JP5229013B2

JP5229013B2 - 変位量計測装置及び変位量計測方法

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Publication number: JP5229013B2
Application number: JP2009055399A
Authority: JP
Inventors: 雅大藤本; 光水野; 正裕山蔭
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-03-09
Also published as: JP2010210342A

Description

本発明は、変位量計測装置及び変位量計測方法に関し、詳しくは、測定対象の変位量をより簡易に計測する技術に関する。

従来、自動車のエンジンマウント等の部品における、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸のそれぞれの方向における並進変位量及びＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸のそれぞれを軸とした回転変位量（以下、６軸変位量とする）を計測するため、種々の計測装置に関する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

特開２００３−９７９１５号公報特開平６−２５８０４０号公報

前記特許文献１においては、測定対象となる部品にＬＥＤランプを取付け、該ＬＥＤランプを２方向からＣＣＤカメラで撮影することにより、測定対象の変位量を算出する技術が記載されている。
しかし、前記特許文献１のように複数の変位計や計測装置等、構造物が多岐にわたる場合は、システムが複雑となり、例えばエンジンマウントの計測用等として自動車に搭載することは難しかった。

また、前記特許文献２においては、測定対象にレーザービームを走査させ、前記測定対象からの反射光を集光することにより、測定対象の変位量を算出する技術が記載されている。
しかし、前記特許文献２のように測定対象の変位量を１ラインのレーザービームで計測する場合は、測定対象がそのラインに直交する方向に平行移動したときの並進変位量と、そのラインを軸として回転したときの回転変位量が計測できないという問題があった。

そこで本発明では、上記現状に鑑み、測定対象の６軸変位量を簡易な構成により計測することができる、変位量計測装置及び変位量計測方法を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、長さ寸法が既知で所定の厚さを有する平行四辺形平板状に形成されてエンジンマウントに配設された測定対象の表面で、前記測定対象の一辺と平行となる直線状に走査する測定光を照射する、第一の測定光照射手段と、前記測定対象の表面で前記第一の測定光照射手段による測定光と平行にならないように、直線状に走査する測定光を照射する、第二の測定光照射手段と、前記第一の測定光照射手段による測定光の、前記測定対象の表面における反射光を受光する、第一の受光手段と、前記第二の測定光照射手段による測定光の、前記測定対象の表面における反射光を受光する、第二の受光手段と、前記第一の受光手段で受光した反射光のデータに基づいて、前記測定対象の第一の位置状態を測定する、第一の測定手段と、前記第二の受光手段で受光した反射光のデータに基づいて、前記測定対象の第二の位置状態を測定する、第二の測定手段と、前記第一の測定手段及び第二の測定手段のそれぞれで測定した、前記測定対象の第一の位置状態及び第二の位置状態を記憶する、記憶手段と、を備え、前記第一の測定光照射手段と第二の測定光照射手段とが、それぞれの測定光を同じ箇所から照射する変位量計測装置であって、前記記憶手段に記憶された初期の第一の位置状態に対する、前記第一の測定手段で新たに測定された第一の位置状態の変位量と、前記記憶手段に記憶された初期の第二の位置状態に対する、前記第二の測定手段で新たに測定された第二の位置状態の変位量と、前記測定対象の長さ寸法とから、前記測定対象の６軸変位量を算出する、演算手段を備えるものである。

請求項２においては、長さ寸法が既知で所定の厚さを有する平行四辺形平板状に形成されてエンジンマウントに配設された測定対象の表面で、前記測定対象の一辺と平行となる直線状に走査する測定光を照射する、第一の測定光照射手段と、前記測定対象の表面で前記第一の測定光照射手段による測定光と平行にならないように、直線状に走査する測定光を照射する、第二の測定光照射手段と、前記第一の測定光照射手段による測定光の、前記測定対象の表面における反射光を受光する、第一の受光手段と、前記第二の測定光照射手段による測定光の、前記測定対象の表面における反射光を受光する、第二の受光手段と、前記第一の受光手段で受光した反射光のデータに基づいて、前記測定対象の第一の位置状態を測定する、第一の測定手段と、前記第二の受光手段で受光した反射光のデータに基づいて、前記測定対象の第二の位置状態を測定する、第二の測定手段と、前記第一の測定手段及び第二の測定手段のそれぞれで測定した、前記測定対象の第一の位置状態及び第二の位置状態を記憶する、記憶手段と、を備え、前記第一の測定光照射手段と第二の測定光照射手段とが、それぞれの測定光を同じ箇所から照射する変位量計測装置で行われる変位量計測方法であって、前記記憶手段に記憶した初期の第一の位置状態に対する、前記第一の測定手段で新たに測定した第一の位置状態の変位量と、前記記憶手段に記憶した初期の第二の位置状態に対する、前記第二の測定手段で新たに測定した第二の位置状態の変位量と、前記測定対象の長さ寸法とから、前記測定対象の６軸変位量を算出する、演算工程を備えるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明により、測定対象の６軸変位量を簡易な構成により計測することができる。

本発明に係る変位量計測装置の概要を示した図。本発明に係る変位量計測方法におけるフローチャートについて示した図。測定対象について示した平面図。（ａ）は初期状態の測定対象について示した斜視図、（ｂ）は初期の第一の位置状態を示した図、（ｃ）は初期の第二の位置状態を示した図。（ａ）は測定対象がＸ軸方向に並進変位した状態について示した斜視図、（ｂ）は同じく第一の位置状態を示した図、（ｃ）は同じく第二の位置状態を示した図。（ａ）は測定対象がＹ軸方向に並進変位した状態について示した斜視図、（ｂ）は同じく第一の位置状態を示した図、（ｃ）は同じく第二の位置状態を示した図。（ａ）は測定対象がＺ軸方向に並進変位した状態について示した斜視図、（ｂ）は同じく第一の位置状態を示した図、（ｃ）は同じく第二の位置状態を示した図。（ａ）は測定対象がＸ軸を回転軸として回転変位した状態について示した斜視図、（ｂ）は同じく第一の位置状態を示した図、（ｃ）は同じく第二の位置状態を示した図。（ａ）は測定対象がＹ軸を回転軸として回転変位した状態について示した斜視図、（ｂ）は同じく第一の位置状態を示した図、（ｃ）は同じく第二の位置状態を示した図。（ａ）は測定対象がＺ軸を回転軸として平面視で時計回りに回転変位した状態について示した平面図、（ｂ）は同じく第一の位置状態を示した図、（ｃ）は同じく第二の位置状態を示した図。（ａ）は測定対象がＺ軸を回転軸として平面視で反時計回りに回転変位した状態について示した平面図、（ｂ）は同じく第一の位置状態を示した図、（ｃ）は同じく第二の位置状態を示した図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。

［変位量計測装置１０］
まず始めに、本発明に係る変位量計測装置１０について、図１を用いて説明をする。
図１に示す如く、変位量計測装置１０は主に、第一のレーザービーム照射・受光手段２１ａと第二のレーザービーム照射・受光手段２１ｂと制御装置３１とで構成されている。
具体的には、前記第一・第二のレーザービーム照射・受光手段２１ａ・２１ｂのそれぞれは、対向して配置される寸法が既知な測定対象Ｗに対して、測定光である第一・第二のレーザービームＢａ・Ｂｂを照射するとともに、前記測定対象Ｗの表面Ｆにおける前記第
一・第二のレーザービームＢａ・Ｂｂの反射光を受光するように構成されているのである。

より詳細には、前記第一のレーザービーム照射・受光手段２１ａは前記測定対象Ｗに対して測定光である第一のレーザービームＢａを照射し、該測定対象Ｗの表面Ｆで第一の測定ラインＬａを直線状に走査させるのである。また、前記第二のレーザービーム照射・受光手段２１ｂも同様に前記測定対象Ｗに対して測定光である第二のレーザービームＢｂを照射し、測定対象Ｗの表面Ｆで前記第一の測定ラインＬａと直交するように、該測定対象Ｗの表面Ｆで第二の測定ラインＬｂを直線状に走査させるのである。

本実施形態においては、前記第一のレーザービームＢａの照射によって形成される面、第二のレーザービームＢｂの照射によって形成される面、及び、測定対象Ｗの表面Ｆはそれぞれ直交するように、前記第一・第二のレーザービームＢａ・Ｂｂが照射される。即ち、前記第一の測定ラインＬａは第二のレーザービームＢｂの照射によって形成される面に対して、前記第二の測定ラインＬｂは第一のレーザービームＢａの照射によって形成される面に対して、第一のレーザービームＢａの照射によって形成される面と第二のレーザービームＢｂの照射によって形成される面との交線は測定対象Ｗの表面Ｆに対して、それぞれ直交しているのである。このように、前記第一のレーザービームＢａによる走査方向と第二のレーザービームＢｂによる走査方向とは直交しており、前記第一の測定ラインＬａと第二の測定ラインＬｂとは測定対象Ｗの表面Ｆで直交するように構成されているのである。

そして、本実施形態においては、測定対象Ｗの表面Ｆにおける前記第一の測定ラインＬａの方向をＸ軸方向、前記第二の測定ラインＬｂの方向をＹ軸方向とし、また、第一のレーザービームＢａの照射によって形成される面と第二のレーザービームＢｂの照射によって形成される面との交線の方向をＺ軸方向として説明する。特に、図１における右側方をＸ軸の正の方向、同じく奥行方向をＹ軸の正の方向、同じく上方をＺ軸の正の方向として説明する。換言すれば、前記第一の測定ラインＬａ・第二の測定ラインＬｂがそれぞれ測定対象Ｗの表面ＦでＸ軸方向、Ｙ軸方向に走査するように、前記第一・第二のレーザービーム照射・受光手段２１ａ・２１ｂのそれぞれが前記第一・第二のレーザービームＢａ・Ｂｂを照射するのであり、また、測定対象Ｗは表面ＦがＺ軸に直交するように配設されるのである。

なお、本実施形態においては前記測定光としてレーザービームを照射する構成としているが、測定光はレーザービームに限定されるものではなく、測定対象Ｗの表面Ｆで測定ラインが走査する構成であれば他の構成にすることも可能である。また、本実施形態においては、前記第一のレーザービームＢａによる走査方向および第二のレーザービームＢｂによる走査方向は、第一の測定ラインＬａと第二の測定ラインＬｂとが測定対象Ｗの表面Ｆで直交するように構成されているが、前記第一の測定ラインＬａと第二の測定ラインＬｂが平行にならない方向であればよく、その位置関係は本実施形態に限定されるものではない。

一方、該制御装置３１と前記第一のレーザービーム照射・受光手段２１ａ及び第二のレーザービーム照射・受光手段２１ｂとは電気的に接続されている。
そして、前記第一・第二のレーザービーム照射・受光手段２１ａ・２１ｂはそれぞれ、前記測定対象Ｗの表面Ｆにおいて前記第一の測定ラインＬａと第二の測定ラインＬｂとして反射した反射光を受光し、受光した反射光のデータを前記制御装置３１へと送るのである。

前記制御装置３１は、入力部、表示部、記憶部、通信部、測定部、及び、各種の演算部等を備えており、前記測定部は、前記第一のレーザービーム照射・受光手段２１ａで受光した反射光のデータに基づいて、前記測定対象Ｗの第一の位置状態を測定する、第一の測定手段と、前記第二のレーザービーム照射・受光手段２１ｂで受光した反射光のデータに基づいて、前記測定対象の第二の位置状態を測定する、第二の測定手段と、を備える。

具体的には、前記第一の測定手段は、前記第一のレーザービーム照射・受光手段２１ａから送られた第一の測定ラインＬａの形状に基づいて、測定対象ＷのＸ軸方向の位置状態（ＸＺ平面における断面形状）を測定するのである。また、前記第二の測定手段も同様に、前記第二のレーザービーム照射・受光手段２１ｂから送られた第二の測定ラインＬｂの形状に基づいて、測定対象ＷのＹ軸方向の位置状態（ＹＺ平面における断面形状）を測定するのである。
また、前記記憶部は、前記第一の測定手段及び第二の測定手段のそれぞれで測定した、前記測定対象の第一の位置状態及び第二の位置状態を記憶する、記憶手段を備えるように構成されている。

さらに、前記演算部は後述するように、前記記憶手段に記憶された初期の第一の位置状態に対する、前記第一の測定手段で新たに測定された第一の位置状態の変位量と、前記記憶手段に記憶された初期の第二の位置状態に対する、前記第二の測定手段で新たに測定された第二の位置状態の変位量と、前記測定対象Ｗの寸法とから、前記測定対象の６軸変位量を算出する、演算手段を備えるのである。

［変位量計測方法］
上記の如く構成した変位量計測装置で行う変位量計測方法について、図２から図１１を用いて説明する。
図２に示す如く、変位量計測方法においてはまず、第一・第二のレーザービーム照射・受光手段２１ａ・２１ｂが、初期状態の測定対象Ｗに対してそれぞれ第一・第二のレーザービームＢａ・Ｂｂを照射する（ステップＳ１）。
測定対象Ｗは図３及び図４（ａ）に示す如く、平面視（Ｚ軸方向視）において平行四辺形に形成された平板であり、その寸法は既知である。本実施形態においては、測定対象Ｗは平行四辺形の長辺をＸ軸方向に向けて配設されている。このため図３に示す如く、測定対象Ｗの表面Ｆにおける、第一のレーザービーム照射・受光手段２１ａの照射による第一の測定ラインＬａは前記長辺に対して平行となり、第二のレーザービーム照射・受光手段２１ｂの照射による第二の測定ラインＬｂは前記長辺に対して直交するのである。

次に、第一・第二のレーザービーム照射・受光手段２１ａ・２１ｂのそれぞれが、初期状態の前記測定対象Ｗの表面Ｆにおいて第一・第二のレーザービームＢａ・Ｂｂが初期状態の第一の測定ラインＬａ０と初期状態の第二の測定ラインＬｂ０として反射した反射光を受光する（ステップＳ２）。

次に、第一・第二の測定手段が、前記第一・第二のレーザービーム照射・受光手段２１ａ・２１ｂから送られた初期状態の第一・第二の測定ラインＬａ０・Ｌｂ０の形状に基づいて、測定対象Ｗの表面Ｆにおける初期の第一・第二の位置状態（ＸＺ平面における断面形状・ＹＺ平面における断面形状）を測定する（ステップＳ３）。
図４（ｂ）は初期の第一の位置状態を示した図、図４（ｃ）は初期の第二の位置状態を示した図である。即ち、前記第一のレーザービーム照射・受光手段２１ａで受光した第一の測定ラインＬａ０の形状が、ｘｚ座標平面上の第一のデータＤａ０として測定されるのである。同様に、前記第二のレーザービーム照射・受光手段２１ｂで受光した第二の測定ラインＬｂ０の形状が、ｙｚ座標平面上の第二のデータＤｂ０として測定されるのである。

なお、本明細書においては、位置情報の図の縦軸はＺ軸の負の方向にとっている。つまり、図４（ｂ）・（ｃ）における第一・第二のデータＤａ０・Ｄｂ０の形状は、実際の測定対象ＷにおけるＸＺ平面・ＹＺ平面における断面形状とは上下が反対となって表記されているのである。このため、図４（ｂ）の第一のデータＤａ０において、データが小さい区間のｘ軸方向長さが、測定対象Ｗにおける第一の測定ラインＬａ０の長さに対応し、同様に図４（ｃ）の第二のデータＤｂ０において、データが小さい区間のｙ軸方向長さが、測定対象Ｗにおける第二の測定ラインＬｂ０の長さに対応することとなる。

次に、記憶手段が、第一・第二の測定手段で測定した測定対象Ｗの第一・第二の初期の位置状態を記憶する（ステップＳ４）。

次に、測定対象Ｗが変位する（ステップＳ５）。本実施形態においては、まず図５（ａ）中の矢印Ａに示す如く、測定対象ＷがＸ軸方向に並進変位した場合について説明する。

測定対象Ｗが変位した後、前記ステップＳ１と同様に、前記第一・第二のレーザービーム照射・受光手段２１ａ・２１ｂが、変位した測定対象Ｗに対してそれぞれ第一・第二のレーザービームＢａ・Ｂｂを照射する（ステップＳ６）。

次に、前記ステップＳ２と同様に、前記第一・第二のレーザービーム照射・受光手段２１ａ・２１ｂのそれぞれが、前記測定対象Ｗの表面Ｆにおいて第一・第二のレーザービームＢａ・Ｂｂが前記第一の測定ラインＬａ１と第二の測定ラインＬｂ１として反射した反射光を受光する（ステップＳ７）。

次に、前記ステップＳ３と同様に、前記第一・第二の測定手段が、前記第一・第二のレーザービーム照射・受光手段２１ａ・２１ｂから送られた第一・第二の測定ラインＬａ１・Ｌｂ１の形状に基づいて、変位した測定対象Ｗの第一・第二の位置状態を測定する（ステップＳ８）。

図５（ｂ）は変位後の第一の位置状態を示した図、図５（ｃ）は変位後の第二の位置状態を示した図である。即ち、前記第一のレーザービーム照射・受光手段２１ａで受光した第一の測定ラインＬａ１の形状が、ｘｚ座標平面上の第一のデータＤａ１として測定されるのである。同様に、前記第二のレーザービーム照射・受光手段２１ｂで受光した第二の測定ラインＬｂ１の形状が、ｙｚ座標平面上の第二のデータＤｂ１として測定されるのである。

次に、前記記憶手段に記憶された初期の第一の位置状態に対する、前記第一の測定手段で新たに測定された変位後の第一の位置状態の変位量と、前記記憶手段に記憶された初期の第二の位置状態に対する、前記第二の測定手段で新たに測定された変位後の第二の位置状態の変位量と、前記測定対象Ｗの寸法とから、前記測定対象Ｗの６軸変位量を算出するのである（ステップＳ９）。

具体的には、図５（ｂ）に示すように、初期状態における第一のデータＤａ０と変位後における第一のデータＤａ１とを比較し、また、図５（ｃ）に示すように、初期状態における第二のデータＤｂ０と変位後における第二のデータＤｂ１とを比較するのである。
本実施形態においては、初期状態における第一のデータＤａ０に対して変位後における第一のデータＤａ１がｘ軸方向にδｘだけ変位しており、初期状態における第二のデータＤｂ０と変位後における第二のデータＤｂ１の双方に差がなく、各データＤａ１・Ｄｂ１において傾きが生じていない。

これにより前記演算手段が、測定対象ＷはＹ軸・Ｚ軸方向への並進変位及び回転変位をせずに、Ｘ軸方向にのみ並進変位したと判断し、初期状態における第一のデータＤａ０に対する変位後における第一のデータＤａ１の変位量であるδｘを、測定対象ＷのＸ軸方向への並進変位量として算出するのである。

次に、ステップＳ５において、他の形態で変位した場合について説明する。本実施形態においては、図６（ａ）中の矢印Ｂに示す如く、測定対象ＷがＹ軸方向に並進変位した場合について説明する。
この場合においても、前記同様にステップ６からステップ８を経て、ステップＳ９で測定対象Ｗの６軸変位量を算出するのである。

具体的には、前記実施形態と同様に、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、初期状態における第一のデータＤａ０と変位後における第一のデータＤａ２とを比較するとともに、初期状態における第二のデータＤｂ０と変位後における第二のデータＤｂ２とを比較するのである。
本実施形態においては、初期状態における第一のデータＤａ０に対して変位後における第一のデータＤａ２がｘ軸の負の方向に変位しており、初期状態における第二のデータＤｂ０に対して変位後における第二のデータＤｂ２がｙ軸方向にδｙだけ変位しており、各データＤａ２・Ｄｂ２において傾きが生じていない。

ここで、前記の如く測定対象Ｗの寸法は既知であるため、測定対象Ｗの形状データと図６（ｂ）におけるｘ軸方向変位量及び図６（ｃ）におけるｙ軸方向変位量とをあわせて比較することにより、図６（ｂ）におけるｘ軸方向変位量が、測定対象ＷのＹ軸方向への変位に伴うものであり、Ｘ軸方向への変位によるものではないことを判断するのである。
これにより前記演算手段が、測定対象ＷはＸ軸・Ｚ軸方向への並進変位及び回転変位をせずに、Ｙ軸方向にのみ並進変位したと判断し、初期状態における第二のデータＤｂ０に対する変位後における第二のデータＤｂ２の変位量であるδｙを、測定対象ＷのＹ軸方向への並進変位量として算出するのである。

次に、ステップＳ５において、図７（ａ）中の矢印Ｃに示す如く、測定対象ＷがＺ軸方向に並進変位した場合について説明する。
この場合においても、前記同様にステップ６からステップ８を経て、ステップＳ９で測定対象Ｗの６軸変位量を算出するのである。

具体的には、前記実施形態と同様に、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、初期状態における第一のデータＤａ０と変位後における第一のデータＤａ３とを比較するとともに、初期状態における第二のデータＤｂ０と変位後における第二のデータＤｂ３とを比較するのである。
本実施形態においては、初期状態における第一のデータＤａ０に対して変位後における第一のデータＤａ３がｚ軸方向にδｚだけ変位しており、初期状態における第二のデータＤｂ０に対して変位後における第二のデータＤｂ３がｚ軸方向に同じだけ変位しており、各データＤａ３・Ｄｂ３において傾きが生じていない。

これにより前記演算手段が、測定対象ＷはＸ軸・Ｙ軸方向への並進変位及び回転変位をせずに、Ｚ軸方向にのみ並進変位したと判断し、初期状態における各データＤａ０（Ｄｂ０）に対する変位後における各データＤａ３（Ｄｂ３）の変位量であるδｚを、測定対象ＷのＺ軸方向への並進変位量として算出するのである。

次に、ステップＳ５において、図８（ａ）中の矢印αに示す如く、測定対象ＷがＸ軸を回転軸として回転変位した場合について説明する。
この場合においても、前記同様にステップ６からステップ８を経て、ステップＳ９で測定対象Ｗの６軸変位量を算出するのである。

具体的には、前記実施形態と同様に、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、初期状態における第一のデータＤａ０と変位後における第一のデータＤａ４とを比較するとともに、初期状態における第二のデータＤｂ０と変位後における第二のデータＤｂ４とを比較するのである。
本実施形態においては、初期状態における第一のデータＤａ０と変位後における第一のデータＤａ４の双方に差がなく、初期状態における第二のデータＤｂ０に対して変位後における第二のデータＤｂ４が回転角θだけ回転している。

これにより前記演算手段が、測定対象Ｗは並進変位及びＹ軸・Ｚ軸を回転軸とした回転変位をせずに、Ｘ軸を回転軸としてのみ回転変位したと判断し、初期状態における第二のデータＤｂ０に対する変位後における第二のデータＤｂ４の回転角であるθを、測定対象ＷのＸ軸を回転軸とした回転変位量として算出するのである。

次に、ステップＳ５において、図９（ａ）中の矢印βに示す如く、測定対象ＷがＹ軸を回転軸として回転変位した場合について説明する。
この場合においても、前記同様にステップ６からステップ８を経て、ステップＳ９で測定対象Ｗの６軸変位量を算出するのである。

具体的には、前記実施形態と同様に、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、初期状態における第一のデータＤａ０と変位後における第一のデータＤａ５とを比較するとともに、初期状態における第二のデータＤｂ０と変位後における第二のデータＤｂ５とを比較するのである。
本実施形態においては、初期状態における第一のデータＤａ０に対して変位後における第一のデータＤａ５が回転角φだけ回転しており、初期状態における第二のデータＤｂ０と変位後における第二のデータＤｂ５の双方に差がない。

これにより前記演算手段が、測定対象Ｗは並進変位及びＸ軸・Ｚ軸を回転軸とした回転変位をせずに、Ｙ軸を回転軸としてのみ回転変位したと判断し、初期状態における第一のデータＤａ０に対する変位後における第一のデータＤａ５の回転角であるφを、測定対象ＷのＹ軸を回転軸とした回転変位量として算出するのである。

次に、ステップＳ５において、図１０（ａ）中の矢印γ１に示す如く、測定対象ＷがＺ軸を回転軸として平面視で時計回りに回転変位した場合について説明する。
この場合においても、前記同様にステップ６からステップ８を経て、ステップＳ９で測定対象Ｗの６軸変位量を算出するのである。

具体的には、前記実施形態と同様に、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、初期状態における第一のデータＤａ０と変位後における第一のデータＤａ６とを比較するとともに、初期状態における第二のデータＤｂ０と変位後における第二のデータＤｂ６とを比較するのである。
本実施形態においては、各データＤａ６・Ｄｂ６において傾きが生じておらず、初期状態における第一のデータＤａ０に対して変位後における第一のデータＤａ６における第一の測定ラインＬａ６の長さが増加しており、初期状態における第二のデータＤｂ０に対して変位後における第二のデータＤｂ６における第二の測定ラインＬｂ６の長さも増加している。

ここで、前記の如く測定対象Ｗの寸法は既知であるため、前記演算手段が測定対象Ｗの形状データと図１０（ｂ）における第一の測定ラインＬａ６の長さ増加量及び図１０（ｃ）における第二の測定ラインＬｂ６の長さ増加量とをあわせて比較することにより、測定対象Ｗは並進変位及びＸ軸・Ｙ軸を回転軸とした回転変位をせずに、Ｚ軸を回転軸として平面視で時計回りに回転変位したと判断し、測定対象ＷのＺ軸を回転軸とした回転変位量を算出するのである。即ち、測定対象Ｗは平面視で平行四辺形の形状を有するため、第一の測定ラインＬａ６の長さが増加したことから、平行四辺形の長対角線がＸ軸に近づく方向に、即ち時計回りに回転したことが判断できるのである。

次に、ステップＳ５において、図１１（ａ）中の矢印γ２に示す如く、測定対象ＷがＺ軸を回転軸として平面視で反時計回りに回転変位した場合について説明する。
この場合においても、前記同様にステップ６からステップ８を経て、ステップＳ９で測定対象Ｗの６軸変位量を算出するのである。

具体的には、前記実施形態と同様に、図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、初期状態における第一のデータＤａ０と変位後における第一のデータＤａ７とを比較するとともに、初期状態における第二のデータＤｂ０と変位後における第二のデータＤｂ７とを比較するのである。
本実施形態においては、各データＤａ７・Ｄｂ７において傾きが生じておらず、初期状態における第一のデータＤａ０に対して変位後における第一のデータＤａ６における第一の測定ラインＬａ７の長さが減少しており、初期状態における第二のデータＤｂ０に対して変位後における第二のデータＤｂ７における第二の測定ラインＬｂ７の長さは増加している。

ここで、前記と同様に測定対象Ｗの寸法は既知であるため、前記演算手段が測定対象Ｗの形状データと図１１（ｂ）における第一の測定ラインＬａ７の長さ減少量及び図１１（ｃ）における第二の測定ラインＬｂ６の長さ増加量とをあわせて比較することにより、測定対象Ｗは並進変位及びＸ軸・Ｙ軸を回転軸とした回転変位をせずに、Ｚ軸を回転軸として平面視で反時計回りに回転変位したと判断し、測定対象ＷのＺ軸を回転軸とした回転変位量を算出するのである。即ち、測定対象Ｗは平面視で平行四辺形の形状を有するため、第一の測定ラインＬａ７の長さが減少したことから、平行四辺形の長対角線がＸ軸から遠ざかる方向に、即ち反時計回りに回転したことが判断できるのである。

以上のように、測定対象ＷがＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸のそれぞれの方向に並進変位した場合であっても、またＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸のそれぞれを軸として回転変位した場合であっても、その変位量を算出することが可能となるのである。
また、前記６軸変位のうちいくつかが複合して測定対象Ｗが変位した場合であっても、前記の如く測定対象Ｗの寸法が既知であるため、測定対象Ｗの変位量及び姿勢角を一意的に定めることができる。即ち、前記演算手段が、記憶手段に記憶された初期の第一の位置状態に対する、第一のレーザービーム照射・受光手段２１ａで新たに測定された第一の位置状態の変位量と、前記記憶手段に記憶された初期の第二の位置状態に対する、第二のレーザービーム照射・受光手段２１ｂで新たに測定された第二の位置状態の変位量と、測定対象Ｗの形状データとをあわせて比較することにより、測定対象Ｗの６軸変位量を算出することが可能となるのである。
さらに、測定対象Ｗの配置状態にあわせて初期状態を設定し、測定対象Ｗが変位した後の６軸変位量を、座標系を補正して算出することができる。このため、前記測定対象Ｗを理想的に配設する必要がなく、より簡易に６軸変位量を計測することができるのである。

即ち、本発明に係る変位量計測装置及び変位量計測方法によれば、上記のように構成することにより、簡易な構成で測定対象の６軸変位量を計測することが可能となる。即ち、構造物を少なくすることができるため、例えばエンジンマウントの計測用等として自動車に搭載して計測することが可能となるのである。

１０変位量計測装置
２１レーザービーム照射・受光手段
３１制御装置
Ｗ測定対象

Claims

長さ寸法が既知で所定の厚さを有する平行四辺形平板状に形成されてエンジンマウントに配設された測定対象の表面で、前記測定対象の一辺と平行となる直線状に走査する測定光を照射する、第一の測定光照射手段と、
前記測定対象の表面で前記第一の測定光照射手段による測定光と平行にならないように、直線状に走査する測定光を照射する、第二の測定光照射手段と、
前記第一の測定光照射手段による測定光の、前記測定対象の表面における反射光を受光する、第一の受光手段と、
前記第二の測定光照射手段による測定光の、前記測定対象の表面における反射光を受光する、第二の受光手段と、
前記第一の受光手段で受光した反射光のデータに基づいて、前記測定対象の第一の位置状態を測定する、第一の測定手段と、
前記第二の受光手段で受光した反射光のデータに基づいて、前記測定対象の第二の位置状態を測定する、第二の測定手段と、
前記第一の測定手段及び第二の測定手段のそれぞれで測定した、前記測定対象の第一の位置状態及び第二の位置状態を記憶する、記憶手段と、を備え、
前記第一の測定光照射手段と第二の測定光照射手段とが、それぞれの測定光を同じ箇所から照射する変位量計測装置であって、
前記記憶手段に記憶された初期の第一の位置状態に対する、前記第一の測定手段で新たに測定された第一の位置状態の変位量と、前記記憶手段に記憶された初期の第二の位置状態に対する、前記第二の測定手段で新たに測定された第二の位置状態の変位量と、前記測定対象の長さ寸法とから、前記測定対象の６軸変位量を算出する、演算手段を備える、
ことを特徴とする、エンジンマウントの変位量計測装置。
長さ寸法が既知で所定の厚さを有する平行四辺形平板状に形成されてエンジンマウントに配設された測定対象の表面で、前記測定対象の一辺と平行となる直線状に走査する測定光を照射する、第一の測定光照射手段と、
前記測定対象の表面で前記第一の測定光照射手段による測定光と平行にならないように、直線状に走査する測定光を照射する、第二の測定光照射手段と、
前記第一の測定光照射手段による測定光の、前記測定対象の表面における反射光を受光する、第一の受光手段と、
前記第二の測定光照射手段による測定光の、前記測定対象の表面における反射光を受光する、第二の受光手段と、
前記第一の受光手段で受光した反射光のデータに基づいて、前記測定対象の第一の位置状態を測定する、第一の測定手段と、
前記第二の受光手段で受光した反射光のデータに基づいて、前記測定対象の第二の位置状態を測定する、第二の測定手段と、
前記第一の測定手段及び第二の測定手段のそれぞれで測定した、前記測定対象の第一の位置状態及び第二の位置状態を記憶する、記憶手段と、を備え、
前記第一の測定光照射手段と第二の測定光照射手段とが、それぞれの測定光を同じ箇所から照射する変位量計測装置で行われる変位量計測方法であって、
前記記憶手段に記憶した初期の第一の位置状態に対する、前記第一の測定手段で新たに測定した第一の位置状態の変位量と、前記記憶手段に記憶した初期の第二の位置状態に対する、前記第二の測定手段で新たに測定した第二の位置状態の変位量と、前記測定対象の長さ寸法とから、前記測定対象の６軸変位量を算出する、演算工程を備える、
ことを特徴とする、エンジンマウントの変位量計測方法。