JPH0357910A - 法線方向測定装置及び法線方向測定方法 - 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】 （ａ）。産業上の利用分野 本発明は，３次元ワークの加工面等の曲面の法線方向を
測定する法線方向測定装置及び法諜方向測定方法に関す
る． （ｂ）．従来の技術 従来、３次元レーザ加工機において３次元ワークの加工
を行うには，加工に先立って作業者が手動でトーチを操
作してティーチングを行い、ティーチングの際の前記ト
ーチの移動量に基づいて加工プログラムを作威し，加工
に際しては前記加工プログラムに基づいてトーチを駆動
してワークの加工を行っていた。また、３次元レーザ加
工機によって３次元ワークの加工を行う際には，当該ワ
ークの加工面に対して垂直にレーザ光を射出する必要が
ある。従来、この調整は，テイーチングの際に、作業者
が目視によって加工面の法線方向を判定し、トーチの傾
斜角度を該方向に一致するようにして調整することによ
り行っていた．（Ｃ）．発明が解決しようとする問題点
しかし、トーチを法線方向に一致させるｖＲ整は、位置
のｖＲ！ｌ１に比して困難であるため熟練を要し、精度
が悪い．従って，テイーチングの際に、作業者の目視に
より法線方向に一致する形で調整されたトーチの傾斜角
度に基づいて加工を行うと、レーザ光の射出方向をワー
クの加工面の法線方向に一致させることが難しく，加工
効率が低下する不都合があった。また、目視によるｖＲ
整では、ティーチングに要する時間が実際のワークの加
工時間に比して長くなり、レーザ加工機の稼動率が低下
する欠点がある． 本発明は、上記事情に鑑み、３次元ワークの加工面等の
曲面の法線方向を判定することが出来る法線方向測定装
置及び法線方向測定方法を提供することを目的とする． （ｄ）．問題点を解決するための手段 本発明は，対象物（６６）の曲面（６６ａ）上に基準点
（ｃｐ）を設定する基準点設定手段Ｃ４１．５１，５７
．６１）を設け、前記曲面（６６ａ）上で前記基準点（
Ｃ　Ｐ）近傍に少なくとも３点の測定点（Ｐ）を設定し
、前記各測定点（Ｐ）の位置（Ｌ）を測定する測距手段
（４２Ａ，４２Ｂ、５９Ａ、　６２Ａ、　６２Ｂ．　　
６３Ａ、　６３Ｂ）を設け，前記測距手段（４２Ａ、４
２Ｂ、５９Ａ．６２Ａ．６２Ｂ．６３Ａ．６３Ｂ）によ
って測定された前記各測定点（Ｐ）の位ｆｆｉ　（Ｌ）
に基づいて、それ等測定点（Ｐ）を含む仮想平面（６５
）を設定し，該仮想平面（６５）の法線方向（　Ｎ　）
を演算する広線方向演算部（４６）を設けて構成される
． また，本発明は、基準軸（ＣＬ’）方向に基準用レーザ
光（ＬＢ）を射出して，対象物（６６）の曲面（６６ａ
）上に基準点（ｃｐ）を設定する基準用レーザ光射出手
段（５１．５７、６１）を設け，測定用レーザ光（ＬＳ
）を射出して，前記曲面（６６ａ）上で前記基準点（ｃ
ｐ）近傍に少なくとも３点の測定点（Ｐ）を設定する測
定用レーザ光射出手段（４２Ａ．５９Ａ，６２Ａ，６３
Ａ）を設け，前記各測定点（Ｐ）において反射した前記
測定用レーザ光（ＬＳ）を受光して、前記各測定点（Ｐ
）の位置（Ｌ）に対応した信号を出力し得る測定用レー
ザ光受光手段（４２Ｂ．６２Ｂ．６３Ｂ）を設け，前記
測定用レーザ光受光手段（４２Ｂ、６２Ｂ、６３Ｂ）か
ら出力された前記各測定点（Ｐ）の位！　（Ｌ）に対応
した信号に基づいて、それ等測定点（Ｐ）を含む仮想平
面（６５）を設定し，該仮想平面（６５）の法線方向（
Ｎ）を演算する法線方向演算部（４６）を設けて構成さ
れる． また，本発明は、大径の受光部（５５ｂ）と前記受光部
（５５ｂ）に接続した形の小径の投光部（５５ｃ）から
成る本体（５５ａ）を設け，前記投光部（５５ｃ）に、
基準軸（ＣＬ’）方向に基準用レーザ光（−Ｌ　Ｅ　）
を射出して、対象物（６６）．の曲面（６６ａ）上に基
準点（ｃｐ）を設定する基準用レーザ光射出手段（５工
）を設け，前記投光部（５５ｃ）に、測定用レーザ光（
ＬＳ）を射出して、前記曲面（６６ａ）上で前記基準点
（ｃｐ）近傍に少なくとも３点の測定点（Ｐ）を設定す
る測定用レーザ光射出手段（４２Ａ）を設け，前記受光
部（５５ｂ）に，前記各測定点（Ｐ）において反射した
前記測定用レーザ光（ＬＳ）を受光して，前記各測定点
（Ｐ）の位置（Ｌ）に対応した信号を出力し得る受光素
子（４２Ｂ）を設け，前記受光素子（４２Ｂ）から出力
された前記各測定点（Ｐ）の位ｆｉ！　（Ｌ）に対応し
た信号に基づいて、それ等測定点（Ｐ）を含む仮想平面
（６５）を設定し，該仮想平面（６５）の法線方向（Ｎ
）を演算する法線方向演算部（４６）を設けて構成され
る． また、本発明は、本体（５６ａ）を設け、該本体（５６
ａ）外に、基準用レーザ光（ＬＢ）を出力する基準用レ
ーザ発振器（５ｌ）を設け、前記本体（５６ａ）に、前
記基準用レーザ発振器（５工）から出力された基準用レ
ーザ光（ＬＢ）を基準軸（ＣＬ’）方向に射出して，対
象物（６６）の曲面（６６ａ）上に基準点（ｃｐ）を設
定する基準用光ブアイバ（５７）を設け、前記本体（５
　６　ａ）外に、測定用レーザ光（ＬＳ）を出力する測
定用レーザ発振器（４２Ａ）を設け、前記本体（５６ａ
）に、前記測定用レーザ発振器（４２Ａ）から出力され
た測定用レーザ光（ＬＳ）を射出して、前記曲面（６　
６　ａ　）上で前記基準点（ｃｐ）近傍に少なくとも３
点の測定点（Ｐ）を設定する測定用光ファイバ（５９Ａ
）を設け、前記本体（５６ａ）に，前記各測定点（Ｐ）
において反射した前記測定用レーザ光（ＬＳ）を受光し
て、前記各測定点（Ｐ）の位置（Ｌ）に対応した信号を
出力し得る受光素子（４２Ｂ）を設け、前記受光素子（
４２Ｂ）から出力された前記各測定点（Ｐ）の位置（Ｌ
）に対応した信号に基づいて、それ等測定点（Ｐ）を含
む仮想平面（６５）を設定し、該仮想平面（６５）の法
線方向（Ｎ）を演算する法線方向演算部（４６）を設け
て構成される． また、本発明は、本体（６Ｏａ）を設け、該本体（６０
ａ）外に、基準用レーザ光（ＬＢ）を出力する基準用゛
レーザ発振器（５工）を設け、前記本体（６０ａ）に、
前記基準用レーザ発振器（５１）から出力された基準用
レーザ光（ＬＢ）を基準軸（ＣＬ’）方向に射出して，
対象物（６６）の曲面（６６ａ）上に基準点（ｃｐ）を
設定する基準用光ファイバ（６工）を設け、前記本体（
６０ａ）外に，測定用レーザ光（ＬＳ）を出力する測定
用レーザ発振器（６　３　Ａ）を設け，前記本体（６０
ａ）に，前記測定用レーザ発振器（６３Ａ）から出力さ
れた測定用レーザ光（ＬＳ）を射出して、前記曲面（６
６ａ）上で前記基準点（ｃｐ）近傍に少なくとも３点の
測定点（Ｐ）を設定する投光用光ファイバ（６２Ａ）を
設け，前記本体（６０ａ）に、前記各測定点（Ｐ）にお
いて反射した前記測定用レーザ光（ＬＳ）を受光する受
光用光ファイバ（６２Ｂ）を設け、前記本体（６０ａ）
外に．前記受光用光ファイバ（６２Ｂ）で受光した測定
用レーザ光（ＬＳ）の光量に基づいて、前記各測定点（
Ｐ）の位置（Ｌ）に対応した信号を出力し得る受光素子
（６３Ｂ）を設け、前記受光素子（’６３Ｂ）から出力
された前記各測定点（Ｐ）の位！Ｉ　（Ｌ）に対応した
信号に基づいて，それ等測定点（Ｐ）を含む仮想平面（
６５）を設定し，該仮想平面（６５）の法線方向（Ｎ）
を演算する法線方向演算部（４６）を設けて構或される
。

また、本発明は５基準軸（ＣＬ’　）方向に基準用レー
ザ光（ＬＢ）を射出して、対象物（６６）の曲面（６６
ａ）上に基準点ＣＣＰ＞　　を設定する基準用レーザ光
射出手段（５１．５７．６１）を設け、測定用レーザ光
（ＬＳ）を所定の変調で掛けた形で射出して、前記曲面
（６６ａ）上で前記基準点（ｃｐ）近傍に少なくとも３
点の測定点（Ｐ）を設定する測定用レーザ光変調射出手
段（４２Ａ．５９Ａ．６２Ａ、６３Ａ）を設け．前記各
測定点（Ｐ）において反射した前記測定用レーザ光（Ｌ
Ｓ）を含む光を受光して，受光した光に対応する受光信
号を出力する測定用レーザ光受光手段（４２Ｂ、６２Ｂ
、６３Ｂ）を設け、前記測定用レーザ光受光手段（４２
Ｂ．６２Ｂ、６３Ｂ）から出力さ゛れた前記受光信号の
中から所定の変調を掛けられた前記測定用レーザ光（Ｌ
Ｓ）に対応する戊分を取り出して復調し、前記各測定点
（Ｐ）の位ｔ　（Ｌ）に対応した位置信号を出力するノ
イズ除去手段（４６ａ．４６ｂ）を設け、前記ノイズ除
去手段（４６ａ、４６ｂ）から出力された前記各測定点
（Ｐ）の位ｉｆ　（Ｌ）に対応した位置信号に基づいて
、それ等測定点（Ｐ）を含む仮想平面（６５）を設定し
、該仮想平面（６５）の法線方向（Ｎ）を演算する法線
方向演算部（４６）を設けて構成される． また．本発明は，基準軸（ＣＬ’　）方向に基準用レー
ザ光（ＬＢ）を射出して、対象物（６６）の曲面（６６
ａ）上に基準恵（ＣＰ）を設定する基準用レーザ光射出
手段（５１．５７、６１）を設け、測定用レーザ光（Ｌ
Ｓ）を射出して，前記曲面（６６ａ）上で前記基準点（
ｃｐ）近傍にそれ．ぞれ異なった測定点（Ｐ）を設定す
る少なくとも３個の測定用レーザ光射出手段（４２Ａ、
５９Ａ、６２Ａ．６３Ａ）を設け．前記各測定用レーザ
光射出手段（’４２Ａ．５９Ａ、６２Ａ、６３Ａ）をｌ
個ずつ、時分割して郭動する時分割駆動手段（４７ａ，
４７ｃ）を設け、前記測定点（Ｐ）において反射した前
記測定用レーザ光（ＬＳ）を受光して，前記測定点（Ｐ
）の位置（Ｌ）に対応した信号を出力し得る少なくとも
３個の測定用レーザ光受光手段（４２Ｂ．６２Ｂ、６３
Ｂ）をを前記各測定用レーザ光射出手段（４２Ａ、５９
Ａ、６２Ａ．６３Ａ）と対応する形で設け、前記各測定
用レーザ光受光手段（４２Ｂ，６２Ｂ．６３Ｂ）の内、
前記時分割駆動手段（４７ａ．４７ｃ）によって暇動さ
れた測定用レーザ光射出手段（４２Ａ．５９Ａ、６２Ａ
，６３Ａ）に対応する測定用レーザ光受光手段（４２Ｂ
、６２Ｂ．６３Ｂ）を１個ずつ、時分割して選択して，
選択された当該測定用レーザ光受光手段（４２Ｂ、６２
Ｂ、６３Ｂ）のみから前記測定点（Ｐ）の位置（Ｌ）に
対応した信号を出力させる時分割選択手段（４６ｃ、４
７ｃ）を設け、前記時分割選択手段（４６ｃ．４７Ｃ）
によって選択された前記各測定用レーザ光受光手段（　
４　’２　Ｂ、６２Ｂ．６３Ｂ）から出力された前記測
定点（Ｐ）の位Ｍ　（Ｌ）に対応した信号に基づいて，
少なくとも３点の測定点（Ｐ）の位置（Ｌ）を求め、そ
れ等測定点（Ｐ）を含む仮想平面（６５）を設定し、該
仮想平面（６５）の法，線方向（Ｎ）を演算する法線方
向演算部（４６）を設けて構成される。

また、本発明は、基準点設定手段（４１，６工、５７、
６１）及び測距手段（４２Ａ．４２Ｂ、５９Ａ．６２Ａ
、６２Ｂ、６３Ａ．６３Ｂ）を設け、前記基準点設定手
段（４１、５Ｌ、５７，６ｌ）により、対象物（６６）
の曲面（６６ａ）上に基準点（ｃｐ）を設定し．前記測
距手段（４２Ａ、４２Ｂ、５９Ａ、６２Ａ．６２Ｂ、６
３Ａ、６３Ｂ）により，前記曲面（６６ａ）上で前記基
準点（ＣＰ）近傍に少なくとも３点の測定点（Ｐ）を設
定して、前記各測定点（Ｐ）の位置（Ｌ）を測定し，測
定された前記各測定点（Ｐ）の位置（Ｌ）に基づいて．
それ等測定点（Ｐ）を含む仮想平面（６５）を設定し，
Ｍ仮想平面（６５）の法線方向（Ｎ）を算出し，該算出
された法線方向を基準点の法線方向とするようにしてｇ
ｔ威される．なお、括弧内の番号等は，図面における対
応する要素を示す，便宜的なものであり，従って、本記
述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以下
のｒ　（ｅ）．作用」の欄についても同様である。

（ｅ）．作用 上記した構成により，対象物（６６）の曲面（６６ａ）
の基準点（ｃｐ）における法線方向が．基準点（ｃｐ）
近傍の各測定点（Ｐ）によって規定される仮想平面（６
５）の法線方向（Ｎ）として近似的に算出される。

（ｆ）．実施例 以下、図面に基づき、本発明の実施例を説明する． 第工図は，本発明による法線方向測定装置及び法線方向
測定方法が適用されるティーチング装置の一例を示す正
面図、 Ｍ２図は、３次元レーザ加工機の一例を示す斜視図、 第３＠は、第２図に示すレーザ加工機のトーチ部分の拡
大図， 第４図は，本発明による法線方向測定装置の一例を示す
図， 第５図は、第４図に示す法線方向測定装置の底面図、 Ｍ６図は、ティーチング装置のＭ御装置の一例を示すブ
ロック図， 第７図は，トーチ及び旋回トーチの回転角を求める模式
図、 第８図は，ティーチング装置の制御装置の別の例を示す
ブロノク図、 第９図は、本発明による法線方向測定装置の別の例を示
す図， 第１０図は、第９図に示す法線方向測定装置の底面図， 第１１図は、本発明による法線方向測定装置の別の例を
示す図、 第ｌ２図は，第１１図に示す法線方向測定装置の底面図
， 第１３図は，本発明による法線方向測定装置の別の例を
示す図， 第１４図は，第１３図に示す法線方向測定装置の底面図
、 第１５図は、本発明による法線方向測定装置の別の例を
示す図， 第１６図は、第１５図に示す法線方向測定装置の底面図
， 第１７図は、第１５図及び第１６＠に示す法線方向測定
装置における距離の測定原理を示す図，第上８図は、テ
ィーチング装置の制御装置の別の例を示すブロック図で
ある． レーザ加工機１は、第２図に示すように，機体２を有し
ており，機体２にはテーブル３が，酩動モータ５、ボー
ルネジ６によってｘｍ方向である矢印Ａ，Ｂ方向に移動
駆動自在に設けられている． 機体２には門型に形或されたコラム７がテーブル３上を
跨ぐ形で設けられており、コラム７にはサドル９が．駆
動モータ１０．ボールネジエ１によってＹ軸方向である
矢印Ｃ．Ｄ方向に移Ｄ酩動自在に設けられている。

サドル９には加工ヘッド１２が，銀動モータ１３．ボー
ルネジエ５によってＺ軸（なお、前記したｘ．ｙ．ｚ軸
は直交座標系を構成している。）方向である矢印Ｅ．Ｆ
方向に移動駆動自在に設けられている。

加工ヘッド１２の先端には、第３図に示すように、旋回
トーチ１６の胴体１７が、位置決めモータエ９によって
２軸に平行な回転軸ＲＡ回りの矢印Ｇ．Ｈ方向に回転酩
動自在に設けられている。

そして，胴体Ｌ７内には、２枚の反射鏡Ｌ　７　ｃから
構成される光路１７ｂが形成されており，該光路１７ｂ
の先端には，トーチ部２ｏが，位置決めモータ２工によ
って前記回転軸ＲＡに対して４５゜傾斜した回転軸ＲＢ
回りの矢印Ｉ．Ｊ方向に旋回駆動自在に設けられている
．トーチ部２０の先端には，チップ２０ａが装着されて
いる．該チップ２０ａの中心軸ＣＬは前記回転軸ＲＢに
対して４５゜傾斜している．また，トーチ部２．０の内
部には，前記した胴体Ｌ７内の光路１７ｂとチップ２０
ａを接統する形で２枚の反射鏡２０ｂからなる光路２０
ｃが形成されている． 一方，ティーチング装置２２はレーザ加工機１の旋回ト
ーチ１６の移動可能な範囲外、即ちレーザ加工機ｌの加
工範囲外に設置されており、またティーチング装置２２
は，第１図に示すように、図中紙面と直角方向に伸延す
る形で設けられたべ一ス２３を有している。ベース２３
上には走行フレーム２５がベース２３に沿ってＸ′軸方
向である紙面と直角方向に移動自在に支持されており、
走行フレーム２５にはＬ字形のアーム２６が設けられて
いる．アーム２６にはサドル２７がＹ′軸方向である矢
印Ｃ’　．Ｄ’方向に移動自在に支持されており、サド
ル２７には伸縮アーム２９が更に、２′軸方向（なお、
前記したｘ’　．ｙ’　＋　ｚ″軸は直交座標系を構成
している．）である矢印Ｅ′，Ｆ′方向に移動自在に支
持されている．伸縮アーム２９の図中下端には，レーザ
加工機上に装着された旋回トーチェ６と同一の外形寸法
を有するダミー旋回トーチ３０が設けられており，ダミ
ー旋回トーチ３ｏは，旋回トーチ１６と少なくともその
可動部分の構造において同一な構造となっている（即ち
、ダミー旋回トーチ３０と旋回トーチ１６は，同一の可
動機能を有する．）。即ち，胴体工７に対応する胴体１
７′はＺ′軸に平行な回転軸ＲＡ’回りの矢印Ｇ’　．
Ｈ’方向に、位置決めモータ１９’　によって回転Ｎｗ
Ｊ自在に設けられおり、また，エーチ部２０に対応する
トーチ部２０′は、前記回転軸Ｒ　Ａ　’に対して４５
＠傾斜した回転軸ＲＢ″回りの矢印工″，Ｊ′方向に、
位置決めモータ２１′によって旋回騒動自在に設けられ
ている。そして、トーチ部２０’には、旋回１ヘーチＬ
６のチップ２０ａに対応する法線方向測定装置４０が設
けられている．そして、該法線方向測定装置４０は第４
図及び第５図に示すように本体４０ａを有しており、該
本体４０ａには，ティーチングの際の基準軸及び基準点
を規定する円錐形のフィラー４ｌが設けられている。即
ち，第ｌ図に示す前記回転軸ＲＢ″に対して４５゜傾斜
したフィラー４１の中心軸が基準軸ＣＬ’　となり、第
４図に示す基準軸ＣＬ’上に設けられたフィラ−４１の
先端が基準点ＣＰとなる．なお、該基準点ＣＰは、前記
回転軸ＲＡ’及び前記回転軸ＲＢ’の交点に設けられて
いるので，胴体１７′の矢印Ｇ’　．Ｈ’方向の回転又
はトーチ部２０′の矢印工ゝ、Ｊ′方向の回転によって
は基準点ＣＰの位置は変化しない。また，本体４０ａに
は基準面ＰＬが，基準軸ＣＬ’　に垂直で、基準点ＣＰ
から距離Ｌ０の位置に設けられており，本体４０の前記
基準面ＰＬに平行な平面上には、前記基準軸ＣＬ’から
同一半径ｒ上に３個の半導体レーザ等のレーザ発振器４
２Ａｉ．４２Ａ，、４２Ａ３が所定の角度間隔で、レー
ザ光ＬＳを基準軸ＣＬ’　に平行に射出し得る形で設け
られている。また、３個の位置検出素子（ＰＳＤ）等の
受光素子４２Ｂ１、４２Ｂ２．４２Ｂ，が、前記基準面
ＰＬに平行な平面上の、基準軸ＣＬ’から同一半径上に
前記レーザ発振器４２Ａと同一の角度間隔で各レーザ発
振器４２Ａい４２Ａ，．４２Ａ，に対応する形で設けら
れている．そして、各受光素子４２Ｂには受光面４２ｂ
が設けられており，各受光素子４２Ｂは、前記受光面４
２ｂにおいて光を受光すると５受光した光の当該受光面
４２ｂ上の矢印ＬＲ方向、即ち、基準軸ＣＬ’　を中心
とした放射面と受光面４２ｂとの交線上の位ほに対応す
る信号を出力することが出来る．そして、各受光素子４
２Ｂの第４図下方には、集光レンズ４３が設けられてい
る．また，第１図に示すように．サドル２７には該サド
ル２７の矢印Ｃ’　．Ｄ’方向の移動量を検出すること
が出来るエンコーダ３１及び伸縮アーム２９の矢印Ｅ″
，Ｆ″方向の移動量を検出することが出来るエンコーダ
３２が設けられ、更にダミー旋回トーチ３０にも、該ダ
ミー旋回トーチ３０の矢印Ｇ’　、Ｈ’方向及び矢印Ｉ
’　．Ｊ’方向の回転角度量を検出することの出来るエ
ンコーダ３３、３５が設けられている．また、走行フレ
ーム２５には，該走行フレーム２５の紙面と直角方向の
移動量を検出するエンコーダ３４が設けられている．ま
た．ティーチング装置２２は，第６図に示すように．主
制御部４５が設けられており，該主制御？４５には、バ
スｉ４５ａを介して，加工プログラム生成装置３６，加
工プログラムメモリ３７，法線方向測定装置制御部４７
，卵動制御部４９等が接続している．そして，法線方向
測定装置制御部４７には，ドライバ４７ａエ，４７ａ，
．４７ａ３、変調器４７ｂい４７ｂ２、４７ｂ，を介し
て，前記各レーザ発振器４２Ａエ、４２Ａ２．４２Ａ，
がそれぞれ接続している。また、法線方向測定装置制御
部４７には法線方向演算部４６が接続しており，法線方
向演算部４６には，復調器４６ｂ■，４６ｂ２、４　６
　ｂ，．バンドパスフィルタ４６ａ，．４６ａ２、４６
ａ，を介して前記各受光素子４２Ｂ，、４２Ｂよ、４２
Ｂ，がそれぞれ接続している．また．１！動制御部４９
には前記位置決めモータエ９’　．２１’　が接続して
おり，加工プログラム生成装′ｌ１３６には，エンコー
ダ３１．３２、３３、３４．３５が接続している．また
，主制．御部４５には，レーザ加工機工が通信回腺４４
を介して接続している． レーザ加工機１及びティーチング装置２２は以上のよう
な構成を有するので，ティーチング装置２２を用いてレ
ーザ加工機１に関する加工プログラムのティーチングを
行う場合には、第工図に斜線で示すティーチングエリア
３９内に加工すべき立体ワーク６６を設置し、その状態
で、ティーチング装置２２のダミー旋回トーチ３０を実
際の加工に即して作業者が移動させることにより、ティ
ーチング動作を行う。なお、ティーチング装置２２のｘ
’　ｙ’　ｚ’座標系は，レーザ加工機工のＸＹｚ座標
系に対応している。従って，走行フレーム２５はベース
２３に対して紙面と直角方向に移動することができるが
，これはレーザ加工機１におけるテーブル３の矢印Ａ．
Ｂ方向の移動に対応する。また，アーム２６に対するサ
ドル２７の矢印Ｃ’　、Ｄ’方向に移動は，レーザ加工
機ｌにおけるサドル９のコラム７に対する矢印Ｃ．Ｄ方
向の移動に対応する．更に、伸縮アーム２９の矢印Ｅ’
　．Ｆ’方向の移動は、レーザ加工機１における加工ヘ
ッド１２の矢印Ｅ，Ｆ方向の移動に対応する．また，テ
ィーチング装置２２の回転軸ＲＡ’　．ＲＢ’はそれぞ
れレーザ加工機ｌの回転軸ＲＡ，ＲＢに対応するので，
ダミー旋回トーチ３０の胴体１７’の矢印Ｇ’　．Ｈ’
方向の回転は、旋回トーチ１６の胴体ｌ７の矢印Ｇ．Ｈ
方向の回転に対応し、トーチ部２０′の矢印Ｉ’　．Ｊ
’方向の回転は、トーチ部２０の矢印Ｉ．Ｊ方向の回転
に対応する。また、テイーチング装置２２の法線方向測
定装置４０の基準軸ＣＬ’は、レーザ加工機１のチップ
２０ａの中心軸ＣＬに対応している。

そして、作業者が模擬的な加工動作を行う際には，法線
方向測定装置４０の部分を手動で操作し、法線方向測定
装置４０のフイラー４ｌの先端をワーク６６の加工面６
６ａに接触させ、該フイラー４１の先端の基準点ＣＰが
ワーク６６の加工の際にレーザ光を照射すべき位置をな
ぞるように移動させる。そして、この際に，法線方向演
算部４６は、前記加工面６６ａ上を移動する基準点ＣＰ
における法線方向を演算し、駆動制御部４９は、法線方
向演算部４６の（’ｉｉ算結果に基づいて、位置決めモ
ータ１９’　．２１’　を能動制御してダミー旋回トー
チ３０の胴体１７′　　トーチ部２０″をそれぞれ矢印
Ｇ’　．Ｈ’方向，矢印Ｉ’．Ｊ″方向に適宜回転させ
、法線方向測定装Ｍ４０のフイラー４１の基準軸ＣＬ’
　を基準点ＣＰにおける加工面６６ａ上の法線方向に一
致させる。

即ち、法線方向測定装置４０は、直交座標系であるｘｙ
ｚ座標系を有しており、該ｘｙｚ座標系は、基準点ｃｐ
を原点０　（０．Ｏ．Ｏ）とし、基準軸ＣＬ’　を２軸
とし、また、基準軸ＣＬ’　と回転軸ＲＢ’　によって
規定される平面上にＸ軸を設定している．即ち、回転軸
ＲＢ’は基準軸ＣＬ’に対して４５°傾斜しているので
、ｘｙｚ座標系における回転軸ＲＢ’　の直線の方程式
は，ｘ＝ｚ，ｙ＝０ ？表される． そして，第４図及び第６図に示すように、法線方向測定
装置４０の法線方向測定装置制御部４７は，ドライバ４
７ａ■．４７ａ．、４７ａ，、変？器４７ｂ■、４７ｂ
２、４７ｂ，を介して、本体４０ａに設けられた各レー
ザ発振器４２Ａ１、４２Ａ，、４２Ａ，（なお，第４図
にはレーザ発振器４２Ａエ、４２Ａ２についてのみ示す
．）からレーザ光ＬＳを前記加工面６６ａに対して基準
軸ＣＬ’に平行に射出する。この際に、各変調器４　７
　ｂ１．４７ｂ２，４７ｂ，によって各レーザ発振器４
２Ａ、、４２Ａ２．４２Ａ，の電源にそれぞれ異なった
周波数の変調を掛け、各レーザ発振器４２Ａよ、４２Ａ
，．４２Ａ，からそれぞれ異なった振幅、変調の掛けら
れたレーザ光ＬＳエ、ＬＳ，．ＬＳ，を射出させる。そ
して，レーザ光ＬＳエ、ＬＳ，、ＬＳ，は加工面６６ａ
上の各測定点ＰいＰ２、Ｐ，で乱反射し、反射したレー
ザ光ＬＳエ、ＬＳ２、ＬＳ，は各集光レンズ４３によっ
て各受光素子４２Ｂよ、４２Ｂ２、４２Ｂ，の受光面４
２ｂ上に焦点を結ぶ形で各受光素子４２Ｂ１．４２Ｂ１
４２Ｂ，で受光される．そして、各受光素子４２Ｂ■，
４２Ｂ，、４２Ｂ，は受光されたレーザ光ＬＳエ、ＬＳ
２、ＬＳ，の受光面４２ｂ上の矢印ＬＲ方向の焦点の位
？に対応した電圧信号等をバンドパスフィルタ４６　ａ
１．　４　６　ａ，，　４　６　ａ，、復調器４６ｂ，
、４６ｂ２．４６ｂ，を介して法線方向演算部４６に出
力する．この際に，前記受光素子４２Ｂエから出力され
た電圧信号の中から、バンドパスフィルタ４６ａ■によ
ってレーザ発振器４２Ａ１から所定の変調が掛けられた
形で射出されたレーザ光ＬＳＸに対応した周波数成分の
電圧信号が取り出され，更に、復調器４６ｂ■で復調さ
れて法線方向演算部４６に出力される６また，受光素子
４２Ｂ２、４２Ｂ，から出力された電圧信号についても
同様にして、各バンドパスフィルタ４６ａ２、４６ａ３
によって各レーザ発振器４２Ａ，．４２Ａ，からそれぞ
れ所定の変調が掛けられた形で射出されたレーザ光ＬＳ
，、ＬＳ，に対応した周波数戒分の電圧信号が取り出さ
れて法線方向演算部４６に出力される．従って、各受光
素子４２Ｂにおいて、当該受光素子４２Ｂに対応しない
レーザ発振器４２Ａから射出されたレーザ光ＬＳを受光
した場合や自然光を受光した場合でも，法線方向演算部
４６には、？該受光素子４２Ｂに対応するレーザ発振器
４２Ａから射出されたレーザ光ＬＳに対応した電圧信号
，即ち、各測定点Ｐまでの距離Ｌに対応した電圧信号の
みが出力される．そして、法線方向演算部４６は，各受
光素子４２Ｂい４２Ｂ，．４２Ｂ，からバンドパスフィ
ルタ４６ａ■．４６ａ２．４６ａ，、復調器４６ｂ，、
４６ｂ２、４６ｂ，を介して出力された各電圧信号に基
づいて、本体４０ａ上の基準面ＰＬから加工面６６ａ上
の各測定点Ｐ１、Ｐ，．Ｐ，までの距離Ｌエ，Ｌ２、Ｌ
，を求める。

次に、法線方向演算部４６は，測定された前記距ａＬｔ
．　Ｌ，，ＬＪＩら前記各測定点Ｐｉ．Ｐ２．Ｐ，のｘ
ｙｚ座標系における座標を演算する．即ち、各測定点Ｐ
エ、Ｐ２、Ｐ，のＸ３！標、ｙ座標は、それぞれレーザ
発振器４２Ａ１、４２Ａ２、４２Ａ，のＸ座標、ｙ座標
と同一であり、予め設定されているので、各点Ｐエ、Ｐ
２、Ｐ１の２座標を測定された距離ＬいＬ２、Ｌ，と基
準面ＰＬの基準点ＣＰからの距１ｔｌ　ｒ−　ａの差か
ら求めることにより，各測定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ，のｘ．
ｙ．ｚ座標が算出される．すると、法線方向演算部４６
は，３点Ｐエ、Ｐ２、Ｐ，を含む仮想平面６５が規定さ
れるので、該仮想平面６５の法線ベクトルＮを各測定点
ＰいＰ２．　Ｐ，のｘ．ｙ，ｚ座標から求める。即ち、
各測定点Ｐの座標を Ｐ　１　＝　（　Ｘ　１　％　ｙｚ　．　Ｚ　１）Ｐｚ
＝　（Ｘ２，’！２、Ｚ２） Ｐ　ｘ　＝　　（　Ｘ　３　−　　：／　３　−　　Ｚ
　ｓ　）を演算することにより， Ａｘ＋Ｂｙ＋Ｃｚ＋Ｄ＝０ （Ａ．Ｂ．Ｃ．Ｄは定数．） と求められる．そして、前記仮想乎面６５の法線ベーク
トルＮは， Ｎ＝　　（Ａ．Ｂ．Ｃ） ？２＋Ｂ”＋Ｃ”＝１ と表されるので、仮想平面６５の当該法線ベクトルＮの
方向が加工面６６ａ上の基準点ＣＰにおける法線方向と
一致しているものとみなす，なお、３点の測定点Ｐ■，
Ｐ２、Ｐ，は基準点ＣＰの近傍に設定されるため、仮想
平面６５の法線ベクトルＮの方向と加工面６６ａ上の基
準点ＣＰにおける実際の法線方向とは大きくずれること
はない。

次に，法線方向演算部４６は、トーチ２０’を矢印エ′
方向に回転すべき角度α（矢印Ｊ′方向に回転すべき角
度でもよい。）及び胴体１７’を矢印Ｇ′方向に回転す
べき角度β（矢印Ｈ′方向に回転すべき角度でもよい。

）を演算する。

まず．ｘｙｚ座標系において算出された前記法線ベクト
ルＮを，第７図に示す直交座標系であるｘ’　ｙ’　　
ｚ’座標系に座標変換する。該ｘ′ｙ２′座標系は，基
準点ｃｐを原点○（０，０、Ｏ）とし，回転軸ＲＡ’の
延長線をＺ′軸（従って、２′軸方向はＺ″軸方向と一
致する。）とし、また，回転軸ＲＡ’　と回転軸ＲＢ’
によって規定される平面上にＸ′軸を設定している．従
って，ｘ′ｙ′　ｚ′座標系における回転軸ＲＢ’の直
線の方程式は、 ｘ’　　＝ｚ’　　，ｙ’　　＝０ と表される。そして，法線方向測定装置４０の基準軸Ｃ
Ｌ’が２′軸方向にある状態（従って、前記基準軸ＣＬ
’が回転軸ＲＡ’の延長線と一致する状態）を基準とし
て、前記法線ベクトルＮを求めた際の基準軸ＣＬ’が回
転軸ＲＢ’回りの矢印Ｉ′方向に角度θ回転した状態で
あるものとし、前記法線ベクトルＮが＊　Ｘ’　ｙ’　
　ｚ’座標系において， Ｎ＝　　（Ａ’　　，Ｂ’　　．Ｃ’　　）Ａ’　　”
＋Ｂ’　　”＋Ｃ’　　”＝１と表されるものとする． 次に、法線方向測定装置４０の基準軸ＣＬ’と回転軸Ｒ
Ａ’の延長線（即ち，ｚ′軸）の成す角度が，法線ベク
トルＮと回転軸ＲＡ’　の延長線の成す角度η（　＝　
ａｒｃｃｏｓ　Ｃ″）と同一になるようなトーチ２０’
の回転軸ＲＢ’回りの矢印Ｉ′方向の回転角αを求める
．即ち、トーチ２０′が矢印Ｉ’　　　Ｊ’方向に回転
すると，基準軸ＣＬ’上の単位ベクトルＳの先端Ｓ０は
，回転軸ＲＢ’　に垂直な平面上を回転軸ＲＢ’上の点
○’　　（１／２、０．１／２）を中心に回転移動する
。そして、単位ベクトルＳの先端Ｓ０が点Ｓエの位置に
移動したときに、単位ベクトルＳと２′軸の成す角度が
角度ηになるとすれば、単位ベクトルＳの先端Ｓ０を点
Ｓ１に移動させるときの角度が、トーチ２０′の矢印Ｉ
′方向の回転角αである．そして、回転軸ＲＡ’上に点
Ｓ．（０．Ｏ、１）を規定し，三角形ＯＳＩＳ，と三角
形Ｏ″ＳエＳ２に余弦定理を適用することにより、回転
角αを求めると，ａ　＝ａｒｃｃｏｓ　（　２ｃｏｓη
−１）一〇＝ａｒｃｃｏｓ　（２　Ｃ’　−　１）一〇
となる． 更に、基準軸ＣＬ’　が法線ベクトルＮの方向と一致す
るような胴体１７’　の回転軸ＲＡ’回りの矢印Ｇ′方
向の回転角βを求める。該回転角βは，点Ｓ１と法線ベ
クトルＮの先端Ｎ０の回転軸ＲＡ′に対する円周角に等
しいので、回転角βは、となる。

次に、法線方向演算部４６は、算出された前記回転角α
、βを廃動制御部４９に出力する。駆動制御部４９は、
前記回転角α、βに基づいて位置決めモータ２１’　，
１９’　を駈動制御して，ダミー旋回トーチ３０のトー
チ２０′を矢印工′方向に角度αだけ回転させ、また、
胴体１７′を矢印Ｇ′方向に角度βだけ回転させる．す
ると．法線方向測定装置４０のフィラー４１の先端の基
準点ｃｐのｘ’　．ｙ’　　　ｚ’座標の位置が変化せ
ずに，フィラー４１の基準軸ＣＬ’　の方向が、前記法
線方向演算部４６によって算出された法線ベクトルＮの
方向に一致する． 従って，作業者が法線方向測定装置４０を手動で矢印Ａ
″、Ｂ″方向、矢印Ｃ’　．Ｄ’方向又は矢印Ｅ’　　
Ｆ’方向に移動させ，フィラー４ｌの先端の基準点ＣＰ
がワーク６６の加工面６６ａ上をなぞって行くように操
作すると、連続的に変化する基準点ＣＰにおける加工面
６６ａの法線方向に対して，法線方向測定装置４０のフ
ィラー４１の基準軸ＣＬ’の方向が前記法線方向に一致
するように駆動制御されるので、作業者は法線方向測定
装置４０の／！ｉ１斜角をｖＲ整する必要がなく、フィ
ラー４ｌの先端の基準点ＣＰの位置のみを調整すればよ
い。従って，ティーチング作業は短時間に正確に行われ
る。

そして，作業者又は位置決めモータエ９′２１′による
走行フレーム２５，サドル２７，伸縮アーム２９，ダミ
ー旋回トーチ３０の各移動量は各エンコーダ３４．３１
．３２、３３、３５で検出され，加工プログラム生成装
置３６に出力される。加工プログラム生成装置３６はそ
れ等の検出値をもとに、模擬的な加工動作に対応した加
工プログラムＰＲＯを生成し，加工プログラムメモリ３
７に格納する． こうして、作或され、加工プログラムメモリ３７に格納
された加工プログラムＰＲＯは、主制御部４５を介して
オンラインでレーザ加工機１に転送され、レーザ加工機
１は、該加工プログラムＰＲ○に基づく加工を直ちに実
行することができる。なお、レーザ加工機ｌによる加工
は，ワーク６６等のティーチングの完了した加工すべき
ワークをテーブル３上に搭載した状態で、テーブル３を
腿動モータ５により矢印Ａ．Ｂ方向に移動關動し、更に
サドル９を駆動モータ１０により矢印Ｃ、Ｄ方向に，ま
た，加工ヘッドｌ２を岨動モータ１３により矢印Ｅ．Ｆ
方向に移動駆動することにより、更に、第３図に示す位
置決めモータ１９を岨動することにより、旋回トーチ１
６の胴体ｌ７を矢印Ｇ．Ｈ方向に旋回廓動させ、また，
位置決めモータ２１を駆動することにより，トーチ部２
０を矢印Ｉ，Ｊ方向に旋回駆動させることにより行われ
る．そして，レーザ光は，加工ヘッドｌ２から旋回トー
チ１６中の光路１７ｂを介してトーチ部２０の光路２０
ｃを通り、チップ２０ａからワーク６６の加工面６６ａ
に向けて，チップ２０ａの中心軸ＣＬと一致した方向に
、従って、ティーチング時に求められた各加工部位の法
線方向，即ち、該加工面６６ａに垂直に射出され，所定
の加工が行われる。

なお、上述の実施例においては、各変調器４７ｂによっ
て各レーザ発振器４２Ａの電源にそれぞれ異なった周波
数の変調を掛け、前記各レーザ発振器４２Ａからそれぞ
れ異なった振幅変調の掛けられたレーザ光ＬＳを射出し
て、各バンドパスフィルタ４６ａによってレーザ光ＬＳ
を受光した各受光素子４２Ｂから出力された電圧信号の
中から当該受光素子４２Ｂに対応するレーザ発振器４２
Ａから射出された，所定の変調の掛けられたレーザ光Ｌ
Ｓに対応する戒分の電圧信号を取り出すことにより，各
受光素子４２Ｂが受光したレーザ光ＬＳの内、当該受光
素子４２Ｂに対応しないレーザ発振器４２Ａから射出さ
れたレーザ光ＬＳによる影響を除去する場合について述
べたが，各受光素子４２Ｂに対応しないレーザ発振器４
２Ａか？射出されたレーザ光ＬＳによる影響を除去する
には、３点の測定点Ｐ．、Ｐ２、Ｐ，の基準面ＰＬから
の距離Ｌ■、Ｌ２、Ｌ，を同時に測定せずに、それぞれ
の測定時間をずらして、即ち、時分割して測定すること
により行うこともできる．即ち、第８図に示すティーチ
ング装置２２の法線方向測定装置制御部４７には、信号
切換器４７ｃが接続しており、該信号切換器４７ｃには
、ドライバ４７ａ，．４７ａ，、４７ａ，を介して各レ
ーザ発振器４２Ａエ、４２Ａ２、４２Ａ，が接続してい
る．また、法線方向測定装置制御部４７には法線方向演
算部４６が接続しており、該法線方向演算部４６にはマ
ルチプレクサ４６ｃが接続しており，更に、該マルチプ
レクサ４６ｃには各受光素子４２Ｂい４２Ｂ２、４２Ｂ
，が接続している．そして，前記法線方向演算部４６及
び前記マルチプレクサ４６ｃには，前記信号切換器４７
ｃが接続している． そして、各レーザ発振器４２Ａ及び各受光素子４２Ｂに
よって、各測定点ｐ１，　ｐ．、Ｐ，の基？面ＰＬから
の距￥ＶＩＬ■、Ｌ２、Ｌ，を測定する際には，まず、
測定点Ｐエの距離Ｌ１のみを測定する．即ち，法線方向
測定装置制御部４７は，信号切換器４７ｃを介して，マ
ルチプレクサ４６ｃに対して受光素子４２Ｂよと法線方
向演算部４６を接続すべき旨の信号を出力すると共に、
レーザ発振器４２Ａエのドライバ４７ａエに対してレー
ザ光ＬＳを射出すべき旨の信号を出力する。すると，３
個の受光素子４２Ｂの内、前記受光素子４２Ｂエのみが
マルチプレクサ４６ｃを介して法線方向演算部４６と接
続し、また，３個のレーザ発振器４２Ａの内，前記レー
ザ発振器４２Ａ■のみからレーザ光ＬＳが基準軸ＣＬ’
　に平行に射出され測定点Ｐ１に照射される．そして、
前記受光素子４２Ｂエは、第４図に示す測定点Ｐエで乱
反射したレーザ光ＬＳを受光し．法線方向演算部４６に
対して距離Ｌエに対応する電圧信号等を、受光素子４２
Ｂ．のみを法線方向演算部４６と接続したマルチプレク
サ４６ｃを介して出力する。そして、法線方向演算部４
６は，受光素子４２Ｂ１から出力された電圧信号に基づ
いて測定点Ｐエの距離Ｌエを求める．この際に，前記受
光素子４２Ｂエ以外の受光素子４２Ｂ，，４２Ｂ，にお
いてレーザ光ＬＳを受光する場合があるが、当該各受光
素子４２Ｂ２、４２Ｂ，からの電圧信号はマルチプレク
サ４６ｃにおいて遮断されて法線方向演算部４６には入
力されず、また，受光素子４２Ｂエは，当該受光素子４
２Ｂエに対応しないレーザ発振器４２Ａ２、４２Ａ，か
ら出力されるレーザ光ＬＳを受光することがないので距
ｌＬ．に対応する電圧信号のみが前記法線方向演算部４
６に入力されて、前記測定点Ｐ、の距Ｗｔ　Ｌ　ｔは正
確に測定される．次に、前述の測定点Ｐ．の場合と同様
にして、測定点Ｐ２の距離Ｌ２を測定する．即ち、法線
方向測定装置制御部４７は、信号切換器４７ｃを介して
、レーザ発振器４２Ａ２のみからレーザ光ＬＳを射出さ
せると共に、マルチプレクサ４６ｃによって受光素子４
２Ｂ２のみを法線方向演算部４６と接続する．そして．
測定点Ｐ２で反射したレーザ光ＬＳを受光した前記受光
素子４２Ｂ２から出力されたｉａＬｚに対応する電圧信
号のみが前記法線方向演算部４６に入力されて，測定点
Ｐ２の距ｌｍ　Ｌａが正確に測定される． 次に，前述の測定点Ｐ、、測定点Ｐ２の場合と同様にし
て，測定点Ｐ，の距ｇｔ　Ｌｓを測定する．即ち、法線
方向測定装置制御部４７は，信号切換器４７ｃを介して
、レーザ発振器４２Ａ，のみからレーザ光ＬＳを射出さ
せると共に．マルチプレクサ４６ｃによって受光素子４
２Ｂ，のみを法線方向演算部４６と接続する。そして、
測定点Ｐ，で反射したレーザ光ＬＳを受光した前記受光
素子４２Ｂ３から出力された距１１ｉ　ｒ−　ｓに対応
する電圧信号のみが前記法線方向演算部４６に入力され
て．　ａｔｑ定点Ｐ，の距離Ｌ，が正確に測定される．
従って、各測定点Ｐエ、Ｐ２．　Ｐ，の基準面ＰＬから
の距離Ｌ，、Ｌ２、Ｌ３をそれぞれ時分割して複数のレ
ーザ発振器４２Ａによる影響を除去して測定することに
より．各距ｍＬエ，Ｌ２、Ｌ３を正確に測定することが
できる。

また、上述のレーザ光ＬＳに変調を掛けることによる各
測定点ｐＬ．ｐ，、Ｐ，の距離Ｌエ，Ｌ２，Ｌ，の測定
と、時分割による各測定点Ｐエ、Ｐ２，Ｐ，の距離Ｌ．
．　Ｌ２．　Ｌ，の測定を組合せて行うことも出来る。

即ち、第ｌ８図に示すティーチング装置２２の法線方向
測定装置制御部４７には、信号切換器４７ｃが接続して
おり、該信号切換器４７ｃには、ドライバ４７ａ１、４
７ａ２、４　７　ａ，．変調器４７ｂ、４７ｂ、４７ｂ
を介して各レーザ発振器４２Ａエ、４２Ａ２、４２Ａ，
が接続している。また，法線方向測定装置制御部４７に
は法線方向演算部４６が接続しており、該法線方向演算
部４６には復調器４６ｂ、バンドパスフィルタ４６ａを
介してマルチプレクサ４６ｃが接続しており、更に、該
マルチプレクサ４６ｃには各受光素子４２Ｂ，．４２Ｂ
２、４２Ｂ３が接続している．そして、前記法線方向演
算部４６及び前記マルチプレクサ４６ｃには、前記信号
切換器４７ｃが接続している． そして、各レーザ発振器４２Ａ及び各受光素？４２Ｂに
よって，各測定点Ｐよ、Ｐ２、Ｐ，の基準面ＰＬからの
距ｍ　Ｌ　．、Ｌ２、Ｌ，を測定する際には、まず，測
定点Ｐ■の距離Ｌエのみを測定する。

即ち，法線方向測定装置制御部４７は、信号切換器４７
ｃを介して，マルチプレクサ４６ｃに対して受光素子４
２Ｂよと法線方向演算部４６を接続すべき旨の信号を出
力すると共に、レーザ発振器４２Ａ，のドライバ４７ａ
■に対してレーザ光ＬＳを射出すべき旨の信号を出力す
る。すると、３個の受光素子４２Ｂの内、前記受光素子
４２Ｂエのみがマルチプレクサ４６ｃ、バンドパスフィ
ルタ４６ａ，復調器４６ｂを介して法線方向演算部４６
と接続される．また、３個のレーザ発振器４２Ａの内、
レーザ発振器４２Ａ１のみに、ドライバ４７ａい変調器
４７ｂを介して那動電流を供給すると共に，前記駆動電
流に周波数変調が掛けられ、前記レーザ発振器４２Ａ■
のみからレーザ光ＬＳが所定の振幅変調を掛けられた状
態で基準軸ＣＬ’　に平行に射出され測定点Ｐエに照射
される。

そして、前記受光素子４２Ｂエは、第４図に示す？定点
Ｐ■で乱反射したレーザ光ＬＳを受光し、法線方向演算
部４６に対して距ＪＩｉＬ　Ｌに対応する電１圧信号等
を、受光素子４２Ｂ■のみをバンドバスフィルタ４６ａ
，復調器４６ｂを介して法線方向演算部４６と接続した
マルチプレクサ４６ｃを介して出力する。そして、法線
方向演算部４６は、受光素子４２Ｂエから出力された電
圧信号に基づいて測定点Ｐエの距離Ｌ１を求める．この
際に，前記受光素子４２Ｂ１以外の受光素子４２Ｂ２、
４２Ｂ，においてレーザ光ＬＳを受光した場合には当該
各受光素子４２Ｂ２、４２Ｂ，からの電圧信号はマルチ
プレクサ４６ｃにおいて遮断されて法線方向演算部４６
には入力されず、また、受光素子４２Ｂ１は，当該受光
素子４２Ｂ１に対応しないレーザ発振器４２Ａ２、４２
Ａ，から出力されるレーザ光ＬＳを受光することがなく
、更に，前記受光素子４２Ｂエにおいて変調の掛かって
いない自然光やある種の変調の掛けられた電燈光等を受
光した場合でも，前記受光素子４２Ｂ１から出力された
電圧信号の中から、バンドパスフィルタ４６ａによって
所定の変調の掛けられたレーザ光ＬＳに対応した戒分の
電圧信号が取り出され、更に、復調器４６ｂにより復調
されて距ＩＬエに対応する電圧信号のみが法線方向演算
部４６に対して出力されるので，前記測定点Ｐエの距’
１１　Ｌｚは正確に測定される． 次に，前述の測定点Ｐエの場合と同様にして、測定点Ｐ
２の距’ｅｒａ　Ｌ　２を測定する。即ち、法線方向測
定装置制御部４７は，信号切換器４７ｃ、ドライバ４７
ａ２、変調器４７ｂを介して、レーザ発振器４２Ａ２の
みに所定の周波数変調を掛けた隠動電流を供給して該レ
ーザ発振器４２Ａ２のみから所定の変調を掛けたレーザ
光ＬＳを射出させると共に、マルチプレクサ４６ｃによ
って受光素子４２Ｂ２のみをバンドパスフィルタ４６ａ
、復調器４６ｂを介して法線方向演算部４６と接続する
。

尚，この場合、レーザ光ＬＳに掛ける変調は、自然光、
電燈光等による影響を除去することが目的であるから、
レーザ発振器４２Ａ２の電源に掛ける変調の周波数は、
前述のレーザ発振器４２Ａエの電源に掛ける変調の周波
数と同一でよい．そして、測定点Ｐ２で反射したレーザ
光ＬＳを受光した前記受光素子４２Ｂ２から出力された
電圧信号の中から所定の変調の掛けられたレーザ光ＬＳ
に対応した電圧信号が取り出されて距離Ｌ２に対応する
電圧信号のみが前記法線方向演算部４６に入力されて、
測定点Ｐ２の距離Ｌ２が正確に測定される。

次に、前述の測定点Ｐエ、測定点Ｐ２の場合と同様にし
て，測定点Ｐ３の距離Ｌ，を測定する．即ち、法線方向
測定装置制御部４７は、信号切換器４７ｃを介して、レ
ーザ発振器４２Ａ，のみから変調器４７ｂによって所定
の変調を掛けられたレーザ光ＬＳを射出させると共に、
マルチプレクサ４６ｃによって受光素子４２Ｂ，のみを
パンドパスフィルタ４６ａ、復調器４６ｂを介して法線
方向演算部４６と接続する．尚、この場合も、レーザ発
振器４２Ａ３の電源に掛ける変調の周波数は、上述のレ
ーザ発振器４２Ａユ、４２Ａ２の電源に掛ける変調の周
波数と同一の周波数でよい．そして、測定点Ｐ３で反射
したレーザ光ＬＳを受光した前記受光素子４２Ｂ，から
出力された電圧信号の中から所定の変調の掛けられたレ
ーザ光ＬＳに対応した電圧信号が取り出されて距ｍＬｘ
に対応する電圧信号のみが前記法線方向演算部４６に入
力されて．測定点Ｐ，の距離Ｌ，が正確に測定される。

従って、各測定点Ｐエ，Ｐ２、Ｐ３の基準面ＰＬからの
距離Ｌエ，Ｌ２、Ｌ，をそれぞれ時分割して複数のレー
ザ発振器４２Ａによる影響を除去して、更に，　Ｌ／−
ザ光ＬＳに変調を掛けることにより自然光及び電燈光等
による影響を除去して測定することにより，各距ＨＬエ
，Ｌ２、Ｌ，を正確に測定することができる． また、上述の実施例においては、テイーチング装置２２
が，レーザ加工機上とは別個に独立した形で設けられて
いる場合について述べたが、レーザ加工機１に法線方向
測定装置４０等を設けて，レーザ加工機上においてテイ
ーチング作業を行うようにしてもよいことは勿論である
．また、法線方向測定装置４０を位置決めモータ１９’
　．２１’によって回転闘動し，その回転角度をエンコ
ーダ３３、３５によって検出して加工プログラムＰＲＯ
を作成する場合について述べたが，法線方向演算部４６
によって演算された回転角α、βを直接加工プログラム
生成装置３６に出力して（必ずしも法線方向測定装置４
０を回転駆動させなくてもよい．）加工プログラムＰＲ
○を作成するようにしてもよいことは勿論である． また，上述の実施例においては，法線方向測定装置４０
にフィラー４１を設けて基準点ＣＰを機械的に設定する
ようにした場合について述べたが，基準点ＣＰを設定す
ることができれば機械的なものでなく第９＠及び第１０
図に示す法線方向測定装置５０のように、非接触センサ
等を用いてもよい．尚、法線方向測定装置５０の構成要
素の内，法線方向測定装置４０と同一の構成要素には、
同一の附号を附して説明を省略する．即ち、法線方向測
定装置５０は、略円筒形の本体５０ａを有しており、該
本体５０ａは、トーチ部２０’の先端に接続している．
そして、本体５０ａには，第９図下方に、該本？＃５　
０　ａの中心軸、即ち、基準軸ＣＬ’　に垂直なレーザ
光入射面５０ｂが形成されており，更に，該レーザ光入
射面５０ｂの図中下方には，基準軸ＣＬ’に垂直なレー
ザ光射出面５０ｃが形成されている．そして、該レーザ
光射出面５０ｃの第工０図中央には、第９図図下方に，
略円錐状の先端部５０ｄが固着している．また，本体５
０ａ内部の基準軸ＣＬ’上には．半導体レーザ等の基準
用レーザ発振器５工が、可視光線である基準用レーザ光
ＬＢを基準軸ＣＬ’方向に射出し得る形で設けられてお
り、また、該基準用レーザ発振器５ｌの第９図下方の基
準軸ＣＬ’上には、光路５１ａが本体５０ａ及び先端部
５０ｄを貫通する形で形成され、更に光路５１ａの先端
には図中下方に開放される形で基準用光線射出部５ｌｂ
が形威されている．また，本体５０ａ内部の前記レーザ
光射出面５０ｃの図中上方には、３個の半導体レーザ等
のレーザ発振器４２Ａ，．４２Ａ，．４２Ａ３が、第１
０図に示すように，基準軸ＣＬ’に垂直な平面上の，基
準軸ＣＬ’から同一半径上に，基準軸ＣＬ’に対して等
角度間隔、即ち、１２０’間隔で設けられている．そし
て，前記各レーザ発振器４２Ａは、第９図下端に射出部
４２ａを有しており，各射出部４２ａは、前記レーザ光
射出面５０ｃ上に、第ｌＯ図に示すように，前記基準用
光線射出部５ｌｂの周りに配置される形で設けられてい
る．そして，各レーザ発振器４２Ａは，前記射出部４２
ａから基準軸ＣＬ’に平行測定用にレーザ光ＬＳを射出
することが出来る．また，前記各射出部４２ａによって
基準面ＰＬが規定される．そして，前記レーザ光入射面
５０ｂ上には、第工０図に示すように、３個のバンドパ
スフィルタ５３、５３、５３が、前記各レーザ発振器４
２Ａい４２Ａ２，４２Ａ３と基準軸ＣＡＬ’に対して同
一の半径方向に、即ち，１２０゜間隔で前記各射出部４
２ａの周りに配置される形で基準軸ＣＬ’　から同一半
径上に設けられている．そして、前記各バンドパスフィ
ルタ５３の第９図上方の本体５０ａ内部には、反射＃！
５２によって構成される光路５２ａが形威されており，
該光路５２ａ上には、集光レンズ４３が設けられている
．そして，各集光レンズ４３の第９図上方には，受光素
子４２Ｂい４２Ｂよ、４２Ｂ，が、基準軸ＣＬ′に垂直
な同一平面上の、基準軸ＣＬ’から同一半径上で，第ｌ
Ｏ図に示すように，前記各レーザ発振器４２Ａ，，４２
Ａ，、４２Ａ，と基準軸ＣＬ′に対して同一の半径方向
、即ち、１２０＠間隔で，それぞれ受光面４２ｂを，第
９図に示すように、前記光路５２ａ側，即ち、図中下方
へ向けた形で設けられている．また、上述の法線方向測
定装置４０と同様に、前記各レーザ発振器４２Ａには，
第６図、第８図又は第工８図に示す各変調器４７ｂ又は
各ドライバ４７ａが接続しており、前記各受光素子４２
Ｅには，第６図、第８図又は第ｌ８図に示す各バンドバ
スフィルタ４６ａ又はマルチプレクサ４６ｃが接続して
いる．法線方向測定装置５０は以上のような構或を有す
るので，ティーチングに伴って該法線方向測定装置５０
によってワーク６６の加工面６６ａにおける法線方向を
測定するには、作業者がティーチング装置２２を操作し
てトーチ部２０′の先端に設けられた法線方向測定装置
５０を加工面６６ａ上を移動させ、法線方向測定装置５
０の基準用レーザ発振器５工から出力され、光路５１ａ
を介して基準用光線射出部５ｌｂから基準軸ＣＬ’に一
致した形で射出される基準用レーザ光ＬＢを加工面６６
ａの法線方向を求めようとする所定の位置に照射させる
．即ち，第９図に示すように，基準用レーザ発振器５１
から射出された基準用レーザ光ＬＢの照射された加工面
６６ａ上の点が基準点ＣＰと規定される．そして、各レ
ーザ発振器４２Ａから、測定用レーザ光ＬＳが基準軸Ｃ
Ｌ’に平行に加工面６６ａに射出されると，加工面６６
ａ上の前記基準点ＣＰ近傍の各測定点Ｐにおいて乱反射
した測定用レーザ光ＬＳは．各バンドパスフィルタ５３
によって所定の周波数の測定用レーザ光ＬＳ以外の光が
除去された形で、光路５２ａ内に入射する．そして、測
定用レーザ光ＬＳは、光路５２ａを通り，集光レンズ４
３によって集光されて各受光素子４２Ｂの受光面４２ｂ
上に、基準面ＰＬから測定点Ｐまでの距離Ｌに対応した
矢印ＬＲ方向の位置に焦点を結ぶ形で受光される．そし
て、上述の法線方向測定装置４０の場合と同様に、各受
光素子４２Ｂから法線方向演算部４６へ前記受光した測
定用レーザ光ＬＳの受光面４２ｂ上の焦点位置に対応す
る信号が出力され、法線方向演算部４６において，各測
定点Ｐの位置が判定される．そして，各測定点Ｐによっ
て仮想平面６５が規定され、該仮想平面６５の法線ベク
トルＮを演算することにより，加工面６６ａ上の基準点
ＣＰにおける法線方向が判定される．なお，法線方向測
定装置においては、各レーザ発振器４２Ａから射出され
加工面６６ａ上の各測定点Ｐにおいて反射された測定用
レーザ光ＬＳを，各受光素子４２Ｂで受光することが出
来れば、レーザ発振器４２Ａ，受光素子４２Ｂ等の法線
方向測定装置の構成要素の配亘は任意でよい．即ち，第
工１図及び第１２図に示す法線方向測定装置５５は．構
成要素の配置を変更して本体下部を小型化したものであ
る．尚、法線方向測定装置５５の構成要素の内，法線方
向測定装置４０、５０と同一の構成要素には同一の附号
を附して説明を省略する．法線方向測定装置５５は、受
光部５５ｂと投光部５５ｃとから成る本体５５ａを有し
ており、前記受光部５５ｂは，略円筒形に形成されて、
トーチ部２０’　の先端に接続している．そして，前記
受光部５５ｂの第１工図下部には，本体５５ａの中心軸
，即ち、基準軸ＣＬ’に垂直なレーザ光入射面５５ｄが
形成されており，第１２図に示すように、該レーザ光入
射面５５ｄの中央には，第１ｌ図下方に前記受光部５５
ｂよりも小径の略円筒形の投光部５５ｃが固着している
．また，前記投光部５５ｃの第１１＠下部には，基準軸
ＣＬ’に垂直なレーザ光射出面５５ｅが形成されており
、該レーザ光射出面５５ａには，第１工図下方に略円錐
形の先端部５５ｆが接続している，そして、前記投光部
５５ｃ内部には，中心軸，即ち、基準軸ＣＬ’上に、基
準用レーザ発振器５工が基＄軸ＣＬ’方向に基準用レー
ザ光ＬＢを射出し得る形で設けられており、また、前記
基準用レーザ発振器５１の第工１図下方の基準軸ＣＬ’
上には，光路５１ａが投光部５５ｃ及び先端部５５ｆを
貫通する形で形成され、図中下方に開放される形で基準
用光線射出部５ｌｂが形威されている．また，前記投光
部５５ｃ内部の前記レーザ光射出面５５ｅの図中上方に
は、３個のレーザ発振器４２Ａい４２Ａ２、４２Ａ，が
，第工２図に示すように、基準軸ＣＬ’に垂直な平面上
の、基準軸ＣＬ’から同一半径上で，基準軸ＣＬ’　に
対して等角度間隔，即ち．１２０’間隔で設けられてい
る．そして，各レーザ発振器４２Ａは，第１１図下端に
、射出部４２ａを有しており、各射出部４２ａは，前記
レーザ光射出面５５ｅ上に配置されている．そして，各
レーザ発振器４２Ａは、前記射出部４２ａから基準軸Ｃ
Ｌ’　に平行に測定用レーザ光ＬＳを射出することが出
来る．また、前記各射出部４２ａによって基準面ＰＬが
規定される．そして、前？各射出部４２ａの第工１１３
ｉｉ１下方には、それぞれ，光路４２ｃが，先端部５５
ｆを貫通する形で基準軸ＣＬ′に平行に形威されており
，図中下方に開放される形で測定用光線射出部４２ｄが
形成されている．そして，各測定用光線射出部４２ｄは
、第１２図に示すように，前記基準用光線射出部５ｌｂ
の周りに配置されている．そして、前記レーザ光入射面
５５ｄ上には，第工２図に示すように、３個のバンドパ
スフィルタ５３、５３、５３が、前記各レーザ発振器４
２Ａ■、４２Ａ２、４２Ａ３と基準軸ＣＬ’　に対して
同一の半径方向，即ち、工２０゜間隔で、前記各測定用
光線射出部４２ｄの周りに配置される形で、基準軸ＣＬ
’　から同一半径上に設けられている．そして，前記各
バンドパスフィルタ５３の第１上図上方の受光部５５ｂ
内部には，光路５２ａが形成されており、該光路５２ａ
上には，集光レンズ４３が設けられている．そして，前
記光路５２ａの図中上方には、反射鏡５２が設けられて
おり，該反射鏡５２の基準軸ＣＬ′側，即ち，第１１＠
左方には，前記光路５２ａと連通する光路５２ｂが形成
されている．そして，前記各反射ｔＩＬ５２及び前記各
光路５２ｂから基準軸ＣＬ’側には、受光素子４２Ｂよ
、４２Ｂ２、４２Ｂ３が、第１２図に示すように，基準
軸ＣＬ’に垂直な平面上の、基準軸ＣＬ’から同一半径
上で，前記各レーザ発振器４２Ａｉ、４２Ａ２、４２Ａ
，と基準軸ＣＬ’　に対して同一の半径方向、即ち、１
２０’間隔で，それぞれ受光面４２ｂを、第１１図に示
すように，基準軸ＣＬ″の反対側、即ち，前記光路５２
ｂ及び前記反射鏡５２側へ向けた形で設けられている．
また，上述の法線方向測定装置４０．５０と同様に、前
記各レーザ発振器４２Ａには，第６図，第８図又は第１
８図に示す各変調器４７ｂ又は各ドライバ４７ａが接続
しており、前記各受光素子４２Ｂには，第６図、第８図
又は第１８図に示す各バンドパスフィルタ４６ａ又はマ
ルチプレクサ４６ｃが接続している。

法線方向測定装Ｍ５５は以上のような構成を有するので
，ティーチングに伴って該法線方向測定装置５５によっ
てワーク６６の加工面６６ａにおける法線方向を測定す
るには，作業者がティーチング装置２２を操作してトー
チ部２０’の先端に設けられた法線方向測定装置５５を
加工面６６ａ上を移動させ，法線方向測定装置５５の基
準用レーザ発振器５１から出力され，光路５１ａを介し
て基準用光線射出部５ｌｂから基準軸ＣＬ″に−ａした
形で射出される基準用レーザ光ＬＢを加工面６６ａ上の
法線方向を求める所定の位置に照射させて基準点ＣＰを
設定する。そして，各レーザ発振器４２Ａから，測定用
レーザ光ＬＳが、光路４２ｃ、測定用光線射出部４２ｄ
を介して基準軸ＣＬ’に平行に射出されると、加工面６
６ａ上の前記基準点ＣＰ近傍の各測定点Ｐにおいて乱反
射した測定用レーザ光ＬＳは，各バンドパスフィルタ５
３によって所定の周波数のレーザ光以外の光が除去され
た形で、光路５２ａ内に入射する。

そして、測定用レーザ光ＬＳは、集光レンズ４３によっ
て集光されて、光路５２ａを通り、反射鏡５２、光路５
２ｂを介して各受光素子４２Ｂの受光面４２ｂ上に、基
準面ＰＬから各測定点Ｐまでの距ＭＬに対応した矢印Ｌ
Ｒ方向の位置に焦点を結ぶ形で受光される．そして、上
述の法線方向測定装置４０、５０の場合と同様に、各受
光素子４２Ｂから法線方向演算部４６へ受光した測定用
レーザ光ＬＳの受光而４２ｂ上の焦点位置に対応する信
号が出力され，法線方向演算部４６において、各測定点
Ｐの位置が判定される。そして、各測定点Ｐによって仮
想平面６５が規定され．該仮想平面６５の法線ベクトル
Ｎを演算することにより、加工面６６ａ上の基準点ＣＰ
における法線方向が判定される。なお、前記法線方向測
定装置５５は、基準用レーザ光ＬＢが射出される基準用
光線射出部５ｌｂの設けられた先端部５５ｆ及び該先端
部５５ｆの接続する投光部５５ｃが小型に形威されてい
るので，上述の基準点ＣＰを設定するために、作業者が
加工面６６ａ上の所定の位置に基準用レーザ光ＬＢを照
射させる際に、基準用レーザ光ＬＢの照射位置を認識し
易く、また、法線方向測定装置５５を加工面６６ａ上を
移動させる際の操作性が向上する． また、第１３図及び第１４図に示す法線方向測定装置５
６は、本体全体を小型化したものである。尚、法線方向
測定装Ｒ５６の構成要素の内、法線方向測定装置４０、
５０と同一の構成要素には同一の附号を附して説明を省
略する．即ち、法線方向測定装ｉ！！５６は、略円筒形
の本体６６ａを有しており、該本体５６ａは、トーチ部
２０′の先端に接続している。そして、本体５６ａには
、第１３図下方に、該本体５６ａの中心軸、即ち，基＄
＠ＣＬ’　に垂直なレーザ光入射面５６ｂが形或されて
おり，更に、該レーザ光入射面５６ｂの図中下方には、
基準軸ＣＬ’に垂直なレーザ光射出面５６ｃが形威され
ている．そして，該レーザ光射出面５６ｃの第１４図中
央には、第１３図下方に、円筒形の先端部５６ｄが固着
している．そして，前記本体５６ａの外部には，基準用
レーザ光ＬＢ＆出力する基準用レーザ発振器５１が設け
られており，該基準用レーザ発振器５ｌには，基準用光
ファイバ５７が接続している．そして、前？基準用光フ
ァイバ５７は、本体５６ａ外部から本体５６ａ内部へ導
かれて基準軸ＣＬ″上に設けられている。そして，前記
基準用光ファイバ５７は、第１３図下端に，射出部５７
ａを有しており、前記基準用レーザ発振器５１から出方
された基準用レーザ光ＬＢを，当該射出部５７ａから基
準軸ＣＬ’方向へ射出することが出来る．そして、前記
射出部５７ａの第１３図下方の基準軸ＣＬ’上には、光
路５１ａが、本体５６ａ及び先端部５６ｄを貫通する形
で形成され．図中下方に開放される形で基準用光線射出
部５ｌｂが形威されている。

また，前記本体５６ａの外部には、測定用レーザ光ＬＳ
を出力する３個のレーザ発振器４２Ａエ、４２Ａ２、４
２Ａ，が設けられており、前記各レーザ発振器４２Ａ■
、４２Ａ２、４２Ａ，には、それぞれ測定用光ファイバ
５９Ａい５９Ａ２、５９Ａ，が接続しており，前記各測
定用光ファイバ５９Ａ１．５９Ａ，、５９Ａ３は，本体
５６ａ外部から本体５６ａ内部へ導かれて基′１！！軸
ＣＬ″と平行に設けられている．そして、前記各測定用
光ファイ？５９Ａは，第１３図下端に、射出部５９ａを
有しており、各射出部５９ａ■、５９ａ２、５９ａ３は
、前記レーザ光射出面５６ｃ上に、第１４図に示すよう
に、前記基準用光線射出部５ｌｂの周りに、基準軸ＣＬ
’　に対して等角度間隔、即ち、ｌ２０゜間隔で配置さ
れている。そして，前記各レーザ発振器４２Ａから出力
された測定用レーザ光ＬＳを、当該各射出部５９ａから
基準軸ＣＬ″に平行に射出することが出来る．また、前
記各射出部５９ａによって基準面ＰＬが規定される．そ
して，前記レーザ光入射面５６ｂ上には、第ｌ４図に示
すように、３個のバンドパスフィルタ５３，５３、５３
が，前記各射出部５９ａ．、５９ａ２、５９ａ，と基準
軸ＣＬ’　に対して同一の半径方向、即ち、１２０’間
隔で，前記各射出部５９ａの周りに配置される形で、基
準軸ＣＬ’　から同一半径上に設けられている．そして
、前記各バンドパスフィルタ５３の第１３図上方の本体
５６ａ内部には、反射ｊ！５２によって構成される光路
５２ａが形成されており、該光路５２ａ上には、集光レ
ン？４３が設けられている．そして、各集光レンズ４３
の第工３図上方には，受光素子４２Ｂ■、４２Ｂ．，４
２Ｂ．が，第工４図に示すように、基準軸ＣＬ’　に垂
直な平面上の、基準軸ＣＬ’　から同一半径上で、前記
各射出部５９ａエ．５９ａ２、５９ａ，と基準１ｉ１ｃ
Ｌ’　に対して同一の半径方向，即ち．１２０’間隔で
、それぞれ受光面４２ｂを、第１３図に示すように，前
記光路５２ａ側，即ち、図中下方へ向けた形で設けられ
ている．また、上述の法線方向測定装置４０．５０と同
様に、前記各レーザ発振器４２Ａには、第６図，第８図
又は第１８図に示す各変調器４７ｂ又は各ドライバ４７
ａが接続しており、前記各受光素子４２Ｂには，第６図
，第８図又は第１８図に示す各バンドパスフィルタ４６
ａ又はマルチプレクサ４６ｃが接続している． 法線方向測定装置５６は以上のような構成を有するので
，ティーチングに伴って該法線方向測定装Ｉ！５６によ
ってワーク６６の加工面６６ａにおける法線方向を測定
するには、作業者がティーチング装置２２を操作してト
ーチ部２０’の先端に設けられた法線方向測定装１１５
６を加工面６６ａ上を移動させ、法線方向測定装＠５６
の基準用レーザ発振器５ｌから出力され、基準用光ファ
イバ５７、光路５１ａを介して基準用光線射出部５ｌｂ
から基準軸ＣＬ’　に一致した形で射出される基準用レ
ーザ光ＬＢを加工面６６ａ上の法線方向を求める所定の
位置に照射させて基準点ＣＰを設定する．そして，各レ
ーザ発振器４２Ａから．ｉＩ９定用レーザ光ＬＳが、測
定用光ファイバ５９Ａを介して基準軸ＣＬ″に平行に射
出されると、加工面６６ａ上の前記基準点ＣＰ近傍の各
測定点Ｐにおいて乱反射した測定用レーザ光ＬＳは．各
バンドパスフィルタ５３によって所定の周波数のレーザ
光以外の光が除去された形で、光路５２ａ内に入射する
。そして，測定用レーザ光ＬＳは、光路５２ａを通り、
集光レンズ４３によって集光されて各受光素子４２Ｂの
受光面４２ｂ上に．基準面ＰＬから各測定点Ｐまでの距
離Ｌに対応した矢印ＬＲ方向の位置に焦点を結ぶ形で受
光される。そして，上述の法線方向測定装置４０、５０
の場合と同様に，各受光素子４２Ｂから法線方向演算部
４６へ前記受光した測定用レーザ光ＬＳの受光面４２ｂ
上の焦点位置に対応する信号が出力され、法線方向演算
部４６において、各測定点Ｐの位置が判定される。そし
て、各測定点Ｐによって仮想平面６５が規定され，該仮
想平面６５の法線ベクトルＮを演算することにより，加
工面６６ａ上の基準点ＣＰにおける法線方向が判定され
る。そして，前記法線方向測定装置５６は、本体５６ａ
に，基準用レーザ発振器５工及び測定用レーザ発振器４
２Ａが設けられていないので，本体５６ａ全体が小型に
形成されており、従って、作業者が法線方向測定装置５
６を加工面６６ａ上を移動させて，加工面６６ａ上の所
定の位置に基準用レーザ光ＬＢを照射させて基準点ｃｐ
を設定する際の操作性が向上する。

また，加工面６６ａ上の各測定点Ｐまでの距離Ｌを測定
するには、各受光素子４２Ｂの受光面４２ｂ上の測゜定
用レーザ光ＬＳの焦点の位置でなく、第１５図及び第工
６図に示す法線方向測定装置６０のように、加工面６６
ａ上で反射する測定用レーザ光ＬＳの光量によって測定
することも可能である．なお、法線方向測定装Ｍ６０の
構或要素の内、法線方向測定装置４０、５０と同一の構
成要素には同一の附号を附して説明を省略する．即ち，
法線方向測定装置６０は、略円筒形の本体６０ａを有し
ており，該本体６０ａは、トーチ部２０’の先端に接続
している．そして、本体６０ａの外部には．基準用レー
ザ光ＬＢを出力する基準用レーザ発振器５１が設けられ
ており，該基準用レーザ発振器５１には、基準用光ファ
イバ６１が接続している．そして，前記基準用光ファイ
バ６１は、本体６０ａ外部から本体６０ａ内部へ導かれ
て基準軸ＣＬ’上に、先端６１ａが，本体６０ａの先端
６０ｂから第１５図下方へ突出した形で，前記基準用レ
ーザ発振器５１から出力された基準用レーザ光ＬＢを、
前記先端６１ａから基準軸ＣＬ″方向へ射出することが
出来る形で設けら？ている。本体６０ａの外部には，測
定用レーザ光ＬＳを出力する半導体レーザ等のレーザ発
振器６３Ａエ，６３Ａ．、６３Ａ３が設けられており、
前記レーザ発振器６３Ａ■、６３Ａ２．６３Ａ３には、
それぞれ投光用光ファイバ６２Ａエ、６２Ａ２、６２Ａ
３が接続している。そして、前記各投光用光ファイバ６
２Ａは、本体６０ａ外部から本体６０ａ内部へ導かれて
基準軸ＣＬ’　と略平行に設けられている。そして、前
記各投光用光ファイバ６２Ａは，第ｌ５図下端に，先端
６２ａを有しており、各先端６２ａい６　２　ａ２，　
６　２　ａ，は，本体６０ａの先端６０ｂから第工５図
下方へ突出した形で、基準軸ＣＡＬ″に垂直な基準面Ｐ
Ｌ上の同一半径上に、第１６図に示すように、基準軸Ｃ
Ｌ’に対して等角度間隔、即ち、１２０゜間隔で前記基
準用光ファイバ６１の先端６１ａの周りに配置されてい
る．そして、前記各レーザ発振器６３Ａから出力された
測定用レーザ光ＬＳを，当該各先端６２ａから基準軸Ｃ
Ｌ’　に平行に射出することが出来る．また，各投光用
光ファイバ６２Ａの先？６２ａによって規定される前記
基準面ＰＬ上には，本体６０ａ内部に基準軸ＣＬ’と略
平行に設けられた受光用光ファイバ６２Ｂ，．６２Ｂ，
、６２Ｂ．の先端６２ｂ■，６２ｂ■、６２ｂ，が，第
１６図に示すように、前記投光用光ファイバ６２Ａ、、
６２Ａ２、６２Ａ，の先＠６２ａ，、６　２　ａ，．６
２ａ，と基準軸ＣＬ’に対して同一の半径方向，即ち．
１２０”間隔で、前記各先端６２ａと隣接する形で，基
準軸ＣＬ’から同一半径上に設けられている．そして、
前記受光用光ファイバ６２Ｂ、．６２Ｂ，，６２Ｂ，は
、それぞれ本体６０ａ内部から本体６０ａ外部へ導かれ
て，本体６０ａ外部に設けられたフォトダイオード等の
受光した光量に応じた信号を出力し得る受光素子６３Ｂ
よ、６３Ｂ２、６３Ｂ，が接続している．また、上述の
法線方向測定装置４０、５０と同様に、前記各レーザ発
振器６３Ａには、第６図、第８図又は第１８図に示す各
変調器４７ｂ又は各ドライバ４７ａが接続しており，前
記各受光素子４２Ｂには、第６図，第８図又は第１８図
に示す各パンドパスフィルタ４６ａ又はマルチプレクサ
４６ｃが接続している． 法線方向測定装ｉ！６０は以上のような構成を有するの
で，該法線方向測定装置６０によって加工面６６ａ上の
任意の点における法線方向を測定するには、まず、作業
者がティーチング装置２２を操作してトーチ部２０’の
先端に設けられた法線方向測定装置６０を加工面６６ａ
上を移動させ、基準用レーザ発振器５ｌから出力され、
基準用光ファイバ６１によって本体６０ａへ導かれて基
準用光ファイバ６工の先端６１ａから基準軸ＣＬ’に一
致した形で射出される基準用レーザ光ＬＢを加工面６６
ａ上の法線方向を測定すべき所定の位置に照射させて基
準点ＣＰを設定する．そして、各レーザ発振器６３Ａか
ら出力され投光用光ファイバ６２Ａの先端６２ａから基
準軸ＣＬ’　に平行に射出される測定用レーザ光ＬＳは
，加工面６６ａ上の各測定点Ｐで乱反射し，反射した測
定用レーザ光ＬＳは各受光用光ファイバ６２Ｂの先端６
２ｂから各受光用光ファイバ６２Ｂ内に入り，各受光用
光ファイバ６２Ｂを介して各受光素子６３Ｂで受光され
る。この際に，第ｌ７図に示すように、投光用光ファイ
バ６２Ａの先端６２ａから射出される測定用レーザ光Ｌ
Ｓの広がる範囲を示す投光円錐面ＣＮＡと受光用光ファ
イバ６２Ｂの先端６２ｂの受光可能な範囲を示す受光円
錐面ＣＮＢは一致していないため、加工面６６ａ上の各
測定点Ｐ（微小面積を有する。）で乱反射した測定用レ
ーザ光ＬＳの内、第１７図において斜線で示す前記投光
円錐面ＣＮＡと前記受光円錐面ＣＮＢの重なる範囲ＣＮ
ＡＢにおいて反射した測定用レーザ光ＬＳが受光用光フ
ァイバ６２Ｂの先端６２ｂから受光用光ファイバ６２Ｂ
内に入射し、受光用光ファイバ６２Ｂを介して受光素子
６３Ｂで受光される．そして、前記投光円錐面ＣＮＡと
前記受光円錐面ＣＮＢの重なる＠＠ＣＮＡＢは、投光用
光ファイバ６２Ａの先端６２ａ及び受光用光ファイバ６
２Ｂの先端６２ｂから測定点Ｐまでの距離Ｌによって変
化するので、投光用光ファイバ６２Ａの先端８２ａ及び
受光用光ファイバ６２Ｂの先端６２ｂから測定点Ｐまで
の距ｉｌ１ｔＬによって受光素子６３Ｂの受光する測定
用レーザ光ＬＳの光量が変化する．そして、各受光素子
６３Ｂは受光した測定用レーザ光ＬＳの光量に対応した
信号を法線方向演算部４６に出力し、法線方向演算部４
６において加工面６６ａ上の各測定点Ｐの位置が判定さ
れる．この際に、受光素子４２Ｂを使用した前述の法線
方向測定装１１４０等と同様に、各レーザ発振器６３Ａ
の電源に周波数変調を掛けることによって各レーザ発振
器６３Ａから射出される測定用レーザ光ＬＳに所定の変
調を掛けるか、又は、各レーザ発振器６３Ａを時分割し
て駆動して、各レーザ発振器６３Ａから射出される測定
用レーザ光ＬＳ同士の影響を排除することによって各測
定点Ｐの位置を正確に求めることが出来る．そして、各
測定点Ｐによって仮想平面６５が規定され，該仮想千面
６５の法線ベクトルＮを演算することにより、加工面６
６ａ上の基準点ＣＰにおける法線方向が判定される． なお、上述の各実施例においては、測定用レーザ光ＬＳ
の射出方向を基準軸ＣＬ’　に対して平行にして，法線
方向演算部４６における各測定点Ｐの位置座標を求める
演算を簡単にした場合について述べたが、測定用レーザ
光ＬＳの射出方向は必ずしも基準軸ＣＬ’　に対して平
行でなくてもよい。即ち、測定用レーザ光ＬＳの射出方
向の基準軸ＣＬ’に対する角度等を予め法線方向演算部
４６に設定しておくことによって各測定点Ｐの位置座標
を求めることができる。この際に、測定用レーザ光ＬＳ
を基準軸ＣＬ″側へ傾斜した形で射出すると、測定用レ
ーザ光ＬＳを基準軸ＣＬ’に平行に射出した場合に比し
て、各測定点Ｐを基準軸ＣＰのより近くに設定できるの
で、加工面６６ａ上の基準点ＣＰにおける法線方向をよ
り正確に求めることができる。また，上述の各実施例に
おいては、基準点ｃｐを設定し、更に、基準点ｃｐ近傍
に、基準点ＣＰ以外の３点の測定点Ｐを設定する場合に
ついて述べたが、基準点ＣＰと、３点の測定点Ｐの中の
ｌ点の測定点Ｐとが、同一の点であってもよいことは勿
論である．即ち、測定点Ｐの位置を測定する測距手段を
、基準点ＣＰを設定する基準点設定手段として併用して
もよい。また、上述の各実施例においては，法線方向測
定装置４０、５０，５５、５６，６０をティーチング装
置２２に設けて、レーザ加工機１における加工プログラ
ムＰＲＯを作成する場合について述べたが，前記法線方
向測定装！４０．５０．５５、５６，６０は、レーザ加
工機１等の工作機械における加工プログラムを作成する
ためのティーチングを行う場合だけでなく、各種工作機
械における位置決め等に使用できることは勿論である． （ｇ）．発明の効果 以上，説明したように、本発明によれば、ワーク６６等
の対象物の加工面６６ａ等の曲面上に基準点ａｐｔ設定
するフィラー４１、基準用レーザ発振器５１、基準用光
ファイバ５７、６１等の基準点設定手段を設け、前記曲
面上で前記基準点ＣＰ近傍に少なくとも３点の測定点Ｐ
ｔｉ−ｌ定し，前記各測定点Ｐの距離Ｌ等の位置を測定
するレーザ発振器４２Ａ、受光素子４２Ｂ，測定用光フ
ァイバ５９Ａ、投光用光ファイバ６２Ａ、受光用光ファ
イバ６２Ｂ，レーザ発振器６３Ａ、受光素子６３Ｂ等の
測距手段を設け，前記測距手段によって測定された前記
各測定点Ｐの位置に基づいて、それ等測定点Ｐを含む仮
想平面６５を設定し、該仮想平面６５の法線ベクトルＮ
等の法線方向を演算する法線方向演算部を設けて構成し
たので、対象物の曲面上の基準点設定手段により設定さ
れる基準点ＣＰにおける法線方向が、基準点ＣＰ近傍に
測距手段により設定される各測定点Ｐによって規定され
る仮想平面６５の法線方向として近似的に算出される．
従って，基準点設定手段を測距手段と共に曲面上を移動
させ、基準点ＣＰを法線方向を測定すべき曲面上の所定
の位置へ設定することにより，曲面上の所定の位置にお
ける法線方向を求めることができる． また、本発明は、基準軸ＣＬ’方向に基準用レーザ光Ｌ
Ｂを射出して，ワーク６６等の対象物の加工面６６ａ等
の曲面上に基準点ＣＰを設定する基準用レーザ発振器５
ｌ、基準用光ファイバ５７、６工等の基準用レーザ光射
出手段を設け，測定用レーザ光ＬＳを射出して、前記曲
面上で前記基準点ＣＰ近傍に少なくとも３点の測定点Ｐ
を設定するレーザ発振器４２Ａ．測定用光ファイバ５９
Ａ、投光用光ファイバ６２Ａ，レーザ発振器６３Ａ等の
測定用レーザ光射出手段を設け、前記各測定点Ｐにおい
て反射した前記測定用レーザ光ＬＳを受光して、前記各
測定点Ｐの距離Ｌ等の位置に対応した信号を出力し得る
受光素子４２Ｂ、受光用光ファイバ６２Ｂ、受光素子６
３Ｂ等の測定用レーザ光受光手段を設け，前記測定用レ
ーザ光受光手段から出力された前記各測定点Ｐの位置に
対応した信号に基づいて、それ等測定点Ｐを含む仮想平
面６５を設定し、該仮想平面６５の法線ベクトルＮ等の
法線方向を演算する法線方向演算部４６を設けて構成し
たので、対象物の曲面上の基準用レーザ光射出手段から
射出される基準用レーザ光ＬＢにより設定される基準点
ＣＰにおける法線方向が、基準点ＣＰ近傍の測定用レー
ザ光射出手段から射出される測定用レーザ光ＬＳにより
設定される各測定点Ｐによって規定される仮想平面６５
の法線方向として近似的に算出される．従って、基準用
レーザ光射出手段を測定用レーザ光射出手段、測定用レ
ーザ光受光手段と共に曲面上を移動させ，法線方向を測
定すべき曲面上の所定の位置へ基準用レーザ光ＬＢを照
射させて基準点ＣＰを設定することにより、曲面上の所
定の位置における法線方向を求めることができる．また
、本発明は、大径の受光部５５ｂと前記受光部５５ｂに
接続した形の小径の投光部５５ｃから成る本体５５ａを
設け、前記投光部５５ｃに、基準軸ＣＬ’方向に基準用
レーザ光ＬＢを射出して，ワーク６６等の対象物の加工
面６６ａ等の曲面上に基準点ＣＰを設定する基準用レー
ザ発振器５１等の基準用レーザ光射出手段を設け、前記
投光部５５ｃに，測定用レーザ光ＬＳを射出して，前記
曲面上で前記基準点ｃｐ近傍に少なくとも３点の測定点
Ｐを設定する測定用レーザ発振器４２Ａ等の測定用レー
ザ光射出手段を設け、前記受光部５５ｂに，前記各測定
点Ｐにおいて反射した前記測定用レーザ光ＬＳを受光し
て、前記各測定点Ｐの距離Ｌ等の位置に対応した信号を
出力し得る受光素子４２Ｂを設け，前記受光素子４２Ｂ
から出力された前記各測定点Ｐの位置に対応した信号に
基づいて、それ等測定点Ｐを含む仮想平面６５を設定し
，該仮想平面６５の法線ベクトルＮ等の法線方向を演算
する法線方向演算部４６を設けて構成したので、対象物
の曲面上の基準用レーザ光射出手段から射出される基準
用レーザ光ＬＢにより設定される基準点ｃｐにおける法
線方向が、基準点ｃｐ近傍の測定用レーザ光射出手段か
ら射出される測定用レーザ光ＬＳにより設定される各測
定点Ｐによって規定される仮想平面６５の法線方向とし
て近似的に算出される．従って、基準用レーザ光射出手
段、測定用レーザ光射出手段及び受光素子４２Ｂの設け
られた本体５５ａを曲面上を移動させ、基準用レーザ光
ＬＢを法線方向を測定すべき曲面上の所定の位置へ照射
させて基準点ＣＰ＆Ｈ定することにより、曲面上の所定
の位置における法線方向を求めることができる。そして
．投光部５５ｃから受光素子４２Ｂを分離したことによ
り，基準用レーザ光ＬＢが射出される当該投光部５５ｃ
が小型に形威されているので，作業者が基準用レーザ光
ＬＢを対象物の曲面上の所定の位置に照射させる際に、
基準用レーザ光ＬＢの照射位置を認識しやすく、また、
本体５５ａを曲面上を移動させる際の操作性が向上する
。

また、本発明は、本体５６ａを設け，該本体５６ａ外に
、基準用レーザ光ＬＢを出力する基準用レーザ発振器５
工を設け、前記本体５６ａに、前記基準用レーザ発振器
５１から出力された基準用レーザ光ＬＢを基準軸ＣＬ’
方向に射出して、ワーク６６等の対象物の加工面６６ａ
等の曲面上に基準点ＣＰを設定する基準用光ファイバ５
７を設け，前記本体５６ａ外に、測定用レーザ光ＬＳを
出力する測定用レーザ発振器４２Ａを設け，前記本体５
６ａに，前記測定用レーザ発振器４２Ａから出力された
測定用レーザ光ＬＳを射出して，前記曲面上で前記基準
点ＣＰ近傍に少なくとも３点の測定点Ｐを設定する測定
用光ファイバ５９Ａを設け、前記本体５６ａに、前記各
測定点Ｐにおいて反射した前記測定用レーザ光ＬＳを受
光して，前記各測定点Ｐの距離Ｌ等の位置に対応した信
号を出力し得る受光素子４２Ｂを設け、前記受光素子４
２Ｂから出力された前記各測定点Ｐの位置に対応した信
号に基づいて、それ等測定点Ｐを含む仮想千面６５を設
定し、該仮想平面６５の法線ベクトルＮ等の法線方向を
演算する法線方向演算部４６を設けて構成したので、対
象物の曲面上の基準用光ファイバ５７から射出される基
準用レーザ光ＬＢにより設定される基準点ＣＰにおける
法線方向が．基準点ＣＰ近傍の測定用光ファイバ５９Ａ
から射出される測定用レーザ光ＬＳにより設定される各
測定点Ｐによって規定される仮想平面６５の法線方向と
して近似的に算出される．従って、基準用光ファイバ５
７、測定用光ファイバ５９Ａ及び受光素子４２Ｂの設け
られた本体５６ａを曲面上を移動させ，基準用レーザ光
ＬＢを法線方向を測定すべき曲面上の所定の位置へ照射
させて基準点ＣＰを設定することにより，曲面上の所定
の位置における法線方向を求めることができる．そして
、本体５６ａから基準用レーザ発振器５ｌ及び測定用レ
ーザ発振器４２Ａを分離したことにより、基準用レーザ
光ＬＢが射出される本体５６ａが小型に形戊されている
ので、作業者が基準用レーザ光ＬＢを対象物の曲面上の
所定の位置に照射させる際に、基準用レーザ光ＬＢの照
射位置を認識しやすく、また、本体５６ａを曲面上を移
動させる際の操作性が向上する． また、本発明は，本体６０ａを設け、該本体６０ａ外に
、基準用レーザ光ＬＢを出力する基準用レーザ発振器５
ｌを設け、前記本体６０ａに．前記基準用レーザ発振器
５１から出力された基準用レーザ光ＬＢを基準軸ＣＬ’
方向に射出して，ワーク６６等の対象物の加工面６６ａ
等の曲面上に基準点ｃｐを設定する基準用光ファイバ６
１を設け，前記本体６０ａ外に、測定用レーザ光ＬＳを
出力する測定用レーザ発振器６３Ａを設け，前記本体６
０ａに、前記測定用レーザ発振器６３Ａから出力された
測定用レーザ光ＬＳを射出して、前記曲面６６ａ上で前
記基準点ＣＰ近傍に少なくとも３点の測定点Ｐを設定す
る投光用光ファイバ６２Ａを設け、前記本体６０ａに，
前記各測定点Ｐにおいて反射した前記測定用レーザ光Ｌ
Ｓを受光する受光用光ファイバ６２Ｂを設け、前記本体
６０ａ外に．前記受光用光ファイバ６２Ｂで受光した測
定用レーザ光ＬＳの光量に基づいて、前記各測定点Ｐの
距離Ｌ等の位置に対応した信号を出力し得る受光素子６
３Ｂを設け、前記受光素子６３Ｂから出力された前記各
測定点Ｐの位置に対応した信号に基づいて，それ等測定
点Ｐを含む仮想平面６５を設定し、該仮想平面６５の法
線ベクトルＮ等の法線方向を演算する法線方向演算部４
６を設けて構成したので、対象物の曲面上の基準用光フ
ァイバ６工から射出される基準用レーザ光ＬＢにより設
定される基準点ＣＰにおける法線方向が，基準点ＣＰ近
傍の投光用光ファイバ６２Ａから射出される測定用レー
ザ光ＬＳにより設定される各測定点Ｐによって規定され
る仮想平面６５の法線方向として近似的に算出される．
従って，基準用光ファイバ６工、投光用光ファイバ６２
Ａ及受光用光ファイバ６２Ｂが設けられた本体６０ａを
曲面上を移動させ，基準用レーザ光ＬＢを法線方向を測
定すべき曲面上の所定の位置へ照射させて基準点ＣＰを
設定することにより、曲面上の所定の位置における法線
方向を求めることができる．そして、本体６０ａから基
準用レーザ発振器５１．測定用レーザ発振器６３Ａ及び
受光素子６３Ｂを分離したことにより，基準用レーザ光
ＬＢが射出される本体６０ａが小型に形成されているの
で、作業者が基準用レーザ光ＬＢを対象物の曲面上の所
定の位置に照射させる際に，基準用レーザ光ＬＢの照射
位置を認識しやすく、また、本体６０ａを曲面上を移動
させる際の操作性が向上する．また，本発明は，基準軸
ＣＬ’方向に基準用レーザ光ＬＢを射出して、ワーク６
６等の対象物の加工面６６ａ等の曲面上に基準点ｃｐを
設定する基準用レーザ発振器５１．基準用光ファイバ５
７、６ｌ等の基準用レーザ光射出手段を設け、測定用レ
ーザ光ＬＳを所定の変調を掛けた形で射出して，前記曲
面上で前記基準点ＣＰ近傍に少なくとも３点の測定点Ｐ
を設定する変調器４７ｂ及びレーザ発振器４２Ａ、測定
用光ファイバ５９Ａ、投光用光ファイバ６２Ａ、レーザ
発振器６３Ａ等の測定用レーザ光変調射出手段を設け、
前記各測定点Ｐにおいて反射した前記測定用レーザ光Ｌ
Ｓを含む光を受光して，受光した光に対応する受光信号
を出力する受光素子４２Ｂ、受光用光ファイバ６２Ｂ、
受光素子６３Ｂ等の測定用レーザ光受光手段を設け、前
記測定用レーザ光受光手段から出力された前記受光信号
の中から所定の変調を掛けられた前記測定用レーザ光Ｌ
Ｓに対応する成分を取り出して復調し、前記各測定点Ｐ
の距離Ｌ等の位置に対応した位置信号を出力するバンド
パスフィルタ４６ａ，復調器４６ｂ等のノイズ除去手段
を設け，前記ノイズ除去手段から出力された前記各測定
点Ｐの位置に対応した位置信号に基づいて、それ等測定
点Ｐを含む仮想平面６５を設定し、該仮想平面６５の法
線ベクトルＮ等の法線方向を演算する法線方向演算部４
６を設けて構成したので、対象物の曲面上の基準用レー
ザ光射出手段から射出される基準用レーザ光ＬＢにより
設定される基準点ｃｐにおける法線方向が、基準点ｃｐ
近傍の測定用レーザ光射出手段から射出される測定用レ
ーザ光ＬＳにより設定される各測定点Ｐによって規定さ
れる仮想平面６５の法線方向として近似的に算出される
．従って、基準用レーザ光射出手段を測定用レーザ光射
出手段、測定用レーザ光受光手段と共に曲面上を移動さ
せ、法線方向を測定すべき曲面上の所定の位置へ基準用
レーザ光ＬＢを照射させて基準点ＣＰを設定することに
より、曲面上の所定の位置における法線方向を求めるこ
とができる。また、ノイズ除去手段により、測定用レー
ザ光ＬＳ以外の光を受光した場合でも、法線方向演算部
４６には前記測定用レーザ光ＬＳに対応した位置信号の
みが出力されるので、各測定点Ｐの位置が正確に測定さ
れ、従って、曲面の法線方向が正確に判定される。

また、本発明は、基準軸ＣＬ’方向に基準用レーザ光Ｌ
Ｂを射出して，ワーク６６等の対象物の加工面６６ａ等
の曲面上に基準点ＣＰを設定する基準用レーザ発振器５
１、基準用光ファイバ５７，６１等の基準用レーザ光射
出手段を設け，測定用レーザ光ＬＳを射出して、前記曲
面上で前記基準点ＣＰ近傍にそれぞれ異なった測定点Ｐ
を設定する少なくとも３個のレーザ発振器４２Ａ，測定
用光ファイバ５９Ａ、投光用光ファイバ６２Ａ、レーザ
発振器６３Ａ等の測定用レーザ光射出手段を設け、前記
各測定用レーザ光射出手段をｔ個ずつ，時分割して駆動
するドライバ４７ａ、信号切換器４７ｃ等の時分割酩動
手段を設け、前記測定点Ｐにおいて反射した前記測定用
レーザ光ＬＳを受光して、前記測定点Ｐの距離Ｌ等の位
置に対応した信号を出力し得る少なくとも３個の受光素
子４２Ｂ、受光用光ファイバ６２Ｂ、受光素子６３Ｂ等
の測定用レーザ光受光手段を前記各測定用レーザ光射出
手段と対応する形で設け、前記各測定用レーザ光受光手
段の内、前記時分割駆動手段によって岨動された測定用
レーザ光射出手段に対応する測定用レーザ光受光手段を
ｌ個ずつ、時分割して選択して、選択された当該測定用
レーザ光受光手段のみから前記測定点Ｐの位置に対応し
た信号を出力させるマルチプレクサ４６ｃ、信号切換器
４７ｃ等の時分割選択手段を設け、前記時分割選択手段
によって選択された前記各測定用レーザ光受光手段から
出力された前記測定点Ｐの位置に対応した信号に基づい
て、少なくとも３点の測定点Ｐの位置を求め、それ等測
定点Ｐを含む仮想平面６５を設定し、該仮想平面６５の
法線ベクトルＮ等の法線方向を演算する法線方向演算部
４６を設けて構成したので、対象物の曲面上の基準用レ
ーザ光射出手段から射出される基準用レーザ光ＬＢによ
り設定される基準点ｃｐにおける法線方向が、基準点Ｃ
Ｐ近傍の、測定用レーザ光射出手段から射出される測定
用レーザ光ＬＳにより設定される各測定点Ｐによって規
定される仮想平面６５の法線方向として近似的に算出さ
れる．従って、基準用レーザ光射出手段を測定用レーザ
光射出手段．測定用レーザ光受光手段と共に曲面上を移
動させ、法線方向を測定すへき曲面上の所定の位置へ基
準用レーザ光ＬＢを照射させて基準点ＣＰを設定するこ
とにより、曲面上の所定の位置における法線方向を求め
ることができる。また、複数の測定用レーザ光射出手段
５又は，複数の測定用レーザ光受光手段を同時に使用し
ないので、１個の測定用レーザ光射出手段と工個の測定
用レーザ光受光手段とが確実に対応して、各測定用レー
ザ光受光手段が当該測定用レーザ光受光手段に対応しな
い測定用レーザ光射出手段から射出された測定用レーザ
光ＬＳを受光することがないので，各測定点Ｐの位置が
正確に測定され，従って、曲面の法線方向が正確に判定
される。

また、本発明は、フィラー４ｌ、基準用レーザ発振器５
工，基準用光ファイバ５７、６１等の基準点設定手段及
びレーザ発振器４２Ａ，受光素子４２Ｂ，測定用光ファ
イバ５９Ａ，投光用光ファイ／＜６２Ａ、受光用光ファ
イバ６２Ｂ，レーザ発振器６３Ａ．受光素子６３Ｂ等の
測距手段を設け、前記基準点設定手段により，ワーク６
６等の対象物の加工面６６ａ等の曲面上に基準点ＣＰを
設定し，前記測距手段により、前記曲面上で前記基準点
ＣＰ近傍に少なくとも３点の測定点Ｐを設定して、前記
各測定点Ｐの距１ａＬ等の位置を測定し、測定された前
記各測定点Ｐの位置に基づいて、それ等測定点Ｐを含む
仮想平面６５を設定し、該仮想平面６５の法線方向Ｎを
算出し，該算出された法線方向を前記基準点ｃｐの法線
方向とするようにして構成したので、対象物の曲面上の
基準点設定手段により設定される基準点ＣＰにおける法
線方向が、基準点ＣＰ近傍に測距手段により設定される
各測定点Ｐによって規定される仮想平面６５の法線方向
として近似的に算出される．従って，基準点設定手段を
測距手段と共に曲面上を移動させ、基準点ＣＰを法線方
向を測定すべき曲面上の所定の位置へ設定することによ
り、曲面上の所定の位置における法線方向を求めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による法線方向測定装置及び法線方向
測定方法が適用されるティーチング装置の一例を示す正
面図， 第２図は，３次元レーザ加工機の一例を示す斜視図、 第３図は，第２図に示すレーザ加工機のトーチ部分の拡
大図、 第４図は、本発明による法線方向測定装置の一例を示す
図， 第５図は、第４図に示す法線方向測定装置の底面図， 第６図は、ティーチング装置における制御装置の一例を
示すブロック図、 第７図は，トーチ及び旋回トーチの回転角を求める模式
図、 第８図は，ティーチング装置における制御装置の別の例
を示すブロック図、 第９図は、本発明による法線方向測定装置の別の例を示
す図， 第１０図は、第９図に示す法線方向測定装置の底面図、 第１ｌ図は，本発明による法線方向測定装置の別の例を
示す図、 第１２図は、第１１図に示す法線方向測定装置の底面図
、 第工３図は、本発明による法線方向測定装置の別の例を
示す図、 第１４図は、第工３図に示す法線方向測定装置の底面図
、 第工５図は、本発明による法線方向測定装置の別の例を
示す図、 第工６図は、第１５図に示す法線方向測定装置の底面図
， 第ｌ７図は、第１５図及び第ｌ６図に示す法線方向測定
装置における距離の測定原理を示す図，第工８図は、テ
ィーチング装置における制御装置の別の例を示すブロッ
ク図である．４０・・・・・・法線方向測定装置 ４ｌ・・・・・・基準点設定手段（フィラー）４２Ａ・
・・・・・測距手段、 測定用レーザ光射出手段、 測定用レーザ発振器 ４２Ｂ・・・・・・測距手段、 測定用レーザ光受光手段， 受光素子 ４６・・・・・・法線方向演算部 ４６ａ・・・・・・ノイズ除去手段 （バンドパスフィルタ） ４６ｂ・・・・・・ノイズ除去手段（復調器）４６ｃ・
・・・・・時分割選択手段 （マルチプレクサ） ４７ａ・・・・・・時分割邸動手段（ドライバ）４７ｂ
・・・・・・変調手段（変調器）４７ｃ・・・・・・時
分割能動手段（信号切換器）５０・・・・・・法線方向
測定装置 ５１・・・・・・基準点設定手段、 基準用レーザ光射出手段、 基準用レーザ発振器 ５５・・・・・・法線方向測定装置 ５５ａ・・・・・・本体 ５５ｂ・・・・・・受光部 ５５ｃ・・・・・・投光部 ５６・・・・・・法線方向測定装置 ５６ａ・・・・・・本体 ５７・・・・・・基準点設定手段、 基準用レーザ光射出手段， 基準用光ファイバ ５９Ａ・・・・・・測距手段， 測定用レーザ光射出手段、 測定用光ファイバ ６０・・・・・・法線方向測定装置 ６０ａ・・・・・・本体 ６１・・・・・・基準点設定手段、 基準用レーザ光射出手段、 基準用光ファイバ ６２Ａ・・・・・・測距手段、 測定用レーザ光射出手段， 投光用光ファイバ ６２Ｂ・・・・・・測距手段、 測定用レーザ光受光手段、 受光用光ファイバ ６３Ａ・・・・・・測距手段、 測定用レーザ光射出手段、 レーザ発振器 ６３Ｂ・・・・・・測距手段， 測定用レーザ光受光手段， 受光素子 ６６・・・・・・対象物（ワーク） ６６ａ・・・・・・曲面（加工面） ｃｐ・・・・・・基準点 Ｐ・・・・・・測定点 Ｌ・・・・・・位置（距離） Ｎ・・・・・・法線方向（法線ベク ＣＬ’・・・・・・基準軸 ＬＢ・・・・・・基準用レーザ光 ＬＳ・・・・・・測定用レーザ光 トル）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）、対象物の曲面上に基準点を設定する基準点設定
   手段を設け、 前記曲面上で前記基準点近傍に少なくとも ３点の測定点を設定し、前記各測定点の位置を測定する
   測距手段を設け、 前記測距手段によって測定された前記各測 定点の位置に基づいて、それ等測定点を含む仮想平面を
   設定し、該仮想平面の法線方向を演算する法線方向演算
   部を設けて構成した法線方向測定装置。
2. （２）、基準軸方向に基準用レーザ光を射出して、対象
   物の曲面上に基準点を設定する基準用レーザ光射出手段
   を設け、 測定用レーザ光を射出して、前記曲面上で 前記基準点近傍に少なくとも３点の測定点を設定する測
   定用レーザ光射出手段を設け、 前記各測定点において反射した前記測定用 レーザ光を受光して、前記各測定点の位置に対応した信
   号を出力し得る測定用レーザ光受光手段を設け、 前記測定用レーザ光受光手段から出力され た前記各測定点の位置に対応した信号に基づいて、それ
   等測定点を含む仮想平面を設定し、該仮想平面の法線方
   向を演算する法線方向演算部を設けて構成した法線方向
   測定装置。
3. （３）、大径の受光部と前記受光部に接続した形の小径
   の投光部から成る本体を設け、 前記投光部に、基準軸方向に基準用レーザ 光を射出して、対象物の曲面上に基準点を設定する基準
   用レーザ光射出手段を設け、 前記投光部に、測定用レーザ光を射出して、前記曲面上
   で前記基準点近傍に少なくとも３点の測定点を設定する
   測定用レーザ光射出手段を設け、 前記受光部に、前記各測定点において反射 した前記測定用レーザ光を受光して、前記各測定点の位
   置に対応した信号を出力し得る受光素子を設け、 前記受光素子から出力された前記各測定点 の位置に対応した信号に基づいて、それ等測定点を含む
   仮想平面を設定し、該仮想平面の法線方向を演算する法
   線方向演算部を設けて構成した法線方向測定装置。
4. （４）、本体を設け、 該本体外に、基準用レーザ光線を出力する 基準用レーザ発振器を設け、 前記本体に、前記基準用レーザ発振器から 出力された基準用レーザ光を基準軸方向に射出して、対
   象物の曲面上に基準点を設定する基準用光ファイバを設
   け、 前記本体外に、測定用レーザ光を出力する 測定用レーザ発振器を設け、 前記本体に、前記測定用レーザ発振器から 出力された測定用レーザ光を射出して、前記曲面上で前
   記基準点近傍に少なくとも３点の測定点を設定する測定
   用光ファイバを設け、 前記本体に、前記各測定点において反射し た前記測定用レーザ光を受光して、前記各測定点の位置
   に対応した信号を出力し得る受光素子を設け、 前記受光素子から出力された前記各測定点 の位置に対応した信号に基づいて、それ等測定点を含む
   仮想平面を設定し、該仮想平面の法線方向を演算する法
   線方向演算部を設けて構成した法線方向測定装置。
5. （５）、本体を設け、 該本体外に、基準用レーザ光を出力する基 準用レーザ発振器を設け、 前記本体に、前記基準用レーザ発振器から 出力された基準用レーザ光を基準軸方向に射出して、対
   象物の曲面上に基準点を設定する基準用光ファイバを設
   け、 前記本体外に、測定用レーザ光を出力する 測定用レーザ発振器を設け、 前記本体に、前記測定用レーザ発振器から 出力された測定用レーザ光を射出して、前記曲面上で前
   記基準点近傍に少なくとも３点の測定点を設定する投光
   用光ファイバを設け、 前記本体に、前記各測定点において反射し た前記測定用レーザ光を受光する受光用光ファイバを設
   け、 前記本体外に、前記受光用光ファイバで受 光した測定用レーザ光の光量に基づいて、前記各測定点
   の位置に対応した信号を出力し得る受光素子を設け、 前記受光素子から出力された前記各測定点 の位置に対応した信号に基づいて、それ等測定点を含む
   仮想平面を設定し、該仮想平面の法線方向を演算する法
   線方向演算部を設けて構成した法線方向測定装置。
6. （６）、基準軸方向に基準用レーザ光を射出して、対象
   物の曲面上に基準点を設定する基準用レーザ光射出手段
   を設け、 測定用レーザ光を所定の変調を掛けた形で 射出して、前記曲面上で前記基準点近傍に少なくとも３
   点の測定点を設定する測定用レーザ光変調射出手段を設
   け、 前記各測定点において反射した前記測定用 レーザ光を含む光を受光して、受光した光に対応する受
   光信号を出力する測定用レーザ光受光手段を設け、 前記測定用レーザ光受光手段から出力され た前記受光信号の中から前記測定用レーザ光に対応する
   成分を取り出して復調し、前記各測定点の位置に対応し
   た位置信号を出力するノイズ除去手段を設け、 前記ノイズ除去手段から出力された前記各 測定点の位置に対応した位置信号に基づいて、それ等測
   定点を含む仮想平面を設定し、該仮想平面の法線方向を
   演算する法線方向演算部を設けて構成した法線方向測定
   装置。
7. （７）、基準軸方向に基準用レーザ光を射出して、対象
   物の曲面上に基準点を設定する基準用レーザ光射出手段
   を設け、 測定用レーザ光を射出して、前記曲面上で 前記基準点近傍にそれぞれ異なった測定点を設定する少
   なくとも３個の測定用レーザ光射出手段を設け、 前記各測定用レーザ光射出手段を１個ずつ、時分割して
   駆動する時分割駆動手段を設け、前記測定点において反
   射した前記測定用レ ーザ光を受光して、前記測定点の位置に対応した信号を
   出力し得る少なくとも３個の測定用レーザ光受光手段を
   前記各測定用レーザ光射出手段と対応する形で設け、 前記各測定用レーザ光受光手段の内、前記 時分割駆動手段によって駆動された測定用レーザ光射出
   手段に対応する測定用レーザ光受光手段を１個ずつ、時
   分割して選択して、選択された当該測定用レーザ光受光
   手段のみから前記測定点の位置に対応した信号を出力さ
   せる時分割選択手段を設け、 前記時分割選択手段によって選択された前 記各測定用レーザ光受光手段から出力された前記測定点
   の位置に対応した信号に基づいて、少なくとも３点の測
   定点の位置を求め、それ等測定点を含む仮想平面を設定
   し、該仮想平面の法線方向を演算する法線方向演算部を
   設けて構成した法線方向測定装置。
8. （８）、基準点設定手段及び測距手段を設け、前記基準
   点設定手段により、対象物の曲面 上に基準点を設定し、 前記測距手段により、前記曲面上で前記基 準点近傍に少なくとも３点の測定点を設定して、前記各
   測定点の位置を測定し、 測定された前記各測定点の位置に基づいて、それ等測定
   点を含む仮想平面を設定し、 該仮想平面の法線方向を算出し、該算出さ れた法線方向を前記基準点の法線方向とするようにして
   構成した法線方向測定方法。