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JPS592842B2 - 寸法測定装置 - Google Patents

寸法測定装置

Info

Publication number
JPS592842B2
JPS592842B2 JP12527777A JP12527777A JPS592842B2 JP S592842 B2 JPS592842 B2 JP S592842B2 JP 12527777 A JP12527777 A JP 12527777A JP 12527777 A JP12527777 A JP 12527777A JP S592842 B2 JPS592842 B2 JP S592842B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light receiving
signal
pulse
output
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP12527777A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5459169A (en
Inventor
誠吉 西邑
明雄 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP12527777A priority Critical patent/JPS592842B2/ja
Publication of JPS5459169A publication Critical patent/JPS5459169A/ja
Publication of JPS592842B2 publication Critical patent/JPS592842B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば高速度で移動する被測定物の形状等を高
分解能で測定する寸法測定装置に関する。
被測定物の形状等を測定する場合、被測定物から照射さ
れた光信号を多数の光電変換素子を並べた受光装置で受
光し、しかる後、この装置の電気的出力信号と一定のス
レシユホールドレベルとを比較し、その比較の結果得ら
れたパルス信号をカウントすることにより被測定物の形
状等を測定している。なお、光電変換素子はM6sダイ
オード又はCCD(電荷結合素子)を用い、これらの出
力信号は何れも入射エネルギーとその時間積分値で定ま
る。ところで、このような装置の測定分解能は光電変換
素子の1エレメント当りの検査幅つまり光学系の倍率に
よつて決定される。
この検査幅のむやみな拡張は分解能の低下をきたすので
、両者を勘案して最適のところを選択することがエンジ
ニアリング上重要である。さらに、高速度で移動する被
測定物を高精度で寸法測定する場合、前述の分解能の向
上に加えて所定間隔を短時間で測定することが必要であ
る。
この場合被測定物の入射エネルギー(放射エネルギー)
に基準の幅弁別スレシユホールドレベルを越えるむらが
あると、この部分に出力がでないので正確な幅寸法の測
定はできない。従つて、出力信号レベルの安定化が重要
なポイントとなる。以下、従来の寸法測定装置について
述べる。第1図はその1つの構成を示すもので、高速度
で移動する熱間圧延鋼板の被測定物1と平行でかつ同一
直線上にそつて多数の光学レンズ2a、2b、・・・・
・・を配置し、さらにレンズ2a,2b,・・・・・・
の出力側に多数の光電変換素子を並べた受光装置3a,
3b,・・・・・・を配置し、これらの装置3a,3b
,・・・・・・の光電変換素子を信号発生器4からのク
ロツクパルスで順次同期的に走査し、これにより素子に
結像された信号を取り出す。そして受光装置3a,3b
,・・・・・・の出力信号をビデオアンプ5a,5b,
・・・・・・で増幅した後、比較器6a,6b,・・・
・・・に与えてスレシユホールドレベルVeと比較する
。この比較の結果、ビデオアンプ5a,5b・・・・・
・の出力信号レベルがスレシユホールドレベルeを越え
れば、比較器6a,6b・・・・・・より出力パルスを
発生し、これを後続のカウンタ7A,7b・・・・・・
でカウントさせる。しかる後、複数のカウンタ7A,7
b・・・・・・の内容を演算回路部8に送つて演算処理
を行ない被測定物1の形状を求めている。従つて、本装
置では、複数の受光装置3a,3b,・・・・・・を1
個の信号発振器4で走査制御しているので、測定時間は
1つの受光装置3a又は3b,3c,・・・・・・の走
査周期と演算処理に必要な時間とで定まる。
しかし、この場合には各受光装置3a,3b・・・・・
・は利得制御手段をもつていないので、入射エネルギー
のむらに対して対応することができず、このため被測定
物1が存在しても比較器6a,6b,・・・・・・より
出力信号が現われないこともあつて装置として致命的な
欠陥とされている。
そこで、以上のような不都合を改善するために第2図に
示すように、受光装置3a,3b・・・・・・ごとに信
号発生器4a,4b,・・・・・・を設けるとともに、
ビデオアンプ5a,5b,・・・・・・の出力側に自動
利得制御回路9a,・・・・・・(以下、AGC回路9
a,・・・・・・と指称する)を接続し、このAGC回
路9a,・・・・・・は受光装置3a,3b,・・・・
・・からの走査終了信号EOsを検出して各受光装置3
a,3b・・・・・・の出力信号ピーク値とAGC設定
回路10aの設定値とを比較し、その差信号で信号発振
器4a,・・・・・・のパルス周波数を変えて受光装置
3a,3b,・・・・・・の蓄積時間を制御するように
している。
この装置の場合には利得匍脚手段をもつているので出力
信号レベルの安定化を図ることができるが、複数の受光
装置3a,3b,・・・・・・は互いに非同期であるの
で、一回の測定データの読み取りが各受光装置3a,3
b,・・・・・・によつて異なるとともに、各カウンタ
7A,7b,・・・・・・から演算回路部8への転送時
間は各受光装置3a,3b・・・・・・数の走査周期の
時間を加え合せたものとなり、さらに個々のAGC操作
によつて走査時間の遅れを生ずることもあつて迅速なデ
ータ処理ができない。
また、構成の複雑さやコスト高は免れない。以上のよう
に従来の2つの装置は何れも問題点が多く末だ高分解能
で被測定物の形状等を測定することは困難である。本発
明は上記実情にかんがみてなされたもので、複数の受光
装置に対し同期走査と利得制御との両方を行なうように
構成し、これにより高精度、高分解能で静止又は移動物
体の寸法測定を行なう寸法測定装置を提供するものであ
る。
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第3図において20は高速度で移動する被測定物であつ
て、例えば熱間圧延鋼板の場合には高温状態であるので
光像を発しているが、そうでない場合には図示していな
いが被測定物20に対して光を照射して反射像を得るよ
うにしている。21a,21b,・・・・・・は光学レ
ンズ、22a,22b・・・・・・は被測定物20の光
像を光学レンズ21a,21b,・・・・・・を通して
結像する多数の光電変換素子を持つ受光装置である。
この受光装置22a,22b,・・・・・・の入力側に
は、スタートパルスSMを発生する第1の信号発生器2
3とこの発生器23からのスタートパルスSMをそれぞ
れの受光装置22a,22b,・・・・・・に入力する
オアゲート回路24a,24b,・・・・・・が接続さ
れている。
このスタートパルスSMは複数の受光装置22a,22
b,・・・・・・を同時に走査開始する匍卿信号である
。また、受光装置22a,22b,・・・・・・には多
数の光電変換素子を順次シフトするためのクロツクパル
スを常時発生している第2の信号発生器25が接続され
ている。一方、受光装置22a,22b・・・・・・の
出力側には走査によつて光電変換素子からシフトされた
ビデオ信号を増幅するビデオアンプ26a・・・・・・
および走査終了信号EOs,,EOs2,・・・・・・
を検出して利得制御動作を行なうAGC回路27a,・
・・・・・が接続されている。
このAGC回路27a,・・・・・・はAGC設定回路
28a,・・・・・・の設定レベルとビデオアンプ26
a,・・・・・・の出力信号VOl,・・・・・・のレ
ベルとを比較し、その差信号に比例した時間幅のパルス
を出力するものである。差信号に比例した時間幅のパル
スを得る手段としては第4図のような時間積分器を用い
る。これは、走査終了信号EOsによりスイツチ回路4
1をオフ状態にし、この時点で比較部42より所定レベ
ルの立上り信号を発生させる。スイツチ回路41がオフ
になると、直流電圧43がコンデンサCに充電されてい
くので積分回路44の出力信号レベルは徐々に上昇する
。そして、回路44の出力信号レベルが差信号と等しく
なつた時点で比較部42の出力を立下げれば、差信号に
比例した時間幅のパルスを作ることができる。29a,
・・・・・・はAGC回路27a,・・・・・・の出力
パルスの立下りでワンシヨツトパルスSl,・・・・・
・を発生し再度受光装置22a,22b,・・・・・・
の走査を開始させるワンシヨツト回路、(第3の信号発
生回路)、30a,・・・・・・はビデオアンプ26a
の出力信号とスレシユホールドレベルVeとを比較する
比較器で、ビデオアンプ26aの出力パルスのレベルが
Veより高くなつたときパルスを出力する。
31a,・・・・・・は比較器30a,・・・・・・の
出力信号と第1の信号発生器23のスタートパルスSM
を受けて所定幅のパルスを作る回路32の出力信号SM
Uとをナンドゲートするナンドゲート回路である。
33a,33b・・・・・・はナンドゲート回路31a
,・・・・・・の出力パルスをカウントするカウンタ、
34はカウンタ33a,33b,・・・・・・の内容を
演算して被測定物20の形状を求める演算回路部である
以上のように構成した寸法測定装置の作用について第5
図を参照して説明する。
今、所定の走行路を高速度で被測定物体20が移動する
と、その被測定物体20の光像が光学レンズ21a,2
1b,・・・・・・を経て受光装置22a,22b,・
・・・・・の光電変換素子に結像される。このような状
態において第1の信号発生器23よりスタートパルスS
Mを発生すると、このパルスSMはそれぞれのオアゲー
ト回路24a,24b,・・・・・・を経て受光装置2
2a,22b,・・・・・・に入り、これらの装置22
a,22b,・・・・・・は同時に走査を開始する。
この受光装置22a,22b,・・・・・・の走査は常
時出力されている第2の信号発生器25のクロツクパル
スによつて各光電変換素子をシフトし、素子に結像され
ている信号を順次出力してビテオアンプ26a,・・・
・・・に供給する。これによつて、ビデオアンプ26a
・・・・・・から第5図に示すような信号V1′,V2
S・・・・・・を出力し、これを後続のAGC回路27
a,・・・・・・と比較器30a,・・・・・・に供給
する.この比較器30a,・・・・・・はビデオアンプ
26a,・・・・・・の信号レベルと予め設定したスレ
シユホールドレベルVeとを比較し、ビデオ信号レベル
VOl,VO2,・・・・・−がレベルVeより高いと
きにパルスを出力する。しかし、この時点では回路32
から通過阻止用の匍脚信号SMUがナンドゲート回路3
1a,・・・・・・に入つているので比較器30a,・
・・・・・からパルスが入力されてもナンドグート回路
31a,・・・・・・で阻止されてしまう。このパルス
をナンドゲート回路31a,・・・・・・で消去する理
由は、この出力パルスはAGC操作の結果得られたもの
ではなく、単に複数の受光装置22a,22b,・・・
・・・を同期させた結果得られたものであるためである
。而して、クロツクパルスにより受光装置22a,22
b,・・・・・・のすべての光電変換素子の走査が終了
すると、次のクロツクパルスを検出して受光装置22a
,22b,・・・・・・は走査終了信号EOSl,EO
S2,・・・・・・を発生し、AGC回路27a,・・
・・・・の動作を開始させる。
AGC回路27a,・・・・・・は上述したようにビデ
オアンプ26a,・・・・・・の出力信号レベルとAG
C設定回路28a,・・・・・・の設定レベルと比較し
、その差信号のレベルに比例する時間幅のパルスTAG
Cl,TAGO2,・・・・・・を出力する。そして、
このパルスTAGClラTAGC2,・・・・・・の立
下りをワンシヨツト回路29a,・・・・・・で検出し
ワンシヨツトパルスSl,S2,・・・・・・をオアゲ
ート回路24a,24b,・・・・・・を通して再度受
光装置22a,22b,・・・・・・の走査を開始させ
る。従つて、AGC回路27a,・・・・・・は受光装
置22a,22b,・・・・・・の蓄積時間TSl,T
S2,・・・・・・を制御し前述したビデオ信号VOl
,VO2,・・・・・・を安定化する機能をもつている
。このようにして、再度受光装置22a,22b,・・
・・・・の走査が開始されると、前述同様第2の信号発
生器25のクロツクパルスによつて光電変換素子が順次
シフトされ、この素子からでた信号はビデオアンプ26
a,・・・・・・で増幅されて第5図に示すような信号
Vl,V2となり、後続の比較器30a,・・・・−・
で比較した後、ナンドゲート回路31a,・・・・・・
に加える。このとき、回路32から通過解除用制御信号
゛0゛を受けているので、比較器30a,・・・・・・
からでたパルス信号はナンドゲート回路31a,・・・
・・・を通つて後続のカウンタ33a,・・・・・・で
カウントされ、このカウン汐33a,・・・・・・のデ
ータを演算回路部34に転送し演算処理を行なつて被測
定物20の形状等を求める。この演算回路部34へのデ
ータ転送は具体的には第6図に示すような手段を用いて
行なう。
即ち、各々の比較器30a,30b,・・・・・・の出
力信号PVOl,PVO,,・・・・・・を各々走査終
了信号EOSl,EOS2,・・・・・・でカウンタ3
3a,33b,・・・・・・にラツチさせるとともに、
スタートパルスSMと走査終了信号EOSl,EOS2
,・・・・・・とを用いてフリップ.フロツプ回路36
a,36b,・・・・・・によりデータセツト完了信号
を作り、カウンタ33a,33b・・・・・・のデータ
を演算回路部34へ転送する。ところで、前記ビデオア
ンプ26a,26b,・・・・・・から出力する2種の
ビデオ信号1゛,V1は第5図に示すように蓄積時間T
SlとTSl゛とによつて決まり、例えばTs,〉T8
l′の条件であればV,〉V1′ となる。そして、こ
のビデオ信号Vl5をとらえてAGC回路27aは各受
光装置22a,22b,・・・・・・のスタートパルス
S1を作り該受光装置22a,22b,・・・・・・の
光電変換素子の蓄積時間TSlを変えることにより、ビ
デオ信号V1を安定にする。次に、第7図はAGC回路
27a,・・・・・・におけるレベル検出手段について
示した図である。
AGC回路27aのレベル検出は具体的にはビデオアン
プ26aの出力信号をAGC設定回路内のサンプリング
回路で検出し、そのサンプリングポイントを第7図に示
すように各光電変換素子の入射エネルギーの最も低い点
A,B,Cでサンプリングする。従つて、このサンプリ
ングポイントが丁度飽和するように調整しておけば、出
力信号のむらがなくなり、安定した比較ができる。同図
のVOはAGCを行なはない場合の出力信号で比較結果
欠けた部分4がでてくる。AGC回路27aでAGCを
行なつた場合には全体の出力レベルが上がるので、欠け
た部分がなくなる。なお、上記実施例では個々の受光装
置22a,22b,・・・・・・に複数個の光電変換素
子を用いたが一個の場合でも有効であることは言うまで
もない。
以上詳述したように本発明によれば、各受光装置の光電
変換素子を同期走査しているので、データ処理の迅速化
を図ることができ、また演算回路部への転送手段も非常
に簡単にすることができる。また、各受光装置の同期走
査に加え、該装置の出力に対してAGCを行ない受光装
置の蓄積時間を制御して演算回路部への処理データーを
得るようにしているので、光電変換素子への入射エネル
ギーにむらがあつてもAGC手段によつて均一化され、
この結果比較回路の出力に欠けた部分が生じるようなこ
とがなくなり、ひいては高精度の測定データを得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来の寸法測定装置のプロツク図
、第3図は本発明に係る寸法測定装置の全体プロツク図
、第4図は第3図に示すAGC回路の具体的構成の一例
図、第5図は本発明装置の動作を説明するタイムチヤー
ト図、第6図は演算回路部への転送手段を説明する図、
第7図はAGC回路の有無におけるデータの出力状態図
である。 20・・・・・・被測定物、22a,22b・・・・・
・受光装置、23・・−・・・第1の信号発生器、25
・・・・・・第2の信号発生器、27a,・・・・・・
AGC回路、31a,・・・・・一比較器、33a,・
・・・・・カウンタ、34・・・・・・演算回路部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 光電変換素子を複数個並べた複数の受光装置を用い
    て静止又は移動する被測定物の光像を結像し、この光電
    変換素子の走査によつて得た出力信号をカウントして演
    算し前記被測定物の寸法(形状等を含む)を測定する装
    置において、前記複数の受光装置にスタートパルスを印
    加して走査開始の制御を行なう第1の信号発生器と、前
    記複数の受光装置にクロックパルスを印加して各光電変
    換素子を順次シフトし出力信号を発生させる第2の信号
    発生器と、前記受光装置からの走査終了信号により前記
    受光装置の出力信号と設定レベルとの比較を行ない、そ
    の差信号に比例した時間幅のパルスを発生する自動利得
    制御回路と、この自動利得制御回路からのパルスの立下
    りを検出して前記受光装置へ再び走査開始のためのパル
    スを出力する第3の信号発生回路と、前記第1の信号発
    生器からのスタートパルスを用いて作成された通過解除
    用制御信号により前記自動利得制御回路によつて自動利
    得制御操作された前記受光装置からの出力信号を通過解
    除する回路と、前記スタートパルスと前記走査終了信号
    とに基づいて前記受光装置からの出力信号をカウントし
    、このカウント値から前記被測定物の寸法を求める演算
    処理手段とを具備したことを特徴とする寸法測定装置。
JP12527777A 1977-10-19 1977-10-19 寸法測定装置 Expired JPS592842B2 (ja)

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