JP2002188902A - 形状認識センサ及び形状認識方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は測定対象物の３次元形状の測定が可
能となる形状認識センサ及び形状認識方法を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 本発明の形状認識センサは、柔軟かつ伸
縮可能な絶縁性のあるフィルム状又はそれに類する形状
の表面又は内部に、マトリックス状等の規則性のある配
列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向
位置に配して構成する電極部と、各電極部材の電極に所
定値の電気信号を出力する電気的出力する電気的出力手
段と、各電極部材の電極間に生じる電気信号を電気的に
計測する電気的計測手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は形状認識センサ及び
形状認識方法に関し、詳細には接触式の形状計測に用い
られるセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来においては部品などの形状の認識に
関しては、接触式のゲージすなわちリニアゲージやレー
ザー測長器などの一次元方向の直線距離の測定器を、測
定対象に対して走査するなどして形状認識を行ってい
た。また最近では画像処理技術の発展と画像処理装置の
普及によりＣＣＤカメラを用いた画像処理による形状認
識がある。すなわち測定対象物をＣＣＤカメラなどによ
り画像を取り込み、その取り込んだ画像情報を画像処理
装置などを用いて演算を行うもので、現在の形状認識技
術については、応用例がもっとも豊富な方法とも言え
て、形状認識技術の主流になりつつある。ただ、ＣＣＤ
カメラによる画像処理手段は２次元方向の形状認識を容
易に行う手段である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リニア
ゲージやレーザー測長器は元よりＣＣＤカメラによる画
像処理においても測定対象物体の３次元的な形状認識は
極めて困難である。例えばレーザー測長器で３次元的な
形状認識を行うには測定対象物に沿って２次元的な走査
を行う装置が必要になってくる。その方法は様々である
がいずれにしても余分な機構を必要とする。もちろんコ
ストの面に関しても問題は多々存在する。また、ＣＣＤ
カメラによる画像処理においても測定対象物への照明の
工夫や複数台のＣＣＤカメラの使用など、この方法にお
いても３次元的な形状認識は困難である。

【０００４】本発明はこれらの問題点を解決するための
ものであり、上述の困難が発生することなく測定対象物
の３次元形状の測定が可能となる形状認識センサ及び形
状認識方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、本発明の形状認識センサは、柔軟かつ伸縮可能な
絶縁性のあるフィルム状又はそれに類する形状の表面又
は内部に、マトリックス状等の規則性のある配列で電極
を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配
して構成する電極部と、各電極部材の電極に所定値の電
気信号を出力する電気的出力する電気的出力手段と、各
電極部材の電極間に生じる電気信号を電気的に計測する
電気的計測手段とを設けた。そして、電気的出力手段か
ら所定値の電気信号が供給された各電極部材の電極間に
生じた電気信号の変化を電気的計測手段によって計測
し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接し
た測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得る。よ
って、３次元形状の情報を電気信号で取り出すことが可
能になり、その電気信号を元に３次元形状認識も容易に
なる。

【０００６】また、電極部は対向させた電極部材を少な
くとも２枚用いて貼り合せて袋状の形状にして構成した
ことにより、従来、対向位置に配したマトリックス状電
極フィルム間での外乱の影響により測定誤差や測定の不
安定などが生じていたが、対向させたマトリックス状電
極フィルムの接合を行い、マトリックス状電極フィルム
を袋形状にすることにより外乱の影響除去した安定した
計測が可能となる。

【０００７】更に、袋状の形状で構成した電極部の袋内
部に気体、液体、粉体又は流動体等の物質を入れること
により、電極部の接触部分にコンプライアンス性を持た
すことが可能になり柔軟な接触を可能にする。

【０００８】また、袋状の形状で構成した電極部の袋内
部に、抵抗率が明らかな物質を入れることにより、電極
間抵抗から電極間距離が線形な値として演算できる。

【０００９】更に、袋状の形状で構成した電極部の袋内
部に、誘電率が明らかな物質を入れることにより、電極
間容量から電極間距離が線形な値として演算できる。

【００１０】また、測定対象物の材質等の種類に応じて
袋状の形状で構成した電極部の袋内部に入れる物質の入
れ換えを制御する物質入れ換え制御手段を設けたことに
より、あるいは測定対象物の材質等の種類に応じて袋状
の形状で構成した電極部の袋内部に入れる物質の量を制
御する物質量制御手段を設けたことにより、測定対象物
に適応したコンプライアンス性を持った、電極部材と測
定対象物とが接触する接触部を構成できる。

【００１１】更に、袋状の形状で構成した電極部の袋内
部の圧力を検出する内圧検出手段を備えたことにより、
接触圧力を測定して様々な圧力測定範囲を設定できる。

【００１２】また、袋状の形状で構成した電極部の袋内
部に入れる物質の粘度と内圧検出手段によって検出され
た検出値との相関を取り、電極部のマトリックス状等の
規則性のある配列の電極間の距離から、袋状の形状で構
成した電極部の袋内部の内圧値を求めることにより、セ
ンサ内部の物質の粘度が既知なら簡単な構成によりセン
サ内部の圧力を求めることができる。

【００１３】また、電気的計測手段により計測された各
電極部材の電極間に生じた電気信号の変化と内圧検出手
段によって検出した内圧検出値に基づいて測定対象物の
３次元データとして演算する演算手段を設けたことによ
り、電極部材と測定対象物の接触部分の電極間距離を計
測できる。

【００１４】更に、演算手段により演算された測定対象
物の３次元データを時間的変化として演算する時間的変
化演算手段を設けたことにより、接触部分の電極間距離
の時間的変化を計測できるのでセンサ自身の移動とセン
サが計測した値の差より計測対象の形状変化量の計測を
行うことできる。

【００１５】また、別の発明としての形状認識方法によ
れば、柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状又は
それに類する形状の表面又は内部に、マトリックス状等
の規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくと
も２枚用いて対向位置に配し、所定値の電気信号を供給
した各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を計測
し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接し
た測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得ること
に特徴がある。よって、３次元形状の情報を電気信号で
取り出すことが可能になり、その電気信号を元に３次元
形状認識も容易になる。

【００１６】更に、対向させた電極部材を少なくとも２
枚用いて貼り合せて袋状の形状にして構成したことによ
り、対向させたマトリックス状電極フィルムの接合を行
い、マトリックス状電極フィルムを袋形状にすることに
より外乱の影響除去した安定した計測が可能となる。

【００１７】また、対向させた前記電極部材を少なくと
も２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、気体、液
体、粉体又は流動体等の物質を入れることにより、電極
部の接触部分にコンプライアンス性を持たすことが可能
になり柔軟な接触を可能にする。

【００１８】更に、対向させた電極部材を少なくとも２
枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、抵抗率が明ら
かな物質を入れることにより、電極間抵抗から電極間距
離が線形な値として演算できる。

【００１９】また、対向させた電極部材を少なくとも２
枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、誘電率が明ら
かな物質を入れることにより、電極間容量から電極間距
離が線形な値として演算できる。

【００２０】更に、測定対象物の材質等の種類に応じ
て、対向させた電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合
せて構成した袋の内部に入れる物質の入れ換えを制御す
ることにより、あるいは対向させた前記電極部材を少な
くとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に入れる
物質の量を制御することにより、測定対象物に適応した
コンプライアンス性を持った、電極部材と測定対象物と
が接触する接触部を構成できる。

【００２１】また、対向させた電極部材を少なくとも２
枚用いて貼り合せて構成した袋の内部の圧力を検出する
ことにより、接触圧力を測定して様々な圧力測定範囲を
設定できる。

【００２２】また、対向させた電極部材を少なくとも２
枚用いて貼り合せて構成した袋内部に入れる物質の粘度
と検出された内圧検出値との相関を取り、電極部のマト
リックス状等の規則性のある配列の電極間の距離から、
袋状の形状で構成した電極部の袋内部の内圧値を求める
ことにより、センサ内部の物質の粘度が既知なら簡単な
構成によりセンサ内部の圧力を求めることができる。

【００２３】また、計測された各電極部材の電極間に生
じた電気信号の変化と検出した内圧検出値に基づいて測
定対象物の３次元データとして演算する演算手段を設け
たことにより、電極部材と測定対象物の接触部分の電極
間距離を計測できる。

【００２４】更に、各電極部材の電極間に生じた電気信
号の変化に基づいて測定対象物の３次元データとして演
算することにより、電極部材と測定対象物の接触部分の
電極間距離を計測できる。

【００２５】また、演算された測定対象物の３次元デー
タを時間的変化として演算することにより、接触部分の
電極間距離の時間的変化を計測できるのでセンサ自身の
移動とセンサが計測した値の差より計測対象の形状変化
量の計測を行うことできる。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の形状認識センサは、柔軟
かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状又はそれに類す
る形状の表面又は内部に、マトリックス状等の規則性の
ある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用い
て対向位置に配して構成する電極部と、各電極部材の電
極に所定値の電気信号を出力する電気的出力する電気的
出力手段と、各電極部材の電極間に生じる電気信号を電
気的に計測する電気的計測手段とを有する。

【００２７】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例に係る形状認識
センサの概略構成を示す斜視図である。同図において、
本実施例の形状認識センサ１は、マトリックス状電極フ
ィルム１１とマトリックス状電極フィルム１２を図のよ
うな対向位置に配置して構成されている。マトリックス
状電極フィルム１１上に実装されている電極接続端子１
３を通して、接続ケーブル１４が電気的出力手段及び電
気的計測手段を有する形状認識センサコントローラ１５
に接続されている。同様に、マトリックス状電極フィル
ム１２上に実装されている電極接続端子１６を通して、
接続ケーブル１７が形状認識センサコントローラ１５に
接続されている。形状認識センサコントローラ１５はマ
トリックス状電極フィルム１１，１２間に電位差を生じ
させて、マトリックス状電極毎の電位差を計測するもの
である。このような構成を有する形状認識センサ１にお
いて、図２に示すようにマトリックス状電極フィルム１
１に測定対象物１８が接触したとき、マトリックス状電
極フィルム１１の形状が測定対象物１８に沿って変化す
る。マトリックス状電極フィルム１１が接触した計測対
象物１８に対して変形し、マトリックス状電極フィルム
１１，１２との間の電極間距離１９が図２に示すように
変化する。そして、形状認識線センサコントローラ１５
が各マトリクス状電極フィルム１１，１２の間に対応し
て２次元状の電位差計測結果を出力する。

【００２８】図３は本発明の第２の実施例に係る形状認
識センサの概略構成を示す斜視図である。本実施例の形
状認識センサ２は２枚のマトリックス状電極フィルムの
少なくとも一辺を除く周囲又は全ての周囲を貼り合わせ
た形状認識センサである。貼り合わせ部２０により２枚
のマトリックス状電極フィルムを貼り合わせることによ
りセンサ内部に物質を入れることが可能な袋状の形状に
なっている。なお、電極接続端子２１は図示していない
接続ケーブルを介して形状認識センサコントローラに接
続されている。実際には、図４に示すような注入部２２
と排出部２３を備えることにより、気体や液体、紛体、
流動体などの物質を袋内部に入れることができる。その
内部の物質には抵抗率が明らかな物質を注入した場合、
測定対象物の接触により形状認識センサのマトリックス
状電極フィルムの形状が変化し、電極間ギャップが変化
することにより電極間抵抗も変化するので、形状認識セ
ンサコントローラにより電位差も変化する。抵抗値の変
化はギャップに比例して起こり、ギャップが短ければ抵
抗値も小さくなる。また、誘電率が明らかな物質を注入
した場合、上記と同様に測定対象物の接触により電極間
ギャップが変化することにより電極間容量も変化する。
容量値の変化はギャップに反比例して起こり、ギャップ
が短くなれば容量値は大きくなる。

【００２９】このように、本実施例の形状認識センサ２
の袋状内部に入れる物質を入れ換えることにより、コン
プライアンス性の異なった形状認識センサを構成するこ
とができる。例えば、測定対象物が柔らかいもので、よ
りコンプライアンス性の高い微妙な測定が必要なときは
気体をセンサ袋状内部に入れることにより可能になり、
逆に硬い物質を測定したい場合でかつ接触部に大きな圧
力がかかる場合などは紛体や流動体を入れて接触する部
分のコンプライアンス性を低めて、接触時の衝撃力をよ
り弱めることも可能になる。たとえ形状認識センサの測
定対象物が変わったとしてもセンサ袋状内部に入れる物
質を入れ換える制御することにより、様々な物質の測定
が可能となる。

【００３０】また、図５に示すように、センサ袋状内部
の物質を入れ換えるセンサ内部物質入れ換え装置２４を
備えることにより、上記のセンサ袋状内部の物質入れ換
えの制御が可能になる。このようにセンサ内部物質入れ
換え装置２４を備えてセンサ内部の物質の入れ換えを制
御を行う方法について以下に図６に示す動作フローに従
って説明する。先ず、様々な測定対象物に対して材質情
報や形状情報を予め登録してあるデータベースを構築し
ておく。そして、オペレータは測定対象物の属性や型番
などの種別データを上位装置に入力する（ステップＳ１
０１）。入力された測定対象物の種別データに基づいて
データベースから測定対象物に適切な内部物質データを
取得する（ステップＳ１０２）。取得した内部物質と既
にセンサ内部に残存する内部物質とが整合しているか否
かを判定し、整合していればそのまま残存する内部物質
で形状認識を行う（ステップＳ１０３；ＹＥＳ、ステッ
プＳ１０５，Ｓ１０４）。一方、整合していなければ、
図５のセンサ内部物質入れ換え装置２４によって適切な
内部物質に入れ換え、入れ換えた内部物質データを上位
装置内の記憶部に記録しておき、入れ換えた内部物質で
形状認識を行う（ステップＳ１０３；ＮＯ、ステップＳ
１０５，Ｓ１０６）。このように、データベースからの
測定対象物の種別データを元にセンサ内部の物質の入れ
換えを制御し、センサ内部の物質を測定対象物に適した
物質に入れ換えることができる。例えば、測定対象物が
柔らかい材質である場合粘度が低く微妙な変化量に対応
できる物質に入れ換え、あるいは硬い材質の測定対象物
には粘度が高い物質を多くの量注入して高い圧力まで耐
えられるセンサとすることが可能となる。組立や分解な
どを行う自動化ラインのロボットハンドに本発明の形状
認識センサを採用した場合、多品質の部品に対しての形
状認識を同一センサで測定することができる。

【００３１】ここで、従来は図７に示すようにセンサへ
の注入部又は排出部の弁等に圧力計２５を取り付けて当
該圧力計２５によって直接内部圧力を測定していた。こ
れに対して、本発明の図８に示す形状認識センサ２は、
上述のセンサ内部入れ換え装置２４とセンサを接続する
部分にセンサ内部物質の圧力を検出するセンサ内部物質
圧力検出センサ２６を取り付けたものである。このセン
サ内部物質圧力検出センサ２６はセンサ接続ケーブル２
７によって圧力測定装置２８に接続されており、センサ
袋状内部物質の圧力を測定することにより、測定対象物
のセンサへの接触によりセンサ袋状内部の圧力が変化
し、その変化量を測定するものである。詳細には、セン
サ内部の物質の粘度とセンサ出力との相関を取り、セン
サ出力値、即ち電極フィルム間の距離から演算するもの
である。センサ内部の物質の粘度をＳｎ［ｃｐｓ］とし
たとき、電極間の距離ｄ［ｍｍ］と圧力Ｐ［Ｐａ］には
以下の関係がある。

【００３２】Ｐ＝ａ／（ｄ・Ｓｎ） ただし、ａは定数［Ｐａ／（ｍｍ・ｃｐｓ）］、ｄ＞
０、Ｓｎ＞０。

【００３３】このように、圧力は物質粘度と距離に反比
例している。よって、セン内部の物質の粘度が既知なら
ば、形状認識測定と同時にセンサ内部の圧力を計測でき
るので、形状認識測定データから接触部分の面積が求ま
り、測定対象物への接触力を測定することも可能にな
る。また、センサ袋状内部の物質により圧力測定範囲を
選択することができるので、一つのセンサで様々な圧力
測定範囲を持つことが可能となる。

【００３４】また、図９に示す形状認識センサ２は電気
的計測手段により測定された電気信号を演算する測定電
気信号演算装置３１を接続したものである。この測定電
気信号演算装置３１はマトリックス状電極毎の測定値を
３次元データとして演算できるものである。つまり、電
極位置とそれぞれの位置での測定値からマトリックス状
電極フィルムの形状変化を３次元データとして演算し
て、測定対象物の接触部分の形状を演算するものであ
る。例えば、本実施例における形状認識センサの電極が
１００×１００個配列されていたとすると、１００×１
００行列の値でセンサ出力は検出される。１００×１０
０行列の各成分の値は形状認識センサの電極間抵抗値又
は電極間容量値により求まる。その各成分の値が接触し
ているワークの形状を表すデータである。例えば図１０
に示すような形状の測定対象面３２を測定する際に、接
触式形状センサの非接触状態の基準抵抗値を１００と
し、その時形状の出っ張り１ｍｍに対して抵抗値が１０
だけ下がるとする。図１１に図１０の形状を測定したと
きのセンサ出力イメージを図示する。図１１の空白部分
では基準抵抗値である１００が出力される。測定対象面
の外形（３０ｍｍ×１６ｍｍ）の範囲３５でセンサ出力
がなされる。この部分の抵抗値が９５と測定されると外
形部分の接触深さが０．５ｍｍと定義できる。その場合
に６ｍｍ×７ｍｍ×２．５ｍｍの形状の出っ張り部分が
図１１の部分３３のように出力として現れて抵抗値とし
ては２．５ｍｍ＋０．５ｍｍ＝３ｍｍなので抵抗値７０
と出力される。また、４ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの形状
部分は図１１の部分３４のように出力として現れて抵抗
値としては１．５ｍｍなので抵抗値８５と出力される。
即ち、センサ出力の抵抗値変化が形状データであり、深
さデータであるので３次元データとして演算しているこ
とになる。

【００３５】また、このような演算データを連続的に行
うことにより測定対象物の接触時の時間的変化を演算で
きる接触形状時間的変化演算装置３６を接続した構成が
図１２に示すものである。この接触形状時間的変化演算
装置３６は上述した測定対象物の接触形状の演算を連続
的に行い、接触時の時間的変化量を計測できるものであ
る。よって、接触時の時間的変化を演算できることによ
り、接触部分の接触量を制御することが可能になり、接
触部分が限定される測定対象物においても接触部分を制
御した形状測定が可能となる。

【００３６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変
形や置換可能であることは言うまでもない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の形状認識
センサは、柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状
又はそれに類する形状の表面又は内部に、マトリックス
状等の規則性のある配列で電極を配した電極部材を少な
くとも２枚用いて対向位置に配して構成する電極部と、
各電極部材の電極に所定値の電気信号を出力する電気的
出力する電気的出力手段と、各電極部材の電極間に生じ
る電気信号を電気的に計測する電気的計測手段とを設け
た。そして、電気的出力手段から所定値の電気信号が供
給された各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を
電気的計測手段によって計測し、計測した電気信号の変
化に基づいて電極部材に接した測定対象物の形状を認識
する形状認識情報を得る。よって、３次元形状の情報を
電気信号で取り出すことが可能になり、その電気信号を
元に３次元形状認識も容易になる。

【００３８】また、電極部は対向させた電極部材を少な
くとも２枚用いて貼り合せて袋状の形状にして構成した
ことにより、従来、対向位置に配したマトリックス状電
極フィルム間での外乱の影響により測定誤差や測定の不
安定などが生じていたが、対向させたマトリックス状電
極フィルムの接合を行い、マトリックス状電極フィルム
を袋形状にすることにより外乱の影響除去した安定した
計測が可能となる。

【００３９】更に、袋状の形状で構成した電極部の袋内
部に気体、液体、粉体又は流動体等の物質を入れること
により、電極部の接触部分にコンプライアンス性を持た
すことが可能になり柔軟な接触を可能にする。

【００４０】また、袋状の形状で構成した電極部の袋内
部に、抵抗率が明らかな物質を入れることにより、電極
間抵抗から電極間距離が線形な値として演算できる。

【００４１】更に、袋状の形状で構成した電極部の袋内
部に、誘電率が明らかな物質を入れることにより、電極
間容量から電極間距離が線形な値として演算できる。

【００４２】また、測定対象物の材質等の種類に応じて
袋状の形状で構成した電極部の袋内部に入れる物質の入
れ換えを制御する物質入れ換え制御手段を設けたことに
より、あるいは測定対象物の材質等の種類に応じて袋状
の形状で構成した電極部の袋内部に入れる物質の量を制
御する物質量制御手段を設けたことにより、測定対象物
に適応したコンプライアンス性を持った、電極部材と測
定対象物とが接触する接触部を構成できる。

【００４３】更に、袋状の形状で構成した電極部の袋内
部の圧力を検出する内圧検出手段を備えたことにより、
接触圧力を測定して様々な圧力測定範囲を設定できる。

【００４４】また、袋状の形状で構成した電極部の袋内
部に入れる物質の粘度と内圧検出手段によって検出され
た検出値との相関を取り、電極部のマトリックス状等の
規則性のある配列の電極間の距離から、袋状の形状で構
成した電極部の袋内部の内圧値を求めることにより、セ
ンサ内部の物質の粘度が既知なら簡単な構成によりセン
サ内部の圧力を求めることができる。

【００４５】また、電気的計測手段により計測された各
電極部材の電極間に生じた電気信号の変化と内圧検出手
段によって検出した内圧検出値に基づいて測定対象物の
３次元データとして演算する演算手段を設けたことによ
り、電極部材と測定対象物の接触部分の電極間距離を計
測できる。

【００４６】更に、演算手段により演算された測定対象
物の３次元データを時間的変化として演算する時間的変
化演算手段を設けたことにより、接触部分の電極間距離
の時間的変化を計測できるのでセンサ自身の移動とセン
サが計測した値の差より計測対象の形状変化量の計測を
行うことできる。

【００４７】また、別の発明としての形状認識方法によ
れば、柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状又は
それに類する形状の表面又は内部に、マトリックス状等
の規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくと
も２枚用いて対向位置に配し、所定値の電気信号を供給
した各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を計測
し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接し
た測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得ること
に特徴がある。よって、３次元形状の情報を電気信号で
取り出すことが可能になり、その電気信号を元に３次元
形状認識も容易になる。

【００４８】更に、対向させた電極部材を少なくとも２
枚用いて貼り合せて袋状の形状にして構成したことによ
り、対向させたマトリックス状電極フィルムの接合を行
い、マトリックス状電極フィルムを袋形状にすることに
より外乱の影響除去した安定した計測が可能となる。

【００４９】また、対向させた前記電極部材を少なくと
も２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、気体、液
体、粉体又は流動体等の物質を入れることにより、電極
部の接触部分にコンプライアンス性を持たすことが可能
になり柔軟な接触を可能にする。

【００５０】更に、対向させた電極部材を少なくとも２
枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、抵抗率が明ら
かな物質を入れることにより、電極間抵抗から電極間距
離が線形な値として演算できる。

【００５１】また、対向させた電極部材を少なくとも２
枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、誘電率が明ら
かな物質を入れることにより、電極間容量から電極間距
離が線形な値として演算できる。

【００５２】更に、測定対象物の材質等の種類に応じ
て、対向させた電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合
せて構成した袋の内部に入れる物質の入れ換えを制御す
ることにより、あるいは対向させた前記電極部材を少な
くとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に入れる
物質の量を制御することにより、測定対象物に適応した
コンプライアンス性を持った、電極部材と測定対象物と
が接触する接触部を構成できる。

【００５３】また、対向させた電極部材を少なくとも２
枚用いて貼り合せて構成した袋の内部の圧力を検出する
ことにより、接触圧力を測定して様々な圧力測定範囲を
設定できる。

【００５４】また、対向させた電極部材を少なくとも２
枚用いて貼り合せて構成した袋内部に入れる物質の粘度
と検出された内圧検出値との相関を取り、電極部のマト
リックス状等の規則性のある配列の電極間の距離から、
袋状の形状で構成した電極部の袋内部の内圧値を求める
ことにより、センサ内部の物質の粘度が既知なら簡単な
構成によりセンサ内部の圧力を求めることができる。

【００５５】また、計測された各電極部材の電極間に生
じた電気信号の変化と検出した内圧検出値に基づいて測
定対象物の３次元データとして演算する演算手段を設け
たことにより、電極部材と測定対象物の接触部分の電極
間距離を計測できる。

【００５６】更に、各電極部材の電極間に生じた電気信
号の変化に基づいて測定対象物の３次元データとして演
算することにより、電極部材と測定対象物の接触部分の
電極間距離を計測できる。

【００５７】また、演算された測定対象物の３次元デー
タを時間的変化として演算することにより、接触部分の
電極間距離の時間的変化を計測できるのでセンサ自身の
移動とセンサが計測した値の差より計測対象の形状変化
量の計測を行うことできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る形状認識センサの
概略構成を示す斜視図である。

【図２】第１の実施例の形状認識センサに測定対象物を
接触させたときの様子を示す概略断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係る形状認識センサの
概略構成を示す斜視図である。

【図４】袋状内部への注入・排出口を備えた形状認識セ
ンサの構成を示す概略斜視図である。

【図５】センサ内部物質入れ換え装置を備えた形状認識
センサの構成を示す概略斜視図である。

【図６】センサ内部物質入れ換え制御の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図７】従来のセンサ内部の圧力測定の構成を示す概略
斜視図である。

【図８】圧力測定装置を備えた形状認識センサの構成を
示す概略斜視図である。

【図９】測定電気信号演算装置を備えた形状認識センサ
の構成を示す概略斜視図である。

【図１０】測定対象物を袋状形状の形状認識センサに入
れた様子を示す図である。

【図１１】形状認識センサの出力イメージを示す図であ
る。

【図１２】接触形状時間的変化演算装置を備えた形状認
識センサの構成を示す概略斜視図である。

【符号の説明】

１，２；形状認識センサ、１１，１２；マトリックス状
電極フィルム、１３，１６，２１；電極接続端子、１
４，１７，２９；接続ケーブル、１５；形状認識センサ
コントローラ、１８；測定対象物、１９；電極間距離、
２０；貼り合わせ部、２２；注入部、２３；排出部、２
４；センサ内部物質入れ換え装置、２５；圧力計、２
６；センサ内部物質圧力検出センサ、２７；センサ接続
ケーブル、２８；圧力測定装置、３１；測定電気信号演
算装置、３６；接触形状時間的変化演算装置。

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィル
   ム状又はそれに類する形状の表面又は内部に、マトリッ
   クス状等の規則性のある配列で電極を配した電極部材を
   少なくとも２枚用いて対向位置に配して構成する電極部
   と、各電極部材の電極に所定値の電気信号を出力する電
   気的出力手段と、各電極部材の電極間に生じる電気信号
   を電気的に計測する電気的計測手段とを設け、前記電気
   的出力手段から所定値の電気信号が供給された各電極部
   材の電極間に生じた電気信号の変化を前記電気的計測手
   段によって計測し、計測した電気信号の変化に基づいて
   電極部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識
   情報を得ることを特徴とする形状認識センサ。
2. 【請求項２】 前記電極部は、対向させた電極部材を少
   なくとも２枚用いて貼り合せて袋状の形状にして構成し
   た請求項１記載の形状認識センサ。
3. 【請求項３】 袋状の形状で構成した前記電極部の袋内
   部に、気体、液体、粉体又は流動体等の物質を入れる請
   求項２記載の形状認識センサ。
4. 【請求項４】 袋状の形状で構成した前記電極部の袋内
   部に、抵抗率が明らかな物質を入れる請求項３記載の形
   状認識センサ。
5. 【請求項５】 袋状の形状で構成した前記電極部の袋内
   部に、誘電率が明らかな物質を入れる請求項３記載の形
   状認識センサ。
6. 【請求項６】 測定対象物の材質等の種類に応じて、袋
   状の形状で構成した前記電極部の袋内部に入れる物質の
   入れ換えを制御する物質入れ換え制御手段を設けた請求
   項２〜５のいずれかに記載の形状認識センサ。
7. 【請求項７】 測定対象物の材質等の種類に応じて、袋
   状の形状で構成した前記電極部の袋内部に入れる物質の
   量を制御する物質量制御手段を設けた請求項２〜６のい
   ずれかに記載の形状認識センサ。
8. 【請求項８】 袋状の形状で構成した前記電極部の袋内
   部の圧力を検出する内圧検出手段を備えた請求項１〜７
   のいずれかに記載の形状認識センサ。
9. 【請求項９】 袋状の形状で構成した前記電極部の袋内
   部に入れる物質の粘度と前記内圧検出手段によって検出
   された検出値との相関を取り、前記電極部のマトリック
   ス状等の規則性のある配列の電極間の距離から、袋状の
   形状で構成した前記電極部の袋内部の内圧値を求める請
   求項１〜８のいずれかに記載の形状認識センサ。
10. 【請求項１０】 前記電気的計測手段により計測された
    各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化と前記内圧
    検出手段によって検出した内圧検出値に基づいて測定対
    象物の３次元データとして演算する演算手段を設けた請
    求項１〜９のいずれかに記載の形状認識センサ。
11. 【請求項１１】 前記演算手段により演算された測定対
    象物の３次元データを時間的変化として演算する時間的
    変化演算手段を設けた請求項１０記載の形状認識セン
    サ。
12. 【請求項１２】 柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィ
    ルム状又はそれに類する形状の表面又は内部に、マトリ
    ックス状等の規則性のある配列で電極を配した電極部材
    を少なくとも２枚用いて対向位置に配し、所定値の電気
    信号を供給した各電極部材の電極間に生じた電気信号の
    変化を計測し、計測した電気信号の変化に基づいて電極
    部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識情報
    を得ることを特徴とする形状認識方法。
13. 【請求項１３】 対向させた前記電極部材を少なくとも
    ２枚用いて貼り合せて袋状の形状にして構成した請求項
    １２記載の形状認識方法。
14. 【請求項１４】 対向させた前記電極部材を少なくとも
    ２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、気体、液
    体、粉体又は流動体等の物質を入れる請求項１３記載の
    形状認識方法。
15. 【請求項１５】 対向させた前記電極部材を少なくとも
    ２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、抵抗率が明
    らかな物質を入れる請求項１４記載の形状認識方法。
16. 【請求項１６】 対向させた前記電極部材を少なくとも
    ２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、誘電率が明
    らかな物質を入れる請求項１４記載の形状認識方法。
17. 【請求項１７】 測定対象物の材質等の種類に応じて、
    対向させた前記電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合
    せて構成した袋の内部に入れる物質の入れ換えを制御す
    る請求項１３〜１６のいずれかに記載の形状認識方法。
18. 【請求項１８】 測定対象物の材質等の種類に応じて、
    対向させた前記電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合
    せて構成した袋の内部に入れる物質の量を制御する請求
    項１３〜１７のいずれかに記載の形状認識方法。
19. 【請求項１９】 対向させた前記電極部材を少なくとも
    ２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部の圧力を検出す
    る請求項１３〜１８のいずれかに記載の形状認識方法。
20. 【請求項２０】 対向させた前記電極部材を少なくとも
    ２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に入れる物質の
    粘度と検出された内部の圧力検出値との相関を取り、マ
    トリックス状等の規則性のある配列の電極間の距離か
    ら、対向させた前記電極部材を少なくとも２枚用いて貼
    り合せて構成した袋内部の内圧値を求める請求項１３〜
    １９のいずれかに記載の形状認識方法。
21. 【請求項２１】 各電極部材の電極間に生じた電気信号
    の変化に基づいて測定対象物の３次元データとして演算
    する請求項１１〜２０のいずれかに記載の形状認識方
    法。
22. 【請求項２２】 演算された測定対象物の３次元データ
    を時間的変化として演算する請求項２１記載の形状認識
    方法。