JPH0719836A - 被測定物の傾斜角度検出方法およびその装置 - Google Patents

被測定物の傾斜角度検出方法およびその装置

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JPH0719836A
JPH0719836A JP18719893A JP18719893A JPH0719836A JP H0719836 A JPH0719836 A JP H0719836A JP 18719893 A JP18719893 A JP 18719893A JP 18719893 A JP18719893 A JP 18719893A JP H0719836 A JPH0719836 A JP H0719836A
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Tetsuro Maruyama
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成且つ簡単なデータ処理で高精度に
被測定物の傾斜角度が得る。 【構成】 傾斜角度測定装置10は、目標物12に対向
して設定された回転板14と、回転板14上に装備され
レーザ光Lfを出力するレーザ光源16と、目標物12
からの反射レーザ光Lrを受信する受光素子18とを設
け、反射レーザ光Lrとレーザ光Lfとの位相のずれに
基づいて目標物12上における反射点Pまでの距離を順
次演算する距離演算回路20とを装備すると共に、距離
演算回路20で演算された数値を記憶するメモリ22
と、メモリ22に記憶された目標物12までの距離デー
タに基づいて目標物上に描かれたレーザ光Lfの楕円光
跡24の長軸28を求めると共に、長軸28の位置デー
タ等に基づいて目標物12の傾斜角度を算定する傾斜角
算定回路30とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザ光によって被
測定物の傾斜角度を精密に測定する被測定物の傾斜角度
検出方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の傾斜角度検出方法とし
て、特開平3-29806 号公報に記載されたものがある。図
5は、この傾斜角度検出方法を説明する構成図である。
赤色レーザ光源100及び緑色レーザ光源102からそ
れぞれ照射されたレーザ光は、回転しているスリガラス
104及びレンズ106、108を介して、被測定物1
10上にスペックルパターン112を形成する。このス
ペックルパターン112をカメラ114で撮像し、その
画像データの二次元相関をとって被測定物110の傾斜
角度等を得るものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような傾斜角度検出方法では、二個のレーザ光源や
カメラ等を必要とし、しかも画像データの処理も複雑で
あり、装置の大型化および複雑化を招来していた。
【0004】
【発明の目的】そこで、この発明の目的は、簡単な構成
且つ簡単なデータ処理で高精度に被測定物の傾斜角度が
得られる傾斜角度測定方法およびその装置を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る傾斜角度測定方法は、目標物に対向
して設定された回転板と、この回転板上に当該回転板の
中心部から所定距離隔てて装備され所定のタイミングで
変調されたレーザ光を出力するレーザ光源とを設け、こ
の回転板の回転と共に変化するレーザ光源の位置の変化
に応じて前記目標物からの反射光を受信し当該目標物上
における反射点までの距離を演算し、この目標物までの
距離データの内の最大値と最小値とにより当該目標物上
に描かれたレーザ光の楕円光跡の長軸を求めると共に、
当該楕円光跡の長軸の位置データおよびその点における
回転板との間の距離データに基づいて当該目標物の傾斜
角度を算定することとした。
【0006】また、この発明に係る傾斜角度測定装置
は、前記回転板と、前記レーザ光源と、前記目標物から
の反射レーザ光を受信する受光素子とを設け、この受光
素子で受光された反射レーザ光と前記レーザ光源から出
力されるレーザ光との位相のずれに基づいて当該目標物
上における反射点までの距離を前記レーザ光源の位置の
変化に応じて順次演算する距離演算回路を装備すると共
に、この距離演算回路で演算された数値を前記レーザ光
源の回転位置に対応して記憶するメモリと、このメモリ
に記憶された目標物までの距離データの内の最大値と最
小値とに基づいて目標物上に描かれたレーザ光の楕円光
跡の長軸を求めると共に、当該楕円光跡の長軸の位置デ
ータおよびその点における回転板との間の距離データに
基づいて当該目標物の傾斜角度を算定する傾斜角算定回
路とを備えたものとした。
【0007】この装置において、前記受光素子が、前記
回転板上の回転中心位置に装備されているものとしても
よく、又は、前記回転板が環状円板から成り、この回転
板の背面側で当該回転板の回転中心軸上に前記レーザ光
源を装備し、前記回転板の回転中心軸上の前記目標物側
に第1の反射鏡を設置すると共に、この第1の反射鏡か
らの反射レーザ光を前記被目標物側に向けて反射する第
2の反射鏡を前記回転板上に装備し、前記第1の反射鏡
が前記回転板に一体的に装備されたものとしてもよい。
【0008】
【作用】レーザ光源から目標物へ向けてレーザ光を出力
し、レーザ光源が設けられた回転板を回転すると、目標
物の平面上には目標物の傾きに応じた楕円光跡が描かれ
る。一方、目標物からの反射光が受信されて、レーザ光
源から楕円光跡の各反射点までの距離が演算される。こ
れらの距離データの最大値と最小値に相当する反射点を
結んだ線が楕円光跡の長軸である。長軸と直交する短軸
は、レーザ光に対して垂直となる軸である。したがっ
て、レーザ光に対する長軸の角度は、レーザ光に対する
目標物の傾きに等しい。また、長軸と短軸との位置デー
タからレーザ光に対する目標物の傾きの方向も算定でき
る。円筒を平面で切った切り口が楕円になるという数学
上の理論から明らかである。
【0009】
【実施例】図1はこの発明に係る傾斜角度測定方法およ
びその装置の一実施例を示す構成図、図2は同実施例の
説明図である。以下、これらの図面に基づき詳しく説明
する。
【0010】傾斜角度測定装置10は、目標物12に対
向して設定された回転板14と、回転板14上に回転板
14の中心部から所定距離隔てて装備され所定のタイミ
ングで変調されたレーザ光Lfを出力するレーザ光源1
6と、目標物12からの反射レーザ光Lrを受信する受
光素子18とを設け、受光素子18で受光された反射レ
ーザ光Lrとレーザ光源16から出力されるレーザ光L
fとの位相のずれに基づいて目標物12上における反射
点Pまでの距離をレーザ光源16の位置の変化に応じて
順次演算する距離演算回路20とを装備すると共に、距
離演算回路20で演算された数値をレーザ光源16の回
転位置に対応して記憶するメモリ22と、メモリ22に
記憶された目標物12までの距離データの内の最大値と
最小値とに基づいて目標物上に描かれたレーザ光Lfの
楕円光跡24の長軸28を求めると共に、楕円光跡24
の長軸28の位置データおよびその点における回転板1
4との間の距離データに基づいて目標物12の傾斜角度
を算定する傾斜角算定回路30とを備えたものである。
また、受光素子18は回転板14上の回転中心位置に装
備されている。
【0011】回転板14は図示しないモータ等により回
転し、レーザ光源16は軌跡32のように動く。回転板
14の一定の回転角θ毎の、レーザ光源16の回転位置
をθnで表す。回転位置θ0のとき、レーザ光源16か
ら目標物12へ向けてレーザ光Lfを出力すると、レー
ザ光Lfが目標物12上で散乱し、その一部が反射レー
ザ光Lrとして受光素子18で受信される。回転位置θ
0における反射点P0までの距離D0は、距離演算回路
20を介してメモリ22に記憶される。続いて、レーザ
光源16が回転位置θ1になると、再び上記の動作を繰
り返し、回転位置θ1における反射点P1までの距離D
1がメモリ22に記憶される。このようにして、回転板
14の1回転分の距離データD0、D1、D2、・・・
が得られる。
【0012】これらの距離データの内の最大値Dmax 、
最小値Dmin における反射点Pmax、Pmin を結ぶ直線
が長軸28である。また、楕円の短軸は長軸と直交する
ので、短軸26の両端の反射点Pa、Pbは、それぞれ
反射点Pmax と反射点Pminの中間にある点である。例
えば、a,b=min ±(max −min )/2で与えられる
点である。ここで、レーザ光Lfと長軸28とのなす角
φは、回転板14の回転中心Oからレーザ光源16まで
の距離をRとすれば、図3に示すように次式で与えられ
る。 φ= tan-1(2R/(Dmax −Dmin ))+π/2 角φはレーザ光Lfに対する目標物12の傾きに等し
い。また、長軸28は、回転位置θmax 、θmin から垂
直にそれぞれ距離Dmax 、Dmin 離れた反射点Pmax 、
Pmin を結ぶ直線であるから、位置を算定できる。同様
に短軸26の位置も算定できる。したがって、長軸28
と短軸26との位置データからレーザ光Lfに対する目
標物12の傾きの方向も算定できる。
【0013】図4はこの発明に係る傾斜角度測定装置の
他の実施例を示す構成図である。図1と同じ部分は図示
および説明を省略する。この傾斜角度測定装置は、回転
板40が環状円板から成り、回転板40の背面側で回転
板40の回転中心軸上にレーザ光源42を装備し、回転
板40の回転中心軸上の目標物側に反射鏡44を設置す
ると共に、反射鏡44からの反射レーザ光Lf2を目標
物側に向けて反射する反射鏡46を回転板40上に装備
し、反射鏡44が回転板40に支持部材50により一体
的に装備されたものである。回転板40および反射鏡4
4は図示しないモータ等により回転している。レーザ光
源42から反射鏡44へ向けてレーザ光Lf1を出力す
ると、レーザ光Lf1が反射鏡44上で90°反射す
る。そして反射レーザ光Lf2として反射鏡46で再び
90°反射され、レーザ光Lf3として目標物へ向か
う。目標物で反射された反射レーザ光Lrは受光素子4
8で受信される。
【0014】なお、この発明に係る傾斜角度測定方法お
よびその装置の応用例としては、タイヤの車輪軸に対す
る傾斜角測定、角度可変樋の角度調節、ロボットのアー
ムのセンサ、自動二輪車の地面に対する傾斜角測定など
がある。
【0015】
【発明の効果】この発明に係る傾斜角度測定方法および
その装置によれば、目標物上にレーザ光で楕円光跡を描
き、この楕円光跡の長軸を求めることにより、簡単な構
成で、しかも簡単なデータ処理で、目標物の傾斜角度を
測定できる。したがって、装置の小型化および簡素化を
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】この発明の一実施例を示す説明図である。
【図3】この発明の一実施例を示す説明図である。
【図4】この発明の他の実施例を示す構成図である。
【図5】従来例の構成図である。
【符号の説明】
10 傾斜角度測定装置 12 目標物 14 回転板 16 レーザ光源 18 受光素子 20 距離演算回路 24 楕円光跡 28 楕円光跡の長軸 30 傾斜角算定回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 目標物に対向して設定された回転板と、
    この回転板上に当該回転板の中心部から所定距離隔てて
    装備され所定のタイミングで変調されたレーザ光を出力
    するレーザ光源とを設け、 この回転板の回転と共に変化するレーザ光源の位置の変
    化に応じて前記目標物からの反射光を受信し当該目標物
    上における反射点までの距離を演算し、 この目標物までの距離データの内の最大値と最小値とに
    より当該目標物上に描かれたレーザ光の楕円光跡の長軸
    を求めると共に、当該楕円光跡の長軸の位置データおよ
    びその点における回転板との間の距離データに基づいて
    当該目標物の傾斜角度を算定することを特徴とした被測
    定物の傾斜角度検出方法。
  2. 【請求項2】 目標物に対向して設定された回転板と、
    この回転板上に当該回転板の中心部から所定距離隔てて
    装備され所定のタイミングで変調されたレーザ光を出力
    するレーザ光源と、前記目標物からの反射レーザ光を受
    信する受光素子とを設け、 この受光素子で受光された反射レーザ光と前記レーザ光
    源から出力されるレーザ光との位相のずれに基づいて当
    該目標物上における反射点までの距離を前記レーザ光源
    の位置の変化に応じて順次演算する距離演算回路を装備
    すると共に、 この距離演算回路で演算された数値を前記レーザ光源の
    回転位置に対応して記憶するメモリと、このメモリに記
    憶された目標物までの距離データの内の最大値と最小値
    とに基づいて目標物上に描かれたレーザ光の楕円光跡の
    長軸を求めると共に、当該楕円光跡の長軸の位置データ
    およびその点における回転板との間の距離データに基づ
    いて当該目標物の傾斜角度を算定する傾斜角算定回路と
    を備えていることを特徴とした被測定物の傾斜角度検出
    装置。
  3. 【請求項3】 前記受光素子が、前記回転板上の回転中
    心位置に装備されていることを特徴とした請求項2記載
    の被測定物の傾斜角度検出装置。
  4. 【請求項4】 前記回転板が環状円板から成り、この回
    転板の背面側で当該回転板の回転中心軸上に前記レーザ
    光源を装備し、前記回転板の回転中心軸上の前記目標物
    側に第1の反射鏡を設置すると共に、この第1の反射鏡
    からの反射レーザ光を前記被目標物側に向けて反射する
    第2の反射鏡を前記回転板上に装備し、前記第1の反射
    鏡が前記回転板に一体的に装備されていることを特徴と
    した請求項2記載の被測定物の傾斜角度検出装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116839413A (zh) * 2023-05-22 2023-10-03 南京理工大学 一种快速测定枪炮管与靶面夹角装置及方法
CN118604004A (zh) * 2024-08-07 2024-09-06 佛山市虹维电子科技有限公司 化妆镜生产线的产品检测方法、系统、设备及存储介质

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