(57)【要約】【課題】軸要素部品と穴要素部品の中心軸の位置をはじめとして、複数の部材の位置や姿勢等の長さに関する特性を同時に測定することを可能にする。【解決手段】光学式測定装置７は、光ビーム１２を出力する第１光源部と、光ビーム１２から、進行方向が相互に異なる第２、第３光ビームを生成し、前記第２光ビームを測定対象９に向けて測定用光ビーム２３ａとして出射すると共に前記第３光ビームを測定対象１０に向けて測定用光ビーム２３ｂとして出射する測定用光ビーム発生部と、第１、第２測定対象９、１０で反射した測定用光ビーム２３ａ、２３ｂを検出し対応する検出信号を出力する受光部１６、１７と、受光部１６、１７からの検出信号に基づいて測定対象９、１０の長さに関する特性を算出するデータ処理部２１とを備え、測定用光ビーム２３ａ、２３ｂは同軸上で反対方向に出射される。【選択図】図２
2014119253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光ビームを出力する第１光源部と、
前記第１光ビームから、進行方向が相互に異なる第２、第３光ビームを生成し、前記第２光ビームを第１測定対象に向けて第１測定用光ビームとして出射すると共に前記第３光ビームを第２測定対象に向けて第２測定用光ビームとして出射する測定用光ビーム発生部と、
前記第１、第２測定対象で反射した前記第１、第２測定用光ビームを検出し対応する検出信号を出力する受光部と、
前記受光部からの検出信号に基づいて前記第１、第２測定対象の長さに関する特性を算出する処理部とを備えて成ることを特徴とする光学式測定装置。
【請求項２】
前記第１、第２測定用光ビームは、同軸上で反対方向に出射されることを特徴とする請求項１記載の光学式測定装置。
【請求項３】
前記測定用光ビーム発生部は、
前記第１光ビームの一部を第１方向に透過して前記第２光ビームとして出力すると共に前記第１光ビームの一部を前記第１方向とは異なる第２方向に偏向して前記第３光ビームとして出力するハーフミラーと、
前記第２光ビームを第３方向に偏向して前記第１測定用光ビームとして出力する第１偏向部と、
前記第３光ビームを前記第３方向と同軸で反対方向の第４方向に偏向して前記第２測定用光ビームとして出力する第２偏向部とを備えて成ることを特徴とする請求項２記載の光学式測定装置。
【請求項４】
第４光ビームを発生する第２光源部を有し、
前記ハーフミラーは、前記第２光源部からの第４光ビームの一部を前記第２方向に透過して第５光ビームとして出力すると共に前記第４光ビームの一部を前記第１方向に偏向して第６光ビームとして出力し、
前記第１偏向部は、前記第６光ビームを前記第３方向に偏向し前記第２光ビームに重畳して前記第１測定用光ビームとして出射し、
前記第２偏向部は、前記第５光ビームを前記第４方向に偏向し前記第３光ビームに重畳して前記第２測定用光ビームとして出射することを特徴とする請求項３記載の光学式測定装置。
【請求項５】
第１、第２腕部を有し、第１、第２部材の組み付けを行う組み付けロボットと、
前記第1、第２部材の位置及び姿勢を測定する光学式測定装置と、
前記光学式測定装置が測定した前記第１、第２部材の位置及び姿勢に基づいて、前記１、第２部材を組み付けるように前記組み付けロボットを制御する制御部とを備え、
前記光学式測定装置として請求項１乃至４のいずれか一に記載の光学式測定装置を用い、
前記第１腕部は前記光学式測定装置の少なくとも測定用光ビーム発生部及び受光部を保持すると共に前記第２腕部は前記第１部材を保持し、
前記制御部は、前記光学式測定装置の測定データから前記第１部材及び載置された第２部材の位置及び姿勢を得て、前記第１、第２部材を組み付けるように少なくとも前記第２腕部を移動制御することを特徴とする組み付けロボットシステム。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一に記載の光学式測定装置の少なくとも測定用光ビーム発生部及び受光部を搭載した走行体本体と、
前記走行体本体を走行させる走行部と、
前記走行部によって前記走行体本体を走行させながら、前記光学式測定装置により前記走行体本体周囲の少なくとも形状を測定することを特徴とする走行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部材の位置や筒状体の内壁面等を光学的に測定するのに好適な光学式測定装置、前記光学式測定装置を用いて複数の部材の組み付け作業を行う組み付けロボットシステム、前記光学式測定装置を用いた走行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、測定対象の位置等の長さに関する特性（測定対象の位置、姿勢、形状、距離の中の少なくとも一つ）を光学的に測定する光学式測定装置が開発されている（例えば特許文献１〜４参照）。
機械装置の組立には、穴要素部品への軸要素部品の挿入結合による部品の組み付けや底の浅いインロー嵌合による精密組み付けが多く行われている。
【０００３】
これらの組み付け作業では、双方の部品を同時に観察する難しさと、軸要素部品の中心軸と穴要素部品の中心軸を同じ位置に配置するのに高い技術が要求される。不充分な組み付けが行われると、製品の損傷に至るおそれだけでなく、機能や性能の他、安全性にも悪い影響を与える。一方では、生産性向上から作業時間短縮が要求される。
そのため、一方側（通常は、外形が複雑な形状でハンドリングが難しく、軸要素部品側より重い穴要素部品側。スリーブのような穴要素部品側が軽量な部品の場合は軸要素部品側。）を所定の規定位置に配置して、しかも穴要素部品の中心軸（または軸要素部品の中心軸）の姿勢を予め設定した上で組み付けられる。
【０００４】
部品が自由に配置されたり、バラ積みされるため、この方法では整理作業としての前工程で設備、空間スペース、時間が必要となり、スムーズな生産工程の流れがしばしば寸断されるという問題がある。
例えば、建設機械の組み立てラインにおいては大径で大重量軸の組み付け作業が行われ、軸要素部品挿入担当、穴要素部品側からの軸芯合わせジグ取扱担当、穴要素部品に対する軸要素部品の傾きと軸芯ずれを目測する担当者（両要素が接近するにつれ、目測は不可になる。）、作業の安全性を含めた全体作業管理者等、３〜５名の作業者が必要であり、多くの人手を要するという問題がある。
また、人手による目視が不可能な場合には正確な組み付けが行えないという問題がある。
【０００５】
尚、特許文献１には、相互に所定の位置関係を有すると共に測定用光を出射する光源の位置とは無関係に配置された２つの受光部を用いることにより、前記光源の位置に制約されることなく測定対象の位置や形状等を測定できるようにした発明が記載されているが、光源としては光ビームを発生する周知の光源が用いられている。
また、特許文献４には、十字状の光ビームや複数の平行な光ビームを用いて穴形状等を測定する発明が開示されているが、多様なプロファイルの測定用光を発生する構成については開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１９８８４１号公報
【特許文献２】特開２００９−１８４０８１号公報
【特許文献３】特開２００９−２７０９４５号公報
【特許文献４】特開２０１０−１１７２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、軸要素部品と穴要素部品の中心軸の位置をはじめとして、複数の部材の位置や姿勢等の長さに関する特性（測定対象の位置、姿勢、形状、距離の中の少なくとも一つ）を同時に測定することが可能な光学式測定装置を提供することを課題としている。
本発明は、前記光学式測定装置を用いて、複数の部材の位置関係を是正しながら組み付けを行う組み付けロボットシステムを提供することを課題としている。
本発明は、前記光学式測定装置を用いて走行路面の形状等の周囲環境を測定する走行体を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の視点によれば、第１光ビームを出力する第１光源部と、前記第１光ビームから、進行方向が相互に異なる第２、第３光ビームを生成し、前記第２光ビームを第１測定対象に向けて第１測定用光ビームとして出射すると共に前記第３光ビームを第２測定対象に向けて第２測定用光ビームとして出射する測定用光ビーム発生部と、前記第１、第２測定対象で反射した前記第１、第２測定用光ビームを検出し対応する検出信号を出力する受光部と、前記受光部からの検出信号に基づいて前記第１、第２測定対象の長さに関する特性を算出する処理部とを備えて成ることを特徴とする光学式測定装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の第２の視点によれば、第１、第２腕部を有し、第１、第２部材の組み付けを行う組み付けロボットと、前記第1、第２部材の位置及び姿勢を測定する光学式測定装置と、前記光学式測定装置が測定した前記第１、第２部材の位置及び姿勢に基づいて、前記１、第２部材を組み付けるように前記組み付けロボットを制御する制御部とを備え、前記光学式測定装置として前記光学式測定装置を用い、前記第１腕部は前記光学式測定装置の少なくとも測定用光ビーム発生部及び受光部を保持すると共に前記第２腕部は前記第１部材を保持し、前記制御部は、光学式測定装置の測定データから前記第１部材及び載置された第２部材の位置及び姿勢を得て、前記第１、第２部材を組み付けるように少なくとも前記第２腕部を移動制御することを特徴とする組み付けロボットシステムが提供される。
【００１０】
また、本発明の第３の視点によれば、前記光学式測定装置の少なくとも測定用光ビーム発生部及び受光部を搭載した走行体本体と、前記走行体本体を走行させる走行部と、前記走行部によって前記走行体本体を走行させながら、前記光学式測定装置により前記走行体本体周囲の少なくとも形状を測定することを特徴とする走行体が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光学式測定装置によれば、軸要素部品と穴要素部品の中心軸の位置をはじめとして、複数の部材の位置や姿勢等の長さに関する特性を同時に測定することが可能になる。
本発明に係る組み付けロボットシステムによれば、前記光学式測定装置を用いて、複数の部材の位置関係を是正しながら正確な組み付けを行うことが可能になる。
本発明に係る走行体によれば、前記光学式測定装置を用いて走行路面の形状等の周囲環境を測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置を用いた組み付けロボットシステムの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置を用いた組み付けロボットシステムの光学系統及び電気系統を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置の構成要素の斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置の構成要素の平面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置の光源プロファイルを示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置の動作を説明するための部分詳細構成図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置の動作を説明するための説明図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置の動作を説明するための説明図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置の動作を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る光学式測定装置を用いた走行体の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る光学式測定装置、前記光学式測定装置を用いて複数の部材の組み付け作業を行う組み付けロボットシステム及び前記光学式測定装置を用いて路面の凹凸等の走行環境を測定する走行体について図面を用いて説明する。尚、各図において、同一部分には同一符号を付している。
図１は、本発明の実施の形態に係る光学式測定装置７を用いた組み付けロボットシステムの斜視図である。
図１において、組み付けロボットシステムは、組み付けロボット１、光学式測定装置７、制御部４、記憶部５を備えている。
【００１４】
組み付けロボット１は、所定位置に固定された胴体部１００、左腕部２、右腕部３を備えている。
左腕部２は左肩関節部１０２によって所定方向に回動自在に胴体部１００に取り付けられている。左腕部２は肘関節部１０３、手首関節部１０４、光学式測定装置７が取り付けられる左腕ブラケット６を備えている。各関節部１０２、１０３、１０４はその内部に設けられたモータ等の駆動部により所定の一方向又は複数方向に回動可能に構成されている。各関節部１０２、１０３、１０４を回動するように制御することにより、左腕ブラケット６を任意の位置に移動及び回動させることが可能なように構成されている。
【００１５】
制御部４によって左腕ブラケット６の位置や姿勢を制御することにより、左腕ブラケット６に取り付けられた光学式測定装置７の測定対象領域を種々の領域に変えることが可能になっている。このようにして光学式測定装置７の測定対象領域を変えることにより、測定対象であり組み付け対象でもある複数の部材（ここではワーク９、１０）の位置が変化しても、これらの位置に応じた測定を可能にしている。
【００１６】
右腕部３は右肩関節部１０５によって所定方向に回動自在に胴体部１００に取り付けられている。右腕部３は肘関節部１０６、手首関節部１０７、一方のワーク（即ち、組付けを行う一方の部品）９を把持して保持する右腕ブラケット８を備えている。右腕ブラケット８は空気圧または電気的アクチュエータ（図示せず）を備えており、ワーク９の特定箇所又は不特定箇所を把持できるように構成されている。
各関節部１０５、１０６、１０７はその内部に設けられたモータ等の駆動部により所定の一方向又は複数方向に回動可能に構成されている。各関節部１０５、１０６、１０７を回動するように制御することにより、右腕ブラケット８を任意の位置に移動及び回動させることが可能なように構成されている。
【００１７】
制御部４によって右腕ブラケット８の位置や姿勢を制御することにより、いずれかの位置に固定された他方のワーク（即ち、組付けを行う他方の部品）１０に対する位置や姿勢（ワークの向きであり、所定方向を基準とする傾斜角で表すことができる。）を変えることが可能になっている。
ワーク１０は、ワーク９を嵌合して組み付けるための穴１０８を有しており、所定の位置又は任意の位置に固定された状態でワーク９が組み付けられる。ワーク１０は組み付け用穴を有する穴要素部品、ワーク９は穴要素部品の穴に組み付けられる軸要素部品である。
【００１８】
制御部４は中央処理装置（ＣＰＵ）によって構成されている。記憶部５には、組み付けロボット１を制御するための制御用プログラム、光学式測定装置７が測定した測定データに基づいて測定対象の長さに関する特性を算出する算出処理プログラム等のプログラムが記憶されており、又、光学式測定装置７が測定した測定データや算出したデータ等のデータが記憶される。
ここで、測定対象の長さに関する特性とは、測定対象の位置、姿勢、形状、距離の中の少なくとも一つを意味する。測定対象の位置や姿勢は、所定位置を基準とする絶対的な位置や姿勢、あるいは複数の測定対象間の相対的な位置や姿勢の何れでもよい。測定対象の化学的特性や物性的特性は除かれる。
【００１９】
左腕部２は光学式測定装置７の少なくとも測定用光ビーム発生部及び受光部を保持すると共に右腕部３は第１部材を保持し、制御部４は記憶部５に記憶した制御用プログラムを実行する。これにより、制御部４は、左腕部２、右腕部３を移動させることによってワーク９、１０の相対位置や姿勢のデータを光学式測定装置７の測定データに基づいて所定タイミングで得ながら、ワーク９、１０を組み付けるように左右腕部２、３を制御する。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態に係る光学式測定装置７の詳細を示す構成図であり、光学式測定装置７の内部も示している。
図２において、光学式測定装置７は、レーザ光線を発生するレーザ光源部１１を備えている。レーザ光源部１１が発生する断面点状のレーザ光線は、第１プロファイル変換部３１によって断面十字状のクロスライン光ビームである１次主光ビーム１２に光学的あるいは機械的に変換される。
【００２１】
また、レーザ光源部１１が発生する断面点状のレーザ光線は、第２プロファイル変換部３２によって、等ピッチの複数の平行線から成るマルチライン光ビームである１次副光ビーム１３に光学的にあるいは機械的に変換される。プロファイル変換部３１、３２としては公知の構成のものを使用することができる。前記変換後の２つの１次光ビーム１２、１３の一方または双方が光源変換部１４に導光される。
【００２２】
図３に光源変換部１４の斜視図を示し、図４に光源変換部１４の平面図を示している。光源変換部１４は、プリズム式のハーフミラー１４ａと複数の反射ミラー１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを備えている。本実施の形態では、ミラー１４ａ〜１４ｄはいずれも断面が直角二等辺三角形の三角柱の形状を有しているが、反射ミラー１４ｂ、１４ｄを一体の反射ミラーによって構成する等の変更が可能である。
【００２３】
導光された１次光ビーム（本実施の形態ではレーザ光源部１１が発生し第１プロファイル変換部３１によってプロファイルが変換された１次主光ビーム１２及び／又はレーザ光源部１１が発生し第２プロファイル変換部３２によってプロファイルが変換された１次副光ビーム１３）は、光源変換部１４によって２次光ビーム（本実施の形態では第１の２次光ビーム２３ａ、第２の２次光ビーム２３ｂ）として光路やプロファイルが変更されて出射される。
【００２４】
２次光ビーム２３ａと２次光ビーム２３ｂは、光軸３３に沿って同軸上で反対方向に進行する光ビームである。また、２次光ビーム２３ａと２次光ビーム２３ｂは同じプロファイルを有している。
２次光ビーム２３ａはワーク９に照射され、形状やエッジなどの特徴点（図２の黒点）の情報を持つ反射光はワーク９側の平面ミラー１５で反射され、第１受光レンズ２４Ｌ、第２受光レンズ２４Ｒを介して第１光センサ１６、第２光センサ１７で受光される。
【００２５】
２次光ビーム２３ｂはワーク１０に照射され、形状やエッジなどの特徴点（図２の黒点）の情報を持つ反射光はワーク１０側の平面ミラー１８で反射され、受光レンズ２４Ｌ、２４Ｒを介して光センサ１６、１７で受光される。
光学式測定装置７内に、光ビームを発生するレーザ光源部１１、プロファイル変換部３１、３２、１次主光ビーム１２、１次副光ビーム１３、光源変換部１４、平面ミラー１５、１８、受光部１０９、１１０、傾斜角度調整機構１９及びセンサ制御部２０が位置するように構成されている。
【００２６】
センサ制御部２０の制御の下、平面ミラー１５、１８は傾斜角度調機構１９によって、後述する基準線７０２に対する平面ミラー１５、１８の角度θａ、θｂが調整されるように構成されている。
センサ制御部２０は制御部４に接続されている。センサ制御部２０は、制御部４からの指示を受けて光学式測定装置７の各構成要素の制御を行い又、受光部１０９、１１０が検出した測定用光ビームに対応する検出信号を制御部４に出力する。
【００２７】
制御部４は、センサ制御部２０からの検出信号に基づいて、後述するようにして測定対象の位置、姿勢、形状等の長さに関する特性の算出処理を行うデータ処理部２１、データ処理部２１が算出した測定対象の長さに関する特性を表示する表示部２２を備えている。受光部１０９、１１０が検出した測定用光ビームに対応する検出信号はセンサ制御部２０を経由して制御部４のデータ処理部２１に転送され、ワーク９とワーク１０の相対位置や相対姿勢等の長さに関する特性が計算され、結果は表示部２２に表示される。
尚、制御部４と光学式測定装置７の接続は無線又は有線の何れの方式でも可能である。
【００２８】
平面ミラー１５、１８は各々外面側（即ちワーク９、１０側）に平面状の反射面を有しており、通常、前記反射面の挟角が９０度になるように傾斜角度調整機構１９によって固定される。このとき、基準線７０２と角平面ミラー１５、１８との角度θａ、θｂは各々等しく４５度にされる。挟角を他の角度に設定する場合には制御部４から設定したい挟角を入力する。制御部４はセンサ制御部２０を介して傾斜角度調整機構１９を駆動して平面ミラー１５、１８の挟角を前記設定した角度に変更する。
前述した挟角の設定や、受光部１０９、１１０と光源部１１の機能設定や測定タイミング設定、各種調整などの測定に必要な設定は、制御部４から行うことができるように構成してもよく、又、センサ制御部２０に直接行うように構成してもよい。
【００２９】
一方、図３、図４において、ハーフミラー１４ａの１つの面の中央点に入射した１次主光ビーム１２（図示例ではビームプロファイルがクロスラインの光ビームである。）の５０％は９０度反射偏向され光ビーム１２ｂとして反射ミラー１４ｃの平面状反射面に入射される。反射ミラー１４ｃで９０度反射偏向された光ビーム１２ｂは反射ミラー１４ｄの平面状反射面に入射され、反射ミラー１４ｄによって９０度反射偏向されて２次光ビーム２３ｂとして出射される。
１次主光ビーム１２の他の５０％はハーフミラー１４ａを透過直進して光ビーム１２ａとして反射ミラー１４ｂに入射され、反射ミラー１４ｂの平面状反射面によって９０度反射偏向されて２次光ビーム２３ａとして出射される。２次光ビーム２３ａ、２３ｂは測定用光ビームを構成している。
【００３０】
２次光ビーム２３ａ、２３ｂは同じ軸３３上を逆方向に光源変換部１４から出射される。２次光ビーム２３ａ、２３ｂは１次主光ビーム１２と９０度をなしており、又、１次光ビーム１２のビームプロファイルは保存されため２次光ビーム２３ａ、２３ｂのビームプロファイルは１次光ビーム１２のビームプロファイルと同じになる。つまり、１次主光ビーム１２がクロスラインの場合は２次光ビーム２３ａ、２３ｂもクロスラインである。
【００３１】
ハーフミラー１４ａにおいて、１次主光ビーム１２がハーフミラー１４ａを透過する点を通るように、即ち、１次主光ビーム１２が存在する場合にはこれと重なるように１次副光ビーム１３（図３の例はビームプロファイルがマルチラインの光ビームである。）を入射する。
１次副光ビーム１３はハーフミラー１４ａで５０％は透過直進して光ビーム１３ｂとして反射ミラー１４ｃに入射され、反射ミラー１４の平面状反射面により９０度反射偏向して反射ミラー１４ｄに出射される。前記光ビーム１３ｂは、反射ミラー１４ｄの平面状反射面によって９０度反射偏向されて測定用光ビームである２次光源２３ｂとして出射される。
【００３２】
１次副光ビーム１３の他の５０％はハーフミラー１４ａで９０度反射偏向して光ビーム１３ａとして反射ミラー１４ｂに入射される。入射光１３ａは反射ミラー１４ｂの平面状反射面で９０度反射偏向され、測定用光ビームである２次光ビーム２３ａとして出射される。
１次主光ビーム１２と１次副光ビーム１３はハーフミラー１４ａの異なる面から入射されるが、同時に入射された場合には光源変換部１４で重ねあわされて、測定用光ビームである２次光ビーム２３ａ、２３ｂとして出射される。
【００３３】
１次主光ビーム１２と１次副光ビームの両方が光源変換部１４に入射される場合には、２次光ビーム２３ａ、２３ｂは、１次主光ビーム１２と１次副光ビーム１３を重畳した光ビームとなるため、ビームプロファイルも、１次主光ビーム１２と１次副光ビーム１３のビームプロファイルを重畳したものとなる。
【００３４】
図５に示す表は、入射される１次主光ビーム１２と１次副光ビーム１３のビームプロファイルの組合せで得られる２次光ビーム２３ａ、２３ｂのビームプロファイルを示している。１次主光ビーム１２と１次副光ビーム１３は、それぞれ単独または併用してもよい。
１次主光ビーム１２と１次副光ビーム１３のビームプロファイルが同じ場合には、これらを重畳して得られる２次光ビーム２３ａ、２３ｂのビームプロファイルは同じになるが、輝度は大きくなる。したがって、ビームプロファイルを変更する必要がない場合には１次主光ビーム１２と１次副光ビームの一方を使用すればよいが、輝度を上げる場合には１次主光ビーム１２と１次副光ビームの両方を使用するように構成することができる。
【００３５】
図６は、本発明の実施の形態に係る光学式測定装置７の光学系統を示す部分詳細図である。
図２、図６に示すように任意位置に位置し任意角度傾斜するワーク９（本実施の形態では円柱状の軸）を、自由（穴の中心座標及び穴の姿勢が任意）に配置されたワーク１０（本実施の形態では穴１０８を有する平板）に挿入する例において、ワーク９端面の円内の適当な位置に２次光ビーム２３ａのクロスライン交点を照射させると、ワーク９の端面にクロスライン光ビームが照射される。
【００３６】
その像はミラー角度調整機構１９で角度θａ（平面ミラー１５、１８の回転中心（後述する図７の７０１）と受光レンズ２４Ｌ、Ｒの中心を結ぶ線（図７の基準線７０２）に対する平面ミラー１５の角度であり、例えば基準線７０２からワーク９側へ４５度）傾斜した平面ミラー１５を介して受光レンズ２４Ｌ、２４Ｒの各中心を通り、それぞれ左光センサ１６、右光センサ１７で検出される。
尚、本実施の形態では、基準線７０２が、光センサ１６、１７を２つのワーク９、１０用の領域に区分する境界６０１を通るように構成されている。本実施の形態では、光センサ１６、１７のセンサ領域は境界６０１によって等分するように構成されている。
【００３７】
図６に示すように、ワーク９の場合は、各光センサ１６、１７の下側領域（境界６０１の下側部分）に像が結像する。
ワーク９の１つの特徴点は左光センサ１６では点ｐＬＡ（ＸＬＡ，ＹＬＡ）座標、右光センサ１７では点ｐＲＡ（ＸＲＡ，ＹＲＡ）座標で測定される。このｐＬＡとｐＲＡからワーク９上の特徴点座標ＰＡ（ＸＡ，ＹＡ，ＺＡ）が求められる。
【００３８】
また、任意位置で任意角度傾斜するワーク１０の穴１０８内の適当な位置に２次光ビーム２３ｂのクロスライン交点が位置するように光ビーム２３ｂを照射させると、ワーク１０の穴２０８周囲の表面６０２にクロスラインの２次光ビーム２３ｂが照射される。
その像はミラー角度調整機構１９で角度θｂ（基準線７０２に対する平面ミラー１８の角度であり、例えば基準線７０２からワーク１０側へ４５度）傾斜された平面ミラー１８を介して受光レンズ２４Ｌ、２４Ｒを通り、それぞれ左光センサ１６、右光センサ１７で検出される。図６に示すように、ワーク１０の場合は、各光センサ１６、１７の上側領域（境界６０１の上側部分）に像が結像する。尚、９ｉは、平面ミラー１５についてのワーク９の鏡面対称像である。
【００３９】
図２、図６に示すようにワーク１０の場合は、光センサ１６、１７の上側の受光像となる。ワーク１０の１つの特徴点は左受光部１６では点ｐＬＢ（ＸＬＢ，ＹＬＢ）座標、右受光部１７では点ｐＲＢ（ＸＲＢ，ＹＲＢ）座標で測定される。このｐＬＢとｐＲＢからワーク１０上の特徴点座標ＰＢ（ＸＢ，ＹＢ，ＺＢ）が求められる。
【００４０】
尚、図１〜図４、図６において、左腕部２は第１腕部を構成し、右腕部３は第２腕部を構成し、ワーク９は第１部材を構成し、ワーク１０は第２部材を構成している。
１次主光ビーム１２は第１光ビームを構成し、光ビーム１２ａは第２光ビームを構成し、光ビーム１２ｂは第３光ビームを構成する。１次副光ビーム１３は第４光ビームを構成し、光ビーム１３ｂは第５光ビームを構成し、光ビーム１３ａは第６光ビームを構成する。光ビーム２３ａは第１測定用光ビームを構成し、光ビーム２３ｂは第２測定用光ビームを構成する。ワーク９は第１測定対象、第１部材を構成する。ワーク１０は第２測定対象、第２部材を構成する。レーザ光源部１１、光源変換部１４、プロファイル変換部３１、３２は測定用光ビーム発生部を構成する。レーザ光源部１１とプロファイル変換部３１は第１光源部を構成し、レーザ光源部１１とプロファイル変換部３２は第２光源部を構成している。データ処理部２１は処理部を構成する。反射ミラー１４ｂの反射面は第１偏向部を構成し、反射ミラー１４ｃと１４ｄの反射面は第２偏向部を構成する。
【００４１】
座標ｐＬＡ（ＸＬＡ，ＹＬＡ）、ｐＬＢ（ＸＬＢ，ＹＬＢ）、ｐＲＡ（ＸＲＡ，ＹＲＡ）、ｐＲＢ（ＸＲＢ，ＹＲＢ）、ＰＡ（ＸＡ，ＹＡ，ＺＡ）、ＰＢ（ＸＢ，ＹＢ，ＺＢ）の関係を図７及び図８に示す。
図７には、ワーク９、１０で反射した光ビームを光センサ１６、１７側に反射する平面ミラー１５、１８上の点ＰＬａ、ＰＬｂ、ＰＲａ、ＰＲｂも示しており、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は平面図である。
図８（ａ）には光センサ１６の座標系を示し、同図（ｂ）には光センサ１７の座標系を示している。８０１、８０２は、各々、光センサ１６、１７の中心点である。
【００４２】
図９に、データ処理部２１が光センサ１６、１７の受光データからワーク９、１０の位置や姿勢等の長さに関する特性を算出する際に使用するデータの関係を示す。
本実施の形態では、測定データからワーク９、１０の長さに関する特性を算出するために、特許文献１記載の発明と同じように、測定用光ビームを出射する光源（光源変換部１４）の位置とは無関係に配置されると共に相互に所定の既知の位置関係に配設された２つの受光部１０９、１１０を用いることにより、前記光源の位置に制約されることなく測定対象の長さに関する特性を測定できるようにしている。
【００４３】
即ち、所定の設定値等の既知の値と、光センサ１６、１７が検出した測定用光ビームの測定データ（ワーク９、１０で反射し光センサ１６、１７が検出した光ビームの座標ｐＬＡ（ＸＬＡ，ＹＬＡ）、ｐＬＢ（ＸＬＢ，ＹＬＢ）、ｐＲＡ（ＸＲＡ，ＹＲＡ）、ｐＲＢ（ＸＲＢ，ＹＲＢ））とから、ワーク９、１０上の特徴点座標ＰＡ（ＸＡ，ＹＡ，ＺＡ）、ＰＢ（ＸＢ，ＹＢ，ＺＢ）を求めるように構成している。
【００４４】
図７〜図９において、各記号の意味は以下の通りである。
ｆ：受光レンズ２４Ｌ、２４Ｒの焦点距離
Ｄ：受光レンズ２４Ｌ、２４Ｒの焦点間距離
Ｓ：光センサ１６、１７の画素サイズ
α：受光部１０９、１１０の光軸の傾き
Ｍ：受光レンズ２４Ｌ、２４Ｒと平面ミラー１５、１８の頂点の距離
θａ：平面ミラー１５の傾斜角
θｂ：平面ミラー１８の傾斜角
ここで、上記ｆ、Ｄ、Ｓ、α、Ｍ、θａ、θｂは既知の値（設定値）である。
座標ＰＡ（ＸＡ，ＹＡ，ＺＡ）、ＰＢ（ＸＢ，ＹＢ，ＺＢ）はワーク９、１０上の点の座標である。
【００４５】
ｐＬＡ（ｘＬＡ，ｙＬＡ）：受光部１０９から見た座標ＰＡの画像上の座標
ｐＲＡ（ｘＲＡ，ｙＲＡ）：受光部１１０から見た座標ＰＡの画像上の座標
ｐＬＢ（ｘＬＢ，ｙＬＢ）：受光部１０９から見た座標ＰＢの画像上の座標
ｐＲＢ（ｘＲＢ，ｙＲＢ）：受光部１１０から見た座標ＰＢの画像上の座標
上記ｐＬＡ、ｐＲＡ、ｐＬＢ、ｐＲＢの座標は測定値である。
【００４６】
ＰＬＡ（ＸＬＡ，ＹＬＡ，ＺＬＡ）：座標ｐＬＡの実空間上の座標
ＰＲＡ（ＸＲＡ，ＹＲＡ，ＺＲＡ）：座標ｐＲＡの実空間上の座標
ＰＬＢ（ＸＬＢ，ＹＬＢ，ＺＬＢ）：座標ｐＬＢの実空間上の座標
ＰＲＢ（ＸＲＢ，ＹＲＢ，ＺＲＢ）：座標ｐＲＢの実空間上の座標
【００４７】
ＰＬａ（ＸＬａ，ＹＬａ，ＺＬａ）：座標ＰＡで反射した光ビームが受光レンズ２４Ｌに入る光路上で平面ミラー１５に当たる点
ＰＲａ（ＸＲａ，ＹＲａ，ＺＲａ）：座標ＰＡで反射した光ビームが受光レンズ２４Ｒに入る光路上で平面ミラー１５に当たる点
ＰＬｂ（ＸＬｂ，ＹＬｂ，ＺＬｂ）：座標ＰＢで反射した光ビームが受光レンズ２４Ｌに入る光路上で平面ミラー１８に当たる点
ＰＲｂ（ＸＲｂ，ＹＲｂ，ＺＲｂ）：座標ＰＢで反射した光ビームが受光レンズ２４Ｒに入る光路上で平面ミラー１８に当たる点
上記座標ＰＬＡ、ＰＲＡ、ＰＬＢ、ＰＲＢ、ＰＬａ、ＰＲａ、ＰＬｂ、ＰＲｂは後述する算出式によって算出される。
【００４８】
ワーク９、１０側の特徴点（ワークのエッジ部のような形状が変化する部位や突出してピークになっている部位等であり、光ビームによって検出した像でも輝度変化が見られる部位）の座標を求める式を以下に示す。
先ずワーク９側の算出式を示すと次の通りになる。
【００４９】
ＸＬＡ＝Ｄ／２＋ｆ・ｓｉｎ（α／２）＋ｓ・ｘＬＡ・ｃｏｓ（α／２）
ＹＬＡ＝ｓ・ｙＬＡ
ＺＬＡ＝−ｆ・ｃｏｓ（α／２）−ｓ・ｘＬＡ・ｓｉｎ（α／２）
ＸＲＡ＝−Ｄ／２＋ｆ・ｓｉｎ（α／２）＋ｓ・ｘＲＡ・ｃｏｓ（α／２）
ＹＲＡ＝ｓ・ｙＲＡ
ＺＲＡ＝−ｆ・ｃｏｓ（α／２）＋ｓ・ｘＲＡ・ｓｉｎ（α／２）
【００５０】
平面ミラー１５上の反射点の座標は次の通りである。
ＸＬａ＝（（Ｍ・ｔａｎθａ）／（ＺＬＡ・（ｔａｎθａ＋ＹＬＡ／ＺＬＡ）））・（ＸＬＡ−Ｄ／２）＋Ｄ／２
ＹＬａ＝ＹＬＡ・Ｍ・ｔａｎθａ／（ＺＬＡ・（ｔａｎθａ＋ＹＬＡ／ＺＬＡ））
ＺＬａ＝（Ｍ・ｔａｎθａ）／（ｔａｎθａ＋ＹＬＡ／ＺＬＡ）
ＸＲａ＝（（Ｍ・ｔａｎθａ）／（ＺＲＡ・（ｔａｎθａ＋ＹＲＡ／ＺＲＡ）））・（ＸＲＡ＋Ｄ／２）−Ｄ／２
ＹＲａ＝ＹＲＡ・Ｍ・ｔａｎθａ／（ＺＲＡ・（ｔａｎθａ＋ＹＲＡ／ＺＲＡ））
ＺＲａ＝（Ｍ・ｔａｎθａ）／（ｔａｎθａ＋ＹＲＡ／ＺＲＡ）
【００５１】
求めるワーク９側の特徴点の座標は次の通りである。
ＸＡ＝Ｄ／２−（Ｄ・ＺＲＡ・（ＸＬＡ−Ｄ／２）／（ＺＲＡ・（ＸＬＡ−Ｄ／２）−  ＺＬＡ・（ＸＲＡ＋Ｄ／２））
ＹＡ＝ＹＬａ＋（√（（Ｚａ−ＺＬａ）２＋（Ｙａ−ＹＬａ）２））・ｓｉｎΘＡ
ＺＡ＝ＺＬａ＋（√（（Ｚａ−ＺＬａ）２＋（Ｙａ−ＹＬａ）２））・ｃｏｓΘＡ
【００５２】
但し、次の関係が成立するものとする。
Ｚａ＝−（Ｄ・ＺＬＡ・ＺＲＡ）／（ＺＲＡ・（ＸＬＡ−Ｄ／２）−ＺＬＡ・（ＸＲＡ−Ｄ／２））
Ｙａ＝（Ｄ・ＹＬＡ・ＺＲＡ）／（ＺＲＡ・（ＸＬＡ−Ｄ／２）−ＺＬＡ・（ＸＲＡ  −Ｄ／２））
ΘＡ＝２・θａ−ａｒｃｔａｎ（ＹＬａ／ＺＬａ）
【００５３】
次にワーク１０側の特徴点の座標算出式を示すと次の通りになる。
ＸＬＢ＝Ｄ／２＋ｆ・ｓｉｎ（α／２）＋ｓ・ｘＬＢ・ｃｏｓ（α／２）
ＹＬＢ＝ｓ・ｙＬＢ
ＺＬＢ＝−ｆ・ｃｏｓ（α／２）−ｓ・ｘＬＢ・ｓｉｎ（α／２）
ＸＲＢ＝−Ｄ／２＋ｆ・ｓｉｎ（α／２）＋ｓ・ｘＲＢ・ｃｏｓ（α／２）
ＹＲＢ＝ｓ・ｙＲＢ
ＺＲＢ＝−ｆ・ｃｏｓ（α／２）＋ｓ・ｘＲＢ・ｓｉｎ（α／２）
【００５４】
平面ミラー１８上の反射点の座標は次の通りである。
ＸＬｂ＝（（Ｍ・ｔａｎ（−θｂ））／（ＺＬＢ・（ｔａｎ（−θｂ）＋ＹＬＢ／ＺＬＢ）））・（ＸＬＢ−Ｄ／２）＋Ｄ／２
ＹＬｂ＝−（ＹＬＢ・Ｍ・ｔａｎ（−θｂ）／（ＺＬＢ・（ｔａｎ（−θｂ）＋ＹＬＢ／ＺＬＢ）））
ＺＬｂ＝（Ｍ・ｔａｎ（−θｂ））／（ｔａｎ（−θｂ）＋ＹＬＢ／ＺＬＢ）
ＸＲｂ＝（（Ｍ・ｔａｎ（−θｂ））／（ＺＲＢ・（ｔａｎ（−θｂ）＋ＹＲＢ／ＺＲＢ）））・（ＸＲＢ＋Ｄ／２）−Ｄ／２
ＹＲｂ＝−（ＹＲＢ・Ｍ・ｔａｎ（−θｂ）／（ＺＲＢ・（ｔａｎ（−θｂ）＋ＹＲＢ／ＺＲＢ）））
ＺＲｂ＝（Ｍ・ｔａｎ（−θｂ））／（ｔａｎ（−θｂ）＋ＹＲＢ／ＺＲＢ）
【００５５】
求めるワーク９側の特徴点の座標は次の通りである。
ＸＢ＝Ｄ／２−（Ｄ・ＺＲＢ・（ＸＬＢ−Ｄ／２）／（ＺＲＢ・（ＸＬＢ−Ｄ／２）−ＺＬＢ・（ＸＲＢ＋Ｄ／２））
ＹＢ＝ＹＬｂ−（√（（Ｚｂ−ＺＬｂ）２＋（Ｙｂ−ＹＬｂ）２））・ｓｉｎΘＢ
ＺＢ＝ＺＬｂ−（√（（Ｚｂ−ＺＬｂ）２＋（Ｙｂ−ＹＬｂ）２））・ｃｏｓΘＢ
【００５６】
但し、次の関係が成立するものとする。
Ｚｂ＝−（Ｄ・ＺＬＢ・ＺＲＢ）／（ＺＲＢ・（ＸＬＢ−Ｄ／２）−ＺＬＢ・（ＸＲＢ−Ｄ／２））
Ｙｂ＝（Ｄ・ＹＬＢ・ＺＲＢ）／（ＺＲＢ・（ＸＬＢ−Ｄ／２）−ＺＬＢ・（ＸＲＢ  −Ｄ／２））
ΘＢ＝−２・θｂ−ａｒｃｔａｎ（ＹＬｂ／ＺＬｂ）
以上のようにして、制御部４のデータ処理部２１はワーク９、１０上の特徴点の座標を求める。各ワーク９、１０の正確な形状はＣＡＤデータ等により既知であり、各ワーク９、１０について複数の特徴点の座標を求め、ワーク９、１０の形状のデータと比較することにより、各ワーク９、１０の姿勢（傾斜角）を求めることができる。
【００５７】
制御部４は、ワーク９、１０の位置と傾斜角を所定タイミングで随時測定しながら、得られたワーク９、１０の位置や傾斜角に基づいてワーク９、１０の位置と傾斜角が一致するようにロボット１の右腕３を移動してワーク９、１０の組み付けを行う。尚、制御部４は、ワーク９、１０の位置や傾斜角度の測定が可能なように左腕２を移動させながら所定タイミングで測定を行う。
【００５８】
このように、本発明の実施の形態によれば、組立や接合を行う２つの対象物を配置し、双方の位置、姿勢または形状を同時測定することが出来るよう同じ軸３３上を反対方向に所定プロファイルの光ビームを投光し、各対象物で反射した光ビームを検出するように構成しており、２つの対象物の絶対位置及び相対位置、相対姿勢等を容易に得ることができる。
即ち、光学式測定装置７は、ワーク９側の特徴点ＰＡの座標（ＸＡ，ＹＡ，ＺＡ）とワーク１０側の特徴点ＰＢの座標（ＸＢ，ＹＢ，ＺＢ）を同時に簡単に測定することができる。
【００５９】
一方のワークが軸、他方のワークが穴の場合に、光ビームとして、十字状のクロスライン光ビームや、複数の平行光ビームを有するマルチライン光ビーム、あるいは複数の平行光ビームとこれらと交差する複数の平行光ビームとを有するマルチライン光ビームを照射することによって、４点以上測定できることで、穴や軸の直径、穴や軸の中心座標、穴や軸の傾き角度だけでなく、形状や輪郭が認識できるようになる。
【００６０】
また、ワーク９側とワーク１０側を同じ座標系で計測できるため、双方の位置ギャップ、傾斜ずれが測定され、修正目標値が知れることになって穴への軸挿入結合を容易に自動化することが可能となる。
また、ばら積みされたワークや規定されずに積まれたワークを組み付けロボットで把持して組み付ける場合等のように、組み付けロボットによるワーク把持位置が厳密でない場合は、本実施の形態の組み付けロボットシステムにより組付けを行う効果は大である。
【００６１】
また、キー溝やスプライン溝付の組み付けには１次主光源、１次副光源にマルチラインを適用することで、ワークがその軸を中心として回転した場合でも回転量を検出することが可能であるため、ワークの回転位置合わせも可能となる等の効果を奏する。
また、光源変換部１４により、１次光源を、同軸３３上を反対方向に照射する３次元計測に有効な２次光源に変換することができる。光源変換部１４は、主光源１２の他、副光源１３も１次光源として入射でき、主・副光源１２、１３のいずれか一方を選択して出射することができ又、主光源１２と副光源１３を合成して出射することが可能であり、多様なビームプロファイルの測定用光を発生させることが可能である。
【００６２】
また、２次光源で扱われる複数の平行ライン光ビームを正規処理できるよう測定対象物上の反射点を受光部に導光出来るよう平面ミラー１５、１８には適切な傾斜を与える。対向（対面）情報を得るために平面ミラー１５、１８は「く」の字状に外面を鏡面として配置している。２つの平面ミラー１５、１８は、角度調整機構１９により、個別に共通の支点（挟角中心）周りで傾斜角θａ、θｂを可変できるようにしており、測定精度の低下なく、測定範囲を拡大できる。尚、傾斜角θａと傾斜角θｂを等しくすれば、位置などの算出処理を簡単にすることができる。この場合、角度調整機構１９は傾斜角θａ、θｂが等しくなるように平面ミラー１５、１８の角度を調整するようにする。
【００６３】
また、本実施の形態に係る光学式測定装置７では、特許文献１と同じように２次光源と受光部の位置に関する拘束条件を排除することで、保守作業・校正作業の負担を低減している。その一方、１測定場面（１測定対象）あたり２個の光センサが必要となるため、特許文献１記載の発明では、２測定場面では４個の受光器が必要となる。しかしながら、本実施の形態では、光センサ１６、１７の上下方向の中心位置を２つの平面ミラー１５、１８の挟角中心に一致させることで、光センサ１６、１７を各々２つに区分して使用し、２測定場面について２つの光センサ１６、１７での測定によって位置等の測定が可能になる。
【００６４】
本実施の形態に係る光学式測定装置７を双腕ロボット１等に適用することで、キー溝付の傾斜した軸と任意の位置に置かれた穴部品を同時測定して、軸と穴部品を組み付けるための姿勢と位置の修正量を算出して双腕ロボットを制御することができる。
穴、軸に限らず、光合成による格子状ビームパターンを対向する測定対象に投光することで、任意形状の合わせ作業も可能となる。
自動車エンジンの鋳物中子組立の自動化センサとして、あるいは、建設機械における大径の穴に重量軸を嵌める危険かつ高難度の組立の自動化センサ等として利用することが可能である。
【００６５】
また、停車位置が規定されない車両では、測定対象である車両の基準位置を検知して部品の分解や組立を行うようにすることが可能である。
また、双腕ロボットの腕を、一方の腕を状況検知用として使用し、他方の腕を作業用に使用する際の自動化センサとして使用可能である。
また、大型建設機械の大径軸結合における自動組立用センサ、自動ドッキングセンサ、誘導センサ等にも有効である。
また、光導波路ベースでパッケージ化した場合には、同じ原理、同じ構成で同じ効果が期待できる。
【００６６】
図１０は、本発明の実施の形態に係る光学式測定装置を用いた走行体を示す正面図であり、周囲環境を測定する機能を持つ走行体を示している。尚、図１〜図９と同一部分には同一符号を付している。
図１０において、走行体１ａは、走行体本体１０００、光学式測定装置７、光学式測定装置７を揺動可能な状態で走行体本体に取り付ける揺動機構２５、走行体本体１ａを走行させるための４つの車輪１００１、光学式測定装置７に取り付けられた進行方向前方（図１０の左側）測定用の平面ミラー２６を備えている。
【００６７】
また、走行体１ａは、レーザ光源部１１、センサ制御部２０、受光部１０９、１１０、平面ミラー１５、１８、角度調整機構１９、光源変換部１４を備えている。受光部１０９、１１０は、受光レンズ２４Ｌ、２４Ｒ及び光センサ１６、１７を有している。尚、車輪１００１及び車輪駆動部（図示せず）は走行体本体１０００を走行させる走行部を構成する。
センサ制御部２０は、無線又は有線（ケーブルは図示せず）により、走行体本体１０００には搭載されていない制御部４（図示せず）と接続されている。
【００６８】
平面ミラー２６は前方上方の環境を測定するための平面ミラーである。平面ミラー２６を使用する場合は、平面ミラー１５は使用しない。前方下方の環境を測定する場合には、光学式測定装置７の下側に平面ミラーを取り付ける。この場合は平面ミラー１８は使用しないことになる。
揺動機構２５は、光学式測定装置７を走行体本体１０００に対して、図１０の紙面に垂直な方向に、即ち、水平面内において左右方向に揺動させる機構及びアクチュエータを備えており、制御部４からの指令に応答して光学式測定装置７を揺動させ、前方の広い範囲や側壁面を測定できるようにする。
【００６９】
走行体１ａは、障壁等のある走行路面１０ｂと障壁等のある天井９ａの間を、光学測定装置を前方にして走行する。側壁は必ずしも必要ないがトンネルのように側壁があってもよい。
コーンミラーによってリング状の光を発生するリング光源では前方環境の測定が難しいが、本実施の形態のように線状の光ビームを用いることにより、走行方向前方の環境測定が容易である。
【００７０】
また、写真測定の場合には照明が必要になったり、多重反射が生じやすいが、線状の光ビームで走査しながら測定することにより、光ビームの正確な検出が可能であり、正確な環境測定が可能になる。
このようにして、移動ロボット等の走行体１ａの上方（例えば天井や架線）と下方（例えば走行路面）の双方またはいずれか一方の凹凸、及び走行体１ａの走行方向前方における上方と下方の凹凸（高さ、走行方向長さ）などの走行環境を同時測定することができる。
【００７１】
以上述べたように本発明の実施の形態に係る光学式測定装置は、第１光ビーム１２を出力する第１光源部と、第１光ビーム１２から、進行方向が相互に異なる第２、第３光ビーム１２ａ、１２ｂを生成し、第２光ビーム１２ａを第１ワーク９に向けて第１測定用光ビーム２３ａとして出射すると共に第３光ビーム１２ｂを第２ワーク１０に向けて第２測定用光ビーム２３ｂとして出射する測定用光ビーム発生部と、第１、第２ワーク９、１０で反射した第１、第２測定用光ビーム２３ａ、２３ｂを検出し対応する検出信号を出力する受光部１０９、１１０と、受光部１０９、１１０からの検出信号に基づいて第１、第２ワーク９、１０の長さに関する特性を算出するデータ処理部２１とを備えて成ることを特徴としている。
【００７２】
ここで、第１、第２測定用光ビーム２３ａ、２３ｂは、同軸３３上で反対方向に出射されるように構成することができる。
また、光源変換部１４は、第１光ビーム１２の一部を第１方向に透過して第２光ビーム１２ａとして出力すると共に第１光ビーム１２の一部を第１方向とは異なる第２方向に偏向して第３光ビーム１２ｂとして出力するハーフミラー１４ａと、第２光ビーム１２ａを第３方向に偏向して第１測定用光ビーム２３ａとして出力する反射ミラー１４ｂと、第３光ビーム１２ｂを第３方向と同軸３３上で反対方向の第４方向に偏向して第２測定用光ビーム２３ｂとして出力する反射ミラー１４ｃ、１４ｄとを備えて成るように構成することができる。
【００７３】
また、第４光ビーム１３を発生する第２光源部を有し、前記ハーフミラーは、第２光源部３０２からの第４光ビーム１３の一部を第２方向に透過して第５光ビーム１３ｂとして出力すると共に第６光ビーム１３の一部を第１方向に偏向して第６光ビーム１３ａとして出力し、第１偏向部は、第６光ビーム１３ａを第３方向に偏向し第２光ビーム１２ａに重畳して第１測定用光ビーム２３ａとして出射し、第２偏向部は、第５光ビーム１３ｂを第４方向に偏向し第３光ビーム１２ｂに重畳して第２測定用光ビーム２３ｂとして出射するように構成することができる。
【００７４】
また、本発明の実施の形態に係る組み付けロボットシステムは、左腕部２及び右腕部３を有し、第１、第２ワーク９、１０の組み付けを行う組み付けロボット１と、第1、第２ワーク９、１０の位置及び姿勢を測定する光学式測定装置７と、光学式測定装置７が測定した第１、第２ワーク９、１０の位置及び姿勢に基づいて、１、第２ワーク９、１０を組み付けるように組み付けロボット１を制御する制御部４とを備え、光学式測定装置７として前記いずれか一に記載の光学式測定装置７を用い、左腕部２は光学式測定装置７の少なくとも測定用光ビーム発生部及び受光部１０９、１１０を保持すると共に右腕部３は第１ワーク９を保持し、制御部４は、光学式測定装置７の測定データから第１ワーク９及び載置された第２ワーク１０の位置及び姿勢を得て、第１、第２ワーク９、１０を組み付けるように少なくとも右腕部３を移動制御することを特徴としている。
【００７５】
また、本発明の実施の形態に係る走行体は、前記いずれか一に記載の光学式測定装置の少なくとも測定用光ビーム発生部及び受光部１０９、１１０を搭載した走行体本体１０００と、走行体本体１０００を走行させる走行部と、前記走行部によって前記走行体本体を走行させながら、前記光学式測定装置により前記走行体本体１０００周囲の少なくとも形状を測定することを特徴としている。
【００７６】
したがって、本発明に係る光学式測定装置によれば、軸要素と穴要素の軸心の相対位置をはじめとして、複数の部材の形状や位置関係等の長さに関する特性を同時に測定することが可能になる。
また、穴要素の中心軸の姿勢と軸要素の中心軸の姿勢の相対角度を同時計測することが可能になる。
【００７７】
また、第１、第２の測定用光ビーム２３ａ、２３ｂは同軸３３上で反対方向に出射されるため、組み付ける第１、第２部材を各々測定用ビーム２３ａ、２３ｂに位置合わせすることにより、容易に前記第１、第２部材の位置及び姿勢を合わせることが可能になり、容易に組み付けを行うことが可能になる。
また、１対の平面ミラー１５、１８の挟角の中心を通る平面が光センサ１６、１７と交差するように構成しているため、光センサ１６、１７を前記平面が交差する線を境界とする各２つの領域を第１部材測定用領域と第２部材測定用領域に分割して使用できるため、光センサの数を少なくすることが可能になる等の効果を奏する。
【００７８】
また、本発明の実施の形態に係る組み付けロボットシステムによれば、前記光学式測定装置を用いて、複数の部材の位置関係を是正しながら正確な組み付けを行うことが可能になる。特に、同軸上で反対方向に出射される第１、第２の測定用光ビーム２３ａ、２３ｂを用いているため、組み付ける第１、第２部材を各々測定用ビーム２３ａ、２３ｂに位置合わせすることにより、容易に前記第１、第２部材の位置及び姿勢を合わせることが可能になり、容易に組み付けを行うことが可能になる。
また、本発明に係る走行体によれば、前記光学式測定装置を用いて走行路面等の周囲環境を測定し、周囲環境に合わせた走行を行うことが可能になる。
【００７９】
尚、本発明の実施の形態に係る光学式測定装置７は、組立や接合に係る複数部品の相対的位置、姿勢のほか形状を同時に測る各種用途に適用可能である。
また、走行体の直下又は前方の天井、走行路面および側壁を含む形状に関する環境を同時に測定する各種用途に適用可能である。
また、清掃ロボットや災害エリアモニタロボット（車両）等の走行体にも適用可能であり、インフラ管内の走行環境予知等の用途に照明がなくても活用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
尚、本発明の光学式測定装置は、組立や接合に係る複数部品の相対的位置、姿勢のほか形状を同時に測る各種用途に適用可能である。
本発明の組み付けロボットは、複数部品の組み付け、組み立て、接合等を行う用途に利用可能である。
本発明の走行体は、走行体の直下又は前方の天井、走行路面および側壁を含む形状に関する環境を同時に測定する各種用途に利用可能である。また、清掃ロボットや災害エリアモニタロボット（車両）等の走行体にも適用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１・・・組み付けロボット
２・・・左腕部
３・・・右腕部
４・・・制御部
５・・・記憶部
６・・・左腕ブラケット
７・・・光学式測定装置
８・・・右腕ブラケット
９、１０・・・ワーク
９ａ・・・天井
１０ｂ・・・走行路面
１１・・・レーザ光源部
１２・・・１次主光ビーム
１３・・・１次副光ビーム
１４・・・光源変換部
１４ａ・・・ハーフミラー
１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ・・・反射ミラー
１５、１８、２６・・・平面ミラー
１６、１７・・・光センサ
１９・・・傾斜角度調整機構
２０・・・センサ制御部
２１・・・データ処理部
２２・・・表示部
２３ａ、２３ｂ・・・２次光ビーム
２４Ｌ、２４Ｒ・・・受光レンズ
２５・・・揺動機構
３１、３２・・・プロファイル変換部
３３・・・光軸
１００・・・胴体部
１０２・・・左肩関節部
１０３・・・肘関節部
１０４・・・手首関節部
１０５・・・右肩関節部
１０６・・・肘関節部
１０７・・・手首関節部
１０８・・・穴
１０９、１１０・・・受光部
６０１・・・境界
６０２・・・表面
７０１・・・回転中心
７０２・・・基準線
８０１、８０２・・・中心点
１ａ・・・走行体
１０００・・・走行体本体
１００１・・・車輪
【図１】
2014119253.tif 000003
【図２】
2014119253.tif 000004
【図３】
2014119253.tif 000005
【図４】
2014119253.tif 000006
【図５】
2014119253.tif 000007
【図６】
2014119253.tif 000008
【図７】
2014119253.tif 000009
【図８】
2014119253.tif 000010
【図９】
2014119253.tif 000011
【図１０】
2014119253.tif 000012