JP2013044686A - Displacement measuring device and optical wireless communication system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize miniaturization and measurement accuracy improvement of a tracking mechanism used in optical wireless communication systems.SOLUTION: A transmitter unit 11 is provided with two distance sensors 14, 15 and a receiver unit 21 is provided with a position index unit 23 and a reference height unit 24. The position index unit 23 is three-dimensionally formed and is divided into a plurality of areas, each of which has a different height, and stores the relation between the height with reference to the reference height unit 24 and the position of each area as displacement measurement table data. Distance to one of the areas of the position index unit 23 and distance to the reference height unit 24 are measured by the respective distance sensors 14, 15, and the position of the area of the position index unit 23 measured by the first distance sensor 14 is identified on the basis of the difference between the two measured distance values and the displacement measurement table data, to determine displacement magnitude and a displacement direction of the receiver unit 21. An optical axis displacement correction function is activated to correct the optical axis displacement between the transmitter unit 12 and the receiver unit 22 on the basis of the determined result.

Description

本発明は、測定対象物の変位量及び変位方向を判定する変位測定装置及び光無線通信システムに関する発明である。   The present invention relates to a displacement measuring apparatus and an optical wireless communication system for determining a displacement amount and a displacement direction of a measurement object.

一般に、光無線通信システムでは、特許文献1(特開平11−346192号公報)、特許文献2(特開2007−282144号公報)に記載されているように、送信部から光ビーム(光信号)を受信部に向けてワイヤレスで送信し、その光ビームを受信部で受信するようにしている。この光無線通信システムでは、光ビームのパワーを効率良く送信するためには光ビームの拡がり角を小さくする必要があるが、光ビームの拡がり角を小さくすると、送信部や受信部の振動による揺れ、温度変動に伴う熱膨張・収縮による位置ずれ、経時変化等による光軸のずれや角度変動等のために、光ビームが受信部から外れやすくなり、光ビームの受信状態が不安定になる可能性がある。   Generally, in an optical wireless communication system, as described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-346192) and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-282144), a light beam (optical signal) is transmitted from a transmitter. Is transmitted wirelessly to the receiving unit, and the light beam is received by the receiving unit. In this optical wireless communication system, it is necessary to reduce the divergence angle of the light beam in order to efficiently transmit the power of the light beam. However, if the divergence angle of the light beam is reduced, the oscillation due to the vibration of the transmitting unit and the receiving unit is required. , Position shift due to thermal expansion / contraction due to temperature fluctuation, optical axis shift due to change over time, angle fluctuation, etc., the light beam can be easily detached from the receiver, and the light beam reception state can become unstable There is sex.

この対策として、光無線通信システムでは、光軸ずれを補正する光軸ずれ補正機構を備えたものがある。
特許文献1,2に記載された光軸ずれ補正機構は、光ビームが受信部に到達する経路の途中で、光ビームの通過位置を光位置検出素子で検出して光軸ずれを補正するようにしている。
As a countermeasure against this, some optical wireless communication systems include an optical axis deviation correction mechanism that corrects an optical axis deviation.
The optical axis misalignment correction mechanisms described in Patent Documents 1 and 2 correct the optical axis misalignment by detecting the passing position of the light beam with the optical position detection element in the middle of the path where the light beam reaches the receiving unit. I have to.

特開平11−346192号公報JP 11-346192 A 特開2007−282144号公報JP 2007-282144 A

しかし、上記特許文献1,2では、光ビームが受信部に到達する経路の途中で、光ビームの位置ずれを検出するため、光ビームの到達位置と受信部との実際の位置ずれを検出しているわけではない。このため、受信部の位置が送信部とは無関係に変動(移動又は振動)するシステムでは、光軸ずれの補正精度が悪くなるという欠点がある。   However, in Patent Documents 1 and 2 described above, in order to detect the positional deviation of the light beam in the middle of the path along which the light beam reaches the receiving unit, the actual positional deviation between the reaching position of the light beam and the receiving unit is detected. I don't mean. For this reason, in a system in which the position of the receiving unit fluctuates (moves or vibrates) regardless of the transmitting unit, there is a disadvantage that the correction accuracy of the optical axis deviation is deteriorated.

また、測定対象物の変位量や変位方向を検出する場合は、測定対象物をカメラで撮像して、画像処理により測定対象物の変位量や変位方向を検出するものがある。しかし、この方法では、カメラや画像処理装置を必要として装置が大型化するだけでなく、画像処理に時間がかかる等の欠点がある。   In addition, when detecting the displacement amount or the displacement direction of the measurement object, there is a technique in which the measurement object is imaged by a camera and the displacement amount or the displacement direction of the measurement object is detected by image processing. However, this method has disadvantages that a camera and an image processing apparatus are required and the apparatus is not only increased in size but also takes time for image processing.

そこで、本発明が解決しようとする課題の1つは、測定対象物の変位量や変位方向を判定する変位測定装置の小型化、高速処理化、測定精度向上を実現できるようにすることであり、また、他の課題は、光無線通信システムのトラッキング機構の小型化、高速処理化、測定精度向上を実現できるようにすることである。   Accordingly, one of the problems to be solved by the present invention is to make it possible to reduce the size, increase the processing speed, and improve the measurement accuracy of a displacement measuring device that determines the amount and direction of displacement of a measurement object. Another object is to realize downsizing, high-speed processing, and improvement in measurement accuracy of the tracking mechanism of the optical wireless communication system.

上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、測定対象物の測定位置までの距離を測定する距離測定手段と、前記測定対象物のうちの前記距離測定手段と対向する部位に設けられた位置指標部及び基準高さ部とを備え、前記位置指標部は、三次元形状に形成されていると共に、前記基準高さ部を基準とした高さと位置との関係が変位測定テーブルデータとして記憶手段に記憶され、前記距離測定手段によって前記位置指標部の測定位置までの距離と前記基準高さ部までの距離をそれぞれ測定し、これら2つの距離測定値の差分と前記変位測定テーブルデータとに基づいて前記位置指標部のうちの前記距離測定手段で測定した位置を特定することで前記測定対象物の変位量及び変位方向を判定するようにしたものである。ここで、位置指標部の高さは、距離測定手段の方向への突出高さである。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is provided in a distance measuring unit that measures the distance to the measurement position of the measurement object, and a portion of the measurement object that faces the distance measurement unit. The position index portion is formed in a three-dimensional shape, and the relationship between the height and the position with reference to the reference height portion is displacement measurement table data. Is stored in the storage means, and the distance measurement means measures the distance to the measurement position of the position index part and the distance to the reference height part, respectively, and the difference between these two distance measurement values and the displacement measurement table data The displacement amount and the displacement direction of the measurement object are determined by specifying the position measured by the distance measuring unit in the position index unit based on the above. Here, the height of the position index portion is a protruding height in the direction of the distance measuring means.

この場合、基準高さ部を基準とした位置指標部の高さと位置との関係が変位測定テーブルデータとして記憶されているため、距離測定手段によって位置指標部の測定位置までの距離と基準高さ部までの距離をそれぞれ測定し、これら2つの距離測定値の差分を求めれば、測定した位置の高さが判明し、変位測定テーブルデータを参照すれば、測定した高さに対応する位置を特定することができ、その位置から測定対象物の変位量及び変位方向を特定することができる。これにより、測定対象物の変位量や変位方向を判定する変位測定装置の小型化、高速処理化、測定精度向上を実現することができる。すなわち、距離測定手段を用いた簡単な構成であるため、変位測定装置の小型化が可能であると共に、距離測定手段の2つの距離測定値の差分を演算して変位測定テーブルデータを参照するだけの簡単な処理で測定対象物の変位量及び変位方向を求めることができ、高速処理化が可能であり、更に、距離測定手段の測定精度を上げるだけで、変位測定装置の測定精度を簡単に向上させることができる。   In this case, since the relationship between the height and position of the position index portion relative to the reference height portion is stored as displacement measurement table data, the distance to the measurement position of the position index portion and the reference height are measured by the distance measuring means. Measure the distance to each part and find the difference between these two distance measurements, then you can determine the height of the measured position, and refer to the displacement measurement table data to identify the position corresponding to the measured height The displacement amount and displacement direction of the measurement object can be specified from the position. As a result, it is possible to achieve downsizing, high-speed processing, and improvement in measurement accuracy of the displacement measuring device that determines the amount and direction of displacement of the measurement object. That is, since the distance measuring means is a simple configuration, the displacement measuring device can be downsized, and the difference between the two distance measured values of the distance measuring means is calculated and only the displacement measurement table data is referred to. The amount of displacement and direction of the measurement object can be determined with a simple process, enabling high-speed processing. Furthermore, the measurement accuracy of the displacement measuring device can be simplified simply by increasing the measurement accuracy of the distance measuring means. Can be improved.

具体的には、請求項2のように、前記距離測定手段は、測定対象物の測定位置までの距離をピンポイントで測定し、前記位置指標部は、複数のエリアに区画され且つ各エリア毎に高さが異なる三次元形状に形成され、前記変位測定テーブルデータは、前記基準高さ部を基準とした各エリアの高さとエリア位置との関係がデータ化され、前記距離測定手段によって前記位置指標部の1つのエリアまでの距離と前記基準高さ部までの距離をそれぞれピンポイントで測定し、これら2つの距離測定値の差分と前記変位測定テーブルデータとに基づいて前記位置指標部のうちの前記距離測定手段で測定したエリア位置を特定することで前記測定対象物の変位量及び変位方向を判定するようにすると良い。これにより、測定対象物の変位量や変位方向を精度良く判定することができる。   Specifically, as in claim 2, the distance measuring unit measures the distance to the measurement position of the measurement object pinpoint, and the position index unit is divided into a plurality of areas and each area is divided. In the displacement measurement table data, the relationship between the height of each area and the area position with respect to the reference height portion is converted into data, and the position is measured by the distance measuring means. The distance to one area of the index part and the distance to the reference height part are each measured pinpoint, and based on the difference between these two distance measurement values and the displacement measurement table data, It is preferable to determine the displacement amount and the displacement direction of the measurement object by specifying the area position measured by the distance measuring means. Thereby, the displacement amount and displacement direction of the measurement object can be accurately determined.

更に、請求項3のように、距離測定手段は、位置指標部の1つのエリアまでの距離をピンポイントで測定する第1の距離センサと、前記基準高さ部までの距離をピンポイントで測定する第2の距離センサとを備え、前記第1の距離センサの測距方向と前記第2の距離センサの測距方向とが略平行となるように構成すると良い。このようにすれば、2つの距離センサによって位置指標部の1つのエリアまでの距離と基準高さ部までの距離を簡単に精度良く測定することができる。   Further, according to a third aspect, the distance measuring means measures the distance to one area of the position index portion by pinpoint, and measures the distance to the reference height portion by pinpoint. The distance measurement direction of the first distance sensor and the distance measurement direction of the second distance sensor are preferably configured to be substantially parallel to each other. In this way, the distance to one area of the position index part and the distance to the reference height part can be easily and accurately measured by the two distance sensors.

更に、請求項4のように、第1の距離センサによる位置指標部の1つのエリアまでの距離の測定と、第2の距離センサによる前記基準高さ部までの距離の測定とを同時に行い、これら2つの距離測定値の差分と前記変位測定テーブルデータとに基づいて前記位置指標部のうちの前記距離測定手段で測定したエリア位置を特定するようにしても良い。このように、位置指標部の1つのエリアまでの距離の測定と基準高さ部までの距離の測定とを同時に行うようにすれば、測定対象物の位置が変動(移動又は振動)しているときでも、測定したエリアの高さ(2つの距離測定値の差分)を精度良く検出することができる。   Further, as in claim 4, the measurement of the distance to one area of the position index portion by the first distance sensor and the measurement of the distance to the reference height portion by the second distance sensor are performed simultaneously, Based on the difference between these two distance measurement values and the displacement measurement table data, the area position measured by the distance measuring means in the position indicator section may be specified. Thus, if the measurement of the distance to one area of the position index part and the measurement of the distance to the reference height part are performed simultaneously, the position of the measurement object fluctuates (moves or vibrates). Even then, the height of the measured area (difference between two distance measurement values) can be detected with high accuracy.

また、請求項5のように、位置指標部の中心部のエリアが基準高さ部と同じ高さとなるように形成しても良い。この場合は、2つの距離測定値の差分が0となるエリア位置が位置指標部の中心部となる。   Further, the center area of the position indicator portion may be formed to be the same height as the reference height portion. In this case, the area position where the difference between the two distance measurement values is 0 becomes the central portion of the position indicator.

また、位置指標部は、複数のエリアを碁盤目状に区画したものであっても良いが、請求項6のように、位置指標部は、中心部のエリアを円形に形成して、その周囲に複数のエリアを同心円状に配列すると良い。このようにすれば、測定ポイントが位置指標部の中心からどの様な方向に変位しても、その変位量や変位方向を精度良く検出することができる。   Further, the position index part may be a plurality of areas divided into a grid pattern. However, as in claim 6, the position index part is formed by forming a central area in a circular shape and surrounding it. A plurality of areas may be arranged concentrically. In this way, even if the measurement point is displaced in any direction from the center of the position index portion, the displacement amount and the displacement direction can be detected with high accuracy.

更に、請求項7のように、位置指標部の中心から半径が同じ円周上に位置する各エリアは、全て同じ面積となるように形成すると良い。このようにすれば、測定精度を更に向上させることができる。   Furthermore, as in the seventh aspect, it is preferable that each area located on the circumference having the same radius from the center of the position indicator portion is formed to have the same area. In this way, measurement accuracy can be further improved.

また、請求項8のように、位置指標部の中心から半径が同じ円周上に位置する各エリアは、円周方向に順番に高さが高く又は低くなるように形成し、前記位置指標部の中心から半径が異なる円周上に位置する各エリアは、外周側ほど高さが高く又は低くなるように形成すると良い。このようにすれば、円周方向に隣接するエリアの高さの差を小さくすることができるため、距離測定手段で測定したエリアの高さ(2つの距離測定値の差分)の測定誤差によって、測定したエリア位置が誤判定されても、誤判定するエリア位置が正しい測定ポイントのエリア位置に隣接するエリア位置にずれるだけであり、測定対象物の変位量及び変位方向の測定誤差を小さくすることができる。   Further, as in claim 8, each area located on the circumference having the same radius from the center of the position indicator portion is formed so as to become higher or lower in order in the circumferential direction, and the position indicator portion Each area located on the circumference with a different radius from the center of the center may be formed so that the height is higher or lower toward the outer peripheral side. In this way, since the difference in height between adjacent areas in the circumferential direction can be reduced, the measurement error of the height of the area (difference between two distance measurement values) measured by the distance measurement means Even if the measured area position is misjudged, the misjudged area position only shifts to the area position adjacent to the area position of the correct measurement point, and the measurement error in the displacement amount and displacement direction of the measurement object is reduced. Can do.

また、測定対象物の変位量の測定可能範囲が位置指標部の大きさで決まることを考慮して、請求項9のように、基準高さ部は、位置指標部と同じ大きさ又はそれ以上の大きさに形成すると共に、該基準高さ部の外周囲には、該基準高さ部とは高さの異なるエラー領域を形成し、前記位置指標部の外周囲には、該位置指標部の各エリアとは高さの異なるエラー領域を形成すると良い。このようにすれば、測定対象物の変位量が位置指標部の大きさ以下(つまり位置指標部の各エリアの高さを測定可能な範囲内)であれば、基準高さ部の高さを測定可能であり、確実に測定対象物の変位量及び変位方向を測定できる。しかも、測定対象物の変位量が位置指標部の大きさを超えれば、エラー領域が検出されるため、測定対象物の変位量が測定可能な範囲を超えていることを確認できる。   Further, in consideration of the fact that the measurable range of the displacement amount of the measurement object is determined by the size of the position index part, the reference height part is the same size or larger than the position index part as in claim 9. An error region having a height different from that of the reference height portion is formed on the outer periphery of the reference height portion, and the position indicator portion is formed on the outer periphery of the position indicator portion. It is preferable to form an error region having a height different from that of each area. In this way, if the amount of displacement of the measurement object is equal to or smaller than the size of the position index portion (that is, within the range in which the height of each area of the position index portion can be measured), the height of the reference height portion is set. Measurement is possible, and the displacement amount and displacement direction of the measurement object can be reliably measured. Moreover, since the error region is detected when the displacement amount of the measurement object exceeds the size of the position index portion, it can be confirmed that the displacement amount of the measurement object exceeds the measurable range.

以上説明した請求項1〜9に記載の変位測定装置は、測定対象物の変位量及び変位方向を測定する機能を必要とする様々な装置に組み合わせて実施することが可能であり、例えば、光無線通信システムに組み合わせて実施する場合は、請求項10のように、光信号をワイヤレスで送信する送信部と、前記光信号を受信する受信部と、前記送信部から送信される光信号の到達位置と前記受信部との位置ずれを補正するトラッキング機構とを備えた光無線通信システムにおいて、請求項1乃至9のいずれかに記載の変位測定装置を備え、前記距離測定手段は、前記送信部が取り付けられた送信ユニットに設けられ、前記測定対象物は、前記受信部が取り付けられた受信ユニットであり、前記位置指標部及び前記基準高さ部は、前記受信ユニットに設けられ、前記変位測定装置は、前記距離測定手段による2つの距離測定値の差分と前記変位測定テーブルデータとに基づいて前記受信ユニットの変位量及び変位方向を判定し、前記トラッキング機構は、前記変位測定装置の測定結果に基づいて前記送信部から送信される光信号の到達位置と前記受信部との位置ずれを補正するようにしても良い。このようにすれば、光無線通信システムにおいて、本発明の変位測定装置を用いて、送信ユニットに対する受信ユニットの相対的な変位量及び変位方向を精度良く検出することができ、光無線通信システムのトラッキング機構の小型化、高速処理化、測定精度向上を実現できる。   The displacement measuring apparatus according to claims 1 to 9 described above can be implemented in combination with various apparatuses that require a function of measuring the displacement amount and the displacement direction of the measurement object. When implemented in combination with a wireless communication system, as in claim 10, a transmitter that wirelessly transmits an optical signal, a receiver that receives the optical signal, and arrival of an optical signal transmitted from the transmitter An optical wireless communication system comprising a tracking mechanism that corrects a positional deviation between a position and the receiving unit, comprising the displacement measuring device according to any one of claims 1 to 9, wherein the distance measuring unit includes the transmitting unit. The measuring object is a receiving unit to which the receiving unit is attached, and the position indicator unit and the reference height unit are provided on the receiving unit. The displacement measuring device determines a displacement amount and a displacement direction of the receiving unit based on a difference between two distance measurement values by the distance measuring means and the displacement measurement table data, and the tracking mechanism You may make it correct | amend the position shift of the arrival position of the optical signal transmitted from the said transmission part, and the said receiving part based on the measurement result of a displacement measuring device. In this manner, in the optical wireless communication system, the relative displacement amount and the displacement direction of the receiving unit with respect to the transmitting unit can be accurately detected using the displacement measuring device of the present invention. The tracking mechanism can be reduced in size, increased in processing speed, and improved in measurement accuracy.

この場合、請求項11のように、送信ユニットと受信ユニットの両方又はいずれか一方は、移動又は振動する物体に取り付けられ、変位測定装置は、位置指標部の測定位置までの距離の測定と基準高さ部までの距離の測定とを同時に行い、これら2つの距離測定値の差分と前記変位測定テーブルデータとに基づいて前記受信ユニットの変位量及び変位方向を判定するようにしても良い。このようにすれば、送信ユニットと受信ユニットの両方又はいずれか一方が移動又は振動する場合でも、送信ユニットに対する受信ユニットの相対的な変位量及び変位方向を精度良く検出することができる。   In this case, as in claim 11, both or one of the transmission unit and the reception unit is attached to an object that moves or vibrates, and the displacement measuring device measures and measures the distance to the measurement position of the position index unit. The distance to the height portion may be measured simultaneously, and the displacement amount and the displacement direction of the receiving unit may be determined based on the difference between these two distance measurement values and the displacement measurement table data. In this way, even when both or one of the transmission unit and the reception unit moves or vibrates, the relative displacement amount and displacement direction of the reception unit with respect to the transmission unit can be accurately detected.

図1は本発明の一実施例における光無線通信システムの構成を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an optical wireless communication system in an embodiment of the present invention. 図2は位置指標部と基準高さ部を拡大して示す平面図である。FIG. 2 is an enlarged plan view showing the position index portion and the reference height portion. 図3は変位測定テーブルデータの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the displacement measurement table data. 図4は各距離センサの測距方向(角度)のずれが距離測定値に及ぼす影響を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the influence of the shift in the distance measuring direction (angle) of each distance sensor on the distance measurement value. 図5は部品実装機への光無線通信システムの適用例を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing an application example of the optical wireless communication system to the component mounter.

以下、本発明を実施するための形態を部品実装機に適用して具体化した一実施例を説明する。
まず、図1に基づいて光無線通信システムの構成を説明する。
Hereinafter, an embodiment in which a mode for carrying out the present invention is applied to a component mounter will be described.
First, the configuration of the optical wireless communication system will be described with reference to FIG.

送信ユニット11には、光信号(光ビーム)をワイヤレスで送信する送信部12と、距離測定器13(距離測定手段)とが設けられている。送信部12は、半導体レーザ等で構成され、光信号(光ビーム)の出射方向(光軸)を自動的に調整する光軸ずれ補正機能が搭載されている。光軸ずれ補正機能は、光軸ずれに応じて送信部12の角度や位置をアクチュエータで機械的に調整するものであっても良いし、或は、ビーム出射方向を自在に制御可能な半導体レーザを用いても良い。この半導体レーザは、周期の異なる2種類のフォトニック結晶を複合した結晶を用い、その周期の差を変化させることで、ビーム出射方向を変化させることができるようになっている。ビーム出射方向を自在に制御可能な半導体レーザを用いて光軸ずれ補正機能を構成すれば、サーボ等の駆動機構が不要となり、光軸ずれ補正機能を軽量化できる利点がある。   The transmission unit 11 is provided with a transmission unit 12 that wirelessly transmits an optical signal (light beam) and a distance measuring device 13 (distance measuring means). The transmitter 12 is composed of a semiconductor laser or the like, and is equipped with an optical axis deviation correction function that automatically adjusts the emission direction (optical axis) of the optical signal (light beam). The optical axis deviation correction function may be one that mechanically adjusts the angle and position of the transmitter 12 with an actuator according to the optical axis deviation, or a semiconductor laser that can freely control the beam emission direction. May be used. This semiconductor laser uses a crystal in which two types of photonic crystals having different periods are combined, and the beam emission direction can be changed by changing the difference between the periods. If the optical axis deviation correction function is configured using a semiconductor laser capable of freely controlling the beam emission direction, there is an advantage that a drive mechanism such as a servo becomes unnecessary and the optical axis deviation correction function can be reduced in weight.

尚、光軸ずれ補正機能は、後述する受信部22側に設けても良く、例えば、受信部22側にファインポジショニングミラー(FPM)を設けて、送信部12から出射される光ビームを受信部22へ反射させるファインポジショニングミラーの角度を後述する光軸ずれ検出値に応じて調整して光軸ずれを補正するようにしても良い。或は、光軸ずれに応じて受信部22の位置をアクチュエータで機械的に調整するものであっても良い。   The optical axis deviation correction function may be provided on the receiving unit 22 side described later. For example, a fine positioning mirror (FPM) is provided on the receiving unit 22 side, and the light beam emitted from the transmitting unit 12 is received by the receiving unit. The optical axis deviation may be corrected by adjusting the angle of the fine positioning mirror reflected to 22 according to an optical axis deviation detection value described later. Alternatively, the position of the receiving unit 22 may be mechanically adjusted by an actuator according to the optical axis deviation.

本実施例では、距離測定器13は、第1の距離センサ14と第2の距離センサ15とからなり、第1の距離センサ14の測距方向と第2の距離センサ15の測距方向とが略平行となるように構成されている。これら2つの距離センサ14,15の測距方向は、送信部12の光ビーム出射方向(角度0°)と略平行となっている。各距離センサ14,15は、測定対象物までの距離をピンポイントで測定できる距離センサ、例えば、反射型のレーザ式変位センサを用いて構成されている。   In the present embodiment, the distance measuring device 13 includes a first distance sensor 14 and a second distance sensor 15. The distance measuring direction of the first distance sensor 14 and the distance measuring direction of the second distance sensor 15 are Are configured to be substantially parallel. The distance measuring directions of these two distance sensors 14 and 15 are substantially parallel to the light beam emitting direction (angle 0 °) of the transmitter 12. Each of the distance sensors 14 and 15 is configured using a distance sensor that can measure the distance to the measurement object pinpoint, for example, a reflection type laser displacement sensor.

一方、受信ユニット21には、送信部12から送信されてくる光信号(光ビーム)を受信する受信部22が取り付けられている。更に、受信ユニット21には、送信ユニット11の2つの距離センサ14,15で距離がピンポイントで測定される位置指標部23と基準高さ部24とが設けられている。   On the other hand, the receiving unit 21 is attached with a receiving unit 22 that receives an optical signal (light beam) transmitted from the transmitting unit 12. Further, the reception unit 21 is provided with a position indicator 23 and a reference height 24 where the distance is measured pinpointed by the two distance sensors 14 and 15 of the transmission unit 11.

位置指標部23は、第1の距離センサ14の測距方向(レーザ出射方向)に位置し、図2に示すように、複数のエリアに区画され且つ各エリア毎に高さが異なる三次元形状に形成されている。ここで、エリアの高さは、第1の距離センサ14の方向への突出高さである。各エリアの大きさ(面積、寸法)は、第1の距離センサ14で、隣接するエリアと区別して測定できる大きさに形成され、各エリアの高さの差は、他のエリアの高さと区別して測定できる高さの差(第1の距離センサ14の測定誤差より大きい差)に設定されている。   The position indicator 23 is located in the distance measuring direction (laser emission direction) of the first distance sensor 14 and is divided into a plurality of areas and has a different height for each area as shown in FIG. Is formed. Here, the height of the area is a protruding height in the direction of the first distance sensor 14. The size (area, dimension) of each area is formed to a size that can be measured by the first distance sensor 14 while distinguishing it from the adjacent area. The difference in height of each area is different from the height of other areas. A difference in height that can be measured separately (a difference larger than the measurement error of the first distance sensor 14) is set.

位置指標部23は、複数のエリアを碁盤目状に区画したものであっても良いが、本実施例では、位置指標部23は、中心部のエリアA0を円形に形成して、その周囲に複数のエリアA1〜A56を同心円状に配列し、且つ、位置指標部23の中心から半径が同じ円周上に位置する各エリアは、全て同じ面積(同一ピッチ)となるように形成されている。このようにすれば、測定ポイントが位置指標部23の中心からどの様な方向に変位しても、その変位量や変位方向を精度良く検出することができる。   The position index portion 23 may be a plurality of areas partitioned in a grid pattern. In this embodiment, the position index portion 23 forms a central area A0 in a circular shape and surrounds it. A plurality of areas A1 to A56 are arranged concentrically, and each area located on the circumference having the same radius from the center of the position indicator 23 is formed to have the same area (same pitch). . In this way, even if the measurement point is displaced from the center of the position indicator 23 in any direction, the displacement amount and the displacement direction can be accurately detected.

更に、位置指標部23の中心から半径が同じ円周上に位置する各エリアは、円周方向に順番に高さが高く(又は低く)なるように形成され、位置指標部23の中心から半径が異なる円周上に位置する各エリアは、外周側ほど高さが高く(又は低く)なるように形成されている。位置指標部23の外周囲には、該位置指標部23の各エリアA1〜A56とは高さの異なるエラー領域Aerror が形成されている。   Furthermore, each area located on the circumference having the same radius from the center of the position indicator portion 23 is formed so as to increase (or decrease) in order in the circumferential direction. Each area located on a different circumference is formed so that the height is higher (or lower) on the outer peripheral side. On the outer periphery of the position indicator 23, an error area Aerror having a height different from that of the areas A1 to A56 of the position indicator 23 is formed.

図2の例では、位置指標部23の全てのエリアA0〜A56のうち、中心部のエリアA0が最も低いエリアであり、その外周に合計8個のエリアA1〜A8が45°ピッチで配列され、各エリアA1〜A8の高さが時計回り方向に少しずつ高くなっている。1周目のエリアA1〜A8の外周に合計16個のエリアA9〜A24が22.5°ピッチで配列され、各エリアA9〜A24の高さが時計回り方向に少しずつ高くなっている。2周目の最初のエリアA9は、1周目の最後のエリアA8に隣接する位置に配置されている。これにより、1周目と2周目との間で高さの差が最小となる2つのエリアA8,A9が隣接するように配列されている。2周目のエリアA9〜A24の外周に合計32個のエリアA25〜A56が11.25°ピッチで配列され、各エリアA25〜A56の高さが時計回り方向に少しずつ高くなっている。3周目の最初のエリアA25は、2周目の最後のエリアA24に隣接する位置に配置されている。これにより、2周目と3周目との間で高さの差が最小となる2つのエリアA24,A25が隣接するように配列されている。   In the example of FIG. 2, the center area A0 is the lowest area among all the areas A0 to A56 of the position indicator 23, and a total of eight areas A1 to A8 are arranged at a 45 ° pitch on the outer periphery thereof. The heights of the areas A1 to A8 are gradually increased in the clockwise direction. A total of 16 areas A9 to A24 are arranged at a 22.5 ° pitch on the outer circumference of the first area A1 to A8, and the height of each area A9 to A24 is gradually increased in the clockwise direction. The first area A9 in the second turn is arranged at a position adjacent to the last area A8 in the first turn. As a result, the two areas A8 and A9 in which the difference in height between the first and second rounds is minimized are arranged adjacent to each other. A total of 32 areas A25 to A56 are arranged at a 11.25 ° pitch on the outer circumference of the second area A9 to A24, and the height of each area A25 to A56 is gradually increased in the clockwise direction. The first area A25 in the third turn is arranged at a position adjacent to the last area A24 in the second turn. As a result, the two areas A24 and A25 in which the difference in height between the second and third rounds is minimized are arranged adjacent to each other.

このようにすれば、円周方向に隣接するエリアの高さの差を小さくすることができると共に、1周目と2周目と3周目との間で高さの差が最小となるエリアを隣接させることができるため、距離測定器13で測定したエリアの高さ(2つの距離測定値の差分)の測定誤差によって、測定したエリア位置が誤判定されても、誤判定するエリア位置が正しい測定ポイントのエリア位置に隣接するエリア位置にずれるだけであり、測定対象物の変位量及び変位方向の測定誤差を小さくすることができる。   In this way, the height difference between the areas adjacent to each other in the circumferential direction can be reduced and the height difference between the first, second and third laps is minimized. Therefore, even if the measured area position is erroneously determined by the measurement error of the height of the area measured by the distance measuring device 13 (difference between two distance measurement values), the erroneously determined area position is It is merely shifted to the area position adjacent to the area position of the correct measurement point, and the measurement error in the displacement amount and the displacement direction of the measurement object can be reduced.

一方、基準高さ部24は、第2の距離センサ15の測距方向(レーザ出射方向)に位置し、位置指標部23の中心部のエリアA0と同じ高さに形成され、且つ、位置指標部23と同じ大きさ又はそれ以上の大きさの円形に形成されていると共に、該基準高さ部24の外周囲には、該基準高さ部24とは高さの異なるエラー領域Berror が形成されている。位置指標部23の中心と基準高さ部24の中心との間隔は、第1の距離センサ14の中心と第2の距離センサ15の中心との間隔と一致し、第1の距離センサ14の測定ポイントが位置指標部23の中心であるときには、第2の距離センサ15の測定ポイントが基準高さ部24の中心となるように構成されている。   On the other hand, the reference height portion 24 is located in the distance measuring direction (laser emission direction) of the second distance sensor 15 and is formed at the same height as the area A0 at the center of the position indicator portion 23, and the position indicator. An error region Berror having a height different from that of the reference height portion 24 is formed on the outer periphery of the reference height portion 24 while being formed in a circular shape having the same size as or larger than the portion 23. Has been. The distance between the center of the position indicator 23 and the center of the reference height 24 matches the distance between the center of the first distance sensor 14 and the center of the second distance sensor 15. When the measurement point is the center of the position indicator 23, the measurement point of the second distance sensor 15 is configured to be the center of the reference height 24.

尚、基準高さ部24の高さは、位置指標部23の中心部のエリアA0とは異なる高さに形成しても良いし、基準高さ部24の形状も円形に限定されず、例えば、四角形であっても良い。   The height of the reference height portion 24 may be formed at a height different from the central area A0 of the position indicator portion 23, and the shape of the reference height portion 24 is not limited to a circle. , It may be square.

基準高さ部24の高さを基準とした位置指標部23の各エリアA0〜A56の高さとエリア位置との関係が変位測定テーブルデータ(図3参照)として作成されている。ここで、エリア位置は、例えば位置指標部23の中心を原点とする極座標で表され、各エリアA0〜A56の中心の角度と、位置指標部23の中心から各エリアA0〜A56の中心までの距離(同心円の半径)で表されている。各エリアA0〜A56の中心の角度は、鉛直上方を0°として時計回り方向の角度で表されている。尚、エリア位置は、例えば位置指標部23の中心を原点とする直交座標(XY座標)で表しても良い。   The relationship between the heights of the areas A0 to A56 of the position index unit 23 and the area positions with reference to the height of the reference height part 24 is created as displacement measurement table data (see FIG. 3). Here, the area position is represented, for example, by polar coordinates with the center of the position index portion 23 as the origin, the angle of the center of each area A0 to A56, and from the center of the position index portion 23 to the center of each area A0 to A56. Expressed in distance (concentric radius). The angle of the center of each area A0 to A56 is represented by an angle in the clockwise direction with 0 ° in the vertical direction. The area position may be represented by, for example, orthogonal coordinates (XY coordinates) with the center of the position indicator 23 as the origin.

図4に示すように、第1の距離センサ14の測距方向(レーザ出射方向)がL0、L1、L2と変動した場合、第1の距離センサ14で測定する距離が位置指標部23の半径やエリア高さに対して十分に長ければ、中心からの角度による距離測定値の変動を無視でき、測定誤差を補正する必要はないが、より影響を少なくするには、各エリアA0〜A56の高さが外周側ほど高くなるようにすれば良い。尚、位置指標部23の反りによる影響は無視できるものとする。   As shown in FIG. 4, when the distance measurement direction (laser emission direction) of the first distance sensor 14 varies as L0, L1, and L2, the distance measured by the first distance sensor 14 is the radius of the position indicator 23. If the distance is sufficiently long with respect to the area height, the variation of the distance measurement value due to the angle from the center can be ignored, and there is no need to correct the measurement error. However, in order to reduce the influence, each area A0 to A56 What is necessary is just to make it height so that an outer peripheral side is high. It should be noted that the influence of the warp of the position indicator 23 can be ignored.

図3の変位測定テーブルデータは、制御演算装置31の記憶装置32(記憶手段)に記憶されている。制御演算装置31は、送信ユニット11に設けても良いし、送信ユニット11とは別に設けても良い。制御演算装置31は、2つの距離センサ14,15によって位置指標部23の1つのエリアまでの距離と基準高さ部24までの距離をそれぞれピンポイントで測定し、これら2つの距離測定値の差分と変位測定テーブルデータとに基づいて位置指標部23のうちの第1の距離センサ14で測定したエリア位置を特定することで、測定対象物である受信ユニット21の変位量及び変位方向を判定する。更に、制御演算装置31は、受信ユニット21の変位量及び変位方向の判定結果に基づいて送信部12と受信部22との光軸ずれを補正するように光軸ずれ補正機能を作動させて、送信部12の光ビーム出射方向(光軸)を受信部22に一致させるように自動調整する。   The displacement measurement table data in FIG. 3 is stored in the storage device 32 (storage means) of the control arithmetic device 31. The control arithmetic device 31 may be provided in the transmission unit 11 or may be provided separately from the transmission unit 11. The control arithmetic unit 31 measures the distance to one area of the position index part 23 and the distance to the reference height part 24 by two distance sensors 14 and 15, respectively, and the difference between these two distance measurement values. And the displacement measurement table data, the area position measured by the first distance sensor 14 of the position indicator 23 is specified, thereby determining the displacement amount and the displacement direction of the receiving unit 21 that is the measurement object. . Further, the control arithmetic unit 31 operates the optical axis deviation correction function so as to correct the optical axis deviation between the transmission unit 12 and the reception unit 22 based on the determination result of the displacement amount and the displacement direction of the reception unit 21. The light beam emission direction (optical axis) of the transmission unit 12 is automatically adjusted to coincide with the reception unit 22.

以上のように構成された光無線通信システムを部品実装機に適用した例を図5を用いて説明する。装着ヘッド41には、フィーダ(図示せず)によって供給される部品を吸着して回路基板に装着する吸着ノズル(図示せず)が下向きに保持されている。装着ヘッド41は、Y軸スライド機構42によってY軸方向(回路基板の搬送方向と直交する方向)にスライド可能に支持されている。Y軸スライド機構42は、X軸スライド機構43によってX軸方向(回路基板の搬送方向)にスライド可能に支持されている。   An example in which the optical wireless communication system configured as described above is applied to a component mounter will be described with reference to FIG. The mounting head 41 holds downward a suction nozzle (not shown) for sucking a component supplied by a feeder (not shown) and mounting it on the circuit board. The mounting head 41 is supported by a Y-axis slide mechanism 42 so as to be slidable in the Y-axis direction (a direction perpendicular to the circuit board transport direction). The Y-axis slide mechanism 42 is supported by the X-axis slide mechanism 43 so as to be slidable in the X-axis direction (circuit board conveyance direction).

Y軸スライド機構42とX軸スライド機構43との連結部44には、中継用の受信ユニット21aと中継用の送信ユニット11とがそれぞれX軸方向とY軸方向に向けて設けられ、装着ヘッド41には、中継用の送信ユニット11と対向する位置に受信ユニット21bとが設けられている。X軸スライド機構43の一端側には、中継用の受信ユニット21aと対向する位置に送信ユニット(図示せず)が設けられ、この送信ユニットは、部品実装機の制御装置(図示せず)に接続されている。尚、連結部44に設けられた中継用の受信ユニット21aと中継用の送信ユニット11との間は、信号ケーブル45で接続され、中継用の受信ユニット21aで受信した信号を中継用の送信ユニット11に送信するように構成されている。   The connecting portion 44 between the Y-axis slide mechanism 42 and the X-axis slide mechanism 43 is provided with a relay receiving unit 21a and a relay transmitting unit 11 in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively, and the mounting head In 41, a receiving unit 21b is provided at a position facing the transmitting unit 11 for relay. On one end side of the X-axis slide mechanism 43, a transmission unit (not shown) is provided at a position facing the relay reception unit 21a. This transmission unit is connected to a control device (not shown) of the component mounting machine. It is connected. The relay receiving unit 21a and the relay transmitting unit 11 provided in the connecting portion 44 are connected by a signal cable 45, and a signal received by the relay receiving unit 21a is used as a relay transmitting unit. 11 to transmit to.

各送信ユニット11と各受信ユニット21a,21bの構成は、図1〜図4を用いて説明したものと同じであり、2つの距離センサ14,15によって位置指標部23の1つのエリアまでの距離と基準高さ部24までの距離をそれぞれピンポイントで測定し、これら2つの距離測定値の差分と変位測定テーブルデータとに基づいて位置指標部23のうちの第1の距離センサ14で測定したエリア位置を特定することで、受信ユニット21の変位量及び変位方向を判定し、その判定結果に基づいて送信部12と受信部22との光軸ずれを補正するように光軸ずれ補正機能を作動させて、送信部12の光ビーム出射方向(光軸)を受信部22に一致させるように自動調整する。これにより、送信部12から出射した光ビームを確実に受信部22で受光させる。   The configuration of each transmission unit 11 and each reception unit 21a, 21b is the same as that described with reference to FIGS. 1 to 4, and the distance to one area of the position indicator 23 by the two distance sensors 14, 15. And the distance to the reference height part 24 are measured at pinpoints, and measured by the first distance sensor 14 in the position index part 23 based on the difference between these two distance measurement values and the displacement measurement table data. By specifying the area position, the displacement amount and the displacement direction of the receiving unit 21 are determined, and an optical axis deviation correction function is provided so as to correct the optical axis deviation between the transmitting unit 12 and the receiving unit 22 based on the determination result. By operating, the light beam emission direction (optical axis) of the transmission unit 12 is automatically adjusted so as to coincide with the reception unit 22. Thereby, the light beam emitted from the transmitter 12 is reliably received by the receiver 22.

2つの距離センサ14,15の少なくとも一方の測定ポイントがエラー領域Aerror ,Berror に入っている場合は、受信ユニット21の変位量・変位方向を判定できないため、光軸ずれを補正できない。従って、この場合は、送信部12から光ビームを出射しても、受信部22で受光できないと判断して、送信部12の光ビームの出射を停止する。   When at least one measurement point of the two distance sensors 14 and 15 is in the error areas Aerror and Berror, the displacement amount and the displacement direction of the receiving unit 21 cannot be determined, so that the optical axis deviation cannot be corrected. Therefore, in this case, even if the light beam is emitted from the transmission unit 12, it is determined that the reception unit 22 cannot receive the light beam, and the emission of the light beam from the transmission unit 12 is stopped.

従来は、部品実装機の制御装置と装着ヘッド41との間をケーブルで接続していたため、ケーブルの配線スペースが必要となったり、装着ヘッド41の移動の繰り返しによるケーブルの移動・曲げ動作の繰り返しによりケーブルの断線や接続不良が発生する可能性があった。   Conventionally, since the control device of the component mounting machine and the mounting head 41 are connected by a cable, a cable wiring space is required, or the movement / bending operation of the cable is repeated by repeated movement of the mounting head 41. As a result, cable disconnection or poor connection may occur.

これに対し、図6のように、本実施例の光無線通信システムを部品実装機に適用すれば、部品実装機の制御装置と装着ヘッド41との間を接続するケーブルを廃止することができるため、ケーブルの配線スペースが不要となり、省スペース化に貢献できると共に、ケーブルの断線や接続不良の問題も解消できる。   On the other hand, as shown in FIG. 6, if the optical wireless communication system of the present embodiment is applied to a component mounter, the cable connecting the control device of the component mounter and the mounting head 41 can be eliminated. This eliminates the need for a cable wiring space, contributes to space saving, and can solve the problem of cable disconnection and poor connection.

以上説明した本実施例の変位測定装置は、2つの距離センサ14,15によって位置指標部23の1つのエリアまでの距離と基準高さ部24までの距離をそれぞれピンポイントで測定し、これら2つの距離測定値の差分と変位測定テーブルデータとに基づいて位置指標部23のうちの第1の距離センサ14で測定したエリア位置を特定することで、送信ユニット11に対する受信ユニット21の相対的な変位量及び変位方向を判定することを特徴としている。この場合、基準高さ部24の高さを基準とした位置指標部23の各エリアの高さとエリア位置との関係が変位測定テーブルデータとして記憶されているため、2つの距離センサ14,15によって位置指標部23の1つのエリアまでの距離と基準高さ部24までの距離をそれぞれピンポイントで測定し、これら2つの距離測定値の差分を求めれば、測定したエリアの高さが判明し、変位測定テーブルデータを参照すれば、測定したエリアの高さに対応するエリア位置を特定することができ、そのエリア位置から測定対象物である受信ユニット21の変位量及び変位方向を特定することができる。これにより、受信ユニット21の変位量や変位方向を判定する変位測定装置の小型化、高速処理化、測定精度向上を実現することができる。すなわち、距離センサ14,15を用いた簡単な構成であるため、変位測定装置の小型化が可能であると共に、2つの距離センサ14,15の距離測定値の差分を演算して変位測定テーブルデータを参照するだけの簡単な処理で受信ユニット21の変位量及び変位方向を求めることができ、カメラの撮像画像を画像処理する場合と比べて高速で受信ユニット21の変位量や変位方向を演算することが可能であり、更に、距離センサ14,15の測定精度を上げるだけで、変位測定装置の測定精度を簡単に向上させることができる。   The displacement measuring apparatus of the present embodiment described above measures the distance to one area of the position index portion 23 and the distance to the reference height portion 24 by two distance sensors 14 and 15, respectively. By specifying the area position measured by the first distance sensor 14 of the position index unit 23 based on the difference between the two distance measurement values and the displacement measurement table data, the reception unit 21 is relative to the transmission unit 11. The displacement amount and the displacement direction are determined. In this case, since the relationship between the height of each area and the area position of the position index unit 23 with respect to the height of the reference height portion 24 is stored as displacement measurement table data, the two distance sensors 14 and 15 If the distance to one area of the position index part 23 and the distance to the reference height part 24 are respectively measured at pinpoints, and the difference between these two distance measurements is obtained, the height of the measured area is determined, By referring to the displacement measurement table data, the area position corresponding to the height of the measured area can be specified, and the displacement amount and the displacement direction of the receiving unit 21 that is the measurement object can be specified from the area position. it can. As a result, it is possible to reduce the size of the displacement measuring device that determines the displacement amount and direction of the receiving unit 21, increase the processing speed, and improve the measurement accuracy. That is, since the distance sensor 14 or 15 is a simple configuration, the displacement measuring device can be downsized, and the difference measurement table data is calculated by calculating the difference between the distance measurement values of the two distance sensors 14 and 15. The displacement amount and the displacement direction of the receiving unit 21 can be obtained by a simple process that simply refers to the above, and the displacement amount and the displacement direction of the receiving unit 21 are calculated at a higher speed than in the case of image processing of the captured image of the camera. In addition, the measurement accuracy of the displacement measuring device can be easily improved only by increasing the measurement accuracy of the distance sensors 14 and 15.

ところで、送信ユニット11と受信ユニット21(21a,21b)の両方が停止しているときに、受信ユニット21a,21bの変位量及び変位方向を判定する場合は、位置指標部23の1つのエリアまでの距離の測定と基準高さ部24までの距離の測定を同時に行っても良いし、いずれか一方の距離の測定を行ってから、他方の距離の測定を行っても良い。送信ユニット11と受信ユニット21の両方が停止している場合は、2つの距離の測定を別々に行っても、測定条件が変化しないため、基準高さ部24の高さを基準とした位置指標部23の各エリアの高さ(2つの距離測定値の差分)を正確に測定することができる。   By the way, when both the transmission unit 11 and the reception unit 21 (21a, 21b) are stopped, when determining the displacement amount and the displacement direction of the reception units 21a, 21b, up to one area of the position indicator 23 The distance to the reference height portion 24 may be measured at the same time, or one of the distances may be measured and then the other distance may be measured. When both the transmission unit 11 and the reception unit 21 are stopped, the measurement condition does not change even if the two distances are measured separately. Therefore, the position index based on the height of the reference height portion 24 is used. The height of each area of the unit 23 (difference between two distance measurement values) can be accurately measured.

しかし、送信ユニット11と受信ユニット21の両方又はいずれか一方が移動又は振動している場合は、2つの距離の測定を別々に行うと、測定条件が変化して基準高さ部24の高さを基準とした位置指標部23の各エリアの高さ(2つの距離測定値の差分)を正確に測定できない。   However, in the case where both or one of the transmission unit 11 and the reception unit 21 is moving or vibrating, if the two distances are measured separately, the measurement conditions change and the height of the reference height portion 24 It is impossible to accurately measure the height of each area (difference between two distance measurement values) of the position indicator 23 with reference to.

そこで、送信ユニット11と受信ユニット21の両方又はいずれか一方が移動又は振動しているときに、送信ユニット11に対する受信ユニット21の相対的な変位量及び変位方向を判定する場合は、位置指標部23の1つのエリアまでの距離の測定と基準高さ部24までの距離の測定を同時に行うようにすれば良い。このようにすれば、送信ユニット11と受信ユニット21の両方又はいずれか一方が移動又は振動する場合でも、基準高さ部24の高さを基準とした位置指標部23の各エリアの高さ(2つの距離測定値の差分)を正確に測定することができ、送信ユニット11に対する受信ユニット21の相対的な変位量及び変位方向を精度良く検出することができる。   Therefore, when the relative displacement amount and the displacement direction of the reception unit 21 with respect to the transmission unit 11 are determined when both or one of the transmission unit 11 and the reception unit 21 is moving or vibrating, the position indicator unit The distance to one area 23 and the distance to the reference height portion 24 may be measured simultaneously. In this way, even when both or one of the transmission unit 11 and the reception unit 21 moves or vibrates, the height of each area of the position indicator 23 based on the height of the reference height 24 ( The difference between the two distance measurement values) can be accurately measured, and the relative displacement amount and displacement direction of the reception unit 21 with respect to the transmission unit 11 can be detected with high accuracy.

また、本実施例では、受信ユニット21の変位量の測定可能範囲が位置指標部23の大きさで決まることを考慮して、基準高さ部24は、位置指標部23と同じ大きさ又はそれ以上の大きさに形成すると共に、該基準高さ部24の外周囲には、該基準高さ部24とは高さの異なるエラー領域Berror を形成し、位置指標部23の外周囲には、該位置指標部23の各エリアとは高さの異なるエラー領域Aerror を形成している。このようにすれば、受信ユニット21の変位量が位置指標部23の大きさ以下(つまり位置指標部23の各エリアの高さを測定可能な範囲内)であれば、基準高さ部24の高さを測定可能であり、確実に受信ユニット21の変位量及び変位方向を測定できる。しかも、受信ユニット21の変位量が位置指標部23の大きさを超えれば、エラー領域Aerror が検出されるため、受信ユニット21の変位量が測定可能な範囲を超えていることを確認できる。   Further, in the present embodiment, the reference height portion 24 is the same size as the position index portion 23 or the same, considering that the measurable range of the displacement amount of the receiving unit 21 is determined by the size of the position index portion 23. An error region Berror having a height different from that of the reference height portion 24 is formed on the outer periphery of the reference height portion 24, and the outer periphery of the position indicator portion 23 is formed on the outer periphery of the reference height portion 24. An error area A error having a different height from each area of the position indicator 23 is formed. In this way, if the amount of displacement of the receiving unit 21 is equal to or less than the size of the position indicator 23 (that is, within the range in which the height of each area of the position indicator 23 can be measured), the reference height portion 24 The height can be measured, and the displacement amount and the displacement direction of the receiving unit 21 can be reliably measured. Moreover, since the error area A error is detected when the displacement amount of the receiving unit 21 exceeds the size of the position indicator 23, it can be confirmed that the displacement amount of the receiving unit 21 exceeds the measurable range.

尚、本実施例では、測定対象物までの距離をピンポイントで測定する距離測定手段を、位置指標部23の1つのエリアまでの距離を測定する第1の距離センサ14と、基準高さ部24までの距離を測定する第2の距離センサ15とから構成したが、停止している測定対象物までの距離を測定する場合は、距離測定手段を1つの距離センサで構成して、該距離センサの測距方向(角度)又は位置を位置指標部23測定用と基準高さ部24測定用との間で切り換えて、位置指標部23の1つのエリアまでの距離の測定と基準高さ部24までの距離の測定を別々に行うようにしても良い。   In the present embodiment, the distance measuring means for measuring the distance to the measurement object pinpoint, the first distance sensor 14 for measuring the distance to one area of the position indicator 23, and the reference height portion The second distance sensor 15 that measures the distance up to 24 is used. However, when measuring the distance to the measurement object that is stopped, the distance measuring means is configured by one distance sensor, and the distance is measured. The distance measurement direction (angle) or position of the sensor is switched between the position index portion 23 measurement and the reference height portion 24 measurement to measure the distance to one area of the position index portion 23 and the reference height portion. You may make it measure the distance to 24 separately.

また、本発明の変位測定装置を用いた光無線通信システムの適用範囲は、部品実装機に限定されず、通信システムを搭載した各種機器に広く適用して実施でき、更には、マイクロ波、ミリ波を用いた無線通信システムにも適用できる。   Further, the application range of the optical wireless communication system using the displacement measuring device of the present invention is not limited to the component mounting machine, and can be widely applied to various devices equipped with the communication system. The present invention can also be applied to a radio communication system using waves.

また、本発明の変位測定装置の適用範囲は、光無線通信システムに限定されず、測定対象物の変位量及び変位方向を判定する機能を必要とする各種機器に広く適用して実施できる。   The application range of the displacement measuring apparatus of the present invention is not limited to the optical wireless communication system, and can be widely applied to various devices that require a function for determining the displacement amount and the displacement direction of the measurement object.

11…送信ユニット、12…送信部、13…距離測定器(距離測定手段)、14…第1の距離センサ、15…第2の距離センサ、21,21a,21b…受信ユニット(測定対象物)、22…受信部、23…位置指標部、24…基準高さ部、31…制御演算装置、32…記憶装置(記憶手段)、41…装着ヘッド、42…Y軸スライド機構、43…X軸スライド機構、44…連結部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Transmission unit, 12 ... Transmission part, 13 ... Distance measuring device (distance measuring means), 14 ... 1st distance sensor, 15 ... 2nd distance sensor, 21, 21a, 21b ... Reception unit (measurement object) , 22 ... receiving part, 23 ... position indicator part, 24 ... reference height part, 31 ... control arithmetic unit, 32 ... storage device (storage means), 41 ... mounting head, 42 ... Y axis slide mechanism, 43 ... X axis Slide mechanism, 44 ... connecting part

Claims (11)

測定対象物の測定位置までの距離を測定する距離測定手段と、
前記測定対象物のうちの前記距離測定手段と対向する部位に設けられた位置指標部及び基準高さ部とを備え、
前記位置指標部は、三次元形状に形成されていると共に、前記基準高さ部を基準とした高さと位置との関係が変位測定テーブルデータとして記憶手段に記憶され、
前記距離測定手段によって前記位置指標部の測定位置までの距離と前記基準高さ部までの距離をそれぞれ測定し、これら2つの距離測定値の差分と前記変位測定テーブルデータとに基づいて前記位置指標部のうちの前記距離測定手段で測定した位置を特定することで前記測定対象物の変位量及び変位方向を判定することを特徴とする変位測定装置。
Distance measuring means for measuring the distance to the measurement position of the measurement object;
A position index portion and a reference height portion provided in a portion of the measurement object facing the distance measuring means;
The position indicator portion is formed in a three-dimensional shape, and the relationship between the height and the position with reference to the reference height portion is stored in the storage means as displacement measurement table data,
The distance measuring means measures the distance to the measurement position of the position index portion and the distance to the reference height portion, respectively, and based on the difference between these two distance measurement values and the displacement measurement table data, the position index A displacement measuring apparatus for determining a displacement amount and a displacement direction of the object to be measured by specifying a position measured by the distance measuring means in the unit.
前記距離測定手段は、測定対象物の測定位置までの距離をピンポイントで測定し、
前記位置指標部は、複数のエリアに区画され且つ各エリア毎に高さが異なる三次元形状に形成され、
前記変位測定テーブルデータは、前記基準高さ部を基準とした各エリアの高さとエリア位置との関係がデータ化され、
前記距離測定手段によって前記位置指標部の1つのエリアまでの距離と前記基準高さ部までの距離をそれぞれピンポイントで測定し、これら2つの距離測定値の差分と前記変位測定テーブルデータとに基づいて前記位置指標部のうちの前記距離測定手段で測定したエリア位置を特定することで前記測定対象物の変位量及び変位方向を判定することを特徴とする請求項1に記載の変位測定装置。
The distance measuring means measures the distance to the measurement position of the measurement object pinpoint,
The position indicator is divided into a plurality of areas and is formed in a three-dimensional shape having a different height for each area,
In the displacement measurement table data, the relationship between the height of each area and the area position based on the reference height portion is converted into data,
The distance measuring means measures the distance to one area of the position index part and the distance to the reference height part by pinpoint, and based on the difference between these two distance measurement values and the displacement measurement table data. The displacement measuring device according to claim 1, wherein the displacement amount and the displacement direction of the measurement object are determined by specifying an area position measured by the distance measuring unit in the position index unit.
前記距離測定手段は、前記位置指標部の1つのエリアまでの距離をピンポイントで測定する第1の距離センサと、前記基準高さ部までの距離をピンポイントで測定する第2の距離センサとを備え、前記第1の距離センサの測距方向と前記第2の距離センサの測距方向とが略平行となるように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の変位測定装置。   The distance measuring means includes a first distance sensor that pinpoints a distance to one area of the position index part, and a second distance sensor that pinpoints a distance to the reference height part, The displacement measuring device according to claim 2, wherein the distance measuring direction of the first distance sensor and the distance measuring direction of the second distance sensor are substantially parallel to each other. . 前記第1の距離センサによる前記位置指標部の1つのエリアまでの距離の測定と前記第2の距離センサによる前記基準高さ部までの距離の測定とを同時に行い、これら2つの距離測定値の差分と前記変位測定テーブルデータとに基づいて前記位置指標部のうちの前記距離測定手段で測定したエリア位置を特定することを特徴とする請求項3に記載の変位測定装置。   The measurement of the distance to one area of the position indicator part by the first distance sensor and the measurement of the distance to the reference height part by the second distance sensor are performed simultaneously, and the two distance measurement values 4. The displacement measuring apparatus according to claim 3, wherein an area position measured by the distance measuring unit in the position index unit is specified based on the difference and the displacement measurement table data. 前記位置指標部の中心部のエリアが前記基準高さ部と同じ高さとなるように形成されていることを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の変位測定装置。   The displacement measuring device according to claim 2, wherein an area of a central portion of the position index portion is formed to be the same height as the reference height portion. 前記位置指標部は、中心部のエリアが円形に形成され、その周囲に複数のエリアが同心円状に配列されていることを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載の変位測定装置。   6. The displacement measuring device according to claim 2, wherein the position index portion has a central area formed in a circular shape and a plurality of areas arranged concentrically around the central area. 前記位置指標部の中心から半径が同じ円周上に位置する各エリアは、全て同じ面積となるように形成されていることを特徴とする請求項6に記載の変位測定装置。   The displacement measuring apparatus according to claim 6, wherein each area located on a circumference having the same radius from the center of the position index portion is formed to have the same area. 前記位置指標部の中心から半径が同じ円周上に位置する各エリアは、円周方向に順番に高さが高く又は低くなるように形成され、
前記位置指標部の中心から半径が異なる円周上に位置する各エリアは、外周側ほど高さが高く又は低くなるように形成されていることを特徴とする請求項6又は7に記載の変位測定装置。
Each area located on the circumference having the same radius from the center of the position indicator portion is formed so that the height is increased or decreased in order in the circumferential direction,
The displacement according to claim 6 or 7, wherein each area located on a circumference having a different radius from the center of the position index portion is formed such that the height is higher or lower toward the outer peripheral side. measuring device.
前記基準高さ部は、前記位置指標部と同じ大きさ又はそれ以上の大きさに形成されていると共に、該基準高さ部の外周囲には、該基準高さ部とは高さの異なるエラー領域が形成され、
前記位置指標部の外周囲には、該位置指標部の各エリアとは高さの異なるエラー領域が形成されていることを特徴とする請求項2乃至8のいずれかに記載の変位測定装置。
The reference height portion is formed to have the same size as or larger than the position index portion, and the outer height of the reference height portion is different from the reference height portion. An error area is formed,
9. The displacement measuring apparatus according to claim 2, wherein an error region having a height different from each area of the position index portion is formed on an outer periphery of the position index portion.
光信号をワイヤレスで送信する送信部と、
前記光信号を受信する受信部と、
前記送信部から送信される光信号の到達位置と前記受信部との位置ずれを補正するトラッキング機構とを備えた光無線通信システムにおいて、
請求項1乃至9のいずれかに記載の変位測定装置を備え、
前記距離測定手段は、前記送信部が取り付けられた送信ユニットに設けられ、
前記測定対象物は、前記受信部が取り付けられた受信ユニットであり、
前記位置指標部及び前記基準高さ部は、前記受信ユニットに設けられ、
前記変位測定装置は、前記距離測定手段による2つの距離測定値の差分と前記変位測定テーブルデータとに基づいて前記受信ユニットの変位量及び変位方向を判定し、
前記トラッキング機構は、前記変位測定装置の測定結果に基づいて前記送信部から送信される光信号の到達位置と前記受信部との位置ずれを補正することを特徴とする光無線通信システム。
A transmitter that wirelessly transmits an optical signal;
A receiver for receiving the optical signal;
In an optical wireless communication system including a tracking mechanism that corrects a positional deviation between the arrival position of the optical signal transmitted from the transmission unit and the reception unit,
A displacement measuring device according to any one of claims 1 to 9,
The distance measuring means is provided in a transmission unit to which the transmission unit is attached,
The measurement object is a receiving unit to which the receiving unit is attached,
The position index part and the reference height part are provided in the receiving unit,
The displacement measuring device determines a displacement amount and a displacement direction of the receiving unit based on a difference between two distance measurement values obtained by the distance measuring means and the displacement measurement table data;
The optical wireless communication system, wherein the tracking mechanism corrects a positional deviation between an arrival position of an optical signal transmitted from the transmission unit and the reception unit based on a measurement result of the displacement measuring device.
前記送信ユニットと前記受信ユニットの両方又はいずれか一方は、移動又は振動する物体に取り付けられ、
前記変位測定装置は、前記位置指標部の測定位置までの距離の測定と前記基準高さ部までの距離の測定とを同時に行い、これら2つの距離測定値の差分と前記変位測定テーブルデータとに基づいて前記受信ユニットの変位量及び変位方向を判定することを特徴とする請求項9に記載の光無線通信システム。
The transmitting unit and / or the receiving unit are attached to a moving or vibrating object,
The displacement measuring device simultaneously measures the distance to the measurement position of the position index part and the distance to the reference height part, and calculates the difference between the two distance measurement values and the displacement measurement table data. The optical wireless communication system according to claim 9, wherein a displacement amount and a displacement direction of the receiving unit are determined based on the determination result.
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