第 4 章 関節可動域の測定
1. レーザ角度計の検査
図 4.1(b)はレーザマーカが照射面に対して傾斜している場合，同図(c)はアームが照射面に対し て傾斜している場合である．もし，レーザ光線がアームの回転中に傾いて照射されれば，スポッ ト光は正規の円より縮小／拡大または歪んだ円弧を描く．そうなると，レーザマーカの位置とス ポット光の位置が1：1に対応できなくなる．この検査はアームの精度試験の前に行われる．
(2) 方法
①レーザマーカAを，アーム上の距離r＝350 mm，アームと水平軸との角度θ＝0°の位置に設 定した．
②アームを0°から180°まで30°ずつ回転させ，レーザマーカCと同Aの両スポット光の距離 LCAを測定した．
③両スポット光間の距離の最大ズレと，θ＝0°のときのレーザマーカ C から照射面までの距離
300 mmとの比を求めた．それをここでは垂直度の指標とした．
(3) 結果
最大ズレは12.4mmになった．よって，垂直度は12.4 mm／300 mm＝0.041となった．
1.2 レーザ光線の平行度の検査
(1) 意義
中心照射用レーザマーカCと主測定用レーザマーカAから照射される2本のレーザ光線が平行 であれば，図4.2に示すように2個のスポット光の距離 LCAは，照射面(壁)までの距離LSにかか わらず一定である．もし，傾いて照射されれば，照射面までの距離LSの増大／減少によって，両 スポット光間の距離 LCAには差が生じる．そうなると，実用時において，照射口から測定点まで の距離が毎回異なる測定点の測定では，誤差が大きくなる(例：遠近差のある測定点間距離)．
(a) 側面図 (b) 正面図 図4.2 レーザ光線の平行度
中心照射用レーザマーカCと測定用レーザマーカAから照射されるレーザ光線 が平行であれば，照射面に当ったスポット光間の距離LCAは一定となる．
(2) 方法
①レーザマーカAを，アーム上の距離r＝350 mm，アームと水平軸との角度θ＝0°の位置に設 定した．
②三脚の雲台を前傾50°から後傾40°へ10°ずつ傾斜させ，両スポット光の距離LCAを測定した．
③レーザマーカCとレーザマーカAのスポット光間の距離の最大ズレと，θ＝0°のときのレー ザマーカCから照射面までの距離300 mmとの比を求めた．それをここでは平行度の指標と した．
(3) 結果
最大ズレは3.5 mmになった．よって，平行度は3.5 mm／300 mm＝0.012となった．
1
2
3
4
5
C A
Laser Spot
1
2
3
4
5
Ls LCA
Arm Base
Tripod Laser Marker
Laser Beam Base
Laser Spot
1.3 照射面の平面度の検査
(1) 意義
照射面が平面であれば，2 個の測定用のスポット光を1個に合致させた状態でアームを回転さ せても，両スポット光は合致したままで円弧を描く．もし，照射面に凹凸があれば，スポット光 は2個になる．図4.3は平らな照射面と凹凸のある曲面照射面の場合である．これは奥行き測定 の応用である．
図4.3 照射面の平面度
2本の測定用のレーザ光線(Laser Beam)を，平らな照射面(Flat Surface)と凹凸の ある曲面照射面(Curved Surface)に当てる．平らであればレーザスポット光(Laser Spot)は1個に合致されるが，凹凸があればスポット光は2個に分かれる．
(2) 方法
①主測定用レーザマーカAを，アーム上の距離r＝350 mm，アームと水平軸との角度θ＝0°の 位置に設定した．副測定用レーザマーカBを照射面に60°傾けて照射させ，レーザマーカA のスポット光と合致するまで動かした．2個のレーザマーカ間の距離は，計算から173.2 mm となった(300 mm/tan 60°=173.2 mm)．
②アームを0°から180°まで30°ずつ回転させ，両スポット光の距離LABを測定する．
③レーザマーカAとBのスポット光間の距離の最大ズレと，θ＝0°のときの中心照射用レーザ マーカCから照射面までの距離300 mmとの比を求めた．それをここでは平面度の指標とし た．
(3) 結果
最大ズレは2 mmになった．よって，平面度は2 mm／300 mm＝0.0067となった．
A4 A3
A2
A1 B1 B2 B3 B4
Laser Marker
Flat Surface
Curved Surface
A5 B5
(Main) (Sub.)
LAB
60°
Laser Spot
Laser Beam
検討
■検査用方眼紙を貼り付けた壁を，マルチレベル(精度±0.6°，最小読取値0.2°；A-150，シンワ) で測定したところ，床に対して89°であった．壁は床に対して建築上，理想的には角度90°であ るべきだが，89°のときには誤差がどの程度生じたかを調べた．アームの回転角度 θ＝90°のと きのレーザマーカの移動範囲は，80～580 mmであった．照射スポットが，89°と90°の傾斜を もった壁に当ったときの両スポットのズレを計算で求めた．レーザマーカの位置を580 mmに 設定して，計算した結果，2つのスポット光間の距離は0.15 mmになった．これは無視できる 値であると判断した．したがって，このズレを測定値の補正には反映させなかった．
■レーザ角度計の検査を3種類行ったが，これらを1台の専用検査治具(Jig)で行うことができれ ば，非常に便利である．森本らは，多自由度関節用の角度計を考案したが，3 次元角度を規定 できる治具も製作し，それを使って角度計の特性を測定した(森本他，1992)．