JPS63314403A - 平面の傾斜・距離検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 、本発明は、物体平面の３次元的な傾きを検出する平面
の傾斜・距離検出装置において、特に投光手段及び投光
装置に関する。

（従来の技術） 物体平面の距離や傾斜を検出する技術は、たとえば特開
昭５９−２０３９０６号や特開昭６０−６７８０７号に
開示されている槌にレーザ等の光ビームを物体平面に照
射し、その反射光を撮像装置で受光する、非接触型の装
置が知られている。

この従来例を第８図、第９図に示す。

第８図に、物体平面までの距離を測定する方法の概略構
造図を示す。レーザ光は光源４１より射出され、照射レ
ンズ４２を通過して照射光軸４３上を進み、被測定物体
４４の表面上の点Ｘを照射する。Ｘ点からの反射光は照
射光軸と角度ｒをなす軸線４５上に配されたレンズ４６
により集光され、受光器４７により検出される。距離測
定の原理は、被測定物体４４と変位計４８との距離がＸ
′〜Ｘ″間に変化する際、受光器４７の受光面に入射す
る反射光の位置が変化するので、この変化を電気信号と
して検出することによっている。

第９図は、物体平面の傾きを知る方法を示す斜視図であ
り、５０ａ、５０ｂはスリット状の光像を放射する光源
、５１は撮像装置、５２は基台、５３ａ、５３ｂは光源
５０ａ、５０ｂから射出されたスリット状の結像された
光像、５４は被測定物体である。

また、５５は撮像装置５１からの画像信号を２値化する
２値化回路、５６は２値化回路５５により出力されたス
リット状光源５３ａ、５３ｂの位置情報から被側定物体
５４の平面の傾きを判断処理する判断処理部である。

上記、第８図、第９図の構成による装置にて、平面の距
離や傾きが検出されていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、従来の平面の傾斜・距離検出装置では、被測
定物体からの反射光を受光する撮像装置の受光面の大き
さによる制約や、被測定物体の上下移動による投光源と
被測定物体との距離変化に伴う照射点の移動、スリット
状光像の移動で距離、・傾きの測定誤差が大きくなりす
ぎるという問題が生じていた。

（問題点を解決するための手段及び作用）本発明は、か
かる従来の問題点に鑑みなされたものであり、被測定物
体面に対して、投光手段が正対してなり、該被測定物体
面に対して撮像装置が斜めに配されている平面の傾斜・
距離検出装置にある。

さらに、前記投光手段が、少なくとも３個以上からなる
場合、被測定物体面に照射される光ビーム点３点により
平面の傾き及び距離を同時に測定し、又、前記投光手段
が、少なくとも１個以上からなる場合では、該投光手段
より射出される光ビームの経路内に、該光ビームを平行
に変移させる光学部品を配してなる平面の傾斜・距離検
出装置を提供することにある。

［実施例］ 以下、図面、に基づいて本発明に係る実施例を詳説する
。

（実施例１） 本発明に係る第１の実施例を示す概略構成図を第１図に
示ず。図において、■はレーザ用電源、２はレーザ用電
源工のスイッチング回路、３ａ。

３ｂ、３ｃはレーザ投光源、４ａ、４ｂ、４ｃは各レー
ザ投光源より発せられた光ビーム、５は被測定物体、６
は集光レンズ、７はテレビカメラ等の撮像装置、８は撮
像素子、９は画像メモリ、１０は処理回路、１１は表示
装置である。先ず、本発明の動作について説明する。

レーザ用電源ｌによりレーザ発振出力が開始されると、
スイッチング回路２において、被測定物体５上に正対し
てなる３個のレーザ投光源３ａ、３ｂ、３ｃに時間的遅
延をなして光ビーム４　ａ　％４ｂ、４ｃが発せられ被
測定物体５上の点Ｐ７、Ｐ２、Ｐ３、に照射される。光
ビーム４ａ、４ｂ、４Ｃは弓、Ｐ２．２３点で散乱され
、散乱光として集光レンズ６を介して撮像装置７にとり
こまれる。該散乱光は撮像素子８にて電気信号に変換さ
れ、画像メモリ９に送出される。ここで、３個のレーザ
投光源３ａ、３ｂ、３ｃで発せられた光ビーム４ａ、４
ｂ、４Ｃの散乱光による撮像素子８からの検出信号を画
像メモリ９に取り込む際には、レーザ投光源３ａ、３ｂ
、３ｃに動作指令を出すスイッチング回路２にてレーザ
投光源３ａの動作指令と同時にＷＪ像メモリ９に撮像素
子８からの検出信号を受信する動作指令を出す作用もな
している。また、レーザ投光源３ｂ、３ｃについても同
様の作用をなす。画像メモリ９からの画像情報は処理回
路ＩＯにて処理され、表示装置１１にて距離と傾きを表
示する。

次に、距離、傾きを求める演算手段について説明する。

第２図に示す如く、レーザ投光源３ａから発せられた光
ビーム４ａは、被測定物体が５の位置に配されている場
合、該光ビームの散乱光は集光レンズ６を介して撮像素
子８上の点Ｑ１に結像される。

また、被測定物体５が５′の位置に配された場合、光ビ
ーム４ａは点線の経路にて撮像素子８上の点Ｑ２に結像
される。撮像素子８上に結像された２点Ｑ、とＱ２との
位置差Ｘは、光ビーム４ａの照射距離ｌ、ａの変化（Ｌ
ａ−Ｌａ）に相関してなることから一１予じめ（Ｌａ−
Ｌａ）なる変化による撮像素子８の点Ｑ７、Ｑ２の変化
分を設定することでレーザ投光源３ａと被測定物体５と
の距離を求める。レーザ投光源３ｂ、３ｃについても同
様である。

被測定物体５の傾きについては、レーザ投光源３ａ、３
ｂ、３ｃと被測定物体５との距離Ｌ　ａ　。

Ｌｂ、Ｌｃを測定する。ここで、レーザ投光源３ａ、３
ｂ、３Ｃの配置されている位置を基準点となし、該レー
ザ投光源３ａ、３ｂ、３Ｃの基準点で形成される面を基
準平面とすれば、Ｌ　ａ　＝　Ｌ　ｂ”＝Ｌｃなる被測
定物体５は傾きを有してない。他方１．ａ＃Ｌｂ　（≠
Ｌｃ）においては、傾きを有するので、被測定物体５面
上の点Ｐ５、Ｒ２，４から形成される平面は、前記基準
面に対して、点Ｐ０、Ｒ２、弓間の距離差により傾きを
算出する。

以上の演算手段は、第１図の処理回路１０にて実施する
。

（実施例２） 本発明に係る第２の実施例を示す断面構成図を第４図に
示す。

なお、第１図と重複する装置については番号を同一とし
、また動作や作用については説明を省いた。

第４図において、２０はパルスカウンタ、２１はロータ
リーエンコーダ、２２はモータ、２３．２４はギア、２
５はケース、２６はガラス板、２７はコリメートレンズ
、２８は集光レンズ、２９は光ビーム、３０は照射光軸
である。

先ず動作について説明する。

モータ２２よりロータリーエンコーダ２１を介してギア
２３が作動し、ギア２３の回転によりギア２４が連動す
る。ギア２４には連動するケース２５が固結されている
。該ケース２５内には光ビームの照射光軸３０に対して
αなる角度を有するガラス板２６が配設され、ギア２４
に連動するケース２５の回転により、ガラス板２６も回
転するように配されている。又、ケース２５は光ビーム
の透過に際して光ビームを遮断しない構造になっている
。ロータリーエンコーダ２１からの回転パルス信号はパ
ルスカウンタ２０に送出され、回転角に対応するパルス
信号がパルスカウンタ２０内に入力される。パルスカウ
ンタ２０から、レーザ電源１及び画像メモリ９に信号を
送出し、該信号に基づいてレーザ電源１はレーザ投光源
３にレーザ発振指令を出す。又該信号に基づき画像メモ
リ９では撮像装置７からの信号をとりこむ。

第６図にパルスカウンタ２０によるレーザ発振法及び画
像メモリの動作手順を示す。

ロータリエンコーダ２１では、時間ＴａからＴｂ間に３
６０°の各回転角に対応するパルスが出力され、該出力
に基づいてパルスカウンタ２０は任意の角度に対応する
時間Ｔｂ１、Ｔ　ｂ２、Ｔ　ｂ３の３回出力パルス信号
を出す。

パルスカウンタ２０からの出力パルス信号Ｔ　ｂｆ。

Ｔｂ２、Ｔｂ３に同期するようにレーザ電源１はレーザ
発振出力パルスＴｅｌ、Ｔ　ｃ、ｚ、Ｔ　ＣＪをレーザ
投光源３に送信し、第５図に示す如く、ガラスＦｊ、２
６が照射光軸３０を中心に一回転すると、第７図の如く
ガラス板２６の屈折率により、照射光軸３０より変移し
てなる光ビーム２９は被測定物体５面上で軌線Ｒ上の任
意の点Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３にて照射する作用を起動する。

一方、該軌線Ｒ上のＲ１、Ｒ２，、Ｒ３の３点からの反
射光を画像メモリ９にとり込むには、パルスカウンタ２
０のＴｂｌなる時間Ｔｄｊて揺像装置７からの信号のと
りこみを開始し、レーザ照射のための発信が終了する時
間Ｔｂに同」する時間Ｔ　ａ２で信号入力を終了する。

以上が、ガラス板２６が１回転するときの動作手順であ
るが、この手順は２回転目、３回転目、・・・・と順次
繰り返し、実施例１で詳述した概念により平面の距離、
傾きを同定する。

本実施例では、光ビーム２９を屈折し照射光軸３０より
変移させる方法としてガラス板の例について述べたが、
ガラス以外の屈折率を有する光学部品であれば良く、又
使用する光学部品の屈折率の度合により第４図に示すα
なる角度を有する必要のないことはもちろんである。

さらに、本発明ではレーザを投光として主に述べてきた
が、レーザ以外の光ビームを発するものであれば何れで
も良く、本発明に十分適用できることは論をまたない。

（発明の効果） 本発明によれば、投光源と被測定物体とを正対させて被
測定物体平面上に複数の照射スポット点を形成すること
ができるため、被測定物体平面の距離を誤差なく測定で
き、かつ正確な平面傾斜角を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明に係る説明図、第８図第９図は
従来例を示す構成図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームを形成する投光手段およびこれら光ビー
   ムの照射スポットを写す撮像装置で構成される平面の傾
   斜・距離検出装置において、前記投光手段が被測定体面
   上に複数の照射スポットを有し、かつ該投光手段と被測
   定体面上とが正対してなり、前記撮像装置が該被測定体
   面と斜角なる方位に配置してなることを特徴とする平面
   の傾斜・距離検出装置。
2. （２）前記投光手段において、少なくとも３個以上の投
   光源からなることを特徴とする特許請求範囲第１項記載
   の平面の傾斜・距離検出装置。
3. （３）前記投光手段において、少なくとも１個の投光源
   からなり、光ビームの照射経路内に該光ビームを平行に
   変移させる光学部品を配置したことを特徴とする特許請
   求範囲第１項記載の平面の傾斜・距離検出装置。