JPH08278117A - Attitude control device for work apparatus relative to work object plane, crucible instrumentation device with the control device and painting device - Google Patents
Attitude control device for work apparatus relative to work object plane, crucible instrumentation device with the control device and painting deviceInfo
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- JPH08278117A JPH08278117A JP23889095A JP23889095A JPH08278117A JP H08278117 A JPH08278117 A JP H08278117A JP 23889095 A JP23889095 A JP 23889095A JP 23889095 A JP23889095 A JP 23889095A JP H08278117 A JPH08278117 A JP H08278117A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、作業対象面に対す
る作業器具の姿勢制御装置に関し、特に、多結晶シリコ
ンを溶解して単結晶シリコンを製造する際等に用いられ
るルツボの内面からその内部に配される気泡までの石英
の透明層の厚さ寸法を計測するルツボの計測装置、塗装
ノズルによって被塗装面に塗料を塗布する塗装装置等に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a posture control device for a work tool with respect to a work surface, and more particularly to a crucible which is used for melting single crystal silicon to produce single crystal silicon. The present invention relates to a crucible measuring device for measuring the thickness dimension of a transparent quartz layer up to bubbles arranged therein, a coating device for coating a surface to be coated with a coating nozzle, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】単結晶シリコン製造用の石英ルツボとし
ては、一般に、内表面側を気泡含有率の少ない透明ガラ
ス層（以下、透明層という。）とし、外側を気泡含有率
の高い不透明ガラス層（以下、不透明層という。）とす
る２層構造のものが使用されている。2. Description of the Related Art Generally, a quartz crucible for producing single crystal silicon has a transparent glass layer having a low bubble content rate (hereinafter referred to as a transparent layer) on the inner surface side and an opaque glass layer having a high bubble content rate on the outer side. (Hereinafter, referred to as an opaque layer.) A two-layer structure is used.
【０００３】かかる２層構造のルツボにおいては、その
肉厚寸法および透明層、不透明層の厚さ寸法のバランス
によってルツボ壁の熱伝達率が変化することになり、ル
ツボの性能に影響がある。したがって、これらの寸法値
を測定し、適正な値にコントロールすることが極めて重
要である。In such a two-layered crucible, the heat transfer coefficient of the crucible wall varies depending on the balance between the thickness of the crucible and the thicknesses of the transparent layer and the opaque layer, which affects the performance of the crucible. Therefore, it is extremely important to measure these dimensional values and control them to appropriate values.
【０００４】従来、ルツボの透明層の厚さ寸法を計測す
る方法としては、ルツボの一部を切り欠いてその断面を
肉眼で観察することにより透明層の厚さを検査する方法
や、超音波探触子をルツボの内面に接触状態に走査させ
て透明層の厚さを計測する方法が採用されている。Conventionally, as a method of measuring the thickness of the transparent layer of the crucible, a method of inspecting the thickness of the transparent layer by notching a part of the crucible and observing the cross section with the naked eye, and ultrasonic wave A method of measuring the thickness of the transparent layer by scanning the probe with the inner surface of the crucible in a contact state is adopted.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法による場合には、ルツボ全体に亙って検査を実施す
ることができないために、透明層全体の厚さ寸法を定量
的に把握することが困難である上に、破壊検査であるた
めに、ルツボの健全性が損われるという不都合がある。
この点、後者の方法は、ルツボ全体を検査することがで
き、しかも、非破壊検査であるために、上記のような不
都合は生じない。しかし、次のような別個の問題点を有
している。However, in the case of the former method, since it is not possible to carry out the inspection over the entire crucible, it is possible to quantitatively grasp the thickness dimension of the entire transparent layer. In addition to being difficult, the destructive inspection has a disadvantage that the integrity of the crucible is impaired.
In this respect, the latter method can inspect the entire crucible, and since it is a non-destructive inspection, the above-mentioned inconvenience does not occur. However, it has the following separate problems.
【０００６】すなわち、超音波探触子による計測は、探
触子をルツボ内表面に接触させて行う接触式計測方法で
あるために、ルツボ内表面を汚染したり傷つけたりする
可能性がある。また、検査の自動化を図ることが困難で
あるという問題点もある。つまり、ルツボの内面形状
は、ルツボごとに微妙に相違するものであるとともに、
その内面形状を予め厳密に把握することができないの
で、計測に際して超音波探触子がルツボ内表面から離れ
あるいはルツボ内表面に過大な力で押圧されて、計測誤
差が増大したり、ルツボ自体や超音波探触子の健全性が
損われたりすることになる。また、超音波探触子による
計測においては、エコーの発生によって計測が不正確な
ものとなるおそれもある。That is, since the measurement by the ultrasonic probe is a contact type measuring method which is performed by bringing the probe into contact with the inner surface of the crucible, there is a possibility that the inner surface of the crucible is contaminated or damaged. There is also a problem that it is difficult to automate the inspection. That is, the inner surface shape of the crucible is slightly different for each crucible, and
Since the inner surface shape cannot be precisely grasped in advance, the ultrasonic probe is separated from the inner surface of the crucible during measurement or is pressed against the inner surface of the crucible with an excessive force, and the measurement error increases, or the crucible itself or The soundness of the ultrasonic probe may be impaired. In addition, in the measurement by the ultrasonic probe, the measurement may be inaccurate due to the generation of echo.
【０００７】そこで、上記不都合を回避するためには、
非破壊で、かつ、ルツボ内表面に接触することなく透明
層の厚さ寸法を精度良く計測する必要がある。このため
には、適当な計測ヘッドを用いるとともに、当該計測ヘ
ッドのルツボの内表面に対する距離および姿勢を正確に
設定する必要がある。Therefore, in order to avoid the above inconvenience,
It is necessary to measure the thickness dimension of the transparent layer with high accuracy, nondestructively and without contacting the inner surface of the crucible. For this purpose, it is necessary to use an appropriate measuring head and to accurately set the distance and posture of the measuring head with respect to the inner surface of the crucible.
【０００８】また、自動車ボディー、ドアその他の鋼板
等に対して塗装ノズルにより塗料を塗布する場合には、
多軸ロボット等によって塗装ノズルを移動しつつ、被塗
装面に向けて塗料を噴射する方法が従来より採用されて
いる。この場合、被塗装面に対する塗装ノズルの距離お
よび姿勢は、一般に、作業者による塗装ノズルの位置教
示（ティーチング）作業によって設定される。そして、
一旦、ティーチング作業が実施された後には、作業者
は、被塗装面の塗装状況を見ながら、試行錯誤的に、塗
装ノズルの距離および姿勢を調整する。In addition, when the paint is applied to the automobile body, the door, and other steel plates by a paint nozzle,
A method of spraying paint toward a surface to be coated while moving the coating nozzle by a multi-axis robot or the like has been conventionally adopted. In this case, the distance and posture of the coating nozzle with respect to the surface to be coated are generally set by the operator teaching the position of the coating nozzle. And
Once the teaching work is performed, the operator adjusts the distance and the posture of the coating nozzle by trial and error while observing the coating state of the surface to be coated.
【０００９】しかし、塗装ノズルの被塗装面に対する距
離や姿勢が適正でない場合には、塗装むらや塗料のだれ
を生じるので、塗装ノズルの調整が完了するまでに、多
くの塗装不良品が製造され、また、調整作業も煩雑であ
るという不都合があった。However, if the distance or posture of the coating nozzle with respect to the surface to be coated is not proper, uneven coating or dripping of the coating material will occur, so that many defective coating products will be manufactured before the adjustment of the coating nozzle is completed. Also, there is a disadvantage that the adjustment work is complicated.
【００１０】さらに、他の適用例、例えば、単層・複層
ガラスの厚さ計測、ブラウン管の厚さ計測、レンズの厚
さ計測、物体の３次元形状計測等のように、適当な計測
ヘッドを計測対象面に対して姿勢設定する場合や、ボー
ルエンドミルによる曲面状被削物の加工、曲面状被削物
のポリッシング等のように、適当な工具を加工対象面に
対して姿勢設定する場合、さらに、溶接ガン、溶接トー
チ等を被溶接面に姿勢設定する場合、物体の表面欠陥検
出や表面粗さ検出等の場合においても、各作業器具の姿
勢および距離を作業対象面に対して正確に設定すること
が必要不可欠である。Furthermore, in other application examples, for example, thickness measurement of single / multi-layer glass, cathode ray tube thickness, lens thickness measurement, three-dimensional shape measurement of an object, etc. When setting the attitude to the surface to be measured, or when setting an appropriate tool to the surface to be processed, such as machining a curved work piece with a ball end mill or polishing a curved work piece. In addition, when setting the posture of the welding gun, welding torch, etc. on the surface to be welded, the posture and distance of each work implement should be accurate with respect to the work surface even when detecting surface defects or surface roughness of the object. Setting to is essential.
【００１１】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
のであって、ルツボ内表面に接触することなく透明層の
厚さ寸法を精度良く計測し得るとともに、計測の自動化
を容易に図ることができるルツボの計測装置を提供し、
また、塗装むらや塗料のだれを確実に防止し得る塗装装
置を提供し、さらに、作業対象面に対して正確に距離・
姿勢を設定した状態で実施されなければならない各種の
作業を適正に実施することができる作業対象面に対する
作業器具の姿勢制御装置を提供することを目的としてい
る。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is possible to accurately measure the thickness dimension of the transparent layer without contacting the inner surface of the crucible, and it is possible to easily automate the measurement. We provide a crucible measuring device that can
In addition, we provide a coating device that can prevent uneven painting and dripping of the coating material, and also provide accurate distance and distance to the work surface.
It is an object of the present invention to provide a posture control device for a work implement with respect to a work target surface, which is capable of appropriately performing various works that must be performed in a posture-set state.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、作業器具に取り付けられ、該作業器具の
作業対象面に対する相対的な姿勢を制御する装置であっ
て、作業対象面上において一直線上に配されない異なる
３箇所に入射させられる平行光を出射する１以上の光源
と、該光源から出射された平行光のうち、作業対象面に
おいて反射された３つの反射光を同時に撮像する撮像手
段と、該撮像手段に撮像された反射光による平行光の作
業対象面上の入射位置に基づいて、作業対象面に対する
作業器具の傾斜方向および傾斜角度を演算する演算手段
とを具備する姿勢制御装置を提案している。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a device attached to a work implement for controlling the relative posture of the work implement with respect to the work target surface. One or more light sources that emit parallel light that is incident on three different locations that are not arranged on a straight line above, and of the parallel light that is emitted from the light sources, three reflected lights that are reflected on the work surface are simultaneously imaged. And an arithmetic means for calculating the inclination direction and the inclination angle of the work implement with respect to the work surface based on the incident position of the parallel light by the reflected light imaged by the image pickup means on the work surface. Attitude control device is proposed.
【００１３】また、上記姿勢制御装置において、光源か
ら出射される平行光が、撮像手段の軸線に対して一定角
度傾斜させられて作業対象面に入射させられることとす
れば効果的である。Further, in the above attitude control device, it is effective if the collimated light emitted from the light source is incident on the work surface with a certain angle of inclination with respect to the axis of the image pickup means.
【００１４】さらに、光源から出射される３つの平行光
のうち、一の平行光が、他の２つの平行光の作業対象面
における入射位置を結んだ直線に平行な平面内に配され
るように、光源および撮像手段が設けられていることと
してもよい。Further, among the three parallel lights emitted from the light source, one parallel light is arranged in a plane parallel to the straight line connecting the incident positions of the other two parallel lights on the work surface. In addition, a light source and an image pickup means may be provided.
【００１５】また、本発明は、ルツボ内面の透明層の厚
さ寸法を非接触で計測する装置であって、計測ヘッドよ
りなる作業器具のルツボ内面よりなる作業対象面に対す
る姿勢を制御する姿勢制御装置を有するルツボの計測装
置を提案している。Further, the present invention is an apparatus for measuring the thickness dimension of the transparent layer on the inner surface of the crucible in a non-contact manner, and the attitude control for controlling the attitude of the working tool composed of the measuring head with respect to the work target surface composed of the inner surface of the crucible. We propose a crucible measuring device with a device.
【００１６】さらに、本発明は、被塗装面に塗料を塗布
する装置であって、塗装ノズルよりなる作業器具の被塗
装面よりなる作業対象面に対する姿勢を制御する姿勢制
御装置を有する塗装装置を提案している。Further, the present invention is a device for applying a paint to a surface to be coated, which has a posture control device for controlling the posture of a work implement including a coating nozzle with respect to a work target surface including the surface to be coated. is suggesting.
【００１７】[0017]
【作用】本発明に係る姿勢制御装置によれば、光源から
作業対象面に向けて平行光が出射されると、平行光は、
一直線上に配されない異なる３箇所において作業対象面
に入射させられる。光源が作業対象面に対して正規な姿
勢に配されている場合には、作業対象面上における３箇
所の入射位置は、一定の位置関係をなして配置される。
逆に、光源が作業対象面に対して傾斜して配置されてい
る場合には、それらの３箇所の入射位置は、所定の位置
関係から外れた位置に配置される。そこで、これら３箇
所の入射位置を、撮像手段によって同時に撮像し、撮像
された平行光の入射位置関係に基づいて、演算手段によ
り傾斜方向および傾斜角度を演算する。これにより、姿
勢制御装置の取り付けられた作業器具の作業対象面に対
する姿勢を正確に把握することができ、適当な駆動手段
によって、作業器具の適正な姿勢設定を実施することが
可能となる。According to the attitude control device of the present invention, when parallel light is emitted from the light source toward the work surface, the parallel light is
It is incident on the work target surface at three different places which are not arranged on a straight line. When the light source is arranged in a normal posture with respect to the work surface, the three incident positions on the work surface are arranged in a fixed positional relationship.
On the contrary, when the light source is arranged so as to be inclined with respect to the work surface, these three incident positions are arranged at positions deviating from the predetermined positional relationship. Therefore, the three incident positions are simultaneously imaged by the image pickup means, and the inclination direction and the inclination angle are calculated by the arithmetic means based on the incident position relationship of the imaged parallel light. Thus, the posture of the work implement attached with the posture control device with respect to the work target surface can be accurately grasped, and the proper posture of the work implement can be set by an appropriate drive means.
【００１８】また、光源から出射される平行光が、撮像
手段の軸線に対して一定角度傾斜させられていることと
すれば、作業対象面に対する作業器具の距離に応じて、
作業対象面上における３箇所の入射位置相互間の距離も
変化する。したがって、上記のように作業対象面に対す
る作業器具の姿勢が適正な状態、すなわち、撮像手段の
軸線と作業対象面の法線とが一致させられた状態とされ
れば、平行光の入射位置の相対距離に基づいて演算手段
によって作業器具と作業対象面との距離が正確に演算さ
れ、作業のさらなる適正化が図られることになる。Further, assuming that the parallel light emitted from the light source is tilted at a constant angle with respect to the axis of the image pickup means, depending on the distance of the work implement from the work surface,
The distance between the three incident positions on the work surface also changes. Therefore, as described above, if the posture of the work implement with respect to the work target surface is appropriate, that is, if the axis of the image pickup means and the normal line of the work target surface are matched, the incident position of the parallel light The distance between the work implement and the work target surface is accurately calculated by the calculation means based on the relative distance, and the work is further optimized.
【００１９】さらに、光源から出射される３つの平行光
のうち、一の平行光が、他の２つの平行光の作業対象面
における入射位置を結んだ直線に平行な平面内に配され
るように、光源および撮像手段が設けられていることと
すれば、前記他の２つの平行光の作業対象面への入射位
置を結ぶ前記直線回りに、作業器具を回転させることに
より、該他の２つの平行光の入射位置を動かすことな
く、１つの平行光の作業対象面への入射位置のみを移動
させて３つの平行光の反射位置の相対位置関係を調整す
る際に、作業器具の姿勢の補正量を簡易に算出でき、効
率の良い調整を実施することが可能となる。Further, one of the three parallel lights emitted from the light source is arranged in a plane parallel to a straight line connecting the incident positions of the other two parallel lights on the work surface. If a light source and an image pickup means are provided in the above, by rotating the work implement around the straight line connecting the incident positions of the other two parallel lights to the work target surface, the other two When adjusting the relative positional relationship of the reflection positions of the three parallel lights by moving only the incidence position of one parallel light on the work surface without moving the incident positions of the three parallel lights, The correction amount can be easily calculated, and efficient adjustment can be performed.
【００２０】上記姿勢制御装置をルツボの計測装置に適
用することとすれば、計測ヘッドよりなる作業器具の姿
勢をルツボ内面よりなる作業対象面に対して精度良く制
御して、ルツボ内面の透明層の厚さ寸法を非接触で計測
することが可能となる。また、上記姿勢制御装置を塗装
装置に適用することとすれば、塗装ノズルよりなる作業
器具の姿勢を被塗装面よりなる作業対象面に対して精度
良く制御して、塗装むら等の生じないように塗装を実施
することが可能となる。When the posture control device is applied to a crucible measuring device, the posture of the work implement including the measuring head is accurately controlled with respect to the work target surface including the inner surface of the crucible, and the transparent layer on the inner surface of the crucible is controlled. It is possible to measure the thickness of the non-contact type. Further, if the posture control device is applied to a coating device, the posture of the work implement including the coating nozzle is accurately controlled with respect to the work target surface including the surface to be coated so that uneven coating or the like does not occur. It becomes possible to carry out painting.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る姿勢制御装置
の一実施形態について、図１から図６を参照して説明す
る。本実施の形態に係る姿勢制御装置２０は、ルツボの
計測装置１に適用される姿勢制御装置２０である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of an attitude control device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The attitude control device 20 according to the present embodiment is the attitude control device 20 applied to the crucible measuring device 1.
【００２２】ここで、ルツボの計測装置１は、ルツボ２
内面の透明層２ｂの厚さ寸法を計測する装置であって、
ルツボ２の内側に挿入される計測ヘッド３と、該計測ヘ
ッド３をルツボ２に対して移動する移動手段４と、計測
ヘッド３による計測結果に基づいて透明層２ｂの厚さを
算出する演算手段５とを具備し、前記計測ヘッド３に、
ルツボ２内表面２ａに向けてレーザ光Ｌ1を照射するレ
ーザ光源８と、該レーザ光源８からのレーザ光Ｌ1のル
ツボ２内部の気泡１９における反射光を撮像するＣＣＤ
カメラ（撮像手段）７とが設けられ、前記ＣＣＤカメラ
７が、前記移動手段４によってルツボ２内表面２ａから
一定距離離間した位置に配置されかつルツボ２内表面２
ａの法線ｎにその軸線７ａを一致させられた状態で、前
記レーザ光源８が、前記ＣＣＤカメラ７の軸線７ａに対
して一定角度θ1傾斜させられた方向からレーザ光Ｌ1を
照射するように設けられているものである。Here, the crucible measuring device 1 includes a crucible 2
A device for measuring the thickness dimension of the transparent layer 2b on the inner surface,
A measuring head 3 inserted inside the crucible 2, a moving means 4 for moving the measuring head 3 with respect to the crucible 2, and a computing means for calculating the thickness of the transparent layer 2b based on the measurement result by the measuring head 3. 5 is provided, and the measuring head 3 has
A laser light source 8 for irradiating the inner surface 2a of the crucible 2 with the laser light L 1 and a CCD for imaging the reflected light of the laser light L 1 from the laser light source 8 on a bubble 19 inside the crucible 2.
A camera (imaging means) 7 is provided, and the CCD camera 7 is arranged at a position separated from the inner surface 2a of the crucible 2 by a predetermined distance by the moving means 4 and the inner surface 2 of the crucible 2.
With the axis line 7a aligned with the normal line n of a, the laser light source 8 irradiates the laser beam L 1 from a direction inclined by a constant angle θ 1 with respect to the axis line 7a of the CCD camera 7. It is provided as follows.
【００２３】本発明に係るルツボ２の計測装置１によれ
ば、移動手段４の作動により計測ヘッド３がルツボ２の
内側に挿入され、計測ヘッド３に設けられたＣＣＤカメ
ラ７が、ルツボ３の内面に対して予め設定された距離に
配置され、かつ、その軸線７ａがルツボ２内表面２ａの
法線ｎに一致させられた状態に配される。これにより、
同じく計測ヘッド３に設けられ、ＣＣＤカメラ７の軸線
７ａに対して一定角度傾斜させられているレーザ光源８
は、ルツボ２の内面に対してその法線ｎに対して一定角
度θ1傾斜した方向からレーザ光Ｌ1を照射するように配
置される。According to the measuring device 1 for the crucible 2 according to the present invention, the measuring head 3 is inserted inside the crucible 2 by the operation of the moving means 4, and the CCD camera 7 provided on the measuring head 3 is provided in the crucible 3. It is arranged at a preset distance from the inner surface, and its axis 7a is arranged in a state of being aligned with the normal line n of the inner surface 2a of the crucible 2. This allows
Similarly, the laser light source 8 is provided on the measuring head 3 and is inclined at a constant angle with respect to the axis 7a of the CCD camera 7.
Are arranged so as to irradiate the inner surface of the crucible 2 with the laser light L 1 from a direction inclined by a constant angle θ 1 with respect to the normal line n thereof.
【００２４】そして、レーザ光源８からレーザ光Ｌ1が
出射されると、レーザ光Ｌ1は、ルツボ２の内表面２ａ
において屈折させられてルツボ２の透明層２ｂ内を進行
し、内部に気泡１９で反射させられた後に、ルツボ２の
内表面２ａにおいて再度屈折させられてＣＣＤカメラ７
により撮像されることになる。これにより、気泡１９に
おけるレーザ光Ｌ1の反射光のルツボ２内表面２ａから
の出射角度がＣＣＤカメラ７によって把握される。[0024] When the laser light L 1 from the laser light source 8 is emitted, the laser beam L 1 is the inner crucible 2 surface 2a
In the CCD camera 7 after being refracted at the inner surface 2a of the crucible 2 after being reflected inside the transparent layer 2b of the crucible 2 and being reflected by the bubbles 19 inside.
Will be imaged. As a result, the angle of emission of the reflected light of the laser light L 1 from the bubble 19 from the inner surface 2a of the crucible 2 is grasped by the CCD camera 7.
【００２５】その結果、ＣＣＤカメラ７による計測結果
は演算手段５に転送され、ＣＣＤカメラ７とルツボ２内
表面２ａとの距離、レーザ光源８の傾斜角度θ1に基づ
いて、屈折率の関係からルツボ２内表面２ａと気泡１９
との距離が算出されることになる。この場合において、
レーザ光源８およびＣＣＤカメラ７は、ルツボ２内表面
２ａに対して非接触とされて計測が行われるので、ルツ
ボ２との衝突等の不都合が回避されるとともに、エコー
等の発生もなく精度の高い計測を実施することが可能と
なる。As a result, the measurement result obtained by the CCD camera 7 is transferred to the calculating means 5, and based on the distance between the CCD camera 7 and the inner surface 2a of the crucible 2 and the inclination angle θ 1 of the laser light source 8, the refractive index relationship is obtained. Inner surface 2a of crucible 2 and bubbles 19
The distance to and will be calculated. In this case,
Since the laser light source 8 and the CCD camera 7 are not in contact with the inner surface 2a of the crucible 2 for measurement, inconvenience such as collision with the crucible 2 is avoided, and no echo or the like is generated and accuracy is improved. It becomes possible to perform high measurement.
【００２６】次に、上記計測装置１に適用される本実施
の形態の姿勢制御装置２０について図面を参照して説明
する。本実施の形態に係る姿勢制御装置２０は、図１お
よび図２に示すように、ルツボ２内に挿入される計測ヘ
ッド３に固定されるもので、計測ヘッド３のケーシング
６上に固定される１個のＣＣＤカメラ（撮像手段）７
と、３個のレーザ光源８・９・１０と、ＣＣＤカメラに
よる計測結果に基づいて計測ヘッドのルツボ２内表面２
ａに対する姿勢および距離を演算する演算手段５とを具
備している。Next, the attitude control device 20 of the present embodiment applied to the measuring device 1 will be described with reference to the drawings. The attitude control device 20 according to the present embodiment is, as shown in FIGS. 1 and 2, fixed to the measuring head 3 inserted into the crucible 2 and fixed on the casing 6 of the measuring head 3. One CCD camera (imaging means) 7
And three laser light sources 8, 9 and 10 and the inner surface 2 of the crucible 2 of the measuring head based on the measurement results by the CCD camera.
and a calculation means 5 for calculating a posture and a distance with respect to a.
【００２７】本実施の形態の姿勢制御装置２０のＣＣＤ
カメラ７および３個のレーザ光源８・９・１０の内の１
個のレーザ光源８は、上記計測装置１のものと共用する
こととしている。これらＣＣＤカメラ７およびレーザ光
源８・９・１０は、全て平行な軸線を有するように固定
されている。CCD of attitude control device 20 of the present embodiment
Camera 7 and one of the three laser light sources 8, 9, 10
The individual laser light source 8 is shared with that of the measuring device 1. The CCD camera 7 and the laser light sources 8, 9 and 10 are all fixed so as to have parallel axes.
【００２８】以下、必要に応じて、レーザ光源８を、主
としてルツボ２内面の透明層２ｂを計測する際に使用さ
れる計測用レーザ光源８、他の２個を、計測ヘッド３を
ルツボ２内面に対して位置決めする際に使用される位置
決め用レーザ光源９・１０ともいう。これらのレーザ光
源８・９・１０の光軸上には、これらのレーザ光源８・
９・１０から出射されるレーザ光Ｌ1・Ｌ2・Ｌ3を所定
角度θ1・θ2・θ3だけ傾斜させられた方向に全反射す
るミラー部材１１・１２・１３がそれぞれ設けられてい
る。Hereinafter, if necessary, the laser light source 8 is mainly used for measuring the transparent layer 2b on the inner surface of the crucible 2, and the other two, the measuring head 3 and the inner surface of the crucible 2 are used. It is also referred to as a positioning laser light source 9 or 10 used for positioning with respect to. On the optical axes of these laser light sources 8, 9 and 10, these laser light sources 8
Mirror members 11, 12, 13 for totally reflecting the laser beams L 1 , L 2 , L 3 emitted from 9 and 10 in directions inclined by a predetermined angle θ 1 , θ 2, and θ 3, respectively are provided. There is.
【００２９】前記計測用レーザ光源８の光軸上に配され
るミラー部材１１は、該計測用レーザ光源８から出射さ
れたレーザ光Ｌ1を、前記ＣＣＤカメラ７の軸線７ａと
平行な一平面Ｃ1内において屈曲させるようになってい
る。また、一方の位置決め用レーザ光源９の光軸上に配
されているミラー部材１２は、前記計測用レーザ光源８
から出射されたレーザ光Ｌ1の含まれる平面Ｃ1と直交す
る平面Ｃ2内において該位置決め用レーザ光源９から出
射されたレーザ光Ｌ2を屈曲させるようになっている。
さらに、他方の位置決め用レーザ光源１０の光軸上に配
されているミラー部１３は、前記計測用レーザ光源８か
ら出射されたレーザ光Ｌ1の含まれる平面Ｃ1と平行な平
面Ｃ3内において該レーザ光Ｌ3を屈曲させるようになっ
ている。The mirror member 11 arranged on the optical axis of the measuring laser light source 8 transmits the laser light L 1 emitted from the measuring laser light source 8 to a plane parallel to the axis 7a of the CCD camera 7. It is designed to be bent in C 1 . Further, the mirror member 12 disposed on the optical axis of one of the positioning laser light sources 9 is the measurement laser light source 8
The laser beam L 2 emitted from the positioning laser light source 9 is bent in a plane C 2 orthogonal to the plane C 1 containing the laser beam L 1 emitted from the laser beam L 2 .
Further, the mirror portion 13 arranged on the optical axis of the other positioning laser light source 10 is in a plane C 3 parallel to the plane C 1 containing the laser light L 1 emitted from the measurement laser light source 8. At, the laser beam L 3 is bent.
【００３０】その結果、図２に示すように、計測ヘッド
３が所定の計測点に正確に位置決めされたときには、計
測対象物であるルツボ２の内表面２ａの法線ｎにＣＣＤ
カメラ７の軸線７ａが一致させられるとともに、上記３
個のレーザ光源８・９・１０からのレーザ光Ｌ1・Ｌ2・
Ｌ3が、ルツボ２の内表面２ａにおいて直角三角形の頂
点をなす３箇所に入射され、かつ、その一部が反射させ
られて、反射光がＣＣＤカメラ７により撮像されるよう
になっている。As a result, as shown in FIG. 2, when the measuring head 3 is accurately positioned at a predetermined measuring point, the CCD is aligned with the normal line n to the inner surface 2a of the crucible 2 which is the object to be measured.
The axis 7a of the camera 7 is aligned and the
Laser light L 1 , L 2 , from the individual laser light sources 8, 9, 10
L 3 is incident on the inner surface 2 a of the crucible 2 at three points forming the vertices of a right-angled triangle, and a part of it is reflected so that the reflected light is imaged by the CCD camera 7.
【００３１】また、本実施の形態の計測装置１では、前
記移動手段４は、例えば、図１に示す例では、ルツボ２
を鉛直下方に開口させた状態で支持するとともに、鉛直
に配される中心軸２ｃ回りにルツボ２を回転移動させる
旋回テーブル１４と、前記計測ヘッド３に設けられたＣ
ＣＤカメラ７の軸線７ａを鉛直平面内に配した状態で計
測ヘッド３全体を揺動させる回転駆動軸１５（駆動軸）
と、該回転駆動軸１５を含めて計測ヘッド３全体を相互
に直角な水平２方向および鉛直方向に平行移動させる直
線駆動軸１６・１７・１８とから構成されている。In the measuring device 1 of the present embodiment, the moving means 4 is, for example, the crucible 2 in the example shown in FIG.
C provided on the measuring head 3 and a revolving table 14 for supporting the vertical opening of the crucible 2 while rotating the crucible 2 around a vertically arranged central axis 2c.
A rotary drive shaft 15 (drive shaft) that swings the entire measuring head 3 with the axis 7a of the CD camera 7 arranged in a vertical plane.
And linear drive shafts 16, 17 and 18 for translating the entire measuring head 3 including the rotary drive shaft 15 in two horizontal and vertical directions perpendicular to each other.
【００３２】前記旋回テーブル１４は、鉛直な中心軸２
ｃ回りに回転可能に支持されルツボ２を載置するリング
板状のテーブル１４ａと、該テーブル１４ａにルツボ２
を固定する把持部（図示略）と、前記テーブル１４ａを
その中心軸２ｃ回りに回転駆動するための動力を発生す
るモータ１４ｂと、該モータ１４ｂの動力をテーブル１
４ａに伝達する伝達機構１４ｃとから構成されている。
該伝達機構１４ｃとしては、例えば、プーリ・タイミン
グベルト等の一般的なものが採用可能である。The turning table 14 has a vertical central axis 2
A ring-plate-shaped table 14a that is rotatably supported around c and mounts the crucible 2, and the crucible 2 is mounted on the table 14a.
A gripping part (not shown) for fixing the motor, a motor 14b for generating power for rotationally driving the table 14a around its central axis 2c, and the power of the motor 14b for the table 1
4a, and a transmission mechanism 14c.
As the transmission mechanism 14c, for example, a general one such as a pulley and a timing belt can be adopted.
【００３３】前記回転駆動軸１５は、一端に計測ヘッド
３を固定する揺動アーム１５ａと、該揺動アーム１５ａ
の他端に減速機等（図示略）を介して接続されるモータ
１５ｂとから構成されている。モータ１５ｂは、揺動ア
ーム１５ａを水平な軸線１５ｃ回りに回転させることに
より、計測ヘッド３のＣＣＤカメラ７を鉛直平面内にお
いて揺動させることができるようになっている。The rotary drive shaft 15 has a swing arm 15a for fixing the measuring head 3 at one end, and the swing arm 15a.
And a motor 15b connected to the other end of the motor via a speed reducer or the like (not shown). The motor 15b can swing the CCD camera 7 of the measuring head 3 in a vertical plane by rotating the swing arm 15a around a horizontal axis 15c.
【００３４】ここで、本実施の形態では、計測ヘッド３
がルツボ２内表面２ａに対して正確に位置決めされた状
態で、回転駆動軸１５の軸線１５ｃが、計測用レーザ光
源８から出射されるレーザ光Ｌ1および一の位置決め用
レーザ光源９から出射されるレーザ光Ｌ2のルツボ２内
表面２ａにおける後述する入射位置Ｐ1・Ｐ3を通る直線
Ａに平行になるように設けられている。Here, in the present embodiment, the measuring head 3
Is accurately positioned with respect to the inner surface 2a of the crucible 2, the axis 15c of the rotary drive shaft 15 is emitted from the laser light L 1 emitted from the measurement laser light source 8 and one positioning laser light source 9. The laser beam L 2 is provided so as to be parallel to a straight line A passing through incident positions P 1 and P 3 described later on the inner surface 2 a of the crucible 2.
【００３５】前記直線駆動軸１６・１７・１８は、例え
ば、相互に直交するＸ、Ｙ、Ｚ３方向にそれぞれ独立に
計測ヘッド３を移動可能な３個の直線移動機構を組み合
わせて構成されている。この直線駆動軸１６・１７・１
８は、図１に示す例では、外部構造物（図示略）に固定
される水平なＸ軸１６と、該Ｘ軸１６によって水平方向
に移動させられる鉛直なＺ軸１７と、該Ｚ軸１７に搭載
されＸ軸１６と直交する水平方向に計測ヘッド３を移動
させるＹ軸１８とを組み合わせることにより構成されて
いる。The linear drive shafts 16, 17 and 18 are constructed by combining, for example, three linear movement mechanisms capable of independently moving the measuring head 3 in the mutually orthogonal X, Y and Z3 directions. . This linear drive shaft 16 ・ 17 ・ 1
In the example shown in FIG. 1, 8 is a horizontal X-axis 16 fixed to an external structure (not shown), a vertical Z-axis 17 horizontally moved by the X-axis 16, and the Z-axis 17 And a Y-axis 18 for moving the measuring head 3 in the horizontal direction orthogonal to the X-axis 16 mounted on the.
【００３６】これら、Ｘ軸１６、Ｚ軸１７、Ｙ軸１８と
しては、例えば、モータ１６ａ・１７ａ・１８ａによっ
て回転させられるボールネジ（図示略）とこれに螺合す
るナット（図示略）に固定されるスライダ１６ｂ・１８
ｂ・１７ｂと、該スライダ１６ｂ・１８ｂ・１７ｂを直
線移動可能に支持する直線ガイド（図示略）とから構成
されるような一般的な直線移動機構を採用することがで
きる。The X-axis 16, Z-axis 17, and Y-axis 18 are fixed to, for example, a ball screw (not shown) rotated by motors 16a, 17a, and 18a and a nut (not shown) screwed to the ball screw. Slider 16b ・ 18
It is possible to employ a general linear movement mechanism configured by b. 17b and a linear guide (not shown) that supports the sliders 16b, 18b, 17b so as to be linearly movable.
【００３７】このように構成された本実施の形態の計測
装置１により、ルツボ２内面の透明層２ｂの厚さ寸法を
計測する場合について、以下に説明する。まず、本実施
の形態の計測装置１による透明層２ｂの厚さ寸法の計測
原理について、図３を参照して説明する。A case in which the thickness dimension of the transparent layer 2b on the inner surface of the crucible 2 is measured by the measuring device 1 of the present embodiment having the above-described structure will be described below. First, the principle of measuring the thickness dimension of the transparent layer 2b by the measuring device 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
【００３８】この図３において、符号１９はルツボ２内
面に形成されている透明層２ｂの奥に存在する気泡であ
る。本実施の形態の計測装置１では、ルツボ２内表面２
ａからの気泡１９の位置を計測することを目的とし、現
実には、計測用レーザ光源８から出射され、気泡１９に
おいて反射させられてＣＣＤカメラ７に撮像されるレー
ザ光Ｌ1の反射光のＣＣＤカメラ７への入射角度αを計
測することにより、以下の原理を利用して透明層２ｂの
厚さを計測するものである。In FIG. 3, reference numeral 19 is a bubble existing inside the transparent layer 2b formed on the inner surface of the crucible 2. In the measuring device 1 of the present embodiment, the inner surface 2 of the crucible 2 is
For the purpose of measuring the position of the bubble 19 from a, in reality, the reflected light of the laser light L 1 emitted from the measurement laser light source 8, reflected by the bubble 19 and imaged by the CCD camera 7 By measuring the incident angle α to the CCD camera 7, the thickness of the transparent layer 2b is measured using the following principle.
【００３９】この計測に当たっては、ＣＣＤカメラ７の
軸線７ａが、計測しようとするルツボ２内表面２ａの法
線ｎに正確に一致させられていること、および、ＣＣＤ
カメラ７のレンズ７ｂおよび撮像面７ｃがルツボ２内表
面２ａに対して正確に定めらた距離ｗ、ｗ＋ｖだけ離間
していることが条件とされる。そして、これらの条件が
満たされた状態において、図３に示すように、計測用レ
ーザ光源８からレーザ光Ｌ1が出射されると、このレー
ザ光Ｌ1は、ルツボ２内表面２ａの法線ｎに対して定め
られた傾斜角度θ1で入射されるので、ルツボ２内表面
２ａにおいて、その一部が反射し、残りが屈折して透明
層２ｂ内に進行させられる。In this measurement, the axis line 7a of the CCD camera 7 is exactly aligned with the normal line n of the inner surface 2a of the crucible 2 to be measured, and the CCD
The condition is that the lens 7b and the imaging surface 7c of the camera 7 are separated from the inner surface 2a of the crucible 2 by exactly defined distances w and w + v. When laser light L 1 is emitted from the measurement laser light source 8 in a state where these conditions are satisfied, the laser light L 1 is normal to the inner surface 2a of the crucible 2, as shown in FIG. Since the light is incident at an inclination angle θ 1 defined with respect to n, a part of the light is reflected on the inner surface 2a of the crucible 2 and the rest is refracted to be advanced into the transparent layer 2b.
【００４０】透明層２ｂ内に進行させられたレーザ光Ｌ
1は、前記ルツボ２内表面２ａの法線ｎに対して傾斜角
度φをなして直進させられ、透明層２ｂの内部に配され
ている気泡１９に到達すると反射させられて、法線ｎに
対する傾斜角度γをなして再度ルツボ２内表面２ａに向
かわせられ、透明層２ｂの外方に出射される。このと
き、レーザ光Ｌ1は、再度屈折させられて、ルツボ２内
表面２ａの法線ｎに対して傾斜角度αをなしてＣＣＤカ
メラ７に撮像されることになる。Laser light L which has been advanced into the transparent layer 2b
1 is made to go straight at an inclination angle φ with respect to the normal line n of the inner surface 2a of the crucible 2 and is reflected when it reaches the bubble 19 arranged inside the transparent layer 2b. The light is directed to the inner surface 2a of the crucible 2 again at an inclination angle γ and is emitted to the outside of the transparent layer 2b. At this time, the laser light L 1 is refracted again, forms an inclination angle α with respect to the normal line n of the inner surface 2a of the crucible 2, and is imaged by the CCD camera 7.
【００４１】このような場合において、透明層２ｂの厚
さＴは、次の式で表わされる。 Ｔ＝（Ｘ−ｗ・ｔａｎα）／（ｔａｎφ＋ｔａｎγ） ・・・・（１） ここで、Ｘは、ルツボ２内表面２ａへのレーザ光Ｌ1の
入射位置とＣＣＤカメラ７の軸線７ａとの水平方向距離
である。In such a case, the thickness T of the transparent layer 2b is expressed by the following equation. T = (X−w · tan α) / (tan φ + tan γ) (1) Here, X is the horizontal position between the incident position of the laser beam L 1 on the inner surface 2 a of the crucible 2 and the axis 7 a of the CCD camera 7. Directional distance.
【００４２】また、空気の屈折率をｎ、透明層２ｂの屈
折率をｎ’とすると、以下の関係式が成り立つ。 ｎ・ｓｉｎθ1＝ｎ’・ｓｉｎφ ・・・・（２） ｎ・ｓｉｎα ＝ｎ’・ｓｉｎγ ・・・・（３）When the refractive index of air is n and the refractive index of the transparent layer 2b is n ', the following relational expression holds. n · sin θ 1 = n ′ · sin φ ··· (2) n · sin α = n ′ · sin γ ··· (3)
【００４３】したがって、距離Ｘ、ｗ、屈折率ｎ、
ｎ’、傾斜角度θ1が既知であるから、ＣＣＤカメラ７
へのレーザ光Ｌ1の反射光の入射角度αを計測すれば、
透明層２ｂの厚さＴは、上記式（１）〜（３）によって
算出できることになる。すなわち、制御装置５内には、
上記演算を実施する演算部が設けられており、計測ヘッ
ド３による計測結果たる入射角度αに基づいて透明層２
ｂの厚さＴを算出するようになっている。Therefore, the distance X, w, the refractive index n,
Since n ′ and the tilt angle θ 1 are known, the CCD camera 7
If the incident angle α of the reflected light of the laser light L 1 to the
The thickness T of the transparent layer 2b can be calculated by the above equations (1) to (3). That is, in the control device 5,
A calculation unit that performs the above calculation is provided, and the transparent layer 2 is based on the incident angle α that is the measurement result of the measurement head 3.
The thickness T of b is calculated.
【００４４】なお、入射角度αは、ＣＣＤカメラ７の撮
像面７ｃにおける軸線７ａからのずれ量をΔｙとして、 α＝ｔａｎ-1（Δｙ／ｖ） により算出される。The incident angle α is calculated by α = tan −1 (Δy / v), where Δy is the amount of deviation from the axis 7a on the image pickup surface 7c of the CCD camera 7.
【００４５】ここで、上記のような計測を精度良く実施
するためには、計測ヘッド３をルツボ２内表面２ａに対
して正確に位置決めする必要がある。上記式（１）〜
（３）による透明層２ｂの厚さＴの計算は、計測ヘッド
３がルツボ２内表面２ａに対して精度良く位置決めされ
ていることを前提として成立するものだからである。Here, in order to carry out the above-described measurement with high accuracy, it is necessary to accurately position the measuring head 3 with respect to the inner surface 2a of the crucible 2. Formula (1)-
This is because the calculation of the thickness T of the transparent layer 2b according to (3) is established on the assumption that the measuring head 3 is accurately positioned with respect to the inner surface 2a of the crucible 2.
【００４６】以下に、本実施の形態の姿勢制御装置２０
による計測装置１の計測ヘッド３の位置決め方法につい
て説明する。まず、移動手段４を作動させて、計測ヘッ
ド３をルツボ２内に挿入し、その内表面２ａに対して、
接触しない程度の近接位置に概略配置する。The attitude control device 20 of the present embodiment will be described below.
A method of positioning the measuring head 3 of the measuring device 1 according to the above will be described. First, the moving means 4 is operated to insert the measuring head 3 into the crucible 2, and to the inner surface 2a thereof,
It should be placed in a close position where it does not touch.
【００４７】この位置は、例えば、ルツボ２の外径寸法
等を測定することによって推定することが可能である。
すなわち、適当な方法で計測されたルツボ２の外径寸法
にルツボ２の平均的な壁厚を加えて内表面２ａの概略位
置を推定し、その位置に基づいてルツボ２内表面２ａに
干渉しない程度離間させた計測ヘッド３の概略位置を算
出すればよい。This position can be estimated, for example, by measuring the outer diameter dimension of the crucible 2.
That is, the approximate position of the inner surface 2a is estimated by adding the average wall thickness of the crucible 2 to the outer diameter dimension of the crucible 2 measured by an appropriate method, and the inner surface 2a of the crucible 2 is not interfered with based on that position. It suffices to calculate the approximate positions of the measuring heads 3 which are spaced apart from each other.
【００４８】次に、このようにしてルツボ２内側の適当
な位置に配置した計測ヘッド３のＣＣＤカメラ７、計測
用レーザ光源８および位置決め用レーザ光源９・１０を
作動させる。このとき、ＣＣＤカメラ７は、３つのレー
ザ光源８・９・１０から出射されるレーザ光Ｌ1・Ｌ2・
Ｌ3のルツボ２内表面２ａにおける反射光を撮像するよ
うに調整されているものとする。Next, the CCD camera 7, the measuring laser light source 8 and the positioning laser light sources 9 and 10 of the measuring head 3 arranged at appropriate positions inside the crucible 2 in this way are operated. At this time, the CCD camera 7 uses the laser beams L 1 , L 2 , ... Emitted from the three laser light sources 8, 9, 10.
It is assumed that the L 3 is adjusted so as to capture the reflected light on the inner surface 2a of the crucible 2.
【００４９】そして、計測用レーザ光源８から出射され
たレーザ光Ｌ1のルツボ２内表面２ａにおける入射位置
Ｐ1と、いずれか一方の位置決め用レーザ光源９・１０
から出射されたレーザ光Ｌ2・Ｌ3のルツボ２内表面２ａ
における入射位置Ｐ2・Ｐ3とが、回転駆動軸１５の軸線
１５ｃと平行な任意の直線Ａ上に配されるように移動手
段４を作動させる。具体的には、計測ヘッド３を水平方
向に移動させるＸ軸１６・Ｚ軸１７・Ｙ軸１８を微動さ
せることにより実施する。The incident position P 1 of the laser beam L 1 emitted from the measuring laser light source 8 on the inner surface 2a of the crucible 2 and either one of the positioning laser light sources 9 and 10.
Inner surface 2a of crucible 2 for laser light L 2 and L 3 emitted from
The moving means 4 is operated so that the incident positions P 2 and P 3 at are arranged on an arbitrary straight line A parallel to the axis 15c of the rotary drive shaft 15. Specifically, the measurement is performed by slightly moving the X-axis 16, the Z-axis 17, and the Y-axis 18 that move the measuring head 3 in the horizontal direction.
【００５０】これにより、例えば、２つのレーザ光Ｌ1
・Ｌ3のルツボ２内表面２ａへの入射位置Ｐ1・Ｐ3が、
上記直線Ａ上に配されると、他の１つのレーザ光Ｌ2の
入射位置Ｐ2は、図４に示すように、計測用レーザ光源
８からのレーザ光Ｌ1の入射位置Ｐ1を通り上記直線Ａに
直交する直線Ｂ上からずれた位置にＣＣＤカメラ７によ
って撮像される。Thereby, for example, two laser beams L 1
・ The incident positions P 1 and P 3 of L 3 on the inner surface 2a of the crucible 2 are
When arranged on the straight line A, the other incident position P 2 of the laser light L 2 passes through the incident position P 1 of the laser light L 1 from the measurement laser light source 8 as shown in FIG. An image is taken by the CCD camera 7 at a position deviated from the straight line B orthogonal to the straight line A.
【００５１】ここで、このレーザ光Ｌ2は、ルツボ２内
表面２ａに対して傾斜した方向から入射される。したが
って、回転駆動軸１５を作動させて直線Ａ回りに計測ヘ
ッド３を回転させれば、図５に示すように、そのレーザ
光Ｌ2のルツボ２内表面２ａへの入射位置Ｐ2のみが回転
角度に応じて変位させられる。この場合に、レーザ光Ｌ
2を含む平面Ｃ2は、直線Ａに平行かつＣＣＤカメラ７の
軸線７ａに平行に配されているので、入射位置Ｐ2は、
直線Ａに平行な方向に変位させられるように、ＣＣＤカ
メラ７に認識されることになる。Here, the laser light L 2 is incident from a direction inclined with respect to the inner surface 2a of the crucible 2. Therefore, when the rotary drive shaft 15 is operated to rotate the measuring head 3 around the straight line A, as shown in FIG. 5, only the incident position P 2 of the laser beam L 2 on the inner surface 2a of the crucible 2 rotates. It is displaced according to the angle. In this case, the laser light L
Since the plane C 2 including 2 is arranged parallel to the straight line A and the axis 7a of the CCD camera 7, the incident position P 2 is
The CCD camera 7 recognizes it so that it can be displaced in a direction parallel to the straight line A.
【００５２】そして、図６に実線で示すように、入射位
置Ｐ3が前記直線Ｂに一致させられたときに、ＣＣＤカ
メラ７の軸線７ａと計測しようとする部分におけるルツ
ボ２の内表面２ａの法線ｎとが正確に一致させられるこ
とになる。このとき、３つのレーザ光Ｌ1・Ｌ2・Ｌ
3は、ルツボ２内表面２ａにおいて直角三角形の頂点を
なす３箇所の位置にそれぞれ入射させられる。Then, as shown by the solid line in FIG. 6, when the incident position P 3 is aligned with the straight line B, the axial line 7a of the CCD camera 7 and the inner surface 2a of the crucible 2 at the portion to be measured are measured. The normal line n will be exactly matched. At this time, the three laser beams L 1 , L 2 , L
The three light beams are made incident on the inner surface 2a of the crucible 2 at three positions forming the vertices of a right triangle.
【００５３】この状態では、計測ヘッド３の姿勢は決定
されることになるが、ルツボ２内表面２ａに対する距離
が未定である。そこで、計測ヘッド３をＣＣＤカメラ７
の軸線７ａ方向に沿ってルツボ２内表面２ａに向けて近
接させていくと、３つのレーザ光Ｌ1・Ｌ2・Ｌ3の入射
位置Ｐ1・Ｐ2・Ｐ3の間隔は、所定寸法となり、これに
より、計測ヘッド３のルツボ２内表面２ａとの距離が正
確に設定されることになる。In this state, the posture of the measuring head 3 is determined, but the distance to the inner surface 2a of the crucible 2 is undetermined. Therefore, the measurement head 3 is connected to the CCD camera 7
When approaching the inner surface 2a of the crucible 2 along the direction of the axis 7a, the distance between the incident positions P 1 , P 2 , P 3 of the three laser beams L 1 , L 2 , L 3 becomes a predetermined dimension. Thus, the distance between the measuring head 3 and the inner surface 2a of the crucible 2 is accurately set.
【００５４】このようにして、ルツボ２内表面２ａに対
して計測ヘッド３が正確に位置決めされた状態で、位置
決め用レーザ光源９・１０の作動が停止され、計測用レ
ーザ光源８とＣＣＤカメラ７とによる透明層２ｂの厚さ
寸法の計測が、上記の要領で実施される。そして、ルツ
ボ２の中心軸２ｃを含む平面に沿ってその内表面２ａの
各部についての計測ヘッド３の位置決め作業および透明
層２ｂの厚さ寸法の計測作業を、旋回テーブル１４を所
定各度回転させるごとに繰り返し実施することにより、
ルツボ２内周面２ａの全域に亙って、透明層２ｂの厚さ
寸法が計測されることになる。In this way, the operation of the positioning laser light sources 9 and 10 is stopped while the measuring head 3 is accurately positioned with respect to the inner surface 2a of the crucible 2, and the measuring laser light source 8 and the CCD camera 7 are stopped. The measurement of the thickness dimension of the transparent layer 2b is performed by the method described above. Then, the swivel table 14 is rotated a predetermined number of times for positioning work of the measuring head 3 and measuring work of the thickness dimension of the transparent layer 2b for each part of the inner surface 2a along a plane including the central axis 2c of the crucible 2. By repeating each time,
The thickness of the transparent layer 2b is measured over the entire inner peripheral surface 2a of the crucible 2.
【００５５】このように、本実施の形態に係るルツボ２
の計測装置１によれば、ルツボ２を破壊することなく、
しかも、非接触でルツボ２内表面２ａの透明層２ｂの厚
さ寸法を計測することができるので、ルツボ２の健全性
を維持しつつ、その性能を正確に把握することができ
る。As described above, the crucible 2 according to the present embodiment
According to the measuring device 1 of, without destroying the crucible 2,
Moreover, since the thickness of the transparent layer 2b on the inner surface 2a of the crucible 2 can be measured in a non-contact manner, the performance of the crucible 2 can be accurately grasped while maintaining the soundness of the crucible 2.
【００５６】また、姿勢制御装置２０の作動により、計
測ヘッド３をルツボ２の内表面２ａから所定寸法離間さ
せた状態に保持するので、該計測ヘッド３がルツボ２の
内表面２ａと衝突することがなく、しかも、その動作を
制限されない。すなわち、計測ヘッド３は、ルツボ２の
内表面２ａに衝突しない限り、自由に動作することが可
能であるから、計測のための最適な姿勢に計測ヘッド３
を容易に設定することができる。さらに、計測ヘッド３
の自由な動作によってもルツボ２の内表面２ａとの干渉
が生じにくいので、計測の自動化を容易に図ることがで
きる。Further, since the measuring head 3 is held at a predetermined distance from the inner surface 2a of the crucible 2 by the operation of the attitude control device 20, the measuring head 3 collides with the inner surface 2a of the crucible 2. There is no limitation, and its operation is not limited. That is, the measuring head 3 can freely move as long as it does not collide with the inner surface 2a of the crucible 2. Therefore, the measuring head 3 has an optimum posture for measurement.
Can be easily set. Furthermore, the measuring head 3
Since the interference with the inner surface 2a of the crucible 2 is unlikely to occur even by the free movement of the, the measurement can be easily automated.
【００５７】また、本実施の形態に係る計測装置１で
は、計測ヘッド３をルツボ２内表面２ａに位置決めする
際に使用するレーザ光Ｌ1・Ｌ2・Ｌ3をＣＣＤカメラ７
の軸線７ａに対して傾斜させているので、計測ヘッド３
のルツボ２内表面２ａに対する距離の変化に応じて、レ
ーザ光Ｌ1・Ｌ2・Ｌ3のルツボ２内表面２ａにおける入
射位置Ｐ1・Ｐ2・Ｐ3が即座に変位する。これにより、
ルツボ２内表面２ａに対する計測ヘッド３の位置を迅速
に把握することが可能であり、両者の接近状態を検知し
て衝突を確実に回避することができる。Further, in the measuring device 1 according to the present embodiment, the laser light L 1 , L 2 , L 3 used for positioning the measuring head 3 on the inner surface 2 a of the crucible 2 is used by the CCD camera 7.
Since it is inclined with respect to the axis line 7a of
The incident positions P 1 , P 2 , P 3 of the laser beams L 1 , L 2 , L 3 on the inner surface 2 a of the crucible 2 are immediately displaced according to the change in the distance from the inner surface 2 a of the crucible 2. This allows
The position of the measuring head 3 with respect to the inner surface 2a of the crucible 2 can be quickly grasped, and the approaching state of the both can be detected to reliably avoid a collision.
【００５８】さらに、本実施の形態では、計測用レーザ
光源８の出射するレーザ光Ｌ1が含まれる平面Ｃ1を基準
として、一方の位置決め用レーザ光源９のレーザ光Ｌ2
を前記基準平面Ｃ1に直交する平面Ｃ2内に、他方の位置
決め用レーザ光源１０のレーザ光Ｌ3を前記基準平面Ｃ1
に平行な平面Ｃ3内に配することとしたので、計測用レ
ーザ光源８のレーザ光Ｌ1のルツボ２内表面２ａへの入
射位置Ｐ1と、いずれか一方の位置決め用レーザ光源１
０（９）のレーザ光Ｌ3（Ｌ2）の入射位置Ｐ3（Ｐ2）と
を結ぶ直線Ａ（Ｂ）に平行な平面Ｃ2（Ｃ3）内に、その
他の位置決め用レーザ光源９（１０）のレーザ光Ｌ
2（Ｌ3）が配されることになり、計測ヘッド３の姿勢の
補正量を容易に算出できる。Further, in the present embodiment, the laser light L 2 of one of the positioning laser light sources 9 is set with reference to the plane C 1 including the laser light L 1 emitted from the measuring laser light source 8.
In the plane C 2 orthogonal to the reference plane C 1 and the laser light L 3 from the other positioning laser light source 10 in the reference plane C 1
Since the placing in the plane C 3 parallel to, the incident position P 1 to the crucible 2 in the surface 2a of the laser beam L 1 of the measurement laser light source 8, one of the positioning laser light source 1
The other positioning laser light source 9 is placed in a plane C 2 (C 3 ) parallel to a straight line A (B) connecting the incident position P 3 (P 2 ) of the laser light L 3 (L 2 ) of 0 (9). Laser light L of (10)
Since 2 (L 3 ) is arranged, the correction amount of the posture of the measuring head 3 can be easily calculated.
【００５９】すなわち、例えば、図５および図６に示す
ように、直線Ａとこれに平行な平面Ｃ2との距離をＬ、
レーザ光Ｌ2の直線Ｂからの直線Ａに平行な方向への入
射位置Ｐ2のずれ量をΔｘ、レーザ光Ｌ2のＣＣＤカメラ
７の軸線７ａに対する傾斜角度をθ2、計測ヘッド３の
補正量（補正角度）をβ1とすれば、該補正量β1は、 β1＝ｔａｎー1（Δｘ／Ｌｔａｎθ2） と表される。また、他方の位置決め用レーザ光源１０に
対しても同様にして容易に補正量を算出することができ
る。That is, for example, as shown in FIGS. 5 and 6, the distance between the straight line A and the plane C 2 parallel thereto is L,
The deviation amount of the incident position P 2 of the laser light L 2 from the straight line B in the direction parallel to the straight line A is Δx, the inclination angle of the laser light L 2 with respect to the axis 7a of the CCD camera 7 is θ 2 , and the correction of the measurement head 3 is performed. When the amount (correction angle) is β 1 , the correction amount β 1 is represented by β 1 = tan -1 (Δx / Ltan θ 2 ). Further, the correction amount can be easily calculated in the same manner for the other positioning laser light source 10.
【００６０】また、本実施の形態の計測装置１では、回
転駆動軸１５を位置決め用レーザ光源１０からのレーザ
光Ｌ3を含むＣＣＤカメラ７の軸線７ａに平行な平面Ｃ3
に直交する軸線１５ａ回りに計測ヘッド３を回転するよ
うに設けているので、上記の計測ヘッド３の姿勢補正に
際して、回転駆動軸１５の作動により当該補正を直接実
施することができる。したがって、補正を迅速かつ精度
良く実施することができ、ルツボ２内面の透明層２ｂの
厚さ寸法を精度良く計測することができる。Further, in the measuring device 1 of the present embodiment, the rotation drive shaft 15 is a plane C 3 parallel to the axis 7a of the CCD camera 7 including the laser light L 3 from the positioning laser light source 10.
Since the measuring head 3 is provided so as to rotate about the axis 15a that is orthogonal to, the correction can be directly performed by the operation of the rotary drive shaft 15 when the attitude of the measuring head 3 is corrected. Therefore, the correction can be performed quickly and accurately, and the thickness dimension of the transparent layer 2b on the inner surface of the crucible 2 can be accurately measured.
【００６１】なお、本実施の形態に係るルツボの計測装
置１にあっては、計測ヘッド３をルツボ２に対して移動
させる移動手段４を、ルツボ２を回転させる旋回テーブ
ル１４と３つの直線移動機構１６・１７・１８と、１つ
の回転駆動軸１５とからなる構成としたが、これに代え
て、任意の軸構成の移動手段４を採用することができ
る。すなわち、固定されたルツボ２に対して、少なくと
も５以上の自由度を有する軸構成の移動手段４であれ
ば、多関節型、円筒座標型等、種々の軸構成のものを適
用することとしてよい。In the crucible measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the moving means 4 for moving the measuring head 3 with respect to the crucible 2, the revolving table 14 for rotating the crucible 2 and the three linear movements. Although the structure is composed of the mechanisms 16, 17, and 18 and the single rotary drive shaft 15, the moving means 4 having an arbitrary shaft structure can be adopted instead. That is, as long as the moving means 4 has an axial configuration having at least 5 degrees of freedom with respect to the fixed crucible 2, various types of axial configurations such as an articulated type and a cylindrical coordinate type may be applied. .
【００６２】また、上記実施の形態では、計測用レーザ
光源８を基準として、２つの位置決め用レーザ光源９・
１０を互いに直交する方向に配したが、これに代えて、
例えば、１つの位置決め用レーザ光源９から出射される
レーザ光Ｌ2を２つに分光して所定方向からルツボ２内
表面２ａに入射させることとしてもよい。In the above embodiment, the two positioning laser light sources 9 are used as the reference with respect to the measuring laser light source 8.
Although 10 are arranged in directions orthogonal to each other, instead of this,
For example, the laser light L 2 emitted from one positioning laser light source 9 may be split into two and incident on the inner surface 2a of the crucible 2 from a predetermined direction.
【００６３】さらに、３筋のレーザ光Ｌ1・Ｌ2・Ｌ3が
計測用レーザ光源８および２個の位置決め用レーザ光源
９・１０から出射されることとしたが、これに代えて、
単一のレーザ光源８から出射されるレーザ光Ｌ1を３つ
に分光して照射することとしてもよい。この場合、位置
決め時には全てのレーザ光Ｌ1・Ｌ2・Ｌ3を照射し、計
測時には、１つのレーザ光Ｌ1のみを照射させるよう
に、例えば、シャッタ等を用いることとしてもよい。Further, the three lines of laser light L 1 , L 2, and L 3 are emitted from the measuring laser light source 8 and the two positioning laser light sources 9 and 10, but instead of this,
The laser light L 1 emitted from the single laser light source 8 may be split into three beams to be applied. In this case, for example, a shutter or the like may be used so that all the laser beams L 1 , L 2, and L 3 are irradiated at the time of positioning, and only one laser beam L 1 is irradiated at the time of measurement.
【００６４】また、各位置決め用レーザ光源９・１０か
らのレーザ光Ｌ2・Ｌ3の入射方向を他の２つのレーザ光
Ｌ1・Ｌ3あるいはレーザ光Ｌ1・Ｌ2の入射位置Ｐ1・
Ｐ3、Ｐ1・Ｐ2を結ぶ直線Ａ・Ｂに平行な平面Ｃ2・Ｃ3
内に配されるように設定することとしたが、これに限ら
れず、これとは異なる方向から入射させることとしても
計測ヘッド３の位置決めを実施することができる。しか
し、補正量の算出を容易なものとできる点で上記実施の
形態のように設定することが好ましい。In addition, the incident direction of the laser beams L 2 and L 3 from the respective positioning laser light sources 9 and 10 is set to the incident position P 1 of the other two laser beams L 1 and L 3 or the laser beams L 1 and L 2.・
A plane C 2 · C 3 parallel to the straight line A · B connecting P 3 and P 1 · P 2
However, the present invention is not limited to this, and the measurement head 3 can be positioned by making the light incident from a different direction. However, it is preferable that the correction amount is set as in the above-described embodiment because the correction amount can be easily calculated.
【００６５】さらに、計測用レーザ光源８を基準として
２個の位置決め用レーザ光源９・１０を相互に直交する
方向に配置したが、これに限られず、１個の位置決め用
レーザ光源９（１０）を基準として他のレーザ光源８・
１０（９）を配置することとしてもよい。また、３筋の
レーザ光源Ｌ1・Ｌ2・Ｌ3のルツボ２内表面２ａへの入
射位置Ｐ1・Ｐ2・Ｐ3としては、直角三角形の頂点とな
る異なる３箇所に入射させる場合の他、一直線上に配さ
れる場合を除き、任意の異なる３箇所に入射させること
としてもよい。Further, although the two positioning laser light sources 9 and 10 are arranged in the directions orthogonal to each other with the measuring laser light source 8 as a reference, the present invention is not limited to this, and one positioning laser light source 9 (10) is provided. Other laser light sources based on
10 (9) may be arranged. Further, as the incident positions P 1 , P 2 , P 3 of the three lines of laser light sources L 1 , L 2 , L 3 on the inner surface 2a of the crucible 2, when the laser light sources L 1 , L 2 , L 3 are incident on three different points which are the vertices of a right triangle. Other than that, the light may be incident on any three different points unless they are arranged on a straight line.
【００６６】また、固設状態のレーザ光源およびミラー
部材に回転および移動する駆動機構を付加させることに
より、段階的に高精度な位置決めと計測とを実施するこ
ともできる。特に、計測用レーザ光源へ適用させること
により、透明層２ｂに存在する希少な気泡を検出し、そ
の気泡含有率等を正確に計測することも可能となる。Further, by adding a driving mechanism for rotating and moving to the laser light source and the mirror member in the fixed state, it is possible to carry out highly accurate positioning and measurement stepwise. In particular, when it is applied to a measurement laser light source, it is possible to detect a rare bubble existing in the transparent layer 2b and accurately measure the bubble content rate and the like.
【００６７】次に、本発明に係る姿勢制御装置２０を有
する塗装装置２１の一実施形態について、図７から図１
２を参照して、以下に説明する。本実施の形態に係る塗
装装置２１は、図７から図１０に示すように、姿勢制御
装置２０と塗装ノズル２２とを有する塗装ユニット２３
と、該塗装ユニット２３を３次元空間内において任意位
置に移動させ得る移動手段２４とを具備している。Next, one embodiment of the coating device 21 having the attitude control device 20 according to the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described below with reference to FIG. As shown in FIGS. 7 to 10, the coating device 21 according to the present embodiment includes a coating unit 23 having an attitude control device 20 and a coating nozzle 22.
And a moving means 24 capable of moving the coating unit 23 to an arbitrary position in the three-dimensional space.
【００６８】前記姿勢制御装置２０は、上記第１実施の
形態と同様に、１個のＣＣＤカメラ（撮像手段）７と、
３筋のレーザ光Ｌ1・Ｌ2・Ｌ3を出射するレーザ光源８
・９・１０とを具備し上記実施の形態と同様の原理によ
って、ＣＣＤカメラ７の軸線７ａを被塗装面２５の法線
ｎに一致させるように移動手段２４の作動データを作成
するものである。前記塗装ノズル２２は、上記姿勢制御
装置２０のＣＣＤカメラ７およびレーザ光源８・９・１
０に対して固定されている。The attitude control device 20 includes one CCD camera (imaging means) 7, as in the first embodiment.
Laser light source 8 for emitting three lines of laser light L 1 , L 2 , L 3
The operation data of the moving means 24 is created so that the axis line 7a of the CCD camera 7 coincides with the normal line n of the surface 25 to be coated by the same principle as in the above embodiment. . The coating nozzle 22 includes the CCD camera 7 and the laser light source 8.9.1 of the attitude control device 20.
It is fixed to 0.
【００６９】前記塗装ユニット２３は、これらＣＣＤカ
メラ７、レーザ光源８・９・１０および塗装ノズル２２
を、これらの軸線７ａ・２２ａに平行な回転軸線２３ａ
回りに回転させる反転機構２６を具備している。すなわ
ち、反転機構２６は、制御装置５からの指令信号に基づ
いて起動されるモータ（図示略）のようなアクチュエー
タを具備しているとともに、前記ＣＣＤカメラ７の軸線
７ａと塗装ノズル２２の軸線２２ａとを回転軸線２３ａ
を挟んだ正反対かつ等距離の位置に配置している。これ
により、指令信号に基づいてモータが起動されると、モ
ータの回転トルクが伝達軸２６ａを介して伝達され、Ｃ
ＣＤカメラ７等および塗装ノズル２２は、回転軸線２３
ａ回りに１８０゜回転させられて、ＣＣＤカメラ７と塗
装ノズル２２の位置を入れ替えるようになっている。The coating unit 23 includes the CCD camera 7, laser light sources 8, 9 and 10 and the coating nozzle 22.
The rotation axis 23a parallel to these axes 7a and 22a.
It has a reversing mechanism 26 for rotating it around. That is, the reversing mechanism 26 includes an actuator such as a motor (not shown) that is activated based on a command signal from the control device 5, and the axis 7a of the CCD camera 7 and the axis 22a of the coating nozzle 22 are provided. And the rotation axis 23a
They are placed at the exact opposite and equidistant positions across. As a result, when the motor is started based on the command signal, the rotational torque of the motor is transmitted via the transmission shaft 26a, and C
The CD camera 7 etc. and the coating nozzle 22 have a rotation axis 23.
The positions of the CCD camera 7 and the coating nozzle 22 are switched by being rotated 180 degrees around a.
【００７０】また、塗装ユニット２３には、塗装ノズル
２２による塗料の噴射時に、ＣＣＤカメラ７等の光学系
に塗料がかからないように防護するための遮蔽板２７が
設けられている。該遮蔽板２７は、例えば、図１０に示
すように、塗装ノズル２２、ＣＣＤカメラ７およびレー
ザ光源８・９・１０の前面全体を被覆する平板状部材
に、塗装作業時の塗装ノズル２２のみあるいは姿勢制御
時のＣＣＤカメラ７等のみを露出させる開口部２７ａを
設けて構成されている。Further, the coating unit 23 is provided with a shield plate 27 for protecting the optical system such as the CCD camera 7 from the coating when the coating nozzle 22 sprays the coating. For example, as shown in FIG. 10, the shielding plate 27 is a flat plate-shaped member that covers the entire front surface of the coating nozzle 22, the CCD camera 7 and the laser light sources 8, 9 and 10, or only the coating nozzle 22 at the time of coating work. An opening 27a is provided to expose only the CCD camera 7 and the like during posture control.
【００７１】移動手段２４は、例えば、上記塗装ユニッ
ト２３を手首先端に取り付ける６軸多関節ロボットであ
って、塗装ノズル２２等を任意の姿勢および空間位置に
配することができるようになっている。The moving means 24 is, for example, a 6-axis articulated robot that attaches the coating unit 23 to the tip of the wrist, and can arrange the coating nozzle 22 and the like in any posture and space position. .
【００７２】このように構成された塗装装置２１によっ
て、曲面よりなる被塗装面２５に塗装作業を実施する場
合について、図１１および図１２を参照して、以下に説
明する。まず、移動手段２４による塗装ユニット２３の
移動の始点と終点における塗装ユニット２３の概略位置
および概略姿勢を与える。次いで、サンプリング数ｎに
より距離ｄｐごとの被塗装面２５の形状取得位置を計算
する。A case where a coating operation is performed on the surface to be coated 25 having a curved surface by the coating apparatus 21 having the above-described structure will be described below with reference to FIGS. 11 and 12. First, the rough position and the rough posture of the coating unit 23 at the start point and the end point of the movement of the coating unit 23 by the moving means 24 are given. Next, the shape acquisition position of the coated surface 25 for each distance dp is calculated by the sampling number n.
【００７３】その後、以下の処理を行う（図２参照）。
まず、反転機構２６を作動させて、ＣＣＤカメラ７およ
びレーザ光源８・９・１０を開口部２７ａから露出さ
せ、これら光学系を作動させる（ステップ１）。例え
ば、レーザ光源８から出射されるレーザ光Ｌ1の被塗装
面への入射位置Ｐ1がＣＣＤカメラ７によって撮像され
ると、その撮像された位置と所定位置とのずれ量によっ
て、ＣＣＤカメラ７と被塗装面２５との距離データが獲
得される。After that, the following processing is performed (see FIG. 2).
First, the reversing mechanism 26 is operated to expose the CCD camera 7 and the laser light sources 8, 9 and 10 through the opening 27a, and these optical systems are operated (step 1). For example, when the CCD camera 7 captures an image of the incident position P 1 of the laser beam L 1 emitted from the laser light source 8 on the surface to be coated, the CCD camera 7 is determined by the amount of deviation between the imaged position and a predetermined position. And distance data between the coated surface 25 and the coated surface 25 are acquired.
【００７４】次に、この獲得された距離データに基づい
て、塗装ユニット２３の姿勢計測のための位置（基準位
置）ｒまでの補正量を算出し、移動手段２４を作動させ
ることにより塗装ユニット２３を基準位置ｒまで移動さ
せる（ステップ２）。そして、この状態で、３個のレー
ザ光源８・９・１０から出射された３筋のレーザ光Ｌ1
・Ｌ2・Ｌ3の被塗装面２５への入射位置Ｐ1・Ｐ2・Ｐ3
を撮像し、その位置関係によって、塗装ユニット２３の
被塗装面２５に対する姿勢を得る（ステップ３）。姿勢
は、例えば、図８に示す直交する２方向の角度α・βに
よって表現される。Next, based on the obtained distance data, a correction amount up to a position (reference position) r for posture measurement of the coating unit 23 is calculated, and the moving means 24 is operated to operate the coating unit 23. Is moved to the reference position r (step 2). Then, in this state, three lines of laser light L 1 emitted from the three laser light sources 8, 9 and 10
Incident position on the surface to be coated 25 of · L 2 · L 3 P 1 · P 2 · P 3
Is imaged, and the posture of the coating unit 23 with respect to the surface 25 to be coated is obtained from the positional relationship (step 3). The posture is represented, for example, by angles α and β in two orthogonal directions shown in FIG.
【００７５】演算手段５では、上記のようにして得られ
た塗装ユニット２３の姿勢を被塗装面２５に対して面直
に補正するため、すなわち、ＣＣＤカメラ７の軸線７ａ
を被塗装面２５の法線ｎに一致させるための補正量を演
算する。そして、演算された補正量を補正前の移動手段
の各軸データとともに適当な記憶手段に格納する（ステ
ップ４）。In the calculating means 5, in order to correct the posture of the coating unit 23 obtained as described above to the surface 25 to be coated, that is, the axis 7a of the CCD camera 7 is corrected.
A correction amount for matching the normal line n of the surface 25 to be coated is calculated. Then, the calculated correction amount is stored in an appropriate storage means together with each axis data of the moving means before correction (step 4).
【００７６】以上のステップ１からステップ４までの処
理を各形状取得位置ごとに実施することによりｎ組のデ
ータセットを得る。この後に、上記のようにして得られ
たデータセットに基づいて、各形状取得位置における被
塗装面２５の法線ｎ方向に沿う塗装ノズル２２の先端位
置の被塗装面２５までの適正な距離（塗装距離）Ｌを達
成するための移動手段２４の各軸データを演算し、移動
手段２４の動作位置データとして適当な記憶手段に格納
する。By performing the above-described processing from step 1 to step 4 for each shape acquisition position, n data sets are obtained. After this, based on the data set obtained as described above, an appropriate distance from the tip position of the coating nozzle 22 to the surface to be coated 25 along the normal line n direction of the surface to be coated 25 at each shape acquisition position ( Each axis data of the moving means 24 for achieving the coating distance L is calculated and stored in an appropriate storage means as operating position data of the moving means 24.
【００７７】そして、反転機構２６を作動させて、光学
系と塗装ノズル２２とを入れ替えた後に、上記のように
して取得された動作位置データに基づいて移動手段２４
を作動させつつ塗装ノズル２２を作動させることによ
り、被塗装面２５が塗装されることになる。この場合
に、塗装ノズル２２による塗料の噴射は、上記終点から
始点に向かって計測工程とは逆向きに移動手段を作動さ
せつつ実施することとすれば、全体的な塗装時間を短縮
することができるので好ましい。Then, the reversing mechanism 26 is operated to replace the optical system and the coating nozzle 22, and then the moving means 24 is operated based on the operation position data obtained as described above.
By operating the coating nozzle 22 while operating, the surface 25 to be coated is coated. In this case, if the spraying of the coating material by the coating nozzle 22 is performed while operating the moving means in the opposite direction of the measuring process from the end point to the starting point, the overall coating time can be shortened. It is preferable because it is possible.
【００７８】また、上記においては、塗装作業の始点と
終点のみを与えてその間における移動手段２４の作動位
置データを自動生成することとしたが、被塗装面２５の
形状が複雑である場合には、塗装ノズル２２の移動経路
に沿う複数位置において、被塗装面２５に対する塗装ノ
ズル２２の概略姿勢および概略位置を教示した教示点を
設定し、あるいは、オフラインによって予め与えてお
く。Further, in the above description, only the start point and the end point of the painting work are given and the operating position data of the moving means 24 between them are automatically generated. However, when the shape of the surface 25 to be coated is complicated, At a plurality of positions along the moving path of the coating nozzle 22, teaching points that teach the approximate posture and the approximate position of the coating nozzle 22 with respect to the surface to be coated 25 are set or given in advance by offline.
【００７９】そして、上記のようにして与えられた複数
の教示点の間に上記と同様の処理によって複数の作動位
置データを自動生成する。これにより、塗装ノズル２２
の先端位置が移動経路に沿って大きく変動するような複
雑な形状の被塗装面２５に対しても適正な距離および姿
勢を保って塗装作業を実施することができる。その結
果、塗装むらや塗料のだれを生じることなく品質の高い
塗装面を得ることができることになる。Then, a plurality of operating position data are automatically generated between the plurality of teaching points given as described above by the same processing as described above. As a result, the coating nozzle 22
It is possible to carry out the coating work while maintaining an appropriate distance and posture even on the surface to be coated 25 having a complicated shape in which the tip position of the is greatly changed along the movement path. As a result, it is possible to obtain a high-quality coated surface without causing uneven coating or dripping of the coating.
【００８０】また、本実施の形態では、まず、塗装ノズ
ル２２の移動軌跡に沿ってＣＣＤカメラ７等の光学系に
よる計測を実施した後に、ＣＣＤカメラ７等の光学系を
遮蔽板２７によって防護しつつ塗装ノズル２２から塗料
を噴出することとしているので、噴出された塗料がＣＣ
Ｄカメラ７等の光学系に付着することを回避することが
できる。Further, in the present embodiment, first, after the measurement is performed by the optical system such as the CCD camera 7 along the movement locus of the coating nozzle 22, the optical system such as the CCD camera 7 is protected by the shield plate 27. While spraying the paint from the coating nozzle 22, the sprayed paint is CC
It is possible to avoid attaching to the optical system such as the D camera 7.
【００８１】なお、上記実施の形態においては、３個の
レーザ光源８・９・１０を用いた姿勢制御装置２０につ
いて説明したが、レーザ光源８・９・１０に代えて、他
の光源を採用することもできる。すなわち、作業対象面
２５における入射位置を明確に把握し得る光源であれ
ば、レーザ光である必要はなく、光束の断面積が変化し
ない平行光を作業対象面２５に照射し得るものであれば
よい。また、光線の種類も微小光束断面積を有するスポ
ット状の光線の他、スリット状の光線であってもよい。Although the posture control device 20 using the three laser light sources 8, 9 and 10 has been described in the above embodiment, another light source is adopted instead of the laser light sources 8. 9 and 10. You can also do it. That is, as long as it is a light source capable of clearly grasping the incident position on the work surface 25, the light source does not need to be laser light, and any parallel light whose cross-sectional area of the light flux does not change can be applied to the work surface 25. Good. Further, the type of light beam may be a spot-like light beam having a minute light flux cross-sectional area or a slit-like light beam.
【００８２】さらに、上記各実施の形態においては、姿
勢制御装置２０を適用したルツボの計測装置１および塗
装装置２１を示したが、本発明の姿勢制御装置２０の適
用対象はこれらに限定されるものではない。すなわち、
任意の作業器具、例えば、溶接トーチ、スポット溶接ガ
ン、ボールエンドミル、赤外線カメラ等の各作業対象
面、つまり、溶接対象面、被加工面、検査対象面等に対
して正確な姿勢および位置設定が必要となるものに、本
発明の姿勢制御装置２０を適用することにより、容易に
かつ精度良く作業を遂行することができることになる。Further, in each of the above embodiments, the crucible measuring device 1 and the coating device 21 to which the attitude control device 20 is applied are shown, but the application target of the attitude control device 20 of the present invention is not limited thereto. Not a thing. That is,
Accurate posture and position setting for arbitrary work equipment, such as welding torch, spot welding gun, ball end mill, infrared camera, and other work surfaces, that is, welding surface, work surface, inspection surface, etc. By applying the attitude control device 20 of the present invention to what is required, the work can be easily and accurately performed.
【００８３】例えば、本発明に係る姿勢制御装置２０を
溶接装置に適用する場合には、溶接トーチ３１の所定の
経路を教示した後に、該経路に沿って溶接トーチ３１を
移動させながら、各教示点において姿勢制御装置２０を
作動させる。この場合には、図１３に示すように、姿勢
制御装置２０は、開先３２が形成されることとなる溶接
線を避けて、その近傍の母材３３表面３３ａにより溶接
トーチ３１の距離および姿勢を検出することとする。し
たがって、姿勢制御装置２０は、専ら母材３３の表面３
３ａに対する溶接トーチ３１の距離および姿勢を補正す
るためのデータを得るためにのみ用いられ、溶接位置は
教示データにより設定されるものとする。For example, when the attitude control device 20 according to the present invention is applied to a welding device, after teaching a predetermined path of the welding torch 31, each teaching is performed while moving the welding torch 31 along the path. The attitude control device 20 is activated at the point. In this case, as shown in FIG. 13, the attitude control device 20 avoids the welding line where the groove 32 is formed and avoids the distance and attitude of the welding torch 31 by the surface 33a of the base material 33 in the vicinity thereof. Shall be detected. Therefore, the attitude control device 20 exclusively uses the surface 3 of the base material 33.
It is used only to obtain data for correcting the distance and posture of the welding torch 31 with respect to 3a, and the welding position is set by teaching data.
【００８４】この場合においても、溶接に伴うヒューム
等の光学系への付着を防止するために、溶接工程に先立
って計測工程を実施するものとし、溶接工程の際には、
上記実施の形態と同様の遮蔽板（図示略）によって、光
学系を防護することとすればよい。Also in this case, in order to prevent fume and the like from adhering to the optical system due to welding, the measuring step should be carried out prior to the welding step.
The optical system may be protected by a shield plate (not shown) similar to that in the above-described embodiment.
【００８５】[0085]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る姿勢
制御装置は、作業対象面上において一直線上に配されな
い異なる３箇所に入射させられる平行光を出射する１以
上の光源と、その光源から出射された平行光のうち、作
業対象面において反射された３つの反射光を同時に撮像
する撮像手段と、撮像された平行光の作業対象面上の入
射位置に基づいて、作業対象面に対する作業器具の傾斜
方向および傾斜角度を演算する演算手段とを具備するの
で、作業器具による作業の開始に先立って、演算手段に
よって演算された傾斜角度および傾斜方向に応じて作業
器具の補正を行うことにより、作業対象面に対して適正
な姿勢および位置に設定された状態で作業を実施するこ
とができる。これにより、各種作業の精度向上を図るこ
とができるという効果を奏する。As described in detail above, the attitude control apparatus according to the present invention includes one or more light sources that emit parallel light that is incident on three different positions on the work surface that are not arranged in a straight line. Of the parallel light emitted from the light source, an image pickup unit that simultaneously picks up three reflected lights reflected by the work target surface, and an incident position of the picked-up parallel light on the work target surface with respect to the work target surface. Since the work tool is provided with a computing means for computing the tilt direction and the tilt angle, the work tool is corrected according to the tilt angle and the tilt direction computed by the computing means before the work by the work tool is started. Thus, the work can be performed in a state in which the work surface is set in an appropriate posture and position. As a result, it is possible to improve the accuracy of various operations.
【００８６】また、光源から出射される平行光を撮像手
段の軸線に対して一定角度傾斜させて作業対象面上に入
射させることとすれば、作業対象面までの光源の距離、
すなわち作業対象面までの撮像手段および作業器具の距
離に応じて、作業対象面上の平行光の入射位置の相互間
距離が変化する。これにより、上記効果に加えて、撮像
手段により撮像された平行光の入射位置関係に基づい
て、作業対象面に対する作業器具の距離をもの検知し、
作業器具を最適な位置に配置することができるという効
果を奏する。If parallel light emitted from the light source is incident on the work surface with a certain angle of inclination with respect to the axis of the image pickup means, the distance of the light source to the work surface is
That is, the mutual distance of the incident positions of the parallel light on the work target surface changes according to the distance between the work target surface and the imaging unit and the work implement. Thereby, in addition to the above effects, based on the incident position relationship of the parallel light imaged by the imaging means, the distance of the work implement to the work target surface is also detected,
An effect that the work implement can be arranged at an optimum position is exerted.
【００８７】さらに、光源から出射される３つの平行光
のうち、一の平行光が、他の２つの平行光の作業対象面
における入射位置を結んだ直線に平行な平面内に配され
るように、光源および撮像手段が設けられていることと
すれば、上記直線回りに作業器具を回転させることによ
り、その回転角度に応じて上記一の平行光のみを上記直
線に平行な方向に変位させることができる。したがっ
て、その一の平行光の入射位置の規定位置からのずれ量
を計測することにより、作業対象面に対する作業器具の
姿勢補正量を容易にかつ正確に求めることができるとい
う効果を奏する。Further, among the three parallel lights emitted from the light source, one parallel light is arranged in a plane parallel to the straight line connecting the incident positions of the other two parallel lights on the work target surface. If the light source and the image pickup means are provided, by rotating the work implement around the straight line, only the one parallel light is displaced in the direction parallel to the straight line according to the rotation angle. be able to. Therefore, by measuring the amount of deviation of the incident position of the one parallel light from the specified position, the posture correction amount of the work implement with respect to the work surface can be easily and accurately obtained.
【００８８】また、本発明に係るルツボの計測装置は、
計測ヘッドよりなる作業器具のルツボ内面よりなる作業
対象面に対する姿勢を制御する上記姿勢制御装置を有す
るので、計測に先立って、計測ヘッドをルツボ内面に対
して面直にかつ適正な距離に配置することができる。し
たがって、ルツボ内面の透明層の厚さ寸法を非接触でか
つ精度良く計測することができるという効果を奏する。
また、その結果、ルツボ内面の透明層の厚さ寸法計測を
容易に自動化することができる。Further, the crucible measuring apparatus according to the present invention is
Since the posture control device controls the posture of the work tool including the measuring head with respect to the work target surface including the inner surface of the crucible, the measuring head is arranged in a plane and at an appropriate distance with respect to the inner surface of the crucible before measurement. be able to. Therefore, the thickness of the transparent layer on the inner surface of the crucible can be accurately measured in a non-contact manner.
Further, as a result, the thickness dimension measurement of the transparent layer on the inner surface of the crucible can be easily automated.
【００８９】また、本発明に係る塗装装置は、塗装ノズ
ルよりなる作業器具の被塗装面よりなる作業対象面に対
する姿勢を制御する上記姿勢制御装置を有するので、塗
装作業に先立って、塗装ノズルを被塗装面に対して適正
な姿勢にかつ適正な距離に配置することができる。した
がって、被塗装面に塗布される塗料に濃淡が発生するこ
とを回避して、塗装むら、塗料のだれ等のない高品質の
塗装品を製造することができるという効果を奏する。Further, since the coating apparatus according to the present invention has the posture control device for controlling the posture of the work implement including the coating nozzle with respect to the work target surface including the surface to be coated, the coating nozzle is set prior to the coating work. It can be placed in a proper posture and at a proper distance with respect to the surface to be coated. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of light and shade in the coating material applied to the surface to be coated, and to produce a high-quality coated product with no coating unevenness or paint dripping.
【図１】本発明に係るルツボの計測装置の一実施形態を
示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a crucible measuring device according to the present invention.
【図２】図１の計測装置の計測ヘッドを示す斜視図であ
る。FIG. 2 is a perspective view showing a measuring head of the measuring device shown in FIG.
【図３】図１の計測装置によるルツボ内面の透明層の厚
さ寸法の計測原理を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of measuring the thickness dimension of the transparent layer on the inner surface of the crucible by the measuring device of FIG.
【図４】図１の計測装置の計測ヘッドをルツボ内表面に
位置決めする場合を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the case of positioning the measuring head of the measuring device of FIG. 1 on the inner surface of the crucible.
【図５】図１の計測装置の計測ヘッドのルツボ内表面に
対する姿勢の補正量を導き出すための説明図である。5 is an explanatory diagram for deriving a correction amount of the posture of the measuring head of the measuring device of FIG. 1 with respect to the inner surface of the crucible.
【図６】図１の計測装置の計測ヘッドのルツボ内表面に
対する姿勢を補正した状態を示す図である。6 is a diagram showing a state in which the attitude of the measuring head of the measuring device of FIG. 1 with respect to the inner surface of the crucible is corrected.
【図７】本発明に係る姿勢制御装置を有する塗装装置の
全体構造を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing the overall structure of a coating apparatus having an attitude control device according to the present invention.
【図８】図７の塗装装置の塗装ユニット部分を拡大して
示す斜視図である。FIG. 8 is an enlarged perspective view showing a coating unit portion of the coating apparatus of FIG.
【図９】図８の塗装ユニットを示す縦断面図である。9 is a vertical cross-sectional view showing the coating unit of FIG.
【図１０】図８の塗装ユニットを示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing the coating unit of FIG.
【図１１】図７の塗装装置による塗装作業を説明するた
めの図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a painting operation by the painting apparatus of FIG.
【図１２】図１１の塗装作業における被塗装面と塗装ノ
ズルの相対位置関係を示す模式図である。12 is a schematic diagram showing a relative positional relationship between a surface to be coated and a coating nozzle in the coating operation of FIG.
【図１３】本発明に係る姿勢制御装置を溶接装置に適用
した場合について説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a case where the attitude control device according to the present invention is applied to a welding device.
１ 計測装置 ２ ルツボ ２ａ 内表面（作業対象面） ２ｂ 透明層 ３ 計測ヘッド（作業器具） ４・２４ 移動手段 ５ 制御装置（演算手段） ７ ＣＣＤカメラ（撮像手段） ７ａ 軸線 ８・９・１０ レーザ光源 １５ 回転駆動軸（駆動軸） １５ｃ 軸線 １９ 気泡 ２０ 姿勢制御装置 ２１ 塗装装置 ２２ 塗装ノズル（作業器具） ２３ 塗装ユニット ２５ 被塗装面（作業対象面） Ａ・Ｂ 直線 Ｃ1・Ｃ2・Ｃ3 平面 Ｌ1・Ｌ2・Ｌ3 レーザ光 ｎ 法線 Ｐ1・Ｐ2・Ｐ3 入射位置DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measuring device 2 Crucible 2a Inner surface (work surface) 2b Transparent layer 3 Measuring head (working instrument) 4/24 Moving means 5 Control device (calculating means) 7 CCD camera (imaging means) 7a Axis 8 ・ 9 ・ 10 Laser Light source 15 Rotation drive shaft (drive shaft) 15c Axis 19 Bubble 20 Attitude control device 21 Coating device 22 Coating nozzle (work implement) 23 Coating unit 25 Coating surface (work surface) A / B Straight line C 1 / C 2 / C 3 planes L 1 , L 2 , L 3 laser light n normal line P 1 , P 2 , P 3 incident position
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉浦 賢吾 秋田県秋田市茨島５−14−３ 三菱マテリ アルクォーツ株式会社秋田工場内 (72)発明者 葛西 利昭 秋田県秋田市茨島５−14−３ 三菱マテリ アルクォーツ株式会社秋田工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kengo Sugiura 5-14-3 Ibaraki, Akita City, Akita Prefecture Mitsubishi Materi Alquarts Co., Ltd. Akita Plant (72) Inventor Toshiaki Kasai 5-14-3, Ibaraki, Akita City, Akita Prefecture Mitsubishi Materi Alquarts Co., Ltd. Akita factory
Claims (5)
作業対象面に対する相対的な姿勢を制御する装置であっ
て、 作業対象面上において一直線上に配されない異なる３箇
所に入射させられる平行光を出射する１以上の光源と、 該光源から出射された平行光のうち、作業対象面におい
て反射された３つの反射光を同時に撮像する撮像手段
と、 該撮像手段に撮像された反射光による平行光の作業対象
面上の入射位置に基づいて、作業対象面に対する作業器
具の傾斜方向および傾斜角度を演算する演算手段とを具
備することを特徴とする姿勢制御装置。1. A device which is attached to a work implement and controls a relative posture of the work implement with respect to a work target surface, wherein the parallel light is made incident on three different positions on the work target surface which are not arranged in a straight line. One or more light sources that emit light, an image capturing unit that simultaneously captures three reflected light beams reflected by the work surface among the parallel light beams emitted from the light source, and a parallel beam of reflected light imaged by the image capturing unit. An attitude control device comprising: a calculation unit that calculates a tilt direction and a tilt angle of a work implement with respect to a work target surface based on an incident position of light on the work target surface.
の軸線に対して一定角度傾斜させられて作業対象面に入
射させられることを特徴とする請求項１記載の姿勢制御
装置。2. The attitude control device according to claim 1, wherein the parallel light emitted from the light source is incident on the work target surface after being inclined at a constant angle with respect to the axis of the image pickup means.
ち、一の平行光が、他の２つの平行光の作業対象面にお
ける入射位置を結んだ直線に平行な平面内に配されるよ
うに、光源および撮像手段が設けられていることを特徴
とする請求項１または請求項２記載の姿勢制御装置。3. One of the three parallel lights emitted from the light source is arranged in a plane parallel to a straight line connecting the incident positions of the other two parallel lights on the work surface. The attitude control device according to claim 1 or 2, further comprising a light source and an image pickup means.
で計測する装置であって、計測ヘッドよりなる作業器具
のルツボ内面よりなる作業対象面に対する姿勢を制御す
る請求項１から請求項３のいずれかに記載の姿勢制御装
置を有するルツボの計測装置。4. An apparatus for measuring the thickness dimension of the transparent layer on the inner surface of the crucible in a non-contact manner, wherein the posture of a work implement including a measuring head with respect to a work target surface including the inner surface of the crucible is controlled. 3. A crucible measuring device having the attitude control device according to any one of 3 above.
て、塗装ノズルよりなる作業器具の被塗装面よりなる作
業対象面に対する姿勢を制御する請求項１から請求項３
のいずれかに記載の姿勢制御装置を有する塗装装置。5. An apparatus for applying paint to a surface to be coated, wherein the attitude of a work implement including a coating nozzle with respect to a work target surface including the surface to be coated is controlled.
A coating apparatus having the attitude control device according to any one of 1.
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