(57)【要約】【課題】測定の対象となる物体が所定の測定方向に移動した移動量を精度良く測定する。【解決手段】センサー１０は、伸縮式アーム１００のアーム表面１０１ａから、濃淡や色具合などによって周囲と比較して特徴のある部分を特定し、特定された特徴部分が伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への移動に伴ってＸ軸方向およびＹ軸方向へ変位した変位量をそれぞれ検出し、Ｘ軸方向と伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向とがなす角度に基づきＸ軸方向への変位量から伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への変位量を算出するとともに、Ｙ軸方向と伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向とがなす角度（４５度）に基づきＹ軸方向への変位量から伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への変位量を算出し、これらの平均値を算出して伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への移動量とする。【選択図】図３
2013148423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体が所定の測定方向に移動した移動量を測定する移動量測定装置であって、
前記物体の表面から特徴のある部分を特定する特徴特定手段と、
前記特徴特定手段によって特定された前記特徴部分が前記物体の移動に伴って所定の成分方向へ変位した変位量を検出する変位量検出手段と、
前記変位量検出手段によって検出された前記成分方向への変位量を前記測定方向への変位量に換算し、その換算された前記測定方向への変位量を前記移動量とする移動量算出手段と、
を備えることを特徴とする移動量測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の移動量測定装置において、
前記成分方向は前記測定方向と同一方向に設定されていることを特徴とする移動量測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の移動量測定装置において、
前記成分方向は前記測定方向とは異なる方向に設定されており、
前記移動量算出手段は、前記変位量検出手段によって検出された前記成分方向への変位量を前記測定方向と前記成分方向とがなす仰角に基づき前記測定方向への変位量に換算し、その換算された前記測定方向への変位量を前記移動量とすること
を特徴とする移動量測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の移動量測定装置において、
前記成分方向は複数存在することを特徴とする移動量測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の移動量測定装置において、
前記複数の成分方向のうちの二つが組を構成し、前記測定方向を挟んで等角度となるよう設定されていることを特徴とする移動量測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の移動量測定装置において、
前記組を構成する二つの成分方向は前記測定方向を挟んで４５度の等角度となるよう設定されていることを特徴とする移動量測定装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６の何れか１項に記載の移動量測定装置において、
前記成分方向の組が複数存在することを特徴とする移動量測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の移動量測定装置において、
前記複数組の成分方向のうちの二組は互いに対向するよう設定されていることを特徴とする移動量測定装置。
【請求項９】
請求項３〜請求項８の何れか１項に記載の移動量測定装置において、
前記成分方向は前記測定方向と同一平面上に設定されていること
を特徴とする移動量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定の対象となる物体が所定の測定方向に移動した移動量を精度良く測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、レーザ光を照射した物体表面からの拡散光によって生じるスペックルパターンを利用して、物体の移動量を測定する点が記載されている。
また、特許文献２には、インピーダンス等分布状態とみなされる平行導体（３８）の一端に高周波パルスを印加し、この平行導体（３８）の途中にインピーダンス不整合発生器（２）を設置し、インピーダンス不整合発生器（２）によって反射波を発生させ、これが返ってくるまでの時間を測定し、この時間に電圧の伝搬速度を乗ずることで、平行導体端の印加位置からインピーダンス不整合発生器（２）までの距離を計測する点が記載されている。
【０００３】
また、特許文献３には、模様データ記憶手段８Ａから高精度温度センサー６で測定されたスケール板３の温度に対応する模様データを呼び出し、移動体２の現位置における画像センサー４の撮像データと模様データを位置演算手段８Ｂで照合し、スケール板３上の絶対位置を演算・特定してその数値を記憶し、移動体２が移動して停止した位置において、再び画像センサー４の撮像データと模様データを位置演算手段８Ｂで照合し、スケール板３における絶対位置を演算・特定してその数値から記憶された原点の数値を引いた移動量を算出する点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２３５００７号公報
【特許文献２】特開２０００−１２１３０８号公報
【特許文献３】特開２００６−２９９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示される技術では、測定対象の材質や表面状態によってはスペックルパターンに歪みが生じることがあり、測定精度が低下するおそれがあった。
また、特許文献２に開示される技術では、平行導体（３８）以外の移動物体の移動量を測定できないという問題があった。
【０００６】
また、特許文献３に開示される技術でも同様に、スケール板３以外の移動物体の移動量を測定できないという問題があった。
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、測定対象および測定長さが限定されず、測定対象の材質および表面状態に拘わらず、測定の対象となる物体が所定の測定方向に移動した移動量を精度良く測定する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた請求項１に係る移動量測定装置は、物体が所定の測定方向に移動した移動量を測定する移動量測定装置であって、前記物体の表面から特徴のある部分を特定する特徴特定手段と、前記特徴特定手段によって特定された前記特徴部分が前記物体の移動に伴って所定の成分方向へ変位した変位量を検出する変位量検出手段と、前記変位量検出手段によって検出された前記成分方向への変位量を前記測定方向への変位量に換算し、その換算された前記測定方向への変位量を前記移動量とする移動量算出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このように構成された本発明の移動量測定装置によれば、物体表面の特徴部分の成分方向への変位量を測定方向への変位量に換算しており、そのために物体の表面から特徴のある部分を特定する手法を採用しているので、測定対象が限定されず、且つ測定長さが限定されない。また、上述のような物体の表面から特徴のある部分を特定する手法は、測定対象の材質および表面状態に影響されにくい。
【０００９】
したがって、本発明の移動量測定装置によれば、測定対象および測定長さが限定されず、測定対象の材質および表面状態に拘わらず、測定の対象となる物体が所定の測定方向に移動した移動量を精度良く測定することができる。
【００１０】
この場合、成分方向については、測定方向と同一方向に設定されていてもよいし（請求項２）、測定方向とは異なる方向に設定されていてもよい（請求項３）。
なお、後者の場合には、移動量算出手段が、変位量検出手段によって検出された成分方向への変位量を測定方向と成分方向とがなす仰角に基づき測定方向への変位量に換算し、その換算された測定方向への変位量を物体の測定方向への移動量とするとよい。
【００１１】
さらに、成分方向が複数存在することが考えられる（請求項４）。このように構成すれば、例えば各成分方向への変位量に基づき算出された測定方向への変位量の平均値を物体の測定方向への移動量とすることにより、一方向に測定誤差や故障が生じても他方で補完することができ、物体の測定方向への移動量をより精度良く測定することができる。
【００１２】
この場合、複数の成分方向のうちの二つが組を構成し、測定方向を挟んで等角度となるよう設定されていることが考えられる（請求項５）。このように構成すれば、各成分方向の変位量を同一値とすることができ、例えば各成分方向への変位量に基づき算出された測定方向への変位量の平均値を物体の測定方向への移動量とすることにより、物体の測定方向への移動量をより精度良く測定することができる。
【００１３】
さらに、組を構成する二つの成分方向が測定方向を挟んで４５度の等角度となるよう設定されているとなおよい（請求項６）。具体例として、Ｘ−Ｙ方向が同時測定できるレーザーセンサーを４５度傾けて設置すれば、簡単に実現することができる。このように構成すれば、それぞれの成分方向で算出された移動量により信頼性又は精度を向上させることが期待できる。
【００１４】
また、上述のような成分方向の組が複数存在するとよい（請求項７）。このように構成すれば、成分方向の組が一つ存在する場合に比べて、それぞれの組で算出された移動量により信頼性又は精度をより向上させることが期待できる。
【００１５】
また、上述の複数組の成分方向のうちの二組が互いに対向するよう設定されていることが考えられる（請求項８）。このように構成すれば、一方の組に測定誤差が生じても他方の組で補完することができ、物体の測定方向への移動量をより精度良く測定することができる。
【００１６】
また、上述の成分方向が測定方向と同一平面上に設定されていることが考えられる（請求項９）。このように構成すれば、ある方向の測定誤差を他の方向で補完する効果が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】移動量測定装置（２センシング）のブロック図（ａ）および説明図（ｂ）
【図２】移動量測定装置（２センシング）の測定の様子を示す平面図および正面図
【図３】移動量測定装置（２センシング）の測定の様子を示す斜視図
【図４】移動量測定装置（１センシング）の測定の様子を示す平面図および正面図
【図５】移動量測定装置（１センシング）の測定の様子を示す斜視図
【図６】移動量測定装置（４センシング）のブロック図
【図７】移動量測定装置（４センシング）の測定の様子を示す平面図および正面図
【図８】移動量測定装置（４センシング）の測定の様子を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
図１に示す移動量測定装置１は、物体が所定の測定方向に移動した移動量を測定する装置である。なお、本実施形態では一例として、移動量測定装置１が、作業用車両に搭載される伸縮式アームが伸張した長さ寸法を測定する例を挙げる。
【００１９】
［１．移動量測定装置１の構成の説明］
次に、移動量測定装置１の具体的な構成について説明する。
この移動量測定装置１は、センサー１０と、演算部２０と、記憶部３０と、外部出力部４０と、を備える。
【００２０】
［１．１．センサー１０の構成の説明］
センサー１０は、図２，３に示すように、伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の表面（以下アーム表面）１０１ａに対向して設置され、レーザ（一点鎖線にて図示）を伸縮式アーム１００のアーム表面１０１ａに向けて照射する発光部と、発光部から照射された後に伸縮式アーム１００のアーム表面１０１ａで反射されたレーザを受光する受光部と、受光部が受光したレーザに基づき各種処理を実行する処理部と、を有する。
【００２１】
なお、発光部および受光部は、それぞれ伸縮式アーム１００のアーム表面１０１ａとアーム本体１０１の移動中も等間隔となるよう設置される。
また、処理部は、受光部が受光したレーザに基づき、伸縮式アーム１００のアーム表面１０１ａから、濃淡や色具合などによって周囲と比較して特徴のある部分（特徴部分）を特定する。そして、処理部は、特定された特徴部分が伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向（測定方向に該当）への移動に伴ってＸ軸方向およびＹ軸方向（共に成分方向に該当）へ変位した変位量をそれぞれ検出する（図１（ｂ）参照）。なお、Ｘ軸およびＹ軸は、伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向を挟んでそれぞれが前記移動方向と４５度となるよう同一平面上に設定される。また、センサー１０の検出範囲から外れる度に他の特徴部分を抽出して変位量の検出を継続する。そして、検出した各特徴部分の変位量を加算することでトータルの変位量を検出する。
【００２２】
さらに、処理部は、検出したＸ軸方向への変位量およびＹ軸方向への変位量を演算部２０に送信する。
なお、センサー１０は、特徴特定手段および変位量検出手段に該当する。
【００２３】
［１．２．演算部２０の構成の説明］
演算部２０は、センサー１０から送られたＸ軸方向への変位量およびＹ軸方向への変位量から、伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への移動量を算出する。具体的には、Ｘ軸方向と伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向とがなす角度（４５度）に基づきＸ軸方向への変位量から伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への変位量を算出するとともに、Ｙ軸方向と伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向とがなす角度（４５度）に基づきＹ軸方向への変位量から伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への変位量を算出し、これらの平均値を算出して伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への移動量とする。さらに、演算部２０は、算出した伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への移動量を記憶部３０に記憶させたり外部出力部４０に外部へ出力させたりする。
【００２４】
なお、演算部２０は、移動量算出手段に該当する。
［１．３．記憶部３０の構成の説明］
記憶部３０は、各種のデータやプログラム等の一時的な記憶領域として利用される。
【００２５】
［１．４．外部出力部４０の構成の説明］
外部出力部４０は、各種のデータを外部に出力する機能を有する。
［２．実施形態の効果］
（１）このように本実施形態の移動量測定装置１によれば、物体表面（例えば伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の表面１０１ａ）の特徴部分の所定の成分方向への変位量を所定の測定方向への変位量に換算しており、そのために物体の表面から特徴のある部分を特定する手法を採用しているので、測定対象が限定されず、且つ測定長さが限定されない。また、上述のような物体の表面から特徴のある部分を特定する手法は、測定対象の材質および表面状態に影響されにくい。
【００２６】
したがって、本実施形態の移動量測定装置１によれば、測定対象および測定長さが限定されず、測定対象の材質および表面状態に拘わらず、測定の対象となる物体が所定の測定方向に移動した移動量を精度良く測定することができる。
【００２７】
（２）また、本実施形態の移動量測定装置１によれば、各成分方向に基づき算出された物体の測定方向への変位量の平均値を物体の測定方向への移動量とすることにより、一方向に測定誤差や故障が生じても他方で補完することができ、物体の測定方向への移動量をより精度良く測定することができる。
【００２８】
（３）また、本実施形態の移動量測定装置１によれば、二つの成分方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）が組を構成し、測定方向を挟んで等角度となるよう設定されているので、各成分方向の変位量を同一値とすることができ、例えば各成分方向への変位量に基づき算出された測定方向への変位量の平均値を物体の測定方向への移動量とすることにより、物体の測定方向への移動量をより精度良く測定することができる。
【００２９】
（４）さらに、本実施形態の移動量測定装置１によれば、組を構成する二つの成分方向が測定方向を挟んで４５度の等角度となるよう設定されているので、それぞれの成分方向で算出された移動量により信頼性又は精度を向上させることが期待できる。
【００３０】
（５）また、本実施形態の移動量測定装置１によれば、二つの成分方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）が測定方向と同一平面上に設定されているので、ある方向の測定誤差を他の方向で補完する効果が高まる。
【００３１】
［３．他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような様々な態様にて実施することが可能である。
【００３２】
（１）上記実施形態では、成分方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）が測定方向（伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向）とは異なる方向に設定されているが、これには限られず、成分方向を測定方向と同一方向に設定してもよい。また、上記実施形態では、二つの成分方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）が設定されているが、これには限られず、成分方向は一つ（Ｘ軸方向のみ）でもよいし、３つ以上でもよい。
【００３３】
図４，５には、一つの成分方向が測定方向と同一方向に設定されている例を示している。
このように構成しても、物体表面の特徴部分の所定の成分方向への変位量を所定の測定方向への変位量に換算しており、そのために物体の表面から特徴のある部分を特定する手法を採用している点は同様なので、測定対象が限定されず、且つ測定長さが限定されない。また、上述のような物体の表面から特徴のある部分を特定する手法は、測定対象の材質および表面状態に影響されにくい。したがって、測定対象および測定長さが限定されず、測定対象の材質および表面状態に拘わらず、測定の対象となる物体が所定の測定方向に移動した移動量を精度良く測定することができる。
【００３４】
（２）上記実施形態では、成分方向の組が一つ存在するが（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）、これには限られず、成分方向の組が複数存在するようにしてもよい（例えばＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｘ´軸方向およびＹ´軸方向）。
【００３５】
この例について図６〜図８を参照しながら説明する。
移動量測定装置３は、二つのセンサー１０Ａ，１０Ｂを備える点が移動量測定装置１とは異なる（図６参照）。
【００３６】
なお、センサー１０Ａ，１０Ｂについては、それぞれセンサー１０と同様の構成であるので、ここではその詳細な説明は省略する。また、移動量測定装置３が備える演算部２０、記憶部３０および外部出力部４０についても、ここではその詳細な説明は省略する。
【００３７】
さらに、図７，８に例示するように、センサー１０ＡのＸ軸およびＹ軸は、伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向を挟んでそれぞれが前記移動方向と４５度となるよう同一平面上に設定される。また、センサー１０ＢのＸ´軸およびＹ´軸は、伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向を挟んでそれぞれが前記移動方向と４５度となり、Ｘ軸およびＹ軸と対向するよう同一平面上に設定される。
【００３８】
そして、演算部２０は、センサー１０Ａから送られたＸ軸方向への変位量およびＹ軸方向への変位量とセンサー１０Ｂから送られたＸ´軸方向への変位量およびＹ´軸方向への変位量とから、伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への移動量を算出する。具体的には、Ｘ軸方向と伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向とがなす角度（４５度）に基づきＸ軸方向への変位量から伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への変位量を算出するとともに、Ｙ軸方向と伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向とがなす角度（４５度）に基づきＹ軸方向への変位量から伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への変位量を算出し、Ｘ´軸方向と伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向とがなす角度（４５度）に基づきＸ´軸方向への変位量から伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への変位量を算出するとともに、Ｙ´軸方向と伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向とがなす角度（４５度）に基づきＹ´軸方向への変位量から伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への変位量を算出し、これらの平均値を算出して伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の移動方向への移動量とする。
【００３９】
このように構成すれば、成分方向の組が一つ存在する場合に比べて、それぞれの組で算出された移動量により信頼性又は精度をより向上させることが期待できる。
また、二組の成分方向が互いに対向するよう設定されているので、一方の組に測定誤差が生じても他方の組で補完することができ、物体の測定方向への移動量をより精度良く測定することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１，３…移動量測定装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ…センサー、２０…演算部、３０…記憶部、４０…外部出力部、１００…伸縮式アーム、１０１…アーム本体、１０１ａ…アーム本体の表面
【図１】
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【図２】
2013148423.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013148423.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013148423.tif 000008
【図７】
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【図８】
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