JPS6186604A - 光学的位置読取り装置 - Google Patents
光学的位置読取り装置Info
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- JPS6186604A JPS6186604A JP60213625A JP21362585A JPS6186604A JP S6186604 A JPS6186604 A JP S6186604A JP 60213625 A JP60213625 A JP 60213625A JP 21362585 A JP21362585 A JP 21362585A JP S6186604 A JPS6186604 A JP S6186604A
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- light
- housing
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- beam splitter
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- Pending
Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ、産業上の利用分野
本発明は一般的には位置を読取るための装置に関し、特
に取り付は固定された構体に関づる移動構体の位置と近
接角とを解明するための光学システムに関する。
に取り付は固定された構体に関づる移動構体の位置と近
接角とを解明するための光学システムに関する。
ロ、先行技術の説明
封じ込められた環境内の点から点へ自動的に輸送するこ
とは多数の工業上の設定において望ましい。これ等の中
の最も顕署なものはチップ製造プラントの清浄室内の殿
械からI械へのシリコンウエファースの輸送を含んでい
る。チップの引き続いての処理、たとえば、チップのカ
プセル封入、ちまた清浄室内で且つ(あるいは)半自動
状態の下で行われるであろう。商業上、工業上あるいは
研究条件の下における生物学的に危険なあるいは放)1
性の材料の輸送もまた酋通である。これ等の材料が発見
されまた利用される環境は代表的には制限された状態の
下に維持される単一の大部屋、たとえば清浄室あるいは
離隔室を構成づる。人間による繰作は安全、清浄、積極
的取り汲いおよび人件費の理由で禁忌される。
とは多数の工業上の設定において望ましい。これ等の中
の最も顕署なものはチップ製造プラントの清浄室内の殿
械からI械へのシリコンウエファースの輸送を含んでい
る。チップの引き続いての処理、たとえば、チップのカ
プセル封入、ちまた清浄室内で且つ(あるいは)半自動
状態の下で行われるであろう。商業上、工業上あるいは
研究条件の下における生物学的に危険なあるいは放)1
性の材料の輸送もまた酋通である。これ等の材料が発見
されまた利用される環境は代表的には制限された状態の
下に維持される単一の大部屋、たとえば清浄室あるいは
離隔室を構成づる。人間による繰作は安全、清浄、積極
的取り汲いおよび人件費の理由で禁忌される。
これ等の環境は物体を送り込まれまた送り出されねばな
らない多数の機械を室内の固定位置に有することができ
る。チップ製造プロセスを例とすれば、ウエファースを
詰込まれたカセットを数台の互いに異なる処理機へ送り
込み且つ送り出すことがしばしば必要である。製造され
ているチップの型式次第で、用いられる機械の台数と順
序とが変わるであろう。かくして固定された輸送システ
ム、たとえば、連続したベルトシステムは実施不能であ
る。さらにその上に固定されたシステムは作業場所を不
当に込み合わせ、この設備への接近を困難にするであろ
う。
らない多数の機械を室内の固定位置に有することができ
る。チップ製造プロセスを例とすれば、ウエファースを
詰込まれたカセットを数台の互いに異なる処理機へ送り
込み且つ送り出すことがしばしば必要である。製造され
ているチップの型式次第で、用いられる機械の台数と順
序とが変わるであろう。かくして固定された輸送システ
ム、たとえば、連続したベルトシステムは実施不能であ
る。さらにその上に固定されたシステムは作業場所を不
当に込み合わせ、この設備への接近を困難にするであろ
う。
したがって、製造用清浄室内での好ましい且つのウエフ
ァース輸送七−ドはウエファースを詰込まれたカセット
を必要にGUで機械の相互間にて単独に移送することの
できる移動性の輸送ユニットである。この種のユニット
は製造区域内のいかなる機会にし供給することを可能な
らしめるように自刃で推進され且つコンピュータで導か
れるであろう。ロボット腕が上記機械および輸送ユニッ
トへウエファースカセットを送り込み且つ送り出づ手段
を提供するであろう。この秤のカセットを移送するのに
必要とされる操作が高度の位置制御を必要とするので、
主コンピユータとは独立しており且つ)幾緘とのこの移
動ユニットの「ドツキング」を導くことのできる位置読
取り装置をこの移動輸送ユニットに提供することは有利
である。
ァース輸送七−ドはウエファースを詰込まれたカセット
を必要にGUで機械の相互間にて単独に移送することの
できる移動性の輸送ユニットである。この種のユニット
は製造区域内のいかなる機会にし供給することを可能な
らしめるように自刃で推進され且つコンピュータで導か
れるであろう。ロボット腕が上記機械および輸送ユニッ
トへウエファースカセットを送り込み且つ送り出づ手段
を提供するであろう。この秤のカセットを移送するのに
必要とされる操作が高度の位置制御を必要とするので、
主コンピユータとは独立しており且つ)幾緘とのこの移
動ユニットの「ドツキング」を導くことのできる位置読
取り装置をこの移動輸送ユニットに提供することは有利
である。
ハ1本弁明の要約
したがって、固定された物体に関する移動構体の位置と
近接角とを精密に解明するための位置読取りIFFを提
供することが本発明の一目的である。
近接角とを精密に解明するための位置読取りIFFを提
供することが本発明の一目的である。
コンパクトで軽量である位置読取り装置を提供すること
が本発明のさらに他の目的である。
が本発明のさらに他の目的である。
事実上任意の環境で作動することのできる位置読取りW
A同を提供することが本発明のさらに伯の目的である。
A同を提供することが本発明のさらに伯の目的である。
移動構体と固定された構体との間に機械的な連結あるい
は物理的な接触を必要としない位置読取り装置を提供す
ることが本発明のさらに他の目的である。
は物理的な接触を必要としない位置読取り装置を提供す
ることが本発明のさらに他の目的である。
略言すれば、本発明の好ましい一実施例は完備した移動
輸送ユニット上に装架するための光学的位置読取り装置
から成っている。この装置は水平方向に配向されたレー
ザー光源と、このビームを集束し且つ導くための光学器
械椛成部分とを含んでいる。このビームtよ45度をな
して装架された固定された鏡上に衝突して、同様に45
度をなして前記固定された鏡とjlL行にgi架されて
いるビーム分割器に向(プ上向きに導かれる。このビー
ム分割器はビームを互いに垂直をなす2つの成分に分割
しまた回転ハウジング内に装架されている。上記回転ハ
ウジングは円弧のほぼ240度だけ回転されるようにな
っている。
輸送ユニット上に装架するための光学的位置読取り装置
から成っている。この装置は水平方向に配向されたレー
ザー光源と、このビームを集束し且つ導くための光学器
械椛成部分とを含んでいる。このビームtよ45度をな
して装架された固定された鏡上に衝突して、同様に45
度をなして前記固定された鏡とjlL行にgi架されて
いるビーム分割器に向(プ上向きに導かれる。このビー
ム分割器はビームを互いに垂直をなす2つの成分に分割
しまた回転ハウジング内に装架されている。上記回転ハ
ウジングは円弧のほぼ240度だけ回転されるようにな
っている。
前記の固定鏡からの光は前記ビーム分割器により一部を
透過されまた一部を前記回転ハウジングに設けられてい
る窓を通して外部へ90度の角度で反射される。上記回
転ハウジングは光学的符号器に連結されていて、このハ
ウジングの角位置が精密に確かめられるようにされてい
る。前記回転ハウジングはまた前記分割器の背後に反射
されたビーム成分に垂直をなすように装架された分割検
出器をも含んでいる。前記移動ユニットが「結合」しC
いご)前記固定された物体は前記ビームと同じ高さであ
るよ〕に取付けられた反射構体を含んでいる。その反射
表面し3つの反射表面、すなわち中央表面と、この中央
表面に手直をなし且つ互いに平行をなした2つの端縁表
面、と15・ら成っている。
透過されまた一部を前記回転ハウジングに設けられてい
る窓を通して外部へ90度の角度で反射される。上記回
転ハウジングは光学的符号器に連結されていて、このハ
ウジングの角位置が精密に確かめられるようにされてい
る。前記回転ハウジングはまた前記分割器の背後に反射
されたビーム成分に垂直をなすように装架された分割検
出器をも含んでいる。前記移動ユニットが「結合」しC
いご)前記固定された物体は前記ビームと同じ高さであ
るよ〕に取付けられた反射構体を含んでいる。その反射
表面し3つの反射表面、すなわち中央表面と、この中央
表面に手直をなし且つ互いに平行をなした2つの端縁表
面、と15・ら成っている。
シー+1−光源からの光は前記の固定された鏡から前記
ビーム分割器を通り扱けるがこのビーム分割器において
上記ビームの一部分が通され且残りの光がL記回転ハウ
ジングから反射表面に向は外方に導かれる。前記反則表
面上に衝突した光は同じ角度で反射されるであろう。大
部分の環境において、光はその光源から反射されるが3
つの例にa3いて、光は反射で直接光源へ戻される。こ
れ等は反94表面が光源に垂直であり、また光源が反射
表面の交さにより形成される隅部に衝突する状況である
。各々の場合に光はビーム分割器本通して分割検出器へ
反射で戻され、上記分割検出器はマイクロプロセッサに
信号する。各々のこのような個所において、前記回転符
号器がビームの精確な角位置を与えるサンプルを抽出さ
れる。これ等の測定値から前記移動ユニットの位置と近
接角とを生ずる三角xmがなされる。
ビーム分割器を通り扱けるがこのビーム分割器において
上記ビームの一部分が通され且残りの光がL記回転ハウ
ジングから反射表面に向は外方に導かれる。前記反則表
面上に衝突した光は同じ角度で反射されるであろう。大
部分の環境において、光はその光源から反射されるが3
つの例にa3いて、光は反射で直接光源へ戻される。こ
れ等は反94表面が光源に垂直であり、また光源が反射
表面の交さにより形成される隅部に衝突する状況である
。各々の場合に光はビーム分割器本通して分割検出器へ
反射で戻され、上記分割検出器はマイクロプロセッサに
信号する。各々のこのような個所において、前記回転符
号器がビームの精確な角位置を与えるサンプルを抽出さ
れる。これ等の測定値から前記移動ユニットの位置と近
接角とを生ずる三角xmがなされる。
位置と近接角との精密な測定をなすことができることが
本発明の一利点である。
本発明の一利点である。
装置がコンパクトであり且つ軽量であることが本発明の
他の利点である。
他の利点である。
移動ユニットと固定ユニットとの間に継手を必要としな
いことが本発明の他の利点である。
いことが本発明の他の利点である。
固定ユニットが光学的反射表面を容易に取り付けられる
ことが本発明の他の利点である。
ことが本発明の他の利点である。
装置が各種の環境で作動することが本発明の他の利点で
ある。
ある。
本発明の上記ならびにその他の目的および利点は各種の
図面の図に例示されている好ましい実施例についての以
下の詳iな説明を読んだ後には酋通の熟練度の当業者に
は疑いもなく明白となるであろう。
図面の図に例示されている好ましい実施例についての以
下の詳iな説明を読んだ後には酋通の熟練度の当業者に
は疑いもなく明白となるであろう。
第1図には、全体を符号10で示されている、本発明の
光学的位置決め装置が例示されている。
光学的位置決め装置が例示されている。
装置10は移動構体11と固定された光学的構体12と
から成っている。移#lJ構体11は全体的に水平な矩
形状の装架板14を含み、この装架板14に各種の成分
が固定されるようにされている。
から成っている。移#lJ構体11は全体的に水平な矩
形状の装架板14を含み、この装架板14に各種の成分
が固定されるようにされている。
次いで、この数14は移動輸送ユニット15の11部に
位置決めされることができる。またその代りに諸成分が
移動ユニット15に直接取付けられることができる。
位置決めされることができる。またその代りに諸成分が
移動ユニット15に直接取付けられることができる。
レーザー光源16が1対の締具18により扱14に固定
的に取付けられている。振動または衝撃がレーザー16
の整列不良を生ぜしめないようにレーザー16かきわめ
て剛固に取付けられていることが重要である。各様のレ
ーザー光源が用いられることができるが装置10におい
てはレーザー16はメルスーグリオット社で製造されて
いるヘリウム−ネオンレーザ−である。レーザー16に
より生成された光のビーム2oはビーム2oの大きさと
強さとをそれぞれ減するビームレデュウサ22とビーム
アテニュエータ24とに導き通されることができる。利
用されているレー+f−16の型式次第で、レデュウサ
22とアテニュエータ24とは除かれてよい。次にビー
ム20は、ベース14に取付けられている固定された鏡
26へ導かれるがこの固定された鏡はビーム20と同一
線状にある中心を有するように位置決めされ且つビーム
20を上向きに導くように45度の角度をなして取付け
られている。この固定された鏡26は各側に配列された
1対の垂直ブラケット28により支持されている。鏡2
6は1対のピン30によりブラケット28′上に枢動自
在に装架されているが゛上記ピン30は鏡26の対向両
側面から延びて各々のブラケット28内の細長い穴32
内に戎っている。腕34は鏡26に固定され且つ鏡26
から水平方向後方に延びている。腕34の遠方端部に設
けられている開口38を貫通してねじ36が挿入される
。ねり36はねし山を切られた基底部40にねじ込めら
れ、またレバー34と基底部40との間でねじ36の周
りに位置決めされている。ねじ36を回転して、腕34
をピン30の周りにI18肋させることr、1126の
角度が微調節される。装置11においては、基底部40
とブラケット28は単一の単片体から成っているがこれ
等の成分は別個に製造されて各々が板14または移動ユ
ニット15に取付けられることができる。
的に取付けられている。振動または衝撃がレーザー16
の整列不良を生ぜしめないようにレーザー16かきわめ
て剛固に取付けられていることが重要である。各様のレ
ーザー光源が用いられることができるが装置10におい
てはレーザー16はメルスーグリオット社で製造されて
いるヘリウム−ネオンレーザ−である。レーザー16に
より生成された光のビーム2oはビーム2oの大きさと
強さとをそれぞれ減するビームレデュウサ22とビーム
アテニュエータ24とに導き通されることができる。利
用されているレー+f−16の型式次第で、レデュウサ
22とアテニュエータ24とは除かれてよい。次にビー
ム20は、ベース14に取付けられている固定された鏡
26へ導かれるがこの固定された鏡はビーム20と同一
線状にある中心を有するように位置決めされ且つビーム
20を上向きに導くように45度の角度をなして取付け
られている。この固定された鏡26は各側に配列された
1対の垂直ブラケット28により支持されている。鏡2
6は1対のピン30によりブラケット28′上に枢動自
在に装架されているが゛上記ピン30は鏡26の対向両
側面から延びて各々のブラケット28内の細長い穴32
内に戎っている。腕34は鏡26に固定され且つ鏡26
から水平方向後方に延びている。腕34の遠方端部に設
けられている開口38を貫通してねじ36が挿入される
。ねり36はねし山を切られた基底部40にねじ込めら
れ、またレバー34と基底部40との間でねじ36の周
りに位置決めされている。ねじ36を回転して、腕34
をピン30の周りにI18肋させることr、1126の
角度が微調節される。装置11においては、基底部40
とブラケット28は単一の単片体から成っているがこれ
等の成分は別個に製造されて各々が板14または移動ユ
ニット15に取付けられることができる。
固定された鏡26からのビーム20は、同様に垂直線に
対し45度の角度をなし且つ中心をビーム20の垂直成
分と同軸をなして位置決めされているビーム分割器50
へ上向きに導かれる。
対し45度の角度をなし且つ中心をビーム20の垂直成
分と同軸をなして位置決めされているビーム分割器50
へ上向きに導かれる。
ビーム分割器50は中空の円筒状の回転自在なハウジン
グ52内に装架され、また上記回転自在41ハウジング
52は!f126の直ぐ上方に位置決めされ且つその回
転中心軸線Aをビーム20の垂直成分と同軸になしてい
る。ハウジング52は1対の支持リング54および56
の周りに装架され、また上記リングは()形状の直立フ
レーム58により支持されている。
グ52内に装架され、また上記回転自在41ハウジング
52は!f126の直ぐ上方に位置決めされ且つその回
転中心軸線Aをビーム20の垂直成分と同軸になしてい
る。ハウジング52は1対の支持リング54および56
の周りに装架され、また上記リングは()形状の直立フ
レーム58により支持されている。
フレーム58(よ移0J」ニット15の中心長手軸線B
に垂直をなして支持板14に装架され且つ第2図に同様
に図示されているように、レーザー16と鏡26どの中
間に位置決めされている。複数の軸受6oが円筒状のハ
ウジング52と支持リング54および56との間に介在
されて相互間の摩擦係合を減するようにされている。
に垂直をなして支持板14に装架され且つ第2図に同様
に図示されているように、レーザー16と鏡26どの中
間に位置決めされている。複数の軸受6oが円筒状のハ
ウジング52と支持リング54および56との間に介在
されて相互間の摩擦係合を減するようにされている。
支持リング54の頂部に位置決めされた電動伐62によ
り往復回転運動がハウジング52に供給される。歯車6
4が電8機62に取付けられ且つハウジング52に取付
けられている環状の歯車66に係合している。同様に増
分回転符号器70が環状歯中66と係合されている。符
号器70は電動機62と同様に支持リング54の頂部に
装架され且つ環状歯中66に係合する歯巾71を含んで
いる。符号器70は光学型の符号器であるが他の型式の
符号器が同様に用いられることができる。
り往復回転運動がハウジング52に供給される。歯車6
4が電8機62に取付けられ且つハウジング52に取付
けられている環状の歯車66に係合している。同様に増
分回転符号器70が環状歯中66と係合されている。符
号器70は電動機62と同様に支持リング54の頂部に
装架され且つ環状歯中66に係合する歯巾71を含んで
いる。符号器70は光学型の符号器であるが他の型式の
符号器が同様に用いられることができる。
符号器70は角位置のデータをマイクロプロセッサ72
に供給する。装置10においてはデータを解読し且つ処
理するのにマイクロプロセッサ72が用いられているが
より簡+1iな専用の回路構成要索または中央制御ユニ
ットを含む、この技術の分野で知られている任意の装置
が用いられてよいことは?土日されてよい。さらにその
上に、データを解読し1且つ処理づるのに同一の装置が
用いられることは必り゛しし必要ではなく別個な機能の
ため複合成分が使用されることができる。
に供給する。装置10においてはデータを解読し且つ処
理するのにマイクロプロセッサ72が用いられているが
より簡+1iな専用の回路構成要索または中央制御ユニ
ットを含む、この技術の分野で知られている任意の装置
が用いられてよいことは?土日されてよい。さらにその
上に、データを解読し1且つ処理づるのに同一の装置が
用いられることは必り゛しし必要ではなく別個な機能の
ため複合成分が使用されることができる。
電動機62はハウジング52に、かくしてその内部に装
架されたビーム分割器50に回転運動を!与える。ビー
ム分割350は回転軸線への上方に中心を位置決めされ
るように装架され、且つ1対の側方ブラケット73に枢
動自在に取付けられている。ビーム分割器50の下方端
縁は腕74を含んでいるがこの腕は前記ビーム分割器に
対し45度の角度をなし且つハウジング52の底部と平
行をなして外方に突出している。腕74に設けられてい
る開口を通してねじ76が挿入され且つハウジング52
の底部に設けられている口腔78にねじ込められる。腕
74と口腔78との間でねじ76の周りに圧縮ばね80
が位置決めされ且つ張力をねじ76に与えている。ねじ
76はビーム分割器50の角度を調節するようにねじ3
6に似た作用をする。
架されたビーム分割器50に回転運動を!与える。ビー
ム分割350は回転軸線への上方に中心を位置決めされ
るように装架され、且つ1対の側方ブラケット73に枢
動自在に取付けられている。ビーム分割器50の下方端
縁は腕74を含んでいるがこの腕は前記ビーム分割器に
対し45度の角度をなし且つハウジング52の底部と平
行をなして外方に突出している。腕74に設けられてい
る開口を通してねじ76が挿入され且つハウジング52
の底部に設けられている口腔78にねじ込められる。腕
74と口腔78との間でねじ76の周りに圧縮ばね80
が位置決めされ且つ張力をねじ76に与えている。ねじ
76はビーム分割器50の角度を調節するようにねじ3
6に似た作用をする。
円形の開口82が中心の回転軸線Aと同軸をな1ように
ハウジング52の底部に設けられている。
ハウジング52の底部に設けられている。
この開口82はビーム20を固定された鎮26から分割
器5oへ導く通路を形成する。窓84がビーム分割器5
0の前方にて回転軸線へに平行となるようにハウジング
52の垂直壁に位置決めされている。レーザー16から
の光は鏡26とビーム分割器50とにより窓84を通し
て固定された光学構体12へ導かれる。以下に述べられ
る3つの例において、固定された光学構体12から戻っ
た光は同じ通路を通って、窓84を通しビーム分割器5
0へ達する。さらにまたハウジング52は戻り光線ビー
ム2oと同一直線上にある中央焦点を有するようにビー
ム分割器50の背後に装架された2軸分割検出器90(
同様に第3図に示されている)を含んでいる。分割検出
器90は感光装置であって、隙間92に隣接した1対の
電気的に絶縁された「D形体」91aおよび91bから
成っている。各々のD形体91aおよび91bは表面に
衝突した光の伯に比例して変化する電流を生成づること
が可能である。分割検出器90は、隙間92が窓84に
向かい合い且つ精密に整列されて、隙間92がビーム分
割器50を離れた光のビーム20と同一直線上にあるよ
うに、位置決めされている。第3図に実線の円で示され
ているように、戻りビーム20が検出器9o上にて精密
に中心に位置決めされた場合に、各々のD形体91aお
よび91bがマイクロプロセッサ72により検出される
互いに相等しい出力を生成する。光のビーム20が第3
図の破線の円で示されているようにわずかに中心を外し
て反射で検出器90へ戻された場合、nいに相等しから
ざる信号がマイクロプロセッサ72に送られるであろう
。かくして、分割検出器90は、反射光の角度が精密に
測定されることを、確実にする。ある適用に関しては、
第3A図に例示され且つ個々の検出器分割部分91a、
91b、91cおよび91dを有する4軸分割検出器9
0が使用されることができる。この検出器は反射ビーム
20の水平位向のみでなく垂直位置を検出するのに用い
られる。さもな(ブれば、精度を余り必要としない応用
例においてはこの分割検出器は普通の光検出器と、ビー
ムの大きさを縮小するためのピンホールマスクとから成
ってもよい。
器5oへ導く通路を形成する。窓84がビーム分割器5
0の前方にて回転軸線へに平行となるようにハウジング
52の垂直壁に位置決めされている。レーザー16から
の光は鏡26とビーム分割器50とにより窓84を通し
て固定された光学構体12へ導かれる。以下に述べられ
る3つの例において、固定された光学構体12から戻っ
た光は同じ通路を通って、窓84を通しビーム分割器5
0へ達する。さらにまたハウジング52は戻り光線ビー
ム2oと同一直線上にある中央焦点を有するようにビー
ム分割器50の背後に装架された2軸分割検出器90(
同様に第3図に示されている)を含んでいる。分割検出
器90は感光装置であって、隙間92に隣接した1対の
電気的に絶縁された「D形体」91aおよび91bから
成っている。各々のD形体91aおよび91bは表面に
衝突した光の伯に比例して変化する電流を生成づること
が可能である。分割検出器90は、隙間92が窓84に
向かい合い且つ精密に整列されて、隙間92がビーム分
割器50を離れた光のビーム20と同一直線上にあるよ
うに、位置決めされている。第3図に実線の円で示され
ているように、戻りビーム20が検出器9o上にて精密
に中心に位置決めされた場合に、各々のD形体91aお
よび91bがマイクロプロセッサ72により検出される
互いに相等しい出力を生成する。光のビーム20が第3
図の破線の円で示されているようにわずかに中心を外し
て反射で検出器90へ戻された場合、nいに相等しから
ざる信号がマイクロプロセッサ72に送られるであろう
。かくして、分割検出器90は、反射光の角度が精密に
測定されることを、確実にする。ある適用に関しては、
第3A図に例示され且つ個々の検出器分割部分91a、
91b、91cおよび91dを有する4軸分割検出器9
0が使用されることができる。この検出器は反射ビーム
20の水平位向のみでなく垂直位置を検出するのに用い
られる。さもな(ブれば、精度を余り必要としない応用
例においてはこの分割検出器は普通の光検出器と、ビー
ムの大きさを縮小するためのピンホールマスクとから成
ってもよい。
レーザー16から生じた光の一部分はビーム分割器5o
により固定された光学構体に向けて導かれないでビーム
分割器を通し且つハウジング52の頂部に設けられてい
る開口96を通して透過される。所望ならば、反則装置
(図示されていない)または吸収装置(図示されていな
い)が、透過されたビーム20が検出器90で妨げられ
ないことを確実にするため、透過されたビーム20の通
路内に配置されてもよい。
により固定された光学構体に向けて導かれないでビーム
分割器を通し且つハウジング52の頂部に設けられてい
る開口96を通して透過される。所望ならば、反則装置
(図示されていない)または吸収装置(図示されていな
い)が、透過されたビーム20が検出器90で妨げられ
ないことを確実にするため、透過されたビーム20の通
路内に配置されてもよい。
第1図、第2図および第4図に例示されている第1の表
面100が移動構体11の円筒状のハウジング52の回
転軸線Aにほぼ平行であるように位置決めされている。
面100が移動構体11の円筒状のハウジング52の回
転軸線Aにほぼ平行であるように位置決めされている。
第2の表面102および第3の表面104が第1の表面
100の各々の側端縁に取り付けられている。表面10
2および104の各々は表面100と精確な90度の角
度を形成する。構体12は移動構体11の開口84の高
さにほぼ等しい高さで設備の固定されに部ハに取イ1け
られている。
100の各々の側端縁に取り付けられている。表面10
2および104の各々は表面100と精確な90度の角
度を形成する。構体12は移動構体11の開口84の高
さにほぼ等しい高さで設備の固定されに部ハに取イ1け
られている。
装置10の作動は次のとおりである。レーザーからの光
のビーム20は固定された!126により回転ハウジン
グ52内のビーム分?、11器50へ反射される。ビー
ム20の−・部分はビーム分割器50により透過され且
つ消散される。ビーム20の残りの部分はビーム分割器
50により固定された光学構体12に向けて反射される
。同時に、ハウジング52がほぼ240麿の円弧をなし
て動かされる。第4図に例示されているように、ビーム
20が反射で直接光源に戻される3つの点が構体12[
に存在する。ビーム20が表面1oOど垂直である場合
、およびビーム20が表面100どの表面102および
104の交線に導かれた場合に、符号C,Dお上びEで
示されているこれ等の点が現われる。各々の位置におい
て、ビーム2oは直接反射によりビーム分割器50を通
し且つ分割検出器90内へ戻される。このビームが正確
に中心に位置決めされた場合にマイクロプロセッサ72
に信号する。それと同時に、回転符号器70が連続した
角位置データをマイクロプロセッサ72に提供している
。代表的には符号器70は回転度の100分の1ごとに
且つのパルスを供給し、したがってきわめて高精度の測
定値が得られるであろう。
のビーム20は固定された!126により回転ハウジン
グ52内のビーム分?、11器50へ反射される。ビー
ム20の−・部分はビーム分割器50により透過され且
つ消散される。ビーム20の残りの部分はビーム分割器
50により固定された光学構体12に向けて反射される
。同時に、ハウジング52がほぼ240麿の円弧をなし
て動かされる。第4図に例示されているように、ビーム
20が反射で直接光源に戻される3つの点が構体12[
に存在する。ビーム20が表面1oOど垂直である場合
、およびビーム20が表面100どの表面102および
104の交線に導かれた場合に、符号C,Dお上びEで
示されているこれ等の点が現われる。各々の位置におい
て、ビーム2oは直接反射によりビーム分割器50を通
し且つ分割検出器90内へ戻される。このビームが正確
に中心に位置決めされた場合にマイクロプロセッサ72
に信号する。それと同時に、回転符号器70が連続した
角位置データをマイクロプロセッサ72に提供している
。代表的には符号器70は回転度の100分の1ごとに
且つのパルスを供給し、したがってきわめて高精度の測
定値が得られるであろう。
光線DAにより形成される光線は常に表面100に対し
直角をなずであろう。角度α1およびα2が点りからそ
れぞれ点CおよびEまでの角距離として符号器70によ
り容易に測定される。
直角をなずであろう。角度α1およびα2が点りからそ
れぞれ点CおよびEまでの角距離として符号器70によ
り容易に測定される。
反射器100の寸法は知られており、したがって以下の
計算で表面100からの移動ユニット15の距離が得ら
れる。
計算で表面100からの移動ユニット15の距離が得ら
れる。
Y=d tanα2
Z=d tanα1
X=d (tan a2+tan al)Y=d t
an a2:および Z=d tanα1 表面100に関する移動ユニト15の中心軸線Bの角度
θは符号器70を軸111Bに対ししるしをつけること
により、また上記しるしから点りまでの角度を測定する
ことにより判る。
an a2:および Z=d tanα1 表面100に関する移動ユニト15の中心軸線Bの角度
θは符号器70を軸111Bに対ししるしをつけること
により、また上記しるしから点りまでの角度を測定する
ことにより判る。
レーザー光源を利用した装置10が以上で述べられたが
その他の光源と光学装置の組合わせが用いられることが
できる。主な必要条件は光源が満足な反射信号を検出器
に提供するに足る強さを有していることと、検出器上の
反射された「スポット」が検出器自身よりも小さいよう
に光が合理的に規準されていることとである。さらにそ
の上に本文で用いられている「光」なる述語は電磁スペ
クトルの人間の目に見える部分に制限されないで、付加
的な周波数、特に近紫外線バンドおよび近赤外線バンド
を含むことができる。
その他の光源と光学装置の組合わせが用いられることが
できる。主な必要条件は光源が満足な反射信号を検出器
に提供するに足る強さを有していることと、検出器上の
反射された「スポット」が検出器自身よりも小さいよう
に光が合理的に規準されていることとである。さらにそ
の上に本文で用いられている「光」なる述語は電磁スペ
クトルの人間の目に見える部分に制限されないで、付加
的な周波数、特に近紫外線バンドおよび近赤外線バンド
を含むことができる。
代り、!なる本発明の他の実施例が第5図に概略的に例
示され且つ全体を符号200で示されている。実施例1
0に共通した、実施例200の要素はプライム符号付き
の同じ符号を有している。装置200は3点光源204
から成る固定された光学構体202を含lυでいる。3
点光源204は固定された設備上に装架され且つレーザ
ー16J5よび固定された光学構体12ととって代って
いる。
示され且つ全体を符号200で示されている。実施例1
0に共通した、実施例200の要素はプライム符号付き
の同じ符号を有している。装置200は3点光源204
から成る固定された光学構体202を含lυでいる。3
点光源204は固定された設備上に装架され且つレーザ
ー16J5よび固定された光学構体12ととって代って
いる。
光源204は固定された設備の周りに別々に離隔され、
且つ所望に応じて等間隔をあるいは不等間隔を離隔され
ることができる。各々の光+1iii204は発光タイ
オード(LED)と、このLEDを43あい且つ点光源
を生成するためのピンホールとから成っている。さらに
装置202は第6図に例示されている移動構体206を
含んでいる。構体206は本質的には分割検出器90’
を内側の壁に取付けられ且つ分割検出器90’に対向し
た壁に位置決めされた窓84′を有する回転ハウジング
52′である。電動1162’がハウジング52′を回
転し且つ回転符号器70′がハウジング52′の角位置
をマイクロプロセッサ72′に提供する。ハウジング5
2′は光を検出器90′上に焦点を合わせるため入射光
ビーム20の通路内に位置決めされた集光光学要素20
8を含むことができる。装置200の作動は装置10の
ものに類似している。
且つ所望に応じて等間隔をあるいは不等間隔を離隔され
ることができる。各々の光+1iii204は発光タイ
オード(LED)と、このLEDを43あい且つ点光源
を生成するためのピンホールとから成っている。さらに
装置202は第6図に例示されている移動構体206を
含んでいる。構体206は本質的には分割検出器90’
を内側の壁に取付けられ且つ分割検出器90’に対向し
た壁に位置決めされた窓84′を有する回転ハウジング
52′である。電動1162’がハウジング52′を回
転し且つ回転符号器70′がハウジング52′の角位置
をマイクロプロセッサ72′に提供する。ハウジング5
2′は光を検出器90′上に焦点を合わせるため入射光
ビーム20の通路内に位置決めされた集光光学要素20
8を含むことができる。装置200の作動は装置10の
ものに類似している。
固定された光学構体202への移動ユニット15′の距
lN1d’の計算は、光源204がこの光源の線に垂直
をなすビームを必ずしも提供しないことにより実施例1
0のものよりもわずかに複雑である。τ、T弓c’、[
)’およびE′で示されている3つのnいに等間隔を離
隔された光源の各々は距離pだけないに分離されている
。分離器90′により走査された場合に、3つの角度が
測定される。これ等の角度は移動ユニット15′上のイ
ンデックス点く通常中心軸線B’)から点E′にお1ノ
る光源204までの測度でC3である。角度α2μ点E
′お・よびD′からの角度の測定でありまた角度α1は
点D′からC′への速度である。
lN1d’の計算は、光源204がこの光源の線に垂直
をなすビームを必ずしも提供しないことにより実施例1
0のものよりもわずかに複雑である。τ、T弓c’、[
)’およびE′で示されている3つのnいに等間隔を離
隔された光源の各々は距離pだけないに分離されている
。分離器90′により走査された場合に、3つの角度が
測定される。これ等の角度は移動ユニット15′上のイ
ンデックス点く通常中心軸線B’)から点E′にお1ノ
る光源204までの測度でC3である。角度α2μ点E
′お・よびD′からの角度の測定でありまた角度α1は
点D′からC′への速度である。
三角形の内角の和、すなわち、(α1+α2+α4+α
4)が180度であることは知られている。したがって
α4=180−C1−C2−C5正弦の法則から、 °;5in(180−x)−sin(x)sin(八”
B)= Sin八−C05B−1−C03A −5in
P)sin d ’ cos、 、 = tan d ’ 故に方程式■は次のようになる ・・・■ したがって、C5は方程式■から得られまたC4は(α
+α +α5)を180度から減することて1qられ
る。
4)が180度であることは知られている。したがって
α4=180−C1−C2−C5正弦の法則から、 °;5in(180−x)−sin(x)sin(八”
B)= Sin八−C05B−1−C03A −5in
P)sin d ’ cos、 、 = tan d ’ 故に方程式■は次のようになる ・・・■ したがって、C5は方程式■から得られまたC4は(α
+α +α5)を180度から減することて1qられ
る。
構体202に関する構体206の位置d’、y’は下記
の式から得られる。
の式から得られる。
2L−d ’ tan(90−C4)+、d ’
jan(90−C5)またy ’ =d ’ xt
an (90−cx4)最後に、移動ユニット15′
の配向角はθ′−α3 ト90−α5 本発明l)\現在好ましい実施例に関して述べら桟でい
るがこの開示が制限として解釈されるべきでないことは
I!l解されるべきである。各種の代りと4する1段お
よび変更が以上の開示を読んだ後の当業名には疑いらな
く明らかとなるであろう。したがって、添付の特Hr(
請求の範囲は本発明の真の精神と範囲内に入る全ての代
りの手段J3よび変更を包含していると解釈されるべき
である。
jan(90−C5)またy ’ =d ’ xt
an (90−cx4)最後に、移動ユニット15′
の配向角はθ′−α3 ト90−α5 本発明l)\現在好ましい実施例に関して述べら桟でい
るがこの開示が制限として解釈されるべきでないことは
I!l解されるべきである。各種の代りと4する1段お
よび変更が以上の開示を読んだ後の当業名には疑いらな
く明らかとなるであろう。したがって、添付の特Hr(
請求の範囲は本発明の真の精神と範囲内に入る全ての代
りの手段J3よび変更を包含していると解釈されるべき
である。
第1図は本発明を組込んだ5A置の一部断面による側面
図;第2図は2−2線に沿い矢印方向に見た頂部平面図
;第3図は分割検出器の詳細図:第3A図は代りとなる
他の分割検出器の詳細図;第1,4図は反射表面からの
光の通路の幾何学図形;第5図は本発明の代りとなる他
の実施例の装置の、一部断面による、側面図;第6図は
第5図の代りと/さる他の実施例の固定された構体と九
の通路どの側面図である。 10・・・本発明の装置:11・・・移す」構体;12
・・・固定された光学構体:14・・・装架板;15・
・・移動輸送ユニット;16・・・レーザー光源;18
・・・締具;20・・・光のビーム;22・・・ビーム
レデュウサ;24・・・ビームアテニュエータ:26・
・・固定された鏡;28・・・垂直ブラケット;30・
・・ピン;32・・・みぞ孔;34・・・腕;36・・
・ねじ:38・・・開口;40・・・ねじ山を切られた
基底部;42・・・圧縮ばね;50・・・ビーム分割器
;52・・・回転自在なハウジング:54.56・・・
支持リング;58・・・フレーム:62・・・電8磯;
64・・・歯車:66・・・環状歯車;70・・・符号
器;71・・・歯車;72・・・マイクロブDセツザ;
73・・・側部ブラケット;74・・・腕;76・・・
ねじニア8・・・口腔;80・・・圧縮ばね;82・・
・円形開口;84・・・窓:90・・・2軸分割検出器
:91a、91b・・・電気的に絶縁されたD形体;9
2・・・隙間;100・・・第1の表面;102・・・
第2の表面:104・・・第3の表面;200・・・装
置;202・・・固定された光学構体;204・・・3
点光源;206・・・移動構体;208・・・集光光学
要素。
図;第2図は2−2線に沿い矢印方向に見た頂部平面図
;第3図は分割検出器の詳細図:第3A図は代りとなる
他の分割検出器の詳細図;第1,4図は反射表面からの
光の通路の幾何学図形;第5図は本発明の代りとなる他
の実施例の装置の、一部断面による、側面図;第6図は
第5図の代りと/さる他の実施例の固定された構体と九
の通路どの側面図である。 10・・・本発明の装置:11・・・移す」構体;12
・・・固定された光学構体:14・・・装架板;15・
・・移動輸送ユニット;16・・・レーザー光源;18
・・・締具;20・・・光のビーム;22・・・ビーム
レデュウサ;24・・・ビームアテニュエータ:26・
・・固定された鏡;28・・・垂直ブラケット;30・
・・ピン;32・・・みぞ孔;34・・・腕;36・・
・ねじ:38・・・開口;40・・・ねじ山を切られた
基底部;42・・・圧縮ばね;50・・・ビーム分割器
;52・・・回転自在なハウジング:54.56・・・
支持リング;58・・・フレーム:62・・・電8磯;
64・・・歯車:66・・・環状歯車;70・・・符号
器;71・・・歯車;72・・・マイクロブDセツザ;
73・・・側部ブラケット;74・・・腕;76・・・
ねじニア8・・・口腔;80・・・圧縮ばね;82・・
・円形開口;84・・・窓:90・・・2軸分割検出器
:91a、91b・・・電気的に絶縁されたD形体;9
2・・・隙間;100・・・第1の表面;102・・・
第2の表面:104・・・第3の表面;200・・・装
置;202・・・固定された光学構体;204・・・3
点光源;206・・・移動構体;208・・・集光光学
要素。
Claims (10)
- (1)光学的位置読取り装置において、2つの位置の相
互間にて往復動するようにされた移動ユニットの周りに
装架するための移動構体と;前記移動ユニットが往復動
する作業場所の周りに装架するための固定された構体と
;少なくとも3つの互いに別個な、離隔された光のビー
ムを前記移動構体に提供するための光源装置と;前記移
動構体の中心軸線に関する前記光のビームの各々の角位
置を検出するための、前記移動構体上に装架された光検
出装置と;前記移動構体の中心軸線に関する円弧の周り
に前記光検出装置をさつと動かすため前記光検出装置に
機械的に連結された回転装置で、前記移動構体の中心軸
線に関する前記光検出装置の角位置を読取るための符号
器を連結されて含んでいる回転装置と;前記光検出装置
と前記符号器とにこれ等からのデータを受領するための
電気的に連結され、上記データを解読するようにされた
電子回路装置とを含んで成る装置。 - (2)特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記
光源装置が前記移動構体の周りに装架され且つ単一のレ
ーザー光源と、前記の固定された構体にビームを導くた
めの光学器械構成部分とを含み、前記光学器械構成部分
が前記回転装置の中心回転軸線と同軸をなすように前記
移動構体装置の周りに装架され;また前記の固定された
構体が第1と、第2と、第3の反射性表面を含み、前記
第1の反射性表面は前記回転装置の回転軸線にほぼ、平
行をなし且つ前記光学器械の構成部分および光検出装置
とほぼ同じ高さをなして作業場所の周りに位置決めされ
、前記第2と前記第3の反射性表面は1対の隅部反射器
を形成するように前記第1の反射性表面にその各々の側
端縁で且つこれに垂直をなして取付けられて成る装置。 - (3)特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記
光源装置が前記の固定された構体の周りに装架され且つ
3つの互いに分離離隔された局部光源を含んで成る装置
。 - (4)特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記
電子回路装置がマイクロプロセッサを含んで成る装置。 - (5)光学的位置読取り装置において、特定の環境内に
ある複数の作業場所の相互間に往復動するようにされた
移動輸送ユニットの周りに装架するための支持骨組を含
んだ移動構体と;前記移動構体から遠方に位置決めされ
且つ作業場所の周りに装架するための固定された光学的
反射器構体と;前記移動構体の前記支持骨組に取付けら
れ且つ細く、強い光のビームを生成するようにされた光
源装置と;前記光のビームを前記の固定された光学的反
射器へ導くための、前記支持骨組に取付けられた光学的
連結装置で、前記移動構体の中心軸線に関する円弧内で
前記ビームをさつと動かすための回転装置と、前記回転
装置の角位置を読取るための、前記回転装置に連結され
た符号器と、前記の固定された光学的反射器により反射
された光のビームを検出するための、前記回転装置に連
結された光検出装置と;データを受領するため符号器装
置と光検出装置とに電気的に連結されて、前記データを
解読するようにされた電子的回路装置とを含んで成る装
置。 - (6)特許請求の範囲第5項記載の装置において、前記
光源装置がレーザーを含んで成る装置。 - (7)特許請求の範囲第6項記載の装置において、前記
光学的連続装置が光のビームを前記レーザーからビーム
分割器へ導くための固定された鏡を含み、この固定され
た鏡とビーム分割器との各々は垂直線に対し45度の角
度をなして配列され、上記ビーム分割器はビームの第1
の部分を前記固定された光学構体に向けて導き、また上
記ビームの残部分をビームの第1の部分に垂直に導くよ
うにされ;また前記回転装置が前記光源装置に対し遠方
に回転自在に装架されたハウジングを含み、上記ハウジ
ングが少なくとも1つの垂直壁を有し、前記壁が1つの
開口を含み、この開口を前記ビーム分割器からの前記ビ
ームが通り抜けるようにされ前記ハウジングが回転運動
を供給するように連結された駆動モーターを含んで成る
装置。 - (8)特許請求の範囲第7項記載の装置において、前記
ビーム分割装置が部分的に反射性の鏡を含んで成る装置
。 - (9)光学的位置読取り装置において、特定の環境内に
ある複数の作業場所の相互間で往復動するようにされた
移動輸送ユニットの周りに装架するための支持骨組を含
んだ移動構体と;細い凝集性の光のビームを生成するた
めのレーザー光源であつて、前記移動構体の中心軸線と
同一線形順序に並ぶように前記支持骨組の周りに水平に
配向されたレーザー光源と;前記骨組に固定され且つ前
記レーザーから発出した光のビームに関して中心に位置
されて取付け固定された鏡であつて、上記ビームを垂直
上方に導くように45度の角度をなして位置決めされ、
また上記ビームを精密に整列するための調節装置を形成
されて含んで成る鏡と;上記骨組上に回転自在に装架さ
れ且つその中心の回転軸線を前記固定された鏡の直ぐ上
方に位置決めされた回転ハウジングであつて、このハウ
ジングが少なくとも180度の円弧内を前後に回転され
るようにこのハウジングに連結され且つ前記支持骨組上
に装架されたモーターと歯車列により往復動するように
回転自在に駆動され、また前記支持骨組の周りに装架さ
れ、前記回転ハウジングに連結されて前記移動構体の中
心軸線に関する前記ハウジングの角位置を読取り且つ信
号する回転符号器を前記ハウジングが含み、前記ハウジ
ングはさらに中心開口を設けられた円板形状の頂部と、
中心開口を設けられた円板形状の底部と、前記ハウジン
グの前記回転軸線に垂直をなした光の透過を許すための
側方の窓とをさらに含んで成る回転ハウジングと;前記
ハウジングの回転軸線の上方に中心を位置決めされるよ
うに前記ハウジング内に装架された部分的反射性の鏡を
含んだビーム分割器にあつて、垂直線から45度の角度
をなし前記窓に直接向けて装架され、それにより前記の
取付け固定された鏡からの光が前記ビーム分割器上に衝
突しその一部を前記窓を通して外方に水平方向に導かれ
、上記光の残部分がこのビーム分割器およびその頂部中
心開口を通して垂直方向に透過されるようにされ、この
ビーム分割器がその精密な角度の調節のための調節装置
をさらに形成されて含んで成るビーム分割器と;前記回
転ハウジングの垂直の壁の周りにて前記ハウジング内に
装架された分割検出器であつて、前記窓の側方軸線に平
行に且つ前記ビーム分割器の背後に位置決めされ且つ前
記窓を通して進入した光のビームが前記ビーム分割器を
通り抜けて前記分割検出器に衝突するように前記ビーム
分割器の中心と同一線形順序に並んだ中心点を有し、光
のビームが精密に中心に位置決めされていることとを表
示した信号を生成するようにされた分割検出器と;前記
光源から発出した、3つの反射された光のビームの前記
移動構体の中心軸線に関する角度を測定することで前記
移動構体の近接角と位置とを計算するため前記回転符号
器と分割検出器とに電気的に連結されたマイクロプロセ
ッサと;前記移動構体から遠方に且つこの構体に隣接し
ないように位置決めされた、固定された光学構体であつ
て、この固定された光学構体が第1の反射性表面と、各
々が上記第1の反射性表面の側端縁にこれに垂直をなし
て取り付けられた、第2と第3の反射性表面とを含み、
前記固定された光学構体が前記ハウジングの前記回転軸
線にほぼ平行をなし且つ前記回転構体の前記開口と高さ
を相等しくされ、それにより前記移動構体の窓を源とす
る光が前記光学構体上に衝突し且つもとの前記移動構体
の分割検出器へ反射されるようにされた固定された光学
構体とを含んで成る装置。 - (10)特許請求の範囲第9項記載の装置において、前
記分割検出器が、互いに同一平面上にあつて互いに密接
して位置決めされてはいるが互いに接触しない、感光性
の材料から成る第1の半体と第2の半体とから成り、ま
た光のビームが両方の半体に互いに相等しく打当つた場
合に互いに相等しい電流が生成されるように、各々の半
体がその半体に打当る光の量に比例して変化する電流を
生成するようにされて成る装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US655341 | 1984-09-27 | ||
| US06/655,341 US4615615A (en) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | Laser positioning system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6186604A true JPS6186604A (ja) | 1986-05-02 |
Family
ID=24628501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60213625A Pending JPS6186604A (ja) | 1984-09-27 | 1985-09-26 | 光学的位置読取り装置 |
Country Status (4)
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|---|---|
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| JP (1) | JPS6186604A (ja) |
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- 1985-09-26 JP JP60213625A patent/JPS6186604A/ja active Pending
Also Published As
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