JPH09304017A - 非接触式の距離及び傾斜測定方法及び同装置 - Google Patents
非接触式の距離及び傾斜測定方法及び同装置Info
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- JPH09304017A JPH09304017A JP12040996A JP12040996A JPH09304017A JP H09304017 A JPH09304017 A JP H09304017A JP 12040996 A JP12040996 A JP 12040996A JP 12040996 A JP12040996 A JP 12040996A JP H09304017 A JPH09304017 A JP H09304017A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基準面５に対する対象物体３の傾きによって
基準面５から対象物体３までの距離Ｌの測定精度が影響
を受けず、且つ、対象物体３までの距離Ｌに加えて、対
象物体３の傾斜角度αｘ、αｙも同時に測定することが
可能な非接触式の距離及び傾斜測定方法を提供するこ
と。 【解決手段】 対象物体３上に反射鏡４を固定する。基
準面５上に設置されたレーザ光源１から反射鏡３に向け
てレーザ光６を照射し、その反射光７の到達位置を、レ
ーザ光源１に隣接して配置された二次元位置検出素子２
で測定する。次に、この二次元位置検出素子２を、基準
面５に対して垂直方向に所定距離Δだけ移動して、再び
反射光７の到達位置を測定する。移動の前後における反
射光７の到達位置の測定値（Ｘａ，Ｙａ；Ｘｂ，Ｙｂ）
に基いて、距離Ｌ及び傾斜角度αｘ、αｙを算出する。
基準面５から対象物体３までの距離Ｌの測定精度が影響
を受けず、且つ、対象物体３までの距離Ｌに加えて、対
象物体３の傾斜角度αｘ、αｙも同時に測定することが
可能な非接触式の距離及び傾斜測定方法を提供するこ
と。 【解決手段】 対象物体３上に反射鏡４を固定する。基
準面５上に設置されたレーザ光源１から反射鏡３に向け
てレーザ光６を照射し、その反射光７の到達位置を、レ
ーザ光源１に隣接して配置された二次元位置検出素子２
で測定する。次に、この二次元位置検出素子２を、基準
面５に対して垂直方向に所定距離Δだけ移動して、再び
反射光７の到達位置を測定する。移動の前後における反
射光７の到達位置の測定値（Ｘａ，Ｙａ；Ｘｂ，Ｙｂ）
に基いて、距離Ｌ及び傾斜角度αｘ、αｙを算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光の反射を
利用して、基準面から対象物体までの距離、及び基準面
に対する対象物体の傾斜角度を、非接触式で、同時に測
定する方法及び装置に係る。
利用して、基準面から対象物体までの距離、及び基準面
に対する対象物体の傾斜角度を、非接触式で、同時に測
定する方法及び装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】非接触式の距離測定装置として、基準面
上にレーザ光源を設置するとともに対象物体上に反射鏡
を取り付けておいて、レーザ光源からこの反射鏡にレー
ザ光を照射し、その反射光の到達位置をＰＳＤ（二次元
位置検出素子）で検出し、検出された反射光の到達位置
に基いて、基準面（レーザ光源）から対象物体までの距
離を測定するレーザ距離計が広く使用されている。
上にレーザ光源を設置するとともに対象物体上に反射鏡
を取り付けておいて、レーザ光源からこの反射鏡にレー
ザ光を照射し、その反射光の到達位置をＰＳＤ（二次元
位置検出素子）で検出し、検出された反射光の到達位置
に基いて、基準面（レーザ光源）から対象物体までの距
離を測定するレーザ距離計が広く使用されている。
【０００３】この様なレーザ距離計の場合、ＰＳＤ上へ
の反射光の到達位置には、基準面から対象物体までの距
離に加えて、基準面に対する対象物体の傾きの影響が含
まれている。そのため、対象物体の傾きが大きい場合に
は距離の測定精度が低下する。また、対象物体の傾きを
測定する事はできない。
の反射光の到達位置には、基準面から対象物体までの距
離に加えて、基準面に対する対象物体の傾きの影響が含
まれている。そのため、対象物体の傾きが大きい場合に
は距離の測定精度が低下する。また、対象物体の傾きを
測定する事はできない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上の様な問題点に鑑
み、本発明は、基準面に対する対象物体の傾きによって
基準面から対象物体までの距離の測定精度が影響を受け
ず、且つ、対象物体までの距離に加えて、対象物体の傾
きも同時に測定することが可能な非接触式の距離及び傾
斜測定方法、及び同装置を提供することにある。
み、本発明は、基準面に対する対象物体の傾きによって
基準面から対象物体までの距離の測定精度が影響を受け
ず、且つ、対象物体までの距離に加えて、対象物体の傾
きも同時に測定することが可能な非接触式の距離及び傾
斜測定方法、及び同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】本発明の非接触式の距離
及び傾斜測定方法は、基準面から対象物体までの距離、
及び基準面に対する対象物体の傾斜角度を非接触式で測
定する方法であって、対象物体上に反射鏡を固定し、基
準面上に設置されたレーザ光源からこの反射鏡にレーザ
光を照射し、その反射光の到達位置をレーザ光源に隣接
して配置された二次元位置検出素子で測定し、次に、こ
の二次元位置検出素子またはレーザ光源を基準面に対し
て垂直方向に所定距離だけ移動して、再び反射光の到達
位置を測定し、移動の前後における反射光の到達位置の
測定値に基いて、前記距離及び前記傾斜角度を求めるこ
とを特徴とする。
及び傾斜測定方法は、基準面から対象物体までの距離、
及び基準面に対する対象物体の傾斜角度を非接触式で測
定する方法であって、対象物体上に反射鏡を固定し、基
準面上に設置されたレーザ光源からこの反射鏡にレーザ
光を照射し、その反射光の到達位置をレーザ光源に隣接
して配置された二次元位置検出素子で測定し、次に、こ
の二次元位置検出素子またはレーザ光源を基準面に対し
て垂直方向に所定距離だけ移動して、再び反射光の到達
位置を測定し、移動の前後における反射光の到達位置の
測定値に基いて、前記距離及び前記傾斜角度を求めるこ
とを特徴とする。
【０００６】なお、前記傾斜角度は、基準面上にＸ軸及
びＹ軸で構成される直交座標を設定した場合、その内の
一つの軸回り（例えば、Ｙ軸）のみの傾斜角度としても
よいし、二つの軸回り（即ち、Ｙ軸及びＸ軸）の傾斜角
度とすることもできる。
びＹ軸で構成される直交座標を設定した場合、その内の
一つの軸回り（例えば、Ｙ軸）のみの傾斜角度としても
よいし、二つの軸回り（即ち、Ｙ軸及びＸ軸）の傾斜角
度とすることもできる。
【０００７】また、本発明の非接触式距離測定装置は、
基準面から対象物体までの距離、あるいは基準面に対す
る対象物体の傾斜角度を非接触式で測定する装置であっ
て、レーザ光を対象物体上に固定された反射鏡に向けて
照射するレーザ光源と、このレーザ光源に隣接して配置
され、前記反射鏡からの反射光の到達位置の座標を測定
する二次元位置検出素子と、前記二次元位置検出素子ま
たはレーザ光源を基準面に対して垂直方向に所定距離だ
け移動させる駆動手段と、前記二次元位置検出素子また
はレーザ光源の移動の前後における反射光の到達位置の
座標の測定値に基いて、前記距離あるいは前記傾斜角度
を算出する演算装置と、を備えたことを特徴とする。な
お、二次元位置検出素子またはレーザ光源を移動させる
前記駆動手段としては、例えば、自動ステージ、エアシ
リンダ等を使用するのが好ましい。
基準面から対象物体までの距離、あるいは基準面に対す
る対象物体の傾斜角度を非接触式で測定する装置であっ
て、レーザ光を対象物体上に固定された反射鏡に向けて
照射するレーザ光源と、このレーザ光源に隣接して配置
され、前記反射鏡からの反射光の到達位置の座標を測定
する二次元位置検出素子と、前記二次元位置検出素子ま
たはレーザ光源を基準面に対して垂直方向に所定距離だ
け移動させる駆動手段と、前記二次元位置検出素子また
はレーザ光源の移動の前後における反射光の到達位置の
座標の測定値に基いて、前記距離あるいは前記傾斜角度
を算出する演算装置と、を備えたことを特徴とする。な
お、二次元位置検出素子またはレーザ光源を移動させる
前記駆動手段としては、例えば、自動ステージ、エアシ
リンダ等を使用するのが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に本発明に基く非接触式の距
離及び傾斜測定方法の実施の形態の一例を示す。図１
（ａ）は平面図、図１（ｂ）は立面図を表す。図中、１
は半導体レーザ装置のレーザヘッド、２は二次元式ＰＳ
Ｄ（二次元位置検出素子）、３は対象物体、４は反射
鏡、５は基準面を表す。
離及び傾斜測定方法の実施の形態の一例を示す。図１
（ａ）は平面図、図１（ｂ）は立面図を表す。図中、１
は半導体レーザ装置のレーザヘッド、２は二次元式ＰＳ
Ｄ（二次元位置検出素子）、３は対象物体、４は反射
鏡、５は基準面を表す。
【０００９】レーザヘッド１の位置を原点にして、ＸＹ
Ｚ軸で構成される三次元の直交座標を設定する。Ｘ軸及
びＹ軸を含む平面を基準面５として、この基準面５から
対象物体３までの垂直距離、即ちＺ軸方向の距離Ｌ、及
び基準面５に対する対象物体のＹ軸回り及びＸ軸回りの
傾きαｙ及びαｘを測定の対象とする。なお、図１に示
した例では、図１（ａ）において紙面と垂直な方向（鉛
直方向）にＹ軸を、上下方向にＸ軸を、左右方向にＺ軸
を設定している。
Ｚ軸で構成される三次元の直交座標を設定する。Ｘ軸及
びＹ軸を含む平面を基準面５として、この基準面５から
対象物体３までの垂直距離、即ちＺ軸方向の距離Ｌ、及
び基準面５に対する対象物体のＹ軸回り及びＸ軸回りの
傾きαｙ及びαｘを測定の対象とする。なお、図１に示
した例では、図１（ａ）において紙面と垂直な方向（鉛
直方向）にＹ軸を、上下方向にＸ軸を、左右方向にＺ軸
を設定している。
【００１０】先ず、測定の準備段階として、ＰＳＤ２を
レーザヘッド１に隣接する位置に基準面と平行に配置す
る。対象物体３上には反射鏡４を取り付ける。次に、レ
ーザ光６をＺＸ面内で、即ち水平面内で、Ｚ軸に対する
角度θで反射鏡４に向けて照射して、反射鏡４からの反
射光７の到達位置の座標をＰＳＤ２によって測定する。
ＰＳＤ２による測定値に基いて、座標原点（レーザ発射
点）から反射光７の到達位置までのＸ軸方向及びＹ軸方
向の距離（Ｘａ，Ｙａ）を求める。
レーザヘッド１に隣接する位置に基準面と平行に配置す
る。対象物体３上には反射鏡４を取り付ける。次に、レ
ーザ光６をＺＸ面内で、即ち水平面内で、Ｚ軸に対する
角度θで反射鏡４に向けて照射して、反射鏡４からの反
射光７の到達位置の座標をＰＳＤ２によって測定する。
ＰＳＤ２による測定値に基いて、座標原点（レーザ発射
点）から反射光７の到達位置までのＸ軸方向及びＹ軸方
向の距離（Ｘａ，Ｙａ）を求める。
【００１１】次に、ＰＳＤ２をＺ方向に、即ち基準面５
に対して垂直方向に所定の距離Δだけ移動して、前回と
同様に、座標原点から反射光７の到達位置までのＸ軸方
向及びＹ軸方向の距離（Ｘｂ，Ｙｂ）を求める。
に対して垂直方向に所定の距離Δだけ移動して、前回と
同様に、座標原点から反射光７の到達位置までのＸ軸方
向及びＹ軸方向の距離（Ｘｂ，Ｙｂ）を求める。
【００１２】この時、反射光７のＺ軸に対する角度φ
は、ＰＳＤ２の移動前後における反射光７の到達点のＸ
座標（Ｘａ，Ｘｂ）を用いて、次式の様に表すことがで
きる。 φ＝ｔａｎ-1｛（Ｘｂ−Ｘａ）／Δ｝ 反射鏡４のＹ軸回りの傾斜角度αｙを、Ｘ軸方向を０度
として平面図上で反時計回りを正にとって表すと、αｙ
とφとの関係は次式で表される。 φ＝θ−２・αｙ 従って、反射鏡のＹ軸回りの傾斜角度αｙは、次式の様
になる。
は、ＰＳＤ２の移動前後における反射光７の到達点のＸ
座標（Ｘａ，Ｘｂ）を用いて、次式の様に表すことがで
きる。 φ＝ｔａｎ-1｛（Ｘｂ−Ｘａ）／Δ｝ 反射鏡４のＹ軸回りの傾斜角度αｙを、Ｘ軸方向を０度
として平面図上で反時計回りを正にとって表すと、αｙ
とφとの関係は次式で表される。 φ＝θ−２・αｙ 従って、反射鏡のＹ軸回りの傾斜角度αｙは、次式の様
になる。
【００１３】
【数１】 また、基準面から反射鏡までの距離Ｌは、次式の様にな
る。
る。
【００１４】
【数２】 また、反射鏡のＸ軸回りの傾斜角度αｘは、Ｙ軸方向を
０度として立面図上で反時計回りを正にとって表すと、
次式の様になる。
０度として立面図上で反時計回りを正にとって表すと、
次式の様になる。
【００１５】
【数３】
【００１６】以上の様にして求められた反射鏡４までの
距離Ｌ及び反射鏡４の傾斜角度（αｙ，αｘ）は、基準
面５（ＸＹ平面）から対象物体３までの距離、及び基準
面５に対する対象物体３の傾斜角度と一定の関係にある
ので、以上の様にして求められた（Ｌ，αｙ，αｘ）に
基いて、基準面５から対象物体３までの距離、及び基準
面５に対する対象物体３の傾斜角度を求めることができ
る。
距離Ｌ及び反射鏡４の傾斜角度（αｙ，αｘ）は、基準
面５（ＸＹ平面）から対象物体３までの距離、及び基準
面５に対する対象物体３の傾斜角度と一定の関係にある
ので、以上の様にして求められた（Ｌ，αｙ，αｘ）に
基いて、基準面５から対象物体３までの距離、及び基準
面５に対する対象物体３の傾斜角度を求めることができ
る。
【００１７】なお、実際の測定の際には、レーザヘッド
の配置あるいはＰＳＤの配置を、図１の例に示される様
な条件に正確に合わせることは困難なことが多い。この
様な場合には、ＰＳＤの移動の前後における反射光の到
達位置の測定値（Ｘａ，Ｙａ；Ｘｂ，Ｙｂ）から、基準
面から対象物体までの距離、及び対象物体のＸ軸回り及
びＹ軸回りの傾斜角度を求める較正式を、予め実験的に
求めておいて、この較正式を用いて、対象物体までの距
離及び対象物体の傾斜角度を算出すればよい。
の配置あるいはＰＳＤの配置を、図１の例に示される様
な条件に正確に合わせることは困難なことが多い。この
様な場合には、ＰＳＤの移動の前後における反射光の到
達位置の測定値（Ｘａ，Ｙａ；Ｘｂ，Ｙｂ）から、基準
面から対象物体までの距離、及び対象物体のＸ軸回り及
びＹ軸回りの傾斜角度を求める較正式を、予め実験的に
求めておいて、この較正式を用いて、対象物体までの距
離及び対象物体の傾斜角度を算出すればよい。
【００１８】前述した実施の形態では、ＰＳＤ２をＺ方
向へ移動させる例を示したが、レーザヘッド１を同様に
Ｚ方向へ移動させるようにしてもよく、さらにはＰＳＤ
２とレーザヘッド１を一体的にＺ方向へ移動させるよう
にしてもよい。
向へ移動させる例を示したが、レーザヘッド１を同様に
Ｚ方向へ移動させるようにしてもよく、さらにはＰＳＤ
２とレーザヘッド１を一体的にＺ方向へ移動させるよう
にしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】本発明に基く測定方法は、基準面に対す
る対象物体の傾きによって基準面から対象物体までの距
離の測定精度が影響を受けないので、距離測定の精度に
優れている。
る対象物体の傾きによって基準面から対象物体までの距
離の測定精度が影響を受けないので、距離測定の精度に
優れている。
【００２０】本発明に基く測定方法を用いれば、基準面
から対象物体までの距離、及び基準面に対する対象物体
の傾斜角度を、非接触式で、同時に測定することが可能
となり、対象物体の位置及び姿勢の変動状況を迅速に、
且つ精度良く把握することができる。
から対象物体までの距離、及び基準面に対する対象物体
の傾斜角度を、非接触式で、同時に測定することが可能
となり、対象物体の位置及び姿勢の変動状況を迅速に、
且つ精度良く把握することができる。
【図１】本発明の距離及び傾斜測定方法の原理を説明す
る図、（ａ）は平面図、（ｂ）は立面図を表す。
る図、（ａ）は平面図、（ｂ）は立面図を表す。
１・・・レーザヘッド、 ２・・・二次元式ＰＳＤ（二次元式位置検出素子）、 ３・・・対象物体、 ４・・・反射鏡、 ５・・・基準面。
Claims (7)
- 【請求項１】 基準面から対象物体までの距離を非接触
式で測定する方法であって、 対象物体上に反射鏡を固定し、基準面上に設置されたレ
ーザ光源からこの反射鏡にレーザ光を照射し、その反射
光の到達位置をレーザ光源に隣接して配置された二次元
位置検出素子で測定し、次に、この二次元位置検出素子
またはレーザ光源を基準面に対して垂直方向に所定距離
だけ移動して、再び反射光の到達位置を測定し、移動の
前後における反射光の到達位置の測定値に基いて前記距
離を求めることを特徴とする非接触式の距離測定方法。 - 【請求項２】 基準面に対する対象物体の傾斜角度を非
接触式で測定する方法であって、 対象物体上に反射鏡を固定し、基準面上に設置されたレ
ーザ光源からこの反射鏡にレーザ光を照射し、その反射
光の到達位置をレーザ光源に隣接して配置された二次元
位置検出素子で測定し、次に、この二次元位置検出素子
またはレーザ光源を基準面に対して垂直方向に所定距離
だけ移動して、再び反射光の到達位置を測定し、移動の
前後における反射光の到達位置の測定値に基いて前記傾
斜角度を求めることを特徴とする非接触式の傾斜測定方
法。 - 【請求項３】 前記傾斜角度は、基準面上に設定された
直交座標の二つの軸回りの傾斜角度であることを特徴と
する請求項２に記載の非接触式の傾斜測定方法。 - 【請求項４】 基準面から対象物体までの距離、及び基
準面に対する対象物体の傾斜角度を非接触式で測定する
方法であって、 対象物体上に反射鏡を固定し、基準面上に設置されたレ
ーザ光源からこの反射鏡にレーザ光を照射し、その反射
光の到達位置をレーザ光源に隣接して配置された二次元
位置検出素子で測定し、次に、この二次元位置検出素子
またはレーザ光源を基準面に対して垂直方向に所定距離
だけ移動して、再び反射光の到達位置を測定し、移動の
前後における反射光の到達位置の測定値に基いて、前記
距離及び前記傾斜角度を求めることを特徴とする非接触
式の距離及び傾斜測定方法。 - 【請求項５】 前記傾斜角度は、基準面上に設定された
直交座標の二つの軸回りの傾斜角度であることを特徴と
する請求項４に記載の非接触式の距離及び傾斜測定方
法。 - 【請求項６】 基準面から対象物体までの距離を非接触
式で測定する装置であって、 レーザ光を対象物体上に固定された反射鏡に向けて照射
するレーザ光源と、 このレーザ光源に隣接して配置され、前記反射鏡からの
反射光の到達位置の座標を測定する二次元位置検出素子
と、 前記二次元位置検出素子またはレーザ光源を基準面に対
して垂直方向に所定距離だけ移動させる駆動手段と、 前記二次元位置検出素子またはレーザ光源の移動の前後
における反射光の到達位置の座標の測定値に基いて前記
距離を算出する演算装置と、 を備えたことを特徴とする非接触式の距離測定装置。 - 【請求項７】 基準面に対する対象物体の傾斜角度を非
接触式で測定する装置であって、 レーザ光を対象物体上に固定された反射鏡に向けて照射
するレーザ光源と、 このレーザ光源に隣接して配置され、前記反射鏡からの
反射光の到達位置の座標を測定する二次元位置検出素子
と、 前記二次元位置検出素子またはレーザ光源を基準面に対
して垂直方向に所定距離だけ移動させる駆動手段と、 前記二次元位置検出素子またはレーザ光源の移動の前後
における反射光の到達位置の座標の測定値に基いて前記
傾斜角度を算出する演算装置と、 を備えたことを特徴とする非接触式の傾斜測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12040996A JPH09304017A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 非接触式の距離及び傾斜測定方法及び同装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12040996A JPH09304017A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 非接触式の距離及び傾斜測定方法及び同装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304017A true JPH09304017A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14785514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12040996A Pending JPH09304017A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 非接触式の距離及び傾斜測定方法及び同装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09304017A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109000588A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-12-14 | 宿州学院 | 一种家具设计制造用测量装置 |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP12040996A patent/JPH09304017A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109000588A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-12-14 | 宿州学院 | 一种家具设计制造用测量装置 |
| CN109000588B (zh) * | 2018-05-25 | 2020-08-25 | 宿州学院 | 一种家具设计制造用测量装置 |
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