JPH03277904A - 角度・変位センサ - 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、３次元以上の相対角度変位／相対位置変位が
必要となる制御系用センサに供せられる角度・変位セン
サに関する。

［従来の技術］ 従来、二次元までの角度変位または位置変位については
、電気的、光学的効果を利用した各種のセンサが開発、
販売され、計測装置および制御系センサとして広く使用
されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、角度変位と位置変位を同時に計測され、かつ３
次元以上の情報が得られるセンサは、見当たらない。

こ）において、本発明は、相対角度変位と相対位置変位
を同時に検出し、２物体間の相対位置を正確に検出する
のに有効適切な角度・変位センサを提供せんとするもの
である。

［ｓ！ｉ！題を解決するための手段］ 前記課題の解決は、本発明の角度・変位センサが、２つ
の物体間の相対角度変位および相対位置変位を測定する
センサにおいて、一方の物体側にそれぞれ設定したレー
ザ光源および第１の２次元レーザ光検出器と、前記レー
ザ光源に相対する他方の物体側のそれぞれ設定した第２
の２次元レーザ光検出器およびその前方に臨んで透過光
を当該レーザ光検出器に入射するとともに反射光を前記
第１の２次元レーザ光検出器に入射するハーフミラ−と
で構成されることを特徴とする、以上の構成手段を少な
くとも採用することにより達成される。

［作　用］ 本発明は前記手段を講じ、一方の物体側にレーザ光源と
第１の２次元レーザ光検出器を、他方の物体側に前記レ
ーザ光源に対向する第２の２次元レーザ光検出器と当該
レーザ光検出器の前方に前記第１の２次元レーザ光検出
器に対応するハーフミラ−をそれぞれ少なくとも一単体
として設定するだけで立体座標軸におけるＸ、Ｙ、Ｚ軸
に係る複数のレーザ光源光照射位置に対する位置変位量
と既知の回転中心による回転角変位量を検出して２物体
間の相対位置変位と相対角度変位を簡易に割り出すこと
が出来るとともに、二重体を組合せる場合、スプリッタ
と反射ミラーにより前記レーザ光源と前記ハーフミラ−
は単一で共通使用可能となる。

［実施例１］ 本発明の第１実施例を図面について説明する。

第１図は本実施例の構成図である。

同図中Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれ立体座標軸であって２つの
物体Ａ、ＢがＹ軸に沿って相対している。

物体Ａには主センサ１、物体Ｂには従センサ２が固定さ
れている。ここでは物体Ｂの位置、角度の変位を計測す
る場合を考える。

本発明による角度・変位センサαはこの主／従センサ１
，２で組み構成され、主センサ１には、レーザ光源３と
該光源光束Ｌ１の反射光照射位置を２次元的に検出でき
る２次元レーザ光検出器４が装備されている。また従セ
ンサ２には、レーザ光源３と正対しかつ２次元レーザ光
検出器４と同じ機能を持つ２次元レーザ光検出器５とハ
ーフミラ−６が装備されている。主／従センサ１，２か
らはそれぞれ、Ｘ軸方向と２軸方向のレーザ光照射位置
に対応した情報が出力され、センサ信号処理回路７に入
力される。

これにより、物体Ｂに設置した２次元レーザ光検出器５
のＸ軸方向とＺ軸方向の２物体間の相対位置変位が検出
できる。Ｙ軸方向変位については、レーザ光′＃Ａ３か
らの光線と同一方向だから２次元レーザ光検出器５によ
って直接的には検出できないがハーフミラ−６が仮想線
で示すＹ軸方向に移動することにより、物体Ａに設置し
た２次元レーザ光照射位置のＸ軸方向の位置が変化する
ことにより検出可能である。

以上これらにより３次元の２つの物体Ａ、Ｂ間の相対位
置変位が検出できる。

さらに回転中心との相対位置が既知であれば、Ｘ軸方向
またはＺ軸方向の回転角度変位も検出できる。

これにより３つの相対位置変位と３つの相対角度変位の
うち２つの角度変位のみが拘束されている条件下であれ
ば、２つの２次元レーザ光検出器４．５から得られる４
つの位置情報により、２つの物体Ａ、Ｂ間の３軸方向の
相対変位および１つの相対角度変位が検出・同定できる
。

また、主センサ１と同じ機能と同じ素子３−４−をもつ
補助主センサ１−と、従センサ２と同じ機能と同じ素子
５′、６−をもつ補助従センサ２−を、物体Ａと８に設
置し、２つの主センサ１゜１′問および２つの従センサ
２．２−間の相対位置情報を予めセンサ信号処理回路７
に記憶させておき、それぞれの検出器から得られる３軸
方向の位置情報と１つの角度情報の合計８つの位置情報
から３つの相対位置変位と３つの相対角度変位が検出・
同定できる。

［実施例２］ 本発明の第２実施例を図面について説明する。

第２図は本実施例の構成図を示す。なお、第１図の前記
第１実施例と同一素子は同一符号を付した。

本実施例の角度・変位センサβも物体Ａに取り付けた主
センサ８と物体Ｂに取り付けた従センサ９から構成され
る。主センサ８にはレーザ光源３のほかに、２つの２次
元レーザ光検出器４．４′と該レーザ光源３からの光束
Ｌ１を２つの光束Ｌ２、Ｌ３に分離するスプリッタ１０
と当該分離する内の枝分れした分岐光束し３を反射する
反射ミラー１１が装備されている。一方、従センサ９に
は、主センサ８で発光・分離された２つの光束Ｌ２、Ｌ
３の軸上にそれぞれ対応する１つの２次元レーザ光検出
器５．５−とそれらの検出器５，５′の前方に亙り臨ん
だハーフミラ−６が装備されている。

検出原理は、第１図で示した４つのセンサ１゜１−．２
．２−を用いた実施例１と同様であり、主／従センサ８
．９固有のパラメータとして光源３、スプリッタ１０．
反射ミラー１１、ハーフミラ−６および２次元レーザ光
検出器４．４′、５゜５−の３次元相対位置をあらかじ
めセンサ信号処理装置７に記憶させておき、４つの２次
元レーザ光検出器４．４−．５．５′から得られる８つ
の位置情報をもとに、２物体Ａ、Ｂ間の３つの相対変位
と３つの相対角度変位を検出・同定する。

本実施例の角度・変位センサβは、構成品目が多いため
第１図の実施例の角度・変位センサαより単体として大
きくなるが、１つのセンサ内に組み込まれているため、
第１図の主／従それぞれ２つのセンサ１．１−．２．２
′を使用した場合に比較し、高精度化が容易である。

［発明の効果］ かくして、本発明による角度・変位センサは、自由度が
多い２物体間の相対変位および相対角度変位を検出でき
、センサ単体が取りつけられるスペースが確保されれば
、被計測体の物体の材料／形状に制約がなく、かつレー
ザ光源やハーフミラ−の設定角度等の調整により、その
測定範囲を数ｍｍから数ｍまで設定できる等優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による角度・変位センサの第１実施例を
示すブロック構成図、第２図は本発明による角度・変位
センサの第２実施例を示すブロック構成図である。 α、β・・・角度・変位センサ １．８・・・主センサ　　　−−・・・補助主センサ２
．９・・・従センサ　　　２−・・・補助従センサ３・
・・レーザ光源 ４．４′、５．５”・・・レーザ光検出器６・・・ハー
フミラ−７・・・センサ信号処理回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２つの物体間の相対角度変位および相対位置変位を
   測定するセンサにおいて、一方の物体側にそれぞれ設定
   したレーザ光源および第１の２次元レーザ光検出器と、
   前記レーザ光源に相対する他方の物体側にそれぞれ設定
   した第２の２次元レーザ光検出器およびその前方に臨ん
   で透過光を当該レーザ光検出器に入射するとともに反射
   光を前記第１の２次元レーザ光検出器に入射するハーフ
   ミラーで構成されることを特徴とする角度・変位センサ ２、２つの物体の相対角度変位および相対変位を測定す
   るセンサにおいて、一方の物体側にそれぞれ設定したレ
   ーザ光源、当該レーザ光源光を複数に分離するスプリッ
   タ、当該分離した内の枝分れ分岐光を反射する反射ミラ
   ーおよび前記分離数に対応する複数の第１の２次元レー
   ザ光検出器と、前記レーザ光源に相対する他方の物体側
   にそれぞれ設定した前記分離数に対応する複数の第２の
   ２次元レーザ光検出器およびその前方に臨んで透過光を
   それぞれ対応する当該レーザ光検出器に入射するととも
   に反射光をそれぞれ対応する前記第２の２次元レーザ光
   検出器に入射するハーフミラーで構成されることを特徴
   とする角度・変位センサ