JPS61122505A - Edge detecting device of optical measuring instrument - Google Patents
Edge detecting device of optical measuring instrumentInfo
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- JPS61122505A JPS61122505A JP24484584A JP24484584A JPS61122505A JP S61122505 A JPS61122505 A JP S61122505A JP 24484584 A JP24484584 A JP 24484584A JP 24484584 A JP24484584 A JP 24484584A JP S61122505 A JPS61122505 A JP S61122505A
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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、変位置等を測定するための光
学式測定機器のエツジ検出装置に係り、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rss定物の寸法測定等
を行うための光学式測定機器におけるエツジ検出装置の
改良に関する。The present invention relates to an edge detection device for an optical measuring instrument for measuring the dimensions, displacement, etc. of an object, and particularly relates to an edge detection device for an optical measuring instrument for measuring the dimensions, displacement, etc. of an object. Alternatively, a photoelectric sensor receives the projected image of the object to be measured using the transmitted light or reflected light, extracts an electrical signal, and uses this signal to measure the dimensions of the RSS fixed object.An edge detection device in an optical measuring instrument. Regarding the improvement of
従来この種光学式測定機器、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
影機を結像させ、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く端部)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
変化から充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、から測定対象物のエツジを検出す
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
ら発生す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rPrI!!遅れを生じ
、例えば、測定対象物が2On/s (20μIll
/μs)で移動した場合に、数μsの時間遅れが生じ、
側底1μ…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。
しかも、ノイズが発生しない通常時にも測定精度が低下
する。
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 measuring instrument, for example, a projector, irradiates a measurement target on a stage with parallel light beams, and projects the measurement target onto a screen based on the transmitted light or reflected light. This method forms an image and measures the dimensions, shape, etc. of the object to be 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 accurately read the measurement value based on the coincidence of the image formed on the screen with the hairline. In order to solve this problem, in the past, by moving the edge of the image and the photoelectric sensor relative to each other, charging was performed 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. There is an edge detection circuit that detects the intersection of an analog signal of 1 and a preset reference signal and outputs an edge signal of the image of the object to be measured, and a circuit that detects the edges of the object to be measured. Here, in the edge detection circuit, in order to avoid the influence of noise generated from peripheral devices, etc., a cross-point detection circuit is used to detect the intersection between the analog signal of the photoelectric sensor output and a preset reference signal. 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, the detection signal rPrI! ! For example, if the measurement target is 2On/s (20μIll
/μs), a time delay of several μs occurs,
Lateral base 1μ...Measurement of accuracy becomes 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. Moreover, the measurement accuracy decreases even during normal times when no noise occurs. Conventionally, this problem has been 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
、フィルタを省略して、該フィルタによるタイムラグを
解消し、正確な測定ができるようにした光学式測定機器
におけるエツジ検出装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and provides an edge detection device for an optical measuring instrument that eliminates the time lag caused by the filter by omitting the filter and enables accurate measurement. The purpose is to
この発明は、測定対象のエツジ部で発生されるSカーブ
状のアナログ信号と予め設定された基準信号との交点を
検出してエツジ信号を発生する光6 学式測定機器
I、c、15けるエツジ検出装置、おい工、前記基準信
号の設定レベルを挟む高位レベルと低位レベルを設定す
るための基準信号設定器と、前記アナログ信号が高位か
ら低位に変化する時は、アナログ信号と基準信号との交
点を検出して出力信号を確立すると共に、該アナログ信
号が低位から高位に変化する時にはアナログ信号と前記
高位レベルとの交点を検出し、前記出力信号を解除する
第1の検出器と、前記アナログ信号が、高位から低位に
変化する時は、該アナログ信号と前記低位レベルとの交
点を検出して出力信号を確立すると共に、該アナログ信
号が低位から高位に変化する時には、該アナログ信号と
前記基準信号との交点を検出して、前記出力信号を解除
する第2の検出器と、これら第1の検出器及び第2の検
出器の出力信号を入力とするエクスクル−シブOR回路
と、このエクスクル−シブOR回路の出力信号のうち、
前記アナログ信号の立下り及び立上りの一方の状態の時
の出力信号を判別してエツジ信号を出力するエツジ信号
発生器と、を設けることにより上記目的を達成するもの
である。
又、前記第1の検出器、第2の検出器及び設定器を、そ
れぞれ、前記基準信号とアナログ信号とを入力とし、一
方がプラスのヒステリシス特性、他方がマイナスのヒス
テリシス特性を備えた2組の比較器から構成することに
より上記目的を達成するものである。
又、前記エツジ信号発生回路は、前記アナログ信号に乗
るノイズを排除すためのフィルター、該フィルター通過
後のアナログ信号を微分する微分回路、該微分回路の出
力の正負を判断し、その一方のとき信号を出力する比較
器、を含む領域信号発生器と;前記領域信号発生器及び
前記エクスクル−シブOR回路から同時に信号が出力さ
れたときエツジ信号を出力するANDゲートと;を備え
て上記目的を達成するものである。
又、前記領域信号発生器を、前記差演算器の差動出力信
号と高位レベル参照信号とを比較し、該差動出力信号が
高位レベルより低いときホールド信号を出力づる第1の
比較器と、低位レベルの参照信号と比較し、該差動出力
信号が低位レベルよりも高いときホールド信号を出力す
る第2の比較器と、前記第1及び第2比較器から入力さ
れる前記ホールド信号に基づき前記アナログ信号をホー
ルドし、且つホールド信号が入力されたとき該アナログ
信号をサンプリングする第1及び第2のサンプルホール
ド回路と、これら第1及び第2のサンプルホールド回路
の出力信号と前記アナログ信号とを比較し、該出力信号
がアナログ信号よりも小さいとき信号を出力する第3の
比較器と、IFI記出力出力信号記アナログ信号とを比
較し、該出力信号がアナログ信号よりも大きいとき信号
を出力する第4の比較器と、前記第3及び第4の比較器
の一方のみが信号を出力するとき領域信号を発生するエ
クスクル−シブORゲートと、を備えて構成することに
より、上記目的を達成するものである。This invention is an optical measuring instrument that generates an edge signal by detecting the intersection of an S-curve analog signal generated at the edge of a measurement object and a preset reference signal. An edge detection device, an insulator, a reference signal setter for setting a high level and a low level sandwiching the set level of the reference signal, and a reference signal setting device for setting a high level and a low level that sandwich the set level of the reference signal, and when the analog signal changes from a high level to a low level, the analog signal and the reference signal are a first detector that detects the intersection of the analog signal and the high level to establish an output signal, and detects the intersection of the analog signal and the high level and releases the output signal when the analog signal changes from a low level to a high level; When the analog signal changes from high level to low level, the intersection of the analog signal and the low level is detected to establish an output signal, and when the analog signal changes from low level to high level, the analog signal a second detector that detects the intersection between the first detector and the reference signal to cancel the output signal; and an exclusive OR circuit that receives the output signals of the first detector and the second detector as inputs. , among the output signals of this exclusive OR circuit,
The above object is achieved by providing an edge signal generator that discriminates the output signal when the analog signal is in one of the falling and rising states and outputs an edge signal. Further, the first detector, the second detector, and the setting device each receive the reference signal and the analog signal as inputs, and one set has a positive hysteresis characteristic and the other has a negative hysteresis characteristic. The above object is achieved by constructing the comparator. Further, the edge signal generation circuit includes a filter for eliminating noise on the analog signal, a differentiating circuit for differentiating the analog signal after passing through the filter, and determining whether the output of the differentiating circuit is positive or negative. A region signal generator including a comparator that outputs a signal; and an AND gate that outputs an edge signal when signals are simultaneously output from the region signal generator and the exclusive OR circuit. It is something to be achieved. Further, the area signal generator is a first comparator that compares the differential output signal of the difference calculator with a high level reference signal and outputs a hold signal when the differential output signal is lower than the high level. , a second comparator that compares the differential output signal with a low-level reference signal and outputs a hold signal when the differential output signal is higher than the low level; and a second comparator that outputs a hold signal when the differential output signal is higher than the low level; first and second sample and hold circuits that hold the analog signal based on the hold signal and sample the analog signal when the hold signal is input; and output signals of the first and second sample and hold circuits and the analog signal. A third comparator outputs a signal when the output signal is smaller than the analog signal, and compares the IFI output signal with the analog signal, and outputs a signal when the output signal is larger than the analog signal. and an exclusive OR gate that generates a region signal when only one of the third and fourth comparators outputs a signal. The goal is to achieve the following.
【作用]
この発明においては、フィルタを省略し、ノイズを含む
Sカーブ状アナログ信号が基準信号と交差した1の点の
みを特定し、その後のノイズを受付けないようにするこ
とによって真のエツジに極近い点をエツジと擬制して検
出することにより、タイムラグによる測定WA差発生を
防止して、測定精度の向上を図る。
【実施例】
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図及び第2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a吻合3の上方から、該
載物台3上の測定対染物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、測定対染物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
づるための投影機1o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4A
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12と、該光電センサ12
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1
2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
を測定するようにした投影110において、前記エツジ
検出回路14に、基準信号設定器18からの基準信号の
設定レベルを挟む高位レベルと低位レベルを設定すると
共に、前記アナログ信号が高位から低位に変化する時は
、アナログ信号と前記基準信号との交点を検出して出力
信号を確立すると共に、該アナログ信号が低位から高位
に変化する時にはアナログ信号と前記高位レベルとの交
点を検出し、前記出力信号を解除するプラスのヒステリ
シス特性を有する第1の比較回路20と、前記アナログ
信号が、高位から低位に変化する時は、該アナログ信号
と前記低位レベルとの交点を検出して出力信号を確立す
ると共に、該アナログ信号が低位から高位に変化する時
には、該アナログ信号と基準信号との交点を検出して、
前記出力信号を解除するプラスのヒステリシス特性を備
えた第2の比較回路22と、これら第1の比較回路20
及び第2の比較回路22の出力信号を入力とするエクス
クル−シブOR回路と24、このエクスクル−シブOR
回路24の出力信号のうち、前記アナログ信号の立下り
及び立上りの一方の状態の時の出力信号を判別してエツ
ジ信号を出力するエツジ信号発生回路26とを設けたも
のである。
前記光電センサ12は、性力投影画像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。
前記エツジ信号発生回路26は、前記光電センサ12の
一方の出力信号aに乗るノイズを排除づためのフィルタ
ー27、該フィルター27通過後のアナログ信号を微分
する微分回路28、該微分回路28の出力の正負を判断
し、負の時に信号を出力する比較器29、この比較器2
9からの出力信号が立上り及び立下るときデジタル信号
を出力するデジタル信号発生器30、を含む領域信号発
生器31と;前記@域信号発生器31及び前記エクスク
ル−シブOR回路24から同時に信号が出力されたとき
エツジ信号を出力するAND回路32と、を有して構成
されている。
第2図の符号34は前記エクスクル−シブOR回路24
から信号が出力された時、パルス信号を出力するための
パルス信号発生器を示す。
又、符号38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
ABの差を演算して、これを前記第1及び第2の比較回
路20.22に出力する差演算器を示プ。
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iI流−電圧変換器40A、40
B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
機10のスクリーン6の上面にこれと平行にかつ溜動可
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。
前記変位検出装置16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。
、 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II
)4A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e4Aのエツジが光電センサ12を横
切るようにする。
投影画tl14A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40A、40B
を経てセンサ出力端子13A、13B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38によって出力される信号は、ノイズがある
場合はノーイズが乗ったままで、前記第1の比較回路2
o及び第2の比較回路22に入力される。
第1の比較回路20は、入力されたアナログ信号が高位
から低位に変化する時はアナログ信号と基準信号■re
rとの交点を検出して、第3図(C)に示されるように
、出力信号Cを確立すると共に、該アナログ信号が低位
から高位に変化する時にはアナログ信号と前記高位レベ
ルとの交点を検出し、前記出力信号0を解除する。
一方、前記第2の比較回路22は、a−bの信号が、高
位から低位に変化する時には、該信号と前記低位レベル
との交点を検出して、第3図(D>に示されるように、
出力信号dを確立すると共に、該信号が低位から高位に
変化する時には、該信号と前記基準信号vrerとの交
点を検出して、前記出力信号すを解除する。
前記出力信号C及びdが入力されるエクスクリ−シブO
R回路24は、これらの信号C及びdの一方のみが入力
される時に、第3図(E)に示されるように、信号eを
パルス信号発生器34に出力する。
このパルス信号発生器34は、エクスクル−シブOR回
路24からの出力信号に基づいて、第3図Fに示される
ように、パルス信号「をAND回路32に出力する。
一方、前記光電センサ12からの一方の出力信号aは、
領域信号発生器31におけるフィルタ27に入力され、
ここでノイズを除去された後に、微分回路28に入力さ
れる。
微分回路28では、入力された信号aが微分された侵に
比較器29に出力される。
比較器29は、微分回路28からの信号と基準信号とを
比較し、該微分回路28からの信号がマイナスの時に前
記デジタル信号発生器3oに信号を出力し、該デジタル
信号発生器304よ第3図(G)に示されるように「1
」のデジタル信号9を出力する。
前記パルス信号発生器34からのパルス信号rと、領域
信号発生器31からのデジタル信号口よ、ANDゲート
32に入力され、このANDゲート32は、該入力信号
が共に「1」の時(こ、第3図(H)で示されるように
、例えば、10μsのエツジ信号(パルス信号)11を
出力し、この時点で、投影画像4A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の出力信号を各時にお(する絶対位置信号とし
てカウントしている。
前記ANDゲート32からのエツジ信号h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はエツジ信号りが入力された時の、そのカウント
した変位量、即ち、測定対象物4の位置信号を記憶装置
50に出力する。
記憶装置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。
ここで、前記領域信号発生器3oには、フィルタ28が
設けられているために、デジタル信号発生器36から発
生されるデジタル信号gは、アナログ信号aの実際の増
減に対して若干のタイムラグがあるが、領域信号発生器
30は、エツジの前後に亘って比較的幅のある時間帯で
出力されるので、フィルタ28によるタイムラグは何ら
問題とされない。
この実施例においては、Sカーブ状のa−bのへ
アナログ信号が、基準信号V refと交差する点を
、該基準信号Vrerの設定レベルを挟む高位レベルと
低位レベルの間で特定し、実際の交点に近似する点をエ
ツジとして凝制し、検出しているが、前記高位レベル及
び低位レベルの範囲を全体の測定精度内に設定すれば何
ら問題はない。
しかも、Sカーブ信号に乗るノイズは常時発生づるもの
ではなく、通常状態では、実際のエツジと検出したエツ
ジは正確に一致する。
更に、測定を高速化ずれば、前記a−bのSカーブ状信
号は、その傾斜が大きくなるために、測定を高速化する
程、実際のエツジと擬制されたエツジとがより接近して
、測定精度が向上されることになる。
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ずるセンサ出力端子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12Aと12Bの境界線と移動方向が一致するこ
となく、光電センサ12の投影内II)4Aに対する相
対的移動方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、従って充電センサの、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。
なお上記実施例は、館記第1の比較回路2o及び第2の
比較回路22を共にプラスのヒステリシス特性を備えた
比較回路から形成したものであるが、本発明はこれに限
定されるものでなく、基準信号設定器18、第1の比較
回路に相当する第1の検出器と、第2の比較回路22に
相当する第2の検出器と別個独立に設けるようにしても
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を得るようにしたものであるが、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、上記実施例における領域信号発生器31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。
従って、例えば第4図に示されるように、領域信号発生
器52を、前記差演算器38の差動出力信号と高位レベ
ル参照信号とを比較し、該差動出力信号が高位レベルよ
り低いときホールド信号を出力する第1の比較器54と
、低位レベルの参照信号と比較し、該差動出力信号が低
位レベルよりも高いときホールド信号を出力する第2の
比較器56と、前記第1及び第2比較器54.56から
入力される前記ホールド信号に基づき前記光電センサ1
2の1個のセンサ出力信号aをホールドし、且つホール
ド信号が入力されたとき該センサ出力15号aをサンプ
リングする第1及び第2のサンプルホールド回路58.
60と、これら第1及び第2のサンプルホールド回路5
8.60の出力iM号と前記センサ出力信号aとを比較
し、該出力信号がセンサ出力信号aよりも小さいとき信
号を出力する第3の比較器62と、前記出力信号と前記
センサ出力信号とを比較し、該出力信号がセンサ出力信
号aよりも大きいとき信号を出力する第4の比較器64
と、前記第3及びM4の比較器62.64の一方のみが
信号を出力するときIII域信号を発生するエクスクル
−シブORゲート66と、から構成するようにしてもよ
い。
この実施例の場合は、振動等によりセンサ出力へ
信号に一時的変動をきたしたときでも、誤って領域信号
を出力したりすることなく、確実にクロスポイントを含
む時点で領域信号を出力することができる。
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って、センサ出力
端子i3A、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13Aと138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13A、13B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、投影内fl!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内f14A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
するための光学式測定機器に一般的に適用されるもので
ある。
【発明の効果1
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づる。[Operation] In this invention, the filter is omitted, and the true edge is detected by specifying only one point where the noise-containing S-curve analog signal intersects the reference signal, and by not accepting subsequent noise. By detecting extremely close points as edges, generation of measurement WA differences due to time lag is prevented, and measurement accuracy is improved. Embodiments Examples 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 and 2, light from a light source lamp 1 is directed below a stage 3 through a condenser lens 2. The object to be measured 4 on the stage 3 is irradiated from above or from above the a-anastomosis 3 via another optical path, and based on the transmitted light or reflected light, it is projected onto the screen 6 via the projection lens 5. This is a projector 1o for forming a projected image 4A of a counter-dyed object 4 to be measured and indirectly measuring the dimensions of the object 4 to be measured using this projected image 4A. Projection image 4A of the measurement object 4 that is relatively movable
a photoelectric sensor 12 that optically captures the image and generates an S-curve-shaped analog signal at its edge;
an edge detection circuit 14 that detects the intersection between the output analog signal and a preset reference signal and outputs an edge signal of the projected image 4A;
2, and measures the dimensions of the object to be measured 4 from the amount of relative movement between the object to be measured 4 and the photoelectric sensor 12 while the edge signal is generated. In the projection 110 as described above, the edge detection circuit 14 is set with a high level and a low level that sandwich the set level of the reference signal from the reference signal setter 18, and when the analog signal changes from a high level to a low level, , detecting the intersection of the analog signal and the reference signal to establish an output signal, and detecting the intersection of the analog signal and the high level when the analog signal changes from low to high, and canceling the output signal; a first comparator circuit 20 having a positive hysteresis characteristic that, when the analog signal changes from a high level to a low level, detects the intersection of the analog signal and the low level to establish an output signal; When the analog signal changes from a low level to a high level, detecting the intersection of the analog signal and a reference signal,
a second comparator circuit 22 with a positive hysteresis characteristic that cancels the output signal; and these first comparator circuits 20
and an exclusive OR circuit 24 which inputs the output signal of the second comparison circuit 22;
Of the output signals of the circuit 24, an edge signal generation circuit 26 is provided which discriminates the output signal when the analog signal is in one of the falling and rising states and outputs an edge signal. The photoelectric sensor 12 generates an S-curve phase shift signal a based on the brightness that occurs when moving relative to the sexual force projection 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 signal generation circuit 26 includes a filter 27 for eliminating noise on one output signal a of the photoelectric sensor 12, a differentiation circuit 28 for differentiating the analog signal after passing through the filter 27, and an output of the differentiation circuit 28. A comparator 29 that determines the positive or negative of and outputs a signal when it is negative, this comparator 2
an area signal generator 31 including a digital signal generator 30 that outputs a digital signal when the output signal from 9 rises and falls; signals are simultaneously output from the @ area signal generator 31 and the exclusive OR circuit 24; and an AND circuit 32 that outputs an edge signal when the edge signal is output. Reference numeral 34 in FIG. 2 indicates the exclusive OR circuit 24.
This shows a pulse signal generator for outputting a pulse signal when a signal is output from. Further, reference numeral 38 is connected to the sensor output terminals 13A and 13B of the photoelectric sensor 12, and calculates the difference between the phase shift signals AB and outputs this to the first and second comparison circuits 20 and 22. Show the difference calculator. Further, between the edge detection circuit 14 and the photoelectric sensor 12, there are installed current-to-voltage converters 40A and 40 for exchanging the outputs of the light receiving elements 12A and 12B into voltage signals.
B is placed. As shown in FIG. 1, the photoelectric sensor 12 is provided integrally with a transparent plate 33 placed parallel to and movable on the upper surface of the screen 6 of the projector 10. 33, so that it can be moved. 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 displacement detection device 16 includes an encoder 46 for detecting the amount of movement of the document stage 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. A counter 48 outputs a signal indicating the position of the object 4. Next, the operation of the above embodiment will be explained. Projection image II of the measurement object 4 formed on the screen 6
) 4A, the photoelectric sensor 12 is moved in one direction so that the edge of the projected image e4A crosses the photoelectric sensor 12. When the projected image tl14A approaches the photoelectric sensor 12 relatively and passes through it, the light receiving elements 12A and 12B
and current-voltage converters 40A, 40B
The output signals generated from the sensor output terminals 13A and 13B through the sensor output terminals become S-curve-shaped phase-shifted signals with equal amplitudes, 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. If there is noise, the signal outputted by the difference calculator 38 remains contaminated with noise, and is outputted from the first comparator circuit 2.
o and the second comparison circuit 22. The first comparison circuit 20 compares the analog signal and the reference signal ■re when the input analog signal changes from high level to low level.
r to establish an output signal C, as shown in FIG. is detected, and the output signal 0 is released. On the other hand, when the signal a-b changes from a high level to a low level, the second comparator circuit 22 detects the intersection of the signal and the low level, as shown in FIG. 3 (D>). To,
The output signal d is established, and when the signal changes from low to high, the intersection between the signal and the reference signal vrer is detected and the output signal d is released. exclusive O to which the output signals C and d are input;
When only one of these signals C and d is input, the R circuit 24 outputs a signal e to the pulse signal generator 34, as shown in FIG. 3(E). The pulse signal generator 34 outputs a pulse signal to the AND circuit 32 as shown in FIG. 3F based on the output signal from the exclusive OR circuit 24. One output signal a of
input to the filter 27 in the area signal generator 31;
After noise is removed here, the signal is input to the differentiating circuit 28. In the differentiation circuit 28, the input signal a is differentiated and outputted to the comparator 29. The comparator 29 compares the signal from the differentiating circuit 28 with a reference signal, and outputs a signal to the digital signal generator 3o when the signal from the differentiating circuit 28 is negative, and outputs a signal to the digital signal generator 304. As shown in Figure 3 (G), “1
" is output as a digital signal 9. The pulse signal r from the pulse signal generator 34 and the digital signal port from the area signal generator 31 are input to an AND gate 32, and when both the input signals are "1" (this As shown in FIG. 3(H), for example, an edge signal (pulse signal) 11 of 10 μs is output, and at this point, the edge of the projected image 4A is detected. 46 detects the amount of movement of the stage 3, and a counter 48 counts the output signal of the encoder 46 as an absolute position signal at each time.The edge signal h from the AND gate 32 is This is input to the counter 48 in the displacement detection device 16, and the counter 48 outputs the counted displacement amount, that is, the position signal of the measuring object 4, to the storage device 50 when the edge signal is input. The output signal from the digital signal generator 36 is displayed on a display or output to a printer. There is a slight time lag in the digital signal g compared to the actual increase or decrease in the analog signal a, but since the area signal generator 30 outputs it in a relatively wide time period before and after the edge, the filter 28 is not considered a problem. In this example, the time lag due to
The point where the analog signal intersects with the reference signal V ref is specified between a high level and a low level that sandwich the set level of the reference signal Vrer, and the points that approximate the actual intersection are condensed and detected as edges. However, there is no problem if the range of the high level and low level is set within the overall measurement accuracy. Furthermore, noise on the S-curve signal does not always occur, and under normal conditions, the actual edge and the detected edge exactly match. Furthermore, if the measurement speed is increased, the slope of the a-b S-curve signal becomes larger, so the faster the measurement is, the closer the actual edge and the simulated edge are. Measurement accuracy will be improved. 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 boundary line between the light receiving elements 12A and 12B does not coincide with the direction of movement, and the output level of the photoelectric sensor 12 is uniform regardless of the direction of movement relative to the projected area II) 4A. Therefore, there is no restriction on the direction of movement of the charged sensor relative 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, both the first comparison circuit 2o and the second comparison circuit 22 are formed from comparison circuits having positive hysteresis characteristics, but the present invention is not limited to this. Instead, the reference signal setter 18, a first detector corresponding to the first comparison circuit, and a second detector corresponding to the second comparison circuit 22 may be provided separately and independently. 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 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. Further, the area signal generator 31 in the embodiment described above 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. Thus, for example, as shown in FIG. 4, the area signal generator 52 compares the differential output signal of the difference calculator 38 with a high level reference signal, and when the differential output signal is lower than the high level, a first comparator 54 that outputs a hold signal; a second comparator 56 that compares the differential output signal with a low level reference signal and outputs a hold signal when the differential output signal is higher than the low level; and the photoelectric sensor 1 based on the hold signals inputted from the second comparators 54 and 56.
First and second sample and hold circuits 58.2 hold one sensor output signal a of No. 2, and sample the sensor output No. 15 a when the hold signal is input.
60 and these first and second sample and hold circuits 5
8. A third comparator 62 that compares the output iM of 60 and the sensor output signal a and outputs a signal when the output signal is smaller than the sensor output signal a, and the output signal and the sensor output signal. a fourth comparator 64 that outputs a signal when the output signal is larger than the sensor output signal a;
and an exclusive OR gate 66 that generates a III-range signal when only one of the third and M4 comparators 62, 64 outputs a signal. In the case of this example, vibration etc. cause the sensor output to
Even when a signal undergoes a temporary fluctuation, it is possible to reliably output a region signal at a time point including a cross point without erroneously outputting the region signal. Furthermore, in the embodiment, the light receiving elements 12A and 12B are
By making the light receiving areas equal, the sensor output terminals i3A and 13B are made equal.
This can be done as long as the output signals at the sensor output terminals 13A and 138 are at the same level. The output levels of both sensor output terminals 13A and 13B may be made equal without providing the sensor output terminals 13A and 13B. Furthermore, in the above embodiment, within the projection fl! Sensor 7 for 4A
However, this may be done by moving the projection f14A relative to the sensor 7 by moving the stage 3, for example. 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 measuring instruments for directly or indirectly measuring the dimensions of objects to be measured. Effects of the Invention 1 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. It has an excellent 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線図、第4図は本発明の第2実施例
の要部を示ずブロック図である。
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・・・基
準信号設定器、
2o・・・第1の比較回路、
22・・・第2の比較回路、
24・・・エクスクル−シブOR回路、26・・・エツ
ジ信号発生回路、
27・・・フィルタ、 28・・・微分回路、
29・・・比較器、
31.52・・・領域信号発生器、
32・・・ANDゲート、
54・・・第1の比較器、
56・・・第2の比較器、
58・・・第1のサンプルホールド回路、60・・・第
2のサンプルホールド回路、62・・・第3の比較器、
64・・・第4の比較器、
66・・・エクスクル−シブORゲート。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 block diagram showing the main parts of the second embodiment of the present invention. 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... Reference signal setter, 2o... First 22... Second comparison circuit, 24... Exclusive OR circuit, 26... Edge signal generation circuit, 27... Filter, 28... Differential circuit,
29...Comparator, 31.52...Area signal generator, 32...AND gate, 54...First comparator, 56...Second comparator, 58...th 1 sample hold circuit, 60... second sample hold circuit, 62... third comparator, 64... fourth comparator, 66... exclusive OR gate.
Claims (4)
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
てエッジ信号を発生する光学式測定機器におけるエッジ
検出装置において、 前記基準信号の設定レベルを挟む高位レベルと低位レベ
ルを設定するための基準信号設定器と、前記アナログ信
号が高位から低位に変化する時は、アナログ信号と基準
信号との交点を検出して出力信号を確立すると共に、該
アナログ信号が低位から高位に変化する時にはアナログ
信号と前記高位レベルとの交点を検出し、前記出力信号
を解除する第1の検出器と、 前記アナログ信号が、高位から低位に変化する時は、該
アナログ信号と前記低位レベルとの交点を検出して出力
信号を確立すると共に、該アナログ信号が低位から高位
に変化する時には、該アナログ信号と前記基準信号との
交点を検出して、前記出力信号を解除する第2の検出器
と、これら第1の検出器及び第2の検出器の出力信号を
入力とするエクスクルーシブOR回路と、このエクスク
ルーシブOR回路の出力信号のうち、前記アナログ信号
の立下り及び立上りの一方の状態の時の出力信号を判別
してエッジ信号を出力するエッジ信号発生回路と、を有
してなる光学式測定機器におけるエッジ検出装置。(1) In an edge detection device for an optical measuring instrument that generates an edge signal by detecting an intersection between an S-curve analog signal generated at an edge portion of a measurement object and a preset reference signal, the reference signal A reference signal setting device for setting a high level and a low level that sandwich the set level of and a first detector that detects the intersection of the analog signal and the high level and cancels the output signal when the analog signal changes from a low level to a high level; when the analog signal changes from a low level to a high level, detecting an intersection between the analog signal and the reference signal to establish an output signal; a second detector that cancels the output signal; an exclusive OR circuit that receives the output signals of the first detector and the second detector; An edge detection device for an optical measuring instrument, comprising an edge signal generation circuit that discriminates an output signal when an analog signal is in one of falling and rising states and outputs an edge signal.
それぞれ、前記基準信号とアナログ信号とを入力とし、
共にプラスのヒステリシス特性を備えた2組の比較回路
から構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の光学式測定機器におけるエッジ検出装置。(2) The first detector, second detector, and setting device are
each inputs the reference signal and analog signal,
2. An edge detection device for an optical measuring instrument according to claim 1, wherein the edge detection device is comprised of two sets of comparison circuits, both of which have positive hysteresis characteristics.
乗るノイズを排除すためのフィルター、該フィルター通
過後のアナログ信号を微分する微分回路、該微分回路の
出力の正負を判断し、その一方のとき信号を出力する比
較器、を含む領域信号発生器と;前記領域信号発生器及
び前記エクスクルーシブOR回路から同時に信号が出力
されたときエッジ信号を出力するANDゲートと;を有
してなることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第
2項記載の光学式測定機器におけるエッジ検出装置。(3) The edge signal generation circuit includes a filter for eliminating noise on the analog signal, a differentiating circuit for differentiating the analog signal after passing through the filter, and determining whether the output of the differentiating circuit is positive or negative. and an AND gate that outputs an edge signal when signals are simultaneously output from the region signal generator and the exclusive OR circuit. An edge detection device in an optical measuring instrument according to claim 1 or 2.
信号と高位レベル参照信号とを比較し、該差動出力信号
が高位レベルより低いときホールド信号を出力する第1
の比較器と、低位レベルの参照信号と比較し、該差動出
力信号が低位レベルよりも高いときホールド信号を出力
する第2の比較器と、前記第1及び第2比較器から入力
される前記ホールド信号に基づき前記アナログ信号をホ
ールドし、且つホールド信号が入力されたとき該アナロ
グ信号をサンプリングする第1及び第2のサンプルホー
ルド回路と、これら第1及び第2のサンプルホールド回
路の出力信号と前記アナログ信号とを比較し、該出力信
号がアナログ信号よりも小さいとき信号を出力する第3
の比較器と、前記出力信号と前記アナログ信号とを比較
し、該出力信号がアナログ信号よりも大きいとき信号を
出力する第4の比較器と、前記第3及び第4の比較器の
一方のみが信号を出力するとき領域信号を発生するエク
スクルーシブORゲートと、を有してなる特許請求の範
囲第1項又は第2項記載の光電式測定機器におけるエッ
ジ検出装置。(4) The region signal generator is a first region signal generator that compares the differential output signal of the difference calculator with a high level reference signal and outputs a hold signal when the differential output signal is lower than the high level.
a second comparator that compares the differential output signal with a low-level reference signal and outputs a hold signal when the differential output signal is higher than the low level; first and second sample-and-hold circuits that hold the analog signal based on the hold signal and sample the analog signal when the hold signal is input; and output signals of the first and second sample-and-hold circuits. and the analog signal, and outputs a signal when the output signal is smaller than the analog signal.
a fourth comparator that compares the output signal and the analog signal and outputs a signal when the output signal is larger than the analog signal, and only one of the third and fourth comparators. 3. An edge detection device for a photoelectric measuring instrument according to claim 1, further comprising an exclusive OR gate that generates a region signal when outputting a signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24484584A JPS61122505A (en) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | Edge detecting device of optical measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24484584A JPS61122505A (en) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | Edge detecting device of optical measuring instrument |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61122505A true JPS61122505A (en) | 1986-06-10 |
Family
ID=17124826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24484584A Pending JPS61122505A (en) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | Edge detecting device of optical measuring instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61122505A (en) |
-
1984
- 1984-11-20 JP JP24484584A patent/JPS61122505A/en active Pending
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