JP3613708B2 - Cross-sectional shape measuring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、倣い溶接などに利用する溶接用レーザセンサの計測精度向上技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
溶接ロボットを利用した自動溶接装置の発展が著しいが、より高速に精密で高品位の溶接を行うため、ビームスキャン型レーザセンサを導入してできるだけ近いところから溶接部の形状を測定しながら倣い溶接するものが用いられるようになってきた。
ビームスキャン型レーザセンサは、赤色あるいは赤外線のレーザ光ビームを放出するレーザ放射装置と、対象物で反射したレーザ光が入射する素子の位置が対象物までの距離に対応するように配置されたCCDリニアセンサと、レーザ光路中に挿入され揺動することによりレーザ光を走査させるスキャニングミラーとを備えて、対象物を走査し表面までの距離を求めて輪郭を計測するようにしたものである。
なお、レーザ放射装置には普通、小型安価でかつ制御が容易なため半導体レーザ素子が利用される。また、検出光学系に照射するレーザ光の波長に合わせたバンドパスフィルタを利用することにより、環境から侵入するノイズ光の影響を抑制して信号雑音比(SN比)を向上させて、より正確な測定ができるように構成されている。
【0003】
ところが、レーザ光の強度が変動しなくても対象物の材質やレーザ光が当たる面の向きなど表面状態によってCCDセンサに入射する反射光の強度が変化するため、安定した表面形状測定ができない。すなわち、反射光が強すぎれば多数のCCD素子が感応し輪郭が太線で表されるため実際の位置を正確に判定することが難しい。また、反射光が弱いとCCD素子出力が検出閾値より低くなって輪郭線が切れるので、正しい形状が検出できない。
従来、レーザ距離計などでは、計測対象からの反射光の光量に応じてレーザ出力や検出素子の露光時間を調整し、受光素子の飽和や反射光の不足など光度変動に対処する方法が用いられていた。この方法は対象が移動しないことを前提として目的の距離を測定するものであるから、時間に制約を受けることはない。
【0004】
しかし、溶接用のビームスキャン型レーザセンサでは、走査中に走査方向の分解能に対応して数100回の距離計測を行う。さらに、レーザ光を照射したときの反射位置を検出するため、距離分解能に対応する数だけ直線配置された受光素子について受光量走査を行う。1回の受光量走査には数10μs程度かかる。
光走査中に光照射位置が変わり、計測対象表面の変化に従って入射光量が変動するから、CCD素子に入射する光量に従って直ちにレーザ出力を制御するようにすることは、制御回路の演算速度や最適な調整量の算出論理の複雑さという観点から容易でなかった。
【0005】
また、レーザ放射装置に用いられる半導体レーザ素子の使用温度はたとえば0−40℃と範囲が狭いので、溶接部近くに位置して高温に晒される溶接用レーザセンサは使用範囲に収まるように強制的に冷却して使用する。なお、外気温が低いところで使用するときには、始動時など素子が十分暖まるまで作動しないこともある。
さらに、半導体レーザは温度の影響が大きくレーザ光のピーク波長は通常10℃の温度差について5nm程度の変動する一方、センサの実際温度は環境により変化するので、バンドパスフィルタの透過波長幅は20nmなどある程度広く取る必要がある。このため、環境から侵入するノイズ光の除去率が低下しSN比を十分抑えることができない。したがって、レーザ高強度を十分に強くし輪郭線検出に用いる閾値を下げて検出感度を高めるため、輪郭線を細く鮮明に画定することは困難である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、自動倣い溶接装置など溶接部に接近して設けられるビームスキャン型レーザセンサにおいて、測定対象部位の条件変化によりセンサに入射する反射光が変動する場合にも、溶接形状を高精度で計測できる装置を提供することであり、半導体素子のように温度の影響を受けやすいレーザ発生素子を使用した場合にも、精度よく形状計測できる装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の断面形状計測装置は、レーザ放射装置と1次元光センサと、レーザ放射装置からのレーザ光を測定対象に導きながら対象表面を1方向に走査し表面から反射するレーザ光を1次元光センサに導くスキャニング機構を備えて、スキャニング機構を対象に対して相対的に移動させて必要な領域面を走査するものであって、さらに、レーザ放射装置の出力と1次元光センサの露光条件を調整して入射光量を調節する入射光量調節器を備えて、入射光量調節器が調整のための操作量と入射光量の間の関数関係を記憶した記憶装置を備え、スキャニング機構によるスキャニングに連動してレーザ光照射方向が以前に同じ照射方向であったときに1次元光センサが検出した1次元光センサ全体の受光量を明るさ評価値として、該明るさ評価値が所定の目標値に近づく方向に入射光量を調整するための1周期のスキャニングに亘る調整値の列を前記関数関係を用いて準備して、該調整値の列に基づいて入射光量を調整することを特徴とする。
【0008】
スキャニング機構には、ガルバノミラーなどを用いてミラー面の向きから直接にレーザ照射方向を得る機構を用いることができるが、また、揺動角度センサを備えたスキャニングミラーを使用する機構を用いることもできる。このスキャニングミラーは回動軸を中心として揺動するものであって、角度センサにより揺動角度を検出してレーザ光放射方向を知ることができる。スキャニングミラーが揺動している間であって以前に同じ位相角を取った時における検出光量を入射光量調整のために用いる規準受光量とすることができる。
なお、入射光量調整は、スキャニングミラーの揺動の往路と復路の両方で実施するようにしてもよい。
【0009】
本発明の断面形状計測装置は、レーザ光を対象物表面に照射し、反射光を測定光学系を介してたとえばCCD素子を1列に並べた1次元光センサに入射させ、反射光に感応した素子の位置からレーザ光の反射位置を算定する。こうして得られた反射位置、すなわち対象物の表面位置のデータをレーザビームのスキャン方向に集約することにより1スキャン毎の輪郭線を作成する。さらに、装置を前進させながら対象物全面について輪郭線を形成することにより表面形状を計測するようになっている。
【0010】
本発明の断面形状計測装置によれば、装置のスキャニング方向に沿って変化する測定対象物の状態は1次元光センサで受光量情報として取得してある。そこで、新しいスキャニングを行うときには以前に取得した受光量情報に基づいて、反射光が明るい位置では光量レベルを下げ、反射光が暗い位置では光量レベルを上げるようにして、1次元光センサの入射光量を調整する。このように、1次元光センサの受光量が所定の目標値に近づくようにして、受光量の平準化をし検出感度を適当な水準に保持すると、センサで検出する対象物表面の光切断線が適当な太さを維持するので、対象物形状計測の精度を確保することができる。
【0011】
対象物の表面状態はレーザ光のスキャン方向に沿って変化するので、入射光量調整はレーザ光の照射方向ごとに行う必要がある。このため、本発明では、1次元光センサが以前に取得した同じ照射方向における受光量情報に基づき、新たな測定で受光量が所定の値に近づく方向に入射光量を調整する。
入射光量は、レーザ発生素子の駆動電流、レーザのパルス点灯時間、カメラ露光時間、あるいはこれらを組み合わせた要素を変化させることにより調整することができる。レーザ発生素子と光センサの両方を用いて制御する場合は、入射光量の調整幅が拡大して、より大きなダイナミックレンジを持つようにすることができる。
【0012】
スキャニング機構に揺動角度センサを備えたスキャニングミラーを使用するときは、角度センサにより揺動角度を検出してレーザ光放射方向を画定して、以前に同じ位相角を取った時における検出光量を入射光量調整のために用いる規準受光量として、入射光量の調整をすることができる。
なお、スキャニングミラーを揺動させてスキャンする方式では、往路と復路では交互に出現し対称的な動きを示すので、往復共に対象物の表面輪郭測定を行うことができる。この場合は、往路と復路それぞれ独立に揺動角毎の受光量を評価して入射光量を調整することが好ましい。
【0013】
レーザ照射位置毎の反射位置は光に感応した受光素子の位置から求められる。従って、一定の入射光量があれば1次元光センサ全体の受光量は一定になる。そこで、1次元光センサを構成する受光素子の全素子の出力を総合した、積算値あるいは平均値などをもって入射光量調整の規準受光量としてもよい。
もちろん、簡単のため、受光素子のうち最高強度を示す素子の検出光量とすることもできる。
【0014】
さらにまた、入射光量調節器は、受光光量に対応する調整量を記載した変換テーブルを記憶する記憶装置を備え、この変換テーブルを参照して入射光量の調整を行うようにしてもよい。対象物の材質や形状によって、関数関係が異なるため場合によって適切な関数を選択して使用することが好ましいからである。また、対象が変化したときにも、ソフトウエア手段によって容易に適当な関数を設定することができるので、広く種々の対象に対処することができる。
なお、入射光量調整値は、前回のスキャニングで同じ照射方向であったときに得られた受光量情報を処理して算出すればよいので、個々の演算はスキャニングの1周期の間に行えばよい。したがって、測定結果入力処理と調整値演算を並列的に実行することができる。
【0015】
さらに、本発明における課題を解決するため、本発明の断面形状計測装置は、レーザ放射装置に半導体レーザ発生素子を用いたものであって、半導体レーザ発生素子の筐体に温度検出素子と熱移動素子を密着させ、これらと接続された温度調節器を備える。この温度調節器は、温度検出素子の出力に基づいて熱移動素子の発吸熱量を調整することにより、半導体レーザ発生素子を所定の温度に保持するようにする。すると、半導体レーザ発生素子の特性の温度変動を抑制するため、1次元光センサに設けるバンドパスフィルターの透過波長幅をより狭くすることができ、環境から漏れ込むノイズ光の影響を除去することができるので、光センサの測定出力のSN比が著しく改善され、輪郭線が鮮鋭になり正確な輪郭線を得て精度よく対象物表面形状を画定することができるようになる。
【0016】
熱移動素子にペルチェ効果素子を利用すると、電流の向きを制御することにより加熱と冷却のいずれも可能になるので便利である。
このような半導体レーザ発生素子の温度管理と入射光量の調整を併せて採用することにより、溶接部近傍の高温環境中に装置を置いて倣い溶接する場合にも、より精度の高い輪郭測定が可能となり、高品質の溶接を行うことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施例に基づき図面を参照して詳細に説明する。
図1は本実施例の断面形状計測装置のブロック図、図2は本実施例に用いられるセンサヘッドの構成を示す概念図、図3は本実施例における画像合成結果の例を表す図面、図4は本実施例におけるレーザ走査方向の受光量変化の例を表す分布図、図5は本実施例で制御量を求めるために用いる変換テーブルの例を示す図面、図6は本実施例における入射光量制御手順を説明するフロー図、図7は画像スキャンと制御量決定タイミングの関係を説明する図面、図8は本実施例に使用するレーザ投光器の温度制御系のブロック図、図9はレーザ投光器の温度制御に使用するペルチェ素子の原理図、図10はレーザ投光器の温度制御の効果を説明するレーザ波長分布とバンドパスフィルタの波長特性の関係を示した図面である。
【0018】
本実施例の断面形状計測装置は、図1に示すように、レーザセンサのセンサヘッド1とコントローラ2とディスプレー3から構成され、測定対象物4の表面形状を測定する。
レーザヘッド1の内には、図2に示すように、レーザ投光器11と1次元光センサ12とスキャニングミラー13が組み込まれている。レーザ投光器11は、半導体レーザ発生素子を利用して波長690nmの赤色レーザを発生する。発生したレーザビームは、測定対象4に照射される。測定対象4の表面で反射した光は、集光光学系14を介して1次元光センサ12に入射する。
【0019】
なお、1次元光センサの入射光路中には、照射したレーザ光の波長を挟んだ領域を透過するバンドパスフィルタが設けられていて、周囲から侵入するノイズ光を排斥して信号雑音比を向上させ、より精度の高い測定ができるようにしてある。
1次元光センサ12は、CCD素子を多数直線上に配列したリニアセンサで、集光光学系14によりレーザ反射光をセンサに入射させると、集光光学系14の光学中心とレーザ照射位置を結んだ直線上にあるCCD素子に光が照射するので、受光したCCD素子の位置がレーザ照射位置に対応することになり、入射光量が大きい素子の配列上の位置に基づいて物体の表面位置を知ることができる。
【0020】
物体の断面形状を計測するためには、上記三角測量を用いた測定機構を切断面方向に走査し、走査線に沿って位置測定結果を配置する必要がある。この目的でスキャニングミラー13がレーザ光路中に介装されている。レーザ投光器11から放射されるレーザビームを屈折して測定対象4に照射し、測定対象の表面で反射して戻ってくる光を再び屈折して1次元光センサ12に入射させる。スキャニングミラー13は、揺動軸15を中心として往復動するので、レーザ光は揺動軸に垂直の方向に走査し、表面位置測定結果は走査方向に沿って順次取得される。なお、図には示していないが、スキャニングミラー13の揺動は正弦波関数的変化をするため時間とレーザ照射方向は必ずしもリニアの関係にないので、スキャニングミラー反射面の向きを実際に検出して測定方向を画定するようにして測定精度を確保している。
【0021】
上記構成により、1回の走査により1個の断面形状計測ができ、計測装置を移動させながら連続的に走査を繰り返すことにより、対象物の表面形状を面として計測することができる。
図3は、1回のレーザスキャンにより得られる1個の断面形状計測結果を表示した例を示す図面である。
スキャニングミラー13がある角度を持っているときに対象物表面に現れる光点から計器までの距離は、受光量が大きなCCD素子のリニア光センサ12中の素子列中の位置を用いた三角測量法により求めることができる。受光した素子の位置は、光センサを走査して各素子毎の出力を観察することにより求めることができる。
【0022】
さらに、スキャニングミラー13を揺動させて測定範囲全域にわたってスキャンし、所定の照射角毎に上記計測を繰り返した結果を表示画面に展開して示すと、図3に示すような光点が連続した輪郭線が現れる。この輪郭線は、対象物の1断面について、スキャニングミラーの揺動軸15から対象物表面までの距離を放射状に計測した結果を表すことになる。
実際の断面形状情報は、ミラー表面の向きに関する情報を用い、簡単な変換処理を行うことによって、たとえば1平面からの高さで表した輪郭として与えることが好ましい。
【0023】
また、対象物14の表面特性は一定でないため、同じ強度の光を照射すると場所により表面反射率や反射面の傾きが異なり光センサに入射する反射光の強度が変化する。
たとえば、対象物の表面が入射レーザ光に対して傾いているときには、面積当たりの入射光が弱くなり、光センサがキャッチする反射散乱光エネルギは小さくなる。このため、CCD素子における蓄積電荷量が少なくなり、閾値の設定によっては輪郭線が途切れる場合もある。また、対象物表面の光吸収率が高い場合は光センサに入射する光が少なくなって輪郭線の検出が困難になる。さらに、光反射率が高い場合にも面の向きによっては光センサに入射する光が少なくなる。
一方、対象物表面状態によっては大きな光エネルギーが光センサに入射して、CCD素子が飽和したり近隣の多数のCCD素子が検出出力を生じて太い検出帯になったりして、正確な表面位置を知ることが難しくなる。
【0024】
光センサのCCD素子の出力をレーザ光の走査方向にプロットすると、明るさ評価値である入射光強度が、たとえば図4に示すように、変化することが分かる。プロットする出力値は、CCD素子が1列に並んだ光センサ全体について出力を積算した値あるいはCCD素子の出力平均値であってもよく、また1列中の最大出力を有するCCD素子の出力値であってもよい。
本実施例の断面形状計測装置では、明るさ評価値に所定の基準値を設定して、基準値より高い明るい領域についてはCCD素子に入射する光量を低下させ、基準値より低い暗い領域についてはCCD素子入射光量を増加させるように調整している。
【0025】
なお、調整は、CPUボード21、画像入力ボード22、インターフェースボード23、これらを連結するバス24などを備えたコントローラ2によって、前回のレーザ光スキャンにおいて同じ照射角位相を持つときに得られた光センサ受光量を明るさ評価値として、この評価値が基準値に近づく方向にレーザ発生素子の出力や光センサの露光条件を調整することによって行われる。
レーザ光スキャンは極めて高速で繰り返されるため、前回のスキャンと今回のスキャンでは測定対象位置が余り変化しないので、前回の測定条件に基づいた改善動作により今回の測定条件を改善することができる。
また、測定装置が移動して測定位置が変化するにつれて、測定対象の表面性状が変化するが、前回のスキャンで得られた測定結果を利用するので、位置変化に追従した的確な調整をすることができる。
【0026】
図5は、本実施例で行う調整の手順を表す。
すなわち、計測が始まると、初めの条件に基づいて1断面についてレーザをスキャンさせる。初めにレーザビームを測定対象領域に照射し(S1)、各照射点について光センサの測定結果を記録し(S2)、第1回目のレーザ光スキャンが終了したか否かを判定する(S3)。終了しない限り上記ステップS1、S2を繰り返し、1画面分の情報を取得した後にステップS4に進む。
【0027】
1回のレーザ光スキャンが終了すると、図3に示したような断面輪郭線が得られるので、輪郭線情報を画像入力ボード22で取り込み、CPUボード21に設けられる画像処理回路によって、取り込んだ輪郭線情報に対して変換処理などを含む画像処理を施して、実空間における対象物表面形状を表す情報とする。
対象物表面形状の情報はインターフェースボード23に送られ、ディスプレー3に表示されたり、図外の溶接倣い制御装置に供給される。また、画像処理によって求められたスキャンラインに沿った明るさ分布を検出し(S5)、明るさ評価値を基準値と比較し、その偏差に基づいて光センサ1に入射する光量を調整するための指令値を算出する(S6)。
【0028】
1次元光センサの入射光量は、レーザ投光器11の入力電流、レーザのパルス点灯のデューティ比、1次元光センサ12の露光時間などを調整することにより、あるいはこれらの組合せにより制御することができる。
計測対象4の性状や、1次元光センサ12やレーザ投光器11の特性の影響により、図6(a)(b)(c)に概念的に示したように、それぞれの操作量と1次元光センサ12の入射光量の間にはそれぞれ異なる関数関係を有するので、予め求めた変換テーブルあるいは計算式をCPUボード21に備えた記憶装置に保持しておいて、この変換テーブルや計算式を参照してそれぞれに適当な調整値を求める必要がある。
【0029】
このようにして準備した調整値の列を用いて、レーザスキャンの各タイミング毎にレーザ投光器11の光出力制御を行って、レーザビームを放射させ対象物4に照射する(S7)。また、レーザスキャンの各タイミング毎に、1次元光センサ12のCCD素子列について画像データを取り込む(S8)。
1次元光センサ12は調整値を用いてたとえばシャッタスピードを調整し、露光時間制御を行ったものであってもよい。レーザ投光器11と1次元光センサ12の両方を用いて入射光量調整を行う場合は、調整範囲が極めて大きくなる利点がある。
【0030】
1断面についてレーザ光スキャンが終了したか否かを判定し、終了しない限り上記ステップS7、S8を繰り返し、1画面分の情報を取得し終えたらステップS4に進んで(S9)、断面形状表示や溶接制御装置への形状情報提供を行い(S4)、さらに次回のレーザスキャンのための調整値を準備する(S5、S6)。
光点距離は通常、図7に示すように、往復動するスキャンイングミラー13によりレーザビームが対象を走査する間の往路または復路の一方のみを使い、比較的速度が一定している部分で計測するように構成されている。したがって、制御機構に供給する調整値は、前回のスキャニングで光センサ12が光点距離測定が終了した後、スキャニングミラー13が計測開始位置に戻る間に算出しておいて、次の画像計測が始まる時には全て準備されていることが好ましい。
【0031】
ただし、実際に調整を行うのは、スキャニング中の各位相位置にあるときであるから、その時までに調整データが整っていれば足りるので、計測結果を演算装置に逐次取り込み並列的に調整値を算出して制御機構に供給するようにしてもよいことはいうまでもない。
また、スキャニングミラー13の往路と復路の両方で断面形状を計測するようにすれば、測定密度が倍増するのでより綿密な形状計測ができる。往復両方で計測するようにした場合は、往路と復路ではスキャン方向が逆転するので、それぞれ別々に調整値を算出して調整値データ列が同じ方向に並ぶようにすることが演算および装置制御の単純化のために好ましい。
【0032】
なお、半導体レーザ素子は温度により特性が著しく変化するため、安定して使用できる範囲がたとえば0−40℃の間に制約される上、可用範囲内でもレーザ光のピーク波長が変動する。ところが、溶接装置に使用する断面形状計測装置は、溶接部のごく近傍にセンサ類を配置して使用しなければならないため、測定中は高温に晒され温度管理が難しい。
したがって、半導体レーザ発生器を組み込んだレーザ投光器を用いるときには、レーザ光波長を挟んだ領域を透過させるバンドパスフィルタはピーク波長の変動を見込んで設定するため、透過波長幅をたとえば20nm程度までしか狭めることができず、高精度の測定結果を得ることが難しい場合がある。
また、寒冷時の始動など装置温度が可用範囲に入らない場合には測定ができないことがある。
【0033】
そこで、本実施例の断面形状計測装置では、半導体レーザ発生器の温度を一定に制御することにより、バンドパスフィルタの透過幅を狭隘化することを可能にしてノイズ光の侵入を抑制し、測定精度をより向上させるようにすることができる。また、環境温度が低すぎる場合にも正しく測定することができる。
レーザ投光器の温度制御系は、図8に示すように、半導体レーザ発生器が組み込まれたレーザ投光器の筐体51に貼付した熱電対やサーミスタなどの温度測定素子52とペルチェ素子などの熱移動素子56、およびこれらを接続する温度調整器53とから構成される。
【0034】
温度調整器53は、温度比較回路54と印加電流調整回路55を備え、温度測定素子52の出力を温度信号に変換して目標温度値と比較し、偏差に基づいて算出した電流値を熱移動素子56に供給する。
温度制御系には遅れ要素が存在するため、通常はON/OFF制御により印加電流を調整すれば十分で、制御論理は極めて単純である。なお、いわゆる時間比例式ON/OFF制御を採用して、偏差が大きい時にはON/OFFの一方を選択するが小さい時には切替え間隔を短くするようにして、実効的なエネルギ供給量を偏差に対して比例的に変化させるようにすると、温度変動をより効果的に抑えて高精度な温度制御を達成することができる。
温度調整器53は、マイコンなどの電子計算機能を備えた装置により構成することができ、コントローラ2のCPUボード21に組み込むことも可能である。
【0035】
ペルチェ素子は、ペルチェ効果に差のある2種の半導体A,Bを図9に示すように交互に直列接続し、交互の接続面の一方を表面に他方を裏面として電気絶縁層Cで挟み、端子Tを直流電源に接続して熱電冷却素子として使用することができる。このようなペルチェ素子は、両端子Tに印加する電流の極性を変化させることで加熱と冷却を切替えることができるので、熱移動素子56として使用するとレーザ投光器の温度管理をより高度に行うことができる。
【0036】
上記温度制御系によりレーザ投光器の出力を安定させることにより、図10に示すように、レーザ光のピーク波長が変動しなくなるので、光センサ12に仕込む光学フィルタの帯域幅を5nm程度に狭域化することができる。
図10は上段にレーザ投光器が放射するレーザ光の波長分布を示し、下段にレーザ光を透過し外光ノイズを遮断するためのバンドパス光学フィルタの透過波長領域を示す。図中、温度制御がなかった状態を点線で示し、温度制御系を導入した結果を実線で示す。
【0037】
半導体レーザ発生器の可用温度範囲内であっても、ピーク波長は20nm程度変動するので、これを透過させるためバンドパス幅はやはり20nm程度必要とされる。しかし、レーザ投光器11の温度管理を行えば、ピーク波長は変動しなくなるので、レーザ光の広がりをカバーできる程度の透過幅、たとえば5nm程度の透過幅を持てばよくなる。
このため、フィルタを透過する外乱光の絶対量が減少し、透過光におけるレーザ光の割合が増大し、SN比が大幅に改善される。したがって、輪郭線を判定するための閾値を厳しく設定しても誤検出が少なくなるので、CCDセンサの受光量の基づいて入射光量を調整する機構と協働して、より鋭い輪郭線を生成して検出することにより、極めて高精度な形状計測ができるようになる。
【0038】
また、外気温度が極く低温である状態で始動させるときにも、レーザ投光器11の温度が管理されているため、測定が不能になることはなくなる。
なお、温度検出端と熱移動素子はできるだけ半導体レーザ発生器に近いところに設置して、直接的に作用するようにすることが好ましい。
従来のレーザ投光器を使用する場合にも、これら要素を付設することにより簡単に温度制御系を構成することができる。
レーザ投光器の温度調整系は入射光量調整機構と独立に使用しても、一定の精度向上効果が得られることはいうまでもない。
【0039】
本実施例の断面形状計測装置は、前回のスキャニングで得られた計測結果を利用して、反射光が明るい部分ではセンサの入射光量を抑制し、反射光が暗い部分では入射光量が増大するようにするので、対象部分の性状の変化にかかわらず取得する光点画像の大きさが変化せず、輪郭線を的確に画定することができ、精度の高い断面形状計測を行うことができる。
また、入射光量の調整に使用する変換テーブルや計算式をソフトウエアとして記憶装置に格納して利用することにより、テーブルや式の変更を簡単に行うことができるので、対象が変化した場合や変換テーブルなどを修正する場合などにも容易に対処することができる。
【0040】
なお、上記実施例の説明では、前回のスキャニングで得られた測定データを用いて調整値を算出したが、現在の測定と状態が変化していないと見ることができる程度の過去のデータであればよく、直近のデータでなくてもよいことはいうまでもない。
また、本実施例の断面形状計測装置は、従来使用してきた倣い溶接装置にコントローラや温度調整システムなどを付加することにより容易に構成することができる。
なお、ここでは赤色レーザを用いた場合について記述したが、赤外線など他の領域の光線を使用してもよいことはいうまでもない。
【0041】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の断面形状計測装置は、自動倣い溶接装置など溶接部に接近して設けられるビームスキャン型レーザセンサに適用することにより、測定対象部位の条件変化によりセンサに入射する反射光が変動する場合にも、溶接形状を高精度で計測でき、また、半導体レーザ発生素子を使用した場合にも、精度よく形状計測できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における断面形状計測装置のブロック図である。
【図2】本実施例に用いられるセンサヘッドの構成を示す概念図である。
【図3】本実施例における画像合成結果の例を表す図面である。
【図4】本実施例におけるレーザ走査方向の受光量変化の例を表す分布図である。
【図5】本実施例で制御量を求めるために用いる変換テーブルの例を示す図面である。
【図6】本実施例における入射光量制御手順を説明するフロー図である。
【図7】画像スキャンと制御量決定タイミングの関係を説明する図面である。
【図8】本実施例に用いるレーザ投光部温度制御系のブロック図である。
【図9】熱移動素子として利用するペルチェ素子の構造を説明する概念図である。
【図10】図8の温度制御の効果を説明する図面である。
【符号の説明】
1 レーザセンサのセンサヘッド
2 コントローラ
3 ディスプレー
11 レーザ投光器
12 1次元光センサ
13 スキャニングミラー
4 測定対象
14 集光光学系
15 揺動軸
21 CPUボード
22 画像入力ボード
23 インターフェースボード
24 バス
51 レーザ投光器筐体
52 温度測定素子
53 温度調整器
54 温度比較回路
55 印加電流切替回路
56 熱移動素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for improving measurement accuracy of a welding laser sensor used for profiling welding or the like.
[0002]
[Prior art]
Although automatic welding equipment using welding robots has been greatly developed, in order to perform high-precision welding with higher precision at higher speeds, copy welding is performed while measuring the shape of the weld from the closest possible position by introducing a beam scanning laser sensor. What to do has come to be used.
A beam scan type laser sensor is a CCD that is arranged so that the position of a laser emitting device that emits a red or infrared laser beam and the element on which the laser beam reflected by the object is incident corresponds to the distance to the object. A linear sensor and a scanning mirror that is inserted into the laser beam path and oscillates to scan the laser beam are provided, the object is scanned, the distance to the surface is obtained, and the contour is measured.
Note that a semiconductor laser element is usually used for a laser emitting device because it is small and inexpensive and easy to control. In addition, by using a band-pass filter that matches the wavelength of the laser light that irradiates the detection optical system, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) is improved by suppressing the influence of noise light entering from the environment, and more accurately. It is configured to be able to make accurate measurements.
[0003]
However, even if the intensity of the laser beam does not change, the intensity of the reflected light incident on the CCD sensor varies depending on the surface condition such as the material of the object and the direction of the surface on which the laser beam strikes, so that stable surface shape measurement cannot be performed. That is, if the reflected light is too strong, it is difficult to accurately determine the actual position because a large number of CCD elements are sensitive and the outline is represented by a thick line. Further, if the reflected light is weak, the CCD element output becomes lower than the detection threshold and the contour line is cut, so that a correct shape cannot be detected.
Conventionally, in laser distance meters, etc., a method has been used in which the laser output and the exposure time of the detection element are adjusted in accordance with the amount of reflected light from the measurement target to cope with variations in light intensity such as saturation of the light receiving element and lack of reflected light. It was. Since this method measures the target distance on the assumption that the object does not move, there is no time limit.
[0004]
However, the beam scanning laser sensor for welding performs distance measurement several hundreds of times corresponding to the resolution in the scanning direction during scanning. Further, in order to detect the reflection position when the laser beam is irradiated, the received light amount scanning is performed on the light receiving elements arranged in a straight line by the number corresponding to the distance resolution. It takes about several tens of microseconds to scan the received light amount once.
Since the light irradiation position changes during optical scanning, and the amount of incident light varies according to the change in the surface of the measurement object, controlling the laser output immediately in accordance with the amount of light incident on the CCD element is the calculation speed of the control circuit and the optimum From the viewpoint of the complexity of the calculation logic of the adjustment amount, it was not easy.
[0005]
In addition, since the operating temperature of the semiconductor laser element used in the laser radiation device is narrow, for example, 0 to 40 ° C., the welding laser sensor that is located near the weld and is exposed to a high temperature is compulsorily kept within the operating range. Cool to use. When used in a place where the outside air temperature is low, the device may not operate until the element is sufficiently warmed, such as at the start.
Furthermore, the temperature of the semiconductor laser is greatly affected by the temperature, and the peak wavelength of the laser beam usually fluctuates by about 5 nm for a temperature difference of 10 ° C., whereas the actual temperature of the sensor varies depending on the environment, so the transmission wavelength width of the bandpass filter is 20 nm. It is necessary to take some wide. For this reason, the removal rate of noise light entering from the environment is lowered, and the SN ratio cannot be sufficiently suppressed. Therefore, it is difficult to clearly define the contour line in order to increase the detection sensitivity by sufficiently increasing the laser high intensity and lowering the threshold value used for the contour line detection.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the problem to be solved by the present invention is that, in a beam scan type laser sensor provided close to a welded part such as an automatic scanning welding apparatus, when reflected light incident on the sensor fluctuates due to a change in conditions of a measurement target part. Is to provide a device that can measure the weld shape with high accuracy, and to provide a device that can accurately measure the shape even when using a laser generating element that is susceptible to temperature, such as a semiconductor element. is there.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a cross-sectional shape measuring apparatus according to the present invention has a laser radiation device, a one-dimensional optical sensor, and a target surface in one direction while guiding laser light from the laser radiation device to the measurement target. In A scanning mechanism that scans and reflects a laser beam reflected from the surface to a one-dimensional optical sensor, and moves the scanning mechanism relative to an object to scan a necessary area surface; Adjust the amount of incident light by adjusting the output of the laser radiation device and the exposure conditions of the one-dimensional photosensor. With an incident light quantity adjuster, The incident light amount controller includes a storage device that stores a functional relationship between an operation amount for adjustment and an incident light amount, In conjunction with scanning by the scanning mechanism, the one-dimensional photosensor detected when the laser beam irradiation direction was the same as before. Using the received light amount of the entire one-dimensional photosensor as a brightness evaluation value, the brightness evaluation value Adjust the amount of incident light in the direction that approaches the target value For adjusting the amount of incident light based on the adjustment value sequence prepared using the functional relationship It is characterized by that.
[0008]
As the scanning mechanism, a mechanism that uses a galvano mirror or the like to obtain the laser irradiation direction directly from the direction of the mirror surface can be used. Alternatively, a mechanism that uses a scanning mirror with a swing angle sensor can be used. it can. This scanning mirror is oscillated about the rotation axis, and the oscillation angle can be detected by an angle sensor to know the laser beam emission direction. The detected light amount when the scanning mirror is oscillating and when the same phase angle is taken before can be used as the reference light reception amount used for adjusting the incident light amount.
The adjustment of the amount of incident light may be performed on both the forward and backward paths of the scanning mirror.
[0009]
The cross-sectional shape measuring apparatus of the present invention is sensitive to reflected light by irradiating the surface of an object with laser light and causing the reflected light to enter, for example, a one-dimensional optical sensor in which CCD elements are arranged in a row through a measurement optical system. The reflection position of the laser beam is calculated from the element position. Contour lines for each scan are created by aggregating the data of the reflection positions obtained in this way, that is, the surface position of the object in the scan direction of the laser beam. Furthermore, the surface shape is measured by forming a contour line on the entire surface of the object while moving the apparatus forward.
[0010]
According to the cross-sectional shape measuring apparatus of the present invention, the state of the measurement object that changes along the scanning direction of the apparatus is acquired as received light amount information by a one-dimensional optical sensor. Therefore, when performing a new scanning, the amount of incident light of the one-dimensional photosensor is set so that the light amount level is lowered at a position where the reflected light is bright and the light amount level is raised at a position where the reflected light is dark based on previously received light amount information. Adjust. As described above, when the received light amount of the one-dimensional photosensor approaches a predetermined target value, and the received light amount is leveled and the detection sensitivity is maintained at an appropriate level, the light cutting line on the surface of the object detected by the sensor is detected. However, since an appropriate thickness is maintained, the accuracy of object shape measurement can be ensured.
[0011]
Since the surface state of the object changes along the scanning direction of the laser beam, it is necessary to adjust the amount of incident light for each irradiation direction of the laser beam. Therefore, in the present invention, the incident light amount is adjusted in a direction in which the received light amount approaches a predetermined value in a new measurement based on the received light amount information in the same irradiation direction previously acquired by the one-dimensional photosensor.
The amount of incident light can be adjusted by changing the drive current of the laser generating element, the laser pulse lighting time, the camera exposure time, or a combination of these factors. When the control is performed using both the laser generating element and the optical sensor, the adjustment range of the incident light quantity can be expanded to have a larger dynamic range.
[0012]
When using a scanning mirror with a swing angle sensor in the scanning mechanism, the swing angle is detected by the angle sensor to define the laser beam radiation direction, and the amount of light detected when the same phase angle is taken previously. The incident light amount can be adjusted as a reference light reception amount used for adjusting the incident light amount.
In the method of scanning by scanning the scanning mirror, the surface contour of the object can be measured both in the reciprocal direction because it appears alternately and shows a symmetric motion in the forward path and the backward path. In this case, it is preferable to adjust the amount of incident light by evaluating the amount of received light for each swing angle independently for the forward path and the return path.
[0013]
The reflection position for each laser irradiation position is obtained from the position of the light receiving element sensitive to light. Therefore, if there is a constant amount of incident light, the amount of light received by the entire one-dimensional photosensor is constant. Therefore, the reference light receiving amount for adjusting the amount of incident light may be obtained by integrating the outputs of all the light receiving elements constituting the one-dimensional photosensor, or an integrated value or an average value.
Of course, for the sake of simplicity, it is also possible to use the detected light amount of the light receiving element having the highest intensity.
[0014]
Furthermore, the incident light amount adjuster may be provided with a storage device that stores a conversion table that describes an adjustment amount corresponding to the received light amount, and may adjust the incident light amount with reference to the conversion table. This is because it is preferable to select and use an appropriate function depending on the case because the functional relationship differs depending on the material and shape of the object. Even when the object changes, an appropriate function can be easily set by software means, so that a wide variety of objects can be dealt with.
The incident light amount adjustment value may be calculated by processing the received light amount information obtained when the irradiation direction is the same in the previous scanning, so that each calculation may be performed during one scanning period. . Therefore, the measurement result input process and the adjustment value calculation can be executed in parallel.
[0015]
Further, in order to solve the problems in the present invention, a cross-sectional shape measuring apparatus of the present invention uses a semiconductor laser generating element in a laser emitting device, and a temperature detecting element and a heat transfer are provided in a housing of the semiconductor laser generating element. A temperature regulator is provided in close contact with the elements and connected thereto. The temperature controller adjusts the heat generation / absorption amount of the heat transfer element based on the output of the temperature detection element, thereby maintaining the semiconductor laser generation element at a predetermined temperature. Then, in order to suppress the temperature fluctuation of the characteristics of the semiconductor laser generating element, the transmission wavelength width of the band-pass filter provided in the one-dimensional photosensor can be narrowed, and the influence of noise light leaking from the environment can be removed. Therefore, the S / N ratio of the measurement output of the optical sensor is remarkably improved, the contour is sharpened, an accurate contour can be obtained, and the object surface shape can be accurately defined.
[0016]
Use of a Peltier effect element for the heat transfer element is convenient because it enables both heating and cooling by controlling the direction of the current.
By adopting such temperature control of the semiconductor laser generator and adjustment of the amount of incident light, it is possible to measure contours with higher accuracy even when copying and placing the device in a high-temperature environment near the weld. Thus, high quality welding can be performed.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a cross-sectional shape measuring apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a sensor head used in the present embodiment, and FIG. 3 is a drawing illustrating an example of an image composition result in the present embodiment. 4 is a distribution diagram showing an example of a change in the amount of received light in the laser scanning direction in this embodiment, FIG. 5 is a drawing showing an example of a conversion table used for obtaining a control amount in this embodiment, and FIG. 6 is an incidence in this embodiment. FIG. 7 is a flowchart for explaining the relationship between image scanning and control amount determination timing, FIG. 8 is a block diagram of a temperature control system of a laser projector used in this embodiment, and FIG. 9 is a laser projector. FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the laser wavelength distribution and the wavelength characteristics of the band-pass filter for explaining the temperature control effect of the laser projector.
[0018]
As shown in FIG. 1, the cross-sectional shape measuring apparatus according to the present embodiment includes a sensor head 1, a
As shown in FIG. 2, a
[0019]
In addition, a band-pass filter that passes through the region sandwiching the wavelength of the irradiated laser light is provided in the incident optical path of the one-dimensional photosensor, and noise light entering from the surroundings is rejected to improve the signal-to-noise ratio. In this way, more accurate measurement can be performed.
The one-dimensional
[0020]
In order to measure the cross-sectional shape of the object, it is necessary to scan the measurement mechanism using the triangulation in the direction of the cutting plane and to arrange the position measurement result along the scanning line. For this purpose, a
[0021]
With the above configuration, one cross-sectional shape can be measured by one scan, and the surface shape of the object can be measured as a surface by continuously scanning while moving the measuring device.
FIG. 3 is a diagram showing an example in which one cross-sectional shape measurement result obtained by one laser scan is displayed.
The distance from the light spot appearing on the surface of the object when the
[0022]
Further, when the
The actual cross-sectional shape information is preferably given as, for example, a contour expressed by a height from one plane by performing simple conversion processing using information on the orientation of the mirror surface.
[0023]
In addition, since the surface characteristics of the
For example, when the surface of the object is tilted with respect to the incident laser light, the incident light per area becomes weak, and the reflected scattered light energy that the optical sensor catches becomes small. For this reason, the amount of accumulated charge in the CCD element is reduced, and the contour line may be interrupted depending on the setting of the threshold value. Further, when the light absorption rate on the surface of the object is high, the amount of light incident on the optical sensor is reduced, making it difficult to detect the contour line. Further, even when the light reflectance is high, the amount of light incident on the optical sensor is reduced depending on the orientation of the surface.
On the other hand, depending on the surface state of the object, a large amount of light energy is incident on the optical sensor, and the CCD element saturates or many neighboring CCD elements generate detection output and become a thick detection band. It becomes difficult to know.
[0024]
When the output of the CCD element of the optical sensor is plotted in the scanning direction of the laser light, it can be seen that the incident light intensity, which is the brightness evaluation value, changes as shown in FIG. 4, for example. The output value to be plotted may be a value obtained by integrating the outputs for the entire photosensor in which the CCD elements are arranged in one row, or an average output value of the CCD elements, or an output value of the CCD element having the maximum output in one row. It may be.
In the cross-sectional shape measuring apparatus of the present embodiment, a predetermined reference value is set as the brightness evaluation value, the amount of light incident on the CCD element is reduced for bright areas higher than the reference value, and for dark areas lower than the reference value. Adjustment is made to increase the amount of incident light on the CCD element.
[0025]
The adjustment is performed by the
Since the laser light scan is repeated at a very high speed, the measurement target position does not change much between the previous scan and the current scan, so that the current measurement condition can be improved by the improvement operation based on the previous measurement condition.
Also, as the measurement device moves and the measurement position changes, the surface properties of the measurement object change, but since the measurement results obtained in the previous scan are used, accurate adjustments that follow the position change must be made. Can do.
[0026]
FIG. 5 shows an adjustment procedure performed in this embodiment.
That is, when measurement starts, the laser is scanned for one section based on the initial conditions. First, the measurement target region is irradiated with a laser beam (S1), the measurement result of the optical sensor is recorded for each irradiation point (S2), and it is determined whether or not the first laser beam scan is completed (S3). . The steps S1 and S2 are repeated as long as the process is not completed, and the process proceeds to step S4 after acquiring information for one screen.
[0027]
When one laser beam scan is completed, a cross-sectional contour line as shown in FIG. 3 is obtained, so that the contour line information is captured by the
Information on the surface shape of the object is sent to the
[0028]
The incident light quantity of the one-dimensional photosensor can be controlled by adjusting the input current of the
As conceptually shown in FIGS. 6 (a), 6 (b), and 6 (c), due to the properties of the
[0029]
Using the adjustment value sequence prepared in this way, the light output control of the
The one-dimensional
[0030]
It is determined whether or not the laser beam scan has been completed for one cross section, and the above steps S7 and S8 are repeated unless it is completed, and when information for one screen has been acquired, the process proceeds to step S4 (S9). Shape information is provided to the welding control device (S4), and adjustment values for the next laser scan are prepared (S5, S6).
As shown in FIG. 7, the light spot distance is usually measured at a portion where the speed is relatively constant by using only one of the forward path and the backward path while the laser beam scans the object by the
[0031]
However, since the actual adjustment is performed at each phase position during scanning, it is sufficient if the adjustment data is ready by that time. Needless to say, it may be calculated and supplied to the control mechanism.
Further, if the cross-sectional shape is measured in both the forward path and the return path of the
[0032]
Since the characteristics of the semiconductor laser element change remarkably with temperature, the range in which it can be used stably is limited to, for example, 0 to 40 ° C., and the peak wavelength of the laser light varies even within the usable range. However, since the cross-sectional shape measuring apparatus used for the welding apparatus must be used by arranging sensors in the very vicinity of the welded portion, it is exposed to a high temperature during measurement and temperature management is difficult.
Therefore, when using a laser projector incorporating a semiconductor laser generator, the bandpass filter that transmits the region sandwiching the wavelength of the laser beam is set in consideration of the fluctuation of the peak wavelength, so that the transmission wavelength width is narrowed to about 20 nm, for example. In some cases, it is difficult to obtain highly accurate measurement results.
Also, measurement may not be possible if the device temperature does not fall within the usable range, such as during cold start.
[0033]
Therefore, in the cross-sectional shape measuring apparatus of this embodiment, by controlling the temperature of the semiconductor laser generator to be constant, it is possible to narrow the transmission width of the band-pass filter, thereby suppressing the intrusion of noise light and measuring. The accuracy can be further improved. Moreover, it can measure correctly also when environmental temperature is too low.
As shown in FIG. 8, the temperature control system of the laser projector includes a
[0034]
The
Since there are delay elements in the temperature control system, it is usually sufficient to adjust the applied current by ON / OFF control, and the control logic is very simple. Note that so-called time-proportional ON / OFF control is adopted, and when the deviation is large, one of ON / OFF is selected. If it is changed proportionally, temperature fluctuation can be suppressed more effectively and highly accurate temperature control can be achieved.
The
[0035]
As shown in FIG. 9, two types of semiconductors A and B having a difference in Peltier effect are alternately connected in series. The terminal T can be connected to a DC power source and used as a thermoelectric cooling element. Such a Peltier element can be switched between heating and cooling by changing the polarity of the current applied to both terminals T. Therefore, when used as the
[0036]
By stabilizing the output of the laser projector by the above temperature control system, the peak wavelength of the laser beam does not fluctuate as shown in FIG. 10, so the bandwidth of the optical filter charged in the
FIG. 10 shows the wavelength distribution of the laser light emitted from the laser projector on the upper stage, and shows the transmission wavelength region of the band-pass optical filter for transmitting the laser light and blocking external light noise on the lower stage. In the figure, the state without temperature control is indicated by a dotted line, and the result of introducing the temperature control system is indicated by a solid line.
[0037]
Even within the usable temperature range of the semiconductor laser generator, the peak wavelength fluctuates by about 20 nm, so that the bandpass width of about 20 nm is still necessary to transmit this. However, if the temperature management of the
For this reason, the absolute amount of disturbance light transmitted through the filter is reduced, the ratio of the laser light in the transmitted light is increased, and the SN ratio is greatly improved. Therefore, even if the threshold value for determining the contour line is set strictly, erroneous detection is reduced, so that a sharper contour line is generated in cooperation with a mechanism that adjusts the amount of incident light based on the amount of light received by the CCD sensor. By detecting this, it becomes possible to perform highly accurate shape measurement.
[0038]
Further, even when the engine is started in a state where the outside air temperature is extremely low, the temperature of the
It is preferable to install the temperature detection end and the heat transfer element as close to the semiconductor laser generator as possible so that they act directly.
Even when a conventional laser projector is used, a temperature control system can be easily configured by adding these elements.
It goes without saying that a certain accuracy improvement effect can be obtained even if the temperature adjustment system of the laser projector is used independently of the incident light amount adjustment mechanism.
[0039]
The cross-sectional shape measuring apparatus of the present embodiment uses the measurement result obtained in the previous scanning so that the incident light amount of the sensor is suppressed in a portion where the reflected light is bright and the incident light amount is increased in a portion where the reflected light is dark. Therefore, the size of the acquired light spot image does not change regardless of the change in the properties of the target portion, the contour line can be accurately defined, and highly accurate cross-sectional shape measurement can be performed.
Also, by storing and using the conversion table and calculation formula used to adjust the amount of incident light as software in a storage device, it is possible to easily change the table and formula. It is possible to easily cope with the case of correcting a table or the like.
[0040]
In the description of the above embodiment, the adjustment value is calculated using the measurement data obtained in the previous scanning. However, the past measurement data may be regarded as having not changed from the current measurement. Needless to say, it does not have to be the latest data.
In addition, the cross-sectional shape measuring apparatus of the present embodiment can be easily configured by adding a controller, a temperature adjustment system, and the like to the conventional copying welding apparatus.
Although the case where a red laser is used has been described here, it goes without saying that rays of other regions such as infrared rays may be used.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, the cross-sectional shape measuring apparatus of the present invention is applied to a beam scan type laser sensor provided close to a welded part such as an automatic scanning welding apparatus, thereby reflecting the incident light on the sensor due to a change in the condition of the measurement target part. Even when the light fluctuates, the welding shape can be measured with high accuracy, and when the semiconductor laser generating element is used, the shape can be measured with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a cross-sectional shape measuring apparatus in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration of a sensor head used in this embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image composition result in the present embodiment.
FIG. 4 is a distribution diagram showing an example of a change in received light amount in the laser scanning direction in the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a conversion table used for obtaining a control amount in the present embodiment.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an incident light amount control procedure in the present embodiment.
FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between image scanning and control amount determination timing;
FIG. 8 is a block diagram of a laser projector temperature control system used in the present embodiment.
FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the structure of a Peltier element used as a heat transfer element.
10 is a diagram for explaining the effect of temperature control in FIG. 8; FIG.
[Explanation of symbols]
1 Sensor head of laser sensor
2 Controller
3 Display
11 Laser projector
12 One-dimensional optical sensor
13 Scanning mirror
4 Measurement object
14 Condensing optical system
15 Oscillating shaft
21 CPU board
22 Image input board
23 Interface board
24 buses
51 Laser projector housing
52 Temperature measuring element
53 Temperature controller
54 Temperature comparison circuit
55 Applied current switching circuit
56 Heat transfer element
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