JPS61705A - 姿勢角検出装置 - Google Patents
姿勢角検出装置Info
- Publication number
- JPS61705A JPS61705A JP12153684A JP12153684A JPS61705A JP S61705 A JPS61705 A JP S61705A JP 12153684 A JP12153684 A JP 12153684A JP 12153684 A JP12153684 A JP 12153684A JP S61705 A JPS61705 A JP S61705A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- difference
- corner reflectors
- intensity
- attitude angle
- axis
- 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
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Classifications
-
- 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
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (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】
〔発明の技術分野〕
この発明は、離れた場所から物体の姿勢角を検出する姿
勢角検出装置に関するものである。
勢角検出装置に関するものである。
第1図は従来のこの種姿勢角検出装置の一例を示す説明
図であり、図において+11は物体、(2a)。
図であり、図において+11は物体、(2a)。
(2b)はコーナリフレクタ、(3)は物体(1)の指
示軸、(41はセンサ、f5(はセンサ(41の光軸で
ある。
示軸、(41はセンサ、f5(はセンサ(41の光軸で
ある。
コーナリフレクタ(2a)、(2b)は、物体11)に
指示軸(3)上距離d離れて設置されている。センサ(
41は、コーナリフレクタ(1)、(2b)にレーザ光
などのような強度分布が一様でほぼ平行なビームの光を
照射し、コーナリフレクタ(2a)、(2b)からの反
射光を検出し、コーナリフレクタ(2a)、(2b)ま
での距離、およびセンサ(41からみたコーナリフレク
タ(2a)、(2b)が光軸(5)とヨー、ピッチ方向
に々す角度を測定する機能を有している。
指示軸(3)上距離d離れて設置されている。センサ(
41は、コーナリフレクタ(1)、(2b)にレーザ光
などのような強度分布が一様でほぼ平行なビームの光を
照射し、コーナリフレクタ(2a)、(2b)からの反
射光を検出し、コーナリフレクタ(2a)、(2b)ま
での距離、およびセンサ(41からみたコーナリフレク
タ(2a)、(2b)が光軸(5)とヨー、ピッチ方向
に々す角度を測定する機能を有している。
いま、説明を簡単にするために、上記機能によって得ら
れた角度情報をもとにセンサ(41の姿勢を制御し、コ
ーナリフレクタ(2b) Hセンサ(4)の光軸(5)
上にあるものとする。また、第1図に示すように物体i
llの指示軸(31とセンサ(41の光軸(5)がヨ一
方向にのみ角度θずれている場合を考える。
れた角度情報をもとにセンサ(41の姿勢を制御し、コ
ーナリフレクタ(2b) Hセンサ(4)の光軸(5)
上にあるものとする。また、第1図に示すように物体i
llの指示軸(31とセンサ(41の光軸(5)がヨ一
方向にのみ角度θずれている場合を考える。
センサ(41からコーナリフレクタ(2a)までの距離
をR、センサ(4)からコーナリフレクタ(2a)、(
2b)を見込む角をαとすると、θは次式で与えられる
。
をR、センサ(4)からコーナリフレクタ(2a)、(
2b)を見込む角をαとすると、θは次式で与えられる
。
R1αはセンサ(41によりて測定できる量であるから
、上式によってセンサ(410光軸(5)に対する物体
(1)の指示軸(3;のヨー^θを測定できる。同様に
ピッチ角も測定できるから、これらの信号をもとに物体
(1)とセンサ(4)の相対姿勢制御に必要な信号を得
ることができる。
、上式によってセンサ(410光軸(5)に対する物体
(1)の指示軸(3;のヨー^θを測定できる。同様に
ピッチ角も測定できるから、これらの信号をもとに物体
(1)とセンサ(4)の相対姿勢制御に必要な信号を得
ることができる。
従来のこの柚姿勢角検出装置は、上記のように、角度の
測定だけでなく、測距機能も必要で信号処理部の規模が
太きくなり、コーナリフレクタの配置が立体的でおると
いう欠点があった。
測定だけでなく、測距機能も必要で信号処理部の規模が
太きくなり、コーナリフレクタの配置が立体的でおると
いう欠点があった。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を改善する
ためになされたもので、物体に第1乃至第4の凄惨のコ
ーナリフレクタを設け、第1と第2のコーナリフレクタ
の軸が物体の指示軸を含む第1の仮想面に含まれかつ互
いに平行にならないように、第3と第4のコーナリフレ
クタの軸が物体の指示軸を含み上記第1の仮想面に直交
する第2の仮想面に含まれ互いに平行にならないように
設置し、強度分布が一様でほぼ平行なビームの光を上記
コーナリフレクタに照射し、上記第1、第2のコーナリ
フレクタからの反射光の強度の差および上記第3、第4
のコーナリフレクタからの反射光の強度の差を検知して
上記物体の姿勢角を検出する構成とし、コーナリフレク
タを、一平面に配置することができ、測距機能を必要と
しない姿勢角検出装置、およびコーナリフレクタの代り
に拡散板を用い同じ構成とした姿勢角検出装置を提供す
るものである。
ためになされたもので、物体に第1乃至第4の凄惨のコ
ーナリフレクタを設け、第1と第2のコーナリフレクタ
の軸が物体の指示軸を含む第1の仮想面に含まれかつ互
いに平行にならないように、第3と第4のコーナリフレ
クタの軸が物体の指示軸を含み上記第1の仮想面に直交
する第2の仮想面に含まれ互いに平行にならないように
設置し、強度分布が一様でほぼ平行なビームの光を上記
コーナリフレクタに照射し、上記第1、第2のコーナリ
フレクタからの反射光の強度の差および上記第3、第4
のコーナリフレクタからの反射光の強度の差を検知して
上記物体の姿勢角を検出する構成とし、コーナリフレク
タを、一平面に配置することができ、測距機能を必要と
しない姿勢角検出装置、およびコーナリフレクタの代り
に拡散板を用い同じ構成とした姿勢角検出装置を提供す
るものである。
第2図(a)はこの発明の一実施例を示す説明図、第2
図fblは第2図(atに示す実施例のコーナリフレク
タの配置を示す説明図であp、図において山。
図fblは第2図(atに示す実施例のコーナリフレク
タの配置を示す説明図であp、図において山。
+31 、141 、 +51は第1図の同一符号と同
一または相当する部分を示し、(6a)、(6b)、(
6c)、(6d)はコーナリフレクタ、(7a ) 、
(7b >はコーナリフレクタ(6a)。
一または相当する部分を示し、(6a)、(6b)、(
6c)、(6d)はコーナリフレクタ、(7a ) 、
(7b >はコーナリフレクタ(6a)。
(6b)の軸、(8a)、(8b)は物体+11の指示
軸+31 を含み、互いに直交する第1の仮想面と第2
の仮想面、(9)はレーザ光である。
軸+31 を含み、互いに直交する第1の仮想面と第2
の仮想面、(9)はレーザ光である。
コーナリフレクタ(6a) 、 (6b) 、 (6c
) 、(6d)は、センサ(41からのセンサ14:の
光軸にほぼ平行で強度分布の一様なレーザ光(9)によ
って照射される。コーナリフレクタ(6a)、(6b)
のそれぞれの軸(7a)、(7b)は物体(11の指示
軸(3)を含む第1の仮想面(8a)に含まれ、コーナ
リフレクタ(6c)、(6d)のそれぞれの軸(図示さ
れていない)は指示軸(3)ヲ含み第1の仮想面(8a
)に直交する第2の仮想面(8b)に含まれている。
) 、(6d)は、センサ(41からのセンサ14:の
光軸にほぼ平行で強度分布の一様なレーザ光(9)によ
って照射される。コーナリフレクタ(6a)、(6b)
のそれぞれの軸(7a)、(7b)は物体(11の指示
軸(3)を含む第1の仮想面(8a)に含まれ、コーナ
リフレクタ(6c)、(6d)のそれぞれの軸(図示さ
れていない)は指示軸(3)ヲ含み第1の仮想面(8a
)に直交する第2の仮想面(8b)に含まれている。
いま、説明を簡単にするため、コーナリフレクタ(6a
)、(6b)、(6c)、(6a)の軸は全て指示軸(
3)と第2図(a)に示すように一定の角度βをなすよ
うに設置されているものとする。
)、(6b)、(6c)、(6a)の軸は全て指示軸(
3)と第2図(a)に示すように一定の角度βをなすよ
うに設置されているものとする。
第3図ta+に示すように入射光(9)に対するコーナ
リフレクタ(6)の光軸(7)の傾き角度金θとすれは
、角度θと有効開口の関係は第3図(blに示すように
なる。コーナリフレクタ(6a)、(6b)の軸(7a
)、(7b)が第2図(alに示すように設定されてい
るものとすれば、コーナリフレクタ(6a)、(6b)
からの反射光の強度は、レーザ光(9)の進行方向すな
わちセンサ(4)の光軸(5)と物体(1)の指示軸(
3)とのなす角δに対して、それぞれ第4図(alの曲
線(10a)、(10b)が示すように変化する。した
がって、センサ(41の受信部として例えば固体撮像素
子を用いて、コーナリフレクタ(6a)、(6b)から
の反射光の強度を画像処理によりそれぞれ分離、検出し
た後、その差を算出すれば、角反δに対する反射光の強
度の差は第4図(blの曲線任11のようになる。
リフレクタ(6)の光軸(7)の傾き角度金θとすれは
、角度θと有効開口の関係は第3図(blに示すように
なる。コーナリフレクタ(6a)、(6b)の軸(7a
)、(7b)が第2図(alに示すように設定されてい
るものとすれば、コーナリフレクタ(6a)、(6b)
からの反射光の強度は、レーザ光(9)の進行方向すな
わちセンサ(4)の光軸(5)と物体(1)の指示軸(
3)とのなす角δに対して、それぞれ第4図(alの曲
線(10a)、(10b)が示すように変化する。した
がって、センサ(41の受信部として例えば固体撮像素
子を用いて、コーナリフレクタ(6a)、(6b)から
の反射光の強度を画像処理によりそれぞれ分離、検出し
た後、その差を算出すれば、角反δに対する反射光の強
度の差は第4図(blの曲線任11のようになる。
コーナリフレクタ(6c)、(6d)による反射光の強
度の差と仮想面(8b)における光軸(51と指示軸(
3)とのなす角との関係も同様に得られる。これらの関
係から、光軸(5)に対する物体(1)の指示軸(31
の傾きの角度、すなわち、物体(1)の姿勢角を検出す
ることができる。
度の差と仮想面(8b)における光軸(51と指示軸(
3)とのなす角との関係も同様に得られる。これらの関
係から、光軸(5)に対する物体(1)の指示軸(31
の傾きの角度、すなわち、物体(1)の姿勢角を検出す
ることができる。
第5図(alは拡散板を用いたこの発明の一実施例を示
す説明図、第5図(blは第5図(alに示す実施例の
拡散板の配置を示す説明図であり、図においてill
、 131 、141 、 :51 、 (8a)、(
8b)、(9)は第2図(al 、 (blの同一符号
と同一または相当する部分を示し、(12a)、(12
b)、(12e)、(12d)は拡散板、(13a)、
(13b)は拡散板(12a)、(12b)の法線であ
り、拡散板(12a)。
す説明図、第5図(blは第5図(alに示す実施例の
拡散板の配置を示す説明図であり、図においてill
、 131 、141 、 :51 、 (8a)、(
8b)、(9)は第2図(al 、 (blの同一符号
と同一または相当する部分を示し、(12a)、(12
b)、(12e)、(12d)は拡散板、(13a)、
(13b)は拡散板(12a)、(12b)の法線であ
り、拡散板(12a)。
(12b)のそれぞれの法線(13a)、(13b)は
物体はjの指示軸(3;を含む第1の仮想面(8a)に
含まれ、拡散板(12c)、(12d)のそれぞれの法
線(図示されていない)は指示軸(31を含み第1の仮
想面(8a)に直交する第2の仮想面(8b)に含まれ
ている。さらに、説明を簡単にするために、法線は全て
指示軸(3)と′75図fa)に示すように一定の角度
βをなすように設#てれているものとする。
物体はjの指示軸(3;を含む第1の仮想面(8a)に
含まれ、拡散板(12c)、(12d)のそれぞれの法
線(図示されていない)は指示軸(31を含み第1の仮
想面(8a)に直交する第2の仮想面(8b)に含まれ
ている。さらに、説明を簡単にするために、法線は全て
指示軸(3)と′75図fa)に示すように一定の角度
βをなすように設#てれているものとする。
いま、第6図falに示すように入射光(9)に対する
拡散板(ロ)の法線1131の傾き角度をθとすれば、
角度σと拡散板(2)の反射率の関係は76図(blに
示すようになる。すなわち、反射率はcos θに比例
する特性を有する。拡散板(12a) 、(12b)の
法#!(13a)。
拡散板(ロ)の法線1131の傾き角度をθとすれば、
角度σと拡散板(2)の反射率の関係は76図(blに
示すようになる。すなわち、反射率はcos θに比例
する特性を有する。拡散板(12a) 、(12b)の
法#!(13a)。
(13b)か第5図(alに示すように設定されている
ものとすれば、拡散板(12a)、(12b)からの反
射光の強度は、センサ(4;の光軸(51と物体(11
の指示軸(3)とのなす角δに対して、コーナリフレク
タの場合と同様、それぞれ第4図+a)の曲線(10a
) 、 (10b)が示すように変化する。したかつて
、センサ(41で拡散板(12a)、(12b)からの
反射光の強度をそれぞれ分離、検出した後、その差を算
出すれば、角度δに対する反射光の強度の差は第4図(
b)の曲線(1υのようになる。
ものとすれば、拡散板(12a)、(12b)からの反
射光の強度は、センサ(4;の光軸(51と物体(11
の指示軸(3)とのなす角δに対して、コーナリフレク
タの場合と同様、それぞれ第4図+a)の曲線(10a
) 、 (10b)が示すように変化する。したかつて
、センサ(41で拡散板(12a)、(12b)からの
反射光の強度をそれぞれ分離、検出した後、その差を算
出すれば、角度δに対する反射光の強度の差は第4図(
b)の曲線(1υのようになる。
拡散板(12c)、(12d)による反射光からも同様
な関係が得られる。これらの関係から、光$11 +5
1に対する物体(1)の指示軸(31の傾きの角度、す
なわち、物体山の姿勢角を検出することができる。
な関係が得られる。これらの関係から、光$11 +5
1に対する物体(1)の指示軸(31の傾きの角度、す
なわち、物体山の姿勢角を検出することができる。
なお、上記説明においては、コーナリフレクタの軸や拡
散板の法線が物体tl+の指示軸131となす角度を全
て同じ角度βとしたが、必ずしも同じ角度でなくてもよ
い。また、コーナリフレクタや拡散板を物体(1)の1
つの平面上に配置したものを示したが、立体的に配置し
てもよい。
散板の法線が物体tl+の指示軸131となす角度を全
て同じ角度βとしたが、必ずしも同じ角度でなくてもよ
い。また、コーナリフレクタや拡散板を物体(1)の1
つの平面上に配置したものを示したが、立体的に配置し
てもよい。
、〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、凄惨のコーナリフレク
タまたは拡散板を2個ずつ対応させて、それぞれの軸ま
たは法線が物体の指示軸を含む直交する2つの仮想面に
含まれるように設置し、それぞれ対硲するものからの反
射光の強度の差を検知することによって物体の姿勢角を
検出できるように構成したので、測距機能を備える必要
がなく、信号処理部の構成が簡単になるとともに、コー
ナリフレクタや拡散板を物体の一平面上に配置すること
が可能で、構成をコンパクトにできるという効果がある
。
タまたは拡散板を2個ずつ対応させて、それぞれの軸ま
たは法線が物体の指示軸を含む直交する2つの仮想面に
含まれるように設置し、それぞれ対硲するものからの反
射光の強度の差を検知することによって物体の姿勢角を
検出できるように構成したので、測距機能を備える必要
がなく、信号処理部の構成が簡単になるとともに、コー
ナリフレクタや拡散板を物体の一平面上に配置すること
が可能で、構成をコンパクトにできるという効果がある
。
第1図は従来のこの種姿勢角検出装置の一例を示す説明
図、第2図fa)はこの発明の一実施例を示 ゛す説明
図、第2図(b)は第2図(atに示す実施例のコーナ
リフレクタの配置を示す説明図、第3図(a)。 (blはコーナリフレクタの入射光に対する傾きと肩効
開口の関係を示す説明図、第4図fa) 、 fblは
物体の姿勢角と反射光の強度の関係を示すグラフ図、第
5図fatは拡散板を用いたこの発明の一実施例を示す
説明図、第5図(b)は第5図ta+に示す実施例の拡
散板の配置を示す説明図、第6図(at 、 (blは
拡散板の入射光に対する傾きと反射率の関係を示す説明
図である。 図において+111d物体、+31 rri指示軸、t
4+はセンサ、(5)は光軸、(6a)、(6b)、(
6c)、(6d)はコーナリフレクタ、(7a)、(7
b)は軸、(8a)、(8b)は仮想面、(91はレー
ザ光、(12a)、(12b)、(12c)、(12d
) Id拡散板、(13a) 、 (13b)は法線で
ある。 なお各図中同一符号は同一または押当する部分を示すも
のとする。
図、第2図fa)はこの発明の一実施例を示 ゛す説明
図、第2図(b)は第2図(atに示す実施例のコーナ
リフレクタの配置を示す説明図、第3図(a)。 (blはコーナリフレクタの入射光に対する傾きと肩効
開口の関係を示す説明図、第4図fa) 、 fblは
物体の姿勢角と反射光の強度の関係を示すグラフ図、第
5図fatは拡散板を用いたこの発明の一実施例を示す
説明図、第5図(b)は第5図ta+に示す実施例の拡
散板の配置を示す説明図、第6図(at 、 (blは
拡散板の入射光に対する傾きと反射率の関係を示す説明
図である。 図において+111d物体、+31 rri指示軸、t
4+はセンサ、(5)は光軸、(6a)、(6b)、(
6c)、(6d)はコーナリフレクタ、(7a)、(7
b)は軸、(8a)、(8b)は仮想面、(91はレー
ザ光、(12a)、(12b)、(12c)、(12d
) Id拡散板、(13a) 、 (13b)は法線で
ある。 なお各図中同一符号は同一または押当する部分を示すも
のとする。
Claims (2)
- (1)離れた場所から物体の姿勢角を検出する姿勢角検
出装置において、上記物体に第1乃至第4の4個のコー
ナリフレクタを設け、第1と第2のコーナリフレクタの
軸が上記物体の指示軸を含む第1の仮想面に含まれかつ
これらの軸が互いに平行にならないように設置し、第3
と第4のコーナリフレクタの軸が上記物体の指示軸を含
み上記第1の仮想面に直交する第2の仮想面に含まれか
つこれらの軸が互いに平行にならないように設置し、強
度分布が一様でほぼ平行なビームの光を上記4個のコー
ナリフレクタに照射し、上記第1、第2のコーナリフレ
クタからの反射光の強度の差および上記第3、第4のコ
ーナリフレクタからの反射光の強度の差を検知して上記
物体の姿勢角を検出することを特徴とする姿勢角検出装
置。 - (2)離れた場所から物体の姿勢角を検出する姿勢角検
出装置において上記物体に第1乃至第4の4枚の拡散板
を設け、第1と第2の拡散板の法線が上記物体の指示軸
を含む第1の仮想面に含まれかつこれらの法線から互い
に平行にならないように設置し、第3と第4の拡散板の
法線が上記物体の指示軸を含み上記第1の仮想面に直交
する第2の仮想面に含まれかつこれらの法線が互いに平
行にならないように設置し、強度分布が一様でほぼ平行
なビームの光を上記凄惨の拡散板に照射し、上記第1、
第2の拡散板からの反射光の強度の差および上記第3、
第4の拡散板からの反射光の強度の差を検知して上記物
体の姿勢角を検出することを特徴とする姿勢角検出装置
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12153684A JPS61705A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | 姿勢角検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12153684A JPS61705A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | 姿勢角検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61705A true JPS61705A (ja) | 1986-01-06 |
Family
ID=14813672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12153684A Pending JPS61705A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | 姿勢角検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61705A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2230356A (en) * | 1987-10-16 | 1990-10-17 | Nokia Oy Ab | A method and a device for the manufacture of an optical coupler |
-
1984
- 1984-06-13 JP JP12153684A patent/JPS61705A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2230356A (en) * | 1987-10-16 | 1990-10-17 | Nokia Oy Ab | A method and a device for the manufacture of an optical coupler |
GB2230356B (en) * | 1987-10-16 | 1991-10-30 | Nokia Oy Ab | A method and a device for the manufacture of an optical coupler |
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