DE112017007662T5

DE112017007662T5 - Positions-/Orientierungsmessverfahren und Positions-/Orientierungsmessvorrichtung

Info

Publication number: DE112017007662T5
Application number: DE112017007662.5T
Authority: DE
Inventors: Koichi Matsumoto; Yasumasa Kato
Original assignee: Nireco Corp
Current assignee: Nireco Corp
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2020-03-05
Also published as: JPWO2018235167A1; WO2018235167A1; JP6743062B2

Abstract

Dieses Positionsorientierungsmessverfahren ist zum Ermitteln der Position und/oder Orientierung einer Metallplatte, eines messbaren Objekts, unter Verwendung von Antennen, welche auf einer Seite des messbaren Objekts derart angeordnet sind, dass die Öffnungen der Antennen eine einzige Ebene bilden, wobei die Antennen aufweisen: eine erste Sendeantenne zum Senden von Mikrowellen in Richtung des messbaren Objekts sowie eine erste und eine zweite Empfangsantenne zum Empfangen der von dem messbaren Objekt reflektierten Mikrowellen. Das Verfahren weist die Schritte auf: Ermitteln einer ersten Wegstrecke von der ersten Sendeantenne zu der ersten Empfangsantenne über das messbare Objekt und einer zweiten Wegstrecke von der ersten Sendeantenne zu der zweiten Empfangsantenne über das messbare Objekt auf Grundlage von Signalen der Mikrowellen, die von der ersten und der zweiten Empfangsantenne empfangen werden, und Ermitteln der Position und/oder Orientierung des messbaren Objekts in Bezug auf eine Referenzlinie, die die Mitten der Öffnungen der ersten und der zweiten Empfangsantenne verbindet, auf der Grundlage der ersten und der zweiten Wegstrecke.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein antennenartiges Positions-/Orientierungsmessverfahren für eine Metallplatte und eine antennenartige Positions-/Orientierungsmessvorrichtung für eine Metallplatte.
Hintergrundtechnik
Antennenartige Messverfahren und Messvorrichtungen, welche eine Breitenrichtungsendposition oder eine Dickenrichtungsendposition, d.h. eine Oberflächenposition, einer laufenden Metallplatte durch Aussenden von Mikrowellen in Richtung der Breitenrichtungsendposition oder der Oberfläche der laufenden Metallplatte und Detektieren der von der Breitenrichtungsendposition oder der Oberfläche reflektierten Mikrowellen messen, sind bereits entwickelt worden (beispielsweise WO 2006 / 048 979 A1).
Herkömmliche antennenartige Messverfahren und Messvorrichtungen sind jedoch nicht in der Lage, zwischen einer Änderung in der Breitenrichtungsendposition einer Metallplatte und einer Änderung in der Dickenrichtungsendposition der Metallplatte zu unterscheiden, wenn beispielsweise Breitenrichtungsendpositionen der Metallplatte gemessen werden. Darüber hinaus sind die herkömmlichen antennenartigen Messverfahren und Messvorrichtungen nicht in der Lage, zwischen einer Änderung in der Dickenrichtungsendposition einer Metallplatte und einer Neigung der Metallplatte in Bezug auf eine Referenzposition zu unterscheiden. Daher ist eine Information betreffend die Position/Orientierung einer Metallplatte, die von den herkömmlichen antennenartigen Messverfahren und Messvorrichtungen erhalten wird, nicht ausreichend.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: WO 2006 / 048 979 A1
Inhalt der Erfindung
Von der Erfindung zu lösende Aufgabe
Dementsprechend besteht ein Bedarf nach einem antennenartigen Messverfahren und einer antennenartigen Messvorrichtung, welche in der Lage sind, mehr Informationen, welche die Position/Orientierung einer Metallplatte betreffen, als herkömmliche zu erhalten. Die von der Erfindung zu lösende Aufgabe ist die Bereitstellung eines antennenartigen Messverfahrens und einer antennenartigen Messvorrichtung, die in der Lage sind, mehr Informationen, welche die Position/Orientierung einer Metallplatte betreffen, als herkömmliche zu erhalten.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Ein Positions-/Orientierungsmessverfahren gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Positions-/Orientierungsmessverfahren zum Ermitteln der Position und/oder Orientierung einer Metallplatte, die ein messbares Objekt ist, unter Verwendung von Antennen, die auf einer Seite des messbaren Objekts derart angeordnet sind, dass die Öffnungen der Antennen eine einzige Ebene bilden, wobei die Antennen aufweisen: eine erste Sendeantenne zum Senden von Mikrowellen in Richtung des messbaren Objekts sowie eine erste und eine zweite Empfangsantenne zum Empfangen der von dem messbaren Objekt reflektierten Mikrowellen. Das Verfahren weist die Schritte auf: Ermitteln einer ersten Wegstrecke von der ersten Sendeantenne zu der ersten Empfangsantenne über das messbare Objekt und einer zweiten Wegstrecke von der ersten Sendeantenne zu der zweiten Empfangsantenne über das messbare Objekt auf Grundlage von von der ersten und der zweiten Empfangsantenne empfangenen Signalen und Ermitteln der Position und/oder Orientierung des messbaren Objekts in Bezug auf eine Referenzlinie, die die Mitten der Öffnungen der ersten und der zweiten Empfangsantenne verbindet, auf Grundlage der ersten und der zweiten Wegstrecke.
In dem Positions-/Orientierungsmessverfahren gemäß dem vorliegenden Aspekt wird auf der Grundlage der ersten Wegstrecke von der ersten Sendeantenne zu der ersten Empfangsantenne über das messbare Objekt und der zweiten Wegstrecke von der ersten Sendeantenne zu der zweiten Empfangsantenne über das messbare Objekt die Position und/oder Orientierung des messbaren Objekts in Bezug auf die Referenzlinie, die die Mitten der Öffnungen der ersten und zweiten Empfangsantenne verbindet, ermittelt. Somit können mehr Informationen erhalten werden, die die Position und/oder Orientierung des messbaren Objekts, das eine Metallplatte ist, betreffen, als diejenigen, die durch herkömmliche Verfahren erhalten werden.
In dem Positions-/Orientierungsmessverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist das messbare Objekt eine Oberfläche der Metallplatte und die Position und/oder die Neigung der Oberfläche in Bezug auf die Referenzlinie wird durch die Mikrowellen gemessen, die von der ersten Sendeantenne in Richtung der Oberfläche gesendet werden.
Durch das Positions-/Orientierungsmessverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Änderung einer Position in der Dickenrichtung der Metallplatte und/oder einer Neigung der Metallplatte in Bezug auf die Referenzlinie gemessen werden.
In dem Positions-/Orientierungsmessverfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist das messbare Objekt ein Breitenrichtungsende der Metallplatte und die Position des Breitenrichtungsendes der Metallplatte in Bezug auf die Referenzlinie wird durch die Mikrowellen gemessen, die von der ersten Sendeantenne in Richtung des Breitenrichtungsendes der Metallplatte gesendet werden.
Durch das Positions-/Orientierungsmessverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Änderung einer Position in der Breitenrichtung der Metallplatte und/oder eine Änderung einer Position in der Dickenrichtung der Metallplatte gemessen werden, wenn die Position des Breitenrichtungsendes der Metallplatte gemessen wird.
Eine Positions-/Orientierungsmessvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Positions-/Orientierungsmessvorrichtung zum Ermitteln der Position und/oder Orientierung einer Metallplatte, die ein messbares Objekt ist, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Sendeantenne zum Senden von Mikrowellen in Richtung des messbaren Objekts; eine erste und eine zweite Empfangsantenne zum Empfangen der von dem messbaren Objekt reflektierten Mikrowellen und einen Prozessor. Die Sendeantenne sowie die erste und die zweite Empfangsantenne sind auf einer Seite des messbaren Objekts derart angeordnet, dass die drei Öffnungen davon eine einzige Ebene bilden, und der Prozessor ist dazu eingerichtet, eine erste Wegstrecke von der Sendeantenne zu der ersten Empfangsantenne über das messbare Objekt und eine zweite Wegstrecke von der Sendeantenne zu der zweiten Empfangsantenne über das messbare Objekt auf Grundlage von Signalen der Mikrowellen, die von der ersten und der zweiten Empfangsantenne empfangen werden, zu ermitteln und die Position und/oder Orientierung des messbaren Objekts in Bezug auf eine Referenzlinie, die die Mitten der Öffnungen der ersten und der zweiten Empfangsantenne verbindet, auf Grundlage der ersten und der zweiten Wegstrecke zu ermitteln.
Die Positions-/Orientierungsmessvorrichtung gemäß dem vorliegenden Aspekt ermittelt die Position und/oder Orientierung des messbaren Objekts in Bezug auf die Referenzlinie, die die Mitten der Öffnungen der ersten und der zweiten Empfangsantenne verbindet, auf Grundlage der ersten Wegstrecke von der ersten Sendeantenne zu der ersten Empfangsantenne über das messbare Objekt und der zweiten Wegstrecke von der ersten Sendeantenne zu der zweiten Empfangsantenne über das messbare Objekt. Dementsprechend können mehr Informationen erhalten werden, die die Position und/oder Orientierung des messbaren Objekts, welches eine Metallplatte ist, betreffen, als diejenigen, die durch herkömmliche Vorrichtungen erhalten werden.
In der Positions-/Orientierungsmessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung reichen die Strahlwinkel der Sendeantenne, der ersten Empfangsantenne und der zweiten Empfangsantenne von 18 Grad bis 30 Grad.
Figurenliste

1 zeigt eine herkömmliche antennenartige Abstandsmessvorrichtung, deren messbares Objekt eine Oberfläche einer Metallplatte ist;
2 zeigt die herkömmliche antennenartige Abstandsmessvorrichtung, deren messbares Objekt eine Oberfläche einer Metallplatte ist;
3 zeigt eine herkömmliche antennenartige Abstandsmessvorrichtung, deren messbares Objekt ein Breitenrichtungsende einer Metallplatte ist;
4 zeigt eine herkömmliche antennenartige Abstandsmessvorrichtung, deren messbares Objekt ein Breitenrichtungsende einer Metallplatte ist;
5 zeigt eine antennenartige Positions-/Orientierungsmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt die Öffnungen der Sendeantenne, der ersten Empfangsantenne und der zweiten Empfangsantenne;
7 zeigt die Richtcharakteristik, die durch den Absolutgewinn in der xz-Ebene dargestellt ist, der Sendeantenne, der ersten Empfangsantenne und der zweiten Empfangsantenne;
8 zeigt die Richtcharakteristik, die durch den Absolutgewinn in der yz-Ebene dargestellt ist, der Sendeantenne, der ersten Empfangsantenne und der zweiten Empfangsantenne;
9 zeigt einen die x-Achse und die z-Achse enthaltenden Querschnitt der Sendeantenne, der ersten Empfangsantenne und der zweiten Empfangsantenne;
10 zeigt eine Anordnung der Sendeantenne und der Empfangsantennen sowie einer Metallplatte in dem Fall, in dem eine Oberfläche der Metallplatte das messbare Objekt ist und parallel zu der Ebene S ist;
11 zeigt eine Anordnung der Sendeantenne und der Empfangsantennen sowie einer Metallplatte in dem Fall, in dem eine Oberfläche der Metallplatte das messbare Objekt ist und einen Winkel θ mit der Ebene S bildet;
12 ist ein Flussdiagramm, welches zeigt, wie der Prozessor den Winkel θ und den wahren Abstand L in dem in 1 gezeigten Fall erhält;
13 zeigt Beziehungen zwischen Winkel θ und Abstandsmesswerten Z1 and Z2 in dem Fall, in dem der wahre Abstand L 1000 mm beträgt;
14 zeigt Beziehungen zwischen Winkel θ und Abstandsmesswerten Z1 und Z2 in dem Fall, in dem der wahre Abstand L 1500 mm beträgt;
15 zeigt eine Anordnung der Sendeantenne und der Empfangsantennen sowie einer Metallplatte in dem Fall, in dem eine x-Koordinate der Durchgangsdickenmittenposition der Metallplatte 0 ist;
16 zeigt eine Anordnung der Sendeantenne und der Empfangsantennen sowie der Metallplatte in dem Fall, in dem eine x-Koordinate der Durchgangsdickenmittenposition der Metallplatte X ist;
17 ist ein Flussdiagramm, welches zeigt, wie der Prozessor die x-Koordinate X und den wahren Abstand L in dem in 16 gezeigten Fall erhält;
18 zeigt Beziehungen zwischen einer x-Koordinate X und Wegstreckenmesswerten R_X1 und R_X2 in dem Fall, in dem der wahre Abstand L 500 mm beträgt;
19 zeigt Beziehungen zwischen einer x-Koordinate X und Wegstreckenmesswerten R_X1 und R_X2 in dem Fall, in dem der wahre Abstand L 1000 mm beträgt;
20 zeigt Beziehungen zwischen einer x-Koordinate X und Wegstreckenmesswerten R_X1 und R_X2 in dem Fall, in dem der wahre Abstand L 1500 mm beträgt; and
21 veranschaulicht, wie man eine Durchbiegung einer Metallplatte mit der in 5 gezeigten Positions-/Orientierungsmessvorrichtung misst.

Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine herkömmliche antennenartige Abstandsmessvorrichtung, deren messbares Objekt eine Oberfläche einer Metallplatte ist. In 1 weist die Abstandsmessvorrichtung auf: eine Sendeantenne 111A, eine Empfangsantenne 113A und einen Prozessor 150A. In 1 befinden sich die Öffnungen der beiden Antennen, der Sendeantenne und der Empfangsantennen, an einer einzigen Ebene, die als eine Ebene S bezeichnet wird. Die Ebene S ist derart eingestellt, dass sie parallel zu einer Oberfläche 211 einer Metallplatte 210 ist, wenn sich die Metallplatte 210 in einer Referenzposition befindet. 1 zeigt einen Querschnitt orthogonal zu der Ebene S und der Oberfläche 211 der Metallplatte 210. Elektromagnetische Wellen (Mikrowellen), welche von der Sendeantenne 111A emittiert werden, werden von der Oberfläche 211 der Metallplatte 210 reflektiert, wobei die Oberfläche 211 das messbare Objekt ist, und erreichen die Empfangsantenne 113A. Der Prozessor 150A erhält eine Summe einer Wegstrecke L01 des Weges von der Sendeantenne 111A zu der Oberfläche 211 und einer Wegstrecke L02 des Weges von der Oberfläche 211 zu der Empfangsantenne 113A der Mikrowellen, die von der Sendeantenne 111A emittiert worden sind, von der Oberfläche 211 reflektiert worden sind und die Empfangsantenne 113A erreichen, unter Verwendung wenigstens einer aus einer Zeitverzögerung und einer Phase aufgrund der Übertragung der Mikrowellen, um einen Abstand L von der Ebene S zu der Oberfläche 211 der Metallplatte 210 zu ermitteln. In 1 und den anderen Zeichnungen zeigt ein bidirektionaler Pfeil eine Bewegungsrichtung der Metallplatte an. Wenn sich die Metallplatte in der durch den bidirektionalen Pfeil angezeigten Richtung bewegt, ändert sich der Abstand L.
2 zeigt die herkömmliche antennenartige Abstandsmessvorrichtung, deren messbares Objekt eine Oberfläche einer Metallplatte ist. 2 zeigt einen Querschnitt orthogonal zu der Ebene S und der Oberfläche 211 der Metallplatte 210. In 2 ist die Oberfläche 211 der Metallplatte 210 um einen Winkel θ in Bezug auf die Ebene S geneigt. In diesem Fall sind eine Wegstrecke L01' des Weges von der Sendeantenne 111A zu der Oberfläche 211 und eine Wegstrecke L02' des Weges von der Oberfläche 211 zu der Empfangsantenne 113A der Mikrowellen, die von der Sendeantenne 111A emittiert worden sind, von der Oberfläche 211 reflektiert worden sind und die Empfangsantenne 113A erreichen, kleiner als die entsprechende Wegstrecke L01 und Wegstrecke L02, die in 1 gezeigt sind. Dementsprechend ist der von dem Prozessor 150A erhaltene Abstandsmesswert kleiner als der Messwert in dem Fall von 1.
Daher variiert ein Messwert eines Abstandes von der Ebene S zu der Oberfläche 211 der Metallplatte 210 in Abhängigkeit von einem Neigungswinkel der Oberfläche 211, wenn die herkömmliche antennenartige Abstandsmessvorrichtung verwendet wird und die Oberfläche 211 der Metallplatte 210 in Bezug auf die Ebene S geneigt ist. Dementsprechend ist die herkömmliche antennenartige Abstandsmessvorrichtung nicht in der Lage, zwischen einer Änderung des Abstandes L von der Ebene S zu der Oberfläche 211 der Metallplatte 210 und einer Änderung des Neigungswinkels der Oberfläche 211 der Metallplatte 210 zu unterscheiden.
3 zeigt die herkömmliche antennenartige Abstandsmessvorrichtung, deren messbares Objekt ein Breitenrichtungsende einer Metallplatte ist. In 3 ist die Ebene S derart eingestellt, dass sie orthogonal zu einer Oberfläche 221 einer Metallplatte 220 ist. 3 zeigt einen Querschnitt orthogonal zu der Ebene S und der Oberfläche 221 der Metallplatte 220. Darüber hinaus sind die Öffnungen der Sendeantenne 111A und der Empfangsantenne 113A derart eingestellt, dass eine gerade Linie A, welche durch die Mitte der beiden Öffnungen an der Ebene S verläuft und orthogonal zu der Ebene S ist, durch die Durchgangsdickenmitte der Metallplatte 220 verläuft, wenn sich die Metallplatte 220 in einer Referenzposition befindet. Mit anderen Worten, die beiden Öffnungen der Sendeantenne und der Empfangsantenne sind derart eingestellt, dass die Mitte der beiden Öffnungen einem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 zugewandt ist. Von der Sendeantenne 111A emittierte Mikrowellen werden von dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 reflektiert, wobei das Breitenrichtungsende 223 das messbare Objekt ist, und erreichen die Empfangsantenne 113A. Der Prozessor 150A erhält eine Summe einer Wegstrecke L01 des Weges von der Sendeantenne 111A zu dem Breitenrichtungsende 223 und einer Wegstrecke L02 des Weges von dem Breitenrichtungsende 223 zu der Empfangsantenne 113A der Mikrowellen, welche von der Sendeantenne 111A emittiert worden sind, von dem Breitenrichtungsende 223 reflektiert worden sind und die Empfangsantenne 113A erreichen, unter Verwendung wenigstens einer von einer Zeitverzögerung und Phase aufgrund der Übertragung der Mikrowellen, um einen Abstand L von der Ebene S zu dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 zu ermitteln.
4 zeigt die herkömmliche antennenartige Abstandsmessvorrichtung, deren messbares Objekt ein Breitenrichtungsende einer Metallplatte ist. 4 zeigt einen Querschnitt orthogonal zu der Ebene S und der Oberfläche 221 der Metallplatte 220. In 4 befindet sich die Metallplatte 220 oberhalb der geraden Linie A, die durch die Mitte der beiden Öffnungen an der Ebene S verläuft und orthogonal zu der Ebene S ist, und befindet sich um eine Wegstrecke X in der vertikalen Richtung weg von der geraden Linie A. Mit anderen Worten, die Position der Metallplatte 220 ist nach oben in der vertikalen Richtung um X in Bezug auf die Referenzposition versetzt. In diesem Fall sind eine Wegstrecke L01' des Weges von der Sendeantenne 111A zu dem Breitenrichtungsende 223 und eine Wegstrecke L02' des Weges von dem Breitenrichtungsende 223 zu der Empfangsantenne 113A der Mikrowellen, welche von der Sendeantenne 111A emittiert worden sind, von dem Breitenrichtungsende 223 reflektiert worden sind und die Empfangsantenne 113A erreichen, größer als die entsprechende Wegstrecke L01 und die Wegstrecke L02, die in 3 gezeigt sind. Dementsprechend ist der Messwert des von dem Prozessor 150A erhaltenen Abstandes größer als der Messwert in dem Fall von 3.
Daher variiert ein Messwert eines Abstandes von der Ebene S zu dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 in Abhängigkeit von einem Betrag eines vertikalen Versatzes der Oberfläche, wenn die herkömmliche antennenartige Abstandsmessvorrichtung verwendet wird und die Metallplatte 220 in der Richtung orthogonal zu der geraden Linie A, d.h. in der Richtung orthogonal zu der Oberfläche 221 in Bezug auf die Referenzposition, versetzt ist. Dementsprechend ist die herkömmliche antennenartige Abstandsmessvorrichtung nicht in der Lage, zwischen einer Änderung des Abstandes L von der Ebene S zu dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 und einer Änderung des vertikalen Versatzes der Oberfläche der Metallplatte zu unterscheiden.
5 zeigt eine antennenartige Positions-/Orientierungsmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das messbare Objekt ist eine Oberfläche einer Metallplatte 210 oder ein Breitenrichtungsende einer Metallplatte 220. In 5 sind die Metallplatte 210, deren Oberfläche 211 das messbare Objekt ist, und die Metallplatte 220, deren Breitenrichtungsende 223 das messbare Objekt ist, beide gezeigt. Wie in 5 gezeigt weist die Positions-/Orientierungsmessvorrichtung eine Sendeantenne 111, eine erste Empfangsantenne 113, eine zweite Empfangsantenne 115 und einen Prozessor 150 auf. In 5 befinden sich die Öffnungen der drei Antennen, einschließlich der Sendeantenne und der Empfangsantennen, an einer einzigen Ebene, die als eine Ebene S bezeichnet wird. Die Ebene S ist derart eingestellt, dass sie parallel zu der Oberfläche 211 der Metallplatte 210 ist, wenn sich die Metallplatte 210 in einer Referenzposition befindet. 5 zeigt einen Querschnitt orthogonal zu der Ebene S und der Oberfläche 211 der Metallplatte 210. Darüber hinaus ist in 5 die Ebene S derart eingestellt, dass sie orthogonal zu der Oberfläche 221 der Metallplatte 220 ist. 5 zeigt einen Querschnitt orthogonal zu der Ebene S und der Oberfläche 221 der Metallplatte 220. Darüber hinaus sind in 5 die Öffnungen der drei Antennen, einschließlich der Sendeantenne und der Empfangsantennen, derart eingestellt, dass eine gerade Linie A, die durch die Mitte der drei Öffnungen verläuft und orthogonal zu der Ebene S ist, durch die Durchgangsdickenmitte der Metallplatte 220 verläuft, wenn sich die Metallplatte 220 in einer Referenzposition befindet. Der Schnittpunkt der Ebene S und der geraden Linie A ist als ein Ursprung O definiert, wobei die Linie, die sich entlang der geraden Linie A von dem Ursprung zu der Metallplatte 210 erstreckt, als eine z-Achse definiert ist. Darüber hinaus sind in 5 eine x-Achse, die sich von dem Ursprung nach oben erstreckt, und eine y-Achse, welche sich von dem Ursprung in der Richtung orthogonal zur Zeichenebene erstreckt, in der Ebene S definiert. Der in 5 gezeigte Prozessor 150 wird später beschrieben.
Die Sendeantenne 111, die erste Empfangsantenne 113 und die zweite Empfangsantenne 115 sind Pyramidenhornantennen. Beispielsweise beträgt die Frequenz von Mikrowellen, die von den Antennen gesendet und empfangen werden, 10 GHz.
6 zeigt die Öffnungen der Sendeantenne 111, der ersten Empfangsantenne 113 und der zweiten Empfangsantenne 115. Die Öffnungen sind rechteckig, deren längere Seiten beispielsweise 123 mm lang sind und deren kürzere Seiten 96 mm lang sind. Die Mitten C1, C2 und C3 der Öffnungen sind an einer geraden Linie ausgerichtet. Ein Abstand zwischen C1 und C2 und ein Abstand zwischen C1 und C3 sind durch „a“ dargestellt. Beispielsweise beträgt „a“ 125 mm. Die Mitte C1 stimmt mit dem Ursprung O überein. Die vorangehend beschriebene gerade Linie wird als eine Referenzlinie B bezeichnet. Die Referenzlinie B stimmt mit der x-Achse überein. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Öffnungen der ersten Empfangsantenne 113, der Sendeantenne 111 und der zweiten Empfangsantenne 115 in der x-Richtung in dieser Reihenfolge derart angeordnet, dass die Öffnungen einander benachbart sind.
7 zeigt die durch den Absolutgewinn in der xz-Ebene dargestellte Richtcharakteristik der Sendeantenne 111, der ersten Empfangsantenne 113 und der zweiten Empfangsantenne 115. Die Größe der Hauptkeule beträgt 19,2 dB und die Richtung der Hauptkeule ist diejenige der z-Achse. Der Winkel einer Strahlbreite (ein Halbwertswinkel) beträgt 18,9°. Der Winkel einer Strahlbreite korrespondiert zu dem Bereich, in welchem die Größe einer Mikrowelle -3 dB oder größer in Bezug auf den Spitzenwert beträgt. In 7 ist der Winkel einer Strahlbreite durch gestrichelte Linien dargestellt. Die Größe der Nebenkeulen beträgt -30,5 dB in Bezug auf die Größe der Hauptkeule. In 7 ist die Größe der Nebenkeulen durch eine Zwei-Punkt-Kettenlinie dargestellt.
8 zeigt die durch den Absolutgewinn in der yz-Ebene dargestellte Richtcharakteristik der Sendeantenne 111, der ersten Empfangsantenne 113 und der zweiten Empfangsantenne 115. Die Größe der Hauptkeule beträgt 19,2 dB und die Richtung der Hauptkeule ist diejenige der z-Achse. Der Winkel einer Strahlbreite (ein Halbwertswinkel) beträgt 18,8°. Der Winkel einer Strahlbreite korrespondiert zu dem Bereich, in welchem die Größe einer Mikrowelle -3 dB oder größer in Bezug auf den Spitzenwert beträgt. In 8 ist der Winkel einer Strahlbreite durch gestrichelte Linien dargestellt. Die Größe der Nebenkeulen beträgt -11,1 dB in Bezug auf die Größe der Hauptkeule. In 8 ist die Größe der Nebenkeulen durch eine Zwei-Punkt-Kettenlinie dargestellt.
9 zeigt einen die x-Achse und die z-Achse enthaltenden Querschnitt der Sendeantenne 111, der ersten Empfangsantenne 113 und der zweiten Empfangsantenne 115. Wie vorangehend beschrieben stimmt die x-Achse mit der Referenzlinie B überein und die z-Achse stimmt mit der Referenzlinie A überein. In 9 stellt der schattierte Bereich einen Bereich eines Winkels in Bezug auf die z-Achse von Mikrowellen dar, die von dem messbaren Objekt reflektiert worden sind und die effektiv in die erste Empfangsantenne 113 eindringen können. Der Bereich eines Winkels in Bezug auf die z-Achse beträgt ungefähr ± 12,5°. Die erste Empfangsantenne 113 ist in der Lage, Mikrowellen effektiv zu empfangen, die in die Öffnung unter einem Winkel in dem Bereich von ungefähr ± 12,5° in Bezug auf die z-Achse eindringen. Die erste Empfangsantenne 113 ist jedoch nicht in der Lage, Mikrowellen zu empfangen, die in dem Bereich der Oberfläche 211 der Metallplatte 210 außerhalb des mit R3 markierten Bereichs, der dem schattierten Bereich benachbart ist, reflektiert worden sind. Ähnlich ist die zweite Empfangsantenne 115 in der Lage, Mikrowellen effektiv zu empfangen, die in die Öffnung unter einem Winkel in dem Bereich von ungefähr ± 12,5° in Bezug auf die z-Achse eindringen. Die zweite Empfangsantenne 115 ist jedoch nicht in der Lage, Mikrowellen zu empfangen, welche in dem Bereich der Oberfläche 211 der Metallplatte 210 außerhalb des mit R5 markierten Bereichs reflektiert worden sind, welcher benachbart dem Bereich ist, welcher den Bereich eines Winkels in Bezug auf die z-Achse von Mikrowellen darstellt, welche von dem messbaren Objekt reflektiert worden sind und effektiv in die zweite Empfangsantenne 115 eindringen können. Demgegenüber ist die Sendeantenne 111 in der Lage, Mikrowellen in dem Bereich von ungefähr ± 12,5°in Bezug auf die z-Achse zu senden. Die Sendeantenne 111 ist jedoch nicht in der Lage, effektiv Mikrowellen zu dem Bereich der Oberfläche 211 der Metallplatte 210 effektiv zu senden, welcher außerhalb des durch R1 markierten Bereichs liegt, welcher von den Mikrowellen erreicht werden kann, die in dem vorangehend beschriebenen Winkelbereich in Bezug auf die z-Achse gesendet werden. Im Ergebnis ist der messbare Bereich der antennenartigen Positions-/Orientierungsmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform der mit R markierte Bereich, der in dem Bereich R1, dem Bereich R3 und dem Bereich R5 auf der Oberfläche 211 der Metallplatte 210 enthalten ist.
Die Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in der Lage, Mikrowellen der Größe von -6 dB oder größer in Bezug auf die Spitze zu verarbeiten. Dementsprechend beträgt der verarbeitbare Winkelbereich, wie vorangehend beschrieben, ungefähr ± 12,5° und ist größer als der Winkel der Strahlbreite. In 7 und 8 ist der verarbeitbare Winkelbereich der Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch alternierende lange und kurze Strichlinien dargestellt. Im Allgemeinen sollte der Winkel der Strahlbreite von Sende- und Empfangsantennen, die für die vorliegende Erfindung verwendet werden, vorzugsweise in dem Bereich von 18° bis 30° liegen.
Zunächst wird ein Fall, in welchem das messbare Objekt eine Oberfläche einer Metallplatte ist, beschrieben.
10 zeigt eine Anordnung der Sende- und Empfangsantennen und einer Metallplatte 210 in dem Fall, in dem eine Oberfläche 211 der Metallplatte 210 das messbare Objekt ist und parallel zu der Ebene S ist. 10 zeigt einen Querschnitt orthogonal zu der Ebene S und der Oberfläche 211 der Metallplatte 210. In diesem Fall ist eine Summe L01+L02 einer Wegstrecke L01 von der Sendeantenne 111 zu der Oberfläche 211 und einer Wegstrecke L02 von der Oberfläche 211 zu der ersten Empfangsantenne 113 von Mikrowellen, welche von der Sendeantenne 111 emittiert worden sind, von der Oberfläche 211 reflektiert worden sind und die erste Empfangsantenne 113 erreichen, gleich einer Summe L03+L04 einer Wegstrecke L03 von der Sendeantenne 111 zu der Oberfläche 211 und einer Wegstrecke L04 von der Oberfläche 211 zu der zweiten Empfangsantenne 115 von Mikrowellen, die von der Sendeantenne 111 emittiert worden sind, von der Oberfläche 211 reflektiert worden sind und die zweite Empfangsantenne 115 erreichen.
11 zeigt eine Anordnung der Sende- und Empfangsantennen und der Metallplatte 210 in dem Fall, in welchem die Oberfläche 211 der Metallplatte 210 das messbare Objekt ist und einen Winkel θ mit der Ebene S bildet. 11 zeigt einen Querschnitt orthogonal zu der Ebene S und der Oberfläche 211 der Metallplatte 210. In diesem Fall ist eine Summe L01'+L02' einer Wegstrecke L01' von der Sendeantenne 111 zu der Oberfläche 211 und eine Wegstrecke L02' von der Oberfläche 211 zu der ersten Empfangsantenne 113 von Mikrowellen, die von der Sendeantenne 111 emittiert worden sind, von der Oberfläche 211 reflektiert worden sind und die erste Empfangsantenne 113 erreichen, verschieden von einer Summe L03'+L04' der Wegstrecke L03' von der Sendeantenne 111 zu der Oberfläche 211 und der Wegstrecke L04' von der Oberfläche 211 zu der zweiten Empfangsantenne 115 von Mikrowellen, welche von der Sendeantenne 111 emittiert worden sind, von der Oberfläche 211 reflektiert worden sind und die zweite Empfangsantenne 115 erreichen. Eine Wegstrecke, welche mit der ersten Empfangsantenne 113 unter Verwendung wenigstens einer aus einer Verzögerungszeit und Phase aufgrund einer Übertragung der Mikrowellen, die die Wegstrecke L01'+L02' zurückgelegt haben, ermittelt wird, ist ein Abstand Z1 zwischen einem Punkt P3, an dem die von der Sendeantenne 111 emittierten Mikrowellen reflektiert werden, bevor sie die erste Empfangsantenne 113 erreichen, und dem Schnittpunkt zwischen der Oberfläche S und der geraden Linie, die durch den Punkt P3 verläuft und orthogonal zu der Oberfläche 211 ist. Darüber hinaus ist ein Abstand, der mit der zweiten Empfangsantenne 115 unter Verwendung wenigstens einer aus einer Verzögerungszeit und Phase aufgrund einer Übertragung der Mikrowellen ermittelt wird, die die Wegstrecke L03'+L04' zurückgelegt haben, ein Abstand Z2 zwischen einem Punkt P5, an dem die von der Sendeantenne 111 emittierten Mikrowellen reflektiert werden, bevor sie die zweite Empfangsantenne erreichen, und dem Schnittpunkt zwischen der Oberfläche S und der geraden Linie, die durch den Punkt P5 verläuft und orthogonal zu der Oberfläche 211 ist. In 11 stellt ein Abstand L einen Abstand von der Oberfläche S zu der Oberfläche 211 entlang der geraden Linie A dar. Der Abstand L wird ebenso als der wahre Abstand bezeichnet.
Wie in 5 gezeigt, weist der Prozessor 150 auf: ein Sendemodul 151, ein erstes Empfangsmodul 153, ein zweites Empfangsmodul 155, ein Winkel- und Wegänderungsberechnungsmodul 157 und ein Wahrer-Abstand-Berechnungsmodul 159.
12 ist ein Flussdiagramm, welches zeigt, wie der Prozessor 150 den Winkel θ und den wahren Abstand L in dem in 11 gezeigten Fall erhält.
Im Schritt S1010 von 12 erzeugt das Sendemodul 151 zu sendende Mikrowellen und sendet diese zu der Sendeantenne 111. Das erste Empfangsmodul 153 empfängt von der ersten Empfangsantenne 113 Signale der Mikrowellen, welche von der Sendeantenne 111 emittiert worden sind, von dem messbaren Objekt reflektiert worden sind und dann von der ersten Empfangsantenne 113 empfangen worden sind. Das erste Empfangsmodul 153 erhält den Abstand Z1 unter Verwendung von wenigstens einer aus einer Verzögerungszeit und Phase aufgrund der Übertragung der Mikrowellen, die von der ersten Empfangsantenne 113 empfangen werden. Das zweite Empfangsmodul 155 empfängt von der zweiten Empfangsantenne 115 Signale der Mikrowellen, die von der Sendeantenne 111 emittiert worden sind, von dem messbaren Objekt reflektiert worden sind und dann von der zweiten Empfangsantenne 115 empfangen worden sind. Das zweite Empfangsmodul 155 erhält den Abstand Z2 unter Verwendung von wenigstens einer aus einer Verzögerungszeit und Phase aufgrund einer Übertragung der Mikrowellen, die von der zweiten Empfangsantenne 115 empfangen werden. Wie eine Wegstrecke unter Verwendung wenigstens einer aus einer Verzögerungszeit und Phase aufgrund einer Übertragung von Mikrowellen erhalten wird, ist im Detail beispielsweise in WO 2009 / 050 831 A1 beschrieben.
Im Schritt S1020 von 12 erhält das Winkel- und Wegänderungsberechnungsmodul 157 den Winkel θ aus dem Abstand Z1 und dem Abstand Z2. In 11 gilt die folgende Beziehung. $Z 1 - Z 2 = a \cdot sin θ$
Wie vorangehend beschrieben, stellt „a“ einen Abstand zwischen C1 und C2 oder einen Abstand zwischen C1 und C3 dar. Der Winkel θ ist derjenige, der im Uhrzeigersinn von der z-Achse gemessen wird. Aus dem vorangehend beschriebenen Ausdruck ergibt sich der folgende Ausdruck. $θ = arcsin (\frac{Z 1 - Z 2}{a})$
Daher kann der Winkel θ aus dem Abstand Z1 und dem Abstand Z2 erhalten werden.
Im Schritt S1030 von 12 erhält das Winkel- und Wegänderungsberechnungsmodul 157 den wahren Abstand L aus dem Abstand Z1 oder dem Abstand Z2 und dem Winkel θ. In 11 gelten die folgenden Beziehungen. $Z 1 = L \cdot cos θ + \frac{a \cdot sin θ}{2}$
$Z 2 = L \cdot cos θ - \frac{a \cdot sin θ}{2}$
Aus den vorangehend beschriebenen Ausdrücken ergeben sich die folgenden Ausdrücke. $L = (Z 1 - \frac{a \cdot sin θ}{2}) / cos θ$
$L = (Z 2 + \frac{a \cdot sin θ}{2}) / cos θ$
Daher kann der wahre Abstand L aus dem Abstand Z1 oder dem Abstand Z2 und dem Winkel θ erhalten werden.
13 zeigt Beziehungen zwischen Winkel θ und Abstandsmesswerten Z1 und Z2 in dem Fall, in dem der wahre Abstand L 1000 mm beträgt. Die horizontale Achse von 13 stellt einen Winkel θ dar. Die Einheit des Winkels ist Grad. Die vertikale Achse von 13 stellt einen Abstandsmesswert und Z1-Z2 dar. Die Einheit des Abstandsmesswertes und von Z1-Z2 ist mm.
14 zeigt Beziehungen zwischen einem Winkel θ und Abstandsmesswerten Z1 und Z2 in dem Fall, in dem der wahre Abstand L 1500 mm beträgt. Die horizontale Achse von 14 stellt einen Winkel θ dar. Die Einheit des Winkels ist Grad. Die vertikale Achse von 14 stellt einen Abstandsmesswert und Z1-Z2 dar. Die Einheit des Abstandsmesswertes und von Z1-Z2 ist mm.
Anschließend wird ein Fall beschrieben, in dem das messbare Objekt ein Breitenrichtungsende einer Metallplatte ist.
15 zeigt eine Anordnung der Sende- und Empfangsantennen und einer Metallplatte 220 in dem Fall, in dem eine x-Koordinate der Durchgangsdickenmittenposition (in der x-Achsenrichtung) der Metallplatte 220 0 ist. 15 zeigt einen Querschnitt orthogonal zu der Ebene S und der Oberfläche 221 der Metallplatte 220. In diesem Fall ist eine Summe L01+L02 einer Wegstrecke L01 von der Sendeantenne 111 zu dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 und einer Wegstrecke L02 von dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 zu der ersten Empfangsantenne 113 von Mikrowellen, die von der Sendeantenne 111 emittiert worden sind, von dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 reflektiert worden sind und die erste Empfangsantenne 113 erreichen, gleich einer Summe L03+L04 einer Wegstrecke L03 von der Sendeantenne 111 zu dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 und einer Wegstrecke L04 von dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 zu der zweiten Empfangsantenne 115 von Mikrowellen, die von der Sendeantenne 111 emittiert worden sind, von dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 reflektiert worden sind und die zweite Empfangsantenne 115 erreichen.
16 zeigt eine Anordnung der Sende- und Empfangsantennen und der Metallplatte 220 in dem Fall, in dem eine x-Koordinate der Durchgangsdickenmittenposition (in der x-Achsenrichtung) der Metallplatte 220 X ist. 16 zeigt einen Querschnitt orthogonal zu der Ebene S und der Oberfläche 221 der Metallplatte 220. In diesem Fall, ist eine Wegstrecke L02' von dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 zu der ersten Empfangsantenne 113 von Mikrowellen, die von der Sendeantenne 111 emittiert worden sind, von dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 reflektiert worden sind und die erste Empfangsantenne 113 erreichen, verschieden von einer Wegstrecke L04' von dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 zu der zweiten Empfangsantenne 115 von Mikrowellen, die von der Sendeantenne 111 emittiert worden sind, von dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 reflektiert worden sind und die zweite Empfangsantenne 115 erreichen. Eine Summe einer Wegstrecke L01'= L03' von der Sendeantenne 111 zu dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 der Mikrowellen, die von der Sendeantenne 111 emittiert worden sind, von dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 reflektiert worden sind und die erste Empfangsantenne 113 erreichen, und der Wegstrecke L02' ist durch R_X1 dargestellt und eine Summe einer Wegstrecke L01'=L03' und von L04' ist durch R_X2 dargestellt. In 16 ist die Wegstrecke R_X1 verschieden von der Wegstrecke R_X2 . In 16 stellt ein Abstand L einen Abstand von der Oberfläche S zu dem Breitenrichtungsende 223 der Metallplatte 220 entlang der geraden Linie A (der z-Achse) dar. Der Abstand L wird auch als wahrer Abstand bezeichnet.
17 ist ein Flussdiagramm, welches zeigt, wie der Prozessor 150 die x-Koordinate X und den wahren Abstand L in dem in 16 gezeigten Fall erhält.
Im Schritt S2010 von 17 erzeugt das Sendemodul 151 zu sendende Mikrowellen und überträgt sie zu der Sendeantenne 111. Das erste Empfangsmodul 153 empfängt von der ersten Empfangsantenne 113 Signale von Mikrowellen, die von der Sendeantenne 111 emittiert worden sind, von dem messbaren Objekt reflektiert worden sind und anschließend von der ersten Empfangsantenne 113 empfangen worden sind. Das erste Empfangsmodul 153 erhält eine Wegstrecke R_X1 unter Verwendung wenigstens einer aus einer Verzögerungszeit und Phase aufgrund einer Übertragung der Mikrowellen, die von der ersten Empfangsantenne 113 empfangen werden. Das zweite Empfangsmodul 155 empfängt von der zweiten Empfangsantenne 115 Signale von Mikrowellen, die von der Sendeantenne 111 emittiert worden sind, von dem messbaren Objekt reflektiert worden sind und anschließend von der zweiten Empfangsantenne 115 empfangen worden sind. Das zweite Empfangsmodul 155 erhält eine Wegstrecke R_X2 unter Verwendung wenigstens einer aus einer Verzögerungszeit und Phase aufgrund einer Übertragung der Mikrowellen, die von der zweiten Empfangsantenne 115 empfangen werden. Wie eine Wegstrecke unter Verwendung wenigstens einer aus einer Verzögerungszeit und Phase aufgrund einer Übertragung von Mikrowellen erhalten wird, ist im Detail beispielsweise in WO 2009 / 050 831 A1 beschrieben.
Im Schritt S2020 von 17 erhält das Winkel- und Wegänderungsberechnungsmodul 157 die x-Koordinate X aus der Wegstrecke R_X1 und der Wegstrecke R_X2 .
Aus 16 können die folgenden Beziehungen erhalten werden. $R_{x 1} = L 01' + L 02' = \sqrt{L^{2} + X^{2}} + \sqrt{L^{2} + {(X - a)}^{2}}$
$R_{x 2} = L 03' + L 04' = \sqrt{L^{2} + X^{2}} + \sqrt{L^{2} + {(X + a)}^{2}}$
Durch Umwandeln von Ausdruck (1) und von Ausdruck (2) können die folgenden Ausdrücke von L erhalten werden. $L = \frac{\sqrt{(R_{x 1}^{2} - a^{2}) (R_{x 1}^{2} - {(2 X - a)}^{2})}}{2 R_{x 1}}$
$L = \frac{\sqrt{(R_{x 2}^{2} - a^{2}) (R_{x 2}^{2} - {(2 X + a)}^{2})}}{2 R_{x 2}}$
Ferner wird durch Eliminieren von L aus Ausdruck (3) und Ausdruck (4) eine quadratische Gleichung von X erhalten und durch Erhalten der Lösung X wird der folgende Ausdruck erhalten. $X = - \frac{(R_{x 1} - R_{x 2}) (R_{x 1} R_{x 2} + a^{2})}{2 a (R_{x 1} + R_{x 2})}$
Somit kann unter Verwendung von Ausdruck (5) die x-Koordinate X aus der Wegstrecke R_X1 und der Wegstrecke R_X2 erhalten werden.
Im Schritt S2030 von 17 erhält das Winkel- und Wegänderungsberechnungsmodul 157 den wahren Abstand L aus der Wegstrecke R_X1 oder der Wegstrecke R_X2 und der x-Koordinate X unter Verwendung von Ausdruck (3) oder Ausdruck (4).
18 zeigt Beziehungen zwischen x-Koordinate X und Wegstreckenmesswerten R_X1 und R_X2 in dem Fall, in dem der wahre Abstand L 500 mm beträgt. Die horizontale Achse von 18 stellt eine x-Koordinate X dar. Die Einheit der x-Koordinate X ist Millimeter. Die vertikale Achse von 18 stellt einen Wegstreckenmesswert dar. Die Einheit des Wegstreckenmesswertes ist Millimeter. Wenn X=0 ist, betragen R_X1 = R_X2 =508 mm.
19 zeigt Beziehungen zwischen einer x-Koordinate X und Wegstreckenmesswerten R_X1 und R_X2 in dem Fall, in dem der wahre Abstand L 1000 mm beträgt. Die horizontale Achse von 19 stellt eine x-Koordinate X dar. Die Einheit der x-Koordinate X ist mm. Die vertikale Achse von 19 stellt einen Wegstreckenmesswert dar. Die Einheit des Wegstreckenmesswertes ist mm. Wenn X=0 ist, betragen R_X1 = R_X2 =1004 mm.
20 zeigt Beziehungen zwischen einer x-Koordinate X und Wegstreckenmesswerten R_X1 und R_X2 in dem Fall, in dem der wahre Abstand L 1500 mm beträgt. Die horizontale Achse von 20 stellt eine x-Koordinate X dar. Die Einheit der x-Koordinate X ist mm. Die vertikale Achse von 20 stellt einen Wegstreckenmesswert dar. Die Einheit des Wegstreckenmesswertes ist mm. Wenn X=0 ist, betragen R_X1 = R_X2 =1503 mm.
Als Nächstes wird eine Messung einer Durchbiegung einer Metallplatte beschrieben.
21 veranschaulicht, wie eine Durchbiegung einer Metallplatte mit der in 5 gezeigten Positions-/Orientierungsmessvorrichtung gemessen wird. In 21 ist eine Begradigungsrolle beispielhaft mit 310 versehen. Eine durchgebogene Metallplatte 230 wird dazu veranlasst, durch die Begradigungsrolle 310 zu passieren, um die Durchbiegung zu verringern oder zu eliminieren. Auf der Eingangsseite oder der Ausgangsseite der Begradigungsrolle 310 auf einer Fertigungslinie ist die in 5 gezeigte Positions-/Orientierungsmessvorrichtung montiert. Die Ebene S, die die Öffnungen der drei Antennen, einschließlich der Sendeantenne und der Empfangsantennen der Positions-/Orientierungsmessvorrichtung aufweist, ist derart montiert, dass die Ebene S parallel zu einer Oberfläche einer Metallplatte ist, die keine Krümmung aufweist, die auf der Fertigungslinie positioniert ist. Das heißt, dass in 21 die Ebene S horizontal ist. Durch das in 12 gezeigte Verfahren wird ein Winkel θ, der durch die vertikale Richtung und die Normale zu einem Abschnitt einer Oberfläche 231 gebildet ist, der der Sendeantenne und den Empfangsantennen zugewandt ist, erhalten. Der Winkel ist derjenige, der durch die horizontale Richtung und den Abschnitt der Oberfläche 231 gebildet ist, die der Sendeantenne und den Empfangsantennen zugewandt ist, und gibt grob die Durchbiegung der Oberfläche 231 an. Somit kann eine Durchbiegung einer Metallplatte gemessen werden, indem der Winkel θ erhalten wird.

Claims

Positions-/Orientierungsmessverfahren zum Ermitteln der Position und/oder Orientierung einer Metallplatte, die ein messbares Objekt ist, unter Verwendung von Antennen, die auf einer Seite des messbaren Objekts derart angeordnet sind, dass die Öffnungen der Antennen eine einzige Ebene bilden, wobei die Antennen aufweisen: eine erste Sendeantenne zum Senden von Mikrowellen in Richtung des messbaren Objekts sowie eine erste und eine zweite Empfangsantenne zum Empfangen der von dem messbaren Objekt reflektierten Mikrowellen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Ermitteln einer ersten Wegstrecke von der ersten Sendeantenne zu der ersten Empfangsantenne über das messbare Objekt und einer zweiten Wegstrecke von der ersten Sendeantenne zu der zweiten Empfangsantenne über das messbare Objekt auf der Grundlage von Signalen der von der ersten und der zweiten Empfangsantenne empfangenen Mikrowellen und Ermitteln der Position und/oder Orientierung des messbaren Objekts in Bezug auf eine Referenzlinie, die die Mitten der Öffnungen der ersten und zweiten Empfangsantenne verbindet, auf der Grundlage der ersten und zweiten Wegstrecke.
Positions-/Orientierungsmessverfahren nach Anspruch 1, wobei das messbare Objekt eine Oberfläche der Metallplatte ist und die Position und/oder Neigung der Oberfläche in Bezug auf die Referenzlinie durch die von der ersten Sendeantenne in Richtung der Oberfläche gesendeten Mikrowellen gemessen wird.
Positions-/Orientierungsmessverfahren nach Anspruch 1, wobei das messbare Objekt ein Breitenrichtungsende der Metallplatte ist und die Position des Breitenrichtungsendes der Metallplatte in Bezug auf die Referenzlinie durch die von der ersten Sendeantenne in Richtung des Breitenrichtungsendes der Metallplatte gesendeten Mikrowellen gemessen wird.
Positions-/Orientierungsmessvorrichtung zum Ermitteln der Position und/oder Orientierung einer Metallplatte, welche ein messbares Objekt ist, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Sendeantenne zum Senden von Mikrowellen in Richtung des messbaren Objekts, eine erste und eine zweite Empfangsantenne zum Empfangen der von dem messbaren Objekt reflektierten Mikrowellen und einen Prozessor, wobei die Sendeantenne sowie die erste und die zweite Empfangsantenne auf einer Seite des messbaren Objekts derart angeordnet sind, dass die drei Öffnungen davon eine einzige Ebene bilden, und wobei der Prozessor dazu eingerichtet ist, eine erste Wegstrecke von der Sendeantenne zu der ersten Empfangsantenne über das messbare Objekt und eine zweite Wegstrecke von der Sendeantenne zu der zweiten Empfangsantenne über das messbare Objekt auf der Grundlage von Signalen der Mikrowellen, die von der ersten und der zweiten Empfangsantenne empfangen werden, zu ermitteln und die Position und/oder Orientierung des messbaren Objekts in Bezug auf eine Referenzlinie, die die Mitten der Öffnungen der ersten und der zweiten Empfangsantenne verbindet, auf der Grundlage der ersten und der zweiten Wegstrecke zu ermitteln.
Positions-/Orientierungsmessvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Winkel einer Strahlbreite der Sendeantenne, der ersten Empfangsantenne und der zweiten Empfangsantenne in einem Bereich von 18° bis 30° liegen.