DE69216546T2

DE69216546T2 - Verfahren und vorrichtung zur positionsdetektierung in einem lasersensor

Info

Publication number: DE69216546T2
Application number: DE69216546T
Authority: DE
Inventors: Takashi Fanuc Dai-3 Vira-Karamatsu Minamitsuru-Gun Yamanashi 401-05 Iwamoto; Yasuo Room 7-205 Fanuc Manshonharimomi Minamitsuru-Gun Yamanashi 401-05 Naito; Ryo Room 7-210 Fanuc Manshonharimomi Minamitsuru-Gun Yamanashi 401-05 Nihei; Nobutoshi Hachioji-Shi Tokyo 192 Torii; Hiroshi Fanuc Dai-3 Vira-Karamatsu Minamitsuru-Gun Yamanashi 401-05 Wakio
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1991-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2012-05-16
Also published as: EP0539598A1; DE69216546D1; JP2722287B2; WO1992020993A1; EP0539598B1; US5399870A; EP0539598A4; JPH0526619A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lasersensor, der z.B. in einen Roboter eingebaut werden kann, der Lichtbogenschweißverfahren, Abdichtverfahren und dergleichen durchführt, insbesondere, aber nicht notwendigerweise, ausschließlich ein Positions-Detektions-Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Detektieren einer Objektposition bei einem Schweißverfahren, einem Abdichtverfahren und dergleichen unter Verwendung eines solöhen Sensors.
Herkömmlicherweise sind ein Lichtbogenschweiß-Roboter, ein Abdichtungs-Roboter und dergleichen mit einem Lasersensor zum Detektieren einer Schweißposition oder einer Abdichtposition etc. ausgestattet.
Dieser Lasersensor ist wie in Fig. 1 gezeigt aufgebaut. In Fig. 1 umfaßt eine Detektionseinheit 10, einen Laseroszillator 11, einen Schwenkspiegel (d.h. ein Galvanometer) 12, das das Ausstrahlen eines Laserstrahles von dem Laseroszillator 11 zum Abtasten bewirkt, und ein optisches System 13, das einen auf ein Objektiv reflektierten Reflexionsstrahl konvergiert, um ein Bild auf einem lichtaufnehmenden Element 14 auszubilden. Eine Steuereinheit 20 umfaßt eine Laser-Antriebseinheit 21 zum Antreiben des Laseroszillators 11 zum Erzeugen eines Laserstrahles, eine Spiegel-Abtasteinheit 22, die ein Verschwenken des Schwenkspiegels 12 um seine Achse bewirkt, und eine Signal- Detektionseinheit 23 zum Detektieren einer Position eines empfangenen Strahles gemäß der von dem lichtaufnehmenden Element 14 detektierten Position.
Der Laseroszillator 11 wird durch die Laser-Antriebseinheit 21 angetrieben, so daß er einen Laserstrahl emittiert. Die Spiegel-Abtasteinheit 22 arbeitet mit der Laser-Antriebseinheit 21 zusammen, um zu bewirken, daß der Schwenkspiegel 12 eine Abtastung durchführt, so daß der von dem Laserozszillator 11 emittierte Laserstrahl auf einem vorbestimmten Punkt auf dem Objekt 30 gerichtet wird. Der von dem Objekt 30 reflektierte Laserstrahl wird mittels des optischen Systems 13 konvergiert, so daß er ein Bild auf dem lichtaufnehmenden Element 14 in Übereinstimmung mit der Reflexionsposition auf dem Objekt 30 bildet. Dieses lichtaufnehmende Element besteht normalerweise aus einem PSD (positionsempfindlichen Detektor) einem Element des nicht unterteilten und integrierenden Types oder einer CCD (ladungsgekoppelten Schaltung), einem Element des unterteilten Typs.
In dem Fall, in dem ein PSD als lichtaufnehmendes Element verwendet wird, wird ein Strahl, der von einer lichtaufnehmenden Oberfläche, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, aufgenommen wird, d.h. ein Bild eines reflektierten Strahles, in einen photoelektrischen Strom umgesetzt, und dann von Elektroden auf beiden Seiten des Elementes ausgegeben. Eine Lichtaufnahmeposition xa wird auf der Basis der Werte von zwei elektrischen Strömen bestimmt, die von den Elektroden auf beiden Seiten des lichtaufnehmenden Elementes ausgegeben werden.
Genauer gesagt kann, unter der Annahme, daß ein Abstand von der Mitte des lichtaufnehmenden Elementes zur jeweiligen Elektrode L beträgt, ein Abstand von der Mitte des lichtaufnehmenden Elementes zur lichtaufnehmenden Position xa beträgt, und daß weiterhin die Werte der zwei elektrischen Ströme I&sub1; und I&sub2; sind, der Abstand xa durch die folgende Gleichung 1 erhalten werden:
xa = L (I&sub2; - I&sub1;)/(I&sub2; + I&sub1;) (1)
Auf der Basis der derart erhaltenen Position xa auf dem lichtaufnehmenden Element wird eine Position des Objektes 30 in Bezug auf den Sensor berechnet, wie weiter unten beschrieben werden wird.
In einem Fall, in dem eine CCD als das lichtaufnehmende Element verwendet wird, wird ein Strahl, der auf einer lichtaufnehmenden Oberfläche aufgenommen wird, d.h. ein Bild eines reflektierten Strahles, in Photoelektronen umgesetzt und dann in seiner Zelle gespeichert. Elektrische Ladungen, die in jeweiligen Zellen gespeichert sind, werden eine nach der anderen in vorbestimmten Intervallen von einem äußersten Ende aus ausgegeben. Im Fall einer CCD ist die Menge der von der Zelle gespeicherte elektrischen Ladung umso größer, je größer die Menge des von einer Zelle aufgenommenen Lichtes ist. Demgemäß kann eine Position, die die größte Menge von reflektiertem Licht aufgenommen hat, durch die Detektion der. Position der Zelle identifiziert werden, die das größte Ausgangssignal ausgibt. Somit kann auf der Basis einer derartigen Position die Position des Objektes 30 in Bezug auf den Sensor berechnet werden.
Fig. 3 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zur Bestimmung einer Koordinatenposition (X, Y) des Objektes 30 in Bezug auf den Sensor auf der Basis der von dem lichtaufnehmenden Element 14 detektierten Position xa darstellt. Bei diesem Verfahren kann unter den Annahmen, daß ein Sensorursprung (0, 0) auf einer geraden Linie angeordnet ist, die die Mitte des optischen Systems 13 und die Mitte des lichtaufnehmenden Elementes 14 durchläuft, wobei diese gerade Linie im folgenden als Y-Achse und eine gerade Linie senkrecht zu der Y-Achse als X-Achse bezeichnet werden, daß weiterhin ein Abstand zwischen den Ursprung des Sensors und der Mitte des optischen Systems 13 als L&sub1; definiert ist, daß ein Abstand zwischen der Mitte des optischen Systems und der Mitte des lichtaufnehmenden Elementes 14 als L&sub2; definiert ist, daß ein X-Achsenabstand zwischen dem Ursprung des Sensors und der Drehmitte des Schwenkspiegels 14 als D definiert ist, daß ein Y-Achsenabstand zwischen dem Sensorursprung und der Drehmitte des Schwenkspiegels als L&sub0; definiert ist, daß ein Reflexionswinkel des Laserstrahls, der von dem Schwenkspiegel 12 in Richtung des Objektes 30 reflektiert wird, als θ in Bezug auf die Y-Achse definiert ist, und daß außerdem ein Abstand der lichtaufnehmenden Position auf dem lichtaufnehmenden Element 14 als xa definiert ist, die Koordinatenposition (X, Y), bei der der Laserstrahl aufgenommen und reflektiert wird, durch Berechnung der folgenden Gleichungen bestimmt werden:
X = xa [(L&sub1; - L&sub0;) tanθ + D]/(xa + L&sub2; tanθ) (2)
Y = [(L&sub1; xa + L&sub2; (L&sub0; tanθ - D)]/(xa + L&sub2; tanθ) (3)
In dem Fall, in dem ein PSD als lichtaufnehmendes Element verwendet wird, hat, wenn der PSD ein Element des nicht unterteilten und integrierenden Types ist, ein derartiges lichtaufnehmendes Element eine sehr hohe Detektionsauflösung. Jedoch ist ein PSD dahingehend nachteilig, daß die gesamte Menge des auf der lichtaufnehmenden Oberfläche empfangenen Lichtes in photoelektrischen Strom umgesetzt wird, und daß somit die lichtaufnehmende Oberfläche des PSD dazu neigt, nicht nur einen Reflexionsstrahl, der detektiert werden soll, aufzunehmen, sondern auch Rauschlicht, das z.B. als Bogenlicht, das im Falle eines Lichtbogenschweißens auftritt, oder als sekundärer Reflexionsstrahl vorkommt.
Demgemäß wird ein derartiges Rauschlicht gemeinsam mit dem benötigten Reflexionsstrahl in einen photoelektrischen Strom umgesetzt und von den auf beiden Seiten des lichtaufnehmenden Elementes vorgesehenen Elektroden ausgegeben. In der Folge beeinflußt der derart erhaltene photoelektrische Strom die Detektion einer Strahiposition in der Weise nachteilig, daß die detektierte Strahlposition, d.h. eine Einfallsposition des reflektierten Strahles, von einer tatsächlichen Position versetzt ist. Dann hat eine Abweichung der detektierten Strahlposition eine Gesamtabweichung der durch die Berechnung mittels der obigen zweiten und dritten Gleichung erhaltenen Objektposition zur Folge, wodurch die Detektionsgenauigkeit des Sensors verschlechtert wird.
Z.B. wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, ein Strahl B&sub0;, der von dem Schwenkspiegel 12 reflektiert wurde, dann an dem Objekt 30 als primärer Reflexionsstrahl B&sub1; reflektiert, so daß er ein Bild auf dem lichtaufnehmenden Element 14 bildet. Andererseits wird ein Teil des an dem Objekt 30 reflektierten Strahles weiterhin als sekundärer Reflexionsstrahl B&sub2; von einem anderen Teil des Objektes reflektiert, so daß er ein weiteres Bild auf dem lichtaufnehmenden Element 14 bildet.
Demgemäß empfängt das lichtaufnehmende Element 14 den primären und den sekundären Reflexionsstrahl. Somit werden photoelektrische Ströme, die von beiden Seiten des lichtaufnehmenden Elementes 14 ausgegeben werden, durch den primären und den sekundären Reflexionsstrahl derart beeinflußt, daß die Ausgabeposition xa als eine Position erhalten wird, die auf einer Überlagerung des primären Reflexionsstrahles und des sekundären Reflexionsstrahles basiert. Somit ist die Position des Objektes 30, die auf der Basis der derart falsch erhaltenen Ausgabeposition xa berechnet wird, von einer tatsächlichen Position verschoben, wie durch 30' in Fig. 4 dargestellt ist.
Dagegen ist es in dem Fall, in dem eine CCD als lichtaufnehmende Element 14 verwendet wird, da jede der Zellen, aus denen die CCD besteht, eine photoelektrische Umsetzung unabhängig von der anderen durchführen kann, möglich, das Rauschlicht oder den sekundären Reflexionsstrahl getrennt von dem primären Reflexionsstrahl zu detektieren. Damit ist die CCD im Vergleich zu dem oben beschriebenen PSD dahingehend vorteilhafter, als es frei von den nachteiligen Auswirkungen sekundärer Reflexionsstrahlen und dergleichen ist.
Jedoch hat die CCD einen anderen Nachteil. Dieser besteht darin, daß jede Zelle der CCD einen relativ großen Bereich überdecken muß, um eine signifikante Lichtmenge auf sich zu empfangen. Somit ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Zellen von Natur aus groß. Das kann eine Verschlechterung der Sensorauflösung zur Folge haben. Um die Sensorauflösung zu vergrößern, könnte eine enge Zelle vorgesehen werden, die eine ausreichende Lichtmenge aufnehmen kann. Das ist aber insofern nicht wünschenswert, da die Produktionskosten des Elementes, wenn man es herstellen will, hoch werden. Andererseits könnte man, um die Sensorauflösung zu verbessern, die Anzahl der Zellen, aus denen die CCD besteht, erhöhen. Jedoch wird ein derartiges Element die Gesamtgröße des Elementes unnötig erhöhen und somit in der Praxis nicht verwendet werden.
Weiterhin wird, da der Laserstrahl kohärent ist, die Ausgangswellenform der CCD möglicherweise ungleichmäßig. Somit weist die CCD dahingehend ein Problem auf, daß die Position der Zelle, die den größten Ausgang erzeugt, zu Veränderungen neigt, und es somit unmöglich wird, die Strahlaufnahmeposition genau zu detektieren.
In der Veröffentlichung "Optics and Laser Technology", vol 20, Nr. 1, Febr. 1988, veröffentlicht in Großbritannien, offenbaren die Seiten 19 bis 24 ein Verfahren zur Messung der optischen Tiefe, das einen Ausdruck für den Schwerpunkt verwendet, der für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist. Die EP-A- 422249 und die JP-A-56-138204 offenbaren einen optischen Abstandssensor und ein Gerät zur Messung der optischen Verschiebung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Positions- Detektions-Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, die eine CCD als lichtaufnehmendes Element verwenden und ihre Detektionsauflösung durch Ausführung des gleichen Integrationsverfahrens wie ein PSD verbessern können.
Um die obige Aufgabe zu erfüllen, verwendet ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine CCD als lichtaufnehmendes Element in einem Lasersensor zum Detektieren einer Objektposition. Gemäß diesem Gesichtspunkt werden eine Summe von Produkten durch sukzessives Multiplizieren eines Ausgangswertes jeder Zelle, die in der CCD angeordnet sind, mit einem Positionswert der Zellen, wobei die durch die derartige Multiplikation erhaltenen Werte aufsummiert werden, und die Gesamtsumme der Ausgangswerte der jeweiligen Zellen erhalten. Dann wird eine lichtaufnehmende Position durch Dividieren der Summe der Produkte durch die Gesamtsumme erhalten.
Weiterhin wird eine Zähleinrichtung bereitgestellt, die zurückgestellt wird, wenn der Ausgangswert der CCD einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, die eine Anzahl von Zellen zählt, die abzutasten sind, wenn der Ausgangswert der CCD unter den Schwellenwert absinkt, bis die Anzahl der Zellen einen vorbestimmten Wert erreicht, und die dann einen Ausgangswert der CCD erzeugt, der den vorbestimmten Wert erreicht hat.
Die Summe der Produkte wird durch die Gesamtsumme in Abhängigkeit von diesem Ausgangswert von der Zähleinrichtung dividiert, um eine lichtaufnehmende Position zu erhalten; die Summe der Produkte und die Gesamtsumme werden gemeinsam zurückgestellt; zumindest eine lichtaufnehmende Position, die den Schwellenwert überschreitet, wird während einem vorbestimmten Intervall detektiert; und eine lichtaufnehmende Position des primären Reflexionsstrahles eines Laserstrahles wird auf der Basis der derart detektierten zumindest einen lichtaufnehmenden Position erhalten, um die Objektposition zu detektieren.
Weiterhin wird in einem bevorzugten Modus ein Abtastwinkel des Laserstrahles verändert, um sukzessive zumindest eine lichtaufnehmende Position bei dem gleichen Abtastwinkel zu detektieren. Eine erste lichtaufnehmende Position in Übereinstimmung mit einem Abtastwinkel, unmittelbar vor dem mehrere lichtaufnehmende Positionen bei dem gleichen Abtastwinkel detektierbar geworden sind, wird gespeichert, und eine zweite lichtaufnehmende Position in Übereinstimmung mit einem Abtastwinkel, unmittelbar nach dem mehrere lichtaufnehmende Positionen bei dem gleichen Abtastwinkel undetektierbar geworden sind, wird ebenfalls gespeichert. Dann werden eine erste gerade Linie, die zwei Objektpositionen durchquert, die jeweils der ersten lichtaufnehmenden Position und einer weiteren lichtaufnehmenden Position entsprechen, die abzutasten sind, bevor die erste lichtaufnehmende Position abgetastet wird, und eine zweite gerade Linie, die zwei Objektpositionen durchquert, die jeweils der zweiten lichtaufmehmenden Position und einer anderen lichtaufnehmenden Position entsprechen, die abzutasten sind, nachdem die zweite lichtaufnehmende Position abgetastet wurde, erhalten, um die Position des Objektes darzustellen.
In einem noch bevorzugteren Modus wird ein Schnittpunkt der zwei geraden Linien als ein gekrümmter bzw. geknickter Punkt des Objektes erhalten.
Weiterhin wird in einem weiteren bevorzugten Modus zumindest eine lichtaufnehmende Position durch Ändern eines Abtastwinkels des Laserstrahles sukzessive gespeichert. Der am nächsten liegende Abtastwinkel, bei dem mehrere bei dem gleichen Abtastwinkel detektierte lichtaufnehmende Positionen einander an meisten annähern, wird erhalten. Eine lichtaufnehmende Position eines geringeren Wertes wird aus den mehreren lichtaufnehmenden Positionen als die lichtaufnehmende Position des primären Reflexionsstrahles ausgewählt, wenn der Abtastwinkel kleiner als der am nächsten liegende Abtastwinkel ist, während eine mit einem größeren Wert aus den mehreren lichtaufnehmenden Positionen als die lichtaufnehmende Position des primären Reflexionsstrahles ausgewählt wird, wenn der Abtastwinkel größer als der am nächsten liegende Abtastwinkel ist.
Weiterhin wird in einer Weiterentwicklung die Objektposition aus der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles erhalten. Eine erste gerade Linie wird auf der Basis der Objektposition erhalten, die aus der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles in einem Abtastwinkelbereich von dem minimalen Abtastwinkel bis zu dem am nächsten liegenden Abtastwinkel erhalten wird. Eine zweite gerade Linie wird auf der Basis der Objektposition erhalten, die aus der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles in einem Abtastwinkelbereich von dem am nächsten liegenden Abtastwinkel bis zu dem maximalen Abtastwinkel erhalten wird. Zusätzlich wird eine Position eines gekrümmten bzw. geknickten Punktes des Objektes als ein Schnittpunkt der ersten und der zweiten geraden Linie identifiziert.
Darüber hinaus wird gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, eine Positions-Detektions-Vorrichtung für einen Lasersensor bereitgestellt mit:
einer lichtaufnehmenden Zelle, die aus einer CCD besteht, die mehrere Zellen enthält, von denen jede ein Ausgangssignal abhängig von einer elektrischen Ladung erzeugt, die proportional zu einer auf einer Zellenoberfläche aufgenommenen Lichtmenge gespeichert ist,
einer Zeitschaltsignal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Abtast-Haltesignais zum sukzessiven Abtasten jeweiliger Zellen von Anfang an, nachdem ein Steuersignal ausgegeben wurde, einer Zellen-Zählvorrichtung, die durch das Steuersignal zurückgestellt werden und die Abtast-Haltesignal zählen kann, um einen Wert xi der Zellenposition in dem lichtaufnehmenden Element auszugeben,
einer Addiereinrichtung, die durch das Steuersignal zurückgestellt werden kann, um abhängig von dem Abtast-Haltesignal sukzessive den Ausgang Ci jeder Zelle in dem abzutastenden lichtaufnehmenden Element aufzuaddieren, um die Gesamtsumme ΣCi zu erhalten,
einer Berechnungseinrichtung für die Summe der Produkte, die durch das Steuersignal zurückgestellt werden kann, um den Ausgang Ci jeder Zelle in dem abzutastenden lichtaufnehmenden Element abhängig von dem Abtast-Haltesignal mit dem Wert xi jeder von der Zellen-Zählvorrichtung ausgegebenen Zellenposition zu multiplizieren und um diese multiplizierten Werte sukzessive aufzusummieren, um einen Summenwert ΣCi xi zu erhalten, und
einer Teilungseinrichtung zum Teilen des Summenwertes ΣCi x&sub1;, der durch die Berechnungseinrichtung für die Summe der Produkte erhalten wurde, durch die Gesamtsumme ΣCi, die durch die Addiereinrichtung erhalten wurde, um einen Mittelpunkt einer Schwerpunktsposition ΣCi xi/ΣCi von aufgenommenen Strahlen zu berechnen und diesen Mittelpunkt der Schwerpunktposition als die lichtaufnehmende Position auszugeben. Außerdem sind weiterhin vorgesehen ein Komparator, der den Ausgang Ci jeder Zelle mit einem vorbestimmten Schwellenwert Vs vergleicht und einen Ausgang erzeugt, wenn der Ausgang Ci jeder Zelle gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert VS ist,
ein Zähler, der abhängig von dem durch den Komparator zugeführten Ausgangssignal zurückgestellt werden kann, der die Anzahl der Zellen zählt, die abzutasten sind, nachdem das Ausgangssignal verschwindet, und der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Zellenanzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet, um die Addiereinrichtung, die Berechnungseinrichtung für die Summe der Produkte und die Teilungseinrichtung zurückzustellen,
mehrere Signalspeicher, die in Reihe geschaltet werden können, die jeweils gespeicherte Daten abhängig von dem durch den Zähler zugeführten Ausgangssignal an ihre nachfolgenden Speicher übergeben, den von der Teilungseinrichtung zugeführten Ausgang in einem in ihnen enthaltenen Erstschrittspeicher speichern, und durch das Steuersignal zurückgestellt werden, und
eine Einrichtung zum Erhalten der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles aus den in den mehreren Signalspeichern gespeicherten Daten.
Weiterhin sind in einem bevorzugten Modus vorgesehen: eine Einrichtung zum Ändern eines Abtastwinkels eines Laserstrahles in Synchronisation mit dem Steuersignal, eine Einrichtung zum Erhalten einer ersten lichtaufnehmenden Position, bei der von den mehreren Signalspeichern zu Beginn des Abtastschrittes des Laserstrahles nur eine zu speichernde Dateneinheit zugeführt wird, einer zweiten lichtaufnehmenden Position entsprechend dem Abtastwinkel, unmittelbar vor dem mehrere gespeicherte Dateneinheiten verfügbar werden, einer dritten lichtaufnehmenden Position entsprechend einem Abtastwinkel, unmittelbar nach dem mehrere gespeicherte Dateneinheiten nicht mehr verfügbar sind, und einer vierten lichtaufnehmenden Position, bei der von den mehreren Signalspeichern am Ende des Abtastschrittes nur eine gespeicherte Dateneinheit zugeführt wird, die die Einrichtung zum Erhalten der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles darstellen, und eine Speichereinrichtung zum Speichern jeweiliger lichtaufnehmender Positionen.
Weiterhin kann in diesem Modus gegebenenfalls weiterhin vorgesehen sein eine Einrichtung zum Erhalten einer ersten geraden Linie, die zwei Objektpositionen durchquert, die jeweils der ersten und der zweiten lichtaufnehmenden Position entsprechen, und einer zweiten geraden Linie, die zwei Objektpositionen durchquert, die jeweils der dritten und der vierten lichtaufnehmenden Position entsprechen, wobei die erste und die zweite gerade Linie zur Identifizierung der Objektposition verwendet werden.
Darüber hinaus ist in einem weiteren bevorzugten Modus außerdem vorgesehen eine Einrichtung zum Andern eines Abtastwinkels eines Laserstrahles in Synchronisation mit dem Steuersignal in diesem Modus, wobei die Einrichtung zum Erhalten der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles weiterhin aufweist eine Speichereinrichtung zum Speichern mehrerer lichtaufmehmender Positionen, die von den mehreren Signalspeichern zugeführt werden, und eine Detektionseinrichtung zum Detektieren des am nächsten liegenden Abtastwinkels, bei dem die mehreren lichtaufnehmenden Positionen sich am meisten aneinander annähern, um die lichtaufnehmende Position mit dem geringsten Wert von der Speichereinrichtung als eine erste lichtaufnehmende Position des primären Reflexionsstrahles in einem Bereich von dem minimalen Abtastwinkel bis zu dem am nächsten liegenden Abtastwinkel zu detektieren, und um ebenfalls die mit dem größten Wert von der Speichereinrichtung als eine zweite lichtaufnehmende Position des primären Reflexionsstrahles in einen Bereich von dem am nächsten liegenden Abtastwinkel bis zu den maximalen Abtastwinkel zu detektieren.
Weiterhin sind in einer Weiterentwicklung außerdem vorgesehen eine Einrichtung zum Erhalten der Objektposition aus der ersten und der zweiten lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles, eine Einrichtung zum Erhalten einer geraden Linie, die eine erste Objektposition auf der Basis der ersten lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles repräsentiert und der anderen geraden Linie, die eine zweite Objektposition auf der Basis der zweiten lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles repräsentiert, und eine Einrichtung zum Erhalten eines Schnittpunktes der zwei geraden Linien, der die erste und die zweite Objektposition als ein Punkt eines gekrümmten bzw. geknickten Abschnittes des Objektes repräsentiert.
Wie oben beschrieben wurde, werden gemäß der vorliegenden Erfindung ein Ausgangssignal jeder Zelle in der CCD und eine Position jeder Zelle multipliziert, um die Summe der Produkte zu erhalten. Die erhaltene Summe der Produkte wird durch die Gesamtsumme der Ausgänge jeweiliger Zeilen geteilt, um einen Mittelpunkt einer Schwerpunktsposition der Summe der Produkte zu erhalten. Dieser Mittelpunkt der Schwerpunktsposition auf dem lichtaufnehmenden Element wird als die lichtaufnehmende Position erhalten, die durch eine beträchtliche Größe der jeweiligen Zellen, die die Detektionsauflösung verschlechtert, nicht nachteilig beeinflußt wird. In anderen Worten wird die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene lichtaufnehmende Position nicht länger durch die schwächere Detektionsauflösung der CCD beeinflußt, wodurch eine Positionsdetektion mit einer höheren Genauigkeit ermöglicht wird. D.h. es wird möglich, eine genaue Detektion der Objektposition durch Feststellen der Objektposition auf der Basis dieser lichtaufnehmenden Position zu realisieren.
Weiterhin wird jedes Mal, wenn ein Ausgang einer Zelle den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, bis er dann unter den Schwellenwert absinkt, bis ein Abtastpunkt einen Punkt erreicht, der um einen vorbestimmten Abstand entfernt ist, ein Schwerpunkt auf der Basis der oben beschriebenen Summe der Produkte und des Summenwertes erhalten. Somit können mehrere lichtaufnehmende Positionen des primären Reflexionsstrahles oder des sekundären Reflexionsstrahles und dergleichen unabhängig voneinander detektiert werden.
Darüber hinaus werden in dem Fall, in dem mehrere lichtaufnehmende Positionen bei dem gleichen Abtastwinkel während eines Abtastschrittes detektiert werden, bei dem der Abtastwinkel des Laserstrahles zum Detektieren der lichtaufnehmenden Positionen verändert wird, alle die gespeicherten Daten, die mehreren lichtaufnehmenden Positionen entsprechen, die bei dem gleichen Abtastwinkel detektiert wurden, d.h. alle gespeicherten Daten, in denen die lichtaufnehmende Position des sekundären Reflexionsstrahles zusammen mit der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles enthalten sind, nicht beachtet. Somit wird die Objektposition vielmehr als ein Schnittpunkt zweier Stellen eines verschwenkten Laserstrahles erhalten, die auf der Basis von gespeicherten Daten ausschließlich der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles berechnet werden.
Außerdem wird in dem Fall, in dem zwei oder mehr lichtaufnehmende Positionen bei dem gleichen Abtastwinkel detektiert werden, der Abtastwinkel des Laserstrahles durch den am nächsten liegenden Abtastwinkel in zwei Bereiche unterteilt, bei dem zwei oder mehr lichtaufnehmende Positionen sich einander bei dem gleichen Abtastwinkel am weitesten annähern. In jedem der unterteilten Abtastwinkelbereiche wird nur die lichtaufnehmende Position des primären Reflexionsstrahles auf der Basis des größten oder kleinsten Wertes der lichtaufnehmenden Position aus mehreren lichtaufnehmenden Positionen ausgewählt, um die Position des Objektes zu identifizieren.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Lasersensors.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel der Berechnung einer lichtaufnehmenden Position&sub1; wenn ein PSD als lichtaufnehmendes Element verwendet wird.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel zur Erhaltung der Position eines Objektes bezüglich einer lichtaufnehmenden Position auf dem lichtaufmehmenden Element.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel mit einer Beziehung zwischen einem sekundären Reflexionsstrahl und dem Objekt.
Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm mit einem Signaldetektionsabschnitt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 zeigt einen Graph mit einem Beispiel eines Ausganges von dem lichtaufnehmenden Element in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm mit einem Positions-Detektions- Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in einem Prozessor einer Steuereinheit gemäß dem gleichen Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
Fig. 8 zeigt eine Ansicht eines Beispieles der lichtaufnehmenden Position gemäß dem ersten Ausführungsbeipiel.
Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm mit einem Positions-Detektions- Verfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das in dem Prozessor der Steuereinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm mit dem Rest des Positions- Detektions-Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das in dem Prozessor der Steuereinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
Fig. 11 zeigt eine Ansicht mit einem Beispiel der lichtaufnehmenden Position gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 12 zeigt ein schematisches Beispiel angeordneter Daten von lichtaufmehmenden Positionen, die gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in jeweiligen Speichern gespeichert sind.

Gesamtaufbau eines Lasersensors

Ein Lasersensor gemäß der vorliegenden Erfindung hat beinahe den gleichen Aufbau wie der in Fig. 1 gezeigte herkömmliche Lasersensor. Dieser Lasersensor ist dadurch gekennzeichnet, daß eine CCD als lichtaufmehmendes Element 14 verwendet wird, und unterscheidet sich von dem herkömmlichen darin, daß eine Signaldetektionseinheit 23 einen unterschiedlichen Aufbau aufweist.
Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm der Signaldetektionseinheit 23 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 5 gibt eine Zeitschaltungs-IC (integrierte Schaltung) 40 ein Abtast-Haltesignal SH und ein Steuersignal TG dergestalt aus, daß während einer durch das Steuersignal TG definierten Periode eine der Anzahl von Zellen des lichtaufnehmenden Elementes 14 entsprechenden Anzahl von Abtast-Haltesignalen SH ausgegeben wird.
In diesem Ausführungsbeispiel besteht das lichtaufnehmende Element 14 aus 1024 Zellen, die jeweils einen Reflexionsstrahl empfangen und aus zwei Gruppen von 28 optisch schwarzen Zellen, die nicht auf den Reflexionsstrahl empfindlich sind und jeweils auf beiden Seiten des obigen Blockes von 1024 Zellen angeordnet sind.
D.h. das lichtaufnehmende Element 14 weist insgesamt 1080 Zellen auf, und 1080 Stücke eines Abtast-Haltesignales SH werden während der Dauer eines Steuersignales TG ausgegeben.
Das lichtaufnehmende Element 14, aus dem die CCD besteht, tastet jeweilige Zellen sukzessive abhängig von dem obigen Abtast-Haltesignalen SH ab und gibt eine Spannung aus, die einer elektrischen Ladung entspricht, die in jeder Zelle gemäß der von jeder Zelle empfangenen Lichtintensität gespeichert ist. Diese ausgegebene Spannung wird durch einen A/D-Umsetzer 43 in Synchronisation mit dem Abtast-Haltesignal SH in ein digitales Signal umgesetzt, und sein Ausgang Ci wird einem weiter unten beschriebenen Komparator 44, einer Addierschaltung 46, und einer Berechnungsschaltung für die Summe der Produkte zugeführt. Hier variiert ein Index i von Ci von 1 bis zu der Gesamtzahl an Zellen. D.h. in dem obigen Beispiel variiert er von 1 bis 1080.
Eine Zellen-Zählvorrichtung 41 wird abhängig von dem Steuersignal TG zurückgesetzt, und zählt die Anzahl der Abtast- Haltesignale SH. Eine Berechnungsschaltung 42 für die Summe der Produkte wird verwendet, um den Ausgang xi der Zellen- Zählvorrichtung 41 mit dem Ausgang Ci des A/D-Umsetzers 43 abhängig von dem Abtast-Haltesignal SH zu multiplizieren und sukzessive die resultierenden Produkte aufzuaddieren. D.h. es wird ein Verfahren durchgeführt, daß durch die folgende Gleichung definiert ist:
ΣCi xi (4)
Weiterhin wird die Berechnungsschaltung 42 für die Summe der Produkte durch einen Ausgang einer weiter unten beschriebenen Zählvorrichtung 45 und das Steuersignal TG zurückgestellt.
Der Komparator 44 vergleicht den Ausgang Ci des A/D-Umsetzers 43 und einen vorbestimmten Schwellenwert Vs abhängig von dem Abtast-Haltesignal SH und erzeugt einen Ausgang, um die Zählvorrichtung 45 zurückzustellen, wenn der Ausgang Ci den Schwellenwert Vs überschreitet. Die Zählvorrichtung 45 zählt die Abtast-Haltesignale SH und wird abhängig von jedem Ausgangssignal von dem Komparator 44 zurückgestellt. Dann erzeugt die Zählvorrichtung 45 einen Ausgang, wenn ihr Zählwert einen vorbestimmten Wert N überschreitet, um die Berechnungsschaltung 42 für die Summe der Produkte und eine weiter unten beschriebene Addierschaltung 46 und eine Teilungsschaltung 47 zurückzustellen, und stoppt ihr Zählverfahren, wohingegen, wenn der Komparator 44 wieder einen Ausgang erzeugt, die Zählvorrichtung 45 zurückgestellt wird, um das Zählverfahren abzuschließen.
Die Addierschaltung 46 addiert sukzessive den von dem A/D- Umsetzer 43 zugeführten Ausgang Ci abhängig von dem Abtast- Haltesignal SH, führt ihren Ausgang ΣCi der Teilungsschaltung 47 zu und wird durch den Ausgang der Zählvorrichtung 45 und das Steuersignal TG zurückgestellt. Die Teilungsschaltung 47 teilt den Ausgang ΣCi xi der Berechnungsschaltung 42 für die Summe der Produkte durch den Ausgang ΣCi der Addierschaltung 46, um die lichtaufnehmende Position des lichtaufnehmenden Elementes 14 zu erhalten. D.h. die lichtaufnehmende Position xa wird durch Bestimmung eines Schwerpunktes des empfangenen bzw. aufgenommenen Strahles mittels der folgenden Gleichung erhalten:
xa = (ΣCi xi)/ ΣCi (5)
Soviele Datenspeicher 48 und 49, wie notwendig, sind in Reihe miteinander verbunden. Obwohl üblicherweise zwei in Reihe verbundene Datenspeicher verwendet werden, um die Informationen des primären Reflexionsstrahls und des sekundären Reflexionsstrahls zu speichern, kann die Anzahl von Datenspeichern abhängig von der Frequenz erhöht werden, bei der das Rauschlicht auftritt. Abhängig von dem Ausgang der Zählvorrichtung 45 übergibt der Datenspeicher 48, der die vorher von der Teilungsschaltung 47 übermittelten Positionsinformationen xa speichert, diese gegenwärtig gespeicherten Informationen xa dem nächsten Datenspeicher 49, um eine neu ausgegebene lichtaufnehmende Position xa zu speichern, die von der Teilungsschaltung 47 zugeführt wird.
Darüber hinaus führen die Datenspeicher 48 und 49 ihre gespeicherten lichtaufnehmende Positionen xa abhängig von dem Steuersignal TG einer Steuereinheit 50 zu, und werden dafür zurückgestellt. Die Steuereinheit 50 besteht aus einem Prozessor, Speichern und dergleichen, und wird zum Erhalten der Position des Objektes durch die weiter unten beschriebenen Verarbeitungsschritte verwendet. Übrigens braucht diese Steuereinheit nicht exklusiv vorgesehen zu sein und somit kann jede Steuereinheit eines Schweißroboters oder eines Abdichtungsroboters, der mit dem Lasersensor ausgestattet ist, als die Steuereinheit der Positions-Detektions-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Verarbeitung des Positions-Detektionssignales Der Betrieb der Signal-Detektionseinheit 23, die in Fig. 5 gezeigt ist, wird im folgenden erklärt.
Im folgenden wird z.B. angenommen, daß jede Zelle xi (i = 1 bis 1080) des lichtaufnehmenden Elementes 14 eine elektrische Ladung Ci gespeichert hat, wie in Fig. 6 gezeigt ist. In Fig. 6 stellt eine Abszisse die Zellposition (d.h. Zellzahl) xi und eine Ordinate den Wert Ci der elektrischen Ladung dar, der in jeder Zelle gespeichert ist.
Zuerst erzeugt die Zeitschaltungs-IC das Steuersignal TG, um alle Elemente zurückzustellen Daraufhin zählt jedes Mal, wenn das Abtast-Haltesignal SH ausgegeben wird, die Zellen- Zählvorrichtung 41 das Abtast-Haltesignal SH und gibt seinen gezählten Wert aus. In anderen Worten gibt die Zellen- Zählvorrichtung 41 sukzessive die Zellenposition xi von x&sub1; ausgehend aus.
Auf der anderen Seite antwortet das lichtaufnehmende Element 14 auf jedes Abtast-Haltesignal SH, um sukzessive eine Spannung auszugeben, die die in der entsprechenden Zelle ausgehend von der ersten Zelle gespeicherte elektrische Ladung repräsentiert. Die von dem lichtaufnehmenden Element ausgegebene Spannung wird durch den A/D-Umsetzer 43 in das digitale Signal Ci umgesetzt. Die Berechnungsschaltung 42 für die Summe der Produkte führt das durch die vierte Gleichung definierte Verfahren aus und führt sein Ergebnis ΣCi xi der Teilungsschaltung 47 zu. Weiterhin addiert die Addierschaltung 46 den von dem A/D-Umsetzer 43 zugeführten Ausgang Ci auf und führt ihr Ergebnis ΣCi der Teilungsschaltung 47 zu. Dann führt die Teilungsschaltung 47 das durch die Gleichung (5) definierte Verfahren aus.
Andererseits vergleicht der Komparator 44 den Ausgang Ci des A/D-Umsetzers 43 mit dem vorbestimmten Schwellenwert VS. Das oben beschriebene Verfahren wird in jeweiligen Elementen jedes Mal durchgeführt, wenn das Abtast-Haltesignal SH erzeugt wird.
In dem Beispiel von Fig. 6 erzeugt, wenn der Ausgang xi der Zellen-Zählvorrichtung 41 zu xk1 wird, und der Ausgang Ci der entsprechenden Zelle den Schwellenwert VS überschreitet, der Komparator 44 einen Ausgang, um die Zählvorrichtung 45 zurückzustellen. Weiterhin stoppt, wenn der Ausgang xi der Zellen- Zählvorrichtung 41 zu xk2 wird, und der Ausgang Ci der entsprechenden Zelle unter den Schwellenwert VS absinkt, der Komparator 44 seinen Ausgang, und die Zählvorrichtung 45 beginnt, die Anzahl der Abtast-Haltesignale SH zu zählen.
Dann wird im folgenden angenommen, daß der Zählwert der Zählvorrichtung 45 den vorbestimmten Wert N überschreitet, wenn der Ausgang xi den Zellen-Zählvorrichtung 41 zu xk3 wird. In diesem Moment erzeugt die Zählvorrichtung 45 einen Ausgang, um das Zählverfahren zu stoppen, und eben so übermittelt der Datenspeicher 48 seine gespeicherten Werte an den Datenspeicher 49, um den Ausgang von der Teilungsschaltung 47 in dem Datenspeicher 48 zu speichern.
Im folgenden werden die Addierschaltung, die Berechnungsschaltung 42 für die Summe der Produkte und die Teilungsschaltung 47 zurückgestellt. D.h. die Teilungsschaltung 47 führt das durch die fünfte Gleichung definierte Verfahren auf der Basis der beiden Ausgänge von der Berechnungsschaltung 42 für die Summe der Produkte und der Addierschaltung 46 aus. Als Ergebnis erzeugt die Zählvorrichtung 45 einen Ausgang bei dem Punkt einer Schwerpunktsposition in einem Bereich zwischen der Zellenposition x&sub1; und der Zellenposition xk3, d.h. die lichtaufnehmende Position xa1. Dann wird dieser Wert xa1 in dem Datenspeicher 48 gespeichert.
Weiterhin erzeugt, wenn der Ausgang xi der Zellen- Zählvorrichtung 41 zu xk4 wird und der Ausgangswert des A/D- Umsetzers 43 den Schwellenwert VS überschreitet, der Komparator 44 einen Ausgang, um die Zählvorrichtung 45 wiederum zurückzustellen. Weiterhin stoppt, wenn der Ausgang xi der Zellen- Zählvorrichtung 41 zu xk5 wird und der Ausgang des A/D- Umsetzers 43 unter den Schwellenwert VS absinkt, der Komparator 44 seinen Ausgang, und die Zählvorrichtung 45 fährt mit dem Zählen der Anzahl der Abtast-Haltesignale SH fort.
Jedoch erreicht in dem Beispiel von Fig. 6 der Ausgang des A/D- Umsetzers den Schwellenwert VS, bevor der gezählte Wert der Zählvorrichtung 45 den vorbestimmten Wert N erreicht, und somit wird die Zählvorrichtung 45 wiederum zurückgestellt. Wenn der Ausgang xi der Zellen-Zählvorrichtung 41 zu klein xk6 wird, sinkt der Ausgangswert des A/D-Umsetzers 43 unter den Schwellenwert VS ab und die Zählvorrichtung 45 startet das Zählverfahren. Dann erzeugt, wenn der Ausgang xi der Zellen- Zähivorrichtung 41 zu xk7 wird und der gezählte Wert der Zählvorrichtung 45 den vorbestimmten Wert N überschreitet, die Zählvorrichtung 45 einen Ausgang, um das Zählverfahren zu stoppen, und gleichzeitig wird die in dem Datenspeicher 48 gespeicherte lichtaufnehmende Position xa1 in den Datenspeicher 49 übergeben, und der Ausgang von der Teilungsschaltung 47 wird in dem Datenspeicher 48 gespeichert.
In der Folge werden die Addierschaltung 46, die Berechnungsschaltung 42 für die Summe der Produkte und die Teilungsschaltung 47 zurückgestellt. In diesem Fall erzeugt die Berechnungsschaltung 42 für die Summe der Produkte einen Produktsummenwert ΣCi xi aus der Position xk3, die vorher zurückgestellt wurde, und die Addierschaltung 46 erzeugt aus der Position xk3 einen Ausgang ΣCi entsprechend der Summe der Ausgänge Ci des A/D- Umsetzers 43.
Somit gibt, wenn die Zählvorrichtung 45 einen Ausgang erzeugt, die Teilungsschaltung 47 die Schwerpunktposition in einem Bereich zwischen der Zellenposition xk3 und der Zellenposition xk7 aus, d.h. die lichtaufnehmende Position xa2. Somit wird dieser Wert xa2 in dem Datenspeicher 48 gespeichert.
Dann werden, wenn das Steuersignal TG ausgegeben wird, die gespeicherten Werte in den Datenspeichern 48 und 49 beide der Steuereinheit 50 zugeführt, und die Datenspeicher 48, 49 werden zurückgestellt. Ebenso werden die Berechnungsschaltung 42 für die Summe der Produkte, die Addierschaltung 46 und die Zellen- Zählvorrichtung 41 alle durch das Steuersignal TG zurückgestellt. Demgemäß wird das Abtastverfahren von der ersten Zelle des lichtaufnehmenden Elementes 14 aus fortgesetzt, um das oben beschriebene Verfahren zu wiederholen.
Als nächstes wird ein Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Verarbeitung, die durch die Steuereinheit 50 zum Detektieren der Objektposition durchgeführt wird, unter Bezug auf ein in Fig. 7 gezeigtes Flußdiagramm des Verarbeitungsverfahrens erklärt, das in dem Prozessor der gleichen Steuereinheit 50 durchgeführt wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird die lichtaufmehmende Position sukzessive durch Veränderung des Abtastwinkels des Laserstrahles detektiert; jeweils die Position des primären Reflexionsstrahles, die dem Abtastwinkel entspricht, unmittelbar vor dem der sekundäre Reflexionsstrahl detektiert werden wird, und die Position des primären Reflexionsstrahles, die dem Abtastwinkel entspricht, unmittelbar nach dem der sekundäre Reflexionsstrahl nicht detektiert werden wird, werden gespeichert; dann wird die Position des Objektes auf der Basis der Beziehung zwischen diesen Positionen des primären Reflexionsstrahles und zwei lichtaufnehmenden Positionen, die dem minimalen und dem maximalen Abtastwinkel entsprechen, detektiert.
Zuerst erzeugt die Steuereinheit des Roboters, in dem dieser Lasersensor angeordnet ist, einen Abtastbefehl. In dem Fall, in dem der Prozessor dieser Roboter-Steuereinheit ebenso als Steuereinheit des Lasersensors dient, erzeugt dieser Prozessor einen Abtastbefehl gemäß dem Betrieb des Roboters. Abhängig von dem gegebenen Befehl startet die Laser-Antriebseinheit 21 ihren Betrieb, um zu bewirken, daß der Laseroszillator 11 einen Laserstrahl emittiert.
Dann gibt der Prozessor einen Abtast-Startbefehl an die Spiegel-Abtasteinheit 22 aus, wie in Schritt S1 des Flußdiagrammes gezeigt ist. Die Spiegel-Abtasteinheit 22 ändert den Winkel des Schwenkspiegels 12 schrittweise, um vorbestimmte Stufen abhängig von dem Steuersignal TG, bis der Winkel des Schwenkspiegels 12 auf einen vorbestimmten Winkel eingestellt ist. Übrigens wird der Abtastwinkel des Laserstrahles durch den veränderbaren Winkel des Spiegeis 12 bestimmt, der dergestalt eingestellt wird, daß die Schwenkgrenze des Schwenkspiegels 12 in Gegenuhrzeigersinn von Fig. 4 dem minimalen Abtastwinkel entspricht, wobei sich der Abtastwinkel des Laserstrahles erhöht, wenn der Schwenkspiegel 12 im Uhrzeigersinn verdreht wird.
Andererseits liest der Prozessor abhängig von dem Steuersignal die lichtaufnehmenden Positionen xa1 und xa2 ein, die von den Datenspeichern 48, 49 zugeführt werden.
Üblicherweise ist, wenn der Abtast-Startbefehl erzeugt wird, der Spiegel in einem derartigen Winkel positioniert, daß der Laserstrahl in einer Ebene des Objektes 30 reflektiert werden kann, ohne die Erzeugung eines sekundären Reflexionsstrahles hervorzurufen. Somit ist die Position xa, die von den Datenspeichern 48 und 49 zugeführt wird, eine Dateneinheit, die den primären Reflexionsstrahl entspricht. Z.B. wird in dem Falle des in Fig. 4 gezeigten Objektes 30 zu Beginn des Abtastverfahrens kein sekundärer Reflexionsstrahl erhalten und somit werden nur die von dem primären Reflexionsstrahl abgeleiteten Positionsdaten zugeführt. Der Prozessor speichert diese Daten in dem Registerspeicher R(Pa) als Daten, die bei dem Abtast- Anfangspunkt erhalten wurden, wie in Schritt S2 gezeigt ist, und ein Zustands-Speicherkennzeichen F wird auf 0 gestellt, wie in Schritt S3 gezeigt ist.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer Beziehung des Laserstrahl- Abtastwinkels (d.h. des Schwenkspiegelwinkels) bezüglich des in Fig. 4 gezeigten Objektes 30 gegenüber der lichtaufnehmenden Position xa auf dem lichtaufnehmenden Element 14.
In diesem Fall wird der Laserstrahl zuerst an einem Punkt reflektiert, der sich weit von einem zu schweißenden oder abzudichtenden gekrümmten bzw. geknickten Abschnitt befindet. Somit wird nur ein primärer Reflexionsstrahl erzeugt. D.h. nur eine lichtaufmehmende Position xa auf dem lichtaufnehmenden Element 14 wird erhalten und somit werden nur in dem Datenspeicher 48 gespeicherte Daten der Steuereinheit 50 zugeführt.
Jedoch wird, wenn sich der Laserstrahl-Abtastwinkel erhöht, so daß die von dem Laserstrahl bestrahlte Position sich dem gekrümmten bzw. geknickten Abschnitt des Objektes 30 annähert, der sekundäre Reflexionsstrahl existent, wobei sich die lichtaufnehmenden Positionen wegen dem primären Reflexionsstrahl bzw. dem sekundären Reflexionsstrahl auf 2 erhöhen. Somit werden zwei Dateneinheiten von den zwei Datenspeichern 48 und 49 kommen.
Dann wird in dem Fall, in dem der primäre Reflexionsstrahl und der sekundäre Reflexionsstrahl sich einander sehr nahe annähern oder einander überlappen, der zweite Reflexionsstrahl momentan verschwunden wirken. Demgemäß wird in diesem Moment nur eine Dateneinheit von dem Datenspeicher 48 zugeführt. Wenn sich der Abtastwinkel jedoch weiter erhöht, werden der primäre Reflexionsstrahl und der sekundäre Reflexionsstrahl wieder voneinander getrennt und somit werden wieder zwei lichtaufnehmende Positionen detektiert werden.
Weiterhin wird, wenn der Abtastwinkel weiter erhöht wird, die Position auf dem Objekt, auf der der Laserstrahl empfangen und reflektiert wird, weit von dem gekrümmten bzw. geknickten Abschnitt weg verschoben und somit wird der sekundäre Reflexionsstrahl nicht länger auftreten, so daß nur eine lichtaufnehmende Position erhalten wird.
Demgemäß speichert der Prozessor eine lichtaufnehmende Dateneinheit, die an dem Punkt zugeführt wird, bei dem das Abtastverfahren gestartet wird, in den Registerspeicher R(Pa). In dem Beispiel von Fig. 8 ist diese lichtaufnehmende Position als Pa gezeigt und diese Position Pa wird in dem Registerspeicher R(Pa) gespeichert.
In der Folge bewirkt jedes Mal, wenn das Steuersignal TG ausgegeben wird, die Spiegel-Abtasteinheit 22, daß der Schwenkspiegel 12 um eine Stufe verschwenkt wird. Auf der anderen Seite ist der Prozessor mit dem Steuersignal TG synchronisiert, um selektiv und wiederholt die in den Schritten S4 bis S19 beschriebenen Verarbeitungsschritte jedes Mal zu wiederholen, wenn der Abtastwinkel des Laserstrahles verändert wird.
Zuerst wird in einer Stufe sofort nach dem Start des Abtastverfahrens nur eine Reflexionskomponente erhalten, und das Zustands-Speicherkennzeichen F ist gleich seinem Anfangswert 0. Darüber hinaus führt, da der Abtastwinkel des Laserstrahles noch nicht den maximalen Abtastwinkel erreicht hat, der Prozessor in der Steuereinheit 50 den in Schritt S4 definierten Verarbeitungsschritt aus. D.h. die in dem Datenspeicher 48 gespeicherten Daten werden abhängig von der Veränderung des Abtastwinkels des Laserstrahles ausgelesen und die in den Schritten S5 bis S8 definierten Verarbeitungsschritte werden wiederholt ausgeführt, so daß die Daten der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles bei dem letzten Abtastwinkel in dem Registerspeicher R(Pb) gespeichert werden, um die gespeicherten Daten entsprechend dem letzten Abtastwinkel zu erneuern, wie in Schritt S7 gezeigt ist.
Dann werden, wenn sich die Laserstrahlposition auf dem Objekt 30 in Richtung des gekrümmten bzw. geknickten Abschnittes verschiebt, bis der sekundäre Reflexionsstrahl auftritt, zwei Dateneinheiten von den Datenspeichern 48 und 49 zugeführt. In diesem Fall beurteilt der Prozessor in der Steuereinheit 50 im Schritt S5 den Strahl als den sekundären Reflexionsstrahl. Nach der Durchführung des Beurteilungs-Verfahrensschrittes in Schritt S9 stellt der Prozessor das Zustands- Speicherkennzeichen F auf 1, wie in einem Schritt S10 gezeigt ist, und führt Beurteilungs-Verfahrensschritte in den Schritten S14 (ein Verfahrensschritt zur Beurteilung, ob das Kennzeichen F auf "2" eingestellt ist oder nicht) und S8 durch. Dann kehrt das Verfahren zu Schritt S4 zurück.
Zu diesem Punkt ist die in dem Registerspeicher (Pb) gespeicherte Dateneinheit der Wert des Datenspeichers 48 entsprechend dem Abtastwinkel, unmittelbar vor dem der sekundäre Reflexionsstrahl detektiert wird, d.h. die Daten der lichtaufnehmenden Position des Registerspeichers (Pb), die in Fig. 8 gezeigt ist (die erste lichtaufnehmende Position).
Das Zustands-Speicherkennzeichen F wird auf 1 eingestellt, wenn der sekundäre Reflexionsstrahl detektiert wird. Somit werden bei den darauffolgenden Abtastwinkeln die durch die Schritte S5, S9, S14 und S8 definierten Verarbeitungsschritte jedes Mal wiederholt durchgeführt, wenn der Abtastwinkel des Laserstrahles bei der Ausführung des Verarbeitungsschrittes in Schritt S4 variiert, wobei der Abtastwinkel des Laserstrahles stufenweise verändert wird.
Übrigens nähert sich, wenn die Laserstrahlposition auf dem Objekt 30 sich dem gekrümmten bzw. gebogenen Abschnitt annähert, die Position des sekundären Reflexionsstrahles auf dem Objekt 30 ebenfalls stetig dem gekrümmten bzw. geknickten Abschnitt von der gegenüberliegenden Richtung, wie in Fig. 8 gezeigt ist.
Wenn der primäre Reflexionsstrahl und der sekundäre Reflexionsstrahl sich sehr nahe einander annähern, ist es nicht immer einfach, den ersten Reflexionsstrahl von dem zweiten Reflexionsstrahl zu unterscheiden und umgekehrt, abhängig von dem eingestellten Wert VS oder der Einstellung von N. Somit kann die Beurteilung durchgeführt werden, als ob der sekundäre Reflexionsstrahl nicht vorhanden ist. Ebenso können, wenn eine Stufe des Abtastwinkels extrem klein ist, derartige verwirrende Fälle nicht nur einige wenige Male auftreten (vgl. einen Schnittpunkt der primären Reflexionskomponente und der sekundäre Reflexionskomponente in Fig. 8).
In einem derartigen Fall wird, da nur eine Dateneinheit von dem Datenspeicher 48 zugeführt wird, der Prozessor, der die in den Schritten S4, S5, S9, S14 und S8 definierten Verarbeitungsschritte ausführt, in dem Schritt S5 feststellen, daß der sekundäre Reflexionsstrahl nicht detektiert wurde und zu dem Schritt S6 übergehen. In diesem Fall geht, wenn das Zustands- Speicherkennzeichen F bereits auf 1 eingestellt ist, der Prozessor zu dem Schritt S12 über, um das Zustands-Speicherkennzeichen F auf 2 einzustellen, nachdem er die Beurteilung S11 durchgeführt hat. Und daraufhin führt der Prozessor den Beurteilungs-Verarbeitungsschritt in dem Schritt S8 aus und kehrt wiederum zu dem Schritt S4 zurück.
Wenn die Unterscheidung zwischen dem primären Reflexionsstrahl und dem sekundären Reflexionsstrahl nicht durchgeführt werden kann, und wenn der sekundäre Reflexionsstrahl momentan verschwunden ist, wird das Ergebnis der Beurteilung in Schritt S5 FALSCH werden, aber die in den Schritten S4, S5, S6, S11, S13 und S8 definierten Verarbeitungsschritte werden wiederholt durchgeführt werden, da der Wert des Zustands-Speicherkennzeichens 2 ist.
Dann, wenn der Abtastwinkel des Laserstrahles weiterhin erhöht wird, so daß der primäre Reflexionsstrahl und der sekundäre Reflexionsstrahl voneinander unterschieden werden können, werden wiederum zwei Dateneinheiten von den Datenspeichern 48 und 49 verfügbar werden. In diesem Zustand wird der Prozessor in der Steuereinheit 50 in dem Schritt S5 feststellen, daß der sekundäre Reflexionsstrahl existiert, und daraufhin zu Schritt S15 übergehen, um das Zustands-Speicherkennzeichen F auf 3 einzustellen, nachdem er die Verarbeitungsschritte in den Schritten S9 und S14 durchgeführt hat. Und dann kehrt der Prozessor wiederum zu Schritt S4 zurück, nachdem er den Beurteilungs- Verarbeitungsschritt im Schritt S8 durchgeführt hat.
Da das Zustands-Speicherkennzeichen F den Wert 3 hat ist, solange der sekundäre Reflexionsstrahl detektiert wird, führt der Prozessor wiederholt die Verarbeitungsschritte der Schritte S4, S5 S9, S14 und S8 bei den darauffolgenden Abtastwinkeln durch.
Als nächstes wird, wenn der primäre Reflexionsstrahl und der sekundäre Reflexionsstrahl so weit voneinander entfernt sind, daß der sekundäre Reflexionsstrahl nicht länger detektiert werden kann, die Beurteilung in dem Schritt S5 zu NEIN. In diesem Fall führt der Prozessor die Beurteilungs-Verarbeitungsschritte in den Schritten S6, S11, S13 und S16 aus und geht zu Schritt S17 über. In dem Schritt S17 speichert der Prozessor Daten einer lichtaufnehmenden Position entsprechend dem letzten Abtastwinkel, d.h. einen in dem Datenspeicher 48 gespeicherten Wert, der dem Abtastwinkel entspricht, unmittelbar nachdem der sekundäre Reflexionsstrahl nicht detektiert wurde. D.h. die mittels Pc in Fig. 8 gekennzeichneten Lichtaufnahmedaten werden in dem Registerspeicher R(Pc) gespeichert. Weiterhin stellt der Prozessor im Schritt S18 das Zustands-Speicherkennzeichen F auf 4 ein, führt die Beurteilungs-Verarbeitungsschritte im Schritt S8 aus und kehrt nachfolgend zu dem Schritt S4 zurück.
Da der Wert des Zustands-Speicherkennzeichens F in diesem Moment 4 ist, wird der sekundäre Reflexionsstrahl bei den nachfolgenden Abtastwinkeln nicht länger detektiert. Der Prozessor führt wiederholt die Beurteilungs-Verarbeitungsschritte der Schritte S4, S5, S6, S11, S13 und S16, einen Verarbeitungsschritt in einem Schritt S19 und weiterhin den Beurteilungs- Verarbeitungsschritt des Schrittes S8 durch. D.h. der jeweils der letzte Wert in dem Datenspeicher 48 wird in dem Registerspeicher R(Pd) einer nach dem anderen entsprechend dem Abtastwinkel in dem Verarbeitungsschritt des Schrittes S19 gespeichert, um den vorher in dem Registerspeicher gespeicherten Wert zu erneuern.
Demgemäß speichert, wenn der Abtastwinkel den maximalen Winkel erreicht und die Beurteilung in dem Schritt S8 in JA umgewandelt wird, der Registerspeicher R(Pd) die Lichtaufnahmeposition des primären Reflexionsstrahles entsprechend dem maximalen Abtastwinkel, d.h. den Daten von Pd in Fig. 8.
Die Registerspeicher R(Pa)-R(Pd) speichern jeweils die Lichtaufnahmepositionen des primären Reflexionsstrahles. Wenn der Laserstrahl sich über die Ebene des Objektes gemäß der Schwenkbewegung des Schwenkspiegels 12 bewegt, variiert die Lichtaufnahmeposition, bei der der reflektierte Strahl empfangen bzw. aufgenommen wird, linear auf dem lichtaufnehmenden Element. D.h. der Registerspeicher R(Pa) speichert die erste lichtaufnehmende Position Pa des primären Reflexionsstrahles, der an einen weit von dem gekrümmten bzw. geknickten Abschnitt des Objektes entfernt liegenden Punkt reflektiert wird. Der Registerspeicher R(Pb) speichert die Lichtaufnahmeposition Pb des primären Reflexionsstrahles, die in der Nähe des gekrümmten bzw. geknicktes Abschnittes angeordnet ist und die dem Abtastwinkel entspricht, unmittelbar vor dem der sekundären Reflexionsstrahl detektierbar wird. Damit fällt eine gerade Linie, die die beiden lichtaufnehmenden Positionen Pa und Pb durchquert, mit der geraden Linie der lichtaufnehmenden Position zusammen, die erzeugt wird, wenn der Laserstrahl sich auf einer Ebene des Objektes bewegt.
Auf die gleiche Weise fällt eine gerade Linie, die die lichtaufnehmenden Positionen Pc und Pd durchquert, die in den Registerspeichern R(Pc) und R(Pd) gespeichert sind, mit der geraden Linie der lichtaufnehmenden Position zusammen, die erzeugt wird, wenn sich der Laserstrahl auf der anderen Ebene des Objektes bewegt. Dann repräsentiert eine Position, bei der sich diese zwei geraden Linien schneiden, die lichtaufnehmende Position, die dem gekrümmten bzw. geknickten Abschnitt des Objektes entspricht.
Demgemäß führt der Prozessor die zweite und dritte Gleichung bezüglich der Positionen Pa, Pb, Pc und Pd aus, die in den jeweiligen Registerspeichern R(Pa), R(Pb), R(Pc) und R(Pd) gespeichert sind, um Koordinatenpositionen (Xa, Ya), (Xb, Yb), (Xc, Yc) und (Xd, Yd) entsprechend der jeweiligen Positionen zu erhalten. Dann werden Gleichungen dieser zwei geraden Linien auf der Basis der Kombination von Koordinatenpositionen (Xa, Ya), (Xb, Yb) bzw. (Xc, Yc), (Xd, Yd) erhalten. Weiterhin wird ein Schnittpunkt der somit erhaltenen zwei geraden Linien erhalten. Dieser Schnittpunkt fällt mit dem gekrümmten bzw. geknickten Abschnitt zusammen, und wird somit als Schweißungs- oder Abdichtungspunkt festgelegt, wie in Schritt S20 gezeigt ist.
Das oben beschriebene Verfahren dient zum Detektieren nur eines Schweißungs- oder Abdichtungspunktes. Jedoch kann in einem Fall, in dem die Schweiß- oder Abdichtungsposition kontinuierlich detektiert werden soll, die Schwenkrichtung des Schwenkspiegels 12 umgedreht werden, nachdem der Verarbeitungsschrit des Schrittes S20 beendet wurde, und die von dem Schritt S1 ausgehenden Verarbeitungsschritte werden wiederholt durchgeführt. In diesem Fall speichert der Registerspeicher R(Pa) die lichtaufnehmende Position Pd in Fig. 8 und der Registerspeicher R(Pb) speichert die lichtaufnehmende Position Pc. Weiterhin speichert der Registerspeicher R(Pc) die lichtaufnehmende Position Pd bzw. der Registerspeicher R(Pd) speichert die lichtaufnehmende Position Pa.
Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die in den Fig. 9 und 10 gezeigten Flußdiagramme erläutert. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird der am nächsten liegende Abtastwinkel erhalten. Dieser am nächsten liegende Abtastwinkel ist als ein Abtastwinkel definiert, bei dem zwei lichtaufnehmende Positionen des primären Reflexionsstrahls und des sekundären Reflexionsstrahles einander bei dem gleichen Abtastwinkel am meisten annähern. Der am nächsten liegende Abtastwinkel wird verwendet, um die Daten der lichtaufnehmenden Position in Daten bezüglich des primären Reflexionsstrahles und Daten bezüglich des sekundären Reflexionsstrahles aufzuteilen. Somit werden nur die sich auf den primären Reflexionsstrahl beziehenden lichtaufnehmenden Positionen aufgenommen.
In diesem Ausführungsbeispiel entspricht der minimale Abtastwinkel einer Ursprungsposition des Schwenkspiegels 12, während der maximale Abtastwinkel einen maximalen Schwenkwinkel des Schwenkspiegels 12 entspricht, der von der Ursprungsposition ausgehend gemessen wird.
Weiterhin sind jeweilige Komponenten in dem Lasersensor und dem Objekt 30 die gleichen, wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel offenbarten. In anderen Worten unterscheidet sich dieses zweite Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel nur darin, daß der Prozessor in der Steuereinheit 50 unterschiedlich arbeitet.
Die Beziehung des Laserstrahl-Abtastwinkels (d.h. des Schwenkspiegelwinkels) bezüglich des Objektes 30 gegenüber der lichtaufnehmenden Position xa ist noch einmal in Fig. 11 dargestellt.
In den in Fig. 9 gezeigten Verarbeitungsschritten initialisiert der Prozessor zuerst einen Adressenindex j, wie in einem Schritt T1 gezeigt ist, und stellt das Zustands- Speicherkennzeichen F auf 0, wie in einem Schritt T2 gezeigt ist.
Nachfolgend geht der Prozessor zu dem Schritt T3 über, um lichtaufnehmende Daten aus den Datenspeichern 48 und 49 einzulesen. Jedoch werden, da unmittelbar nachdem das Abtastverfahren gerade gestartet wurde, kein sekundärer Reflexionsstrahl vorhanden ist, nur die Daten xa1 von dem Datenspeicher 48 eingegeben. Demgemäß wird ein Beurteilungsergebnis in Schritt T4 zu NEIN. Somit geht der Prozessor zum Schritt T5 über, um die lichtaufnehmende Position xa1, die aus dem Datenspeicher 48 ausgelesen wurden, in zwei Registerspeicher RL(j) bzw. RS(j) zu speichern, wobei die Adresse j in dem RAM oder dergleichen der Steuereinheit vorgesehen ist.
Diese zwei Registerspeicher RL(j) und RS(j) speichern lichtaufnehmende Positionen entsprechend dem Abtastwinkel des Schwenkspiegels 12. D.h. jeder dieser Registerspeicher RL(j) und RS(j) speichert die lichtaufnehmende Position entsprechend dem Abtastwinkel, der gleich einem Stufenwinkel Δθ multipliziert mit j ist.
Nach dem Speichern der Daten der lichtaufnehmenden Position geht der Prozessor zu Schritt T6 über, um den Adressenindex j zu erhöhen, und geht weiter zu Schritt T7 über, um festzustellen, ob der Abtastwinkel des Schwenkspiegels 12 den maximalen Abtastwinkel erreicht hat oder nicht. Wenn der Abtastwinkel noch nicht den maximalen Abtastwinkel erreicht hat, kehrt er zu dem Schritt T3 zurück.
In dem nachfolgenden Abtastverfahren führt, solange das Beurteilungsergebnis im Schritt T4 NEIN wird, der Prozessor wiederholt die Verarbeitungsschritte in den Schritten T5 bis T7 jedes Mal aus, wenn Daten einer lichtaufnehmenden Position abhängig von der Veränderung des Schwenkwinkels des Schwenkspiegels in Schritt T3 neu eingegeben werden. Somit werden Daten xa1 einer lichtaufmehmenden Position des primären Reflexionsstrahles bezüglich dem neuen Abtastwinkel jΔθ in den Registerspeichern RL(j) und RS(j) gespeichert.
Entsprechend wird in dem Beispiel von Fig. 11 jede Dateneinheit xa1 der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles, die jeweils jedem der Abtastwinkel 0 bis aΔθ entspricht, in einem Registerspeicher gespeichert, der die entsprechende Adresse (0 bis a für jede) aufweist, d.h. in jedem der Registerspeicher RL(0) bis RL(a) und in jedem der Registerspeicher RS(0) bis RS(a).
Die Daten der lichtaufnehmenden Positionen, die in den Registerspeichern RL(0) bis RL(a) und den Registerspeichern RS(0) bis RS(a) gespeichert sind, werden Elemente zur Spurverfolgung eines Verschiebungsortes LD1 des primären Reflexionsstrahles auf dem lichtaufnehmenden Element 14, wie in Fig. 11 gezeigt ist.
Wenn der Abtastwinkel aΔθ überschreitet und der sekundäre Reflexionsstrahl erzeugt wird, werden zwei Dateneinheiten xa1 und xa2 der lichtaufnehmenden Positionen von den beiden Datenspeichern 48 und 49 eingegeben, und das Beurteilungsergebnis im Schritt T4 ändert sich in JA. Dann geht der Prozessor zum Schritt T8 über, um festzustellen, ob das Zustands- Speicherkennzeichen f gleich 0 ist.
D.h. dieses Zustands-Speicherkennzeichen wird verwendet, um festzustellen, ob der sekundäre Reflexionsstrahl zum ersten Mal detektiert worden ist oder nicht. Wenn das Zustands- Speicherkennzeichen f in diesem Moment 0 ist bedeutet das, daß der sekundäre Reflexionsstrahl zum ersten Mal detektiert wird. Damit geht der Prozessor zu Schritt T9 über, um einen gegenwärtigen Wert des Adressenindexes j in einem Registerspeicher As zu speichern, der die Adresse der Position speichert, an der der sekundäre Reflexionsstrahl aufgetreten ist, und geht weiter zu einem Schritt T10 über, um das Zustands-Speicherkennzeichen f auf 1 zu stellen. Übrigens speichert in dem Beispiel von Fig. 11 der Registerspeicher As a+1, da der sekundäre Reflexionsstrahl zum ersten Mal erzeugt wird, nachdem der Abtastwinkel aΔθ überschreitet.
Danach geht der Prozessor zu Schritt T11 über, um die Dateneinheit xa1 für die lichtaufnehmende Position, die von dem Datenspeicher 48 zugeführt wird, mit der von dem Datenspeicher 49 zugeführten Dateneinheit xa2 für die lichtaufnehmende Position zu vergleichen. Weiterhin wird in Schritt T12 oder Schritt T13 die größere dieser Dateneinheiten xa1 und xa2 für die lichtaufnehmenden Positionen in dem Register RL(j) gespeichert und die kleinere dieser Dateneinheiten xa1 und xa2 für die lichtaufnehmende Position wird in dem Register RS(j) gespeichert.
Weiterhin geht der Prozessor zum Schritt T6 über, um den Adressenindex j zu erhöhen, und geht weiterhin zu dem Schritt T7 über, um festzustellen, ob der Abtastwinkel des Schwenkspiegels den maximalen Abtastwinkel erreicht hat oder nicht. Wenn der Abtastwinkel den maximalen Abtastwinkel in diesem Moment noch nicht erreicht hat, kehrt der Prozessor zum Schritt T3 zurück.
In dem nachfolgenden Abtastverfahren wird, solange die zweiten Dateneinheiten xa1 und xa2 für die lichtaufnehmenden Positionen des primären Reflexionsstrahles und des sekundären Reflexionsstrahles von den Datenspeichern 48, 49 zugeführt werden, das Beurteilungsergebnis in dem Schritt T4 zu JA. Jedoch wird, wenn das Zustands-Speicherkennzeichen f schon auf 1 eingestellt ist, das Beurteilungsergebnis in dem Schritt T8 zu dieser Zeit zu NEIN.
Demgemäß geht jedes Mal, wenn eine neue Dateneinheit für eine lichtaufnehmende Position nach der Veränderung des Schwenkwinkels des Schwenkspiegels 12 eingegeben wird, der Prozessor zu dem Schritt T14 über, nachdem er den Beurteilungs-Verfahrensschritt T8 beendet hat, um den gegenwärtigen in dem Registerspeicher Ae gespeicherten Wert des Adressenindexes j zu erneuern, was zum Speichern der Position dient, an der der sekundäre Reflexionsstrahl verschwunden ist. Dann geht der Prozessor zum Schritt T11 über, um die von dem Datenspeicher 48 zugeführte Dateneinheit xa1 für die lichtaufnehmende Position mit der von dem Datenspeicher 49 zugeführten Dateneinheit xa2 für die lichtaufnehmende Position zu vergleichen, um in dem Schritt T12 oder dem Schritt T13 die größere dieser Dateneinheiten xa1 und xa2 für die lichtaufnehmenden Positionen in dem Registerspeicher RL(j) zu speichern, und um die kleinere der Dateneinheiten xa1 und xa2 für die lichtaufnehmenden Positionen in dem Register RS(j) zu speichern.
Weiterhin geht der Prozessor zu dem Schritt T6 über, um den Adressenindex j zu erhöhen, geht weiterhin zu dem Schritt T7 über, um den Beurteilungs-Verarbeitungsschritt durchzuführen, und kehrt wiederum zu dem Schritt T3 zurück.
Solange das Beurteilungsergebmis in dem Schritt T4 JA ist, führt der Prozessor wiederholt die oben beschriebenen Verfahrensschritte jedes Mal aus, wenn der Abtastwinkel des Schwenkwinkels 12 schrittweise verändert wird, um Daten für eine neue lichtaufnehmende Position einzugeben.
Jedoch kann, wenn der primäre Reflexionsstrahl und der sekundäre Reflexionsstrahl einander bei dem Abtastwinkel bΔθ sehr nahe annähern, wie in Fig. 11 gezeigt ist, eine Unterscheidung der beiden Reflexionsstrahlen unmöglich werden. In einem solchen Fall werden nur die Lichtaufnahmedaten xa1 von dem Datenspeicher 48 zugeführt.
Somit ändert sich das Beurteilungsergebnis in dem Schritt T4 in diesem Moment in NEIN. Dann werden in dem Schritt T5 die Lichtaufnahmedaten xa1, die von dem Datenspeicher 48 zugeführt werden, in den beiden Registerspeichern RL(j) und RS(j) gespeichert.
In der Folge wird, wenn der primäre Reflexionsstrahl und der sekundäre Reflexionsstrahl weiterhin verschoben werden, so daß sie sich voneinander entfernen, bis sie unterscheidbar werden, das Beurteilungsergebnis in dem Schritt T4 zu JA. Somit beginnt der Prozessor wiederum, den gegenwärtigen Wert des Adressenindexes j zu erneuern und ihn in dem Registerspeicher As zu speichern, was zum Speichern der Position dient, an der der sekundäre Reflexionsstrahl verschwindet. Dann werden die Daten der lichtaufnehmenden Positionen mit einem größeren Wert sukzessive in dem Registerspeicher RL(j) gespeichert, und die Daten der lichtaufnehmenden Positionen mit einem geringeren Wert werden in gleicher Weise in dem Registerspeicher RS(j) gespeichert.
Übrigens wird in dem in Fig. 11 gezeigten Beispiel der Adressenindex j von c-1 schlußendlich in dem Registerspeicher AS gespeichert, der die Position speichert, an der der sekundäre Reflexionsstrahl verschwindet, da der sekundäre Reflexionsstrahl nicht länger detektiert wird, nachdem der Abtastwinkel cΔθ erreicht hat.
Da der sekundäre Reflexionsstrahl nicht länger detektiert wird, nachdem der Abtastwinkel des Schwenkspiegels 12 cΔθ erreicht hat, führt der Prozessor wiederholt den Verarbeitungsschritt in dem Schritt T5 abhängig von jeder Detektion des primären Reflexionsstrahles aus, so daß die lichtaufnehmende Position xa1 des primären Reflexionsstrahles sukzessive in den beiden Registerspeichern RL(j) und RS(j) gespeichert werden kann, bis der Abtastwinkel des Schwenkspiegels 12 den maximalen Abtastwinkel erreicht.
Wenn der Abtastwinkel des Schwenkspiegels 12 der maximale Abtastwinkel dΔθ wird, was das Beurteilungsergebnis des Schrittes T7 in JA umwandelt, geht der Prozessor zu einem neuen Schritt T15 über.
Fig. 12 zeigt eine Ansicht, die schematisch die in den Registerspeichern RL(0) bis RL(d) und den Registerspeichern RS(0) bis RS(d) durch die oben beschriebenen Verarbeitungsschritte gespeicherten lichtaufnehmenden Daten darstellt.
Wie aus den Fig. 11 und 12 ersichtlich ist, werden die in den Registerspeichern RS(a+1) bis RS(b-1) gespeicherten Daten für die lichtaufnehmenden Positionen zu Elementen zum Spurverfolgen eines Verschiebungsortes LD2 des primären Reflexionsstrahles auf dem lichtaufnehmenden Element 14. Wohingegen die in den Registerspeichern RL(a+1) bis RL(b-1) gespeicherten Daten für die lichtaufnehmenden Positionen zu Elementen zum Spurverfolgen eines Verschiebungsortes LU1 des sekundären Reflexionsstrahles auf dem lichtaufnehmenden Element 14 werden.
Weiterhin werden die in den Registerspeichern RS(b+1) bis RS(c- 1) gespeicherten Daten für die lichtaufnehmenden Positionen zu Elementen zum Spurverfolgen eines Verschiebungsortes LD3 des sekundären Reflexionsstrahles auf dem lichtaufnehmenden Element 14. Wohingegen die in den Registerspeichern RL(b+1) bis RL(c-1) gespeicherten Daten für die lichtaufnehmenden Positionen zu Elementen zum Spurverfolgen eines Verschiebungsortes LU2 des primären Reflexionsstrahles auf dem lichtaufnehmenden Element 14 werden.
Darüber hinaus sind die in den Registerspeichern RL(b) und RS(b) gespeicherten Daten für die lichtaufnehmenden Positionen Elemente, die mit den Verschiebungsorten LD2 und LU2 des primären Reflexionsstrahles und den Verschiebungsorten LU1 und LD3 des sekundären Reflexionsstrahles gemeinsam sind.
Da die Auflösung zur Unterscheidung des primären Reflexionsstrahles und des sekundären Reflexionsstrahles abhängig von dem Schwellenwert VS oder dem vorbestimmten Wert N abhängig ist, besteht der Bereich, in dem sich der primäre Reflexionsstrahl und der sekundäre Reflexionsstrahl überlappen, nicht immer nur in einem Punkt. Somit können die gleichen Daten xa1 für die lichtaufnehmende Position in mehreren Registerspeichern gespeichert sein, wie z.B. in den Registerspeichern RL(b) und RL(b+1) oder RS(b) und RS(b+1).
Da die Erzeugung des sekundären Reflexionsstrahles nicht detektiert wird, bevor der Abtastwinkel des Schwenkspiegels 12 aΔθ, und nachdem der Abtastwinkel des Schwenkspiegels 12 cΔθ erreicht, speichern die Registerspeicher RL(0) bis RL(a) und RS(0) bis RS(a) Elemente zum Spurverfolgen eines Verschiebungsortes LD1 des primären Reflexionsstrahles auf dem lichtaufnehmenden Element 14, wohingegen die Registerspeicher RL(c) bis RL(d) und RS(c) bis RS(d) Elemente zum Spurverfolgen eines Verschiebungsortes LU3 des primären Reflexionsstrahles auf dem lichtaufnehmenden Element 14 speichern.
Auf diese Weise geht, nachdem er alle Detektionsverfahrensschritte im Bereich aller Abtastwinkel beendet hat, der Prozessor der Steuereinheit zu dem Schritt T15 über, um einen Verarbeitungsschritt zur Detektion des am nächsten liegenden Abtastwinkels zu initialisieren, an dem zwei lichtaufnehmende Positionen des primären Reflexionsstrahles und des sekundären Reflexionsstrahles einander am nächsten kommen.
Nachdem er zu dem Schritt T15 hinübergegangen ist, stellt der Prozessor den Registerspeicher Ac, der die dem am nächsten liegenden Abtastwinkel entsprechende Adresse speichert, und den Adressenindex j auf den Wert des Registers As ein, der die Position speichert, an der der sekundäre Reflexionsstrahl erscheint. Weiterhin berechnet der Prozessor in Übereinstimmung mit einem Wert dieses Adressenindexes j einen Unterschied zwischen den lichtaufnehmenden Positionen des primären Reflexionsstrahles und des sekundären Reflexionsstrahles an der Position, an der der sekundäre Reflexionsstrahl auftritt. Wie im Schritt T16 gezeigt ist, wird der erhaltene Differenzwert in einem Minimalwert-Speicherregister W als dessen Anfangswert gespeichert. In diesem Moment ist ein Wert des Indexes j gleich AS, was einem Abtastwinkel (a+1)Δθ in Fig. 11 entspricht.
Als nächstes erhöht der Prozessor der Steuereinheit den Wert des Indexes j zur Übereinstimmung mit dem folgenden Abtastwinkel (a+2) Δθ, wie in einem Schritt T17 gezeigt ist. Dann geht der Prozessor zu Schritt T18 über, um festzustellen, ob der Wert des Adressenindexes j den Wert des Registers AS erreicht, der die Position speichert, an der der sekundäre Reflexionsstrahl verschwindet, oder nicht.
Wenn der Adressenindex j den Wert noch nicht erreicht hat, berechnet der Prozessor einen Unterschied zwischen der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles und der lichtaufnehmenden Position des sekundären Reflexionsstrahles bei diesem Abtastwinkel. Dann wird, wie in einem Schritt T19 gezeigt ist, festgestellt, ob der dergestalt erhaltene Unterschied kleiner oder gleich dem gegenwärtigen Wert des Minimalwert-Speicherregisters W ist, oder nicht.
In diesem Fall wird, wenn der erhaltene Unterschied kleiner oder gleich dem gegenwärtigen Wert des Minimalwert-Speicherregisters W ist, dieser Differenzwert in dem Minimalwert- Speicherregister W gespeichert, um dessen gespeicherten Wert zu erneuern, wie in einem Schritt T20 gezeigt ist. Ebenso wird der gegenwärtige Wert des Indexes j in dem Register AC, um dessen gespeicherten Wert zu erneuern, wie in einem Schritt T21 gezeigt ist.
Auf der anderen Seite werden, wenn der in dem Schritt T19 erhaltene Differenzwert größer ist als der gegenwärtige Wert des Minirnalwert-Speicherregisters W, der Minimalwert-Speicherregister W und der Registerspeicher As unberührt gelassen. Dann kehrt der Prozessor wiederum zu Schritt T17 zurück und erhöht dafür den Wert des Indexes j. Weiterhin führt der Prozessor wiederholt die Verarbeitungsschritte des Schrittes T18 und der darauffolgenden Schritte auf der Basis eines erneuerten Wertes des Indexes j aus.
D.h. solange der Wert des Adressenindexes j noch nicht den Wert des Registerspeichers AS erreicht hat, der die Position speichert, an der der sekundäre Reflexionsstrahl verschwindet (Schritt T18), wiederholt der Prozessor in der Steuereinheit die oben beschriebenen Verarbeitungsschritte. Weiterhin wird der Unterschied zwischen der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles und der lichtaufnehmenden Position des sekundären Reflexionsstrahles sukzessive berechnet. Weiterhin wird jedes Mal, wenn der berechnete Wert geringer oder gleich dem Minimalwert wird, der bereits in dem Minimalwert- Speicherregister W gespeichert ist, der Registerspeicher AC durch einen Wert des Adressenindexes bei dem entsprechenden Abtastwinkel erneuert.
Demgemäß speichert der Registerspeicher AC als eine Adresse des am nächsten liegenden Abtastwinkels eine Adresse, die dem Abtastwinkel entspricht, bei dem der Unterschied zwischen der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles und der lichtaufmehmenden Position des sekundären Reflexionsstrahles in dem Abtastwinkelbereich zwischen (a+1)Δθ und (c-1)Δθ minimal wird, wobei der primäre Reflexionsstrahl und der sekundäre Reflexionsstrahl gleichzeitig detektiert werden.
In dem Beispiel von Fig. 11 wird der Unterschied zwischen der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles und der lichtaufnehmenden Position des sekundären Reflexionsstrahles zu einem Minimalwert 0, wenn der Abtastwinkel bΔθ ist. Somit speichert der Registerspeicher AC den Wert der Adresse b. Jedoch bleibt in dem Fall, in dem die Unterscheidung der zwei Reflexionsstrahlen temporär mehrere Male unmöglich wird, der Minirnalwert während dieser Zeitdauer 0. Somit wird eine Adresse in dem Registerspeicher AC gespeichert, unmittelbar bevor die Unterscheidung der zwei Reflexionsstrahlen wieder hergestellt wird. Übrigens wird, wenn der Beurteilungsstandard in den Schritt T19 auf RL(j) - RS(j) < W eingestellt ist, eine Adresse der Position in dem Registerspeicher AC gespeichert, bei der die Unterscheidung der zwei Reflexionsstrahlen zum ersten Mal unmöglich geworden ist.
Nachdem er das Adressenregister AC des am nächsten liegenden Abtastwinkels auf diese Weise detektiert hat, identifiziert der Prozessor die kleineren Daten RS(j) der lichtaufnehmenden Position als die Daten der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles in dem Bereich von der 0-Adresse, die dem minimalen Abtastwinkel entspricht, bis zu der AC(=b)-Adresse, die dem am nächsten liegenden Abtastwinkel entspricht, während die größeren Daten RL(j) der lichtaufnehmenden Position als die Daten der lichtaufnehmenden Position des primären Reflexionsstrahles in dem Bereich von der AC (=b)-Adresse bis zu der d- Adresse identifiziert werden, die dem maximalen Abtastwinkel entspricht. (Vgl. Schritt T22)
Fig. 13 ist eine Ansicht, die einen Anordnungszustand der von dem Prozessor identifizierten Daten der lichtaufnehmenden Positionen darstellt. Die kleineren Daten RS(j) der lichtaufnehmenden Positionen, die den Adressenidizes j=0-b entsprechen, werden zu Elementen zum Spurverfolgen der Verschiebungsorte LD1 und LD2 des primären Reflexionsstrahles auf dem lichtaufmehmenden Element 14 in Fig. 11. Andererseits werden die größeren Daten RL(j) der lichtaufnehmenden Positionen, die den Adressenindizes j=b-d entsprechen, zu Elementen zum Spurverfolgen der Verschiebungsorte LU2 und LU3 des primären Reflexionsstrahles.
Der Prozessor in der Steuereinheit führt die zweite und die dritte Gleichung unter Bezug auf die jeweiligen Daten der lichtaufnehmenden Positionen des primären Reflexionsstrahles aus, die in entsprechenden Registerspeichern gespeichert sind, um jede Koordinatenposition (xj, yj) des Objektes zu berechnen, die jeder lichtaufnehmenden Position entspricht. Dann speichert der Prozessor diese Koordinatenpositionsdaten als Querschnittspositionsdaten des Objektes, wie im Schritt T23 gezeigt ist.
Weiterhin werden zwei gerade Linien durch Anwendung einer linearen Interpolation auf die Koordinatenposition (Xj, Yj ) des Objektes in jedem der Bereiche j=0-b und j=b-d erhalten. Dann wird ein Schnittpunkt der derart erhaltenen zwei geraden Linien berechnet, um den gekrümmten bzw. abgeknickten Abschnitt des Objektes zu erhalten.
Das oben beschriebene zweite Ausführungsbeispiel arbeitet mit einer höheren Genauigkeit als das erste Ausführungsbeispiel, da durch Störungen bewirkte nachteilige Effekte dadurch unterdrückt werden können, daß nur die Daten der lichtaufnehmenden Positionen des primären Reflexionsstrahles aus der Vielzahl von Lichtaufmahmedaten ausgewählt werden, die entsprechend dem gleichen Abtastwinkel gespeichert werden, und der gekrümmte bzw. abgeknickte Abschnitt wird erhalten, nachdem die Berechnung der Koordinatenpositionen des Objektes für jeden Abtastwinkel beendet ist.
Darüber hinaus kann, obwohl die vorangegangene Beschreibung des in den Fig. 9 und 10 gezeigten Positions-Detektions-Verfahrens einen Fall eines Verarbeitungsverfahrens betrifft, bei dem der Schwenkspiegel 12 von seiner Ursprungsposition in Richtung des maximalen Abtastwinkels gedreht wird, das Positions-Detektions- Verfahren sogar in dem Fall in ähnlicher Weise durchgeführt werden, indem der Schwenkspiegel 12 umgekehrt von dem maximalen Abtastwinkel (d.h. der Schwenkgrenze) zu der Ursprungsposition verdreht wird. Jedoch unterscheidet sich der spätere Fall von dem ersteren Fall darin, daß der Adressenmaximalwert d als Adressenindex j in dem Verarbeitungsschritt des Schrittes T1 eingestellt wird; der Adressenindex j wird in dem Verarbeitungsschritt des Schrittes T6 verringert; der Beurteilungsstandard in dem Schritt T7 wird in den minimalen Abtastwinkel verändert; der Wert des Indexes j wird in dem Schritt T9 in dem Registerspeicher As gespeichert; und der Wert des Indexes j wird in dem Schritt T14 in dem Registerspeicher As gespeichert.
Demgemäß sind unabhängig davon, ob der Schwenkspiegel 12 von der Ursprungsposition in Richtung der Maximalposition oder von der Maximalosition in Richtung der Ursprungsposition geschwenkt wird, in jeweiligen Registerspeichern beim Beginn des Verarbeitungsschrittes des Schrittes T15 gespeicherte Werte in beiden Fällen identisch, solange wie das Abtastverfahren in Bezug auf das gleiche Objekt durchgeführt wird.
In dem Fall des Positions-Detektions-Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Objektposition mit einer höheren Auflösung als im Vergleich mit dem herkömmlichen Detektionsverfahren unter Verwendung einer CCD als lichtaufmehmendes Element detektiert werden. Darüber hinaus wird es möglich, Detektionsfehler in Folge von Rauschlicht, wie z.B. sekundären Reflexionsstrahlen, zu eliminieren oder zu reduzieren.

Claims

1. Positions-Detektionsverfahren für einen Lasersersor, der eine CCD (ladungsgekoppelte Schaltung) als lichtaufnehmendes Element zum Detektieren einer Objektposition enthält, wobei das Positions-Detektionsverfahren folgende Schritte aufweist:

Erhalten einer Summe von Produkten durch sukzessives Multiplizieren eines Ausgangswertes jeder in der CCD angeordneten Zelle mit dem Positionswert dieser Zelle und Aufsummieren der durch die derartige Multiplikation erhaltenen Werte;

Erhalten der Gesamtsumme der Ausgangswerte der jewelligen Zellen; und

Erhalten einer lichtaufnehmenden Position durch Teilen der Summe der Produkte durch die Gesamtsumme,

wobei das Verfahren durch das Vorsehen einer Zähleinrichtung gekennzeichnet ist, die zurückgestellt wird) wenn der Ausgangswert der CCD einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, die eine Anzahl von abzutastenden Zellen zählt, wenn der Ausgangswert der CCD unter den Schwellenwert absinkt, bis die Anzahl der Zellen einen vorbestimmten Wert erreicht und die einen Ausgangswert erzeugt, wenn der vorbestimmte Wert erreicht wird) wobei die Summe der Produkte in Abhängigkeit dieses Ausgangswertes der Zähleinrichtung durch die Gesamtsumme geteilt wird; wobei die Summe der Produkte und die Gesamtsumme gemeinsam zurückgestellt werden; wobei nicht weniger als eine lichtaufhehmende Position, die den Schwellenwert überschreitet, während eines vorbestimmten Intervalles detektiert wird; und wobei eine lichtaufhehmende Position des primären Reflektionsstrahles eines Laserstrahles auf der Basis der detektierten nicht weniger als einen lichtaufnehmenden Position erhalten wird, um die Objektposition zu detektieren.

2. Positions-Detektionsverfahren für einen Lasersensor gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend die Schritte:

Verändern eines Abtastwinkels des Laserstrahles, um sukzessiv nicht weniger als eine lichtaufliehmende Position zu detektieren; Speichern einer ersten lichtaufhehmenden Position in Übereinstimmung mit einem Abtastwinkel unmittelbar vor dem mehrere lichtaufhehmende Positionen bei dem gleichen Abtastinkel detektiert werden, und einer zweiten lichtaufhehmenden Position in Übereinstimmung mit einem Abtastwinkel unmittelbar nach dem mehrere lichtaufhehmende Positionen bei dem gleichen Abtastwinkel nicht detektiert wurden; und Erhalten einer ersten geraden Linie, die zwei Objektpositionen durchquert, die jeweils der ersten lichtaufhehmenden Position und einer anderen lichtaufhehmenden Position bei einem Abtastwinkel entsprechen) bevor die erste lichtaufhehmende Position abgetastet wird, und einer zweiten geraden Linie, die zwei Objektpositionen durchquert, die jeweils der zweiten lichtaufhehmenden Position und einer anderen lichtaufhehmenden Position bei einem Abtastwinkel entsprechen) nachdem die zweite lichtaufhehmende Position abgetastet wurde, um die Objektposition zu identifizieren.

3. Positions-Detektionsverfahren für einen Lasersensor gemäß Anspruch 2, wobei ein Schnittpunkt der zwei geraden Linien erhalten wird, um eine Position eines gekrümmten bzw. geknickten Abschnittes des Objektes zu detektieren.

4. Positions-Detektionsverfahren für einen Lasersensor gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend die Schritte:

sukzessives Speichern nicht weniger als einer lichtaufhehmenden Position, die durch Ändern eines Abtastwinkels des Laserstahles detektiert wird; Erhalten des am nächsten liegenden Abtastwinkels, bei dem mehrere bei dem gleichen Abtastinkel detektierte lichtaufhehmende Positionen einander am meisten annähern; Auswählen eines geringeren Wertes aus den mehreren lichtaufhehmenden Positionen, wenn der Abtastwinkel kleiner ist, als der am nächsten liegende Abtastwinkel und, im Gegenteil dazu, Auswählen eines größeren Wertes aus den mehreren lichtaufhehmenden Positionen, wenn der Abtastwinkel größer ist, als der am nächsten liegende Abtastwinkel, so daß diese ausgewählten lichtaufhehmenden Positionen als die lichtaufhehmende Position des primären Reflektionsstrahles erhalten werden können.

5. Positions-Detektionsverfahren für einen Lasersensor gemäß Anspruch 4, weiterhin aufweisend die Schritte:

Erhalten der Objektposition aus der lichtaufhehmenden Position des primären Reflektionsstrahles; Erhalten einer ersten geraden Linie auf der Basis der Objektposition, die aus der lichtaufhehmenden Position des primären Reflektionsstrahles in einem Abtastwinkel-Bereich von dem minimalen Abtastwinkel bis zu dem am nächsten liegenden Abtastwinkel erhalten wird; Erhalten einer zweiten geraden Linie auf der Basis der Objektposition) die aus der lichtaufhehmenden Position des primären Reflektionsstrahles in einem Abtastwinkel-Bereich von dem am nächsten liegenden Abtastwinkel bis zu dem maximalen Abtastwinkel erhalten wird; und Identifizieren eines Schnittpunktes der ersten und der zweiten geraden Linie als eine Position eines gekrümmten bzw. geknickten Abschnittes des Objektes.

6. Positions-Detektionsverfahren für einen Lasersensor gemäß Anspruch 3 oder 5, wobei der Schnittpunkt des gekrümmten bzw. geknickten Abschnittes eine Schweiß- oder Dichtungsposition ist.

7. Positions-Detektionsvorrichtung für einen Lasersensor mit:

einer lichtaufhehmenden Zelle, die aus einer CCD (ladungsgekoppelten Schaltung) besteht, die mehrere Zellen enthält, von denen jede einen Ausgang abhängig von einer elektrischen Ladung erzeugt, die proportional zu einer auf einer Zellenoberfläche aufgenommenen Lichtmenge gespeichert ist;

einer Zeitschaltsignal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Abtast-Haltesignales zum sukzessiven Abtasten jeweillger Zellen von Anfang an, nachdem ein Steuersignal ausgegeben wurde;

einer Zellen-Zahlvorrichtung, die durch das Steuersignal zurückgestellt werden und die Abtast-Haltesignale zählen kann, um einen Wert xi einer Zellenposition in dem lichtaufhehmenden Element auszugeben;

einer Addiereinrichtung, die durch das Steuersignal zurückgestellt werden und abhängig von dem Abtast-Haltesignal sukzessive den Ausgang Ci jeder Zelle in dem abzutastenden lichtaufhehmenden Element aufaddieren kann, um einen Additionswert ΣC&sub1; zu erhalten;

einer Berechnungseinrichtung für die Summe der Produkte, die durch das Steuersignal zurückgestellt werden und den Ausgang Ci jeder Zelle in dem abzutastenden lichtaufhehmenden Element abhängig von dem Abtast-Haltesignal mit dem Wert xi jeder von der Zellen-Zählvorrichtung ausgegebenen Zellenposition multiplizieren und diese multiplizierten Werte sukzessive aufsummieren kann, um einen aufsummierten Wert ΣC&sub1; xi zu erhalten; und

eine Teilungseinrichtung zum Teilen des aufsummierten Wertes ΣC&sub1; xi, der durch die Berechnungseinrichtung für die Summe der Produkte erhalten wurde, durch den Additionswert ΣC&sub1;, der durch die Addiereinrichtung erhalten wurde, um einen Mittelpunkt einer Schwerpunktposition ΣC&sub1; xi / ΣC&sub1; von Empfangsstrahlen zu berechnen und diesen Mittelpunkt der Schwerpunktposition als die lichtaufhehmende Position auszugeben, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch

einen Komparator, der den Ausgang Ci jeder Zelle mit einem vorbestimmten Schwellenwert VS vergleicht und einen Ausgang erzeugt, wenn der Ausgang Ci jeder Zelle gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert VS ist;

einen Zähler, der abhängig von dem durch den Komparator zugeführten Ausgangssignal zurückgestellt werden kann, und der die Anzahl der Zellen zählt, die abzutasten sind, nachdem das Ausgangssignal verschwindet und der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Zellenanzal einen vorbestimmten Wert überschreitet, so daß die Addiereinrichtung, die Berechnungseinrichtung für die Summe der Produkte und die Teilungseinrichtung alle abhängig von diesem Ausgangssignales zurückgestellt werden;

mehrere Signalspeicher, die in Reihe geschaltet werden können und jeweils gespeicherte Daten abhängig von dem durch den Zähler zugeführten Ausgangssignal an ihre nachfolgenden Speicher übergeben, den von der Teilungseinrichtung zugeführten Ausgang in einem in ihnen enthaltenen Erstschrittspeicher speichern, und durch das Steuersignal zurückgestellt werden; und

einer Positions-Detektionseinrichtung zum Erhalten der lichtaufhehmenden Position des primären Reflektionsstrahles auf der Basis von in den mehreren Signalspeichern gespeicherten Daten.

8. Positions-Detektionsvorrichtung für einen Lasersensor gemäß Anspruch 7, weiterhin aufweisend

eine Einrichtung zum Ändern eines Abtastwinkels eines Laserstrahles in Synchronisation mit dem Steuersignal, wobei die Einrichtung zum Erhalten der lichtaufhehmenden Position des primären Reflektionsstrahles aufweist: eine Einrichtung zum Erhalten einer ersten lichtaufhehinenden Position, bei der von den mehreren Signalspeichern zu Beginn des Abtastschrittes des Laserstrahles nur eine zu speichernde Dateneinheit zugeführt wird, einer zweiten lichtaufhehmenden Position entsprechend dem Abtastwinkel unmittelbar bevor mehrere zu speichernde Dateneinheiten erhalten werden) einer dritten lichtaufhehmenden Position entsprechend einem Abtastwinkel unmittelbar nachdem mehrere zu speichernde Dateneinheiten nicht mehr erhalten werden, und einer vierten lichtaufhehmenden Position, bei der von den mehreren Signalspeichern am Ende des Abtastschrittes nur eine gespeicherte Dateneinheit zugeführt wird, und eine Speichereinrichtung zum Speichern jeweiliger lichtaufhehmender Positionen.

9. Positions-Detektionsvorrichtung für einen Lasersensor gemäß Anspruch 8, weiterhin aufweisend eine Einrichtung zum Erhalten einer ersten geraden Linie, die zwei Objektpositionen durchquert, die jeweils der ersten und der zweiten lichtaufhehmenden Position entsprechen, und einer zweiten geraden Linie, die zwei Objektpositionen durchquert, die jeweils der dritten und der vierten lichtaufhehmenden Position entsprechen, wobei die erste und die zweite gerade Linie als die Objektposition identifiziert werden.

10. Positions-Detektionsvorrichtung für einen Lasersensor gemäß Anspruch 9, weiterhin aufveisend eine Einrichtung zum Detektieren eines Schnittpunktes der ersten und der zweiten geraden Linie als einen gekrümmten bzw. abgeknickten Punkt des Objektes.

11. Positions-Detektionsvorrichtung für einen Lasersensor gemäß Anspruch 7,

weiterhin aufweisend eine Einrichtung zum Ändern eines Abtastwinkels eines Laserstrahles in Synchronisation mit dem Steuersignal, wobei die Einrichtung zum Erhalten der lichtaufhehmenden Position des primären Reflektionsstrahles eine Speichereinrichtung zum Speichern mehrerer lichtaufnehmender Positionen, die von den mehreren Signalspeichern zugeführt werden, und eine Detektionseinrichtung zum Detektieren des am nächsten liegenden Abtastwinkels aufweist, bei dem die mehreren lichtaufnehmenden Positionen sich am meisten aneinander annähern, wodurch die lichtaufnehmende Position mit dem geringsten Wert von der Speichereinrichtung als erste lichtaufnehmende Position des primären Reflektionsstrahles in einem Bereich von dem minimalen Abtastwinkel bis zu dem am nächsten liegenden Abtastwinkel detektiert wird, und wobei ebenso die lichtaufhehmende Position mit dem größten Wert von der Speichereinrichtung als eine zweite lichtaufnehmende Position des primären Reflektionsstrahles in einem Bereich von dem am nächsten liegenden Abtastwinkel bis zu dem maximalen Abtastwinkel detektiert wird.

12. Positions-Detektionsvorrichtung für einen Lasersensor gemäß Anspruch 11, weiterhin aufweisend:

eine Einrichtung zum Erhalten der Objektposition aus der ersten und der zweiten lichtaufhehmenden Position des primären Reflektionsstrahles, eine Einrichtung zum Erhalten einer geraden Linie, die eine erste Objektposition auf der Basis der ersten lichtaufnehmenden Position des primären Reflektionsstrahles repräsentiert, und der anderen geraden Linie, die eine zweite Objektposition auf der Basis der zweiten lichtaufnehmenden Position des primären Reflektionsstrahles repräsentiert, und eine Einrichtung zum Erhalten eines Schnittpunktes der zwei geraden Linien, der die erste und die zweite Objektposition als eine Position eines gekrümmten bzw. geknickten Abschnittes des Objektes repräsentiert.

13. Positions-Detektionsvorrichtung für einen Lasersensor gemäß Anspruch 10 oder 12, wobei der gekrümmte bzw. geknickte Abschnitt eine Schweiß- oder Dichtungsposition ist.