JPH0274838A - 3軸力センサ - Google Patents
3軸力センサInfo
- Publication number
- JPH0274838A JPH0274838A JP63226256A JP22625688A JPH0274838A JP H0274838 A JPH0274838 A JP H0274838A JP 63226256 A JP63226256 A JP 63226256A JP 22625688 A JP22625688 A JP 22625688A JP H0274838 A JPH0274838 A JP H0274838A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- led
- semiconductor optical
- position detector
- sensor
- force sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ロボット用力センサとして3軸方向に変位を
計1(II+する3輔カセンサに関するものである。
計1(II+する3輔カセンサに関するものである。
従来の上記3輔カセンサは第8図、第9図に示すように
なっている。
なっている。
すなわち、その原理は第8図に示すようになっていて、
田の字形をした4分割型のフォトセンサ1とLED2を
対向させ、LED2のX、y、Z方向の変位を4つのフ
ォトダイオードの出力から算出する仕組ろになっている
。この原理を用いた3軸力センサの措造は第9図に示す
ようになり、センサ部3とLED2とはばね4を介して
接続され、センサ部3にX s ’l s Z方向の力
が作用したときに、この力はばね4を介してLED2に
伝わってこれが変位置するようになっている。そして、
このXS’/% Z方向の変位がフォトセンサ1にて検
出される。上記ばね4はセンサ部3に作用する外力がL
EDに敏感に反応するために用いられ、このばね4の強
さを変えることにより測定レンジが任意に設定される。
田の字形をした4分割型のフォトセンサ1とLED2を
対向させ、LED2のX、y、Z方向の変位を4つのフ
ォトダイオードの出力から算出する仕組ろになっている
。この原理を用いた3軸力センサの措造は第9図に示す
ようになり、センサ部3とLED2とはばね4を介して
接続され、センサ部3にX s ’l s Z方向の力
が作用したときに、この力はばね4を介してLED2に
伝わってこれが変位置するようになっている。そして、
このXS’/% Z方向の変位がフォトセンサ1にて検
出される。上記ばね4はセンサ部3に作用する外力がL
EDに敏感に反応するために用いられ、このばね4の強
さを変えることにより測定レンジが任意に設定される。
上記従来例のように多分割されたフォトセンサを用いる
場合、各フォトセンサ及び、これの後段に備えるアンプ
の特性をそろえる必要があり、これは構造的に困難であ
る。
場合、各フォトセンサ及び、これの後段に備えるアンプ
の特性をそろえる必要があり、これは構造的に困難であ
る。
また変位量が大きい場合、1つ1つのフォトセンサを大
面積にするか、多くのフォトセンサを用いる必要があり
、多くのフォトセンサを用いた場合、上記したような問
題が生じ、フォトセンサの大面積化は技術的、経済的に
困難である。
面積にするか、多くのフォトセンサを用いる必要があり
、多くのフォトセンサを用いた場合、上記したような問
題が生じ、フォトセンサの大面積化は技術的、経済的に
困難である。
本発明は上記のことにかんがみなされたもので、フォト
センサ及びアンプの特性に影響されることなく、また大
面積化も可能にした3輔力センサをiu f共すること
を目的とするものである。
センサ及びアンプの特性に影響されることなく、また大
面積化も可能にした3輔力センサをiu f共すること
を目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明に係る3軸力センサ
は、センサ部にばねを介してLEDを接続し、このLE
Dに、このLEDからの光ビームの入射位置を検知する
検知部とからなる3軸力センサにおいて、検知部に半導
体光位置検出器をLEDに対向して設けた構成となって
いる。
は、センサ部にばねを介してLEDを接続し、このLE
Dに、このLEDからの光ビームの入射位置を検知する
検知部とからなる3軸力センサにおいて、検知部に半導
体光位置検出器をLEDに対向して設けた構成となって
いる。
また上記LEDに対向する検知部に、2枚の半導体光位
置検出器を、LEDからの光ビームの光軸方向に離間し
て配置した構成となっている。
置検出器を、LEDからの光ビームの光軸方向に離間し
て配置した構成となっている。
センサ部に3軸方向の力が作用してこれが変形すると、
これの動きがばねを介してLEDに伝わり、LEDから
検知部の半導体光位置検出器へ入射される光ビームの位
置が変化し、この光ビームの入射位置の変化により上記
センサ部へ作用する力の大きさ及び方向が半導体光位置
検出器にて検出される。
これの動きがばねを介してLEDに伝わり、LEDから
検知部の半導体光位置検出器へ入射される光ビームの位
置が変化し、この光ビームの入射位置の変化により上記
センサ部へ作用する力の大きさ及び方向が半導体光位置
検出器にて検出される。
また上記検知部に、2枚の半導体装置検出器を、LED
からの光ビームの光軸方向に離間して配置したことによ
り、センサ部の回転角がこの2枚の半導体・光位置検出
器によって検出される。
からの光ビームの光軸方向に離間して配置したことによ
り、センサ部の回転角がこの2枚の半導体・光位置検出
器によって検出される。
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の原理を示すもので、半導体光位置検出
器9とLED (発光素子)2を正対させるように配置
する。
器9とLED (発光素子)2を正対させるように配置
する。
上記半導体光位置検出器9は先に本願の出願人が特開昭
59−50579号にて提案したものであり、その構成
は第3図から第6図に示すようになっている。
59−50579号にて提案したものであり、その構成
は第3図から第6図に示すようになっている。
すなわち、正方形のガラス基板10に透明導電膜11、
P型アモルファスシリコン層12、i型アモルファスシ
リコン層13、n型アモルファスシリコン層14及び透
明導電膜15を順次接合した構成となっており、上記上
側の透明導電膜1]には第4図に示すように枠状の電極
16がその縁部に沿って付設され、また第5図に示すよ
うに、下側の透明導電膜15には2対の棒状電極17.
17’及び18.18’がその縁部に沿って対向配設さ
れている。
P型アモルファスシリコン層12、i型アモルファスシ
リコン層13、n型アモルファスシリコン層14及び透
明導電膜15を順次接合した構成となっており、上記上
側の透明導電膜1]には第4図に示すように枠状の電極
16がその縁部に沿って付設され、また第5図に示すよ
うに、下側の透明導電膜15には2対の棒状電極17.
17’及び18.18’がその縁部に沿って対向配設さ
れている。
そしていま、第6図に示すように、半導体光位置検出器
9に先ビームLが入射すると、この光ビームLの入射点
におけるpn接合に過剰キャリアが生じ、この過剰キャ
リアに−基づく電流が透明導電膜15を介してそれぞれ
電極17゜17’ 、18.18’ と電極16の間に
流れる。
9に先ビームLが入射すると、この光ビームLの入射点
におけるpn接合に過剰キャリアが生じ、この過剰キャ
リアに−基づく電流が透明導電膜15を介してそれぞれ
電極17゜17’ 、18.18’ と電極16の間に
流れる。
しかして上記下側の透明導電膜15が均一な抵抗分布を
有していることから、上記電流の大きさは上記光ビーム
Lの入射点から各電極までの距離に逆比例し、したがっ
て対向する電極から出力される電流値の和あるいは差及
びそれらの比に基づいて上記光ビームLの入射点の位置
を算出することができる。
有していることから、上記電流の大きさは上記光ビーム
Lの入射点から各電極までの距離に逆比例し、したがっ
て対向する電極から出力される電流値の和あるいは差及
びそれらの比に基づいて上記光ビームLの入射点の位置
を算出することができる。
上記半導体光位置検出器つとこれに正対するLED2に
おいて、LED2は常に一定の強度Iで発光させるなら
ば、X%V方向については半導体光位置検出器9の対向
する電極から出力される電流値の差を和で割ることによ
り求めることができる。対向する電極から出力される電
流値の和は半導体光位置検出器9に入射する光ビームL
の強度に比例するので、2方向に゛も検出することがで
きる。
おいて、LED2は常に一定の強度Iで発光させるなら
ば、X%V方向については半導体光位置検出器9の対向
する電極から出力される電流値の差を和で割ることによ
り求めることができる。対向する電極から出力される電
流値の和は半導体光位置検出器9に入射する光ビームL
の強度に比例するので、2方向に゛も検出することがで
きる。
上記基本原理に基づく3軸力センサの構造を第2図に示
す。
す。
この図において、71はセンサ部、72は検知部であり
、この両者はばね73にて接続されており、センサ部7
1の先端に作用する外力に応じてこのセンサ部71に接
続されているLED2が変位し、半導体光位置検出器9
に入射される先ビームLがその位置が変えられ、この変
位置により上記センサ部71に作用した力の大きさが検
出される。このときの検出力の大きさはばね73の強弱
により調整できる。
、この両者はばね73にて接続されており、センサ部7
1の先端に作用する外力に応じてこのセンサ部71に接
続されているLED2が変位し、半導体光位置検出器9
に入射される先ビームLがその位置が変えられ、この変
位置により上記センサ部71に作用した力の大きさが検
出される。このときの検出力の大きさはばね73の強弱
により調整できる。
2方向の変位とばね73を中心とする回転は半導体光位
置検出器9上で、光の強度に関して見かけ上向−の信号
として検出される。
置検出器9上で、光の強度に関して見かけ上向−の信号
として検出される。
それを防ぐ方策として(1)ばね73の運動方向をX%
y%Zの3軸方向に制限する、(2)ばね73とLE
D2の距離をとることにより、回転による2方向変位を
検出限度以下におさえる、(3)各方向における質量中
心をばね73の位置にあわせる、(4)回転角を検出し
て補正を行なう、などの方法が考えられる。このうち、
(1)、(2) (3)についてはセンサ構造に関
する問題であり、本発明の基本原理をおかすものではな
い。
y%Zの3軸方向に制限する、(2)ばね73とLE
D2の距離をとることにより、回転による2方向変位を
検出限度以下におさえる、(3)各方向における質量中
心をばね73の位置にあわせる、(4)回転角を検出し
て補正を行なう、などの方法が考えられる。このうち、
(1)、(2) (3)についてはセンサ構造に関
する問題であり、本発明の基本原理をおかすものではな
い。
本発明における基本原理を用い、半導体装置検出器9を
2枚用いることにより、回転角を検出し、上記(4)に
よる問題を解決することができる。
2枚用いることにより、回転角を検出し、上記(4)に
よる問題を解決することができる。
すなわち、第7図に示すように、2枚の半導体光位置検
出器9,9′をLEDの光軸方向にある距離gだけ離間
して平行にセットする。
出器9,9′をLEDの光軸方向にある距離gだけ離間
して平行にセットする。
この構成において、LEDから入射される光ビームLが
2枚の半導体光位置検出器9.9′をつらぬき、それぞ
れの入射位置を検出することにより上記光ビームLの入
射角θを知ることが可能となり、センサが回転する方向
に力を受けてもその角度を知ることができる。このとき
、光ビームLが入射する側の半導体光位置検出器9は可
透光性である必要がある。
2枚の半導体光位置検出器9.9′をつらぬき、それぞ
れの入射位置を検出することにより上記光ビームLの入
射角θを知ることが可能となり、センサが回転する方向
に力を受けてもその角度を知ることができる。このとき
、光ビームLが入射する側の半導体光位置検出器9は可
透光性である必要がある。
本発明によれば、LED2に対設され、このLED2か
らの光ビームLの入射位置を検出する検知部72に半導
体光位置検出器9を用いたことにより、3軸力センサに
おけるフォトセンサ間のバランスを取る必要がなくなり
、また検知部側の大面積化も可能になる。また半導体光
位置検出器9を2枚用いることにより、3軸力センサで
問題となる回転力を受けた状態での角度補正した角度検
知を簡単に実現することができる。
らの光ビームLの入射位置を検出する検知部72に半導
体光位置検出器9を用いたことにより、3軸力センサに
おけるフォトセンサ間のバランスを取る必要がなくなり
、また検知部側の大面積化も可能になる。また半導体光
位置検出器9を2枚用いることにより、3軸力センサで
問題となる回転力を受けた状態での角度補正した角度検
知を簡単に実現することができる。
第1図は本発明の原理説明図、第2図は断面図、第3図
から第6図は本発明に用いられる半導体光位置検出器を
示すもので、第3図は断面図、第4図は上面図、第5図
は下面図、第6図は作用説明図であり、また第7図は他
の実施例の作用説明図である。 第8図、第9図は従来例を示すもので、第8図はその原
理説明図、第9図は断面図である。 2はLED、9は半導体光位置検出器、71はセンサ部
、72は検知部、73はばね。
から第6図は本発明に用いられる半導体光位置検出器を
示すもので、第3図は断面図、第4図は上面図、第5図
は下面図、第6図は作用説明図であり、また第7図は他
の実施例の作用説明図である。 第8図、第9図は従来例を示すもので、第8図はその原
理説明図、第9図は断面図である。 2はLED、9は半導体光位置検出器、71はセンサ部
、72は検知部、73はばね。
Claims (2)
- (1)センサ部71に、ばね73を介してLED2を接
続し、このLED2に、このLED2からの光ビームの
入射位置を検知する検知部72とからなる3軸力センサ
において、検知部72に半導体光位置検出器9をLED
2に対向して設けたことを特徴とする3軸力センサ。 - (2)LED2に対向する検知部72に、2枚の半導体
光位置検出器を、LED2からの光ビームの光軸方向に
離間して配置したことを特徴とする請求項1記載の3軸
力センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63226256A JPH0274838A (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 3軸力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63226256A JPH0274838A (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 3軸力センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0274838A true JPH0274838A (ja) | 1990-03-14 |
Family
ID=16842347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63226256A Pending JPH0274838A (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 3軸力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0274838A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5810495A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-21 | 日産自動車株式会社 | 触覚センサ |
JPS5950579A (ja) * | 1982-09-16 | 1984-03-23 | Komatsu Ltd | 半導体光位置検出器 |
-
1988
- 1988-09-09 JP JP63226256A patent/JPH0274838A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5810495A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-21 | 日産自動車株式会社 | 触覚センサ |
JPS5950579A (ja) * | 1982-09-16 | 1984-03-23 | Komatsu Ltd | 半導体光位置検出器 |
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