JPS6326842B2 - - Google Patents
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- JPS6326842B2 JPS6326842B2 JP54112482A JP11248279A JPS6326842B2 JP S6326842 B2 JPS6326842 B2 JP S6326842B2 JP 54112482 A JP54112482 A JP 54112482A JP 11248279 A JP11248279 A JP 11248279A JP S6326842 B2 JPS6326842 B2 JP S6326842B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/783—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/02—Sensing devices
- B25J19/021—Optical sensing devices
-
- 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
- G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
- G01B11/272—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes using photoelectric detection means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
- G01S11/12—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using electromagnetic waves other than radio waves
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、一般に三次元位置表示装置に関
し、特に遠隔操作マニピユレータの光電的結合
（docking）装置に関する。
し、特に遠隔操作マニピユレータの光電的結合
（docking）装置に関する。
遠隔操作マニピユレータは、しばしば各種の最
終作用装置（end―effecton）すなわち工具等を
取扱うために用いられる。これらの工具等をつか
む場合に、マニピユレータの手首あるいは手は、
一組のジヨ（jaw）又はクランプが工具をアーム
に取付けることができるように、工具等に近づけ
られそして注意深く位置決めされる。同様に、工
具が解放されるときには、アームが正確な通路に
沿つて引込められ工具が近傍の物体にぶつからな
いようにすることが要求される。この取付けすな
わち結合が行なわれるに要する精度は、マニピユ
レータ・アームと取付けられる工具との相対的な
硬さに直接関係している。すなわち、一組のジヨ
ーは、これらが閉じる前に工具と或る間隙をもつ
て結合することができる。位置の誤差（間隙より
も小さい）はアーム或いはつかまれる対象物の偏
位により除かれなければならない、すなわち、ジ
ヨーが閉じるときジヨーと手の界面における誤差
が零であることである。これが零でないと、ジヨ
ーと対象物の間の空間的関係はどうなつてしまう
かわからないことになる。
終作用装置（end―effecton）すなわち工具等を
取扱うために用いられる。これらの工具等をつか
む場合に、マニピユレータの手首あるいは手は、
一組のジヨ（jaw）又はクランプが工具をアーム
に取付けることができるように、工具等に近づけ
られそして注意深く位置決めされる。同様に、工
具が解放されるときには、アームが正確な通路に
沿つて引込められ工具が近傍の物体にぶつからな
いようにすることが要求される。この取付けすな
わち結合が行なわれるに要する精度は、マニピユ
レータ・アームと取付けられる工具との相対的な
硬さに直接関係している。すなわち、一組のジヨ
ーは、これらが閉じる前に工具と或る間隙をもつ
て結合することができる。位置の誤差（間隙より
も小さい）はアーム或いはつかまれる対象物の偏
位により除かれなければならない、すなわち、ジ
ヨーが閉じるときジヨーと手の界面における誤差
が零であることである。これが零でないと、ジヨ
ーと対象物の間の空間的関係はどうなつてしまう
かわからないことになる。
この取付け操作をおこなう際、マニピユレータ
の操作者はジヨーと工具の界面を観測するために
高分解能のフイードバツクを必要とする。特に、
硬いアームと堅い工具保持具のために高い精度が
要求される場合はそうである。照明の状態とテレ
ビカメラの位置により、常に動作が適切に観測で
きるわけではない。特に、特願昭53−70451号に
記載された進歩した発明におけるような、工具の
三次元空間における相対的な位置決めが極めて重
要であるような場合ですら、深さ感知能力は殆ん
ど備えられていない。
の操作者はジヨーと工具の界面を観測するために
高分解能のフイードバツクを必要とする。特に、
硬いアームと堅い工具保持具のために高い精度が
要求される場合はそうである。照明の状態とテレ
ビカメラの位置により、常に動作が適切に観測で
きるわけではない。特に、特願昭53−70451号に
記載された進歩した発明におけるような、工具の
三次元空間における相対的な位置決めが極めて重
要であるような場合ですら、深さ感知能力は殆ん
ど備えられていない。
従つて、遠隔で結合及び離脱操作を正確に遂行
するためにマニピユレータ操作者を手助けする新
規な高分解能の可視フイードバツク装置が望まれ
る。
するためにマニピユレータ操作者を手助けする新
規な高分解能の可視フイードバツク装置が望まれ
る。
この発明の目的は、従来技術の欠点を克服する
ために、改良された光学的結合装置を提供するこ
とである。
ために、改良された光学的結合装置を提供するこ
とである。
一言で云えば、この発明は第１の部材を第２の
部材に対して遠隔的に位置決めする際に望まれる
所望の相対的位置決めおよび深さ感知能力を持つ
た光電的結合装置を提供することにより、従来装
置の欠点を克服するものである。この発明によれ
ば、点光源は第１の部材に取付けられかつ第２の
部材上にしつかりと装架された光電センサへ予じ
め形成された通路に沿つて細い光ビームを集中す
るように向けられる。光電センサは光を受けて反
応し、三次元空間における第１と第２の２つの部
材の相対的位置を表わす電気出力を発生する。光
電センサ出力は第１の部材の第２の部材に対する
位置の三次元図示的表示として表示される。
部材に対して遠隔的に位置決めする際に望まれる
所望の相対的位置決めおよび深さ感知能力を持つ
た光電的結合装置を提供することにより、従来装
置の欠点を克服するものである。この発明によれ
ば、点光源は第１の部材に取付けられかつ第２の
部材上にしつかりと装架された光電センサへ予じ
め形成された通路に沿つて細い光ビームを集中す
るように向けられる。光電センサは光を受けて反
応し、三次元空間における第１と第２の２つの部
材の相対的位置を表わす電気出力を発生する。光
電センサ出力は第１の部材の第２の部材に対する
位置の三次元図示的表示として表示される。
望ましい実施例では、第１の部材と第２の部材
とが接近して何時接触するかを識別するための手
段が設けられる。
とが接近して何時接触するかを識別するための手
段が設けられる。
以下、図面を参照しつゝ、実施例により本発明
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
第１図にはこの発明の光電的結合装置の概略的
構成が示されている。このような構成は、一般に
一つの物体に関し他の物体を位置決めするのに有
用であり、特にマニピユレータアーム１０を最終
作用装置又は工具１２と結合せしめるのに適して
いる。マニピユレータアーム１０には光電センサ
１４が取付けられ、最終作用装置１２は点光源１
６を担持しているように図示されているが、反対
にマニピユレータアームが点光源を担持し、最終
作用装置に光電センサが結合されてもよいことは
理解されるであろう。
構成が示されている。このような構成は、一般に
一つの物体に関し他の物体を位置決めするのに有
用であり、特にマニピユレータアーム１０を最終
作用装置又は工具１２と結合せしめるのに適して
いる。マニピユレータアーム１０には光電センサ
１４が取付けられ、最終作用装置１２は点光源１
６を担持しているように図示されているが、反対
にマニピユレータアームが点光源を担持し、最終
作用装置に光電センサが結合されてもよいことは
理解されるであろう。
結合動作の目的は、可動ジヨー１８を溝２０に
対して閉成することにより、マニピユレータアー
ム１０のジヨー１８内に最終作用装置１２を固定
することである。このようにしてマニピユレータ
は工具を獲得し遠隔操作者の指示の下に割当てら
れた作業を遂行することができるのである。この
ような結合動作が行なわれる態様は以下の説明よ
り理解されるであろう。
対して閉成することにより、マニピユレータアー
ム１０のジヨー１８内に最終作用装置１２を固定
することである。このようにしてマニピユレータ
は工具を獲得し遠隔操作者の指示の下に割当てら
れた作業を遂行することができるのである。この
ような結合動作が行なわれる態様は以下の説明よ
り理解されるであろう。
第２図は光電センサ１４の一例が示されてい
る。この光電センサ１４は、光電センサ領域のア
レイを有しており、これは分離されたセルの配列
か或いは図示のごとく一定の形の部分に分割され
たひと続きの配列より形成されてよい。三次元の
図示的表示をおこなうために少なくとも三つの部
分或いは領域が必要である。第２図に示した光電
センサは図示の都合上、四象限すなわち四つの領
域に分割されている。
る。この光電センサ１４は、光電センサ領域のア
レイを有しており、これは分離されたセルの配列
か或いは図示のごとく一定の形の部分に分割され
たひと続きの配列より形成されてよい。三次元の
図示的表示をおこなうために少なくとも三つの部
分或いは領域が必要である。第２図に示した光電
センサは図示の都合上、四象限すなわち四つの領
域に分割されている。
光電センサの出力は各象限の中央位置から取出
される。三つの領域が用いられる場合にも、各部
分は同じように対称的に分割され出力は各領域の
中央から取出される。この光電セルのアレイは、
第１図に示すようにアレイの中心上に位置する小
さな開口２４を除いて、外光から遮蔽された暗匡
２２内に収容されていることが望ましい。
される。三つの領域が用いられる場合にも、各部
分は同じように対称的に分割され出力は各領域の
中央から取出される。この光電セルのアレイは、
第１図に示すようにアレイの中心上に位置する小
さな開口２４を除いて、外光から遮蔽された暗匡
２２内に収容されていることが望ましい。
暗匡２２を照射している点光源１６はアレイ上
に一つの光点を投光する。この光点の位置は点光
源１６の開口２４に対する相対的な位置に依存す
る。点光源１６から光電センサ１４のアレイまで
の距離は、光電センサ上に投光される光の強さか
ら決められる。
に一つの光点を投光する。この光点の位置は点光
源１６の開口２４に対する相対的な位置に依存す
る。点光源１６から光電センサ１４のアレイまで
の距離は、光電センサ上に投光される光の強さか
ら決められる。
光電センサの出力は、第３図に示される如き対
数増幅器２６により処理されることが望ましい。
増幅器２６は、出力信号が離れたところにある表
示装置まで質の低下を生ぜずに伝送されるよう光
電センサの近傍に配置される。表示回路は、光信
号を圧縮してちようど人間がセンサの位置に目を
置いたときに感じるごとにほゞ距離に比例する直
線スケールの信号に変換する上記増幅器からの光
の強さの対数に相当する信号を受ける。
数増幅器２６により処理されることが望ましい。
増幅器２６は、出力信号が離れたところにある表
示装置まで質の低下を生ぜずに伝送されるよう光
電センサの近傍に配置される。表示回路は、光信
号を圧縮してちようど人間がセンサの位置に目を
置いたときに感じるごとにほゞ距離に比例する直
線スケールの信号に変換する上記増幅器からの光
の強さの対数に相当する信号を受ける。
第４，５及び６図に示すように、光電センサの
各領域からの四つの出力信号V1〜V4は一緒に加
えられて光電センサと点光源の間の距離“ｚ”
（第３の信号）を表示する。光電センサの低い方
の領域からの出力信号は高い方の領域からの出力
の合計から減算されて“高／低”すなわち“ｙ”
（第２の信号）信号を生成し、そして、光電セン
サの左側の領域対からの出力信号は右側の領域か
らの出力信号の和から減算されて“右／左”すな
わち“ｘ”（第１の信号）信号をつくり出す。
各領域からの四つの出力信号V1〜V4は一緒に加
えられて光電センサと点光源の間の距離“ｚ”
（第３の信号）を表示する。光電センサの低い方
の領域からの出力信号は高い方の領域からの出力
の合計から減算されて“高／低”すなわち“ｙ”
（第２の信号）信号を生成し、そして、光電セン
サの左側の領域対からの出力信号は右側の領域か
らの出力信号の和から減算されて“右／左”すな
わち“ｘ”（第１の信号）信号をつくり出す。
第６図の回路から出力される“ｚ”信号は次に
第７図に示す正弦波発振器２８に入力され、この
正弦波発振器は“ｚ”変調値に振幅が比例する出
力を発生する。この被変調波は第１の加算器によ
り第４図において確定された“ｘ”信号に加えら
れ、その合計はオシロスコープ表示装置の水平入
力回路に送られる。正弦波発振器２８の出力は遅
延回路（移相器）３０によつて90゜遅らされて余
弦波関数とされ、更に第２の加算器により第５図
で確定された“ｙ”信号出力に加えられてからオ
シロスコープの垂直入力回路に送られる。この結
果オシロスコープに映し出される表示は一つの円
であり、その直径は点光源と光電センサの間の距
離に逆比例しまたその表示スクリーン上での位置
は光電センサの点光源に対する相対的な水平偏位
に比例している。
第７図に示す正弦波発振器２８に入力され、この
正弦波発振器は“ｚ”変調値に振幅が比例する出
力を発生する。この被変調波は第１の加算器によ
り第４図において確定された“ｘ”信号に加えら
れ、その合計はオシロスコープ表示装置の水平入
力回路に送られる。正弦波発振器２８の出力は遅
延回路（移相器）３０によつて90゜遅らされて余
弦波関数とされ、更に第２の加算器により第５図
で確定された“ｙ”信号出力に加えられてからオ
シロスコープの垂直入力回路に送られる。この結
果オシロスコープに映し出される表示は一つの円
であり、その直径は点光源と光電センサの間の距
離に逆比例しまたその表示スクリーン上での位置
は光電センサの点光源に対する相対的な水平偏位
に比例している。
第７図に示す正弦波発振器２８の代りに三角波
発生器を用いた場合も同様な結果が得られる。こ
の場合には、発生される表示は円ではなく、ダイ
ヤモンド形であるが、その相対的な寸法及び位置
が上述したのと同様な態様で変化する。同様に、
搬送波を適当に選ぶことにより表示の他の幾何学
的形状を選ぶことができる。
発生器を用いた場合も同様な結果が得られる。こ
の場合には、発生される表示は円ではなく、ダイ
ヤモンド形であるが、その相対的な寸法及び位置
が上述したのと同様な態様で変化する。同様に、
搬送波を適当に選ぶことにより表示の他の幾何学
的形状を選ぶことができる。
従つて、マニピユレータの操作者は、通常のフ
イードバツク手段（すなわち、テレビ或いは主―
従制御器）と同じようにして、ジヨーを工具の位
置に、すなわち、適当な出力が得られるまで点光
源を光電センサに近づけることだけが必要であ
る。次いで、操作者は、ジヨーを対象物に近づけ
ながら、表示の位置と寸法を観測する。像がスク
リーンの中央に位置しそして予じめ較正して決め
られた適正な寸法になつたとき、操作者はジヨー
を閉じるよう安全に附勢することができる。同様
にしてジヨーを工具から離脱せしめることができ
る。すなわち、像を中央に保ちつゝ像が除々に小
さくなり領域外に出てしまうようにすればよい。
イードバツク手段（すなわち、テレビ或いは主―
従制御器）と同じようにして、ジヨーを工具の位
置に、すなわち、適当な出力が得られるまで点光
源を光電センサに近づけることだけが必要であ
る。次いで、操作者は、ジヨーを対象物に近づけ
ながら、表示の位置と寸法を観測する。像がスク
リーンの中央に位置しそして予じめ較正して決め
られた適正な寸法になつたとき、操作者はジヨー
を閉じるよう安全に附勢することができる。同様
にしてジヨーを工具から離脱せしめることができ
る。すなわち、像を中央に保ちつゝ像が除々に小
さくなり領域外に出てしまうようにすればよい。
実際の場合には、表示される状況は結合動作を
拡大して表示することができるので、高い確度
で、従つて少ないストレスでおこなうことができ
る。
拡大して表示することができるので、高い確度
で、従つて少ないストレスでおこなうことができ
る。
第８図は第４，５，６及び７図に示した回路の
好ましい変形例を示している。各図の中で同じ参
照符号は対応する素子或いは値を示す。第３図の
電圧V1，V2，V3及びV4は光電センサの四つの領
域からの出力に対応する。電圧V2及びV4の合計
は端子３８に印加され、電圧V1及びV3の合計は
端子４０に印加される。これら二つの合計は回路
３２により減算され、“ｘ”出力を発生する。同
様に、電圧和V2＋V3が端子４２に印加され、ま
た電圧V1とV4の和が端子４４に印加される。こ
れら二つの和は回路３４により減算され“ｙ”出
力を発生する。
好ましい変形例を示している。各図の中で同じ参
照符号は対応する素子或いは値を示す。第３図の
電圧V1，V2，V3及びV4は光電センサの四つの領
域からの出力に対応する。電圧V2及びV4の合計
は端子３８に印加され、電圧V1及びV3の合計は
端子４０に印加される。これら二つの合計は回路
３２により減算され、“ｘ”出力を発生する。同
様に、電圧和V2＋V3が端子４２に印加され、ま
た電圧V1とV4の和が端子４４に印加される。こ
れら二つの和は回路３４により減算され“ｙ”出
力を発生する。
光電センサの四つの出力V1，V2，V3及びV4は
回路３６の端子４６で合計されて、点光源と光電
センサの間の距離に比例する出力を発生する。回
路３６は、その端子４６での合計電圧を用い、光
電センサからの距離に応じて点光源の強さを変化
せしめ、点光源１６に近づいたとき光電センサが
飽和するのを防ぐ。この光の強さの制御は、端子
４６に現れる電圧の和を差動増幅器５０を用いて
基準電圧４８と比較しておこなわれる。この出力
は幾つかの増幅段を経て処理され端子５２を介し
て点光源１６を附勢するよう接続される。このよ
うにして、基準電圧４８は、点光源１６を発光せ
しめるための附勢の最大値を規定する。点光源が
光電センサに接近すると、電圧V1，V2，V3及び
V4の和は増大し、点光源の附勢を減少せしめる。
回路３６の端子４６で合計されて、点光源と光電
センサの間の距離に比例する出力を発生する。回
路３６は、その端子４６での合計電圧を用い、光
電センサからの距離に応じて点光源の強さを変化
せしめ、点光源１６に近づいたとき光電センサが
飽和するのを防ぐ。この光の強さの制御は、端子
４６に現れる電圧の和を差動増幅器５０を用いて
基準電圧４８と比較しておこなわれる。この出力
は幾つかの増幅段を経て処理され端子５２を介し
て点光源１６を附勢するよう接続される。このよ
うにして、基準電圧４８は、点光源１６を発光せ
しめるための附勢の最大値を規定する。点光源が
光電センサに接近すると、電圧V1，V2，V3及び
V4の和は増大し、点光源の附勢を減少せしめる。
明るさに関する１／R2法則は、白熱電球の抵
抗特性とほゞ等しいので、端子５４には“ｚ”次
元すなわち点光源と光電センサの間の距離に比例
するほゞ直線出力が現われることが見出されてい
る。“ｚ”出力は、増幅器５８の端子５６に入力
される適当なオフセツト電圧を加えることにより
較正され適当な表示出力を発生するようになされ
る。
抗特性とほゞ等しいので、端子５４には“ｚ”次
元すなわち点光源と光電センサの間の距離に比例
するほゞ直線出力が現われることが見出されてい
る。“ｚ”出力は、増幅器５８の端子５６に入力
される適当なオフセツト電圧を加えることにより
較正され適当な表示出力を発生するようになされ
る。
前記特許願の如き多くの出願においては、遠隔
操作マニピユレータが一つの最終作用装置を第２
の固定装置（fixture）へ渡し、後でこの最終作
用装置を回収するようにすることが望まれる場合
がある。このような目的に適する最終作用装置の
様子が第１０図に示される。最終作用装置６０
は、第１図に示された最終作用装置１２と同様の
ものであるが、第１図の溝２０に相当する溝２０
を両側６２及び６４に有している。溝を有する端
部６４はマニピユレータアームと接するのに用い
られ、一方、端部６２は第２の固定装置と接する
ために用いられる。各端部は、対応する点光源６
６及び６８を有しており、その各々は点光源１６
と同じ機能を果す。各点光源は第８図に示した対
応する端子５２により附勢される。第９図に示す
ように、各光源装置は端子５２と発光体の間に直
列接続された接触スイツチ７０を有している。端
部６４に配設された接触スイツチ７０は端部６２
の発光体すなわち点光源６８を活性化し、一方端
部６２に配設された接触スイツチ７０は端部６４
の発光体すなわち点光源６６を活性化するように
なつていることが認められるであろう。接触スイ
ツチ７０は、最終作用装置が結合しようとする部
材と接触したときに閉成されるように配置されて
いる。例えば、点光源６８は、最終作用装置の端
部６４がマニピユレータアームと接触しなければ
附勢されない。したがつて、点光源６８が附勢さ
れることは、マニピユレータが最終作用装置と直
接接触したことを表示することになる。各点光源
の附勢は第１１図に示す回路により遠隔地で表示
され接触が確認できる。各点光源は、第１１図に
示すように、対応する端子７４に直列に接続され
る。図示の回路は、最終作用装置が結合されたと
き点光源７８が点灯され、また逆に点光源７６の
点灯は最終作用装置が結合されていないことを表
示する。
操作マニピユレータが一つの最終作用装置を第２
の固定装置（fixture）へ渡し、後でこの最終作
用装置を回収するようにすることが望まれる場合
がある。このような目的に適する最終作用装置の
様子が第１０図に示される。最終作用装置６０
は、第１図に示された最終作用装置１２と同様の
ものであるが、第１図の溝２０に相当する溝２０
を両側６２及び６４に有している。溝を有する端
部６４はマニピユレータアームと接するのに用い
られ、一方、端部６２は第２の固定装置と接する
ために用いられる。各端部は、対応する点光源６
６及び６８を有しており、その各々は点光源１６
と同じ機能を果す。各点光源は第８図に示した対
応する端子５２により附勢される。第９図に示す
ように、各光源装置は端子５２と発光体の間に直
列接続された接触スイツチ７０を有している。端
部６４に配設された接触スイツチ７０は端部６２
の発光体すなわち点光源６８を活性化し、一方端
部６２に配設された接触スイツチ７０は端部６４
の発光体すなわち点光源６６を活性化するように
なつていることが認められるであろう。接触スイ
ツチ７０は、最終作用装置が結合しようとする部
材と接触したときに閉成されるように配置されて
いる。例えば、点光源６８は、最終作用装置の端
部６４がマニピユレータアームと接触しなければ
附勢されない。したがつて、点光源６８が附勢さ
れることは、マニピユレータが最終作用装置と直
接接触したことを表示することになる。各点光源
の附勢は第１１図に示す回路により遠隔地で表示
され接触が確認できる。各点光源は、第１１図に
示すように、対応する端子７４に直列に接続され
る。図示の回路は、最終作用装置が結合されたと
き点光源７８が点灯され、また逆に点光源７６の
点灯は最終作用装置が結合されていないことを表
示する。
以上の如く、この発明の光学的結合装置は、結
合機構の自然な直接的視覚に対応する三つの軸に
おける位置情報を合成して表示し、正確な制御に
よる精密な遠隔位置決めを可能にする手段を提供
するものである。
合機構の自然な直接的視覚に対応する三つの軸に
おける位置情報を合成して表示し、正確な制御に
よる精密な遠隔位置決めを可能にする手段を提供
するものである。
第１図はこの発明の光学的結合装置の諸要素を
示す概要側面図、第２図は第１図に示す光電セン
サの平面図、第３乃至７図は第２図の光電センサ
の電気出力を処理して三次元の図示的表示を得る
ためにこの発明で用いられる諸回路を示す概略
図、第８図は第２図の光電センサの出力を処理し
て図示的表示を発生する好ましい方法に用いられ
る詳細な回路図、第９図は光源装置の変形例を示
す平面図、第１０図は第９図に示した変形例の光
源装置に用いられるマニピユレータ最終作用装置
の概略図、そして第１１図は第９図の変形例の光
源装置の接触表示装置の読取り回路の概略図であ
る。 図中、１０：第２の部材としてのマニピユレー
タアーム、１２：第１の部材としての最終作用装
置、１４：光電センサ、１６：点光源、１８：ジ
ヨー、２０：溝、２２：暗匡、２４：開口、２
８：正弦波発振器、３０：遅延回路（移相器）、
“ｘ”：第１の信号、“ｙ”：第２の信号、“ｚ”：第
３の信号、３２：“ｘ”形成回路、３４：“ｙ”形
成回路、３６：“ｚ”形成回路。
示す概要側面図、第２図は第１図に示す光電セン
サの平面図、第３乃至７図は第２図の光電センサ
の電気出力を処理して三次元の図示的表示を得る
ためにこの発明で用いられる諸回路を示す概略
図、第８図は第２図の光電センサの出力を処理し
て図示的表示を発生する好ましい方法に用いられ
る詳細な回路図、第９図は光源装置の変形例を示
す平面図、第１０図は第９図に示した変形例の光
源装置に用いられるマニピユレータ最終作用装置
の概略図、そして第１１図は第９図の変形例の光
源装置の接触表示装置の読取り回路の概略図であ
る。 図中、１０：第２の部材としてのマニピユレー
タアーム、１２：第１の部材としての最終作用装
置、１４：光電センサ、１６：点光源、１８：ジ
ヨー、２０：溝、２２：暗匡、２４：開口、２
８：正弦波発振器、３０：遅延回路（移相器）、
“ｘ”：第１の信号、“ｙ”：第２の信号、“ｚ”：第
３の信号、３２：“ｘ”形成回路、３４：“ｙ”形
成回路、３６：“ｚ”形成回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１の部材１２を第２の部材１０に対して遠
隔的に位置決めするために、 前記第１の部材１２に固定して取付けられかつ
予じめ形成された通路に沿つて細い光ビームを集
中するように向けられた点光源１６と、 前記第２の部材１０に固定して取付けられ、光
電センサの光検知領域上の実質的に対称な位置か
ら取出された少なくとも三つの電気出力を有する
光電センサ１４と、 前記電気出力を処理して前記第２の部材１０に
対する前記第１の部材１２の相対的位置のそれぞ
れ“ｘ”，“ｙ”及び“ｚ”座標を表わす第１、第
２及び第３の信号にするための手段３２，３４，
３６と、 前記第１、第２及び第３の信号を前記第１及び
第２の部材１２，１０の相対的位置の三次元図式
的表示として表示するための手段と、 を備えた光電的結合装置において、 前記表示手段は、 前記第３の信号に応答して、前記第３の信号に
比例した振幅を持つ出力を供給する発振器２８
と、 前記発振器の出力に応答する移相器３０と、 前記第１の信号及び前記発振器の出力に応答す
る第１の加算器と、 前記第２の信号及び前記移相器の出力に応答す
る第２の加算器と、 前記第１の加算器の出力に応答する水平入力と
前記第２の加算器の出力に応答する垂直入力とを
有するオシロスコープ表示器と、 を含むことを特徴とする光電的結合装置。 ２ 光電センサの電気出力が前記光電センサの各
象限の対応する位置から取出されるV1，V2，V3
及びV4よりなり、前記各象限が時計回りに番号
を附されているとしたとき、前記電気出力を処理
する手段が、（V2＋V3）−（V4＋V1）より第１の
信号を、（V2＋V1）−（V4＋V3）より第２の信号
を、そして（V1＋V2＋V3＋V4）より第３の信号
を形成する特許請求の範囲第１項記載の光電的結
合装置。 ３ 点光源１６の強さが光電センサ１４から前記
点光源１６までの距離に比例して減少せしめられ
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の光電的
結合装置。 ４ 第１の部材１２上の点光源が光電センサ出力
の和によつて出力を変化せしめられる電源４８か
ら付勢される特許請求の範囲第３項記載の光電的
結合装置。 ５ 光電センサ１４の結合された出力が点光源付
勢用電源４８の出力から減算される特許請求の範
囲第４項記載の光電的結合装置。 ６ 結合された光電センサ出力と点光源付勢用電
源４８の出力との差が第３の信号を決定するのに
用いられる特許請求の範囲第５項記載の光電的結
合装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/939,555 US4295740A (en) | 1978-09-05 | 1978-09-05 | Photoelectric docking device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5537997A JPS5537997A (en) | 1980-03-17 |
| JPS6326842B2 true JPS6326842B2 (ja) | 1988-05-31 |
Family
ID=25473375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11248279A Granted JPS5537997A (en) | 1978-09-05 | 1979-09-04 | Photoelectric combining apparatus |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4295740A (ja) |
| EP (1) | EP0008714B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5537997A (ja) |
| DE (1) | DE2965317D1 (ja) |
| ES (1) | ES483887A1 (ja) |
| YU (1) | YU43756B (ja) |
Families Citing this family (48)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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- 1979-08-14 DE DE7979102961T patent/DE2965317D1/de not_active Expired
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