツク線図を含む斜視図、第５図は、前記実施例にお
ける受光素子列を示す正面図、第６図は、同じく相関器
の構成を示すブロツク線図、第７図は、前記実施例にお
ける極値の閾値を変えた場合のリニアステージ移動量と
測定値の関係を示す線図、第８図は、従来のスペツクル
相関法の測定原理を示す斜視図である。 １０……物体、 １２……レーザ源、 １３……レーザビーム、 ２０、２４……受光素子列、 ４０、４２……相関器、 ４０Ａ……メモリ、 ４０Ｂ……相関用ＩＣ、 ４０Ｃ……ゲート、 ４０Ｄ……最大値検出回路、 ４０Ｅ……カウンタ、 ４０Ｆ、４０Ｇ、４０Ｈ……比較回路、 Ｂ……基準パターンデータ、 Ｃ……比較データ、 Ｄ……相関値、 ４４……コンピユータ、 ４８……リニアステージ、 ５０……タイミング回路。
れ図、第２図は、スペツクル測定法の測定原理を示す斜
視図、第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、同じく一次元
イメージセンサの出力波形、自己相関波形、相互相関波
形をそれぞれ示す線図、第４図は、本発明に係る変形の
測定方法を実施するための測定装置の構成を示す、一部
ブロツク線図を含む斜視図、第５図は、前記実施例にお
ける受光素子列を示す正面図、第６図は、同じく相関器
の構成を示すブロツク線図、第７図は、前記実施例にお
ける極値の閾値を変えた場合のリニアステージ移動量と
測定値の関係を示す線図、第８図は、従来のスペツクル
相関法の測定原理を示す斜視図である。 １０……物体、 １２……レーザ源、 １３……レーザビーム、 ２０、２４……受光素子列、 ４０、４２……相関器、 ４０Ａ……メモリ、 ４０Ｂ……相関用ＩＣ、 ４０Ｃ……ゲート、 ４０Ｄ……最大値検出回路、 ４０Ｅ……カウンタ、 ４０Ｆ、４０Ｇ、４０Ｈ……比較回路、 Ｂ……基準パターンデータ、 Ｃ……比較データ、 Ｄ……相関値、 ４４……コンピユータ、 ４８……リニアステージ、 ５０……タイミング回路。
Claims (1)
- 【請求項１】変形前後の物体表面の一部をレーザビーム
で照射してスペツクル模様を現出し、該変形前後のスペ
ツクル模様をそれぞれ光電変換して得られる信号間の相
互相関関数を求め、該相互相関関数の極値の位置として
求められるスペツクル模様の移動量から物体の変形量を
決定する変形の測定方法において、 前記相互相関関数の極値が予め設定された値より低下す
るか、又は、前記極値の位置の移動が予め設定された範
囲より逸脱した時に、相互相関の基準パターンを更新す
ることを特徴とする変形の測定方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15429888A JPH0629703B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 変形の測定方法 |
| US07/367,659 US4967093A (en) | 1988-06-22 | 1989-06-19 | Deformation measuring method and device using cross-correlation function between speckle patterns with reference data renewal |
| DE8989111389T DE68904993T2 (de) | 1988-06-22 | 1989-06-22 | Deformationsmessverfahren und vorrichtung, die die kreuzkorrelationsfunktion zwischen speckle-bildern benuetzt. |
| EP89111389A EP0347912B1 (en) | 1988-06-22 | 1989-06-22 | Deformation measuring method and device using cross-correlation function between speckle patterns |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15429888A JPH0629703B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 変形の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01320412A JPH01320412A (ja) | 1989-12-26 |
| JPH0629703B2 true JPH0629703B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=15581075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15429888A Expired - Fee Related JPH0629703B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 変形の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629703B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03274402A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-05 | Rikagaku Kenkyusho | ２軸レーザースペックル歪計 |
| US7295324B2 (en) * | 2004-07-13 | 2007-11-13 | Mitutoyo Corporation | System and method for improving accuracy in a speckle-based image correlation displacement sensor |
-
1988
- 1988-06-22 JP JP15429888A patent/JPH0629703B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01320412A (ja) | 1989-12-26 |
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