JP2002350115A - 変形計測システム及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象物の２つの部位の相対変形を、対象物全
体が動いている場合でも正確に、かつリアルタイムで計
測する。 【解決手段】 対象物の第１部位に対してレーザ変位計
１０のペアを、第２部位に対してＰＳＤユニット２０を
取り付ける。ＰＳＤユニット２０は２つのＰＳＤ（位置
検出器）と、その各々の前面に配置されるビームスプリ
ッタとを備える。各変位計１０からのレーザビームは、
ビームスプリッタによりその一部が反射されて該変位計
１０に戻り、これから該変位計１０とビームスプリッタ
の距離が求められる。またレーザビームの別の一部はビ
ームスプリッタを透過してＰＳＤに入射する。この時の
ＰＳＤの出力信号により、変位計１０とＰＳＤユニット
２０の横方向の変位が求められる。２つの変位計１０と
２つのＰＳＤ２０の計測結果から、直交３軸方向の変位
と、２軸についてのねじれ角を求めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の対象物
の２つの部位間の相対変形を計測するための装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】走行状態における車両各部の変形を実測
する手法としては、車両各部に加速度ピックアップを取
り付け、それらの出力信号を解析する方法が知られてい
る。この方法では、加速度ピックアップで得られる各点
の加速度を２回積分することでそれら各点の変位を求め
る。

【０００３】また、リング状変位センサとワイヤを組み
合わせたものを車体に取り付け、２点間の距離を計測す
る手法も提案されている（マツダ自動車、自動車技術会
２０００年秋季大会）。

【０００４】また、ＣＣＤカメラを用いたステレオペア
マッチングにより車両各部の変形を解析する方法も知ら
れている。この方法では、車両にターゲットマークを印
すとともに、車両に取り付けた２台のＣＣＤカメラでそ
れらターゲットマークを撮影し、それら各カメラの撮影
画像におけるターゲットマークの位置から、三角法の原
理でそのマークの３次元的位置を計算する。同じターゲ
ットマークの車両停止状態での位置と走行状態での位置
とを比べることで、変形を求めることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】加速度ピックアップを
用いる方式は、シャシーダイナモ等を用いたベンチ試験
では有効な方法であるが、テストコース等を実際に走行
して行う実走行試験には適用が困難である。その理由
は、車両が走行している場合、加速度ピックアップが検
出する加速度は、車体変形による成分のみならず、走行
による車両全体の加速度成分も含んでおり、これらを分
離することが困難なためである。

【０００６】また、リング状変位センサを用いる上記方
法は、実走行中ではワイヤが共振してしまうため、正確
な変位を求めることが困難という問題がある。

【０００７】ＣＣＤカメラ等を用いたステレオペアマッ
チングは、実走行試験でも高い精度で変形を求めること
ができるが、計測前のカメラ等のキャリブレーションが
繁雑であり、また画像処理に多くの時間を要するという
問題がある。特に画像処理では、例えばステレオ画像に
おいて右画像と左画像とで同一のターゲットマークを識
別したり、それらから三角法の演算を行ったりする必要
があり、ターゲットマークの数が多いと非常に計算量が
多くなる。さらには、周波数の高い振動的な変形挙動を
分析しようとした場合、高フレームレートで撮影したス
テレオ画像に対して解析計算を行う必要があり、これを
リアルタイムで実施することは極めて計算能力の高いコ
ンピュータが必要であり、リアルタイム処理は現実的に
は非常に困難であった。

【０００８】本発明はこのような問題に鑑みなされたも
のであり、車両等の対象物の変形を、その対象物自体が
全体的に運動する場合（車両が実走行状態にある場合な
ど）でも正確に求めることができ、しかもその変形検出
を実質的にリアルタイムで実行可能な技術を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかる変形計測システムは、変形計測対象
物の第１の部位に取り付けられ、複数の測定光ビームを
出力する手段と、前記変形計測対象物の第２の部位に取
り付けられ、前記各測定光ビーム毎にその受光位置を検
出する手段と、前記各測定光ビームの受光位置に基づ
き、前記第１の部位と前記第２の部位の相対変形を計算
する手段と、を備える。

【００１０】また、本発明にかかるシステムは、変形計
測対象物の第１の部位に取り付けられ、複数の測定光ビ
ームを出力してその各々の反射光を受光することによ
り、それら各測定光ビーム毎にその反射光の反射位置ま
での距離を計測する変位計と、前記変形計測対象物の第
２の部位に取り付けられ、前記各測定光ビームを前記変
位計に反射する反射手段と、前記各測定光ビーム毎の反
射位置までの距離に基づき、前記第１の部位と前記第２
の部位との相対変形を計算する手段と、を備える。

【００１１】また、本発明にかかるシステムは、変形計
測対象物の第１の部位に対し相対的に固定状態となるよ
う取り付けられる変位計測装置であって、複数の測定光
ビームを出力してその各々の反射光を受光し、それら各
測定光ビーム毎にその反射光の反射位置までの距離を計
測する変位計測装置と、変形計測対象物の第２の部位に
対し相対的に固定状態となるよう取り付けられる受光位
置検出装置であって、前記変位計測装置からの各測定光
ビームを受光して各々の受光位置を検出する位置検出手
段と、それら各測定光ビームを前記変位計測装置へと反
射する反射手段と、を備えた受光位置検出装置と、前記
変位計測装置で求められた前記各測定光ビーム毎の反射
位置までの距離と、前記受光位置検出装置で求められる
前記各測定光ビームの受光位置と、に基づいて前記第１
の部位と前記第２の部位との間の相対変形を計算する変
形演算装置とを備える。

【００１２】この構成の好適な態様では、前記反射手段
は、前記位置検出手段の前面側に設けられ、入射する前
記各測定光ビームの一部を前記変位計測装置に対して反
射すると共に、別の一部を前記位置検出手段へと導くビ
ームスプリッタである。

【００１３】また、本発明に係る方法では、複数の測定
光ビームを出力してその各々の反射光を受光し、それら
各測定光ビーム毎にその反射光の反射位置までの距離を
計測する変位計測装置を、変形計測対象物の第１の部位
に対し相対的に固定状態となるよう取り付け、前記変位
計測装置からの各測定光ビームを受光して各々の受光位
置を検出する位置検出手段と、それら各測定光ビームを
前記変位計測装置へと反射する反射手段と、を備えた受
光位置検出装置を、前記変形計測対象物の第２の部位に
対し相対的に固定状態となるよう取り付け、前記変位計
測装置で求められた前記各測定ビーム毎の反射位置まで
の距離と、前記受光位置検出装置で求められる前記各測
定光ビームの受光位置と、に基づいて前記第１の部位と
前記第２の部位との間の相対変形を計算する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１５】図１は、本発明にかかる変形計測システム
の概略構成を示す図である。図に示すように、このシス
テムでは、２つのレーザ変位計１０とＰＳＤユニット２
０を用いる。このシステムは、車両等の対象物における
２つの部位の間の相対変形を求めるためのものである。
変形計測を行う場合、レーザ変位計１０のペアが一方の
部位に対して相対的に固定状態となるように取り付けら
れ、ＰＳＤユニット２０がもう一方の部位に対して相対
的に固定状態となるように取り付けられる。

【００１６】ＰＳＤユニット２０の構造は図２に示され
る。図２において（ａ）は斜視図、（ｂ）は該ユニット
２０を正面から（すなわち（ａ）の矢印Ａの方向に）見
た図である。この図に示すように、ＰＳＤユニット２０
は２つの二次元型のＰＳＤ（Position Sensitive Detec
tor:位置検出器）２４を内蔵している。２つのＰＳＤ２
４は所定の間隔を隔てて整列状態で配設されている。周
知のように、ＰＳＤは光ビームの入射スポットの位置に
比例したアナログ信号を出力する。矩形の２次元型ＰＳ
Ｄの場合、該ＰＳＤの矩形面内での光入射スポットのｘ
座標を示す信号、及びｙ座標を示す信号を出力する。各
ＰＳＤ２４の前面側（すなわちレーザビーム入射方向
側）には、それぞれビームスプリッタ２２が設けられ
る。ビームスプリッタ２２は、レーザ変位計１０からＰ
ＳＤ２４に向けて入射してくるレーザビームの一部を反
射してレーザ変位計１０に返すとともに、別の一部を真
っ直ぐ透過させてＰＳＤ２４に入射させる。ＰＳＤ２４
のサイズは、計測対象物の変形により入射スポットの位
置が相対的に移動しても、そのスポットがＰＳＤ２４か
ら出てしまわないような大きさにすることが好ましい。

【００１７】ここでは、レーザビームの受光位置を検出
するデバイスとしてＰＳＤを用いるが、これはあくまで
一例である。本実施形態の方式は、ＰＳＤの代わりに、
受光位置の２つの軸方向についての座標値に応じた信号
を出力可能な他のデバイス、装置を用いても実現可能で
ある。

【００１８】このシステムで用いられる２つのレーザ変
位計１０は、ＰＳＤユニット２０の２つのＰＳＤ２４に
それぞれ対応している。これら２つのレーザ変位計１０
を変形計測のために対象物に取り付ける場合、各レーザ
変位計１０の出力ビームがそれぞれ対応するＰＳＤ２４
に入射するよう、それらレーザ変位計１０の配置を定め
る。もちろん、２つのレーザ変位計１０を相互に固定し
て１つのユニットとすることも好適である。この場合、
２つのレーザ変位計１０の間隔（より端的には各変位計
１０が出力する平行なレーザビーム同士の間隔）がＰＳ
Ｄユニット２０における２つのＰＳＤ２４の間隔と等し
くなるよう、両変位計１０の配置構成を定めればよい。

【００１９】レーザ変位計は、周知のように出力したレ
ーザビームの反射光を受光し、該変位計から反射点まで
の距離を示す信号を出力する。ここでは、レーザ変位計
として、反射光をＰＳＤ等の位置検出用素子で検出し、
この検出信号から三角法の原理で反射位置までの距離を
求めるタイプのものを用いる。もちろん、これはあくま
で一例であり、このようなタイプのレーザ変位計でなく
ても、出力したレーザビームに基づき、そのレーザビー
ムの反射点までの距離を求めることが可能なものであれ
ば用いることができる。ただし、想定される対象物の変
形量を測定できる測定範囲を持つことが必要である。各
レーザ変位計１０の出力信号（レーザ反射位置までの距
離を示す信号）も、データレコーダ３０に入力される。

【００２０】ＰＳＤユニットコントローラ２５は、ＰＳ
Ｄユニット２０を制御し、その中の各ＰＳＤ２４の出力
信号（入射光スポットのｘ、ｙ座標を示す信号）をデー
タレコーダ３０に供給する。

【００２１】データレコーダ３０は、レーザ変位計１０
及びＰＳＤユニットコントローラ２５から入力される各
検出信号を、所定の記録媒体に記録したり、ＬＡＮや無
線ＬＡＮなどの各種通信手段に対して出力したりする。
また、データレコーダ３０に表示装置や印刷出力装置を
設け、それら各検出信号をリアルタイムで表示又は出力
することも好適である。

【００２２】数値解析用コンピュータ４０は、データレ
コーダ３０から、記録媒体又は通信手段を介してそれら
検出信号の情報を受け取り、それら検出信号から、計測
対象である２つの部位間の相対変形を計算する。なお、
この計算の詳細は後で説明する。

【００２３】図３は、このシステムの設置構成例を示し
た図である。この例は、自動車ボデーへの１つの取り付
け例である。この例では、ボデーのフロントサイドメン
バ１００に対してレーザ変位計１０のペアが、前輪サス
ペンション上部のスプリングサポートが取り付けられる
サスペンションタワー１１０に対してＰＳＤユニット２
０が取り付けられ、フロントサイドメンバ１００とサス
ペンションタワー１１０との相対変形を計測する。フロ
ントサイドメンバ１００は比較的変形しにくい部位であ
り、この例では、この部位に対するサスペンションタワ
ー１１０の変形を計測する。

【００２４】ここで、車両の各部位にレーザ変位計１０
やＰＳＤユニット２０をそのまま取り付けることは困難
な場合が多いので、ここでは取り付け対象部位（この例
ではサスペンションタワー１１０とフロントサイドメン
バ１００）に合わせた取付治具５０、５２を用意し、こ
れを用いて取り付けている。レーザ変位計１０の場合、
フロントサイドメンバ１００に存在する穴部を利用して
取付治具５０をフロントサイドメンバ１００に対して固
定し、この治具５０に対してレーザ変位計１０のペアを
固定している。このように設置したレーザ変位計１０の
ペアに対し、ＰＳＤユニット２０は、その正面（ビーム
スプリッタ２２の設置面）がレーザ変位計１０のビーム
出力面と対向するように取り付ける必要がある。そこ
で、この例では、サスペンションタワー１１０からレー
ザ変位計１０設置部の上に張り出すように取付治具５２
を設け、この取付治具５２の下面にＰＳＤユニット２０
を取り付けることにより、上記配置構成を実現してい
る。取付治具５２は、サスペンションタワー１１０が備
えているサスペンション取付用ナット等を利用してサス
ペンションタワー１１０に取付固定される。

【００２５】このようにして、各レーザ変位計１０と、
これらにそれぞれ対応するＰＳＤユニット２０の各ＰＳ
Ｄ２４とが、光学系を共用する状態で取り付けられる。
すなわち、レーザ変位計１０から発せられたレーザの一
部が、対応するビームスプリッタ２２により反射されて
レーザ変位計１０に戻ると共に、他の一部がそのビーム
スプリッタ２２を透過してＰＳＤ２４に入射するように
なる。これにより、レーザ変位計１０と対応ＰＳＤ２４
とが、同じレーザビームを用いて各々の計測を行える状
態となる。

【００２６】ここで、取付治具５０，５２は剛性の十分
高いものとすることで、取付治具５０，５２自体の変
形、振動などが実質上無視できる程度にする。これによ
りレーザ変位計１０のペア及びＰＳＤユニット２０は、
それぞれの計測対象の部位に対して相対的に固定状態と
なる形で取り付けられたこととなる。

【００２７】以上、レーザ変位計１０のペア及びＰＳＤ
ユニット２０の取り付け例について説明したが、このほ
かにＰＳＤユニットコントローラ２５やデータレコーダ
３０も、同じ車両の空きスペースに設置する。数値解析
用コンピュータ４０は車載することもできるし、別の場
所に置かれたコンピュータをこの数値解析用コンピュー
タ４０として利用することもできる。前者の場合、デー
タレコーダ３０から数値解析用コンピュータ４０への計
測データの供給は、ＬＡＮなどを介して行えばよい。後
者の場合は、可搬型の記録媒体にいったん記録したり、
あるいは無線通信を利用したりするなどして、計測デー
タを数値解析用コンピュータ４０に供給することができ
る。

【００２８】次に図４及び図５を参照して、本実施形態
のシステムによる相対変形の計算原理を説明する。

【００２９】まず図４を用いて、ＰＳＤユニット２０の
検出信号から計算される変形について説明する。ここ
で、説明をわかりやすくするため図示のごとく直交座標
系Ｌ，Ｗ，Ｈをとる。Ｌ軸は対象物（例えば車両）の長
さ方向の軸、Ｗ軸は幅方向の軸、Ｈ軸は高さ方向の軸で
ある。ここで示した座標系の取り方は、レーザ変位計１
０及びＰＳＤユニット２０を図３のように取り付けた場
合に対応しており、Ｈ軸が変位計１０のレーザビーム源
と対応ＰＳＤ２４とも結ぶ方向と一致している。

【００３０】ここでは、説明を簡単にするため、ＰＳＤ
ユニット２０のＷＬ面内での位置・姿勢が、時刻ｔ１を
境に、図４（ａ）に示すように変化する場合を例にと
る。なお図４で示しているＰＳＤユニット２０の位置・
姿勢は、レーザ変位計１０を基準とした相対的な位置・
姿勢である。このようにＰＳＤユニット２０のＷＬ面内
での位置・姿勢が変化すると、各ＰＳＤ２４（以下、Ｐ
ＳＤ１，ＰＳＤ２と呼ぶ）のビーム受光スポットの当該
ＰＳＤ内での位置が変化する。すなわち、レーザ変位計
１０から見た場合のスポットの位置は変わらないが、Ｐ
ＳＤユニットが相対移動するため、個々のＰＳＤ１，２
内での受光スポットの位置が変わり、それに応じてＰＳ
Ｄ１，２のＬ信号及びＷ信号が変化する。

【００３１】図４（ｂ）はその変化を示しており、縦軸
は変位（ｍｍ）、横軸は時間（秒）である。この例は、
時刻ｔ１以前の状態を変位０としてキャリブレーション
されており、ｔ１以後になってＰＳＤ１，２のＬ，Ｗ出
力に変位量が現れている。

【００３２】ここでｔ１以前を基準状態（変形が起こっ
ていない状態）し、この基準状態に対するｔ１以後の変
形を計算する。ＰＳＤユニット２０の検出結果からは、
レーザ変位計１０ペアとＰＳＤユニット２０との間の相
対的なＬ方向変位、Ｗ方向変位、及びＨ軸回りのねじれ
（回転）の合計３軸の変形（変位）が計算できる。

【００３３】まずある時点でのＬ方向変位，Ｗ方向変位
は、その時点での例えばＰＳＤ１と２とのＬ出力信号の
平均、Ｗ出力信号の平均からそれぞれ求めることができ
る。ただし、基準状態でのＬ，Ｗ信号がそれぞれ変位０
を示すようにキャリブレーションされているものとす
る。キャリブレーションは、例えば変位計１０からのレ
ーザビームが対応するＰＳＤ２４のちょうど中央に入射
するよう変位計１０ペア及びＰＳＤユニット２０を正確
に位置決めして取り付けることで行ってもよい。また、
この代わりに、基準状態でレーザビームがＰＳＤ２４に
入射した位置がＬ＝０，Ｗ＝０を示すよう例えばＰＳＤ
ユニットコントローラ２５にてＰＳＤ２４の出力を調整
したり、あるいはそれより後段のデータレコーダ３０や
数値解析用コンピュータ４０にその基準状態での入射ス
ポット位置（Ｌ，Ｗ）を基準値として記憶し、計測値か
らその基準値を引くことで正しい変位を求めるようにし
たりすることもできる。

【００３４】一方、Ｈ軸回りのねじれ角Δθ１は、次の
関係式から計算することができる、 ［関係式１］ Δθ１＝ｔａｎ^-1｛（Ｌ１−Ｌ２）／（ＰＳＤ１と２の
間隔）｝ ここで、Ｌ１はＰＳＤ１の受光スポットのＬ変位であ
り、Ｌ２はＰＳＤ２の受光スポットのＬ変位である。ま
た、ＰＳＤ１と２の間隔は、ＰＳＤ１の中心点とＰＳＤ
２と中心点との間隔のことである。ただし、ここでは、
ＰＳＤ１とＰＳＤ２は基準状態ではＷ方向に沿って並ん
でいるものとする。

【００３５】次に、図５を参照してレーザ変位計１０の
ペアから計算される相対変形について説明する。この図
に示している座標系は図４と同じ設定である。

【００３６】図５に示すように、各レーザ変位計１０
は、それぞれ対向位置にあるビームスプリッタ２２によ
り反射されてきたレーザビームを受光し、これに基づい
て各変位計１０からビーム反射位置（すなわち対応ビー
ムスプリッタ２２）までの距離Ｈ１，Ｈ２を求める。こ
れら各距離Ｈ１，Ｈ２の例えば平均をとることにより、
レーザ変位計１０ペアとＰＳＤユニット２０との相対的
なＨ方向変位が求められる（ただし、基準状態でのＨ方
向距離０となるようにキャリブレーションされているも
のとする）。

【００３７】さらに、次の関係式から、Ｌ軸回りのねじ
れ角Δθ２を求めることができる。

【００３８】［関係式２］ Δθ２＝ｔａｎ^-1｛（Ｈ１−Ｈ２）／（ＰＳＤ１と２の
間隔）｝ このようにして、レーザ変位計１０のペアにより、Ｈ方
向変位とＬ軸回りのねじれ角の合計２軸についての相対
変形を求めることができる。

【００３９】以上説明したように、レーザ変位計１０の
ペアとＰＳＤユニット２０とを上記のごとく光学系を共
用するように設置して計測を行うことにより、Ｌ，Ｗ，
Ｈ方向の各変位とＨ軸回り、Ｌ軸回りの各ねじれ角Δθ
１，Δθ２という、合計５軸についての相対変形情報を
得ることができる。

【００４０】なお、本実施形態では、レーザ変位計１０
及びＰＳＤユニット２０を、相対変形を計測したい２つ
の部位に対して直接ではなく、取付治具５０及び５２を
介して取り付けている。上記測定原理は、レーザ変位計
１０とＰＳＤユニット２０との間の相対変形（変位）を
求めるものであるが、取付治具５０，５２として十分変
形しにくいものを用いていれば、当業者ならば明らかな
ように、その原理で求められる相対変形に対して簡単な
変換（拡大、縮小など）を施すことにより、注目する２
部位間の相対変形を求めることができる。

【００４１】図６は、本実施形態のシステムを図３のよ
うに車両に取り付けて行った実験で得られた、変形状態
の時間変化の様子を示す図である。この例は、車両が正
弦波状カーブに沿ってスラローム走行した場合の例であ
り、繁雑さを避けるため、Ｗ，Ｈ，Ｌ方向の３つの変位
量の時間波形のみを示している。この図から、例えば、
各方向の変位量がスラローム走行に従って変化してお
り、その変位の大きさが方向によって異なることが分か
る。

【００４２】以上例示したシステムによれば、２つのレ
ーザ変位計１０と、２つのＰＳＤ２４を備えたＰＳＤユ
ニット２０とを、変位計１０と対応ＰＳＤ２４とが光学
系を共用する（すなわち同一レーザビームで計測でき
る）よう設置し計測を行うことで、比較的コンパクトな
構成で５軸についての変形量を計測することができる。
また、このシステムによれば、対象物（例えば車両）全
体が運動しているような場合でも、レーザ変位計１０ペ
アとＰＳＤユニット２０の間の相対変形成分のみが検出
される。したがって、例えば自動車の実走行試験の場合
にも、このシステムは適用可能である。また、このシス
テムによれば、各レーザ変位計１０の出力信号、及び各
ＰＳＤ２４の出力信号をデータレコーダ３０でリアルタ
イム表示することができる。これら各出力信号はそれ自
体が一種の変形情報を示しているといえるので、これを
リアルタイム表示すれば、分析者は変形の様子をリアル
タイムで知ることができる。また、これら各センサから
の出力信号から上述の合計５軸の変形情報を得る計算自
体も非常に簡単な計算なので、それら５軸の変形情報自
体も実質的にリアルタイムで計算することができる。こ
のように、本実施形態によれば、時々刻々の変形の様子
をリアルタイムで求めることができる。

【００４３】以上、本発明の好適な実施の形態を説明し
たが、これはあくまで一例であり、本発明の技術的思想
の範囲内で様々な変形が可能である。例えば、上述のレ
ーザ変位計１０ペアとＰＳＤユニット２０との組を複数
組用意し、１対の部位間の相対変形を複数組同時に計測
することも可能である。この場合、図１に示したシステ
ム構成におけるデータレコーダ３０や数値解析用コンピ
ュータ４０は、それら複数組で共用することができる。

【００４４】例えば自動車の例で言えば、図３に示した
設置部位の他に、例えば図７に示すように、フロントサ
イドメンバ１００の先端部に取付治具（図示省略）を介
してＰＳＤユニット２０を取り付け、クロスメンバ下部
に取付治具を介して前記ユニット２０と光学系を共用す
るようにレーザ変位計１０のペアを取り付けることで、
フロントサイドメンバの変形計測も可能になる。この
他、自動車で言えば、左右のフロントサイドメンバに対
して一方にレーザ変位計１０ペア、他方にＰＳＤユニッ
ト２０を取り付けることで、それら相互間の相対変形の
計測を行うこともできる。また、リア側でも上記フロン
ト側と同様の各部位についての相対変形を求めることが
できる。

【００４５】また、以上の例では、１対のレーザ変位計
１０と１対のＰＳＤ２４を用いることで合計５軸（Ｌ，
Ｗ，Ｈ方向の各変位、及びＨ軸回り、Ｌ軸回りの各ねじ
れ角）についての同時計測を行ったが、さらにレーザ変
位計１０とＰＳＤ２４の１ずつ増やすことで、Ｗ軸回り
のねじれ角が計測できるようにすることもできる。この
場合３つのＰＳＤ２４は、一直線に並ばなければよい。
例えば図８のように、３つのＰＳＤ２４（及びその前に
設けられるビームスプリッタ２２）を正三角形状に並べ
たＰＳＤユニット６０などが考えられる。なお当然なが
ら、これに対応する３つのレーザ変位計１０は、それぞ
れ対応するＰＳＤ２４に対して光学系を共用できる配置
で、対象部位に対して取り付ける必要がある。このよう
に３対のＰＳＤ−レーザ変位計を用いることで、合計６
軸についての相対変形を計測できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態のシステムの概略構成を示す図であ
る。

【図２】 ＰＳＤユニットの構成を説明するための図で
ある。

【図３】 実施形態のシステムの取付構成例を示した図
である。

【図４】 実施形態のシステムによる相対変形の計算原
理を説明するための図である。

【図５】 実施形態のシステムによる相対変形の計算原
理を説明するための図である。

【図６】 実施形態のシステムを用いた実験で求められ
た各軸方向の変形（変位量）の時間変化の例を示す図で
ある。

【図７】 実施形態のシステムの別の取付構成例を示し
た図である。

【図８】 実施形態の変形としての、６軸計測用のＰＳ
Ｄユニットの構成例を示す図である。

【符号の説明】

１０ レーザ変位計、２０ ＰＳＤユニット、２２ ビ
ームスプリッタ、２４ＰＳＤ、２５ ＰＳＤユニットコ
ントローラ、３０ データレコーダ、４０数値解析用コ
ンピュータ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変形計測対象物の第１の部位に取り付け
   られ、複数の測定光ビームを出力する手段と、 前記変形計測対象物の第２の部位に取り付けられ、前記
   各測定光ビーム毎にその受光位置を検出する手段と、 前記各測定光ビームの受光位置に基づき、前記第１の部
   位と前記第２の部位の相対変形を計算する手段と、 を備える変形計測システム。
2. 【請求項２】 変形計測対象物の第１の部位に取り付け
   られ、複数の測定光ビームを出力してその各々の反射光
   を受光することにより、それら各測定光ビーム毎にその
   反射光の反射位置までの距離を計測する変位計と、 前記変形計測対象物の第２の部位に取り付けられ、前記
   各測定光ビームを前記変位計に反射する反射手段と、 前記各測定光ビーム毎の反射位置までの距離に基づき、
   前記第１の部位と前記第２の部位との相対変形を計算す
   る手段と、 を備える変形計測システム。
3. 【請求項３】 変形計測対象物の第１の部位に対し相対
   的に固定状態となるよう取り付けられる変位計測装置で
   あって、複数の測定光ビームを出力してその各々の反射
   光を受光し、それら各測定光ビーム毎にその反射光の反
   射位置までの距離を計測する変位計測装置と、 変形計測対象物の第２の部位に対し相対的に固定状態と
   なるよう取り付けられる受光位置検出装置であって、前
   記変位計測装置からの各測定光ビームを受光して各々の
   受光位置を検出する位置検出手段と、それら各測定光ビ
   ームを前記変位計測装置へと反射する反射手段と、を備
   えた受光位置検出装置と、 前記変位計測装置で求められた前記各測定光ビーム毎の
   反射位置までの距離と、前記受光位置検出装置で求めら
   れる前記各測定光ビームの受光位置と、に基づいて前記
   第１の部位と前記第２の部位との間の相対変形を計算す
   る変形演算装置と、 を備える変形計測システム。
4. 【請求項４】 前記反射手段は、前記位置検出手段の前
   面側に設けられ、入射する前記各測定光ビームの一部を
   前記変位計測装置に対して反射すると共に、別の一部を
   前記位置検出手段へと導くビームスプリッタであること
   を特徴とする請求項３記載の変形計測システム。
5. 【請求項５】 複数の測定光ビームを出力してその各々
   の反射光を受光し、それら各測定光ビーム毎にその反射
   光の反射位置までの距離を計測する変位計測装置を、変
   形計測対象物の第１の部位に対し相対的に固定状態とな
   るよう取り付け、 前記変位計測装置からの各測定光ビームを受光して各々
   の受光位置を検出する位置検出手段と、それら各測定光
   ビームを前記変位計測装置へと反射する反射手段と、を
   備えた受光位置検出装置を、前記変形計測対象物の第２
   の部位に対し相対的に固定状態となるよう取り付け、 前記変位計測装置で求められた前記各測定ビーム毎の反
   射位置までの距離と、前記受光位置検出装置で求められ
   る前記各測定光ビームの受光位置と、に基づいて前記第
   １の部位と前記第２の部位との間の相対変形を計算す
   る、 変形計測方法。