JPH02503112A - 表面形状情報を決定する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 表面形状情報を決定する方法及び装置 〔技術分野〕 本発明は一般的には光センサ機構に関し、より詳細には表面形状を決定する光セ ンサ機構に関する。

〔背景技術〕

光センサは種々の工業的装置に用いられている。簡単なものとしては、侵入者用 警報アラームがある。これは、単に光線の有無によって情報を集めるものである 。もっと複雑なものとしては、ロボット装置に使用されている映像センサがある 。例えば、ロボット溶接機は光センサを用いて溶接表面に関する様々なパラメー タを決定する。溶接溝の形状、溝の面積、溶接表面の曲率の変化等を決定するこ とにより、ロボット溶接機は正確に溶接を行うことができる。当然のことながら 、そのロボット溶接機の正確さは、内部に組み込まれている光学機構が溶接表面 のパラメータを正確に測定することにも依っている。これらのパラメータを迅速 に、正確に、連続的に測定することが良質な溶接につながる。

光センサ機構は種々の形態をとる。通常はレーザーによって作り出される放射エ ネルギのビームは対象物の表面全体にわたって走査される。例えば、テレビカメ ラ、光ダイオード検出器または電荷結合素子（ＣＯＤ）のアレイに代表される光 センサは表面からの反射光を受は取る。一般的に、光センサはビームまたは対象 物に対して所定の角度をもって取り付けられている。コンピュータまたは他の結 合回路は光センサから情報を受は取り、三角測量法を用いて表面外形を決定する 。

光センサにおける情報が不足すると機構の正確性に関する問題ることか好ましい 。この点に関して、現在の光センサは厳しい状況に置かれている。例えば、溶接 において、溶接アークからの集中光は光センサを照射する。そのような集中光に 打ち勝つことができるレーザーその他の光源は高価であり、巨大であり、また電 力高消費型でありがちである。特別な濾過を施した変調レーザーは部分的には過 剰周囲光に打ち勝つことができる。しかしながら、表面反射率の変化といったよ うな他の要因があると、不完全な走査や信号ドロップアウトを生じる。

その上、光センサがビームと過剰周囲光との区別ができたとしても、光センサは 本質的に破壊されやすく、あるいは低感度である傾向がある。集中光はテレビカ メラの絵画素を破壊し、ＣＣＤは極めて容易に絵画素を破壊する。破壊されたセ ンサー要素が正確な情報を作り出せないことは明らかである。逆に、検出器アレ イはアレイ要素間に有限の間隔を有している。アレイ表面の間隔を照射する光線 はアレイ要素によっては検出されず、したがって処理もされない。これらの光セ ンサの本質的な欠点によって、表面の情報には不正確さを伴う結果となる。

応答時間が遅い光センサはまた実時間処理における効率をも制限する。絵画素処 理装置は、光スポットの位置を決定する前に、検出器アレイにおけるすべての絵 画素からの出力を処理しなければならない。はとんどすべてのアレイは連続して 読み出されるので、読み出し時間のみが重大な障壁となる。解像度が向上すると 、より多くの絵画素を処理しなければならない。走査時間を速くするために、読 み出し時間は容易に全センサの速度を制限する。その上、すべてのアレイ検出器 には読み出し回路自身に起因する限定雑音が生じる。多くの検出器アレイにとっ て、この読み出し雑Ｎはそれらの感度（この値は孤立した単一の検出器のそれよ りも悪いことが多い）を制限する。作動の高速化にとって、これは重大な障壁で ある。さらに、ＣＣＤにとって、各絵画素の変化を積分するために処理機が必要 となることがあるが、この積分は時間のかかる処理である。

本発明は以上述べた問題を解決することを目的とする。

〔発明の開示〕

本発明の一態様によれば、対称物の表面からの形状情報を決定する機構が提供さ れる。光ビーム発生源は表面に照射する光ビームを発する。また、表面から反射 した光ビームを受は取り、その反射光ビームを像形成平面に照射する手段も設け られている。可変ビームスプリッタは像形成平面からの反射光ビームを受け、反 射光ビームの第一部分は通過させ、反射光ビームの第二部分は反射させる。光検 知手段は反射光ビームの第一部分、第二部分の大きさに応じてそれぞれ第一信号 、第二信号を発する。処理手段は前記第一信号、第二信号に応じて像形成平面上 における反射光ビームの位置を決定する。

本発明の他の態様によれば、溶接装置の光学機構用の自動ゲイン制御器が提供さ れる。光ビーム発生源は表面に照射する光ビームを発する。また、その表面から 反射した光ビームを受信する手段も設けられている。光検知手段は受信した反射 光ビームの大きさに応じてフィードバック信号を発する。フィードバック信号と 予め選択された目標設定信号とを比較して制御信号を発する手段も設けられてい る。さらに、制御信号に応じて光ビームの大きさを変化させる手段も設けられて いる。

光センサの産業上の応用は様々である。例えば、適度に制御さには、光センサは 相当に複雑なものとなる。精確な部品、複雑な濾過、雑音減少技術および処理時 間は要望の多い分野における光センサの作動状況を改善する。自動的溶接、すな わちロボット溶接はそのような分野の一つである。大きな雑音、強い周囲光、不 規則な仕事面、そしてかすんだ大気によって、最も精巧な光センサ以外のセンサ は使いものにはならな（なる。この問題を解決するため多くの機構が開発されて きた。このうちの幾つかの機構は満足できる機能を発揮するが、まだ多くの改良 の予知が残っている。

ロボット溶接のような分野においては、光センサが溶接表面の形状を決定する速 度が溶接機構の速度および正確さに直接に影響を与える。「背景技術」の項で述 べたように、アレイやテレビカメラは速度および感度が不足している。速度およ び感度を高めるため、本装置は二つの別個の光検知器のみを使用している。ビー ムスプリッタは受信した光ビームを二つの部分に分離する。第一部分は通過して 第一光検知器に至り、第二部分は反射して第二光検知器に至る。この二つの部分 は光ビームがビームスプリッタを照射する位置に対応して連続的に変化する。検 知器の出力はビームのビームスプリッタ上における位置を示す。この位置の情報 は表面形状に関係し、制御回路において各溶接パラメータを制御するために用い られる。

変調された光源であれば弱い周囲光や大気条件に打ち勝つことができる。発生し た光ビームの力を変調するため変調手段を用いる。反射光ビームはまた変調周波 数をも含んでおり、この変調周波数は電気フィルターを用いることにより背景光 から分離することができるものである。このように、本機構は、適正な周波数に 度を制限する。

対象物表面の反射率の変化に対応するため自動ゲイン制御回路が用いられる。こ の自動ゲイン制御回路は、表面反射率に応じて発生光ビームの大きさ、すなわち 出力を調整する。反射光ビームの大きさは少なくとも部分的には表面反射率を表 す。したがって、反射光ビームの大きさを測定することにより表面反射率が求ま る。

表面反射率が低いときには、発生光ビームの大きさは増加し、表面反射率が高い ときには、発生光ビームの大きさは減少する。したがって、光源の出力を調整す ることにより、装置はほぼ一定の振幅の放射状反射光を受ける。これによって、 装置の信号−雑音比が改善される。

図面の簡単な説明 第１図は光制御機構の機能ブロック線図、第２図は光検知器の好適な実施例の概 念図、第３図はビームスプリッタの反射−伝達特性を示す線図、第４図は光セン サが備える回路の機能ブロック線図、第５図は光センサが備える好適な回路の概 略的な回路図、第６図は自動ゲイン制御が備える好適な回路の概略的な回路図で ある。

〔最良の実施態様〕

第１図は本発明に係る光制御機構ｌＯの機能ブロック線図である。光制御機構１ ０は対象物１４の表面１２から送られてくる形状情報を決定するものである。光 ビーム発生源１６、代表的にはレーザー１７、は表面１２に照射する光ビーム１ ８を発する。発生光ビーム１８は変調器１９により変調されていることが好まし い、受光手段２０は表面１２から反射した反射光ビーム２２を受骨を発信する。

処理手段３４は連続的に送られてくる第−及び第二の電気信号の各大きさに応じ て表面１２の形状を決定する。自動ゲイン制御３３、変調器１９、レーザーダイ オード２３Ａ、２３Ｂ及びダイオード制御器２５Ａ、２５Ｂを備えるフィードバ ック回路が発生光ビーム１８の大きさ及び変調周波数を制御する。

レーザー１７は二つのレーザーダイオード２３Ａ、２３Ｂを備えている。レーザ ーダイオード２３Ａ、２３Ｂはそれぞれダイオード制御器２５Ａ、２５Ｂにより 制御される。ダイオード制御器２５Ａ、２５Ｂは制御直流電流の大きさに応じて レーザーダイオード２３Ａ、２３Ｂの出力をそれぞれ制御する。変調器１９は変 調信号をダイオード制御器２５Ａ、２５Ｂに入力し、これによってダイオード制 御器２５Ａ、２５Ｂは発生光ビーム１８を変調する。これは一般的に制御直流電 流を変調することによりなされる。

これに加えて、自動ゲイン制御３３は反射光ビーム２２の大きさに応じて発生光 ビーム１８の大きさを調整する。この自動ゲイン制御３３については後に第６図 を参照して詳述する。レーザーダイオード２３Ａ、２３Ｂは出力として光信号を レーザー出力加算器２７に送り、加算器２７はその出力を集計して、表面１２に 発生光ビーム１８を送る。溶接トーチ（図示せず）はセンサーヘッドを溶接溝に 沿って移動させる。第一検流計駆動源３１により駆動される伝達検流計２９は所 定の第一の速度で、表面１２の所定の経路を発生光ビーム１８で走査する。この 場合、光ビームで走査する方法の他に、例えば音響による変調方法を用いること もできる。

受光手段２０は所定の経路を所定の第二の速度で走査する。この第二の速度は前 記第一の速度よりも大きいことが望ましい。第二検流計駆動源３７により駆動さ れる受光検流計３５は所定の経路を走査するが、他の方法を用いることもできる 。光フイルタ−３９、代表的にはバンドパスフィルター、は表面１２からの放射 状反射光のうち発生光ビーム１８の光波長を有しない反射光をほぼ拒絶する。

第２図は光検知器４７の好適な一実施例の概念図である。光検知器４７は対象物 １４の表面１２から送られてくる形状情報を決定する機構に用いられる。受光手 段２０は表面１２に反射した反射光ビーム２２を受ける。分光手段２４、好まし くは可変ビームスプリッタ２６、は反射光ビーム２２を第一部分２８と第二部分 ３０とに分光する。光検知手段３２は第一ビーム部分２８と第二ビーム部分３０ の大きさに応じて、それぞれ第−信号及び第二信号を発する。処理手段３４は連 続的に送られてくる第−信号及び第二信号の各大きさに応じて表面１２の形状を 決定する。

受光手段２０は受光レンズ３８を有するセンサーヘッド３６を備えていることが 好ましい。光ファイバ束４０は反射光ビーム２２を分光手段２４に伝達する。光 ファイバ束４０の端部は像形成面４２を形成している。像形成面４２上の反射光 ビーム２２の位置はその瞬間の表面１２の高さによって異なる。高さが変化する と、反射角度が変わり、それに応じて反射光ビーム２２の位置も変わる。

分光手段２４は反射光ビーム２２を二つの部分２８．３０に分光する。レンズ集 合体４４は反射光ビーム２２を分光手段２４、ここでは好適なものとして示した 可変ビームスプリッタ２６に収束させる。レンズ集合体４４は可変ビームスプリ ッタ２６の中心を通る平面Ｐ上に光を収束させることが望ましい。図示のレンズ 集合体４４はその焦点距離を自動調整できない。このため、その焦点距離を可変 ビームスプリッタ２６の中心に相当するように選択することによって、反射光ビ ーム２２はそのいずれかの端部でわずかに焦点が外れていても正確に可変ビーム スプリッタ２６の中心に焦点を合わせることができる。あるいはその代わりに、 より正確な位置決めを行うために、反射光ビーム２２の焦点が直接に可変ビーム スプリッタ２６上にあるようなレンズ集合体を用いることもできる。第一部分２ ８及び第二部分３０の大きさは反射光ビーム２２の可変ビームスプリッタ２６上 の位置に応じて変わる。可変ビームスプリッタ２６は反射光ビーム２２の一部を 吸収し、第一部分２８を通過させ、第二部分３０を反射する。第３図は可変ビー ムスプリッタ２６の反射ｒ−伝達ｔの代表的な特性を示す。可変ビームスプリッ タ２６の吸収率αはほぼ一定であるので、それはほぼ直線状に応答する。反射光 ビーム２２は可変ビームスプリッタ２６上の位置を、例えばＺ＝０からＺ＝Ｚイ 、、までのように、変化させるので、通過した第一部分２８は大きさが減少し、 一方、反射した第二部分３０は大きさが増加する。

光検知手段３２は第一部分２８及び第二部分３０の大きさに応じてそれぞれ第− 信号及び第二信号を発する。第３図から理解できるように、第−信号及び第二信 号の大きさは反射光ビーム２２の可変ビームスプリッタ２６上の位置を表す。第 一部分２８及び第二部分３０を受けるために、可変ビームスプリッタ２６ととも にそれぞれ第一光検知器４６及び第二光検知器４８を用いることが望ましい。こ の第−及び第二光検知器４６．４８は受は取った放射状反射光の強度に比例した 電流を発生する。光検知器４６．４８の型式は光ビーム発生源１６が発生する光 ビームの型式に応じて変えることができる。例えば、近似的な赤外線放射光に対 しては光ダイオードが検知器として適しており、短波長放射光に対しては光電子 増倍管が検知器として適している。第一レンズ４９は第一ビーム部分２８を第一 検知器４６上に収束させ、第二レンズ５１は第二ビーム部分３０を第二検知器４ ８上に収束させることが望ましい。これによって、光検知器４６．４８は反射光 ビーム２２の第一部分２８及び第二部分３０のほぼすべての放射光を受は取るこ とができる。光検知器からの出力は処理手段３４において加算されるので、第一 部分２８及び第二部分３０のほぼすべての放射光が確実に光検知器４６．４８に 受は入れられることにより正確さが増す。さらに正確さを増すためには、分光手 段２４と光検知手段３２の周囲に囲い５０を設け、他の光が反射光ビーム２２に 混入しないようにすることもできる。

処理手段３４は連続的に送られてくる第−信号及び第二信号の大きさに応じて表 面１２の形状を決定する。処理手段３４の好適な実施例の一部を機能ブロック線 図として第４図に示す。処理手段３４はＡ線上の第−信号及びＢ線上の第二信号 の各大きさに応じて反射光ビーム２２の可変ビームスプリッタ２６上の位置を決 定する。表面１２を光ビームで走査する間にこの位置を連続的に読み取ることに よって、表面１２の形状が求まる。

第一増幅器５２、第二増幅器５４及び第一フィルター５６、第二フィルター５８ がさらに第−信号及び第二信号の正確さをそれぞれ向上させる。第−信号及び第 二信号は加算され、反射光ビーム２２の総強度が求められる。第一信号と第二信 号との差が求められ、両信号の和で除せられ、ビーム位置信号が発せられる。こ のビーム位置信号は反射光ビーム２２の可変ビームスブリック２６上の位置につ いての情報を有している。レンズ集合体４４が反射光ビーム２２を可変ビームス プリッタ２６に直線的に伝達すれば、それ以上は計算をすることなく、反射光ビ ーム２２の像形成面４２上の位置が求まる。処理手段３４は連続的に送られてく るビーム位置信号に応じて表面１２の形状を決定する。処理手段３４は連続的に 送られてくるビーム位置信号に応じて形状を決定するためにコンピュータまたは マイクロプロセッサ６６を通常備えている。

第５図は処理手段３４に用いられている好適な回路の概略的な回路図である。各 構成部品は周知のものばかりであるので回路の説明は簡単なものにとどめる。こ の回路は本発明の範囲内において多くの変更が可能である。第一信号はＡ線にお いて、第二信号はＢ線においてそれぞれ受は取られる。入線上に設けられた連続 反転増幅器６８．７０及びＢ線上に設けられた連続反転増幅器７２．７４がそれ ぞれ第−信号及び第二信号を増幅する。発振器７６は非変調周波数信号を発する 。第一マルチプライヤフ８及び第二マルチプライヤ８０はそれぞれ第−信号及び 第二信号を受けて、非変調周波数信号を用いて第−及び第二信号を復調する。第 一フィルター８２及び第二フィルター８４は非変調第一信号及び非変調第二信号 をそれぞれ濾過する。図示のフィルター８２．８４は多極、低透過率のフィルタ ーである。これらのフィルターは変調周波数及び高周波数の不要な信号を拒絶し 、そして第−及び第°二信号を平均化してさらに雑音を減少させる。第−及び第 二信号は加算段階８６を通過し、次いで減算段階８８を通過する。加算段階８６ では第−及び第二信号が加算され、減算段階８８では第一信号から第二信号が減 算される。除算器９０は第一信号と第二信号との差を第一信号と第二信号との和 で除し、ビーム位置信号を発する。次式は反射光ビーム２２の可変ビームスプリ ッタ２６上の位置を表す。

Ｚｐ　＝　（Ｆ−８）／　（Ｆ＋Ｓ） ここで、Ｚｐは可変ビームスプリッタ２６上における位置、Ｆは第一信号の大き さ、Ｓは第二信号の大きさである。

第６図は自動ゲイン制御３３の好適な回路の概略的な回路図である。この自動ゲ イン制御３３は本光制御機構ｌＯの他に種々の光機構に用いることができる。光 検知手段３２は反射光ビーム２２の大きさに応じてフィードバック信号を発する 。自動ゲイン制御は反射光ビーム２２の大きさ、すなわち出力を調整するための ものである。反射光ビーム２２の大きさが一定に保たれていれば、本光制御機構 １０の正確さは増し、さらに信号−雑音比は改善され、信号ドロップアウトも少 なくなる。

第６図の機構においては、フィードバック信号は第−及び第二信号の和であり、 ０線上に受は入れられる。ここでは減算増幅器９８として示しである手段９６に おいて、フィードバック信号と所定の目標設定信号とが比較され制御信号が発せ られる。この目標設定信号は、例えば処理手段３４またはポテンシオメータ１０ ０から発せられ、バッファ１０２を通って送られる。この所定の目標設定信号は 反射光ビーム２２の所望の大きさと同等である。

フィードバック信号と所定の目標設定信号とはこのように比較され、それらが同 等であれば、比較手段から発せられる制御信号の出力は零である。積分器１０４ が制御信号を受は取る。その制御信号が正であれば、積分器１０４は負の勾配の 信号を発する。これは、フィードバック信号が所定の目標設定信号よりも大きい ので発生光ビームの大きさを減少させる必要があることを示す。逆に、制御信号 が負であれば、積分器１０４は正の勾配の信号を発する。これは、フィードバッ ク信号が所定の目標設定信号よりも小さいので発生光ビームの大きさを増加させ る必要があることを示す。マルチプライヤ１０６は積分器１０４からの出力と、 加算増幅器１０８からの変調信号、例えば５ＫＨｚの正弦波とを受は取る。この 特定の回路においては、発振器７６は変調周波数を加算増幅器１０８に与える。

積分器１０４から発せられた出力信号はマルチプライヤ１０６によって変調され 、レーザーダイオード制御器２５Ａ、２５Ｂに送られる。前述したように、レー ザーダイオード制御器２５Ａ、２５Ｂは自動ゲイン制御３３から送られた出力信 号を加算して発生光ビーム１８の大きさを調整するので、反射光ビーム２２の大 きさはほぼ一定に保たれる。

〔産業上の利用性〕

溶接の分野においては、適当な手段が所定の第一の速度で所定の経路に沿って溶 接溝を発生光ビームで走査することが一般的である。所定の経路は、通常、表面 １２に沿って溝４３に垂直に延びるｙ軸がとられる。溶接機は前記所定の第一の 速度よりも低速度で溝４３に沿って移動する。受光手段２０は所定の経路を所定 の第二の速度で走査する。この第二の速度は第一の速度よりも通常大きい。した がって、反射角度の変化は表面高さ２、すなわち表面形状の変化に起因する。こ の故に、一つの軸における光ビームの位置情報されあれば表面形状を決定するの に十分である。二軸における情報を必要とする機構も本機構を用いて容易に得る ことが可能であるし、またそのような機構も本発明の範囲に包含されるものであ る。

発生光ビーム１８と受光手段２０との間の角度は既知であるから、三角法を用い て表面形状を決定することができる。したがって、反射光ビーム２２の偏差も表 面１２の形状の決定の際に考慮に入れられる。本発明に係る機構は分光手段２４ 及び光検知手段３２を用いて反射光ビーム２２の位置を測定し、表面形状を求め ている。受光手段２０が受は取った反射光ビーム２２は可変ビームスプリッタ２ ６上に収束されることが望ましい。可変ビームスプリッタ２６は反射光ビーム２ ２を第一部分２８と第二部分３０とに分光する。可変ビームスプリッタ２６の反 射及び通過特性は放射光の位置に応じて変化する。第一部分２８及び第二部分３ ０の大きさは反射光ビーム２２が可変ビームスプリッタ２６上に入射する位置と 相関関係にある。第一レンズ４９及び第二レンズ５１はそれぞれ第一部分２８及 び第二部分３０を第一光検知器４６及び第二光検知器４８上に収束させる。第一 光検知器４６及び第二光検知器４８は第一ビーム部分２８及び第二ビーム部分３ ０の大きさと相関関係にある大きさを有する第−信号及び第二信号をそれぞれ発 する。

第−信号及び第二信号は処理されて反射光ビームの位置の指標を与える。連続的 に光ビームの位置が求められることによって表面形状が決定される。処理手段３ ４は第−及び第二信号を受は取る。反射光ビームの大きさは第一信号と第二信号 を加算することにより求められる。反射光ビーム２２の可変ビームスプリッタ２ ６上の位置は第一信号から第二信号を減算し、その差を第一信号と第二信号の和 で除してビーム位置信号を発することにより求められる。特定の走査によって連 続的に送られてくるビーム位置信号を貯えて、表面形状が決定される。周辺装置 の制御回路が形状情報を用いて様々な溶接パラメータ、例えば溶接機の速度や位 置等、を制御する。

第−信号及び第二信号の和は光ビーム発生源１６に対するフィードバック信号と して用いられる。自動ゲイン制御３３がこのフィードバック信号を受は取る。こ のフィードバック信号は表面１２の反射率に相当するものである。本発明に係る 光制御機構１０の可動範囲を広げるため、反射光ビーム２２の大きさは一定のま までいることが理想的である。自動ゲイン制御３３は表面反射率に応じて発生光 ビーム１８の大きさを変化させ、反射光ビーム２２の大きさを一定に保つ。フィ ードバック信号は所定の目標設定信号と比較され、制御信号が発せられる。この 所定の目標設定信号は反射光ビーム２２の所望の大きさに相当するものである。

フィードバック信号と目標設定信号との差は表面１２の反射率の変化を表し、こ の表面反射率の変化に対応するため発生光ビーム１８の大きさが変えられる。積 分器１０４は制御信号を受は取り、所定の目標設定信号よりも小さいフィードバ ック信号に応じた正の勾配を有する信号または、所定の目標設定信号よりも大き いフィードバック信号信号に応じた負の勾配を有する信号のいずれかを発する。

積分器１０４の出力信号はマルチプライヤ１０６により変調され、本実施例にお いてはダイオード制御器２５Ａ、２５Ｂに送られる。ダイオード制御器２５Ａ、 ２５Ｂはフィードバック信号を用いて発生光ビーム１８の大きさを制御する。

上記以外に、本発明に係る他の態様、対象、利点を明細書の記載、図面及び請求 の範囲から得ることが可能である。

国際調査報告 国際調査報告 ＵＳ　８８００９０２ ＳＡ　　２１７４８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）対象物（１４）の表面（１２）から送られてくる形状情報を決定する機構 （１０）において、 前記表面（１２）に照射するための光ビーム（１８）を発生する光ビーム発生源 （１６）と、 前記表面（１２）から反射してくる反射光ビーム（２２）を受ける受光手段（２ ０）と、 前記反射光ビーム（２２）を第一部分（２８）と第二部分（３０）とに分光する 分光手段（２４）と、 前記第一部分（２８）及び前記第二部分（３０）の大きさに応じて、それぞれ第 一信号及び第二信号を発する光検知手段（３２）と、連続的に送られてくる前記 第一信号及び前記第二信号のそれぞれの大きさに応じて前記表面（１２）の形状 を決定する処理手段（３４）とからなる機構（１０）。 （２）前記受光手段（２０）は光ファイバ束（４０）を備えていることを特徴と する請求項（１）記載の機構（１０）。 （３）前記分光手段（２４）は可変ビームスプリッタ（２６）を備えていること を特徴とする請求項（１）記載の機構（１０）。 （４）前記第一部分（２８）及び前記第二部分（３０）の大きさは前記反射光ビ ーム（２２）の前記可変ビームスプリッタ（２６）上の位置に応じたものである ことを特徴とする請求項（３）記載の機構（１０）。 （５）前記反射光ビーム（２２）を前記可変ビームスプリッタ（２６）上に収束 させるレンズ集合体（４４）をさらに備えていることを特徴とする請求項（３） 記載の機構（１０）。 （６）前記光検知手段（３２）は、前記第一ビーム部分（２８）を受け取る第一 光検知器（４６）と前記第二ビーム部分（３０）を受け取る第二光検知器皇（４ ８）とを備えていることを特徴とする請求項（１）記載の機構（１０）。 （７）前記光検知手段（３２）は、前記第一ビーム部分（２８）を前記第一光検 知器（４６）上に収束させる第一レンズ（４９）と前記第二ビーム部分（３０） を前記第二光検知器（４８）上に収束させる第二レンズ（５１）とを備えている ことを特徴とする請求項（６）記載の機構（１０）。 （１８）前記処理手段（３４）は前記第一信号と前記第二信号との差を前記第一 信号と前記第二信号との和で除し、ビーム位置信号を発するものであることを特 徴とする請求項（１）記載の機構（１０）。 （１９）前記処理手段（３４）は連続的に送られてくる前記ビーム位置信号に応 じて前記表面（１２）の形状を決定するものであることを特徴とする請求項（８ ）記載の機構（１０）。 （１０）前記発生光ビーム（１８）で前記表面（１２）に沿って予め形成された 経路を所定の第一の速度で走査する走査手段（２９）をさらに備えていることを 特徴とする請求項（１）記載の機構（１０）。 （１１）前記受光手段（２０）は前記予め形成された経路を所定の第二の速度で 走査するものであることを特徴とする請求項（１０）記載の機構（１０）。 （１２）前記所定の第二の速度は前記所定の第一の速度よりも大きいものである ことを特徴とする請求項（１１）記載の機構（１０）。 （１３）掛受光された前記反射光ビーム（２２）の大きさに応じて前記発生光ビ ーム（１８）のゲインを自動的に制御する手段（３３）をさらに備えていること を特徴とする請求項（１）記載の機構（１０）。 （１４）前記自動ゲイン制御手段（３３）は前記第一部分（２８）と前記第二部 分（３０）とを加算し、この和に相当する大きさのフィードバック信号を送るも のであることを特徴とする請求項（１３）記載の機構（１０）。 （１５）前記フイョ、ドバック信号は所定の目標設定信号と比較され制御信号を 発するものであることを特徴とする請求項（１４）記載の機構（１０）。 （１６）前記制御信号に応じて前記発生光ビーム（１８）の大きさを変化させる 手段（３３）をさらに備えていることを特徴とする請求項（１５）記載の機構（ １０）。 （１７）対象物（１４）の表面（１２）から送られてくる形状情報を決定する機 構（１０）において、 前記表面（１２）に照射するための光ビーム（１８）を発生する光ビーム発生源 （１６）と、 前記表面（１２）から反射してくる反射光ビーム（２２）を受け、該反射光ビー ム（２２）を像形成面（４２）上に照射する受光手段（２０）と、前記像形成面 （４２）から前記反射光ビーム（２２）を受け、該反射光ビーム（２２）の第一 部分（２８）を通過させ、該反射光ビーム（２２）の第二部分（３０）を反射さ せるように形成された可変ビームスプリッタ（２６）と、 前記第一部分（２８）及び前記第二部分（３０）の大きさに応じてそれぞれ第一 信号及び第二信号を発する光検知手段（３２）と、前記第一信号及び前記第二信 号に応じて前記反射光ビーム（２２）の前記可変ビームスプリッタ（２６）上の 位置を決定する処理手段（３４）とからなることを特徴とする機構（１０）。 （１８）前記受光手段（２０）は光ファイバ束（４０）を備えていることを特徴 とする請求項（１７）記載の機構（１０）。 （１９）前記第一部分（２８）及び前記第二部分（３０）の大きさは前記反射光 ビーム（２２）の前記可変ビームスプリッタ（２６）上の位置に応じたものであ ることを特徴とする請求項（１７）記載の機構（１０）。 （２０）前記光検知手段（３２）は、前記第一ビーム部分（２８）を受け取る第 一光検知器（４６）と前記第二ビーム部分（３０）を受け取る第二光検知器（４ ８）とを備えていることを特徴とする請求項（１７）記載の機構（１０）。 （２１）前記光検知手段（３２）は、前記第一ビーム部分（２８）を前記第一光 検知器（４６）上に収束させる第一レンズ（４９）と前記第二ビーム部分（３０ ）を前記第二光検知器（４８）上に収束させる第二レンズ（５１）とを備えてい ることを特徴とする請求項（２０）記載の機構（１０）。 （２２）前記反射光ビーム（２２）を前記可変ビームスプリッタ（２６）上に収 束させるレンズ集合体（４４）をさらに備えていることを特徴とする請求項（１ ７）記載の機構（１０）。 （２３）前記処理手段（３４）は前記第一信号と前記第二信号との差を前記第一 信号と前記第二信号との和で除し、ビーム位置信号を発するものであることを特 徴とする請求項（１７）記載の機構（１０）。 （２４）前記処理手段（３４）は、連続的に送られてくる前記ビーム位置信号に 応じて前記表面（１２）の形状を決定する手段を備えているものであることを特 徴とする請求項（２３）記載の機構（１０）。 （２５）前記発生光ビーム（１８）で前記表面（１２）に沿って予め形成された 経路を所定の第一の速度で走査する走査手段（２９）をさらに備えていることを 特徴とする請求項（１７）記載の機構（１０）。 （２６）前記受光手段（２０）は前記予め形成された経路を所定の第二の速度で 走査するものであることを特徴とする請求項（２５）記載の機構（１０）。 （２７）前記所定の第二の速度は前記所定の第一の速度よりも大きいものである ことを特徴とする請求項（２６）記載の機構（１０）。 （２８）受光された前記反射光ビーム（２２）の大きさに応じて前記発生光ビー ム（１８）のゲインを自動的に制御する手段（３３）をさらに備えていることを 特徴とする請求項（１７）記載の機構（１０）。 （２９）前記目動ゲイン制御手段（３３）は前記第一部分（２８）と前記第二部 分（３０）とを加算し、この和に相当する大きさのフィードバック信号を送るも のであることを特徴とする請求項（２８）記載の機構（１０）。 （３０）前記フィードバック信号は所定の目標設定信号と比較され制御信号を発 するものであることを特徴とする請求項（２９）記載の機構（１０）。 （３１）前記制御信号に応じて前記発生光ビーム（１８）の大きさを変化させる 手段（３３）をさらに備えていることを特徴とする請求項（３０）記載の機構（ １０）。 （３２）表面（１２）に照射するための光ビーム（１８）を発生する光ビーム発 生源（１６）と、 前記表面（１２）から反射した反射光ビーム（２２）を受ける受光手段（２０） と、 受光された前記反射光ビーム（２２）の大きさに応じてフィードバック信号を発 する光検知手段（３２）と、前記フィードバック信号を所定の目標設定信号と比 較して制御信号を発する比較手段（９６）と、 前記制御信号に応じて前記発生光ビーム（１８）の大きさを変化させる変化手段 （３３）とからなる溶接機の光制御機構（１０）用自動ゲイン制御手段（３３） 。 （３３）前記変化手段（３３）は前記制御信号を積分して、該制御信号の大きさ に対応した勾配を有するゲイン信号を発する積分手段（１０４）を備えているこ とを特徴とする請求項（３２）記載の制御手段。 （３４）前記ゲイン信号を所定の周波数で変調する手段をさらに備えていること を特徴とする請求項（３３）記載の制御手段。 （３５）前記発生ビーム（１８）を所定の周波数で変調する手段をさらに備えて いることを特徴とする請求項（３２）記載の制御手段。 （３６）前記変調手段（１９）はマルチプライヤ（１０６）を備えていることを 特徴とする請求項（３５）記載の制御手段。 （３７）前記変化手段（３３）は、前記目標設定信号の大きさよりも大きい大き さのフィードバック信号に応じて前記発生光ビーム（１８）の大きさを減少させ るものであることを特徴とする請求項（３２）記載の制御手段。 （３８）前記変化手段（３３）は、前記目標設定信号の大きさよりも小さい大き さのフィードバック信号に応じて前記発生光ビーム（１８）の大きさを増加させ るものであることを特徴とする請求項（３２）記載の制御手段。