JPH06185976A - 法線指向角検出方法及びその装置 - Google Patents
法線指向角検出方法及びその装置Info
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- JPH06185976A JPH06185976A JP4354998A JP35499892A JPH06185976A JP H06185976 A JPH06185976 A JP H06185976A JP 4354998 A JP4354998 A JP 4354998A JP 35499892 A JP35499892 A JP 35499892A JP H06185976 A JPH06185976 A JP H06185976A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 対象物が磁性体であれば、形状に影響され
ず、その法線方向を正確に測定すると共に、その仕上が
り精度を測定する。 【構成】 法線指向角検出装置１１は、非磁性体からな
る収納ケース１４と、該収納ケース１４に非磁性体から
なる自在継手１３を介して自由方向に回動自在に取付け
られた磁石１２と、前記対象物の特定面の法線方向に対
する磁石１２の傾動角度を測定するセンサ１７〜２０と
を有している。
ず、その法線方向を正確に測定すると共に、その仕上が
り精度を測定する。 【構成】 法線指向角検出装置１１は、非磁性体からな
る収納ケース１４と、該収納ケース１４に非磁性体から
なる自在継手１３を介して自由方向に回動自在に取付け
られた磁石１２と、前記対象物の特定面の法線方向に対
する磁石１２の傾動角度を測定するセンサ１７〜２０と
を有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁石を用いることによ
って磁性体からなる対象物の法線指向角を検出する方法
及びその装置に関する。
って磁性体からなる対象物の法線指向角を検出する方法
及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、金型等の自由曲面を含む３次
元形状の加工途中における加工精度や加工後の仕上げ精
度の測定、または製品の寸法測定に使用する測定装置と
して種々のものが提案されていた。例えば、接触式で
は、製品の表面にプローブボールを接触させ、その接触
力成分を圧電素子力検出器で求めて製品の形状を測定
し、また非接触式の光学式では、三角測量式のレーザー
変位計を３組使用して製品の表面にレーザ光を照射して
仕上げ精度の測定を行っていた。
元形状の加工途中における加工精度や加工後の仕上げ精
度の測定、または製品の寸法測定に使用する測定装置と
して種々のものが提案されていた。例えば、接触式で
は、製品の表面にプローブボールを接触させ、その接触
力成分を圧電素子力検出器で求めて製品の形状を測定
し、また非接触式の光学式では、三角測量式のレーザー
変位計を３組使用して製品の表面にレーザ光を照射して
仕上げ精度の測定を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のプローブボールを使用する測定方法では、製品の表
面の曲面が大きな曲率半径を備えているものについては
問題はないが、曲率半径が小さい形状や段差を備えた製
品等においては、その表面にプローブボールが接触しな
かったり、引っ掛かったりする場合が生じ、対象物の正
確な形状を測定することができないという問題点があっ
た。また、レーザー変位計を使用する対象物の測定方法
では、その表面が鏡面仕上げの場合には、レーザー光が
反射して帰って来ずに測定することができず、更にレー
ザー発振器を使用するために高価であるという問題点も
あった。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、対象物が磁性体であれば、形状に影響されず、その
法線方向を正確に測定し、その仕上がり精度あるいはそ
の形状を測定することに役立てることができる法線指向
角検出方法及びその装置を提供することを目的とする。
来のプローブボールを使用する測定方法では、製品の表
面の曲面が大きな曲率半径を備えているものについては
問題はないが、曲率半径が小さい形状や段差を備えた製
品等においては、その表面にプローブボールが接触しな
かったり、引っ掛かったりする場合が生じ、対象物の正
確な形状を測定することができないという問題点があっ
た。また、レーザー変位計を使用する対象物の測定方法
では、その表面が鏡面仕上げの場合には、レーザー光が
反射して帰って来ずに測定することができず、更にレー
ザー発振器を使用するために高価であるという問題点も
あった。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、対象物が磁性体であれば、形状に影響されず、その
法線方向を正確に測定し、その仕上がり精度あるいはそ
の形状を測定することに役立てることができる法線指向
角検出方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の法線指向角検出方法は、磁性体からなる対象物の
特定面における法線の指向角を検出する方法であって、
前記対象物の特定面に向け、自由方向に回動自在に支持
された磁石の一極を近接して、該磁石を前記特定面の法
線方向に指向させ、更には磁石の傾動角度をセンサによ
って検出する。請求項２記載の法線指向角検出方法は、
請求項１記載の法線指向角検出装置において、センサは
少なくとも３個以上の磁気センサからなっている。請求
項３記載の法線指向角検出装置は、磁性体からなる対象
物の特定面における法線の指向角を検出する法線指向角
検出装置であって、非磁性体からなる収納ケースと、該
収納ケースに非磁性体からなる自在継手を介して自由方
向に回動自在に取付けられた磁石と、前記対象物の特定
面の法線方向に対する磁石の傾動角度を測定するセンサ
とを有して構成されている。請求項４記載の法線指向角
検出装置は、請求項３記載の法線指向角検出装置におい
て、磁石の先部には、前記対象物の特定面との距離を測
定する距離センサが設けられて構成されている。
記載の法線指向角検出方法は、磁性体からなる対象物の
特定面における法線の指向角を検出する方法であって、
前記対象物の特定面に向け、自由方向に回動自在に支持
された磁石の一極を近接して、該磁石を前記特定面の法
線方向に指向させ、更には磁石の傾動角度をセンサによ
って検出する。請求項２記載の法線指向角検出方法は、
請求項１記載の法線指向角検出装置において、センサは
少なくとも３個以上の磁気センサからなっている。請求
項３記載の法線指向角検出装置は、磁性体からなる対象
物の特定面における法線の指向角を検出する法線指向角
検出装置であって、非磁性体からなる収納ケースと、該
収納ケースに非磁性体からなる自在継手を介して自由方
向に回動自在に取付けられた磁石と、前記対象物の特定
面の法線方向に対する磁石の傾動角度を測定するセンサ
とを有して構成されている。請求項４記載の法線指向角
検出装置は、請求項３記載の法線指向角検出装置におい
て、磁石の先部には、前記対象物の特定面との距離を測
定する距離センサが設けられて構成されている。
【０００５】
【作用】請求項１及び２記載の磁性体の法線指向角検出
方法においては、磁石の一極を磁性体からなる対象物の
特定面に近接する。該特定面に前記磁石の磁力が及んで
該磁石が回動して傾き、前記特定面の法線方向を指向す
る。そして、センサが前記磁石の傾動角度を検出する。
請求項３及び４記載の法線指向角検出装置においては、
磁石が自在継手を介してその磁力により、前記対象物の
特定面の法線方向に回動して傾く。そして、その傾動角
度をセンサが検出することができる。この場合、収納ケ
ース及び自在継手は非磁性体からなるので、磁石の動き
に影響を及ぼさない。特に、請求項４記載の法線指向角
検出装置においては、距離センサが磁石に設けられてい
るので、前記対象物の特定面との距離を測定することが
でき、その距離と前記磁石の傾動角度を複数の特定面に
ついて求めて前記対象物の形状を検出することができ
る。
方法においては、磁石の一極を磁性体からなる対象物の
特定面に近接する。該特定面に前記磁石の磁力が及んで
該磁石が回動して傾き、前記特定面の法線方向を指向す
る。そして、センサが前記磁石の傾動角度を検出する。
請求項３及び４記載の法線指向角検出装置においては、
磁石が自在継手を介してその磁力により、前記対象物の
特定面の法線方向に回動して傾く。そして、その傾動角
度をセンサが検出することができる。この場合、収納ケ
ース及び自在継手は非磁性体からなるので、磁石の動き
に影響を及ぼさない。特に、請求項４記載の法線指向角
検出装置においては、距離センサが磁石に設けられてい
るので、前記対象物の特定面との距離を測定することが
でき、その距離と前記磁石の傾動角度を複数の特定面に
ついて求めて前記対象物の形状を検出することができ
る。
【０００６】
【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。図１は本発明の一実施例に係る法線指向角検出装置
の斜視図、図２は同法線指向角検出装置を使用して法線
指向角を検出する方法を示す説明図、図３はホール素子
に作用する磁界の説明図、図４は棒状磁石の向きとホー
ル素子の出力電圧の関係を示すグラフ、図５は４つの電
圧値より角度θ、φを求めたグラフ、図６は棒状磁石と
対象物の隙間の距離とホール素子の出力電圧の関係を示
すグラフである。
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。図１は本発明の一実施例に係る法線指向角検出装置
の斜視図、図２は同法線指向角検出装置を使用して法線
指向角を検出する方法を示す説明図、図３はホール素子
に作用する磁界の説明図、図４は棒状磁石の向きとホー
ル素子の出力電圧の関係を示すグラフ、図５は４つの電
圧値より角度θ、φを求めたグラフ、図６は棒状磁石と
対象物の隙間の距離とホール素子の出力電圧の関係を示
すグラフである。
【０００７】本発明の一実施例に係る法線指向角検出方
法を、加工された金型からなる対象物１０に適用した場
合について説明する。まず、前記法線指向角検出方法を
適用した本発明の一実施例に係る法線指向角検出装置１
１について説明する。法線指向角検出装置１１には、中
央部に磁石の一例である永久磁石からなる円柱状の棒状
磁石１２が設けられている。そして、棒状磁石１２はア
ルミ製の自在継手１３を介して収納ケース１４の内側に
回動自在に固定され、またその下部に棒状磁石１２と対
象物１０との距離を測定する距離センサの一例であるホ
ール素子１５が段付きドーナツ状の支持部材１６を介し
て設けられ、棒状磁石１２と対象物１０の特定面との距
離を検出することができるようになっている。更に、棒
状磁石１２の上方には、棒状磁石１２の傾動角度を検出
する磁気センサの一例であるホール素子１７〜２０が配
設されている。そして、各々のホール素子１７〜２０
は、収納ケース１４の内側に設けられ、その軸心の周り
に略９０°間隔かつ軸心線から略等距離の４箇所に配設
され、棒状磁石１２の傾動角度を求めるために使用され
る。
法を、加工された金型からなる対象物１０に適用した場
合について説明する。まず、前記法線指向角検出方法を
適用した本発明の一実施例に係る法線指向角検出装置１
１について説明する。法線指向角検出装置１１には、中
央部に磁石の一例である永久磁石からなる円柱状の棒状
磁石１２が設けられている。そして、棒状磁石１２はア
ルミ製の自在継手１３を介して収納ケース１４の内側に
回動自在に固定され、またその下部に棒状磁石１２と対
象物１０との距離を測定する距離センサの一例であるホ
ール素子１５が段付きドーナツ状の支持部材１６を介し
て設けられ、棒状磁石１２と対象物１０の特定面との距
離を検出することができるようになっている。更に、棒
状磁石１２の上方には、棒状磁石１２の傾動角度を検出
する磁気センサの一例であるホール素子１７〜２０が配
設されている。そして、各々のホール素子１７〜２０
は、収納ケース１４の内側に設けられ、その軸心の周り
に略９０°間隔かつ軸心線から略等距離の４箇所に配設
され、棒状磁石１２の傾動角度を求めるために使用され
る。
【０００８】棒状磁石１２は、上部が北極Ｍn 、下部が
南極Ｍs となっている。４個の各ホール素子１７〜２０
に作用する磁束密度Ｂは、棒状磁石１２の回動により変
化する。そして、棒状磁石１２は自在継手１３に回動自
在に固定されている。自在継手１３は内リング２１と外
リング２３を備え、内リング２１はその内孔２２に棒状
磁石１２を固定している。そして、外リング２３の内側
面の相対する位置には、基端が固定された内回動用ピン
２４、２５が設けられ、しかも、それらの先端が内リン
グ２１の外側のピン受け穴に回動自在に設けられてお
り、内リング２１が自在に回動することができるように
なっている。
南極Ｍs となっている。４個の各ホール素子１７〜２０
に作用する磁束密度Ｂは、棒状磁石１２の回動により変
化する。そして、棒状磁石１２は自在継手１３に回動自
在に固定されている。自在継手１３は内リング２１と外
リング２３を備え、内リング２１はその内孔２２に棒状
磁石１２を固定している。そして、外リング２３の内側
面の相対する位置には、基端が固定された内回動用ピン
２４、２５が設けられ、しかも、それらの先端が内リン
グ２１の外側のピン受け穴に回動自在に設けられてお
り、内リング２１が自在に回動することができるように
なっている。
【０００９】収納ケース１４の側壁の相対する位置に
は、外回動用ピン２７、２８の基端が固定されており、
外回動用ピン２７、２８の先部は、外リング２３の外周
面のピン受け穴に回動自在に設けられている。外リング
２３は、収納ケース１４に固定された外回動用ピン２
７、２８を中心にして回動する。前記棒状磁石１２は、
内リング２１及び外リング２３の回動により、図３に示
すように、Ｚ軸を基準に緯度θ方向に０〜略４５°、経
度φ方向に０〜３６０°の範囲にて任意の方向に回動す
ることができる。棒状磁石１２の回動は、その軸心線と
対向する内回動用ピン２４、２５及び外回動用ピン２
７、２８の相互を結んだ線の交点を中心として回動す
る。また、この中心の位置は、棒状磁石１２を上下方向
に移動し、その軸心線に沿って変更することができる。
は、外回動用ピン２７、２８の基端が固定されており、
外回動用ピン２７、２８の先部は、外リング２３の外周
面のピン受け穴に回動自在に設けられている。外リング
２３は、収納ケース１４に固定された外回動用ピン２
７、２８を中心にして回動する。前記棒状磁石１２は、
内リング２１及び外リング２３の回動により、図３に示
すように、Ｚ軸を基準に緯度θ方向に０〜略４５°、経
度φ方向に０〜３６０°の範囲にて任意の方向に回動す
ることができる。棒状磁石１２の回動は、その軸心線と
対向する内回動用ピン２４、２５及び外回動用ピン２
７、２８の相互を結んだ線の交点を中心として回動す
る。また、この中心の位置は、棒状磁石１２を上下方向
に移動し、その軸心線に沿って変更することができる。
【００１０】前記収納ケース１４は図１に示すように、
それぞれアルミニウム素材を使用した本体部２９と連結
部材３０からなる。本体部２９は筒体３１と、その上部
に固定された上板材３３によって形成されている。筒体
３１は下方に縮径し、下端に開口部３２が備えられ、上
板材３３は円板状に形成され、筒体３１の上縁端に周縁
部が固定されている。連結部材３０は、アルミニウム素
材を使用して円柱状に形成され、その下端部は上板材３
３の中央部に固定されている。連結部材３０は図２に示
すように、測定点移動装置の取付け具３４の先端に法線
指向角検出装置１１を取付ける時に使用される。測定点
移動装置は取付け具３４を介して、法線指向角検出装置
１１を対象物の所定の位置に移動させることができる。
それぞれアルミニウム素材を使用した本体部２９と連結
部材３０からなる。本体部２９は筒体３１と、その上部
に固定された上板材３３によって形成されている。筒体
３１は下方に縮径し、下端に開口部３２が備えられ、上
板材３３は円板状に形成され、筒体３１の上縁端に周縁
部が固定されている。連結部材３０は、アルミニウム素
材を使用して円柱状に形成され、その下端部は上板材３
３の中央部に固定されている。連結部材３０は図２に示
すように、測定点移動装置の取付け具３４の先端に法線
指向角検出装置１１を取付ける時に使用される。測定点
移動装置は取付け具３４を介して、法線指向角検出装置
１１を対象物の所定の位置に移動させることができる。
【００１１】ホール素子１５は、その受感部面が磁界の
方向に垂直になるように非磁性体の支持部材１６を介し
て棒状磁石１２に固定され、対象物１０の特定面と棒状
磁石１２との間の距離の検出に使用される。そして、ホ
ール素子１５、１７〜２０は接続線にてオペアンプ及び
１２ビットＡ／Ｄコンバータを介してパーソナルコンピ
ュータに接続されているが、特に、ホール素子１５に接
続された接続線は、細いエナメル線（例えば、０．０５
ｍｍ程度の径を備えるエナメル線）が使用されている。
また、ホール素子１５、１７〜２０は、棒状磁石１２の
法線指向角を検出して、あるいは該法線指向角及び棒状
磁石１２と対象物１０間の距離を検出することにより、
測定の対象物１０たる加工された金型の３次元形状の仕
上げ精度や形状についての判断を可能にする。
方向に垂直になるように非磁性体の支持部材１６を介し
て棒状磁石１２に固定され、対象物１０の特定面と棒状
磁石１２との間の距離の検出に使用される。そして、ホ
ール素子１５、１７〜２０は接続線にてオペアンプ及び
１２ビットＡ／Ｄコンバータを介してパーソナルコンピ
ュータに接続されているが、特に、ホール素子１５に接
続された接続線は、細いエナメル線（例えば、０．０５
ｍｍ程度の径を備えるエナメル線）が使用されている。
また、ホール素子１５、１７〜２０は、棒状磁石１２の
法線指向角を検出して、あるいは該法線指向角及び棒状
磁石１２と対象物１０間の距離を検出することにより、
測定の対象物１０たる加工された金型の３次元形状の仕
上げ精度や形状についての判断を可能にする。
【００１２】続いて、前記法線指向角検出装置１１を用
いた法線指向角検出方法について説明する。図１及び図
２に示すように、磁性体の対象物１０の測定面３５の所
定点における法線方向の測定は、ホール素子１７〜２０
の特性のばらつきによって誤差が生じるのを防ぐため
に、予め、三次元測定機上で、基準鋼板を、θ方向は２
°毎に固定しφ方向に５°毎位置決めしながら、棒状磁
石１２の磁力によるそれらの出力電圧ＶH を測定して法
線指向角検出装置１１に接続されたパーソナルコンピュ
ータに記憶させておく。そして、測定にあたっては、ま
ず前記取付け具３４を用いて法線指向角検出装置１１を
対象物１０の所定の位置まで移動させ、対象物１０の測
定の基準点を定め、その基準点の位置を前記パーソナル
コンピュータに記憶させる。これによって、対象物１０
の測定点の測定結果と共に測定位置をも割り出すことが
できる。
いた法線指向角検出方法について説明する。図１及び図
２に示すように、磁性体の対象物１０の測定面３５の所
定点における法線方向の測定は、ホール素子１７〜２０
の特性のばらつきによって誤差が生じるのを防ぐため
に、予め、三次元測定機上で、基準鋼板を、θ方向は２
°毎に固定しφ方向に５°毎位置決めしながら、棒状磁
石１２の磁力によるそれらの出力電圧ＶH を測定して法
線指向角検出装置１１に接続されたパーソナルコンピュ
ータに記憶させておく。そして、測定にあたっては、ま
ず前記取付け具３４を用いて法線指向角検出装置１１を
対象物１０の所定の位置まで移動させ、対象物１０の測
定の基準点を定め、その基準点の位置を前記パーソナル
コンピュータに記憶させる。これによって、対象物１０
の測定点の測定結果と共に測定位置をも割り出すことが
できる。
【００１３】次いで、測定点移動装置を作動して法線指
向角検出装置１１を、対象物１０の測定面３５の特定面
の上方に設け、近接させる。法線指向角検出装置１１に
設けられた棒状磁石１２は、図２及び図３に示すように
その磁力が対象物１０に及んで自由方向に回動し、その
軸心線と対象物１０の法線が一致する。ホール素子１７
〜２０は、棒状磁石１２の回動に応じて変化する磁束密
度を出力電圧ＶH として捉える。前記出力電圧ＶH によ
る出力信号はオペアンプによって増幅され、更にＡ／Ｄ
コンバータを介してパーソナルコンピュータに入力され
る。前記ホール素子１７〜２０の出力電圧ＶH は定電圧
駆動の場合、以下の計算式で表され、前記パーソナルコ
ンピュータにプログラムとして記憶されている。
向角検出装置１１を、対象物１０の測定面３５の特定面
の上方に設け、近接させる。法線指向角検出装置１１に
設けられた棒状磁石１２は、図２及び図３に示すように
その磁力が対象物１０に及んで自由方向に回動し、その
軸心線と対象物１０の法線が一致する。ホール素子１７
〜２０は、棒状磁石１２の回動に応じて変化する磁束密
度を出力電圧ＶH として捉える。前記出力電圧ＶH によ
る出力信号はオペアンプによって増幅され、更にＡ／Ｄ
コンバータを介してパーソナルコンピュータに入力され
る。前記ホール素子１７〜２０の出力電圧ＶH は定電圧
駆動の場合、以下の計算式で表され、前記パーソナルコ
ンピュータにプログラムとして記憶されている。
【００１４】 ＶH ＝μH ・Ｗ／Ｉ・Ｖin・Ｂ （１） μH ：半導体の電子移動度、Ｗ：受感部の幅、Ｉ：受感
部の長さ Ｖin：入力電圧 図３に示すように座標系をとれば、 ＶH ＝ｋ・（Ｍn ／ｒn ・ｃｏｓΨn ＋Ｍs ／ｒs ・ｃｏｓΨs ） （２） で表される。但し、 ｃｏｓΨn ＝（ｈz −ｍnz）／ｒn 、ｃｏｓΨs ＝（ｈ
z −ｍSZ）／ｒs ｒn 、ｒs はホール素子とＭn 、Ｍs との距離である。
これをθ＝０〜４０°、φ＝０〜３６０°について複数
の特定面の測定点にて測定する。なお、連続した測定点
を測定して対象物１０の形状を検出することも可能であ
る。
部の長さ Ｖin：入力電圧 図３に示すように座標系をとれば、 ＶH ＝ｋ・（Ｍn ／ｒn ・ｃｏｓΨn ＋Ｍs ／ｒs ・ｃｏｓΨs ） （２） で表される。但し、 ｃｏｓΨn ＝（ｈz −ｍnz）／ｒn 、ｃｏｓΨs ＝（ｈ
z −ｍSZ）／ｒs ｒn 、ｒs はホール素子とＭn 、Ｍs との距離である。
これをθ＝０〜４０°、φ＝０〜３６０°について複数
の特定面の測定点にて測定する。なお、連続した測定点
を測定して対象物１０の形状を検出することも可能であ
る。
【００１５】次いで、図３に示す角度θ、φを求める実
験方法の一例について図４及び図５を用いて説明する。
この説明においては、分かり易くするためにホール素子
１７〜２０の内の一つのホール素子によるデータを用
い、棒状磁石１２の向き（θ、φ）とその出力電圧ＶH
の関係を図４に示した。そして、実際にはφ軸のマイナ
ス方向に図示したグラフと同様なグラフがφ＝０〜−１
８０°として裏側に対称に現れるが、説明を分かり易く
する関係上省略して図示した。まず、図４の各電圧値で
水平に切断した切り口に相当するθ−φ曲線を求め、次
いで、他の３つのホール素子についてのθ−φ曲線を同
様にして求める。それらの４つのθ−φ曲線をホール素
子１７〜２０の相互が図１に示すように略９０°づつず
れて配設されていることを考慮し、図５のφ軸上に９０
°づつずらして並べる。その曲線同士の交点のうち、４
本全てが通る点が求める図３に示すθ及びφの角度とな
る。なお、図５において、Ｖ1 、Ｖ 2、Ｖ3 、Ｖ 4は、
ホール素子１７〜２０の出力電圧ＶH の一例を示したも
のである。以上のように、ホール素子１７〜２０による
検出データは、パーソナルコンピュータにて、予め、記
憶させてある基準となる対象物１０の基準データと比較
され、対象物１０の仕上げ精度が検出される。なお、対
象物１０の特定面が傾斜していることによる棒状磁石１
２の重力との関係は、棒状磁石１２によるモーメントと
吸引力の関係として調整用のプログラムをパーソナルコ
ンピュータに記憶させて処理した。
験方法の一例について図４及び図５を用いて説明する。
この説明においては、分かり易くするためにホール素子
１７〜２０の内の一つのホール素子によるデータを用
い、棒状磁石１２の向き（θ、φ）とその出力電圧ＶH
の関係を図４に示した。そして、実際にはφ軸のマイナ
ス方向に図示したグラフと同様なグラフがφ＝０〜−１
８０°として裏側に対称に現れるが、説明を分かり易く
する関係上省略して図示した。まず、図４の各電圧値で
水平に切断した切り口に相当するθ−φ曲線を求め、次
いで、他の３つのホール素子についてのθ−φ曲線を同
様にして求める。それらの４つのθ−φ曲線をホール素
子１７〜２０の相互が図１に示すように略９０°づつず
れて配設されていることを考慮し、図５のφ軸上に９０
°づつずらして並べる。その曲線同士の交点のうち、４
本全てが通る点が求める図３に示すθ及びφの角度とな
る。なお、図５において、Ｖ1 、Ｖ 2、Ｖ3 、Ｖ 4は、
ホール素子１７〜２０の出力電圧ＶH の一例を示したも
のである。以上のように、ホール素子１７〜２０による
検出データは、パーソナルコンピュータにて、予め、記
憶させてある基準となる対象物１０の基準データと比較
され、対象物１０の仕上げ精度が検出される。なお、対
象物１０の特定面が傾斜していることによる棒状磁石１
２の重力との関係は、棒状磁石１２によるモーメントと
吸引力の関係として調整用のプログラムをパーソナルコ
ンピュータに記憶させて処理した。
【００１６】また、棒状磁石１２と対象物１０間の隙間
の距離は、棒状磁石１２が対象物１０に近接すると磁界
が変化し、磁束密度が小さくなり、ホール素子１５の出
力電圧ＶH が低下することを利用して求められる。棒状
磁石１２と対象物１０との隙間を拡げると、図６に示す
ように出力電圧ＶH は増加する。なお、棒状磁石１２と
対象物１０間の隙間１ｍｍにおける分解能としては約２
μｍであった。このように、棒状磁石１２と対象物１０
との距離をも測定することができることからロボット等
に一定の作業手順を記憶させることができる。例えば、
自律倣いロボット等によって特定の製品に研磨等の作業
を行わせる場合に、その特定の製品形状を法線指向角検
出装置１１を使用して形状の測定を行い、その測定結果
をパーソナルコンピュータに記憶させ、その記憶させた
データに基づき作業の道筋を定め前記自律倣いロボット
等に前記道筋に沿って特定の製品に作業を施させること
もできる。なお、ホール素子１５の接続は細いエナメル
線が使用されているので、棒状磁石１２の回動の抵抗と
はならない。更に、法線指向角検出装置１１は、対象物
１０の法線の測定に磁石を使用しているので、安価に製
造することができる。
の距離は、棒状磁石１２が対象物１０に近接すると磁界
が変化し、磁束密度が小さくなり、ホール素子１５の出
力電圧ＶH が低下することを利用して求められる。棒状
磁石１２と対象物１０との隙間を拡げると、図６に示す
ように出力電圧ＶH は増加する。なお、棒状磁石１２と
対象物１０間の隙間１ｍｍにおける分解能としては約２
μｍであった。このように、棒状磁石１２と対象物１０
との距離をも測定することができることからロボット等
に一定の作業手順を記憶させることができる。例えば、
自律倣いロボット等によって特定の製品に研磨等の作業
を行わせる場合に、その特定の製品形状を法線指向角検
出装置１１を使用して形状の測定を行い、その測定結果
をパーソナルコンピュータに記憶させ、その記憶させた
データに基づき作業の道筋を定め前記自律倣いロボット
等に前記道筋に沿って特定の製品に作業を施させること
もできる。なお、ホール素子１５の接続は細いエナメル
線が使用されているので、棒状磁石１２の回動の抵抗と
はならない。更に、法線指向角検出装置１１は、対象物
１０の法線の測定に磁石を使用しているので、安価に製
造することができる。
【００１７】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、要
旨を逸脱しない限り本発明に含まれる。例えば、棒状磁
石１２の傾動角度のセンサとしてホール素子を用いた
が、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉ
ｃｅ：半導体機能素子）や、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ
Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：半導体位置検
出素子）等を用いて画像処理あるいは光学的に対象物１
０の前記測定を行うこともできる。また、自在継手１３
の回転角度をロータリエンコーダによって検出し、棒状
磁石１２の傾動角度を検出することも可能である。ま
た、自在継手１３及び収納ケース１４の素材としてアル
ミニウム素材を使用したが、他の非磁性体たるセラミッ
ク等を使用するようにしても良い。更に、距離センサの
一例として棒状磁石１２にホール素子１５を１つ設けた
が、複数のホール素子を設けるようにしても良い。
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、要
旨を逸脱しない限り本発明に含まれる。例えば、棒状磁
石１２の傾動角度のセンサとしてホール素子を用いた
が、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉ
ｃｅ：半導体機能素子）や、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ
Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：半導体位置検
出素子）等を用いて画像処理あるいは光学的に対象物１
０の前記測定を行うこともできる。また、自在継手１３
の回転角度をロータリエンコーダによって検出し、棒状
磁石１２の傾動角度を検出することも可能である。ま
た、自在継手１３及び収納ケース１４の素材としてアル
ミニウム素材を使用したが、他の非磁性体たるセラミッ
ク等を使用するようにしても良い。更に、距離センサの
一例として棒状磁石１２にホール素子１５を１つ設けた
が、複数のホール素子を設けるようにしても良い。
【００１８】
【発明の効果】請求項１及び２記載の法線指向角検出方
法においては、自由方向に回動する磁石と、該磁石の回
動によって傾動角度を検出するセンサが用いられ、前記
磁石の一端面を対象物に近付けることによって、その法
線方向を指向するようにして、対象物の法線方向を簡単
に検出することができ、これによって対象物の仕上がり
精度を判断するのに役立てることができる。請求項３及
び４記載の法線指向角検出装置においては、収納ケース
に自在継手を介して回動自在に取付けられた磁石と、該
磁石の傾動角度を測定するセンサが設けられているの
で、前記対象物に近づける前の収納ケースに保持された
磁石の保持角度と前記センサによる磁石の傾動角度から
対象物の法線角度を検出できる。特に、請求項４記載の
法線指向角装置においては、距離センサが設けられてい
るので、特定面までの距離を求めることができ、その距
離と前記磁石の傾動角度を複数の特定面について求め、
前記対象物の形状を検出することができる。更に、請求
項３及び４記載の法線指向角検出装置においては、磁石
が使用されているので、安価に製造することができる。
法においては、自由方向に回動する磁石と、該磁石の回
動によって傾動角度を検出するセンサが用いられ、前記
磁石の一端面を対象物に近付けることによって、その法
線方向を指向するようにして、対象物の法線方向を簡単
に検出することができ、これによって対象物の仕上がり
精度を判断するのに役立てることができる。請求項３及
び４記載の法線指向角検出装置においては、収納ケース
に自在継手を介して回動自在に取付けられた磁石と、該
磁石の傾動角度を測定するセンサが設けられているの
で、前記対象物に近づける前の収納ケースに保持された
磁石の保持角度と前記センサによる磁石の傾動角度から
対象物の法線角度を検出できる。特に、請求項４記載の
法線指向角装置においては、距離センサが設けられてい
るので、特定面までの距離を求めることができ、その距
離と前記磁石の傾動角度を複数の特定面について求め、
前記対象物の形状を検出することができる。更に、請求
項３及び４記載の法線指向角検出装置においては、磁石
が使用されているので、安価に製造することができる。
【図１】本発明の一実施例に係る法線指向角検出装置の
斜視図である。
斜視図である。
【図２】同法線指向角検出装置を使用して法線指向角を
検出する方法を示す説明図である。
検出する方法を示す説明図である。
【図３】ホール素子に作用する磁界の説明図である。
【図４】棒状磁石の向きとホール素子の出力電圧の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】４つの電圧値より角度θ、φを求めたグラフで
ある。
ある。
【図６】棒状磁石と対象物の隙間の距離とホール素子の
出力電圧の関係を示すグラフである。
出力電圧の関係を示すグラフである。
１０ 対象物 １１ 法線指向角検出装置 １２ 棒状磁石 １３ 自在継手 １４ 収納ケース １５ ホール素子 １６ 支持部材 １７ ホール素子 １８ ホール素子 １９ ホール素子 ２０ ホール素子 ２１ 内リング ２２ 内孔 ２３ 外リング ２４ 内回動用ピン ２５ 内回動用ピン ２７ 外回動用ピン ２８ 外回動用ピン ２９ 本体部 ３０ 連結部材 ３１ 筒体 ３２ 開口部 ３３ 上板材 ３４ 取付け具 ３５ 測定面
Claims (4)
- 【請求項１】 磁性体からなる対象物の特定面における
法線の指向角を検出する方法であって、 前記対象物の特定面に向け、自由方向に回動自在に支持
された磁石の一極を近接して、該磁石を前記特定面の法
線方向に指向させ、更には磁石の傾動角度をセンサによ
って検出することを特徴とする法線指向角検出方法。 - 【請求項２】 前記センサは少なくとも３個以上の磁気
センサからなる請求項１記載の法線指向角検出方法。 - 【請求項３】 磁性体からなる対象物の特定面における
法線の指向角を検出する法線指向角検出装置であって、 非磁性体からなる収納ケースと、該収納ケースに非磁性
体からなる自在継手を介して自由方向に回動自在に取付
けられた磁石と、前記対象物の特定面の法線方向に対す
る磁石の傾動角度を測定するセンサとを有することを特
徴とする法線指向角検出装置。 - 【請求項４】 前記磁石の先部には、前記対象物の特定
面との距離を測定する距離センサが設けられている請求
項３記載の法線指向角検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4354998A JPH06185976A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 法線指向角検出方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4354998A JPH06185976A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 法線指向角検出方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06185976A true JPH06185976A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18441288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4354998A Pending JPH06185976A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 法線指向角検出方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06185976A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013533496A (ja) * | 2010-08-10 | 2013-08-22 | カール ザイス インダストリエル メステクニーク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 第２の部分に対する第１の部分の空間位置を決定するセンサ組立体および方法 |
-
1992
- 1992-12-16 JP JP4354998A patent/JPH06185976A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013533496A (ja) * | 2010-08-10 | 2013-08-22 | カール ザイス インダストリエル メステクニーク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 第２の部分に対する第１の部分の空間位置を決定するセンサ組立体および方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040917 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20041005 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050405 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |