JPH076768B2 - オプトエレクトロニクス測定装置 - Google Patents

オプトエレクトロニクス測定装置

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JPH076768B2
JPH076768B2 JP1508953A JP50895389A JPH076768B2 JP H076768 B2 JPH076768 B2 JP H076768B2 JP 1508953 A JP1508953 A JP 1508953A JP 50895389 A JP50895389 A JP 50895389A JP H076768 B2 JPH076768 B2 JP H076768B2
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • G05G2009/0474—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks characterised by means converting mechanical movement into electric signals
    • G05G2009/04759—Light-sensitive detector, e.g. photoelectric

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、第１の物体に配置され光ビームを送出する送
光装置と、第２の物体に配置され２次元での位置に応動
して測定を行う受光装置とを備え、該受光装置へ前記光
ビームが入射し、前記受光装置により入射点およびビー
ム軸の位置から、３つの空間座標における３次元の相対
的位置変化および／または３つの軸を中心とした相対的
旋回運動を表す信号対が生成され、該信号対から両方の
物体の相対的な位置が導出されるように構成されてい
る、２つの物体間の相対的な位置を検出するオプトエレ
クトロニクス測定装置に関する。
ドイツ連邦共和国特許第3314089号にこの種のオプトエ
レクトロニクス測定装置が記載されている。その際この
測定装置は、第１の物体に配置されそれぞれ２次元の測
定を行い、かつその法線により３次元の座標系を形成す
る位置を検出する３つの受光装置と、第２の物体に配置
され３つの光ビームを受光装置に投射する３つの送光装
置により構成されている。この測定装置は、２次元の測
定を行う少なくとも３つの受光装置が必要である点で、
経済的見地から問題があるといえる。
したがって本発明の課題は、できるかぎり僅かな個数の
受光装置で２つの物体間の６つの自由度における相対的
な位置変化を検出できるようにしたオプトエレクトロニ
クス測定装置を提供することにある。
本発明によればこの課題は、第１の多角形の頂点を成す
少なくとも３つの送光装置の光束軸により、それぞれ相
異なる互いに独立の複数個の方向ベクトルが形成され、
制御ユニットは送信用電子装置を介して各送光装置を循
環する順序でオン／オフ変調し、各送光装置は時間的な
長さが互いに重なり合うことのない光パルスを送出する
ことにより解決される。これにより入射点の座標および
相応の比較測定から、２つの物体間の相対的な位置変化
が個々に順次検出される。
請求項２〜７には本発明の有利な実施形態が示されてい
る。
図面には本発明の実施例が示されている。第１図は送光
装置と受光装置の原理図、第２図はジョイスティックの
垂直断面図、さらに第３図は操作装置の部分的断面図を
示す。
第１図にはオプトエレクトロニクス測定装置１が概略的
に示されている。測定装置１は、第１の物体に配置され
光ビーム21、22、23を投射する例えば３つの送光装置1
1、12、13と、第２の物体に配置され位置を検出し２次
元の測定を行なう受光装置３とから成る。光ビーム21、
22、23は、例えば光学系24、25、26により受光装置３上
に集光される。第１の物体に配置された送光装置11、1
2、13は、第１の三角形の各頂点を形成する。
光ビーム21、22、23の軸はそれぞれ対をなして複数個の
異なる方向ベクトルを形成し、例えば３つ角度α１、α
２、α３のように異なる角度でそれぞれ受光装置３と交
差している。図面の関係上、角度α２を第１図に書き入
れることはできない。光ビーム21、22、23の入射点31、
32、33は受光装置３上に第２の三角形を形成する。３つ
の光ビームよりも多くの光ビームを用いると、２つの三
角形ではなくその都度多角形が形成される。
上述の原理の測定装置を用いて以下のように測定が行な
われる。送光装置11、12、13は、オン−オフ変調されそ
れぞれの時間長が重なり合うことのない光ビームパルス
を循環する順序で送出する。これにより３つの入射点3
1、32、33のそれぞれのｘ座標、ｙ座標が個別に順次検
出される。ゼロあるいは基準測定値と実測値との比か
ら、２つの物体の相対的な位置の変化が明確に生じる。
３つの送光装置よりも多くの送光装置を使用すれば、そ
れらの送光装置のうちその都度３つ送光装置を用いて前
述の測定を実施し、その結果を互いに比較して照合する
ことができる。その際、１つの値がその他の測定結果よ
りも著しく隔たっている場合−これは例えば光点により
形成される三角形の頂点31、32、33のうち２つの光点が
互いに著しく密接して位置するか、あるいは３つの光点
31、32、33のすべてが１つの直線上に位置する場合に起
こり得るが一には、その値は消去される。これにより測
定値の信頼度ならびに精確度が著しく高まる。
光ビーム21、22、23を発生させるために、例えばレーザ
ー、レーザーダイオード、発光ダイオードあるいは他の
光源が用いられ、それらの光ビームはライトガイド、光
学系等を通して導かれる。
第１の実施例として、第２図には多次元のジョイスティ
ックの制御グリップ４が示されている。この制御グリッ
プ４は基体５およびグリップ部６から成る。基本５は支
柱51を介して台座52に支承されている。基体５の上面に
３つの送光装置11、12、13が設けられており、それらの
光ビーム21、22、23は受光装置３上に投射される。空胴
の支柱51の中を通って、送信用電子装置91から送光装置
11、12、13への線路92および受光装置３から受信用電子
装置94への線路93が導かれている。送光装置11、12、13
および受光装置３は弾性部材、例えばベロー61で包まれ
ている。同時にこのベロー61によって相対的な零位置が
決定される。さらにベロー61は、防塵埃カバーおよび防
水カバーとしても形成されている。
受光装置３を、象限ダイオード、マトリクスダイオー
ド、ラテラル効果ダイオード、あるいはCCD受光装置と
することができる。
前述の制御グリップ４により６つの自由度で制御を行な
うことができる。これは基体５に対してグリップ部６を
３次元で動かすことができ、そのためグリップ部６が並
進運動に対する３つの自由度、および回転運動に対する
３つの自由度を有するからである。これら６つの次元
は、６つあるいはそれ以下の自由度を有する操作装置を
制御するために用いられる。しかし１つの平面内におけ
る自由度だけを用いれば、つまり並進運動のために２つ
の自由度を用い、回転運動のために１つの自由度を用い
れば、それによりスクリーン上でカーソルを移動させた
り、あるいはカーソルに類似した矢印を移動させたり、
および／または方向転換させたりすることができる。し
かもこの制御グリップの用途は、カーソルを単にスクリ
ーン上で移動させるだけである“マウス”の用途よりも
広いものである。
第３図には、第２の実施例として操作装置７が概略的に
示されている。この場合、固定されたグリップ部６が設
けられており、このグリップ部は取り付け支持体62によ
り固定的に支承されている。グリップ部６はほぼ半球形
でシャーレ状の物体から成り、その中に受光装置３が支
承されている。円形の基体５は送光装置11、12、13を支
持しており、それらは光ビーム21、22、23を受光装置３
に投射する。基体５はベロー61によりグリップ部６に弾
性的に支承されている。基体５にはフランジ53が取り付
けられている。操作装置７のブラケットには、複数個の
係合部材72を有する結合体71が設けられており、それら
の係合部材は結合の際にフランジ53を挟み込み、それに
より装置を測定位置に動かす。
送光装置11、12、13の制御は、送受信電子装置９により
行なわれる。この送受信電子装置には送信用電子装置91
が設けられており、これは線路92を介して送光装置11、
12、13と接続されていて、それらをオン−オフ調整す
る。受光装置３の受信信号は、受信用線路93を介して受
信用電子装置94へ導かれており、この受信電子装置94は
計算機インターフェースへの線路95を介して評価用計算
機96と接続されている。
第３図の場合には、計算機と制御ユニットとの間の線路
97を介して、算出された値が制御ユニット98へ導かれ、
この制御ユニットは線路99を介して操作装置７を制御す
る。
参照番号リスト １……測定装置 11、12、13……送光装置 21、22、23……光束 24、25、26……光学系 ３……受光装置 31、32、33……入射点 ４……制御グリップ ５……基体 51……支柱 52……台座 53……フランジ ６……グリップ部 61……ベロー 62……取り付け支持体 ７……操作装置 71……結合体 72……係合部材 ９……送受信電子装置 91……送信用電子装置 92……送信用線路 93……受信用線路 94……受信用電子装置 95……線路／計算機インターフェース 96……評価計算機 97……線路／計算機インターフェース 98……制御ユニット 99……制御線路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１の物体（５）に配置され光ビーム（2
    1,22,23）を送出する送光装置（11,12,13）と、第２の
    物体（６）に配置され２次元での位置に応動して測定を
    行う受光装置（３）とを備え、該受光装置（３）へ前記
    光ビーム（21,22,23）が入射し、前記受光装置（３）に
    より入射点およびビーム軸の位置から、３つの空間座標
    における３次元の相対的位置変化および／または３つの
    軸を中心とした相対的旋回運動を表す信号対が生成さ
    れ、該信号対から両方の物体（5,6）の相対的な位置が
    導出されるように構成されている、 ２つの物体（5,6）間の相対的な位置を検出するオプト
    エレクトロニクス測定装置（１）において、 第１の多角形の頂点を成す少なくとも３つの送光装置の
    光束軸により、それぞれ相異なる互いに独立の複数個の
    方向ベクトルが形成され、 制御ユニット（98）は送信用電子装置（91）を介して各
    送光装置（11,12,13）を循環する順序でオン／オフ変調
    し、各送光装置（11,12,13）は時間的な長さが互いに重
    なり合うことのない光パルスを送出することを特徴とす
    る、 ２つの物体間の相対的な位置を検出するオプトエレクト
    ロニクス測定装置。
  2. 【請求項２】送光装置（11,12,13）と受光装置（３）と
    が第１の物体（５）を取囲む第２の物体（６）内に配置
    されている、請求項１記載の測定装置。
  3. 【請求項３】第１の物体（５）と第２の物体（６）は弾
    性部材（61）により互いに結合されている、請求項２記
    載の測定装置。
  4. 【請求項４】前記弾性部材は、送光装置（11,12,13）と
    受光装置（３）とを防塵かつ水密に取り囲むベロー（6
    1）である、請求項３記載の測定装置。
  5. 【請求項５】前記受光装置（３）は、象限ダイオード、
    マトリクスダイオードまたはラテレル効果ダイオードあ
    るいはCCD受光装置である、請求項１〜４のいずれか１
    項記載の測定装置。
  6. 【請求項６】前記の両方の物体（5,6）のうち一方の物
    体（６）にハンドグリップが配置されており、または該
    一方の物体（６）がハンドグリップとして構成されてお
    り、該両方の物体（5,6）のうち他方の物体（５）は位
    置固定されている、請求項１〜５のいずれか１項記載の
    測定装置。
  7. 【請求項７】前記の信号対は、操作装置（７）を遠隔制
    御するために用いられ、またはスクリーン上で３次元グ
    ラフィックを制御するために用いられる、請求項１〜６
    記載の測定装置。
JP1508953A 1988-08-16 1989-08-11 オプトエレクトロニクス測定装置 Expired - Lifetime JPH076768B2 (ja)

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DE3827719A DE3827719A1 (de) 1988-08-16 1988-08-16 Optoelektronische messanordnung
DE3827719.0 1988-08-16
PCT/EP1989/000947 WO1990002313A1 (de) 1988-08-16 1989-08-11 Optoelektronische messanordnung

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JPH03502605A JPH03502605A (ja) 1991-06-13
JPH076768B2 true JPH076768B2 (ja) 1995-01-30

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EP (1) EP0429514B1 (ja)
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