JPS61205810A - 移動物体の角度変位測定装置 - Google Patents
移動物体の角度変位測定装置Info
- Publication number
- JPS61205810A JPS61205810A JP4786385A JP4786385A JPS61205810A JP S61205810 A JPS61205810 A JP S61205810A JP 4786385 A JP4786385 A JP 4786385A JP 4786385 A JP4786385 A JP 4786385A JP S61205810 A JPS61205810 A JP S61205810A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- moving
- incident
- light
- change
- piston
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (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、移動物体の角度変位、特に移動方向と異なる
軸回りの角度変位を測定する測定装置に関する。
軸回りの角度変位を測定する測定装置に関する。
［従来の技術］
案内部材により案内されて移動する物体、例えばシリン
ダ壁により案内されて高速で上下動する内燃機関のピス
トン等は、案内面に対して常に適正な姿勢を保って移動
せしめられないと過度の摺動抵抗を生じて摩耗や騒音の
原因となる。
ダ壁により案内されて高速で上下動する内燃機関のピス
トン等は、案内面に対して常に適正な姿勢を保って移動
せしめられないと過度の摺動抵抗を生じて摩耗や騒音の
原因となる。
そこで、移動物体の姿勢変化、すなわち該物体の移動方
向と異なる軸回りの角度変化を検知して、移動送り機構
の改良あるいは案内面の精度向上を上記角度変化を精密
に測定する装置として、レーザ光のドツプラ効果を利用
するものが知られているが、この装置では移動物体の速
度が大きくなるとドツプラ周波数が極めて高くなるため
に、測定可能な物体速度に限度（約００３ｍ／Ｓ以下）
がある。
向と異なる軸回りの角度変化を検知して、移動送り機構
の改良あるいは案内面の精度向上を上記角度変化を精密
に測定する装置として、レーザ光のドツプラ効果を利用
するものが知られているが、この装置では移動物体の速
度が大きくなるとドツプラ周波数が極めて高くなるため
に、測定可能な物体速度に限度（約００３ｍ／Ｓ以下）
がある。
内燃機関のピストン速度は１０ｍ／Ｓ以上にも達し、か
くの如き高速で移動する物体の角度変化を精密に測定す
る装置が要望されていた。
くの如き高速で移動する物体の角度変化を精密に測定す
る装置が要望されていた。
本発明はかかる要請を満足する角度変化測定装置を提供
することを目的とする。
することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明の角度変位測定装置は、移動物体Ｐ（第１図）に
設けられ移動方向に対面する光反射面１と、該光反射面
１に向けて光りを送出する位置固定の送光手段２と、光
反射面１より反射せしめられた光りを入射せしめて入射
点の座標を出力する入射位置検出手段３と、移動物体Ｐ
の移動位置を検出する手段４と、移動物体Ｐの各移動位
置における上記入射点の座標変化より各移動位置におけ
る移動物体の角度変位を演算する手段５とを具備してい
る。
設けられ移動方向に対面する光反射面１と、該光反射面
１に向けて光りを送出する位置固定の送光手段２と、光
反射面１より反射せしめられた光りを入射せしめて入射
点の座標を出力する入射位置検出手段３と、移動物体Ｐ
の移動位置を検出する手段４と、移動物体Ｐの各移動位
置における上記入射点の座標変化より各移動位置におけ
る移動物体の角度変位を演算する手段５とを具備してい
る。
［効果］
本発明の測定装置によれば、移動物体Ｐの角度変位を、
反射光が入射する点の座標変化より得ることができるか
ら、物体Ｐが高速で移動する場合でもその角度変位を正
確に測定することができる。
反射光が入射する点の座標変化より得ることができるか
ら、物体Ｐが高速で移動する場合でもその角度変位を正
確に測定することができる。
［実施例１］
第１図において、シリンダ壁Ｗに案内されて上下動する
ピストンＰの上面中心には、反射鏡１が設けてめるら反
射鏡１はガラス板にアルミニウムを蒸着して成る。シリ
ンダヘッドＨの、上記ピストンＰ上面に対向する部分に
は扱き穴Ｈ１を設け、該抜き穴Ｈ１には透光性の石英ガ
ラス板６が嵌着しである。ガラス板６の上方には互いに
隣接せしめて投光器２および入射位置検出器３が配して
おり、これらはシリンダヘッドＨ上に設けたカバー板Ｃ
に固定しておる。
ピストンＰの上面中心には、反射鏡１が設けてめるら反
射鏡１はガラス板にアルミニウムを蒸着して成る。シリ
ンダヘッドＨの、上記ピストンＰ上面に対向する部分に
は扱き穴Ｈ１を設け、該抜き穴Ｈ１には透光性の石英ガ
ラス板６が嵌着しである。ガラス板６の上方には互いに
隣接せしめて投光器２および入射位置検出器３が配して
おり、これらはシリンダヘッドＨ上に設けたカバー板Ｃ
に固定しておる。
投光器２は、半導体レーザ等の光源２１とこれより発し
た光を集束せしめる光学レンズ２２とを有する。入射位
置検出器３は入射する光の二次元入射点座標に応じた座
標信号を発するもので、ポジション・センシング・ディ
テクタ（例えば浜松ホトニクス（株）製５１３００）等
が使用できる。
た光を集束せしめる光学レンズ２２とを有する。入射位
置検出器３は入射する光の二次元入射点座標に応じた座
標信号を発するもので、ポジション・センシング・ディ
テクタ（例えば浜松ホトニクス（株）製５１３００）等
が使用できる。
上記検出器３の出力はリード線３１を介して演算部５に
入力する。囲路のクランクシャフトにはピストンＰの移
動位置を検出すべく回転角センサ４が設けてあり、該セ
ンサ４の角度信号はリード線４１により上記演算部５に
送られる。
入力する。囲路のクランクシャフトにはピストンＰの移
動位置を検出すべく回転角センサ４が設けてあり、該セ
ンサ４の角度信号はリード線４１により上記演算部５に
送られる。
なお、入射位置検出器３の下面には燃焼光等の外乱光を
カットするフィルタ７が設けである。
カットするフィルタ７が設けである。
第２図には演算部５の構成を示す。演算部５は、増幅器
５１、サンプルホールド回路５２、Ａ／Ｄ変換回路５３
、ランダムアクセスメモリ５４、リードオンリメモリ５
５、マイクロコンピュータ５６およびタイミング回路５
７より構成されている。
５１、サンプルホールド回路５２、Ａ／Ｄ変換回路５３
、ランダムアクセスメモリ５４、リードオンリメモリ５
５、マイクロコンピュータ５６およびタイミング回路５
７より構成されている。
入射位置検出器３の座標信号３ａは増幅器５１に入力さ
れ、回転角センサ４の角度信号４ａはタイミング回路５
７へ入力している。
れ、回転角センサ４の角度信号４ａはタイミング回路５
７へ入力している。
増幅器５１の回路図を第３図に示す。図中５１１．５］
２．５１３．５１４は抵抗とオペアンプで構成した電流
電圧変換回路でめり、５１５．５１６は抵抗とオペアン
プで構成した減算回路で必る。かかる増幅器５１により
、座標信号３ａを構成する各信号３’１ａ、３°１ｂ、
３１Ｃ１３１ｄは電圧信号に変換されて次段のサンプル
ホールド回路に出力される。
２．５１３．５１４は抵抗とオペアンプで構成した電流
電圧変換回路でめり、５１５．５１６は抵抗とオペアン
プで構成した減算回路で必る。かかる増幅器５１により
、座標信号３ａを構成する各信号３’１ａ、３°１ｂ、
３１Ｃ１３１ｄは電圧信号に変換されて次段のサンプル
ホールド回路に出力される。
タイミング回路５７の回路図を第４図に示す。
図中５７１．５７２．はダウンカウンタ、５７３．５７
４はデータラッチである。データラッチ５７３．５７４
は、コンピュータ５６より出力されるタイミングデータ
Ｔを保持する。該データＴは座標信号３ａをコンピュー
タ５６内へ取り込むタイミングを決定するものである。
４はデータラッチである。データラッチ５７３．５７４
は、コンピュータ５６より出力されるタイミングデータ
Ｔを保持する。該データＴは座標信号３ａをコンピュー
タ５６内へ取り込むタイミングを決定するものである。
すなわち、データラッチ５７３．５７４に保持されたタ
イミングデータＴは、角度信号４ａ中の基準パルスがダ
ウンカウンタ５７１．５７２のＡＰＥ端子に入力した時
にこれらにセットされ、この後、角度信号４ａ中の角度
パルスがＧＫ端子に入力する毎に上記デ−タＴをカウン
トダウンする。そして、カウントダウン終了時にＣＯ端
子よりサンプルホールド開始信＠５７ａを発する。
イミングデータＴは、角度信号４ａ中の基準パルスがダ
ウンカウンタ５７１．５７２のＡＰＥ端子に入力した時
にこれらにセットされ、この後、角度信号４ａ中の角度
パルスがＧＫ端子に入力する毎に上記デ−タＴをカウン
トダウンする。そして、カウントダウン終了時にＣＯ端
子よりサンプルホールド開始信＠５７ａを発する。
上記開始信号５７ａを入力したサンプルホールド回路５
２（第２図）は、座標信＠３ａ中の各信号３１ａ〜３１
Ｃｌを順次サンプルして後段のＡ／Ｄ変換回路５３に送
出する。Ａ／Ｄ変換された多倍＠３１ａ〜３１ｄはデー
タバス５８を経てコンピュータ５６に読み込まれる。コ
ンピュータ５６は上記各信号３１ａ〜３１（ｊに基づき
、公知の手順によって検出器３の入射光の入射点を算出
する。
２（第２図）は、座標信＠３ａ中の各信号３１ａ〜３１
Ｃｌを順次サンプルして後段のＡ／Ｄ変換回路５３に送
出する。Ａ／Ｄ変換された多倍＠３１ａ〜３１ｄはデー
タバス５８を経てコンピュータ５６に読み込まれる。コ
ンピュータ５６は上記各信号３１ａ〜３１（ｊに基づき
、公知の手順によって検出器３の入射光の入射点を算出
する。
第１図において、光源２１より発した光りは、レンズ２
２およびガラス板６を通過してピストンＰの上面に設け
た反射鏡１に至り、反射鏡」にて反射せしめられて入射
位置検出器３に入射する。
２およびガラス板６を通過してピストンＰの上面に設け
た反射鏡１に至り、反射鏡」にて反射せしめられて入射
位置検出器３に入射する。
これを第５図で説明すると、投光器２より発した光は反
射鏡１で反射して検出器３のＲ点に入射している。ピス
トンＰはＺ軸方向に移動し、移動過程で、上記Ｚ軸に直
交するＸ軸あるいはＹ軸回りに角度が変化する。この角
度変化に伴なって、検出器３上の光入射点Ｒは移動する
から、上記入射点Ｒの座標変化を知れば、ピストンＰの
角度変化が知られるのでおる。
射鏡１で反射して検出器３のＲ点に入射している。ピス
トンＰはＺ軸方向に移動し、移動過程で、上記Ｚ軸に直
交するＸ軸あるいはＹ軸回りに角度が変化する。この角
度変化に伴なって、検出器３上の光入射点Ｒは移動する
から、上記入射点Ｒの座標変化を知れば、ピストンＰの
角度変化が知られるのでおる。
以下、第５図のＸ軸（例えばクランクシャフト方向）ま
わりの角度変化の測定について説明する。
わりの角度変化の測定について説明する。
本実施例の如く、投光器２がピストンＰの移動方向に対
して角度を有して設置しである場合には、ピストンＰの
角度変化がない場合にも、ピストンＰの移動に伴なって
入射点Ｒの位置は変化する。
して角度を有して設置しである場合には、ピストンＰの
角度変化がない場合にも、ピストンＰの移動に伴なって
入射点Ｒの位置は変化する。
したがって、ピストンＰの角度変化の測定に先立って、
較正装置により反射鏡１のみを正確に水平に保持して上
下動せしめて、各クランク角度φあける入射点Ｒの原点
座標Ｘ。（φ）を求め、メモリ５５に書き込んでおく。
較正装置により反射鏡１のみを正確に水平に保持して上
下動せしめて、各クランク角度φあける入射点Ｒの原点
座標Ｘ。（φ）を求め、メモリ５５に書き込んでおく。
原点座標Ｘ。（φ）は、例えば第６図に示す如く変化す
る。
る。
ピストンＰの角度変位θに対する上記入射点Ｘの変化量
ΔＸは、上記変位θが微小でおればほぼこれに比例する
。そこで、比例係数Ｋを求めるが、該係数にもピストン
Ｐの移動に伴なって変化する量であるから、各クランク
角度φにおける比例係数Ｋ（φ）を必らかしめ求めてお
く。比例係数Ｋ（φ）もメモリ５５に書き込んでおく。
ΔＸは、上記変位θが微小でおればほぼこれに比例する
。そこで、比例係数Ｋを求めるが、該係数にもピストン
Ｐの移動に伴なって変化する量であるから、各クランク
角度φにおける比例係数Ｋ（φ）を必らかしめ求めてお
く。比例係数Ｋ（φ）もメモリ５５に書き込んでおく。
上記係数Ｋ（φ）の変化の一例を第７図に示す。
しかして、クランク角度φにおける入射点Ｒの座標変化
を△Ｘ（φ）とすれば、クランク角度φにおけるピスト
ンＰの角度変位θ（φ）は以下の式で得られる。
を△Ｘ（φ）とすれば、クランク角度φにおけるピスト
ンＰの角度変位θ（φ）は以下の式で得られる。
θ（φ）＝Ｋ（φ）・△Ｘ（φ）
−Ｋ（φ）・（ｘ（φ）ｘｏ（φ））
ここで、Ｘ（φ〉はクランク角φにおける入射点Ｒの座
標である。
標である。
コンピュータ５６は上式の演算を実行することにより角
度変位θ（φ）を得る。
度変位θ（φ）を得る。
以上はＸ軸まわりの角度変位測定について述べたが、Ｙ
軸まわりの角度変位についても同様にして測定できる。
軸まわりの角度変位についても同様にして測定できる。
以上の如く、本発明の角度変位測定装置は、移動物体に
設けた反射面によって反射される光の入射点変化より、
上記物体の角度変位を知るものであるから、物体が高速
で移動する場合にも精度良く角度変位を測定することが
できる。
設けた反射面によって反射される光の入射点変化より、
上記物体の角度変位を知るものであるから、物体が高速
で移動する場合にも精度良く角度変位を測定することが
できる。
［実施例２］
第８図において、投光器２はピストンＰの移動方向たる
Ｚ軸に一致して配設され、その前面にはビームスプリッ
タ８が設けである。投光器２から発した光は、ビームス
プリッタ８を経てＺ軸上を進み、反射鏡１にて反射され
て再びＺ軸上を戻って、ビームスプリッタ８により入射
位置検出器３に入射せしめられる。
Ｚ軸に一致して配設され、その前面にはビームスプリッ
タ８が設けである。投光器２から発した光は、ビームス
プリッタ８を経てＺ軸上を進み、反射鏡１にて反射され
て再びＺ軸上を戻って、ビームスプリッタ８により入射
位置検出器３に入射せしめられる。
かかる構成によれば、ピストンＰの角度変化がない場合
には、ピストンＰが移動しても入射点Ｒの原点座標Ｘ。
には、ピストンＰが移動しても入射点Ｒの原点座標Ｘ。
（φ）は変化しない。したがって、上記実施例の如く、
各クランク角φでＸ□ （φ）を測定する手間は要せ
ず、しかも移動範囲の大きい物体の計測も可能となる。
各クランク角φでＸ□ （φ）を測定する手間は要せ
ず、しかも移動範囲の大きい物体の計測も可能となる。
上記各実施例において、光源としてレーザを使用する必
要は必ずしもないが、この方が測定精度が向上し、かつ
外乱光の除去も容易である。 ゛ピストン上に反射鏡
を設けるのに代えて、ピストン面を鏡面に仕上げても良
く、これによれば、装置構成は更に簡略となる。
要は必ずしもないが、この方が測定精度が向上し、かつ
外乱光の除去も容易である。 ゛ピストン上に反射鏡
を設けるのに代えて、ピストン面を鏡面に仕上げても良
く、これによれば、装置構成は更に簡略となる。
第１図は本発明の装置を具備するシリンダ上部の断面図
、第２図は演算部の構成を示すブロック図、第３図は増
幅回路の回路図、第４図はタイミング回路の回路図、第
５図は装置の原理を示す要部概略斜視図、第６図は原点
座標の変化を示す図、第７図は比例係数変化を示す図、
第８図は他の実施例を示す概略斜視図である。 １・・・・・・反射鏡（光反射面） ２・・・・・・投光器（送光手段） ３・・・・・・入射位置検出手段 ４・・・・・・回転角センサ（移動位置検出手段）５・
・・・・・演算手段 Ｐ・・・・・・ピストン（移動物体〉 原点座標Ｘ、（？） （ｍｍｌ
、第２図は演算部の構成を示すブロック図、第３図は増
幅回路の回路図、第４図はタイミング回路の回路図、第
５図は装置の原理を示す要部概略斜視図、第６図は原点
座標の変化を示す図、第７図は比例係数変化を示す図、
第８図は他の実施例を示す概略斜視図である。 １・・・・・・反射鏡（光反射面） ２・・・・・・投光器（送光手段） ３・・・・・・入射位置検出手段 ４・・・・・・回転角センサ（移動位置検出手段）５・
・・・・・演算手段 Ｐ・・・・・・ピストン（移動物体〉 原点座標Ｘ、（？） （ｍｍｌ
Claims (4)
- （１）移動物体に形成された光反射面に向けて光を送出
する位置固定の送光手段と、光反射面により反射せしめ
られた光を入射せしめて入射点の座標を出力する入射位
置検出手段と、上記移動物体の移動位置を検出する手段
と、移動物体の各移動位置における上記入射点の座標変
化より各移動位置における移動物体の角度変位を演算す
る手段とを具備する移動物体の角度変位測定装置。 - （２）上記送光手段は移動物体の移動方向に一致せしめ
て設けられ、上記演算手段は物体の各移動位置について
あらかじめ共通に決定された上記入射点の原点座標から
の座標変化より物体の角度変位を演算する特許請求の範
囲第１項記載の角度変位測定装置。 - （３）上記送光手段は移動物体の移動方向と交叉する方
向に設けられ、上記演算手段は移動物体の各移動位置に
ついてあらかじめ各別に決定された上記入射点の原点座
標からの座標変化より物体の角度変位を演算する特許請
求の範囲第１項記載の角度変位測定装置。 - （４）上記移動物体は内燃機関のピストンである特許請
求の範囲第１項記載の角度変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4786385A JPS61205810A (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 移動物体の角度変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4786385A JPS61205810A (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 移動物体の角度変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61205810A true JPS61205810A (ja) | 1986-09-12 |
Family
ID=12787206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4786385A Pending JPS61205810A (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 移動物体の角度変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61205810A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04131712U (ja) * | 1991-02-08 | 1992-12-04 | シヤープ株式会社 | 傾き角検出センサ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5972012A (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-23 | Nec Corp | ギヤツプおよび角度の検出方法ならびに装置 |
-
1985
- 1985-03-11 JP JP4786385A patent/JPS61205810A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5972012A (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-23 | Nec Corp | ギヤツプおよび角度の検出方法ならびに装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04131712U (ja) * | 1991-02-08 | 1992-12-04 | シヤープ株式会社 | 傾き角検出センサ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4483618A (en) | Laser measurement system, virtual detector probe and carriage yaw compensator | |
| EP0282549A1 (en) | Laser probe | |
| JPH0652170B2 (ja) | 光結像式非接触位置測定装置 | |
| US11635490B2 (en) | Surveying system having a rotating mirror | |
| JPS61205810A (ja) | 移動物体の角度変位測定装置 | |
| US4732486A (en) | Contact-free optical linear measurement device | |
| JPH095059A (ja) | 平面度測定装置 | |
| JPH06100467B2 (ja) | 近接センサ | |
| JPS61212707A (ja) | 運動物体の角度変位測定装置 | |
| JPH06258042A (ja) | 距離測定方法および装置 | |
| KR20200040680A (ko) | 광 간섭 시스템 | |
| JPH0781836B2 (ja) | 光学測定装置 | |
| JPS6432105A (en) | Angle deviation measuring instrument for flat plate member | |
| JPS6266111A (ja) | 光学的距離検出装置 | |
| CN219104954U (zh) | 一种噪声自校正激光多普勒测速系统 | |
| JPS63263401A (ja) | 変位測定方法 | |
| SU1728654A1 (ru) | Способ измерени положени детали с отверстием | |
| JPH0446371B2 (ja) | ||
| SU1674698A3 (ru) | Устройство дл прецизионного воспроизведени углов поворота детали | |
| JP2002055718A (ja) | 無人車位置検出方式 | |
| SU1682771A1 (ru) | Устройство дл определени направлени следов обработки на поверхности деталей | |
| JPH01216205A (ja) | 運動物体の位置測定装置 | |
| SU1721436A1 (ru) | Устройство дл контрол углов призм | |
| SU1569532A1 (ru) | Устройство дл измерени шероховатости | |
| SU1437682A1 (ru) | Устройство измерени угла смещени объекта |