JP2001074413A - 反射表面への距離を測定する装置及び方法 - Google Patents
反射表面への距離を測定する装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 移動する反射表面への距離を正確に測定し得
る装置と方法を提供する。 【解決手段】 第１光源は、第１の光を反射表面上に送
り、軸の第１の側に配置されている。反射表面は、反射
表面から反射された第１の光を受け取る第１の光検知装
置上に第１の光を反射する。第１光検知装置は、受け取
られた第１の光の位置の作用として第１及び第２の信号
を送る。第２光源は、第２の光を反射表面上に送り、軸
の第２の側に配置されている。反射表面は、反射表面か
ら反射された第２の光を受け取る第２の光検知装置上に
第２の光を反射する。第２光検知装置は、受け取られた
第２の光の位置の作用として第３及び第４の信号を送
る。処理装置は、第１、第２、第３及び第４の信号をそ
れぞれ受け取るために第１及び第２光検知装置と連結さ
れている。処理装置は、第１、第２、第３及び第４の信
号の作用として反射表面への距離を示す位置信号を送
る。
る装置と方法を提供する。 【解決手段】 第１光源は、第１の光を反射表面上に送
り、軸の第１の側に配置されている。反射表面は、反射
表面から反射された第１の光を受け取る第１の光検知装
置上に第１の光を反射する。第１光検知装置は、受け取
られた第１の光の位置の作用として第１及び第２の信号
を送る。第２光源は、第２の光を反射表面上に送り、軸
の第２の側に配置されている。反射表面は、反射表面か
ら反射された第２の光を受け取る第２の光検知装置上に
第２の光を反射する。第２光検知装置は、受け取られた
第２の光の位置の作用として第３及び第４の信号を送
る。処理装置は、第１、第２、第３及び第４の信号をそ
れぞれ受け取るために第１及び第２光検知装置と連結さ
れている。処理装置は、第１、第２、第３及び第４の信
号の作用として反射表面への距離を示す位置信号を送
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、反射
表面への距離を測定することに関する。より詳細には、
シリンダ内でシリンダロッドの引き出し量を測定する装
置及び方法に関する。
表面への距離を測定することに関する。より詳細には、
シリンダ内でシリンダロッドの引き出し量を測定する装
置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの作業機械は、いろいろな仕事のた
めに油圧シリンダを使用する。いくつかの作業機械は、
作業器具の移動及び位置を制御するために油圧シリンダ
を使用する。さらに他の作業機械は、多関節形トラック
のような作業機械の接合部分間の関節部分を制御するた
めに油圧シリンダを使用する。
めに油圧シリンダを使用する。いくつかの作業機械は、
作業器具の移動及び位置を制御するために油圧シリンダ
を使用する。さらに他の作業機械は、多関節形トラック
のような作業機械の接合部分間の関節部分を制御するた
めに油圧シリンダを使用する。
【０００３】作業器具の正確な位置又はトラックの関節
の程度を例えば知ることは、しばしば役に立つ。多くの
作業機械は、オペレータ又は油圧シリンダの閉ループ制
御を考慮すべき自動制御システムにこの情報を供給する
ために、いろいろな従来形式のシリンダ位置センサを使
用する。１つのある形式のセンサシステムは、シリンダ
ロッドの位置を測定するためにシリンダ空洞部の一端か
ら反射された光を使用する。しかしながら、これらの従
来のセンサシステムは、光が反射している表面がシリン
ダの縦軸に垂直である場合に最も良好に働く。このこと
は、実際の適用に際しいつもある状態ではない。
の程度を例えば知ることは、しばしば役に立つ。多くの
作業機械は、オペレータ又は油圧シリンダの閉ループ制
御を考慮すべき自動制御システムにこの情報を供給する
ために、いろいろな従来形式のシリンダ位置センサを使
用する。１つのある形式のセンサシステムは、シリンダ
ロッドの位置を測定するためにシリンダ空洞部の一端か
ら反射された光を使用する。しかしながら、これらの従
来のセンサシステムは、光が反射している表面がシリン
ダの縦軸に垂直である場合に最も良好に働く。このこと
は、実際の適用に際しいつもある状態ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】作業機械の多くの油圧
シリンダは、通常の操作中力を発揮し、非常に大きな負
荷を経験する。これらの負荷は、シリンダロッドに傾き
を引き起こすように油圧シリンダをゆがめるかもしれな
い。その結果、反射表面はもはやシリンダの縦軸に垂直
ではない。これらの場合に、傾きは、光が予期されない
角度に反射することを引き起こし、シリンダロッドの正
確な引き出し量の測定に間違いを引き起こす。
シリンダは、通常の操作中力を発揮し、非常に大きな負
荷を経験する。これらの負荷は、シリンダロッドに傾き
を引き起こすように油圧シリンダをゆがめるかもしれな
い。その結果、反射表面はもはやシリンダの縦軸に垂直
ではない。これらの場合に、傾きは、光が予期されない
角度に反射することを引き起こし、シリンダロッドの正
確な引き出し量の測定に間違いを引き起こす。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、反射表面への
距離を測定する方法及び装置を提供する。第１の光源
は、第１の光を反射表面上に送る。第１の光源は、軸の
第１の側に配置されている。反射表面は、反射表面から
反射された第１の光を受け取る操作が可能な第１領域を
有する第１の光検知装置上に少なくとも光の一部を反射
する。第１の光検知装置は、第１領域内で受け取られた
第１の光の位置の作用として第１及び第２の信号を送
る。第２の光源は、第２の光を反射表面上に送る。第２
の光源は、軸の第２の側に配置されている。反射表面
は、反射表面から反射された第２の光を受け取るべく操
作可能な第２領域を有する第２の光検知装置上に少なく
とも第２の光の一部を反射する。第２の光検知装置は、
第２領域内で受け取られた光の位置の作用として第３及
び第４の信号を送る。処理装置が、第１、第２、第３及
び第４の信号をそれぞれ受け取るために、第１及び第２
の光検知装置と連結される。処理装置は、第１、第２、
第３及び第４の信号の作用として反射された表面への距
離を示す位置信号を送る。
距離を測定する方法及び装置を提供する。第１の光源
は、第１の光を反射表面上に送る。第１の光源は、軸の
第１の側に配置されている。反射表面は、反射表面から
反射された第１の光を受け取る操作が可能な第１領域を
有する第１の光検知装置上に少なくとも光の一部を反射
する。第１の光検知装置は、第１領域内で受け取られた
第１の光の位置の作用として第１及び第２の信号を送
る。第２の光源は、第２の光を反射表面上に送る。第２
の光源は、軸の第２の側に配置されている。反射表面
は、反射表面から反射された第２の光を受け取るべく操
作可能な第２領域を有する第２の光検知装置上に少なく
とも第２の光の一部を反射する。第２の光検知装置は、
第２領域内で受け取られた光の位置の作用として第３及
び第４の信号を送る。処理装置が、第１、第２、第３及
び第４の信号をそれぞれ受け取るために、第１及び第２
の光検知装置と連結される。処理装置は、第１、第２、
第３及び第４の信号の作用として反射された表面への距
離を示す位置信号を送る。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、発明の１実施例による反
射表面１２への距離Ｄを測定する装置１０の一部の側面
図である。レーザ１４又は平行にされた光を生成するこ
とが可能な他の装置のような光源は、レーザ光線１６の
ような光線を反射表面１２上に送る。レーザ光線１６
は、反射表面１２から第１の１次元位置感知検出器（Ｐ
ＳＤ）１８のような光検知装置上に反射する。また、十
分な光量が第１ＰＳＤ１８上に送られる限り、屈折及び
拡散手段が使用されてもよい。簡明のために、用語「反
射」は、光検知装置上に光を送るどんな方法をも含む。
当業者に知られている赤外線光源を含む他の光源もまた
使用される。十分な焦点距離と大きさを有する供給光
は、第１ＰＳＤ１８により受け取られる。反射表面は、
共通の軸（「Ｙ」）に沿う第１及び第２の所定位置（図
示されていない）の間で移動される操作が可能である。
好ましくは、光源は、長方形の光すなわち、幅と長さを
有する一直線の光を送る。このことは、当業者に知られ
ているいろいろの適切などんな方法によって達成されて
もよい。
射表面１２への距離Ｄを測定する装置１０の一部の側面
図である。レーザ１４又は平行にされた光を生成するこ
とが可能な他の装置のような光源は、レーザ光線１６の
ような光線を反射表面１２上に送る。レーザ光線１６
は、反射表面１２から第１の１次元位置感知検出器（Ｐ
ＳＤ）１８のような光検知装置上に反射する。また、十
分な光量が第１ＰＳＤ１８上に送られる限り、屈折及び
拡散手段が使用されてもよい。簡明のために、用語「反
射」は、光検知装置上に光を送るどんな方法をも含む。
当業者に知られている赤外線光源を含む他の光源もまた
使用される。十分な焦点距離と大きさを有する供給光
は、第１ＰＳＤ１８により受け取られる。反射表面は、
共通の軸（「Ｙ」）に沿う第１及び第２の所定位置（図
示されていない）の間で移動される操作が可能である。
好ましくは、光源は、長方形の光すなわち、幅と長さを
有する一直線の光を送る。このことは、当業者に知られ
ているいろいろの適切などんな方法によって達成されて
もよい。
【０００７】典型的には、第１ＰＳＤ１８は、当業者に
知られている方法で第１ＰＳＤ１８上のレーザ光線１６
の位置の作用として、測定される次元（例えば、距離を
測定することは１次元であり、格子上の点の位置を測定
することは２次元である等）毎に第１及び第２の出力信
号（図示されていない）を生成する。逆に、第１ＰＳＤ
１８に関してレーザ光線１６の位置は、当業者が第１及
び第２の出力信号を使用することにより測定される。
知られている方法で第１ＰＳＤ１８上のレーザ光線１６
の位置の作用として、測定される次元（例えば、距離を
測定することは１次元であり、格子上の点の位置を測定
することは２次元である等）毎に第１及び第２の出力信
号（図示されていない）を生成する。逆に、第１ＰＳＤ
１８に関してレーザ光線１６の位置は、当業者が第１及
び第２の出力信号を使用することにより測定される。
【０００８】レーザ１４と第１ＰＳＤ１８に関して、お
互いの既知の距離と位置感知装置１８上のレーザ光線１
６の既知の位置の簡単な足し算が、レーザ光線１６光源
とレーザ光線１６が第１ＰＳＤ１８に達している位置と
の間の第１の距離ｄを計算するために使用される。距離
ｄは、レーザ１４と第１ＰＳＤ１８の端との間の距離プ
ラス第１ＰＳＤ１８の端からレーザ光線１６の接触点ま
での距離に等しい。典型的には、レーザ１４とＰＳＤ１
８は、フレーム又はハウジング（図示されていない）内
に固定されている。したがって、その距離と角度は知ら
れている。
互いの既知の距離と位置感知装置１８上のレーザ光線１
６の既知の位置の簡単な足し算が、レーザ光線１６光源
とレーザ光線１６が第１ＰＳＤ１８に達している位置と
の間の第１の距離ｄを計算するために使用される。距離
ｄは、レーザ１４と第１ＰＳＤ１８の端との間の距離プ
ラス第１ＰＳＤ１８の端からレーザ光線１６の接触点ま
での距離に等しい。典型的には、レーザ１４とＰＳＤ１
８は、フレーム又はハウジング（図示されていない）内
に固定されている。したがって、その距離と角度は知ら
れている。
【０００９】反射表面１２への距離Ｄは、ｄと反射表面
１２の運動の方向（軸Ｙ）に垂直の軸Ｘに入射するレー
ザ光線１６の既知の角度θを使って測定される。反射表
面１２への距離Ｄを測定する１つの好ましい式は、Ｄ＝
ｄ／２ｃｏｓθである。ここで、Ｄは、反射表面１２へ
の距離、ｄは、レーザ１４とレーザ光線１６の第１ＰＳ
Ｄ１８との接触点との間の距離、及びθは、軸Ｘに入射
するレーザ光線１６の角度である。したがって、レーザ
光線１６が第１ＰＳＤ１８に接触する点Ｐを測定するこ
とにより、反射表面１２への距離Ｄが測定される。
１２の運動の方向（軸Ｙ）に垂直の軸Ｘに入射するレー
ザ光線１６の既知の角度θを使って測定される。反射表
面１２への距離Ｄを測定する１つの好ましい式は、Ｄ＝
ｄ／２ｃｏｓθである。ここで、Ｄは、反射表面１２へ
の距離、ｄは、レーザ１４とレーザ光線１６の第１ＰＳ
Ｄ１８との接触点との間の距離、及びθは、軸Ｘに入射
するレーザ光線１６の角度である。したがって、レーザ
光線１６が第１ＰＳＤ１８に接触する点Ｐを測定するこ
とにより、反射表面１２への距離Ｄが測定される。
【００１０】図２ａは、発明の１実施例による反射表面
１２への距離Ｄを測定する装置１０の一部の側面図であ
る。図２ａにおいて、反射表面１２が存在する必要はな
いけれども、反射表面１２は、運動軸Ｙに垂直である。
すなわち傾斜していない。第１レーザ１４と第１ＰＳＤ
１８に加えて、第２レーザ２０が第２レーザ光線２２を
反射表面１２上に送る。反射表面１２は、第２レーザ光
線２２を第２ＰＳＤ２４（図示されていない）上に反射
する。第２レーザ２０と第２ＰＳＤ２４は第１レーザ１
４と第１ＰＳＤ１８と同様に作用する。典型的には、第
２ＰＳＤ２４は、上述した第１、第２出力信号と同様
に、第３、第４の出力信号を生成し、簡潔さのためにそ
の説明を繰り返さない。
１２への距離Ｄを測定する装置１０の一部の側面図であ
る。図２ａにおいて、反射表面１２が存在する必要はな
いけれども、反射表面１２は、運動軸Ｙに垂直である。
すなわち傾斜していない。第１レーザ１４と第１ＰＳＤ
１８に加えて、第２レーザ２０が第２レーザ光線２２を
反射表面１２上に送る。反射表面１２は、第２レーザ光
線２２を第２ＰＳＤ２４（図示されていない）上に反射
する。第２レーザ２０と第２ＰＳＤ２４は第１レーザ１
４と第１ＰＳＤ１８と同様に作用する。典型的には、第
２ＰＳＤ２４は、上述した第１、第２出力信号と同様
に、第３、第４の出力信号を生成し、簡潔さのためにそ
の説明を繰り返さない。
【００１１】図２ｂは、図２ａの装置１０の一部の上面
図である。典型的には、第２ＰＳＤ２４は、直線状のよ
うな他の形状も可能であるけれども、第１ＰＳＤ１８に
平行で、そのすぐ近くに配置されている。１つの実施例
において、第１及び第２のレーザ１４、２０の（Ｘ軸か
らの）入射角度は、等しい。さらに、第一及び第２のレ
ーザ１４、２０は、好ましくは、Ｙ軸に関してお互いか
ら約１８０度間隔をおいて配置された位置から第１及び
第２のレーザ光線１６、２２を送る。第２レーザ２０
は、反射表面１２がＹ軸に垂直である場合、反射表面１
２への距離を測定するためにどこか他のところに配置さ
れてもよいが、１８０度の間隔取りは、反射表面１２が
垂直でない場合、以下に述べるように利点を与える。
図である。典型的には、第２ＰＳＤ２４は、直線状のよ
うな他の形状も可能であるけれども、第１ＰＳＤ１８に
平行で、そのすぐ近くに配置されている。１つの実施例
において、第１及び第２のレーザ１４、２０の（Ｘ軸か
らの）入射角度は、等しい。さらに、第一及び第２のレ
ーザ１４、２０は、好ましくは、Ｙ軸に関してお互いか
ら約１８０度間隔をおいて配置された位置から第１及び
第２のレーザ光線１６、２２を送る。第２レーザ２０
は、反射表面１２がＹ軸に垂直である場合、反射表面１
２への距離を測定するためにどこか他のところに配置さ
れてもよいが、１８０度の間隔取りは、反射表面１２が
垂直でない場合、以下に述べるように利点を与える。
【００１２】装置１０が距離Ｄを測定するために、レー
ザ光線１６、２２は、反射表面１２からＰＳＤ１８、２
４上に反射する。したがって、装置１０が測定できる距
離Ｄは、レーザ光線１６、２２の角度θ1、θ2及び反射
表面、第１と第２ＰＳＤ１８、２４の幅により本質的に
制限される。これらの測定は、反射表面１２による移動
の操作範囲を覆うべく適切に選択される。
ザ光線１６、２２は、反射表面１２からＰＳＤ１８、２
４上に反射する。したがって、装置１０が測定できる距
離Ｄは、レーザ光線１６、２２の角度θ1、θ2及び反射
表面、第１と第２ＰＳＤ１８、２４の幅により本質的に
制限される。これらの測定は、反射表面１２による移動
の操作範囲を覆うべく適切に選択される。
【００１３】図３ａは、発明の１実施例による傾斜され
た表面への距離Ｄを測定する装置１０の一部の側面図で
ある。距離Ｄは、図２ａに示されるものと同じである。
しかしながら、反射表面１２が傾斜しているために、レ
ーザ光線１６、２２が達するＰＳＤ１８、２４上の位置
は、反射表面１２が傾斜していない場合（図２ａ参照）
以外の位置である。例えば、反射表面１２が（図３ａに
示されるように）反時計方向に傾斜されると、第１レー
ザ光線１６は、反射表面１２が傾斜されなかった場合よ
りもさらに右側で第１ＰＳＤ１８に達する。同様に、第
２レーザ光線２２は、また、さらに右側でＰＳＤ２４に
達する。
た表面への距離Ｄを測定する装置１０の一部の側面図で
ある。距離Ｄは、図２ａに示されるものと同じである。
しかしながら、反射表面１２が傾斜しているために、レ
ーザ光線１６、２２が達するＰＳＤ１８、２４上の位置
は、反射表面１２が傾斜していない場合（図２ａ参照）
以外の位置である。例えば、反射表面１２が（図３ａに
示されるように）反時計方向に傾斜されると、第１レー
ザ光線１６は、反射表面１２が傾斜されなかった場合よ
りもさらに右側で第１ＰＳＤ１８に達する。同様に、第
２レーザ光線２２は、また、さらに右側でＰＳＤ２４に
達する。
【００１４】距離Ｄは、測定される距離ｄに依存するた
め、第１ＰＳＤ１８は、距離Ｄが実際より大きいことを
示す（測定される距離ｄがより大きい）信号又は一対の
信号を出力する。第２ＰＳＤ２４は、距離Ｄが実際より
小さい（測定される距離ｄがより小さい）ことを示す信
号または一対の信号を出力する。
め、第１ＰＳＤ１８は、距離Ｄが実際より大きいことを
示す（測定される距離ｄがより大きい）信号又は一対の
信号を出力する。第２ＰＳＤ２４は、距離Ｄが実際より
小さい（測定される距離ｄがより小さい）ことを示す信
号または一対の信号を出力する。
【００１５】重要なことは、実施例に示されるように、
もし、反射表面１２が傾斜されるならば、すなわちＺ軸
（紙面から出ている）の周りに回転されるならば、測定
される位置ｄ1、ｄ2の誤差量は、同じ大きさを有するが
方向が反対である。たとえば、与えられた傾斜角度に対
して、第１ＰＳＤ１８は、反射表面１２が実際より２イ
ンチ遠くであると測定し、第２ＰＳＤ２４は、反射表面
１２が実際より２インチ近いと測定する。したがって、
（Ｄを測定する前に）距離ｄ1、ｄ2を平均化することに
より、又は（距離ｄ1、ｄ2を使って）計算されたＤ1、
Ｄ2を平均化することにより、反射表面１２への正しい
距離Ｄtが測定される。
もし、反射表面１２が傾斜されるならば、すなわちＺ軸
（紙面から出ている）の周りに回転されるならば、測定
される位置ｄ1、ｄ2の誤差量は、同じ大きさを有するが
方向が反対である。たとえば、与えられた傾斜角度に対
して、第１ＰＳＤ１８は、反射表面１２が実際より２イ
ンチ遠くであると測定し、第２ＰＳＤ２４は、反射表面
１２が実際より２インチ近いと測定する。したがって、
（Ｄを測定する前に）距離ｄ1、ｄ2を平均化することに
より、又は（距離ｄ1、ｄ2を使って）計算されたＤ1、
Ｄ2を平均化することにより、反射表面１２への正しい
距離Ｄtが測定される。
【００１６】もし、反射表面１２が異なる軸（図示され
ていない）の周りに、たとえば、Ｘ軸の周りに、傾斜さ
れているならば、レーザ光線１６、２２は、Ｘ軸に垂直
な方向に移し変えられる。もし、レーザ光線１６、２２
の幅が、十分に広ければ、レーザ光線１６、２２は、依
然として図２ａに示される同じ点に第１、第２ＰＳＤ１
８、２４に達する。したがって、測定される距離ｄ1、
ｄ2は、反射表面１２への正しい距離Ｄtに相当する。Ｘ
軸周りの反射表面１２による傾斜量は、もし十分に大き
いならば、レーザ光線１６、２２にＰＳＤ１８、２４か
ら偏向させられることを引き起こすのに十分である。
ていない）の周りに、たとえば、Ｘ軸の周りに、傾斜さ
れているならば、レーザ光線１６、２２は、Ｘ軸に垂直
な方向に移し変えられる。もし、レーザ光線１６、２２
の幅が、十分に広ければ、レーザ光線１６、２２は、依
然として図２ａに示される同じ点に第１、第２ＰＳＤ１
８、２４に達する。したがって、測定される距離ｄ1、
ｄ2は、反射表面１２への正しい距離Ｄtに相当する。Ｘ
軸周りの反射表面１２による傾斜量は、もし十分に大き
いならば、レーザ光線１６、２２にＰＳＤ１８、２４か
ら偏向させられることを引き起こすのに十分である。
【００１７】もし、反射表面がＸ又はＺ軸以外の軸の周
りに傾斜されるならば、その傾斜は、Ｘ軸周りの傾斜要
素及びＺ軸方向周りの傾斜要素を含むであろう。この場
合、この傾斜要素は、上述されたように、個々に補正さ
れてもよい。
りに傾斜されるならば、その傾斜は、Ｘ軸周りの傾斜要
素及びＺ軸方向周りの傾斜要素を含むであろう。この場
合、この傾斜要素は、上述されたように、個々に補正さ
れてもよい。
【００１８】Ｙ軸周りの傾斜、すなわち反射表面の回転
は、典型的には、ＰＳＤ１８、２４上のレーザ光線１
６、２２の位置に影響しない。しかしながら、反射表面
１２の寸法は、たとえ反射表面１２がＹ軸周りに回転さ
れたとしてもレーザ光線１６、２２が反射表面１２に達
することを引き起こすのに十分である。
は、典型的には、ＰＳＤ１８、２４上のレーザ光線１
６、２２の位置に影響しない。しかしながら、反射表面
１２の寸法は、たとえ反射表面１２がＹ軸周りに回転さ
れたとしてもレーザ光線１６、２２が反射表面１２に達
することを引き起こすのに十分である。
【００１９】１つの実施例（図示されていない）におい
ては、角度θ1は、角度θ2とは異なっていてもよい。
この実施例では、反射表面１２の与えられる傾斜量は、
第１ＰＳＤ１８に沿うレーザ光線１６を第２ＰＳＤ２４
に沿うレーザ光線２２とは異なる大きさに置き換えるで
あろう。各々のレーザ光線１６、２２に対する置換量
は、角度θ1、θ2の作用である。それ故正しい距離Ｄt
は、距離ｄ1、ｄ2又はＤ1、Ｄ2に角度θ1、θ2の比に相
当する適切な因子を掛けることにより測定される。
ては、角度θ1は、角度θ2とは異なっていてもよい。
この実施例では、反射表面１２の与えられる傾斜量は、
第１ＰＳＤ１８に沿うレーザ光線１６を第２ＰＳＤ２４
に沿うレーザ光線２２とは異なる大きさに置き換えるで
あろう。各々のレーザ光線１６、２２に対する置換量
は、角度θ1、θ2の作用である。それ故正しい距離Ｄt
は、距離ｄ1、ｄ2又はＤ1、Ｄ2に角度θ1、θ2の比に相
当する適切な因子を掛けることにより測定される。
【００２０】図３ｂは、図３ａの装置の一部の上面図で
あり、ブロックダイヤグラムである。再び、典型的に
は、第２ＰＳＤ２４は、直線状のような他の形状も可能
であるけれども、第１ＰＳＤ１８に平行にそしてすぐ近
くに配置されている。
あり、ブロックダイヤグラムである。再び、典型的に
は、第２ＰＳＤ２４は、直線状のような他の形状も可能
であるけれども、第１ＰＳＤ１８に平行にそしてすぐ近
くに配置されている。
【００２１】図４ａは、発明の１実施例に従う別の傾斜
された表面１２への距離を測定する装置１０の側面図で
ある。装置１０は、上述したことと同様に作用し、その
説明は繰り返されない。反射表面１２が時計方向に傾斜
しているので、第１ＰＳＤ１８は、実際以下である距離
ｄ1を測定する。一方、第２ＰＳＤ２４は、実際より大
きい距離ｄ2を測定する。再び、上述したように、距離
ｄ1、ｄ2又は距離Ｄ1、Ｄ2を平均化することは、結果と
して反射表面１２の正しい距離Ｄtを得ることになる。
された表面１２への距離を測定する装置１０の側面図で
ある。装置１０は、上述したことと同様に作用し、その
説明は繰り返されない。反射表面１２が時計方向に傾斜
しているので、第１ＰＳＤ１８は、実際以下である距離
ｄ1を測定する。一方、第２ＰＳＤ２４は、実際より大
きい距離ｄ2を測定する。再び、上述したように、距離
ｄ1、ｄ2又は距離Ｄ1、Ｄ2を平均化することは、結果と
して反射表面１２の正しい距離Ｄtを得ることになる。
【００２２】上述したように、典型的には、ＰＳＤは、
測定された各寸法に対して２つの信号を出力する。この
信号は、ＰＳＤ上の光の位置を測定するために一緒に使
用される。この測定は、プロセッサ２６のような外部電
子回路により遂行されてもよい。又はＰＳＤ内部で一括
して行ってもよい。典型的には、プロセッサ２６は、第
１ＰＳＤ１８からの第１と第２の出力信号の作用として
距離ｄ1を測定する第１部分２８、第２ＰＳＤ２４から
の第３と第４の出力信号の作用として距離ｄ2を測定す
る第２部分３０、及び距離ｄ1とｄ2の作用としてＤを測
定する第３部分を含む。第３部分３２は、このとき、測
定された距離Ｄの作用として位置信号を送る。各部分２
８〜３２がプロセッサ２６内にあるように描かれている
けれども、第１、第２及び第３部分のいずれも他に配置
されてもよい。
測定された各寸法に対して２つの信号を出力する。この
信号は、ＰＳＤ上の光の位置を測定するために一緒に使
用される。この測定は、プロセッサ２６のような外部電
子回路により遂行されてもよい。又はＰＳＤ内部で一括
して行ってもよい。典型的には、プロセッサ２６は、第
１ＰＳＤ１８からの第１と第２の出力信号の作用として
距離ｄ1を測定する第１部分２８、第２ＰＳＤ２４から
の第３と第４の出力信号の作用として距離ｄ2を測定す
る第２部分３０、及び距離ｄ1とｄ2の作用としてＤを測
定する第３部分を含む。第３部分３２は、このとき、測
定された距離Ｄの作用として位置信号を送る。各部分２
８〜３２がプロセッサ２６内にあるように描かれている
けれども、第１、第２及び第３部分のいずれも他に配置
されてもよい。
【００２３】図４ｂは、図４ａの装置１０の上面図であ
り、ブロックダイアグラムである。再び、典型的には、
第２ＰＳＤ２４は、直線状のような他の形状も可能であ
るけれども、第１ＰＳＤ１８に平行でそのすぐ近くに配
置されている。
り、ブロックダイアグラムである。再び、典型的には、
第２ＰＳＤ２４は、直線状のような他の形状も可能であ
るけれども、第１ＰＳＤ１８に平行でそのすぐ近くに配
置されている。
【００２４】図５は、発明の１実施例に従う装置１０を
有するホイールローダのような作業機械１００の側面図
である。当業者に知られている製造機械のような静止し
ている作業機械を含む他の形式の作業機械が、また使用
されてもよい。作業機械１００は、フレーム１０１及び
フレーム１０１と連結されたジョイスティック１０２の
ような制御入力装置を含む。ジョイスティック１０２
は、オペレータ（図示されていない）により操縦され得
る。また、この操縦の作用として出力信号を送ることが
できる。典型的には、ジョイスティック１０２は、ステ
ィックの位置を指示した望ましい位置信号を送る。
有するホイールローダのような作業機械１００の側面図
である。当業者に知られている製造機械のような静止し
ている作業機械を含む他の形式の作業機械が、また使用
されてもよい。作業機械１００は、フレーム１０１及び
フレーム１０１と連結されたジョイスティック１０２の
ような制御入力装置を含む。ジョイスティック１０２
は、オペレータ（図示されていない）により操縦され得
る。また、この操縦の作用として出力信号を送ることが
できる。典型的には、ジョイスティック１０２は、ステ
ィックの位置を指示した望ましい位置信号を送る。
【００２５】制御器１０４は、典型的には、望ましい位
置信号を受け取り、望ましい位置信号の作用としてポン
プ命令信号を送るためにジョイスティック１０２と連結
している。制御器１０４は、また、典型的には、以下に
述べるように実際の位置信号を受け取る。制御器１０４
は、実際の位置信号を望ましい位置信号と比較し、実際
の位置信号を望ましい位置信号に適切に追跡させるよう
にポンプ命令信号を調整する。この追跡は、１：１の比
率であってもよいし、又は他の比率であってもよいし、
あるいは適切な関数であってもよい。
置信号を受け取り、望ましい位置信号の作用としてポン
プ命令信号を送るためにジョイスティック１０２と連結
している。制御器１０４は、また、典型的には、以下に
述べるように実際の位置信号を受け取る。制御器１０４
は、実際の位置信号を望ましい位置信号と比較し、実際
の位置信号を望ましい位置信号に適切に追跡させるよう
にポンプ命令信号を調整する。この追跡は、１：１の比
率であってもよいし、又は他の比率であってもよいし、
あるいは適切な関数であってもよい。
【００２６】ポンプ１０６が、ポンプ命令信号を受け取
るために、制御器１０４と連結されている。ポンプ１０
６は、ポンプ命令信号の作用として流体流れを生成す
る。流体流れの方向は、正又は負のどちらであるか及び
典型的にはいろいろな大きさを有する。貯液タンク又は
リザーバ（図示されていない）が、典型的には、適切な
流体流れを引き起こすべく必要な流体を供給し受け取る
ために、ポンプ１０６と連結されている。
るために、制御器１０４と連結されている。ポンプ１０
６は、ポンプ命令信号の作用として流体流れを生成す
る。流体流れの方向は、正又は負のどちらであるか及び
典型的にはいろいろな大きさを有する。貯液タンク又は
リザーバ（図示されていない）が、典型的には、適切な
流体流れを引き起こすべく必要な流体を供給し受け取る
ために、ポンプ１０６と連結されている。
【００２７】油圧シリンダ１０８あるいはより典型的に
は一対の油圧シリンダ１０８のようなアクチュエータ
は、フレーム１０１及び流体流れを受け取るためにポン
プ１０６と連結されている。油圧シリンダ１０８は、流
体流れの作用として油圧シリンダ内でシリンダロッド１
０９を引き出し、引き込む。
は一対の油圧シリンダ１０８のようなアクチュエータ
は、フレーム１０１及び流体流れを受け取るためにポン
プ１０６と連結されている。油圧シリンダ１０８は、流
体流れの作用として油圧シリンダ内でシリンダロッド１
０９を引き出し、引き込む。
【００２８】バケット１１０またはブレード（図示され
ていない）のような作業器具が、少なくとも１つの油圧
シリンダ１０８の１つのシリンダロッド１０９と連結さ
れている。ドリル、ヒッチ及び当業者に知られているい
ろいろな工具のような他の形式の作業器具が、また、使
用される。バケット１１０は、シリンダロッド１０９の
引き出しの作用として位置を変える。したがって、ジョ
イスティック１０２は、バケットの位置を制御する。シ
リンダロッド１０９の面１１１又は面の部分が反射し、
上述のように反射表面１２を構成する。面１１１は、反
射するために磨かれていてもよい。あるいは反射片（図
示されていない）がシリンダロッド１０９の面１１１に
挿入され取り付けられていてもよい。
ていない）のような作業器具が、少なくとも１つの油圧
シリンダ１０８の１つのシリンダロッド１０９と連結さ
れている。ドリル、ヒッチ及び当業者に知られているい
ろいろな工具のような他の形式の作業器具が、また、使
用される。バケット１１０は、シリンダロッド１０９の
引き出しの作用として位置を変える。したがって、ジョ
イスティック１０２は、バケットの位置を制御する。シ
リンダロッド１０９の面１１１又は面の部分が反射し、
上述のように反射表面１２を構成する。面１１１は、反
射するために磨かれていてもよい。あるいは反射片（図
示されていない）がシリンダロッド１０９の面１１１に
挿入され取り付けられていてもよい。
【００２９】反射面への距離を測定する装置１０は、少
なくとも油圧シリンダ１０８内の部分に配置されてい
る。装置１０は、上述したことと同様に作用する。装置
１０は、制御器１０４に実際の位置信号のような位置信
号を送る。
なくとも油圧シリンダ１０８内の部分に配置されてい
る。装置１０は、上述したことと同様に作用する。装置
１０は、制御器１０４に実際の位置信号のような位置信
号を送る。
【００３０】装置１０が光伝送に貢献する環境で使用さ
れるべきであることが、当業者にとって理解されるであ
ろう。油圧流体内であるようないろいろな環境が、ＰＳ
Ｄに達する光の強さを弱めるかもしれない。この弱化
は、次には、距離Ｄが測定されている反射表面１２の操
作範囲を制限するかもしれない。追加の装置１０が操作
範囲の損失を補償するために使用されてもよい。例え
ば、もし装置１０が操作している環境のために２４イン
チ又はそれ以下の距離を測定するために制限され、そし
て反射表面１２に対し４８インチ行程のものが使用され
るならば、第２装置（図示されていない）が、油圧シリ
ンダの第１装置１０とは反対側に配置されてもよい。し
たがって、各装置は、行程の１／２を測定する。
れるべきであることが、当業者にとって理解されるであ
ろう。油圧流体内であるようないろいろな環境が、ＰＳ
Ｄに達する光の強さを弱めるかもしれない。この弱化
は、次には、距離Ｄが測定されている反射表面１２の操
作範囲を制限するかもしれない。追加の装置１０が操作
範囲の損失を補償するために使用されてもよい。例え
ば、もし装置１０が操作している環境のために２４イン
チ又はそれ以下の距離を測定するために制限され、そし
て反射表面１２に対し４８インチ行程のものが使用され
るならば、第２装置（図示されていない）が、油圧シリ
ンダの第１装置１０とは反対側に配置されてもよい。し
たがって、各装置は、行程の１／２を測定する。
【００３１】１実施例において、ＰＳＤ１８、２４は、
距離Ｄが測定されるべきである表面に配置されている。
レーザ１４、２０は、反射表面からの反射なしに、光を
ＰＳＤ１８、２４上に直接送る。距離Ｄは、レーザ光線
１６、２２の角度及びレーザ光線がＰＳＤに達する点の
結果である。そして、当業者に知られた方法で計算され
る。
距離Ｄが測定されるべきである表面に配置されている。
レーザ１４、２０は、反射表面からの反射なしに、光を
ＰＳＤ１８、２４上に直接送る。距離Ｄは、レーザ光線
１６、２２の角度及びレーザ光線がＰＳＤに達する点の
結果である。そして、当業者に知られた方法で計算され
る。
【００３２】上述のことから、発明の特定の実施例が説
明のためにここでは記述されてきたけれども、いろいろ
な変更が発明の精神及び範囲から逸脱することなくなさ
れ得ることが理解されるであろう。したがって、発明
は、付随するクレームによる場合以外には制限されな
い。
明のためにここでは記述されてきたけれども、いろいろ
な変更が発明の精神及び範囲から逸脱することなくなさ
れ得ることが理解されるであろう。したがって、発明
は、付随するクレームによる場合以外には制限されな
い。
【図１】発明の１実施例に従う第１の距離を測定する装
置の一部の側面図である。
置の一部の側面図である。
【図２】発明の１実施例に従う垂直表面への距離を測定
する装置の一部を示し、（ａ）は、その側面図、（ｂ）
は、（ａ）の上面図である。
する装置の一部を示し、（ａ）は、その側面図、（ｂ）
は、（ａ）の上面図である。
【図３】発明の１実施例に従う傾斜面への距離を測定す
る装置の一部を示し、（ａ）は、その側面図、（ｂ）
は、（ａ）の上面図である。
る装置の一部を示し、（ａ）は、その側面図、（ｂ）
は、（ａ）の上面図である。
【図４】発明の１実施例に従う別の傾斜面への距離を測
定する装置の一部を示し、（ａ）は、その側面図、
（ｂ）は、（ａ）の上面図である。
定する装置の一部を示し、（ａ）は、その側面図、
（ｂ）は、（ａ）の上面図である。
【図５】発明の１実施例に従う作業機械の側面図であ
る。
る。
１０ 測定装置 １２ 反射表面 １４ レーザ １６ レーザ光線 １８ 光検出装置（位置感知検知器；ＰＳＤ） ２０ 第２レーザ ２２ 第２レーザ光線 ２４ 第２光検出器（第２ＰＳＤ） ２６ プロセッサ（処理装置） ２８ 第１部分 ３０ 第２部分 ３２ 第３部分 １００ 作業機械 １０１ フレーム １０２ ジョイスティック １０４ 制御器 １０６ ポンプ １０８ 油圧シリンダ １０９ シリンダロッド １１０ バケット １１１ シリンダロッドの面
Claims (13)
- 【請求項１】 反射表面が共通の軸に沿って第１と第２
の所定位置の間に配置されている時、反射表面への距離
を測定し、反射表面が共通の軸に対して直角な平面に関
して０度以外の角度である時、距離を測定する操作が可
能な装置であって、 少なくとも光の一部を反射する反射表面上に、第１の光
を送る操作が可能で、軸の第１の側に配置されている第
１の光源と、 反射表面から反射された第１の光を受け取り、第１領域
内で受け取られた第１の光の位置の作用として、第１と
第２の信号を送る操作が可能な第１領域を有する第１光
検知装置と、 少なくとも第２の光の一部を反射する反射表面上に、第
２の光を送る操作が可能で、軸の第２の側に配置されて
いる第２の光源と、 反射表面から反射された第２の光を受け取り、第２領域
内で受け取られた光の位置の作用として、第３と第４の
信号を送る操作が可能な第２領域を有する第２光検知装
置と、及び第１、第２、第３及び第４の信号をそれぞれ
受け取るために、第１及び第２光検知装置と連結され、
第１、第２、第３及び第４の信号の作用として、反射表
面への距離を示す位置信号を送る操作が可能な処理装置
と、 を備えることを特徴とする反射表面への距離を測定する
装置。 - 【請求項２】 第１及び第２の光源は、軸に関してお互
いから約１８０度離れて配置されていることを特徴とす
る請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 第１及び第２光検知装置は、位置感知光
検知装置を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 第１及び第２の光源は、レーザを含むこ
とを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 第１及び第２の光源は、平行にされた光
を送る操作が可能な光源を含むことを特徴とする請求項
１記載の装置。 - 【請求項６】 第１及び第２の光源は、光を反射表面の
第１部分上に送ることを特徴とする請求項１記載の装
置。 - 【請求項７】 第１及び第２の光源は、幅と長さを有す
る一直線の光を生成するために各々操作可能であること
を特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項８】 シリンダ内でその面の少なくとも一部に
反射部分を有するシリンダロッドの引き出しを測定し、
シリンダロッドの面が共通の軸に沿って第１及び第２の
所定位置の間に配置されている時、引き出しを測定する
操作が可能であり、シリンダロッドが共通の軸に対して
直角な平面に関して０度以外の角度である時、距離を測
定する操作が可能な装置であって、 第１レーザ光線をシリンダロッドの面であってレーザ光
線の少なくとも一部を反射する反射部分上に送る操作が
可能であり、軸の第１の側に配置されている第１レーザ
と、 シリンダロッドの面の反射部分から反射された第１レー
ザ光線を受け取り、第１領域内で受け取られた第１レー
ザ光線の位置の作用として第１と第２の信号を送る操作
が可能な第１領域を有する第１位置感知装置と、 第２レーザ光線をシリンダロッドの面であって第２レー
ザの少なくとも一部を反射する反射部分上に送る操作が
可能であり、軸の第２の側に配置されている第２レーザ
と、 シリンダロッドの面の反射部分から反射された第２レー
ザ光線を受け取り、第２領域内で受け取られたレーザ光
線の位置の作用として第３及び第４の信号を送る操作が
可能な第２領域を有する第２位置感知装置と、及び第１
と第２及び第３と第４信号をそれぞれ受け取るために第
１及び第２位置感知装置と連結され、第１、第２、第３
及び第４信号の作用としてシリンダ内のシリンダロッド
の引き出しを示す位置信号を送る操作が可能な処理装置
と、 を備えることを特徴とするシリンダ内でシリンダロッド
の引き出しを測定する装置。 - 【請求項９】 フレームと、 フレームと連結され、入力の作用として望ましい位置信
号を送る操作が可能な制御入力装置と、 実際の位置信号を受け取る操作が可能であり、望ましい
位置信号を受け取るために制御入力装置と連結され、望
ましい位置信号と実際の位置信号の作用としてポンプ命
令信号を送る操作が可能な制御器と、 ポンプ命令信号を受け取るために制御器に連結され、ポ
ンプ命令信号の作用として流体流れを生成する操作が可
能な油圧ポンプと、 シリンダロッドを有し、流体流れを受け入れるために油
圧ポンプと連結され、流体流れの作用としてシリンダロ
ッドを引き出し、引き込む操作が可能な油圧シリンダ
と、 フレーム及び油圧シリンダと連結され、シリンダロッド
の引き出しの作用として第１位置から第２位置へ動かす
操作が可能な作業工具と、及びシリンダ内でその面の少
なくとも一部に反射部分を有するシリンダロッドの引き
出しを測定し、シリンダロッドの面が共通の軸に沿って
第１及び第２の所定位置の間に配置される時、引き出し
を測定する操作が可能であり、シリンダロッドが共通の
軸に対して直角な平面に関して０度以外の角度である
時、距離を測定する操作が可能な装置と、 を備える作業機械であって、前記シリンダ内でシリンダ
ロッドの引き出しを測定する装置は、 第１の光を光の少なくとも一部を反射する反射部分上に
送る操作が可能であり、軸の第１の側に配置されている
第１の光源と、 反射部分から反射された第１の光を受け取り、第１領域
内で受け取られた第１の光の位置の作用として第１及び
第２の信号を送る操作が可能な第１領域を有する第１光
検知装置と、 第２の光を第２の光の少なくとも一部を反射する反射部
分上に送る操作が可能であり、軸の第２の側に配置され
ている第２の光源と、 反射部分から反射された第２の光を受け取り、第２領域
内で受け取られた光の作用として第３及び第４の信号を
送る操作が可能な第２領域を有する第２光検知装置と、
及び第１と第２及び第３と第４の信号をそれぞれ受け取
るために第１及び第２光検知装置と連結され、第１、第
２、第３及び第４の信号作用として反射表面への距離を
示す実際の位置信号を送る操作が可能であり、制御器へ
実際の位置信号を送る操作が可能な処理装置と、 を備えることを特徴とする作業機械。 - 【請求項１０】 反射表面が共通の軸に沿って第１及び
第２所定位置の間に配置された時、反射表面への距離を
測定し、共通の軸に直角な平面に関して反射表面が０度
以外の角度であるとき、距離を測定する操作が可能な方
法であって、 軸の第１の側にある第１の点から反射表面上に第１の角
度で第１の光を送り、 反射表面から第１の光を反射し、 反射された第１の光を受け取り、 受け取られた第１の光の位置を測定し、 軸の第２の側にある第２の点から反射表面上に第２の角
度で第２の光を送り、 反射表面から第２の光を反射し、 反射された第２の光を受け取り、 受け取られた第２の光の位置を測定し、 受け取られた第１と第２の反射光の位置、第１と第２の
点の間の距離、及び第１と第２の角度の作用として反射
表面からの距離を測定することを特徴とする反射表面へ
の距離を測定する方法。 - 【請求項１１】 第１の点は、第２の点から共通の軸の
周りに約１８０度離れた位置に配置されていることを特
徴とする請求項１０記載の方法。 - 【請求項１２】 光は、レーザ光線を含むことを特徴と
する請求項１０記載の方法。 - 【請求項１３】 光は平行な光を含むことを特徴とする
請求項１０記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/370711 | 1999-08-09 | ||
| US09/370,711 US6473189B1 (en) | 1999-08-09 | 1999-08-09 | Apparatus and method for determining a distance to a reflective surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001074413A true JP2001074413A (ja) | 2001-03-23 |
| JP2001074413A5 JP2001074413A5 (ja) | 2007-09-27 |
Family
ID=23460848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000241833A Pending JP2001074413A (ja) | 1999-08-09 | 2000-08-09 | 反射表面への距離を測定する装置及び方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6473189B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001074413A (ja) |
| DE (1) | DE10038678A1 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7609249B2 (en) * | 2005-04-21 | 2009-10-27 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Position determination utilizing a cordless device |
| US20070109527A1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-05-17 | Wenstrand John S | System and method for generating position information |
| US20090279107A1 (en) * | 2008-05-09 | 2009-11-12 | Analog Devices, Inc. | Optical distance measurement by triangulation of an active transponder |
| US9285459B2 (en) * | 2008-05-09 | 2016-03-15 | Analog Devices, Inc. | Method of locating an object in 3D |
| US9746544B2 (en) * | 2008-12-03 | 2017-08-29 | Analog Devices, Inc. | Position measurement systems using position sensitive detectors |
| WO2010138385A1 (en) * | 2009-05-27 | 2010-12-02 | Analog Devices, Inc. | Multiuse optical sensor |
| FI124603B (fi) * | 2011-09-09 | 2014-10-31 | Sparklike Ab Oy | Menetelmä ja laite etäisyyden mittaamiseksi heijastavasta pinnasta |
| US9702690B2 (en) | 2011-12-19 | 2017-07-11 | Analog Devices, Inc. | Lens-less optical position measuring sensor |
| US9624765B2 (en) * | 2013-08-21 | 2017-04-18 | Spirit Global Energy Solutions, Inc. | Laser position finding device used for control and diagnostics of a rod pumped well |
| DE102014105154A1 (de) * | 2014-04-11 | 2015-10-15 | Mhwirth Gmbh | Verfahren zur Positions- und/oder Bewegungserfassung eines Kolbens in einem Zylinder sowie Zylinderanordnung |
| DE102017210166A1 (de) * | 2017-06-19 | 2018-12-20 | eumetron GmbH | System und Verfahren zur Positionierungsmessung |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4110611A (en) | 1975-12-17 | 1978-08-29 | Candid Logic, Inc. | Optical position transducer |
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