JP3538752B2 - ３次元位置検出方法 - Google Patents
３次元位置検出方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を伝達する配線
の接続／切断／管理等を行う自動光配線装置として好適
な３次元位置検出装置を使用して行う３次元位置検出方
法に関するものである。
の接続／切断／管理等を行う自動光配線装置として好適
な３次元位置検出装置を使用して行う３次元位置検出方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の２次元位置検出装置（特開平７−
２３４７２３号）の概略を図９に示す。この２次元位置
検出装置は、直交２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）方向に移動するハ
ンド機構１と、ハンド機構１と対向する位置に配置した
基準平面板２と、ハンド機構１と基準平面板２の間の２
次元位置を検出する手段を有する。基準平面板２に位置
検出器として反射型の光電センサ３を配置し、ハンド機
構１にピン５を把持させ光電センサ３の前面をＸ−Ｙ平
面内で走査することによって、ハンド機構１と基準平面
板２の間のＸ−Ｙ方向の２次元位置検出を行っている。
２３４７２３号）の概略を図９に示す。この２次元位置
検出装置は、直交２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）方向に移動するハ
ンド機構１と、ハンド機構１と対向する位置に配置した
基準平面板２と、ハンド機構１と基準平面板２の間の２
次元位置を検出する手段を有する。基準平面板２に位置
検出器として反射型の光電センサ３を配置し、ハンド機
構１にピン５を把持させ光電センサ３の前面をＸ−Ｙ平
面内で走査することによって、ハンド機構１と基準平面
板２の間のＸ−Ｙ方向の２次元位置検出を行っている。
【０００３】光電センサ３は光を出射しハンド機構１で
把持されたピン５の先端面を反射面とした反射光の一部
を受光する構成となっている。光電センサ３の受光量を
しきい値で判定することで、光電センサ３は受光量がそ
のしきい値より大きければＯＮ信号を出力する。
把持されたピン５の先端面を反射面とした反射光の一部
を受光する構成となっている。光電センサ３の受光量を
しきい値で判定することで、光電センサ３は受光量がそ
のしきい値より大きければＯＮ信号を出力する。
【０００４】このような光電センサを用いて行う従来の
２次元位置検出方法を、図１０を用いて説明する。図１
０はＸ−Ｙ平面において光電センサ３のＯＮ信号領域
（Ｒｏｎ：図中斜線部分、なおＲｏｆｆはＯＦＦ信号領
域である。）とハンド機構１の走査方向を表している。
図１０に示すように、ハンド機構１に把持されたピン５
はＰｘ０１に位置決められ、Ｐｘ０１→Ｐｘａ１→Ｐｘ
ｂ１へとＸ軸方向に走査される。このときのＰｘａ１通
過時のＸ方向位置Ｖｘａ１およびＰｘｂ１通過時のＸ方
向位置Ｖｘｂ１を取得する。この１回の走査の結果、セ
ンサＯＮ信号領域Ｒｏｎの中心位置ＰｃのＸ方向位置を
Ｖｃｘとすると、 Ｖｃｘ＝（Ｖｘａ１＋Ｖｘｂ１）／２ (1) と相加平均を取ることによりＶｃｘを算出している。
２次元位置検出方法を、図１０を用いて説明する。図１
０はＸ−Ｙ平面において光電センサ３のＯＮ信号領域
（Ｒｏｎ：図中斜線部分、なおＲｏｆｆはＯＦＦ信号領
域である。）とハンド機構１の走査方向を表している。
図１０に示すように、ハンド機構１に把持されたピン５
はＰｘ０１に位置決められ、Ｐｘ０１→Ｐｘａ１→Ｐｘ
ｂ１へとＸ軸方向に走査される。このときのＰｘａ１通
過時のＸ方向位置Ｖｘａ１およびＰｘｂ１通過時のＸ方
向位置Ｖｘｂ１を取得する。この１回の走査の結果、セ
ンサＯＮ信号領域Ｒｏｎの中心位置ＰｃのＸ方向位置を
Ｖｃｘとすると、 Ｖｃｘ＝（Ｖｘａ１＋Ｖｘｂ１）／２ (1) と相加平均を取ることによりＶｃｘを算出している。
【０００５】同様にＹ軸方向に関してもＰｙ０１→Ｐｙ
ａ１→Ｐｙｂ１と走査を行い、このときのＰｙａ１通過
時のＹ方向位置Ｖｙａ１およびＰｙｂ１通過時のＹ方向
位置Ｖｙｂ１を取得し、この１回の走査の結果、センサ
ＯＮ信号領域Ｒｏｎの中心位置ＰｃのＹ方向位置をＶｃ
ｙとすると、 Ｖｃｙ＝（Ｖｙａ１＋Ｖｙｂ１）／２ (2) と相加平均を取ることによりＶｃｙを算出している。
ａ１→Ｐｙｂ１と走査を行い、このときのＰｙａ１通過
時のＹ方向位置Ｖｙａ１およびＰｙｂ１通過時のＹ方向
位置Ｖｙｂ１を取得し、この１回の走査の結果、センサ
ＯＮ信号領域Ｒｏｎの中心位置ＰｃのＹ方向位置をＶｃ
ｙとすると、 Ｖｃｙ＝（Ｖｙａ１＋Ｖｙｂ１）／２ (2) と相加平均を取ることによりＶｃｙを算出している。
【０００６】ＸおよびＹ軸に関して２回以上の走査を行
う場合は、それぞれＰｘ０２→Ｐｘａ２→Ｐｘｂ２、Ｐ
ｙ０２→Ｐｙａ２→Ｐｙｂ２と走査を行う。Ｘ方向の走
査で１回目に得られたＶｃｘをＶｃｘ１、２回目に得ら
れたＶｃｘをＶｃｘ２、Ｙ方向の走査で１回目に得られ
たＶｃｙをＶｃｙ１、２回目に得られたＶｃｙをＶｃｙ
２とすると、ＸおよびＹ軸方向のＶｃｘ、Ｖｃｙは相加
平均を取ることによって、 Ｖｃｘ＝（Ｖｃｘ１＋Ｖｃｘ２）／２ (3) Ｖｃｙ＝（Ｖｃｙ１＋Ｖｃｙ２）／２ (4) 算出される。このようにして、センサＯＮ信号領域Ｒｏ
ｎの中心Ｐｃを求めるように、ハンド機構１と基準平面
板２の間のＸ−Ｙ平面における２次元位置検出を行って
いる。
う場合は、それぞれＰｘ０２→Ｐｘａ２→Ｐｘｂ２、Ｐ
ｙ０２→Ｐｙａ２→Ｐｙｂ２と走査を行う。Ｘ方向の走
査で１回目に得られたＶｃｘをＶｃｘ１、２回目に得ら
れたＶｃｘをＶｃｘ２、Ｙ方向の走査で１回目に得られ
たＶｃｙをＶｃｙ１、２回目に得られたＶｃｙをＶｃｙ
２とすると、ＸおよびＹ軸方向のＶｃｘ、Ｖｃｙは相加
平均を取ることによって、 Ｖｃｘ＝（Ｖｃｘ１＋Ｖｃｘ２）／２ (3) Ｖｃｙ＝（Ｖｃｙ１＋Ｖｃｙ２）／２ (4) 算出される。このようにして、センサＯＮ信号領域Ｒｏ
ｎの中心Ｐｃを求めるように、ハンド機構１と基準平面
板２の間のＸ−Ｙ平面における２次元位置検出を行って
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の位置検出装置で
は、以上のような行程を踏むため、Ｚ軸方向の位置検出
は行われておらず、Ｘ軸およびＹ軸に直交するＺ軸方向
に関して位置検出対象の移動、ズレ等を認識することは
不可能であった。また従来法でＺ軸方向に走査を行って
も、光電センサ３の受光量は反射面が光電センサ３の端
から遠ざかるにつれて減少し、しきい値処理によるＯＮ
信号からＯＦＦ信号に遷移する点は１点しか得られない
ため、Ｚ方向の認識は不可能であった。
は、以上のような行程を踏むため、Ｚ軸方向の位置検出
は行われておらず、Ｘ軸およびＹ軸に直交するＺ軸方向
に関して位置検出対象の移動、ズレ等を認識することは
不可能であった。また従来法でＺ軸方向に走査を行って
も、光電センサ３の受光量は反射面が光電センサ３の端
から遠ざかるにつれて減少し、しきい値処理によるＯＮ
信号からＯＦＦ信号に遷移する点は１点しか得られない
ため、Ｚ方向の認識は不可能であった。
【０００８】本発明は、上述したような従来の欠点に鑑
みてなされたもので、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸
方向の３次元位置検出方法を提供することを目的とする
ものである。
みてなされたもので、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸
方向の３次元位置検出方法を提供することを目的とする
ものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このために第１の発明
は、基準平面板と、該基準平面板に光軸が垂直となるよ
う該基準平面板上に取り付けられた反射型の光電センサ
と、該光電センサの前面に配置され出射ビームの広がり
を低減する手段と、前記基準平面板の前方において前記
基準平面板に平行なＸ，Ｙ平面方向及び該基準平面板に
垂直なＺ軸方向に移動自在で且つ前記基準平面板に向か
う前記Ｚ軸方向を反射方向とする基準反射面をもつハン
ド機構とを有する３次元位置検出装置を使用する３次元
位置検出方法であって、前記ハンド機構をその基準反射
面が前記光電センサの正面を横切るようＸ軸方向に走査
させ前記光電センサの出力からＸ軸方向の重心位置を検
出する第１ステップと、前記ハンド機構をその基準反射
面が前記光電センサの正面を横切るようＹ軸方向に走査
させ前記光電センサの出力からＹ軸方向の重心位置を検
出する第２ステップと、前記第１ステップで得たＸ軸方
向の重心位置と前記第２ステップで得たＹ軸方向の重心
位置で決まる位置を基準位置として、該基準位置に前記
ハンド機構の基準反射面を位置させてＺ軸方向に走査さ
せ前記光電センサの出力からＺ軸方向の重心位置を検出
する第３ステップと、を有し、前記各重心位置から前記
基準平面板に対する前記ハンド機構の３次元位置を検出
するよう構成した。
は、基準平面板と、該基準平面板に光軸が垂直となるよ
う該基準平面板上に取り付けられた反射型の光電センサ
と、該光電センサの前面に配置され出射ビームの広がり
を低減する手段と、前記基準平面板の前方において前記
基準平面板に平行なＸ，Ｙ平面方向及び該基準平面板に
垂直なＺ軸方向に移動自在で且つ前記基準平面板に向か
う前記Ｚ軸方向を反射方向とする基準反射面をもつハン
ド機構とを有する３次元位置検出装置を使用する３次元
位置検出方法であって、前記ハンド機構をその基準反射
面が前記光電センサの正面を横切るようＸ軸方向に走査
させ前記光電センサの出力からＸ軸方向の重心位置を検
出する第１ステップと、前記ハンド機構をその基準反射
面が前記光電センサの正面を横切るようＹ軸方向に走査
させ前記光電センサの出力からＹ軸方向の重心位置を検
出する第２ステップと、前記第１ステップで得たＸ軸方
向の重心位置と前記第２ステップで得たＹ軸方向の重心
位置で決まる位置を基準位置として、該基準位置に前記
ハンド機構の基準反射面を位置させてＺ軸方向に走査さ
せ前記光電センサの出力からＺ軸方向の重心位置を検出
する第３ステップと、を有し、前記各重心位置から前記
基準平面板に対する前記ハンド機構の３次元位置を検出
するよう構成した。
【００１０】第２の発明は、第１の発明において、前記
Ｘ軸、前記Ｙ軸、前記Ｚ軸の各軸毎に走査を２回以上行
い、同一軸方向の重心位置を複数求めこれを相加平均し
て当該軸の１個の重心位置を得るよう構成した。
Ｘ軸、前記Ｙ軸、前記Ｚ軸の各軸毎に走査を２回以上行
い、同一軸方向の重心位置を複数求めこれを相加平均し
て当該軸の１個の重心位置を得るよう構成した。
【００１１】第３の発明は、第１又は第２の発明におい
て、前記Ｘ軸方向位置をＸｉ、その位置の前記光電セン
サ出力をＰｘｉとするとき、前記Ｘ軸方向の重心位置Ｘ
Ｇを、 ＸＧ＝Σ（Ｘｉ×Ｐｘｉ）／ΣＰｘｉ で求め、前記Ｙ軸方向位置をＹｉ、その位置の前記光電
センサ出力をＰｙｉとするとき、前記Ｙ軸方向の重心位
置ＹＧを、 ＹＧ＝Σ（Ｙｉ×Ｐｙｉ）／ΣＰｙｉ で求め、前記Ｚ軸方向位置をＺｉ、その位置の前記光電
センサ出力をＰｚｉとするとき、前記Ｚ軸方向の重心位
置ＺＧを、 ＺＧ＝Σ（Ｚｉ×Ｐｚｉ）／ΣＰｚｉ で求めるよう構成した。
て、前記Ｘ軸方向位置をＸｉ、その位置の前記光電セン
サ出力をＰｘｉとするとき、前記Ｘ軸方向の重心位置Ｘ
Ｇを、 ＸＧ＝Σ（Ｘｉ×Ｐｘｉ）／ΣＰｘｉ で求め、前記Ｙ軸方向位置をＹｉ、その位置の前記光電
センサ出力をＰｙｉとするとき、前記Ｙ軸方向の重心位
置ＹＧを、 ＹＧ＝Σ（Ｙｉ×Ｐｙｉ）／ΣＰｙｉ で求め、前記Ｚ軸方向位置をＺｉ、その位置の前記光電
センサ出力をＰｚｉとするとき、前記Ｚ軸方向の重心位
置ＺＧを、 ＺＧ＝Σ（Ｚｉ×Ｐｚｉ）／ΣＰｚｉ で求めるよう構成した。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明を実施するための３
次元位置検出装置の概略図である。本装置は、直交３軸
であるＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動自在なハンド機構１と、
そのハンド機構１とＺ軸方向の対向する位置に配置した
基準平面板２を有する。この基準平面板２はＸ−Ｙ平面
に平行である。また、ハンド機構１と基準平面板２の間
の３次元位置検出を行うための位置検出器として反射型
の光電センサ３を用いる。
次元位置検出装置の概略図である。本装置は、直交３軸
であるＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動自在なハンド機構１と、
そのハンド機構１とＺ軸方向の対向する位置に配置した
基準平面板２を有する。この基準平面板２はＸ−Ｙ平面
に平行である。また、ハンド機構１と基準平面板２の間
の３次元位置検出を行うための位置検出器として反射型
の光電センサ３を用いる。
【００１３】この光電センサ３は、発光部と受光部が１
つのセンサヘッドに設けられ、図２(a)に示すように、
発光部３１の回りを数本のファイバの受光部３２が囲む
同軸型、又は図２(b)に示すように発光部３１と受光部
３２が一対で横に並ぶパンダ型である。この光電センサ
３は、発光部３１から出射した光が反射面で反射され、
その反射光の一部が再び受光部３２に入射し、その受光
量に応じたレベルの出力を出すものである。
つのセンサヘッドに設けられ、図２(a)に示すように、
発光部３１の回りを数本のファイバの受光部３２が囲む
同軸型、又は図２(b)に示すように発光部３１と受光部
３２が一対で横に並ぶパンダ型である。この光電センサ
３は、発光部３１から出射した光が反射面で反射され、
その反射光の一部が再び受光部３２に入射し、その受光
量に応じたレベルの出力を出すものである。
【００１４】ここで、発光部３１と受光部３２が別々の
センサヘッドに装備のされた透過型光電センサを用いる
ことも考えられるが、透過型光電センサの場合はセンサ
ヘッドが２つあり、光電センサからのケーブル等、装置
構成が複雑になるという点から反射型光電センサを用い
る方が望ましい。
センサヘッドに装備のされた透過型光電センサを用いる
ことも考えられるが、透過型光電センサの場合はセンサ
ヘッドが２つあり、光電センサからのケーブル等、装置
構成が複雑になるという点から反射型光電センサを用い
る方が望ましい。
【００１５】図３に示すように、光電センサ３は出射ビ
ームが基準平面板２と垂直なＺ軸方向となるよう基準平
面板２に配置される。光電センサ３の先端面には光出射
ビームの広がりを低減し絞るためレンズ４を装着してい
る。光電センサ３からの出射ビームを反射させるため、
ピン５をハンド機構１に把持させ、そのピン５の先端面
を反射面（基準反射面）としている。このピン５の反射
面は光電センサ３からの出射ビームの光軸と垂直になる
ように配置している。
ームが基準平面板２と垂直なＺ軸方向となるよう基準平
面板２に配置される。光電センサ３の先端面には光出射
ビームの広がりを低減し絞るためレンズ４を装着してい
る。光電センサ３からの出射ビームを反射させるため、
ピン５をハンド機構１に把持させ、そのピン５の先端面
を反射面（基準反射面）としている。このピン５の反射
面は光電センサ３からの出射ビームの光軸と垂直になる
ように配置している。
【００１６】次に本発明の３次元位置検出について説明
する。図４はその検出方法のフローチャートである。本
発明では、ハンド機構１をＸ，Ｙ，Ｚ軸毎に独立に移送
し、そのハンド機構１が把持するピン５の先端の反射面
の位置変化に伴う光電センサ３の出力信号変化を各軸毎
に検出し、ハンド機構１と基準平面板２の間の３次元位
置を検出する。
する。図４はその検出方法のフローチャートである。本
発明では、ハンド機構１をＸ，Ｙ，Ｚ軸毎に独立に移送
し、そのハンド機構１が把持するピン５の先端の反射面
の位置変化に伴う光電センサ３の出力信号変化を各軸毎
に検出し、ハンド機構１と基準平面板２の間の３次元位
置を検出する。
【００１７】図５はハンド機構１に把持されたピン５と
光電センサ３の位置関係をＸ−Ｙ平面で表した図であ
り、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置検出のため、光電セ
ンサ３の前面を横切るようハンド機構１がＸ軸およびＹ
軸方向に走査することを表している。
光電センサ３の位置関係をＸ−Ｙ平面で表した図であ
り、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置検出のため、光電セ
ンサ３の前面を横切るようハンド機構１がＸ軸およびＹ
軸方向に走査することを表している。
【００１８】まず、ピン５をＸ軸走査開始点Ａに位置決
めする。この開始点Ａは光電センサ３の出射光が届く範
囲であれば任意の位置でかまわない。Ａ点からＢ点まで
走査を行う。Ａ点からＢ点までの走査を行う間に、光電
センサ３の出力の取得を行う。Ａ点からＢ点までの走査
から得られるピン５のＸ軸方向位置とそれに応じた光電
センサ３の出力との関係の一例を図６に示す。ピン５の
各Ｘ軸方向位置をＸｉ、その位置における光電センサ３
の出力をＰｘｉとして表している。光電センサ３の出力
の重心位置（ピーク信号位置）ＸＧを次の式(5) ＸＧ＝Σ（Ｘｉ×Ｐｘｉ）／ΣＰｘｉ (5) に従って求める。この重心位置ＸＧは一意的に決まるも
のであり、この重心位置ＸＧを算出することで、ハンド
機構１と基準平面板２の間のＸ方向の位置を知ることが
できる。
めする。この開始点Ａは光電センサ３の出射光が届く範
囲であれば任意の位置でかまわない。Ａ点からＢ点まで
走査を行う。Ａ点からＢ点までの走査を行う間に、光電
センサ３の出力の取得を行う。Ａ点からＢ点までの走査
から得られるピン５のＸ軸方向位置とそれに応じた光電
センサ３の出力との関係の一例を図６に示す。ピン５の
各Ｘ軸方向位置をＸｉ、その位置における光電センサ３
の出力をＰｘｉとして表している。光電センサ３の出力
の重心位置（ピーク信号位置）ＸＧを次の式(5) ＸＧ＝Σ（Ｘｉ×Ｐｘｉ）／ΣＰｘｉ (5) に従って求める。この重心位置ＸＧは一意的に決まるも
のであり、この重心位置ＸＧを算出することで、ハンド
機構１と基準平面板２の間のＸ方向の位置を知ることが
できる。
【００１９】次に、光電センサ３の前面（Ｘ−Ｙ面）に
おいて、任意の位置からＹ軸方向にハンド機構１を走査
する。まずピン５をＹ軸走査開始点Ｃに位置決めし、Ｃ
点からＤ点まで走査を行う。Ｃ点からＤ点までの走査を
行う間に、光電センサ３の出力の取得を行う。Ｃ点から
Ｄ点までの走査から得られたピン５のＹ軸方向位置とそ
れに応じた光電センサ３の出力との関係は、Ｘ軸と平行
に走査を行った場合と同様な結果を得ることができ、走
査を行ったピン５の各Ｙ軸方向位置をＹｉ、その位置に
おける光電センサ３の出力をＰｙｉとして、光電センサ
３の出力の重心位置ＹＧを次の式(6) ＹＧ＝Σ（Ｙｉ×Ｐｘｉ）／ΣＰｙｉ (6) に従って求める。この重心位置ＹＧを算出することで、
ハンド機構１と基準平面板２の間のＹ方向の位置を知る
ことができる。
おいて、任意の位置からＹ軸方向にハンド機構１を走査
する。まずピン５をＹ軸走査開始点Ｃに位置決めし、Ｃ
点からＤ点まで走査を行う。Ｃ点からＤ点までの走査を
行う間に、光電センサ３の出力の取得を行う。Ｃ点から
Ｄ点までの走査から得られたピン５のＹ軸方向位置とそ
れに応じた光電センサ３の出力との関係は、Ｘ軸と平行
に走査を行った場合と同様な結果を得ることができ、走
査を行ったピン５の各Ｙ軸方向位置をＹｉ、その位置に
おける光電センサ３の出力をＰｙｉとして、光電センサ
３の出力の重心位置ＹＧを次の式(6) ＹＧ＝Σ（Ｙｉ×Ｐｘｉ）／ΣＰｙｉ (6) に従って求める。この重心位置ＹＧを算出することで、
ハンド機構１と基準平面板２の間のＹ方向の位置を知る
ことができる。
【００２０】さらに、検出精度の向上は走査回数を増や
すことで実現できる。例えば、Ｘ軸およびＹ軸方向に２
回の走査を行う場合、上記方法例のように走査を行いそ
れぞれ式(5)、(6)に従って重心を算出する。Ｘ方向の走
査で１回目に得られた重心をＸＧ１、２回目の走査で得
られた重心をＸＧ２、Ｙ方向の走査で１回目に得られた
重心をＹＧ１、２回目の走査で得られた重心をＹＧ２と
すると、ＸおよびＹ軸方向の重心ＸＧ、ＹＧは相加平均
を取ることにより、 ＸＧ＝（ＸＧ１＋ＸＧ２）／２ (7) ＹＧ＝（ＹＧ１＋ＹＧ２）／２ (8) と算出される。
すことで実現できる。例えば、Ｘ軸およびＹ軸方向に２
回の走査を行う場合、上記方法例のように走査を行いそ
れぞれ式(5)、(6)に従って重心を算出する。Ｘ方向の走
査で１回目に得られた重心をＸＧ１、２回目の走査で得
られた重心をＸＧ２、Ｙ方向の走査で１回目に得られた
重心をＹＧ１、２回目の走査で得られた重心をＹＧ２と
すると、ＸおよびＹ軸方向の重心ＸＧ、ＹＧは相加平均
を取ることにより、 ＸＧ＝（ＸＧ１＋ＸＧ２）／２ (7) ＹＧ＝（ＹＧ１＋ＹＧ２）／２ (8) と算出される。
【００２１】Ｘ軸及びＹ軸方向の走査を行った後に、Ｚ
軸方向の位置検出を行う。図７はＺ軸方向の位置検出の
ため、光電センサ３の前面でピン５がＺ軸方向に走査を
行うことを表している。
軸方向の位置検出を行う。図７はＺ軸方向の位置検出の
ため、光電センサ３の前面でピン５がＺ軸方向に走査を
行うことを表している。
【００２２】まず、ピン５をＺ軸走査開始点Ｉに位置決
めする。開始点Ｉは、先のＸおよびＹ軸方向の位置検出
で算出された重心位置ＸＧおよびＹＧ上（基準位置）と
なる。開始点Ｉ点からＪ点までＺ軸方向に走査を行う。
Ｉ点からＪ点までの走査を行う間に、光電センサ３の出
力の取得を行う。Ｉ点からＪ点までの走査から得られた
ピン５のＺ軸方向位置とそれに応じた光電センサ３の出
力との関係の一例を図８に示す。走査を行ったピン５の
Ｚ軸方向位置をＺｉ、その位置におけるセンサ出力をＰ
ｚｉとして表している。光電センサ３の出射ビームの広
がりを低減するために光電センサ３にレンズ４を装着し
ているので、レンズ４の焦点位置で光電センサ３の出力
は最大となる。この関係から光電センサ３の出力の重心
位置ＺＧを次の式(9) ＺＧ＝Σ（Ｚｉ×Ｐｚｉ）／ΣＰｚｉ (9) に従って求める。この重心位置は一意的に決まるもので
あり、重心位置ＺＧを算出することで、ハンド機構１と
基準平面板２の間のＺ軸方向位置を知ることができる。
めする。開始点Ｉは、先のＸおよびＹ軸方向の位置検出
で算出された重心位置ＸＧおよびＹＧ上（基準位置）と
なる。開始点Ｉ点からＪ点までＺ軸方向に走査を行う。
Ｉ点からＪ点までの走査を行う間に、光電センサ３の出
力の取得を行う。Ｉ点からＪ点までの走査から得られた
ピン５のＺ軸方向位置とそれに応じた光電センサ３の出
力との関係の一例を図８に示す。走査を行ったピン５の
Ｚ軸方向位置をＺｉ、その位置におけるセンサ出力をＰ
ｚｉとして表している。光電センサ３の出射ビームの広
がりを低減するために光電センサ３にレンズ４を装着し
ているので、レンズ４の焦点位置で光電センサ３の出力
は最大となる。この関係から光電センサ３の出力の重心
位置ＺＧを次の式(9) ＺＧ＝Σ（Ｚｉ×Ｐｚｉ）／ΣＰｚｉ (9) に従って求める。この重心位置は一意的に決まるもので
あり、重心位置ＺＧを算出することで、ハンド機構１と
基準平面板２の間のＺ軸方向位置を知ることができる。
【００２３】さらに、検出精度の向上は、走査回数を増
やすことで実現できる。例えばＺ軸方向に２回の走査を
行う場合、Ｉ点からＪ点の走査を再び行い式(9)に従っ
て重心を算出する。１回目の走査で得られた重心をＺＧ
１、２回目の走査で得られた重心をＺＧ２とすると、重
心ＺＧは相加平均を取ることにより、 ＺＧ＝（ＺＧ１＋ＺＧ２）／２ (10) と算出される。
やすことで実現できる。例えばＺ軸方向に２回の走査を
行う場合、Ｉ点からＪ点の走査を再び行い式(9)に従っ
て重心を算出する。１回目の走査で得られた重心をＺＧ
１、２回目の走査で得られた重心をＺＧ２とすると、重
心ＺＧは相加平均を取ることにより、 ＺＧ＝（ＺＧ１＋ＺＧ２）／２ (10) と算出される。
【００２４】以上の行程で、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向それぞれ
の重心位置ＸＧ，ＹＧ，ＺＧを検出することによって、
ハンド機構１と基準平面板２の間の３次元位置の検出が
可能となり、基準平面板２の移動、ズレ等が発生した場
合にその検出が３次元で可能となる。
の重心位置ＸＧ，ＹＧ，ＺＧを検出することによって、
ハンド機構１と基準平面板２の間の３次元位置の検出が
可能となり、基準平面板２の移動、ズレ等が発生した場
合にその検出が３次元で可能となる。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、従来
法では不可能であった３次元の位置検出が可能となるた
め、光を伝達する配線の接続／切断／管理を行う自動光
配線装置におけるハンド機構と基準平面板間の移動、ズ
レ等を３次元で検出でき、信頼性の高いハンド機構の位
置決めに利用できる。
法では不可能であった３次元の位置検出が可能となるた
め、光を伝達する配線の接続／切断／管理を行う自動光
配線装置におけるハンド機構と基準平面板間の移動、ズ
レ等を３次元で検出でき、信頼性の高いハンド機構の位
置決めに利用できる。
【図１】 本発明の実施に使用する３次元位置検出装置
の概略図である。
の概略図である。
【図２】 (a)、(b)は反射型の光電センサの前面図であ
る。
る。
【図３】 ハンド機構に把持されたピンと基準平面板に
配置された光電センサの相対位置関係を示す平面図であ
る。
配置された光電センサの相対位置関係を示す平面図であ
る。
【図４】 ３次元位置検出のフローチャートである。
【図５】 ＸおよびＹ軸方向の位置検出におけるハンド
機構の走査の説明図である。
機構の走査の説明図である。
【図６】 Ｘ軸方向の走査で得られるピンの位置と光電
センサ出力の関係を表した特性図である。
センサ出力の関係を表した特性図である。
【図７】 Ｚ軸方向の位置検出におけるハンド機構の走
査の説明図である。
査の説明図である。
【図８】 Ｚ軸方向の走査で得られるピンの位置と光電
センサ出力の関係を表した特性図である。
センサ出力の関係を表した特性図である。
【図９】 従来の２次元位置検出装置の概略図である。
【図１０】 従来の２次元位置検出方法における光電セ
ンサのＯＮ信号領域とハンド機構の走査方向を表した説
明図である。
ンサのＯＮ信号領域とハンド機構の走査方向を表した説
明図である。
Ｐｃ：光電センサのＯＮ信号領域の中心位置
Ｒｏｎ：光電センサのＯＮ信号領域
Ｒｏｆｆ：光電センサのＯＦＦ信号領域
ＸＧ：Ｘ軸方向の光電センサ出力の重心位置
ＺＧ：Ｚ軸方向の光電センサ出力の重心位置
Ｘｉ：Ｘ軸方向の走査時に光電センサの出力を取得した
ピンの位置 Ｐｘｉ：Ｘｉでの光電センサの出力 Ｚｉ：Ｚ軸方向の走査時に光電センサの出力を取得した
ピンの位置 Ｐｚｉ：Ｚｉでの光電センサの出力 １：ハンド機構 ２：基準平面板 ３：光電センサ、３１：発光部、３
２：受光部 ４：レンズ ５：ピン
ピンの位置 Ｐｘｉ：Ｘｉでの光電センサの出力 Ｚｉ：Ｚ軸方向の走査時に光電センサの出力を取得した
ピンの位置 Ｐｚｉ：Ｚｉでの光電センサの出力 １：ハンド機構 ２：基準平面板 ３：光電センサ、３１：発光部、３
２：受光部 ４：レンズ ５：ピン
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 平７−234723（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−94318（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−48175（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 11/00 - 11/30
Claims (3)
- 【請求項１】基準平面板と、該基準平面板に光軸が垂直
となるよう該基準平面板上に取り付けられた反射型の光
電センサと、該光電センサの前面に配置され出射ビーム
の広がりを低減する手段と、前記基準平面板の前方にお
いて前記基準平面板に平行なＸ，Ｙ平面方向及び該基準
平面板に垂直なＺ軸方向に移動自在で且つ前記基準平面
板に向かう前記Ｚ軸方向を反射方向とする基準反射面を
もつハンド機構とを有する３次元位置検出装置を使用す
る３次元位置検出方法であって、 前記ハンド機構をその基準反射面が前記光電センサの正
面を横切るようＸ軸方向に走査させ前記光電センサの出
力からＸ軸方向の重心位置を検出する第１ステップと、 前記ハンド機構をその基準反射面が前記光電センサの正
面を横切るようＹ軸方向に走査させ前記光電センサの出
力からＹ軸方向の重心位置を検出する第２ステップと、 前記第１ステップで得たＸ軸方向の重心位置と前記第２
ステップで得たＹ軸方向の重心位置で決まる位置を基準
位置として、該基準位置に前記ハンド機構の基準反射面
を位置させてＺ軸方向に走査させ前記光電センサの出力
からＺ軸方向の重心位置を検出する第３ステップと、 を有し、前記各重心位置から前記基準平面板に対する前
記ハンド機構の３次元位置を検出することを特徴とする
３次元位置検出方法。 - 【請求項２】請求項１において、 前記Ｘ軸、前記Ｙ軸、前記Ｚ軸の各軸毎に走査を２回以
上行い、同一軸方向の重心位置を複数求めこれを相加平
均して当該軸の１個の重心位置を得ることを特徴とする
３次元位置検出方法。 - 【請求項３】請求項１又は２において、 前記Ｘ軸方向位置をＸｉ、その位置の前記光電センサ出
力をＰｘｉとするとき、前記Ｘ軸方向の重心位置ＸＧ
を、 ＸＧ＝Σ（Ｘｉ×Ｐｘｉ）／ΣＰｘｉ で求め、前記Ｙ軸方向位置をＹｉ、その位置の前記光電
センサ出力をＰｙｉとするとき、前記Ｙ軸方向の重心位
置ＹＧを、 ＹＧ＝Σ（Ｙｉ×Ｐｙｉ）／ΣＰｙｉ で求め、前記Ｚ軸方向位置をＺｉ、その位置の前記光電
センサ出力をＰｚｉとするとき、前記Ｚ軸方向の重心位
置ＺＧを、 ＺＧ＝Σ（Ｚｉ×Ｐｚｉ）／ΣＰｚｉ で求めることを特徴とする３次元位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000206062A JP3538752B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | ３次元位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000206062A JP3538752B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | ３次元位置検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002022408A JP2002022408A (ja) | 2002-01-23 |
| JP3538752B2 true JP3538752B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000206062A Expired - Fee Related JP3538752B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | ３次元位置検出方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3538752B2 (ja) |
-
2000
- 2000-07-07 JP JP2000206062A patent/JP3538752B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2002022408A (ja) | 2002-01-23 |
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