JPH0658207B2 - 周縁の位置検出方法 - Google Patents

周縁の位置検出方法

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JPH0658207B2
JPH0658207B2 JP1304738A JP30473889A JPH0658207B2 JP H0658207 B2 JPH0658207 B2 JP H0658207B2 JP 1304738 A JP1304738 A JP 1304738A JP 30473889 A JP30473889 A JP 30473889A JP H0658207 B2 JPH0658207 B2 JP H0658207B2
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忠彰 山浦
高吉 鵜澤
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、構造物の穴等の周縁の位置を正確に検出する
装置、より詳しくは比較的狭隘な場所であって、かつ、
めくら穴等であってもその周縁の位置を検出するのに好
適な周縁の位置検出方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、ロボット等で構造物のボルトを自動的に締付けた
り、複数の部材を組立てる場合には、ボルトを締付ける
位置、あるいは部材が合致する位置を検知する必要があ
り、その方法として工業用テレビカメラ又は電荷結合映
像素子(CCD)カメラと画像処理装置を用いる方法と、光
学素子を用いる方法とが知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
工業用テレビカメラと画像処理装置を用いて穴の位置を
検出する場合には、比較的正確な検出を行うことが可能
であるが、多額の設備費を必要とする上に操作が煩雑で
あって、実用上問題がある。従って、より安価で操作が
簡単な光学素子を用いる方法が採用されている。
ところで、この光学素子による方法にも問題がある。そ
の一例を第11図を参照して説明すれば、穴の明いた基板
aをパレットbの上に載せ、この基板aの下方に光源c
を設け、この光源cから基板aの穴dを通過した光をホ
イダイオードからなる4分割受光素子eの受光面に照射
してその受光量に比例した出力電圧を演算装置fに導い
て穴dの位置を計算するものである。
しかしながら、この穴位置検出方法によると光源cと受
光素子eの間に、被検出物である基板aを置く必要があ
る。従って、光源cまたは受光素子eを基板aの反対側
に置くことができない場合や穴がめくら穴等である場合
には採用することができないと言う問題がある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は前記した問題点を解決するためになされたもの
であって、被検査体上を所定の間隔を開けて移動可能に
した位置検出装置によって、前記被検査体表面と光の反
射特性が異なる穴等の検出対象の中心、又は複数の検出
対象の中心を結ぶ線等の位置を検出する方法であって、
位置検出装置に複数組の受光素子と発光体とを取り付
け、各組の受光素子は、それぞれ検出対象の周縁の異な
る場所の反射光を受光するように、互いに離間して配置
した1対の受光素子からなり、前記発光体を、前記対の
受光素子に対しほぼ均等に前記被検査体を照らすように
配置し、各組ごとに受光量が同等となるように位置検出
装置を移動させて、各組ごとに2個の受光素子の中心位
置を検出対象の前記中心又は線に一致させるようにした
ことを特徴とする周縁の位置検出方法である。
即ち、穴や凹部等に位置合わせをしたい場合に、その穴
等の周縁を含んで反射する反射光を2個を1組とする受
光素子の複数組で受けて、この複数組の受光素子の出力
のバランスによって穴等の位置を検出するものである。
〔作用〕
本発明は、穴等の検出対象の周縁の反射光を2個を1組
とする複数組、好ましくは4個の受光素子で前記反射光
を一体的に受光し、その出力がほぼ等しくなる位置に複
数組の受光素子を一体的に移動して前記周縁の位置、即
ち穴の位置を検出することができる。
本発明によれば、構造物に明けられたボルト穴にボルト
を挿通する場合や、めくら穴にボルト等を挿入する場合
に反射光を利用してその穴の位置を正確に測定すること
ができる。
〔実施例〕
以下、第1図ないし第10図を参照して本発明による周縁
の位置検出方法検出方法の実施例を説明する。
まず、本発明において周縁とは、1個の穴ないしは凹部
の周縁位置、段差部、あるいは複数個の穴ないしは凹部
の周縁の位置等、他の箇所と光学的に区別できる部分を
意味する。
そして本発明においては、1個の穴ないしは凹部の場合
には、その穴の周縁と、複数の発光素子のと中心との間
のズレを検出することが可能である。更に、複数個の穴
等の場合には、この穴等の中心線の左右に各組の発光素
子を配置し、これらの発光素子の出力のバランスによっ
てその穴等の周縁の位置を検出するものである。
第1図は穴等の周縁位置検出装置の概略を示す側面図、
第2図は同平面図、第3図は同斜視図である。
これらの図において直交する仮想軸1、2上に対称的に
4個の円弧状切欠部3を有する上部フランジ4と下部フ
ランジ5とを保持筒6で上下に間隔を明けて連結し、こ
の保持筒6の先端内部には図示しない電源装置に接続さ
れ、等し間隔に配置された4個の発光体7(例えば発光
ダイオード)の中心Oが前記仮想軸1,2の交点Oと
同一になるように設けられている。
下部フランジ5と上部フランジ4に設けた円弧状切欠部
3には、それぞれ円筒状の絶縁物からなる棒状の支持体
8が嵌合して設けられ、更にこれらの支持体8の中間部
の外周を固定バンド9(プラスチック製)で包囲して全
体として枠状に組上げている。
前記4本の円筒状に支持体8の先端部には受光素子(レ
ンズを含む)10a〜10dがそれぞれ設けられている。そし
てこれらの受光素子10a〜19dは演算装置11に接続されて
いる。なお、上部フランジ4にはロボットハンドル等の
取付け穴17が設けられている。
この演算装置11は、第8図に示す如く、増幅器12a〜12d
と差動増幅器13a,13bを含む回路で構成されている。そ
して発光体7より投射される光線Lが被検査体15の表面
で反射し、これを受光素子10aで受けて発生した出力電
圧は増幅器12aに導かれ、出力信号Vとなり、受光素
子11cからの出力信号Vと加算されて差動増幅器13aに
入力される。
一方、受光素子12bの出力信号Vと受光素子12dの出力
信号Vとが加算されて前記差動増幅器13aに入力され
る。これらの出力信号VとVにより第7図に示され
るように、被検査体15に設けた穴等の周縁16の中心O
と各受光素子10a〜10dの中心Oとの間にX方向への変位
量ΔXが検出されるようになっている。
一方、受光素子12aの出力信号Vと、受光素子12bの出
力信号Vが加算され、かつ受光素子12cの出力信号V
と受光素子12dの出力信号Vとが加算されて差動増
幅器13bに入力され、穴等の周縁16の中心Oと、各受
光素子10a〜10dの中心OとのY方向への変位量ΔYが検
出されるようになっている。
複数個の受光素子10a,10b,10c及び10dの受光範囲が第7
図のように、Δx及びΔY方向にズレている場合には、
当然のことながら各受光素子の受光量が変化することに
なる。そこでこれらの受光量が均一になるように被検査
体15に形成されている穴等の周縁部16の中心Oに対し
て4個の受光素子の中心Oが一致するようにロボットの
腕等を操作する。
第4図、第5図及び第6図は本発明の第2の実施例を示
すものであって、前記第1の実施例と本質的に同一なも
のであるが、相違点は次の通りである。
この実施例においては、下部フランジ5には複数の支持
板17が取付けられ、これによってリング状の発光体7a
が、その中心Oが仮想軸1,2の交点Oと同一になる
ように支持されている。また、先端部に受光素子10a〜1
0dを設けた支持体8は上下に設けたフランジ4,5によ
って支持され、これらのフランジ4,5の中央部には保
持筒6が設けられている。
そしてこの保持筒6の内部にねじ締め機の駆動軸18が設
けられており、この駆動軸18の先端に設けた把持具18a
によってボルト20を把持して被検査体15に設けた穴21の
中に複数の受光素子の中心Oと、穴21の中心Oの位置
合わせを行ないながら挿入される。そして被検査体15の
裏面に突出したボルト20に対してナットを螺合して構造
物を組立てることが可能である。
第9図と第10図は第3の実施例を示すものであって、前
記第1と第2の実施例が1つの穴への位置決めであった
のに対して、この実施例の場合は2つの穴に対する位置
決めの例を示している。
即ち、被検査体15a上に2つの穴21a,21bが中心距離Lだ
け離れている時の穴21a,21bの周縁の位置検出方法を示
している。
支持軸25の先端に溝形保持器26と保持器底板26aを取付
け、この底板26aに保護管27を左右対称に植立し、更に
この保護管27に対して対称的に別の保護管28,28を植立
する。そしてこの保護管27に発光素子29を左右対称に2
個設ける。そしてこの発光素子29の間を結ぶ中心軸に対
して対称的に、ある距離をおいてそれぞれ受光素子30a,
30b,30c,30dを左右対称に設けたものである。なお、発
光素子29は2個の円21a,21bの穴の一部を照射し、この
反射光を前記穴21a,21bに沿って対称的に設けられた受
光素子30aと30c、及び30bと30dをそれぞれ1組とする受
光素子で受けるように構成している。
前記構造の位置検出装置において、2組の受光素子30a,
30bあるいは30c,30dの中心間の距離をl、2つの穴21a,
21bの直径をDとするとき、図示の場合には、 …〔L−D<l<L〕の関係となる。
また、図示していないが、 …〔L<l<L+D〕の関係ともなる。
前記関係を利用して2つの穴21a,21bの位置を受光素子3
0a〜30dで検出しながら、位置検出装置を支持している
支持軸25が数値制御等の制御手段によって前記穴21a,21
bに受光素子30a,30b,30c,30dが近づいてくる。
しかし、これらの受光素子30a,30b,30c,30dの出力が等
しくないときは、穴21a,21b上の正しい位置に位置検出
装置が到達していないので第8図の差動増幅器13a,13b
の出力によって誤差のフイードバック制御を行ない、誤
差がゼロとなるように支持軸25を移動させる。なお、こ
の2つの離れた位置に明けられた穴の周縁を照射した際
に得られる反射光の分布は第7図に示したものに類似し
たものとなる。
また、被検査体15aの2個の穴を結ぶ中心線と位置検出
装置の中心線がある角度をなして傾斜している場合に
は、各受光素子の出力の関係は、 30a<30c,30b>30d、または、 30a>30c,30b<30dとなる。
従って、前記関係より各受光素子の被検査体15aに対す
る傾斜を修正することができる。
〔発明の効果〕
本発明は、穴等のように光の反射特性が被検査体表面と
異なる検出対象の周縁付近からの反射光を2個の受光素
子で受光し、前記2個の受光素子の受光量が、それぞれ
の組について一致するように位置検出装置を移動させ、
前記2個の受光素子の中心位置によって穴等の検出対象
の中心又は複数の検出対象の中心を結ぶ線等を検出する
ようにしたので、次の効果を奏することができる。
穴等の検出対象を検出する検出手段として、発光体と受
光素子という簡単な部材を使用し、各組ごとに受光素子
の出力を比較するだけでよく、検出操作も、前記比較結
果が等しくなるように位置検出装置を移動させるだけで
よいので、位置検出装置も簡単な構成とすることがで
き、したがって、検出操作が簡単であるばかりでなく、
保守など装置の取扱も容易である。
穴等の周縁部を含む部分の反射光を受光してその穴等の
位置を検出するものであるので、透光しない条件の被検
査物、即ち、めくら穴であってもその位置を正確に検出
することができるのである。
受光素子は2個を1組として配置したものであって、1
つの穴の場合にはその周縁に2組、即ち4個が配置され
ることになる。そして反射光を得る穴ないしは凹部を含
んだ範囲に投光された反射光を受光してその反射光の大
小、即ち、受光素子を出力を検出してその出力がバラン
スするように制御することによって穴等に対して受光素
子の位置を調節することができる。
従って、本発明は、その穴等と受光素子との関係位置を
反射光を利用して制御できるので、ボルト締め装置や穴
等に棒状物等を嵌合させる装置等に利用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第10図は本発明の実施例を示すものであって、
第1図は第1の実施例に係る位置検出装置の正面図、第
2図は底面図、第3図は同装置の斜視図である。 第4図は第2の実施例に係る位置検出装置の正面図、第
5図は同底面図、第6図は同装置の斜視図である。 第7図は4つの受光素子の反射光量分布図、第8図は位
置検出装置の回路図である。 第9図は離れて位置する2つの穴の位置を検出する第3
の実施例に係る装置の正面図、第10図は同底面図であ
る。 そして第11図は従来の穴の位置検出装置の説明図であ
る。 1,2…仮想軸、3…円弧状切欠部 4…上部フランジ、5…下部フランジ 6…保持筒、7…発光体 8…支持体、9…固定バンド 10a,10b,10c,10d…受光素子とレンズ 11…演算装置 12a,12b,12c,12d…増幅器 13a,13b…差動増幅器、15,15a…被検査体 16…周縁、17…支持板 18…ねじ締め機駆動軸、18a…つかみ部 20…ボルト、21…穴 29…発光素子 30a,30b,30c,30d…受光素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検査体上を所定の間隔を開けて移動可能
    にした位置検出装置によって、前記被検査体表面と光の
    反射特性が異なる穴等の検出対象の中心、又は複数の検
    出対象の中心を結ぶ線等の位置を検出する方法であっ
    て、位置検出装置に複数組の受光素子と発光体とを取り
    付け、各組の受光素子は、それぞれ検出対象の周縁の異
    なる場所の反射光を受光するように、互いに離間して配
    置した1対の受光素子からなり、前記発光体を、前記対
    の受光素子に対しほぼ均等に前記被検査体を照らすよう
    に配置し、各組ごとに受光量が同等となるように位置検
    出装置を移動させて、各組ごとに2個の受光素子の中心
    位置を検出対象の前記中心又は線に一致させるようにし
    た周縁の位置検出方法。
JP1304738A 1989-11-27 1989-11-27 周縁の位置検出方法 Expired - Lifetime JPH0658207B2 (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62127603A (ja) * 1985-11-29 1987-06-09 Hitachi Ltd 相対位置計測修正方法と装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62127603A (ja) * 1985-11-29 1987-06-09 Hitachi Ltd 相対位置計測修正方法と装置

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