JP5981758B2 - 3D measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、測定者にて測定プローブを直接手で動かすことが可能に構成され、被測定物上の任意の点の三次元座標値を取り込むことにより、被測定物の三次元形状、表面性状等の測定を行う三次元測定装置に関する。 The present invention is configured so that the measurement probe can be directly moved by a hand by a measurer, and the three-dimensional shape and surface property of the measurement object are obtained by taking in the three-dimensional coordinate values of arbitrary points on the measurement object. The present invention relates to a three-dimensional measuring apparatus that performs such measurements.
従来、関節部を介して直列に連結された複数のリンクを有し、測定プローブを三次元空間内で外部からの力に対して移動自在に支持する多関節アームを備えた三次元測定装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
そして、測定者は、多関節アームを直接手に持って、多関節アームを操作しながら測定プローブを被測定物に接触させる等により、被測定物を測定することとなる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a three-dimensional measuring apparatus having a plurality of articulated arms having a plurality of links connected in series via joint portions and supporting a measurement probe in a three-dimensional space so as to be movable with respect to an external force. It is known (see, for example, Patent Document 1).
Then, the measurer measures the object to be measured by holding the articulated arm directly in his hand and operating the articulated arm to bring the measurement probe into contact with the object to be measured.
ところで、上述したような三次元測定装置では、通常、PC(Personal Computer)上で動作するソフトウエアが使用される。
すなわち、被測定物を測定するためには、多関節アームの操作の他、マウスやキーボード等のPCの操作が必要となる。
そして、測定者は、多関節アームを直接手に持って被測定物を測定する際に、例えば、PCの操作が必要とされ、かつ、手の届かない場所にPCがある場合には、一旦、多関節アームから手を離し、PCの傍まで行ってPCを操作する必要がある。
したがって、使い勝手の向上が図れない、という問題がある。
By the way, in the three-dimensional measuring apparatus as described above, software that operates on a PC (Personal Computer) is usually used.
That is, in order to measure an object to be measured, it is necessary to operate a PC such as a mouse or a keyboard in addition to the operation of the articulated arm.
When the measurer measures the object to be measured by holding the articulated arm directly in his hand, for example, when the PC is required and the PC is out of reach, It is necessary to release the hand from the articulated arm and go to the PC to operate the PC.
Therefore, there is a problem that usability cannot be improved.
本発明の目的は、使い勝手の向上が図れる三次元測定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a three-dimensional measuring apparatus capable of improving usability.
本発明の三次元測定装置は、被測定物を測定するための測定プローブと、関節部を介して直列に連結された複数のリンクを有し、前記測定プローブを三次元空間内で外部からの力に対して移動自在に支持する多関節アームと、前記多関節アームに設けられ、前記多関節アームの動作を検出し、当該動作に関する動作情報を出力する動作検出装置と、前記多関節アームに設けられ、操作されることで所定の処理を実行させるための実行情報を出力する操作装置と、前記多関節アームに設けられ、連結された前記リンク同士の相対角度を検出し、前記測定プローブの位置を算出するための位置情報を出力する角度検出装置と、各種の処理を実行する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記位置情報に基づいて、前記測定プローブの位置を算出する位置算出部と、前記操作装置から操作領域を設定する旨の前記実行情報が入力された場合に、前記測定プローブの位置を中心とする空間を設定する操作領域設定部と、前記位置算出部にて算出された前記測定プローブの位置が前記空間内に位置している場合に、前記動作情報に基づいて、前記多関節アームの動作を認識する動作認識部と、前記各種の処理のうち、前記動作認識部にて認識された前記多関節アームの動作に応じた処理を実行する処理実行部と、を備えることを特徴とする。 The three-dimensional measurement apparatus of the present invention has a measurement probe for measuring an object to be measured and a plurality of links connected in series via joints, and the measurement probe is externally provided in a three-dimensional space. and articulated arm for movably supported with respect to the force, the provided articulated arm, to detect an operation of the articulated arm, the operation detection device that outputs operation information about the operation, the articulated arm An operation device that outputs execution information for executing predetermined processing by being provided and operated, and detects a relative angle between the links provided on the articulated arm and connected to each other. comprising an angle detection device for outputting position information for calculating the position, and a control unit for executing various processes, wherein the control device, on the basis of the position information, calculates the position of the measuring probe A position calculation unit, an operation region setting unit that sets a space centered on the position of the measurement probe when the execution information for setting the operation region is input from the operation device, and the position calculation unit When the position of the measurement probe calculated in the above is located in the space , based on the motion information, the motion recognition unit for recognizing the motion of the articulated arm, and among the various processes, characterized in that and a processing execution unit for executing a process corresponding to the operation of the articulated arm, which is recognized by the operation recognition part.
本発明では、三次元測定装置を構成するPC等の制御装置は、上述した動作認識部及び処理実行部を備える。
このことにより、測定者は、多関節アームを直接手に持って被測定物を測定する際に、PCの操作を必要とする場合であっても、マウスやキーボード等を操作する必要がない。
すなわち、測定者は、多関節アームを動作させるだけで、動作認識部に当該動作を認識させ、処理実行部に当該動作に応じた処理を実行させる(PCの操作を認識させる)ことができる。
したがって、手の届かない場所にPCがある場合であっても、多関節アームを動作させるだけでPCの操作を行うことができ、使い勝手の向上が図れる。
In the present invention, a control device such as a PC constituting the three-dimensional measuring apparatus includes the above-described motion recognition unit and processing execution unit.
Thus, the measurer does not need to operate the mouse or the keyboard even when the PC needs to be operated when measuring the object to be measured while holding the articulated arm directly in the hand.
That is, the measurer can cause the motion recognition unit to recognize the motion and cause the processing execution unit to execute a process corresponding to the motion (recognize the operation of the PC) simply by moving the articulated arm.
Therefore, even when the PC is out of reach, the PC can be operated simply by operating the articulated arm, and the usability can be improved.
本発明の三次元測定装置では、前記動作検出装置は、前記多関節アームの移動時の加速度を検出する加速度センサであり、前記動作認識部は、前記加速度センサにて検出された加速度が所定の閾値以上である場合に、前記多関節アームの動作を認識することが好ましい。
ところで、多関節アームには、通常、連結されたリンク同士の相対角度を検出する角度センサ等の角度検出装置が設けられている。そして、PCは、角度検出装置にて検出されたリンク同士の相対角度等に基づいて、測定プローブの位置を算出する。
ここで、多関節アームの動作としては、例えば、上述した角度センサ等の角度検出装置にて検出された相対角度に基づいて、動作認識部に多関節アームの動作を認識させることも考えられる。
しかしながら、通常、関節部は複数設けられており、これに伴い、上述した角度検出装置も複数設けられているので、多関節アームの動作を求めるには、複数の角度検出装置にて検出された各相対角度に基づいて複雑な演算が必要となる。したがって、制御装置の処理が煩雑化してしまう恐れがある。
本発明では、動作検出装置は、加速度センサで構成されている。
このことにより、複雑な演算をすることなく、加速度センサからの出力(動作情報)に基づいて、動作認識部に多関節アームの動作を容易に認識させることができる。
In the three-dimensional measurement apparatus of the present invention, the motion detection device is an acceleration sensor that detects an acceleration when the articulated arm moves, and the motion recognition unit has a predetermined acceleration detected by the acceleration sensor. It is preferable to recognize the motion of the articulated arm when the threshold value is exceeded.
By the way, the articulated arm is usually provided with an angle detection device such as an angle sensor for detecting a relative angle between the linked links. Then, the PC calculates the position of the measurement probe based on the relative angle between the links detected by the angle detection device.
Here, as the operation of the multi-joint arm, for example, it is conceivable that the operation recognition unit recognizes the operation of the multi-joint arm based on the relative angle detected by the angle detection device such as the angle sensor described above.
However, usually, a plurality of joints are provided, and in association therewith, a plurality of the angle detection devices described above are also provided. Complex calculations are required based on each relative angle. Therefore, there is a possibility that the processing of the control device becomes complicated.
In the present invention, the motion detection device is composed of an acceleration sensor.
This makes it possible for the motion recognition unit to easily recognize the motion of the multi-joint arm based on the output (motion information) from the acceleration sensor without performing complicated calculations.
ところで、測定者は、上述したように、被測定物の測定時、及びPCの操作時の双方において、多関節アームを直接手に持って多関節アームを動作させることとなる。
本発明では、動作認識部は、加速度センサにて検出された加速度が所定の閾値以上である場合に、多関節アームの動作を認識する(被測定物の測定時ではなく、PCの操作時であると認識する)。
このことにより、動作認識部は、加速度の大小によって、被測定物の測定時とPCの操作時とを判別することができる。
したがって、被測定物の測定時において、測定者により多関節アームが操作された場合であっても、処理実行部に不要な処理を行わせることがない。
By the way, as described above, the measurer moves the articulated arm by holding the articulated arm directly in the hand both when measuring the object to be measured and when operating the PC.
In the present invention, the motion recognition unit recognizes the motion of the articulated arm when the acceleration detected by the acceleration sensor is equal to or greater than a predetermined threshold (not when measuring the object to be measured but when operating the PC). Recognize that)
As a result, the motion recognition unit can discriminate between the time of measuring the object to be measured and the time of operating the PC based on the magnitude of the acceleration.
Therefore, even when the articulated arm is operated by the measurer at the time of measuring the object to be measured, the processing execution unit is not allowed to perform unnecessary processing.
本発明の三次元測定装置では、前記多関節アームに設けられ、操作されることで前記処理実行部に処理を実行させるための実行情報を出力する操作装置を備え、前記動作認識部は、前記操作装置から前記実行情報を入力した場合に、前記多関節アームの動作を認識することが好ましい。 In the three-dimensional measurement apparatus of the present invention, the three-dimensional measuring apparatus includes an operation device that is provided in the multi-joint arm and outputs execution information for causing the process execution unit to execute a process by being operated, It is preferable that the operation of the articulated arm is recognized when the execution information is input from an operating device.
本発明では、動作認識部は、多関節アームに設けられた操作装置が操作され、当該操作装置から実行情報を入力した場合に、多関節アームの動作を認識する(被測定物の測定時ではなく、PCの操作時であると認識する)。
このことにより、動作認識部は、実行情報の入力の有無によって、被測定物の測定時とPCの操作時とを判別することができる。
したがって、被測定物の測定時において、測定者により多関節アームが操作された場合であっても、処理実行部に不要な処理を行わせることがない。
また、スイッチ等の操作装置を多関節アームに設けるだけで、動作認識部に被測定物の測定時とPCの操作時とを容易に判別させることができる。
In the present invention, the motion recognition unit recognizes the motion of the articulated arm when the operating device provided in the articulated arm is operated and execution information is input from the operating device (when measuring the object to be measured). It is recognized that it is during PC operation).
As a result, the motion recognition unit can determine when the object to be measured is measured and when the PC is operated, depending on whether or not execution information is input.
Therefore, even when the articulated arm is operated by the measurer at the time of measuring the object to be measured, the processing execution unit is not allowed to perform unnecessary processing.
Further, by simply providing an operation device such as a switch on the articulated arm, the motion recognition unit can easily discriminate between the measurement of the object to be measured and the operation of the PC.
本発明の三次元測定装置では、前記多関節アームに設けられ、連結された前記リンク同士の相対角度を検出し、前記測定プローブの位置を算出するための位置情報を出力する角度検出装置を備え、前記制御装置は、前記位置情報に基づいて、前記測定プローブの位置を算出する位置算出部を備え、前記動作認識部は、前記位置算出部にて算出された前記測定プローブの位置が予め設定された空間内に位置している場合に、前記多関節アームの動作を認識することが好ましい。 The three-dimensional measurement apparatus of the present invention includes an angle detection device that is provided in the articulated arm and detects a relative angle between the linked links and outputs position information for calculating the position of the measurement probe. The control device includes a position calculation unit that calculates the position of the measurement probe based on the position information, and the operation recognition unit sets in advance the position of the measurement probe calculated by the position calculation unit. It is preferable that the movement of the articulated arm is recognized when it is located in the defined space.
本発明では、制御装置を構成する位置算出部は、角度検出装置からの位置情報に基づいて、測定プローブの位置を算出する。そして、動作認識部は、位置算出部にて算出された測定プローブの位置が予め設定された空間内に位置している場合に、多関節アームの動作を認識する(被測定物の測定時ではなく、PCの操作時であると認識する)。
このことにより、動作認識部は、測定プローブの位置によって、被測定物の測定時とPCの操作時とを判別することができる。
したがって、被測定物の測定時において、測定者により多関節アームが操作された場合であっても、処理実行部に不要な処理を行わせることがない。
また、スイッチ等の操作装置を設けずに、既存の構成を利用して、動作認識部に被測定物の測定時とPCの操作時とを容易に判別させることができる。
In the present invention, the position calculation unit constituting the control device calculates the position of the measurement probe based on the position information from the angle detection device. The motion recognition unit recognizes the motion of the articulated arm when the position of the measurement probe calculated by the position calculation unit is located in a preset space (when measuring the object to be measured). It is recognized that it is during PC operation).
Thus, the motion recognition unit can determine when the object to be measured is measured and when the PC is operated, depending on the position of the measurement probe.
Therefore, even when the articulated arm is operated by the measurer at the time of measuring the object to be measured, the processing execution unit is not allowed to perform unnecessary processing.
In addition, the operation recognition unit can easily discriminate between the time of measuring the object to be measured and the time of operating the PC by using an existing configuration without providing an operation device such as a switch.
本発明の三次元測定装置では、前記動作検出装置は、前記多関節アームの移動時の加速度を検出する加速度センサであることが好ましい。
本発明では、動作検出装置は、加速度センサで構成されている。
このことにより、複雑な演算をすることなく、加速度センサからの出力(動作情報)に基づいて、動作認識部に多関節アームの動作を容易に認識させることができる。
In the three-dimensional measurement apparatus of the present invention, it is preferable that the motion detection device is an acceleration sensor that detects an acceleration during movement of the articulated arm.
In the present invention, the motion detection device is composed of an acceleration sensor.
This makes it possible for the motion recognition unit to easily recognize the motion of the multi-joint arm based on the output (motion information) from the acceleration sensor without performing complicated calculations.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
〔三次元測定装置の構成〕
図1は、第1実施形態における三次元測定装置1の構成を示す図である。
三次元測定装置1は、測定者にて測定プローブ2を直接手で動かすことが可能に構成され、被測定物(図示略)上の任意の点の三次元座標値を取り込むことにより、被測定物の測定を行う。
この三次元測定装置1は、図1に示すように、測定プローブ2と、多関節アーム3と、角度検出装置としての角度センサ4(図3参照)と、動作検出装置としての加速度センサ5(図3参照)と、制御装置6とを備える。
[First embodiment]
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of three-dimensional measuring device]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a three-
The three-
As shown in FIG. 1, the three-
〔測定プローブの構成〕
本実施形態では、測定プローブ2は、図1に示すように、先端に球状の測定子2Aを有し、測定子2Aを被測定物の表面に接触させて接触点の座標を求めるために用いられる接触型のボールプローブで構成されている。
そして、測定プローブ2は、被測定物に測定子2Aが接触した際に、タッチ信号を制御装置6に出力する。
[Configuration of measurement probe]
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the measuring
Then, the
〔多関節アームの構成〕
図2は、多関節アーム3の構成を示す図である。
多関節アーム3は、測定プローブ2を支持するとともに、当該測定プローブ2を三次元空間内で外部からの力(測定者による操作)に対して移動可能に構成されている。
この多関節アーム3は、図2に示すように、円柱状の支柱3Aと、円柱状の第1〜第6リンク3B〜3Gと、第1〜第6関節部3H〜3Mと、プローブヘッド3Nとを備える。
支柱3Aは、鉛直軸Ax1(図2)に沿うように作業台等に固定される。
第1関節部3Hは、第1リンク3Bが鉛直軸Ax1に沿う状態で、支柱3Aと第1リンク3Bの一端とを連結する。
そして、第1リンク3Bは、第1関節部3Hにより支柱3Aに連結されることで、支柱3Aに対して、鉛直軸Ax1を中心として回転可能となる。
[Configuration of articulated arm]
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the articulated
The articulated
As shown in FIG. 2, the
The
The first joint 3H connects the
And the
第2関節部3Iは、第1リンク3Bの他端と第2リンク3Cの一端とを連結する。
そして、第1,第2リンク3B,3Cは、第2関節部3Iにより互いに連結されることで、水平軸Ax2(図2)を中心として相対的に回転可能となる。
第3関節部3Jは、互いの中心軸Ax3(図2)が一致する状態で、第2リンク3Cの他端と第3リンク3Dの一端とを連結する。
そして、第2,第3リンク3C,3Dは、第3関節部3Jにより互いに連結されることで、中心軸Ax3を中心として相対的に回転可能となる。
第4関節部3Kは、第3リンク3Dの他端と第4リンク3Eの一端とを連結する。
そして、第3,第4リンク3D,3Eは、第4関節部3Kにより互いに連結されることで、中心軸Ax3に直交する軸Ax4(図2)を中心として相対的に回転可能となる。
The second joint portion 3I connects the other end of the
The first and
The third
The second and
The fourth joint 3K connects the other end of the
The third and
第5関節部3Lは、互いの中心軸Ax5(図2)が一致する状態で、第4リンク3Eの他端と第5リンク3Fの一端とを連結する。
そして、第4,第5リンク3E,3Fは、第5関節部3Lにより互いに連結されることで、中心軸Ax5を中心として相対的に回転可能となる。
第6関節部3Mは、第5リンク3Fの他端と第6リンク3Gの一端とを連結する。
そして、第5,第6リンク3F,3Gは、第6関節部3Mにより互いに連結されることで、中心軸Ax5に直交する軸Ax6(図2)を中心として相対的に回転可能となる。
以上のように、多関節アーム3は、6軸により操作可能に構成されている。
The fifth joint 3L connects the other end of the
The fourth and
The sixth joint 3M connects the other end of the
The fifth and
As described above, the articulated
プローブヘッド3Nは、第6リンク3Gの他端に取り付けられるとともに、測定プローブ2を支持する。
このプローブヘッド3Nにおいて、側面には、図2に示すように、多関節アーム3の操作時に、測定者に手で掴まれるハンドル3Oが設けられている。
また、ハンドル3Oには、測定者にて押下されることで、測定を終了させる旨の測定終了信号を制御装置6に出力する測定終了ボタン3Pが設けられている。
The
As shown in FIG. 2, the
Further, the handle 3O is provided with a
〔角度センサの構成〕
角度センサ4は、具体的な図示は省略したが、第1〜第6関節部3H〜3Mにそれぞれ取り付けられている。
そして、6つの角度センサ4は、第1〜第6関節部3H〜3Mにより互いに連結された第1〜第6リンク3B〜3Gの相対的な回転角度を検出する。
例えば、第1関節部3Hに設けられた角度センサ4は、支柱3A及び第1リンク3B同士の鉛直軸Ax1を中心とした相対的な回転角度を検出する。
そして、6つの角度センサ4は、検出した回転角度に応じた角度検出信号(位置情報)を制御装置6に出力する。
[Configuration of angle sensor]
Although not specifically shown, the
The six
For example, the
Then, the six
〔加速度センサの構成〕
加速度センサ5は、具体的な図示は省略したが、プローブヘッド3Nに取り付けられ、多関節アーム3の動作(プローブヘッド3Nの加速度)を検出する。
なお、加速度センサ5は、公知の技術であるため、詳細な説明については省略する。
本実施形態では、加速度センサ5は、第6リンク3Gの中心軸Ax7に沿って測定子2A側から見た場合に、プローブヘッド3Nの上下左右の各方向への移動時の各加速度を検出する。
そして、加速度センサ5は、検出した加速度に応じた加速度検出信号(動作情報)を制御装置6に出力する。
[Configuration of acceleration sensor]
Although not specifically shown, the
In addition, since the
In the present embodiment, the
Then, the
〔制御装置の構成〕
図3は、三次元測定装置1の制御構造を示すブロック図である。
制御装置6は、図3に示すように、CPU(Central Processing Unit)やハードディスクを備えた制御装置本体61と、マウスやキーボード等で構成された入力装置62と、ディスプレイ等の表示装置63とを備える。
制御装置本体61は、測定プローブ2から出力されたタッチ信号、角度センサ4から出力された角度検出信号、加速度センサ5から出力された加速度検出信号、及び測定終了ボタン3Pから出力された測定終了信号等に基づいて、各種の処理を実行する。
この制御装置本体61は、図3に示すように、位置算出部61Aと、動作認識部61Bと、処理実行部61Cと、第1,第2メモリ61D,61Eとを備える。
[Configuration of control device]
FIG. 3 is a block diagram showing a control structure of the three-
As shown in FIG. 3, the
The control device
As shown in FIG. 3, the control device
位置算出部61Aは、測定プローブ2からのタッチ信号の入力時に角度センサ4にて検出された各回転角度を読み取り(角度検出信号を入力し)、当該各回転角度と第1〜第6リンク3B〜3Gの各長さ等に基づいて、測定子2Aの中心座標値を算出する。
そして、位置算出部61Aは、タッチ信号が入力される毎に、算出した中心座標値を順次、第1メモリ61Dに記憶させる。
動作認識部61Bは、加速度センサ5からの加速度検出信号に基づいて、多関節アーム3の動作(プローブヘッド3Nの上下左右のいずれかの方向への移動)を認識する。
なお、本実施形態では、動作認識部61Bは、加速度センサ5からの加速度検出信号に基づくプローブヘッド3Nの加速度が所定の閾値以上である場合に、多関節アーム3の動作を認識するように構成されている。
The
Then, the
Based on the acceleration detection signal from the
In the present embodiment, the
処理実行部61Cは、第2メモリ61Eに記憶された関連情報に基づいて、動作認識部61Bにて認識された多関節アーム3の動作に応じた測定項目(例えば、円測定、球測定、円筒測定、円錐測定等)を判別する。
また、処理実行部61Cは、測定終了ボタン3Pからの測定終了信号を入力した場合に、第1メモリ61Dに記憶された各中心座標値を読み出し、当該各中心座標値に基づいて、上記のように判別した測定項目に応じたデータ処理を実行する。
The
In addition, when the measurement end signal is input from the
第1メモリ61Dは、位置算出部61Aにて算出された中心座標値を記憶する。
第2メモリ61Eは、処理実行部61Cで用いられる関連情報を記憶する。
なお、関連情報は、多関節アーム3の動作(プローブヘッド3Nの上下左右方向への移動)と、測定項目とが関連付けられた情報である。
本実施形態では、プローブヘッド3Nの上方向への移動に対して円測定が関連付けられ、右方向への移動に対して球測定が関連付けられ、下方向への移動に対して円筒測定が関連付けられ、左方向への移動に対して円錐測定が関連付けられている。
The
The
The related information is information in which the operation of the articulated arm 3 (movement of the
In the present embodiment, the circular measurement is associated with the upward movement of the
〔三次元測定装置の動作〕
次に三次元測定装置1の動作について図面を参照して説明する。
図4及び図5は、三次元測定装置1の動作を説明するフローチャートである。
図6ないし図9は、三次元測定装置1の動作を説明するための図である。
先ず、測定者が三次元測定装置1の電源を投入すると、動作認識部61Bは、加速度センサ5からの加速度検出信号を入力したか否かを常時、監視する(ステップST1)。
ステップST1において、動作認識部61Bは、「Y」と判定した場合には、入力した加速度検出信号に基づくプローブヘッド3Nの加速度が所定の閾値以上であるか否かを判定する(ステップST2)。
そして、動作認識部61Bは、ステップST2において、「N」と判定した場合には、再度、ステップST1の処理に移行する。
[Operation of CMM]
Next, the operation of the three-
4 and 5 are flowcharts for explaining the operation of the three-
6 to 9 are diagrams for explaining the operation of the three-
First, when the measurer turns on the power of the three-
In step ST1, when it is determined as “Y”, the
If the
一方、動作認識部61Bは、ステップST2において、「Y」と判定した場合には、入力した加速度検出信号に基づいて、プローブヘッド3Nが上方向に移動したか否かを判定する(ステップST3)。
そして、動作認識部61Bは、ステップST3において、「N」と判定した場合には、再度、ステップST1の処理に移行する。
一方、制御装置本体61は、ステップST3において、「Y」と判定した場合には、測定者に測定項目を選択させる選択モードに移行する(ステップST4)。
On the other hand, if it is determined as “Y” in step ST2, the
If the
On the other hand, when it is determined “Y” in step ST3, the control device
ステップST4の後、動作認識部61Bは、ステップST1,ST2と同様の処理を実行する(ステップST5,ST6)。
そして、動作認識部61Bは、ステップST6において、「Y」と判定した場合(プローブヘッド3Nの加速度が所定の閾値以上である場合)には、入力した加速度検出信号に基づいて、プローブヘッド3Nが上下左右のいずれの方向に移動したかを判別する(ステップST7〜ST9)。
After step ST4, the
When the
例えば、処理実行部61Cは、動作認識部61Bにてプローブヘッド3Nが上方向に移動(図6)したと判別された場合(ステップST7において「Y」と判定された場合)には、第2メモリ61Eに記憶された関連情報に基づいて、測定項目として円測定が選択されたことを認識する(ステップST10)。
また、処理実行部61Cは、動作認識部61Bにてプローブヘッド3Nが右方向に移動(図7)したと判別された場合(ステップST8において「Y」と判定された場合)には、第2メモリ61Eに記憶された関連情報に基づいて、測定項目として球測定が選択されたことを認識する(ステップST11)。
さらに、処理実行部61Cは、動作認識部61Bにてプローブヘッド3Nが下方向に移動(図8)したと判別された場合(ステップST9において「Y」と判定された場合)には、第2メモリ61Eに記憶された関連情報に基づいて、測定項目として円筒測定が選択されたものと認識する(ステップST12)。
また、処理実行部61Cは、動作認識部61Bにてプローブヘッド3Nが左方向に移動(図9)したと判別された場合(ステップST9において「N」と判定された場合)には、第2メモリ61Eに記憶された関連情報に基づいて、測定項目として円錐測定が選択されたものと認識する(ステップST13)。
For example, when the
In addition, when the
Furthermore, when the
In addition, when the
ステップST10〜ST13の後、制御装置本体61は、ステップST10〜ST13にて選択された測定項目に応じた測定を測定者に実行させる測定モードに移行する(ステップST14)。
そして、測定者は、測定モード時において、多関節アーム3を操作し、選択した測定項目に要求される測定点数を満たすように、測定子2Aを被測定物に順次、接触させる。
ステップST14の後、位置算出部61Aは、測定プローブ2からタッチ信号を入力する毎に、角度センサ4にて検出された各回転角度を読み取り、当該各回転角度と第1〜第6リンク3B〜3Gの各長さ等に基づいて、測定子2Aの中心座標値を算出する(ステップST15)。また、位置算出部61Aは、算出した中心座標値を第1メモリ61Dに記憶させる。
After steps ST10 to ST13, the control device
Then, in the measurement mode, the measurer operates the articulated
After step ST14, each time the
ステップST15の後、処理実行部61Cは、測定終了ボタン3Pからの測定終了信号を入力したか否かを判定する(ステップST16)。
制御装置本体61は、ステップST16において、「N」と判定した場合には、ステップST15の処理に移行する。
一方、処理実行部61Cは、ステップST16において、「Y」と判定した場合には、第1メモリ61Dに記憶された各中心座標値を読み出し、当該各中心座標値に基づいて、ステップST10〜ST13にて選択された測定項目に応じたデータ処理を実行する(ステップST17)。
After step ST15, the
When the determination is “N” in step ST16, the control device
On the other hand, if the
上述した第1実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、三次元測定装置1を構成する制御装置6は、動作認識部61B及び処理実行部61Cを備える。
このことにより、測定者は、多関節アーム3を直接手に持って被測定物を測定する際に、PCの操作を必要とする場合であっても、マウスやキーボード等の入力装置62を操作する必要がない。
すなわち、測定者は、多関節アーム3を動作させるだけで、動作認識部61Bに当該動作を認識させ、処理実行部61Cに当該動作に応じた処理を実行させる(PCの操作を認識させる)ことができる。
したがって、手の届かない場所に入力装置62がある場合であっても、多関節アーム3を動作させるだけでPCの操作を行うことができ、使い勝手の向上が図れる。
The first embodiment described above has the following effects.
In this embodiment, the
As a result, the measurer operates the
That is, the measurer simply moves the articulated
Therefore, even when the
また、本実施形態では、本発明に係る動作検出装置が加速度センサ5で構成されているので、複雑な演算をすることなく、加速度センサ5からの出力に基づいて、動作認識部61Bに多関節アーム3の動作を容易に認識させることができる。
さらに、動作認識部61Bは、加速度センサ5にて検出された加速度が所定の閾値以上である場合に、多関節アーム3の動作を認識する(被測定物の測定時ではなく、PCの操作時であると認識する)。
このことにより、動作認識部61Bは、加速度の大小によって、被測定物の測定時とPCの操作時とを判別することができる。
したがって、被測定物の測定時において、測定者により多関節アーム3が操作された場合であっても、処理実行部61Cに不要な処理を行わせることがない。
In the present embodiment, since the motion detection device according to the present invention is configured by the
Furthermore, the
Thus, the
Therefore, even when the articulated
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
なお、以下では、前記第1実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図10は、第2実施形態における三次元測定装置1の制御構造を示すブロック図である。
図11は、第2実施形態におけるプローブヘッド3Nを示す図である。
前記第1実施形態では、動作認識部61Bは、プローブヘッド3Nの加速度が所定の閾値以上である場合に、多関節アーム3の動作を認識していた。
これに対して、第2実施形態では、ハンドル3Oには、図10または図11に示すように、測定者にて押下されることで操作信号(実行情報)を制御装置6に出力する操作装置としての操作ボタン3Qが設けられている。そして、動作認識部61Bは、測定者にて操作ボタン3Qが押下されている場合(操作信号が入力されている場合)に、多関節アーム3の動作を認識する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
FIG. 10 is a block diagram showing a control structure of the three-
FIG. 11 is a diagram showing a
In the first embodiment, the
On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIG. 10 or FIG. 11, an operating device that outputs an operation signal (execution information) to the
次に、第2実施形態における三次元測定装置1の動作について説明する。
図12は、第2実施形態における三次元測定装置1の動作を説明するフローチャートである。
先ず、測定者が三次元測定装置1の電源を投入すると、動作認識部61Bは、操作ボタン3Qから操作信号が出力されているか否かを常時、監視する(ステップST18)。
ステップST18において、動作認識部61Bは、「Y」と判定した場合には、加速度センサ5からの加速度検出信号を入力したか否かを判定する(ステップST19)。
そして、動作認識部61Bは、「N」と判定した場合には、再度、ステップST18の処理に移行する。
一方、制御装置本体61は、ステップST17において、「Y」と判定した場合には、前記第1実施形態と同様に、ステップST3〜ST17の処理を実行する(図4,図12参照)。
Next, the operation of the three-
FIG. 12 is a flowchart for explaining the operation of the three-
First, when the measurer turns on the power of the coordinate measuring
In step ST18, when the
If the
On the other hand, if it is determined as “Y” in step ST17, the control device
上述した第2実施形態によれば、前記第1実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、動作認識部61Bは、多関節アーム3に設けられた操作ボタン3Qが操作され、操作ボタン3Qから操作信号を入力した場合に、多関節アーム3の動作を認識する(被測定物の測定時ではなく、PCの操作時であると認識する)。
このことにより、動作認識部61Bは、操作ボタン3Qからの操作信号の入力の有無によって、被測定物の測定時とPCの操作時とを判別することができる。
したがって、被特定物の測定時において、測定者により多関節アームが操作された場合であっても、処理実行部61Cに不要な処理を行わせることがない。
また、操作ボタン3Qを設けるだけで、動作認識部61Bに被測定物の測定時とPCの操作時とを容易に判別させることができる。
According to the second embodiment described above, there are the following effects in addition to the same effects as in the first embodiment.
In the present embodiment, the
Thus, the
Therefore, even when the articulated arm is operated by the measurer when measuring the specified object, the
Further, only by providing the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
なお、以下では、前記第1実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
前記第1実施形態では、動作認識部61Bは、プローブヘッド3Nの加速度が所定の閾値以上である場合に、多関節アーム3の動作を認識していた。
これに対して、第3実施形態では、動作認識部61Bは、位置算出部61Aにて算出された測定子2Aの中心座標値が所定の空間Sp(図16参照)内に位置付けられている場合に、多関節アーム3の動作を認識する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the first embodiment, the
On the other hand, in the third embodiment, the
図13は、第3実施形態における三次元測定装置1の制御構造を示すブロック図である。
図14は、第3実施形態におけるプローブヘッド3Nを示す図である。
具体的に、プローブヘッド3Nには、図13または図14に示すように、制御装置本体61による制御の下、所定の画像を表示する表示部3Rが設けられている。
また、制御装置本体61は、図13に示すように、位置算出部61A、動作認識部61B、処理実行部61C、及び第1,第2メモリ61D,61Eの他、操作領域設定部61Fと、第3メモリ61Gと、表示制御部61Hとを備える。
操作領域設定部61Fは、動作認識部61Bにて多関節アーム3の動作が認識される際に用いられる空間Spを設定する。
また、操作領域設定部61Fは、設定した空間Spに関する情報(三次元空間の座標値)を第3メモリ61Gに記憶させる。
そして、動作認識部61Bは、位置算出部61Aにて算出された測定子2Aの中心座標値が第3メモリ61Gに記憶された空間Sp内に位置付けられている場合に、多関節アーム3の動作を認識する。
表示制御部61Hは、表示部3Rの動作を制御し、表示部3Rに所定の画像を表示させる。
FIG. 13 is a block diagram showing a control structure of the three-
FIG. 14 is a diagram showing a
Specifically, as shown in FIG. 13 or FIG. 14, the
Further, as shown in FIG. 13, the control device
The operation
In addition, the operation
Then, the
The
次に、第3実施形態における三次元測定装置1の動作について説明する。
図15は、第3実施形態における三次元測定装置1の動作を説明するフローチャートである。
図16は、第3実施形態における三次元測定装置1の動作を説明するための図である。
先ず、測定者が三次元測定装置1の電源を投入すると、操作領域設定部61Fは、第3メモリ61Gに空間Spに関する情報が記憶されているか否かを確認する(ステップST20)。
ステップST20において、制御装置本体61は、「N」と判定した場合には、空間Spを設定する設定モードに移行する(ステップST21)。
Next, the operation of the three-
FIG. 15 is a flowchart for explaining the operation of the three-
FIG. 16 is a diagram for explaining the operation of the three-
First, when the measurer turns on the power of the coordinate measuring
In step ST20, when it is determined “N”, the control device
ステップST21の後、測定者は、多関節アーム3を操作し、図16に示すように、測定モード時において多関節アーム3を操作する位置(図16で二点鎖線で示す位置)から離間した位置(図16で実線で示す位置)に測定子2Aを位置付ける。
そして、測定者は、測定終了ボタン3Pを押下することで、以下に示す処理により空間Spが設定される。
After step ST21, the measurer operates the
Then, when the measurer presses the
すなわち、操作領域設定部61Fは、測定終了ボタン3Pからの測定終了信号を入力したか否かを判定する(ステップST22)。
制御装置本体61は、ステップST22において、「N」と判定した場合には、ステップST21の処理に移行する。
一方、操作領域設定部61Fは、ステップST22において、「Y」と判定した場合には、測定終了信号を入力した時点で角度センサ4にて検出された各回転角度を読み取り、当該各回転角度と第1〜第6リンク3B〜3Gの各長さ等に基づいて、測定子2Aの中心座標値を算出する(ステップST23)。
ステップST23の後、操作領域設定部61Fは、ステップST23において算出した測定子2Aの中心座標値を中心とする空間Sp(三次元空間の座標値)を設定する(ステップST24)。
そして、操作領域設定部61Fは、設定した空間Spに関する情報を第3メモリ61Gに記憶させる。
以上の処理ST22〜ST24により空間Spを設定した後、制御装置本体61は、ステップST20の処理に移行する。
That is, the operation
When the determination is “N” in step ST22, the control device
On the other hand, if it is determined as “Y” in step ST22, the operation
After step ST23, the operation
Then, the operation
After setting the space Sp by the above processes ST22 to ST24, the control device
ステップST20において、「Y」と判定された場合には、位置算出部61Aは、角度センサ4にて検出された各回転角度を読み取り、当該各回転角度と第1〜第6リンク3B〜3Gの各長さ等に基づいて測定子2Aの中心座標値を算出する(ステップST25)。
ステップST25の後、動作認識部61Bは、ステップST25において算出された測定子2Aの中心座標値が第3メモリ61Gに記憶された空間Sp内に位置付けられているか否かを判定する(ステップST26)。
制御装置本体61は、ステップST26において、「N」と判定した場合には、ステップST25の処理に移行する。
When it is determined as “Y” in step ST20, the
After step ST25, the
If the determination is “N” in step ST26, the control device
一方、測定者による多関節アーム3の操作により、ステップST26において、「Y」と判定された場合には、表示制御部61Hは、表示部3Rの動作を制御し、表示部3Rに図17に示す「入力操作可」の文字が記載された画像を表示させる(ステップST27)。
ステップST27の後、動作認識部61Bは、加速度センサ5からの加速度検出信号を入力したか否かを常時、監視する(ステップST28)。
そして、制御装置本体61は、ステップST28において、「Y」と判定した場合には、前記第1実施形態と同様に、ステップST3〜ST17の処理を実行する(図4,図15参照)。
On the other hand, when it is determined as “Y” in step ST26 due to the operation of the articulated
After step ST27, the
If the determination is “Y” in step ST28, the control device
上述した第3実施形態によれば、前記第1実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、位置算出部61Aは、角度センサ4にて検出された各回転角度に基づいて、測定子2Aの中心座標値を算出する。そして、動作認識部61Bは、位置算出部61Aにて算出された測定子2Aの位置が予め設定された空間Sp内に位置している場合に、多関節アーム3の動作を認識する(被測定物の測定時ではなく、PCの操作時であると認識する)。
このことにより、動作認識部61Bは、測定子2Aの位置によって、被測定物の測定時とPCの操作時とを判別することができる。
したがって、被測定物の測定時において、測定者により多関節アームが操作された場合であっても、処理実行部61Cに不要な処理を行わせることがない。
また、スイッチ等の操作装置を設けずに、既存の構成を利用して、動作認識部61Bに被測定物の測定時とPCの操作時とを容易に判別させることができる。
According to the third embodiment described above, there are the following effects in addition to the same effects as in the first embodiment.
In the present embodiment, the
Thus, the
Therefore, even when the articulated arm is operated by the measurer when measuring the object to be measured, the
Further, the
さらに、測定子2Aの位置が空間Sp内に位置付けられている状態で「入力操作可」の文字が記載された画像が表示部3Rに表示されるので、測定者は、多関節アーム3の操作によりPCの操作が可能な状態を容易に認識できる。
また、空間Spを任意の空間に設定可能に構成されているので、三次元測定装置1の使用環境に応じて適切な空間Spに設定でき、利便性の向上が図れる。
Further, since the image on which the character “input operation is possible” is displayed on the
In addition, since the space Sp can be set to an arbitrary space, it can be set to an appropriate space Sp according to the use environment of the three-
なお、本発明は、前記実施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、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態において、測定プローブ2としては、前記各実施形態で説明した接触型のプローブに限らない。例えば、CCD(Charge Coupled Device)カメラやイメージセンサを用いた画像プローブ、レーザ走査方式のレーザプローブ等の非接触型のプローブを測定プローブとして採用しても構わない。
前記各実施形態では、多関節アーム3は、6つのリンク及び関節部を備え、6軸により操作可能に構成されていたが、これに限らず、その他の数のリンク及び関節部を備えた構成とし、5軸や7軸により操作可能に構成しても構わない。
前記第3実施形態において、表示部3Rに表示させる画像としては、前記第3実施形態で説明した画像に限らず、多関節アーム3の操作によりPCの操作が可能な状態を測定者に認識させることができる画像であれば、その他の画像でも構わない。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within a scope in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
In each embodiment, the
In each of the above embodiments, the
In the third embodiment, the image displayed on the
本発明は、測定者にて測定プローブを直接手で動かすことが可能に構成され、被測定物上の任意の点の三次元座標値を取り込むことにより、被測定物の三次元形状、表面性状等の測定を行う三次元測定装置に利用できる。 The present invention is configured so that the measurement probe can be directly moved by a hand by a measurer, and the three-dimensional shape and surface property of the measurement object are obtained by taking in the three-dimensional coordinate values of arbitrary points on the measurement object. It can be used for a three-dimensional measuring apparatus that performs such measurements.
1・・・三次元測定装置
2・・・測定プローブ
3・・・多関節アーム
3B〜3G・・・リンク
3H〜3M・・・関節部
3Q・・・操作ボタン(操作装置)
4・・・角度センサ(角度検出装置)
5・・・加速度センサ(動作検出装置)
6・・・制御装置
61A・・・位置検出部
61B・・・動作認識部
61C・・・処理実行部
Sp・・・空間
DESCRIPTION OF
4. Angle sensor (angle detection device)
5 ... Accelerometer (motion detection device)
6 ...
Claims (4)
関節部を介して直列に連結された複数のリンクを有し、前記測定プローブを三次元空間内で外部からの力に対して移動自在に支持する多関節アームと、
前記多関節アームに設けられ、前記多関節アームの動作を検出し、当該動作に関する動作情報を出力する動作検出装置と、
前記多関節アームに設けられ、操作されることで所定の処理を実行させるための実行情報を出力する操作装置と、
前記多関節アームに設けられ、連結された前記リンク同士の相対角度を検出し、前記測定プローブの位置を算出するための位置情報を出力する角度検出装置と、
各種の処理を実行する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記位置情報に基づいて、前記測定プローブの位置を算出する位置算出部と、
前記操作装置から操作領域を設定する旨の前記実行情報が入力された場合に、前記測定プローブの位置を中心とする空間を設定する操作領域設定部と、
前記位置算出部にて算出された前記測定プローブの位置が前記空間内に位置している場合に、前記動作情報に基づいて、前記多関節アームの動作を認識する動作認識部と、
前記各種の処理のうち、前記動作認識部にて認識された前記多関節アームの動作に応じた処理を実行する処理実行部と、を備える
ことを特徴とする三次元測定装置。 A measurement probe for measuring an object to be measured;
A multi-joint arm having a plurality of links connected in series via a joint, and supporting the measurement probe movably with respect to an external force in a three-dimensional space;
A motion detection device provided in the multi-joint arm, detecting a motion of the multi-joint arm and outputting motion information relating to the motion;
An operating device that is provided in the multi-joint arm and outputs execution information for executing predetermined processing by being operated;
An angle detection device that is provided in the articulated arm, detects a relative angle between the linked links, and outputs position information for calculating the position of the measurement probe;
And a control unit for executing various processes,
The controller is
A position calculating unit that calculates the position of the measurement probe based on the position information;
An operation region setting unit that sets a space centered on the position of the measurement probe when the execution information for setting the operation region is input from the operation device;
An operation recognition unit that recognizes the operation of the multi-joint arm based on the operation information when the position of the measurement probe calculated by the position calculation unit is located in the space ;
Wherein among the various processes, three-dimensional measuring device, characterized in that and a processing execution unit for executing the processing corresponding to the recognized movement of the articulated arm in the operation recognition portion.
前記動作検出装置は、
前記多関節アームの移動時の加速度を検出する加速度センサであり、
前記動作認識部は、
前記加速度センサにて検出された加速度が所定の閾値以上である場合に、前記多関節アームの動作を認識する
ことを特徴とする三次元測定装置。 The three-dimensional measuring apparatus according to claim 1,
The motion detection device includes:
An acceleration sensor for detecting acceleration during movement of the articulated arm;
The motion recognition unit
The three-dimensional measuring apparatus, wherein the motion of the articulated arm is recognized when the acceleration detected by the acceleration sensor is equal to or greater than a predetermined threshold.
前記動作認識部は、
前記操作装置から前記実行情報を入力した場合に、前記多関節アームの動作を認識する
ことを特徴とする三次元測定装置。 The three-dimensional measuring apparatus according to claim 1 ,
Before Symbol behavior recognition unit,
A three-dimensional measuring apparatus that recognizes the movement of the articulated arm when the execution information is input from the operating device.
前記動作検出装置は、
前記多関節アームの移動時の加速度を検出する加速度センサである
ことを特徴とする三次元測定装置。 The three-dimensional measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
The motion detection device includes:
A three-dimensional measuring apparatus, wherein the three-dimensional measuring apparatus is an acceleration sensor that detects an acceleration during movement of the articulated arm.
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