JPH08271211A - 光学式位置検出装置 - Google Patents
光学式位置検出装置Info
- Publication number
- JPH08271211A JPH08271211A JP7476195A JP7476195A JPH08271211A JP H08271211 A JPH08271211 A JP H08271211A JP 7476195 A JP7476195 A JP 7476195A JP 7476195 A JP7476195 A JP 7476195A JP H08271211 A JPH08271211 A JP H08271211A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- ccd
- image
- bright line
- optical position
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- Pending
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、視覚センサに使う二次元ＣＣ
Ｄが強い入力光で飽和することを防止し、表面条件によ
り反射光の強度が著しく変化する被測定物を光学的セン
シングすることである。 【構成】レーザ光を帯状に投射する投光手段と、物体か
らの散乱光を集め像を結ぶ二次元画素検出素子５を備
え、二次元画像検出素子（ＣＣＤ）５はレーザ光の透過
率が異なる縞状の画素をもつ光学式位置検出装置の構成
とする。
Ｄが強い入力光で飽和することを防止し、表面条件によ
り反射光の強度が著しく変化する被測定物を光学的セン
シングすることである。 【構成】レーザ光を帯状に投射する投光手段と、物体か
らの散乱光を集め像を結ぶ二次元画素検出素子５を備
え、二次元画像検出素子（ＣＣＤ）５はレーザ光の透過
率が異なる縞状の画素をもつ光学式位置検出装置の構成
とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアーク溶接用ロボットに
使われる光学式位置検出装置（以下光学式センサとい
う）に関する。
使われる光学式位置検出装置（以下光学式センサとい
う）に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にアーク溶接用ロボットにおいて
は、被溶接物の溶接位置を検出し、この位置に応じて溶
接トーチを移動させて溶接しており、前記位置の検出は
重要なこととなっている。
は、被溶接物の溶接位置を検出し、この位置に応じて溶
接トーチを移動させて溶接しており、前記位置の検出は
重要なこととなっている。
【０００３】図４に従来の光学式センサの構成を示す。
図示のようにレーザダイオード１によって発生したレー
ザ光は集光レンズ２によってスポット光に絞られ、可動
ミラー７を介して被溶接物６に照射される。照射された
スポット光は被溶接物６の表面で反射し、輝点１４をつ
くる。輝点１４は非球面レンズ群１０によって一次元位
置検出素子１１上に像を結び、三角測量の原理を使って
輝点１４までの距離が求まる。またハーフミラー８と一
次元位置検出素子９は光の照射方向を知るために設けら
れたものであり、前記距離と照射方向から輝点１４の位
置を求めることができる。可動ミラー７を動かすと輝点
は移動して端点１２と端点１３間を往復する。これによ
り端点１２と１３の間の被溶接物６の断面形状が求ま
る。
図示のようにレーザダイオード１によって発生したレー
ザ光は集光レンズ２によってスポット光に絞られ、可動
ミラー７を介して被溶接物６に照射される。照射された
スポット光は被溶接物６の表面で反射し、輝点１４をつ
くる。輝点１４は非球面レンズ群１０によって一次元位
置検出素子１１上に像を結び、三角測量の原理を使って
輝点１４までの距離が求まる。またハーフミラー８と一
次元位置検出素子９は光の照射方向を知るために設けら
れたものであり、前記距離と照射方向から輝点１４の位
置を求めることができる。可動ミラー７を動かすと輝点
は移動して端点１２と端点１３間を往復する。これによ
り端点１２と１３の間の被溶接物６の断面形状が求ま
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の光学式センサの
問題点の一つは、被測定物表面状態、レーザ光の照射角
度の変化により反射光の強度が大きく変化し、一次元位
置検出素子１１の入力光の有効動作範囲を超えることが
頻繁に起こることである。図５は被溶接物６の二種類の
材質Ａ，Ｂについて照射角度と反射光強度を示したもの
である。この図５より照射角度の変化、材質の変化で、
反射光の強度が大きく変化していることがわかる。
問題点の一つは、被測定物表面状態、レーザ光の照射角
度の変化により反射光の強度が大きく変化し、一次元位
置検出素子１１の入力光の有効動作範囲を超えることが
頻繁に起こることである。図５は被溶接物６の二種類の
材質Ａ，Ｂについて照射角度と反射光強度を示したもの
である。この図５より照射角度の変化、材質の変化で、
反射光の強度が大きく変化していることがわかる。
【０００５】第２の問題点は機械的な動作をする可動ミ
ラーを使っていることである。すなわち、この構成では
寿命面、耐衝撃性、コスト面など不利な面が多い。本発
明の目的は、従来の光学式センサの問題点である入力光
の有効動作範囲の狭さと機械的動作部が存在による不利
をともに解決し、信頼性が高く、経済的な光学式位置検
出センサを提供することにある。
ラーを使っていることである。すなわち、この構成では
寿命面、耐衝撃性、コスト面など不利な面が多い。本発
明の目的は、従来の光学式センサの問題点である入力光
の有効動作範囲の狭さと機械的動作部が存在による不利
をともに解決し、信頼性が高く、経済的な光学式位置検
出センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、帯状のレーザ光を被溶接物に投射する固定
式のシリンドカルレンズ等の投光手段と、前記帯状レー
ザ光の物体から反射した散乱光を集め像を結ばせるレン
ズと、結ばれた像を光電変換する二次元画像検出素子
（以下二次元ＣＣＤという）とで構成し、また二次元Ｃ
ＣＤの表面に縞状にレーザ光の透過率の異なる部分を設
けた光学式位置検出装置の構成とする。
するために、帯状のレーザ光を被溶接物に投射する固定
式のシリンドカルレンズ等の投光手段と、前記帯状レー
ザ光の物体から反射した散乱光を集め像を結ばせるレン
ズと、結ばれた像を光電変換する二次元画像検出素子
（以下二次元ＣＣＤという）とで構成し、また二次元Ｃ
ＣＤの表面に縞状にレーザ光の透過率の異なる部分を設
けた光学式位置検出装置の構成とする。
【０００７】
【作用】上記構成において、機械的な動作部がなくな
る。さらに縞状にレーザ光の透過率の異なる部分を設け
た二次元ＣＣＤにおいて、二次元ＣＣＤへの入力光量の
少ない場合は透過率の高い部分が、光量の強い場合は透
過率の低い部分が担当し、入力光の有効範囲を拡大す
る。これにより被溶接物のように反射率の変化が大きい
場合にも信頼性の高い光学式位置検出センサを提供する
ことができる。
る。さらに縞状にレーザ光の透過率の異なる部分を設け
た二次元ＣＣＤにおいて、二次元ＣＣＤへの入力光量の
少ない場合は透過率の高い部分が、光量の強い場合は透
過率の低い部分が担当し、入力光の有効範囲を拡大す
る。これにより被溶接物のように反射率の変化が大きい
場合にも信頼性の高い光学式位置検出センサを提供する
ことができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例の光学式位置検出セ
ンサについて図１、図２、図３を参照しながら説明す
る。
ンサについて図１、図２、図３を参照しながら説明す
る。
【０００９】図１は本発明の光学式位置検出センサの構
成を示した図である。図示のようにレーザダイオード１
によって発生したレーザ光は集光レンズ２によって絞ら
れた後、シリンドリカルレンズ３で帯状の光となり被溶
接物６に照射される。照射された帯状の光は被溶接物６
の表面で反射して輝線１５をつくる。輝線１５は球面レ
ンズ４によって二次元ＣＣＤ５上に輝線１５の像１６を
結ぶ。輝線１５上の点の位置Ｘ、Ｚの値はＣＣＤ５上の
輝線の像１６の位置ｘ、ｚから三角測量の原理を使って
知ることができる。
成を示した図である。図示のようにレーザダイオード１
によって発生したレーザ光は集光レンズ２によって絞ら
れた後、シリンドリカルレンズ３で帯状の光となり被溶
接物６に照射される。照射された帯状の光は被溶接物６
の表面で反射して輝線１５をつくる。輝線１５は球面レ
ンズ４によって二次元ＣＣＤ５上に輝線１５の像１６を
結ぶ。輝線１５上の点の位置Ｘ、Ｚの値はＣＣＤ５上の
輝線の像１６の位置ｘ、ｚから三角測量の原理を使って
知ることができる。
【００１０】図２は図１の一部、二次元ＣＣＤ５を拡大
して示す拡大部分図である。この二次元ＣＣＤ５には一
組の画素群５０が縦横に並んでいる。図３は図２二次元
ＣＣＤ５の一部を拡大して示す拡大部分図である。図示
のように一組の画素群は５１、５２、５３の三つの画素
から構成され、各々レーザ光の透過率低、中、高のフィ
ルタ特性をもつ。入射した光は透過率の違いの影響を受
けた後、各々の画素にて光電気変換され、丸で囲まれた
数字〜の順にＣＣＤ出力信号としてとりだされ
る。
して示す拡大部分図である。この二次元ＣＣＤ５には一
組の画素群５０が縦横に並んでいる。図３は図２二次元
ＣＣＤ５の一部を拡大して示す拡大部分図である。図示
のように一組の画素群は５１、５２、５３の三つの画素
から構成され、各々レーザ光の透過率低、中、高のフィ
ルタ特性をもつ。入射した光は透過率の違いの影響を受
けた後、各々の画素にて光電気変換され、丸で囲まれた
数字〜の順にＣＣＤ出力信号としてとりだされ
る。
【００１１】図６は画素群への入力光が減少した場合に
取り出されるＣＣＤ出力を示したものである。ＣＣＤ出
力は二次元ＣＣＤ５から順に出力されるため、画素の位
置は時間軸から知ることとなる。
取り出されるＣＣＤ出力を示したものである。ＣＣＤ出
力は二次元ＣＣＤ５から順に出力されるため、画素の位
置は時間軸から知ることとなる。
【００１２】図７は図６のＣＣＤ出力を一組の画素群毎
に加算したものである。各々の画素では入力光の強度が
有効範囲を超える場合が生じているが、一組の画素群と
して処理することで有効な出力を得ることができる。
に加算したものである。各々の画素では入力光の強度が
有効範囲を超える場合が生じているが、一組の画素群と
して処理することで有効な出力を得ることができる。
【００１３】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によれば、二次元ＣＣＤへの入力光量の少ない場合は透
過率の高い部分が、光量の強い場合は透過率の低い部分
が担当し、入力光の有効範囲を拡大する。これにより測
定対象が金属面など反射率の変化が大きい場合にも信頼
性の高い光学式位置検出センサを提供することができ
る。また機械的な動作部がなく、耐久性が向上する。
によれば、二次元ＣＣＤへの入力光量の少ない場合は透
過率の高い部分が、光量の強い場合は透過率の低い部分
が担当し、入力光の有効範囲を拡大する。これにより測
定対象が金属面など反射率の変化が大きい場合にも信頼
性の高い光学式位置検出センサを提供することができ
る。また機械的な動作部がなく、耐久性が向上する。
【図１】本発明の一実施例の光学式位置検出センサの構
成図
成図
【図２】図１の一部、二次元ＣＣＤの拡大部分図
【図３】図２の二次元ＣＣＤの一部の拡大部分図
【図４】従来の光学式位置検出センサの構成図
【図５】金属板にレーザ光を照射した場合の反射光の強
度と照射角度の関係を示す図
度と照射角度の関係を示す図
【図６】ＣＣＤ出力と時間との関係図
【図７】図６の出力を加算したものと時間との関係図
１ レーザダイオード ２ 集光レンズ ３ シリンドリカルレンズ ４ 球面レンズ ５ 二次元ＣＣＤ ５０ 一組の画素群 ５１ 透過率低の画素 ５２ 透過率中の画素 ５３ 透過率の高の画素 ６ 被溶接物 １５ レーザ光輝線 １６ 輝線の像
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザ光を帯状に投射する投光手段と、
前記帯状レーザ光の物体から散乱光を集め像を結ばせる
集光レンズと、結ばれた像を光電気変換する２次元画像
検出素子とで構成され、前記２次元画像検出素子はレー
ザ光の透過率が異なる縞状の画素を具備することを特徴
とする光学式位置検出装置。 - 【請求項２】 ２次元画像検出素子がフィルタ部と均一
な画素を持つように形成された請求項１記載の光学式位
置検出装置。 - 【請求項３】 ２次元画像検出素子は透過率として高、
中、低の３種類を持つ請求項１または２記載の光学式位
置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7476195A JPH08271211A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 光学式位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7476195A JPH08271211A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 光学式位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08271211A true JPH08271211A (ja) | 1996-10-18 |
Family
ID=13556593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7476195A Pending JPH08271211A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 光学式位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08271211A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100421729B1 (ko) * | 2000-08-25 | 2004-03-10 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 다수의 위치결정기준을 가지는 레이저 삼각법 센서 |
| JP2007127431A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Fuji Xerox Co Ltd | 端部位置検出方法及び端部位置検出装置 |
| RU192408U1 (ru) * | 2016-12-22 | 2019-09-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Устройство для лазерного сканирования объектов |
-
1995
- 1995-03-31 JP JP7476195A patent/JPH08271211A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100421729B1 (ko) * | 2000-08-25 | 2004-03-10 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 다수의 위치결정기준을 가지는 레이저 삼각법 센서 |
| JP2007127431A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Fuji Xerox Co Ltd | 端部位置検出方法及び端部位置検出装置 |
| RU192408U1 (ru) * | 2016-12-22 | 2019-09-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Устройство для лазерного сканирования объектов |
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