JPH10176916A - 多面体の位置測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多面体までの距離を測定する距離センサ手段
を用いて多面体の三次元位置を測定することができる位
置測定方法および装置を提供すること。 【解決手段】 被測定物２の第１の面１０を検出するた
めに設けられた３組の第１の距離センサ手段４ａ，４
ｂ，４ｃと、被測定物２の第２の面１２を検出するため
の２組の第２の距離センサ手段６ａ，６ｂと、被測定物
２の第３の面を検出するための１組の第３の距離センサ
手段８とを具備する位置測定装置。第１の距離センサ手
段４ａ，４ｂ，４ｃは、直線上に位置しない第１の面１
０の異なる３個所の測定部位１０ａ，１０ｂ，１０ｃを
検出し、第２の距離センサ手段６ａ，６ｂは、第２の面
１２の異なる２個所の測定部位１２ａ，１２ｂを検出
し、第３の距離センサ手段８は、第３の面の１個所の測
定部位１４ａを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多面体の位置を測
定する位置測定方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多面体の位置を検出するのに、Ｃ
ＣＤ等のイメージセンサを用いた位置測定装置が知られ
ている。この公知の測定装置では、４個のイメージセン
サが用いられ、一方測定すべき多面体には、３個の測定
基準穴が設けられる。４個のイメージセンサのうち２個
のセンサは同一の測定基準穴をステレオ視することによ
って測定し、残りの２個のセンサは、それぞれ、残りの
２個の測定基準穴を単眼視することによって測定する。
このような測定装置においては、イメージセンサを用い
ているので、得られる情報量が多く、測定すべき多面体
の位置を正確に測定することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た公知の測定装置には、次のとおりの解決すべき問題が
存在する。すなわち、測定すべき多面体に４個のイメー
ジセンサで捕らえる３個の測定基準穴が存在しなければ
ならず、したがって測定する対象物が制限され、３個以
上の測定基準穴を有しないものは測定することができな
い。また、測定基準穴の精度が測定精度に大きな影響を
与えるため、精度の高い位置測定を望む場合には、測定
基準穴の精度の良いものにしなければならない。また、
全く同一の特徴パラメータを有する穴が視野内に２個以
上あると、測定基準穴がどちらか判別することができ
ず、多面体の位置測定が不可能となる。さらに、イメー
ジセンサ等の高価なものを使用するため、これらを用い
た測定装置は高価となる。

【０００４】本発明は、測定すべき多面体までの距離を
測定する距離センサ手段を用いて多面体の三次元位置を
測定することができる位置測定方法および装置を提供す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、測定すべき多
面体の第１の面を検出するための３組の第１の距離セン
サ手段と、多面体の前記第１の面と異なる面であって前
記第１の面と実質上平行でない第２の面を検出するため
の２組の第２の距離センサ手段と、多面体の前記第１の
面および前記第２の面と異なる面であって前記第１の面
および前記第２の面のいずれとも実質上平行でない第３
の面を検出するための１組の第３の距離センサ手段とを
備え、前記３組の第１の距離センサ手段は、前記第１の
面を検出するための直線上に位置しない前記第１の面の
異なる３個所の測定部位を検出し、これによって多面体
の前記第１の面を測定基準面として特定し、前記２組の
第２の距離センサ手段は、前記第２の面を測定するため
の異なる２個所の測定部位を検出し、これによって多面
体の前記第１の面に対する前記第２の面を特定し、また
前記１組の距離センサ手段は、前記第３の面を測定する
ための１個所の測定部位を検出し、これによって多面体
の前記第１および第２の面に対する前記第３の面を特定
し、かくして前記３組の第１の距離センサ手段、前記２
組の第２の距離センサ手段および前記１組の距離センサ
手段からの距離検出信号に基づいて多面体の三次元の位
置を測定することを特徴とする多面体の位置測定装置で
ある。本発明に従えば、多面体の測定基準面となる第１
の面を測定するために３個の第１の距離センサ手段が用
いられ、３個の第１の距離センサ手段により直線上にな
い３個所の測定部位を測定することによって上記第１の
面の位置が特定される。また、第１の面と異なる第２の
面を測定するために２個の第２の距離センサ手段が用い
られ、２個の第２の距離センサ手段により第２の面を測
定するための２個所の測定部位を測定することによっ
て、第１の面に対する第２の面の位置が特定される。さ
らに、第１および第２の面と異なる第３の面を測定する
ために１個の第３の距離センサ手段が用いられ、１個の
第３の距離センサ手段により第３の面を測定するための
１個所の測定部位を測定することによって第１および第
２の面に対する第３の面が特定される。かくのとおりで
あるので、６個の距離センサを用いることによって、多
面体の三次元位置を正確に測定することができる。

【０００６】また本発明は、特定基準位置からの移動量
を制御するアーム手段が設けられ、このアーム手段には
兼用距離センサ手段が取付けられ、前記兼用距離センサ
手段は、前記特定基準位置から移動されるアーム手段を
介して複数の測定位置に位置付けられ、これによって前
記３組の第１の距離センサ手段、前記２組の第２の距離
センサ手段および前記１組の第３の距離センサ手段の２
個以上の距離センサ手段を兼ねることを特徴とする。本
発明に従えば、特定基準位置からの移動量が制御される
アーム手段に距離センサ手段が設けられ、このとき距離
センサ手段によって第１の距離センサ手段、第２の距離
センサ手段および第３の距離センサ手段の２個以上の距
離センサが兼用されるので、少ない距離センサ手段の個
数でもって多面体の三次元位置を正確に測定することが
できる。

【０００７】また本発明は、前記兼用距離センサ手段
は、前記特定基準位置から移動される前記アーム手段を
介して、前記第１の面を測定するための３個所の測定部
位、前記第２の面を測定するための２個所の測定部位お
よび前記第３の面を測定するための１個所の測定部位を
順次検出し、これによって前記３組の第１の距離センサ
手段、前記２組の第２の距離センサ手段および前記１組
の第３の距離センサ手段を兼ねることを特徴とする。本
発明に従えば、特定基準位置から移動されるアーム手段
に距離センサ手段が設けられ、この距離センサ手段によ
って第１の面を測定するための３個所の測定部位、第２
の面を測定するための２個所の測定部位および第３の面
を測定するための１個所の測定部位が測定されるので、
１個の距離センサとアーム手段との組合せによって多面
体の三次元位置を正確に測定することができる。

【０００８】また本発明は、測定すべき多面体は所定方
向に沿って移動され、前記３組の第１の距離センサ手段
のうち２組の第１の距離センサ手段および／または前記
２組の第２の距離センサ手段は兼用距離センサ手段によ
って兼用され、前記兼用距離センサ手段は、測定すべき
多面体を検出した後所定時間経過後に再度この多面体を
検出し、これによって前記２組の第１の距離センサ手段
および／または前記２組の第２の距離センサ手段を兼用
することを特徴とする。本発明に従えば、測定すべき多
面体が所定方向に移動しており、したがって第１の距離
センサ手段および／または第２の距離センサ手段が多面
体を検出した後所定時間経過後に再度この多面体を検出
することによって、１個の第１の距離センサ手段および
／または第２の距離センサ手段は、測定すべき多面体の
第１の面および／または第２の面を測定するための２個
所の測定部位を検出し、これによって第１の距離センサ
手段および／または第２の距離センサ手段の個数を減ら
すことができる。

【０００９】また本発明は前記２組の第２の距離センサ
手段には、それぞれの測定位置を補正するための第１の
測定位置補正手段が設けられ、また前記１組の第３の距
離センサ手段には、その測定位置を補正するための第２
の測定位置補正手段が設けられ、前記第１の測定位置補
正手段は、それぞれ、前記３組の第１の距離センサ手段
によって測定された前記基準測定面としての前記第１の
面の変位量に応じて対応する第２の距離センサ手段の測
定位置を補正し、また前記第２の測定位置補正手段は、
前記３組の第１の距離センサ手段によって測定された前
記第１の面の変化量および前記２組の第２の距離センサ
手段によって測定された前記第２の面の変化量に応じて
前記１組の第３の距離センサ手段の測定位置を補正する
ことを特徴とする。本発明に従えば、第２の距離センサ
手段の測定位置を補正するための第１の測定位置補正手
段と、第３の距離センサ手段の測定位置を補正するため
の第２の測定位置補正手段とが設けられているので、第
１の面の変化量に応じて第２の距離センサ手段の測定位
置を補正し、また第１および第２の面の変化量に応じて
第３の距離センサ手段の測定位置を補正することによっ
て、第２および第３の距離センサ手段は多面体の位置、
姿勢が変化していても第２および第３の面における測定
部位を正確に検出することができ、多面体の三次元位置
を正確に測定することができる。

【００１０】また本発明は、前記３組の第１の距離セン
サ手段、前記２組の第２の距離センサ手段および前記１
組の第３のセンサ手段の少なくとも１つの距離センサ手
段は、アーム手段に装着され、前記アーム手段は測定す
べき多面体に近接する方向に移動され、前記距離センサ
手段と多面体との間隔が所定間隔または実質上なくなっ
たとき、前記アーム手段の検出位置と前記多面体および
前記距離センサ手段の所定間隔に基づいて前記多面体の
位置を測定し、前記多面体の位置を測定した後前記アー
ム手段は前記多面体から後退されることを特徴とする。
本発明に従えば、距離センサ手段の少なくとも１つが、
この距離センサ手段と多面体との間隔が所定間隔、また
は実質上なくなったとき検出信号を生成するものから構
成されているので、この所定間隔と、検出したときのア
ーム手段の検出位置とに基づいても多面体との距離を測
定することができ、このような距離センサ手段を用いて
も多面体の三次元位置を正確に測定することができる。

【００１１】また本発明は、測定すべき多面体の前記第
１の面および前記第２の面の少なくともいずか一方は、
特定の測定部位が他の測定部位に対して実質上平行な段
差部に設けられており、前記特定の測定部位を測定する
距離センサ手段の測定値と前記他の測定部位を測定する
距離センサ手段の測定値のいずれか一方は、前記段差部
の間隔分その測定値が補正され、これによって前記特定
の測定部位を測定する距離センサ手段および前記他の測
定部位を測定する距離センサ手段は、実質上同一の平面
を測定することを特徴とする。本発明に従えば、第１の
面および／または第２の面に段差部が存在していても、
この段差部の距離を距離センサ手段の測定値に加えて補
正することによって、第１の面および／または第２の面
を段差部の存在しない面として測定することができる。

【００１２】また本発明は、測定すべき多面体の前記第
１の面および第２の面の少なくとも一方は、特定の測定
部位が他の測定部位と反対側に存在し、前記特定部位を
検出する距離センサ手段は他の測定部位を検出する距離
センサ手段と反対方向から検出し、前記特定の測定部位
を測定する距離センサ手段の測定値と前記他の測定部位
を測定する距離センサ手段の測定値のいずれか一方は、
双方の測定部位の間隔分その測定値が補正され、これに
よって前記特定の測定部位を測定する距離センサ手段お
よび前記他の測定部位を測定する距離センサ手段は、実
質上同一の平面を測定することを特徴とする。本発明に
従えば、第１の面および／または第２の面における測定
部位が相互に反対側に存在していても、両測定部位の間
の距離を距離センサ手段の測定値に加えて補正すること
によって、第１の面および／または第２の面を同一の平
面として測定することができる。

【００１３】また本発明は、測定すべき多面体の測定基
準面としての第１の面を測定するための２個所の測定部
位が幾何学的に拘束された前記多面体の第１の面を検出
するために設けられた１組の第１の距離センサ手段と、
多面体の前記第１の面と異なる面であって前記第１の面
と実質上平行でない第２の面を検出するための２組の第
２の距離センサ手段と、多面体の前記第１の面および前
記第２の面と異なる面であって前記第１の面および前記
第２の面のいずれとも実質上平行でない第３の面を検出
するための１組の第３の距離センサ手段とを備え、前記
１組の第１の距離センサ手段は、前記第１の面を測定す
るための拘束された前記２個所の測定部位と異なる個所
の測定部位を検出し、これによって多面体の前記第１の
面を特定し、前記２組の第２の距離センサ手段は、前記
第２の面を測定するための異なる２個所の測定部位を検
出し、これによって多面体の前記第１の面に対する前記
第２の面を特定し、また前記１組の距離センサ手段は、
前記第３の面を測定するための１個所の測定部位を検出
し、これによって多面体の前記第１および第２の面に対
する前記第３の面を特定し、かくして前記１組の第１の
距離センサ手段、前記２組の第２の距離センサ手段およ
び前記１組の距離センサ手段からの距離検出信号に基づ
いて多面体の三次元の位置を測定することを特徴とする
多面体の位置測定装置である。本発明に従えば、測定す
べき多面体の第１の面を測定するための２個所の測定部
位が拘束されており、したがって第１の面を測定するの
に１個の第１の距離センサ手段が用いられ、１個の第１
の距離センサにより拘束された２個所の測定部位と異な
る測定部位を測定することによって上記第１の面の位置
が特定される。また、第１の面と異なる第２の面を測定
するために２個の第２の距離センサが用いられ、２個の
第２の距離センサにより第２の面を測定するための２個
所の測定部位を測定することによって、第１の面に対す
る第２の面の位置が特定される。さらに、第１および第
２の面と異なる第３の面を測定するために１個の第３の
距離センサが用いられ、１個の第３の距離センサにより
第３の面を測定するための１個所の測定部位を測定する
ことによって第１および第２の面に対する第３の面が特
定される。かくのとおりであるので、第１の面を測定す
るための２個所の測定部位が拘束されているときには、
４個の距離センサを用いることによって、多面体の三次
元位置を正確に測定することができる。

【００１４】また本発明は、測定すべき多面体の測定基
準面としての第１の面を測定するための２個所の測定部
位が幾何学的に拘束された前記多面体の第１の面を検出
するために設けられた１組の距離センサ手段と、多面体
の前記第１の面と異なる面であって前記第１の面と実質
上平行でない第２の面を測定するための２個所の測定部
位と、多面体の前記第１の面および前記第２の面と異な
る面であって前記第１の面および前記第２の面のいずれ
とも実質上平行でない第３の面を測定するための１個所
の測定部位との３個所の測定部位のうち１個所の測定部
位が幾何学的に拘束された前記第２の面および第３の面
を検出するために設けられた２組の距離センサ手段と、
を備え、前記１組の距離センサ手段は、前記第１の面を
測定するための拘束された前記２個所の測定部位と異な
る個所の測定部位を検出し、これによって多面体の前記
第１の面を特定し、前記２組の距離センサ手段は、前記
第２の面および前記第３の面を測定するための拘束され
ていない２個所の測定部位を検出し、これによって多面
体の前記第１の面に対する前記第２の面および前記第３
の面を特定し、かくして前記１組の距離センサ手段およ
び前記２組の距離センサ手段からの距離検出信号に基づ
いて多面体の三次元の位置を測定することを特徴とする
多面体の位置測定装置である。本発明に従えば、測定す
べき多面体の第１の面を測定するための２個所の測定部
位が拘束されており、したがって第１の面を測定するの
に１個の距離センサ手段が用いられ、１個の距離センサ
により拘束された２個所の測定部位と異なる測定部位を
測定することによって上記第１の面の位置が特定され
る。また、第１の面と異なる第２の面を測定するための
２個所の測定部位と第１の面および第２の面と異なる第
３の面を測定するための１個所の測定部位との３個所の
測定部位のうち１個所の測定部位が幾何学的に拘束され
ており、したがって第２の面および第３の面を測定する
のに２個の第２の距離センサが用いられ、２個の距離セ
ンサにより第２の面および第３の面の拘束されていない
２個所の測定部位を測定することによって、第１の面に
対する第２の面および第３の面の位置が特定される。か
くのとおりであるので、第１の面を測定するための２個
所の測定部位と第２の面および第３の面の測定部位の１
個所の測定部位が拘束されているときには、３個の距離
センサを用いることによって、多面体の三次元位置を正
確に測定することができる。

【００１５】また本発明は、多面体の位置を三次元的に
測定する多面体の位置測定方法において、一直線上に位
置しない３組の第１の距離センサによって第１の面を測
定するための３個所の測定部位の距離を検出して前記第
１の面を測定基準面として特定し、２組の第２の距離セ
ンサ手段によって、前記第１の面と実質上平行でない第
２の面を測定するための２個所の測定部位の距離を検出
して前記第１の面に対する前記第２の面を特定し、１組
の第３の距離センサ手段によって、前記第１および第２
の面と異なる面であって前記第１および前記第２の面と
実質上平行でない第３の面を測定するための１個所の測
定部位の距離を検出して前記第１および第２の面に対す
る前記第３の面を特定し、かくして前記３組の第１の距
離センサ手段、前記２組の距離センサ手段および前記１
組の距離センサ手段からの距離検出信号に基づいて多面
体の三次元的位置を測定することを特徴とする多面体の
位置測定方法である。本発明に従えば、本発明の請求項
１の発明と同様に、３個の第１の距離センサ手段により
第１の面を測定するための３個所の測定部位を測定する
ことによって第１の面が特定され、２個の第２の距離セ
ンサ手段により第２の面を測定するための２個所の測定
部位を測定することによって第１の面に対する第２の面
が特定され、また１個の第３の距離センサ手段により第
３の面を測定するための測定部位を測定することによっ
て第１および第２の面に対する第３の面が特定され、し
たがって６個の距離センサ手段を用いることによって多
面体の姿勢をも含めた三次元的位置を正確に測定するこ
とができる。

【００１６】さらに本発明は、多面体の位置を三次元的
に測定する多面体の位置測定方法において、測定すべき
多面体の測定基準面としての第１の面を測定するための
２個所の測定部位を幾何学的に拘束し、前記第１の面を
測定するための拘束された前記２個所の測定部位と異な
る個所の測定部位を１組の第１の距離センサ手段によっ
て検出して多面体の前記第１の面を特定し、２組の第２
の距離センサ手段によって、前記第１の面と実質上平行
でない第２の面を測定するための２個所の測定部位の距
離を検出して前記第１の面に対する前記第２の面を特定
し、１組の第３の距離センサ手段によって、前記第１お
よび第２の面と異なる面であって前記第１および前記第
２の面と実質上平行でない第３の面を測定するための１
個所の測定部位の距離を検出して前記第１および第２の
面に対する前記第３の面を特定し、かくして前記１組の
第１の距離センサ手段、前記２組の距離センサ手段およ
び前記１組の距離センサ手段からの距離検出信号に基づ
いて多面体の三次元的位置を測定することを特徴とする
多面体の位置測定方法である。本発明に従えば、本発明
の請求項９の発明と同様に、測定すべき多面体の第１の
面を測定するための２個所の測定部位が幾何学的に拘束
されており、したがって第１の面を測定するのに１個の
第１の距離センサ手段が用いられ、１個の第１の距離セ
ンサにより拘束された２個所の測定部位と異なる測定部
位を測定することによって上記第１の面の位置が特定さ
れる。また、第１の面と異なる第２の面を測定するため
に２個の第２の距離センサが用いられ、２個の第２の距
離センサにより第２の面を測定するための２個所の測定
部位を測定することによって、第１の面に対する第２の
面の位置が特定される。さらに、第１および第２の面と
異なる第３の面を測定するために１個の第３の距離セン
サが用いられ、１個の第３の距離センサにより第３の面
を測定するための１個所の測定部位を測定することによ
って第１および第２の面に対する第３の面が特定され
る。かくのとおりであるので、第１の面の２個所の測定
部位が拘束されているときには、４個の距離センサを用
いることによって、多面体の三次元位置を正確に測定す
ることができる。

【００１７】また本発明は、多面体の位置を三次元的に
測定する多面体の位置測定方法において、測定すべき多
面体の測定基準面としての第１の面を測定するための２
個所の測定部位を幾何学的に拘束し、多面体の前記第１
の面と異なる面であって前記第１の面と実質上平行でな
い第２の面を測定するための２個所の測定部位と、多面
体の前記第１の面および第２の面と異なる面であって前
記第１の面および前記第２の面のいずれとも実質上平行
でない第３の面を測定するための１個所の測定部位との
３個所の測定部位のうち１個所の測定部位を幾何学的に
拘束し、前記第１の面を測定するための拘束された前記
２個所の測定部位と異なる個所の測定部位を１組の距離
センサ手段によって検出して多面体の前記第１の面を特
定し、２組の距離センサ手段によって、前記第２の面お
よび前記第３の面を測定するための幾何学的に拘束され
ていない２個所の測定部位の距離を検出して前記第１の
面に対する前記第２の面および第３の面を特定し、かく
して前記１組の距離センサ手段および前記２組の距離セ
ンサ手段からの距離検出信号に基づいて多面体の三次元
的位置を測定することを特徴とする多面体の位置測定方
法である。本発明に従えば、本発明の請求項１０の発明
と同様に、測定すべき多面体の第１の面を測定するため
の２個所の測定部位と第１の面および第３の面を測定す
るための３個所の測定部位のうち１個所の測定部位とが
幾何学的に拘束されており、したがって第１の面を測定
するのに１個の距離センサ手段が用いられ、１個の距離
センサにより拘束された２個所の測定部位と異なる測定
部位を測定することによって上記第１の面の位置が特定
される。また、第２の面および第３の面を測定するため
に２個の距離センサが用いられ、２個の距離センサによ
り第２の面および第３の面を測定するための２個所の測
定部位を測定することによって、第１の面に対する第２
の面および第３の面の位置が特定される。かくのとおり
であるので、第１の面の２個所の測定部位と第２の面お
よび第３の面の測定部位の１個所とが拘束されていると
きには、３個の距離センサを用いることによって、多面
体の三次元位置を正確に測定することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に従う多面体の位置測定方法および装置の実施形態に
ついて説明する。

【００１９】図１および図２は、本発明に従う多面体の
位置測定装置の第１の実施形態を簡略的に示している。
図１および図２において、図示の位置測定装置は、被測
定物２を測定するための６個の距離センサ手段、詳細に
は３組の第１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃと、２
組の第２の距離センサ手段６ａ，６ｂと、１組の第３の
距離センサ手段８を備えている。この実施形態では、理
解を容易にするために、被測定物２を相互に隣接しかつ
直交する３平面を有する直方体として説明する。なお、
この測定装置は、直方体に限定されることなく、相互に
ほぼ直交する３平面を有する物体（ほぼ直交する３平面
が必ずしも隣接していない物体）、多数の平面からなる
多面体の位置測定が可能である。

【００２０】第１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃ
は、被測定物２の第１の面１０、この実施形態では上面
を検出するためのセンサ手段であり、図に示すとおりに
上記第１の面１０の上方に配設される。３組の第１の距
離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ、第１の面
１０における異なる３個所の測定部位１０ａ，１０ｂ，
１０ｃに対応してその上方に配置され、各第１の距離セ
ンサ手段４ａ，４ｂ，４ｃは対応する測定部位１０ａ，
１０ｂ，１０ｃとの間隔を測定する。第１の距離センサ
手段４ａ，４ｂ，４ｃは、超音波式距離センサから構成
され、上記第１の面１０に向けてこの面１０に対して実
質上垂直に超音波を発射し、第１の面１０から反射する
超音波を検知してその間の距離を測定する。

【００２１】第１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃが
検出する測定部位１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、一直線上
に位置しないように設定することが重要である。３組の
第１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃの測定部位が一
直線上に存在していると、この一直線上の位置は測定す
ることができるが、この一直線を含む面の位置（すなわ
ち、上記一直線を中心とする面の回転角度）を測定する
ことができない。これに対して、第１の距離センサ手段
４ａ，４ｂ，４ｃの測定部位１０ａ，１０ｂ，１０ｃを
一直線上に存在しないように設定した場合には、３組の
第１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃのうちの２組の
第１の距離センサ手段（たとえば４ａと４ｂ、４ｂと４
ｃまたは４ｃと４ａ）を用いて対応する測定部位までの
距離を検出することによって、これら２組の距離センサ
手段によって検出される２個所の測定部位を結ぶ直線、
すなわち基準直線の位置を測定することができる。さら
に残りの１組の第１の距離センサ手段（たとえば４ｃ、
４ａまたは４ｂ）を用いて、この基準直線を含む第１の
面１０の他の測定部位までの距離を測定することによっ
て、上記基準直線（２組の第１の距離センサ手段によっ
て測定される直線）を含む第１の面１０の傾き（回転角
度位置）を測定することができる。３組の第１の距離セ
ンサ手段４ａ，４ｂ，４ｃによって測定する場合には、
上述した基準直線が３つ存在し、これら３つの基準直線
についてそれぞれ第１の面１０の傾き（回転角度）を測
定することができるので、被測定物２の、システム座標
系におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の軸線を中心とする
傾きを検出することができる。かくして、直線上に存在
しない３組の第１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃか
らの検出信号を利用することによって、被測定物２の第
１の面１０の位置、換言するこのシステムの座標系にお
けるＺ軸方向の位置と、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の軸線
を中心とする傾きを特定することができる。この第１の
面１０は、後の記載から理解されるとおり、被測定物２
の位置を測定するときの測定基準面となる。

【００２２】第２距離センサ手段６ａ，６ｂは、被測定
物２の第２の面１２、この実施形態では手前の面を検出
するためのセンサ手段であり、図に示すとおりに上記第
２の面１２の手前側に配設される。２組の第２の距離セ
ンサ手段６ａ，６ｂは、それぞれ、第２の面１２におけ
る異なる２個所の測定部位１２ａ，１２ｂに対応してそ
の手前側に配置され、各第２の距離センサ手段６ａ，６
ｂは対応する測定部位１２ａ，１２ｂとの間隔を測定す
る。第２の距離センサ手段６ａ，６ｂは、超音波式距離
センサから構成され、上記第２の面１２に向けてこの面
１２に対して実質上垂直に超音波を発射し、第２の面１
２から反射する超音波を検知してその間の距離を測定す
る。

【００２３】第２の距離センサ手段６ａ，６ｂは、第２
の面１２の測定部位１２ａ，１２ｂまでの距離を測定す
ることによって、第２の距離センサ手段６ａ，６ｂによ
って検出される測定部位１２ａ，１２ｂを結ぶ直線の位
置を測定することができる。このとき、被測定物２は一
体物であるので、第１の面１０と第２の面１２とは所定
の位置関係に保持され、第１の面１０を測定する第１の
距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃからの検出信号によっ
て被測定物２のシステムの座標系におけるＸ軸方向およ
びＹ軸方向の軸線を中心とする傾きが特定されるので、
第２の面１２を測定する第２の距離センサ手段６ａ，６
ｂからの検出信号によってこれらの位置情報を特定する
必要はない。この第２の距離センサ手段６ａ，６ｂの検
出信号は、第２の面１２の２個所の測定部位１２ａ，１
２ｂを結ぶ直線を測定するために利用され、上記直線に
関する位置情報によって、第２の面１２のＹ軸方向の位
置と、この第２の面１２の傾き、すなわち被測定物２の
Ｚ軸方向の軸線を中心とする傾きを特定する。

【００２４】また、第３の距離センサ手段８は、被測定
物２の第３の面１４、この実施形態では右側面を検出す
るためのセンサ手段であり、図に示すとおりに上記第３
の面１４の右側に配設される。第３の距離センサ手段８
は、１組でよく、第３の面の１個所の測定部位１４ａに
対応してその右側に配置され、第３の距離センサ手段８
は対応する測定部位１４ａとの間隔を測定する。第３の
距離センサ手段８は、上述した距離センサ手段と同様
に、超音波式距離センサから構成され、上記第３の面１
４に向けてこの面１４に対して実質上垂直に超音波を発
射し、第３の面１４から反射する超音波を検知してその
間の距離を測定する。

【００２５】第３の距離センサ手段８は、第３の面１４
の測定部位１４ａまでの距離を測定することによって、
第３の距離センサ手段８によって検出される測定部位１
４ａの位置を測定する。このとき、上述したように、第
１および第２の面１０，１２と第３の面１４とは所定の
位置関係に保持され、第１の面１０を測定する第１の距
離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃからの検出信号によって
被測定物２のシステムの座標系におけるＸ軸方向および
Ｙ軸方向の軸線を中心とする傾きが特定され、また第２
の面１２を測定する第２の距離センサ手段６ａ，６ｂか
らの検出信号によって被測定物２のＺ軸方向の軸線を中
心とする傾きが特定されるので、第３の面１４を測定す
る第３の距離センサ手段８からの検出信号によってこれ
らの位置情報を特定する必要はない。第３の距離センサ
手段８の検出信号は、第１の距離センサ手段４ａ，４
ｂ，４ｃおよび第２の距離センサ手段６ａ，６ｂからの
検出信号によって得られない位置情報、すなわち第３の
距離センサ手段８から測定部位１４ａまでの距離を測定
することによって、第３の面１４のＸ軸方向の位置を特
定する。

【００２６】第１、第２および第３の距離センサ手段４
ａ，４ｂ，４ｃ，６ａ，６ｂ，８からの検出信号は、位
置測定装置が備える図２の測定システムによって演算処
理される。すなわち、第１の面１０を検出する３組の第
１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃと、第２の面１２
を検出する２組の第２の距離センサ手段６ａ，６ｂと、
第３の面１４を検出する１組の第３の距離センサ手段８
からの検出信号は、システムにおける測定処理手段１６
に送給され、この測定処理手段１６は、これらの検出信
号に基づいて被測定物２の三次元位置を測定する。本実
施形態では、測定処理手段１６は、座標位置記憶手段１
８および基準位置記憶手段２０を含んでいる。座標位置
記憶手段１８には、上記距離センサ手段４ａ，４ｂ，４
ｃ，６ａ，６ｂ，８の配置位置に関する位置情報、すな
わち測定システムの座標系における位置座標が記憶され
ており、また基準位置記憶手段２０には、被測定物２の
基準位置（システムの座標系の基準位置）が記憶されて
いる。測定処理手段１６は、座標位置記憶手段１８に記
憶された各距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃ，６ａ，６
ｂ，８の位置情報と、各距離センサ手段４ａ，４ｂ，４
ｃ，６ａ，６ｂ，８からの検出信号（測定距離）に基づ
いて被測定物２の三次元位置を測定する。

【００２７】さらに説明すると、測定処理手段１６は、
上述したとおりにして、３組の第１の距離センサ手段４
ａ，４ｂ，４ｃからの検出信号およびこれら３組の第１
の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃのシステム座標系の
位置に基づいて被測定物２の第１の面１０のシステム座
標系におけるＺ軸方向の位置と、被測定物２のシステム
座標系におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の軸線を中心と
する傾きを特定する。また、測定処理手段１６は、第２
の距離センサ手段６ａ，６ｂからの検出信号およびこれ
ら２組の第２の距離センサ手段６ａ，６ｂのシステム座
標系の位置に基づいて被測定物２の第２の面１２のシス
テム座標系におけるＹ軸方向の位置と、被測定物２のシ
ステム座標系におけるＺ軸方向の軸線を中心とする傾き
を特定する。さらに、この測定処理手段１６は、第３の
距離センサ手段８からの検出信号および第３の距離セン
サ手段８のシステム座標系の位置に基づいて被測定物２
の第３の面１４のシステム座標系におけるＸ軸方向の位
置を特定する。かくのとおりであるので、上述した位置
測定装置においては、被測定物２の第１の面１０を測定
する３組の第１の距離センサ手段４ａ．４ｂ，４ｃと、
第２の面１２を測定する２組の第２の距離センサ手段６
ａ，６ｂと、第３の面１４を測定する１組の距離センサ
手段８からの検出信号（測定距離）を利用することによ
って、測定すべき被測定物２のシステム座標系における
Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の位置、すなわち三次元位置と、
さらに被測定物２のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の軸線を
中心とする傾き、すなわち三次元の傾きとを特定するこ
とができ、これによって被測定物２の姿勢を含む三次元
位置を測定することができる。

【００２８】この測定処理手段１６は、基準位置記憶手
段２０を含んでいるので、この基準位置記憶手段２０に
記憶された被測定物２の基準位置に関する位置情報と、
６個の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃ，６ａ，６ｂ，
８の検出信号に基づく被測定物２の測定位置情報とを対
比することによって、測定した被測定物２の上記基準位
置からの変位量、すなわちシステム座標系におけるＸ
軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の位置変位量およびＸ軸、Ｙ軸
およびＺ軸方向の軸線を中心とする角度変位量を算出す
ることができる。

【００２９】この位置測定装置によって得られた測定位
置情報は、たとえば被測定物２に対して所定の作業、た
とえば塗装作業、溶接作業、組立作業等の作業を行う作
業ロボット（図示せず）に送給される。すなわち、測定
処理手段１６からの測定位置信号、この実施形態におい
ては、被測定物２の基準位置からの変位量に関する位置
信号は、作業ロボット制御手段２２に送給され、かかる
位置信号に基づいて作業ロボットは被測定物２に対して
所定の作業を施す。このとき、比較的安価な６個の距離
センサ手段を用いることによって被測定物２の三次元位
置を正確に測定することができるので、作業ロボット
（図示せず）は、この測定位置情報を用いることによっ
て被測定物２に対して正確な作業を行うことができる。

【００３０】なお、上述した実施形態では、距離センサ
手段として超音波式のものを用いて説明したが、これに
限定されることなく、レーザ式、渦電流式、接触式セン
サ等の各種距離センサ手段を用いることができる。

【００３１】第１の位置測定装置においては、６個の距
離センサ手段は実質上同時に対応する測定部位を検出す
るので、被測定物２は固定的に配置されていてもよく、
また所定方向に移動されていてもよく、これのときにお
いて被測定物２の姿勢をも含めた三次元位置を正確に検
出することができる。

【００３２】図３および図４は、本発明に従う位置測定
装置の第２の実施形態を示している。この第２の実施形
態においては、第１の面の測定部位を検出する第１の距
離センサ手段が兼用されている。図３および図４におい
て、本形態の位置測定装置は、直方体の被測定物３２を
測定するための５個の距離センサ手段、詳細には２組の
第１の距離センサ手段３４ａ，３４ｂと、２組の第２の
距離センサ手段３６ａ，３６ｂと、１組の第３の距離セ
ンサ手段３８を備え、第１の距離センサ手段３４ａ，３
４ｂの一方３４ａが第１の測定位置と第２の測定位置と
の間を移動自在となっている。

【００３３】第１の距離センサ手段３４ａ，３４ｂは、
被測定物３２の第１の面４０、この実施形態では上面を
検出するためのセンサ手段であり、図に示すとおりに上
記第１の面４０の上方に配設される。第１の距離センサ
手段３４ａは兼用距離センサ手段として機能し、支持部
材４２に取付けられている。この支持部材４２はアーム
部材４４（アーム手段を構成する）の先端部に装着さ
れ、アーム部材４４の基部は上下方向（システムの座標
系におけるＺ軸方向）に延びる軸線を中心として旋回自
在に装着され、このアーム部材４４の旋回軸には駆動モ
ータ４６が駆動連結されている。このアーム部材４４
は、図３に実線で示す第１の角度位置（特定基準位置と
なる）と図３に二点鎖線で示す第２の角度位置との間を
移動自在である。アーム部材４４が上記第１の角度位置
にあるときには、第１の距離センサ手段３４ａは、測定
部位４０ａの上方に位置する第１の測定位置に対向し、
測定部位４０ａに向けて実質上垂直に超音波を発し、そ
の測定部位４０ａから反射する超音波を検出する。ま
た、アーム部材４４が上記第２の角度位置にあるときに
は、上記第１の距離センサ手段３４ａは、測定部位４０
ａと異なる他の測定部位４０ｂの上方に位置する第２の
測定位置に対向し、測定部位４０ｂに向けて実質上垂直
に超音波を発し、その測定部位４０ｂから反射する超音
波を検出する。また、他の第１の距離センサ手段３４ｂ
は、第１の面４０における測定部位４０ａ，４０ｂを結
ぶ直線上とは異なる測定部位４０ｃの上方に位置し、測
定部位４０ｃに向けて実質上垂直に超音波を発し、その
測定部位４０ｃから反射する超音波を検出する。

【００３４】第２の実施形態における２組の第１の距離
センサ手段３４ａ，３４ｂは、図３と図１とを比較する
ことによって容易に理解されるとおり、第１の実施形態
における３組の第１の距離センサ手段４ａ，４ｂ，４ｃ
と実質上同一の機能を有する。すなわち、第１の測定位
置にある（アーム部材４４が第１の角度位置にある）第
１の距離センサ手段３４ａは、第１の実施形態における
第１の距離センサ手段４ａに対応し、第２の測定位置に
ある（アーム部材４４が第２の角度位置にある）第１の
距離センサ手段３４ａは、第１の実施形態における第１
の距離センサ手段４ｃに対応し、また第１の距離センサ
手段３４ｂは、第１の実施形態における第１の距離セン
サ手段４ｂに対応している。かくのとおりであるので、
第１の測定位置と第２の測定位置との間を移動する第１
の距離センサ手段３４ａと固定された第１の距離センサ
手段３４ｂとによって、第１の実施形態の３組の第１の
距離センサ手段４，４ｂ，４ｃと同様に、被測定物３２
の第１の面４０の位置、換言するこのシステムの座標系
におけるＺ軸方向の位置と、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の
軸線を中心とする傾きを特定することができる。この第
１の面４０は、被測定物３２の位置を測定するときの測
定基準面となる。

【００３５】第２の距離センサ手段３６ａ，３６ｂと第
３の距離センサ手段３８は、第１の実施形態における第
２の距離センサ手段６ａ，６ｂと第３の距離センサ手段
８と同様に配設される。すなわち、第２の距離センサ手
段３６ａ，３６ｂは、第２の面４８の測定部位４８ａ，
４８ｂの手前側に配置され、対応する測定部位４８ａ，
４８ｂに向けて超音波を発し、これら測定部位４８ａ，
４８ｂから反射する超音波を検知する。また、第３の距
離センサ手段３８は、第３の面５０の測定部位５０ａの
右側に配置され、測定部位５０ａに向けて超音波を発
し、この測定部位５０ａから反射する超音波を検知す
る。第２の距離センサ手段３６ａ，３６ｂおよび第３の
距離センサ手段３８に関する構成は、第１の実施形態と
実質上同一であるので、それらの詳細な説明は省略す
る。

【００３６】第１、第２および第３の距離センサ手段３
４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８からの検出信号
は、位置測定装置が備える図４の測定システムによって
演算処理される。すなわち、第１の面４０を検出する２
組の第１の距離センサ手段３４ａ，３４ｂと、第２の面
４８を検出する２組の第２の距離センサ手段３６ａ，３
６ｂと、第３の面５０を検出する１組の第３の距離セン
サ手段３８からの検出信号は、システムにおける測定処
理手段５２に送給され、測定処理手段５２は、これらの
検出信号に基づいて被測定物３２の三次元位置を測定す
る。本実施形態では、測定処理手段５２は、座標位置記
憶手段５４および基準位置記憶手段５６に加えて測定値
記憶手段５８および旋回信号生成手段６０を含んでい
る。座標位置記憶手段５４には、第１および第２の測定
位置に関する第１の距離センサ手段３４ａの位置と、そ
の他の距離センサ手段３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８の
配置位置とに関する位置情報、すなわち測定システムの
座標系における位置座標が記憶されており、また基準位
置記憶手段５６には、被測定物３２の基準位置（システ
ムの座標系の基準位置）が記憶されている。さらに、測
定値記憶手段５８には、第１〜第３の距離センサ手段３
４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８の測定検出値が記
憶され、また旋回信号生成手段６０はアーム部材４４を
旋回させるための旋回信号を生成する。

【００３７】この第２の実施形態においては、被測定物
３２は固定的に配置される。そして、まず、第１の測定
位置にある第１の距離センサ手段３４ａ、他の第１の距
離センサ手段３４ｂ、第２の距離センサ手段３６ａ，３
６ｂおよび第３の距離センサ手段３８が被測定物３２の
対応する測定部位４０ａ，４０ｃ，４８ａ，４８ｂ，５
０ａまでの距離を測定し、この測定信号が測定処理手段
５２の測定値記憶手段５８に記憶される。この位置測定
が終了すると、旋回信号生成手段６０が旋回信号を生成
し、この旋回信号によって駆動モータ４６が所定方向に
回動される。かくすると、アーム部材４４は、特定基準
位置である上記第１の角度位置から所定角度矢印６２で
示す方向に予め設定される所定量でもって上記第２の角
度位置まで旋回される。しかる後、第２の測定位置に位
置する第１の距離センサ手段３４ａが測定部位４０ｂま
での距離を測定し、この測定信号が同様に測定値記憶手
段５８に記憶される。かくして、第１の面４０における
３個所の測定部位４０ａ，４０ｂ，４０ｃまでの距離、
第２の面４８における２個所の測定部位４８ａ，４８ｂ
までの距離および第３の面５０における測定部位５０ａ
までの距離が所要のとおりに測定される。なお、本実施
形態では、第１の距離センサ手段３４ａが第１の測定位
置にあって測定部位４０ａまでの距離を測定するときに
他の距離センサ手段も対応する測定部位までの距離を測
定しているが、これに代えて、第１の距離センサ手段３
４ａが第２の測定位置にあって測定部位４０ｂまでの距
離を測定するときに他の距離センサ手段が対応する測定
部位までの距離を測定するように構成することもでき
る。また、２度以上測定し、平均値を距離として用いる
こともできる。

【００３８】測定処理手段５２は、測定値記憶手段５８
に記憶された測定検出信号に基づいて次のとおりにして
被測定物３２の三次元位置を測定する。さらに説明する
と、測定処理手段５２は、２組の第１の距離センサ手段
３４ａ，３４ｂによって測定された３個所の測定部位４
０ａ，４０ｂ，４０ｃに関する測定検出信号と、第１の
距離センサ手段３４ａの第１および第２の測定位置なら
び他の第１の距離センサ手段３４ｂの配置位置について
のステム座標系の位置とに基づいて被測定物３２の第１
の面４０のシステム座標系におけるＺ軸方向の位置と、
被測定物３２のシステム座標系におけるＸ軸方向および
Ｙ軸方向の軸線を中心とする傾きとを特定する。また、
測定処理手段５２は、第１の実施形態と同様に、第２の
距離センサ手段３６ａ，３６ｂからの測定検出信号とこ
れら２組の第２の距離センサ手段３６ａ，３６ｂの配置
位置についてのシステム座標系の位置とに基づいて被測
定物３２の第２の面４８のシステム座標系におけるＹ軸
方向の位置と、被測定物３２のシステム座標系における
Ｚ軸方向の軸線を中心とする傾きとを特定する。さら
に、この測定処理手段５２は、第３の距離センサ手段３
８からの測定検出信号と、第３の距離センサ手段８につ
いてのシステム座標系の位置とに基づいて被測定物３２
の第３の面５０のシステム座標系におけるＸ軸方向の位
置を特定する。かくのとおりであるので、上述した位置
測定装置においては、第１の距離センサ手段３４ａを２
個所の測定部位を検出する兼用距離センサ手段として用
いて被測定物３２のシステム座標系におけるＸ軸、Ｙ軸
およびＺ軸の位置、すなわち三次元位置と、さらに被測
定物３２のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の軸線を中心とす
る傾き、すなわち三次元の傾きとを特定することがで
き、これによって被測定物３２の姿勢を含む三次元位置
を測定することができる。

【００３９】このように得られた測定位置信号は、作業
ロボット制御手段６２に送給され、かかる位置信号に基
づいて作業ロボット（図示せず）は被測定物３２に対し
て所定の作業を施す。このとき、５組の距離センサ手段
を用いることによって被測定物２の三次元位置を正確に
測定することができ、作業ロボット（図示せず）は、こ
の測定位置情報を用いることによって被測定物３２に対
して正確な作業を行うことができる。

【００４０】第２の実施形態では、第１の距離センサ手
段３４ａが装着されたアーム部材４４は旋回軸を中心と
して第１の角度位置と第２の角度位置との間を旋回自在
であるが、これに代えて、第１の距離センサ手段３４ａ
が第１の測定位置に位置する第１の位置とこの第１の距
離センサ手段３４ｂが第２の測定位置に位置する第２の
位置との間を、たとえばシステムのＸ軸方向にスライド
自在に設けることもでき、またこのような兼用距離セン
サ手段を、位置制御されるロボット手段の先端アームに
取付けて複数の測定部位を検出するようにすることもで
きる。

【００４１】また、第２の実施形態では、第１の距離セ
ンサ手段３４ａが兼用距離センサ手段として機能してい
るが、これに加えて、またはこれに代えて第２の面４８
を検出する第２の距離センサ手段３６ａを兼用距離セン
サ手段として機能させるように構成することができる。
さらに、第１の距離センサ手段３４ａにあっては、上述
したように旋回されるとき、上記第１の距離センサ手段
３４ａを第１の面４０の３個所の測定部位４０ａ，４０
ｂ，４０ｃの全てを測定する兼用距離センサ手段として
機能させることもできる。

【００４２】図５は、本発明に従う位置測定装置の第３
の実施形態を示している。この第３の実施形態において
は、任意の方向に移動自在なアーム部材を備え、このア
ーム部材に装着された１組の兼用距離センサ手段が、被
測定物の６個所の測定部位を検出するように構成されて
いる。図５において、被測定物８２は、たとえば床面８
３に載置されるが、必ずしも床面８３に載置された状態
でなくてもよい。この被測定物８２の近傍にロボット手
段８４が配設され、このロボット手段８４の先端アーム
８６に兼用距離センサ手段８８が取付けられる。

【００４３】図示のロボット手段８４は、床面８３に固
定されるベース部材９０を有し、このベース部材９０に
上下方向（ロボット手段８４の座標系のＺ軸方向）に延
びる第１の軸線９２を中心として旋回部材９４が旋回自
在に装着されている。この旋回部材９４には、アーム９
６の一端部が紙面に垂直な方向（ロボット手段８４の座
標系のＹ軸方向）に延びる第２の軸線９８を中心として
旋回自在に装着されている。また、アーム９６の他端部
には連結部材１００が紙面に垂直な方向に延びる第３の
軸線１０２を中心として旋回自在に連結され、この連結
部材１００には、さらにアーム１０４の一端部が紙面に
垂直な方向に延びる第４の軸線１０６を中心として旋回
自在に連結されている。アーム１０４の他端部には、図
５において左右方向（ロボット手段８４の座標系のＸ軸
方向）に延びる第５の軸線１０８を中心としてアーム１
１０の一端部が旋回自在に装着され、このアーム１１０
の他端部には紙面に垂直な方向に延びる第６の軸線１１
２を中心として旋回自在にアーム１１４の一端部が旋回
自在に装着され、このアーム１１４の他端部には、上下
方向に延びる第７の軸線１１６を中心としてアーム１１
８（兼用距離センサ手段が装着されるアーム手段を構成
する）の一端部が旋回自在に装着され、さらにこのアー
ム１１８の他端部に上下方向に延びる第８の軸線１２０
を中心として取付部材８６が旋回自在に装着されてい
る。そして、かく構成されたロボット手段８４のアーム
１１８に兼用距離センサ手段８８が取付けられており、
したがって兼用距離センサ手段８８はロボット手段８４
の各種アーム７を旋回させることによって任意の位置に
位置付けることができる。

【００４４】この第３の実施形態においては、兼用距離
センサ手段８８は、ロボット手段８４の各種アームを所
要のとおりに旋回させることによって、被測定物８２の
たとえば上面である第１の面１２２の上方に位置する第
１〜第３の測定位置と、被測定物８２のたとえば左面で
ある第２の面１２４の左方に位置する第４および第５の
測定位置と、被測定物８２のたとえば正面である第３の
面１２６の手前側に位置する第６の測定位置に順次に位
置付けられる。兼用距離センサ手段８８は、第１〜第３
の測定位置に位置付けられると、被測定物８２の第１の
面１２２の３個所の測定部位（第１の実施形態における
測定部位１０ａ，１０ｂ，１０ｃに対応する）のうち対
応する測定部位に向けて実質上垂直に超音波を発し、こ
の測定部位からの反射する超音波を検知する。また、こ
の兼用距離センサ手段８８は、第４および第５の測定位
置に位置付けられると、被測定物８２の第２の面１２４
の２個所の測定部位（第１の実施形態における測定部位
１２ａ，１２ｂに対応する）のうち対応する測定部位に
向けて実質上垂直に超音波を発し、その測定部位から反
射する超音波を検知する。さらに、兼用距離センサ手段
８８は、第６の測定位置に位置付けられると、被測定物
８２の第３の面１２６の測定部位１２６ａに向けて超音
波を発し、この測定部位１２６ａから反射する超音波を
検知する。

【００４５】第３の実施形態においても、図示していな
いが、被測定物８２の位置を測定するための測定処理手
段を備え、この測定処理手段は、測定値を記憶する測定
値記憶手段と、第１〜第６の測定位置情報を記憶する座
標位置記憶手段と、被測定物８２の基準位置を記憶する
基準位置記憶手段を含んでいる。第１〜第６の測定位置
にて検出した兼用距離センサ手段８８の測定検出信号
（距離情報）は、各測定位置において対応する測定部位
までの距離を測定する毎に上記測定値記憶手段に記憶さ
れ、このようにして、１組の兼用距離センサ手段８８を
用いることによって、被測定物８２の第１の面１２２に
おける３個所の測定部位までの距離、第２の面１２４に
おける２個所の測定部位までの距離および第３の面１２
６における測定部位１２６ａまでの距離が測定される。
第３実施形態においては、システムの座標系としてロボ
ット手段８４の座標系が用いられ、座標位置記憶手段に
は、兼用距離センサ手段８８の第１〜第６の測定位置に
関する位置情報、すなわちロボット手段８４の座標系に
おける位置座標が記憶されている。

【００４６】測定処理手段（図示せず）は、測定値記憶
手段に記憶された６個所の測定検出信号に基づいて次の
とおりにして被測定物８２の三次元位置を測定する。測
定処理手段は、第１〜第３の測定位置にて兼用距離セン
サ手段８８によって測定された３個所の測定部位に関す
る検出信号と、兼用距離センサ手段８８の第１〜第３の
測定位置についてのロボット手段８４の座標系の位置と
に基づいて被測定物８２の第１の面１２２のロボット手
段８４の座標系におけるＺ軸方向の位置と、被測定物８
２のロボット手段８４の座標系におけるＸ軸方向および
Ｙ軸方向の軸線を中心とする傾きとを特定する。測定処
理手段は、また、第４および第５の測定位置にて兼用距
離センサ手段８８によって測定された２個所の測定部位
に関する検出信号と、兼用距離センサ手段８８の第４お
よび第５の測定位置についてのロボット手段８４の座標
系の位置とに基づいて被測定物８２の第２の面１２４の
ロボット手段８４の座標系におけるＹ軸方向の位置と、
被測定物８２のロボット手段８４の座標系におけるＺ軸
方向の軸線を中心とする傾きとを特定する。この測定処
理手段は、さらに、第６の測定位置にて兼用距離センサ
手段８８によって測定された測定部位１２６ａに関する
検出信号と、兼用距離センサ手段８８の第６の測定位置
についてのロボット手段８４の座標系の位置とに基づい
て被測定物８２の第３の面１２６のロボット手段８４の
座標系におけるＸ軸方向の位置を特定する。かくして、
１組の兼用距離センサ手段８８でもって被測定物８２の
ロボット手段８４の座標系における姿勢をも含めた三次
元位置を測定することができる。なお、図５の実施形態
では、兼用距離センサ手段８８がロボット手段８４に装
着されているので、被測定物８２の測定位置もロボット
手段８４の座標系を利用して測定しているが、ロボット
手段８４の座標系から測定システムの座標系に変換し、
システムの座標系として測定するようにすることもでき
る。

【００４７】図６および図７は、本発明に従う位置測定
装置の第４の実施形態を示している。この第４の実施形
態においては、第２の面の測定部位を検出する第２の距
離センサ手段が兼用されている。図６および図７におい
て、本形態の位置測定装置は、直方体の被測定物２０２
を測定するための５個の距離センサ手段、詳細には３組
の第１の距離センサ手段２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ
と、１組の第２の距離センサ手段２０６と、１組の第３
の距離センサ手段２０８を備え、第２の距離センサ手段
２０６が、矢印２１０で示す所定方向（図６において右
方）に移動する被測定物２０２の２個所の測定部位を検
出する。

【００４８】第１の距離センサ手段２０４ａ，２０４
ｂ，２０４ｃは、被測定物２０２の第１の面２１２、こ
の実施形態では上面を検出するためのセンサ手段であ
り、図に示すとおりに上記第１の面２１２の上方に配設
される。第１の距離センサ手段２０４ａ，２０４ｂ，２
０４ｃは、第１の実施形態における第１の距離センサ手
段４ａ，４ｂ，４ｃと同様に、第１の面２１２の３個所
の測定部位２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ（これら３個
所の測定部位は一直線上に位置しない）に向けて実質上
垂直に超音波を発し、これら測定部位２０４ａ，２０４
ｂ，２０４ｃから反射する超音波を検出する。

【００４９】第２の距離センサ手段２０６は、第２の面
２１４の手前側に配設される。この第２の距離センサ手
段２０６は、第２の面２１４の２個所を検出する。すな
わち、この実施形態では、被測定物２０２は矢印２１０
で示す方向に等速で移動し、図６に実線で示す位置から
二点鎖線で示す位置に移動する間その状態が実質上変化
することがない。被測定物２１４が図６に実線で示す位
置に移動したときに、第２の距離センサ手段２０６は第
２の面２１４の片方の測定部位２１４ａを検出する。そ
して、上述したとおりにして測定部位２１４ａを検出し
た後所定時間経過後被測定物２０２が図６に二点鎖線で
示す位置に移動されると、この第２の距離センサ手段２
０６は、上記第２の面２１４の他方の測定部位２１４ｂ
を検出する。第２の面２１４を検出するときには、第２
の距離センサ手段２０６は測定部位２１４ａ，２１４ｂ
に向けて超音波を発し、これら測定部位２１４ａ，２１
４ｂから反射する超音波を検知する。

【００５０】この第４の実施形態では、図６に実線で示
す位置に移動した被測定物２０２の第２の面２１４の測
定部位２１４ａを検出する第２の距離センサ手段２０６
は、第１の実施形態における片方の第２の距離センサ手
段１２ｂに対応し、また図６に二点鎖線で示す位置に移
動した被測定物２０２の第２の面２１４の測定部位２１
４ｂを検出する第２の距離センサ手段２０６は、第１の
実施形態における他方の第２の距離センサ手段１２ａに
対応する。第２の距離センサ手段２０６を用いて移動す
る被測定物２０２をこのように所定時間を置いて検出す
ることによっても、１組の距離センサ手段でもって被測
定物２０２の２個所の測定部位２１４ａ，２１４ｂを検
出することができる。

【００５１】第３の距離センサ手段２０８は、第３の面
２１６の測定部位２１６ａの右側に配置され、測定部位
２１６ａに向けて超音波を発し、この測定部位２１６ａ
から反射する超音波を検知する。なお、第３の距離セン
サ手段２０８は、第３の面２１６の測定部位２１６ａを
検出した後に、被測定物２０２の移動経路から後退され
る。

【００５２】第１、第２および第３の距離センサ手段２
０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０６，２０８からの検
出信号は、位置測定装置が備える図７の測定システムに
よって演算処理される。第４の実施形態では、測定処理
手段２１８は、座標位置記憶手段２２０、基準位置記憶
手段２２２、測定値記憶手段２２４およびタイマ手段２
２６を含んでいる。座標位置記憶手段２２０には、第１
〜第３の距離センサ手段２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ
の測定位置（固定的に設けられるときには配置位置であ
る）に関する位置情報、すなわち測定システムの座標系
における各測定位置の位置座標が記憶されており、また
基準位置記憶手段２２２には、被測定物２０２の測定時
の基準位置、換言すると図６に二点鎖線で示す位置（ま
たは図６に実線で示す位置）（システムの座標系の基準
位置）が記憶されている。さらに、測定値記憶手段２２
４には、第１〜第３の距離センサ手段２０４ａ，２０４
ｂ，２０４ｃ，２０６，２０８の測定検出値が記憶さ
れ、またタイマ手段２２６は第２の距離センサ手段２０
６が第２の面２１４を検出する時間的間隔を設定する。

【００５３】この第４の実施形態においては、被測定物
２０２が図６に実線で示す位置まで移動すると、まず、
第１の距離センサ手段２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃが
第１の面２１２の測定部位２１２ａ，２１２ｂ，２１２
ｃを、第２の距離センサ手段２０６が第２の面２１４の
測定部位２１４ａを、また第３の距離センサ手段２０８
が第３の面２１６の測定部位２１６ａまでの距離を測定
し、これらの測定信号が測定処理手段２１８の測定値記
憶手段２２４に記憶される。この位置測定が終了する
と、タイマ手段２２６が作動され、タイマ手段２２６が
所定時間を計測し（この所定時間は、被測定物２０２が
図６に実線で示す位置から図６に二点鎖線で示す位置に
移動する時間に対応する）、所定時間計測と同時に第２
の距離センサ手段２０６が第２の面２１４の測定部位２
１４ｂまでの距離を測定し、この測定検出信号が同様に
測定値記憶手段２２４に記憶される。かくして、第１の
面２１２における３個所の測定部位２１２ａ，２１２
ｂ，２１２ｃまでの距離、第２の面２１４における２個
所の測定部位２１２ａ，２１４ｂまでの距離および第３
の面２１６における測定部位２１６ａまでの距離が所要
のとおりに測定される。

【００５４】測定処理手段２１８は、第２の実施形態と
実質上同様にして測定値記憶手段２２４に記憶された測
定検出信号に基づいて被測定物２０２の三次元位置を測
定する。その詳細については上述と同様であるので、そ
の説明を省略する。このようにしても矢印２１０で示す
所定方向に等速移動する被測定物２０２の姿勢を含めた
三次元位置を５組の距離センサ手段によって正確に測定
することができる。得られた被測定物２０２の測定位置
信号は、作業ロボット制御手段２２８に送給され、かか
る位置信号に基づいて作業ロボット（図示せず）は被測
定物２０２に対して所定の作業を施す。

【００５５】第４の実施形態では、第２の距離センサ手
段２０６が第２の面２１４の２個所の測定部位２１４
ａ，２１４ｂを検出しているが、これに加えて、または
これに代えて、第１の距離センサ手段の１つが第１の面
２１２の３個所の測定部位２１ａ，２１２ｂ，２１２ｃ
の２個所を測定するように構成することもできる。

【００５６】上述した実施形態では、被測定物の位置が
実質上拘束されていない場合について説明したが、この
被測定物の位置が一部幾何学的に拘束されている場合に
は、たとえば次のとおりに構成することができる。すな
わち、被測定物の測定基準面である第１の面の２個所の
測定部位の位置が幾何学的に拘束されている、換言する
と被測定物のたとえば下面の一側部が固定的に位置付け
られる、あるいは被測定物のたとえば下面の一側部がた
とえば支持案内部材上に沿って所定方向に移動する場合
には、幾何学的に拘束されている測定部位については、
距離センサ手段によって測定する必要はなく、かかる測
定部位についてのシステム座標系における位置を利用す
ることによって、第１の面における測定部位を検出する
２組の第１の距離センサ手段を省略することができる。

【００５７】この場合における位置測定装置の測定シス
テムは、第２の実施形態と略同様の構成とすることがで
きる。すなわち、測定処理手段は、座標位置記憶手段、
基準位置記憶手段および測定値記憶手段を含んでいる。
座標位置記憶手段には、被測定物の第１の面の測定部位
を検出する第１の距離センサ手段の位置と、被測定物の
第２の面の２個所の測定部位を検出する２組の第２の距
離センサ手段の位置と、被測定物の第３の面の測定部位
を検出する第３の距離センサ手段の位置とに関する位置
情報、すなわち測定システムの座標系における位置座標
が記憶される。また、基準位置記憶手段には、被測定物
の基準位置（システムの座標系の基準位置）が記憶され
ている。さらに、測定値記憶手段５８には、第１〜第３
の距離センサ手段の測定検出値が記憶されるとともに、
第１の面における幾何学的に拘束されかつ予め測定によ
って求めることができる第１の面の２個所の拘束測定部
位の距離情報（システム系の座標系の位置でよい）が記
憶される。測定システムを含む位置測定装置のその他の
構成は、第２の実施形態と同一でよい（位置計測装置に
おいては、第２の実施形態における第１の距離センサ手
段３４ａおよびこれに関連する構成が省略される）。

【００５８】この場合においては、被測定物の第１の面
の位置測定に関し、１組の距離センサ手段によって第１
の面の測定部位までの距離が測定され、また残りの２個
所の測定部位までの距離情報については予め測定値記憶
手段に記憶されているので、これらの距離情報に基づい
て被測定物の第１の面のシステム座標系におけるＺ軸方
向の位置と、被測定物のシステム座標系におけるＸ軸方
向およびＹ軸方向の軸線を中心とする傾きとが特定され
る。したがって、測定基準面における２個所の測定部位
が幾何学的に拘束される場合には、第１の面を検出する
第１の距離センサ手段を２個省略しても被測定物の姿勢
をも含めた三次元位置を正確に測定することができる。

【００５９】また、第１の面の２個所の測定部位の位置
を幾何学的に拘束することに加えて、第２の面の２個所
の測定部位と第３の面の１個所の測定の測定部位との３
個所の測定部位のうちいずれか１個所の測定部位も幾何
学的に拘束することができる。すなわち、第２の面の２
個所の測定部位のいずれか一方、あるいは第３の面の１
個所の測定部位を拘束することができる。このような場
合においても、幾何学的に拘束されている測定部位につ
いては、距離センサ手段によって測定する必要はなく、
かかる測定部位についてのシステム座標系における位置
を利用することによって、第１の面における測定部位を
検出する２組の距離センサ手段および第２の面および第
３の面における３個所の測定部位における幾何学的に拘
束された測定部位を測定する１組の距離センサ手段を省
略することができる。

【００６０】この場合における位置測定装置の測定シス
テムは、上述したと略同様の構成とすることができる。
すなわち、測定処理手段は、座標位置記憶手段、基準位
置記憶手段および測定値記憶手段を含んでいる。座標位
置記憶手段には、被測定物の第１の面の測定部位を検出
する１組の距離センサ手段の位置と、被測定物の第２の
面および第３の面の拘束されていない２個所の測定部位
を検出する２組の距離センサ手段の位置とに関する位置
情報、すなわち測定システムの座標系における位置座標
が記憶される。また、基準位置記憶手段には、被測定物
の基準位置（システムの座標系の基準位置）が記憶され
ている。さらに、測定値記憶手段５８には、３組の距離
センサ手段の測定検出値が記憶されるとともに、第１の
面における幾何学的に拘束されかつ予め測定によって求
めることができる第１の面の２個所の拘束測定部位の距
離情報（システム系の座標系の位置でよい）、ならびに
第２の面および第３の面の３個所の測定部位のうち幾何
学的に拘束されかつ予め測定によって求めることができ
る１個所の拘束測定部位の距離情報が記憶される。測定
システムを含む位置測定装置のその他の構成は、第２の
実施形態と同一でよい。

【００６１】この場合においては、被測定物の第１の面
の位置測定に関し、１組の距離センサ手段によって第１
の面の測定部位までの距離が測定され、また残りの２個
所の測定部位までの距離情報については予め測定値記憶
手段に記憶されているので、これらの距離情報に基づい
て被測定物の第１の面のシステム座標系におけるＺ軸方
向の位置と、被測定物のシステム座標系におけるＸ軸方
向およびＹ軸方向の軸線を中心とする傾きとが特定され
る。また、被測定物の第２の面および第３の面の位置測
定に関し、２組の距離センサ手段によって第２の面およ
び第３の面の３個所の測定部位のうち２個所の測定部位
までの距離が測定され、また上記３個所の測定部位のう
ち残りの１個所の測定部位までの距離情報については測
定値記憶手段に記憶されているので、これら距離情報に
基づいて被測定物の第２の面のシステム座標系における
Ｙ軸方向の位置とＺ軸方向の軸線を中心とする傾きが特
定されるとともに、第３の面のシステム座標系における
Ｚ軸方向の位置が特定される。したがって、第１の面の
２個所の測定部位と第２の面および第３の面の３個所の
測定部位のうち１個所が幾何学的に拘束されている場合
には、３個の距離センサ手段を省略しても被測定物の姿
勢をも含めた三次元位置を正確に測定することができ
る。

【００６２】図８および図９は、本発明に従う位置測定
装置の第５の実施形態を示している。この第５の実施形
態においては、測定基準面となる第１の面の傾きを含め
た変位量に応じて第２の距離センサ手段の測定位置が補
正され、さらに第１の面および第２の面の傾きを含めた
変位量に応じて第３の距離センサ手段の測定位置が補正
されるように構成されている。

【００６３】図８および図９において、第５の実施形態
の位置測定装置は、第１の実施形態と同様に、被測定物
３０２を測定するための６個の距離センサ手段、すなわ
ち３組の第１の距離センサ手段３０４ａ，３０４ｂ，３
０４ｃと、２組の第２の距離センサ手段３０６ａ，３０
６ｂと、１組の第３の距離センサ手段３０８を備えてい
る。

【００６４】第１の距離センサ手段３０４ａ，３０４
ｂ，３０４ｃは、被測定物３０２の第１の面３１０（測
定基準面となる）における一直線上に存在しない３個所
の測定部位３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃを検出して対
応する測定部位までの距離を測定する。第２の距離セン
サ手段３０６ａ，３０６ｂは、第２の面３１２の測定部
位３１２ａ，３１２ｂを測定することによってこれら測
定部位３１２ａ，３１２ｂまでの距離を測定する。ま
た、第３の距離センサ手段３０８は、被測定物３０２の
第３の面３１４の測定部位３１４ａを検出することによ
ってこの測定部位３１４ａまでの距離を測定する。

【００６５】この第５の実施形態においては、第２の距
離センサ手段３０６ａ，３０６ｂは、それぞれ、その測
定位置を補正するためのロボット手段３１６，３１８の
先端アーム（図示せず）に装着され、また第３の距離セ
ンサ手段３０８は、その測定位置を補正するためのロボ
ット手段３２０の先端アーム（図示せず）に装着されて
いる。ロボット手段３１６，３１８は、第１の測定位置
補正手段を構成し、ロボット手段３２０は、第２の測定
位置補正手段を構成し、これらロボット手段３１６，３
１８，３２０は、たとえば第３の実施形態におけるロボ
ット手段８４と実質上同一の構成でよい。

【００６６】第５の実施形態の位置測定装置は、図９に
示す測定システムを備えている。このシステムは、第
１、第２および第３の距離センサ手段３０４ａ，３０４
ｂ，３０４ｃ，３０６ａ，３０６ｂ，３０８からの検出
信号を処理する測定処理手段３２２を備え、この測定処
理手段３２２は、座標位置記憶手段３２４、基準位置記
憶手段３２６、測定値記憶手段３２８および補正演算手
段３３０を備えている。座標位置記憶手段３２４には、
上記距離センサ手段３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ，３
０６ａ，３０６ｂ，３０８の測定位置に関する位置情
報、すなわち測定システムの座標系における位置座標が
記憶されている。この実施形態では、第２の距離センサ
手段３０６ａ，３０６ｂおよび第３の距離センサ手段３
０８はロボット手段３１６，３１８，３２０に装着され
て測定位置が移動するが、この座標位置記憶手段３２４
に記憶される測定位置は、ロボット手段３１６，３１
８，３２０の先端アーム（図示せず）が所定の基準位置
に位置するときの対応する第２および第３の距離センサ
手段３０６ａ，３０６ｂ，３０８の測定位置である。基
準位置記憶手段３２６には、被測定物３０２の基準位置
（システムの座標系の基準位置）が記憶されている。ま
た、測定値記憶手段３２８には、第１〜第３の距離セン
サ手段３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ，３０６ａ，３０
６ｂ，３０８によって測定された対応する測定部位との
間の測定検出信号（距離情報）が記憶される。さらに、
補正演算手段３３０は、被測定物３０２の第１の面３１
０の変位量に応じて第２の距離センサ手段３０６ａ，３
０６ｂの測定位置の補正量を測定し、さらに第１および
第２の面３１０，３１２の変化量に応じて第３の距離セ
ンサ手段３０８の測定位置の補正量を演算する。

【００６７】被測定物３０２を検出する場合には、ま
ず、３組の第１の距離センサ手段３０４ａ，３０４ｂ，
３０４ｃが、第１の面３１０の対応する測定部位３１０
ａ，３１０ｂ，３１０ｃを検出し、これらの測定検出信
号が測定値記憶手段３２８に記憶される。そして、この
ように測定値記憶手段３２８に記憶された測定検出信号
およびこれら３組の第１の距離センサ手段３０４ａ，３
０４ｂ，３０４ｃのシステム座標系の位置に基づいて被
測定物３０２の第１の面３１０のシステム座標系におけ
るＺ軸方向の位置と、被測定物３０２のシステム座標系
におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の軸線を中心とする傾
きを特定する。かくのとおりにして被測定物３０２の第
１の面３１０に関する位置情報が得られると、次いで、
補正演算手段３３０は、基準位置記憶手段３２６に記憶
されている第１の面３１０に関する位置情報と、上述し
た処理によって得られた位置情報とを対比して、被測定
物３０２の第１の面３１０の基準位置に対する変位量、
すなわちＺ軸方向の位置変位ならびにＸ軸方向およびＹ
軸方向の軸線を中心とする傾きの変位量を演算する。か
く演算された補正量は、後述する第２および第３の距離
センサ手段３０６ａ，３０６ｂ，３０８によって測定さ
れる距離情報を補正するために補正量として測定値記憶
手段３２８に記憶される。

【００６８】補正演算手段３３０によって演算された補
正量は、測定処理手段３２２にてシステム座標系におけ
る補正量からロボット座標系における補正量に変換さ
れ、ロボット座標系に変換された補正量の信号が対応す
るロボット手段３１６，３１８に送給される。このよう
にロボット手段３１６，３１８に補正量の信号が送給さ
れると、ロボット手段３１６，３１８は、この信号に応
じて所要のとおりに作動され、第２の距離センサ手段３
０６ａ，３０６ｂは、第１の面３１０の変位量に対応し
た補正量だけ移動される。すなわち、被測定物３０２が
図８に実線で示す基準位置から図８に二点鎖線で示す位
置に変位している場合には、ロボット手段３１６，３１
８が作動して第２の距離センサ手段３０６ａ，３０６ｂ
は、変位した測定部位３１２ａ，３１２ｂに対応しかつ
図８に二点鎖線で示す測定位置に移動され、測定位置が
補正された第２の距離センサ手段３０６ａ，３０６ｂ
は、被測定物３０２の上記測定部位３１２ａ，３１２ｂ
を検出する。

【００６９】その後、２組の第２の距離センサ手段３０
６ａ，３０６ｂが、第２の面３１２の対応する測定部位
３１２ａ，３１２ｂを検出し、これらの測定検出信号が
測定値記憶手段３２８に記憶される。そして、このよう
に測定値記憶手段３２８に記憶された測定検出信号およ
びこれら２組の第２の距離センサ手段３０６ａ，３０６
ｂのシステム座標系の位置に基づいて被測定物３０２の
第２の面３１２のシステム座標系におけるＹ軸方向の位
置と、被測定物３０２のシステム座標系におけるＺ軸方
向の軸線を中心とする傾きを特定する。かくのとおりに
して被測定物３０２の第１の面３１２に関する位置情報
が得られると、次いで、補正演算手段３３０は、基準位
置記憶手段３２６に記憶されている第２の面３１２に関
する位置情報と、上述した処理によって得られた位置情
報とを対比して、被測定物３０２の第２の面３１２の基
準位置に対する変位量、すなわちＹ軸方向の位置変位な
らびにＺ軸方向の軸線を中心とする傾きの変位量を演算
する。かく演算された補正量は、後述する第３の距離セ
ンサ手段３０８によって測定される距離情報を補正する
ために補正量として測定値記憶手段３２８に記憶され
る。

【００７０】補正演算手段３３０によって演算された第
１および第２の面３１０，３１２の補正量は、測定処理
手段３２２にてシステム座標系における補正量からロボ
ット座標系における補正量に変換され、ロボット座標系
に変換された補正量の信号がロボット手段３２０に送給
される。このようにロボット手段３２０に補正量の信号
が送給されると、ロボット手段３２０は、この信号に応
じて所要のとおりに作動され、第３の距離センサ手段３
０８は、第１および第２の面３１０，３１２の変位量に
対応した補正量だけ移動される。すなわち、被測定物３
０２が図８に実線で示す基準位置から図８に二点鎖線で
示す位置に変位している場合には、ロボット手段３２０
が作動されて第３の距離センサ手段３０８は、変位した
測定部位３１４ａに対応しかつ図８に二点鎖線で示す測
定位置に移動され、測定位置が補正された第３の距離セ
ンサ手段３０８は、被測定物３０２の上記測定部位３１
４ａを検出する。

【００７１】このように第３の距離センサ手段３０８の
測定位置が補正された後に、第３の距離センサ手段３０
８は、第３の面３１４における対応する測定部位３１４
ａを検出する。第３の距離センサ手段３０８の測定検出
信号は、測定処理手段３２２の測定値記憶手段３２８に
記憶される。

【００７２】測定処理手段３２２は、また、第３の距離
センサ手段３０８の測定検出信号、第３の距離センサ手
段３０８のシステム座標系の位置および補正演算手段３
３０によって演算された第３の距離センサ手段３０８の
補正量に基づいて被測定物３０２の第３の面３１４のシ
ステム座標系におけるＸ軸方向の位置を特定する。

【００７３】かくのとおりであるので、第５の実施形態
においても被測定物３０２の姿勢をも含めた三次元位置
を測定することができる。特に、第２の距離センサ手段
３０６ａ，３０６ｂの測定位置が第１の面３１０の変位
量に応じて補正され、また第３の距離センサ手段３０８
の測定位置が第１および第２の面３１０，３１２の変位
量に応じて補正されるので、被測定物３０２の測定部位
が一定となり、被測定物の位置を一層正確に測定するこ
とができる。なお、かく測定した被測定物３０２の測定
位置情報は、たとえば、作業ロボット（図示せず）のロ
ボット制御手段３３２に送給される。

【００７４】この第５の実施形態の測定位置の補正は、
図５に示す第３の実施形態と組合わせて用いることがで
き、このときには、ロボット手段および距離センサ手段
はそれぞれ１つでよく、また、またその測定位置の補正
は、測定順序に従って逐次補正され、距離センサ手段を
移動させるロボット手段が第１および第２の測定位置補
正手段を構成する。すなわち、このような場合には、ロ
ボット手段の先端アームに装着された距離センサ手段
は、まず、被測定物の第１の面における３個所の測定部
位を検出し、この測定部位を含む第１の面の変位量に応
じて、次に第２の面の測定部位を測定する距離センサ手
段の測定位置が補正される。そして、ロボット手段に装
着された距離センサ手段は、次いで、被測定物の第２の
面における２個所の測定部位を検出し、上記第１の面の
変位量および２個所の測定部位を含む第２の面の変位量
に応じて、その後の第３の面の測定部位を測定する距離
センサ手段の測定位置が補正される。かくして、このよ
うな形態のものにおいても、第２および第３の距離セン
サ手段の測定位置を所要のとおりに補正することができ
る。

【００７５】上述した実施形態では、いずれも、距離セ
ンサ手段として超音波式距離センサ手段を用いて説明し
たが、超音波式センサ手段に代えて、たとえば図１０に
示す接触式センサ手段を用いることができる。図１０に
おいて、図示の距離センサ手段４０２は、たとえば、第
３の実施形態（図５）におけるロボット手段８４と同様
のロボット手段の先端アーム４０３に装着される。先端
アーム４０３の先端には支持部材４０６が取付けられて
おり、この支持部材４０６に距離センサ手段４０２のマ
イクロスイッチ４１０が一対のナット４０８によって装
着されている。マイクロスイッチ４１０はその先端に作
動片４１２を有し、本実施例では、この作動片４１２の
押圧が解除されると、検出信号を生成する。支持部材４
０６には一対の支持プレート４１４（図１０において片
方のみ示す）が装着されており、一対の支持プレート４
１４間に軸部材４１６を介して検出アーム４１８が旋回
自在に支持されている。検出アーム４１８の一端部に
は、取付片４２０を介して接触部材４２２が装着されて
おり、この接触部材４２２が被測定物４２４の表面に接
触する。この検出アーム４１８の他端部には、固定ボル
ト４２６によって押圧片４２８が固定され、この押圧片
４２８がマイクロスイッチ４１０の作動片４１２を押圧
する。さらに、軸部材４１６には、コイルばね４３０が
装着され、このコイルばねの一端部が支持部材４０６に
係合され、その他端部が検出アーム４１８に係合されて
いる。このコイルばね４３０は、検出アーム４１８を軸
部材４１６を中心として図１０において時計方向に弾性
的に偏倚し、したがって検出アーム４１８は、通常、押
圧片４２８がマイクロスイッチ４１０の作動片４１２を
押圧する図１０に実線で示す作用位置に保持される。

【００７６】このような接触式距離センサ手段４０２に
よって被測定物４２４を検出するときには、ロボット手
段の先端アーム４０３は、予め位置座標が定められてい
る特定基準位置から被測定物４２４に近接する方向に移
動される。そして、検出アーム４１８の一端部の接触部
材４２２が被測定物４２４に接触すると、コイルばね４
３０の弾性偏倚力に抗して検出アーム４１８が図１０に
おいて反時計方向に旋回される。かくすると、検出アー
ム４１８の他端部に装着された押圧片４２８がマイクロ
スイッチ４１０の作動片４１２から離れてその押圧を解
除し、これによってマイクロスイッチ４１０は、距離セ
ンサ手段４０２の接触部材４２２が被測定物４２４を検
出する。なお、被測定物４２４を検出した後は、先端ア
ーム４０３が被測定から後退する方向に移動される。

【００７７】被測定物４２４の測定部位までの距離は、
マイクロスイッチ４１０の作動片４１２の押圧が解除さ
れたときのロボット手段におけるロボット座標系の先端
アーム４０３の位置座標を利用することによって測定す
ることができる。このロボット座標系にける測定距離
は、必要に応じて、測定システムの座標系の測定距離に
変換して用いることができる。

【００７８】図１０に示す距離センサ手段の変形形態で
は、距離センサ手段４０２が接触式センサ手段から構成
され、被測定物が実質上接触したときに被測定物４２４
を検出する構成であるが、これに代えて、距離センサ手
段を超音波式、レーザ式等の非接触式距離センサ手段か
ら構成し、この距離センサ手段と被測定物の対応する測
定部位との間隔が予め定める所定間隔になったときに被
測定物を検出するようにすることもできる。この場合に
おいても、被測定物との距離は、このときのロボット手
段におけるロボット座標系の先端アームの位置座標を利
用することによって測定することもできる。なお、この
ときにも、ロボット手段の先端アームは、測定する際に
は被測定物に向けて移動され、被測定物を検出した後は
被測定物から後退される。

【００７９】ロボット手段の先端アームに設けられ、被
測定物との間隔が所定の間隔または実質上なくなったと
きに被測定物を検出する形態の距離センサ手段は、被測
定物の第１の面を検出する第１の距離センサ手段、第２
の面を検出する第２の距離センサ手段および第３の面を
検出する第３の距離センサ手段のいずれか１つまたは２
つ以上に適用することができる。

【００８０】上述した説明では、被測定物の第１の面に
おける３個所の測定部位が実質上同一平面に、また第２
の面における２個所の測定部位が実質上同一の平面に位
置する場合について説明したが、このような測定装置
は、第１または第２の面に上記面に実質上平行な段差部
が存在する場合等には、たとえば図１１に示すとおりに
測定することができる。被測定物の面に段差部が存在す
る一例を示す図１１（ａ）において、被測定物５０２の
面５０４（この面は、被測定物における第１または第２
の面である）には段差部５０６が設けられ、この段差部
５０６の底面５０８は面５０４と実質上平行になってい
る。この例では、片方の距離センサ手段５１０によって
検出される測定部位５１２（第１または第２の面の１つ
の測定部位でよい）は被測定物５０２の面５０４に設け
られ、また他方の距離センサ手段５１４によって検出さ
れる測定部位５１６（特定の測定部位を構成する）（第
１または第２の面の他の測定部位でよい）は、段差部５
０６の底面５０８に設けられている。このような場合に
は、段差部５０６の距離Ｈ１、すなわち片方の測定部位
５１２と他方の測定部位５１６との間の距離Ｈ１を補正
値として、距離センサ手段５１４の測定値から減算し、
距離Ｈ１を減算した測定値を距離センサ手段５１４の検
出値として用いればよい。このように測定値を補正する
ことによって、面５０４の測定部位５１２，５１４は、
実質上同一の測定平面を規定し、第１〜第５の実施形態
と同様にして面５０４を測定することができる。

【００８１】図１１（ａ）の実施形態では、面５０４が
測定平面となっており、したがって距離センサ手段５１
４の測定値から補正値である距離Ｈ１を減算している
が、たとえば段差部５０６の底面５０８が測定平面とし
た場合には、距離センサ手段５１０の測定値に補正値で
ある距離Ｈ１を加算すればよい。段差部５０６が存在す
る場合には、このように段差部５０６の距離Ｈ１を補正
することによって同一測定平面とみなすことができる。

【００８２】図１１（ｂ）は、特定の測定部位が他の測
定部位とは反対側に位置している。図１１（ｂ）におい
て、被測定物５３２の面５３４（この面は、被測定物に
おける第１または第２の面であって、図１１（ｂ）にお
いて下側の面である）には突起部５３６が存在してお
り、このような場合においてはこの突起部５３６を検出
したのでは正確な位置測定ができない。このような場
合、突起部５３６と反対側の部位に平坦な面５３８が存
在しているとこの面５３８を利用することができる。な
お、面５３４と面５３８とは実質上平行になっている。
この例では、片方の距離センサ手段５４０によって検出
される測定部位５４２（第１または第２の面の１つの測
定部位でよい）は被測定物５３２の片方の面５３４に設
けられ、また他方の距離センサ手段５４４によって検出
される測定部位５４６（特定の測定部位を構成する）
は、上部面５３４と反対側の面５３８に設けられてい
る。このような場合には、測定部位５４２と測定部位５
４６との距離Ｈ２を補正値として、距離センサ手段５４
４の測定値に距離Ｈ２を加算し、距離Ｈ２を加算した測
定値を距離センサ手段５４４の検出値として用いればよ
い。このように測定部位５３４，５３８が相互に反対側
（裏側）の面に存在している場合にも距離センサ手段の
測定値を補正することによって、距離センサ手段５４
０，５４４が測定する面は、実質上同一の測定平面５３
４となる。

【００８３】なお、図１１（ａ）における被測定物５０
２の段差部５０６の距離Ｈ１、図１１（ｂ）における測
定部位５４２，５４６間の距離Ｈ２は、たとえば、図５
に示す第３の実施形態におけるロボット手段の先端アー
ムに距離測定用治具、たとえばキャリブーレーション治
具を取付け、この距離測定用治具を用いて上記距離をロ
ボット手段の座標系として測定することができ、このロ
ボット手段の座標系の位置座標は、必要に応じて位置測
定装置のシステムの座標系に変換することができる。

【００８４】

【発明の効果】本発明の請求項１の位置測定装置によれ
ば、多面体の測定基準面となる第１の面を測定するため
に３個の第１の距離センサ手段が用いられ、３個の第１
の距離センサ手段により直線上にない３個所の測定部位
を測定することによって上記第１の面の位置が特定され
る。また、第１の面と異なる第２の面を測定するために
２個の第２の距離センサ手段が用いられ、２個の第２の
距離センサ手段により第２の面を測定するための２個所
の測定部位を測定することによって、第１の面に対する
第２の面の位置が特定される。さらに、第１および第２
の面と異なる第３の面を測定するために１個の第３の距
離センサ手段が用いられ、１個の第３の距離センサ手段
により第３の面を測定するための１個所の測定部位を測
定することによって第１および第２の面に対する第３の
面が特定される。かくのとおりであるので、６個の距離
センサを用いることによって、多面体の三次元位置を正
確に測定することができる。

【００８５】また本発明の請求項２の位置測定装置によ
れば、特定基準位置からの移動量が制御されるアーム手
段に距離センサ手段が設けられ、このとき距離センサ手
段によって第１の距離センサ手段、第２の距離センサ手
段および第３の距離センサ手段の２個以上の距離センサ
が兼用されるので、少ない距離センサ手段の個数でもっ
て多面体の三次元位置を正確に測定することができる。

【００８６】また本発明の請求項３の位置測定装置によ
れば、特定基準位置から移動されるアーム手段に距離セ
ンサ手段が設けられ、この距離センサ手段によって第１
の面を測定するための３個所の測定部位、第２の面を測
定するための２個所の測定部位および第３の面を測定す
るための１個所の測定部位が測定されるので、１個の距
離センサとアーム手段との組合せによって多面体の三次
元位置を正確に測定することができる。

【００８７】また本発明の請求項４の位置測定装置によ
れば、測定すべき多面体が所定方向に移動しており、し
たがって第１の距離センサ手段および／または第２の距
離センサ手段が多面体を検出した後所定時間経過後に再
度この多面体を検出することによって、１個の第１の距
離センサ手段および／または第２の距離センサ手段は、
測定すべき多面体の第１の面および／または第２の面を
測定するための２個所の測定部位を検出し、これによっ
て第１の距離センサ手段および／または第２の距離セン
サ手段の個数を減らすことができる。

【００８８】また本発明の請求項５の位置測定装置によ
れば、第２の距離センサ手段の測定位置を補正するため
の第１の測定位置補正手段と、第３の距離センサ手段の
測定位置を補正するための第２の測定位置補正手段とが
設けられているので、第１の面の変化量に応じて第２の
距離センサ手段の測定位置を補正し、また第１および第
２の面の変化量に応じて第３の距離センサ手段の測定位
置を補正することによって、第２および第３の距離セン
サ手段は多面体の位置、姿勢が変化していても第２およ
び第３の面における測定部位を正確に検出することがで
き、多面体の三次元位置を正確に測定することができ
る。

【００８９】また本発明の請求項６の位置測定装置によ
れば、距離センサ手段の少なくとも１つが、この距離セ
ンサ手段と多面体との間隔が所定間隔、または実質上な
くなったとき検出信号を生成するものから構成されてい
るので、この所定間隔と、検出したときのアーム手段の
検出位置とに基づいても多面体との距離を測定すること
ができ、このような距離センサ手段を用いても多面体の
三次元位置を正確に測定することができる。

【００９０】また本発明の請求項７の位置測定装置によ
れば、第１の面および／または第２の面に段差部が存在
していても、この段差部の距離を距離センサ手段の測定
値に加えて補正することによって、第１の面および／ま
たは第２の面を段差部の存在しない面として測定するこ
とができる。

【００９１】また本発明の請求項８の位置測定装置によ
れば、第１の面および／または第２の面における測定部
位が相互に反対側に存在していても、両測定部位の間の
距離を距離センサ手段の測定値に加えて補正することに
よって、第１の面および／または第２の面を同一の平面
として測定することができる。

【００９２】また本発明の請求項９の位置測定装置によ
れば、測定すべき多面体の第１の面を測定するための２
個所の測定部位が拘束されており、したがって第１の面
を測定するのに１個の第１の距離センサ手段が用いら
れ、１個の第１の距離センサにより拘束された２個所の
測定部位と異なる測定部位を測定することによって上記
第１の面の位置が特定される。また、第１の面と異なる
第２の面を測定するために２個の第２の距離センサが用
いられ、２個の第２の距離センサにより第２の面を測定
するための２個所の測定部位を測定することによって、
第１の面に対する第２の面の位置が特定される。さら
に、第１および第２の面と異なる第３の面を測定するた
めに１個の第３の距離センサが用いられ、１個の第３の
距離センサにより第３の面を測定するための１個所の測
定部位を測定することによって第１および第２の面に対
する第３の面が特定される。かくのとおりであるので、
第１の面を測定するための２個所の測定部位が拘束され
ているときには、４個の距離センサを用いることによっ
て、多面体の三次元位置を正確に測定することができ
る。

【００９３】また本発明の請求項１０の位置測定装置に
よれば、測定すべき多面体の第１の面を測定するための
２個所の測定部位が拘束されており、したがって第１の
面を測定するのに１個の距離センサ手段が用いられ、１
個の距離センサにより拘束された２個所の測定部位と異
なる測定部位を測定することによって上記第１の面の位
置が特定される。また、第１の面と異なる第２の面を測
定するための２個所の測定部位と第１の面および第２の
面と異なる第３の面を測定するための１個所の測定部位
との３個所の測定部位のうち１個所の測定部位が幾何学
的に拘束されており、したがって第２の面および第３の
面を測定するのに２個の第２の距離センサが用いられ、
２個の距離センサにより第２の面および第３の面の拘束
されていない２個所の測定部位を測定することによっ
て、第１の面に対する第２の面および第３の面の位置が
特定される。かくのとおりであるので、第１の面を測定
するための２個所の測定部位と第２の面および第３の面
の測定部位の１個所の測定部位が拘束されているときに
は、３個の距離センサを用いることによって、多面体の
三次元位置を正確に測定することができる。

【００９４】また本発明の請求項１１の位置測定方法に
よれば、本発明の請求項１の発明と同様に、３個の第１
の距離センサ手段により第１の面を測定するための３個
所の測定部位を測定することによって第１の面が特定さ
れ、２個の第２の距離センサ手段により第２の面を測定
するための２個所の測定部位を測定することによって第
１の面に対する第２の面が特定され、また１個の第３の
距離センサ手段により第３の面を測定するための測定部
位を測定することによって第１および第２の面に対する
第３の面が特定され、したがって６個の距離センサ手段
を用いることによって多面体の姿勢をも含めた三次元的
位置を正確に測定することができる。

【００９５】さらに本発明の請求項１２の位置測定方法
によれば、本発明の請求項９の発明と同様に、測定すべ
き多面体の第１の面を測定するための２個所の測定部位
が幾何学的に拘束されており、したがって第１の面を測
定するのに１個の第１の距離センサ手段が用いられ、１
個の第１の距離センサにより拘束された２個所の測定部
位と異なる測定部位を測定することによって上記第１の
面の位置が特定される。また、第１の面と異なる第２の
面を測定するために２個の第２の距離センサが用いら
れ、２個の第２の距離センサにより第２の面を測定する
ための２個所の測定部位を測定することによって、第１
の面に対する第２の面の位置が特定される。さらに、第
１および第２の面と異なる第３の面を測定するために１
個の第３の距離センサが用いられ、１個の第３の距離セ
ンサにより第３の面を測定するための１個所の測定部位
を測定することによって第１および第２の面に対する第
３の面が特定される。かくのとおりであるので、第１の
面の２個所の測定部位が拘束されているときには、４個
の距離センサを用いることによって、多面体の三次元位
置を正確に測定することができる。

【００９６】また本発明の請求項１３の位置測定方法に
よれば、本発明の請求項１０の発明と同様に、測定すべ
き多面体の第１の面を測定するための２個所の測定部位
と第１の面および第３の面を測定するための３個所の測
定部位のうち１個所の測定部位とが幾何学的に拘束され
ており、したがって第１の面を測定するのに１個の距離
センサ手段が用いられ、１個の距離センサにより拘束さ
れた２個所の測定部位と異なる測定部位を測定すること
によって上記第１の面の位置が特定される。また、第２
の面および第３の面を測定するために２個の距離センサ
が用いられ、２個の距離センサにより第２の面および第
３の面を測定するための２個所の測定部位を測定するこ
とによって、第１の面に対する第２の面および第３の面
の位置が特定される。かくのとおりであるので、第１の
面の２個所の測定部位と第２の面および第３の面の測定
部位の１個所とが拘束されているときには、３個の距離
センサを用いることによって、多面体の三次元位置を正
確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う位置測定装置の第１の実施形態の
基本的構成を示す簡略斜視図である。

【図２】図１の位置測定装置の測定システムを簡略的に
示すブロック図である。

【図３】本発明に従う位置測定装置の第２の実施形態の
基本的構成を示す簡略斜視図である。

【図４】図３の位置測定装置の測定システムを簡略的に
示すブロック図である。

【図５】本発明に従う位置測定装置の第３の実施形態の
基本的構成を示す簡略正面図である。

【図６】本発明に従う位置測定装置の第４の実施形態の
基本的構成を示す簡略斜視図である。

【図７】図６の位置測定装置の測定システムを簡略的に
示すブロック図である。

【図８】本発明に従う位置測定装置の第５の実施形態の
基本的構成を示す簡略斜視図である。

【図９】図８の位置測定装置の測定システムを簡略的に
示すブロック図である。

【図１０】位置測定装置における距離センサ手段の他の
例を示す部分拡大断面図である。

【図１１】図１１（ａ）は、被測定物の面に段差部が存
在する場合における測定距離の補正様式を示し、図１１
（ｂ）は、被測定物の両側から面を検出する場合におけ
る測定距離の補正様式を示す。

【符号の説明】

２，３２，８２，２０２，３０２，５０２，５３２ 被
測定物 ４ａ，４ｂ，４ｃ，３４ａ，３４ｂ，２０４ａ，２０４
ｂ，２０４ｃ，３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ 第１の
距離センサ手段 ６ａ，６ｂ，３６ａ，３６ｂ，２０６，３０６ａ，３０
６ｂ 第２の距離測定手段 ８，３８，２０８，３０８ 第３の距離測定手段 １０，４０，２１２，３１０ 第１の面 １２，４８，２１４，３１２ 第２の面 １４，５０，２１６，３１４ 第３の面 １６，５２，２１８，３２２ 測定処理手段 １８，５４，２２０，３２４ 座標位置記憶手段 ２０，５６，２２２，３２６ 基準値記憶手段 ８４，３１６，３１８，３２０ ロボット手段 ８８，５１０，５１４，５４０，５４４ 距離センサ手
段

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定すべき多面体の第１の面を検出する
   ための３組の第１の距離センサ手段と、多面体の前記第
   １の面と異なる面であって前記第１の面と実質上平行で
   ない第２の面を検出するための２組の第２の距離センサ
   手段と、多面体の前記第１の面および前記第２の面と異
   なる面であって前記第１の面および前記第２の面のいず
   れとも実質上平行でない第３の面を検出するための１組
   の第３の距離センサ手段とを備え、 前記３組の第１の距離センサ手段は、前記第１の面を測
   定するための直線上に位置しない異なる３個所の測定部
   位を検出し、これによって多面体の前記第１の面を測定
   基準面として特定し、 前記２組の第２の距離センサ手段は、前記第２の面を測
   定するための異なる２個所の測定部位を検出し、これに
   よって多面体の前記第１の面に対する前記第２の面を特
   定し、 また前記１組の距離センサ手段は、前記第３の面を測定
   するための１個所の測定部位を検出し、これによって多
   面体の前記第１および第２の面に対する前記第３の面を
   特定し、 かくして前記３組の第１の距離センサ手段、前記２組の
   第２の距離センサ手段および前記１組の距離センサ手段
   からの距離検出信号に基づいて多面体の三次元の位置を
   測定することを特徴とする多面体の位置測定装置。
2. 【請求項２】 特定基準位置からの移動量を制御するア
   ーム手段が設けられ、このアーム手段には兼用距離セン
   サ手段が取付けられ、前記兼用距離センサ手段は、前記
   特定基準位置から移動されるアーム手段を介して複数の
   測定位置に位置付けられ、これによって前記３組の第１
   の距離センサ手段、前記２組の第２の距離センサ手段お
   よび前記１組の第３の距離センサ手段の２個以上の距離
   センサ手段を兼ねることを特徴とする請求項１記載の多
   面体の位置測定装置。
3. 【請求項３】 前記兼用距離センサ手段は、前記特定基
   準位置から移動される前記アーム手段を介して、前記第
   １の面を測定するための３個所の測定部位、前記第２の
   面を測定するための２個所の測定部位および前記第３の
   面を測定するための１個所の測定部位を順次検出し、こ
   れによって前記３組の第１の距離センサ手段、前記２組
   の第２の距離センサ手段および前記１組の第３の距離セ
   ンサ手段を兼ねることを特徴とする請求項２記載の多面
   体の位置測定装置。
4. 【請求項４】 測定すべき多面体は所定方向に沿って移
   動され、前記３組の第１の距離センサ手段のうち２組の
   第１の距離センサ手段および／または前記２組の第２の
   距離センサ手段は兼用距離センサ手段によって兼用さ
   れ、前記兼用距離センサ手段は、測定すべき多面体を検
   出した後所定時間経過後に再度この多面体を検出し、こ
   れによって前記２組の第１の距離センサ手段および／ま
   たは前記２組の第２の距離センサ手段を兼用することを
   特徴とする請求項１記載の多面体の位置測定装置。
5. 【請求項５】 前記２組の第２の距離センサ手段には、
   それぞれの測定位置を補正するための第１の測定位置補
   正手段が設けられ、また前記１組の第３の距離センサ手
   段には、その測定位置を補正するための第２の測定位置
   補正手段が設けられ、前記第１の測定位置補正手段は、
   それぞれ、前記３組の第１の距離センサ手段によって測
   定された前記基準測定面としての前記第１の面の変位量
   に応じて対応する第２の距離センサ手段の測定位置を補
   正し、また前記第２の測定位置補正手段は、前記３組の
   第１の距離センサ手段によって測定された前記第１の面
   の変位量および前記２組の第２の距離センサ手段によっ
   て測定された前記第２の面の変化量に応じて前記１組の
   第３の距離センサ手段の測定位置を補正することを特徴
   とする請求項１記載の多面体の位置測定装置。
6. 【請求項６】 前記３組の第１の距離センサ手段、前記
   ２組の第２の距離センサ手段および前記１組の第３のセ
   ンサ手段の少なくとも１つの距離センサ手段は、アーム
   手段に装着され、前記アーム手段は測定すべき多面体に
   近接する方向に移動され、前記距離センサ手段と多面体
   との間隔が所定間隔または実質上なくなったとき、前記
   アーム手段の検出位置と前記多面体および前記距離セン
   サ手段の所定間隔に基づいて前記多面体の位置を測定
   し、前記多面体の位置を測定した後前記アーム手段は前
   記多面体から後退されることを特徴とする請求項１記載
   の多面体の位置測定装置。
7. 【請求項７】 測定すべき多面体の前記第１の面および
   前記第２の面の少なくともいずか一方は、特定の測定部
   位が他の測定部位に対して実質上平行な段差部に設けら
   れており、前記特定の測定部位を測定する距離センサ手
   段の測定値と前記他の測定部位を測定する距離センサ手
   段の測定値のいずれか一方は、前記段差部の間隔分その
   測定値が補正され、これによって前記特定の測定部位を
   測定する距離センサ手段および前記他の測定部位を測定
   する距離センサ手段は、実質上同一の平面を測定するこ
   とを特徴とする請求項１記載の多面体の位置測定装置。
8. 【請求項８】 測定すべき多面体の前記第１の面および
   第２の面の少なくとも一方は、特定の測定部位が他の測
   定部位と反対側に存在し、前記特定部位を検出する距離
   センサ手段は他の測定部位を検出する距離センサ手段と
   反対方向から検出し、前記特定の測定部位を測定する距
   離センサ手段の測定値と前記他の測定部位を測定する距
   離センサ手段の測定値のいずれか一方は、双方の測定部
   位の間隔分その測定値が補正され、これによって前記特
   定の測定部位を測定する距離センサ手段および前記他の
   測定部位を測定する距離センサ手段は、実質上同一の平
   面を測定することを特徴とする請求項１記載の多面体の
   位置測定装置。
9. 【請求項９】 測定すべき多面体の測定基準面としての
   第１の面を測定するための２個所の測定部位が幾何学的
   に拘束された前記多面体の第１の面を検出するために設
   けられた１組の第１の距離センサ手段と、多面体の前記
   第１の面と異なる面であって前記第１の面と実質上平行
   でない第２の面を検出するための２組の第２の距離セン
   サ手段と、多面体の前記第１の面および前記第２の面と
   異なる面であって前記第１の面および前記第２の面のい
   ずれとも実質上平行でない第３の面を検出するための１
   組の第３の距離センサ手段とを備え、 前記１組の第１の距離センサ手段は、前記第１の面を測
   定するための拘束された前記２個所の測定部位と異なる
   個所の測定部位を検出し、これによって多面体の前記第
   １の面を特定し、 前記２組の第２の距離センサ手段は、前記第２の面を測
   定するための異なる２個所の測定部位を検出し、これに
   よって多面体の前記第１の面に対する前記第２の面を特
   定し、 また前記１組の距離センサ手段は、前記第３の面を測定
   するための１個所の測定部位を検出し、これによって多
   面体の前記第１および第２の面に対する前記第３の面を
   特定し、 かくして前記１組の第１の距離センサ手段、前記２組の
   第２の距離センサ手段および前記１組の距離センサ手段
   からの距離検出信号に基づいて多面体の三次元の位置を
   測定することを特徴とする多面体の位置測定装置。
10. 【請求項１０】 測定すべき多面体の測定基準面として
    の第１の面を測定するための２個所の測定部位が幾何学
    的に拘束された前記多面体の第１の面を検出するために
    設けられた１組の距離センサ手段と、 多面体の前記第１の面と異なる面であって前記第１の面
    と実質上平行でない第２の面を測定するための２個所の
    測定部位と、多面体の前記第１の面および前記第２の面
    と異なる面であって前記第１の面および前記第２の面の
    いずれとも実質上平行でない第３の面を測定するための
    １個所の測定部位との３個所の測定部位のうち１個所の
    測定部位が幾何学的に拘束された前記第２の面および第
    ３の面を検出するために設けられた２組の距離センサ手
    段と、を備え、 前記１組の距離センサ手段は、前記第１の面を測定する
    ための拘束された前記２個所の測定部位と異なる個所の
    測定部位を検出し、これによって多面体の前記第１の面
    を特定し、 前記２組の距離センサ手段は、前記第２の面および前記
    第３の面を測定するための拘束されていない２個所の測
    定部位を検出し、これによって多面体の前記第１の面に
    対する前記第２の面および前記第３の面を特定し、 かくして前記１組の距離センサ手段および前記２組の距
    離センサ手段からの距離検出信号に基づいて多面体の三
    次元の位置を測定することを特徴とする多面体の位置測
    定装置。
11. 【請求項１１】 多面体の位置を三次元的に測定する多
    面体の位置測定方法において、 一直線上に位置しない３組の第１の距離センサによって
    第１の面を測定するための３個所の測定部位の距離を検
    出して前記第１の面を測定基準面として特定し、 ２組の第２の距離センサ手段によって、前記第１の面と
    実質上平行でない第２の面を測定するための２個所の測
    定部位の距離を検出して前記第１の面に対する前記第２
    の面を特定し、 １組の第３の距離センサ手段によって、前記第１および
    第２の面と異なる面であって前記第１および前記第２の
    面と実質上平行でない第３の面を測定するための１個所
    の測定部位の距離を検出して前記第１および第２の面に
    対する前記第３の面を特定し、 かくして前記３組の第１の距離センサ手段、前記２組の
    距離センサ手段および前記１組の距離センサ手段からの
    距離検出信号に基づいて多面体の三次元的位置を測定す
    ることを特徴とする多面体の位置測定方法。
12. 【請求項１２】 多面体の位置を三次元的に測定する多
    面体の位置測定方法において、 測定すべき多面体の測定基準面としての第１の面を測定
    するための２個所の測定部位を幾何学的に拘束し、 前記第１の面を測定するための拘束された前記２個所の
    測定部位と異なる個所の測定部位を１組の第１の距離セ
    ンサ手段によって検出して多面体の前記第１の面を特定
    し、 ２組の第２の距離センサ手段によって、前記第１の面と
    実質上平行でない第２の面を測定するための２個所の測
    定部位の距離を検出して前記第１の面に対する前記第２
    の面を特定し、 １組の第３の距離センサ手段によって、前記第１および
    第２の面と異なる面であって前記第１および前記第２の
    面と実質上平行でない第３の面を測定するための１個所
    の測定部位の距離を検出して前記第１および第２の面に
    対する前記第３の面を特定し、 かくして前記１組の第１の距離センサ手段、前記２組の
    距離センサ手段および前記１組の距離センサ手段からの
    距離検出信号に基づいて多面体の三次元的位置を測定す
    ることを特徴とする多面体の位置測定方法。
13. 【請求項１３】 多面体の位置を三次元的に測定する多
    面体の位置測定方法において、 測定すべき多面体の測定基準面としての第１の面を測定
    するための２個所の測定部位を幾何学的に拘束し、 多面体の前記第１の面と異なる面であって前記第１の面
    と実質上平行でない第２の面を測定するための２個所の
    測定部位と、多面体の前記第１の面および第２の面と異
    なる面であって前記第１の面および前記第２の面のいず
    れとも実質上平行でない第３の面を測定するための１個
    所の測定部位との３個所の測定部位のうち１個所の測定
    部位を幾何学的に拘束し、 前記第１の面を測定するための拘束された前記２個所の
    測定部位と異なる個所の測定部位を１組の距離センサ手
    段によって検出して多面体の前記第１の面を特定し、 ２組の距離センサ手段によって、前記第２の面および前
    記第３の面を測定するための幾何学的に拘束されていな
    い２個所の測定部位の距離を検出して前記第１の面に対
    する前記第２の面および第３の面を特定し、 かくして前記１組の距離センサ手段および前記２組の距
    離センサ手段からの距離検出信号に基づいて多面体の三
    次元的位置を測定することを特徴とする多面体の位置測
    定方法。