JPS606886A - 被測定物の位置検出装置 - Google Patents
被測定物の位置検出装置Info
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- JPS606886A JPS606886A JP11452783A JP11452783A JPS606886A JP S606886 A JPS606886 A JP S606886A JP 11452783 A JP11452783 A JP 11452783A JP 11452783 A JP11452783 A JP 11452783A JP S606886 A JPS606886 A JP S606886A
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- G—PHYSICS
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
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- Acoustics & Sound (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (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】
産業上の利用分野
本発明は超音波を利用した被測定物の形状検出装置に関
する。
する。
従来例の構成とその問題点
従来の被測定物の形状検出装置としては超音波送受波素
子を被測定物に対して回転走査して得られた反射信号強
度から、被測定物の位置と姿勢を検出するものがある。
子を被測定物に対して回転走査して得られた反射信号強
度から、被測定物の位置と姿勢を検出するものがある。
以下その内容の概略を説明する。
第１図は従来の装置の概略の構成を示す一／ステム図で
ある。第２図は従来の装置を用いた形状検出を示す斜視
図である。第１図において超音波送受波素子１に第３図
に示す高電圧パルス１７を印加すると空気中に所定の周
波数の超音波パルスが発射される。この超音波パルスが
第２図の対象物体１３で反射され、対象物体１３の各辺
１４，１５゜１６からの反射信号が超音波送受波素子１
に到達し、受波信号増巾器３で増幅された後、アナログ
−デジタル変換されてメモリ１５に記憶される。
ある。第２図は従来の装置を用いた形状検出を示す斜視
図である。第１図において超音波送受波素子１に第３図
に示す高電圧パルス１７を印加すると空気中に所定の周
波数の超音波パルスが発射される。この超音波パルスが
第２図の対象物体１３で反射され、対象物体１３の各辺
１４，１５゜１６からの反射信号が超音波送受波素子１
に到達し、受波信号増巾器３で増幅された後、アナログ
−デジタル変換されてメモリ１５に記憶される。
第３図は、メモリ１５に記憶された超音波送受波素子１
の動作波形を示すもので、３７ 、３８ 。
の動作波形を示すもので、３７ 、３８ 。
３９はそれぞれ対象物体１３の各辺１４，１５゜１６か
らの反射信号を示す。メモリ１５に記憶された反射信号
は小型電子計算機６に転送され、第３図に示した反射信
号３７．３８．３９の伝播時間４０，４１．４２及び反
射信号強度４３，４４゜４５を検出している。
らの反射信号を示す。メモリ１５に記憶された反射信号
は小型電子計算機６に転送され、第３図に示した反射信
号３７．３８．３９の伝播時間４０，４１．４２及び反
射信号強度４３，４４゜４５を検出している。
また第２図において超音波送受波素子１は、小型電子計
算機６からの制御信号によりパルスモータドライバ１１
とパルスモータ１０を介して矢印Ａ、Ｂ方向に回転走査
する構成となっており、超音波送受波素子１を所定の角
度でステップしながら前述の被測定物間で反射信号の伝
播時間及び強度の検出を行なっている。第４図は、超音
波送受波素子１を回転走査させた時の被測定物１３から
の反射信号強度を横軸に超音波送受波素子の回転角、縦
軸に反射信号強度をとってプロットしたものである。４
６，４了、４ｓ（ｄそれぞれ被測定物１３の各辺１４，
１５．１６からの反射信号を整理したものであり、それ
ぞれの反射信号強度が最大とガるときの超音波送受波素
子１の回転走査角度から被測定物１３の各辺１４．ＩＥ
Ｓ、１６の方向を検出している。また前述の反射信号の
伝播時間から被測定物の各辺までの距離が得られるので
被測定物１３の各辺１３，１４．１５の座標をめること
ができ、被測定物１３の位置と姿勢を検出することがで
きる。
算機６からの制御信号によりパルスモータドライバ１１
とパルスモータ１０を介して矢印Ａ、Ｂ方向に回転走査
する構成となっており、超音波送受波素子１を所定の角
度でステップしながら前述の被測定物間で反射信号の伝
播時間及び強度の検出を行なっている。第４図は、超音
波送受波素子１を回転走査させた時の被測定物１３から
の反射信号強度を横軸に超音波送受波素子の回転角、縦
軸に反射信号強度をとってプロットしたものである。４
６，４了、４ｓ（ｄそれぞれ被測定物１３の各辺１４，
１５．１６からの反射信号を整理したものであり、それ
ぞれの反射信号強度が最大とガるときの超音波送受波素
子１の回転走査角度から被測定物１３の各辺１４．ＩＥ
Ｓ、１６の方向を検出している。また前述の反射信号の
伝播時間から被測定物の各辺までの距離が得られるので
被測定物１３の各辺１３，１４．１５の座標をめること
ができ、被測定物１３の位置と姿勢を検出することがで
きる。
しかしながら、従来の位置姿勢検出装置を穴・溝の形状
検出に適用した場合、大径穴あるいは大巾溝ではその形
状検出が可能であるが、小径穴あるいは小中溝では、穴
・溝の各辺からの反射信号が重畳され、超音波送受波素
子の減衰性を大幅に向上しないと形状検出ができないと
いう問題点があったＯ 発明の目的 本発明者らは、超音波送受波素子の大幅な減衰性向上な
しに上述の小径穴・小幅溝の形状検出を行なう装置につ
いて鋭意検討し、前記超音波送受波素子を小径穴・小幅
溝に対して概ね一定の距離で平行走査し、前記小径穴・
小幅溝からの反射信号強度を信号処理する手段を用いる
ことにより上記問題をすべて解決できることを見出し本
発明に到った。
検出に適用した場合、大径穴あるいは大巾溝ではその形
状検出が可能であるが、小径穴あるいは小中溝では、穴
・溝の各辺からの反射信号が重畳され、超音波送受波素
子の減衰性を大幅に向上しないと形状検出ができないと
いう問題点があったＯ 発明の目的 本発明者らは、超音波送受波素子の大幅な減衰性向上な
しに上述の小径穴・小幅溝の形状検出を行なう装置につ
いて鋭意検討し、前記超音波送受波素子を小径穴・小幅
溝に対して概ね一定の距離で平行走査し、前記小径穴・
小幅溝からの反射信号強度を信号処理する手段を用いる
ことにより上記問題をすべて解決できることを見出し本
発明に到った。
すなわち本発明は、上述の欠点をなくし、簡易な構成で
、小径穴・小幅溝の高精度な形状検出が出来る装置を提
供することを目的とする。
、小径穴・小幅溝の高精度な形状検出が出来る装置を提
供することを目的とする。
発明の構成
本発明は、被測定物に対して超音波送受波素子により超
音波を送受波する手段と、前記超音波送受波素子を前記
被測定物に対して概ね一定の距離を保ち走査する手段と
、前記被測定物からの反射信号強度を信号処理して前記
被測定物の形状を検出する信号処理手段により、前記被
測定物の形状検出を行なう装置を得るものである。
音波を送受波する手段と、前記超音波送受波素子を前記
被測定物に対して概ね一定の距離を保ち走査する手段と
、前記被測定物からの反射信号強度を信号処理して前記
被測定物の形状を検出する信号処理手段により、前記被
測定物の形状検出を行なう装置を得るものである。
実施例の説明
以下本発明の第１の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
第５図は本発明の第１実施例における溝形状検出装置の
概略を示すシステム図である。寸だ第６図は本発明の第
１実施例の形状検出装置を用いた形状検出の斜視図、第
７図は同平面図である。
概略を示すシステム図である。寸だ第６図は本発明の第
１実施例の形状検出装置を用いた形状検出の斜視図、第
７図は同平面図である。
第５図において５０はロボットのマニピユレータであり
、データ処理制御装置５１からの制御信号によりマニピ
ュレータ制御装置６２を介して動作を制御している。ま
だマニピュレータ５０上には、第６図に示すように送受
波兼用の超音波トランスデユーサ６３が設置されている
。
、データ処理制御装置５１からの制御信号によりマニピ
ュレータ制御装置６２を介して動作を制御している。ま
だマニピュレータ５０上には、第６図に示すように送受
波兼用の超音波トランスデユーサ６３が設置されている
。
超音波トランスデユーサ５３は、発振器５５により所定
の周波数の超音波を対象物体５４の溝６５に向けて送波
し、またその反射信号を受波している。超音波トランス
デユーサ５３が出力する受波信号は受波信号増幅器５６
を経て、アナログ−デジタル変換器５７（以下Ａ／Ｄ変
換器という。）によってデジタル値に変換され、メモリ
５８に記憶される。さらにデータ処理制御装置５１が設
けられるが、このデータ処理制御装置５１はインタフェ
イスコンｉ・ロールユニット６９（以下工Ｃυという。
の周波数の超音波を対象物体５４の溝６５に向けて送波
し、またその反射信号を受波している。超音波トランス
デユーサ５３が出力する受波信号は受波信号増幅器５６
を経て、アナログ−デジタル変換器５７（以下Ａ／Ｄ変
換器という。）によってデジタル値に変換され、メモリ
５８に記憶される。さらにデータ処理制御装置５１が設
けられるが、このデータ処理制御装置５１はインタフェ
イスコンｉ・ロールユニット６９（以下工Ｃυという。
）・フロッピディスクドライブ装置６゜（以下ＦＤＤと
いう。）および小型電子計算機６１（以下ＣＰＵという
。）から構成される。ＩＣＵ３９はＦＤＤｅｏおよびＣ
ＰＵ６１に接続されるとともに、前述の発振器５５とメ
モリ５８に接続される。ＦＤＤｅｏは本形状検出装置を
用いて形状検出を行なうだめのプログラム或は諸条件を
入力する。このデータ処理制御装置６１においては、発
振器５５を動作させるだめの制御信号の出力。
いう。）および小型電子計算機６１（以下ＣＰＵという
。）から構成される。ＩＣＵ３９はＦＤＤｅｏおよびＣ
ＰＵ６１に接続されるとともに、前述の発振器５５とメ
モリ５８に接続される。ＦＤＤｅｏは本形状検出装置を
用いて形状検出を行なうだめのプログラム或は諸条件を
入力する。このデータ処理制御装置６１においては、発
振器５５を動作させるだめの制御信号の出力。
マニピュレータ５０の動作を制御するマニピュ１／−タ
制御装置５２への制御信号の出力を行なうとともにメモ
リ５８から転送された入力データの前処理を行ない、Ｆ
ＤＤｅｏから予め入カスドアされたプログラムに従って
ＣＰＵ６１で反射信号強度の検出、対象物体の溝の形状
の演算処理、マニピュレータ６０の移動量の演算処理を
行なう。
制御装置５２への制御信号の出力を行なうとともにメモ
リ５８から転送された入力データの前処理を行ない、Ｆ
ＤＤｅｏから予め入カスドアされたプログラムに従って
ＣＰＵ６１で反射信号強度の検出、対象物体の溝の形状
の演算処理、マニピュレータ６０の移動量の演算処理を
行なう。
次に上記のように構成しだ形゛状検出装置の動作を説明
する。なお本実施例では、第６図に示す超音波トランス
デユーサ５３の直径が３６賜、対象物体６４と超音波ト
ランスデユーサ５３の距離が１００肱、対象物体５４の
溝６６の幅が５Ｍ・、深さ１０賜で、超音波トランスデ
ユーサ５３の送受波面は対象物体５４及び対象物体５４
の溝６５に対して所定の角度θ１（本実施例では１００
）傾斜して配置されており、０．１Ｍのステップで矢印
入方向へ、対象物体６４と一定の距離か保って平行走査
した場合について説明する。
する。なお本実施例では、第６図に示す超音波トランス
デユーサ５３の直径が３６賜、対象物体６４と超音波ト
ランスデユーサ５３の距離が１００肱、対象物体５４の
溝６６の幅が５Ｍ・、深さ１０賜で、超音波トランスデ
ユーサ５３の送受波面は対象物体５４及び対象物体５４
の溝６５に対して所定の角度θ１（本実施例では１００
）傾斜して配置されており、０．１Ｍのステップで矢印
入方向へ、対象物体６４と一定の距離か保って平行走査
した場合について説明する。
形状検出はＦＤＤｅｏから予め入カスドアされた第８図
のフローチャートに示す形状検出プログラムの手順に従
って行なわれる。第８図のフローチャートにおいて、ま
ずステップ１でデータ処理費 制御装置５１からの制御信号によりマニピュレータ制御
装置６２を介してマニピュレータ５０を駆動して超音波
トランスデユーサ５３をセンシング開始位置に移動する
。第６図において６２は超音波トランスデユーサ５３か
ら送波される超音波ビームの中心位置を示す。まだ６３
はセンシング開始時の、まだ６４はセンシング完了時の
、超音波ビームの中心位置と対象物体５４の交点を示し
、センシングは、この区間内で行なわれる。なお本実施
例ではセンシング区間は４０Ｍである。
のフローチャートに示す形状検出プログラムの手順に従
って行なわれる。第８図のフローチャートにおいて、ま
ずステップ１でデータ処理費 制御装置５１からの制御信号によりマニピュレータ制御
装置６２を介してマニピュレータ５０を駆動して超音波
トランスデユーサ５３をセンシング開始位置に移動する
。第６図において６２は超音波トランスデユーサ５３か
ら送波される超音波ビームの中心位置を示す。まだ６３
はセンシング開始時の、まだ６４はセンシング完了時の
、超音波ビームの中心位置と対象物体５４の交点を示し
、センシングは、この区間内で行なわれる。なお本実施
例ではセンシング区間は４０Ｍである。
次にステップ２でデータ処理制御装置５１からの制御信
号により発振器５５を動作させ超音波トランスデユーサ
５３で所定の周波数の超音波を被測定物５４に向けて送
波すると同時に、Ａ／Ｄ変換器５７．メモリ６８を動作
させて、対象物体６４からの反射信号をメモリ５８に記
憶する。第９図にはメモリ５８に記憶された反射信号を
示す。
号により発振器５５を動作させ超音波トランスデユーサ
５３で所定の周波数の超音波を被測定物５４に向けて送
波すると同時に、Ａ／Ｄ変換器５７．メモリ６８を動作
させて、対象物体６４からの反射信号をメモリ５８に記
憶する。第９図にはメモリ５８に記憶された反射信号を
示す。
６８は対象物体５４の平面部分６６からの反射信号、６
９は対象物体５４の溝６５の底面部分６７からの反射信
号を示す。
９は対象物体５４の溝６５の底面部分６７からの反射信
号を示す。
次にステップ３でメモリ５８に記憶された反射信号をＩ
ＣＵ３９を介してＣＰＵｅｌに転送する。
ＣＵ３９を介してＣＰＵｅｌに転送する。
ＣＰＵ６１ではＦＤＤｅｏから予め入カスドアされてい
るプログラムに従って対象物体６４の平面部分６６から
の反射信号６８の反射信号強度Ｐを検出する。
るプログラムに従って対象物体６４の平面部分６６から
の反射信号６８の反射信号強度Ｐを検出する。
次にステップ４ではマニピュレータ５０を矢印入方向へ
Ｏ，’１Ｍ移動して上記ステ・ノブ１．ステ・ノブ２を
繰返して所定のセンシング回数（本実施例では４００回
）を完了すればステップ６へ進？Ｊ Ｏステップ５では
、上記ステップ２．ステップ３で得られた検出対象溝６
６を含む対象物体５４からの反射信号強度をもとにして
検出対象溝６６の中心位置・幅を検出する。第１０図は
、超音波トランスデユーサ５３を矢印入方向に平行走査
した時の対象物体５４からの反射信号強度を、横軸に超
音波トランスデユーサ６３の平行走査量、縦軸に反射信
号強度をとって１０点おきにプロットしたものであり、
ＣＰＵ６１では、ＦＤＤｅｏから予め入カスドアされた
プログラムに従って反射信号強度の極小値を検出して溝
６６の中心位置を検出している。さらに閾値強度７０を
設定し、閾値強度７０が前記反射信号強度とクロスする
区間に該当する超音波トランスデユーサ５３の平行走査
量Ｗを検出することにより検出対象溝６５の幅を検出し
ている。
Ｏ，’１Ｍ移動して上記ステ・ノブ１．ステ・ノブ２を
繰返して所定のセンシング回数（本実施例では４００回
）を完了すればステップ６へ進？Ｊ Ｏステップ５では
、上記ステップ２．ステップ３で得られた検出対象溝６
６を含む対象物体５４からの反射信号強度をもとにして
検出対象溝６６の中心位置・幅を検出する。第１０図は
、超音波トランスデユーサ５３を矢印入方向に平行走査
した時の対象物体５４からの反射信号強度を、横軸に超
音波トランスデユーサ６３の平行走査量、縦軸に反射信
号強度をとって１０点おきにプロットしたものであり、
ＣＰＵ６１では、ＦＤＤｅｏから予め入カスドアされた
プログラムに従って反射信号強度の極小値を検出して溝
６６の中心位置を検出している。さらに閾値強度７０を
設定し、閾値強度７０が前記反射信号強度とクロスする
区間に該当する超音波トランスデユーサ５３の平行走査
量Ｗを検出することにより検出対象溝６５の幅を検出し
ている。
なお溝検出感度Ｓは一１６ｄＢであった。
以上のように本実施例によれば、溝６６を有する対象物
体５４に対して超音波トランスデユーサ５３の送受波面
を１０°傾斜して超音波送受波するト同時に、マニピュ
レータ５ｏを動作させて対象物体５４に対して超音波ト
ランスデユーサ５３を一定の距離を保って平行に走査す
ることにより得られる対象物体５４からの反射信号強度
の中で溝５３を有する対象物体５４からの反射信号強度
は、溝５３が存在しない対象物体からの反射信号強度に
対して大幅に減少するので、その極小値を検出すること
により検出対象溝６５の中心位置を検出することができ
、本実施例では０．１鵡の位置精度が得られた。さらに
、前記閾値強度７０が反射信号強度とクロスする区間に
該当する超音波トランスデユーサ５３の平行走査量から
検出対象溝６６の幅が検出でき、本実施例では６．１ｒ
、ｗ、の精度が得られた。
体５４に対して超音波トランスデユーサ５３の送受波面
を１０°傾斜して超音波送受波するト同時に、マニピュ
レータ５ｏを動作させて対象物体５４に対して超音波ト
ランスデユーサ５３を一定の距離を保って平行に走査す
ることにより得られる対象物体５４からの反射信号強度
の中で溝５３を有する対象物体５４からの反射信号強度
は、溝５３が存在しない対象物体からの反射信号強度に
対して大幅に減少するので、その極小値を検出すること
により検出対象溝６５の中心位置を検出することができ
、本実施例では０．１鵡の位置精度が得られた。さらに
、前記閾値強度７０が反射信号強度とクロスする区間に
該当する超音波トランスデユーサ５３の平行走査量から
検出対象溝６６の幅が検出でき、本実施例では６．１ｒ
、ｗ、の精度が得られた。
つぎに本発明の第２の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
第１１図は本発明の第２の実施例における穴の形状検出
装置の概略を示すシステム図である。第１１図において
マニピュレータ制御装置７１はマニピュレータ了２をＸ
−Ｙ軸の直交２軸で動作可能な構成になっている。これ
以欠のシステム構成は前述の第１実施例と同様である。
装置の概略を示すシステム図である。第１１図において
マニピュレータ制御装置７１はマニピュレータ了２をＸ
−Ｙ軸の直交２軸で動作可能な構成になっている。これ
以欠のシステム構成は前述の第１実施例と同様である。
第１２図は本実施例の形状検出装置による穴形状検出を
示す斜視図、第１３図は同平面図である。
示す斜視図、第１３図は同平面図である。
次に上記のように構成した形状検出装置の動作を説明す
る。なお本実施例では、第１２図に示す超音波トランス
デユーサ７３の直径が３６藺５、対象物体８１と超音波
）・ランスデューサ了３の距離が１００賜、対象物体８
１の穴８２の直径が５ Ｉ＃ｎ、、超音波トランスデュ
ーザ了３を対象物体８１に対して０．１＋ＩＩＩＩ＋、
のステップで、かつ一定の距離（本実施例では１ｏｏｍ
）を保ち平行走査した場合について説明する。
る。なお本実施例では、第１２図に示す超音波トランス
デユーサ７３の直径が３６藺５、対象物体８１と超音波
）・ランスデューサ了３の距離が１００賜、対象物体８
１の穴８２の直径が５ Ｉ＃ｎ、、超音波トランスデュ
ーザ了３を対象物体８１に対して０．１＋ＩＩＩＩ＋、
のステップで、かつ一定の距離（本実施例では１ｏｏｍ
）を保ち平行走査した場合について説明する。
なお詳細な説明は省略するが、超音波）・ランスデュー
サ７３の送受波面は検出対象穴８２の中心軸に対してＸ
及びＹ軸方向に独立して１０°傾斜をする構成である。
サ７３の送受波面は検出対象穴８２の中心軸に対してＸ
及びＹ軸方向に独立して１０°傾斜をする構成である。
第１３図に１は超音波トランスデユーサ７３がＸ軸方向
へ移動する時の傾斜状態を示す。
へ移動する時の傾斜状態を示す。
形状検出はＦＤＤ７８から予め入カスドアされた第１４
図のフローチャートに示す形状検出プログラムの手順に
、従って行なわれる。第１４図のフローチャートにおい
て、ステップ１で前記第１実施例と同様に超音波トラン
スデユーサ７３をＸ軸のセンシング開始位置へ移動する
。第１２図において８３は超音波トランスデユーサγ３
から送波される超音波ビームの中心位置を示す。また８
４はＸ軸方向のセンシング開始時の、８６はＸ軸方向の
センシング完了時の、まだ８６はＹ軸方向のセンシング
開始時の、８７ばＹ軸方りのセンシング完了時の超音波
ビームの中心位置と対象物体８１の交点を示し、Ｘ軸・
Ｙ軸のセンシングは、それぞれこの区間（本実施例では
各４０１Ｂ）内で行なわれる。この時超音波トランスデ
ユーサ７３の送受波面は穴８２の中心軸に対してＸ軸方
向へ１００傾斜している。
図のフローチャートに示す形状検出プログラムの手順に
、従って行なわれる。第１４図のフローチャートにおい
て、ステップ１で前記第１実施例と同様に超音波トラン
スデユーサ７３をＸ軸のセンシング開始位置へ移動する
。第１２図において８３は超音波トランスデユーサγ３
から送波される超音波ビームの中心位置を示す。また８
４はＸ軸方向のセンシング開始時の、８６はＸ軸方向の
センシング完了時の、まだ８６はＹ軸方向のセンシング
開始時の、８７ばＹ軸方りのセンシング完了時の超音波
ビームの中心位置と対象物体８１の交点を示し、Ｘ軸・
Ｙ軸のセンシングは、それぞれこの区間（本実施例では
各４０１Ｂ）内で行なわれる。この時超音波トランスデ
ユーサ７３の送受波面は穴８２の中心軸に対してＸ軸方
向へ１００傾斜している。
次にステップ２，３．４では前記第１実施例と同様にマ
ニピュレータ７２を動作させ、超音波トランスデユーサ
７３をＸ軸方向へ平行走査して得られた検出対象穴８２
を含む対象物体８１からの反射信号強度をもとにして検
出対象穴８２のＸ軸方向の中心位置を検出する。第」５
図にはメモリ７６に記憶された反射信号を示す。９０は
対象物体８１からの反射信号を示す。
ニピュレータ７２を動作させ、超音波トランスデユーサ
７３をＸ軸方向へ平行走査して得られた検出対象穴８２
を含む対象物体８１からの反射信号強度をもとにして検
出対象穴８２のＸ軸方向の中心位置を検出する。第」５
図にはメモリ７６に記憶された反射信号を示す。９０は
対象物体８１からの反射信号を示す。
次にステップ５ではＹ軸方向のセンシングをすべくマニ
ピュレータ７２を動作させ超音波トラ７スデユーサ７３
をＹ軸のセンシング開始位置へ移動する。この時の超音
波ビームの中心位置とｔ＝３象物体８１の交点のＸ座標
は上述のＸ軸方向のセンシングで検出した穴の中心位置
座標と同一に設定している。この時超音波トランスデュ
ーザア３の送受波面は、穴８２の中心軸に対してＹ軸方
向へ１００傾斜している。
ピュレータ７２を動作させ超音波トラ７スデユーサ７３
をＹ軸のセンシング開始位置へ移動する。この時の超音
波ビームの中心位置とｔ＝３象物体８１の交点のＸ座標
は上述のＸ軸方向のセンシングで検出した穴の中心位置
座標と同一に設定している。この時超音波トランスデュ
ーザア３の送受波面は、穴８２の中心軸に対してＹ軸方
向へ１００傾斜している。
次にステップ２，３．４では、前記第１実施例と同様に
マニピュレータ７２を動作させ、超音波トランスデユー
サ７３をＹ軸方向へ平行走査して得られた検出対象穴８
２を含む対象物体８１からの反射信号強度をもとにして
穴８２のＹ軸方向の中心位置を検出する。これにより穴
８２の中心位置の座標が検出できる。さらに前記第１実
施例と同様にして検出対象穴８２の直径を検出している
０なお穴８２の検出感度は一１６ｄＢであっだＱなお本
実施例では、超音波トランスデユーサ７３の送受波面は
、検出対象の穴８２の中心軸に対して走査方向に１０°
傾斜して構成したものについて述べたが、この傾斜角度
を変化することにより穴８２の検出感度も変化する。第
１６図は本実施例と同様の構成で超音波トランスデユー
サ５３の送受波面を穴８２の中心軸に対してＸ軸方向に
傾斜させＸ軸方向に平行走査した時の対象物体５４から
の反射信号強度を、横軸に超音波トランスデユーサ５３
の傾斜角度、縦軸に穴８２の検出感度をとったものであ
り、傾斜角度が１Ｑ０の時に穴８２の検出感度が最大値
を示した。
マニピュレータ７２を動作させ、超音波トランスデユー
サ７３をＹ軸方向へ平行走査して得られた検出対象穴８
２を含む対象物体８１からの反射信号強度をもとにして
穴８２のＹ軸方向の中心位置を検出する。これにより穴
８２の中心位置の座標が検出できる。さらに前記第１実
施例と同様にして検出対象穴８２の直径を検出している
０なお穴８２の検出感度は一１６ｄＢであっだＱなお本
実施例では、超音波トランスデユーサ７３の送受波面は
、検出対象の穴８２の中心軸に対して走査方向に１０°
傾斜して構成したものについて述べたが、この傾斜角度
を変化することにより穴８２の検出感度も変化する。第
１６図は本実施例と同様の構成で超音波トランスデユー
サ５３の送受波面を穴８２の中心軸に対してＸ軸方向に
傾斜させＸ軸方向に平行走査した時の対象物体５４から
の反射信号強度を、横軸に超音波トランスデユーサ５３
の傾斜角度、縦軸に穴８２の検出感度をとったものであ
り、傾斜角度が１Ｑ０の時に穴８２の検出感度が最大値
を示した。
以上のように本実施例によれば、穴８２を有する対象物
体８１の穴８２の中心軸に対して超音波トランスデユー
サ７３の送受波面を１０°傾斜して超音波を送受波する
と同時に、マニピュレータ７２を動作させて対象物体８
１に対して超音波トランスデー−ザγ３を一定の距離を
保って平行に走査することにより得られる対象物体８１
からの反射信号強度の中で穴８２を有する対象物体８１
からの反射信号強度は、穴８２が存在しない対象物体８
１からの反射信号強度に比して大幅に減少するので、そ
の極小値を検出することにより穴８２のｘ−Ｙ軸方向の
中心位置を検出でき、本実施例では０．１ Ｍの位置精
度が得られた。さらに、超音波トランスデョーサ７３を
Ｙ軸方向に平行走査して得られる反射信号強度が閾値強
度とクロスする区間に該当する超音波トランスデユーサ
７３の平行走査量から穴８２の直径が検出でき、本実施
例では、０．１１１１１１１．の精度が得られた。
体８１の穴８２の中心軸に対して超音波トランスデユー
サ７３の送受波面を１０°傾斜して超音波を送受波する
と同時に、マニピュレータ７２を動作させて対象物体８
１に対して超音波トランスデー−ザγ３を一定の距離を
保って平行に走査することにより得られる対象物体８１
からの反射信号強度の中で穴８２を有する対象物体８１
からの反射信号強度は、穴８２が存在しない対象物体８
１からの反射信号強度に比して大幅に減少するので、そ
の極小値を検出することにより穴８２のｘ−Ｙ軸方向の
中心位置を検出でき、本実施例では０．１ Ｍの位置精
度が得られた。さらに、超音波トランスデョーサ７３を
Ｙ軸方向に平行走査して得られる反射信号強度が閾値強
度とクロスする区間に該当する超音波トランスデユーサ
７３の平行走査量から穴８２の直径が検出でき、本実施
例では、０．１１１１１１１．の精度が得られた。
次に本発明の第３の実施例について図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第１７図は本発明の第３の実施例における溝の形状検出
装置による溝形状検出の斜視図、第１８図は同平面図で
ある。なお本実施例の形状検出装置のシステムは前述の
第１実施例と同様である。
装置による溝形状検出の斜視図、第１８図は同平面図で
ある。なお本実施例の形状検出装置のシステムは前述の
第１実施例と同様である。
次に上記のように構成した形状検出装置の動作を説明す
る。なお本実施例では第１７図に示す対象物体１０２の
溝１０３の幅が５＃Ｌ、深さ１０靴対象物体１０２が超
音波トランスデユーサ５３と対向する面は曲率１００ｗ
ｔｂの曲面１Ｑ８．超音波トランスデユーサ５３の送受
波面は対象物体１０２の溝１０３の中心軸に対して所定
の角度θ３ （本実施例では１００）傾側して配置され
ており０．１ｉＡのステップで、矢印入方向へ、対象物
体１０２の曲面１０８と一定の距離（本実施例では１０
０門）を保って走査した場合について説明する。
る。なお本実施例では第１７図に示す対象物体１０２の
溝１０３の幅が５＃Ｌ、深さ１０靴対象物体１０２が超
音波トランスデユーサ５３と対向する面は曲率１００ｗ
ｔｂの曲面１Ｑ８．超音波トランスデユーサ５３の送受
波面は対象物体１０２の溝１０３の中心軸に対して所定
の角度θ３ （本実施例では１００）傾側して配置され
ており０．１ｉＡのステップで、矢印入方向へ、対象物
体１０２の曲面１０８と一定の距離（本実施例では１０
０門）を保って走査した場合について説明する。
形状検出は前述の第１実施例と同様の第８図のフローチ
ャートに示す形状検出プログラムの手順に従って行なわ
れる。なお本実施例では超音波トランスデユーサ５３を
設置したマニピュレータ５０はデータ処理制御装置５１
からの制御信号によりマニピュレータ制御装置５２を介
して対象物体１０２の曲面１０９と一定の距離を保ち（
本実施例では１ｏｏｍ）０．１賜のステップで走査した
。
ャートに示す形状検出プログラムの手順に従って行なわ
れる。なお本実施例では超音波トランスデユーサ５３を
設置したマニピュレータ５０はデータ処理制御装置５１
からの制御信号によりマニピュレータ制御装置５２を介
して対象物体１０２の曲面１０９と一定の距離を保ち（
本実施例では１ｏｏｍ）０．１賜のステップで走査した
。
第１７図において１０５は超音波トランスデユーサ６３
から送波される超音波ビームの中心位置を示す。また１
０６はセンシング開始、時の、また１０７はセンシング
完了時の超音波ビーム中心位置と対象物体１０２の交点
を示し、七ン／ング（はこの区間（本実施例では４０
ｍｍ、 ）で行なわれる。
から送波される超音波ビームの中心位置を示す。また１
０６はセンシング開始、時の、また１０７はセンシング
完了時の超音波ビーム中心位置と対象物体１０２の交点
を示し、七ン／ング（はこの区間（本実施例では４０
ｍｍ、 ）で行なわれる。
ステップ１．２，３，４．５では前述の第１実施例と同
様にして、検出対象溝１０３を含む対象物体１０２から
の反射信号強度をもとにして溝１ｏ３の中心位置、幅を
検出している。本実施例では前述の第１実施例と同様の
溝検出感度を得だ。
様にして、検出対象溝１０３を含む対象物体１０２から
の反射信号強度をもとにして溝１ｏ３の中心位置、幅を
検出している。本実施例では前述の第１実施例と同様の
溝検出感度を得だ。
以上のように本実施例によれば溝１０３を有する対象物
体１０２に超音波を送受波すると同時に、対象物体１０
２に対して超音波トランスデユーサ５３の送受波面を１
０°傾斜して超音波を送受波する七同時にマニピュレー
タ６０を動作させて対象物体１０２の曲面１０８に対し
て超音波トランスデユーサ５３を一定の距離を保って走
査することにより得られる反射信号強度を処理すること
により０，１訴の溝位置精度、０．１Ｍ、の溝幅精度が
得られた。
体１０２に超音波を送受波すると同時に、対象物体１０
２に対して超音波トランスデユーサ５３の送受波面を１
０°傾斜して超音波を送受波する七同時にマニピュレー
タ６０を動作させて対象物体１０２の曲面１０８に対し
て超音波トランスデユーサ５３を一定の距離を保って走
査することにより得られる反射信号強度を処理すること
により０，１訴の溝位置精度、０．１Ｍ、の溝幅精度が
得られた。
発明の効果
以上のように本発明は、被測定物に対して超音波送受波
素子により超音波を送受波すると同時に前記超音波送受
波素子を前記被測定物に対して概ね一定の距離で平行走
査して得られた反射信号強度を信号処理して、被測定物
の形状を検出するので簡易な構成で、高精度の形状検出
装置を得ることができ、その実用的効果は大なるものが
ある。
素子により超音波を送受波すると同時に前記超音波送受
波素子を前記被測定物に対して概ね一定の距離で平行走
査して得られた反射信号強度を信号処理して、被測定物
の形状を検出するので簡易な構成で、高精度の形状検出
装置を得ることができ、その実用的効果は大なるものが
ある。
第１図は従来の超音波形状検出装置の概略の構成を示す
システム図、第２図は従来の装置を用いた形状検出の斜
視図、第３図は従来の装置の動作波形を示す図、第４図
は従来の装置の動作波形を整理した図、第６図は本発明
の第１実施例における装置の概略の構成を示すシステム
図、第６図は本発明の第１実施例における溝形状検出の
斜視図、第７図は同平面図、第８図は本発明の第１実施
例における溝形状検出のためのプログラムの１例を示す
フローチャート図、第９図は本発明の第１実施例におけ
る形状検出装置の動作波形を示す図、第１０図は本発明
の第１実施例における装置の動作波形を整理した図、第
１１図は本発明の第２実施例における装置の概略の構成
を示すシステム図、第１２図は本発明の第２実施例にお
ける穴形状検出の斜視図、第１３図は同断面図、第１４
図は本発明の第２実施例における穴形状検出のだめのプ
ログラムの１例を示すフローチャート図、第１５図は本
発明の第２実施例における装置の動作波形を示す図、第
１６図は本発明の第２実施例における穴検出感度を示す
図、第１７図は本発明の第３実施例における溝形状検出
の斜視図、第１８図は同平面図である。 ５Ｑ、７２・・・・・・マニピュレータ、５３．７３・
・・・・・超音波トランデューサー、６１・・・・・Ｃ
ＰｔＪ。 ６５・・・・・・溝、８２・・・・・・穴、１０３・・
・・溝。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠１
図 第３図 第４図 第８図 第９図 第１０図 ３ ｆ ５１１．１−ラシステ亙−サｔｙ＞’＋ｆｆλ
＝ｔｉ （ｍｍ）第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 ＠１６図
システム図、第２図は従来の装置を用いた形状検出の斜
視図、第３図は従来の装置の動作波形を示す図、第４図
は従来の装置の動作波形を整理した図、第６図は本発明
の第１実施例における装置の概略の構成を示すシステム
図、第６図は本発明の第１実施例における溝形状検出の
斜視図、第７図は同平面図、第８図は本発明の第１実施
例における溝形状検出のためのプログラムの１例を示す
フローチャート図、第９図は本発明の第１実施例におけ
る形状検出装置の動作波形を示す図、第１０図は本発明
の第１実施例における装置の動作波形を整理した図、第
１１図は本発明の第２実施例における装置の概略の構成
を示すシステム図、第１２図は本発明の第２実施例にお
ける穴形状検出の斜視図、第１３図は同断面図、第１４
図は本発明の第２実施例における穴形状検出のだめのプ
ログラムの１例を示すフローチャート図、第１５図は本
発明の第２実施例における装置の動作波形を示す図、第
１６図は本発明の第２実施例における穴検出感度を示す
図、第１７図は本発明の第３実施例における溝形状検出
の斜視図、第１８図は同平面図である。 ５Ｑ、７２・・・・・・マニピュレータ、５３．７３・
・・・・・超音波トランデューサー、６１・・・・・Ｃ
ＰｔＪ。 ６５・・・・・・溝、８２・・・・・・穴、１０３・・
・・溝。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠１
図 第３図 第４図 第８図 第９図 第１０図 ３ ｆ ５１１．１−ラシステ亙−サｔｙ＞’＋ｆｆλ
＝ｔｉ （ｍｍ）第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 ＠１６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）超音波送受波素子を用いて被測定物に超音波を送
受波する手段と、前記被測定物に対して概ね一定の距離
を保って前記超音波送受波素子を走査する手段と、前記
被測定物からの反射信号強度を信号処理して前記被測定
物の形状を検出する信号処理手段からなる被測定物の形
状検出装置。 （２）前記被測定物は、穴もしくはスリットである特許
請求の範囲第１項記載の被測定物の形状検出装置。 （３）前記超音波送受波素子を走査する手段は、前記超
音波送受波素子を配置したマニピュレータを移動する手
段からなる特許請求の範囲第１項記載の被測定物の形状
検出装置。 （４）前記超音波送受波素子は、前記被測定物の中心軸
に対して傾斜して配置されている特許請求の範囲第１項
記載の被測定物の形状検出装置。 （６）前記超音波送受波素子を走査する手段は、前記超
音波送受波素子を直線的に移動する手段からなる特許請
求の範囲第１項記載の被測定物の形状検出装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11452783A JPS606886A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | 被測定物の位置検出装置 |
| EP84902085A EP0148952B1 (en) | 1983-06-06 | 1984-06-05 | Apparatus for detecting position of object being measured |
| DE8484902085T DE3485371D1 (de) | 1983-06-06 | 1984-06-05 | Stellungsdetektor eines zu messenden gegenstandes. |
| US06/705,470 US4627291A (en) | 1983-06-06 | 1984-06-05 | Position sensing apparatus for an object to be measured |
| PCT/JP1984/000287 WO1984004961A1 (en) | 1983-06-06 | 1984-06-05 | Apparatus for detecting position of object being measured |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11452783A JPS606886A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | 被測定物の位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS606886A true JPS606886A (ja) | 1985-01-14 |
| JPH0148996B2 JPH0148996B2 (ja) | 1989-10-23 |
Family
ID=14639979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11452783A Granted JPS606886A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-24 | 被測定物の位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS606886A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62190513A (ja) * | 1985-12-30 | 1987-08-20 | アンステイテイ フランセ−ズ ド ペトロ−ル | 超音波センサを使用し要素を位置決めする方法および装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5826681U (ja) * | 1981-08-12 | 1983-02-21 | 株式会社日立製作所 | ロボツト用近接センサ− |
| JPS5848849A (ja) * | 1981-09-18 | 1983-03-22 | Toshiba Corp | 超音波映像装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5826681B2 (ja) * | 1975-08-08 | 1983-06-04 | 富士通株式会社 | シユウハスウベンベツキ |
-
1983
- 1983-06-24 JP JP11452783A patent/JPS606886A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5826681U (ja) * | 1981-08-12 | 1983-02-21 | 株式会社日立製作所 | ロボツト用近接センサ− |
| JPS5848849A (ja) * | 1981-09-18 | 1983-03-22 | Toshiba Corp | 超音波映像装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62190513A (ja) * | 1985-12-30 | 1987-08-20 | アンステイテイ フランセ−ズ ド ペトロ−ル | 超音波センサを使用し要素を位置決めする方法および装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0148996B2 (ja) | 1989-10-23 |
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