JP2984222B2 - 多面体の位置測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多面体の位置を測
定する位置測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多面体の位置を検出するのに、Ｃ
ＣＤ等のイメージセンサを用いた位置測定装置が知られ
ている。この公知の測定装置では、４個のイメージセン
サが用いられ、一方測定すべき多面体には、３個の測定
基準穴が設けられる。４個のイメージセンサのうち２個
のセンサは同一の測定基準穴をステレオ視することによ
って測定し、残りの２個のセンサは、それぞれ、残りの
２個の測定基準穴を単眼視することによって測定する。
このような測定装置においては、イメージセンサを用い
ているので、得られる情報量が多く、測定すべき多面体
の位置を正確に測定することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した公知の測定装
置には、次のとおりの解決すべき問題が存在する。すな
わち、測定すべき多面体に４個のイメージセンサで捕ら
える３個の測定基準穴が存在しなければならず、したが
って測定する対象物が制限され、３個以上の測定基準穴
を有しないものは測定することができない。また、測定
基準穴の精度が測定精度に大きな影響を与えるため、精
度の高い位置測定を望む場合には、測定基準穴の精度の
良いものにしなければならない。また、全く同一の特徴
パラメータを有する穴が視野内に２個以上あると、測定
基準穴がどちらか判別することができず、多面体の位置
測定が不可能となる。さらに、イメージセンサ等の高価
なものを使用するため、これらを用いた測定装置は高価
となる。

【０００４】本発明は、測定すべき多面体までの距離を
測定する距離センサ手段を用いて多面体の三次元位置を
測定することができる位置測定装置を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、測定すべき多
面体の第１の面を検出するための３組の第１の距離セン
サ手段と、多面体の前記第１の面と異なる面であって前
記第１の面と実質上平行でない第２の面を検出するため
の２組の第２の距離センサ手段と、多面体の前記第１の
面および前記第２の面と異なる面であって前記第１の面
および前記第２の面のいずれとも実質上平行でない第３
の面を検出するための１組の第３の距離センサ手段とを
備え、前記３組の第１の距離センサ手段は、前記第１の
面を測定するための直線上に位置しない異なる３個所の
測定部位を検出し、これによって多面体の前記第１の面
を測定基準面として特定し、前記２組の第２の距離セン
サ手段は、前記第２の面を測定するための異なる２個所
の測定部位を検出し、これによって多面体の前記第１の
面に対する前記第２の面を特定し、また前記１組の距離
センサ手段は、前記第３の面を測定するための１個所の
測定部位を検出し、これによって多面体の前記第１およ
び第２の面に対する前記第３の面を特定し、かくして前
記３組の第１の距離センサ手段、前記２組の第２の距離
センサ手段および前記１組の距離センサ手段からの距離
検出信号に基づいて多面体の三次元の位置を測定し、前
記２組の第２の距離センサ手段には、それぞれの測定位
置を補正するための第１の測定位置補正手段が設けら
れ、また前記１組の第３の距離センサ手段には、その測
定位置を補正するための第２の測定位置補正手段が設け
られ、前記第１の測定位置補正手段は、それぞれ、前記
３組の第１の距離センサ手段によって測定された前記基
準測定面としての前記第１の面の変位量に応じて対応す
る第２の距離センサ手段の測定位置を補正し、また前記
第２の測定位置補正手段は、前記３組の第１の距離セン
サ手段によって測定された前記第１の面の変位量および
前記２組の第２の距離センサ手段によって測定された前
記第２の面の変化量に応じて前記１組の第３の距離セン
サ手段の測定位置を補正することを特徴とする多面体の
位置測定装置である。

【０００６】本発明に従えば、多面体の測定基準面とな
る第１の面を測定するために３個の第１の距離センサ手
段が用いられ、３個の第１の距離センサ手段により直線
上にない３個所の測定部位を測定することによって上記
第１の面の位置が特定される。また、第１の面と異なる
第２の面を測定するために２個の第２の距離センサ手段
が用いられ、２個の第２の距離センサ手段により第２の
面を測定するための２個所の測定部位を測定することに
よって、第１の面に対する第２の面の位置が特定され
る。さらに、第１および第２の面と異なる第３の面を測
定するために１個の第３の距離センサ手段が用いられ、
１個の第３の距離センサ手段により第３の面を測定する
ための１個所の測定部位を測定することによって第１お
よび第２の面に対する第３の面が特定される。かくのと
おりであるので、６個の距離センサを用いることによっ
て、多面体の三次元位置を正確に測定することができ
る。

【０００７】本発明に従えば、第２の距離センサ手段の
測定位置を補正するための第１の測定位置補正手段と、
第３の距離センサ手段の測定位置を補正するための第２
の測定位置補正手段とが設けられているので、第１の面
の変化量に応じて第２の距離センサ手段の測定位置を補
正し、また第１および第２の面の変化量に応じて第３の
距離センサ手段の測定位置を補正することによって、第
２および第３の距離センサ手段は多面体の位置、姿勢が
変化していても第２および第３の面における測定部位を
正確に検出することができ、多面体の三次元位置を正確
に測定することができる。

【０００８】また本発明は、測定すべき多面体の第１の
面を検出するための３組の第１の距離センサ手段と、多
面体の前記第１の面と異なる面であって前記第１の面と
実質上平行でない第２の面を検出するための２組の第２
の距離センサ手段と、多面体の前記第１の面および前記
第２の面と異なる面であって前記第１の面および前記第
２の面のいずれとも実質上平行でない第３の面を検出す
るための１組の第３の距離センサ手段とを備え、前記３
組の第１の距離センサ手段は、前記第１の面を測定する
ための直線上に位置しない異なる３個所の測定部位を検
出し、これによって多面体の前記第１の面を測定基準面
として特定し、前記２組の第２の距離センサ手段は、前
記第２の面を測定するための異なる２個所の測定部位を
検出し、これによって多面体の前記第１の面に対する前
記第２の面を特定し、また前記１組の距離センサ手段
は、前記第３の面を測定するための１個所の測定部位を
検出し、これによって多面体の前記第１および第２の面
に対する前記第３の面を特定し、かくして前記３組の第
１の距離センサ手段、前記２組の第２の距離センサ手段
および前記１組の距離センサ手段からの距離検出信号に
基づいて多面体の三次元の位置を測定し、測定すべき多
面体の前記第１の面および前記第２の面の少なくとも一
方は、特定の測定部位が他の測定部位に対して実質上平
行な段差部に設けられており、前記特定の測定部位を測
定する距離センサ手段の測定値と前記他の測定部位を測
定する距離センサ手段の測定値のいずれか一方は、前記
段差部の間隔分その測定値が補正され、これによって前
記特定の測定部位を測定する距離センサ手段および前記
他の測定部位を測定する距離センサ手段は、実質上同一
の平面を測定することを特徴とする多面体の位置測定装
置である。

【０００９】本発明に従えば、第１の面および／または
第２の面に段差部が存在していても、この段差部の距離
を距離センサ手段の測定値に加えて補正することによっ
て、第１の面および／または第２の面を段差部の存在し
ない面として測定することができる。

【００１０】また本発明は、測定すべき多面体の第１の
面を検出するための３組の第１の距離センサ手段と、多
面体の前記第１の面と異なる面であって前記第１の面と
実質上平行でない第２の面を検出するための２組の第２
の距離センサ手段と、多面体の前記第１の面および前記
第２の面と異なる面であって前記第１の面および前記第
２の面のいずれとも実質上平行でない第３の面を検出す
るための１組の第３の距離センサ手段とを備え、前記３
組の第１の距離センサ手段は、前記第１の面を測定する
ための直線上に位置しない異なる３個所の測定部位を検
出し、これによって多面体の前記第１の面を測定基準面
として特定し、前記２組の第２の距離センサ手段は、前
記第２の面を測定するための異なる２個所の測定部位を
検出し、これによって多面体の前記第１の面に対する前
記第２の面を特定し、また前記１組の距離センサ手段
は、前記第３の面を測定するための１個所の測定部位を
検出し、これによって多面体の前記第１および第２の面
に対する前記第３の面を特定し、かくして前記３組の第
１の距離センサ手段、前記２組の第２の距離センサ手段
および前記１組の距離センサ手段からの距離検出信号に
基づいて多面体の三次元の位置を測定し、測定すべき多
面体の前記第１の面および第２の面の少なくとも一方
は、特定の測定部位が他の測定部位と反対側に存在し、
前記特定部位を検出する距離センサ手段は他の測定部位
を検出する距離センサ手段と反対方向から検出し、前記
特定の測定部位を測定する距離センサ手段の測定値と前
記他の測定部位を測定する距離センサ手段の測定値のい
ずれか一方は、双方の測定部位の間隔分その測定値が補
正され、これによって前記特定の測定部位を測定する距
離センサ手段および前記他の測定部位を測定する距離セ
ンサ手段は、実質上同一の平面を測定することを特徴と
する多面体の位置測定装置である。

【００１１】本発明に従えば、第１の面および／または
第２の面における測定部位が相互に反対側に存在してい
ても、両測定部位の間の距離を距離センサ手段の測定値
に加えて補正することによって、第１の面および／また
は第２の面を同一の平面として測定することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に従う多面体の位置測定装置の実施形態について説明
する。

【００１３】図１および図２は、本発明の前提となる多
面体の位置測定装置を簡略的に示している。図１および
図２において、図示の位置測定装置は、被測定物２を測
定するための６個の距離センサ手段、詳細には３組の第
１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃと、２組の第２の
距離センサ手段６ａ，６ｂと、１組の第３の距離センサ
手段８を備えている。この実施形態では、理解を容易に
するために、被測定物２を相互に隣接しかつ直交する３
平面を有する直方体として説明する。なお、この測定装
置は、直方体に限定されることなく、相互にほぼ直交す
る３平面を有する物体（ほぼ直交する３平面が必ずしも
隣接していない物体）、多数の平面からなる多面体の位
置測定が可能である。

【００１４】第１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃ
は、被測定物２の第１の面１０、この実施形態では上面
を検出するためのセンサ手段であり、図に示すとおりに
上記第１の面１０の上方に配設される。３組の第１の距
離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ、第１の面
１０における異なる３個所の測定部位１０ａ，１０ｂ，
１０ｃに対応してその上方に配置され、各第１の距離セ
ンサ手段４ａ，４ｂ，４ｃは対応する測定部位１０ａ，
１０ｂ，１０ｃとの間隔を測定する。第１の距離センサ
手段４ａ，４ｂ，４ｃは、超音波式距離センサから構成
され、上記第１の面１０に向けてこの面１０に対して実
質上垂直に超音波を発射し、第１の面１０から反射する
超音波を検知してその間の距離を測定する。

【００１５】第１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃが
検出する測定部位１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、一直線上
に位置しないように設定することが重要である。３組の
第１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃの測定部位が一
直線上に存在していると、この一直線上の位置は測定す
ることができるが、この一直線を含む面の位置（すなわ
ち、上記一直線を中心とする面の回転角度）を測定する
ことができない。これに対して、第１の距離センサ手段
４ａ，４ｂ，４ｃの測定部位１０ａ，１０ｂ，１０ｃを
一直線上に存在しないように設定した場合には、３組の
第１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃのうちの２組の
第１の距離センサ手段（たとえば４ａと４ｂ、４ｂと４
ｃまたは４ｃと４ａ）を用いて対応する測定部位までの
距離を検出することによって、これら２組の距離センサ
手段によって検出される２個所の測定部位を結ぶ直線、
すなわち基準直線の位置を測定することができる。さら
に残りの１組の第１の距離センサ手段（たとえば４ｃ、
４ａまたは４ｂ）を用いて、この基準直線を含む第１の
面１０の他の測定部位までの距離を測定することによっ
て、上記基準直線（２組の第１の距離センサ手段によっ
て測定される直線）を含む第１の面１０の傾き（回転角
度位置）を測定することができる。３組の第１の距離セ
ンサ手段４ａ，４ｂ，４ｃによって測定する場合には、
上述した基準直線が３つ存在し、これら３つの基準直線
についてそれぞれ第１の面１０の傾き（回転角度）を測
定することができるので、被測定物２の、システム座標
系におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の軸線を中心とする
傾きを検出することができる。かくして、直線上に存在
しない３組の第１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃか
らの検出信号を利用することによって、被測定物２の第
１の面１０の位置、換言するこのシステムの座標系にお
けるＺ軸方向の位置と、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の軸線
を中心とする傾きを特定することができる。この第１の
面１０は、後の記載から理解されるとおり、被測定物２
の位置を測定するときの測定基準面となる。

【００１６】第２距離センサ手段６ａ，６ｂは、被測定
物２の第２の面１２、この実施形態では手前の面を検出
するためのセンサ手段であり、図に示すとおりに上記第
２の面１２の手前側に配設される。２組の第２の距離セ
ンサ手段６ａ，６ｂは、それぞれ、第２の面１２におけ
る異なる２個所の測定部位１２ａ，１２ｂに対応してそ
の手前側に配置され、各第２の距離センサ手段６ａ，６
ｂは対応する測定部位１２ａ，１２ｂとの間隔を測定す
る。第２の距離センサ手段６ａ，６ｂは、超音波式距離
センサから構成され、上記第２の面１２に向けてこの面
１２に対して実質上垂直に超音波を発射し、第２の面１
２から反射する超音波を検知してその間の距離を測定す
る。

【００１７】第２の距離センサ手段６ａ，６ｂは、第２
の面１２の測定部位１２ａ，１２ｂまでの距離を測定す
ることによって、第２の距離センサ手段６ａ，６ｂによ
って検出される測定部位１２ａ，１２ｂを結ぶ直線の位
置を測定することができる。このとき、被測定物２は一
体物であるので、第１の面１０と第２の面１２とは所定
の位置関係に保持され、第１の面１０を測定する第１の
距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃからの検出信号によっ
て被測定物２のシステムの座標系におけるＸ軸方向およ
びＹ軸方向の軸線を中心とする傾きが特定されるので、
第２の面１２を測定する第２の距離センサ手段６ａ，６
ｂからの検出信号によってこれらの位置情報を特定する
必要はない。この第２の距離センサ手段６ａ，６ｂの検
出信号は、第２の面１２の２個所の測定部位１２ａ，１
２ｂを結ぶ直線を測定するために利用され、上記直線に
関する位置情報によって、第２の面１２のＹ軸方向の位
置と、この第２の面１２の傾き、すなわち被測定物２の
Ｚ軸方向の軸線を中心とする傾きを特定する。

【００１８】また、第３の距離センサ手段８は、被測定
物２の第３の面１４、この実施形態では右側面を検出す
るためのセンサ手段であり、図に示すとおりに上記第３
の面１４の右側に配設される。第３の距離センサ手段８
は、１組でよく、第３の面の１個所の測定部位１４ａに
対応してその右側に配置され、第３の距離センサ手段８
は対応する測定部位１４ａとの間隔を測定する。第３の
距離センサ手段８は、上述した距離センサ手段と同様
に、超音波式距離センサから構成され、上記第３の面１
４に向けてこの面１４に対して実質上垂直に超音波を発
射し、第３の面１４から反射する超音波を検知してその
間の距離を測定する。

【００１９】第３の距離センサ手段８は、第３の面１４
の測定部位１４ａまでの距離を測定することによって、
第３の距離センサ手段８によって検出される測定部位１
４ａの位置を測定する。このとき、上述したように、第
１および第２の面１０，１２と第３の面１４とは所定の
位置関係に保持され、第１の面１０を測定する第１の距
離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃからの検出信号によって
被測定物２のシステムの座標系におけるＸ軸方向および
Ｙ軸方向の軸線を中心とする傾きが特定され、また第２
の面１２を測定する第２の距離センサ手段６ａ，６ｂか
らの検出信号によって被測定物２のＺ軸方向の軸線を中
心とする傾きが特定されるので、第３の面１４を測定す
る第３の距離センサ手段８からの検出信号によってこれ
らの位置情報を特定する必要はない。第３の距離センサ
手段８の検出信号は、第１の距離センサ手段４ａ，４
ｂ，４ｃおよび第２の距離センサ手段６ａ，６ｂからの
検出信号によって得られない位置情報、すなわち第３の
距離センサ手段８から測定部位１４ａまでの距離を測定
することによって、第３の面１４のＸ軸方向の位置を特
定する。

【００２０】第１、第２および第３の距離センサ手段４
ａ，４ｂ，４ｃ，６ａ，６ｂ，８からの検出信号は、位
置測定装置が備える図２の測定システムによって演算処
理される。すなわち、第１の面１０を検出する３組の第
１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃと、第２の面１２
を検出する２組の第２の距離センサ手段６ａ，６ｂと、
第３の面１４を検出する１組の第３の距離センサ手段８
からの検出信号は、システムにおける測定処理手段１６
に送給され、この測定処理手段１６は、これらの検出信
号に基づいて被測定物２の三次元位置を測定する。本実
施形態では、測定処理手段１６は、座標位置記憶手段１
８および基準位置記憶手段２０を含んでいる。座標位置
記憶手段１８には、上記距離センサ手段４ａ，４ｂ，４
ｃ，６ａ，６ｂ，８の配置位置に関する位置情報、すな
わち測定システムの座標系における位置座標が記憶され
ており、また基準位置記憶手段２０には、被測定物２の
基準位置（システムの座標系の基準位置）が記憶されて
いる。測定処理手段１６は、座標位置記憶手段１８に記
憶された各距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃ，６ａ，６
ｂ，８の位置情報と、各距離センサ手段４ａ，４ｂ，４
ｃ，６ａ，６ｂ，８からの検出信号（測定距離）に基づ
いて被測定物２の三次元位置を測定する。

【００２１】さらに説明すると、測定処理手段１６は、
上述したとおりにして、３組の第１の距離センサ手段４
ａ，４ｂ，４ｃからの検出信号およびこれら３組の第１
の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃのシステム座標系の
位置に基づいて被測定物２の第１の面１０のシステム座
標系におけるＺ軸方向の位置と、被測定物２のシステム
座標系におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の軸線を中心と
する傾きを特定する。また、測定処理手段１６は、第２
の距離センサ手段６ａ，６ｂからの検出信号およびこれ
ら２組の第２の距離センサ手段６ａ，６ｂのシステム座
標系の位置に基づいて被測定物２の第２の面１２のシス
テム座標系におけるＹ軸方向の位置と、被測定物２のシ
ステム座標系におけるＺ軸方向の軸線を中心とする傾き
を特定する。さらに、この測定処理手段１６は、第３の
距離センサ手段８からの検出信号および第３の距離セン
サ手段８のシステム座標系の位置に基づいて被測定物２
の第３の面１４のシステム座標系におけるＸ軸方向の位
置を特定する。かくのとおりであるので、上述した位置
測定装置においては、被測定物２の第１の面１０を測定
する３組の第１の距離センサ手段４ａ．４ｂ，４ｃと、
第２の面１２を測定する２組の第２の距離センサ手段６
ａ，６ｂと、第３の面１４を測定する１組の距離センサ
手段８からの検出信号（測定距離）を利用することによ
って、測定すべき被測定物２のシステム座標系における
Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の位置、すなわち三次元位置と、
さらに被測定物２のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の軸線を
中心とする傾き、すなわち三次元の傾きとを特定するこ
とができ、これによって被測定物２の姿勢を含む三次元
位置を測定することができる。

【００２２】この測定処理手段１６は、基準位置記憶手
段２０を含んでいるので、この基準位置記憶手段２０に
記憶された被測定物２の基準位置に関する位置情報と、
６個の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃ，６ａ，６ｂ，
８の検出信号に基づく被測定物２の測定位置情報とを対
比することによって、測定した被測定物２の上記基準位
置からの変位量、すなわちシステム座標系におけるＸ
軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の位置変位量およびＸ軸、Ｙ軸
およびＺ軸方向の軸線を中心とする角度変位量を算出す
ることができる。

【００２３】この位置測定装置によって得られた測定位
置情報は、たとえば被測定物２に対して所定の作業、た
とえば塗装作業、溶接作業、組立作業等の作業を行う作
業ロボット（図示せず）に送給される。すなわち、測定
処理手段１６からの測定位置信号、この実施形態におい
ては、被測定物２の基準位置からの変位量に関する位置
信号は、作業ロボット制御手段２２に送給され、かかる
位置信号に基づいて作業ロボットは被測定物２に対して
所定の作業を施す。このとき、比較的安価な６個の距離
センサ手段を用いることによって被測定物２の三次元位
置を正確に測定することができるので、作業ロボット
（図示せず）は、この測定位置情報を用いることによっ
て被測定物２に対して正確な作業を行うことができる。

【００２４】なお、上述した構成では、距離センサ手段
として超音波式のものを用いて説明したが、これに限定
されることなく、レーザ式、渦電流式、接触式センサ等
の各種距離センサ手段を用いることができる。

【００２５】第１の位置測定装置においては、６個の距
離センサ手段は実質上同時に対応する測定部位を検出す
るので、被測定物２は固定的に配置されていてもよく、
また所定方向に移動されていてもよく、これのときにお
いて被測定物２の姿勢をも含めた三次元位置を正確に検
出することができる。

【００２６】図３は、本発明の前提となる他の位置測定
装置を示している。この構成においては、任意の方向に
移動自在なアーム部材を備え、このアーム部材に装着さ
れた１組の兼用距離センサ手段が、被測定物の６個所の
測定部位を検出するように構成されている。図３におい
て、被測定物８２は、たとえば床面８３に載置される
が、必ずしも床面８３に載置された状態でなくてもよ
い。この被測定物８２の近傍にロボット手段８４が配設
され、このロボット手段８４の先端アーム８６に兼用距
離センサ手段８８が取付けられる。

【００２７】図示のロボット手段８４は、床面８３に固
定されるベース部材９０を有し、このベース部材９０に
上下方向（ロボット手段８４の座標系のＺ軸方向）に延
びる第１の軸線９２を中心として旋回部材９４が旋回自
在に装着されている。この旋回部材９４には、アーム９
６の一端部が紙面に垂直な方向（ロボット手段８４の座
標系のＹ軸方向）に延びる第２の軸線９８を中心として
旋回自在に装着されている。また、アーム９６の他端部
には連結部材１００が紙面に垂直な方向に延びる第３の
軸線１０２を中心として旋回自在に連結され、この連結
部材１００には、さらにアーム１０４の一端部が紙面に
垂直な方向に延びる第４の軸線１０６を中心として旋回
自在に連結されている。アーム１０４の他端部には、図
３において左右方向（ロボット手段８４の座標系のＸ軸
方向）に延びる第５の軸線１０８を中心としてアーム１
１０の一端部が旋回自在に装着され、このアーム１１０
の他端部には紙面に垂直な方向に延びる第６の軸線１１
２を中心として旋回自在にアーム１１４の一端部が旋回
自在に装着され、このアーム１１４の他端部には、上下
方向に延びる第７の軸線１１６を中心としてアーム１１
８（兼用距離センサ手段が装着されるアーム手段を構成
する）の一端部が旋回自在に装着され、さらにこのアー
ム１１８の他端部に上下方向に延びる第８の軸線１２０
を中心として取付部材８６が旋回自在に装着されてい
る。そして、かく構成されたロボット手段８４のアーム
１１８に兼用距離センサ手段８８が取付けられており、
したがって兼用距離センサ手段８８はロボット手段８４
の各種アーム７を旋回させることによって任意の位置に
位置付けることができる。

【００２８】兼用距離センサ手段８８は、ロボット手段
８４の各種アームを所要のとおりに旋回させることによ
って、被測定物８２のたとえば上面である第１の面１２
２の上方に位置する第１〜第３の測定位置と、被測定物
８２のたとえば左面である第２の面１２４の左方に位置
する第４および第５の測定位置と、被測定物８２のたと
えば正面である第３の面１２６の手前側に位置する第６
の測定位置に順次に位置付けられる。兼用距離センサ手
段８８は、第１〜第３の測定位置に位置付けられると、
被測定物８２の第１の面１２２の３個所の測定部位（図
１のおよび図２の構成における測定部位１０ａ，１０
ｂ，１０ｃに対応する）のうち対応する測定部位に向け
て実質上垂直に超音波を発し、この測定部位からの反射
する超音波を検知する。また、この兼用距離センサ手段
８８は、第４および第５の測定位置に位置付けられる
と、被測定物８２の第２の面１２４の２個所の測定部位
（図１および図２の構成における測定部位１２ａ，１２
ｂに対応する）のうち対応する測定部位に向けて実質上
垂直に超音波を発し、その測定部位から反射する超音波
を検知する。さらに、兼用距離センサ手段８８は、第６
の測定位置に位置付けられると、被測定物８２の第３の
面１２６の測定部位１２６ａに向けて超音波を発し、こ
の測定部位１２６ａから反射する超音波を検知する。

【００２９】被測定物８２の位置を測定するための測定
処理手段を備え、この測定処理手段は、測定値を記憶す
る測定値記憶手段と、第１〜第６の測定位置情報を記憶
する座標位置記憶手段と、被測定物８２の基準位置を記
憶する基準位置記憶手段を含んでいる。第１〜第６の測
定位置にて検出した兼用距離センサ手段８８の測定検出
信号（距離情報）は、各測定位置において対応する測定
部位までの距離を測定する毎に上記測定値記憶手段に記
憶され、このようにして、１組の兼用距離センサ手段８
８を用いることによって、被測定物８２の第１の面１２
２における３個所の測定部位までの距離、第２の面１２
４における２個所の測定部位までの距離および第３の面
１２６における測定部位１２６ａまでの距離が測定され
る。第３実施形態においては、システムの座標系として
ロボット手段８４の座標系が用いられ、座標位置記憶手
段には、兼用距離センサ手段８８の第１〜第６の測定位
置に関する位置情報、すなわちロボット手段８４の座標
系における位置座標が記憶されている。

【００３０】測定処理手段（図示せず）は、測定値記憶
手段に記憶された６個所の測定検出信号に基づいて次の
とおりにして被測定物８２の三次元位置を測定する。測
定処理手段は、第１〜第３の測定位置にて兼用距離セン
サ手段８８によって測定された３個所の測定部位に関す
る検出信号と、兼用距離センサ手段８８の第１〜第３の
測定位置についてのロボット手段８４の座標系の位置と
に基づいて被測定物８２の第１の面１２２のロボット手
段８４の座標系におけるＺ軸方向の位置と、被測定物８
２のロボット手段８４の座標系におけるＸ軸方向および
Ｙ軸方向の軸線を中心とする傾きとを特定する。測定処
理手段は、また、第４および第５の測定位置にて兼用距
離センサ手段８８によって測定された２個所の測定部位
に関する検出信号と、兼用距離センサ手段８８の第４お
よび第５の測定位置についてのロボット手段８４の座標
系の位置とに基づいて被測定物８２の第２の面１２４の
ロボット手段８４の座標系におけるＹ軸方向の位置と、
被測定物８２のロボット手段８４の座標系におけるＺ軸
方向の軸線を中心とする傾きとを特定する。この測定処
理手段は、さらに、第６の測定位置にて兼用距離センサ
手段８８によって測定された測定部位１２６ａに関する
検出信号と、兼用距離センサ手段８８の第６の測定位置
についてのロボット手段８４の座標系の位置とに基づい
て被測定物８２の第３の面１２６のロボット手段８４の
座標系におけるＸ軸方向の位置を特定する。かくして、
１組の兼用距離センサ手段８８でもって被測定物８２の
ロボット手段８４の座標系における姿勢をも含めた三次
元位置を測定することができる。なお、図３の実施形態
では、兼用距離センサ手段８８がロボット手段８４に装
着されているので、被測定物８２の測定位置もロボット
手段８４の座標系を利用して測定しているが、ロボット
手段８４の座標系から測定システムの座標系に変換し、
システムの座標系として測定するようにすることもでき
る。

【００３１】図４および図５は、本発明に従う位置測定
装置の第１の実施形態を示している。この第１の実施形
態においては、測定基準面となる第１の面の傾きを含め
た変位量に応じて第２の距離センサ手段の測定位置が補
正され、さらに第１の面および第２の面の傾きを含めた
変位量に応じて第３の距離センサ手段の測定位置が補正
されるように構成されている。

【００３２】図４および図５において、第１の実施形態
の位置測定装置は、図１および図２の構成と同様に、被
測定物３０２を測定するための６個の距離センサ手段、
すなわち３組の第１の距離センサ手段３０４ａ，３０４
ｂ，３０４ｃと、２組の第２の距離センサ手段３０６
ａ，３０６ｂと、１組の第３の距離センサ手段３０８を
備えている。

【００３３】第１の距離センサ手段３０４ａ，３０４
ｂ，３０４ｃは、被測定物３０２の第１の面３１０（測
定基準面となる）における一直線上に存在しない３個所
の測定部位３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃを検出して対
応する測定部位までの距離を測定する。第２の距離セン
サ手段３０６ａ，３０６ｂは、第２の面３１２の測定部
位３１２ａ，３１２ｂを測定することによってこれら測
定部位３１２ａ，３１２ｂまでの距離を測定する。ま
た、第３の距離センサ手段３０８は、被測定物３０２の
第３の面３１４の測定部位３１４ａを検出することによ
ってこの測定部位３１４ａまでの距離を測定する。

【００３４】この第１の実施形態においては、第２の距
離センサ手段３０６ａ，３０６ｂは、それぞれ、その測
定位置を補正するためのロボット手段３１６，３１８の
先端アーム（図示せず）に装着され、また第３の距離セ
ンサ手段３０８は、その測定位置を補正するためのロボ
ット手段３２０の先端アーム（図示せず）に装着されて
いる。ロボット手段３１６，３１８は、第１の測定位置
補正手段を構成し、ロボット手段３２０は、第２の測定
位置補正手段を構成し、これらロボット手段３１６，３
１８，３２０は、たとえば第３の実施形態におけるロボ
ット手段８４と実質上同一の構成でよい。

【００３５】第１の実施形態の位置測定装置は、図５に
示す測定システムを備えている。このシステムは、第
１、第２および第３の距離センサ手段３０４ａ，３０４
ｂ，３０４ｃ，３０６ａ，３０６ｂ，３０８からの検出
信号を処理する測定処理手段３２２を備え、この測定処
理手段３２２は、座標位置記憶手段３２４、基準位置記
憶手段３２６、測定値記憶手段３２８および補正演算手
段３３０を備えている。座標位置記憶手段３２４には、
上記距離センサ手段３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ，３
０６ａ，３０６ｂ，３０８の測定位置に関する位置情
報、すなわち測定システムの座標系における位置座標が
記憶されている。この実施形態では、第２の距離センサ
手段３０６ａ，３０６ｂおよび第３の距離センサ手段３
０８はロボット手段３１６，３１８，３２０に装着され
て測定位置が移動するが、この座標位置記憶手段３２４
に記憶される測定位置は、ロボット手段３１６，３１
８，３２０の先端アーム（図示せず）が所定の基準位置
に位置するときの対応する第２および第３の距離センサ
手段３０６ａ，３０６ｂ，３０８の測定位置である。基
準位置記憶手段３２６には、被測定物３０２の基準位置
（システムの座標系の基準位置）が記憶されている。ま
た、測定値記憶手段３２８には、第１〜第３の距離セン
サ手段３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ，３０６ａ，３０
６ｂ，３０８によって測定された対応する測定部位との
間の測定検出信号（距離情報）が記憶される。さらに、
補正演算手段３３０は、被測定物３０２の第１の面３１
０の変位量に応じて第２の距離センサ手段３０６ａ，３
０６ｂの測定位置の補正量を測定し、さらに第１および
第２の面３１０，３１２の変化量に応じて第３の距離セ
ンサ手段３０８の測定位置の補正量を演算する。

【００３６】被測定物３０２を検出する場合には、ま
ず、３組の第１の距離センサ手段３０４ａ，３０４ｂ，
３０４ｃが、第１の面３１０の対応する測定部位３１０
ａ，３１０ｂ，３１０ｃを検出し、これらの測定検出信
号が測定値記憶手段３２８に記憶される。そして、この
ように測定値記憶手段３２８に記憶された測定検出信号
およびこれら３組の第１の距離センサ手段３０４ａ，３
０４ｂ，３０４ｃのシステム座標系の位置に基づいて被
測定物３０２の第１の面３１０のシステム座標系におけ
るＺ軸方向の位置と、被測定物３０２のシステム座標系
におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の軸線を中心とする傾
きを特定する。かくのとおりにして被測定物３０２の第
１の面３１０に関する位置情報が得られると、次いで、
補正演算手段３３０は、基準位置記憶手段３２６に記憶
されている第１の面３１０に関する位置情報と、上述し
た処理によって得られた位置情報とを対比して、被測定
物３０２の第１の面３１０の基準位置に対する変位量、
すなわちＺ軸方向の位置変位ならびにＸ軸方向およびＹ
軸方向の軸線を中心とする傾きの変位量を演算する。か
く演算された補正量は、後述する第２および第３の距離
センサ手段３０６ａ，３０６ｂ，３０８によって測定さ
れる距離情報を補正するために補正量として測定値記憶
手段３２８に記憶される。

【００３７】補正演算手段３３０によって演算された補
正量は、測定処理手段３２２にてシステム座標系におけ
る補正量からロボット座標系における補正量に変換さ
れ、ロボット座標系に変換された補正量の信号が対応す
るロボット手段３１６，３１８に送給される。このよう
にロボット手段３１６，３１８に補正量の信号が送給さ
れると、ロボット手段３１６，３１８は、この信号に応
じて所要のとおりに作動され、第２の距離センサ手段３
０６ａ，３０６ｂは、第１の面３１０の変位量に対応し
た補正量だけ移動される。すなわち、被測定物３０２が
図４に実線で示す基準位置から図４に二点鎖線で示す位
置に変位している場合には、ロボット手段３１６，３１
８が作動して第２の距離センサ手段３０６ａ，３０６ｂ
は、変位した測定部位３１２ａ，３１２ｂに対応しかつ
図４に二点鎖線で示す測定位置に移動され、測定位置が
補正された第２の距離センサ手段３０６ａ，３０６ｂ
は、被測定物３０２の上記測定部位３１２ａ，３１２ｂ
を検出する。

【００３８】その後、２組の第２の距離センサ手段３０
６ａ，３０６ｂが、第２の面３１２の対応する測定部位
３１２ａ，３１２ｂを検出し、これらの測定検出信号が
測定値記憶手段３２８に記憶される。そして、このよう
に測定値記憶手段３２８に記憶された測定検出信号およ
びこれら２組の第２の距離センサ手段３０６ａ，３０６
ｂのシステム座標系の位置に基づいて被測定物３０２の
第２の面３１２のシステム座標系におけるＹ軸方向の位
置と、被測定物３０２のシステム座標系におけるＺ軸方
向の軸線を中心とする傾きを特定する。かくのとおりに
して被測定物３０２の第１の面３１２に関する位置情報
が得られると、次いで、補正演算手段３３０は、基準位
置記憶手段３２６に記憶されている第２の面３１２に関
する位置情報と、上述した処理によって得られた位置情
報とを対比して、被測定物３０２の第２の面３１２の基
準位置に対する変位量、すなわちＹ軸方向の位置変位な
らびにＺ軸方向の軸線を中心とする傾きの変位量を演算
する。かく演算された補正量は、後述する第３の距離セ
ンサ手段３０８によって測定される距離情報を補正する
ために補正量として測定値記憶手段３２８に記憶され
る。

【００３９】補正演算手段３３０によって演算された第
１および第２の面３１０，３１２の補正量は、測定処理
手段３２２にてシステム座標系における補正量からロボ
ット座標系における補正量に変換され、ロボット座標系
に変換された補正量の信号がロボット手段３２０に送給
される。このようにロボット手段３２０に補正量の信号
が送給されると、ロボット手段３２０は、この信号に応
じて所要のとおりに作動され、第３の距離センサ手段３
０８は、第１および第２の面３１０，３１２の変位量に
対応した補正量だけ移動される。すなわち、被測定物３
０２が図４に実線で示す基準位置から図４に二点鎖線で
示す位置に変位している場合には、ロボット手段３２０
が作動されて第３の距離センサ手段３０８は、変位した
測定部位３１４ａに対応しかつ図４に二点鎖線で示す測
定位置に移動され、測定位置が補正された第３の距離セ
ンサ手段３０８は、被測定物３０２の上記測定部位３１
４ａを検出する。

【００４０】このように第３の距離センサ手段３０８の
測定位置が補正された後に、第３の距離センサ手段３０
８は、第３の面３１４における対応する測定部位３１４
ａを検出する。第３の距離センサ手段３０８の測定検出
信号は、測定処理手段３２２の測定値記憶手段３２８に
記憶される。

【００４１】測定処理手段３２２は、また、第３の距離
センサ手段３０８の測定検出信号、第３の距離センサ手
段３０８のシステム座標系の位置および補正演算手段３
３０によって演算された第３の距離センサ手段３０８の
補正量に基づいて被測定物３０２の第３の面３１４のシ
ステム座標系におけるＸ軸方向の位置を特定する。

【００４２】かくのとおりであるので、第１の実施形態
においても被測定物３０２の姿勢をも含めた三次元位置
を測定することができる。特に、第２の距離センサ手段
３０６ａ，３０６ｂの測定位置が第１の面３１０の変位
量に応じて補正され、また第３の距離センサ手段３０８
の測定位置が第１および第２の面３１０，３１２の変位
量に応じて補正されるので、被測定物３０２の測定部位
が一定となり、被測定物の位置を一層正確に測定するこ
とができる。なお、かく測定した被測定物３０２の測定
位置情報は、たとえば、作業ロボット（図示せず）のロ
ボット制御手段３３２に送給される。

【００４３】この第１の実施形態の測定位置の補正は、
図３に示す構成と組合わせて用いることができ、このと
きには、ロボット手段および距離センサ手段はそれぞれ
１つでよく、また、またその測定位置の補正は、測定順
序に従って逐次補正され、距離センサ手段を移動させる
ロボット手段が第１および第２の測定位置補正手段を構
成する。すなわち、このような場合には、ロボット手段
の先端アームに装着された距離センサ手段は、まず、被
測定物の第１の面における３個所の測定部位を検出し、
この測定部位を含む第１の面の変位量に応じて、次に第
２の面の測定部位を測定する距離センサ手段の測定位置
が補正される。そして、ロボット手段に装着された距離
センサ手段は、次いで、被測定物の第２の面における２
個所の測定部位を検出し、上記第１の面の変位量および
２個所の測定部位を含む第２の面の変位量に応じて、そ
の後の第３の面の測定部位を測定する距離センサ手段の
測定位置が補正される。かくして、このような形態のも
のにおいても、第２および第３の距離センサ手段の測定
位置を所要のとおりに補正することができる。

【００４４】上述した実施形態では、距離センサ手段と
して超音波式距離センサ手段を用いて説明したが、超音
波式センサ手段に代えて、たとえば図６に示す接触式セ
ンサ手段を用いることができる。図６において、図示の
距離センサ手段４０２は、たとえば、図５の構成におけ
るロボット手段８４と同様のロボット手段の先端アーム
４０３に装着される。先端アーム４０３の先端には支持
部材４０６が取付けられており、この支持部材４０６に
距離センサ手段４０２のマイクロスイッチ４１０が一対
のナット４０８によって装着されている。マイクロスイ
ッチ４１０はその先端に作動片４１２を有し、本実施例
では、この作動片４１２の押圧が解除されると、検出信
号を生成する。支持部材４０６には一対の支持プレート
４１４（図６において片方のみ示す）が装着されてお
り、一対の支持プレート４１４間に軸部材４１６を介し
て検出アーム４１８が旋回自在に支持されている。検出
アーム４１８の一端部には、取付片４２０を介して接触
部材４２２が装着されており、この接触部材４２２が被
測定物４２４の表面に接触する。この検出アーム４１８
の他端部には、固定ボルト４２６によって押圧片４２８
が固定され、この押圧片４２８がマイクロスイッチ４１
０の作動片４１２を押圧する。さらに、軸部材４１６に
は、コイルばね４３０が装着され、このコイルばねの一
端部が支持部材４０６に係合され、その他端部が検出ア
ーム４１８に係合されている。このコイルばね４３０
は、検出アーム４１８を軸部材４１６を中心として図６
において時計方向に弾性的に偏倚し、したがって検出ア
ーム４１８は、通常、押圧片４２８がマイクロスイッチ
４１０の作動片４１２を押圧する図６に実線で示す作用
位置に保持される。

【００４５】このような接触式距離センサ手段４０２に
よって被測定物４２４を検出するときには、ロボット手
段の先端アーム４０３は、予め位置座標が定められてい
る特定基準位置から被測定物４２４に近接する方向に移
動される。そして、検出アーム４１８の一端部の接触部
材４２２が被測定物４２４に接触すると、コイルばね４
３０の弾性偏倚力に抗して検出アーム４１８が図６にお
いて反時計方向に旋回される。かくすると、検出アーム
４１８の他端部に装着された押圧片４２８がマイクロス
イッチ４１０の作動片４１２から離れてその押圧を解除
し、これによってマイクロスイッチ４１０は、距離セン
サ手段４０２の接触部材４２２が被測定物４２４を検出
する。なお、被測定物４２４を検出した後は、先端アー
ム４０３が被測定から後退する方向に移動される。

【００４６】被測定物４２４の測定部位までの距離は、
マイクロスイッチ４１０の作動片４１２の押圧が解除さ
れたときのロボット手段におけるロボット座標系の先端
アーム４０３の位置座標を利用することによって測定す
ることができる。このロボット座標系にける測定距離
は、必要に応じて、測定システムの座標系の測定距離に
変換して用いることができる。

【００４７】図６に示す距離センサ手段の変形形態で
は、距離センサ手段４０２が接触式センサ手段から構成
され、被測定物が実質上接触したときに被測定物４２４
を検出する構成であるが、これに代えて、距離センサ手
段を超音波式、レーザ式等の非接触式距離センサ手段か
ら構成し、この距離センサ手段と被測定物の対応する測
定部位との間隔が予め定める所定間隔になったときに被
測定物を検出するようにすることもできる。この場合に
おいても、被測定物との距離は、このときのロボット手
段におけるロボット座標系の先端アームの位置座標を利
用することによって測定することもできる。なお、この
ときにも、ロボット手段の先端アームは、測定する際に
は被測定物に向けて移動され、被測定物を検出した後は
被測定物から後退される。

【００４８】ロボット手段の先端アームに設けられ、被
測定物との間隔が所定の間隔または実質上なくなったと
きに被測定物を検出する形態の距離センサ手段は、被測
定物の第１の面を検出する第１の距離センサ手段、第２
の面を検出する第２の距離センサ手段および第３の面を
検出する第３の距離センサ手段のいずれか１つまたは２
つ以上に適用することができる。

【００４９】上述した説明では、被測定物の第１の面に
おける３個所の測定部位が実質上同一平面に、また第２
の面における２個所の測定部位が実質上同一の平面に位
置する場合について説明したが、このような測定装置
は、第１または第２の面に上記面に実質上平行な段差部
が存在する場合等には、たとえば図７に示すとおりに測
定することができる。被測定物の面に段差部が存在する
本発明の第２の実施形態を示す図７（ａ）において、被
測定物５０２の面５０４（この面は、被測定物における
第１または第２の面である）には段差部５０６が設けら
れ、この段差部５０６の底面５０８は面５０４と実質上
平行になっている。この例では、片方の距離センサ手段
５１０によって検出される測定部位５１２（第１または
第２の面の１つの測定部位でよい）は被測定物５０２の
面５０４に設けられ、また他方の距離センサ手段５１４
によって検出される測定部位５１６（特定の測定部位を
構成する）（第１または第２の面の他の測定部位でよ
い）は、段差部５０６の底面５０８に設けられている。
このような場合には、段差部５０６の距離Ｈ１、すなわ
ち片方の測定部位５１２と他方の測定部位５１６との間
の距離Ｈ１を補正値として、距離センサ手段５１４の測
定値から減算し、距離Ｈ１を減算した測定値を距離セン
サ手段５１４の検出値として用いればよい。このように
測定値を補正することによって、面５０４の測定部位５
１２，５１４は、実質上同一の測定平面を規定し、前述
の構成および実施形態と同様にして面５０４を測定する
ことができる。

【００５０】図７（ａ）の実施形態では、面５０４が測
定平面となっており、したがって距離センサ手段５１４
の測定値から補正値である距離Ｈ１を減算しているが、
たとえば段差部５０６の底面５０８が測定平面とした場
合には、距離センサ手段５１０の測定値に補正値である
距離Ｈ１を加算すればよい。段差部５０６が存在する場
合には、このように段差部５０６の距離Ｈ１を補正する
ことによって同一測定平面とみなすことができる。

【００５１】図７（ｂ）は、本発明の第３の実施形態を
示し、この図７（ｂ）では特定の測定部位が他の測定部
位とは反対側に位置している。図７（ｂ）において、被
測定物５３２の面５３４（この面は、被測定物における
第１または第２の面であって、図７（ｂ）において下側
の面である）には突起部５３６が存在しており、このよ
うな場合においてはこの突起部５３６を検出したのでは
正確な位置測定ができない。このような場合、突起部５
３６と反対側の部位に平坦な面５３８が存在していると
この面５３８を利用することができる。なお、面５３４
と面５３８とは実質上平行になっている。この例では、
片方の距離センサ手段５４０によって検出される測定部
位５４２（第１または第２の面の１つの測定部位でよ
い）は被測定物５３２の片方の面５３４に設けられ、ま
た他方の距離センサ手段５４４によって検出される測定
部位５４６（特定の測定部位を構成する）は、上部面５
３４と反対側の面５３８に設けられている。このような
場合には、測定部位５４２と測定部位５４６との距離Ｈ
２を補正値として、距離センサ手段５４４の測定値に距
離Ｈ２を加算し、距離Ｈ２を加算した測定値を距離セン
サ手段５４４の検出値として用いればよい。このように
測定部位５３４，５３８が相互に反対側（裏側）の面に
存在している場合にも距離センサ手段の測定値を補正す
ることによって、距離センサ手段５４０，５４４が測定
する面は、実質上同一の測定平面５３４となる。

【００５２】なお、図７（ａ）における被測定物５０２
の段差部５０６の距離Ｈ１、図７（ｂ）における測定部
位５４２，５４６間の距離Ｈ２は、たとえば、図３に示
す構成におけるロボット手段の先端アームに距離測定用
治具、たとえばキャリブーレーション治具を取付け、こ
の距離測定用治具を用いて上記距離をロボット手段の座
標系として測定することができ、このロボット手段の座
標系の位置座標は、必要に応じて位置測定装置のシステ
ムの座標系に変換することができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明の請求項１の位置測定装置によれ
ば、多面体の測定基準面となる第１の面を測定するため
に３個の第１の距離センサ手段が用いられ、３個の第１
の距離センサ手段により直線上にない３個所の測定部位
を測定することによって上記第１の面の位置が特定され
る。また、第１の面と異なる第２の面を測定するために
２個の第２の距離センサ手段が用いられ、２個の第２の
距離センサ手段により第２の面を測定するための２個所
の測定部位を測定することによって、第１の面に対する
第２の面の位置が特定される。さらに、第１および第２
の面と異なる第３の面を測定するために１個の第３の距
離センサ手段が用いられ、１個の第３の距離センサ手段
により第３の面を測定するための１個所の測定部位を測
定することによって第１および第２の面に対する第３の
面が特定される。かくのとおりであるので、６個の距離
センサを用いることによって、多面体の三次元位置を正
確に測定することができる。

【００５４】また本発明の請求項１の位置測定装置によ
れば、第２の距離センサ手段の測定位置を補正するため
の第１の測定位置補正手段と、第３の距離センサ手段の
測定位置を補正するための第２の測定位置補正手段とが
設けられているので、第１の面の変化量に応じて第２の
距離センサ手段の測定位置を補正し、また第１および第
２の面の変化量に応じて第３の距離センサ手段の測定位
置を補正することによって、第２および第３の距離セン
サ手段は多面体の位置、姿勢が変化していても第２およ
び第３の面における測定部位を正確に検出することがで
き、多面体の三次元位置を正確に測定することができ
る。

【００５５】また本発明の請求項２の位置測定装置によ
れば、第１の面および／または第２の面に段差部が存在
していても、この段差部の距離を距離センサ手段の測定
値に加えて補正することによって、第１の面および／ま
たは第２の面を段差部の存在しない面として測定するこ
とができる。

【００５６】また本発明の請求項３の位置測定装置によ
れば、第１の面および／または第２の面における測定部
位が相互に反対側に存在していても、両測定部位の間の
距離を距離センサ手段の測定値に加えて補正することに
よって、第１の面および／または第２の面を同一の平面
として測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の前提となる位置測定装置の基本的構成
を示す簡略斜視図である。

【図２】図１の位置測定装置の測定システムを簡略的に
示すブロック図である。

【図３】本発明の前提となる他の位置測定装置の基本的
構成を示す簡略正面図である。

【図４】本発明に従う位置測定装置の第１の実施形態の
基本的構成を示す簡略斜視図である。

【図５】図４の位置測定装置の測定システムを簡略的に
示すブロック図である。

【図６】位置測定装置における距離センサ手段の他の例
を示す部分拡大断面図である。

【図７】図７（ａ）は、本発明の第２の実施形態におけ
る被測定物の面に段差部が存在する場合における測定距
離の補正様式を示し、図７（ｂ）は、本発明の第３の実
施形態における被測定物の両側から面を検出する場合に
おける測定距離の補正様式を示す。

【符号の説明】

３０２，５０２，５３２ 被測定物 ３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ 第１の距離センサ手段 ３０６ａ，３０６ｂ 第２の距離測定手段 ３０８ 第３の距離測定手段 ３１０ 第１の面 ３１２ 第２の面 ３１４ 第３の面 ３２２ 測定処理手段 ３２４ 座標位置記憶手段 ３２６ 基準値記憶手段 ３１６，３１８，３２０ ロボット手段 ５１０，５１４，５４０，５４４ 距離センサ手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定すべき多面体の第１の面を検出する
   ための３組の第１の距離センサ手段と、多面体の前記第
   １の面と異なる面であって前記第１の面と実質上平行で
   ない第２の面を検出するための２組の第２の距離センサ
   手段と、多面体の前記第１の面および前記第２の面と異
   なる面であって前記第１の面および前記第２の面のいず
   れとも実質上平行でない第３の面を検出するための１組
   の第３の距離センサ手段とを備え、 前記３組の第１の距離センサ手段は、前記第１の面を測
   定するための直線上に位置しない異なる３個所の測定部
   位を検出し、これによって多面体の前記第１の面を測定
   基準面として特定し、 前記２組の第２の距離センサ手段は、前記第２の面を測
   定するための異なる２個所の測定部位を検出し、これに
   よって多面体の前記第１の面に対する前記第２の面を特
   定し、 また前記１組の距離センサ手段は、前記第３の面を測定
   するための１個所の測定部位を検出し、これによって多
   面体の前記第１および第２の面に対する前記第３の面を
   特定し、 かくして前記３組の第１の距離センサ手段、前記２組の
   第２の距離センサ手段および前記１組の距離センサ手段
   からの距離検出信号に基づいて多面体の三次元の位置を
   測定し、 前記２組の第２の距離センサ手段には、それぞれの測定
   位置を補正するための第１の測定位置補正手段が設けら
   れ、また前記１組の第３の距離センサ手段には、その測
   定位置を補正するための第２の測定位置補正手段が設け
   られ、前記第１の測定位置補正手段は、それぞれ、前記
   ３組の第１の距離センサ手段によって測定された前記基
   準測定面としての前記第１の面の変位量に応じて対応す
   る第２の距離センサ手段の測定位置を補正し、また前記
   第２の測定位置補正手段は、前記３組の第１の距離セン
   サ手段によって測定された前記第１の面の変位量および
   前記２組の第２の距離センサ手段によって測定された前
   記第２の面の変化量に応じて前記１組の第３の距離セン
   サ手段の測定位置を補正することを特徴とする多面体の
   位置測定装置。
2. 【請求項２】 測定すべき多面体の第１の面を検出する
   ための３組の第１の距離センサ手段と、多面体の前記第
   １の面と異なる面であって前記第１の面と実質上平行で
   ない第２の面を検出するための２組の第２の距離センサ
   手段と、多面体の前記第１の面および前記第２の面と異
   なる面であって前記第１の面および前記第２の面のいず
   れとも実質上平行でない第３の面を検出するための１組
   の第３の距離センサ手段とを備え、 前記３組の第１の距離センサ手段は、前記第１の面を測
   定するための直線上に位置しない異なる３個所の測定部
   位を検出し、これによって多面体の前記第１の面を測定
   基準面として特定し、 前記２組の第２の距離センサ手段は、前記第２の面を測
   定するための異なる２個所の測定部位を検出し、これに
   よって多面体の前記第１の面に対する前記第２の面を特
   定し、 また前記１組の距離センサ手段は、前記第３の面を測定
   するための１個所の測定部位を検出し、これによって多
   面体の前記第１および第２の面に対する前記第３の面を
   特定し、 かくして前記３組の第１の距離センサ手段、前記２組の
   第２の距離センサ手段および前記１組の距離センサ手段
   からの距離検出信号に基づいて多面体の三次元の位置を
   測定し、 測定すべき多面体の前記第１の面および前記第２の面の
   少なくとも一方は、特定の測定部位が他の測定部位に対
   して実質上平行な段差部に設けられており、前記特定の
   測定部位を測定する距離センサ手段の測定値と前記他の
   測定部位を測定する距離センサ手段の測定値のいずれか
   一方は、前記段差部の間隔分その測定値が補正され、こ
   れによって前記特定の測定部位を測定する距離センサ手
   段および前記他の測定部位を測定する距離センサ手段
   は、実質上同一の平面を測定することを特徴とする多面
   体の位置測定装置。
3. 【請求項３】 測定すべき多面体の第１の面を検出する
   ための３組の第１の距離センサ手段と、多面体の前記第
   １の面と異なる面であって前記第１の面と実質上平行で
   ない第２の面を検出するための２組の第２の距離センサ
   手段と、多面体の前記第１の面および前記第２の面と異
   なる面であって前記第１の面および前記第２の面のいず
   れとも実質上平行でない第３の面を検出するための１組
   の第３の距離センサ手段とを備え、 前記３組の第１の距離センサ手段は、前記第１の面を測
   定するための直線上に位置しない異なる３個所の測定部
   位を検出し、これによって多面体の前記第１の面を測定
   基準面として特定し、 前記２組の第２の距離センサ手段は、前記第２の面を測
   定するための異なる２個所の測定部位を検出し、これに
   よって多面体の前記第１の面に対する前記第２の面を特
   定し、 また前記１組の距離センサ手段は、前記第３の面を測定
   するための１個所の測定部位を検出し、これによって多
   面体の前記第１および第２の面に対する前記第３の面を
   特定し、 かくして前記３組の第１の距離センサ手段、前記２組の
   第２の距離センサ手段および前記１組の距離センサ手段
   からの距離検出信号に基づいて多面体の三次元の位置を
   測定し、 測定すべき多面体の前記第１の面および第２の面の少な
   くとも一方は、特定の測定部位が他の測定部位と反対側
   に存在し、前記特定部位を検出する距離センサ手段は他
   の測定部位を検出する距離センサ手段と反対方向から検
   出し、前記特定の測定部位を測定する距離センサ手段の
   測定値と前記他の測定部位を測定する距離センサ手段の
   測定値のいずれか一方は、双方の測定部位の間隔分その
   測定値が補正され、これによって前記特定の測定部位を
   測定する距離センサ手段および前記他の測定部位を測定
   する距離センサ手段は、実質上同一の平面を測定するこ
   とを特徴とする多面体の位置測定装置。