JP4689890B2 - Surface texture measuring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の表面に沿ってプローブを操作するとともに測定に必要な情報をモニタで表示する例えば三次元測定機、形状測定機、その他の表面性状測定装置に関するものである。
【0002】
【背景技術】
複雑な形状の被測定物の寸法を正確に測定する座標測定機が周知であり、二次元あるいは三次元測定機として種々の産業分野に利用されている。この座標測定機を使った測定では、三次元測定機に組み込まれたX、Y、Z各軸駆動機構を介して保持されたプローブを、定盤上に載置された被測定物の所定箇所に当接させる。このプローブが被測定物に当接した瞬間における球形状のプローブ先端の中心座標値を得ることで、被測定物の寸法を測定する。
【0003】
このようにして得たプローブ先端の中心座標値については、駆動制御装置を介してホストコンピュータに出力されて幾何計算などの処理がなされる。これにより、被測定物の種々の寸法情報がモニタに表示されたり、あるいはプリンタなどに印刷出力される。なお、プローブ移動の操作は、Z軸スピンドル先端を把持して手動で行うものの他、自動制御時はキーボードなどを介してホストコンピュータ(図示せず)へのプログラム入力によって行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの三次元測定機における測定時には、手動操作あるいは測定動作のコマンド入力や測定動作を行うために、汎用データ処理装置であるパソコン(PC)のCRT画面や専用データ処理装置の表示画面を見ながら操作するため、離れた位置にある被測定物と表示画面を交互に見る必要があった。そのために、測定時における操作性が非常に悪かった。
また、被測定物上の穴の内部を測定する場合には、その穴の内部をのぞき込むような姿勢で測定機を操作しなければならず、測定作業者の作業に余分の負担がかかっていた。
【0005】
本発明は、このような点に鑑みて、モニタと被測定物とを同時に見ることで操作性が向上し、測定作業者の作業上の負担を軽減できる表面性状測定装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は、モニタで表示される情報をプローブの近傍でも表示して前記目的を達成しようとするものである。
具体的には、本発明の表面性状測定装置は、X、Y、Z各軸駆動機構に設けられたプローブを被測定物の表面に沿って操作するコントローラを備えた駆動制御装置に接続され、測定作業に必要な情報を処理するホストコンピュータに設けられた第1モニタで、前記測定作業に必要な情報を表示する表面性状測定装置であって、プローブが取り付けられ鉛直方向に進退可能、かつ、鉛直方向と直交する平面内で移動可能な前記X、Y、Z各軸駆動機構に設けられたスピンドルにおける前記プローブが取り付けられたZ軸スピンドルの鉛直方向における下端部に着脱自在に設けられ、前記第1モニタで表示される情報を表示する第2モニタと、この第2モニタの表示面に設けられ、測定作業に必要な情報を入力するためのタッチパネルの入力手段と、被測定物とともに前記プローブの先端を撮像して前記第1モニタおよび前記第2モニタに撮像結果を出力させる撮像手段と、警告、警報、合図音、処理状態を音声により出力して操作者に報知する手段と、を具備したことを特徴とする。
【0007】
この発明では、第1モニタに表示される内容を表示する第2モニタを測定作業を行う場所の近傍、具体的には、X、Y、Z各軸駆動機構に設けられたスピンドルにおけるプローブが取り付けられたZ軸スピンドルの鉛直方向における下端部に配置することにより、測定作業をしながら、被測定物と表示画面を同時に見られるようになるので、測定作業の作業効率を向上させることができる。
【0008】
ここで、本発明では、第2モニタは、プローブが取り付けられたスピンドルに着脱自在に設けられている。この構成では、作業者が作業中に最も注目するプローブの近傍のスピンドルに第2モニタが設置されるので、プローブの動きを見ながら、最も近くに配置された第2モニタも同時に見ることができる。そのため、作業者が、離れた場所にあるプローブとモニタの双方を見る無駄な作業上の動きがなくなるために測定装置の作業性を大幅に向上させることができる。しかも、第2モニタがプローブに対して着脱自在とされているため、第2モニタなしで測定が可能な場合には、第2モニタを取り外すことができる。
さらに、本発明では、スピンドルは、鉛直方向に進退可能、かつ、鉛直方向と直交する平面内で移動可能、第2モニタは、前記スピンドルのプローブ近傍に設けられていることが好ましい。この構成では、スピンドルのプローブ近傍に設けられた第2モニタは、測定作業において、スピンドルの動きと同じ動きをするために、常にプローブと第2モニタの距離が一定に保たれるため、作業が容易である。
また、本発明では、被測定物を撮像して撮像結果を出力する撮像手段を具備し、第2モニタは、前記撮像結果を表示する。この構成では、例えば被測定物の微小部位の測定にあたり、撮像手段によって撮像し、その撮像画像を拡大して第2モニタへ表示できるので、測定部位の間違いがなく、測定の信頼性が向上する。
【0011】
さらに、本発明では、第2モニタは、測定に必要な情報を入力するための入力手段を備えている。この構成では、測定作業手順に応じて必要なコマンドなどをプローブを見ながら第2モニタで入力することができるので、作業者の負担が軽減し、作業効率がさらに向上する。
【0012】
これに対して、本発明では、第2モニタの近傍であって前記スピンドルには、測定に必要な情報を入力するための入力手段が設けられている構成でもよい。この構成では、測定作業手順に応じて必要なコマンドなどをそれぞれ近接配置されたプローブと第2モニタとを見ながら、入力手段で入力することができるので、作業効率がさらに向上する。
【0013】
また、本発明では、入力手段は、プローブの原点位置を認識するための原点認識スイッチと、測定終了をデータ処理装置に通知する測定終了通知スイッチとを備えた構成が好ましい。この構成では、測定に重要な原点認識や測定終了通知がプローブ近傍に配置された入力手段の操作で行えるので、これらの操作をする上での作業員の負担が軽減される。
【0014】
さらに、本発明では、測定データを処理する測定データ処理装置を具備し、第2モニタは、測定データ処理装置との間で無線伝送によりデータの送受信をすることが好ましい。この構成では、例えばケーブル布線による制約がなくなるので、測定作業にあたって第2モニタを最も使い勝手の良い部位へ固定することができる他、第2モニタを手持ちで操作することが容易となり、誤動作が減って測定能率が向上する。
【0017】
また、本発明では、音声データを合成する音声データ合成装置と、この音声データ合成装置によって合成された音声データを音声または合図音として拡声する拡声手段とを具備したことが好ましい。この構成では、測定において指示したコマンドや、測定結果の異常内容を音声または合図音として音で確認できるため、測定の異常を示す警報などを見落とすことがなく、作業効率が向上する。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0020】
図1には、本発明の第1の実施の形態が示されている。
図1において、第1の実施形態に係る表面性状測定装置1は、コンピュータ数値制御可能でありX軸、Y軸、Z軸の3軸方向の測定を行う三次元測定機である。そして、この表面性状測定装置1を使った測定では、表面性状測定装置1に組み込まれたX、Y、Z各軸駆動機構を介して保持されたプローブ2を定盤3上に載置された被測定物5の所定箇所に当接させる。このプローブ2が被測定物5に当接した瞬間における球形状のプローブ2の先端の中心座標値を得ることで行われる。
【0021】
一方、X、Y、Z各軸駆動機構は、門型コラム6、スライダ7、Z軸スピンドル8から構成される。このようにして得たプローブ2の先端の中心座標値については、駆動制御装置9を介してホストコンピュータ10に出力されて幾何計算などの処理がなされる。これにより、被測定物5の種々の寸法情報が第1モニタ11に表示されたり、あるいはプリンタ12などに印刷出力される。なお、プローブ移動の自動制御は、主に、キーボード13などを介してホストコンピュータ10へのプログラム入力によって行われる。
【0022】
そして、表面性状測定装置1は、操作卓20によって全体が操作される。この操作卓20にはプローブ2を遠隔操作するためのジョイスティックレバー15が設けられている。ただし、表面性状測定装置1は、手動測定を行うことも可能である。すなわち、例えばX、Y、Z各軸駆動機構の制御を解除して、各軸をフリーとした状態で、Z軸スピンドル先端を把持し、プローブ2を手動操作で任意位置まで移動させる。
【0023】
Z軸スピンドル8は、鉛直方向(Z軸方向)に進退可能、かつ、鉛直方向と直交するXY平面内で移動可能となっている。このスピンドル8のプローブ2の近傍には、第2モニタ29が着脱自在に取り付けられている。この第2モニタ29のスピンドル8への取付は、好ましくは、ねじなどで行われる。なお、着脱を容易にするために、磁石により固定する磁石固定式としてもよい。また、第2モニタ29に電源を供給するため、および測定信号の授受のために、コネクタ30(図2参照)がZ軸スピンドル8の下端に設けられるのが好ましい。
【0024】
図3には図2のZ軸スピンドル8を90°回転して示したZ軸スピンドル8の側面図が示されている。
Z軸スピンドル8の下端にはコネクタ30が設けられ、このコネクタ30からケーブル27が第2モニタ29まで延びている。
【0025】
なお、定盤3の上の任意の位置に第2モニタ29を配置するものでもよく、この第2モニタ29は、例えば、表面性状測定装置の門型コラム6に設けられたコネクタ30に着脱自在に設けられる。
【0026】
そして、これらのZ軸スピンドル8と、駆動制御装置9と、操作卓20と、ホストコンピュータ10と、第1のモニタ11および第2のモニタ29をそれぞれ接続するコネクタ30とが、ケーブル27で互いに接続されている。
【0027】
図2は、表面性状測定装置1の概略構成図である。
図2において、駆動制御装置9はコントローラ25を備えて構成されている。このコントローラ25は、プローブ2、操作卓20およびホストコンピュータ10とそれぞれ電気的に接続されている。第2モニタ29と接続可能とされるコネクタ30はホストコンピュータ10と電気的に接続され、このホストコンピュータ10は第1モニタ11とも電気的に接続されている。
【0028】
Z軸スピンドル8の先端のプローブ2は、被測定物5に接触した瞬間の信号データから位置データをラッチする。コントローラ25は、プローブ2でラッチした位置データから被測定物5の表面の点群データを測定値として取り込み、ホストコンピュータ10に送信する。ホストコンピュータ10では、コントローラ25から入力された測定データを演算処理し、その測定結果を第1モニタ11と第2モニタ29とに表示し、プリンタ12などに印字処理する。
【0029】
第2モニタ29の表示部29Aの構成が図4に示されている。
図4において、表示部29Aには被測定物5の立体画像32と、この立体画像32のX軸方向の距離33A、Y軸方向の距離33BおよびZ軸方向の距離33Cとがそれぞれ表示されている。表示部29Aの右下部には、入力手段としてのテンキー34と、原点認識スイッチ35と、測定終了通知スイッチ36とがそれぞれ表示されている。
【0030】
テンキー34は、画面に触れることで測定に必要な情報を入力するものであり、これらの情報はキーボード13によりホストコンピュータ10に入力することも可能である。具体的には、キーボード13は、被測定物5の測定対象部位の形状を指定する場合に使用する。例えば、測定対象が点である場合は「1」を入力し、線の場合は「2」を入力し、平面の場合は「3」を入力する、というように使用する。また、他の使用例では、プローブ2を被測定物5に接触させて測定する測定点数を指定することもできる。例えば、「3」と入力された場合は3点の測定が行われた後で自動的に形状計算が行われ、「4」と入力された場合は4点の測定が行われた後で自動的に形状計算が行われる。
【0031】
原点認識スイッチ35は、測定機を原点位置まで手動で移動させ、その位置で押すことで原点位置(ABS)を認識させるスイッチである。測定終了通知スイッチ36は、必要な測定ポイントを入力することで被測定物5の形状を自動的に判別する機能において、測定が終了したことをホストコンピュータ10に内蔵された測定データ処理装置に通知するものである。
【0032】
なお、本第1の実施の形態では、原点認識スイッチ35と測定終了通知スイッチ36とを1つのスイッチで兼用してもよい。
【0033】
この表面性状測定装置1を使った測定は、次のように行われる。
表面性状測定装置1全体の操作を制御する操作卓20を定盤3上の被測定物5の近傍へ設置する。この後、操作卓20のジョイスティックレバー15を操作し、表面性状測定装置1に組み込まれたX、Y、Z各軸駆動機構を介して保持されたプローブ2を、定盤3上に載置された被測定物5の所定箇所に当接させる。当接した瞬間に球形状のプローブ2の先端の中心座標値が得られる。このようにして得た座標値は、駆動制御装置9を介してホストコンピュータ10に出力され、幾何計算などの処理がなされる。
【0034】
その結果は、被測定物5の種々の寸法情報が第2モニタ29の表示部29Aと第1モニタ11にそれぞれ表示される。その表示結果は、必要に応じてプリンタ12などに印刷出力される。
【0035】
したがって、上記第1の実施の形態によれば、次の作用効果がある。
(1)被測定物5の表面に沿ってプローブ2を操作するとともに測定に必要な情報を第1モニタ11で表示する表面性状測定装置1において、第1モニタ11で表示される情報をプローブ2の近傍で表示する第2モニタ29を備えて構成し、第2モニタ29に必要な情報を表示することにより、第2モニタ29の表示部29Aと被測定物5を見ながら、測定作業を行うことができる。このため、測定作業を容易に効率的に行うことができる。
【0036】
(2)作業者が作業中に最も注目するプローブ2の近傍のZ軸スピンドル8に第2モニタ29を設置したことにより、プローブ2の動きを見ながら、最も近くに配置された第2モニタ29も同時に見ることができる。このため、作業者が、離れた場所にあるプローブ2と第1モニタ11の双方を見る無駄な作業上の動きがなくなる。したがって、測定装置の作業性を大幅に向上させることができる。
【0037】
(3)第2モニタ29がZ軸スピンドル8に対して着脱自在とされているため、第2モニタ29なしで測定が可能な場合には、第2モニタ29を取り外すことができる。
【0038】
(4)第2モニタ29は測定に必要な情報を入力するためのテンキー34を備えて構成したことにより、入力時に本来第1モニタ11近傍に配置されている入力手段まで移動して入力する操作者の無駄な動きをなくすことができる。また、測定作業中に要求される必要なデータを第2モニタ29よりすぐに入力することができる。したがって、さらに迅速に効率的に測定作業を行うことができる。
【0039】
(5)Z軸スピンドル8は、鉛直方向に進退可能、かつ、鉛直方向と直交する平面内で移動可能とし、第2モニタ29をZ軸スピンドル8のプローブ2の近傍に設けたので、使い勝手のよい三次元の表面性状測定装置1を提供することができる。
【0040】
(6)入力手段として、プローブ2の原点位置を認識するための原点認識スイッチ35と、測定終了を測定データ処理装置に通知する測定終了通知スイッチ36とを備えて構成したことにより、測定に重要な原点認識や測定終了通知がプローブ近傍に配置された入力手段の操作で行える。このため、これらの操作をする上での作業者の負担を軽減できる。
【0041】
次に、本発明の第2の実施の形態を図5に基づいて説明する。
第2の実施の形態は、上記第1の実施の形態におけるコネクタ30がCCDカメラおよび照明装置を接続するコネクタも兼ねた構成である。他の構成は、上記第1の実施の形態と同じである。
【0042】
図5には、第2の実施の形態の表面性状測定装置1の要部が示されている。なお、第2の実施の形態において、第1の実施の形態と同一もしくは同様の構成部材には、同一の符号を用い、説明を省略あるいは簡略にする。また、図1から図4に示される基本構成は、第1の実施の形態と同じであるため、第2の実施の形態の説明では図1から図4の図示を省略する。
【0043】
Z軸スピンドル8において、スピンドル8の下部の第2モニタの反対側にCCDカメラ31が取り付けられている。このCCDカメラ31のレンズ部分31Aは、プローブ2の先端を撮影可能になっている。このCCDカメラ31は、被測定物5に形成されている穴の内部(図示せず)を測定するような場合、プローブ先端と穴の内部を同時に撮影する。
【0044】
そのプローブ2の先端と穴の内部の位置関係を第2モニタ29にズームアップして表示する。操作者は、その画像を見ながらジョイスティックレバー15を操作してプローブ2の先端を移動し、必要な穴の内部の場所を測定する。なお、このような穴の内部を撮影するときに、その内部をさらに明瞭に撮影するために、CCDカメラ31用の照明装置をプローブ2の先端に取り付けるようにしてもよい。
【0045】
このような第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態における(1)〜(6)の作用効果の他に加えてつぎのような効果が得られる。
(7)被測定物5の穴の内部測定時に、CCDカメラ31の撮影内容を第2モニタ29に表示するようにしたので、被測定物5の穴をのぞき込むような無理な姿勢での測定作業をなくすことができ、測定作業における測定者の作業上の負担を軽減することができる。
【0046】
次に、本発明の第3の実施の形態を図1、図3、図5および図6に基づいて説明する。
第3の実施の形態は、入力手段40の取付位置が第1および第2の実施の形態と異なるもので、他の構造は第1および第2の実施の形態と同じである。
図1、図3および図5の想像線で示される通り、入力手段40は、第2モニタ29の近傍であってZ軸スピンドル8に着脱自在に取り付けられている。
【0047】
この入力手段40は、携帯電話のような持ち運び自在な構造である。この入力手段40とホストコンピュータ10との間は、例えば電線、光ファイバなどによる有線の他、音波、超音波、光、電波などの無線によって行うこともできる。入力手段40は手持ち状態で操作することができ、ホストコンピュータ10への指示を容易に行うことができる。
【0048】
図6には、入力手段40の具体的な構成が示されている。
入力手段40は、第1および第2の実施の形態と同様に、テンキー34と、原点認識スイッチ35と、測定終了通知スイッチ36とを備えて構成されている。
【0049】
したがって、第3の実施の形態では、第1および第2の実施の形態の(1)(2)(3)(5)(7)の作用効果の他に加えて、次のような効果が得られる。
(8)第2モニタ29の近傍であってZ軸スピンドル8には、測定に必要な情報を入力するための入力手段40が設けられているので、測定作業手順に応じて必要なコマンドなどをそれぞれ近接配置されたプローブ2と第2モニタ29とを見ながら入力手段40で入力することができるので、作業効率をさらに向上できる。
【0050】
次に、本発明の第4の実施の形態を図7に基づいて説明する。
第4の実施の形態は、上記第1の実施の形態における第2モニタ29を、被測定物5の表面に沿ってプローブ2を操作する操作者に装着可能に設けたものである。
【0051】
図7には、本発明の前提の技術である第4の実施の形態の表面性状測定装置1を操作する操作者が示されている。なお、この前提技術において、第1から第3の実施の形態と同一若しくは同様な構成部材には、同一の符号を用い、説明を省略あるいは簡略にする。
図7において、51は操作者で、操作者51には、いわゆるウェアラブルコンピュータ(Wearable Computer)である小型コンピュータ52が装着されている。この小型コンピュータ52には、例えばベルトなどの装着手段としての装着帯53が着脱可能に取り付けられている。この装着帯53は例えば操作者51の腰回りに着脱可能に取り付けられ、この装着帯53の装着により小型コンピュータ52が操作者51に着脱可能に装着される。
【0052】
そして、この小型コンピュータ52は、例えば音波、超音波、光、電波などの無線54によってホストコンピュータ10に接続され、双方間で信号を送受信可能となっている。なお、信号を送受信する構成としては、無線を介して接続する他、例えば電線、光ファイバなどによる有線にて接続したり、いわゆる携帯電話やPHS(Personal Handyphone System)などの移動通信装置を介して接続して信号を送受信してもできる。
【0053】
また、操作者51には、いわゆるヘッドマウントディスプレイ(Head-Mounted Display)である第2モニタとしての表示装置56を備えたヘッドセット57が装着されている。このヘッドセット57は、操作者51の頭部51Aに着脱可能に取り付けられる装着手段としての頭部装着部58を有している。そして、表示装置56は、頭部装着部58が操作者51に取り付けられた状態で、少なくとも操作者51の視界の一部を覆う状態、例えば片目の前方に位置する状態でそれぞれ両目を覆う状態に取り付けられている。この表示装置56は、操作者51が表示画面を認識可能であるとともに、この表示装置56を通して被測定物5やプローブ2を認識可能に透光性を有して形成されている。そして、この表示装置56は、操作者51の両目の前方の位置から回動によりそれぞれ退避可能に頭部装着部58に取り付けられている。
【0054】
なお、この表示装置56は、液晶パネルを用いたものや有機EL(electroluminescent)を用いたものなどいずれのものでも対応できる。そして、例えばゴーグルのように、操作者51の両目の前方に位置して一体的に視界の全域あるいはほぼ全域を覆う状態に取り付けられてもでき、一方の片目側のみ設けるなどしてもできる。また、透光性を有して形成したが、例えば前方の視界が得られるように両目の前側下方に位置して設けるなどの場合には、透光性を有しない構成としてもよい。さらに、回動しない構成で設けられてもよい。
【0055】
また、ヘッドセット57には、頭部装着部58が操作者51に取り付けられた状態で、少なくとも操作者51の一方の耳に対応する位置に拡声手段としての音声出力手段であるイヤホン59が取り付けられている。そして、ヘッドセット57と接続される小型コンピュータ52あるいはホストコンピュータ10は、音声データを合成する音声データ合成手段として機能し、イヤホン59はこの合成された音声データを音声として出力する。
【0056】
なお、イヤホン59に限らず操作者51が音声にて認識できるいずれの構成でもできる。また、イヤホン59は、両耳に対応する位置にそれぞれ設けてもよい。そして、イヤホン59は、頭部装着部58に取り付ける構成に限らず、例えば直接耳に装着するなど、別体構造としてもできる。
【0057】
さらに、ヘッドセット57には、頭部装着部58が操作者51に取り付けられた状態で、操作者51の口元近傍に対応する位置に音声入力手段としてのマイクロホン60が取り付けられている。そして、ヘッドセット57と接続される小型コンピュータ52は、マイクロホン60から入手した音声データとして取り込み、この音声データを小型コンピュータ52あるいはホストコンピュータ10に構築した設定手段で認識して処理し各種制御させる構成となっている。
【0058】
なお、音声入力手段としては、マイクロホン60に限らず操作者51の発声を認識できるいずれの構成でもできる。また、マイクロホン60は、口元近傍の位置から回動により退避可能に取り付けてもよい。さらに、頭部装着部58に取り付ける構成に限らず、例えば別途被服に取り付けるなど、別体構造としてもできる。
【0059】
そして、ヘッドセット57は、例えば電線、光ファイバなどによる有線によって小型コンピュータ52に接続され、双方間で信号を送受信可能となっている。なお、有線に限らず、音波、超音波、光、電波などの無線などにて接続する構成としてもよい。
【0060】
この前提技術における測定では、測定された座標値などのデータがホストコンピュータ10にて幾何計算などの処理がなされ、この処理された結果が第1モニタ11とともにヘッドセット57の表示装置56に表示される。また、必要に応じて操作者51が発声して音声によりマイクロホン60を介して所定の制御を入力設定する。このことにより、表示装置56による表示を切り換えたり、小型コンピュータ52あるいはホストコンピュータ10にて別の処理をして得られた結果を表示させるなどができる。さらに、測定エラーなどの場合には、イヤホン59を介して警告や警報、合図音、処理状態などを音声にて出力させて操作者51に報知する。
【0061】
この前提技術によれば、上記第1の実施の形態と同様に、被測定物5の表面に沿ってプローブ2を操作するとともに測定に必要な情報を第1モニタ11で表示する表面性状測定装置1において、第1モニタ11で表示される情報をプローブ2の近傍で操作する操作者に直接装着させて表示する表示装置56を備えて構成し、表示装置56に必要な情報を表示することにより、表示装置56と被測定物5を見ながら、測定作業を行うことができる。このため、測定作業を容易に効率的に行うことができる。
【0062】
また、前提技術によれば、さらに以下に示す作用効果が得られる。(9)第2モニタとしての表示装置56を操作者51の視界の少なくとも一部を覆う状態で装着するので、被測定物5およびプローブ2と表示装置56との間での視点の変更がほとんどなくなり、確実なプローブ2の操作および迅速な測定作業ができ、正確な測定結果および作業効率をさらに向上できる。
【0063】
(10)表示装置56を被測定物5およびプローブ2を視認可能に透光性を有して形成したため、表示装置56を大型化して視線上に表示装置56が位置しても被測定物5およびプローブ2を認識でき、表示装置56の大型化による表示情報量を増大できるとともに、例えば表示を大きくするなど操作者51が表示内容を容易に認識できる表示方法とすることも容易にでき、作業効率をさらに向上できる。
【0064】
(11)マイクロホン60により各種制御を音声入力可能としたため、制御をするために測定作業が中断することなく、効率よく測定でき、作業効率をさらに向上できる。
【0065】
(12)イヤホン59により各種警告や警報、合図音、処理状態などを音声にて認識することができ、作業効率をさらに向上できる。
【0066】
なお、この前提技術において、小型コンピュータ52をヘッドセット57と別体として操作者51の胴回りに取り付けて説明したが、小型コンピュータ52をヘッドセット57と一体化したものや、小型コンピュータ52を備えず、ヘッドセット57とホストコンピュータ10とを直接接続して信号を送受信可能とするなどしてもよい。また、ヘッドセット57は、イヤホン59やマイクロホン60を有しない構成としてもできる。そして、ヘッドセット57を装着する装着手段としては、頭部51Aに装着する頭部装着部58に限らず、例えば首もとに掛ける状態や肩口に載せる状態、腰回りに取り付ける状態など、操作者51のいずれの位置に装着する構成としてもよい。
【0067】
また、本発明は、前述の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、本発明では、第2モニタ29は、Z軸スピンドル8近傍以外にも、種々の設置場所に設置することができる。さらに、第2モニタ29は、固定的に設置せずに、例えば第4の実施の形態に示すように、作業中に携帯できるようにして測定作業しながら、マイクロホン60にて制御命令したり、手に持った表示部29Aのテンキー34から測定に必要なデータを入力するなどができるようにしてもよい。
【0068】
この携帯型の第2モニタ29は、電線や光ファイバなどによる有線の他、音波、超音波、光、電波、電磁結合などの公知の無線伝送手段を用いてホストコンピュータ10の測定データ処理装置へ指示コマンドを送信し、あるいは、ワーク設計データなどの測定前情報や形状解析結果の測定後情報をホストコンピュータ10の測定データ処理装置から受信できる構成としてもよい。この構成では、第2モニタ29は、測定データ処理装置との間で無線伝送によりデータの送受信を行うことで、ケーブル布線による制約がなくなり、測定作業にあたって第2モニタ29を最も使い勝手の良い部位へ固定することができる。その上、第2モニタ29を手持ちで操作することが容易となり、誤動作が減って測定能率が向上する。
【0069】
さらに、テンキー34のみを第2モニタとは別体として手で携帯することができるようにして、測定しながら測定作業者の手から直接データを入力できるようにしてもよい。
【0070】
また、第2の実施の形態においては、第2モニタ29とCCDカメラ31、照明装置とは別体としたが、これらを一体化してもよく、さらに上述した無線伝送手段によって撮影画像の伝送を行ってもよい。さらに、CCDカメラ付き携帯型第2モニタ29において、撮像結果を拡大して第2モニタ29へ表示させ、電子拡大鏡として用い、測定対象の細部確認を行うようにしてもよい。つまり、本発明では、被測定物5を撮像して撮像結果を出力する撮像手段としてのCCDカメラ31を備え、この撮像結果を第2モニタ29で表示する構成としてもよい。この構成では、CCDカメラ31で撮像された画像を拡大して第2モニタ29へ表示できるので、測定部位の間違いがなく、測定の信頼性が向上する。
【0071】
さらに、本発明では、例えば前提技術に示すように、音声入力手段であるマイクと、このマイクによって入力された音声データを処理するとともに音声データ処理装置とを備え、音声で指示された測定コマンドを音声データ処理装置で解析する。そして、その結果を第2モニタ29で表示するとともに、その測定コマンドを実行するようにしてもよい。
【0072】
例えば、「えん」と音声指令された場合は、音声データ処理装置によって円測定が指令されたと解析する。そして、コマンドが円測定であることを第2モニタ29へ表示するとともに、ホストコンピュータ10側では、円測定としての3箇所の測定データを待ち受ける。プローブ2の操作によって3箇所の測定データが入力されると、ホストコンピュータ10は、この3点のデータから円のパラメータ(中心、半径等)を自動的に計算する。その結果を第1モニタ11と第2モニタ29とに表示するようにしてもよい。ここで、マイクと第2モニタ29とは別体であってもよいが、一体としてもよい。また、音声データ処理装置はホストコンピュータ10に組み込まれるものであってもよい。
【0073】
この構成では、手操作による入力手段操作に代えて音声入力ができるので、視線を被測定物5から離すことなくコマンドの入力が行える。そのため、測定作業に集中できるので、測定信頼性と測定能力がさらに向上する。
【0074】
また、本発明では、例えば前提技術に示すように、音声データを合成する音声データ合成装置と、この音声データ合成装置によって合成された音声データを音声または合図音として拡声する拡声手段、例えば、スピーカまたはイヤホンとを備え、測定結果や測定結果の良否(規定のトレランスに収まったか否か)等から音声データ合成装置によって音声データを合成し、その音声データを音声又は合図音としてスピーカ等で拡声するようにしてもよい。ここで、スピーカと第2モニタとは別体であってもよいが、一体としてもよい。また、音声データ合成装置はホストコンピュータ10に組み込まれるものであってもよい。
この構成では、測定において指示したコマンドや、測定結果の異常内容を音声または合図音として音で確認できるため、測定の異常を示す警報などを見落とすことがなく、作業効率が向上する。
【0075】
また、本発明は、機械座標系上で動作する他、座標測定機上に設定された任意の座標系、例えばワーク座標系もしくは測定物座標系と呼ばれる座標系を用いても実施可能である。さらに、表面性状を測定する装置であれば、三次元測定機であることを要せず、例えば、平面内での座標を測定する装置、あるいは、直線方向の座標を測定する装置や、形状測定機、真円度測定機などでもよく、装置が大型である場合には、特に効果を発揮する。
【0076】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、第1モニタに表示される内容を表示する第2モニタが測定作業を行う場所の近傍に配置されることとなり、測定作業をしながら、被測定物と表示画面を同時に見られるようになるため、測定作業の作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係る表面性状測定装置の全体構成図である。
【図2】 前記表面性状測定装置の概略構成図である。
【図3】 Z軸スピンドルの側面図である。
【図4】 第2モニタの表示部を示す図である。
【図5】 本発明の第2実施形態に係る表面性状測定装置を示すもので、そのZ軸スピンドルの側面図である。
【図6】 本発明の第3実施形態にかかる入力手段の正面図である。
【図7】 本発明を説明するための前提となる技術にかかる表示装置を装着して操作する操作者を示す説明図である。
【符号の説明】
1 表面性状測定装置
2 プローブ
5 被測定物
8 Z軸スピンドル
11 第1モニタ
29 第2モニタ
29A 表示部
30 コネクタ
34 テンキー
40 入力手段
51 操作者
56 第2モニタとしての表示装置
58 装着手段としての頭部装着部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a three-dimensional measuring machine, a shape measuring machine, and other surface property measuring apparatuses that operate a probe along the surface of an object to be measured and display information necessary for measurement on a monitor.
[0002]
[Background]
Coordinate measuring machines that accurately measure the dimensions of objects having complex shapes are well known, and are used in various industrial fields as two-dimensional or three-dimensional measuring machines. In the measurement using this coordinate measuring machine, the probe held via the X, Y, and Z axis drive mechanisms incorporated in the coordinate measuring machine is placed at a predetermined location on the object to be measured placed on the surface plate. Abut. The dimension of the object to be measured is measured by obtaining the center coordinate value of the spherical probe tip at the moment when the probe contacts the object to be measured.
[0003]
The center coordinate value of the probe tip obtained in this way is output to the host computer via the drive control device and subjected to processing such as geometric calculation. As a result, various dimensional information of the object to be measured is displayed on the monitor or printed out on a printer or the like. The probe movement operation is performed manually by holding the tip of the Z-axis spindle, and is performed by inputting a program to a host computer (not shown) via a keyboard or the like during automatic control.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, at the time of measurement with these coordinate measuring machines, a CRT screen of a personal computer (PC), which is a general-purpose data processing device, or a display screen of a dedicated data processing device is used in order to perform command input or measurement operation of manual operation or measurement operation. In order to operate while viewing, it was necessary to alternately view the object to be measured and the display screen at a distant position. Therefore, the operability at the time of measurement was very bad.
Also, when measuring the inside of the hole on the object to be measured, the measuring machine had to be operated in a posture that looked into the inside of the hole, which put an extra burden on the work of the measurement operator. .
[0005]
In view of such a point, the present invention has an object to provide a surface texture measuring device that improves operability by simultaneously viewing a monitor and an object to be measured and can reduce the work burden on a measurement operator. And
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention intends to achieve the object by displaying information displayed on the monitor even in the vicinity of the probe.
Specifically, the surface texture measuring device of the present invention isProvided for each X, Y, Z axis drive mechanismProbeAlong the surface of the object to be measuredManipulateConnected to a drive control device with a controller,Information required for measurementProvided on the host computer to processOn the first monitor, Information necessary for the measurement workA surface texture measuring device for display, which is attached to a probe and can be moved back and forth in the vertical direction and movable in a plane perpendicular to the vertical direction.Provided in each X, Y, Z axis drive mechanismThe probe on the spindle was mountedThe lower end of the Z-axis spindle in the vertical directionAnd a second monitor for displaying information displayed on the first monitor, and an input means for a touch panel provided on the display surface of the second monitor for inputting information necessary for measurement work. And imaging means for imaging the tip of the probe together with the object to be measured and outputting the imaging results to the first monitor and the second monitor, and outputting the warning, warning, signal sound, and processing state by voice to the operator And a means for informing the user.
[0007]
In the present invention, the vicinity of the place where the second monitor for displaying the contents displayed on the first monitor performs the measurement workSpecifically, the lower end portion in the vertical direction of the Z-axis spindle to which the probe in the spindle provided in each of the X, Y, and Z axis drive mechanisms is attachedBy arranging in the position, the measurement object and the display screen can be seen at the same time while performing the measurement work, so that the work efficiency of the measurement work can be improved.
[0008]
Here, in the present invention, the second monitor is detachably provided on the spindle to which the probe is attached.TheIn this configuration, since the second monitor is installed on the spindle in the vicinity of the probe that the operator pays most attention during the work, the second monitor arranged closest can be seen at the same time while observing the movement of the probe. . For this reason, the operator can avoid the useless work movement of seeing both the probe and the monitor at a distant place, so that the workability of the measuring apparatus can be greatly improved. Moreover, since the second monitor is detachable from the probe, the second monitor can be removed when measurement is possible without the second monitor.
Further, in the present invention, it is preferable that the spindle is movable in a vertical direction and movable in a plane perpendicular to the vertical direction, and the second monitor is provided in the vicinity of the probe of the spindle. In this configuration, since the second monitor provided in the vicinity of the probe of the spindle moves in the same manner as the spindle in the measurement operation, the distance between the probe and the second monitor is always kept constant. Easy.
In the present invention, an imaging means for imaging the object to be measured and outputting the imaging result is provided, and the second monitor displays the imaging result. In this configuration, for example, when measuring a minute part of an object to be measured, an image is picked up by an image pickup unit, and the picked-up image can be enlarged and displayed on the second monitor, so that there is no error in the measurement part and the measurement reliability is improved. .
[0011]
Furthermore, in the present invention, the second monitor is provided with input means for inputting information necessary for measurement.TheIn this configuration, necessary commands and the like can be input on the second monitor while looking at the probe according to the measurement work procedure, so that the burden on the operator is reduced and the work efficiency is further improved.
[0012]
On the other hand, in the present invention, the spindle may be provided with an input means for inputting information necessary for measurement in the vicinity of the second monitor. In this configuration, necessary commands and the like according to the measurement work procedure can be input by the input means while looking at the probe and the second monitor that are arranged close to each other, so that work efficiency is further improved.
[0013]
In the present invention, the input means preferably includes an origin recognition switch for recognizing the origin position of the probe and a measurement end notification switch for notifying the data processing device of the end of measurement. In this configuration, since the origin recognition and the measurement end notification important for measurement can be performed by operating the input means arranged in the vicinity of the probe, the burden on the worker in performing these operations is reduced.
[0014]
Furthermore, in the present invention, it is preferable that a measurement data processing device for processing measurement data is provided, and the second monitor transmits and receives data to and from the measurement data processing device by wireless transmission. In this configuration, for example, since there is no restriction due to cable wiring, the second monitor can be fixed to the most convenient part for measurement work, and the second monitor can be easily operated by hand, thereby reducing malfunctions. Measurement efficiency.
[0017]
In the present invention, it is preferable that a voice data synthesizer that synthesizes voice data and a loudspeaker that amplifies the voice data synthesized by the voice data synthesizer as voice or a cueing sound are provided. In this configuration, the command instructed in the measurement and the abnormal content of the measurement result can be confirmed by sound as a sound or a cue sound, so that an alarm indicating a measurement abnormality is not overlooked and work efficiency is improved.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a surface texture measuring apparatus 1 according to the first embodiment is a three-dimensional measuring machine that can be controlled by a computer and performs measurement in three axial directions of an X axis, a Y axis, and a Z axis. In the measurement using the surface texture measuring device 1, the
[0021]
On the other hand, each of the X, Y, and Z axis driving mechanisms includes a
[0022]
The entire surface texture measuring device 1 is operated by the
[0023]
The Z-
[0024]
FIG. 3 shows a side view of the Z-
A
[0025]
The
[0026]
The Z-
[0027]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the surface texture measuring apparatus 1.
In FIG. 2, the
[0028]
The
[0029]
The configuration of the
In FIG. 4, the
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
In the first embodiment, the
[0033]
Measurement using the surface texture measuring device 1 is performed as follows.
A
[0034]
As a result, various dimension information of the
[0035]
Therefore, according to the first embodiment, the following operational effects are obtained.
(1) In the surface texture measuring apparatus 1 that operates the
[0036]
(2) Since the
[0037]
(3) Since the
[0038]
(4) Since the
[0039]
(5) Since the Z-
[0040]
(6) It is important for measurement by comprising an
[0041]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, the
[0042]
FIG. 5 shows a main part of the surface texture measuring apparatus 1 according to the second embodiment. Note that in the second embodiment, the same or similar components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified. Since the basic configuration shown in FIGS. 1 to 4 is the same as that of the first embodiment, the illustration of FIGS. 1 to 4 is omitted in the description of the second embodiment.
[0043]
In the Z-
[0044]
The positional relationship between the tip of the
[0045]
According to the second embodiment, in addition to the effects (1) to (6) in the first embodiment, the following effects can be obtained.
(7) The measurement content of the
[0046]
Next, a third embodiment of the present invention will be described based on FIG. 1, FIG. 3, FIG. 5, and FIG.
The third embodiment is different from the first and second embodiments in the attachment position of the input means 40, and the other structure is the same as the first and second embodiments.
As shown by the imaginary lines in FIGS. 1, 3, and 5, the input means 40 is detachably attached to the Z-
[0047]
The input means 40 has a portable structure such as a mobile phone. Between the input means 40 and the
[0048]
FIG. 6 shows a specific configuration of the input means 40.
Similar to the first and second embodiments, the input means 40 includes a
[0049]
Therefore, in the third embodiment, in addition to the operational effects (1), (2), (3), (5), and (7) of the first and second embodiments, the following effects are obtained. can get.
(8) Since the Z-
[0050]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the fourth embodiment, the
[0051]
In FIG.It is a premise technique of the present inventionAn operator who operates the surface texture measuring device 1 according to the fourth embodiment is shown. In addition, thisPrerequisite technologyThe same reference numerals are used for the same or similar components as those in the first to third embodiments, and the description thereof is omitted or simplified.
In FIG. 7, 51 is an operator, and the
[0052]
The
[0053]
The
[0054]
The
[0055]
Further, the
[0056]
In addition, not only the
[0057]
Furthermore, a
[0058]
Note that the voice input means is not limited to the
[0059]
The
[0060]
thisPrerequisite technologyIn the measurement at, data such as the measured coordinate values is subjected to processing such as geometric calculation in the
[0061]
thisPrerequisite technologyAccording to the surface texture measuring apparatus 1 that operates the
[0062]
Also,Prerequisite technologyAccording to the above, the following effects can be obtained. (9) Since the
[0063]
(10) Since the
[0064]
(11) Since various kinds of control can be input by the
[0065]
(12) With the
[0066]
In addition, thisPrerequisite technologyIn the above description, the
[0067]
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the present invention, the
[0068]
The portable
[0069]
Further, only the
[0070]
In the second embodiment, the
[0071]
Furthermore, in the present invention, for example,Prerequisite technologyAs shown in FIG. 5, the microphone is a voice input means, the voice data input by the microphone is processed, and the voice data processing device is provided, and the measurement command instructed by voice is analyzed by the voice data processing device. The result may be displayed on the
[0072]
For example, when a voice command “en” is given, it is analyzed that circle measurement is commanded by the voice data processing device. Then, it displays on the
[0073]
In this configuration, since voice input can be performed instead of manual input means operation, a command can be input without keeping the line of sight away from the object to be measured 5. Therefore, it is possible to concentrate on the measurement work, so that the measurement reliability and measurement capability are further improved.
[0074]
In the present invention, for example,Prerequisite technologyAs shown in FIG. 4, the voice data synthesizer for synthesizing the voice data, and a loudspeaker that amplifies the voice data synthesized by the voice data synthesizer as voice or cue sound, for example, a speaker or an earphone, The voice data may be synthesized by a voice data synthesizer based on whether the measurement result is good or not (whether it falls within a specified tolerance), and the voice data may be amplified by a speaker or the like as voice or cue sound. Here, the speaker and the second monitor may be separate but may be integrated. The voice data synthesizer may be incorporated in the
In this configuration, the command instructed in the measurement and the abnormal content of the measurement result can be confirmed by sound as a sound or a cue sound, so that an alarm indicating a measurement abnormality is not overlooked and work efficiency is improved.
[0075]
In addition to operating on a machine coordinate system, the present invention can also be implemented using an arbitrary coordinate system set on a coordinate measuring machine, for example, a coordinate system called a workpiece coordinate system or an object coordinate system. Furthermore, if it is a device that measures surface properties, it does not need to be a three-dimensional measuring machine. For example, a device that measures coordinates in a plane, a device that measures coordinates in a linear direction, or a shape measurement It may be a machine, a roundness measuring machine, etc., and is particularly effective when the apparatus is large.
[0076]
【The invention's effect】
As mentioned above, according to this invention, the 2nd monitor which displays the content displayed on a 1st monitorButPlaced near the place where measurement work is performedIsThatAndThus, the measurement object and the display screen can be seen at the same time while performing the measurement work, so that the work efficiency of the measurement work can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a surface texture measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the surface texture measuring apparatus.
FIG. 3 is a side view of a Z-axis spindle.
FIG. 4 is a diagram showing a display unit of a second monitor.
FIG. 5 is a side view of a Z-axis spindle showing a surface texture measuring device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a front view of input means according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7Technology that is a prerequisite for explainingIt is explanatory drawing which shows the operator who mounts and operates the display apparatus concerning.
[Explanation of symbols]
1 Surface texture measuring device
2 Probe
5 DUT
8 Z-axis spindle
11 First monitor
29 Second monitor
29A Display section
30 connectors
34 Numeric Keypad
40 input means
51 Operator
56 Display device as second monitor
58 Head mounting part as a mounting means
Claims (4)
プローブが取り付けられ鉛直方向に進退可能、かつ、鉛直方向と直交する平面内で移動可能な前記X、Y、Z各軸駆動機構に設けられたスピンドルにおける前記プローブが取り付けられたZ軸スピンドルの鉛直方向における下端部に着脱自在に設けられ、前記第1モニタで表示される情報を表示する第2モニタと、
この第2モニタの表示面に設けられ、測定作業に必要な情報を入力するためのタッチパネルの入力手段と、
被測定物とともに前記プローブの先端を撮像して前記第1モニタおよび前記第2モニタに撮像結果を出力させる撮像手段と、
警告、警報、合図音、処理状態を音声により出力して操作者に報知する手段と、を具備した
ことを特徴とした表面性状測定装置。 Connected to a drive control device equipped with a controller that operates the probes provided on the X, Y, and Z axis drive mechanisms along the surface of the object to be measured, and is provided on a host computer that processes information necessary for measurement work. A surface texture measuring device for displaying information necessary for the measurement work on the first monitor,
A vertical axis of a Z-axis spindle to which the probe is attached in a spindle provided in each of the X, Y, and Z-axis drive mechanisms, which is attached to the probe and can be moved back and forth in the vertical direction, and movable in a plane perpendicular to the vertical direction. A second monitor that is detachably provided at a lower end in the direction and displays information displayed on the first monitor;
An input means of a touch panel provided on the display surface of the second monitor for inputting information necessary for measurement work;
Imaging means for imaging the tip of the probe together with an object to be measured and outputting the imaging result to the first monitor and the second monitor;
And a means for outputting warnings, warnings, signal sounds, and processing statuses by voice and notifying an operator of the surface texture measuring apparatus.
入力手段は、プローブの原点位置を認識するための原点認識スイッチと、測定終了をデータ処理装置に通知する測定終了通知スイッチとを備えた
ことを特徴とした表面性状測定装置。In the surface texture measuring apparatus according to claim 1 ,
The surface texture measuring apparatus characterized in that the input means includes an origin recognition switch for recognizing the origin position of the probe and a measurement end notification switch for notifying the data processing apparatus of the end of measurement.
測定データを処理する測定データ処理装置を具備し、
第2モニタは、測定データ処理装置との間で無線伝送によりデータの送受信をする
ことを特徴とした表面性状測定装置。In the surface texture measuring device according to claim 1 or 2 ,
A measurement data processing device for processing measurement data;
The second monitor is a surface texture measuring device which transmits and receives data to and from the measurement data processing device by wireless transmission.
音声データを合成する音声データ合成装置と、
この音声データ合成装置によって合成された音声データを音声または合図音として拡声する拡声手段とを具備した
ことを特徴とした表面性状測定装置。In the surface texture measuring device according to any one of claims 1 to 3 ,
A voice data synthesizer for synthesizing voice data;
A surface texture measuring apparatus comprising: a sounding means for sounding the sound data synthesized by the sound data synthesizing apparatus as a sound or a cue sound.
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