JPS61118606A - Optical dimension measuring machine - Google Patents
Optical dimension measuring machineInfo
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- JPS61118606A JPS61118606A JP24153484A JP24153484A JPS61118606A JP S61118606 A JPS61118606 A JP S61118606A JP 24153484 A JP24153484 A JP 24153484A JP 24153484 A JP24153484 A JP 24153484A JP S61118606 A JPS61118606 A JP S61118606A
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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Abstract
Description
この発明は、物体の寸法、変位量等を測定するための光
学式寸法測定機に係り、特に、測定対象物に、直接走査
光線を照射し、これにより生じる透過光又は反射光、あ
るいはこれら透過光又は反射光による測定対象物の投影
像を、光電センサに受光させて電気信号を取り出し、こ
の信号に基づき該測定物の寸法測定等を行うための光学
式寸法測定機の改良に関覆る。The present invention relates to an optical dimension measuring machine for measuring the dimensions, displacement, etc. of an object, and particularly relates to an optical dimension measuring machine that directly irradiates the object to be measured with a scanning light beam and generates transmitted or reflected light, or This article relates to an improvement of an optical dimension measuring machine for making a photoelectric sensor receive a projected image of an object to be measured by light or reflected light, extracting an electrical signal, and measuring the dimensions of the object based on this signal.
従来この種光学式寸法測定機器、例えば、投影機は、載
物台上の測定対象物を平行な光線により照射して、その
透過光又は反射光に基づきスクリーン上に該測定対象物
の投影像を結像させ、この結像から測定対象物の寸法形
状等を測定するものであるが、スクリーンに投影された
測定対象物の像のエツジ(端部)は一般的にいわゆるに
じみがあり、従って、載物台上の測定対象物を移動させ
、そのスクリーン上の結像とヘアラインとの一致から測
定値を正確に読み込むことは困難である。
かかる問題点を解消するために、従来は、結像のエツジ
と光電センサを相対移動させることにより、光電センサ
の受光面に投影された像の明部と暗部との面積の割合の
変化から光電センサから出力するSカーブ状のアナログ
信号の大きさの変化を、参照電圧と比較して、投影画像
の端部を検出づるものがある。
即ち、測定対象物像に対して相対移動可能とされた、該
測定対象物の像を光学的に捉えて、そのエツジ部でSカ
ーブ状のアナログ信号を発生ずる光電センサと、該光電
センサ出力のアナログ信号と予め設定された基準信号と
の交点を検出して、測定対象物像のエツジ信号を出力す
るエツジ検出回路と、前記測定対象物と光電センサの相
対移動変位量を検出する変位検出装置とを有し、前記エ
ツジ信号が発生する間の測定対象物と光電センサの相対
移動変位量から測定対象物の寸法を測定するようにした
ものがある。
ここで、前記エツジ検出回路においては、周辺機器等か
ら発生ずるノイズの影響を避けるために、光電センサ出
力のアナログ信号と予め設定された基準信号との交点を
検出するためのクロスポイント検出回路以前にフィルタ
を挿入し、基準信号近傍で発生するノイズによって交点
の特定ができなくなることを防止している。
しかしながら、このようにフィルタを設けると、光電セ
ンサの位置に対して検出信号が時間遅れを生じ、例えば
、測定対象物が20u/5(20μIl/μS)で移動
した場合に、数μsの時間遅れが生じ、到底1μI精度
の測定は不可能となる。
更に、近年、この種光学式寸法測定機においては、高精
度測定及び高速送りが要請されていて、この場合は、ノ
イズを消去することによって測定精度の向上を図らんと
したフィルタが、検出信号のタイムラグにより、かえっ
て測定精度を低下させる要因となってきているという問
題点がある。
これに対して従来は例えば゛投影機においては投影倍率
を高めて便宜上の解決をしていたが、これも限界となっ
ていた。Conventionally, this type of optical dimension measuring equipment, for example, a projector, illuminates the object to be measured on a stage with parallel light beams, and projects a projected image of the object on a screen based on the transmitted light or reflected light. The size and shape of the object to be measured are measured from this image, but the edges of the image of the object to be measured that are projected onto the screen generally have so-called blur, and therefore It is difficult to move the object to be measured on the stage and read the measured value accurately from the coincidence of the image formed on the screen and the hairline. In order to solve this problem, conventionally, by moving the edge of the image and the photoelectric sensor relative to each other, the photoelectric sensor is detected based on the change in the area ratio between the bright and dark areas of the image projected on the light receiving surface of the photoelectric sensor. Some devices detect the edge of a projected image by comparing changes in the magnitude of an S-curve analog signal output from a sensor with a reference voltage. That is, a photoelectric sensor that is movable relative to the image of the object to be measured and that optically captures the image of the object to be measured and generates an S-curve-shaped analog signal at the edge thereof; and an output of the photoelectric sensor. an edge detection circuit that detects the intersection between the analog signal of the object and a preset reference signal and outputs an edge signal of the image of the object to be measured; and a displacement detector that detects the amount of relative displacement between the object to be measured and the photoelectric sensor. There is a device which measures the dimensions of the object to be measured from the amount of relative displacement between the object to be measured and the photoelectric sensor while the edge signal is generated. Here, in the edge detection circuit, in order to avoid the influence of noise generated from peripheral equipment, etc., a cross-point detection circuit for detecting the intersection of the analog signal of the photoelectric sensor output and a preset reference signal is used. A filter is inserted in the reference signal to prevent it from becoming impossible to identify the intersection due to noise generated near the reference signal. However, when a filter is provided in this way, a time delay occurs in the detection signal relative to the position of the photoelectric sensor. For example, when the object to be measured moves at 20u/5 (20μIl/μS), there is a time delay of several μs. occurs, making measurement with an accuracy of 1 μI impossible. Furthermore, in recent years, high-precision measurement and high-speed feeding have been required for this type of optical dimension measuring machine, and in this case, a filter that aims to improve measurement accuracy by eliminating noise is required to There is a problem in that the time lag has become a factor in reducing measurement accuracy. Conventionally, this problem has been conventionally solved by increasing the projection magnification in projectors, but this also has its limitations.
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって
、ノイズ消去のためのフィルタによるタイムラグを補正
して、正確な測定ができるようにした光学式寸法測定機
を提供することを目的とする。The present invention was made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical dimension measuring machine that can perform accurate measurements by correcting the time lag caused by the filter for eliminating noise. do.
この発明は、測定対象物に対して相対移動可能とされた
、該測定対象物の像を光学的に捉えて、そのエツジ部で
Sカーブ状のアナログ信号を発生する光電センサと、該
光電センサ出力のアナログ信号と予め設定された基準信
号との交点を検出して、測定対象物像のエツジ信号を出
力するエツジ検出回路と、前記測定対象物と光電センサ
の相対移動変位量を検出する変位検出装置とを有し、前
記エツジ信号が発生される間の測定対象物と光電センサ
の相対移動変位量から測定対象物の寸法を測定するよう
にした光学式寸法測定機において、前記測定対象物と光
電センサの相対移動速度を検出する速度検出手段と、前
記エツジ信号の検出遅れ時間を設定するための時間設定
器と、前記エツジ信号が発生された時の前記変位検出装
置による検出変位量から、前記相対移動速度と設定時間
の積を減じることによって、前記検出変位量を補正する
補正回路と、を備えることにより上記目的を達成Jるも
のである。
又、前記速度検出手段を、前記エツジ検出回路からエツ
ジ信号が発生される直前の相対移動速度を検出するよう
にして上記目的を達成するものである。
又、前記速度検出手段を、前記変位検出装置出力のパル
ス化信号を時間管理することによって相対移動速度を検
出づるようにして上記目的を達成するものである。
又、前記速度検出手段を、前記光電センサ出力のアナロ
グ信号を微分することによって相対移動速度を検出する
ようにして上記目的を達成するものである。
又、前記時間設定器の設定時間を可変とすることにより
上記目的を達成するものである。The present invention relates to a photoelectric sensor that is movable relative to the object to be measured and that optically captures an image of the object to be measured and generates an S-curve-shaped analog signal at an edge portion of the image; an edge detection circuit that detects the intersection of the output analog signal and a preset reference signal and outputs an edge signal of the image of the object to be measured; and a displacement that detects the amount of relative displacement between the object to be measured and the photoelectric sensor. an optical dimension measuring machine that measures the dimensions of the object from the amount of relative displacement between the object and the photoelectric sensor while the edge signal is being generated; speed detection means for detecting the relative movement speed of the photoelectric sensor; a time setting device for setting the detection delay time of the edge signal; and a displacement amount detected by the displacement detection device when the edge signal is generated. The above object is achieved by comprising: a correction circuit that corrects the detected displacement amount by subtracting the product of the relative movement speed and the set time. Further, the above object is achieved by using the speed detection means to detect the relative movement speed immediately before the edge signal is generated from the edge detection circuit. Further, the above object is achieved by using the speed detecting means to detect the relative moving speed by time-managing the pulsed signal output from the displacement detecting device. Further, the above object is achieved by using the speed detecting means to detect the relative movement speed by differentiating the analog signal output from the photoelectric sensor. Further, the above object is achieved by making the setting time of the time setting device variable.
この発明においては、測定対象物像に対する光電センサ
の相対移動速度に基づき、検出された変位量を補正して
、タイムラグによる測定誤差発生を防止して、測定精度
の向上を図る。In this invention, the detected displacement amount is corrected based on the relative movement speed of the photoelectric sensor with respect to the image of the object to be measured, thereby preventing measurement errors due to time lag and improving measurement accuracy.
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
この実施例は、本発明を、投影機に適用したものであり
、第1図ないし第4図に示されるように、光源ランプ1
からの光をコンデンサレンズ2を介して載物台3の下方
から、あるいは他の光路を介して載物台3の上方から、
該載物台3上の測定対象物4を照射して、その透過光又
は反射光に基づき、投影レンズ5を介してスクリーン6
上に、測定対象物4の投影画像4Aを結像させ、この投
影画像4Aにより、間接的に測定対象物4の寸法測定等
をするための投影機10であって、測定対象物4に対し
て相対移動可能とされた、該測定対象物4の投影画像4
Aを光学的に捉えて、そのエラ法
ジ部でSカーブ状のアナログ信号を発生する光電センサ
ー2と、該光電センサー2の出力のアナログ信号と予め
設定された基準信号との交点を検出して、投影画像4A
のエツジ信号を出力するエツジ検出回路14と、前記測
定対象物4と光電センサ12の相対移動変位量を検出す
る変位検出装置16とを有し、前記エツジ信号が発生さ
れる間の測定対象物4と光電センサ12の相対移動変位
量から測定対象物4の寸法を測定づるようにした投影機
10において、前記測定対象物4と光電センサ12の相
対移動速度を検出する速度検出手段18と、前記エツジ
信号の検出遅れ時間を設定するための時間設定器20と
、前記エツジ信号が発生された間の前記変位検出装置1
6による検出変位置から、前記相対移動速度と設定時間
の積を減じることによって、前記検出変位量を補正する
補正回路22と、を設けたものである。
前記光電センサ12は、前記投影画像4Aとの相対移動
時に生ずる明暗に基づき、Sカーブ状の位相ずれ信号a
、bを発生するよう移動面と略平行な面内に同心状に配
設された2個の受光素子12A、12Bを含み、両受光
素子12A、12Bの出力に基づくセンサ出力信号a、
bのセンサ出力端子13A、13Bにおけるレベルが、
前記相対移動時に生ずる明及び暗のそれぞれの時に等値
となるよう形成されている。
前記エツジ検出回路14は、前記光電センサ12におけ
る前記センサ出力端子13A、13Bに接続され、前記
位相ずれ信号a、bの差を演算する差演算器24と、前
記光電センサ12の出力信号a、bの一方信号aを入力
信号とし、前記位相ずれ信号の基準信号との交点を含む
特定領域で信号eを出力する領域信号発生器26と、こ
の領域信号発生器26から信号が出力されている間に、
前記差演算器24の出力信号と予め設定された基準信号
との交点でクロス信号g即ちエツジ信号を出力する検知
手段28と、前記差演算器24と検知手段28の間のフ
ィルタ30とを含んでいる。
更に、前記エツジ検出回路14と光電センサ12との間
には、受光素子12A及び受光素子12Bの出力を電圧
信号に交換するための電流−電圧変換器32A、32B
が配置されている。
前記光電センサ12は、第1図に示されるように、投影
1110のスクリーン6の上面にこれと平行にかつ摺動
可能に載置された透明板33と一体的に設けられ、前記
透明板33とともに、移動できるようにされている。
前記光電センサ12を構成する受光素子12Aは、断面
円形状に形成され、又、受光素子12Bは、受光素子1
2Aの周囲に、半径方向の間隔をおいて受光素子12A
と同心の輪状に形成されている。
前記領域信号発生器26は、前記センサ出力信号の一方
の信号aと第1の参照信号V ref+とを比較し、該
一方の信号aが第1の参照信号V ref+よりも小さ
いとき信号0を出力する第1の比較器34と、前記一方
の信号と第2の参照信号Vref−とを比較し、該一方
の信号が第2の参照信号よりも小さいとき信号dを出力
する第2の比較器36と、前記第1及び第2の比較器3
4及び36の一方のみが信号を出力するとき領域信号e
を発生するエクスクル−シブORゲート38と、を備え
て形成されている。
又、前記検知手段28は、前記差演算器24の出力信号
と基準信号とを比較して、両者が一致するとき、即ちク
ロスポイントにおいて信号を出力する比較器40と、こ
の比較器40から信号が出力されたとき、これに基づい
てエツジパルス信号「を発生するパルス信号発生器42
と、このパルス信号発生器42及び前記!!i域信号発
生器26の両者から信号が出力されているときのみエツ
ジ信号gを出力するANDゲート44と、を備えている
。
前記変位検出装置は、前記載物台3の移動量を検出する
ためのエンコーダ46と、エンコーダ46の出力をカウ
ントして、前記エツジ検出回路14からのエツジ信号が
入力される時に、測定対象物4の位置の信号を出力する
カウンタ48とから構成されている。
前記速度検出手段18は、前記変位検出装置16におけ
るエンコーダ46の出力信号に基づき載物台3及び測定
対象物4の移動速度、即ち静止されている光電センサ1
2との相対移動速度を検出してこれを前記補正回路22
に出力するようにされている。
この補正回路22は、該速度検出手段18及び前記カウ
ンタ48ならびに時間設定器2oの出力信号が入力され
、カウンタ48からの位置信号を補正して記憶装置50
に出力するようにされている。
ここで、前記時間設定器20の出力信号は、エツジ検出
回路14における遅延定数、主としてフィルタ30の特
性によって一義的に決定されるものである。
次に上記実施例の作用を説明する。
スクリーン6上に結像された測定対象物4の投影画像4
Aに対して、光電センサ12を、一方向に相対的に移動
させ、投影画像4Aのエツジが光電センサ12を横切る
ようにづる。
投影画像4Aが、光電センサ12に相対的に接近しかつ
これを通過した場合は、受光素子12A及び12Bによ
り得られ、且つ、電流−電圧変換器32A、32Bを経
てセンサ出力端子13A113Bから発生する出力信号
は、第3図(A)に符号a及びbによって示されるよう
に、Sカーブ状の振幅の等しい位相ずれ信号となる。こ
れらの出力信号は、第3図(B)に示されるように、差
演算器24によりa−bに演算され、出力される。
差演算器24によって出力される信号はフィルタ30を
通って検知手段28の比較器40に入力され、この比較
器40は、第3図(B)に示されるように、出力信号a
−bがOの基準信号とクロスする時に1のデジタル信号
を出力する。
比較器40の出力に基づき、パルス信号発生器42は、
第3図(C)に示されるようなパルス信号fをANDゲ
ート44に出力する。
一方、前記センサ出力端子13Aからの出力信号aは、
前記領域信号発生器26の第1及び第2の比較器34.
36にそれぞれ入力される。
第4図に示されるように、前記第1の比較器34は、参
照電圧V ref+と入力信号aとを比較して信号aが
■ref+よりも小さいとき信号を前記■タスクルーシ
ブORゲート38に出力する。又、前記第2の比較器3
6は、入力された信号aとVrer−とを比較して、信
号aがV ref−よりも小さい時信号をエクスクル−
シブORゲート38に出力する。
前記エクスクル−シブORゲート38は、第1の比較器
34及び第2の比較器36の一方のみから信号が出力さ
れている時に、第3図(D)及び第4図に示されるよう
に1のデジタル信号eを出力する。
前記パルス信号発生器42からのパルス信号fと、エク
スクル−シブORゲート38からのデジタル信号eは、
ANDゲート44に入力され、このANDゲート44は
、該入力信号が共に1の時に、第3図(E)で示される
ように、例えば、10μsのエツジ信号(パルス信号)
Qを出力し、この時点で、投影画l14Aのエツジを検
出する。
一方、前記変位検出装置16におけるエンコーダ46は
、載物台3の移動量を検出し、カウンタ48は該エンコ
ーダ46の出力信号をカウントして、各時における絶対
位置信号を出力する。
前記検知手段28におけるANDゲート44からのエツ
ジ信号gは、該変位検出装置16におけるカウンタ48
に入力され、該カウンタ48はエツジ信号0が入力され
た時の、そのカウントした変位量、即ち、測定対象物4
の位置信号を補正回路22に出力する。
この補正回路22は、前記速度検出手段18及び時間設
定器20の出力信号に基づき、測定対象物4の移動速度
に対応してカウンタ48からの信号を補正し、これを記
憶装[50に出力する。
即ち、エツジ信号gによって固定化された前記変位検出
装[16の検出変位量りから、前記エツジ検出回路14
の定数、主としてフィルタ30の特性に基づく定数で決
定される前記アナログ信号の遅れ時間tと測定対象物4
の速度Vとの積である長さΔLを減算して検出変位−り
をL−ΔLに補正し、これを記憶装置50に出力するも
のであ6゜ 1
記憶装@50からの出力信号は、ディスプレイに表示さ
れたり、あるいは、プリンタ出力される。
従って、この実施例においては、変位検出装置16によ
って検出された測定対象物4の変位量が、補正回路22
によって補正されるので、エツジ検出回路14内にフィ
ルタ30を設けても、光電センサ12の投影画像4Aに
対する実際の位置に対する検出信号の時間遅れを解消し
て、高速、高精度の測定をすることができる。
又、この実施例においては、光電センサ12を構成する
受光素子12A、12Bが、同心円状に形成され、且つ
これらによって発生するセンサ出力端子13A、13B
における信号の出力レベルが等しくされているので、受
光素子14Aと14Bの境界線と移動方向が一致するこ
となく、光電センサ12の投影画1)4Aに対する相対
的移動力。
向の如何にかかわらず、均一の出力の信号を得ることが
でき、従って光電センサの、被測定物に対する相対移動
方向の制限がなく、高精度にエツジ検出を行うことがで
きる。
又、上記のように、光電センサ12を構成する受光素子
12A、12Bを同心円状に構成しているので、受光素
子12A、12Bの受光面の、被測定物に対する対面面
積を小さくすることができ、従って、小型の測定機器に
も適用できるのみならず、その支持手段の簡素化、又、
投影機においてはスクリーンの目視有効範囲を増大させ
ることができる。
又、光電センサ12が小型であるので、複雑な形状の被
測定対象物のエツジ検出にも適用できる。
なお、上記実施例において、速度検出手段18は、エン
コーダ46から出力されるパルス信号の各々の時点で測
定対象物4の速度を検出してこれを補正回路22に出力
するものであって、補正回路22においては、エツジ検
出回路14からのエツジ信号が発生される直前の移動速
度に基づいてカウンタ48の出力を補正するようにして
いるが、本発明はこれに限定されるものでなく、速度検
出手段18から補正回路22に出力される速度信号は、
エツジ検出回路14からのエツジ信号発生直前の一定時
間での平均相対移動速度であってもよい。
この場合は、エンコーダ46における出力ミスの影響を
防止することができる。
但し、エツジ検出信号が発生される直前の相対移動速度
に基づいて補正回路22において検出変位量を補正する
場合は、より正確な補正を行うことができるという利点
がある。
又、上記実施例は、速度検出手段18をエンコーダ46
の出力に基づいて、測定対象物4の移動速度を検出する
ようにしたものであるが、これは、変位検出装置16に
おけるパルス化信号を時間管理して速度を求めるように
してもよく、又、前記光電センサ12と同様のセンサ、
変位検出装置16と同様の検出装置を別個に設けて、速
度検出を行うにしてもよく、更には、エツジ検出回路1
4のアナログ信号を微分づることによって速度を検出す
るようにしてもよい。
更に、前記時間設定器20は、フィルタ30の特性に基
づき検出遅れ時間tを設定するようにしたものであるが
、これは、他の要素の定数、更には使用態様上の実際の
数値に対応すべく、可変型とするのがよい。
更に、上記実施例は、受光素子12Aを円形状に、受光
素子12Bを円形の受光素子12Aの周囲を間隔をおい
て囲む同心輪状に形成して、一対のSカーブ状位相ずれ
信号a、bを得るようにしたちのであるが、本発明はこ
れに限定されるものでなく、センサを構成する受光素子
は、Sカーブ状のアナログ信号を得ることができるもの
であればよく、従って、1個のみの受光素子あるいは光
ファイバと受光素子の組合わせ、更には3以上の受光素
子を組合わせたもの等であってもよい。
又、上記実施例において領域信号発生器26は、2つの
比較器34.36及びエクスクル−シブORゲート38
とから構成されたものであるが、この領域信号発生器は
、光電センサからの出力信号の一方の立上り又は立下が
りを検出するものであればよく・実施例の構成に限定さ
れない・ l又、前記実施例において、
受光素子12A、12Bは、その受光面積が等しくされ
ることによつて、センサ出力端子13A、13Bが等し
くなるようにされているが、これは、センサ出力端子1
3Aと13Bにおける出力信号が同一レベルとなるもの
であればよく、従って、受光素子12A、12Bとセン
サ出力端子13A、13Bとの間にアンプを配置したり
、又は、アンプを設けることなく、両センサ出力端子1
3A113Bの出力レベルを等しくするようにしてもよ
い。
更に前記実施例は、投影画像4Aに対してセンサ7を移
動させるものであるが、これは、例えば載物台3を移動
させることにより投影側1114Aをセンサ7に対して
移動するようにしてもよい。
又、上記実施例は、投影機においてそのスクリーン上の
投影画像のエツジを測定する場合のものであるが、本発
明はこれに限定されるものでなく、透過光又は反射光を
検出して、直接的又は間接的に測定対象物の寸法測定を
するための光学式寸法測定機に一般的に適用されるもの
である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a projector, and as shown in FIGS. 1 to 4, a light source lamp 1 is used.
from below the stage 3 through the condenser lens 2, or from above the stage 3 through another optical path.
The object to be measured 4 on the stage 3 is irradiated, and based on the transmitted light or reflected light, it is projected onto the screen 6 through the projection lens 5.
A projector 10 is configured to form a projected image 4A of the object to be measured 4 on top of the object to be measured, and indirectly measure the dimensions of the object to be measured 4 using the projected image 4A. Projected image 4 of the measurement object 4, which is relatively movable by
A photoelectric sensor 2 that optically captures A and generates an S-curve-shaped analog signal at its error margin, and detects the intersection of the analog signal output from the photoelectric sensor 2 and a preset reference signal. Projection image 4A
an edge detection circuit 14 that outputs an edge signal, and a displacement detection device 16 that detects the amount of relative displacement between the measurement target 4 and the photoelectric sensor 12, and the measurement target while the edge signal is generated. In the projector 10, the dimensions of the object to be measured 4 are measured from the amount of relative movement displacement between the object to be measured 4 and the photoelectric sensor 12; a time setting device 20 for setting the detection delay time of the edge signal; and the displacement detection device 1 during which the edge signal is generated.
A correction circuit 22 that corrects the detected displacement amount by subtracting the product of the relative movement speed and the set time from the detected displacement position according to No. 6 is provided. The photoelectric sensor 12 generates an S-curve phase shift signal a based on the brightness that occurs when moving relative to the projected image 4A.
, b, and includes two light receiving elements 12A and 12B arranged concentrically in a plane substantially parallel to the movement plane, and sensor output signals a, based on the outputs of both light receiving elements 12A and 12B.
The level at the sensor output terminals 13A and 13B of b is
It is formed to have the same value in each of the bright and dark states that occur during the relative movement. The edge detection circuit 14 is connected to the sensor output terminals 13A and 13B of the photoelectric sensor 12, and includes a difference calculator 24 that calculates the difference between the phase shift signals a and b, and an output signal a of the photoelectric sensor 12, A region signal generator 26 receives one signal a of signal b as an input signal and outputs a signal e in a specific region including the intersection of the phase-shifted signal with the reference signal, and a signal is output from the region signal generator 26. Between,
It includes a detection means 28 that outputs a cross signal g, that is, an edge signal at the intersection of the output signal of the difference calculator 24 and a preset reference signal, and a filter 30 between the difference calculator 24 and the detection means 28. I'm here. Further, between the edge detection circuit 14 and the photoelectric sensor 12, there are current-voltage converters 32A and 32B for exchanging the outputs of the light receiving elements 12A and 12B into voltage signals.
is located. As shown in FIG. 1, the photoelectric sensor 12 is provided integrally with a transparent plate 33 that is slidably placed on the upper surface of the screen 6 of the projection 1110 in parallel thereto. It is also possible to move with it. The light receiving element 12A constituting the photoelectric sensor 12 is formed to have a circular cross section, and the light receiving element 12B is similar to the light receiving element 1.
2A, the light receiving elements 12A are spaced apart in the radial direction.
It is formed into a concentric ring shape. The area signal generator 26 compares one signal a of the sensor output signals with a first reference signal V ref+, and generates a signal 0 when the one signal a is smaller than the first reference signal V ref+. A first comparator 34 that outputs, and a second comparison that compares the one signal and the second reference signal Vref- and outputs a signal d when the one signal is smaller than the second reference signal. 36 and the first and second comparators 3
When only one of 4 and 36 outputs a signal, the area signal e
An exclusive OR gate 38 that generates . The detection means 28 also includes a comparator 40 that compares the output signal of the difference calculator 24 with a reference signal and outputs a signal when the two match, that is, at a cross point; is output, a pulse signal generator 42 generates an edge pulse signal based on this.
And this pulse signal generator 42 and the above! ! The AND gate 44 outputs the edge signal g only when signals are output from both of the i-band signal generators 26. The displacement detection device includes an encoder 46 for detecting the amount of movement of the document table 3, and counts the output of the encoder 46, and detects the object to be measured when the edge signal from the edge detection circuit 14 is input. The counter 48 outputs a signal at position No. 4. The speed detecting means 18 detects the moving speed of the stage 3 and the object to be measured 4 based on the output signal of the encoder 46 in the displacement detecting device 16, that is, the photoelectric sensor 1 which is stationary.
2 and detects the relative movement speed with respect to the correction circuit 22.
It is designed to output to . This correction circuit 22 receives the output signals of the speed detecting means 18, the counter 48, and the time setting device 2o, corrects the position signal from the counter 48, and stores it in the storage device 50.
It is designed to output to . Here, the output signal of the time setter 20 is uniquely determined by the delay constant in the edge detection circuit 14, mainly by the characteristics of the filter 30. Next, the operation of the above embodiment will be explained. Projection image 4 of the measurement object 4 formed on the screen 6
The photoelectric sensor 12 is moved in one direction relative to A so that the edge of the projected image 4A crosses the photoelectric sensor 12. When the projected image 4A approaches the photoelectric sensor 12 and passes through it, it is obtained by the light receiving elements 12A and 12B, and is generated from the sensor output terminal 13A and 113B via the current-voltage converters 32A and 32B. The output signal becomes an S-curve-shaped phase-shifted signal with equal amplitude, as shown by symbols a and b in FIG. 3(A). As shown in FIG. 3(B), these output signals are computed into a-b by the difference computing unit 24 and output. The signal output by the difference calculator 24 passes through the filter 30 and is input to the comparator 40 of the detection means 28, and this comparator 40 outputs the output signal a as shown in FIG. 3(B).
When -b crosses the reference signal of O, a digital signal of 1 is output. Based on the output of the comparator 40, the pulse signal generator 42:
A pulse signal f as shown in FIG. 3(C) is output to the AND gate 44. On the other hand, the output signal a from the sensor output terminal 13A is
first and second comparators 34 of said area signal generator 26;
36 respectively. As shown in FIG. 4, the first comparator 34 compares the reference voltage V ref+ with the input signal a, and when the signal a is smaller than ref+, outputs a signal to the task-intensive OR gate 38. do. Further, the second comparator 3
6 compares the input signal a and Vrer-, and excludes the signal when the signal a is smaller than Vref-.
It outputs to the sibu OR gate 38. When a signal is output from only one of the first comparator 34 and the second comparator 36, the exclusive OR gate 38 is set to 1 as shown in FIGS. 3(D) and 4. outputs a digital signal e. The pulse signal f from the pulse signal generator 42 and the digital signal e from the exclusive OR gate 38 are
When both input signals are 1, the AND gate 44 outputs an edge signal (pulse signal) of, for example, 10 μs as shown in FIG. 3(E).
Q is output, and at this point, edges of the projected image l14A are detected. On the other hand, the encoder 46 in the displacement detection device 16 detects the amount of movement of the stage 3, and the counter 48 counts the output signal of the encoder 46 and outputs an absolute position signal at each time. The edge signal g from the AND gate 44 in the detection means 28 is applied to the counter 48 in the displacement detection device 16.
The counter 48 calculates the amount of displacement counted when the edge signal 0 is input, that is, the amount of displacement of the object to be measured 4.
The position signal is output to the correction circuit 22. This correction circuit 22 corrects the signal from the counter 48 in accordance with the moving speed of the measurement object 4 based on the output signals of the speed detection means 18 and the time setting device 20, and outputs the signal to the storage device [50]. do. That is, from the detected displacement meter of the displacement detecting device [16 fixed by the edge signal g], the edge detecting circuit 14
The delay time t of the analog signal, which is determined by a constant mainly based on the characteristics of the filter 30, and the measurement target 4
The detected displacement is corrected to L-ΔL by subtracting the length ΔL, which is the product of the velocity V of
The output signal from the storage device @50 is displayed on a display or output to a printer. Therefore, in this embodiment, the amount of displacement of the measurement object 4 detected by the displacement detection device 16 is determined by the correction circuit 22.
Therefore, even if the filter 30 is provided in the edge detection circuit 14, the time delay of the detection signal with respect to the actual position with respect to the projected image 4A of the photoelectric sensor 12 can be eliminated, and high-speed, high-precision measurement can be performed. I can do it. Further, in this embodiment, the light receiving elements 12A and 12B constituting the photoelectric sensor 12 are formed in a concentric shape, and the sensor output terminals 13A and 13B generated by these elements
Since the output levels of the signals are made equal, the moving direction of the photoelectric sensor 12 does not coincide with the boundary line of the light receiving elements 14A and 14B, and the relative moving force with respect to the projected image 1) 4A of the photoelectric sensor 12. Regardless of the direction, a uniform output signal can be obtained, and therefore there is no restriction on the relative movement direction of the photoelectric sensor with respect to the object to be measured, and edge detection can be performed with high precision. Further, as described above, since the light receiving elements 12A and 12B constituting the photoelectric sensor 12 are configured in a concentric circle, the area of the light receiving surfaces of the light receiving elements 12A and 12B facing the object to be measured can be reduced. Therefore, it is not only applicable to small measuring instruments, but also simplifies the supporting means, and
In a projector, the effective viewing range of the screen can be increased. Furthermore, since the photoelectric sensor 12 is small, it can also be applied to edge detection of a complex-shaped object to be measured. In the above embodiment, the speed detection means 18 detects the speed of the object to be measured 4 at each point in time of the pulse signal output from the encoder 46, and outputs this to the correction circuit 22, which performs the correction. Although the circuit 22 corrects the output of the counter 48 based on the moving speed immediately before the edge signal from the edge detection circuit 14 is generated, the present invention is not limited to this; The speed signal output from the detection means 18 to the correction circuit 22 is
It may be the average relative movement speed for a certain period of time immediately before the edge signal from the edge detection circuit 14 is generated. In this case, the influence of output errors in the encoder 46 can be prevented. However, when the correction circuit 22 corrects the detected displacement amount based on the relative movement speed immediately before the edge detection signal is generated, there is an advantage that more accurate correction can be performed. Further, in the above embodiment, the speed detection means 18 is replaced by the encoder 46.
The moving speed of the object to be measured 4 is detected based on the output of , a sensor similar to the photoelectric sensor 12,
A detection device similar to the displacement detection device 16 may be separately provided to detect the speed.
The speed may be detected by differentiating the analog signal of No. 4. Further, the time setting device 20 is configured to set the detection delay time t based on the characteristics of the filter 30, but this may correspond to constants of other elements or even actual numerical values in the manner of use. Therefore, it is better to use a variable type. Further, in the above embodiment, the light receiving element 12A is formed in a circular shape, and the light receiving element 12B is formed in a concentric ring shape surrounding the circular light receiving element 12A at a certain interval, so that a pair of S-curve phase shift signals a and b are obtained. However, the present invention is not limited to this, and the light receiving element constituting the sensor may be of any type as long as it can obtain an S-curve shaped analog signal. It may be a single light-receiving element, a combination of an optical fiber and a light-receiving element, or a combination of three or more light-receiving elements. In the above embodiment, the region signal generator 26 also includes two comparators 34 and 36 and an exclusive OR gate 38.
However, this region signal generator is not limited to the configuration of the embodiment as long as it detects the rise or fall of one of the output signals from the photoelectric sensor. In the above embodiment,
The light receiving elements 12A and 12B have equal light receiving areas so that the sensor output terminals 13A and 13B are equal.
It is sufficient that the output signals at 3A and 13B are at the same level. Therefore, an amplifier may be placed between the light receiving elements 12A, 12B and the sensor output terminals 13A, 13B, or both signals may be outputted without providing an amplifier. Sensor output terminal 1
The output levels of 3A and 113B may be made equal. Furthermore, in the embodiment described above, the sensor 7 is moved relative to the projected image 4A, but this also applies if the projection side 1114A is moved relative to the sensor 7 by, for example, moving the stage 3. good. Further, although the above embodiment is for measuring the edge of a projected image on a screen of a projector, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this, but can be performed by detecting transmitted light or reflected light, It is generally applied to optical dimension measuring machines for directly or indirectly measuring the dimensions of objects to be measured.
本発明は上記のように構成したので、光電センサの測定
対象物に対づる実際の位置に対する検出信号の時間遅れ
を解消して、高速度、高精度の寸法測定を行うことがで
きるという優れた効果を有する。Since the present invention is configured as described above, it is possible to eliminate the time delay of the detection signal with respect to the actual position of the photoelectric sensor with respect to the object to be measured, and to perform high-speed, high-precision dimension measurement. have an effect.
第1図は本発明に係る光学式寸法測定機を投影機に実施
した場合の実施例を示す光学系統図、第2図は同実施例
の構成を示すブロック図、第3図は同実施例における信
号処理の過程を示す縮図、第4図は同実施例の領域信号
発生器における信号処理の過程を示す線図である。
4・・・測定対象物、 4A・・・投影画像、1
0・・・投影機、 12・・・光電センサ、1
2A、12B・・・受光素子、
13A、13B・・・センサ出力端子、14・・・エツ
ジ検出回路、 16・・・変位検出装置、18・・・速
度検出手段、 20・・・時間設定器、22・・・補
正回路、 24・・・差演算器、28・・・検知
手段、 30・・・フィルタ。
代理人 松 山 圭 佑、 高 矢
論第3図
第4図Fig. 1 is an optical system diagram showing an embodiment in which the optical dimension measuring machine according to the present invention is implemented in a projector, Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of the embodiment, and Fig. 3 is the embodiment. FIG. 4 is a diagram showing the signal processing process in the area signal generator of the same embodiment. 4...Measurement object, 4A...Projected image, 1
0... Projector, 12... Photoelectric sensor, 1
2A, 12B... Light receiving element, 13A, 13B... Sensor output terminal, 14... Edge detection circuit, 16... Displacement detection device, 18... Speed detection means, 20... Time setting device , 22... Correction circuit, 24... Difference calculator, 28... Detection means, 30... Filter. Agents Keisuke Matsuyama, Takaya
Figure 3 Figure 4
Claims (5)
定対象物の像を光学的に捉えて、そのエッジ部でSカー
ブ状のアナログ信号を発生する光電センサと、該光電セ
ンサ出力のアナログ信号と予め設定された基準信号との
交点を検出して、測定対象物像のエッジ信号を出力する
エッジ検出回路と、前記測定対象物と光電センサの相対
移動変位量を検出する変位検出装置とを有し、前記エッ
ジ信号が発生される間の測定対象物と光電センサの相対
移動変位量から測定対象物の寸法を測定するようにした
光学式寸法測定機において、 前記測定対象物と光電センサの相対移動速度を検出する
速度検出手段と、 前記エッジ信号の検出遅れ時間を設定するための時間設
定器と、 前記エッジ信号が発生された時の前記変位検出装置によ
る検出変位量から、前記相対移動速度と設定時間の積を
減じることによつて、前記検出変位量を補正する補正回
路と、 を備えたことを特徴とする光学式寸法測定機。(1) A photoelectric sensor that is movable relative to the object to be measured and that optically captures the image of the object to be measured and generates an S-curve-shaped analog signal at its edge, and the output of the photoelectric sensor. an edge detection circuit that detects the intersection between the analog signal of the object and a preset reference signal and outputs an edge signal of the image of the object to be measured; and a displacement detector that detects the amount of relative displacement between the object to be measured and the photoelectric sensor. an optical dimension measuring machine that measures the dimensions of the object from the amount of relative displacement between the object and the photoelectric sensor while the edge signal is being generated, the object to be measured and a speed detection means for detecting the relative movement speed of the photoelectric sensor; a time setting device for setting the detection delay time of the edge signal; and a displacement amount detected by the displacement detection device when the edge signal is generated. An optical dimension measuring machine comprising: a correction circuit that corrects the detected displacement amount by subtracting the product of the relative movement speed and the set time.
ッジ信号が発生される直前の相対移動速度を検出するよ
うにされている特許請求の範囲第1項記載の光学式寸法
測定機。(2) The optical dimension measuring machine according to claim 1, wherein the speed detection means detects a relative movement speed immediately before the edge signal is generated from the edge detection circuit.
ルス化信号を時間管理することによつて相対移動速度を
検出するものとされている特許請求の範囲第1項記載の
光学式寸法測定機。(3) The optical dimension measurement according to claim 1, wherein the speed detection means detects the relative movement speed by time-managing the pulsed signal output from the displacement detection device. Machine.
ログ信号を微分することによつて相対移動速度を検出す
るものとされている特許請求の範囲第1項記載の光学式
寸法測定機。(4) The optical dimension measuring machine according to claim 1, wherein the speed detecting means detects the relative movement speed by differentiating the analog signal output from the photoelectric sensor.
許請求の範囲第1項記載の光学式寸法測定機。(5) The optical dimension measuring machine according to claim 1, wherein the setting time of the time setting device is variable.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24153484A JPS61118606A (en) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | Optical dimension measuring machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24153484A JPS61118606A (en) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | Optical dimension measuring machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61118606A true JPS61118606A (en) | 1986-06-05 |
Family
ID=17075775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24153484A Pending JPS61118606A (en) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | Optical dimension measuring machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61118606A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0447070U (en) * | 1990-08-25 | 1992-04-21 | ||
JP2014507037A (en) * | 2011-02-28 | 2014-03-20 | データロジック・アイピー・テック・エス・エール・エル | Optical identification method for moving objects |
CN114071132A (en) * | 2022-01-11 | 2022-02-18 | 浙江华睿科技股份有限公司 | Information delay detection method, device, equipment and readable storage medium |
-
1984
- 1984-11-15 JP JP24153484A patent/JPS61118606A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0447070U (en) * | 1990-08-25 | 1992-04-21 | ||
JP2014507037A (en) * | 2011-02-28 | 2014-03-20 | データロジック・アイピー・テック・エス・エール・エル | Optical identification method for moving objects |
CN114071132A (en) * | 2022-01-11 | 2022-02-18 | 浙江华睿科技股份有限公司 | Information delay detection method, device, equipment and readable storage medium |
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