JPS61286712A - 光輝体の位置測定用装置 - 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】 発明の背景 この発明は光輝体の位置測定用の装置に関する。

より詳細には、物体の映像を形成するための光学システ
ム；光軸にたいする映像の位置に応答するセンサー；光
学システムをそれぞれの直角の軸方向に向けるためのモ
ーター；および映像が最初は高モーター速度で、次には
低モーター速度で光軸上にあるように、その随意のシス
テムを向けるべくモーターを作動させるためのサーボ制
御装置からなる、かかる物体の位置の測定および決定を
するための装置に関する。

先行技術の説明 先行技術による装置においては、高精密度を得るために
は、狭い視野の光学システムが使用される。すなわち、
最初高速で作動させ、次には低速で作動させると、位置
ぎめが正確になるので、装置の応答時間を短縮できる。

しかしながら、この装置には、物体が光学的視野の外へ
動いてしまうという欠点がある。たとえば、物体の動き
が余りにもはやく、迅速性を増すことに向けられた利点
が全て失われてしまう場合である。

発明の目的 この発明の目的は、物体の正確で迅速な位置ぎめを行い
、しかも位置ぎめする物体が光学的視野から逸脱すると
いう危険性をすくなくするこの種の装置を提供すること
にある。

発明の詳細な説明 この発明は、光輝体の位置を測定するための、光学シス
テムからなる装置を提供することにあり、次のものから
構成されている。すなわち、第１の対物レンズ装置は、
第２の対物レンズ装置よりも比較的広い視野を持ち、該
物体の第１および第２の映像を形成し、実質的に共通の
光軸を持つ該第１および第２の対物レンズ装置；第１お
よび第２の位置信号を生ずるために該光軸に関連して、
該第１および第２の映像の位置にそれぞれ対応する第１
および第２の位置検出装置：該光軸にたいし垂直な、そ
れぞれの直交軸のまわりに、該光学システムを回転させ
るための、すくなくとも２台のモーター装置；該光軸が
該物体にたいし一直線になるように、比較的高速で、該
モーター装置を作動させる、該第１の位置信号に応答し
、また、続いて比較的低速で該モーター装置を作動させ
る、該第２の位置信号に応答する制御装置；該物体の位
置を記録するための該位置信号を記録する記録装置。

広い視野を持つ対物レンズを使用すると、追跡の際に物
体を見失う危険がすくな（なる。

該制御装置は、重複ステップで、該２台のモーターを作
動させるための該信号に応答することと、各々の方向に
たいする該モーター装置は、他の方向のためのモーター
装置が作動した後に、該低速で作動していることがのぞ
ましい。

これによって物体の位置ぎめは短時間で行うことができ
る。

発明の好ましい実施態様においては、該光学システムに
は、該物体の距離に応答し、距離信号を発生するための
距離計測装置と該距離信号に応答する該記録装置が含ま
れている。

該距離計測装置には、赤外線レーザーが含まれているこ
とがのぞましい。

実施例 第１図から第３図に示すように、発明の実施態様の位置
ぎめ装置は、光軸が実際上一致している２つの並置した
対物レンズから成っている。すなわち、広角対物レンズ
１と望遠対物レンズ２であ。

る；各々の検出装置の光電管は各々の対物レンズと関連
している。すなわち広角対物レンズ１に対応する光電管
３と望遠対物レンズ２に対応する光電管４である。検出
装置の光電管３および４は、感光面上で受けた光の重心
に関しての２つの直交軸（Ｘ、Ｙ）にそって、位１に関
するデータを連続的に発生する、位置感知式光電管から
なっている。この場合、これらの光電管は、それぞれの
対物レンズによって生ずる映像を受けるために配置され
ており、各々の光電管によって、受像する光輝体５の映
像の位置に関するＸＹ座標が与えられる。

２つの対物レンズ１．２と関連の検出装置３゜４とは、
共通の光軸７と並行して、台６の上に並置される０台６
は台６に垂直な回転軸８に固定されている。さらに、台
６は回転軸８に垂直な軸９のまわりに、回動可能に取付
けられている。このように、この完全な光学システムは
、光輝体５を追跡するように、角度的に２つの直角の方
向に向けることができる。

軸９のまわりをまわる軸８と、台６の回転運動はステッ
ピングモーターによって行われるので便利である。

距離計（図示せず）が、光学システムと並置され、光輝
体５にねらいを定めるよう、実質的に同一の光軸にそっ
て向けられている。

第３図は２つの対物レンズ１と２の視野を示している。

広角対物レンズがあるので、光輝体の位置ぎめを行うた
めの追跡操作を行っている際に、視野から光輝体が見失
われることはない。

第４図はこの装置の回路接続系統図を示している。

第４図は２つの対物レンズＩ、２および光電管３．４を
示している。この光学システムは２つのステッピングモ
ーター１．１．１２により、回して操作することができ
る。光電管３によって生ずる位置データＸＧＡとＹＧＡ
および光電管４によって生ずるＸＴＥとＹＴＥは位置ぎ
めをすべき物体の位置を計算するための、マイクロプロ
セッサ−Ｉ３から成る装置へ送られる。マイクロプロセ
ッサ−によって、検出すべき物体を高速におよび低速に
追跡するステージを実行するために、モーター１１．１
２にたいする制御信号が生ずる。

距離計１４は、位置ぎめをすべき物体の距離に関するデ
ータを与える。これもマイクロプロセッサ−１３によっ
て制御される。メモリー１５は、位置ぎめをすべき物体
の位置ぎめが終了した時、マイクロプロセッサ−１３と
距離計１４によって計算された通りに、モーター１１お
よび１２の位置データを記録する。距離計１４は赤外線
レーザー装置からなっていることがのぞましい。

光輝体の位置ぎめをする操作は、広角対物レンズを使っ
て行う粗調整の段階と、望遠対物レンズを使って行う微
調整の段階から成っており、各々の段階はステッピング
モーター１１および１２の高速の動きと低速の動きとか
ら構成することができる。これによって、システムの光
軸を、位置ぎめをすべき物体の方へ移動させることがで
きる。

物体の位置を推定するには、モーターの角位置を測定す
れば充分である。発明のこの実施態様によれば、粗およ
び微調整の段階は同時に行われ、Ｘ。

Ｙ方向に相互に重複するので、この二軸にたいする調整
が同時に得られる。すなわち、２台のステッピングモー
ターが同時に作動し、一方は低速で、もう一方は高速で
作動し、または両方が同速で作動する。

第５図はマイクロプロセッサ−１３によって行われる主
操作を説明するのに使われるフローチャートを示してい
る。

第１ステツプ２１においては、広角対物レンズで受けた
全般的光度ＩＯＡが測定され、暗さの閾値である閾値１
１と比較される。もしも光輝体が見失われると、すなわ
ち、広角レンズの視野内からなくなると、システムは停
止する。もしも光度が充分ならば、広角対物レンズによ
って形成される座標は光電管３によって読取られる。例
えば、読取ステップ２２の際の横座標ＸＧＡである。続
くステップ２３は、望遠対物レンズに切換えるための閾
値である閾値Ｓｃと広角横座標を比較することである。

もしも横座標ＸＧＡが閾値Ｓｃより。

も大きいと、ステップ２４がトリガー（発動）され、高
速で横座標Ｘを小さくするために、ステッピングモータ
ーが高速で回転し、その直後に、広角対物レンズによっ
て与えられた縦座標ＹＧＡを読取るために読取のステッ
プ２５がトリガーされる。次にＹＧＡはステップ２６に
おいて閾値Ｓｃと比較される。もしも縦座標ＹＧＡがｒ
Ａ値Ｓｃよりも大きいと、ステップ２７がトリガーされ
、縦座標Ｙを小さくするために、第２のステッピングモ
ーターが高速で回転する。

もしも、ステップ２３の際に、横座標ＸＧＡが、望遠対
物レンズに切換えるための閾値Ｓｃよりも小さいようで
あると、次のステップ２８がスタートし、光輝体が望遠
対物レンズの視野の中にあるかいなかをチェックするた
めに、望遠対物レンズからの全般的光度ＩＴＥが第２の
暗さの閾値Ｉ２よりも大きいか否かをチェックする。も
しもこのチェックが肯定ならば、次のステップ２９は望
遠対物レンズの光電管４によって与えられる横座標ＸＴ
Ｅの読取を行い、次に、ステップ３０においては、高速
走査が、ステッピングモーターの慣性によって、中心位
置を通過してしまうことなく停止するように、光輝体か
らの光軸の最低距離に対応して低速に切換えるための閾
値である閾値Ｓ１とＸＴＥを比較する。もしも測定され
た横座標ＸＴＥが閾値Ｓ１よりも大きいと、次のステッ
プはステップ２４になり、Ｘモーターが高速で回転する
。もしもＸＴＥが閾値Ｓ、よりも小さいと、次のステッ
プ３１は、Ｘモーターの停止に応じて、ゼロ値に非常に
近い閾値Ｓ２と横座標ＸＴＥとの第２の比較を行う。も
しも横座標ＸＴＥが閾値Ｓ２よりも大きいと、Ｘモータ
ーは、ステップ３２において、低速で作動する。もしも
横座標ＸＴ、Ｅが閾値Ｓ２よりも小さいと、Ｘモーター
はステップ３３において停止する。望遠対物レンズによ
って受取られる全般的光度ＩＴＥがステップ２８の間に
閾値■２よりも小さいと、Ｘモーターの停止が、　また
指令される。

ステップ３２と３３もまた、前に言及したステップ２５
を同時にトリガーする。もしもステップ２６の間に、縦
座標ＹＧＡの測定値が閾値Ｓｃよりも小さい、すなわち
、望遠対物レンズに切換えるための閾値よりも小さいと
、縦座標Ｙにとって、横座標Ｘにたいし行われるステッ
プ２５から３２に類伯しているステップ３４から３９が
行われる。

Ｘモーターの高速走査、低速走査および停止のステップ
の後に、両方のモーターが停止しているか否かをチェッ
クするために、ステップ４Ｘが行われる。もしも両方の
モーターが停止していると、ステップ４２がトリガーさ
れ、距＾１計によって与えられた距離Ｒが読取られ、ス
テップ４３において２台のモーターの回転角θおよびφ
の値と距離Ｒが、光輝体の位置を示すために表示される
。この読取の後に、または、両方のモーターが停止して
いないと、ステップ２１からはじまる操作が繰返される
。

座標の１つにたいする微調整ステップは、他の座標の粗
調整の後にはじめて指令されるように、２つのＸ、　Ｙ
座標軸における高速および低速の異なった走査が重複す
るということは評価されるであろう。この重複によって
、光輝体を位置ぎめするのに必要な時間が短縮され、マ
イクロブロセ・ソサーの容量がより良く利用される。

この発明の異なる実施態様としては、寄生光の効果をな
くすために、位置ぎめすべき物体の座標の測定は微分で
行われる。このようにして、もしも光電管が２つの光輝
点、すなわち位置ぎめすべき光輝体と、ノイズであるも
う１つの光輝源の映像を受けた場合には、光電管によっ
て与えられる値は実際には以下に等しい、 すなわち、物体ＳとノイズＢの重心の座標に等しい（指
標Ｓは位置ぎめすべき光輝体に対応し、指標のＢはノイ
ズに対応しており、指標Ｓ十Ｂは結合した結果の指標で
ある）。

発明のこの実施態様によれば、位置ぎめすべき物体は断
続的に作動する光輝源からなり、測定は、。

位置ぎめすべき物体の座標を微分によって得るために、
この光輝源がある場合とない場合で交互に行われる。

光輝源が点滅していて、Ｘｓ＋ｍ、Ｙｓ＋ｌｌおよび［
、。、を測定するためには、データが光輝源で得られ、
次にＸｇ　、Ｙｓおよび１．を測定するためには、減光
源で得られるので便利である。物体のＸ。

およびＹ、の座標を得るためには、次の計算が行われる
。

この発明は、さまざまなタイプの光輝源の位置ぎめおよ
び追跡を行うのに使用され、数多（のさまざまな領域に
応用できる。１つの特別な例は地下鉄の円筒天井のよう
な円筒天井にタイル張りをする場合に欠陥部をさがす場
合である。このアプリケーションは第６図に示されてい
る。

第６図は陶製のタイルでおおわれた円筒天井５１を示し
ており、接着不良で取替えるべきタイルの位置ぎめが行
われる。この発明による位置ぎめ装置５４は一定の固定
した位置にすえつけられ、測定用の原点として働く。こ
れはテープ繰出し機５５のようなメモリーから成ってい
る。

操作者５２は、位置ぎめ装置から見える各々のタイルと
光輝源を測定するための装置からその末端において成っ
ている竿５３を操作する。

操作者がタイルを検査する時、そのタイルにたいする位
置ぎめの操作は同時に行われ、座標は、テストの結果と
同時のメモリーに記録される。この場合、円筒天井の探
査が短時間で行われるようこの発明のその他の特長と長
所は、添附図面を参照しながら実例を通じて行った以下
の説明から明らかになるであろう。

一第１図は、光輝体の位置ぎめのための装置の側面図で
あり、発明の実施態様に対応するものである。

一第２図は、第１図の装置の平面図。

−第３図は、装置の操作を示す図。

−第４図は、この装置の制御および検出装置の系統図。

一第５図は、この装置の位置ぎめ操作のシーケンスを示
すフローチャート。

一第６図は、この発明の特定のアプリケーションに使用
された装置の全体図。

ｌ・・・広角対物レンズ　２・・・望遠対物レンズ３・
・・広角対物レンズｌに対応する光電管４・・・望遠対
物レンズ２に対応する光電管５・・・光輝体　　　　　
６・・・台 ７・・・光　軸　　　　　８・・・台６に垂直な回転軸
９・・・回転軸８に垂直な軸 １１・・・ステッピングモーター １２・・・ステッピングモーター １３・・・マイクロプロセンサー　　１４・・・距離計
１５・・・メモリー　　　　２１〜３９・・・ステップ
４１〜４３・・・ステップ　　５Ｉ・・・円筒天井５２
・・・オペレーター　　５３・・・竿５４・・・位置ぎ
め装置　　５５・・・テープ繰り出し機特許　　出　願
　人　　　レジ　オートツム　テ　トランスポール　パ
リシャン牙４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１の対物レンズ装置は、第２の対物レンズ装置よ
   りも比較的広い視野を持ち、光輝体の第１および第２の
   映像を形成し、実質的に共通の光軸を持つ、該第１およ
   び第２の対物レンズ装置、および 第１および第２の位置信号を生ずるために、該光軸に関
   連して、該第１および第２の映像の位置にそれぞれ応答
   する、第１および第２の位置検出装置、および 該光軸にたいし垂直な、それぞれの直交軸のまわりに、
   光学システムを回転させるための、すくなくとも２台の
   モーター装置、および 該光軸が該物体にたいし一直線になるように、比較的高
   速で該モーター装置を作動させ、該第１の位置信号に応
   答し、また続いて、比較的低速で該モーター装置を作動
   させて、該第２の位置信号に応答する制御装置、および 該物体の位置を記録するための該位置信号を記録する記
   録装置より構成される光学システムよりなることを特徴
   とする光輝体の位置測定用装置。 ２）該制御装置は、該第１の位置信号に応答して該モー
   ター装置を作動させるために、閾値を超える該第１の位
   置信号に応答し、また、該第２の位置信号に応答するた
   めに、該閾値より小さい値を持つ該第１の位置信号に応
   答することを特徴とする特許請求の範囲の第１項に記載
   の装置。 ３）該制御１装置は、該第２の位置信号に応答して、該
   モーター装置を作動させるために、該第２の映像の全般
   的光度に応答することを特徴とする特許請求の範囲の第
   ２項に記載の装置。 ４）該制御装置は、該モーター装置を比較的低速度で作
   動させるために、閾値を超える該第２の信号の値に応答
   し、また、該比較的低速で、該モーター装置を作動させ
   るために該閾値よりも小さい該第２の信号の値に応答す
   ることを特徴とする特許請求の範囲の第１項に記載の装
   置。 ５）該制御装置は、重複ステップで該２台のモーター装
   置を作動させるために、該信号に応答し、各々の方向の
   ための該モーター装置は、他方向のためのモーター装置
   が作動した後に、該低速で作動することを特徴とする特
   許請求の範囲の第１項に記載の装置。 ６）該光学システムは、距離信号を発生するために、該
   物体の距離に応答する距離計測装置を含み、該記録装置
   は、該距離信号に応答することを特徴とする特許請求の
   範囲の第１項に記載の装置。 ７）該距離計測装置が赤外線レーザーを含むことを特徴
   とする特許請求の範囲の第６項に記載の装置。 ８）該光学システムが、該モーター装置の作動により光
   学システムに垂直な軸のまわりおよび直角軸のまわりに
   回動可能に取付けられた台に取付けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲の第１項に記載の装置。 ９）該モーター装置が、ステッピングモーターから成り
   、該制御装置が、該光軸の位置に応答するべき該モータ
   ー装置のための計算制御信号に応答することを特徴とす
   る特許請求の範囲の第１項に記載の装置。 １０）該物体にたいし光輝信号を発生させるための光源
   装置をそなえていることを特徴とし、また該光輝信号が
   断続的であり、該制御信号が、寄生光源の効果を除去す
   るために、該光輝信号の点滅するのに応じて、該位置信
   号に微分的に応答することを特徴とする特許請求の範囲
   の第１項に記載の装置。 １１）特許請求の範囲の第１０項に記載した装置を利用
   することを含め、該光輝信号が壁の所望の点にたいし発
   生し、該記録装置が、該光源装置の位置を記録すること
   を特徴とする壁の検査方法。