WO2012111510A1 - 位置検出装置 - Google Patents

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裕文 家永
中村　幹夫
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a position detection device that detects a target point located substantially at the center of a target on the measurement surface by measuring a distance from the measurement surface to the target protruding with an optical sensor.
  • the target point that becomes the reference for drilling is first determined on the panel with high accuracy, and the relative positional relationship with this target point The position of the target bolt hole or the like is determined based on the above.
  • the center of the bolt hole of a so-called reference bolt may be adopted as a target point that becomes a reference for drilling.
  • This reference bolt is a bolt that temporarily fixes a panel that forms the upper and lower surfaces of the main wing and a spar that forms both longitudinal sides.
  • the position detection apparatus which detects the center of a bolt hole by detecting the external shape of the reference
  • a contact type position detection device using a so-called touch probe is known.
  • the position detection device acquires the position data of the probe when the probe contacts the reference bolt while moving the probe called a probe, and the center position of the bolt hole based on the acquired plurality of position data. Is obtained by arithmetic processing.
  • the position detection device moves the probe in the positive direction and the negative direction along the X axis when the X axis and the Y axis, which are the radial directions of the reference bolt and are orthogonal to each other, are set.
  • the probe is also moved along the positive direction and the negative direction.
  • the probe position data is acquired at a total of four locations, ie, two locations along the X-axis direction where the probe contacts the bolt head and two locations along the Y-axis direction.
  • the position detection device calculates the center position of the bolt hole, that is, the coordinates of the target point, based on the position data of the four locations.
  • a non-contact type position detection apparatus using a so-called laser length measuring device is known (for example, see Patent Document 1).
  • This position detection device measures the distance to the head of the reference bolt while moving the laser length measuring device.
  • the laser length measuring device acquires the position data of the laser length measuring device when the distance changes, and obtains the center position of the bolt hole by arithmetic processing based on the acquired plurality of position data.
  • the position detection apparatus moves the laser length measuring device in the positive direction along the X axis and also moves the laser length measuring device in the positive direction along the Y axis. And the position data of a laser length measuring device are each acquired in the total location of two places along the X-axis direction where the distance to a reference bolt changes, and two places along the Y-axis direction. Then, the position detection device calculates the coordinates of the target point based on the position data of the four places.
  • the conventional contact-type position detection device has a problem that it takes a long time to detect a target point that is a reference for drilling.
  • the contact-type position detecting device needs to perform the operation of moving the probe until it contacts the reference bolt in each of the four directions, and since the number of operations is large, the time required to detect the target point is long. Become.
  • the conventional non-contact type position detection device also has two directions for moving the laser length measuring device and less than the contact type
  • the distance for moving the laser length measuring device in each direction is the same as that of the contact type position detecting device. Since it is longer than the distance to which the probe is moved, there is a problem that it takes a long time to detect the target point as in the contact type.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a position detection device that can detect the coordinates of a target point serving as a reference for drilling on a panel in a short time. To do.
  • the position detection apparatus is an optical system that irradiates a target having a height in a direction intersecting the measurement surface with linear light and measures the distance to the target using the reflected light.
  • a sensor a moving means for moving the linear light in two directions intersecting an irradiation direction, and a position sensor for detecting a moving position of the moving means when a distance of a predetermined value is measured by the optical sensor;
  • a calculation unit that calculates coordinates of a target point that is substantially at the center of the target in a plane defined by the two movement directions from a plurality of position data obtained from the position sensor.
  • the calculation unit calculates the target based on the distance to the target measured by the optical sensor at each of the two movement positions and the movement position of the moving means detected by the position sensor.
  • the coordinates of the target point at the approximate center of the object can be detected quickly and accurately.
  • the target is a bolt head protruding from the measurement surface.
  • the optical sensor measures the distance to the bolt head at each of the two moving positions, so that the target point that is the approximate center of the bolt that is the target, that is, the bolt formed on the measurement surface The center of the hole can be detected quickly and accurately.
  • the optical sensor has one scanning direction, and the moving means moves the entire optical sensor in the two moving directions.
  • the moving means can easily and quickly move the linear light in two directions intersecting the irradiation direction by moving the entire optical sensor having one scanning direction in two moving directions.
  • the position detection apparatus can detect a target point serving as a reference for drilling on a panel in a short time.
  • FIGS. 1A and 1B are schematic perspective views showing the appearance of the position detection device 1 according to the present embodiment.
  • the position detection device 1 includes an optical sensor 2 that measures the distance to a reference bolt B (target) that protrudes from the panel P, and a rotary spindle that supports the optical sensor 2 and is rotationally driven by a motor or the like (not shown). 3 (moving means).
  • the optical sensor 2 measures the distance from the optical sensor 2 to the reference bolt B by irradiating the reference bolt B with light and receiving the reflected light.
  • the optical sensor 2 includes a sensor main body 21 as a housing, a light emitting unit 22 provided on a lower surface of the distal end portion of the sensor main body 21, and a proximal end portion of the sensor main body 21. And a light receiving portion 23 provided on the lower surface.
  • the sensor body 21 is driven by the rotation support shaft 3 provided through the base end portion thereof, so that the first scan position P1 shown in FIG.
  • the second scan position P2 is a position where the sensor main body 21 is rotated by approximately 90 ° from the first scan position P1 with the rotation support shaft 3 as a fulcrum.
  • the light emitting unit 22 is a member that irradiates the reference bolt B with linear light. That is, the light emitting unit 22 is provided in such a manner that the irradiation angle can be changed, although details are not shown in FIGS. 1A and 1B, and linear light can be irradiated by changing the irradiation angle in a short time.
  • the light receiving unit 23 is a member for receiving the reflected light of the linear light emitted from the light emitting unit 22. As shown in FIGS. 1A and 1B, the light receiving unit 23 receives the reflected light that is reflected back from the surface of the panel P with respect to the linear light that the light emitting unit 22 irradiates the reference bolt B while changing the irradiation direction. To do. Or the light-receiving part 23 receives the reflected light which reflected and returned with the head Bt of the reference
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the scanning of the reference bolt B by the optical sensor 2.
  • the optical sensor 2 configured as described above emits first linear light L1 extending substantially parallel to a predetermined X-axis direction when the sensor main body 21 is first positioned at the first scan position P1 shown in FIG. 1A.
  • the reference bolt B is irradiated from the part 22 and the reflected light is received by the light receiving part 23.
  • the distance from the optical sensor 2 at the first scan position P1 to the head Bt of the reference bolt B or the surface Pa of the panel P is measured.
  • the sensor main body 21 rotates 90 ° from the first scan position P1 and moves to the second scan position P2.
  • the second linear light L2 extending substantially parallel to the Y-axis direction is irradiated from the light emitting unit 22 to the reference bolt B, and the reflected light is received by the light receiving unit 23.
  • the distance from the optical sensor 2 at the second scan position P2 to the head Bt of the reference bolt B or the surface Pa of the panel P is measured.
  • the Y-axis direction is a direction substantially orthogonal to the X-axis direction.
  • the scan at the first scan position P1 is performed first, and then the scan at the second scan position P2 is performed. Conversely, the scan at the second scan position P2 is performed, and then the first scan is performed. You may scan in the position P1.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating a functional configuration of the position detection device 1.
  • the position detection device 1 has a configuration in which a control unit 4, an optical sensor 2, a rotation support shaft 3, a position sensor 5, and a calculation unit 6 are electrically connected to each other via a control bus 7.
  • Control unit 4 controls the operation of each unit. More specifically, the control unit 4 controls the irradiation angle of the light emitting unit 22 constituting the optical sensor 2, the rotation angle of the rotation support shaft 3, the operation of the position sensor 5, the operation of the calculation unit 6, and the like.
  • the optical sensor 2 measures the distance to the reference bolt B as described above.
  • the measurement result at the first scan position P1 and the measurement result at the second scan position P2 by the optical sensor 2 are respectively input to the calculation unit 6 shown in FIG.
  • the position sensor 5 detects the position of the sensor body 21 constituting the optical sensor 2. That is, the position sensor 5 detects whether the optical sensor 2 is located at the first scan position P1 or the second scan position P2. The detection result by the position sensor 5 is input to the calculation unit 6 shown in FIG.
  • the calculation unit 6 calculates the coordinates of the target point that is a reference for drilling.
  • this target point is set to a point at the center of the target in the plane defined by the two movement directions of the optical sensor 2. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 2, a bolt hole Pb (through which the reference bolt B is inserted in the surface Pa of the panel P which is a plane defined by the first linear light L1 and the second linear light L2. A center T (shown by a broken line in FIG. 2) is set as a target point. Also, as shown in FIG. 3, information about the outer shape of the head Bt of the reference bolt B is stored in advance as profile data 61 in the calculation unit 6.
  • the setting of the target point is not limited to this embodiment, and can be set to an arbitrary point according to the shape of the target.
  • the calculation unit 6 obtains a straight line expression representing the outer shape of the head Bt of the reference bolt B based on the measurement result of the optical sensor 2 at the first scan position P1. That is, the calculation unit 6 calculates the equation of line 1 indicating the upper surface of the head Bt of the reference bolt B in the cross section of the head Bt of the reference bolt B in FIG. 4 based on the profile data 61 as the following equation (1). To calculate. Similarly, the calculation unit 6 calculates an expression of the line 2 indicating the bottom surface of the head Bt of the reference bolt B, an expression of the lines 3 and 4 indicating both side surfaces of the head Bt based on the profile data 61 as follows: 2) Calculate as shown in Equation (3) and Equation (4), respectively.
  • the calculation unit 6 calculates the coordinates of the point A, which is the intersection of the line 1 and the line 3, based on the formulas (1) and (3) as the following formula (5). Similarly, the calculation unit 6 calculates the coordinates of the point B that is the intersection of the line 1 and the line 4 as in the following expression (6) based on the expressions (1) and (4).
  • the calculation unit 6 calculates the expression of the line 5 which is a perpendicular line from the point A to the line 2 as the following expression (7). Similarly, the calculation unit 6 calculates an expression of the line 6 that is a perpendicular line from the point B to the line 2 as the following expression (8).
  • the calculation unit 6 calculates an expression of the line 7 that is substantially parallel to both the line 5 and the line 6 and located at an approximately equal distance from both, as the following expression (9).
  • the calculation unit 6 calculates the Z coordinate of the point C that is the intersection of the line 7 and the line 2 based on the equations (9) and (2). Thereby, the calculating part 6 derives the coordinates (X1, Y1, Z1) of the point C.
  • the calculation unit 6 obtains a straight line expression representing the outer shape of the head Bt of the reference bolt B based on the measurement result of the optical sensor 2 at the second scan position P2. That is, the calculation unit 6 calculates the equation of the line 8 indicating the upper surface of the head Bt of the reference bolt B in the cross section of the head Bt of the reference bolt B in FIG. 5 as the following equation (10). Similarly, the calculation unit 6 calculates an expression of the line 9 indicating the bottom surface of the head Bt of the reference bolt B, an expression of the lines 10 and 11 indicating both side surfaces of the head Bt based on the profile data 61 ( 11), Equation (12), and Equation (13), respectively.
  • the calculation unit 6 calculates the coordinates of the point D, which is the intersection of the line 8 and the line 10, based on the equations (10) and (12) as the following equation (14). Similarly, the computing unit 6 calculates the coordinates of the point E, which is the intersection of the line 8 and the line 11, based on the equations (10) and (13) as the following equation (15).
  • the calculation unit 6 calculates an expression of the line 12 that is a perpendicular line from the point D to the line 9 as the following expression (16). Similarly, the calculation unit 6 calculates the expression of the line 13 that is a perpendicular line from the point E to the line 9 as the following expression (17).
  • the calculation unit 6 calculates an expression of the line 14 that is substantially parallel to both the line 12 and the line 13 and is located at an approximately equal distance from the line 12 and the line 13 as the following expression (18).
  • the calculation unit 6 calculates the expression of the line 15 that is parallel to the line 9 and passes through the point F (X1, Y1, Z1) as the following expression (19).
  • the calculation unit 6 derives the coordinates (X2, Y2, Z2) of the point G that is the intersection of the line 14 and the line 15 based on the equations (18) and (19). Further, the calculation unit 6 derives Y3 which is the Y coordinate of the point G on the line 7 shown in FIG.
  • the calculation unit 6 detects the center coordinates of the bolt hole Pb of the reference bolt B, which is the target point, as (X2, Y3, Z2).
  • a target point that is a reference for drilling can be detected on the panel in a short time.

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Abstract

本発明に係る位置検出装置（１）は、測定面と交差する方向の高さを有する基準ボルト（Ｂ）の頭部（Ｂｔ）に直線光を照射し、その反射光を用いて基準ボルト（Ｂ）の頭部（Ｂｔ）までの距離を測定する光学センサ（２）と、直線光を照射方向と交差する２つの方向へ移動させる回転支軸（３）と、光学センサ（２）により所定の値の距離が測定された時点の回転支軸（３）の移動位置を検出する位置センサと、この位置センサから得られた複数の位置データから２つの移動方向により規定される平面において、基準ボルト（Ｂ）の略中心にあるボルト穴（Ｐｂ）の中心の座標を演算する演算部と、を有する。

Description

位置検出装置
　本発明は、測定面から突出する目標物までの距離を光学センサで測定することにより、測定面上において目標物の略中心に位置する目標点を検出する位置検出装置に関する。
本願は、２０１１年２月１６日に日本に出願された特願２０１１－０３０８８５号に基づいて優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、航空機の主翼パネルのような大型のパネルにボルト穴等の穴開けを行う場合、まず穴加工の基準となる目標点をパネル上に高い精度で定め、この目標点に対する相対的な位置関係に基づいて対象となるボルト穴等の位置が決定される。
　ここで、穴加工の基準となる目標点として、いわゆる基準ボルトのボルト穴の中心を採用する場合がある。この基準ボルトは、主翼の上面と下面を形成するパネルと長手方向両側部を形成するスパーとを仮固定するボルトである。そして、パネルに取り付けられた状態の基準ボルトの外形形状を検知することにより、ボルト穴の中心を検出する位置検出装置が用いられている。
　この位置検出装置の一例としては、いわゆるタッチプローブを使用する接触式の位置検出装置が知られている。この位置検出装置は、プローブと呼ばれる探針を移動させながら、この探針が基準ボルトに接触した時の探針の位置データを取得し、取得した複数の位置データに基づいてボルト穴の中心位置を演算処理により求める。
　すなわち位置検出装置は、基準ボルトの径方向であって互いに直交するＸ軸及びＹ軸を設定した場合に、Ｘ軸に沿って正方向及び負方向にそれぞれ探針を移動させるとともに、Ｙ軸に沿って正方向及び負方向にもそれぞれ探針を移動させる。そして、探針がボルト頭部に接触するＸ軸方向に沿った２箇所及びＹ軸方向に沿った２箇所の合計４箇所において探針の位置データをそれぞれ取得する。そして位置検出装置は、この４箇所の位置データに基づいてボルト穴の中心位置、すなわち目標点の座標を算出する。
　また、他の方式の位置検出装置としては、いわゆるレーザー測長器を使用する非接触式の位置検出装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この位置検出装置は、レーザー測長器を移動させながら基準ボルトの頭部までの距離を測定する。そしてレーザー測長器は、その距離が変化した時のレーザー測長器の位置データを取得し、取得した複数の位置データに基づいてボルト穴の中心位置を演算処理により求める。
　すなわち位置検出装置は、前記Ｘ軸に沿って正方向にレーザー測長器を移動させるとともに、前記Ｙ軸に沿って正方向にもレーザー測長器を移動させる。そして、基準ボルトまでの距離が変化するＸ軸方向に沿った２箇所及びＹ軸方向に沿った２箇所の合計箇所においてレーザー測長器の位置データをそれぞれ取得する。そして位置検出装置は、この４箇所の位置データに基づいて目標点の座標を算出する。
特開平１－３０８９０５号公報
　しかし、従来の接触式の位置検出装置は、穴加工の基準となる目標点の検出までに長い時間を要するという問題があった。すなわち、接触式の位置検出装置は、探針を基準ボルトに接触するまで移動させる動作を４つの方向それぞれについて行う必要があり、動作数が多いために目標点を検出するための所要時間が長くなる。
　また、従来の非接触式の位置検出装置も、レーザー測長器を移動させる方向は２方向と接触式より少ないものの、各方向についてレーザー測長器を移動させる距離は接触式の位置検出装置が探針を移動させる距離より長いため、接触式と同様に目標点の検出までに長い時間を要するという問題があった。
　本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、パネル上に穴加工の基準となる目標点の座標を短時間で検出することが可能な位置検出装置を提供することを目的とする。
　本発明の第一の態様に係る位置検出装置は、測定面と交差する方向の高さを有する目標物に直線光を照射し、その反射光を用いて前記目標物までの距離を測定する光学センサと、前記直線光を照射方向と交差する２つの方向へ移動させる移動手段と、前記光学センサにより所定の値の距離が測定された時点の前記移動手段の移動位置を検出する位置センサと、この位置センサから得られた複数の位置データから前記２つの移動方向により規定される平面において、前記目標物の略中心にある目標点の座標を演算する演算部と、を有する。
　このような構成によれば、光学センサが２つの移動位置それぞれにおいて測定した目標物までの距離と、位置センサによって検出された移動手段の移動位置とに基づいて演算部が演算することにより、目標物の略中心にある目標点の座標を高速かつ正確に検出できる。
　また、本発明の第二の態様に係る位置検出装置では、前記目標物は、前記測定面から突出するボルト頭部である。
　このような構成によれば、光学センサが２つの移動位置においてボルト頭部までの距離をそれぞれ測定することにより、目標物であるボルトの略中心である目標点、すなわち測定面に形成されたボルト穴の中心を高速かつ正確に検出できる。
　また、本発明の第三の態様に係る位置検出装置では、前記光学センサが１つのスキャン方向を持ち、前記移動手段が前記光学センサ全体を前記２つの移動方向へ移動させる。
　このような構成によれば、移動手段は、１つのスキャン方向を持つ光学センサ全体を２つの移動方向へ移動させることによって、直線光を照射方向と交差する２つの方向へ容易かつ高速に移動できる。
　本発明に係る位置検出装置によれば、パネル上に穴加工の基準となる目標点を短時間で検出できる。
本実施形態に係る位置検出装置の外観を示す概略斜視図である。 本実施形態に係る位置検出装置の外観を示す概略斜視図である。 光学センサによる基準ボルトのスキャンを説明するための説明図である。 位置検出装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 演算部による目標点の座標の演算を説明するための説明図であって、図２において第１直線光の位置におけるボルトの頭部の概略断面図である。 演算部による目標点の座標の演算を説明するための説明図であって、図２において第２直線光の位置におけるボルトの頭部の概略断面図である。
　本発明の実施形態について図面を参照し説明する。最初に、本発明の実施形態に係る位置検出装置の構成について説明する。本実施形態では、航空機の主翼の上面と下面を形成するパネルにボルト穴等の穴開けを行う場合に、穴加工の基準となる目標点として、基準ボルトのボルト穴の中心座標を検出する場合を例に説明する。尚、本実施形態における基準ボルトとは、主翼の長手方向両側部を形成するスパーに対して前記パネルを仮固定するために用いるボルトである。
　本発明の実施形態に係る位置検出装置の外観構成について説明する。図１Ａおよび図1Ｂは、本実施形態に係る位置検出装置１の外観を示す概略斜視図である。位置検出装置１は、パネルＰから突出する基準ボルトＢ（目標物）までの距離を測定する光学センサ２と、この光学センサ２を支持するとともに不図示のモータ等によって回転駆動される回転支軸３（移動手段）と、を備えている。
　光学センサ２は、基準ボルトＢに対して光を照射してその反射光を受光することで、光学センサ２から基準ボルトＢまでの距離を測定する。この光学センサ２は、図１Ａおよび図1Ｂに示すように、筐体としてのセンサ本体２１と、このセンサ本体２１の先端部における下面に設けられた発光部２２と、センサ本体２１の基端部における下面に設けられた受光部２３と、を有している。
　センサ本体２１は、図１Ａおよび図1Ｂに示すように、その基端部を挿通して設けられた回転支軸３が駆動されることにより、図１Ａに示す第１スキャン位置Ｐ１と、図１Ｂに示す第２スキャン位置Ｐ２との間を移動可能である。ここで、第２スキャン位置Ｐ２は、センサ本体２１が第１スキャン位置Ｐ１から回転支軸３を支点として略９０°回転した位置である。
　発光部２２は、基準ボルトＢに対して直線光を照射する部材である。すなわち、この発光部２２は、図１Ａおよび図1Ｂに詳細は示さないが照射角度を変更可能に設けられ、この照射角度を短時間で変化させることにより、直線状の光を照射可能である。
　受光部２３は、発光部２２から照射した直線光の反射光を受光するための部材である。
この受光部２３は、図１Ａおよび図1Ｂに示すように、発光部２２が照射方向を変更しながら基準ボルトＢに照射した直線光について、パネルＰ表面で反射して戻ってきた反射光を受光する。あるいは、受光部２３は、発光部２２が照射方向を変更しながら基準ボルトＢに照射した直線光について、基準ボルトＢの頭部Ｂｔで反射して戻ってきた反射光を受光する。
　ここで図２は、光学センサ２による基準ボルトＢのスキャンを説明するための説明図である。上記のように構成される光学センサ２は、まず図１Ａに示す第１スキャン位置Ｐ１にセンサ本体２１が位置した状態において、所定のＸ軸方向に略平行して延びる第１直線光Ｌ１を発光部２２から基準ボルトＢに照射し、その反射光を受光部２３にて受光する。これにより、第１スキャン位置Ｐ１における光学センサ２から基準ボルトＢの頭部ＢｔまたはパネルＰの表面Ｐａまでの距離が測定される。
　次に、回転支軸３が不図示のモータによって回転駆動されることにより、センサ本体２１が第１スキャン位置Ｐ１から９０°回動して第２スキャン位置Ｐ２へと移動する。そして、この第２スキャン位置Ｐ２において、Ｙ軸方向に略平行して延びる第２直線光Ｌ２を発光部２２から基準ボルトＢに照射し、その反射光を受光部２３にて受光する。これにより、第２スキャン位置Ｐ２における光学センサ２から基準ボルトＢの頭部ＢｔまたはパネルＰの表面Ｐａまでの距離が測定される。ここで、Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向に対して略直交する方向である。
　なお、本実施形態ではまず第１スキャン位置Ｐ１におけるスキャンを行った後に第２スキャン位置Ｐ２におけるスキャンを行ったが、これとは逆に、第２スキャン位置Ｐ２におけるスキャンを行った後に第１スキャン位置Ｐ１におけるスキャンを行ってもよい。
　次に、本発明の実施形態に係る位置検出装置１の機能構成について説明する。図３は、位置検出装置１の機能構成を示す機能ブロック図である。位置検出装置１は、制御部４と、光学センサ２と、回転支軸３と、位置センサ５と、演算部６とが制御バス７を介して互いに電気的に接続された構成である。
　制御部４は、各部の動作を制御する。より詳細には、制御部４は、光学センサ２を構成する発光部２２の照射角度、回転支軸３の回転角度、位置センサ５の動作、演算部６の動作等を制御する。
　光学センサ２は、前述のように基準ボルトＢまでの距離を測定する。この光学センサ２による第１スキャン位置Ｐ１における測定結果、及び第２スキャン位置Ｐ２における測定結果は、図３に示す演算部６にそれぞれ入力される。
　位置センサ５は、光学センサ２を構成するセンサ本体２１の位置を検出する。すなわち位置センサ５は、光学センサ２が第１スキャン位置Ｐ１と第２スキャン位置Ｐ２のいずれに位置しているかを検出する。この位置センサ５による検出結果は、図２に示す演算部６に入力される。
　演算部６は、光学センサ２及び位置センサ５からの入力に基づいて、穴加工の基準となる目標点の座標を演算する。ここで本発明の実施形態では、この目標点を、光学センサ２の２つの移動方向により規定される平面において目標物の中心にある点に設定している。
すなわち本実施形態では、図２に示すように、第１直線光Ｌ１と第２直線光Ｌ２とによって規定される平面であるパネルＰの表面Ｐａにおいて、基準ボルトＢが挿通されるボルト穴Ｐｂ（図２には破線で記載）の中心Ｔを目標点として設定している。また図３に示すように、演算部６の内部には、基準ボルトＢの頭部Ｂｔの外形形状に関する情報が、プロファイルデータ６１として予め格納されている。なお、目標点の設定は本実施形態に限定されず、目標物の形状等に応じて任意の点に設定が可能である。
　次に、演算部６による目標点の座標の演算について説明する。図４及び図５は、演算部６による目標点の座標の演算を説明するための説明図である。図４は図２において第１直線光Ｌ１の位置、すなわちＸ＝Ｘ１の位置におけるボルトの頭部Ｂｔの概略断面図である。また、図５は図２において第２直線光Ｌ２の位置、すなわちＹ＝Ｙ１の位置におけるボルトの頭部Ｂｔの概略断面図である。
　まず演算部６は、第１スキャン位置Ｐ１における光学センサ２の測定結果に基づいて、基準ボルトＢの頭部Ｂｔの外形を表す直線の式を求める。すなわち演算部６は、図４における基準ボルトＢの頭部Ｂｔの断面において基準ボルトＢの頭部Ｂｔの上面を示すライン１の式を、プロファイルデータ６１に基づいて以下の式（１）のように算出する。同様に演算部６は、基準ボルトＢの頭部Ｂｔの底面を示すライン２の式、頭部Ｂｔの両側面を示すライン３及びライン４の式を、プロファイルデータ６１に基づいて以下の式（２）、式（３）、及び式（４）のようにそれぞれ算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　次に演算部６は、式（１）及び式（３）に基づいて、ライン１とライン３の交点である点Ａの座標を以下の式（５）のように算出する。同様に演算部６は、式（１）及び式（４）に基づいて、ライン１とライン４の交点である点Ｂの座標を以下の式（６）のように算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　次に演算部６は、点Ａからライン２へ下ろした垂線であるライン５の式を、以下の式（７）のように算出する。同様に演算部６は、点Ｂからライン２へ下ろした垂線であるライン６の式を、以下の式（８）のように算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　次に演算部６は、ライン５及びライン６の両方に略平行するとともに両方から略等しい距離に位置するライン７の式を、以下の式（９）のように算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　次に演算部６は、ライン７とライン２の交点である点ＣのＺ座標を、式（９）及び式（２）に基づいて算出する。これにより演算部６は、点Ｃの座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を導き出す。
　続いて演算部６は、第２スキャン位置Ｐ２における光学センサ２の測定結果に基づいて、基準ボルトＢの頭部Ｂｔの外形を表す直線の式を求める。すなわち演算部６は、図５における基準ボルトＢの頭部Ｂｔの断面において基準ボルトＢの頭部Ｂｔの上面を示すライン８の式を、以下の式（１０）のように算出する。同様に演算部６は、基準ボルトＢの頭部Ｂｔの底面を示すライン９の式、頭部Ｂｔの両側面を示すライン１０及びライン１１の式を、プロファイルデータ６１に基づいて以下の式（１１）、式（１２）、及び式（１３）のようにそれぞれ算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　次に演算部６は、式（１０）及び式（１２）に基づいて、ライン８とライン１０の交点である点Ｄの座標を以下の式（１４）のように算出する。同様に演算部６は、式（１０）及び式（１３）に基づいて、ライン８とライン１１の交点である点Ｅの座標を以下の式（１５）のように算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　次に演算部６は、点Ｄからライン９へ下ろした垂線であるライン１２の式を、以下の式（１６）のように算出する。同様に演算部６は、点Ｅからライン９へ下ろした垂線であるライン１３の式を、以下の式（１７）のように算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　次に演算部６は、ライン１２及びライン１３の両方に略平行するとともに、ライン１２及びライン１３から略等しい距離に位置するライン１４の式を、以下の式（１８）のように算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　次に演算部６は、ライン９と平行であって、かつ、点Ｆ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を通過するライン１５の式を、以下の式（１９）のように算出する。
　次に演算部６は、式（１８）及び式（１９）に基づいて、ライン１４とライン１５の交点である点Ｇの座標（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）を導き出す。更に演算部６は、図４に示すライン７上の点ＧのＹ座標であるＹ３を導き出す。
　以上により演算部６は、目標点である基準ボルトＢのボルト穴Ｐｂの中心座標を（Ｘ２，Ｙ３，Ｚ２）として検出する。
　なお、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　本発明の位置検出装置によれば、パネル上に穴加工の基準となる目標点を短時間で検出できる。
１　位置検出装置
２　光学センサ
３　回転支軸
４　制御部
５　位置センサ
６　演算部
７　制御バス
２１　センサ本体
２２　発光部
２３　受光部
６１　プロファイルデータ
Ｂ　基準ボルト
Ｂｔ　頭部（基準ボルト）
Ｌ１　第１直線光
Ｌ２　第２直線光
Ｐ　パネル
Ｐ１　第１スキャン位置
Ｐ２　第２スキャン位置
Ｐａ　表面（パネル）
Ｐｂ　ボルト穴（パネル）
Ｔ　中心（ボルト穴）

Claims (3)

  1. 　測定面と交差する方向の高さを有する目標物に直線光を照射し、その反射光を用いて前記目標物までの距離を測定する光学センサと、
    　前記直線光を照射方向と交差する２つの方向へ移動させる移動手段と、
    　前記光学センサにより所定の値の距離が測定された時点の前記移動手段の移動位置を検出する位置センサと、
    　この位置センサから得られた複数の位置データから前記２つの移動方向により規定される平面において、前記目標物の略中心にある目標点の座標を演算する演算部と、
    　を有する位置検出装置。
  2. 　前記目標物は、前記測定面から突出するボルト頭部である請求項１に記載の位置検出装置。
  3. 　前記光学センサが１つのスキャン方向を持ち、前記移動手段が前記光学センサ全体を前記２つの移動方向へ移動させる請求項１又は２に記載の位置検出装置。
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