JP3322330B2

JP3322330B2 - 作業対象面に対する作業器具の姿勢制御装置とこれを有するルツボの計測装置および塗装装置

Info

Publication number: JP3322330B2
Application number: JP23889095A
Authority: JP
Inventors: 竜佐多田; 勝駒野; 賢吾杉浦; 利昭葛西
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Japan Super Quartz Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Japan Super Quartz Corp
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1995-09-18
Publication date: 2002-09-09
Anticipated expiration: 2015-09-18
Also published as: JPH08278117A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業対象面に対す
る作業器具の姿勢制御装置に関し、特に、多結晶シリコ
ンを溶解して単結晶シリコンを製造する際等に用いられ
るルツボの内面からその内部に配される気泡までの石英
の透明層の厚さ寸法を計測するルツボの計測装置、塗装
ノズルによって被塗装面に塗料を塗布する塗装装置等に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】単結晶シリコン製造用の石英ルツボとし
ては、一般に、内表面側を気泡含有率の少ない透明ガラ
ス層（以下、透明層という。）とし、外側を気泡含有率
の高い不透明ガラス層（以下、不透明層という。）とす
る２層構造のものが使用されている。

【０００３】かかる２層構造のルツボにおいては、その
肉厚寸法および透明層、不透明層の厚さ寸法のバランス
によってルツボ壁の熱伝達率が変化することになり、ル
ツボの性能に影響がある。したがって、これらの寸法値
を測定し、適正な値にコントロールすることが極めて重
要である。

【０００４】従来、ルツボの透明層の厚さ寸法を計測す
る方法としては、ルツボの一部を切り欠いてその断面を
肉眼で観察することにより透明層の厚さを検査する方法
や、超音波探触子をルツボの内面に接触状態に走査させ
て透明層の厚さを計測する方法が採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法による場合には、ルツボ全体に亙って検査を実施す
ることができないために、透明層全体の厚さ寸法を定量
的に把握することが困難である上に、破壊検査であるた
めに、ルツボの健全性が損われるという不都合がある。
この点、後者の方法は、ルツボ全体を検査することがで
き、しかも、非破壊検査であるために、上記のような不
都合は生じない。しかし、次のような別個の問題点を有
している。

【０００６】すなわち、超音波探触子による計測は、探
触子をルツボ内表面に接触させて行う接触式計測方法で
あるために、ルツボ内表面を汚染したり傷つけたりする
可能性がある。また、検査の自動化を図ることが困難で
あるという問題点もある。つまり、ルツボの内面形状
は、ルツボごとに微妙に相違するものであるとともに、
その内面形状を予め厳密に把握することができないの
で、計測に際して超音波探触子がルツボ内表面から離れ
あるいはルツボ内表面に過大な力で押圧されて、計測誤
差が増大したり、ルツボ自体や超音波探触子の健全性が
損われたりすることになる。また、超音波探触子による
計測においては、エコーの発生によって計測が不正確な
ものとなるおそれもある。

【０００７】そこで、上記不都合を回避するためには、
非破壊で、かつ、ルツボ内表面に接触することなく透明
層の厚さ寸法を精度良く計測する必要がある。このため
には、適当な計測ヘッドを用いるとともに、当該計測ヘ
ッドのルツボの内表面に対する距離および姿勢を正確に
設定する必要がある。

【０００８】また、自動車ボディー、ドアその他の鋼板
等に対して塗装ノズルにより塗料を塗布する場合には、
多軸ロボット等によって塗装ノズルを移動しつつ、被塗
装面に向けて塗料を噴射する方法が従来より採用されて
いる。この場合、被塗装面に対する塗装ノズルの距離お
よび姿勢は、一般に、作業者による塗装ノズルの位置教
示（ティーチング）作業によって設定される。そして、
一旦、ティーチング作業が実施された後には、作業者
は、被塗装面の塗装状況を見ながら、試行錯誤的に、塗
装ノズルの距離および姿勢を調整する。

【０００９】しかし、塗装ノズルの被塗装面に対する距
離や姿勢が適正でない場合には、塗装むらや塗料のだれ
を生じるので、塗装ノズルの調整が完了するまでに、多
くの塗装不良品が製造され、また、調整作業も煩雑であ
るという不都合があった。

【００１０】さらに、他の適用例、例えば、単層・複層
ガラスの厚さ計測、ブラウン管の厚さ計測、レンズの厚
さ計測、物体の３次元形状計測等のように、適当な計測
ヘッドを計測対象面に対して姿勢設定する場合や、ボー
ルエンドミルによる曲面状被削物の加工、曲面状被削物
のポリッシング等のように、適当な工具を加工対象面に
対して姿勢設定する場合、さらに、溶接ガン、溶接トー
チ等を被溶接面に姿勢設定する場合、物体の表面欠陥検
出や表面粗さ検出等の場合においても、各作業器具の姿
勢および距離を作業対象面に対して正確に設定すること
が必要不可欠である。

【００１１】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
のであって、ルツボ内表面に接触することなく透明層の
厚さ寸法を精度良く計測し得るとともに、計測の自動化
を容易に図ることができるルツボの計測装置を提供し、
また、塗装むらや塗料のだれを確実に防止し得る塗装装
置を提供し、さらに、作業対象面に対して正確に距離・
姿勢を設定した状態で実施されなければならない各種の
作業を適正に実施することができる作業対象面に対する
作業器具の姿勢制御装置を提供することを目的としてい
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、作業器具に取り付けられ、該作業器具の
作業対象面に対する相対的な姿勢を制御する装置であっ
て、作業対象面上において一直線上に配されない異なる
３箇所に入射させられる平行光を出射する１以上の光源
と、該光源から出射された平行光のうち、作業対象面に
おいて反射された３つの反射光を同時に撮像する撮像手
段と、該撮像手段に撮像された反射光による平行光の作
業対象面上の入射位置に基づいて、作業対象面に対する
作業器具の傾斜方向および傾斜角度を演算する演算手段
とを具備する姿勢制御装置を提案している。

【００１３】また、上記姿勢制御装置において、光源か
ら出射される平行光が、撮像手段の軸線に対して一定角
度傾斜させられて作業対象面に入射させられることとす
れば効果的である。

【００１４】さらに、光源から出射される３つの平行光
のうち、一の平行光が、他の２つの平行光の作業対象面
における入射位置を結んだ直線に平行な平面内に配され
るように、光源および撮像手段が設けられていることと
してもよい。

【００１５】また、本発明は、ルツボ内面の透明層の厚
さ寸法を非接触で計測する装置であって、計測ヘッドよ
りなる作業器具のルツボ内面よりなる作業対象面に対す
る姿勢を制御する姿勢制御装置を有するルツボの計測装
置を提案している。

【００１６】さらに、本発明は、被塗装面に塗料を塗布
する装置であって、塗装ノズルよりなる作業器具の被塗
装面よりなる作業対象面に対する姿勢を制御する姿勢制
御装置を有する塗装装置を提案している。

【００１７】

【作用】本発明に係る姿勢制御装置によれば、光源から
作業対象面に向けて平行光が出射されると、平行光は、
一直線上に配されない異なる３箇所において作業対象面
に入射させられる。光源が作業対象面に対して正規な姿
勢に配されている場合には、作業対象面上における３箇
所の入射位置は、一定の位置関係をなして配置される。
逆に、光源が作業対象面に対して傾斜して配置されてい
る場合には、それらの３箇所の入射位置は、所定の位置
関係から外れた位置に配置される。そこで、これら３箇
所の入射位置を、撮像手段によって同時に撮像し、撮像
された平行光の入射位置関係に基づいて、演算手段によ
り傾斜方向および傾斜角度を演算する。これにより、姿
勢制御装置の取り付けられた作業器具の作業対象面に対
する姿勢を正確に把握することができ、適当な駆動手段
によって、作業器具の適正な姿勢設定を実施することが
可能となる。

【００１８】また、光源から出射される平行光が、撮像
手段の軸線に対して一定角度傾斜させられていることと
すれば、作業対象面に対する作業器具の距離に応じて、
作業対象面上における３箇所の入射位置相互間の距離も
変化する。したがって、上記のように作業対象面に対す
る作業器具の姿勢が適正な状態、すなわち、撮像手段の
軸線と作業対象面の法線とが一致させられた状態とされ
れば、平行光の入射位置の相対距離に基づいて演算手段
によって作業器具と作業対象面との距離が正確に演算さ
れ、作業のさらなる適正化が図られることになる。

【００１９】さらに、光源から出射される３つの平行光
のうち、一の平行光が、他の２つの平行光の作業対象面
における入射位置を結んだ直線に平行な平面内に配され
るように、光源および撮像手段が設けられていることと
すれば、前記他の２つの平行光の作業対象面への入射位
置を結ぶ前記直線回りに、作業器具を回転させることに
より、該他の２つの平行光の入射位置を動かすことな
く、１つの平行光の作業対象面への入射位置のみを移動
させて３つの平行光の反射位置の相対位置関係を調整す
る際に、作業器具の姿勢の補正量を簡易に算出でき、効
率の良い調整を実施することが可能となる。

【００２０】上記姿勢制御装置をルツボの計測装置に適
用することとすれば、計測ヘッドよりなる作業器具の姿
勢をルツボ内面よりなる作業対象面に対して精度良く制
御して、ルツボ内面の透明層の厚さ寸法を非接触で計測
することが可能となる。また、上記姿勢制御装置を塗装
装置に適用することとすれば、塗装ノズルよりなる作業
器具の姿勢を被塗装面よりなる作業対象面に対して精度
良く制御して、塗装むら等の生じないように塗装を実施
することが可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る姿勢制御装置
の一実施形態について、図１から図６を参照して説明す
る。本実施の形態に係る姿勢制御装置２０は、ルツボの
計測装置１に適用される姿勢制御装置２０である。

【００２２】ここで、ルツボの計測装置１は、ルツボ２
内面の透明層２ｂの厚さ寸法を計測する装置であって、
ルツボ２の内側に挿入される計測ヘッド３と、該計測ヘ
ッド３をルツボ２に対して移動する移動手段４と、計測
ヘッド３による計測結果に基づいて透明層２ｂの厚さを
算出する演算手段５とを具備し、前記計測ヘッド３に、
ルツボ２内表面２ａに向けてレーザ光Ｌ₁を照射するレ
ーザ光源８と、該レーザ光源８からのレーザ光Ｌ₁のル
ツボ２内部の気泡１９における反射光を撮像するＣＣＤ
カメラ（撮像手段）７とが設けられ、前記ＣＣＤカメラ
７が、前記移動手段４によってルツボ２内表面２ａから
一定距離離間した位置に配置されかつルツボ２内表面２
ａの法線ｎにその軸線７ａを一致させられた状態で、前
記レーザ光源８が、前記ＣＣＤカメラ７の軸線７ａに対
して一定角度θ₁傾斜させられた方向からレーザ光Ｌ₁を
照射するように設けられているものである。

【００２３】本発明に係るルツボ２の計測装置１によれ
ば、移動手段４の作動により計測ヘッド３がルツボ２の
内側に挿入され、計測ヘッド３に設けられたＣＣＤカメ
ラ７が、ルツボ３の内面に対して予め設定された距離に
配置され、かつ、その軸線７ａがルツボ２内表面２ａの
法線ｎに一致させられた状態に配される。これにより、
同じく計測ヘッド３に設けられ、ＣＣＤカメラ７の軸線
７ａに対して一定角度傾斜させられているレーザ光源８
は、ルツボ２の内面に対してその法線ｎに対して一定角
度θ₁傾斜した方向からレーザ光Ｌ₁を照射するように配
置される。

【００２４】そして、レーザ光源８からレーザ光Ｌ₁が
出射されると、レーザ光Ｌ₁は、ルツボ２の内表面２ａ
において屈折させられてルツボ２の透明層２ｂ内を進行
し、内部に気泡１９で反射させられた後に、ルツボ２の
内表面２ａにおいて再度屈折させられてＣＣＤカメラ７
により撮像されることになる。これにより、気泡１９に
おけるレーザ光Ｌ₁の反射光のルツボ２内表面２ａから
の出射角度がＣＣＤカメラ７によって把握される。

【００２５】その結果、ＣＣＤカメラ７による計測結果
は演算手段５に転送され、ＣＣＤカメラ７とルツボ２内
表面２ａとの距離、レーザ光源８の傾斜角度θ₁に基づ
いて、屈折率の関係からルツボ２内表面２ａと気泡１９
との距離が算出されることになる。この場合において、
レーザ光源８およびＣＣＤカメラ７は、ルツボ２内表面
２ａに対して非接触とされて計測が行われるので、ルツ
ボ２との衝突等の不都合が回避されるとともに、エコー
等の発生もなく精度の高い計測を実施することが可能と
なる。

【００２６】次に、上記計測装置１に適用される本実施
の形態の姿勢制御装置２０について図面を参照して説明
する。本実施の形態に係る姿勢制御装置２０は、図１お
よび図２に示すように、ルツボ２内に挿入される計測ヘ
ッド３に固定されるもので、計測ヘッド３のケーシング
６上に固定される１個のＣＣＤカメラ（撮像手段）７
と、３個のレーザ光源８・９・１０と、ＣＣＤカメラに
よる計測結果に基づいて計測ヘッドのルツボ２内表面２
ａに対する姿勢および距離を演算する演算手段５とを具
備している。

【００２７】本実施の形態の姿勢制御装置２０のＣＣＤ
カメラ７および３個のレーザ光源８・９・１０の内の１
個のレーザ光源８は、上記計測装置１のものと共用する
こととしている。これらＣＣＤカメラ７およびレーザ光
源８・９・１０は、全て平行な軸線を有するように固定
されている。

【００２８】以下、必要に応じて、レーザ光源８を、主
としてルツボ２内面の透明層２ｂを計測する際に使用さ
れる計測用レーザ光源８、他の２個を、計測ヘッド３を
ルツボ２内面に対して位置決めする際に使用される位置
決め用レーザ光源９・１０ともいう。これらのレーザ光
源８・９・１０の光軸上には、これらのレーザ光源８・
９・１０から出射されるレーザ光Ｌ₁・Ｌ₂・Ｌ₃を所定
角度θ₁・θ₂・θ₃だけ傾斜させられた方向に全反射す
るミラー部材１１・１２・１３がそれぞれ設けられてい
る。

【００２９】前記計測用レーザ光源８の光軸上に配され
るミラー部材１１は、該計測用レーザ光源８から出射さ
れたレーザ光Ｌ₁を、前記ＣＣＤカメラ７の軸線７ａと
平行な一平面Ｃ₁内において屈曲させるようになってい
る。また、一方の位置決め用レーザ光源９の光軸上に配
されているミラー部材１２は、前記計測用レーザ光源８
から出射されたレーザ光Ｌ₁の含まれる平面Ｃ₁と直交す
る平面Ｃ₂内において該位置決め用レーザ光源９から出
射されたレーザ光Ｌ₂を屈曲させるようになっている。
さらに、他方の位置決め用レーザ光源１０の光軸上に配
されているミラー部１３は、前記計測用レーザ光源８か
ら出射されたレーザ光Ｌ₁の含まれる平面Ｃ₁と平行な平
面Ｃ₃内において該レーザ光Ｌ₃を屈曲させるようになっ
ている。

【００３０】その結果、図２に示すように、計測ヘッド
３が所定の計測点に正確に位置決めされたときには、計
測対象物であるルツボ２の内表面２ａの法線ｎにＣＣＤ
カメラ７の軸線７ａが一致させられるとともに、上記３
個のレーザ光源８・９・１０からのレーザ光Ｌ₁・Ｌ₂・
Ｌ₃が、ルツボ２の内表面２ａにおいて直角三角形の頂
点をなす３箇所に入射され、かつ、その一部が反射させ
られて、反射光がＣＣＤカメラ７により撮像されるよう
になっている。

【００３１】また、本実施の形態の計測装置１では、前
記移動手段４は、例えば、図１に示す例では、ルツボ２
を鉛直下方に開口させた状態で支持するとともに、鉛直
に配される中心軸２ｃ回りにルツボ２を回転移動させる
旋回テーブル１４と、前記計測ヘッド３に設けられたＣ
ＣＤカメラ７の軸線７ａを鉛直平面内に配した状態で計
測ヘッド３全体を揺動させる回転駆動軸１５（駆動軸）
と、該回転駆動軸１５を含めて計測ヘッド３全体を相互
に直角な水平２方向および鉛直方向に平行移動させる直
線駆動軸１６・１７・１８とから構成されている。

【００３２】前記旋回テーブル１４は、鉛直な中心軸２
ｃ回りに回転可能に支持されルツボ２を載置するリング
板状のテーブル１４ａと、該テーブル１４ａにルツボ２
を固定する把持部（図示略）と、前記テーブル１４ａを
その中心軸２ｃ回りに回転駆動するための動力を発生す
るモータ１４ｂと、該モータ１４ｂの動力をテーブル１
４ａに伝達する伝達機構１４ｃとから構成されている。
該伝達機構１４ｃとしては、例えば、プーリ・タイミン
グベルト等の一般的なものが採用可能である。

【００３３】前記回転駆動軸１５は、一端に計測ヘッド
３を固定する揺動アーム１５ａと、該揺動アーム１５ａ
の他端に減速機等（図示略）を介して接続されるモータ
１５ｂとから構成されている。モータ１５ｂは、揺動ア
ーム１５ａを水平な軸線１５ｃ回りに回転させることに
より、計測ヘッド３のＣＣＤカメラ７を鉛直平面内にお
いて揺動させることができるようになっている。

【００３４】ここで、本実施の形態では、計測ヘッド３
がルツボ２内表面２ａに対して正確に位置決めされた状
態で、回転駆動軸１５の軸線１５ｃが、計測用レーザ光
源８から出射されるレーザ光Ｌ₁および一の位置決め用
レーザ光源９から出射されるレーザ光Ｌ₂のルツボ２内
表面２ａにおける後述する入射位置Ｐ₁・Ｐ₃を通る直線
Ａに平行になるように設けられている。

【００３５】前記直線駆動軸１６・１７・１８は、例え
ば、相互に直交するＸ、Ｙ、Ｚ３方向にそれぞれ独立に
計測ヘッド３を移動可能な３個の直線移動機構を組み合
わせて構成されている。この直線駆動軸１６・１７・１
８は、図１に示す例では、外部構造物（図示略）に固定
される水平なＸ軸１６と、該Ｘ軸１６によって水平方向
に移動させられる鉛直なＺ軸１７と、該Ｚ軸１７に搭載
されＸ軸１６と直交する水平方向に計測ヘッド３を移動
させるＹ軸１８とを組み合わせることにより構成されて
いる。

【００３６】これら、Ｘ軸１６、Ｚ軸１７、Ｙ軸１８と
しては、例えば、モータ１６ａ・１７ａ・１８ａによっ
て回転させられるボールネジ（図示略）とこれに螺合す
るナット（図示略）に固定されるスライダ１６ｂ・１８
ｂ・１７ｂと、該スライダ１６ｂ・１８ｂ・１７ｂを直
線移動可能に支持する直線ガイド（図示略）とから構成
されるような一般的な直線移動機構を採用することがで
きる。

【００３７】このように構成された本実施の形態の計測
装置１により、ルツボ２内面の透明層２ｂの厚さ寸法を
計測する場合について、以下に説明する。まず、本実施
の形態の計測装置１による透明層２ｂの厚さ寸法の計測
原理について、図３を参照して説明する。

【００３８】この図３において、符号１９はルツボ２内
面に形成されている透明層２ｂの奥に存在する気泡であ
る。本実施の形態の計測装置１では、ルツボ２内表面２
ａからの気泡１９の位置を計測することを目的とし、現
実には、計測用レーザ光源８から出射され、気泡１９に
おいて反射させられてＣＣＤカメラ７に撮像されるレー
ザ光Ｌ₁の反射光のＣＣＤカメラ７への入射角度αを計
測することにより、以下の原理を利用して透明層２ｂの
厚さを計測するものである。

【００３９】この計測に当たっては、ＣＣＤカメラ７の
軸線７ａが、計測しようとするルツボ２内表面２ａの法
線ｎに正確に一致させられていること、および、ＣＣＤ
カメラ７のレンズ７ｂおよび撮像面７ｃがルツボ２内表
面２ａに対して正確に定めらた距離ｗ、ｗ＋ｖだけ離間
していることが条件とされる。そして、これらの条件が
満たされた状態において、図３に示すように、計測用レ
ーザ光源８からレーザ光Ｌ₁が出射されると、このレー
ザ光Ｌ₁は、ルツボ２内表面２ａの法線ｎに対して定め
られた傾斜角度θ₁で入射されるので、ルツボ２内表面
２ａにおいて、その一部が反射し、残りが屈折して透明
層２ｂ内に進行させられる。

【００４０】透明層２ｂ内に進行させられたレーザ光Ｌ
₁は、前記ルツボ２内表面２ａの法線ｎに対して傾斜角
度φをなして直進させられ、透明層２ｂの内部に配され
ている気泡１９に到達すると反射させられて、法線ｎに
対する傾斜角度γをなして再度ルツボ２内表面２ａに向
かわせられ、透明層２ｂの外方に出射される。このと
き、レーザ光Ｌ₁は、再度屈折させられて、ルツボ２内
表面２ａの法線ｎに対して傾斜角度αをなしてＣＣＤカ
メラ７に撮像されることになる。

【００４１】このような場合において、透明層２ｂの厚
さＴは、次の式で表わされる。Ｔ＝（Ｘ−ｗ・ｔａｎα）／（ｔａｎφ＋ｔａｎγ）・・・・（１）ここで、Ｘは、ルツボ２内表面２ａへのレーザ光Ｌ₁の
入射位置とＣＣＤカメラ７の軸線７ａとの水平方向距離
である。

【００４２】また、空気の屈折率をｎ、透明層２ｂの屈
折率をｎ’とすると、以下の関係式が成り立つ。ｎ・ｓｉｎθ₁＝ｎ’・ｓｉｎφ ・・・・（２）ｎ・ｓｉｎα ＝ｎ’・ｓｉｎγ ・・・・（３）

【００４３】したがって、距離Ｘ、ｗ、屈折率ｎ、
ｎ’、傾斜角度θ₁が既知であるから、ＣＣＤカメラ７
へのレーザ光Ｌ₁の反射光の入射角度αを計測すれば、
透明層２ｂの厚さＴは、上記式（１）〜（３）によって
算出できることになる。すなわち、制御装置５内には、
上記演算を実施する演算部が設けられており、計測ヘッ
ド３による計測結果たる入射角度αに基づいて透明層２
ｂの厚さＴを算出するようになっている。

【００４４】なお、入射角度αは、ＣＣＤカメラ７の撮
像面７ｃにおける軸線７ａからのずれ量をΔｙとして、 α＝ｔａｎ^-1（Δｙ／ｖ）により算出される。

【００４５】ここで、上記のような計測を精度良く実施
するためには、計測ヘッド３をルツボ２内表面２ａに対
して正確に位置決めする必要がある。上記式（１）〜
（３）による透明層２ｂの厚さＴの計算は、計測ヘッド
３がルツボ２内表面２ａに対して精度良く位置決めされ
ていることを前提として成立するものだからである。

【００４６】以下に、本実施の形態の姿勢制御装置２０
による計測装置１の計測ヘッド３の位置決め方法につい
て説明する。まず、移動手段４を作動させて、計測ヘッ
ド３をルツボ２内に挿入し、その内表面２ａに対して、
接触しない程度の近接位置に概略配置する。

【００４７】この位置は、例えば、ルツボ２の外径寸法
等を測定することによって推定することが可能である。
すなわち、適当な方法で計測されたルツボ２の外径寸法
にルツボ２の平均的な壁厚を加えて内表面２ａの概略位
置を推定し、その位置に基づいてルツボ２内表面２ａに
干渉しない程度離間させた計測ヘッド３の概略位置を算
出すればよい。

【００４８】次に、このようにしてルツボ２内側の適当
な位置に配置した計測ヘッド３のＣＣＤカメラ７、計測
用レーザ光源８および位置決め用レーザ光源９・１０を
作動させる。このとき、ＣＣＤカメラ７は、３つのレー
ザ光源８・９・１０から出射されるレーザ光Ｌ₁・Ｌ₂・
Ｌ₃のルツボ２内表面２ａにおける反射光を撮像するよ
うに調整されているものとする。

【００４９】そして、計測用レーザ光源８から出射され
たレーザ光Ｌ₁のルツボ２内表面２ａにおける入射位置
Ｐ₁と、いずれか一方の位置決め用レーザ光源９・１０
から出射されたレーザ光Ｌ₂・Ｌ₃のルツボ２内表面２ａ
における入射位置Ｐ₂・Ｐ₃とが、回転駆動軸１５の軸線
１５ｃと平行な任意の直線Ａ上に配されるように移動手
段４を作動させる。具体的には、計測ヘッド３を水平方
向に移動させるＸ軸１６・Ｚ軸１７・Ｙ軸１８を微動さ
せることにより実施する。

【００５０】これにより、例えば、２つのレーザ光Ｌ₁
・Ｌ₃のルツボ２内表面２ａへの入射位置Ｐ₁・Ｐ₃が、
上記直線Ａ上に配されると、他の１つのレーザ光Ｌ₂の
入射位置Ｐ₂は、図４に示すように、計測用レーザ光源
８からのレーザ光Ｌ₁の入射位置Ｐ₁を通り上記直線Ａに
直交する直線Ｂ上からずれた位置にＣＣＤカメラ７によ
って撮像される。

【００５１】ここで、このレーザ光Ｌ₂は、ルツボ２内
表面２ａに対して傾斜した方向から入射される。したが
って、回転駆動軸１５を作動させて直線Ａ回りに計測ヘ
ッド３を回転させれば、図５に示すように、そのレーザ
光Ｌ₂のルツボ２内表面２ａへの入射位置Ｐ₂のみが回転
角度に応じて変位させられる。この場合に、レーザ光Ｌ
₂を含む平面Ｃ₂は、直線Ａに平行かつＣＣＤカメラ７の
軸線７ａに平行に配されているので、入射位置Ｐ₂は、
直線Ａに平行な方向に変位させられるように、ＣＣＤカ
メラ７に認識されることになる。

【００５２】そして、図６に実線で示すように、入射位
置Ｐ₃が前記直線Ｂに一致させられたときに、ＣＣＤカ
メラ７の軸線７ａと計測しようとする部分におけるルツ
ボ２の内表面２ａの法線ｎとが正確に一致させられるこ
とになる。このとき、３つのレーザ光Ｌ₁・Ｌ₂・Ｌ
₃は、ルツボ２内表面２ａにおいて直角三角形の頂点を
なす３箇所の位置にそれぞれ入射させられる。

【００５３】この状態では、計測ヘッド３の姿勢は決定
されることになるが、ルツボ２内表面２ａに対する距離
が未定である。そこで、計測ヘッド３をＣＣＤカメラ７
の軸線７ａ方向に沿ってルツボ２内表面２ａに向けて近
接させていくと、３つのレーザ光Ｌ₁・Ｌ₂・Ｌ₃の入射
位置Ｐ₁・Ｐ₂・Ｐ₃の間隔は、所定寸法となり、これに
より、計測ヘッド３のルツボ２内表面２ａとの距離が正
確に設定されることになる。

【００５４】このようにして、ルツボ２内表面２ａに対
して計測ヘッド３が正確に位置決めされた状態で、位置
決め用レーザ光源９・１０の作動が停止され、計測用レ
ーザ光源８とＣＣＤカメラ７とによる透明層２ｂの厚さ
寸法の計測が、上記の要領で実施される。そして、ルツ
ボ２の中心軸２ｃを含む平面に沿ってその内表面２ａの
各部についての計測ヘッド３の位置決め作業および透明
層２ｂの厚さ寸法の計測作業を、旋回テーブル１４を所
定各度回転させるごとに繰り返し実施することにより、
ルツボ２内周面２ａの全域に亙って、透明層２ｂの厚さ
寸法が計測されることになる。

【００５５】このように、本実施の形態に係るルツボ２
の計測装置１によれば、ルツボ２を破壊することなく、
しかも、非接触でルツボ２内表面２ａの透明層２ｂの厚
さ寸法を計測することができるので、ルツボ２の健全性
を維持しつつ、その性能を正確に把握することができ
る。

【００５６】また、姿勢制御装置２０の作動により、計
測ヘッド３をルツボ２の内表面２ａから所定寸法離間さ
せた状態に保持するので、該計測ヘッド３がルツボ２の
内表面２ａと衝突することがなく、しかも、その動作を
制限されない。すなわち、計測ヘッド３は、ルツボ２の
内表面２ａに衝突しない限り、自由に動作することが可
能であるから、計測のための最適な姿勢に計測ヘッド３
を容易に設定することができる。さらに、計測ヘッド３
の自由な動作によってもルツボ２の内表面２ａとの干渉
が生じにくいので、計測の自動化を容易に図ることがで
きる。

【００５７】また、本実施の形態に係る計測装置１で
は、計測ヘッド３をルツボ２内表面２ａに位置決めする
際に使用するレーザ光Ｌ₁・Ｌ₂・Ｌ₃をＣＣＤカメラ７
の軸線７ａに対して傾斜させているので、計測ヘッド３
のルツボ２内表面２ａに対する距離の変化に応じて、レ
ーザ光Ｌ₁・Ｌ₂・Ｌ₃のルツボ２内表面２ａにおける入
射位置Ｐ₁・Ｐ₂・Ｐ₃が即座に変位する。これにより、
ルツボ２内表面２ａに対する計測ヘッド３の位置を迅速
に把握することが可能であり、両者の接近状態を検知し
て衝突を確実に回避することができる。

【００５８】さらに、本実施の形態では、計測用レーザ
光源８の出射するレーザ光Ｌ₁が含まれる平面Ｃ₁を基準
として、一方の位置決め用レーザ光源９のレーザ光Ｌ₂
を前記基準平面Ｃ₁に直交する平面Ｃ₂内に、他方の位置
決め用レーザ光源１０のレーザ光Ｌ₃を前記基準平面Ｃ₁
に平行な平面Ｃ₃内に配することとしたので、計測用レ
ーザ光源８のレーザ光Ｌ₁のルツボ２内表面２ａへの入
射位置Ｐ₁と、いずれか一方の位置決め用レーザ光源１
０（９）のレーザ光Ｌ₃（Ｌ₂）の入射位置Ｐ₃（Ｐ₂）と
を結ぶ直線Ａ（Ｂ）に平行な平面Ｃ₂（Ｃ₃）内に、その
他の位置決め用レーザ光源９（１０）のレーザ光Ｌ
₂（Ｌ₃）が配されることになり、計測ヘッド３の姿勢の
補正量を容易に算出できる。

【００５９】すなわち、例えば、図５および図６に示す
ように、直線Ａとこれに平行な平面Ｃ₂との距離をＬ、
レーザ光Ｌ₂の直線Ｂからの直線Ａに平行な方向への入
射位置Ｐ₂のずれ量をΔｘ、レーザ光Ｌ₂のＣＣＤカメラ
７の軸線７ａに対する傾斜角度をθ₂、計測ヘッド３の
補正量（補正角度）をβ₁とすれば、該補正量β₁は、 β₁＝ｔａｎ^ー1（Δｘ／Ｌｔａｎθ₂）と表される。また、他方の位置決め用レーザ光源１０に
対しても同様にして容易に補正量を算出することができ
る。

【００６０】また、本実施の形態の計測装置１では、回
転駆動軸１５を位置決め用レーザ光源１０からのレーザ
光Ｌ₃を含むＣＣＤカメラ７の軸線７ａに平行な平面Ｃ₃
に直交する軸線１５ａ回りに計測ヘッド３を回転するよ
うに設けているので、上記の計測ヘッド３の姿勢補正に
際して、回転駆動軸１５の作動により当該補正を直接実
施することができる。したがって、補正を迅速かつ精度
良く実施することができ、ルツボ２内面の透明層２ｂの
厚さ寸法を精度良く計測することができる。

【００６１】なお、本実施の形態に係るルツボの計測装
置１にあっては、計測ヘッド３をルツボ２に対して移動
させる移動手段４を、ルツボ２を回転させる旋回テーブ
ル１４と３つの直線移動機構１６・１７・１８と、１つ
の回転駆動軸１５とからなる構成としたが、これに代え
て、任意の軸構成の移動手段４を採用することができ
る。すなわち、固定されたルツボ２に対して、少なくと
も５以上の自由度を有する軸構成の移動手段４であれ
ば、多関節型、円筒座標型等、種々の軸構成のものを適
用することとしてよい。

【００６２】また、上記実施の形態では、計測用レーザ
光源８を基準として、２つの位置決め用レーザ光源９・
１０を互いに直交する方向に配したが、これに代えて、
例えば、１つの位置決め用レーザ光源９から出射される
レーザ光Ｌ₂を２つに分光して所定方向からルツボ２内
表面２ａに入射させることとしてもよい。

【００６３】さらに、３筋のレーザ光Ｌ₁・Ｌ₂・Ｌ₃が
計測用レーザ光源８および２個の位置決め用レーザ光源
９・１０から出射されることとしたが、これに代えて、
単一のレーザ光源８から出射されるレーザ光Ｌ₁を３つ
に分光して照射することとしてもよい。この場合、位置
決め時には全てのレーザ光Ｌ₁・Ｌ₂・Ｌ₃を照射し、計
測時には、１つのレーザ光Ｌ₁のみを照射させるよう
に、例えば、シャッタ等を用いることとしてもよい。

【００６４】また、各位置決め用レーザ光源９・１０か
らのレーザ光Ｌ₂・Ｌ₃の入射方向を他の２つのレーザ光
Ｌ₁・Ｌ₃あるいはレーザ光Ｌ₁・Ｌ₂の入射位置Ｐ₁・
Ｐ₃、Ｐ₁・Ｐ₂を結ぶ直線Ａ・Ｂに平行な平面Ｃ₂・Ｃ₃
内に配されるように設定することとしたが、これに限ら
れず、これとは異なる方向から入射させることとしても
計測ヘッド３の位置決めを実施することができる。しか
し、補正量の算出を容易なものとできる点で上記実施の
形態のように設定することが好ましい。

【００６５】さらに、計測用レーザ光源８を基準として
２個の位置決め用レーザ光源９・１０を相互に直交する
方向に配置したが、これに限られず、１個の位置決め用
レーザ光源９（１０）を基準として他のレーザ光源８・
１０（９）を配置することとしてもよい。また、３筋の
レーザ光源Ｌ₁・Ｌ₂・Ｌ₃のルツボ２内表面２ａへの入
射位置Ｐ₁・Ｐ₂・Ｐ₃としては、直角三角形の頂点とな
る異なる３箇所に入射させる場合の他、一直線上に配さ
れる場合を除き、任意の異なる３箇所に入射させること
としてもよい。

【００６６】また、固設状態のレーザ光源およびミラー
部材に回転および移動する駆動機構を付加させることに
より、段階的に高精度な位置決めと計測とを実施するこ
ともできる。特に、計測用レーザ光源へ適用させること
により、透明層２ｂに存在する希少な気泡を検出し、そ
の気泡含有率等を正確に計測することも可能となる。

【００６７】次に、本発明に係る姿勢制御装置２０を有
する塗装装置２１の一実施形態について、図７から図１
２を参照して、以下に説明する。本実施の形態に係る塗
装装置２１は、図７から図１０に示すように、姿勢制御
装置２０と塗装ノズル２２とを有する塗装ユニット２３
と、該塗装ユニット２３を３次元空間内において任意位
置に移動させ得る移動手段２４とを具備している。

【００６８】前記姿勢制御装置２０は、上記第１実施の
形態と同様に、１個のＣＣＤカメラ（撮像手段）７と、
３筋のレーザ光Ｌ₁・Ｌ₂・Ｌ₃を出射するレーザ光源８
・９・１０とを具備し上記実施の形態と同様の原理によ
って、ＣＣＤカメラ７の軸線７ａを被塗装面２５の法線
ｎに一致させるように移動手段２４の作動データを作成
するものである。前記塗装ノズル２２は、上記姿勢制御
装置２０のＣＣＤカメラ７およびレーザ光源８・９・１
０に対して固定されている。

【００６９】前記塗装ユニット２３は、これらＣＣＤカ
メラ７、レーザ光源８・９・１０および塗装ノズル２２
を、これらの軸線７ａ・２２ａに平行な回転軸線２３ａ
回りに回転させる反転機構２６を具備している。すなわ
ち、反転機構２６は、制御装置５からの指令信号に基づ
いて起動されるモータ（図示略）のようなアクチュエー
タを具備しているとともに、前記ＣＣＤカメラ７の軸線
７ａと塗装ノズル２２の軸線２２ａとを回転軸線２３ａ
を挟んだ正反対かつ等距離の位置に配置している。これ
により、指令信号に基づいてモータが起動されると、モ
ータの回転トルクが伝達軸２６ａを介して伝達され、Ｃ
ＣＤカメラ７等および塗装ノズル２２は、回転軸線２３
ａ回りに１８０゜回転させられて、ＣＣＤカメラ７と塗
装ノズル２２の位置を入れ替えるようになっている。

【００７０】また、塗装ユニット２３には、塗装ノズル
２２による塗料の噴射時に、ＣＣＤカメラ７等の光学系
に塗料がかからないように防護するための遮蔽板２７が
設けられている。該遮蔽板２７は、例えば、図１０に示
すように、塗装ノズル２２、ＣＣＤカメラ７およびレー
ザ光源８・９・１０の前面全体を被覆する平板状部材
に、塗装作業時の塗装ノズル２２のみあるいは姿勢制御
時のＣＣＤカメラ７等のみを露出させる開口部２７ａを
設けて構成されている。

【００７１】移動手段２４は、例えば、上記塗装ユニッ
ト２３を手首先端に取り付ける６軸多関節ロボットであ
って、塗装ノズル２２等を任意の姿勢および空間位置に
配することができるようになっている。

【００７２】このように構成された塗装装置２１によっ
て、曲面よりなる被塗装面２５に塗装作業を実施する場
合について、図１１および図１２を参照して、以下に説
明する。まず、移動手段２４による塗装ユニット２３の
移動の始点と終点における塗装ユニット２３の概略位置
および概略姿勢を与える。次いで、サンプリング数ｎに
より距離ｄｐごとの被塗装面２５の形状取得位置を計算
する。

【００７３】その後、以下の処理を行う（図２参照）。
まず、反転機構２６を作動させて、ＣＣＤカメラ７およ
びレーザ光源８・９・１０を開口部２７ａから露出さ
せ、これら光学系を作動させる（ステップ１）。例え
ば、レーザ光源８から出射されるレーザ光Ｌ₁の被塗装
面への入射位置Ｐ₁がＣＣＤカメラ７によって撮像され
ると、その撮像された位置と所定位置とのずれ量によっ
て、ＣＣＤカメラ７と被塗装面２５との距離データが獲
得される。

【００７４】次に、この獲得された距離データに基づい
て、塗装ユニット２３の姿勢計測のための位置（基準位
置）ｒまでの補正量を算出し、移動手段２４を作動させ
ることにより塗装ユニット２３を基準位置ｒまで移動さ
せる（ステップ２）。そして、この状態で、３個のレー
ザ光源８・９・１０から出射された３筋のレーザ光Ｌ₁
・Ｌ₂・Ｌ₃の被塗装面２５への入射位置Ｐ₁・Ｐ₂・Ｐ₃
を撮像し、その位置関係によって、塗装ユニット２３の
被塗装面２５に対する姿勢を得る（ステップ３）。姿勢
は、例えば、図８に示す直交する２方向の角度α・βに
よって表現される。

【００７５】演算手段５では、上記のようにして得られ
た塗装ユニット２３の姿勢を被塗装面２５に対して面直
に補正するため、すなわち、ＣＣＤカメラ７の軸線７ａ
を被塗装面２５の法線ｎに一致させるための補正量を演
算する。そして、演算された補正量を補正前の移動手段
の各軸データとともに適当な記憶手段に格納する（ステ
ップ４）。

【００７６】以上のステップ１からステップ４までの処
理を各形状取得位置ごとに実施することによりｎ組のデ
ータセットを得る。この後に、上記のようにして得られ
たデータセットに基づいて、各形状取得位置における被
塗装面２５の法線ｎ方向に沿う塗装ノズル２２の先端位
置の被塗装面２５までの適正な距離（塗装距離）Ｌを達
成するための移動手段２４の各軸データを演算し、移動
手段２４の動作位置データとして適当な記憶手段に格納
する。

【００７７】そして、反転機構２６を作動させて、光学
系と塗装ノズル２２とを入れ替えた後に、上記のように
して取得された動作位置データに基づいて移動手段２４
を作動させつつ塗装ノズル２２を作動させることによ
り、被塗装面２５が塗装されることになる。この場合
に、塗装ノズル２２による塗料の噴射は、上記終点から
始点に向かって計測工程とは逆向きに移動手段を作動さ
せつつ実施することとすれば、全体的な塗装時間を短縮
することができるので好ましい。

【００７８】また、上記においては、塗装作業の始点と
終点のみを与えてその間における移動手段２４の作動位
置データを自動生成することとしたが、被塗装面２５の
形状が複雑である場合には、塗装ノズル２２の移動経路
に沿う複数位置において、被塗装面２５に対する塗装ノ
ズル２２の概略姿勢および概略位置を教示した教示点を
設定し、あるいは、オフラインによって予め与えてお
く。

【００７９】そして、上記のようにして与えられた複数
の教示点の間に上記と同様の処理によって複数の作動位
置データを自動生成する。これにより、塗装ノズル２２
の先端位置が移動経路に沿って大きく変動するような複
雑な形状の被塗装面２５に対しても適正な距離および姿
勢を保って塗装作業を実施することができる。その結
果、塗装むらや塗料のだれを生じることなく品質の高い
塗装面を得ることができることになる。

【００８０】また、本実施の形態では、まず、塗装ノズ
ル２２の移動軌跡に沿ってＣＣＤカメラ７等の光学系に
よる計測を実施した後に、ＣＣＤカメラ７等の光学系を
遮蔽板２７によって防護しつつ塗装ノズル２２から塗料
を噴出することとしているので、噴出された塗料がＣＣ
Ｄカメラ７等の光学系に付着することを回避することが
できる。

【００８１】なお、上記実施の形態においては、３個の
レーザ光源８・９・１０を用いた姿勢制御装置２０につ
いて説明したが、レーザ光源８・９・１０に代えて、他
の光源を採用することもできる。すなわち、作業対象面
２５における入射位置を明確に把握し得る光源であれ
ば、レーザ光である必要はなく、光束の断面積が変化し
ない平行光を作業対象面２５に照射し得るものであれば
よい。また、光線の種類も微小光束断面積を有するスポ
ット状の光線の他、スリット状の光線であってもよい。

【００８２】さらに、上記各実施の形態においては、姿
勢制御装置２０を適用したルツボの計測装置１および塗
装装置２１を示したが、本発明の姿勢制御装置２０の適
用対象はこれらに限定されるものではない。すなわち、
任意の作業器具、例えば、溶接トーチ、スポット溶接ガ
ン、ボールエンドミル、赤外線カメラ等の各作業対象
面、つまり、溶接対象面、被加工面、検査対象面等に対
して正確な姿勢および位置設定が必要となるものに、本
発明の姿勢制御装置２０を適用することにより、容易に
かつ精度良く作業を遂行することができることになる。

【００８３】例えば、本発明に係る姿勢制御装置２０を
溶接装置に適用する場合には、溶接トーチ３１の所定の
経路を教示した後に、該経路に沿って溶接トーチ３１を
移動させながら、各教示点において姿勢制御装置２０を
作動させる。この場合には、図１３に示すように、姿勢
制御装置２０は、開先３２が形成されることとなる溶接
線を避けて、その近傍の母材３３表面３３ａにより溶接
トーチ３１の距離および姿勢を検出することとする。し
たがって、姿勢制御装置２０は、専ら母材３３の表面３
３ａに対する溶接トーチ３１の距離および姿勢を補正す
るためのデータを得るためにのみ用いられ、溶接位置は
教示データにより設定されるものとする。

【００８４】この場合においても、溶接に伴うヒューム
等の光学系への付着を防止するために、溶接工程に先立
って計測工程を実施するものとし、溶接工程の際には、
上記実施の形態と同様の遮蔽板（図示略）によって、光
学系を防護することとすればよい。

【００８５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る姿勢
制御装置は、作業対象面上において一直線上に配されな
い異なる３箇所に入射させられる平行光を出射する１以
上の光源と、その光源から出射された平行光のうち、作
業対象面において反射された３つの反射光を同時に撮像
する撮像手段と、撮像された平行光の作業対象面上の入
射位置に基づいて、作業対象面に対する作業器具の傾斜
方向および傾斜角度を演算する演算手段とを具備するの
で、作業器具による作業の開始に先立って、演算手段に
よって演算された傾斜角度および傾斜方向に応じて作業
器具の補正を行うことにより、作業対象面に対して適正
な姿勢および位置に設定された状態で作業を実施するこ
とができる。これにより、各種作業の精度向上を図るこ
とができるという効果を奏する。

【００８６】また、光源から出射される平行光を撮像手
段の軸線に対して一定角度傾斜させて作業対象面上に入
射させることとすれば、作業対象面までの光源の距離、
すなわち作業対象面までの撮像手段および作業器具の距
離に応じて、作業対象面上の平行光の入射位置の相互間
距離が変化する。これにより、上記効果に加えて、撮像
手段により撮像された平行光の入射位置関係に基づい
て、作業対象面に対する作業器具の距離をもの検知し、
作業器具を最適な位置に配置することができるという効
果を奏する。

【００８７】さらに、光源から出射される３つの平行光
のうち、一の平行光が、他の２つの平行光の作業対象面
における入射位置を結んだ直線に平行な平面内に配され
るように、光源および撮像手段が設けられていることと
すれば、上記直線回りに作業器具を回転させることによ
り、その回転角度に応じて上記一の平行光のみを上記直
線に平行な方向に変位させることができる。したがっ
て、その一の平行光の入射位置の規定位置からのずれ量
を計測することにより、作業対象面に対する作業器具の
姿勢補正量を容易にかつ正確に求めることができるとい
う効果を奏する。

【００８８】また、本発明に係るルツボの計測装置は、
計測ヘッドよりなる作業器具のルツボ内面よりなる作業
対象面に対する姿勢を制御する上記姿勢制御装置を有す
るので、計測に先立って、計測ヘッドをルツボ内面に対
して面直にかつ適正な距離に配置することができる。し
たがって、ルツボ内面の透明層の厚さ寸法を非接触でか
つ精度良く計測することができるという効果を奏する。
また、その結果、ルツボ内面の透明層の厚さ寸法計測を
容易に自動化することができる。

【００８９】また、本発明に係る塗装装置は、塗装ノズ
ルよりなる作業器具の被塗装面よりなる作業対象面に対
する姿勢を制御する上記姿勢制御装置を有するので、塗
装作業に先立って、塗装ノズルを被塗装面に対して適正
な姿勢にかつ適正な距離に配置することができる。した
がって、被塗装面に塗布される塗料に濃淡が発生するこ
とを回避して、塗装むら、塗料のだれ等のない高品質の
塗装品を製造することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るルツボの計測装置の一実施形態を
示す斜視図である。

【図２】図１の計測装置の計測ヘッドを示す斜視図であ
る。

【図３】図１の計測装置によるルツボ内面の透明層の厚
さ寸法の計測原理を説明するための図である。

【図４】図１の計測装置の計測ヘッドをルツボ内表面に
位置決めする場合を説明するための図である。

【図５】図１の計測装置の計測ヘッドのルツボ内表面に
対する姿勢の補正量を導き出すための説明図である。

【図６】図１の計測装置の計測ヘッドのルツボ内表面に
対する姿勢を補正した状態を示す図である。

【図７】本発明に係る姿勢制御装置を有する塗装装置の
全体構造を示す斜視図である。

【図８】図７の塗装装置の塗装ユニット部分を拡大して
示す斜視図である。

【図９】図８の塗装ユニットを示す縦断面図である。

【図１０】図８の塗装ユニットを示す平面図である。

【図１１】図７の塗装装置による塗装作業を説明するた
めの図である。

【図１２】図１１の塗装作業における被塗装面と塗装ノ
ズルの相対位置関係を示す模式図である。

【図１３】本発明に係る姿勢制御装置を溶接装置に適用
した場合について説明する図である。

【符号の説明】

１計測装置２ルツボ２ａ内表面（作業対象面）２ｂ透明層３計測ヘッド（作業器具）４・２４移動手段５制御装置（演算手段）７ＣＣＤカメラ（撮像手段）７ａ軸線８・９・１０レーザ光源１５回転駆動軸（駆動軸）１５ｃ軸線１９気泡２０姿勢制御装置２１塗装装置２２塗装ノズル（作業器具）２３塗装ユニット２５被塗装面（作業対象面）Ａ・Ｂ直線Ｃ₁・Ｃ₂・Ｃ₃ 平面Ｌ₁・Ｌ₂・Ｌ₃ レーザ光ｎ法線Ｐ₁・Ｐ₂・Ｐ₃ 入射位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉浦賢吾秋田県秋田市茨島５−14−３三菱マテリアルクォーツ株式会社秋田工場内 (72)発明者葛西利昭秋田県秋田市茨島５−14−３三菱マテリアルクォーツ株式会社秋田工場内 (56)参考文献特開昭63−314403（ＪＰ，Ａ) 特開平４−34305（ＪＰ，Ａ) 特開平３−21363（ＪＰ，Ａ) 特開平６−92779（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 C30B 15/20 G01N 21/88 G05B 13/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】作業器具に取り付けられ、該作業器具の
作業対象面に対する相対的な姿勢を制御する装置であっ
て、作業対象面上において一直線上に配されない異なる
３箇所に入射させられる平行光を出射する１以上の光源
と、該光源から出射された平行光のうち、作業対象面に
おいて反射された３つの反射光を同時に撮像する撮像手
段と、該撮像手段に撮像された反射光による平行光の作
業対象面上の入射位置に基づいて、作業対象面に対する
作業器具の傾斜方向および傾斜角度を演算する演算手段
とを具備し、光源から出射される平行光が、撮像手段の軸線に対して
一定角度傾斜させられて作業対象面に入射させられるこ
とを特徴とする姿勢制御装置。
【請求項２】光源から出射される平行光Ｌ ₁ が撮像手段
の軸線と平行な一平面Ｃ ₁ 内において屈曲させられ、光
源から出射される平行光Ｌ ₂ が平面Ｃ ₁ と直交する平面Ｃ
₂ 内において屈曲させられ、さらに、光源から出射され
る平行光Ｌ ₃ が平面Ｃ ₁ と平行な平面Ｃ ₃ 内において屈曲
させられることを特徴とする請求項１記載の姿勢制御装
置。
【請求項３】光源から出射される３つの平行光のう
ち、一の平行光が、他の２つの平行光の作業対象面にお
ける入射位置を結んだ直線に平行な平面内に配されるよ
うに、光源および撮像手段が設けられていることを特徴
とする請求項１または請求項２記載の姿勢制御装置。
【請求項４】ルツボ内面の透明層の厚さ寸法を非接触
で計測する装置であって、計測ヘッドよりなる作業器具
のルツボ内面よりなる作業対象面に対する姿勢を制御す
る請求項１から請求項３のいずれかに記載の姿勢制御装
置を有するルツボの計測装置。
【請求項５】被塗装面に塗料を塗布する装置であっ
て、塗装ノズルよりなる作業器具の被塗装面よりなる作
業対象面に対する姿勢を制御する請求項１から請求項３
のいずれかに記載の姿勢制御装置を有する塗装装置。