JP2011149849A - Noncontact displacement measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変位計により被測定対象(ワーク)の変位量を検出する非接触変位計測装置に関する。 The present invention relates to a non-contact displacement measuring apparatus that detects a displacement amount of a measurement target (workpiece) using a displacement meter.
従来、特許文献1のように、ワークの三次元形状を測定する際に、レーザプローブ(レーザ変位計)が用いられる。特許文献1のような構成であれば、レーザプローブにより、ワークの一方向の面に対する変位量しか検出することができない。 Conventionally, as in Patent Document 1, a laser probe (laser displacement meter) is used when measuring a three-dimensional shape of a workpiece. If it is the structure like patent document 1, only the displacement amount with respect to the surface of one direction of a workpiece | work can be detected with a laser probe.
そこで、首振り式のヘッドに取り付けたレーザプローブを用いる構成が考えられる。つまり、ヘッドによりレーザプローブの姿勢を変えて、ワークの多方向の面に対する変位量を検出することができる。 Therefore, a configuration using a laser probe attached to a swing-type head is conceivable. In other words, the amount of displacement of the workpiece with respect to the multi-directional surface can be detected by changing the posture of the laser probe with the head.
しかしながら、首振り式のヘッドにレーザプローブを取り付ける構成であれば、レーザプローブの姿勢制御に多くの時間を要する。また、その姿勢制御に用いるパートプログラムの作成にも、多くの時間が必要となる。 However, if the configuration is such that the laser probe is attached to the swing-type head, it takes much time to control the attitude of the laser probe. Also, it takes a lot of time to create a part program for use in posture control.
そこで、本発明は、短時間で且つ容易にワークの変位量を検出可能な非接触変位計測装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a non-contact displacement measuring device that can easily detect the amount of displacement of a workpiece in a short time.
上記目的を達成するために、本発明に係る非接触変位計測装置は、被測定対象を載置可能に構成された測定テーブルと、前記被測定対象に光を照射すると共に当該光に基づく反射光を受光し且つ当該反射光に基づき前記被測定対象の前記変位量を計測する変位計測部と、前記測定テーブルに対して平行な第1軸に沿って当該測定テーブルから相対移動可能に構成され、前記測定テーブルに対して直交する第2軸方向に広がり且つ前記第1軸及び前記第2軸に直交する第3軸方向の前記測定テーブルの両端近傍に端部を有するゲート状に形成されたゲート状駆動部とを備え、前記ゲート状駆動部は、前記被測定対象に対して少なくとも2方向から光を照射させるように前記変位計測部を配置可能に構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a non-contact displacement measuring apparatus according to the present invention includes a measurement table configured to be able to mount a measurement target, and a reflected light based on the light while irradiating the measurement target with light. And a displacement measuring unit that measures the amount of displacement of the object to be measured based on the reflected light and a relative movement from the measurement table along a first axis parallel to the measurement table, A gate formed in the shape of a gate that extends in a second axis direction orthogonal to the measurement table and has ends near both ends of the measurement table in a third axis direction orthogonal to the first axis and the second axis. And the gate-like drive unit is configured such that the displacement measurement unit can be arranged so as to irradiate the measurement target with light from at least two directions.
上記構成により、本発明に係る非接触変位計測装置は、ゲート状駆動部を第1軸に沿って相対移動させる毎に、少なくとも2方向からの光を被測定対象に照射し、その被測定対象の変位を計測することができる。 With the above configuration, the non-contact displacement measuring apparatus according to the present invention irradiates the measurement target with light from at least two directions each time the gate-like driving unit is relatively moved along the first axis. Can be measured.
前記ゲート状駆動部は、当該ゲート状駆動部の形状に沿って前記変位計測部を移動可能に構成された移動機構を備え、当該移動機構の所定位置に前記変位計測部を移動させる移動制御部を備える構成としてもよい。 The gate-like drive unit includes a movement mechanism configured to be able to move the displacement measurement unit along the shape of the gate-like drive unit, and the movement control unit moves the displacement measurement unit to a predetermined position of the movement mechanism. It is good also as a structure provided with.
前記ゲート状駆動部は、前記第2軸方向に延びる第1支持部と、前記第2軸方向に延び且つ前記第1支持部から前記第3軸方向に離れる位置に設けられた第2支持部と、前記第1支持部の上部及び前記第2支持部の上部を連結するように設けられた第3支持部とを備え、前記第1支持部、前記第2支持部、及び前記第3支持部によりゲート状に形成されている構成としてもよい。また、前記変位計測部は、前記第1支持部、前記第2支持部、及び前記第3支持部の少なくともいずれか2つにそれぞれ設けられている構成としてもよい。また、前記第1支持部及び前記第2支持部の少なくともいずれかに設けられた前記変位計測部は、前記第3軸方向に移動可能に構成され、前記第3支持部に設けられた前記変位検出部は、前記第2軸方向に移動可能に構成されていてもよい。 The gate-shaped drive unit includes a first support unit extending in the second axial direction, and a second support unit provided in a position extending in the second axial direction and away from the first support unit in the third axial direction. And a third support part provided to connect the upper part of the first support part and the upper part of the second support part, the first support part, the second support part, and the third support It is good also as a structure currently formed in gate shape by the part. The displacement measurement unit may be provided in at least any two of the first support unit, the second support unit, and the third support unit. The displacement measuring unit provided in at least one of the first support unit and the second support unit is configured to be movable in the third axis direction, and the displacement provided in the third support unit. The detection unit may be configured to be movable in the second axis direction.
前記ゲート状駆動部は、前記第2軸方向に広がる円弧状に形成されている構成であってもよい。また、前記変位計測部は、前記移動機構にて移動する軌跡と直交する直交方向に移動可能に構成されていてもよい。 The gate-shaped drive unit may be formed in an arc shape extending in the second axis direction. The displacement measuring unit may be configured to be movable in an orthogonal direction orthogonal to a trajectory moving by the moving mechanism.
本発明によれば短時間で且つ容易にワークの変位量を検出可能な非接触変位計測装置を提供することが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide the non-contact displacement measuring device which can detect the displacement amount of a workpiece | work easily in a short time.
次に、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
(第1実施形態に係る非接触変位計測装置の構成)
図1は、第1実施形態に係る非接触変位計測装置の機能を有する3次元測定装置全体を示す斜視図である。3次元測定装置は、非接触型の3次元測定機1と、この3次元測定機1を駆動制御すると共に必要なデータ処理を実行するコンピュータシステム2とにより構成されている。
[First Embodiment]
(Configuration of non-contact displacement measuring apparatus according to the first embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing the entire three-dimensional measuring apparatus having the function of the non-contact displacement measuring apparatus according to the first embodiment. The three-dimensional measuring apparatus includes a non-contact type three-dimensional measuring machine 1 and a
3次元測定機1は、次のように構成されている。即ち、架台11上には、被測定対象12を載置する測定テーブル13が装着されている。測定テーブル13は、図示しないY軸駆動機構によってY軸方向に駆動される。ここで、Y軸方向は、測定テーブル13に対して平行な方向(第1軸)である。
The three-dimensional measuring machine 1 is configured as follows. That is, a measurement table 13 on which the
測定テーブル13の側部及びその上部に亘って、第1ゲート状駆動部14Aが設けられている。すなわち、第1ゲート状駆動部14Aは、Y軸方向に沿って測定テーブル13から相対移動可能に構成されている。第1ゲート状駆動部14Aは、Z軸方向に広がり且つX軸方向の測定テーブル13の両端近傍に端部を有するゲート形状に形成されている。ここで、Z軸は、測定テーブル13に対して直交する軸(第2軸)である。X軸は、Y軸及びZ軸に直交する軸(第3軸)である。
A first gate-
第1ゲート状駆動部14Aは、第1〜第3支持アーム(第1〜第3支持部)14a〜14cを有する。第1、第2支持アーム14a、14bは、架台11のY軸方向にのびる両側縁のY軸方向の中央部に設けられている。第1支持アーム14aは、Z軸方向に延びるように形成されている。第2支持アーム14bは、Z軸方向に延び且つ第1支持アーム14aからX軸方向に離れる位置に設けられている。第3支持アーム14cは、第1支持アーム14aの上部及び第2支持アーム14bの上部を連結するように設けられている。つまり、第1ゲート状駆動部14Aは、第1支持アーム14a、第2支持アーム14b、及び第3支持アーム14cよりゲート状に形成されている。
The first gate-
第1支持アーム14aには、第1測定ユニット17Aが支持されている。第1測定ユニット17Aは、図示しないZ軸移動機構によって第1支持アーム14aに沿ってZ軸方向に移動する。第2支持アーム14bには、第2測定ユニット17Bが支持されている。第2測定ユニット17Bは、図示しないZ軸移動機構によって第2支持アーム14bに沿ってZ軸方向に移動する。第3支持アーム14cには、第3測定ユニット17Cが支持されている。第3測定ユニット17Cは、図示しないX軸移動機構によって第3支持アーム14cに沿ってX軸方向に移動する。
The
第1測定ユニット17Aの内部は、図2に示すように構成されている。即ち、第1支持アーム14aに沿ってZ軸方向に移動可能に第1スライダ31aが設けられ、第1スライダ31aに一体に第1X軸ガイド32aが固定されている。第1X軸ガイド32aには、第1支持板33aがX軸方向に摺動(移動)自在に設けられ、この第1支持板33aに、画像測定用の撮像手段である第1CCDカメラ34aと、非接触式変位計(変位計測部)である第1レーザプローブ35aとが併設されている。これにより、第1CCDカメラ34aと第1レーザプローブ35aとは、一定の位置関係を保ってX、Y、Zの3軸方向に同時に移動できるようになっている。第1CCDカメラ34aには、撮像範囲を照明するための第1照明装置36aが付加されている。なお、第1CCDカメラ34aは、画像測定のためだけでなく、第1レーザプローブ35aの測定時における撮像範囲の確認のためにも使用される。第1レーザプローブ35aは、第1測定ユニット17Aの移動の際に第1レーザプローブ35aを退避(X軸方向に移動)するための第1移動機構40aと、レーザビームの方向性を最適な方向に適合させるためX軸周りに回転させる第1回転機構41aとにより支持されている。
The inside of the
なお、第1CCDカメラ34aは、X軸に平行であり且つ第2支持アーム14bに向かう方向の画像を撮像する。第1レーザプローブ35aは、X軸方向に平行であり且つ第2支持アーム14bに向かう方向の変位を計測する。つまり、第1測定ユニット17Aは、ワーク12の第1支持アーム14a側の側面を測定する。
Note that the
同様に、第2測定ユニット17Bの内部は、図2に示すように構成されている。即ち、第2支持アーム14bに沿ってZ軸方向に移動可能に第2スライダ31bが設けられ、第2スライダ31bに一体に第2X軸ガイド32bが固定されている。第2X軸ガイド32bには、第2支持板33bがX軸方向に摺動(移動)自在に設けられ、この第2支持板33bに、画像測定用の撮像手段である第2CCDカメラ34bと、非接触式変位計(変位計測部)である第2レーザプローブ35bとが併設されている。これにより、第2CCDカメラ34bと第2レーザプローブ35bとは、一定の位置関係を保ってX、Y、Zの3軸方向に同時に移動できるようになっている。第2CCDカメラ34bには、撮像範囲を照明するための第2照明装置36bが付加されている。なお、第2CCDカメラ34bは、画像測定のためだけでなく、第2レーザプローブ35bの測定時における撮像範囲の確認のためにも使用される。第2レーザプローブ35bは、第2測定ユニット17Bの移動の際に第2レーザプローブ35bを退避する(X軸方向に移動)ための第2移動機構40bと、レーザビームの方向性を最適な方向に適合させるためX軸周りに回転させる第2回転機構41bとにより支持されている。
Similarly, the inside of the
なお、第2CCDカメラ34bは、X軸に平行であり且つ第1支持アーム14aに向かう方向の画像を撮像する。第2レーザプローブ35bは、X軸方向に平行であり且つ第1支持アーム14aに向かう方向の変位を計測する。つまり、第2測定ユニット17Bは、ワーク12の第2支持アーム14b側の側面を測定する。
Note that the
また、第3測定ユニット17Cの内部は、図3に示すように構成されている。即ち、第3支持アーム14cに沿ってX軸方向に移動可能に第3スライダ31cが設けられ、第3スライダ31cに一体にZ軸ガイド32cが固定されている。Z軸ガイド32cには、第3支持板33cがZ軸方向に摺動(移動)自在に設けられ、この第3支持板33cに、画像測定用の撮像手段である第3CCDカメラ34cと、非接触式変位計(変位計測部)である第3レーザプローブ35cとが併設されている。これにより、第3CCDカメラ34cと第3レーザプローブ35cとは、一定の位置関係を保ってX、Y、Zの3軸方向に同時に移動できるようになっている。第3CCDカメラ34cには、撮像範囲を照明するための第3照明装置36cが付加されている。なお、第3CCDカメラ34cは、画像測定のためだけでなく、第3レーザプローブ35cの測定時における撮像範囲の確認のためにも使用される。第3レーザプローブ35cは、第3測定ユニット17Cの移動の際に第3レーザプローブ35cを退避する(Z軸方向に移動)ための第3移動機構40cと、レーザビームの方向性を最適な方向に適合させるZ軸周りに回転させる第3回転機構41cとにより支持されている。
Further, the inside of the
なお、第3CCDカメラ34cは、Z軸に平行であり且つ測定テーブル13に向かう方向の画像を撮像する。第3レーザプローブ35cは、Z軸方向に平行であり且つ測定テーブル13に向かう方向の変位を計測する。つまり、第3測定ユニット17Cは、ワーク12の上面を測定する。
Note that the
図4は、第1レーザプローブ35aの詳細を示す図である。第1レーザプローブ35aは、ワーク12の変位量を計測するものである。第1レーザプローブ35aは、ワーク12に光を照射し、その光に基づく反射光を受光する。そして、第1レーザプローブ35aは、その反射光に基づきワーク12の変位量を測定する。なお、第2、第3レーザプローブ35b、35cは、図4に示す第1レーザプローブ35aと同様の構成を有する。
FIG. 4 is a diagram showing details of the
第1レーザプローブ35aにおいて、半導体レーザ51から放射された光は、ビームスプリッタ52及び1/4波長板53を介したのち、コリメートレンズ54によって平行光線とされ、ミラー55、56及び対物レンズ57を介してワーク12の測定部に光スポットを形成する。ワーク12の測定部から反射された光は、ミラー56、55、コリメートレンズ54及び1/4波長板53の逆経路を辿ってビームスプリッタ52で反射され、エッジミラー58で上下に二分割される。上下に分割された光は、上下に位置された2分割受光素子59、60で検出される。
In the
検出回路61は、2分割受光素子59、60からの出力信号をもとに対物レンズ57の焦点位置からワーク12の測定面62までのずれ量に応じた信号を出力する。サーボ回路63は、検出回路61の検出出力に基づいて駆動機構64に対物レンズ57の駆動のための駆動信号を出力する。対物レンズ57が上下動すると、変位検出器66の可動部材67が固定部材68に対して移動する。この移動量が変位量として出力される。
The
図5には、3次元測定機1及びコンピュータシステム2の構成を更に詳細に示した装置全体のブロック図が示されている。
FIG. 5 is a block diagram of the entire apparatus showing the configurations of the coordinate measuring machine 1 and the
3次元測定機1の第1測定ユニット17Aにおいて、画像測定用の第1CCDカメラ34aでワーク12を撮像して得られた画像信号は、A/D変換器71aにて多値画像に変換された後、コンピュータ21に供給される。第1CCDカメラ34aの撮像に必要な照明光は、コンピュータ21の制御に基づき、第1照明制御部74aが第1照明装置36aをそれぞれ制御することにより与えられる。第1レーザプローブ35aから得られた変位量の信号は、A/D変換器76aを介してコンピュータ21に供給される。そして、これらを含む第1測定ユニット17Aが、コンピュータ21の制御に基づいて動作するXYZ軸駆動部77によってXYZ軸方向に駆動される。第1測定ユニット17AのXYZ軸方向の位置は、XYZ軸エンコーダ78によって検出され、コンピュータ21に供給される。
In the
また、3次元測定機1の第2測定ユニット17Bにおいて、画像測定用の第2CCDカメラ34bでワーク12を撮像して得られた画像信号は、A/D変換器71bにて多値画像に変換された後、コンピュータ21に供給される。第2CCDカメラ34bの撮像に必要な照明光は、コンピュータ21の制御に基づき、第2照明制御部74bが第2照明装置36bをそれぞれ制御することにより与えられる。第2レーザプローブ35bから得られた変位量の信号は、A/D変換器76bを介してコンピュータ21に供給される。そして、これらを含む第2測定ユニット17Bが、コンピュータ21の制御に基づいて動作するXYZ軸駆動部77によってXYZ軸方向に駆動される。第2測定ユニット17BのXYZ軸方向の位置は、XYZ軸エンコーダ78によって検出され、コンピュータ21に供給される。
Further, in the
また、3次元測定機1の第3測定ユニット17Cにおいて、画像測定用の第3CCDカメラ34cでワーク12を撮像して得られた画像信号は、A/D変換器71cにて多値画像に変換された後、コンピュータ21に供給される。第3CCDカメラ34cの撮像に必要な照明光は、コンピュータ21の制御に基づき、第3照明制御部74cが第3照明装置36cをそれぞれ制御することにより与えられる。第3レーザプローブ35cから得られた変位量の信号は、A/D変換器76cを介してコンピュータ21に供給される。そして、これらを含む第3測定ユニット17Cが、コンピュータ21の制御に基づいて動作するXYZ軸駆動部77によってXYZ軸方向に駆動される。第3測定ユニット17CのXYZ軸方向の位置は、XYZ軸エンコーダ78によって検出され、コンピュータ21に供給される。
Further, in the
一方、コンピュータ21は、制御の中心をなすCPU81と、このCPU81に接続される多値画像メモリ82と、プログラム記憶部83と、ワークメモリ84と、インタフェース85,86,88と、多値画像メモリ82に記憶された多値画像データをCRT25に表示するための表示制御部87とにより構成されている。多値画像メモリ82に格納された多値画像データは、表示制御部87の表示制御動作によって、CRT25に表示される。
On the other hand, the
一方、キーボード22、ジョイスティック23及びマウス24から入力されるオペレータの指示情報は、インタフェース85を介してCPU81に入力される。また、CPU81には、第1〜第3レーザプローブ35a〜35cで検出された変位量やXYZ軸エンコーダ78からのXYZ座標情報を取り込む。CPU81は、これらの入力情報、オペレータの指示及びプログラム記憶部83に格納されたプログラムに基づいて、XYZ軸駆動部77によるステージ移動、測定値の演算処理等の各種の処理を実行する。ワークメモリ84は、CPU81の各種処理のための作業領域を提供する。
On the other hand, operator instruction information input from the
第1〜第3CCDカメラ34a〜34cによる画像測定及び第1〜第3レーザプローブ35a〜35cによる変位計測の計測値は、インタフェース86を介してプリンタ26に出力される。また、インタフェース88は、外部の図示しないCADシステム等より提供されるワーク12のCADデータを、所定の形式に変換してコンピュータシステム21に入力するためのものである。
The measured values of the image measurement by the first to
CPU81は、第1支持アーム14aのZ軸駆動機構(Z軸方向)の所定位置に第1測定ユニット17Aを移動させる。同様に、CPU81は、第2支持アーム14bのZ軸駆動機構(Z軸方向)の所定位置に第2測定ユニット17Bを移動させる。CPU81は、第3支持アーム14cのX軸駆動機構(X軸方向)の所定位置に第3測定ユニット17Cを移動させる。
The
CPU81は、第1測定ユニット17A及び第2測定ユニット17Bを所定範囲に亘ってX軸方向に移動させる。また、CPU81は、第3測定ユニット17CをZ軸方向に移動させる。
The
(第1実施形態に係る非接触変位計測装置の動作)
次に、図6を参照して、第1実施形態に係る3次元測定装置(非接触変位計測装置)の動作について説明する。図6に示すように、第1実施形態に係る3次元測定装置において、第1〜第3測定ユニット17A〜17C(第1〜第3レーザプローブ35a〜35c)は、第1ゲート状駆動部14A(第1〜第3支持アーム14a〜14c)により、測定テーブル13に対してY軸方向に同時に相対移動する。そして、Y軸方向の各位置において、各第1〜第3測定ユニット17A〜17C(第1〜第3レーザプローブ35a〜35c)は、独立した方向にそれぞれ駆動される。第1、第2測定ユニット17A、17B(第1、第2レーザプローブ35a、35b)は、Z軸方向に駆動する。第3測定ユニット17C(第3レーザプローブ35c)は、X軸に方向に駆動する。つまり、第1実施形態に係る3次元測定装置は、ワーク12に3つの入射角をもってレーザ光を照射するように第1〜第3測定ユニット17A〜17C(第1〜第3レーザプローブ35a〜35c)を配置している。また、第1、第2測定ユニット17A、17B(第1、第2レーザプローブ35a、35b)は、所定範囲に亘ってX軸方向にも移動する。第3測定ユニット17C(第3レーザプローブ35c)は、所定範囲に亘ってZ軸方向にも移動する。
(Operation of the non-contact displacement measuring apparatus according to the first embodiment)
Next, the operation of the three-dimensional measurement apparatus (non-contact displacement measurement apparatus) according to the first embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, in the three-dimensional measurement apparatus according to the first embodiment, the first to
(第1実施形態に係る非接触変位計測装置の効果)
次に、第1実施形態に係る3次元測定装置(非接触変位計測装置)の効果について説明する。第1実施形態に係る3次元測定装置は、上記のように動作可能であるので、第1ゲート状駆動部14AをY軸方向に移動させる度に、ワーク12の3方向の面に対する変位量を同時に測定することができる。さらに、第1実施形態に係る3次元測定装置は、上記のように動作可能であるので、その計測経路、計測順序等の制御方法は従来に比べて簡略化される。よって、第1実施形態によれば、短時間で計測を行うことができる。また、その制御に用いられるパートプログラムの作成時間も短縮することができる。
(Effects of the non-contact displacement measuring apparatus according to the first embodiment)
Next, the effect of the three-dimensional measuring apparatus (non-contact displacement measuring apparatus) according to the first embodiment will be described. Since the three-dimensional measuring apparatus according to the first embodiment is operable as described above, the displacement amount with respect to the three-direction surface of the
[第2実施形態]
(第2実施形態に係る非接触変位計測装置の構成)
次に、図7を参照して、本発明の第2実施形態に係る非接触変位計測装置の機能を有する3次元測定機装置の構成について説明する。なお、第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
(Configuration of the non-contact displacement measuring device according to the second embodiment)
Next, with reference to FIG. 7, the structure of the three-dimensional measuring machine apparatus which has the function of the non-contact displacement measuring apparatus based on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. Note that in the second embodiment, identical symbols are assigned to configurations similar to those in the first embodiment and descriptions thereof are omitted.
第2実施形態においては、主に、3次元測定機1aの構成が、第1実施形態と異なる。3次元測定機1aは、第1ゲート状駆動部14Aの代わりに、第2ゲート状駆動部14Bを有する。また、3次元測定機1aは、第1〜第3測定ユニット17A〜17Cの代わりに、第4測定ユニット17Dを有する。
In the second embodiment, the configuration of the three-
第2ゲート状駆動部14Bは、第1実施形態と同様に、Z軸方向に広がり且つX軸方向の測定テーブル13の両端近傍に端部を有するゲート形状を有する。一方、第2ゲート状駆動部14Bは、第1実施形態と異なり、Z軸方向に広がる円弧状に形成されている。なお、第1実施形態と同様に、測定テーブル13は、Y軸方向に移動可能であるので、第2ゲート状駆動部14Bは、Y軸方向に沿って測定テーブル13から相対移動可能に構成されている。
Similar to the first embodiment, the second gate-
第4測定ユニット17Dは、第2ゲート状駆動部14Bに支持されている。第4測定ユニット17Dは、図示しない円周移動機構によって円弧状の第2ゲート状駆動部14Bに沿った円周方向Rに移動する。
The
第4測定ユニット17Dの内部は、図8に示すように構成されている。即ち、円周方向Rに移動可能に第4スライダ31dが設けられ、第4スライダ31dに一体に円弧状ガイド32dが固定されている。円弧状ガイド32dには、第4支持板33dが円周移動機構にて移動する軌跡(円周方向R)と直交する直交方向Fに摺動(移動)自在に設けられている。この第4支持板33dに、画像測定用の撮像手段である第4CCDカメラ34dと、非接触式変位計である第4レーザプローブ35dとが併設されている。これにより、第4CCDカメラ34dと第4レーザプローブ35dとは、一定の位置関係を保ってY軸方向、円周方向R、直交方向Fの3方向に同時に移動できるようになっている。第4CCDカメラ34dには、撮像範囲を照明するための第4照明装置36dが付加されている。なお、第4CCDカメラ34dは、画像測定のためだけでなく、第4レーザプローブ35dの測定時における撮像範囲の確認のためにも使用される。第4レーザプローブ35dは、第4測定ユニット17Dの移動の際に第4レーザプローブ35dを退避する(直交方向Fに移動)ための第4移動機構40dと、レーザビームの方向性を最適な方向に適合させるために直交方向F周りに回転させる第4回転機構41dとにより支持されている。
The interior of the
なお、第4CCDカメラ34dは、測定テーブル13へと向かう直交方向Fの画像を撮像する。第4レーザプローブ35dは、測定テーブル13へと向かう直交方向Fの変位を計測する。つまり、第4測定ユニット17Dは、1台の第4CCDカメラ34dで多方向からワーク12の表面を測定する。
Note that the
第4レーザプローブ35dは、図4に示した第1〜第3レーザプローブ35a〜35cと同様の構成を有する。
The
図9には、3次元測定機1a及びコンピュータシステム2の構成を更に詳細に示した装置全体のブロック図が示されている。
FIG. 9 is a block diagram of the entire apparatus showing the configurations of the coordinate measuring
3次元測定機1aの第4測定ユニット17Dにおいて、画像測定用の第4CCDカメラ34dでワーク12を撮像して得られた画像信号は、A/D変換器71dにて多値画像に変換された後、コンピュータ21に供給される。第4CCDカメラ34dの撮像に必要な照明光は、コンピュータ21の制御に基づき、第4照明制御部74dが第1照明装置36dをそれぞれ制御することにより与えられる。第4レーザプローブ35dから得られた変位量の信号は、A/D変換器76dを介してコンピュータ21に供給される。そして、これらを含む第4測定ユニット17Dが、コンピュータ21の制御に基づいて動作する3方向駆動部77aによって3方向(Y軸方向、円周方向R、直交方向F)に駆動される。第4測定ユニット17Dの3方向の位置は、3方向エンコーダ78aによって検出され、コンピュータ21に供給される。なお、コンピュータ21において、3方向(Y軸方向、円周方向R、直交方向F)にて表される位置は、XYZ軸方向にて表される位置に変換することも可能である。
In the
CPU81は、第2ゲート状駆動部14Bの円周移動機構(円周方向R)の所定位置に第4測定ユニット17Dを移動させる。また、CPU81は、第4測定ユニット17Dを所定範囲に亘って直交方向Fに移動させる。
The
(第2実施形態に係る非接触変位計測装置の動作)
次に、図10を参照して、第2実施形態に係る3次元測定装置(非接触変位計測装置)の動作について説明する。図10に示すように、第2実施形態に係る3次元測定装置において、第4測定ユニット17D(第4レーザプローブ35d)は、第2ゲート状駆動部14Bにより、測定テーブル13に対してY軸方向に相対移動する。そして、Y軸方向の各位置において、第4測定ユニット17D(第4レーザプローブ35d)は、第2ゲート状駆動部14Bの円弧状の形状に沿った円周方向Rに移動する。また、第4測定ユニット17D(第4レーザプローブ35d)は、円周移動機構にて移動する軌跡(円周方向R)と直交する直交方向Fに移動する。
(Operation of the non-contact displacement measuring apparatus according to the second embodiment)
Next, the operation of the three-dimensional measurement apparatus (non-contact displacement measurement apparatus) according to the second embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10, in the three-dimensional measurement apparatus according to the second embodiment, the
(第2実施形態に係る非接触変位計測装置の効果)
次に、第2実施形態に係る3次元測定装置(非接触変位計測装置)の効果について説明する。第2実施形態に係る3次元測定装置は、上記のように動作可能であるので、第2ゲート状駆動部14BをY軸方向に移動させる度に(Y軸方向の所定位置で)、ワーク12のY軸方向に対して直交する面方向の変位量を、複数測定することができる。よって、第2実施形態に係る3次元測定装置は、第1実施形態と同様の効果を奏する。
(Effects of the non-contact displacement measuring apparatus according to the second embodiment)
Next, effects of the three-dimensional measuring apparatus (non-contact displacement measuring apparatus) according to the second embodiment will be described. Since the three-dimensional measuring apparatus according to the second embodiment is operable as described above, the
[その他の実施形態]
以上、発明の一実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、置換等が可能である。
[Other Embodiments]
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications, additions, substitutions, and the like are possible without departing from the spirit of the invention.
例えば、第1及び第2実施形態において、第1〜第4測定ユニット17A〜17Dは、第1〜第4CCDカメラ34a〜34dを設けているが、第1〜第4CCDカメラ34a〜34d(及びそれに付随する構成)を省略した構成であってもよい。すなわち、第1〜第4測定ユニット17A〜17Dは、第1〜第4レーザプローブ35a〜35dを駆動可能に構成するものであればよい。
For example, in the first and second embodiments, the first to
また、本実施形態では、第1〜第4レーザプローブ35a〜35dを非接触式変位計として説明したが、第1〜第4CCDカメラ34a〜34dを非接触式変位計としてもよく、このとき、第1〜第4測定ユニット17A〜17Dは、第1〜第4レーザプローブ35a〜35d(及びそれに付随する構成)を省略した構成であってもよい。
In the present embodiment, the first to fourth laser probes 35a to 35d have been described as non-contact displacement meters, but the first to
例えば、第1実施形態に係る3次元測定装置(非接触変位計測装置)は、第1〜第3測定ユニット17A〜17Cを設けているが、第1支持アーム14a、第2支持アーム14b、及び第3支持アーム14cの少なくともいずれか2つに測定ユニットを設ける構成であればよい。すなわち、3次元測定装置は、第1、第2測定ユニット17A、17Bのみ、又は第1、第3測定ユニット17A、17Cのみ、又は第1、第3測定ユニット17A、17Cのみを有する構成であってもよい。3次元測定装置は、ワーク12に対して少なくとも2方向から光を照射させるように測定ユニットを第1ゲート状駆動部14Aに配置する構成であればよい。
For example, the three-dimensional measurement apparatus (non-contact displacement measurement apparatus) according to the first embodiment includes the first to
例えば、第1実施形態において、第1支持アーム14aは、1つの第1測定ユニット17Aのみを設けているが、さらに複数の測定ユニットを設ける構成であってもよい。また、第2支持アーム14bは、1つの第2測定ユニット17Bのみを設けているが、さらに複数の測定ユニットを設ける構成であってもよい。また、第3支持アーム14cは、1つの第3測定ユニット17Cのみを設けているが、さらに複数の測定ユニットを設ける構成であってもよい。また、第2実施形態において、第2ゲート状駆動部14Bは、1つの第4測定ユニット17Dのみを設けているが、さらに複数の測定ユニットを設ける構成であってもよい。
For example, in the first embodiment, the
1,1a…3次元測定機、2…コンピュータシステム、11…架台、 12…ワーク、13…測定テーブル、14A,14B…第1,第2駆動機構、14a〜14c…第1〜第3支持アーム、17A〜17C…第1〜第3測定ユニット、21…コンピュータ、 22…キーボード、 23…ジョイスティックボックス、24…マウス、25…CRTディスプレイ、26…プリンタ、34a〜34d…第1〜第4CCDカメラ、35a〜35d…第1〜第4レーザプローブ、36a〜36d…第1〜第4照明装置、40a〜40d…第1〜第4移動機構、41a〜41d…第1〜第4回転機構、51…半導体レーザ、52…ビームスプリッタ、53…1/4波長板、54…コリメートレンズ、55,56…ミラー、57…対物レンズ、58…エッジミラー、59、60…2分割受光素子、61…検出回路、63…サーボ回路、64…駆動機構、66…変位検出器、67…可動部材、68…固定部材、71a〜71d,76a〜76d…A/D変換器、74a〜74d…照明制御部、77…XYZ軸駆動部、77a…3方向駆動部、78…XYZ軸エンコーダ、78a…3方向エンコーダ、81…CPU,82…多値画像メモリ、83…プログラム記憶部、84…ワークメモリ、85,86,88…I/F、87…表示制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記被測定対象に光を照射すると共に当該光に基づく反射光を受光し且つ当該反射光に基づき前記被測定対象の前記変位量を計測する変位計測部と、
前記測定テーブルに対して平行な第1軸に沿って当該測定テーブルから相対移動可能に構成され、前記測定テーブルに対して直交する第2軸方向に広がり且つ前記第1軸及び前記第2軸に直交する第3軸方向の前記測定テーブルの両端近傍に端部を有するゲート状に形成されたゲート状駆動部と
を備え、
前記ゲート状駆動部は、
前記被測定対象に対して少なくとも2方向から光を照射させるように前記変位計測部を配置可能に構成されている
ことを特徴とする非接触変位計測装置。 A measurement table configured to be able to place a measurement target;
A displacement measuring unit that irradiates light to the object to be measured and receives reflected light based on the light and measures the amount of displacement of the object to be measured based on the reflected light;
It is configured to be movable relative to the measurement table along a first axis parallel to the measurement table, spreads in a second axis direction orthogonal to the measurement table, and extends to the first axis and the second axis. A gate-shaped drive unit formed in a gate shape having ends in the vicinity of both ends of the measurement table in the third axis direction perpendicular to each other,
The gate-like drive unit is
The non-contact displacement measuring apparatus is configured to be able to arrange the displacement measuring unit so that light is irradiated from at least two directions to the measurement target.
当該ゲート状駆動部の形状に沿って前記変位計測部を移動可能に構成された移動機構を備え、
当該移動機構の所定位置に前記変位計測部を移動させる移動制御部
を備えることを特徴とする請求項1記載の非接触変位計測装置。 The gate-like drive unit is
A moving mechanism configured to be able to move the displacement measuring unit along the shape of the gate-shaped driving unit;
The non-contact displacement measuring apparatus according to claim 1, further comprising a movement control unit that moves the displacement measuring unit to a predetermined position of the moving mechanism.
前記第2軸方向に延びる第1支持部と、
前記第2軸方向に延び且つ前記第1支持部から前記第3軸方向に離れる位置に設けられた第2支持部と、
前記第1支持部の上部及び前記第2支持部の上部を連結するように設けられた第3支持部と
を備え、
前記第1支持部、前記第2支持部、及び前記第3支持部によりゲート状に形成されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の非接触変位計測装置。 The gate-like drive unit is
A first support portion extending in the second axial direction;
A second support portion provided in a position extending in the second axial direction and away from the first support portion in the third axial direction;
A third support part provided to connect the upper part of the first support part and the upper part of the second support part,
The non-contact displacement measuring device according to claim 1, wherein the first support portion, the second support portion, and the third support portion are formed in a gate shape.
前記第1支持部、前記第2支持部、及び前記第3支持部の少なくともいずれか2つにそれぞれ設けられている
ことを特徴とする請求項3記載の非接触変位計測装置。 The displacement measuring unit is
The non-contact displacement measuring device according to claim 3, wherein the non-contact displacement measuring device is provided on at least any two of the first support part, the second support part, and the third support part.
前記第3支持部に設けられた前記変位検出部は、前記第2軸方向に移動可能に構成されている
ことを特徴とする請求項3又は請求項4記載の非接触変位計測装置。 The displacement measurement unit provided in at least one of the first support unit and the second support unit is configured to be movable in the third axis direction,
The non-contact displacement measuring device according to claim 3 or 4, wherein the displacement detection unit provided in the third support unit is configured to be movable in the second axial direction.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の非接触変位計測装置。 The non-contact displacement measuring device according to claim 1, wherein the gate-shaped drive unit is formed in an arc shape extending in the second axis direction.
ことを特徴とする請求項6記載の非接触変位計測装置。 The non-contact displacement measuring apparatus according to claim 6, wherein the displacement measuring unit is configured to be movable in an orthogonal direction orthogonal to a trajectory moved by the moving mechanism.
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