JPS61140887A - ２軸ゴニオステ−ジ - Google Patents
２軸ゴニオステ−ジInfo
- Publication number
- JPS61140887A JPS61140887A JP26402084A JP26402084A JPS61140887A JP S61140887 A JPS61140887 A JP S61140887A JP 26402084 A JP26402084 A JP 26402084A JP 26402084 A JP26402084 A JP 26402084A JP S61140887 A JPS61140887 A JP S61140887A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage
- axis
- angle
- goniometer stage
- goniometer
- Prior art date
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- Pending
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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２つの座標軸１例えばＹ軸およびＹ軸に関して
それぞれ別個に傾斜角度を付与して全体として３次元の
角度に物体を傾斜させる２軸ゴニオステージに係り、特
にステージの傾斜角を傾斜角のＸ軸成分とＹ軸成分、あ
るいはステージの法線ベクトルの３次元方向余弦、ある
いはステージの法線ベクトルがＺ軸となす角度および該
ベクトルのｘ−ｙ平面への射影がＹ軸となす角度として
呈示する手段を有する２軸ゴニオステージに関する。
それぞれ別個に傾斜角度を付与して全体として３次元の
角度に物体を傾斜させる２軸ゴニオステージに係り、特
にステージの傾斜角を傾斜角のＸ軸成分とＹ軸成分、あ
るいはステージの法線ベクトルの３次元方向余弦、ある
いはステージの法線ベクトルがＺ軸となす角度および該
ベクトルのｘ−ｙ平面への射影がＹ軸となす角度として
呈示する手段を有する２軸ゴニオステージに関する。
従来の手動２軸ゴニオステージは１例えば第４図に示す
如く、下段のゴニオステージ４１と上段のゴニオステー
ジ４２により構成されている。ことで下段のゴニオステ
ージ４１はＹ軸を中心とし六回動を付与するものであり
上段のゴニオステージ４２はＹ軸を中心とした回動を付
与するものである。このような従来の２軸ゴニオステー
ジでは。
如く、下段のゴニオステージ４１と上段のゴニオステー
ジ４２により構成されている。ことで下段のゴニオステ
ージ４１はＹ軸を中心とし六回動を付与するものであり
上段のゴニオステージ４２はＹ軸を中心とした回動を付
与するものである。このような従来の２軸ゴニオステー
ジでは。
ハンドル４３を回転すればステージ４７がＹ軸を中心と
して矢印ｒｘ力方向回動するので、このステージ４７に
固定された上段のゴニオステージ４２もこれと一体に傾
斜する。このときの傾斜角はスケールバーニヤ４５のス
テージ４７側の目盛の中心線（０のある線）の位置によ
υ度がわかる。そしてステージ４７側の目盛は副尺を構
成しているので、主尺側の目盛と副尺側の目盛の一致し
た位置により主尺の単位（度）の下のスケールまでわか
る。このようにしてＹ軸まわりの傾斜角をとのスケール
バーニヤ４５で読取ることができる。
して矢印ｒｘ力方向回動するので、このステージ４７に
固定された上段のゴニオステージ４２もこれと一体に傾
斜する。このときの傾斜角はスケールバーニヤ４５のス
テージ４７側の目盛の中心線（０のある線）の位置によ
υ度がわかる。そしてステージ４７側の目盛は副尺を構
成しているので、主尺側の目盛と副尺側の目盛の一致し
た位置により主尺の単位（度）の下のスケールまでわか
る。このようにしてＹ軸まわりの傾斜角をとのスケール
バーニヤ４５で読取ることができる。
また上段のゴニオステージ４２ではノ１ンドル４４を回
転すればステージ４８がＹ軸を中心として矢印ｒｙ方向
に回動するので、このステージ４８に形成した例えば螺
穴４９に固定した２例えば測定装置やカメラ等の傾斜さ
せるべき物をこのステージ４８と一体に傾斜することが
できる。このステージ４８の傾斜角はスケールバーニヤ
４６のステージ４８側の目盛の中心線（０のある線）の
位置により度がわかる。そしてこれまたステージ４８側
の目盛は副尺を構成しているので、主尺側の目盛と副尺
側の目盛の一致した位置によりこれまた主尺の単位（度
）の下のスケールまでわかる。このようにしてＹ軸まわ
シの傾斜角をこのスケールバーニヤ４６で読取ることが
できる。
転すればステージ４８がＹ軸を中心として矢印ｒｙ方向
に回動するので、このステージ４８に形成した例えば螺
穴４９に固定した２例えば測定装置やカメラ等の傾斜さ
せるべき物をこのステージ４８と一体に傾斜することが
できる。このステージ４８の傾斜角はスケールバーニヤ
４６のステージ４８側の目盛の中心線（０のある線）の
位置により度がわかる。そしてこれまたステージ４８側
の目盛は副尺を構成しているので、主尺側の目盛と副尺
側の目盛の一致した位置によりこれまた主尺の単位（度
）の下のスケールまでわかる。このようにしてＹ軸まわ
シの傾斜角をこのスケールバーニヤ４６で読取ることが
できる。
ところで２軸ゴニオステージは上段のステージ４８に測
定装置やカメラ等を固定してこれを傾斜させる等の用途
に使用するために、このステージ４８の傾斜角を正確に
知ることが重要である。しかしこのような従来の２軸ゴ
ニオステージでは。
定装置やカメラ等を固定してこれを傾斜させる等の用途
に使用するために、このステージ４８の傾斜角を正確に
知ることが重要である。しかしこのような従来の２軸ゴ
ニオステージでは。
ステージ４８のＹ軸まわシの傾斜角はスケールバーニヤ
４６で読取ることができるが、ｘ＠−ｉわりの傾斜角は
スケールバーニヤ４５を読取ってもそのままでは直読で
きないという問題点がある。
４６で読取ることができるが、ｘ＠−ｉわりの傾斜角は
スケールバーニヤ４５を読取ってもそのままでは直読で
きないという問題点がある。
その理由は、ハンドル４３を回転してステージ４７を傾
斜させると上段のゴニオステージ４２がＹ軸まわシに傾
斜するため、ハンドル４４を回わしてステージ４８を傾
斜させるとき、Ｙ軸まわシの傾斜角だけで々くＹ軸まわ
りの傾斜角も変化するためである。
斜させると上段のゴニオステージ４２がＹ軸まわシに傾
斜するため、ハンドル４４を回わしてステージ４８を傾
斜させるとき、Ｙ軸まわシの傾斜角だけで々くＹ軸まわ
りの傾斜角も変化するためである。
またもう１つの問題点は、従来の２軸ゴニオステージで
は、ステージの傾斜角をステージの法線ベクトルの３次
元方向余弦として測定することができない。あるいはス
テージの法線ベクトルがＺ軸となす角度および該ベクト
ルのＸ−Ｙ平面への射影がＹ軸となす角度（直観的には
前者が緯度。
は、ステージの傾斜角をステージの法線ベクトルの３次
元方向余弦として測定することができない。あるいはス
テージの法線ベクトルがＺ軸となす角度および該ベクト
ルのＸ−Ｙ平面への射影がＹ軸となす角度（直観的には
前者が緯度。
後者が経度に相当）として知ることができなかった０
〔問題点を解決するための手段〕
前記の如き問題点を解決するため９本発明の２軸ゴニオ
ステージでは、Ｘ軸ゴニオステージとＹ軸ゴニオステー
ジを組合せて構成した２軸ゴニオステージにおいて、Ｘ
軸ゴニオステージの傾斜操作部にエンコーダを設け、ま
たＹ軸ゴニオステージの傾斜操作部にエンコーダを設け
、Ｘ軸ゴニオステージの傾斜角およびＹ軸ゴニオステー
ジの傾斜角を前記各エンコーダにより出力するとともに
。
ステージでは、Ｘ軸ゴニオステージとＹ軸ゴニオステー
ジを組合せて構成した２軸ゴニオステージにおいて、Ｘ
軸ゴニオステージの傾斜操作部にエンコーダを設け、ま
たＹ軸ゴニオステージの傾斜操作部にエンコーダを設け
、Ｘ軸ゴニオステージの傾斜角およびＹ軸ゴニオステー
ジの傾斜角を前記各エンコーダにより出力するとともに
。
これらの傾斜角より正弦値を得る正弦値算出部と。
余弦値を得る余弦値算出部と９乗算部と除算部を設け、
前記各エンコーダの出力にもとづきステージの傾斜角を
出力するようにしたことを特徴とする０ 〔作用〕 本発明ではＸ軸ゴニオステージの傾斜角およびＹ軸ゴニ
オステージの傾斜角をそれぞれエンコーダにより読取り
、演算回路で演算を行って所望のデータを得るように構
成したので、必要な正確なデータを直ちに得ることがで
き、これを表示すれば正確外データを直読することがで
き、また測定装置、制御装置等に使用するのに適したデ
ータ表現の出力を提供することができる。
前記各エンコーダの出力にもとづきステージの傾斜角を
出力するようにしたことを特徴とする０ 〔作用〕 本発明ではＸ軸ゴニオステージの傾斜角およびＹ軸ゴニ
オステージの傾斜角をそれぞれエンコーダにより読取り
、演算回路で演算を行って所望のデータを得るように構
成したので、必要な正確なデータを直ちに得ることがで
き、これを表示すれば正確外データを直読することがで
き、また測定装置、制御装置等に使用するのに適したデ
ータ表現の出力を提供することができる。
本発明を一実施例にもとづき詳述するに先立ちその原理
を第２図により説明する。
を第２図により説明する。
第２図において原点を０とし、ゴニオステージの傾斜角
が零のとき、ステージは第２図Ｘ−Ｙ平面に平行とする
。またステージは原点Ｏを中心にＸ軸まわりおよびＹ軸
まわシに傾斜できるものとする。そして傾斜角が零のと
き、ステージの単位法線ベクトルをＯＰとする。
が零のとき、ステージは第２図Ｘ−Ｙ平面に平行とする
。またステージは原点Ｏを中心にＸ軸まわりおよびＹ軸
まわシに傾斜できるものとする。そして傾斜角が零のと
き、ステージの単位法線ベクトルをＯＰとする。
まずＸ軸ゴニオステージを角度αだけ傾斜させたとき、
前記単位法線ベクトルＯＰはベクトルＯＱとな９９次に
Ｙ軸ゴニオステージを角度βだけ傾斜させたとき前記ベ
クトルＯＱがベクトルＯＲになったものとする。乙の場
合、前記角度αとβはそれぞれＸ軸ゴニオステージに設
けた傾斜度検出用のエンコーダおよびＹ軸ゴニオステー
ジに設けた傾斜度検出用のエンコーダの各出力から得る
ことができる既知のものである。
前記単位法線ベクトルＯＰはベクトルＯＱとな９９次に
Ｙ軸ゴニオステージを角度βだけ傾斜させたとき前記ベ
クトルＯＱがベクトルＯＲになったものとする。乙の場
合、前記角度αとβはそれぞれＸ軸ゴニオステージに設
けた傾斜度検出用のエンコーダおよびＹ軸ゴニオステー
ジに設けた傾斜度検出用のエンコーダの各出力から得る
ことができる既知のものである。
本発明では、このようなゴニオステージにおいて、ステ
ージの傾斜角すなわち第２図のベクトルＯＲの傾斜角を
■Ｘ軸成分とＹ軸成分で表すこと。
ージの傾斜角すなわち第２図のベクトルＯＲの傾斜角を
■Ｘ軸成分とＹ軸成分で表すこと。
■方向余弦で表わすこと、■Ｚ軸となす角度φおよびＯ
ＲのＸ−Ｙ平面への射影ＯＲ’がＸ軸となす角度θで表
わす等のことを行うものである。
ＲのＸ−Ｙ平面への射影ＯＲ’がＸ軸となす角度θで表
わす等のことを行うものである。
これらは次のようにして行うことができる。
■ステージの傾斜角をＸ軸成分とＹ軸成分で表わす場合
。
。
ステージの傾斜角のＸ軸まわりの成分は角度αに等しい
。またＹ軸まわシの成分は、線分ＯＲのＸ−Ｚ平面への
射影Ｏ８がＺ軸と力す角度γに等しい。線分ＯＰ、ＯＱ
、ＯＲの長さはいずれも単位長つまシ１であるから、第
２図において次式が成立する。
。またＹ軸まわシの成分は、線分ＯＲのＸ−Ｚ平面への
射影Ｏ８がＺ軸と力す角度γに等しい。線分ＯＰ、ＯＱ
、ＯＲの長さはいずれも単位長つまシ１であるから、第
２図において次式が成立する。
ＯＴ ＝ ＯＲ＠（２）α＝（２）α
０Ｗ＝ＯＴ（２）α＝（２）α・（２）βＷＳ＝ＴＲ−
ＯＲｔｈβ＝叫β したがって すなわちαはＸ軸ゴニオステージのエンコーダより直接
得ることができ、γはＸ軸ゴニオステージのエンコーダ
より得られるαとＹ軸ゴニオステージのエンコーダより
得られるβを使用して前記（１） ・式の演算を行
うことにより得られる。
ＯＲｔｈβ＝叫β したがって すなわちαはＸ軸ゴニオステージのエンコーダより直接
得ることができ、γはＸ軸ゴニオステージのエンコーダ
より得られるαとＹ軸ゴニオステージのエンコーダより
得られるβを使用して前記（１） ・式の演算を行
うことにより得られる。
■ステージの傾斜角をステージの法線ベクトルＯＲの方
向余弦で表わす場合。
向余弦で表わす場合。
第２図においてベクトルＯＲの方向余弦はＸ。
Ｙ、Ｚ方向がそれぞれ線分ＯＵ、ＯＶ、ＯＷとなる。
これらの長さをａ、ｂ、ｃとすれば１次式で求めること
ができる。なおＯＲは単位長である。
ができる。なおＯＲは単位長である。
ここでＯＱ’ ＝ ＯＱ ａｉｎα
＝ＱＲａｉｎα＝―α
＊Ｚ ｂ ＝ ｓｔｎα・（２）β ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（３）ｃ＝ＯＷ＝ＯＴ（２）α ＝ＱＲｏｏｓβ＊ｏｏａα＝ｏｏｓα１１００８β拳−
・ｅ−−−・・＋４＋すなわちステージの法線ベクトル
ＯＲの方向余弦Ｂ、ｂ、、ｃはＸ軸ゴニオステージのエ
ンコーダより得られるαとＹ軸ゴニオステージのエンコ
ーダより得られるβを使用し前記＋２１ 、 ＋３１
、 ＋４１式の演算を行うことにより得られる。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（３）ｃ＝ＯＷ＝ＯＴ（２）α ＝ＱＲｏｏｓβ＊ｏｏａα＝ｏｏｓα１１００８β拳−
・ｅ−−−・・＋４＋すなわちステージの法線ベクトル
ＯＲの方向余弦Ｂ、ｂ、、ｃはＸ軸ゴニオステージのエ
ンコーダより得られるαとＹ軸ゴニオステージのエンコ
ーダより得られるβを使用し前記＋２１ 、 ＋３１
、 ＋４１式の演算を行うことにより得られる。
■ステージの傾斜角を、ステージの法線ベクトルＯＲが
Ｚ軸となす角度φおよびＯＲのＸ−Ｙ平面への射影σ１
′がＸ軸となす角度θとにより表わす場合。
Ｚ軸となす角度φおよびＯＲのＸ−Ｙ平面への射影σ１
′がＸ軸となす角度θとにより表わす場合。
前記（４）式より Ｃ＝＝ ｅｒａ （ｚ ＠ ００
＠β、・、φ＝（２）−’（ｏｏｓα・魚β） ・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
＋５１前記（３）式より ｂ＝画α・（２）β前記（
２）式より ３＝［ｌｉｎβ すなわち前記角度φ、θはＸ軸ゴニオステージのエンコ
ーダより得られるαとＹ軸ゴニオステージのエンコーダ
より得られるβを使用して前記（５）。
＠β、・、φ＝（２）−’（ｏｏｓα・魚β） ・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
＋５１前記（３）式より ｂ＝画α・（２）β前記（
２）式より ３＝［ｌｉｎβ すなわち前記角度φ、θはＸ軸ゴニオステージのエンコ
ーダより得られるαとＹ軸ゴニオステージのエンコーダ
より得られるβを使用して前記（５）。
（６）式の演算を行うことにより得られる。
本発明の一実施例構成を第１図にもとづき説明する。第
１図（ａｌは本発明の一実施例構成図であり。
１図（ａｌは本発明の一実施例構成図であり。
同（ｂｌは前記各演算を行う演算部の回路構成図である
０ 第１図において、１は下段のゴニオステージ。
０ 第１図において、１は下段のゴニオステージ。
２は上段のゴニオステージ、３は下段のゴニオステージ
のハンドル、４は上段のゴニオステージのハｙ）”ル、
５は下段のゴニオステージのスケールバーニヤ、６は上
段のゴニオステージのスケールバーニヤ、７は下段のゴ
ニオステージのステージ。
のハンドル、４は上段のゴニオステージのハｙ）”ル、
５は下段のゴニオステージのスケールバーニヤ、６は上
段のゴニオステージのスケールバーニヤ、７は下段のゴ
ニオステージのステージ。
８は上段のゴニオステージのステージであシ、前記１〜
８は第４図における４１〜４８にそれぞれ対応するもの
であり、また第１図の１１は取付螺穴であって第４図の
螺穴４９に対応するものであって同様な動作を行うもの
であるのでこれらの詳細説明については省略する。
８は第４図における４１〜４８にそれぞれ対応するもの
であり、また第１図の１１は取付螺穴であって第４図の
螺穴４９に対応するものであって同様な動作を行うもの
であるのでこれらの詳細説明については省略する。
本発明では各段のゴニオステージのノ１ンドル３゜４に
それぞれエンコーダ９．１０を取付ける。なお第１図（
ｂｌではハンドル３，４にそれぞれ同軸にロータリエン
コーダを取付けた例について表示したが、エンコーダは
勿論これのみに限定されるものでは彦い。
それぞれエンコーダ９．１０を取付ける。なお第１図（
ｂｌではハンドル３，４にそれぞれ同軸にロータリエン
コーダを取付けた例について表示したが、エンコーダは
勿論これのみに限定されるものでは彦い。
したがってハンドル３を回転してステージ７を傾斜させ
るときその傾斜角αをエンコーダ９から出力される例え
ばパルス数により知ることができ。
るときその傾斜角αをエンコーダ９から出力される例え
ばパルス数により知ることができ。
同様にハンドル４を回転してステージ８を傾斜させると
きその傾斜角βをこれまたエンコーダ１０から出力され
る例えばパルス数によυ知ることができる。そしてこれ
らのエンコーダ９．１０から出力される傾斜角α、βを
９例えば第１図（ｂｌに示す演算部に伝達して前記（１
）式、（２）〜（４１式あるいは＋５１ 、１６１式等
の演算を行わせることにより所望の形での出力を得るこ
とができる。
きその傾斜角βをこれまたエンコーダ１０から出力され
る例えばパルス数によυ知ることができる。そしてこれ
らのエンコーダ９．１０から出力される傾斜角α、βを
９例えば第１図（ｂｌに示す演算部に伝達して前記（１
）式、（２）〜（４１式あるいは＋５１ 、１６１式等
の演算を行わせることにより所望の形での出力を得るこ
とができる。
第１図（ｂｌにおいて、２０は血テーブルＲＯＭ（Ｒｅ
ａｄ ０ｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ ）でありエンコーダ９
から出力される傾斜角αが入力されたときこれに応じた
崗αを出力するもの、２１は（２）テーブルＲＯＭであ
シ前記傾斜角αが入力されたときこれに応じた（２）α
を出力するもの、２２は画テーブルＲＯＭでろシエンコ
ーダ１０から出力される傾斜角βが入力されたときこれ
に応じたｉβを出力するもの。
ａｄ ０ｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ ）でありエンコーダ９
から出力される傾斜角αが入力されたときこれに応じた
崗αを出力するもの、２１は（２）テーブルＲＯＭであ
シ前記傾斜角αが入力されたときこれに応じた（２）α
を出力するもの、２２は画テーブルＲＯＭでろシエンコ
ーダ１０から出力される傾斜角βが入力されたときこれ
に応じたｉβを出力するもの。
２３は（２）テーブルＲＯＭであシ前記傾斜角βが入力
されたときこれに応じた（２）βを出力するもの。
されたときこれに応じた（２）βを出力するもの。
２４は乗算器であって前記ｉテーブルＲＯＭ２０より出
力されるｉαと前記（２）テーブルＲＯＭ２３より出力
される（２）βとにもとづきｉα歯βを演算するもの、
２５は乗算器であって前記噌テーブルＲＯＭ２１より出
力され・る（２）αと前記回テーブルＲＯＭ２３より出
力される（２）βとにもとづき魚α・魚βを演算するも
の、２６は除算器であって前記乗算器２５より出力され
る（２）α・（ロ）βと前記画テーブルＲＯＭ２２より
出力されるｉβとによ１）＝−β÷（（２）α・魚β）
を演算するもの、２７は除算器であって前記孤テーブル
ＲＯＭ２２より出力されるｉβと前記乗算器２４から出
力されるーα（２）βとにより（ｔｈα・（２）β）十
ｉβを演算するもの、２８は００１１”’テーブルＲＯ
Ｍであって乗算器２５から出力されるデータＤ１に応じ
た（２）−’ ＤＩを出力するもの。
力されるｉαと前記（２）テーブルＲＯＭ２３より出力
される（２）βとにもとづきｉα歯βを演算するもの、
２５は乗算器であって前記噌テーブルＲＯＭ２１より出
力され・る（２）αと前記回テーブルＲＯＭ２３より出
力される（２）βとにもとづき魚α・魚βを演算するも
の、２６は除算器であって前記乗算器２５より出力され
る（２）α・（ロ）βと前記画テーブルＲＯＭ２２より
出力されるｉβとによ１）＝−β÷（（２）α・魚β）
を演算するもの、２７は除算器であって前記孤テーブル
ＲＯＭ２２より出力されるｉβと前記乗算器２４から出
力されるーα（２）βとにより（ｔｈα・（２）β）十
ｉβを演算するもの、２８は００１１”’テーブルＲＯ
Ｍであって乗算器２５から出力されるデータＤ１に応じ
た（２）−’ ＤＩを出力するもの。
２９はｔａＪ＋−”テーブルＲＯＭであって除算器２６
から出力されるデータＤ２に応じたー−１Ｄ２を出力す
るもの、３０は一一１テーブルＲＯＭであって除算器２
７から出力されるデータＤ３に応じたｔａｎ−” Ｄ、
を出力するものである。
から出力されるデータＤ２に応じたー−１Ｄ２を出力す
るもの、３０は一一１テーブルＲＯＭであって除算器２
７から出力されるデータＤ３に応じたｔａｎ−” Ｄ、
を出力するものである。
したがって第１図（ａｌにおけるハンドル３，４の回転
にもとづくステージ７．８の傾斜角α、βがそれぞれエ
ンコーダ９，１０より出力されてこれらが第１図（ｂ）
に示す如く、その入力端子Ｉｎ、、 Ｉｎ。
にもとづくステージ７．８の傾斜角α、βがそれぞれエ
ンコーダ９，１０より出力されてこれらが第１図（ｂ）
に示す如く、その入力端子Ｉｎ、、 Ｉｎ。
にそれぞれ入力されたとき、ａｉｎテーブルＲＯＭ２０
からは−αが、００１ｍテーブルＲＯＭ２１からは（２
）αが、ｔｈテーブルＲＯＭ２２からは一βが、□□□
チー［７）プルＲＯＭ２３からは（２）βがそれぞれ出
力される。
からは−αが、００１ｍテーブルＲＯＭ２１からは（２
）αが、ｔｈテーブルＲＯＭ２２からは一βが、□□□
チー［７）プルＲＯＭ２３からは（２）βがそれぞれ出
力される。
そしてこれらにより乗算器２４では前記（３１式、（６
１式に必要な−α拳（２）βが演算され９乗算器２５で
は前記（１）式、Ｉ４）式に必要ガ（２）α・（２）β
が演算される。
１式に必要な−α拳（２）βが演算され９乗算器２５で
は前記（１）式、Ｉ４）式に必要ガ（２）α・（２）β
が演算される。
また除算器２６では前記（１）式に必要なｉβ÷（（２
）α・蓋β）が演算され、除算器２７では前記（６）式
に必要な（Ｉｌｊ１１α・（２）β）÷崗βが演算され
る。ところで前記乗算器２５で演算された（２）α・Ｍ
βは００８−’テーブルＲＯＭ２８に伝達され前記（５
）式の演算が行われることになり、前記除算器２６で演
算された龜β÷（ｏｏｓαす１）はｔｕ−’テーブルＲ
ＯＭ２９に伝達され前記（１）式の演算が行われること
になシ。
）α・蓋β）が演算され、除算器２７では前記（６）式
に必要な（Ｉｌｊ１１α・（２）β）÷崗βが演算され
る。ところで前記乗算器２５で演算された（２）α・Ｍ
βは００８−’テーブルＲＯＭ２８に伝達され前記（５
）式の演算が行われることになり、前記除算器２６で演
算された龜β÷（ｏｏｓαす１）はｔｕ−’テーブルＲ
ＯＭ２９に伝達され前記（１）式の演算が行われること
になシ。
前記除算器２７で演算された（ｉα・（２）β）÷―β
はｔａｎ−” ｆ−プルＲＯＭ ３０に伝達されて前記
（６）式の演算が行われることになる。
はｔａｎ−” ｆ−プルＲＯＭ ３０に伝達されて前記
（６）式の演算が行われることになる。
これらの結果、出力端子ＯＵ Ｔ１にはエンコーダ９よ
り出力された傾斜角αが伝達され、出力端子ＯＵ Ｔ２
には一一１テーブルＲＯＭ２９から出力された前記（１
）式の演算結果が伝達されるので、出力端子ＯＵ Ｔ、
、 ＯＵ Ｔ２より前記■のケースによる表示データ
が得られる。そして出力端子ＯＵ Ｔ、にはｉテーブル
ＲＯＭ２２から出力された前記（２）式の演算結果が伝
達され、出力端子ＯＵ Ｔ４には乗算器２４より出力さ
れた前記（３）式の演算結果が伝達され。
り出力された傾斜角αが伝達され、出力端子ＯＵ Ｔ２
には一一１テーブルＲＯＭ２９から出力された前記（１
）式の演算結果が伝達されるので、出力端子ＯＵ Ｔ、
、 ＯＵ Ｔ２より前記■のケースによる表示データ
が得られる。そして出力端子ＯＵ Ｔ、にはｉテーブル
ＲＯＭ２２から出力された前記（２）式の演算結果が伝
達され、出力端子ＯＵ Ｔ４には乗算器２４より出力さ
れた前記（３）式の演算結果が伝達され。
出力端子ＯＵ Ｔｓには乗算器２５より出力された前記
（４）式の演算結果が伝達されるので、出力端子ＯＵ
Ｔ３〜ＯＵ Ｔ、ｌより前記■のケースによる表示デー
タが得られる。また出力端子ＯＵＴεには０１）ａ−１
テ一ブルＲＯＭ２８から出力された前記（５）式の演算
結果が伝達され、出力端子ＯＵ Ｔ、にはｔａｎ−”テ
ーブルＲＯＭ３０から出力された前記（６）式の演算結
果が伝達されるので、出力端子ＯＵ Ｔ、 、 ＯＵ
Ｔ７より前記■のケースによる表示データが得られる。
（４）式の演算結果が伝達されるので、出力端子ＯＵ
Ｔ３〜ＯＵ Ｔ、ｌより前記■のケースによる表示デー
タが得られる。また出力端子ＯＵＴεには０１）ａ−１
テ一ブルＲＯＭ２８から出力された前記（５）式の演算
結果が伝達され、出力端子ＯＵ Ｔ、にはｔａｎ−”テ
ーブルＲＯＭ３０から出力された前記（６）式の演算結
果が伝達されるので、出力端子ＯＵ Ｔ、 、 ＯＵ
Ｔ７より前記■のケースによる表示データが得られる。
したがって前記出力端子ＯＵＴ、、０ＵＴｔ；０ＵＴｓ
〜ＯＵ Ｔｓ ： ＯＵ Ｔｓ 、 ＯＵ Ｔｙノ表示
７’ Ｉ’ ヲ例ｔば液晶ディスプレイやＬＥＤディ
スプレイあるいはＣＲＴディスプレイ等に同時にｔｌた
選択的に表示することにより前記■〜■のケースに対応
したデータを表示することや他の制御装置のデータとし
て使用することができる。なお前記（１）〜（６）式の
演算をエンコーダの出力α、βを入力データとしてマイ
クロプロセッサで演算を行わせ、これを表示したり他の
制御装置へのデータとして使用してもよい。
〜ＯＵ Ｔｓ ： ＯＵ Ｔｓ 、 ＯＵ Ｔｙノ表示
７’ Ｉ’ ヲ例ｔば液晶ディスプレイやＬＥＤディ
スプレイあるいはＣＲＴディスプレイ等に同時にｔｌた
選択的に表示することにより前記■〜■のケースに対応
したデータを表示することや他の制御装置のデータとし
て使用することができる。なお前記（１）〜（６）式の
演算をエンコーダの出力α、βを入力データとしてマイ
クロプロセッサで演算を行わせ、これを表示したり他の
制御装置へのデータとして使用してもよい。
本発明の応用例を第３図に示す。
第３図ｔａ＋は直交座標型ロボット３２の作業領域監視
あるいは計測用テレビカメラＣＡを本発明による２軸ゴ
ニオステージ３１を用いて位置決めする例を示す。例え
ば直交座標型ロボット３２のハンド３３に設けたグリッ
パ３４にて対象物ＯＢを挾持するような作業をテレビカ
メラＣＡで監視するような場合、テレビカメラＣＡを直
交座標型ロボット３２の動作目標位置に置かれた対象物
ＯＢの方に向けて設置することが必要である。ところで
直交座標型ロボットにおいてはその動作をＸ。
あるいは計測用テレビカメラＣＡを本発明による２軸ゴ
ニオステージ３１を用いて位置決めする例を示す。例え
ば直交座標型ロボット３２のハンド３３に設けたグリッ
パ３４にて対象物ＯＢを挾持するような作業をテレビカ
メラＣＡで監視するような場合、テレビカメラＣＡを直
交座標型ロボット３２の動作目標位置に置かれた対象物
ＯＢの方に向けて設置することが必要である。ところで
直交座標型ロボットにおいてはその動作をＸ。
ｙ、ｚの座標値で指示し、これに応じて第１アーム３５
（ｚｌ、第２アーム３６（ｙｌ、第３アーム３７（幻の
動作を制御する。このような場合、テレビカメラＣＡを
直交座標型ロボット３２のハンドの方向つまシ作業地点
に向けて設置するためにはステージの傾斜角を角度で指
示するよりも、光軸の方向ベクトルの３次元方向余弦で
指示する方が便利で発明によれば、３次元方向余弦の出
力を得ることができるので、これらを指示値と換算比較
する等の手法により、容易にその指示にもとづき方向ぎ
めを行うことができる。
（ｚｌ、第２アーム３６（ｙｌ、第３アーム３７（幻の
動作を制御する。このような場合、テレビカメラＣＡを
直交座標型ロボット３２のハンドの方向つまシ作業地点
に向けて設置するためにはステージの傾斜角を角度で指
示するよりも、光軸の方向ベクトルの３次元方向余弦で
指示する方が便利で発明によれば、３次元方向余弦の出
力を得ることができるので、これらを指示値と換算比較
する等の手法により、容易にその指示にもとづき方向ぎ
めを行うことができる。
また第３図ｆｂｌは光学レンズＬＮの射影特性の測定に
本発明の２軸ゴニオステージ３８を用いた例である。こ
こで光学レンズの射影特性とは光軸に対する入射角と像
高との関係であシ２次のような意義を有する。カメラＣ
ＡのレンズＬＮで写した画像を解析するとき撮像面Ｓ上
の像の位置に対応した実際の物体の位置がどこか認識し
ておくことが必要となる。このような撮像面を含めた光
学系の設定をしておかないと、受光面の情報より対象を
解明することができない。この光学レンズの射影特性を
測定するためには、第３図（Ｃ゛）に示す如く。
本発明の２軸ゴニオステージ３８を用いた例である。こ
こで光学レンズの射影特性とは光軸に対する入射角と像
高との関係であシ２次のような意義を有する。カメラＣ
ＡのレンズＬＮで写した画像を解析するとき撮像面Ｓ上
の像の位置に対応した実際の物体の位置がどこか認識し
ておくことが必要となる。このような撮像面を含めた光
学系の設定をしておかないと、受光面の情報より対象を
解明することができない。この光学レンズの射影特性を
測定するためには、第３図（Ｃ゛）に示す如く。
光源りからの光線とレンズ光軸とがなす角度φおよびレ
ンズ光軸に垂直な面（例えば第３図（Ｃ１のＸｙ平而面
への光線の射影がその平面上の基準の方向（例えば第３
図（Ｃ１のＸ軸）となす角度θを知る必要がある。本発
明による２軸ゴニオステージを用いればこの目的を果す
ことができる。
ンズ光軸に垂直な面（例えば第３図（Ｃ１のＸｙ平而面
への光線の射影がその平面上の基準の方向（例えば第３
図（Ｃ１のＸ軸）となす角度θを知る必要がある。本発
明による２軸ゴニオステージを用いればこの目的を果す
ことができる。
いまカメラＣＡの撮像面Ｓ上での光軸の位置は既知とす
る。点光源（例えば第３図ｆｂｌのＬ）をカメラＣＡで
撮影し１点光源の像が撮像面Ｓ上での光軸の位置にくる
ように２軸ゴニオステージ３８を調整しその向きを原点
とする。このとき点光源はレンズＬＮの光軸上にある。
る。点光源（例えば第３図ｆｂｌのＬ）をカメラＣＡで
撮影し１点光源の像が撮像面Ｓ上での光軸の位置にくる
ように２軸ゴニオステージ３８を調整しその向きを原点
とする。このとき点光源はレンズＬＮの光軸上にある。
この位置から２軸ゴニオステージ３８を傾斜させ、各点
におけるステークの傾斜角のφとθの値および撮像面上
の光源像の位置を知れば、そのレンズＬＮの射影特性を
測定できる。
におけるステークの傾斜角のφとθの値および撮像面上
の光源像の位置を知れば、そのレンズＬＮの射影特性を
測定できる。
次に第３図（ｄｌによりｘ軸成分とＸ軸成分で表わす場
合が有用である例について説明する。
合が有用である例について説明する。
産業用ロボット等のための物体認識の方法の１つとして
、既知の方向からレーザ装置ＬＳより出力されるレーザ
ビームを物体Ｍに照射し、物体上のスポット光を既知の
方向からテレビカメラＴＶＣＡで見て、三角測量の原理
によりカメラから物体までの距離を計測する方法がおる
。
、既知の方向からレーザ装置ＬＳより出力されるレーザ
ビームを物体Ｍに照射し、物体上のスポット光を既知の
方向からテレビカメラＴＶＣＡで見て、三角測量の原理
によりカメラから物体までの距離を計測する方法がおる
。
いま、第３図（ｄｌのように、物体Ｍが置かれている平
面をテレビカメラＴＶＣＡが垂直に尻下しているとし、
簡単のため、物体上面が下面と平行な物体のみを考える
。テレビカメラＴＶＣＡの入力画像は２次元座標（ｘ、
ｙ）で表されるが、この場合、物体が置かれている平面
及び、物体上面がＸ−Ｙ平面と平行である。物体の高さ
の違いによってカメラから物体上面までの距離が異なシ
、この距離の計測のためには入力画像から物体上面を抽
出する必要がある。ここで２軸ゴニオステージＧＳを用
いてレーザビームの向きを調整することとする。このと
き、あらかじめ、ゴニオステージＧ５０Ｘ軸とＹ軸をテ
レビカメラＴＶＣＡＯＸ軸とＹ軸にそれぞれ平行になる
よう設置する。物体上面にレーザのスポット光があると
き、ゴニオステージＧＳのＹ軸まわりの角度を一定とし
たまま。
面をテレビカメラＴＶＣＡが垂直に尻下しているとし、
簡単のため、物体上面が下面と平行な物体のみを考える
。テレビカメラＴＶＣＡの入力画像は２次元座標（ｘ、
ｙ）で表されるが、この場合、物体が置かれている平面
及び、物体上面がＸ−Ｙ平面と平行である。物体の高さ
の違いによってカメラから物体上面までの距離が異なシ
、この距離の計測のためには入力画像から物体上面を抽
出する必要がある。ここで２軸ゴニオステージＧＳを用
いてレーザビームの向きを調整することとする。このと
き、あらかじめ、ゴニオステージＧ５０Ｘ軸とＹ軸をテ
レビカメラＴＶＣＡＯＸ軸とＹ軸にそれぞれ平行になる
よう設置する。物体上面にレーザのスポット光があると
き、ゴニオステージＧＳのＹ軸まわりの角度を一定とし
たまま。
Ｙ軸まわシの角度を変えると、入力画像ではスポット光
のＸアドレスは一定のままＸアドレスのみが変化する。
のＸアドレスは一定のままＸアドレスのみが変化する。
同様にゴニオステージＧＳのＹ軸まわりの角度を一定に
したままＹ軸まわりの角度を変えると、入力画像におい
てスポット光のＸアドレスは一定の″ｔｔＸアドレスが
変わる。この性質を利用することにより、入力画像から
物体上面を容易に抽出（識別）することができる。一旦
、物体上面が抽出できればレーザビームの向き、テレビ
カメラＴＶＣＡの向き及び画像内のスポット光の位置か
ら公知の三角測量の技術によって、テレビカメラと物体
上面の間の距離を求めることができる。
したままＹ軸まわりの角度を変えると、入力画像におい
てスポット光のＸアドレスは一定の″ｔｔＸアドレスが
変わる。この性質を利用することにより、入力画像から
物体上面を容易に抽出（識別）することができる。一旦
、物体上面が抽出できればレーザビームの向き、テレビ
カメラＴＶＣＡの向き及び画像内のスポット光の位置か
ら公知の三角測量の技術によって、テレビカメラと物体
上面の間の距離を求めることができる。
本発明によれば２軸ゴニオステージの各段の傾斜角をエ
ンコーダにより出力し、これによりステークの正しい法
線ベクトルを算出することができるので、スケールバー
ニヤのみでは得られなかったステージの正確な傾斜を非
常に容易に求めることができる。
ンコーダにより出力し、これによりステークの正しい法
線ベクトルを算出することができるので、スケールバー
ニヤのみでは得られなかったステージの正確な傾斜を非
常に容易に求めることができる。
しかも本発明ではそのステージの傾斜角をＸ軸成分とＸ
軸成分、ステージの法線ベクトルの３次元方向余弦、あ
るいはステージの法線ベクトルがＺ軸となす角度および
ステージの法線ベクトルのＸ−Ｙ平面への射影が基準方
向（例えばＹ軸）となす角度等の複数の形式で出力する
ととが可能であるので、その用途に適したものを得ると
とができる。
軸成分、ステージの法線ベクトルの３次元方向余弦、あ
るいはステージの法線ベクトルがＺ軸となす角度および
ステージの法線ベクトルのＸ−Ｙ平面への射影が基準方
向（例えばＹ軸）となす角度等の複数の形式で出力する
ととが可能であるので、その用途に適したものを得ると
とができる。
第１図は本発明の一実施例構成図、第２図は本発明の原
理説明図、第３図は本発明の詳細な説明図、第４図は従
来の２軸ゴニオステージである。 図中、１は下段のゴニオステージ、２は上段のゴニオス
テージ、３，４はハンドル、５．６１ｄスケールバーニ
ヤ、７，８はステージ、９．１０はエンコーダ、１１は
取付螺穴を示す。
理説明図、第３図は本発明の詳細な説明図、第４図は従
来の２軸ゴニオステージである。 図中、１は下段のゴニオステージ、２は上段のゴニオス
テージ、３，４はハンドル、５．６１ｄスケールバーニ
ヤ、７，８はステージ、９．１０はエンコーダ、１１は
取付螺穴を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｘ軸ゴニオステージとＹ軸ゴニオステージを組合せ
て構成した２軸ゴニオステージにおいて、Ｘ軸ゴニオス
テージの傾斜操作部にエンコーダを設け、またＹ軸ゴニ
オステージの傾斜操作部にエンコーダを設け、Ｘ軸ゴニ
オステージの傾斜角およびＹ軸ゴニオステージの傾斜角
を前記各エンコーダにより出力するとともに、これらの
傾斜角より正弦値を得る正弦値算出部と、余弦値を得る
余弦値算出部と、乗算部と除算部を設け、前記各エンコ
ーダの出力にもとづきステージの傾斜角を出力するよう
にしたことを特徴とする２軸ゴニオステージ。 ２、前記乗算部または除算部の出力より角度を得る逆三
角函数算出部を設け、前記各エンコーダの出力にもとづ
きステージの傾斜角を複数のパタンにより出力できるよ
うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
２軸ゴニオステージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26402084A JPS61140887A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | ２軸ゴニオステ−ジ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26402084A JPS61140887A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | ２軸ゴニオステ−ジ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61140887A true JPS61140887A (ja) | 1986-06-27 |
Family
ID=17397435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26402084A Pending JPS61140887A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | ２軸ゴニオステ−ジ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61140887A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07176569A (ja) * | 1993-12-17 | 1995-07-14 | Nec Corp | フリップチップボンダ |
| JP2016014657A (ja) * | 2014-06-10 | 2016-01-28 | サムコ株式会社 | 光ビーム測定装置 |
-
1984
- 1984-12-14 JP JP26402084A patent/JPS61140887A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07176569A (ja) * | 1993-12-17 | 1995-07-14 | Nec Corp | フリップチップボンダ |
| JP2016014657A (ja) * | 2014-06-10 | 2016-01-28 | サムコ株式会社 | 光ビーム測定装置 |
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