JPH0791912A - 位置座標測定方法及び位置座標測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品の組立後の位置座標を測定する。 【構成】 Ｚ軸方向に移動可能な投光側光学系１５と受
光側光学系２１の間に測定対象物７０を設置する。測定
対象物７０に対し、異なる２方向より帯状のレーザ光１
４を照射することにより、異なる２つの投影位置座標を
求める。そして異なる２つの投影位置座標、回転角(γ)
及びＺ軸方向移動量(ｈ)より測定対象物の３次元位置座
標を求める。 【効果】 組立後の部品の３次元位置座標を、非接触、
高精度、高速に測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械部品、例えばVide
o Tape Recorder（以下、ＶＴＲと称す）のドラムやポ
スト等のメカニズムの組立後の位置精度を２または３次
元的に非接触で測定する方法及び装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＶＴＲにおいては、高密度記録を
行うためメカニズムの精度向上が図られている。また、
システムの互換を達成するためには、デッキ間のばらつ
きをなくすため、組立後の部品間の位置を高精度に測定
する技術が重要となっている。

【０００３】従来の組立後の部品の位置精度測定方法に
ついて、図２３〜図２５を参照しつつ説明する。図２３
は従来の接触式位置座標測定装置の要部拡大図、図２４
は測定原理を示す説明図、図２５はポストの相対位置関
係を示す説明図である。

【０００４】まず図２３を用いて、測定対象物であるＶ
ＴＲのメカニズムについて説明する。回転ドラム１は、
カセットより供給される記録再生用の磁気テープ１３
（測定時には走行させない）を斜めに巻き付けた状態
で、下端に搭載された磁気ヘッド２により記録再生を行
う。固定ドラム３は磁気テープ１３の下端を規制するリ
ード４を有している。また、回転ドラム１と固定ドラム
３によりドラムユニット５を構成している。テープの入
り側（以下、入り側と略する）のローラーポスト６は垂
直に立ち、走行中の磁気テープ１３の上端を規制し、傾
斜ポスト７は磁気テープ１３の走行方向を変える。テー
プの出側（以下、出側と略する）の傾斜ポスト８は磁気
テープ１３の走行方向を元に戻し、ローラーポスト９
は、垂直に立ち、磁気テープ１３の上端を規制する。ロ
ーラーポスト６、傾斜ポスト７は入り側ベース１０に保
持されている。また、傾斜ポスト８、ローラーポスト９
は出側ベース１１に保持されている。１２はシャーシで
ある。６０は一定のテンションを付与するテンション付
与装置であり、磁気テープ１３と接触するテンションポ
スト６１、テンションポスト６１を保持するベース６
２、バネ６３により構成される。６５は磁気テープ１３
を駆動する駆動装置であり、ポスト６６とピンチローラ
ー６７により構成されている。このように本例での測定
対象物７０は、ＶＴＲのメカニズムの主要部分である１
〜９と６１とにより構成されている。

【０００５】次に従来の接触式の位置座標測定装置につ
いて説明する。４１は測定台であり、測定対象物７０を
基準面３９上に設置する。接触式の位置座標測定装置に
取り付けられたプローブ４２は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の３軸
に移動可能である。またＸ，Ｙ，Ｚの座標は、位置座標
検出装置４３によりそれぞれの座標が検出される。演算
装置４４は、位置座標検出装置４３により検出したＸ，
Ｙ，Ｚ方向の位置座標を計算して、測定対象物７０の傾
き角度(φ)，傾き方向(θ)及びポスト間の中心間距離
(Ｌ)を計算する。

【０００６】以上のように構成された従来の接触式位置
座標測定装置について、以下その測定方法について説明
する。

【０００７】図２４を用いて、まず入り側の傾斜ポスト
７を測定する方法を例にして説明する。基準方向Ｘ，Ｙ
を定め、例えば走行する磁気テープ１３の中心をメカニ
ズムの基準高さとする。次に任意の高さＺ1で、傾斜ポ
スト７の外周の少なくとも３点（７a1〜７c1）以上にプ
ローブ４２を接触させ、Ｘ，Ｙ座標を求め、その値より
円の中心Ｏz1を求める。同様に、Ｚ2にて３点（７a2〜
７c2）、Ｚ3にて３点（７a3〜７c3）より、それぞれ円
の中心Ｏz2，Ｏz3を求める。つまり少なくとも２箇所以
上の任意の高さＺで測定することにより、傾斜ポスト７
の中心の座標を結んだ中心線Ｒ7が求まる。同様に入り
側のローラーポスト６の中心線Ｒ6も求めることができ
る。これより、図２５に示すようにポストの傾き角度
(φ)、傾き方向(θ)及び任意の高さでのｘ，ｙ座標、及
び基準高さＺ＝０でのポスト間の中心間距離(Ｌ)も計算
処理装置４４により計算で求めることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような構成では以下の問題が生じる。 （１）回転ドラムは回転体であるため、プローブを接触
させることが困難であり、回転中には測定できない。し
たがって一番重要であるドラムユニットと他のポストと
の相対位置を測定することができない。 （２）傾斜ポストは傾いているため、ポストの中心を求
める際、プローブを限られた部分にしか接触させること
ができない。例えば図２４中のＡの方向からはプローブ
を接触させることはできない。したがって、円の中心を
求める際に誤差が生じ易い。しかも傾き角度が大きくな
ればなるほどこの傾向は大きくなる。また、傾斜ポスト
とローラーポストの間隔が非常に狭く、今後ますますメ
カニズムの小型化により狭くなると考えられるため、測
定部分がさらに限定される。 （３）直径が小さくて、剛性の弱いポストは、プローブ
を接触させるとその荷重により変形してしまい、正確に
測定できない。 （４）接触式であるため、磁気テープが巻き付いている
と測定できない。しかしながら実際に記録再生する場合
には、一定のテンションが付与された磁気テープが測定
対象物に巻き付いているため、測定対象物にも力が加わ
る。したがって、磁気テープの有無によりメカニズムの
組立精度に微妙な差が生じる。 （５）装置が大型である。

【０００９】したがって従来の方法は、組立後のメカニ
ズムの部品の位置を正確に測定することができる方法で
はなかった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
異なる複数の方向より所定のビーム径でかつ一平面と平
行に走査するレーザ光を測定対象物に照射する複数の測
定ステップと、複数の測定ステップにて測定対象物をレ
ーザ光で切断した時に生じる断面より測定対象物の異な
る複数の投影位置座標を求める演算ステップと、演算ス
テップで求められた異なる複数の投影位置座標と異なる
複数の方向の角度差とにより測定対象物の２次元位置座
標を求める計算処理ステップとを有することを特徴とす
るものである。

【００１１】請求項２記載の発明は、所定のビーム径で
かつ一平面と平行に走査するレーザ光を照射する投光側
光学系と、レーザ光を受光する受光素子を有する受光側
光学系と、測定対象物へのレーザ光の照射角度を変化さ
せるために測定対象物、もしくは投光側光学系及び受光
側光学系のいずれかを相対的に回転させる回転駆動手段
と、回転駆動手段の回転角を検出する回転角検出手段
と、異なる複数の方向からのレーザ光照射による測定対
象物の異なる複数の投影位置座標を受光素子の出力より
求める演算手段と、異なる複数の投影位置座標と回転角
とにより測定対象物の２次元位置座標を求める計算処理
手段とを有することを特徴とするものである。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、レーザ光を透過し、かつ測定対象物に接触
するテープにテンションを付加するテンション付与手段
をさらに設け、計算処理手段はテンションが付加された
テープが接触した測定対象物の２次元位置座標を求める
ことを特徴とするものである。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、測定対象物に対してテープを相対移動させ
るテープ駆動手段をさらに設け、計算処理手段はテープ
走行中の測定対象物の２次元位置座標を求めることを特
徴とするものである。

【００１４】請求項５記載の発明は、所定のビーム径で
かつ一平面と平行に走査するレーザ光を照射する投光側
光学系と、レーザ光を受光する受光素子を有する受光側
光学系と、投光側光学系と受光側光学系とからなる一対
のレーザ光学系を測定対象物を中心にそれぞれ一定角度
離れた位置に複数台設置し、異なる複数の方向からのレ
ーザ光照射による測定対象物の異なる複数の投影位置座
標を複数の受光素子の出力より求める演算手段と、異な
る複数の投影位置座標と複数のレーザ光学系の設置角度
差とにより測定対象物の２次元位置座標を求める計算処
理手段とを有することを特徴とするものである。

【００１５】請求項６記載の発明は、異なる複数の方向
より所定のビーム径でかつ一平面と平行に走査するレー
ザ光を高さ方向に移動させながら測定対象物に照射する
複数の測定ステップと、異なる複数の測定ステップにて
測定対象物をレーザ光で切断した時に生じる断面より異
なる複数の投影位置座標を求める演算ステップと、演算
ステップで求められた異なる複数の投影位置座標と異な
る複数の方向の角度差と複数の測定ステップにおける高
さ移動量とにより測定対象物の３次元位置座標を求める
計算処理ステップとを有することを特徴とするものであ
る。

【００１６】請求項７記載の発明は、所定のビーム径で
かつ一平面と平行に走査するレーザ光を照射する投光側
光学系と、レーザ光を受光する受光素子を有する受光側
光学系と、レーザ光を測定対象物の複数の高さで照射で
きるように測定対象物、もしくは投光側光学系及び受光
側光学系のいずれかを相対的に移動させる上下駆動手段
と、上下駆動手段の上下移動量を検出する移動量検出手
段と、測定対象物へのレーザ光の照射角度を変化させる
ために測定対象物、もしくは投光側光学系及び受光側光
学系のいずれかを相対的に回転させる回転駆動手段と、
回転駆動手段の回転角を検出する回転角検出手段と、異
なる複数の方向からのレーザ光照射による測定対象物の
異なる投影位置座標を受光素子の出力より求める演算手
段と、異なる複数の投影位置座標と回転角と上下移動量
とにより測定対象物の３次元位置座標を求める計算処理
手段とを有することを特徴とするものである。

【００１７】請求項８記載の発明は、請求項７記載の発
明において、レーザ光を透過し、かつ測定対象物に接触
するテープに、テンションを付加するテンション付与手
段を設け、計算処理手段はテンションが付加されたテー
プが接触した測定対象物の３次元位置座標を求めること
を特徴とするものである。

【００１８】請求項９記載の発明は、請求項８記載の発
明において、測定対象物に対してテープを相対移動させ
るテープ駆動手段をさらに設け、計算処理手段はテープ
走行中の測定対象物の３次元位置座標を求めることを特
徴とするものである。

【００１９】請求項１０記載の発明は、所定のビーム径
でかつ一平面と平行に走査するレーザ光を照射する投光
側光学系と、レーザ光を受光する受光素子を有する受光
側光学系と、レーザ光を測定対象物の複数の高さで照射
できるように測定対象物、もしくは投光側光学系及び受
光側光学系のいずれかを相対的に移動させる上下駆動手
段と、上下駆動手段の上下移動量を検出する移動量検出
手段と、投光側光学系と受光側光学系とからなる一対の
レーザ光学系を測定対象物を中心にそれぞれ一定角度離
れた位置に複数台設置し、異なる複数の方向からのレー
ザ光照射による測定対象物の異なる複数の投影位置座標
を複数の受光素子の出力より求める演算手段と、異なる
複数の投影位置座標と複数のレーザ光学系の設置角度差
と上下移動量とにより測定対象物の３次元位置座標を求
める計算処理手段とを有することを特徴とするものであ
る。

【００２０】

【作用】このような特徴を有する請求項１，請求項２記
載の発明では、姿勢，大きさ及び回転の有無などに関わ
らず組立後の部品の２次元位置座標を非接触，高精度，
高速に測定することができる。

【００２１】また請求項３記載の発明の構成により、部
品にテープテンションが付与された状態で２次元位置座
標を測定することができる。

【００２２】また請求項４記載の発明では、テープ走行
中、つまり実際の記録再生モードに限りなく近い状態
で、組立後の部品の２次元位置座標を測定することがで
きる。

【００２３】また請求項５記載の発明では、請求項２記
載の発明の回転駆動手段と回転角検出手段を設けなくと
も、姿勢，大きさ及び回転の有無などに関わらず組立後
の部品の２次元位置座標を非接触，高精度，高速に測定
することができる。

【００２４】また請求項６，請求項７記載の発明では、
姿勢，大きさ及び回転の有無などに関わらず組立後の部
品の３次元位置座標を非接触，高精度，高速に測定する
ことができる。

【００２５】また本願の請求項８の発明の構成により、
部品にテープテンションが付与された状態で３次元位置
座標を測定することができる。

【００２６】また本願の請求項９の発明では、テープ走
行中、つまり実際の記録再生モードに限りなく近い状態
で、組立後の部品の３次元位置座標を測定することがで
き、しかも同時にテープ幅方向変動などの走行状態も確
認可能となるので、テープを安定に走行させるためのメ
カニズム検討に大きな役割を果たすことができる。

【００２７】請求項１０記載の発明では、請求項７記載
の発明の回転駆動手段と回転角検出手段を設けなくと
も、姿勢，大きさ及び回転の有無などに関わらず組立後
の部品の３次元位置座標を非接触，高精度，高速に測定
することができる。

【００２８】

【実施例】まず第１，第２の発明の一実施例について、
図１〜図５，図２５を参照しつつ説明する。図１は第
１，第２の発明の一実施例における位置座標測定装置の
概略を示す図、図２は第１，第２の発明の一実施例にお
けるシステムの構成を示す図、図３は第１，第２の発明
の一実施例における測定時の要部拡大図、図４は第１，
第２の発明の一実施例における測定原理を示す説明図、
図５は図４よりレーザを照射する角度を変えた時の説明
図である。なお、既に説明したものには同一の符号を付
し、その詳細な説明は省略する。

【００２９】図１において、測定対象物７０は、設置面
３９を有し回転ステージ３３を内蔵した測定台３８に設
置されている。投光側光学系１５は、レーザ１４を走査
させる、例えばポリゴンミラーなどの走査ミラー１７
と、走査ミラー１７で走査されたレーザ光１４を所定の
ビーム径に集光させ、設置面３９に平行に走査させるｆ
θレンズ１８と、カバー１９とで構成される。受光側光
学系２１は、投光側光学系１５より照射されたレーザ光
１４のうち、測定対象物７０により遮られずに届いたレ
ーザ光１４を集光する集光レンズ２２と、集光レンズの
２２の焦点位置に置かれ、光の明暗に応じてHighとLow
の信号を交互に出力する受光素子２３と、カバー２４と
により構成されている。回転ステージ３３は、測定対象
物７０をＺ軸を中心に回転させ、回転角検出装置３４、
例えば光電式ロータリーエンコーダにより回転角(γ)を
検知する。

【００３０】図２において、演算装置４９では、受光素
子２３がHighとLowの信号を交互に繰り返す時間ｔ(t1,t
2,t3,・・・)とポリゴンミラー等の走査ミラー１７の回転
に同期して発生するパルス信号とを比較して、Ｘ投影位
置座標(x1,x2,x3,・・・)に変換する。計算処理装置５０で
は、回転角度(γ)及びＸ投影位置座標(x1,x2,x3,・・・)に
基づいて図２５に示す測定対象物７０の中心間距離(Ｌ)
を計算する。

【００３１】次に、測定対象物７０について図３を用い
て説明する。回転ドラム１は、カセット（図示せず）よ
り供給される記録再生用の磁気テープ１３（実際の測定
時には走行させない）を斜めに巻き付けた状態で、下端
に搭載された磁気ヘッド２により記録再生を行う。固定
ドラム３は磁気テープ１３の下端を規制するリード４を
有している。さらに、回転ドラム１と固定ドラム３によ
りドラムユニット５を構成している。テープの入り側
（以下、入り側と略する）に設けられた、垂直に立つロ
ーラーポスト６は走行中の磁気テープ１３の上端を規制
し、傾斜ポスト７は磁気テープ１３の走行方向を変える
役割を果たす。テープの出側（以下、出側と略する）に
設けられた、傾斜ポスト８は磁気テープ１３の走行方向
を元に戻し、垂直に立つローラーポスト９は磁気テープ
１３の上端を規制する役割を果たす。このように本実施
例での測定対象物７０は、ＶＴＲのメカニズムの主要部
分である１〜９で構成されている。ローラーポスト６，
傾斜ポスト７は入り側ベース１０に保持され、ローラー
ポスト８，傾斜ポスト９は出側ベース１１に保持され、
ドラムユニット５と共にシャーシ１２上に搭載されてい
る。

【００３２】以上のように構成された２次元位置座標測
定装置について、入り側ローラーポスト６，傾斜ポスト
７及びドラムユニット５の測定方法を例にして説明す
る。

【００３３】図３において、回転ステージ３３により入
り側ローラーポスト６，傾斜ポスト７及びドラムユニッ
ト５が測定できるように測定台３８を回転させる。その
とき、受光側では測定対象物７０によりレーザ光１４が
遮られた部分では暗、遮られなかった部分では明となる
ので、Ｘ軸方向に光の境界(1)〜(8)が生じ、ローラーポ
スト６，傾斜ポスト７の境界はそれぞれ(2),(3)及び
(4),(5)となる。具体的には図４に示す基準高さ(Ｚ＝
０)にて入り側ローラーポスト６及び傾斜ポスト７にレ
ーザ光１４を照射する。傾斜ポスト７については、レー
ザ光１４で切断した時に生じる断面円Ｄ0の両接点Ｐ0，
Ｑ0より、先ほど説明したＸ軸方向の光の境界(4),(5)で
ある第１のＸ投影位置座標(Ｓ0，Ｔ0)を演算装置４９で
求める。次に、図４の状態から回転ステージ３３により
測定台３８を(γ)度だけ回転させた図５において、傾斜
ポスト７，ローラーポスト６に対しレーザ光１４を(γ)
度異なる方向から照射する。そして傾斜ポスト７をレー
ザ光１４で切断した時に生じる断面円ＤＤ0の両接点Ｐ
Ｐ0，ＱＱ0より、第２のＸ投影位置座標(ＳＳ0，ＴＴ0)
を演算装置４９で求める。そして第１のＸ投影位置座標
(Ｓ0，Ｔ0)及び第２のＸ投影位置座標(ＳＳ0，ＴＴ0)よ
り、それぞれ一方向から見た傾斜ポスト７の中心のＸ投
影位置座標(Ｕ0，ＵＵ0)が計算処理装置５０により近似
して求められる。同様にローラーポスト６のそれぞれ一
方向から見た中心のＸ投影位置座標(Ｗ0，ＷＷ0)も求め
ることができる。したがって図２５において、入り側傾
斜ポスト７とローラーポスト６の基準高さ(Ｚ＝０)での
中心間距離(Ｌ)は、Ｘ方向の距離(Ｌx)，Ｙ方向の距離
(Ｌy)，回転角度差(γ)より、次の（数１）により求め
ることができる。

【００３４】

【数１】

【００３５】同様にローラーポスト６とドラムユニット
５、あるいは傾斜ポスト７とドラムユニット５との中心
間距離(Ｌ)も求めることができる。またドラムユニット
５，出側の傾斜ポスト８及びローラーポスト９も、受光
側光学系で輪郭線が検出できるまで回転させれば測定で
きる。

【００３６】以上のように本実施例によれば、入り側の
ローラーポスト６，傾斜ポスト７，ドラムユニット５，
出側の傾斜ポスト８及びローラーポスト９の任意の高さ
での全ての中心間距離(Ｌ)を非接触で測定することが可
能となる。

【００３７】なお本実施例では、測定対象物を回転させ
て得られた２種類の異なるＸ投影位置座標より２次元位
置座標を求める方法及び装置について説明したが、逆に
投光側光学系と受光側光学系とを測定対象物に対して相
対的に回転させて測定しても同様に測定できる。さらに
本実施例では、異なる２方向よりレーザを照射した場合
について説明したがが、少なくとも２種類の異なるＸ投
影位置座標が得られれば２次元位置座標を求めることが
できるため、３方向以上からの測定でも良く、その場合
は測定精度がさらに向上する。

【００３８】次に、第３の発明の第１の実施例について
図１〜図２，図６〜図８，図２５を参照しつつ説明す
る。図１は第３の発明の第１の実施例における位置座標
測定装置の概略を示す図、図２は第３の発明の第１の実
施例におけるシステムの構成を示す図、図６は第３の発
明の第１の実施例における測定時の要部拡大図、図７は
第３の発明の第１の実施例における測定原理を示す説明
図、図８は図７よりレーザを照射する角度を変えた時の
説明図である。なお、既に説明したものには同一の符号
を付し、その詳細な説明は省略する。

【００３９】図６において、テンション付与装置６０
は、テープ７３に一定のテンションを付与するものであ
り、テープ７３と接触するテンションポスト６１，テン
ションポスト６１を保持するベース６２及びバネ６３に
より構成される。このように本実施例での測定対象物７
０は、ＶＴＲのメカニズムの主要部分である１〜９と６
０とで構成されている。また、測定対象物７０にそれぞ
れ一定角度巻き付けられたテープ７３は、例えば磁性体
が塗布されていないベースフィルムなどのレーザ光１４
を透過する透明テープであり、本来の信号を記録する磁
気テープ１３と比べ、厚み，剛性などの点でほぼ同等の
性質を持つものである。

【００４０】以上のように構成された２次元位置座標測
定装置について、入り側ローラーポスト６，傾斜ポスト
７及びドラムユニット５の測定方法を例にして説明す
る。

【００４１】テープ７３を測定対象物７０のそれぞれに
巻き付け、テンション付与装置６０によりテープ７３に
一定のテンションを付与する。次に、回転ステージ３３
により入り側ローラーポスト６，傾斜ポスト７及びドラ
ムユニット５が測定できるように測定台３８を回転させ
る。そのとき、受光側では測定対象物７０によりレーザ
光１４が遮られた部分では暗、遮られなかった部分では
明となるので、Ｘ軸方向に光の境界(1)〜(12)が生じ、
ローラーポスト６，傾斜ポスト７の境界はそれぞれ(6),
(7)及び(8),(9)となる。テープ７３はレーザ光１４を透
過するため、受光側に明暗の境界は現れない。具体的に
は図７に示す基準高さ(Ｚ＝０)にて入り側ローラーポス
ト６及び傾斜ポスト７にレーザ光１４を照射する。傾斜
ポスト６については、レーザ光１４で切断した時に生じ
る断面円Ｄ0の両接点Ｐ0，Ｑ0より、先ほど説明したＸ
軸方向の光の境界(8),(9)である第１のＸ投影位置座標
(Ｓ0， Ｔ0)を演算装置４９で求める。

【００４２】次に、図７の状態から回転ステージ３３に
より測定台３８を(γ)度だけ回転させた図８において、
傾斜ポスト７，ローラーポスト６に対しレーザ光１４を
照射する。そして、傾斜ポスト７をレーザ光１４で切断
した時に生じる断面円ＤＤ0の両接点ＰＰ0，ＱＱ0よ
り、第２のＸ投影位置座標(ＳＳ0，ＴＴ0)を演算装置４
９で求める。そして、第１のＸ投影位置座標(Ｓ0，Ｔ0)
及び第２のＸ投影位置座標(ＳＳ0，ＴＴ0)より、それぞ
れ一方向から見た傾斜ポスト７の中心のＸ投影位置座標
(Ｕ0，ＵＵ0)が計算処理装置５０により近似して求めら
れる。同様に、ローラーポスト６のそれぞれ一方向から
見た中心のＸ投影位置座標(Ｗ0，ＷＷ0)も求めることが
できる。したがって図２５において、入り側傾斜ポスト
７とローラーポスト６の基準高さ(Ｚ＝０)での中心間距
離(Ｌ)は、Ｘ方向の距離(Ｌx)，Ｙ方向の距離(Ｌy)，回
転角度差(γ)より、（数１）により求めることができ
る。

【００４３】同様に、ローラーポスト６とドラムユニッ
ト５、あるいはテンションポスト６１とドラムユニット
５などの中心間距離(Ｌ)も求めることができる。また、
ドラムユニット５，出側の傾斜ポスト８及びローラーポ
スト９も、受光側光学系で輪郭線が検出できるまで回転
させれば測定できる。

【００４４】以上のように本実施例によれば、テープの
入り側のローラーポスト６，傾斜ポスト７，ドラムユニ
ット５，テープの出側の傾斜ポスト８，ローラーポスト
９及びテンションポスト６１、の任意の高さでの全ての
中心間距離(Ｌ)を、非接触でかつ一定のテンションが付
与されたテープ７３による力が加わっている状態で測定
することが可能となる。

【００４５】なお本実施例では、測定対象物を回転させ
て得られた２種類の異なるＸ投影位置座標より２次元位
置座標を求める方法及び装置について説明したが、逆に
投光側光学系と受光側光学系とを測定対象物に対して相
対的に回転させて測定しても同様に測定できる。さらに
本実施例では、異なる２方向よりレーザを照射した場合
について説明したがが、少なくとも２種類の異なるＸ投
影位置座標が得られれば２次元位置座標を求めることが
できるため、３方向以上からの測定でも良く、その場合
は測定精度がさらに向上する。

【００４６】次に、第３の発明の第２の実施例について
図１〜図２，図７〜図９，図２５を参照しつつ説明す
る。図１は第３の発明の第２の実施例における位置座標
測定装置の概略を示す図、図２は第３の発明の第２の実
施例におけるシステムの構成を示す図、図７は第３の発
明の第２の実施例における測定原理を示す説明図、図８
は図７よりレーザを照射する角度を変えた時の説明図、
図９は第３の発明の第２の実施例における測定時の要部
拡大図である。なお、既に説明したものには同一の符号
を付し、その詳細な説明は省略する。

【００４７】図９において、テープ駆動装置６５は、テ
ープ７３を矢印Ｂの方向に駆動するものであり、ポスト
６６とピンチローラー６７により構成されている。テー
プ７３は矢印Ｂの方向に、測定対象物７０と接触して走
行することにより、進行方向の下流側になるにつれてテ
ープテンションが高くなり、測定対象物７０に加わる力
も大きくなる。このように本実施例での測定対象物７０
は、ＶＴＲのメカニズムの主要部分である１〜９，６０
及び６５とで構成されている。

【００４８】以上のように構成された第３の発明の第２
の実施例における２次元位置座標測定装置について、そ
の測定方法を説明する。

【００４９】テープ７３を測定対象物７０に巻き付け、
テンション付与装置６０によりテープ７３に一定のテン
ションを付与する。また、駆動装置６５によりテープ７
３を矢印Ｂの方向に走行させる。走行中のテープ７３は
レーザ光１４を透過するため、受光側に明暗の境界は現
れない。測定方法については、第３の発明の第１の実施
例で説明したものと同じであり、以下その説明は省略す
る。

【００５０】以上のように本実施例によれば、入り側の
ローラーポスト６，傾斜ポスト７，ドラムユニット５，
出側の傾斜ポスト８，ローラーポスト９及びテンション
ポスト６１の任意の高さでの全ての中心間距離(Ｌ)を非
接触で測定することが可能となる。さらに測定対象物７
０との接触で走行中のテープ７３のテンション増加分も
加味した力が加わった状態、つまり実際の記録再生のモ
ードに限りなく近い状態で測定することができる。

【００５１】次に、第４の発明の一実施例について図１
０を参照しつつ説明する。図１０は第４の発明の一実施
例における位置座標測定装置の概略を示す図である。な
お、既に説明したものには同一の符号を付し、その詳細
な説明は省略する。

【００５２】図１０において、第１の光学系である投光
側光学系１５１と受光側光学系２１１との間に測定対象
物７０が設置されている。さらに第１の光学系に対し、
(γ)度回転させた位置に第２の光学系である投光側光学
系１５２と受光側光学系２１２とが設置されており、投
光側光学系１５１と１５２は交互にレーザを照射する。
また図２における計算処理装置５０では、回転角検出装
置３４により検出される回転角度(γ)の代わりに、すで
に設置された第１，第２の光学系の設置角度の差(γ)と
第１，第２の光学系でそれぞれ求められたＸ投影位置座
標(x1,x2,x3,・・・)に基づいて図２５に示す測定対象物７
０の中心間距離(Ｌ)を計算する。

【００５３】以上のように構成された２次元位置座標測
定装置について、その測定方法を説明する。

【００５４】測定対象物７０に対して、第１の光学系の
投光側光学系１５１よりレーザを照射して第１のＸ投影
位置座標を求める。次に第２の光学系の投光側光学系１
５２よりレーザを照射して、第２のＸ投影位置座標を求
める。以下、２次元位置座標を求める方法については、
第１，第２の発明の一実施例で説明したものと同じであ
るため省略する。

【００５５】以上のように本実施例によれば、任意の高
さでの全てのポストの中心間距離(Ｌ)を非接触で測定す
ることが可能となる。

【００５６】なお本実施例では、２台の光学系を設置し
て得られた２種類の異なるＸ投影位置座標より２次元位
置座標を求める方法及び装置について説明したが、少な
くとも２種類の異なるＸ投影位置座標が得られれば２次
元位置座標を求めることができるため、３台以上設置し
て測定しても良く、その場合は測定精度がさらに向上す
る。

【００５７】次に、第５，第６の発明の一実施例につい
て図１１〜図１７を参照しつつ説明する。図１１は第
５，第６の発明の一実施例における位置座標測定装置の
概略を示す図、図１２は第５，第６の発明の一実施例に
おけるシステムの構成を示す図、図１３は第５，第６の
発明の一実施例における測定時の要部拡大図、図１４は
第５，第６の発明の一実施例における測定原理を示す説
明図、図１５は図１４よりレーザを照射する角度を変え
た時の説明図、図１６はポストの相対位置関係を示す説
明図、図１７は基準高さの設定に用いる基準ポストを説
明する図である。なお、既に説明したものには同一の符
号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００５８】図１１において、Ｚ軸ステージ３０，３１
は、それぞれ投光側光学系１５および受光側光学系２１
を設置面３９に垂直なＺ軸方向に常に同じ量だけ往復移
動させ、Ｚ軸スケール３２により移動量(ｈ)を検知す
る。図１２に示す計算処理装置５０では、移動量(ｈ)，
回転角度(γ)及びＸ投影位置座標(x1,x2,x3,・・・)に基づ
いて図１６に示す測定対象物７０の傾き角度(φ)，傾き
方向(θ)及び任意の高さでの中心間距離(Ｌ')を計算す
る。図１７に示す基準ポスト６８、６９はメカニズムの
基準高さ(Ｚ＝０)に投光側光学系１５及び受光側光学系
２１を設定するためのものであり、基準高さ(Ｚ＝０)で
の中心間距離(Ｅ)が既知であるものである。ここで、基
準ポスト６８は設置面３９に対して垂直に、基準ポスト
６９はやや斜めに設置されおり、直径は傾斜ポスト７，
８やローラーポスト６，９に比べて大きく、間隔を大き
く設置してあるので従来の接触式の位置座標測定装置で
も十分に測定することができるものである。また本実施
例での測定対象物７０は、ＶＴＲのメカニズムの主要部
分である１〜９と基準ポスト６８，６９とで構成されて
いる。

【００５９】以上のように構成された３次元位置座標測
定装置について、テープの入り側のローラーポスト６，
傾斜ポスト７及びドラムユニット５の測定方法を例にし
て説明する。

【００６０】図１３において、回転ステージ３３により
入り側ローラーポスト６，傾斜ポスト７及びドラムユニ
ット５が測定できるように測定台３８を回転させる。そ
のとき、受光側では測定対象物７０によりレーザ光１４
が遮られた部分では暗、遮られなかった部分では明とな
るので、Ｘ軸方向に光の境界(1)〜(12)が生じ、ローラ
ーポスト６，傾斜ポスト７の境界はそれぞれ(2),(3)及
び(4),(5)となる。具体的には図１４に示す入り側ロー
ラーポスト６及び傾斜ポスト７に(Ｚ1)の高さでレーザ
光１４を照射する。傾斜ポスト７については、レーザ光
１４で切断した時に生じる断面円Ｄ1の両接点Ｐ1，Ｑ1
より、先ほど説明したＸ軸方向の光の境界(4),(5)であ
る第１のＸ投影位置座標(Ｓ1，Ｔ1)を求める。さらにＺ
軸ステージ３０，３１を同時にＺ方向に(Ｚ1)〜(Ｚ3)ま
で順次移動させて、第１の輪郭線のＸ投影位置座標(Ｓ1
〜Ｓ3，Ｔ1〜Ｔ3)を演算装置４９で求める。

【００６１】次に図１４の状態から回転ステージ３３に
より測定台３８を(γ)度だけ回転させた図１５におい
て、傾斜ポスト７，ローラーポスト６に対しレーザ光１
４を(γ)度異なる方向から照射する。そしてＺステージ
３０，３１を同時にＺ軸下方に(Ｚ3)〜(Ｚ1)まで順次移
動させながら、レーザ光１４を照射することにより、傾
斜ポスト７の第２の輪郭線のＸ投影位置座標(ＳＳ3〜Ｓ
Ｓ1，ＴＴ3〜ＴＴ1)を演算装置４９で求める。最後に第
１の輪郭線のＸ投影位置座標(Ｓ1〜Ｓ3，Ｔ1〜Ｔ3)及び
第２の輪郭線のＸ投影位置座標(ＳＳ1〜ＳＳ3，ＴＴ1〜
ＴＴ3)より、それぞれ一方向から見た傾斜ポスト７の中
心線のＸ投影位置座標｛Ｕ(Ｕ1〜Ｕ3)，ＵＵ(ＵＵ1〜
ＵＵ3)｝を計算処理装置５０で近似して求める。したが
って図１６において、入り側傾斜ポスト７の傾き角度
(φ7)及び傾き方向(θ7)は、次式（数２）により求める
ことができる。

【００６２】

【数２】

【００６３】同様に、ローラーポスト６，ドラムユニッ
ト５の傾き角度(φ)，傾き方向(θ)も同時に求めること
ができる。また、ローラーポスト６と傾斜ポスト７との
高さ(Ｚ1)での中心間距離(Ｌ')は、次式（数３）により
求めることができる。

【００６４】

【数３】

【００６５】さらに、任意の高さ(α)でのポストの中心
間距離(Ｌα)は、次式（数４）により求めることができ
る。

【００６６】

【数４】

【００６７】次に、設計中心である基準高さ(Ｚ＝０)に
おける中心間距離(Ｌ)を求めるため、ローラーポスト
６，傾斜ポスト７及びドラムユニット５と同時に測定し
た基準ポスト６８，６９により、基準高さ(Ｚ＝０)と
(Ｚ1)との差(Ｈ)を求める。基準高さ(Ｚ＝０)での基準
ポスト６８，６９の中心間距離(Ｅ)であることが既知で
ある。また(Ｚ1)での中心間距離はレーザ光１４の測定
により(Ｅ')である。すなわち計算処理装置５０によ
り、すでに基準ポスト６８，６９の傾き角度(φ)，傾き
方向(θ)は計算済みであるため、逆に中心間距離が(Ｅ)
となる高さと(Ｚ1)との差(Ｈ)を求めることができる。
したがって、計算処理装置５０により高さ(α＝Ｚ1＋
Ｈ)の数値を（数４）に代入して計算することにより、
入り側ローラーポスト６及び傾斜ポスト７の基準高さ
(Ｚ＝０)での中心間距離(Ｌ)がわかる。またドラムユニ
ット５，出側の傾斜ポスト８及びローラーポスト９も、
輪郭線が検出できるまで回転させれば測定できる。

【００６８】以上のように本実施例によれば、テープの
入り側のローラーポスト６，傾斜ポスト７，ドラムユニ
ット５，テープの出側の傾斜ポスト８及びローラーポス
ト９の全ての傾き角度(φ)，傾き方向(θ)及び設計中心
である基準高さ(Ｚ＝０)での中心間距離(Ｌ)を３次元的
に非接触で測定することが可能となる。

【００６９】なお本実施例では、測定対象物を回転させ
て得られた２種類の異なるＸ投影位置座標より３次元位
置座標を求める方法及び装置について説明したが、逆に
投光側光学系と受光側光学系とを測定対象物に対して相
対的に回転させて測定しても同様に測定できる。さらに
本実施例では、異なる２方向よりレーザを照射した場合
について説明したがが、少なくとも２種類の異なるＸ投
影位置座標が得られれば３次元位置座標を求めることが
できるため、３方向以上からの測定でも良く、その場合
は測定精度がさらに向上する。

【００７０】次に、第７の発明の第１の実施例について
図１１〜図１２，図１６〜図２０を参照しつつ説明す
る。図１１は第７の発明の第１の実施例における位置座
標測定装置の概略を示す図、図１２は第７の発明の第１
の実施例におけるシステムの構成を示す図、図１８は第
７の発明の第１の実施例における測定時の要部拡大図、
図１９は第７の発明の第１の実施例における測定原理を
示す説明図、図２０は図１９よりレーザを照射する角度
を変えた時の説明図である。なお、既に説明したものに
は同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００７１】図１８において、テンション付与装置６０
は、テープに７３に一定のテンションを付与するもので
あり、テープ７３と接触するテンションポスト６１，テ
ンションポスト６１を保持するベース６２及びバネ６３
により構成される。このように本実施例での測定対象物
７０は、ＶＴＲのメカニズムの主要部分である１〜９と
６０とで構成されている。測定対象物７０にそれぞれ一
定角度巻き付けられたテープ７３は、例えば磁性体が塗
布されていないベースフィルムなどのレーザ光１４を透
過する透明テープであり、本来の信号を記録する磁気テ
ープと比べ、厚み，剛性などの点でほぼ同等の性質を持
つものである。

【００７２】以上のように構成された３次元位置座標測
定装置について、テープの入り側のローラーポスト６，
傾斜ポスト７及びドラムユニット５の測定方法を例にし
て説明する。

【００７３】テープ７３を測定対象物７０のそれぞれに
巻き付け、テンション付与装置６０によりテープ７３に
一定のテンションを付与する。次に、回転ステージ３３
によりテープの入り側（以下、入り側と略する）のロー
ラーポスト６，傾斜ポスト７及びドラムユニット５が測
定できるように測定台３８を回転させる。そのとき受光
側では、測定対象物７０によりレーザ光１４が遮られた
部分では暗、遮られなかった部分では明となるので、Ｘ
軸方向に光の境界(1)〜(16)が生じ、ローラーポスト
６，傾斜ポスト７の境界はそれぞれ(6),(7)及び(8),(9)
となる。テープ７３はレーザ光１４を透過するため、受
光側に明暗の境界は現れない。

【００７４】具体的には、図１９に示す入り側ローラー
ポスト６及び傾斜ポスト７に(Ｚ1)の高さでレーザ光１
４を照射する。ローラーポスト６については、レーザ光
１４で切断した時に生じる断面円Ｄ1の両接点Ｐ1，Ｑ1
より、先ほど説明したＸ軸方向の光の境界(8),(9)であ
る第１のＸ投影位置座標(Ｓ1，Ｔ1)を求める。さらに、
Ｚ軸ステージ３０，３１を同時にＺ方向に(Ｚ2)〜(Ｚ3)
まで順次移動させて、第１の輪郭線のＸ投影位置座標
｛(Ｓ2，Ｓ3)、(Ｔ2，Ｔ3)｝を演算装置４９で求める。

【００７５】次に、図１９の状態から回転ステージ３３
により測定台３８を(γ)度だけ回転させた図２０におい
て、傾斜ポスト７，ローラーポスト６に対しレーザ光１
４を照射する。そしてＺステージ３０，３１を同時にＺ
軸下方に( Ｚ3)〜(Ｚ1)まで順次移動させながら、レー
ザ光１４を照射することにより、傾斜ポスト７の第２の
輪郭線のＸ投影位置座標｛(ＳＳ3〜ＳＳ1)，(ＴＴ3〜Ｔ
Ｔ1)｝を演算装置４９で求める。最後に、第１の輪郭線
のＸ投影位置座標｛(Ｓ1〜Ｓ3)，(Ｔ1〜Ｔ3)｝及び第２
の輪郭線のＸ投影位置座標｛(ＳＳ1〜ＳＳ3)，(ＴＴ1〜
ＴＴ3)｝より、それぞれ一方向から見た傾斜ポスト７の
中心線のＸ投影位置座標｛Ｕ(Ｕ1〜Ｕ3)，ＵＵ(ＵＵ1〜
ＵＵ3)｝を計算処理装置５０で近似して求める。したが
って図１６において、入り側傾斜ポスト７の傾き角度
(φ7)及び傾き方向(θ7)は、（数２）により求めること
ができる。

【００７６】同様に、ローラーポスト６，ドラムユニッ
ト５及びテンションポスト６１などの傾き角度(φ)，傾
き方向(θ)も求めることができる。また、ローラーポス
ト６と傾斜ポスト７との高さ(Ｚ1)での中心間距離(Ｌ')
は、（数３）により求めることができる。

【００７７】さらに、任意の高さ(α)でのポストの中心
間距離(Ｌα)は（数４）により求めることができる。

【００７８】また、設計中心である基準高さ(Ｚ＝０)に
おける中心間距離(Ｌ)は、第４，第５の発明の実施例で
示した方法と同様な方法で求めることができる。またド
ラムユニット５，テープの出側（以下、出側と略する）
の傾斜ポスト８及びローラーポスト９も、輪郭線が検出
できるまで回転させれば測定できる。

【００７９】したがって、入り側のローラーポスト６，
傾斜ポスト７，ドラムユニット５，出側の傾斜ポスト
８，ローラーポスト９及びテンションポスト６１の全て
の傾き角度(φ)，傾き方向(θ)及び設計中心である基準
高さ(Ｚ＝０)での中心間距離(Ｌ)を、３次元的に非接触
でかつ一定のテンションが付与されたテープ７３による
力が加わっている状態で測定することが可能となる。

【００８０】なお本実施例では、測定対象物を回転させ
て得られた２種類の異なるＸ投影位置座標より３次元位
置座標を求める方法及び装置について説明したが、逆に
投光側光学系と受光側光学系とを測定対象物に対して相
対的に回転させて測定しても同様に測定できる。さらに
本実施例では、異なる２方向よりレーザを照射した場合
について説明したがが、少なくとも２種類の異なるＸ投
影位置座標が得られれば３次元位置座標を求めることが
できるため、３方向以上からの測定でも良く、その場合
は測定精度がさらに向上する。

【００８１】次に、第７の発明の第２の実施例について
図１１〜図１２，図１６〜図１７，図１９〜図２１を参
照しつつ説明する。図１１は第７の発明の第２の施例に
おける位置座標測定装置の概略を示す図、図１２は第７
の発明の第２の実施例におけるシステムの構成を示す
図、図１９は第７の発明の第２の実施例における測定原
理を示す説明図、図２０は図１９よりレーザを照射する
角度を変えた時の説明図、図２１は第７の発明の第２の
実施例における測定時の要部拡大図である。なお、既に
説明したものには同一の符号を付し、その詳細な説明は
省略する。

【００８２】図２１において、テープ駆動装置６５は、
テープ７３を矢印Ｂの方向に駆動するものであり、ポス
ト６６とピンチローラー６７により構成されている。テ
ープ７３は矢印Ｂの方向に、測定対象物７０と接触して
走行することにより、進行方向の下流側になるにつれて
テープテンションが高くなり、測定対象物７０に加わる
力も大きくなる。このように本実施例での測定対象物７
０は、ＶＴＲのメカニズムの主要部分である１〜９，６
０，６５及び基準ポスト６８、６９とで構成されてい
る。

【００８３】以上のように構成された３次元位置座標測
定装置について、その測定方法を説明する。

【００８４】テープ７３を測定対象物７０に巻き付け、
テンション付与装置６０によりテープ７３に一定のテン
ションを付与する。また、駆動装置６５によりテープ７
３を矢印Ｂの方向に走行させる。走行中のテープ７３は
レーザ光１４を透過するため、受光側に明暗の境界は現
れない。測定方法については、第７の発明の第１の実施
例で説明したものと同じであり、以下その説明は省略す
る。

【００８５】以上のように本実施例によれば、テープの
入り側のローラーポスト６，傾斜ポスト７，ドラムユニ
ット５，テープの出側の傾斜ポスト８，ローラーポスト
９及びテンションポスト６１の傾き角度(φ)，傾き方向
(θ)及び設計中心である基準高さ(Ｚ＝０)での中心間距
離(Ｌ)を、３次元的に非接触で測定することが可能とな
る。さらに、測定対象物７０との接触で走行中のテープ
７３のテンション増加分も加味した力が加わった状態、
つまり実際の記録再生のモードに限りなく近い状態で測
定することが可能となる。

【００８６】以下、第８の発明の一実施例について図２
２を参照しつつ説明する。図２２は第８の発明の一実施
例における位置座標測定装置の概略を示す図である。な
お、既に説明したものには同一の符号を付し、その詳細
な説明は省略する。

【００８７】図２２において、第１の光学系である投光
側光学系１５１と受光側光学系２１１との間に測定対象
物７０が設置されている。また、Ｚ軸ステージ３０１，
３１１は、それぞれ投光側光学系１５１および受光側光
学系２１１を常に同じ量だけ上下に往復移動させ、Ｚ軸
スケール３２１により移動量(ｈ)を検知する。さらに第
１の光学系に対し、(γ)度回転させた位置に第２の光学
系である投光側光学系１５２と受光側光学系２１２とが
設置されている。また、Ｚ軸ステージ３０２，３１２
は、それぞれ投光側光学系１５２および受光側光学系２
１２を常に同じ量だけ上下に往復移動させ、Ｚ軸スケー
ル３２２により移動量(ｈ)を検知する。投光側光学系１
５１と１５２は交互にレーザを照射する。また図１２に
おける計算処理装置５０では、回転角検出装置３４によ
り検出される回転角度(γ)の代わりに、すでに設置され
た第１，第２の光学系の設置角度の差(γ)と第１，第２
の光学系でそれぞれ求められたＸ投影位置座標(x1,x2,x
3,・・・)に基づいて、図１６に示す測定対象物７０の傾き
角度(φ)，傾き方向(θ)及び任意の高さでの中心間距離
(Ｌ')を計算する。

【００８８】以上のように構成された３次元位置座標測
定装置について、その測定方法を説明する。

【００８９】測定対象物７０に対して、第１の光学系の
投光側光学系１５１よりレーザを照射して第１のＸ投影
位置座標を求める。次に第２の光学系の投光側光学系１
５２よりレーザを照射して、第２のＸ投影位置座標を求
める。以下、３次元位置座標を求める方法については、
第５，第６の発明の一実施例で説明したものと同じであ
るため省略する。

【００９０】以上のように本実施例によれば、全てのポ
ストの傾き角度(φ)，傾き方向(θ)及び設計中心である
基準高さ(Ｚ＝０)での中心間距離(Ｌ)を、３次元的に非
接触で測定することが可能となる。

【００９１】なお本実施例では、２台の光学系を設置し
て得られた２種類の異なるＸ投影位置座標より３次元位
置座標を求める方法及び装置について説明したが、少な
くとも２種類の異なるＸ投影位置座標が得られれば３次
元位置座標を求めることができるため、３台以上設置し
て測定しても良く、その場合は測定精度がさらに向上す
る。

【００９２】また、本実施例ではポストの数を限定した
が、他のポストも同様に測定できることは言うまでもな
い。また、ポストの傾き角度に左右されることなく測定
することができるので、従来の接触式の位置座標測定装
置のように傾き角度が大きくなれば測定精度が悪くなる
ということはない。しかも直径の細くて、荷重を加える
と撓んでしまうようなポストであっても、非接触式であ
るので精度良く測定することができる。

【００９３】また本実施例は、従来の接触式の位置座標
測定装置に比べて小型であるため、ＶＴＲのメカニズム
の組立調整ラインで行う組立精度の検査等にも用いるこ
とができる。

【００９４】さらに本実施例では、測定対象物がＶＴＲ
のメカニズム部品の場合の測定について述べたが、これ
に限らず他の対象物でも測定できることは言うまでもな
い。

【００９５】また、基準高さの設定には２本の基準ポス
トを用いたが、例えば磁気ヘッドを測定してその高さを
設定するなどその他の方法でもかまわない。

【００９６】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明は、
異なる複数の方向より所定のビーム径でかつ一平面と平
行に走査するレーザ光を測定対象物に照射する複数の測
定ステップと、複数の測定ステップにて測定対象物をレ
ーザ光で切断した時に生じる断面より測定対象物の異な
る複数の投影位置座標を求める演算ステップと、演算ス
テップで求められた異なる複数の投影位置座標と異なる
複数の方向の角度差とにより測定対象物の２次元位置座
標を求める計算処理ステップとを有することにより、姿
勢，大きさ及び回転の有無などに関わらず組立後の部品
の２次元位置座標を非接触，高精度，高速に測定するこ
とができる。

【００９７】また請求項２記載の発明は、所定のビーム
径でかつ一平面と平行に走査するレーザ光を照射する投
光側光学系と、レーザ光を受光する受光素子を有する受
光側光学系と、測定対象物へのレーザ光の照射角度を変
化させるために測定対象物、もしくは投光側光学系及び
受光側光学系のいずれかを相対的に回転させる回転駆動
手段と、回転駆動手段の回転角を検出する回転角検出手
段と、異なる複数の方向からのレーザ光照射による測定
対象物の異なる複数の投影位置座標を受光素子の出力よ
り求める演算手段と、異なる複数の投影位置座標と回転
角とにより測定対象物の２次元位置座標を求める計算処
理手段とを有することにより、姿勢，大きさ及び回転の
有無などに関わらず組立後の部品の２次元位置座標を非
接触，高精度，高速に測定することができる。

【００９８】また請求項３記載の発明は、請求項２記載
の発明において、レーザ光を透過し、かつ測定対象物に
接触するテープにテンションを付加するテンション付与
手段をさらに設けることにより、部品にテープテンショ
ンが付与された状態で２次元位置座標を測定することが
できる。

【００９９】また請求項４記載の発明は、請求項３記載
の発明において、測定対象物に対してテープを相対移動
させるテープ駆動手段をさらに設けることにより、テー
プ走行中、つまり実際の記録再生モードに限りなく近い
状態で、組立後の部品の２次元位置座標を測定すること
ができる。

【０１００】また請求項５記載の発明は、所定のビーム
径でかつ一平面と平行に走査するレーザ光を照射する投
光側光学系と、レーザ光を受光する受光素子を有する受
光側光学系と、投光側光学系と受光側光学系とからなる
一対のレーザ光学系を測定対象物を中心にそれぞれ一定
角度離れた位置に複数台設置し、異なる複数の方向から
のレーザ光照射による測定対象物の異なる複数の投影位
置座標を複数の受光素子の出力より求める演算手段と、
異なる複数の投影位置座標と複数のレーザ光学系の設置
角度差とにより測定対象物の２次元位置座標を求める計
算処理手段とを有することにより、請求項２記載の発明
の回転駆動手段と回転角検出手段を設けなくとも、姿
勢，大きさ及び回転の有無などに関わらず組立後の部品
の２次元位置座標を非接触，高精度，高速に測定するこ
とができる。

【０１０１】また請求項６記載の発明は、異なる複数の
方向より所定のビーム径でかつ一平面と平行に走査する
レーザ光を高さ方向に移動させながら測定対象物に照射
する複数の測定ステップと、異なる複数の測定ステップ
にて測定対象物をレーザ光で切断した時に生じる断面よ
り異なる複数の投影位置座標を求める演算ステップと、
演算ステップで求められた異なる複数の投影位置座標と
異なる複数の方向の角度差と複数の測定ステップにおけ
る高さ移動量とにより測定対象物の３次元位置座標を求
める計算処理ステップとを有することにより、姿勢，大
きさ及び回転の有無などに関わらず組立後の部品の３次
元位置座標を非接触，高精度，高速に測定することがで
きる。

【０１０２】また請求項７記載の発明は、所定のビーム
径でかつ一平面と平行に走査するレーザ光を照射する投
光側光学系と、レーザ光を受光する受光素子を有する受
光側光学系と、レーザ光を測定対象物の複数の高さで照
射できるように測定対象物、もしくは投光側光学系及び
受光側光学系のいずれかを相対的に移動させる上下駆動
手段と、上下駆動手段の上下移動量を検出する移動量検
出手段と、測定対象物へのレーザ光の照射角度を変化さ
せるために測定対象物、もしくは投光側光学系及び受光
側光学系のいずれかを相対的に回転させる回転駆動手段
と、回転駆動手段の回転角を検出する回転角検出手段
と、異なる複数の方向からのレーザ光照射による測定対
象物の異なる投影位置座標を受光素子の出力より求める
演算手段と、異なる複数の投影位置座標と回転角と上下
移動量とにより測定対象物の３次元位置座標を求める計
算処理手段とを有することにより、姿勢，大きさ及び回
転の有無などに関わらず組立後の部品の３次元位置座標
を非接触，高精度，高速に測定することができる。

【０１０３】また請求項８記載の発明は、請求項７記載
の発明において、レーザ光を透過し、かつ測定対象物に
接触するテープに、テンションを付加するテンション付
与手段をさらに設けることにより、部品にテープテンシ
ョンが付与された状態で３次元位置座標を測定すること
ができる。

【０１０４】さらに請求項９記載の発明は、請求項８記
載の発明において、測定対象物に対してテープを相対移
動させるテープ駆動手段をさらに設けることにより、テ
ープ走行中、つまり実際の記録再生モードに限りなく近
い状態で、組立後の部品の３次元位置座標を測定するこ
とができ、しかも同時にテープ幅方向変動などの走行状
態も確認可能となるので、テープを安定に走行させるた
めのメカニズム検討に大きな役割を果たすことができ
る。

【０１０５】請求項１０記載の発明は、所定のビーム径
でかつ一平面と平行に走査するレーザ光を照射する投光
側光学系と、レーザ光を受光する受光素子を有する受光
側光学系と、レーザ光を測定対象物の複数の高さで照射
できるように測定対象物、もしくは投光側光学系及び受
光側光学系のいずれかを相対的に移動させる上下駆動手
段と、上下駆動手段の上下移動量を検出する移動量検出
手段と、投光側光学系と受光側光学系とからなる一対の
レーザ光学系を測定対象物を中心にそれぞれ一定角度離
れた位置に複数台設置し、異なる複数の方向からのレー
ザ光照射による測定対象物の異なる複数の投影位置座標
を複数の受光素子の出力より求める演算手段と、異なる
複数の投影位置座標と複数のレーザ光学系の設置角度差
と上下移動量とにより測定対象物の３次元位置座標を求
める計算処理手段とを有することにより、請求項７記載
の発明の回転駆動手段と回転角検出手段を設けなくと
も、姿勢，大きさ及び回転の有無などに関わらず組立後
の部品の３次元位置座標を非接触，高精度，高速に測定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１から第３の発明の一実施例における位置座
標測定装置の概略を示す図

【図２】第１から第３の発明の一実施例におけるシステ
ムの構成を示す図

【図３】第１，第２の発明の一実施例における測定時の
要部拡大図

【図４】第１，第２の発明の一実施例における測定原理
を示す説明図

【図５】図４よりレーザを照射する角度を変えた時の説
明図

【図６】第３の発明の第１の実施例における測定時の要
部拡大図

【図７】第３の発明の第１，第２の実施例における測定
原理を示す説明図

【図８】図７よりレーザを照射する角度を変えた時の説
明図

【図９】第３の発明の第２の実施例における測定時の要
部拡大図

【図１０】第４の発明の一実施例における位置座標測定
装置の概略を示す図

【図１１】第５から第７の発明の一実施例における位置
座標測定装置の概略を示す図

【図１２】第５から第７の発明の一実施例におけるシス
テムの構成を示す図

【図１３】第５，第６の発明の一実施例における測定時
の要部拡大図

【図１４】第５，第６の発明の一実施例における測定原
理を示す説明図

【図１５】図１４よりレーザを照射する角度を変えた時
の説明図

【図１６】ポストの相対位置関係を示す説明図

【図１７】基準高さの設定に用いる基準ポストを説明す
る図

【図１８】第７の発明の第１の実施例における測定時の
要部拡大図

【図１９】第７の発明の第１，第２の実施例における測
定原理を示す説明図

【図２０】図１９よりレーザを照射する角度を変えた時
の説明図

【図２１】第７の発明の第２の実施例における測定時の
要部拡大図

【図２２】第８の発明の一実施例における位置座標測定
装置の概略を示す図

【図２３】従来の接触式位置座標測定装置の要部拡大図

【図２４】測定原理を示す説明図

【図２５】ポストの相対位置関係を示す説明図

【符号の説明】

５ ドラムユニット ６ 入り側のローラーポスト ７ 入り側の傾斜ポスト ８ 出側の傾斜ポスト ９ 出側のローラーポスト １３ 磁気テープ １４ レーザ光 １５，１５１，１５２ 投光側光学系 ２１，２１１，２１２ 受光側光学系 ３０，３１，３０１，３０２，３１１，３１２ Ｚ軸ス
テージ ３２ Ｚ軸スケール ３３ 回転ステージ ３４ 回転角検出装置 ４２ プローブ ４９ 演算装置 ５０ 計算処理装置 ６０ テンション付与装置 ６５ テープ駆動装置 ６８，６９ 基準ポスト ７０ 測定対象物 ７３ 透明テープ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】異なる複数の方向より所定のビーム径でか
   つ一平面と平行に走査するレーザ光を測定対象物に照射
   する複数の測定ステップと、前記複数の測定ステップに
   て前記測定対象物を前記レーザ光で切断した時に生じる
   断面より前記測定対象物の異なる複数の投影位置座標を
   求める演算ステップと、前記演算ステップで求められた
   前記異なる複数の投影位置座標と前記異なる複数の方向
   の角度差とにより前記測定対象物の２次元位置座標を求
   める計算処理ステップとを有することを特徴とする位置
   座標測定方法。
2. 【請求項２】所定のビーム径でかつ一平面と平行に走査
   するレーザ光を照射する投光側光学系と、前記レーザ光
   を受光する受光素子を有する受光側光学系と、測定対象
   物への前記レーザ光の照射角度を変化させるために前記
   測定対象物、もしくは前記投光側光学系及び前記受光側
   光学系のいずれかを相対的に回転させる回転駆動手段
   と、前記回転駆動手段の回転角を検出する回転角検出手
   段と、異なる複数の方向からの前記レーザ光照射による
   前記測定対象物の異なる複数の投影位置座標を前記受光
   素子の出力より求める演算手段と、前記異なる複数の投
   影位置座標と前記回転角とにより前記測定対象物の２次
   元位置座標を求める計算処理手段とを備えたことを特徴
   とする位置座標測定装置。
3. 【請求項３】レーザ光を透過し、かつ測定対象物に接触
   するテープにテンションを付加するテンション付与手段
   を設け、計算処理手段はテンションが付加されたテープ
   が接触した測定対象物の２次元位置座標を求めることを
   特徴とする請求項２記載の位置座標測定装置。
4. 【請求項４】測定対象物に対してテープを相対的に移動
   させるテープ駆動手段を設け、計算処理手段はテープが
   走行中の測定対象物の２次元位置座標を求めることを特
   徴とする請求項３記載の位置座標測定装置。
5. 【請求項５】所定のビーム径でかつ一平面と平行に走査
   するレーザ光を照射する投光側光学系と、前記レーザ光
   を受光する受光素子を有する受光側光学系と、前記投光
   側光学系と前記受光側光学系とからなる一対のレーザ光
   学系を測定対象物を中心にそれぞれ一定角度離れた位置
   に複数台設置し、異なる複数の方向からの前記レーザ光
   照射による前記測定対象物の異なる複数の投影位置座標
   を前記複数の受光素子の出力より求める演算手段と、前
   記異なる複数の投影位置座標と前記複数のレーザ光学系
   の設置角度差とにより前記測定対象物の２次元位置座標
   を求める計算処理手段とを備えたことを特徴とする位置
   座標測定装置。
6. 【請求項６】異なる複数の方向より所定のビーム径でか
   つ一平面と平行に走査するレーザ光を高さ方向に移動さ
   せながら測定対象物に照射する複数の測定ステップと、
   前記異なる複数の測定ステップにて前記測定対象物を前
   記レーザ光で切断した時に生じる断面より異なる複数の
   投影位置座標を求める演算ステップと、前記演算ステッ
   プで求められた前記異なる複数の投影位置座標と前記異
   なる複数の方向の角度差と前記複数の測定ステップにお
   ける高さ移動量とにより前記測定対象物の３次元位置座
   標を求める計算処理ステップとを有することを特徴とす
   る位置座標測定方法。
7. 【請求項７】所定のビーム径でかつ一平面と平行に走査
   するレーザ光を照射する投光側光学系と、前記レーザ光
   を受光する受光素子を有する受光側光学系と、前記レー
   ザ光を測定対象物の複数の高さで照射できるように前記
   測定対象物、もしくは前記投光側光学系及び前記受光側
   光学系のいずれかを相対的に移動させる上下駆動手段
   と、前記上下駆動手段の上下移動量を検出する移動量検
   出手段と、前記測定対象物への前記レーザ光の照射角度
   を変化させるために前記測定対象物、もしくは前記投光
   側光学系及び前記受光側光学系のいずれかを相対的に回
   転させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段の回転角を
   検出する回転角検出手段と、異なる複数の方向からの前
   記レーザ光照射による前記測定対象物の異なる投影位置
   座標を前記受光素子の出力より求める演算手段と、前記
   異なる複数の投影位置座標と前記回転角と前記上下移動
   量とにより前記測定対象物の３次元位置座標を求める計
   算処理手段とを備えたことを特徴とする位置座標測定装
   置。
8. 【請求項８】レーザ光を透過し、かつ測定対象物に接触
   するテープにテンションを付加するテンション付与手段
   を設け、計算処理手段はテンションが付加されたテープ
   が接触した測定対象物の３次元位置座標を求めることを
   特徴とする請求項７記載の位置座標測定装置。
9. 【請求項９】測定対象物に対してテープを相対的に移動
   させるテープ駆動手段を設け、計算処理手段はテープが
   走行中の測定対象物の３次元位置座標を求めることを特
   徴とする請求項８記載の位置座標測定装置。
10. 【請求項１０】所定のビーム径でかつ一平面と平行に走
    査するレーザ光を照射する投光側光学系と、前記レーザ
    光を受光する受光素子を有する受光側光学系と、前記レ
    ーザ光を測定対象物の複数の高さで照射できるように前
    記測定対象物、もしくは前記投光側光学系及び前記受光
    側光学系のいずれかを相対的に移動させる上下駆動手段
    と、前記上下駆動手段の上下移動量を検出する移動量検
    出手段と、前記投光側光学系と前記受光側光学系とから
    なる一対のレーザ光学系を前記測定対象物を中心にそれ
    ぞれ一定角度離れた位置に複数台設置し、異なる複数の
    方向からの前記レーザ光照射による前記測定対象物の異
    なる複数の投影位置座標を前記複数の受光素子の出力よ
    り求める演算手段と、前記異なる複数の投影位置座標と
    前記複数のレーザ光学系の設置角度差と前記上下移動量
    とにより前記測定対象物の３次元位置座標を求める計算
    処理手段とを備えたことを特徴とする位置座標測定装
    置。