JPS6017305A - 形状センサヘツド - Google Patents
形状センサヘツドInfo
- Publication number
- JPS6017305A JPS6017305A JP12449883A JP12449883A JPS6017305A JP S6017305 A JPS6017305 A JP S6017305A JP 12449883 A JP12449883 A JP 12449883A JP 12449883 A JP12449883 A JP 12449883A JP S6017305 A JPS6017305 A JP S6017305A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- shape
- sensor head
- measured
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は形状センサヘッド、特に光学的な手段によっ
て被測定体の形状を検知する形状センサヘッドの改良に
関する。
て被測定体の形状を検知する形状センサヘッドの改良に
関する。
近年、例えば溶接、機械加工、組立作業などの分野にお
いて、ロボット化あるいは自動化の波が押寄せてきた。
いて、ロボット化あるいは自動化の波が押寄せてきた。
ところで、このようなロボット化あるいは自動化を進め
るに当たって、最も重要な課題として、人間の目に相当
する機能すなわち物体の形状を認識する形状センサをい
かに構成するかということがある。
るに当たって、最も重要な課題として、人間の目に相当
する機能すなわち物体の形状を認識する形状センサをい
かに構成するかということがある。
物体の形状を検知する手段としては、磁気を利用するも
の、触感を利用するもの、光を利用するものなど、種々
の方式がある。この発明は、非接触で物体の表面形状を
検知することのできる形状センサヘッド、特に光の反射
を利用した形状センサヘッドの構造に関する。
の、触感を利用するもの、光を利用するものなど、種々
の方式がある。この発明は、非接触で物体の表面形状を
検知することのできる形状センサヘッド、特に光の反射
を利用した形状センサヘッドの構造に関する。
従来、この種の装置としては、第１図に示すようなもの
がある。
がある。
第１図に示すものは、受光素子群（イメージセンサ）２
０１発光部２４、情報処理部２６、形状認識部２８、光
偏向器３０などによって構成される。
０１発光部２４、情報処理部２６、形状認識部２８、光
偏向器３０などによって構成される。
発光部２４からの光は、入射光Ａとして被測定体２２に
照射される。受光素子群２０は、被測定体２２表面から
の反射光Ｂを面状に受光して光電変換する。情報処理部
２６は、受光素子群２０が受光した光の分布情報をＸ−
Ｙ−Ｚ空間に整理する処理を行なう。形状認識部２８は
、情報処理部２６からの信号によって形状を認識する。
照射される。受光素子群２０は、被測定体２２表面から
の反射光Ｂを面状に受光して光電変換する。情報処理部
２６は、受光素子群２０が受光した光の分布情報をＸ−
Ｙ−Ｚ空間に整理する処理を行なう。形状認識部２８は
、情報処理部２６からの信号によって形状を認識する。
次に動作について説明する。
発光部２４からの光は、光偏向器３０によって一定の周
期でＸ方向に偏向される。この偏向された光は、入射光
Ａとして被測定体２２に当てられる。すると、光は被測
定体２２の形状に応じた反射角で反射される。この反射
光Ｂが受光素子群２０によって検知されることによシ、
その受光素子群２０からは、上記被測定体２２からの反
射光Ｂの反射角に関する情報が電気的に出力される。
期でＸ方向に偏向される。この偏向された光は、入射光
Ａとして被測定体２２に当てられる。すると、光は被測
定体２２の形状に応じた反射角で反射される。この反射
光Ｂが受光素子群２０によって検知されることによシ、
その受光素子群２０からは、上記被測定体２２からの反
射光Ｂの反射角に関する情報が電気的に出力される。
情報処理部２６では、上記受光素子群２０からの出力情
報をＸ−Ｚ空間に整理する処理を行なう。
報をＸ−Ｚ空間に整理する処理を行なう。
さらに、発光部２４、光偏向器３０．および受光素子群
２０をＹ方向に移動させることによって、被測定体２２
０表面形状を検知する。
２０をＹ方向に移動させることによって、被測定体２２
０表面形状を検知する。
従来の形状センサは、上述したように、光を偏向する光
偏向器３０を必要としていた。また、ある程度正確な測
定を行なうためには、指向性の非常に高い光を使用しな
ければならないという問題もあった。
偏向器３０を必要としていた。また、ある程度正確な測
定を行なうためには、指向性の非常に高い光を使用しな
ければならないという問題もあった。
この発明は、以上のような問題を鑑みてなされたもので
、その目的とするところは、比較的簡単な構成でもって
、特に光偏向器が不要で、光の指向性がそれほど高くな
くともある程度正確な測定を行なえるようにし、しかも
、外部から混入する埃や高熱・光等の悪条件に対して、
光発光部・受光部を保護し、携帯に便利な形状に構成す
ることもできるようにした形状センサヘッドを提供する
ことにある。
、その目的とするところは、比較的簡単な構成でもって
、特に光偏向器が不要で、光の指向性がそれほど高くな
くともある程度正確な測定を行なえるようにし、しかも
、外部から混入する埃や高熱・光等の悪条件に対して、
光発光部・受光部を保護し、携帯に便利な形状に構成す
ることもできるようにした形状センサヘッドを提供する
ことにある。
上記の目的を達成するため、この発明は、１個の点光源
と線状に配列された複数個の受光素子（例えばラインイ
メージセンサ）とを有し、上記点光源を軸として、上記
複数個の受光素子を所定の回転角ψで反復させるように
構成し、その反射光を前記複数個の受光素子で受けるよ
うにし、上記受光素子が受光した光の座標と上記回転位
置に基づいて、上記被測定体の形状を認識するようにし
たことを特徴とする。
と線状に配列された複数個の受光素子（例えばラインイ
メージセンサ）とを有し、上記点光源を軸として、上記
複数個の受光素子を所定の回転角ψで反復させるように
構成し、その反射光を前記複数個の受光素子で受けるよ
うにし、上記受光素子が受光した光の座標と上記回転位
置に基づいて、上記被測定体の形状を認識するようにし
たことを特徴とする。
以下、この発明の好適な実施例を図面ＶＣ基づいて説明
する。
する。
第２図はこの発明による形状センサヘッドの一実施例を
示し、また第３図はこの発明を用いた形状センサシステ
ムの原理図を示す。
示し、また第３図はこの発明を用いた形状センサシステ
ムの原理図を示す。
図に示す形状センサヘッド１０は、複数の受光素子を線
状に配列してなる受光素子群（ラインイメージセンサ）
２０、外部の発光部２４からの光を案内する光ファイバ
ー３２、仁の光ファイバー３２で案内・伝送された光を
点光源として出力する光源端末素子３４及び上記光源端
末素子３４の先端を中心として回転する回転軸３６によ
って構成されている。尚、実施例における光源端末素子
３４は回転軸３６に対して角度％の傾きに配置されてい
る。
状に配列してなる受光素子群（ラインイメージセンサ）
２０、外部の発光部２４からの光を案内する光ファイバ
ー３２、仁の光ファイバー３２で案内・伝送された光を
点光源として出力する光源端末素子３４及び上記光源端
末素子３４の先端を中心として回転する回転軸３６によ
って構成されている。尚、実施例における光源端末素子
３４は回転軸３６に対して角度％の傾きに配置されてい
る。
そして、受光素子群２０は、反射角外に対して角度θを
介して配置され、つまり、被測定体２２への入射光Ａと
平行な面に配置される。また図において、光の入射角を
定め上記回転軸３６および受光素子群２０を支えるため
に光導体３８が、回転軸３６をスムーズに回転させるた
めにベアリング４０、ウオームホイール４２、ウオーム
ギヤ４４、モータ４６が、回転角を検出するためにポテ
ンショメータ４８が、モータ４６およびポテンショメー
タ４８を接続するためにカップリング５０．５２がそし
てヘッドを各種機器に取シ付けるだめに継手５４が設け
られている。
介して配置され、つまり、被測定体２２への入射光Ａと
平行な面に配置される。また図において、光の入射角を
定め上記回転軸３６および受光素子群２０を支えるため
に光導体３８が、回転軸３６をスムーズに回転させるた
めにベアリング４０、ウオームホイール４２、ウオーム
ギヤ４４、モータ４６が、回転角を検出するためにポテ
ンショメータ４８が、モータ４６およびポテンショメー
タ４８を接続するためにカップリング５０．５２がそし
てヘッドを各種機器に取シ付けるだめに継手５４が設け
られている。
尚、光導体３８には入射光Ａを導くだめの扇形の光路３
８ａが設けられている。
８ａが設けられている。
さらに、ガス給入口５６からガスを入射光Ａと反射光Ｂ
の周囲に導びくことにより、外部から光源端末素子３４
の発光面と受光素子群２０の受光面への埃や高熱の印加
を速断している。
の周囲に導びくことにより、外部から光源端末素子３４
の発光面と受光素子群２０の受光面への埃や高熱の印加
を速断している。
第３図（ａ）は第２図の要部を模式図で画いたもので、
また第３図（ｂ）はその原理を説明するために形状セン
サヘッドの駆動範囲を示す。また第４図はこの発明の形
状センサヘッド１０の断面図を示し、第５図は形状セン
サヘッド１０の受光部を拡大した斜視図である。
また第３図（ｂ）はその原理を説明するために形状セン
サヘッドの駆動範囲を示す。また第４図はこの発明の形
状センサヘッド１０の断面図を示し、第５図は形状セン
サヘッド１０の受光部を拡大した斜視図である。
次に上述した形状センサヘッドからの電気出力信号によ
る座標情報の処理の原理について、第３図に基づいて説
明する。
る座標情報の処理の原理について、第３図に基づいて説
明する。
第３図において、モータ４６で回転軸３６を回転角ψで
反復させ、その瞬時回転位置なψ１とすると、光源端末
素子３４から被測定体２２への入射光Ａは（ｘｉ、ｙｉ
、 ｚｉ）点で被測定体２２に尚たって反射する。この
反射光Ｂは、線状に配列された受光素子群（ラインイメ
ージセンサ）２０のライン座標（℃１）にて受光され、
ラインセンサの受光した位置ｂ１が電気信号に変換され
て出力する。
反復させ、その瞬時回転位置なψ１とすると、光源端末
素子３４から被測定体２２への入射光Ａは（ｘｉ、ｙｉ
、 ｚｉ）点で被測定体２２に尚たって反射する。この
反射光Ｂは、線状に配列された受光素子群（ラインイメ
ージセンサ）２０のライン座標（℃１）にて受光され、
ラインセンサの受光した位置ｂ１が電気信号に変換され
て出力する。
また、その時点の回転位置の回転位置信号ψ１はポテン
ショメータ４８によって検出されている。
ショメータ４８によって検出されている。
以上のように、ラインイメージセンサによって受光され
た位置信号ｂ１と回転位置信号ψ１が情報処理部２６に
入力され、次の原理に基づいて、座標（ｘｉ、ｙｌ、ｚ
ｉ）が演算され、形状認識部２８へ出力される。
た位置信号ｂ１と回転位置信号ψ１が情報処理部２６に
入力され、次の原理に基づいて、座標（ｘｉ、ｙｌ、ｚ
ｉ）が演算され、形状認識部２８へ出力される。
第３図のように回転軸３６の平面座標（ｘ％７）を（ｏ
、ｙｉｏ）とし、ｘ−０を中心として回転勇士％とじ、
また、ラインイメージセンサ２０がセンシングできる最
小位置ｂＯのときの２位置な０とし、そのときの回転軸
ｙｉｏから７１までの距離を４とすると、ラインイメー
ジセンサ２０が受光した位置信号ｂ１のときの座標ｘ１
は（ｅ＋ｂｔ幽％）−ｃｏｓψ凶となシ、ｙｌはｙｉｏ
＋１ｃｏｓψη＋ｂＩＩ＋ｆＩＩＯ／２となり、ｚｌ
はｂｉｃｏｓ４／２となり、センシングした座標が決定
される。さらに、形状センサヘッドＩＯをＶ方向に移動
することにより、被測定体２２全体の座標が検出され、
形状認識部２８で形状が認識され、出力される。
、ｙｉｏ）とし、ｘ−０を中心として回転勇士％とじ、
また、ラインイメージセンサ２０がセンシングできる最
小位置ｂＯのときの２位置な０とし、そのときの回転軸
ｙｉｏから７１までの距離を４とすると、ラインイメー
ジセンサ２０が受光した位置信号ｂ１のときの座標ｘ１
は（ｅ＋ｂｔ幽％）−ｃｏｓψ凶となシ、ｙｌはｙｉｏ
＋１ｃｏｓψη＋ｂＩＩ＋ｆＩＩＯ／２となり、ｚｌ
はｂｉｃｏｓ４／２となり、センシングした座標が決定
される。さらに、形状センサヘッドＩＯをＶ方向に移動
することにより、被測定体２２全体の座標が検出され、
形状認識部２８で形状が認識され、出力される。
また、実用上、形状センサヘッドとしての重要な課題と
しては外部からの埃や高熱に対して十分耐え、寿命が長
いことが必要である。この課題を解決するために、本実
施例ではガス給入口５６から、光源端末素子３４と受光
部を通じて被測定体２２に向かってガス流Ｇを供給して
いる。
しては外部からの埃や高熱に対して十分耐え、寿命が長
いことが必要である。この課題を解決するために、本実
施例ではガス給入口５６から、光源端末素子３４と受光
部を通じて被測定体２２に向かってガス流Ｇを供給して
いる。
また、第５図のように受光部をしやへい板５８．６０．
６２によって制限することが好適である。
６２によって制限することが好適である。
更に、第４図のように形状センサヘッドをケース６４に
入れ、センシング（計測）をしない時は開閉蓋６６を自
動的に閉めることが好ましい。
入れ、センシング（計測）をしない時は開閉蓋６６を自
動的に閉めることが好ましい。
また他の実施例として点光源としての前記光源端末素子
３４の代わりに、液晶素子、ブラウン管、発光ダイオー
ドなどの光表示素子を用いてもよい。
３４の代わりに、液晶素子、ブラウン管、発光ダイオー
ドなどの光表示素子を用いてもよい。
以上のように、この発明による形状センサヘッドは、比
較的簡単な構成でもって、特に光偏向器が不要で、光の
指向性がそれほど高くなくともある程度正確な測定を行
なえ、しかも外部からの埃や高熱条件に耐え、携帯に便
利な形状に構成することもできる。
較的簡単な構成でもって、特に光偏向器が不要で、光の
指向性がそれほど高くなくともある程度正確な測定を行
なえ、しかも外部からの埃や高熱条件に耐え、携帯に便
利な形状に構成することもできる。
第１図は従来の形状センサシステムの一例を示す構成図
、第２図はこの発明による形状センサヘッドの一実施例
を示す構成図、第３図はこの発明の形状センサヘッドを
用いた形状センサシステムの原理図、第４図は第２図の
要部断面図、第５図はこの発明の受光部を拡大した斜視
図である。 各図中同一部材には同一符号を付し、１０は形状センサ
ヘッド、２０は受光素子群、２２は被測定休、２４は外
部光源、３２は光ファイバー、３４は点光源としての光
源端末素子、３６は回転軸、３８は光導体、４６はモー
タ、４８はポテンショメータ、５６はガス給入口、５８
．６０．６２はしや・＼い板、６６は開閉蓋、Ａは入射
光、Ｂは反射光 代理人 弁理士 大 岩 増 雄 （ほか２名） 第４図 第５図 否
、第２図はこの発明による形状センサヘッドの一実施例
を示す構成図、第３図はこの発明の形状センサヘッドを
用いた形状センサシステムの原理図、第４図は第２図の
要部断面図、第５図はこの発明の受光部を拡大した斜視
図である。 各図中同一部材には同一符号を付し、１０は形状センサ
ヘッド、２０は受光素子群、２２は被測定休、２４は外
部光源、３２は光ファイバー、３４は点光源としての光
源端末素子、３６は回転軸、３８は光導体、４６はモー
タ、４８はポテンショメータ、５６はガス給入口、５８
．６０．６２はしや・＼い板、６６は開閉蓋、Ａは入射
光、Ｂは反射光 代理人 弁理士 大 岩 増 雄 （ほか２名） 第４図 第５図 否
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）１点状の光源と、線状に配列された複数個の受光
素子とを有し、前記点状光源からの入射光を被測定体に
照射するとともに、反射光を前記複数個の受光素子で受
け、前記点状光源を軸中心として前記複数個の受光素子
を回転させる駆動機構を含み、前記受光素子が受光した
光の座標と前記受光素子の回転角度とによって被測定体
の形状を認識することを特徴とする形状センサヘッド。 ＋２１ ％許請求の範囲（１）のセンサヘッドにおいて
、前記点状光源からの光に高い指向性を与える光導体が
設けられたことを特徴とする形状センサヘッド。 （３）特許請求の範囲＋１＋または（２）のセンサヘッ
ドにおいて、上記点状光源からの光が指向性をもたせら
れるとともに、その光が被測定体に入射する方向と平行
に上記受光素子が配列されていることを特徴とする形状
センサヘッド。 （４）特許請求の範囲（１３（２１または（３）のいず
れかのセンサヘッドにおいて、少なくとも、点状光源の
発光面または受光素子の受光面にガス流を供給したこと
を特徴とする形状センサヘッド。 （５）特許請求の範囲ｆｌ）、（２）、（３）！たは（
４）のいずれかのセンサヘッドにおいて、前記線状に配
列された受光素子の受光面に平行にじゃへい板を配列し
たことを特徴とする形状センサヘッド。 （６）特許請求の範囲（１）、（２）、（３）、（４）
または（５）のいずれかのセンサヘッドにおいて、被測
定体の形状を計測しない時に、少なくとも点状光源の発
光面または受光素子の受光面をしやへいする開閉蓋を設
けたことを特徴とする形状センサヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12449883A JPS6017305A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 形状センサヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12449883A JPS6017305A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 形状センサヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017305A true JPS6017305A (ja) | 1985-01-29 |
| JPH0510601B2 JPH0510601B2 (ja) | 1993-02-10 |
Family
ID=14886973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12449883A Granted JPS6017305A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 形状センサヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6017305A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56107108A (en) * | 1980-01-30 | 1981-08-25 | Toshiba Corp | Measuring device for profile |
| JPS5834309A (ja) * | 1981-08-25 | 1983-02-28 | Nok Corp | 非接触式面性状測定法 |
-
1983
- 1983-07-08 JP JP12449883A patent/JPS6017305A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56107108A (en) * | 1980-01-30 | 1981-08-25 | Toshiba Corp | Measuring device for profile |
| JPS5834309A (ja) * | 1981-08-25 | 1983-02-28 | Nok Corp | 非接触式面性状測定法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0510601B2 (ja) | 1993-02-10 |
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