JPH09311006A - 二次元変位センサ及びこれを用いた二次元変位測定装置 - Google Patents
二次元変位センサ及びこれを用いた二次元変位測定装置Info
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- JPH09311006A JPH09311006A JP15027496A JP15027496A JPH09311006A JP H09311006 A JPH09311006 A JP H09311006A JP 15027496 A JP15027496 A JP 15027496A JP 15027496 A JP15027496 A JP 15027496A JP H09311006 A JPH09311006 A JP H09311006A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
- B60G2400/25—Stroke; Height; Displacement
- B60G2400/252—Stroke; Height; Displacement vertical
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2401/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
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- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】二次元変位を自動的に測定できる二次元変位セ
ンサを提供する。 【解決手段】バンパと車体との面差や隙間などの二次元
変位を測定するセンサであって、バンパの被測定面に当
接される測定基準部１２，１４を有する第１のポスト１
０と、車体の被測定面に当接される測定基準部２２，２
４を有する第２のポスト２０と、これらを繋ぐ第１のリ
ンク３０と第２のリンク４０とを備える。回動軸Ｐ2 及
びＰ3 にはポテンショメータ５０，６０が設けられ、回
動軸の回動角を測定する。これらの部材により形成され
る三角形につき幾何学的計算を行い、第１のポスト１０
及び第２のポスト２０間の面差及び隙間を自動的に測定
する。
ンサを提供する。 【解決手段】バンパと車体との面差や隙間などの二次元
変位を測定するセンサであって、バンパの被測定面に当
接される測定基準部１２，１４を有する第１のポスト１
０と、車体の被測定面に当接される測定基準部２２，２
４を有する第２のポスト２０と、これらを繋ぐ第１のリ
ンク３０と第２のリンク４０とを備える。回動軸Ｐ2 及
びＰ3 にはポテンショメータ５０，６０が設けられ、回
動軸の回動角を測定する。これらの部材により形成され
る三角形につき幾何学的計算を行い、第１のポスト１０
及び第２のポスト２０間の面差及び隙間を自動的に測定
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二つの物体間の面
差や隙間などの二次元変位を自動的に測定することがで
きる二次元変位センサ、及びこれを用いた二次元変位測
定装置に関する。
差や隙間などの二次元変位を自動的に測定することがで
きる二次元変位センサ、及びこれを用いた二次元変位測
定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】バンパーなどの自動車用外装樹脂部品
は、極高温又は極低温などの使用環境によっては熱変形
が生じるおそれがあることから、開発段階等において、
耐熱耐寒試験による品質評価が行われている。この種の
耐熱耐寒試験は、外装樹脂部品が装着された実車を例え
ば−４０℃〜９０℃の恒温室に入れ、極恒温及び極低温
における車体との面差や隙間寸法の変化状況を測定し、
外装樹脂部品の品質評価の一項目としている。
は、極高温又は極低温などの使用環境によっては熱変形
が生じるおそれがあることから、開発段階等において、
耐熱耐寒試験による品質評価が行われている。この種の
耐熱耐寒試験は、外装樹脂部品が装着された実車を例え
ば−４０℃〜９０℃の恒温室に入れ、極恒温及び極低温
における車体との面差や隙間寸法の変化状況を測定し、
外装樹脂部品の品質評価の一項目としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の耐熱
耐寒試験における面差や隙間は、測定者がゲージを用い
て直接測定していたので、−４０℃前後の極低温や９０
℃前後の極恒温の恒温室に測定者が入室しなければなら
なかった。かかる恒温室内に長時間入室していることは
きわめて困難であるため、測定に要する時間は極力短時
間とする必要があり、このため、測定部位を多くするこ
とや、慎重に測定して測定精度を高めることに制約が生
じていた。また、この種の耐熱耐寒試験は、極恒温や極
低温環境下で長時間行われ経時的な変化も測定する必要
があるが、恒温室への入室間隔も制約されるので、精度
の高い経時変化データを得ることが困難であった。
耐寒試験における面差や隙間は、測定者がゲージを用い
て直接測定していたので、−４０℃前後の極低温や９０
℃前後の極恒温の恒温室に測定者が入室しなければなら
なかった。かかる恒温室内に長時間入室していることは
きわめて困難であるため、測定に要する時間は極力短時
間とする必要があり、このため、測定部位を多くするこ
とや、慎重に測定して測定精度を高めることに制約が生
じていた。また、この種の耐熱耐寒試験は、極恒温や極
低温環境下で長時間行われ経時的な変化も測定する必要
があるが、恒温室への入室間隔も制約されるので、精度
の高い経時変化データを得ることが困難であった。
【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、二次元変位を自動的に測定
できる二次元変位センサを提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、二次元変位を自動的に測定
できる二次元変位センサを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の本発明の二次元変位センサは、二つ
の物体の任意断面における二次元変位を検出する二次元
変位センサであって、測定すべき二次元変位の前記一方
の物体の被測定面に、直接的又は間接的に当接可能な測
定基準部を有する第１のポストと、前記測定すべき二次
元変位の前記他方の物体の被測定面に、直接的又は間接
的に当接可能な測定基準部を有する第２のポストと、一
端が、前記任意断面の垂直軸廻りに相対的に回動可能と
なるように、前記第１のポストに軸着された第１のリン
クと、一端が、前記任意断面の垂直軸廻りに相対的に回
動可能となるように、前記第２のポストに軸着され、他
端が、前記任意断面の垂直軸廻りに相対的に回動可能と
なるように前記第１のリンクに軸着された第２のリンク
と、前記第１のポストと前記第１のリンクとの回動軸、
前記第２のポストと前記第２のリンクとの回動軸、及び
前記第１のリンクと前記第２のリンクとの回動軸のうち
少なくとも２つの回動軸の回動角をそれぞれ検出する第
１の角度検出手段及び第２の角度検出手段と、を備えた
ことを特徴とする。
に、請求項１記載の本発明の二次元変位センサは、二つ
の物体の任意断面における二次元変位を検出する二次元
変位センサであって、測定すべき二次元変位の前記一方
の物体の被測定面に、直接的又は間接的に当接可能な測
定基準部を有する第１のポストと、前記測定すべき二次
元変位の前記他方の物体の被測定面に、直接的又は間接
的に当接可能な測定基準部を有する第２のポストと、一
端が、前記任意断面の垂直軸廻りに相対的に回動可能と
なるように、前記第１のポストに軸着された第１のリン
クと、一端が、前記任意断面の垂直軸廻りに相対的に回
動可能となるように、前記第２のポストに軸着され、他
端が、前記任意断面の垂直軸廻りに相対的に回動可能と
なるように前記第１のリンクに軸着された第２のリンク
と、前記第１のポストと前記第１のリンクとの回動軸、
前記第２のポストと前記第２のリンクとの回動軸、及び
前記第１のリンクと前記第２のリンクとの回動軸のうち
少なくとも２つの回動軸の回動角をそれぞれ検出する第
１の角度検出手段及び第２の角度検出手段と、を備えた
ことを特徴とする。
【０００６】この請求項１記載の二次元変位センサで
は、第１のポストの測定基準部を一方の物体の被測定面
に、第２のポストの測定基準部を他方の物体の被測定面
に直接的又は間接的に当接させ、このとき、第１のポス
トと第１のリンクとの回動軸（以下Ｐ1 ともいう）、第
２のポストと第２のリンクとの回動軸（以下Ｐ2 ともい
う）、及び第１のリンクと第２のリンクとの回動軸（以
下Ｐ3 ともいう）の３点で形成される三角形の幾何学的
性質を利用することにより、二つの物体の任意断面にお
ける二次元変位を検出する。
は、第１のポストの測定基準部を一方の物体の被測定面
に、第２のポストの測定基準部を他方の物体の被測定面
に直接的又は間接的に当接させ、このとき、第１のポス
トと第１のリンクとの回動軸（以下Ｐ1 ともいう）、第
２のポストと第２のリンクとの回動軸（以下Ｐ2 ともい
う）、及び第１のリンクと第２のリンクとの回動軸（以
下Ｐ3 ともいう）の３点で形成される三角形の幾何学的
性質を利用することにより、二つの物体の任意断面にお
ける二次元変位を検出する。
【０００７】すなわち、測定すべき二つの物体の任意断
面における二次元変位は、その任意断面のＸ−Ｙ平面に
おける２つの回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 の座標で置き換えること
ができる。また、第１のリンク及び第２のリンクの長
さ、つまり三角形の２辺の長さはそれぞれ既知であり、
第１の角度検出手段及び第２の角度検出手段により三角
形の２つの内角が求められるので、幾何学的計算により
２つの回動軸Ｐ1 ，Ｐ2の点座標を求めることができ
る。したがって、本発明の二次元変位センサを用いれ
ば、測定すべき二次元変位を自動的に測定することがで
きる。
面における二次元変位は、その任意断面のＸ−Ｙ平面に
おける２つの回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 の座標で置き換えること
ができる。また、第１のリンク及び第２のリンクの長
さ、つまり三角形の２辺の長さはそれぞれ既知であり、
第１の角度検出手段及び第２の角度検出手段により三角
形の２つの内角が求められるので、幾何学的計算により
２つの回動軸Ｐ1 ，Ｐ2の点座標を求めることができ
る。したがって、本発明の二次元変位センサを用いれ
ば、測定すべき二次元変位を自動的に測定することがで
きる。
【０００８】請求項１記載の二次元変位センサにおい
て、３つの回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 で形成される三角形
がどのような三角形であっても、幾何学的計算により二
次元変位を求めることができるが、請求項２記載の二次
元変位センサは、前記第１のポスト及び前記第１のリン
クの回動軸と、前記第２のポスト及び前記第２のリンク
の回動軸とが、前記測定すべき二次元変位方向に対して
非同一直線上に設けられていることを特徴とする。
て、３つの回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 で形成される三角形
がどのような三角形であっても、幾何学的計算により二
次元変位を求めることができるが、請求項２記載の二次
元変位センサは、前記第１のポスト及び前記第１のリン
クの回動軸と、前記第２のポスト及び前記第２のリンク
の回動軸とが、前記測定すべき二次元変位方向に対して
非同一直線上に設けられていることを特徴とする。
【０００９】測定すべき二次元変位によっては、三角形
の幾何学的な性質上、二次元変位が三角形の内角の変化
に大きく反映されないことも生じ得る。つまり、３つの
回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 で形成される三角形の形状によ
っては、二次元変位センサの感度が鈍くなることもある
が、この請求項２記載の二次元変位センサでは、感度が
鈍くなる範囲を避けて構成されているので、測定精度が
著しく向上することになる。
の幾何学的な性質上、二次元変位が三角形の内角の変化
に大きく反映されないことも生じ得る。つまり、３つの
回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 で形成される三角形の形状によ
っては、二次元変位センサの感度が鈍くなることもある
が、この請求項２記載の二次元変位センサでは、感度が
鈍くなる範囲を避けて構成されているので、測定精度が
著しく向上することになる。
【００１０】また、上記目的を達成するために、請求項
３記載の二次元変位測定装置は、請求項１又は２記載の
二次元変位センサと、前記二次元変位センサの第１の角
度検出手段及び第２の角度検出手段からの出力信号に基
づいて、前記測定すべき二次元変位を演算する演算手段
と、を備えたことを特徴とする。
３記載の二次元変位測定装置は、請求項１又は２記載の
二次元変位センサと、前記二次元変位センサの第１の角
度検出手段及び第２の角度検出手段からの出力信号に基
づいて、前記測定すべき二次元変位を演算する演算手段
と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】この請求項３記載の二次元変位測定装置で
は、上述した請求項１又は２記載の二次元変位センサを
備え、しかもこの二次元変位センサからの出力信号を演
算処理する演算手段をも備えているので、二次元変位の
測定を自動的に行うことができる。
は、上述した請求項１又は２記載の二次元変位センサを
備え、しかもこの二次元変位センサからの出力信号を演
算処理する演算手段をも備えているので、二次元変位の
測定を自動的に行うことができる。
【００１２】
【発明の効果】請求項１記載の二次元変位センサによれ
ば、三角形の幾何学的性質を利用して計算により簡単に
二次元変位を求めることができるので、測定者による誤
差がなくなり測定精度が向上する。また、第１の角度検
出手段及び第２の角度検出手段からの出力により計算で
きるので、測定者が接近し難い環境であっても二次元変
位を容易に測定することができる。
ば、三角形の幾何学的性質を利用して計算により簡単に
二次元変位を求めることができるので、測定者による誤
差がなくなり測定精度が向上する。また、第１の角度検
出手段及び第２の角度検出手段からの出力により計算で
きるので、測定者が接近し難い環境であっても二次元変
位を容易に測定することができる。
【００１３】請求項２記載の二次元変位センサによれ
ば、上述した請求項１記載の二次元変位センサの効果に
加え、測定感度が高くなり、測定精度が向上する。
ば、上述した請求項１記載の二次元変位センサの効果に
加え、測定感度が高くなり、測定精度が向上する。
【００１４】請求項３記載の二次元変位測定装置によれ
ば、二次元変位センサからの出力に対して幾何学的計算
も自動的に行うので、測定部位を多くしたり、測定間隔
を短く設定することが可能となり、測定精度をより高め
ることができる。
ば、二次元変位センサからの出力に対して幾何学的計算
も自動的に行うので、測定部位を多くしたり、測定間隔
を短く設定することが可能となり、測定精度をより高め
ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の二次元変位センサの
実施形態を示す斜視図、図２は同じく使用状態を示す斜
視図、図３及び図４は同じく二次元変位センサの測定原
理を説明するための正面図である。
基づいて説明する。図１は本発明の二次元変位センサの
実施形態を示す斜視図、図２は同じく使用状態を示す斜
視図、図３及び図４は同じく二次元変位センサの測定原
理を説明するための正面図である。
【００１６】図１に示すように、本実施形態の二次元変
位センサ１００は、第１のポスト１０及び第２のポスト
２０、これらを接続する第１のリンク３０及び第２のリ
ンク４０から構成されている。
位センサ１００は、第１のポスト１０及び第２のポスト
２０、これらを接続する第１のリンク３０及び第２のリ
ンク４０から構成されている。
【００１７】第１のポスト１０は、測定すべき物体の一
方に固定される部材であって、第２のポスト２０は測定
すべき物体の他方に固定される部材である。例えば、図
４に示すように、車体ＶとバンパＢとの面差Ｍと隙間Ｓ
を測定する場合には、第１のポスト１０は、当該第１の
ポスト１０の測定基準部である底面１２を例えば車体Ｖ
の平面部Ｖ１に当接させ、もう一つの測定基準部である
側面１４を車体Ｖの垂直部Ｖ２に揃えて固定する。ま
た、第２のポスト２０は、同図に示すように、当該第２
のポスト２０の測定基準部である底面２２を例えばバン
パＢの平面部Ｂ１に当接させ、もう一つの測定基準部で
ある側面２４をバンパＢの垂直部Ｂ２に揃えて固定す
る。
方に固定される部材であって、第２のポスト２０は測定
すべき物体の他方に固定される部材である。例えば、図
４に示すように、車体ＶとバンパＢとの面差Ｍと隙間Ｓ
を測定する場合には、第１のポスト１０は、当該第１の
ポスト１０の測定基準部である底面１２を例えば車体Ｖ
の平面部Ｖ１に当接させ、もう一つの測定基準部である
側面１４を車体Ｖの垂直部Ｖ２に揃えて固定する。ま
た、第２のポスト２０は、同図に示すように、当該第２
のポスト２０の測定基準部である底面２２を例えばバン
パＢの平面部Ｂ１に当接させ、もう一つの測定基準部で
ある側面２４をバンパＢの垂直部Ｂ２に揃えて固定す
る。
【００１８】このように、第１のポスト１０及び第２の
ポスト２０は、測定すべき面差Ｍ及び隙間Ｓの被測定面
Ｖ１，Ｖ２，Ｂ１，Ｂ２に、直接的又は間接的に当接可
能な測定基準部１２，１４，２２，２４を有しており、
本実施形態では、それぞれの底面１２，２２が被測定面
Ｖ１，Ｂ１に直接的に当接される測定基準部であり、そ
れぞれの側面１４，２４が被測定面Ｖ２，Ｂ２に間接的
に当接される測定基準部である。
ポスト２０は、測定すべき面差Ｍ及び隙間Ｓの被測定面
Ｖ１，Ｖ２，Ｂ１，Ｂ２に、直接的又は間接的に当接可
能な測定基準部１２，１４，２２，２４を有しており、
本実施形態では、それぞれの底面１２，２２が被測定面
Ｖ１，Ｂ１に直接的に当接される測定基準部であり、そ
れぞれの側面１４，２４が被測定面Ｖ２，Ｂ２に間接的
に当接される測定基準部である。
【００１９】第１のポスト１０には、第１のリンク３０
の一端が回動軸Ｐ1 を中心に回動可能に接続されてい
る。また、第２のポスト２０には、第２のリンク４０の
一端が回動軸Ｐ2 を中心に回動可能に接続されている。
さらに、第１のリンク３０の他端と第２のリンク４０の
他端も、それぞれの一端から等しい距離Ｒ（図４参照）
で、回動軸Ｐ3 を中心に回動可能に接続されている。こ
れら３つの回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 は、全て平行に設け
られており、これにより第１のポスト１０、第２のポス
ト２０、第１のリンク３０及び第２のリンク４０の４つ
の部材は、これら回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 に垂直な平面
ＰＬに平行に移動することとなり、この平面ＰＬが測定
すべき任意断面となって、この平面ＰＬ内のＸ方向の変
位とＹ方向の変位とが求められる。
の一端が回動軸Ｐ1 を中心に回動可能に接続されてい
る。また、第２のポスト２０には、第２のリンク４０の
一端が回動軸Ｐ2 を中心に回動可能に接続されている。
さらに、第１のリンク３０の他端と第２のリンク４０の
他端も、それぞれの一端から等しい距離Ｒ（図４参照）
で、回動軸Ｐ3 を中心に回動可能に接続されている。こ
れら３つの回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 は、全て平行に設け
られており、これにより第１のポスト１０、第２のポス
ト２０、第１のリンク３０及び第２のリンク４０の４つ
の部材は、これら回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 に垂直な平面
ＰＬに平行に移動することとなり、この平面ＰＬが測定
すべき任意断面となって、この平面ＰＬ内のＸ方向の変
位とＹ方向の変位とが求められる。
【００２０】また、本実施形態の二次元変位センサ１０
０は、図３に示すように、第１のポスト１０と第２のポ
スト２０のそれぞれの測定基準面１２，１４，２２，２
４を互いに揃えたときに、回動軸Ｐ1 及びＰ2 が測定変
位方向、すなわち同図に示すＸ−Ｙ方向に沿う直線上に
位置しないように形成されている。これは測定感度をよ
り高めるためであり、その原理は後述する。
０は、図３に示すように、第１のポスト１０と第２のポ
スト２０のそれぞれの測定基準面１２，１４，２２，２
４を互いに揃えたときに、回動軸Ｐ1 及びＰ2 が測定変
位方向、すなわち同図に示すＸ−Ｙ方向に沿う直線上に
位置しないように形成されている。これは測定感度をよ
り高めるためであり、その原理は後述する。
【００２１】第２のポスト２０と第２のリンク４０との
回動軸Ｐ２には、この回動軸廻りの回動角ωを測定する
ために、第１の角度測定手段であるポテンショメータ５
０が設けられており、第１のリンク３０と第２のリンク
４０との回動軸Ｐ3 にも、この回動軸廻りの回動角ψを
測定するための第２の角度測定手段であるポテンショメ
ータ６０が設けられている。これらのポテンショメータ
５０，６０は、回転角ω，ψが電圧差で出力されるもの
であり、それぞれの出力信号は、図２に示すようにデー
タ収集器７０を介してパーソナルコンピュータ８０に入
力される。
回動軸Ｐ２には、この回動軸廻りの回動角ωを測定する
ために、第１の角度測定手段であるポテンショメータ５
０が設けられており、第１のリンク３０と第２のリンク
４０との回動軸Ｐ3 にも、この回動軸廻りの回動角ψを
測定するための第２の角度測定手段であるポテンショメ
ータ６０が設けられている。これらのポテンショメータ
５０，６０は、回転角ω，ψが電圧差で出力されるもの
であり、それぞれの出力信号は、図２に示すようにデー
タ収集器７０を介してパーソナルコンピュータ８０に入
力される。
【００２２】なお、本実施形態では、第１の角度検出手
段であるポテンショメータ５０を第２のポスト２０と第
２のリンク４０との回動軸Ｐ2 に設けたが、この回動軸
Ｐ2に設ける代わりに第１のポスト１０と第１のリンク
３０との回動軸Ｐ1 に設けても良い。また、第２の角度
検出手段であるポテンショメータ６０も第１のリンク３
０と第２のリンク４０との回動軸Ｐ3 にのみ限定され
ず、要するに、３つの回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 のうち少
なくとも２つの回動軸にポテンショメータ５０，６０が
設けられれば良い。
段であるポテンショメータ５０を第２のポスト２０と第
２のリンク４０との回動軸Ｐ2 に設けたが、この回動軸
Ｐ2に設ける代わりに第１のポスト１０と第１のリンク
３０との回動軸Ｐ1 に設けても良い。また、第２の角度
検出手段であるポテンショメータ６０も第１のリンク３
０と第２のリンク４０との回動軸Ｐ3 にのみ限定され
ず、要するに、３つの回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 のうち少
なくとも２つの回動軸にポテンショメータ５０，６０が
設けられれば良い。
【００２３】次に測定原理及び使用方法を説明する。図
４に示すように、車体ＶとバンパＢとの面差Ｍ1 及び隙
間Ｓ1 を測定する場合について考える。回動軸Ｐ1 ，Ｐ
2 を結ぶ直線を斜辺とする直角三角形Ｐ1 Ｐ2 Ａを想定
し、斜辺の長さをＬ、角度Ｐ1 Ｐ2 Ａをθ、Ｐ1 Ａの長
さをＭ、Ｐ2Ａの長さをＳとすると、
４に示すように、車体ＶとバンパＢとの面差Ｍ1 及び隙
間Ｓ1 を測定する場合について考える。回動軸Ｐ1 ，Ｐ
2 を結ぶ直線を斜辺とする直角三角形Ｐ1 Ｐ2 Ａを想定
し、斜辺の長さをＬ、角度Ｐ1 Ｐ2 Ａをθ、Ｐ1 Ａの長
さをＭ、Ｐ2Ａの長さをＳとすると、
【数１】Ｍ＝Ｌｓｉｎθ …（１） Ｓ＝Ｌｃｏｓθ …（２） となる。
【００２４】この長さＭは、図３に示す基本状態におけ
る長さＭ0 に求めるべき面差Ｍ1 を加えた値であり、長
さＳは、図３に示す基本状態における長さＳ0 に求める
べき隙間Ｓ1 を加えた値である。したがって、上記
（１）及び（２）式からＭ，Ｓが求められれば、Ｍ0 ，
Ｓ0 は既知であるので、目的とする面差Ｍ1 及び隙間Ｓ
1が求められる。
る長さＭ0 に求めるべき面差Ｍ1 を加えた値であり、長
さＳは、図３に示す基本状態における長さＳ0 に求める
べき隙間Ｓ1 を加えた値である。したがって、上記
（１）及び（２）式からＭ，Ｓが求められれば、Ｍ0 ，
Ｓ0 は既知であるので、目的とする面差Ｍ1 及び隙間Ｓ
1が求められる。
【数２】Ｍ1 ＝Ｍ−Ｍ0 …（３） Ｓ1 ＝Ｓ−Ｓ0 …（４）
【００２５】図４に示すように、第１の角度検出手段で
あるポテンショメータ５０により回動軸Ｐ2 廻りの回動
角ωが検出され、第２の角度検出手段であるポテンショ
メータ６０により回動軸Ｐ3 廻りの回動角ψが検出され
る。また、回動軸Ｐ1 ，Ｐ3間の距離Ｒと回動軸Ｐ2 ，
Ｐ3 間の距離Ｒは等しいので、△Ｐ1 Ｐ2 Ｐ3 は常に二
等辺三角形となる。したがって、回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 間の
距離Ｌは、二等辺三角形の頂角ψと等辺の長さＲとを用
いて、下記（５）式により求められる。また、角度θを
ωとψで表すと、幾何学的関係より下記（６）式のよう
になる。
あるポテンショメータ５０により回動軸Ｐ2 廻りの回動
角ωが検出され、第２の角度検出手段であるポテンショ
メータ６０により回動軸Ｐ3 廻りの回動角ψが検出され
る。また、回動軸Ｐ1 ，Ｐ3間の距離Ｒと回動軸Ｐ2 ，
Ｐ3 間の距離Ｒは等しいので、△Ｐ1 Ｐ2 Ｐ3 は常に二
等辺三角形となる。したがって、回動軸Ｐ1 ，Ｐ2 間の
距離Ｌは、二等辺三角形の頂角ψと等辺の長さＲとを用
いて、下記（５）式により求められる。また、角度θを
ωとψで表すと、幾何学的関係より下記（６）式のよう
になる。
【数３】Ｌ＝２Ｒｓｉｎ（ψ／２） …（５） θ＝ω−（π−ψ）／２ …（６）
【００２６】これら（５）式及び（６）式に、既知の長
さＲと、ポテンショメータ５０，６０による測定値を代
入すると、Ｌ及びθが求められ、これらＬ及びθを
（１）式及び（２）式に代入することにより、Ｍ及びＳ
が求められる。そして、これらＭ及びＳを（３）式及び
（４）式に代入することにより目的とする面差Ｍ1 と、
隙間Ｓ1 とが求められる。
さＲと、ポテンショメータ５０，６０による測定値を代
入すると、Ｌ及びθが求められ、これらＬ及びθを
（１）式及び（２）式に代入することにより、Ｍ及びＳ
が求められる。そして、これらＭ及びＳを（３）式及び
（４）式に代入することにより目的とする面差Ｍ1 と、
隙間Ｓ1 とが求められる。
【００２７】以上が本実施形態の二次元変位センサ１０
０の測定原理であるが、この二次元変位センサ１００
は、熱変形などの経時変化を測定する場合に用いて好ま
しい。例えば、極低温や極高温によるバンパの歪みを測
定する場合、図２に示すように、車体ＶとバンパＢとの
間に本実施形態の二次元変位センサ１００を複数取り付
け、それぞれの二次元変位センサ１００のポテンショメ
ータ５０，６０からの出力信号をデータ収集器７０で収
集する。このデータ収集器７０で集められたデータは、
これに接続されたパーソナルコンピュータ８０に入力さ
れ、上述した計算が瞬時に実行される。これにより、作
業環境の悪い恒温室に測定者が入室する必要がなくな
り、測定部位を多くしたり、或いは、極恒温や極低温環
境下での長時間にわたる経時的変化も測定することがで
き、精度の高いデータを得ることができる。
０の測定原理であるが、この二次元変位センサ１００
は、熱変形などの経時変化を測定する場合に用いて好ま
しい。例えば、極低温や極高温によるバンパの歪みを測
定する場合、図２に示すように、車体ＶとバンパＢとの
間に本実施形態の二次元変位センサ１００を複数取り付
け、それぞれの二次元変位センサ１００のポテンショメ
ータ５０，６０からの出力信号をデータ収集器７０で収
集する。このデータ収集器７０で集められたデータは、
これに接続されたパーソナルコンピュータ８０に入力さ
れ、上述した計算が瞬時に実行される。これにより、作
業環境の悪い恒温室に測定者が入室する必要がなくな
り、測定部位を多くしたり、或いは、極恒温や極低温環
境下での長時間にわたる経時的変化も測定することがで
き、精度の高いデータを得ることができる。
【００２８】次に、本実施形態の二次元変位センサ１０
０の感度について説明する。上述した（１）〜（６）式
より、ポテンショメータ５０にて測定される角度ωと、
ポテンショメータ６０にて測定される角度ψは、面差
Ｍ、隙間Ｓ及びリンク長さＲを用いて下記のように表さ
れる。
０の感度について説明する。上述した（１）〜（６）式
より、ポテンショメータ５０にて測定される角度ωと、
ポテンショメータ６０にて測定される角度ψは、面差
Ｍ、隙間Ｓ及びリンク長さＲを用いて下記のように表さ
れる。
【数４】 ψ＝２ｓｉｎ-1｛（Ｍ2＋Ｓ2）1/2／２Ｒ｝ ２ｔａｎ-1｛（Ｍ2＋Ｓ2）／（４Ｒ2−Ｍ2−Ｓ2）｝1/2 …（７） ω＝ｔａｎ-1（Ｍ／Ｓ）＋（π−ψ）／２ ＝ｔａｎ-1（Ｍ／Ｓ）＋π／２−ｓｉｎ-1｛（Ｍ2＋Ｓ2）1/2／２Ｒ｝ …（８）
【００２９】面差Ｍによる角度ψの変化度合い、すなわ
ち感度は、ψをＭで偏微分することで求められる。
ち感度は、ψをＭで偏微分することで求められる。
【数５】 δψ／δＭ ＝［｛１−（Ｍ2＋Ｓ2）／４Ｒ2｝｛（Ｍ2＋Ｓ2）／４Ｒ2｝］1/2・Ｍ／２Ｒ2 …（９）
【００３０】同様にして、隙間Ｓによる角度ψの感度
は、ψをＳで偏微分することにより求められる。
は、ψをＳで偏微分することにより求められる。
【数６】 δψ／δＳ ＝［｛１−（Ｍ2＋Ｓ2）／４Ｒ2｝｛（Ｍ2＋Ｓ2）／４Ｒ2｝］1/2・Ｓ／２Ｒ2 …（１０）
【００３１】上記（９）及び（１０）式において、δψ
／δＭ、δψ／δＳの値が０近傍のときは、面差Ｍ及び
隙間Ｓが大きくても角度ψの変化は小さく、つまり感度
が鈍い。（９）式の両辺が０となるのは、１−（Ｍ2＋
Ｓ2）／４Ｒ2＝０又は Ｍ＝０又はＳ＝０の場合が考え
られる。
／δＭ、δψ／δＳの値が０近傍のときは、面差Ｍ及び
隙間Ｓが大きくても角度ψの変化は小さく、つまり感度
が鈍い。（９）式の両辺が０となるのは、１−（Ｍ2＋
Ｓ2）／４Ｒ2＝０又は Ｍ＝０又はＳ＝０の場合が考え
られる。
【００３２】１−（Ｍ2＋Ｓ2）／４Ｒ2＝０のとき、す
なわちＭ2＋Ｓ2＝（２Ｒ）2のときは、Ｍ＝Ｓ＝０の点
を中心とした半径２Ｒの円周上を表しているが、半径が
２Ｒであるので第１及び第２のリンク３０，４０が伸び
きってψ＝πとなる条件であり、実際の使用時において
は設計上使用できない状態である。したがって、感度が
鈍い領域を避けることができる。
なわちＭ2＋Ｓ2＝（２Ｒ）2のときは、Ｍ＝Ｓ＝０の点
を中心とした半径２Ｒの円周上を表しているが、半径が
２Ｒであるので第１及び第２のリンク３０，４０が伸び
きってψ＝πとなる条件であり、実際の使用時において
は設計上使用できない状態である。したがって、感度が
鈍い領域を避けることができる。
【００３３】また、Ｍ＝０のときも角度ψの感度が鈍い
が、本実施形態の二次元変位センサ１００では、上述し
たようにＭ＝０となる領域を避け、予めＭ０の値を与え
ているので、最も感度が鈍い領域での測定が行われるこ
とがない。つまり、第２のポスト２０を第１のポスト１
０に対して面差が下側になる物体に装着する限り、Ｍ＝
０となることはないので、感度が鈍くなることはない。
が、本実施形態の二次元変位センサ１００では、上述し
たようにＭ＝０となる領域を避け、予めＭ０の値を与え
ているので、最も感度が鈍い領域での測定が行われるこ
とがない。つまり、第２のポスト２０を第１のポスト１
０に対して面差が下側になる物体に装着する限り、Ｍ＝
０となることはないので、感度が鈍くなることはない。
【００３４】さらに、Ｓ＝０のときも角度ψの感度が鈍
くなるが、図３に示すように、第１のポスト１０と第２
のポスト２０の厚さがある限り、実際的にＳ＝０となる
場合はなく、したがって、感度が鈍くなることはない。
くなるが、図３に示すように、第１のポスト１０と第２
のポスト２０の厚さがある限り、実際的にＳ＝０となる
場合はなく、したがって、感度が鈍くなることはない。
【００３５】このように、本実施形態の二次元変位セン
サ１００では、ポテンショメータ５０，６０の感度をも
考慮しているので、面差Ｍや隙間Ｓに対する応答性が良
く、測定精度が著しく向上することになる。
サ１００では、ポテンショメータ５０，６０の感度をも
考慮しているので、面差Ｍや隙間Ｓに対する応答性が良
く、測定精度が著しく向上することになる。
【００３６】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
【図１】本発明の二次元変位センサの実施形態を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】本発明の二次元変位センサ及び二次元変位測定
装置の使用状態を示す斜視図である。
装置の使用状態を示す斜視図である。
【図３】図１の二次元変位センサを示す正面図である。
【図４】図１の二次元変位センサの測定原理を説明する
ための正面図である。
ための正面図である。
１０…第１のポスト １２…測定基準部 １４…測定基準部 ２０…第２のポスト ２２…測定基準部 ２３…測定基準部 ３０…第１のリンク ４０…第２のリンク ５０…ポテンショメータ（第１の角度検出手段） ６０…ポテンショメータ（第２の角度検出手段） Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 …回動軸 ＰＬ…断面
Claims (3)
- 【請求項１】二つの物体の任意断面における二次元変位
を検出する二次元変位センサであって、 測定すべき二次元変位の前記一方の物体の被測定面に、
直接的又は間接的に当接可能な測定基準部を有する第１
のポストと、 前記測定すべき二次元変位の前記他方の物体の被測定面
に、直接的又は間接的に当接可能な測定基準部を有する
第２のポストと、 一端が、前記任意断面の垂直軸廻りに相対的に回動可能
となるように、前記第１のポストに軸着された第１のリ
ンクと、 一端が、前記任意断面の垂直軸廻りに相対的に回動可能
となるように、前記第２のポストに軸着され、他端が、
前記任意断面の垂直軸廻りに相対的に回動可能となるよ
うに前記第１のリンクに軸着された第２のリンクと、 前記第１のポストと前記第１のリンクとの回動軸、前記
第２のポストと前記第２のリンクとの回動軸、及び前記
第１のリンクと前記第２のリンクとの回動軸のうち少な
くとも２つの回動軸の回動角をそれぞれ検出する第１の
角度検出手段及び第２の角度検出手段と、を備えたこと
を特徴とする二次元変位センサ。 - 【請求項２】前記第１のポスト及び前記第１のリンクの
回動軸と、前記第２のポスト及び前記第２のリンクの回
動軸とが、前記測定すべき二次元変位方向に対して非同
一直線上に設けられていることを特徴とする請求項１記
載の二次元変位センサ。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の二次元変位センサ
と、 前記二次元変位センサの第１の角度検出手段及び第２の
角度検出手段からの出力信号に基づいて、前記測定すべ
き二次元変位を演算する演算手段と、を備えたことを特
徴とする二次元変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15027496A JP3546599B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 二次元変位センサ及びこれを用いた二次元変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15027496A JP3546599B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 二次元変位センサ及びこれを用いた二次元変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09311006A true JPH09311006A (ja) | 1997-12-02 |
| JP3546599B2 JP3546599B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=15493383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15027496A Expired - Fee Related JP3546599B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 二次元変位センサ及びこれを用いた二次元変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3546599B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102033477B1 (ko) * | 2019-02-15 | 2019-11-08 | 주식회사 동서기술 | 토목 또는 건축 구조물의 안전 진단용 유간 거리 측정 장치 |
| KR20200121168A (ko) * | 2019-04-15 | 2020-10-23 | 고려대학교 산학협력단 | 변위 측정 장치 |
| WO2021235763A1 (ko) * | 2020-05-22 | 2021-11-25 | 한양대학교 산학협력단 | 이동체의 변위 측정 장치 |
| CN113847878A (zh) * | 2021-10-18 | 2021-12-28 | 徐州徐工挖掘机械有限公司 | 一种挖掘机外观件的面差测量设备及测量方法 |
| CN114451888A (zh) * | 2022-02-15 | 2022-05-10 | 广州桦联电子有限公司 | 手指关节数据采集方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| KR102149499B1 (ko) * | 2018-10-11 | 2020-08-31 | 주식회사 경호엔지니어링 종합건축사사무소 | 경사도 측정값을 이용한 변위 측정장치 및 그를 이용한 변위 측정방법 |
-
1996
- 1996-05-22 JP JP15027496A patent/JP3546599B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR20210144234A (ko) * | 2020-05-22 | 2021-11-30 | 한양대학교 산학협력단 | 이동체의 변위 측정 장치 |
| CN113847878A (zh) * | 2021-10-18 | 2021-12-28 | 徐州徐工挖掘机械有限公司 | 一种挖掘机外观件的面差测量设备及测量方法 |
| CN113847878B (zh) * | 2021-10-18 | 2024-04-19 | 徐州徐工挖掘机械有限公司 | 一种挖掘机外观件的面差测量设备及测量方法 |
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| JP3546599B2 (ja) | 2004-07-28 |
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