JP2012073189A - 距離測定装置および距離測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】可動プレート5は、直動案内ユニット8によって固定プレート9に対して摺動可能となっている。可動プレート5には、投光素子および受光素子が収容されたケーシング2が固定されている。固定プレート9には、出力軸13に偏心ローラ14が設けられた電動モータMが固定されている。電動モータMが駆動して偏心ローラ14が回転すると、伝達プレート15によって可動プレート5およびケーシング2が往復動する。電動モータMの駆動中に複数回、受光素子の受光結果を分析して平均値を出力する。
【選択図】図4
Description
こうした距離測定装置は、例えば、自動車の製造ラインに設けられ、所定位置に固定された自動車のボディまでの距離を測定して、建付け精度をはじめとするボディの各精度を検出するのに用いられている。
このように、従来の距離測定装置においては、測定対象の表面状態によって計測誤差が生じてしまうという問題があった。
上記の構成を前提として請求項1に記載の発明は、前記検出手段が、前記測定対象に平行な方向に移動可能に設けられ、前記処理手段は、複数の異なる地点における前記測定対象までの距離を演算可能であることを特徴とする。
また、請求項1に記載の発明においては、少なくとも検出手段が移動可能な構成であればよい。したがって、例えば、ケーシング内に検出手段を設けた場合には、ケーシング内で検出手段のみが移動可能となるようにしてもよいし、ケーシングごと検出手段を移動可能としてもよい。
また、請求項1に記載の発明においては、処理手段が、検出手段の移動範囲内の複数地点で測定対象までの距離を演算可能であればよい。したがって、検出手段の移動過程で、測定対象までの距離の演算処理が所定の間隔で自動的に行われる構成であってもよいし、作業者が検出手段を手動で移動させながら、所望のタイミングで演算処理を開始する構成であってもよい。
請求項2に記載の発明において、可動アクチュエータの具体的な構成は特に限定されず、例えば、ステッピングモータ、パルスモータあるいはギヤモータなど種々のモータや、電磁ソレノイドなどが考えられる。
請求項4に記載の発明は、前記処理手段が、前記可動アクチュエータの駆動中に測定対象までの距離を所定の間隔で複数回演算し、前記複数回の演算結果の平均値を出力することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、前記検出手段が固定されるケーシングと、前記ケーシングを摺動自在に支持する直動案内ユニットと、を備え、前記可動アクチュエータは、前記直動案内ユニットに沿って前記ケーシングを往復直線運動させることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、前記可動アクチュエータを構成するモータと、前記モータの出力軸に設けられた偏心ローラと、を備え、前記偏心ローラの回転変位によって前記ケーシングが直動案内ユニットに沿って移動することを特徴とする。
上記の方法を前提として請求項7に記載の発明は、前記投光素子および受光素子を測定対象に平行な方向に一体的に移動する工程と、前記投光素子および受光素子の移動によって変位する複数の異なる地点における前記測定対象までの距離を演算する工程と、を備えたことを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、複数回演算された前記測定対象までの距離の平均値を出力する工程をさらに備えたことを特徴とする。
また、請求項7および8に記載の発明においては、両素子の移動範囲内の複数地点で測定対象までの距離を演算すればよい。したがって、両素子の移動過程で、測定対象までの距離の演算を自動的に行ってもよいし、両素子の移動および演算の双方を順番に手動で行うようにしてもよい。
なお、本発明においては、投光素子によって発生される投光ビームの態様すなわちスポット形状は特に限定されることなく、いわゆるスポットビームであってもよいしラインビームであってもよい。
特に請求項2に記載の発明によれば、検出手段を自動的に移動させることができるので、測定作業を単純化することができる。
特に請求項3に記載の発明によれば、検出手段を周期的に移動させながら複数の部位における測定が自動的に行われるので、さらに測定作業を単純化することができる。
特に請求項4および請求項8に記載の発明によれば、複数の部位における測定が自動的に行われ、かつ複数回の測定結果の平均値が出力されるので、測定結果の分析が容易となる。
特に請求項5に記載の発明によれば、ケーシングを直線的に移動させるので構造を簡素化することができる。
特に請求項6に記載の発明によれば、モータを駆動するだけでケーシングが直線的に移動するので、さらに構造を簡素化することができる。
図1に示すボディ精度測定装置100は、ボディの建付け精度などを測定するものであり、コ字形に配設された鉄柵によって測定空間Sが区画形成されている。この測定空間Sには、製造ラインにおいて組みつけられた自動車のボディを固定する不図示の支持台が設けられている。建付け工程を完了した自動車のボディBは、搬送装置によって測定空間Sに搬送され、支持台に支持されることとなる。
また、可動プレート5には、取り付け面5a側から裏面5b側に貫通する4つのロック孔7が所定の間隔で形成されている。このロック孔7は、図4に示される直動案内ユニット8を固定するためのものである。具体的には、直動案内ユニット8には、可動プレート5のロック孔7に対応するネジ孔8aが4つ形成されており、各ロック孔7とネジ孔8aとを一致させた状態で、取り付け面5a側から不図示のネジを締結することによって、可動プレート5の裏面5bに直動案内ユニット8が固定されることとなる。
これにより、直動案内ユニット8は、一方の面が可動プレート5に固定され、他方の面が固定プレート9に固定されることとなる。言い換えれば、可動プレート5と固定プレート9との間に直動案内ユニット8が介在することとなり、この直動案内ユニット8によって、固定プレート9に対する可動プレート5の往復直線運動がガイドされることとなる。
このモータ固定ブラケット12は、取り付け孔12aが形成される固定部12bと、この固定部12bに連続形成される突出部12cとを有しており、この突出部12cの先端には、当該突出部12cから90度屈曲するモータ保持部12dが設けられている。
そして、図4(a)に示すように、モータ固定ブラケット12は、固定プレート9に固定された状態において、当該固定プレート9、可動プレート5およびケーシング2のそれぞれの対向面よりも外方に突出部12cおよびモータ保持部12dを位置させることとなる。
なお、モータ保持部12dには貫通孔12eが形成されており、電動モータMがモータ保持部12dに保持されたときに、電動モータMの出力軸13が貫通孔12eを貫通するようになっている。
また、この偏心ローラ14の外周には伝達プレート15が嵌合されている。この伝達プレート15は、図8に示すように、断面コ字形に形成された嵌合部15aと、この嵌合部15aに連続する固定部15bとを備えている。
したがって、偏心ローラ14が回転すると、伝達プレート15が往復直線運動を行うとともに、この伝達プレート15と一体となって可動プレート5が固定プレート9に対して往復直線運動を行うこととなる。そして、可動プレート5には、投光素子3および受光素子4が収容されたケーシング2が固定されているため、電動モータMを駆動することによって、投光素子3および受光素子4が一体的に往復直線運動を行うこととなる。
この制御装置50の入力側には受光素子4が接続されており、受光素子4から制御装置50に検出信号が入力するようになっている。また、制御装置50の入力側には入力部51が接続されている。入力部51は、例えば、オペレータが操作可能なスイッチによって構成されており、距離の測定を開始する際に、測定開始信号が制御装置50に入力するようになっている。
なお、制御装置50は、投光素子3および受光素子4を有する検出手段とともにケーシング2内に設けてもよいし、ケーシング2の外方に設けるとともにケーブルを介して検出手段と接続するようにしてもよい。
測定開始信号が入力すると、制御装置50は、電動モータMを通電して駆動する。これにより、ケーシング2がボディBの測定部位に対して平行に往復動を開始することとなる。
次に、制御装置50は、投光素子3から光を発生させて、測定対象であるボディBの測定部位に投光ビームを照射させる。
次に、制御装置50は、受光素子4に入力する反射光を分析するとともに、分析結果を記憶部に記憶する。
次に、制御装置50は、記憶部に記憶されている分析回数(N)に「1」を加えた値を新たな分析回数(N)として記憶する。なお、測定開始時点では,記憶部に分析回数(N)=0と記憶されており、分析回数(N)が「100」になるまで繰り返し分析が行われることとなる。
次に、制御装置50は、記憶部に記憶された分析回数(N)が「100」であるかを判定する。その結果、分析回数(N)=100であると判定した場合にはステップS8に処理を移し、分析回数(N)は「100」ではないと判定した場合にはステップS6に処理を移す。
上記ステップS5において、分析回数(N)は「100」ではないと判定した場合には、制御装置50は、タイマカウンタにT時間(例えば0.01秒)に対応するカウンタ値をセットする。なお、ここでセットするT時間は、受光結果をN回分析する際のインターバル時間である。つまり、ここでは、受光結果の分析がT時間おきに合計N回行われることとなる。
次に、制御装置50は、上記ステップS6においてタイマカウンタにセットされたカウンタ値が「0」になったかを判定する。タイマカウンタにセットされたカウンタ値は減算されていき、カウンタ値が「0」になるまで当該処理を繰り返して待機するとともに、カウンタ値=0となった場合には、受光結果の分析を再度行うべくステップS3に処理を移す。これにより、ステップS3〜ステップS7の処理がT時間おきに繰り返して行われるとともに、受光結果の分析が100回行われたところで、ステップS8に処理が移されることとなる。
受光結果の分析が100回行われて、上記ステップS5で分析回数(N)=100であると判定された場合には、制御装置50は、記憶部に記憶された分析回数(N)をリセットする。
次に、制御装置50の演算部は、記憶部に記憶された100回の分析結果の平均値を算出する。
次に、制御装置50は、上記ステップS9の演算結果を出力部52に出力する。なお、予め規定範囲を設定しておき、演算結果が規定範囲外であった場合には、出力部52においてエラーを報知することが望ましい。
次に、制御装置50は、電動モータMの通電を停止して駆動を停止させる。
次に、制御装置50は、投光素子3からの投光を停止して、当該処理を終了する。
なお、上記実施形態においては、制御装置50がT時間おきに自動で分析を行うようにしたが、例えば、電動モータMの駆動中に、入力部51から操作信号が入力したときに受光結果を分析・記憶するようにしても構わない。
すなわち、この変形例の距離測定装置は、上記実施形態の距離測定装置1に、シートヒーターからなる温度調整手段60、断熱手段61および温度センサからなる温度検知手段62がさらに取り付けられている。
そして、温度調整手段60および温度検知手段62を上記の制御装置50に電気的に接続するとともに、制御装置50が、温度調整手段60を制御して温度検知手段62によって検知される温度を一定に維持するようにする。
なお、上記実施形態においては、投光素子3および受光素子4が一体的に往復直線運動を行う例を示したが、投光素子3および受光素子4が一体的に測定対象であるボディBに対して略平行状態を維持したまま移動してその移動中に距離測定のための投光ビームの照射および反射光の受光を複数回行うことができればよく、また、その移動形態は往復直線運動に限らず、測定対象における目的部位周辺の複数箇所を連続的に測定できれば振り子状の往復運動、円運動、8の字状の運動の様な周期的な連続運動であってもよい。
また、上記実施形態においては、本発明を自動車のボディ精度測定装置に採用した場合について説明したが、本発明が適用可能な装置や測定対象はこれに限らず、距離を測定する際に広く適用が可能である。
2 ケーシング
3 投光素子
4 受光素子
8 直動案内ユニット
13 出力軸
14 偏心ローラ
50 制御装置
M 電動モータ
Claims (8)
- 光を発生して投光ビームを測定対象に照射する投光素子、および、前記測定対象からの反射光を受光する受光素子を有する検出手段と、
前記受光素子の出力に基づいて測定対象までの距離を演算する処理手段と、を備えた距離測定装置において、
前記検出手段は、前記測定対象に平行な方向に移動可能に設けられ、
前記処理手段は、複数の異なる地点における前記測定対象までの距離を演算可能であることを特徴とする距離測定装置。 - 前記検出手段を移動させる可動アクチュエータを備えたことを特徴とする請求項1記載の距離測定装置。
- 前記可動アクチュエータは、前記検出手段を周期的に移動させるとともに、
前記処理手段は、前記検出手段が一周期移動する間に前記測定対象への前記投光ビームの照射及び前記測定対象からの反射光の受光を複数回行うことを特徴とする請求項2記載の距離測定装置。 - 前記処理手段は、前記可動アクチュエータの駆動中に測定対象までの距離を所定の間隔で複数回演算し、前記複数回の演算結果の平均値を出力することを特徴とする請求項3記載の距離測定装置。
- 前記検出手段が固定されるケーシングと、
前記ケーシングを摺動自在に支持する直動案内ユニットと、を備え、
前記可動アクチュエータは、前記直動案内ユニットに沿って前記ケーシングを往復直線運動させることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の距離測定装置。 - 前記可動アクチュエータを構成するモータと、
前記モータの出力軸に設けられた偏心ローラと、を備え、
前記偏心ローラの回転変位によって前記ケーシングが直動案内ユニットに沿って移動することを特徴とする請求項5記載の距離測定装置。 - 投光素子から光を発生して投光ビームを測定対象に照射する工程と、
前記測定対象からの反射光を受光素子によって受光する工程と、
前記受光素子の出力に基づいて測定対象までの距離を演算する工程と、を備えた距離測定方法において、
前記投光素子および受光素子を測定対象に平行な方向に一体的に移動する工程と、
前記投光素子および受光素子の移動によって変位する複数の異なる地点における前記測定対象までの距離を演算する工程と、を備えたことを特徴とする距離測定方法。 - 複数回演算された前記測定対象までの距離の平均値を出力する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項7記載の距離測定方法。
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