JPH09304071A - Apparatus for measuring position and posturemeasuring apparatus - Google Patents
Apparatus for measuring position and posturemeasuring apparatusInfo
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- JPH09304071A JPH09304071A JP14866396A JP14866396A JPH09304071A JP H09304071 A JPH09304071 A JP H09304071A JP 14866396 A JP14866396 A JP 14866396A JP 14866396 A JP14866396 A JP 14866396A JP H09304071 A JPH09304071 A JP H09304071A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は被検出体の位置測定
装置および姿勢測定装置に関し、特に小口径管推進機を
含むトンネル掘進機等に適用される位置測定装置および
姿勢測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position measuring device and a posture measuring device for an object to be detected, and more particularly to a position measuring device and a posture measuring device applied to a tunnel excavator including a small diameter pipe propulsion machine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】「特開平３−１７２７１０」により公開
されている位置姿勢角計測装置について、図７および図
８により説明する。2. Description of the Related Art A position / orientation angle measuring device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-172710 will be described with reference to FIGS.
【０００３】図７は位置姿勢角測定装置を適用した小口
径管推進機（以後、推進機という）の側断面図、図８は
従来の技術を示す図で、（Ａ）は位置姿勢角計測装置の
ブロック図、（Ｂ）および（Ｃ）はポジションセンサ部
の概念構成を示す図である。このように位置姿勢角計測
装置は、推進機６０の先導管６１に搭載されたレーザタ
ーゲット６２と、発進立坑ＳＨに配設されたレーザ発進
部５６と、発進立坑ＳＨ付近の地表面ＥＰに配設され、
レーザターゲット６２に電線６３を介して接続されるコ
ントロールユニット６４とから構成されている。ポジシ
ョンセンサ部６５は、図８（Ｂ）に示すように推進機６
０の長手方向と受光面５１ａが垂直になるように配設さ
れ、レーザ発進部５６から投光されたレーザ光５０を受
光して、レーザ光５０の２次元照射位置（ｘ1 ，ｙ1 ）
を示す電気信号を出力する、光透過性を有する第１ＰＳ
Ｄ（ポジション・センシティブ・ディテクタ）５１と、
その受光面５２ａが第１ＰＳＤ５１の受光面５１ａと平
行となるように第１ＰＳＤ５１から所定距離Ｌ2 だけ離
間して配設され、第１ＰＳＤ５１を透過したレーザ光５
０の２次元照射位置（ｘ2 ，ｙ2 ）を示す電気信号を出
力する、光透過性を有する第２ＰＳＤ５２とを中心に構
成され、さらにレーザ発信部５６から投光されたレーザ
光５０を収束するレンズ５７がその平面部５７ａが第
１、第２ＰＳＤ５１，５２の受光面５１ａ，５２ａと平
行となるように、第１ＰＳＤ５１から所定距離Ｌ1 だけ
離間して配設されている。FIG. 7 is a side sectional view of a small-diameter tube propulsion machine (hereinafter referred to as a propulsion machine) to which a position / orientation angle measuring device is applied. FIG. 8 is a view showing a conventional technique. Block diagrams of the apparatus, (B) and (C) are diagrams showing a conceptual configuration of a position sensor section. As described above, the position / orientation angle measuring device is arranged on the laser target 62 mounted on the tip conduit 61 of the propulsion unit 60, the laser starting portion 56 arranged on the starting shaft SH, and the ground surface EP near the starting shaft SH. Was set up,
It is composed of a control unit 64 connected to the laser target 62 via an electric wire 63. As shown in FIG. 8 (B), the position sensor unit 65 includes the propulsion unit 6
It is arranged so that the longitudinal direction of 0 and the light receiving surface 51a are perpendicular to each other, and receives the laser light 50 projected from the laser starter 56, and the two-dimensional irradiation position (x1, y1) of the laser light 50 is received.
First PS having optical transparency, which outputs an electric signal indicating
D (Position Sensitive Detector) 51,
The laser beam 5 which is arranged at a predetermined distance L2 from the first PSD 51 such that its light receiving surface 52a is parallel to the light receiving surface 51a of the first PSD 51, and which has passed through the first PSD 51.
A lens which is mainly composed of a second PSD 52 having optical transparency, which outputs an electric signal indicating a two-dimensional irradiation position (x2, y2) of 0, and further converges the laser light 50 projected from the laser transmission unit 56. 57 is disposed at a predetermined distance L1 from the first PSD 51 so that the plane portion 57a thereof is parallel to the light receiving surfaces 51a and 52a of the first and second PSDs 51 and 52.
【０００４】第１ＰＳＤ５１と第２ＰＳＤ５２とからそ
れぞれ出力する２次元照射位置（ｘ1 ，ｙ1 ）および
（ｘ2 ，ｙ2 ）を示す電気信号は、信号処理回路５９か
ら電線６３を介して接続されるコントロールユニット６
４内のホストコンピュータ７３に出力されて、推進機６
０の位置姿勢角が演算処理され、その結果はＣＲＴ７５
により表示される。なお図８（Ｃ）のように第１ＰＳＤ
５１と第２ＰＳＤ５２との間にレンズ５７を配設するポ
ジションセンサ部６５の構成でも差し支えない。前記第
１ＰＳＤ５１および第２ＰＳＤ５２として使用されるα
−Ｓｉ（アモルファスシリコン）ＰＳＤの構造、および
その位置検出原理については「特開平３−１７２７１
０」に説明されているため説明を省略する。The electric signals indicating the two-dimensional irradiation positions (x1, y1) and (x2, y2) output from the first PSD 51 and the second PSD 52, respectively, are connected from the signal processing circuit 59 via the electric wire 63 to the control unit 6.
4 is output to the host computer 73, and the propulsion unit 6 is output.
The position and orientation angle of 0 is calculated and the result is CRT75.
Is displayed. In addition, as shown in FIG. 8C, the first PSD
The configuration of the position sensor unit 65 in which the lens 57 is disposed between the 51 and the second PSD 52 does not matter. Α used as the first PSD 51 and the second PSD 52
Regarding the structure of -Si (amorphous silicon) PSD and its position detection principle, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-17271.
Since it is described as "0", the description is omitted.
【０００５】以上のような構成のもとに、レーザ発信部
５６からレーザ光５０が投光されて、第１ＰＳＤ５１に
おいて入射光の２次元照射位置（ｘ1 ，ｙ1 ）が検出さ
れ、第２ＰＳＤ５２において入射光の２次元照射位置
（ｘ2 ，ｙ2 ）が検出されると、施工計画ラインに対す
る相対水平方向位置（左右変位）Ｘおよび同ラインに対
する相対鉛直方向位置（上下変位）Ｙ並びに推進機６０
の姿勢角、つまり施工計画ラインに対する左右方向姿勢
角（ヨーイング角）θx および施工計画ラインに対する
上下方向姿勢角（ピッチング角）θy は、図８（Ｂ）の
場合には次のようにして演算される。 Ｘ＝−（Ｆ／Ｌ2 ）・ｘ1 Ｙ＝−（Ｆ／Ｌ2 ）・ｙ1 θx ＝ｔａｎ-1（−ｘ2 ／Ｆ） θy ＝ｔａｎ-1（−ｙ2 ／Ｆ） ただし、Ｆはレンズ７の焦点距離であり、前記各式は非
球面レンズを使用した場合に両辺が等しくなり、球面レ
ンズの場合は略等しくなる。Under the above-described structure, the laser light 50 is projected from the laser emitting portion 56, the two-dimensional irradiation position (x1, y1) of the incident light is detected by the first PSD 51, and the two-dimensional PSD 52 is incident. When the two-dimensional irradiation position (x2, y2) of light is detected, the relative horizontal position (horizontal displacement) X with respect to the construction planning line, the relative vertical position (vertical displacement) Y with respect to the line, and the propulsion unit 60.
In the case of FIG. 8B, the posture angle of, that is, the horizontal posture angle (yaw angle) θx with respect to the construction planning line and the vertical posture angle (pitching angle) θy with respect to the construction planning line are calculated as follows. It X =-(F / L2) * x1 Y =-(F / L2) * y1 [theta] x = tan- 1 (-x2 / F) [theta] y = tan- 1 (-y2 / F) where F is the focus of the lens 7. It is a distance, and both sides of the above equations are equal when an aspherical lens is used, and are approximately equal when a spherical lens is used.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の構成においては次の問題がある。 （１）ＰＳＤの位置検出機能は、ＰＳＤがレーザビーム
を受光すると光電効果により発生した起電力により、均
一厚さの抵抗膜を介してレーザビームの受光位置からの
距離に応じた電流が検出され、この電流を電圧に変換す
ることによりＰＳＤ上におけるレーザビームの照射位置
が検出される。従って、計測面積が広くなるとそれに応
じた均一厚さの抵抗膜を製造する必要があり、その分、
計測面積に対するＰＳＤの歩留りが低下しコストアップ
となるため、大型のＰＳＤは高価となり、更に超大型の
ＰＳＤになると製作が困難となる。 （２）ＰＳＤが受光するレーザビームの出力が大きくな
ると、検出回路における電圧値が所定値をオーバしてレ
ーザビームの受光位置に応じた電圧値として検出できな
くなる。所謂、ＰＳＤの飽和特性から使用可能なレーザ
ビームの出力範囲が制限される。 （３）目視用目盛は個人差、または判別能力の限界によ
り位置計測の精度を低下させる原因となる。 本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、ＰＳ
Ｄの代わりに廉価で、広い出力範囲のレーザビームが使
用可能なシャッターを使用することによりフィルタを不
要とした位置姿勢測定装置を提供することを目的とす
る。However, there are the following problems in the configuration of the above-mentioned prior art. (1) When the PSD receives a laser beam, the PSD position detection function detects an electric current depending on the distance from the laser beam receiving position through the resistive film having a uniform thickness by the electromotive force generated by the photoelectric effect. By converting this current into voltage, the irradiation position of the laser beam on the PSD is detected. Therefore, if the measurement area becomes wider, it is necessary to manufacture a resistance film having a uniform thickness accordingly,
Since the yield of the PSD with respect to the measurement area is reduced and the cost is increased, the large-sized PSD becomes expensive, and the manufacturing of the ultra-large-sized PSD becomes difficult. (2) When the output of the laser beam received by the PSD becomes large, the voltage value in the detection circuit exceeds a predetermined value and cannot be detected as a voltage value corresponding to the receiving position of the laser beam. The output range of the usable laser beam is limited due to the so-called PSD saturation characteristic. (3) The visual scale causes the accuracy of position measurement to deteriorate due to individual differences or the limit of discrimination ability. The present invention has been made in view of the above problems, and PS
An object of the present invention is to provide a position / orientation measuring device which does not require a filter by using a shutter which is inexpensive and can use a laser beam having a wide output range instead of D.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するために、本願第１の発明に係る位置測定装
置および姿勢測定装置は、被検出体に設置され、投光器
からの光線を受光してその照射位置を二次元的に検出す
る位置検出器を備える被検出体の位置姿勢測定装置にお
いて、前記位置検出器は、遮光部または透光部の位置を
二次元的に走査可能な二次元シャッタと、前記光線の集
光レンズと、この集光レンズの焦点位置に設置され、二
次元シャッタを透過した光を検出する光検出センサと、
二次元シャッタの走査範囲に対する照射位置を、走査範
囲縁部から照射位置までの走査時間と、走査周期の関係
から、被検出体の位置および姿勢の少なくとも一方を求
める演算手段とを備えることを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, a position measuring device and an attitude measuring device according to the first invention of the present application are installed on an object to be detected and receive a light beam from a light projector. In the position-and-orientation measuring apparatus for a detected object, which is provided with a position detector that two-dimensionally detects the irradiation position, the position detector is a two-dimensional device capable of two-dimensionally scanning the position of the light shielding part or the light transmitting part. A two-dimensional shutter, a condenser lens for the light beam, and a light detection sensor installed at the focal position of the condenser lens for detecting light transmitted through the two-dimensional shutter,
The irradiation position with respect to the scanning range of the two-dimensional shutter is provided with a calculating unit that determines at least one of the position and the posture of the detected object from the relationship between the scanning time from the edge of the scanning range to the irradiation position and the scanning cycle. And
【０００８】第１の発明によれば、（二次元シャッタの
走査範囲Ｓｖ，Ｓｈ）／（走査周期Ｔｖ，Ｔｈ）と、
（二次元シャッタの走査開始部から照射位置までの距離
ｘ，ｙ）／（二次元シャッタの走査開始部から照射位置
までの走査時間ｔｖ，ｔｈ）が等しい関係式から、 ｘ＝（Ｓｈ／Ｔｈ）・ｔｈ， ｙ＝（Ｓｖ／Ｔｖ）・ｔ
ｖ により、被検出体の測定基準点（照射位置）に対する二
次元シャッタの位置、即ち被検出体の位置が得られる。
また二次元シャッタを所定距離Ｌだけ離間させて２個設
置すれば、二次元シャッタの走査開始部から照射位置ま
での距離（ｘ1 ，ｙ1 ）および（ｘ2 ，ｙ2 ）から、 ピッチング角Ｐ＝ｔａｎ-1｛（ｙ2 −ｙ1 ）／Ｌ｝ ヨーイング角Ｙ＝ｔａｎ-1｛（ｘ2 −ｘ1 ）／Ｌ｝ により被検出体の姿勢が得られる。また光検出センサの
二次元位置（ｘ3 ，ｙ3 ）を測定すれば、集光レンズの
焦点距離がＦの場合、 ピッチング角Ｐ＝ｔａｎ-1（ｙ3 ／Ｆ） ヨーイング角Ｙ＝ｔａｎ-1（ｘ3 ／Ｆ） によっても被検出体の姿勢が得られる。なお、前記作用
の説明では走査範囲縁部を走査開始部としたが、走査終
了部であっても同様のため説明を省略する。According to the first invention, (scanning range Sv, Sh of the two-dimensional shutter) / (scanning cycle Tv, Th),
From the relational expression of (distance x, y from scan start portion of two-dimensional shutter to irradiation position) / (scan time tv, th from scan start portion of two-dimensional shutter to irradiation position), x = (Sh / Th ) .Th, y = (Sv / Tv) .t
From v, the position of the two-dimensional shutter with respect to the measurement reference point (irradiation position) of the detected object, that is, the position of the detected object is obtained.
Further By installing two by separating the two-dimensional shutter by a predetermined distance L, the distance to the irradiation position from the scanning start end of the two-dimensional shutter (x1, y1) and from (x2, y2), the pitching angle P = tan - 1 {(y2-y1) / L} The yawing angle Y = tan- 1 {(x2-x1) / L} gives the posture of the object to be detected. Further, when the two-dimensional position (x3, y3) of the light detection sensor is measured, when the focal length of the condenser lens is F, pitching angle P = tan -1 (y3 / F) yawing angle Y = tan -1 (x3 / F) also gives the posture of the object to be detected. In the description of the above operation, the scan range edge portion is the scan start portion, but the scan end portion is also the same, so description thereof will be omitted.
【０００９】以上のように、第１の発明によれば次の効
果が得られる。 （１）前記従来の技術におけるＰＳＤのように均一厚さ
の抵抗膜を使用する必要がないため、位置の計測面積に
関係なく計測面積の広い光線ターゲット（二次元シャッ
タ、集光レンズ、光検出センサ等）が低コストで製作可
能となる。 （２）光検出センサは一次元または強度のみを測定する
ものでも可能である。 （３）特に高精度を必要としない場合には、集光レンズ
として曲面レンズの代わりにフレネルレンズで測定可能
である。 （４）前記従来の技術におけるＰＳＤの飽和特性から使
用可能なレーザビームの出力範囲が制限されることな
く、レーザビーム等の光線の出力範囲を広くとれるため
専用のフィルタが要らなくなる。As described above, according to the first invention, the following effects can be obtained. (1) Since it is not necessary to use a resistive film having a uniform thickness unlike the PSD in the conventional technique, a light beam target (two-dimensional shutter, condenser lens, light detection) having a wide measurement area is irrespective of the position measurement area. Sensor etc.) can be manufactured at low cost. (2) The light detection sensor may be one that measures only one dimension or intensity. (3) When high accuracy is not required, Fresnel lens can be used as the condenser lens instead of the curved lens. (4) The output range of the laser beam that can be used is not limited due to the saturation characteristics of the PSD in the conventional technique described above, and the output range of the light beam such as the laser beam can be widened, so that a dedicated filter is not required.
【００１０】本願第２の発明に係る位置測定装置および
姿勢測定装置は、第１の発明において前記二次元シャッ
タは光軸方向に１つ設置され、また光検出センサは入射
光の有無を検出する一次元光検出センサであることを特
徴とする。In the position measuring device and the attitude measuring device according to the second invention of the present application, in the first invention, one of the two-dimensional shutters is installed in the optical axis direction, and the light detecting sensor detects the presence or absence of incident light. It is a one-dimensional light detection sensor.
【００１１】第２の発明によれば、（二次元シャッタの
走査範囲Ｓｖ，Ｓｈ）／（走査周期Ｔｖ，Ｔｈ）と、
（二次元シャッタの走査開始部から照射位置までの距離
ｘ，ｙ）／（二次元シャッタの走査開始時刻から光検出
センサの光検出時刻までの時間ｔｖ，ｔｈ）が等しい関
係式から、 ｘ＝（Ｓｈ／Ｔｈ）・ｔｈ， ｙ＝（Ｓｖ／Ｔｖ）・ｔ
ｖ により、被検出体の測定基準点（照射位置）に対する二
次元シャッタの位置、即ち被検出体の位置が得られる。
従って構成を簡素化して位置測定装置を安価に製作する
ことができる。。According to the second invention, (scanning range Sv, Sh of the two-dimensional shutter) / (scanning cycle Tv, Th),
From the relational expression in which (distance x, y from the scanning start portion of the two-dimensional shutter to the irradiation position) / (time tv, th from the scanning start time of the two-dimensional shutter to the light detection time of the light detection sensor) is equal, x = (Sh / Th) · th, y = (Sv / Tv) · t
From v, the position of the two-dimensional shutter with respect to the measurement reference point (irradiation position) of the detected object, that is, the position of the detected object is obtained.
Therefore, the structure can be simplified and the position measuring device can be manufactured at low cost. .
【００１２】本願第３の発明に係る位置測定装置および
姿勢測定装置は、第１の発明において前記二次元シャッ
タは光軸方向に１つ設置され、また光検出センサは入射
光の二次元位置を検出する二次元光検出センサであるこ
とを特徴とする。In the position measuring device and the posture measuring device according to the third invention of the present application, in the first invention, one of the two-dimensional shutters is installed in the optical axis direction, and the photodetector sensor detects the two-dimensional position of incident light. It is a two-dimensional light detection sensor for detecting.
【００１３】第３の発明によれば、（二次元シャッタの
走査範囲Ｓｖ，Ｓｈ）／（走査周期Ｔｖ，Ｔｈ）と、
（二次元シャッタの走査開始部から照射位置までの距離
ｘ，ｙ）／（二次元シャッタの走査開始時刻から光検出
センサの光検出時刻までの時間ｔｖ，ｔｈ）が等しい関
係式から、 ｘ＝（Ｓｈ／Ｔｈ）・ｔｈ， ｙ＝（Ｓｖ／Ｔｖ）・ｔ
ｖ により、被検出体の測定基準点（照射位置）に対する二
次元シャッタの位置、即ち被検出体の位置が得られる。
また光検出センサの二次元位置（ｘ3 ，ｙ3 ）より、集
光レンズの焦点距離がＦであれば、 ピッチング角Ｐ＝ｔａｎ-1（ｙ3 ／Ｆ） ヨーイング角Ｙ＝ｔａｎ-1（ｘ3 ／Ｆ） により被検出体の姿勢が得られる。従って簡単な構成に
より被検出体の位置および姿勢の両方を測定できる。According to the third invention, (scanning range Sv, Sh of the two-dimensional shutter) / (scanning cycle Tv, Th),
From the relational expression in which (distance x, y from the scanning start portion of the two-dimensional shutter to the irradiation position) / (time tv, th from the scanning start time of the two-dimensional shutter to the light detection time of the light detection sensor) is equal, x = (Sh / Th) · th, y = (Sv / Tv) · t
From v, the position of the two-dimensional shutter with respect to the measurement reference point (irradiation position) of the detected object, that is, the position of the detected object is obtained.
If the focal length of the condenser lens is F from the two-dimensional position (x3, y3) of the light detection sensor, the pitching angle P = tan -1 (y3 / F) yawing angle Y = tan -1 (x3 / F) ) Gives the posture of the object to be detected. Therefore, both the position and the posture of the detected object can be measured with a simple configuration.
【００１４】本願第４の発明に係る位置測定装置および
姿勢測定装置は、第１の発明において二次元シャッタは
光軸方向に２つ設置され、また光検出センサは入射光の
有無を検出する一次元光検出センサであることを特徴と
する。In the position measuring device and the posture measuring device according to the fourth invention of the present application, in the first invention, two two-dimensional shutters are installed in the optical axis direction, and the light detecting sensor is a primary detector for detecting the presence or absence of incident light. It is characterized by being an original light detection sensor.
【００１５】第４の発明によれば、（二次元シャッタの
走査範囲Ｓｖ，Ｓｈ）／（走査周期Ｔｖ，Ｔｈ）と、
（二次元シャッタの走査開始部から照射位置までの距離
ｘ，ｙ）／（二次元シャッタの走査開始時刻から光検出
センサの光検出時刻までの時間ｔｖ，ｔｈ）が等しい関
係式から、 ｘ＝（Ｓｈ／Ｔｈ）・ｔｈ， ｙ＝（Ｓｖ／Ｔｖ）・ｔ
ｖ により、被検出体の測定基準点（照射位置）に対する二
次元シャッタの位置、即ち被検出体の位置が得られる。
また二次元シャッタを所定距離Ｌだけ離間させて２個設
置すれば、二次元シャッタの走査開始部から照射位置ま
での距離（ｘ1 ，ｙ1 ）および（ｘ2 ，ｙ2 ）から、 ピッチング角Ｐ＝ｔａｎ-1｛（ｙ2 −ｙ1 ）／Ｌ｝ ヨーイング角Ｙ＝ｔａｎ-1｛（ｘ2 −ｘ1 ）／Ｌ｝ により被検出体の姿勢が得られる。従って二次元シャッ
タを２個設けることにより、第３の発明と同様に簡単な
構成により被検出体の位置および姿勢が得られる。According to the fourth invention, (scanning range Sv, Sh of two-dimensional shutter) / (scanning cycle Tv, Th),
From the relational expression in which (distance x, y from the scanning start portion of the two-dimensional shutter to the irradiation position) / (time tv, th from the scanning start time of the two-dimensional shutter to the light detection time of the light detection sensor) is equal, x = (Sh / Th) · th, y = (Sv / Tv) · t
From v, the position of the two-dimensional shutter with respect to the measurement reference point (irradiation position) of the detected object, that is, the position of the detected object is obtained.
Further By installing two by separating the two-dimensional shutter by a predetermined distance L, the distance to the irradiation position from the scanning start end of the two-dimensional shutter (x1, y1) and from (x2, y2), the pitching angle P = tan - 1 {(y2-y1) / L} The yawing angle Y = tan- 1 {(x2-x1) / L} gives the posture of the object to be detected. Therefore, by providing two two-dimensional shutters, the position and orientation of the detected object can be obtained with the same simple structure as in the third aspect.
【００１６】本願第５の発明に係る位置測定装置および
姿勢測定装置は、第１〜４の発明において二次元シャッ
タの透光部の範囲は可変であることを特徴とする。The position measuring device and the posture measuring device according to the fifth aspect of the present invention are characterized in that, in the first to fourth aspects, the range of the light transmitting portion of the two-dimensional shutter is variable.
【００１７】第５の発明によれば、二次元シャッタの透
光部の範囲が可変であるため、光検出センサに入射する
光量を広範囲に調節すればフィルタが不要となる。According to the fifth aspect of the invention, since the range of the light transmitting portion of the two-dimensional shutter is variable, the filter becomes unnecessary if the amount of light incident on the light detecting sensor is adjusted in a wide range.
【００１８】本願第６の発明に係る位置測定装置および
姿勢測定装置は、第１〜５の発明において二次元シャッ
タは液晶にて目盛り表示が可能であり、前方よりこの二
次元シャッタを照明するバックライトを備えることを特
徴とする。In the position measuring device and the posture measuring device according to the sixth invention of the present application, in the first to fifth inventions, the two-dimensional shutter can display the scale on the liquid crystal, and the back which illuminates the two-dimensional shutter from the front. It is characterized by having a light.
【００１９】第６の発明によれば、目視時のみに二次元
シャッタに目盛りを表示するようにすれば、検出体位置
計測の精度を向上できる。According to the sixth aspect of the invention, if the scale is displayed on the two-dimensional shutter only during visual observation, the accuracy of the detection object position measurement can be improved.
【００２０】本願第７の発明に係る位置測定装置および
姿勢測定装置は、被検出体に設置され、投光器からの光
線を受光してその照射位置を二次元的に検出する位置検
出器を備える被検出体の位置測定装置および姿勢測定装
置において、前記位置検出器は、遮光部または透光部の
位置を二次元的に走査可能な二次元ＬＣＤシャッタと、
この二次元ＬＣＤシャッタの前方または後方に配置され
た集光レンズと、この集光レンズの焦点位置に設置さ
れ、二次元ＬＣＤシャッタを透過した光を検出する光検
出センサと、二次元ＬＣＤシャッタの走査範囲に対する
照射位置を、走査範囲縁部から照射位置までの走査時間
と、走査周期の関係から求める演算手段とからなり、前
記二次元ＬＣＤシャッタを目盛り表示するときは前方よ
りこの二次元ＬＣＤシャッタを照明するバックライトを
備えることを特徴とする。A position measuring device and an attitude measuring device according to a seventh aspect of the present invention are provided with a position detector which is installed on an object to be detected and which receives a light beam from a light projector and two-dimensionally detects its irradiation position. In the position measuring device and the posture measuring device of the detection body, the position detector includes a two-dimensional LCD shutter capable of two-dimensionally scanning the position of the light shielding part or the light transmitting part,
A condenser lens disposed in front of or behind the two-dimensional LCD shutter, a light detection sensor installed at a focal position of the condenser lens for detecting light transmitted through the two-dimensional LCD shutter, and a two-dimensional LCD shutter. The irradiation position with respect to the scanning range is composed of a calculation means for obtaining the irradiation time from the edge of the scanning range to the irradiation position and the relationship between the scanning cycle. When the scale of the two-dimensional LCD shutter is displayed, the two-dimensional LCD shutter is displayed from the front. Is equipped with a backlight for illuminating.
【００２１】第７の発明によれば、第１の発明と同じ作
用効果があると共に、目視計測時には二次元ＬＣＤシャ
ッタを目盛り表示して前方よりこの二次元ＬＣＤシャッ
タをバックライトにより照明すれば、精度の高い検出体
の目視計測が可能となる。According to the seventh invention, in addition to the same effects as the first invention, the two-dimensional LCD shutter is graduated at the time of visual measurement and the two-dimensional LCD shutter is illuminated from the front by the backlight. It is possible to perform highly accurate visual measurement of the detected body.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る位置測定装
置および姿勢測定装置の各実施例について、図１〜図６
の図面を参照して詳述する。なお以下の記載において部
品名または部品番号の後の（ ）内に請求項の部品名を
示す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a position measuring device and an attitude measuring device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
This will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the part name of the claim is shown in parentheses after the part name or part number.
【００２３】先ず図１により第１実施例の構成について
説明する。透明薄膜シャッタ２（二次元シャッタ）上に
垂直遮光部３ａと、垂直遮光部３ａと角度θをなすと共
に、透明薄膜シャッタ２の下端において垂直遮光部３ａ
と交点Ｏ1 で交差する傾斜遮光部３ｂとからなるスリッ
ト状の遮光部３を設け、この透明薄膜シャッタ２を駆動
軸６と従動軸７とに巻き付けて、この駆動軸６を図示し
ない駆動源により矢印Ｍ方向にスクロールさせることに
より、垂直遮光部３ａによる左右方向の走査と、傾斜遮
光部３ｂによる上下方向の走査とを一度に行う。透明薄
膜シャッタ２のスクロールにシンクロさせたフレネルレ
ンズ４（集光レンズ）を通して集光させたレーザビーム
１ｂ（光線）を１次元光検出センサ５に入射させ、１次
元光検出センサ５の受光強度を測定する。First, the configuration of the first embodiment will be described with reference to FIG. The vertical light-shielding portion 3a is formed on the transparent thin-film shutter 2 (two-dimensional shutter), and an angle θ is formed between the vertical light-shielding portion 3a and the vertical light-shielding portion 3a at the lower end of the transparent thin-film shutter 2.
Is provided with a slit-shaped light-shielding portion 3 composed of an inclined light-shielding portion 3b intersecting at an intersection O1, and the transparent thin film shutter 2 is wound around a drive shaft 6 and a driven shaft 7, and the drive shaft 6 is driven by a drive source (not shown). By scrolling in the direction of arrow M, horizontal scanning by the vertical light shield 3a and vertical scanning by the inclined light shield 3b are performed at once. The laser beam 1b (light beam) condensed through the Fresnel lens 4 (condenser lens) synchronized with the scroll of the transparent thin film shutter 2 is made incident on the one-dimensional light detection sensor 5, and the received light intensity of the one-dimensional light detection sensor 5 is changed. taking measurement.
【００２４】図１および図２により第１実施例の作用に
ついて説明する。図２（Ａ）の（ａ）の状態から（ｄ）
の状態までを一周期（Ｔv ）として透明薄膜シャッタ２
をスクロールさせると、１次元光検出センサ５の受光強
度は図２（Ｃ）に示すように変化する。即ち、 （１）レーザ入射位置２ａに垂直遮光部３ａが来るまで
の時間（ｔh ）は、レーザ入射位置２ａに入射したレー
ザ光は全て１次元光検出センサ５に入射するため、１次
元光検出センサ５の受光強度は最大となる。 （２）スクロールを開始してから時間（ｔh ）が経過し
てレーザ入射位置２ａに垂直遮光部３ａが来ると、レー
ザ入射位置２ａに入射したレーザ光は全て遮られるた
め、１次元光検出センサ５の受光強度は０となる。 （３）垂直遮光部３ａがレーザ入射位置２ａを過ぎた
後、傾斜遮光部３ｂがレーザ入射位置２ａに来るまでの
時間（ｔv ）は、再びレーザ入射位置２ａに入射したレ
ーザ光は全て１次元光検出センサ５に入射するため、１
次元光検出センサ５の受光強度は最大となる。 （４）レーザ入射位置２ａに傾斜遮光部３ｂが来るとレ
ーザ入射位置２ａに入射したレーザ光は全て遮られるた
め、１次元光検出センサ５の受光強度は再び０となる。The operation of the first embodiment will be described with reference to FIGS. From (a) state of FIG. 2 (A) to (d)
Transparent thin film shutter 2 with one cycle (Tv)
When is scrolled, the received light intensity of the one-dimensional light detection sensor 5 changes as shown in FIG. That is, (1) All the laser light incident on the laser incident position 2a is incident on the one-dimensional photodetection sensor 5 during the time (th) until the vertical light shielding portion 3a arrives at the laser incident position 2a. The light receiving intensity of the sensor 5 is maximum. (2) When the vertical light-shielding portion 3a arrives at the laser incident position 2a after a lapse of time (th) from the start of scrolling, all the laser light incident on the laser incident position 2a is blocked, so that the one-dimensional photodetection sensor The received light intensity of 5 is 0. (3) After the vertical light-shielding portion 3a has passed the laser incident position 2a, the time (tv) until the inclined light-shielding portion 3b reaches the laser incident position 2a is such that all the laser light incident on the laser incident position 2a is one-dimensional. Since it enters the light detection sensor 5, 1
The light receiving intensity of the three-dimensional light detection sensor 5 becomes maximum. (4) When the inclined light-shielding portion 3b reaches the laser incident position 2a, all the laser light incident on the laser incident position 2a is blocked, so that the light receiving intensity of the one-dimensional photodetection sensor 5 becomes zero again.
【００２５】図２（Ａ）の（ａ）の状態から（ｄ）の状
態までの一周期（Ｔv ）の間に、図１に示す透明薄膜シ
ャッタ２はＰ1 位置から仮想線で示すＰ2 位置までの距
離（Ｓｈ）だけスクロールするものとし、また透明薄膜
シャッタ２上端における垂直遮光部３ａと傾斜遮光部３
ｂ間距離（Ｓvh）をスクロールする時間を（Ｔv ）とす
る。図２（Ｂ）に示すようにスクロール開始時の透明薄
膜シャッタ２の下端を原点Ｏ1 とするｘ−ｙ座標上にお
ける、ターゲットの２次元的な位置、即ちレーザ入射位
置２ａ（ｘ1 ，ｙ1 ）は、透明薄膜シャッタ２の高さを
Ｓｖ、垂直遮光部３ａからレーザ入射位置２ａまでの距
離（ｙx ）とすると次のようにして求まる。 ｘ1 ＝（ｔh ／Ｔh ）×Ｓh ・・・（１） ｙ1 ＝（ｔv ／Ｔv ）・Ｓｖ・・・（２） なぜなら（ｙx ／ｔv ）＝（Ｓvh／Ｔv ） （ｙ1 ／Ｓv ）＝（ｙx ／Ｓvh）During one cycle (Tv) from the state of (a) to the state of (d) of FIG. 2A, the transparent thin film shutter 2 shown in FIG. 1 moves from the P1 position to the P2 position indicated by an imaginary line. Of the vertical thin film shutter 3a and the slanted light shield 3 at the upper end of the transparent thin film shutter 2.
The time for scrolling the b distance (Svh) is (Tv). As shown in FIG. 2B, the two-dimensional position of the target, that is, the laser incident position 2a (x1, y1) on the xy coordinates with the lower end of the transparent thin film shutter 2 at the start of scrolling as the origin O1 is The height of the transparent thin film shutter 2 is Sv, and the distance (yx) from the vertical light shield 3a to the laser incident position 2a is obtained as follows. x1 = (th / Th) .times.Sh ... (1) y1 = (tv / Tv) .Sv ... (2) Because (yx / tv) = (Svh / Tv) (y1 / Sv) = (yx) / Svh)
【００２６】以上の実施例においては、１次元光検出セ
ンサ５の受光強度が０となるまでの時間（ｔｖ），（ｔ
h ）を、一周期のスクロール開始時刻から測定したが、
１次元光検出センサ５の受光強度が０となる時刻から一
周期のスクロール終了時刻までの時間を測定してもよ
い。この場合には透明薄膜シャッタ２のレーザビーム入
射位置２ａは、透明薄膜シャッタ２の一周期のスクロー
ル終了位置からの距離となる。In the above embodiment, the time (tv), (t) until the received light intensity of the one-dimensional light detecting sensor 5 becomes zero.
h) was measured from the scroll start time of one cycle,
The time from the time when the light receiving intensity of the one-dimensional light detection sensor 5 becomes 0 to the scroll end time of one cycle may be measured. In this case, the laser beam incident position 2a of the transparent thin film shutter 2 is the distance from the scroll end position of one cycle of the transparent thin film shutter 2.
【００２７】次に図３により第２実施例の構成について
説明する。上下・左右方向に走査されるスリット１３
（透光部）を有する第１シャッタ１１（二次元シャッ
タ）の後方距離Ｌの位置に、やはり上下・左右方向に走
査されるスリット１３（透光部）を有する第２シャッタ
１２（二次元シャッタ）を平行に設置し、第２シャッタ
１２（二次元シャッタ）を通過したレーザビーム（光
線）をフレネルレンズ１４（集光レンズ）を通して集光
させた後、この集光レーザビーム１０ｂ（光線）を１次
元光検出センサ１５に入射させて一次元光検出センサ１
５の受光強度を測定する。前記第１シャッタ１１（二次
元シャッタ）、および第２シャッタ１２（二次元シャッ
タ）の縦×横の大きさはＳv ×Ｓh とする。Next, the configuration of the second embodiment will be described with reference to FIG. Slit 13 that scans vertically and horizontally
A second shutter 12 (two-dimensional shutter) having a slit 13 (light-transmitting portion) that is also scanned in the up / down and left / right directions at a position at a rear distance L of the first shutter 11 (two-dimensional shutter) having (light-transmitting portion). ) Are installed in parallel, the laser beam (light beam) that has passed through the second shutter 12 (two-dimensional shutter) is focused through the Fresnel lens 14 (focus lens), and then this focused laser beam 10b (light beam) is The one-dimensional light detection sensor 1 is made incident on the one-dimensional light detection sensor 15.
Measure the received light intensity of No. 5. The vertical and horizontal dimensions of the first shutter 11 (two-dimensional shutter) and the second shutter 12 (two-dimensional shutter) are Sv × Sh.
【００２８】図３および図４により第２実施例の作用に
ついて説明する。第２シャッタ１２を完全にオープンの
状態にして図４（Ａ）に示すように時間Ｔ1vだけ上下方
向（図４では上方）に走査した後、図４（Ｂ）に示すよ
うに時間Ｔ1hだけ左右方向（図４では右方）に走査し、
連続して第１シャッタ１１を完全にオープンの状態にし
て時間Ｔ2vだけ図４（Ａ）に示すように上方に走査した
後、図４（Ｂ）に示すように時間Ｔ2hだけ右方に走査を
行う。すると前記各走査時間Ｔ1v、Ｔ1h、Ｔ2v、Ｔ2hの
間において、各シャッタ１１，１２のスリット１３の位
置がレーザ入射位置１１ａ，１２ａに一致すると、図４
（Ｃ）に示すように一次元光検出センサ１５に入射する
レーザビーム１０ｂの受光強度が最大となる。The operation of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. After the second shutter 12 is completely opened, scanning is performed in the vertical direction (upward in FIG. 4) for time T1v as shown in FIG. 4A, and then left and right for time T1h as shown in FIG. 4B. Scan in the direction (right in Fig. 4),
After continuously opening the first shutter 11 completely for a time T2v and scanning upward as shown in FIG. 4 (A), scanning is performed rightward for a time T2h as shown in FIG. 4 (B). To do. Then, when the positions of the slits 13 of the shutters 11 and 12 coincide with the laser incident positions 11a and 12a during the scanning times T1v, T1h, T2v, and T2h, respectively, as shown in FIG.
As shown in (C), the received light intensity of the laser beam 10b incident on the one-dimensional light detection sensor 15 is maximized.
【００２９】従って、走査開始時刻からレーザビーム１
０ｂの受光強度が最大となるまでの各時間ｔ1v, ｔ1h,
ｔ2v, ｔ2hを測定することにより、推進機上における第
１シャッタ１１のレーザビーム入射位置１１ａ（ｘ1 ，
ｙ1 ）、および第２シャッタ１２のレーザビーム入射位
置１２ａ（ｘ2 ，ｙ2 ）は、下記（３）式および（４）
式により求められ、また推進機の姿勢角（ピッチング角
Ｐ、ヨーイング角Ｙ）は（５）式により得られる。 ｘ1 ＝（ｔ1h／Ｔ1h）×Ｓh ，ｙ1 ＝（ｔ1v／Ｔ1v）×Ｓv ・・・（３）式 ｘ2 ＝（ｔ2h／Ｔ2h）×Ｓh ，ｙ2 ＝（ｔ2v／Ｔ2v）×Ｓv ・・・（４）式 Ｐ＝ｔａｎ-1｛（ｙ2 −ｙ1 ）／Ｌ｝，Ｙ＝ｔａｎ-1｛（ｘ2 −ｘ1 ）／Ｌ｝ ・・・（５）式Therefore, from the scanning start time, the laser beam 1
Each time t1v, t1h, until the received light intensity of 0b becomes maximum
By measuring t2v and t2h, the laser beam incident position 11a (x1,
y1) and the laser beam incident position 12a (x2, y2) of the second shutter 12 are expressed by the following equations (3) and (4).
The attitude angle (pitching angle P, yawing angle Y) of the propulsion device is obtained by the equation (5). x1 = (t1h / T1h) × Sh, y1 = (t1v / T1v) × Sv (3) Formula x2 = (t2h / T2h) × Sh, y2 = (t2v / T2v) × Sv (4) ) Expression P = tan -1 {(y2-y1) / L}, Y = tan -1 {(x2-x1) / L} (5) Expression
【００３０】以上の実施例においては、レーザビーム１
０ｂの受光強度が最大となるまでの各時間ｔ1v, ｔ1h,
ｔ2v, ｔ2hを一周期の走査開始時刻から測定したが、レ
ーザビーム１０ｂの受光強度が最大となる時刻から一周
期の走査終了時刻まての時間を測定してもよい。この場
合には第１シャッタ１１、および第２シャッタ１２のレ
ーザビーム入射位置１１ａ，１２ａは、各シャッタ１
１，１２の一周期の走査終了位置からの距離となる。In the above embodiment, the laser beam 1
Each time t1v, t1h, until the received light intensity of 0b becomes maximum
Although t2v and t2h are measured from the scanning start time of one cycle, the time from the time when the received light intensity of the laser beam 10b is maximum to the scanning end time of one cycle may be measured. In this case, the laser beam incident positions 11a and 12a of the first shutter 11 and the second shutter 12 are set to the respective shutter 1
It is the distance from the scan end position for one cycle of 1,12.
【００３１】また、第１シャッタ１１、第２シャッタ１
２それぞれに目視目盛を表示すれば、推進機上における
第１シャッタ１１のレーザビーム入射位置１１ａ（ｘ1
，ｙ1 ）、および第２シャッタ１２のレーザビーム入
射位置１２ａ（ｘ2 ，ｙ2 ）が目視される。これら（ｘ
1 ，ｙ1 ）、および（ｘ2 ，ｙ2 ）の値と、第１シャッ
タ１１と第２シャッタ１２間距離Ｌとを前記（５）式に
代入すれば、目視によっても推進機のピッチング角Ｐ、
およびヨーイング角Ｙが得られる。Further, the first shutter 11 and the second shutter 1
2 If a visual scale is displayed on each of them, the laser beam incident position 11a (x1
, Y1) and the laser beam incident position 12a (x2, y2) of the second shutter 12 are visually observed. These (x
By substituting the values of (1, y1) and (x2, y2) and the distance L between the first shutter 11 and the second shutter 12 into the equation (5), the pitching angle P of the propulsion unit can be visually observed,
And the yawing angle Y is obtained.
【００３２】図５により第３実施例の構成について説明
する。入射レーザビーム２０ａ（光線）の前面にＬＣＤ
シャッター２１（二次元シャッタ）、続いてこのＬＣＤ
シャッター２１（二次元シャッタ）に平行に集光レンズ
２４、また集光レンズ２４の焦点位置に二次元光検出セ
ンサ２５を配置する。これらの構成からなる位置姿勢検
出器に、集光レンズ２４の光軸方向から入射レーザビー
ム２０ａを投光する。The configuration of the third embodiment will be described with reference to FIG. LCD in front of the incident laser beam 20a (light beam)
Shutter 21 (two-dimensional shutter), then this LCD
A condenser lens 24 is arranged in parallel with the shutter 21 (two-dimensional shutter), and a two-dimensional light detection sensor 25 is arranged at the focal position of the condenser lens 24. The incident laser beam 20a is projected from the optical axis direction of the condenser lens 24 to the position / orientation detector having these configurations.
【００３３】第３実施例の作用について説明する。ＬＣ
Ｄシャッター２１上のスリット２３を図４（Ａ）と同様
にして上下方向に時間Ｔv だけ走査した後、図４（Ｂ）
と同様にして左右方向に時間Ｔh だけ走査する。すると
前記各走査時間Ｔv 、Ｔh の間において、ＬＣＤシャッ
タ２１の幅ΔＳを有するスリット２３の位置がレーザ入
射位置２１ａに一致すると、図５（Ｂ）に示すように二
次元光検出センサ２５に入射するレーザビーム２０ｂ
（光線）の受光強度が最大となる。従って走査開始時刻
からレーザビーム２０ｂの受光強度が最大となるまでの
時間ｔv,ｔh を測定することにより、推進機上における
ＬＣＤシャッタ２１のレーザビーム入射位置２１ａ（ｘ
1 ，ｙ1 ）は、前記（１）式および（２）式により得ら
れる。The operation of the third embodiment will be described. LC
After the slit 23 on the D shutter 21 is vertically scanned for a time Tv in the same manner as in FIG. 4A, FIG.
In the same manner as above, scanning is performed in the left-right direction for a time Th. Then, when the position of the slit 23 having the width ΔS of the LCD shutter 21 coincides with the laser incident position 21a between the scanning times Tv and Th, it is incident on the two-dimensional photodetection sensor 25 as shown in FIG. 5B. Laser beam 20b
The received light intensity of (ray) becomes maximum. Therefore, by measuring the time tv, th from the scanning start time to the maximum received light intensity of the laser beam 20b, the laser beam incident position 21a (x) of the LCD shutter 21 on the propulsion unit is measured.
1 and y1) are obtained by the equations (1) and (2).
【００３４】以上の実施例においては、一周期の走査開
始時刻から二次元光検出センサ２５の受光強度が最大と
なる時刻までの時間ｔv,ｔh を測定したが、二次元光検
出センサ２５の受光強度が最大となる時刻から一周期の
走査終了時刻までの時間を測定してもよい。この場合に
はＬＣＤシャッタ２１上のレーザビーム入射位置２１ａ
は、ＬＣＤシャッタ２１の一周期の走査終了位置からの
距離となる。In the above embodiment, the time tv, th from the scanning start time of one cycle to the time when the light receiving intensity of the two-dimensional light detecting sensor 25 becomes maximum is measured. You may measure the time from the time when the intensity is maximum to the scan end time of one cycle. In this case, the laser beam incident position 21a on the LCD shutter 21
Is the distance from the scanning end position of one cycle of the LCD shutter 21.
【００３５】被検出体と入射レーザビーム２０ａとが平
行であれば、入射レーザビーム２０ａは必ず光軸Ｒ上の
焦点に結像するが、入射レーザビーム２０ａに対して被
検出体が傾斜すると、その傾斜角に応じて入射レーザビ
ーム２０ａの結像点は光検出位置２５ａ（ｘ3 ，ｙ3 ）
まで移動する。従って集光レンズ２４の焦点距離をＦと
すると、２次元光検出センサ２５の二次元出力となる光
検出位置２５ａ（ｘ3 ，ｙ3 ）より、ピッチング角Ｐ、
およびヨーイング角Ｙは次の（６）式により得られる。 Ｐ＝ｔａｎ-1（ｙ3 ／Ｆ），Ｙ＝ｔａｎ-1（ｘ3 ／Ｆ） ・・・（６）式 二次元光検出センサ２５の出力が飽和状態となる時に
は、ＬＣＤシャッタ２１のスリット幅ΔＳを小さくし、
２次元光検出センサ２５の出力が小さい時には、レーザ
ビーム径程度までスリット幅ΔＳを大きくして対応す
る。If the object to be detected and the incident laser beam 20a are parallel, the incident laser beam 20a always forms an image at the focal point on the optical axis R, but if the object to be detected is inclined with respect to the incident laser beam 20a, According to the tilt angle, the image forming point of the incident laser beam 20a is the light detection position 25a (x3, y3).
Move up to. Therefore, assuming that the focal length of the condenser lens 24 is F, the pitching angle P from the photodetection position 25a (x3, y3) which is the two-dimensional output of the two-dimensional photodetection sensor 25,
And the yawing angle Y is obtained by the following equation (6). P = tan −1 (y3 / F), Y = tan −1 (x3 / F) (6) When the output of the two-dimensional photodetection sensor 25 is saturated, the slit width ΔS of the LCD shutter 21 is Smaller,
When the output of the two-dimensional light detection sensor 25 is small, the slit width ΔS is increased to about the diameter of the laser beam.
【００３６】図６により第４実施例について説明する。
目視計測時には、ＬＣＤシャッター２１に目視目盛２６
を表示し、前方よりバックライト２７で照らすことによ
り、目視目盛２６上のレーザ入射位置２１ａ（ｘ1 ，ｙ
1 ）を目視できる。目視計測をしないときには目視目盛
２６を消去して測定精度を向上することができる。A fourth embodiment will be described with reference to FIG.
At the time of visual measurement, the LCD shutter 21 has a visual scale 26.
Is displayed and illuminated by the backlight 27 from the front, the laser incident position 21a (x1, y on the visual scale 26) is displayed.
1) is visible. When the visual measurement is not performed, the visual scale 26 can be erased to improve the measurement accuracy.
【００３７】以上の説明において、二次元シャッタの遮
光部または透光部の形状をスリット状、またはＶ字状と
したが、点状など任意の形状であってもよく、また左右
方向と上下方向に走査したが、二次元的な走査であれば
極座標走査等任意の走査方法を選択できることは勿論で
ある。In the above description, the shape of the light-shielding portion or the light-transmitting portion of the two-dimensional shutter is a slit shape or a V shape, but it may be any shape such as a dot shape, and the horizontal direction and the vertical direction. However, it is needless to say that any scanning method such as polar coordinate scanning can be selected as long as it is two-dimensional scanning.
【図１】本発明に係る位置測定装置の第１実施例の構成
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a position measuring device according to the present invention.
【図２】図１の作用を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of FIG.
【図３】本発明に係る位置測定装置および姿勢測定装置
の第２実施例の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of a position measuring device and an attitude measuring device according to the present invention.
【図４】図３の作用を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of FIG.
【図５】本発明に係る位置測定装置および姿勢測定装置
の第３実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the position measuring device and the posture measuring device according to the present invention.
【図６】本発明に係る位置測定装置および姿勢測定装置
の第４実施例の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment of a position measuring device and an attitude measuring device according to the present invention.
【図７】位置測定装置および姿勢測定装置を適用した小
口径管推進機の側断面図である。FIG. 7 is a side sectional view of a small diameter tube propulsion machine to which a position measuring device and an attitude measuring device are applied.
【図８】従来の技術を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a conventional technique.
１ａ，１０ａ，２０ａ…入射レーザビーム（光線） １ｂ，１０ｂ，２０ｂ…集光レーザビーム（光線） ２…透明薄膜シャッタ（二次元シャッタ） ２ａ，１１ａ，１２ａ…レーザ入射位置 ３…遮光部 ３ａ…垂直遮光部 ３ｂ…傾斜遮光部 ４，１４…フレネルレンズ（集光レンズ） ５，１５…一次元光検出センサ ６…駆動軸 ７…従動軸 １１…第１シャッタ（二次元シャッタ） １２…第２シャッタ（二次元シャッタ） １３，２３…スリット（透光部） ２１…ＬＣＤシャッター（二次元シャッタ） ２４…集光レンズ ２５…二次元光検出センサ ２５ａ…光検出位置 ２６…目視目盛 ２７…バックライト Ｒ…光軸 Ｆ…焦点距離 Ｌ…シャッタ間距離 Ｐ…ビッチング角 Ｙ…ヨーイング角 1a, 10a, 20a ... Incident laser beam (light beam) 1b, 10b, 20b ... Converged laser beam (light beam) 2 ... Transparent thin film shutter (two-dimensional shutter) 2a, 11a, 12a ... Laser incident position 3 ... Shading part 3a ... Vertical light-shielding portion 3b ... Inclined light-shielding portion 4, 14 ... Fresnel lens (condensing lens) 5, 15 ... One-dimensional light detection sensor 6 ... Drive shaft 7 ... Driven shaft 11 ... First shutter (two-dimensional shutter) 12 ... Second Shutter (two-dimensional shutter) 13, 23 ... Slit (transparent portion) 21 ... LCD shutter (two-dimensional shutter) 24 ... Condensing lens 25 ... Two-dimensional light detection sensor 25a ... Light detection position 26 ... Visual scale 27 ... Backlight R ... Optical axis F ... Focal length L ... Shutter distance P ... Biting angle Y ... Yawing angle
Claims (7)
を受光してその照射位置を二次元的に検出する位置検出
器を備える被検出体の位置姿勢測定装置において、 前記位置検出器は、遮光部または透光部の位置を二次元
的に走査可能な二次元シャッタと、前記光線の集光レン
ズと、この集光レンズの焦点位置に設置され、二次元シ
ャッタを透過した光を検出する光検出センサと、二次元
シャッタの走査範囲に対する照射位置を、走査範囲縁部
から照射位置までの走査時間と、走査周期の関係から、
被検出体の位置および姿勢の少なくとも一方を求める演
算手段とを備えることを特徴とする位置測定装置および
姿勢測定装置。1. A position-and-orientation measuring apparatus for a detected object, comprising: a position detector installed on the detected object, which receives a light beam from a light projector and two-dimensionally detects an irradiation position thereof, wherein the position detector is , A two-dimensional shutter capable of two-dimensionally scanning the position of a light-shielding portion or a light-transmitting portion, a condenser lens for the light beam, and a light beam which is installed at the focal position of the condenser lens and detects light transmitted through the two-dimensional shutter From the relationship between the light detection sensor and the irradiation position with respect to the scanning range of the two-dimensional shutter, the scanning time from the scanning range edge to the irradiation position, and the scanning cycle,
A position measuring device and a posture measuring device, comprising: a calculating means for determining at least one of a position and a posture of a detected object.
は光軸方向に１つ設置され、また光検出センサは入射光
の有無を検出する一次元光検出センサであることを特徴
とする位置測定装置。2. The position measurement according to claim 1, wherein one of the two-dimensional shutters is installed in the optical axis direction, and the light detection sensor is a one-dimensional light detection sensor that detects the presence or absence of incident light. apparatus.
は光軸方向に１つ設置され、また光検出センサは入射光
の二次元位置を検出する二次元光検出センサであること
を特徴とする位置測定装置および姿勢測定装置。3. The one-dimensional shutter according to claim 1, wherein one of the two-dimensional shutters is installed in the optical axis direction, and the light detection sensor is a two-dimensional light detection sensor that detects a two-dimensional position of incident light. Position measuring device and attitude measuring device.
は光軸方向に２つ設置され、また光検出センサは入射光
の有無を検出する一次元光検出センサであることを特徴
とする位置測定装置および姿勢測定装置。4. The position measurement according to claim 1, wherein two two-dimensional shutters are installed in the optical axis direction, and the light detection sensor is a one-dimensional light detection sensor that detects the presence or absence of incident light. Equipment and attitude measuring equipment.
ッタの透光部の範囲は可変であることを特徴とする位置
測定装置および姿勢測定装置。5. The position measuring device and the posture measuring device according to claim 1, wherein the range of the light transmitting portion of the two-dimensional shutter is variable.
ッタは液晶にて目盛り表示が可能であり、前方よりこの
二次元シャッタを照明するバックライトを備えることを
特徴とする位置測定装置および姿勢測定装置。6. The position measuring device and posture according to claim 1, wherein the two-dimensional shutter is capable of displaying a scale on a liquid crystal, and is provided with a backlight that illuminates the two-dimensional shutter from the front. measuring device.
を受光してその照射位置を二次元的に検出する位置検出
器を備える被検出体の位置姿勢測定装置において、 前記位置検出器は、遮光部または透光部の位置を二次元
的に走査可能な二次元ＬＣＤシャッタと、この二次元Ｌ
ＣＤシャッタの前方または後方に配置された集光レンズ
と、この集光レンズの焦点位置に設置され、二次元ＬＣ
Ｄシャッタを透過した光を検出する光検出センサと、二
次元ＬＣＤシャッタの走査範囲に対する照射位置を、走
査範囲縁部から照射位置までの走査時間と、走査周期の
関係から求める演算手段とからなり、前記二次元ＬＣＤ
シャッタを目盛り表示するときは前方よりこの二次元Ｌ
ＣＤシャッタを照明するバックライトを備えることを特
徴とする位置測定装置および姿勢測定装置。7. A position / orientation measuring apparatus for a detected object, comprising a position detector installed on the detected object, which receives a light beam from a light projector and two-dimensionally detects an irradiation position thereof, wherein the position detector is , A two-dimensional LCD shutter capable of two-dimensionally scanning the position of the light shielding part or the light transmitting part, and the two-dimensional L
A condenser lens arranged in front of or behind the CD shutter and a two-dimensional LC arranged at the focal position of the condenser lens.
It comprises a light detection sensor for detecting the light transmitted through the D shutter, and an arithmetic means for obtaining the irradiation position with respect to the scanning range of the two-dimensional LCD shutter from the relationship between the scanning time from the edge of the scanning range to the irradiation position and the scanning cycle. , The two-dimensional LCD
When displaying the shutter scale, this two-dimensional L
A position measuring device and a posture measuring device, comprising a backlight for illuminating a CD shutter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14866396A JPH09304071A (en) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | Apparatus for measuring position and posturemeasuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14866396A JPH09304071A (en) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | Apparatus for measuring position and posturemeasuring apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304071A true JPH09304071A (en) | 1997-11-28 |
Family
ID=15457842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14866396A Pending JPH09304071A (en) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | Apparatus for measuring position and posturemeasuring apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09304071A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113955705A (en) * | 2021-10-19 | 2022-01-21 | 正星科技股份有限公司 | Oil pipe posture recognition device, method and system |
| CN116295313A (en) * | 2023-05-22 | 2023-06-23 | 太原理工大学 | Real-time positioning system of heading machine |
-
1996
- 1996-05-20 JP JP14866396A patent/JPH09304071A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113955705A (en) * | 2021-10-19 | 2022-01-21 | 正星科技股份有限公司 | Oil pipe posture recognition device, method and system |
| CN116295313A (en) * | 2023-05-22 | 2023-06-23 | 太原理工大学 | Real-time positioning system of heading machine |
| CN116295313B (en) * | 2023-05-22 | 2023-07-18 | 太原理工大学 | Real-time positioning system of heading machine |
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