JP2015212681A - Optical coordinate measurement device and probe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接触式のプローブを用いる光学式座標測定装置に関する。 The present invention relates to an optical coordinate measuring apparatus using a contact type probe.
接触式の座標測定装置には、接触部を有するプローブが設けられる。測定対象物にプローブの接触部が接触され、測定対象物と接触部との接触位置の座標が算出される。測定対象物上の複数の位置の座標が算出されることにより、測定対象物の所望の部分の寸法が測定される。 The contact-type coordinate measuring device is provided with a probe having a contact portion. The contact part of the probe is brought into contact with the measurement object, and the coordinates of the contact position between the measurement object and the contact part are calculated. By calculating the coordinates of a plurality of positions on the measurement object, the dimensions of a desired portion of the measurement object are measured.
特許文献1には、データプロセッサ、接触プローブおよび角度センサを備えた空間座標の逐点式測定システムが記載されている。接触プローブには、接触点に加えて、複数の点光源が設けられる。角度センサは、測定対象物の本質的な部分を観測可能でかつ接触プローブの複数の点光源を観測可能に設けられる。
角度センサから各光源に向かう空間的方向が記録される。記録された空間的方向に基づいて、角度センサに関する接触プローブの位置と方向とがデータプロセッサにより算出される。接触プローブの位置が接触点の位置および測定対象物の位置に関係付けられる。 The spatial direction from the angle sensor towards each light source is recorded. Based on the recorded spatial direction, the position and direction of the contact probe with respect to the angle sensor is calculated by the data processor. The position of the contact probe is related to the position of the contact point and the position of the measurement object.
特許文献1の逐点式測定システムにおいては、複数の点光源からの光が角度センサで記録されることにより接触プローブの位置および方向が算出される。そのため、使用者の指等によりいずれかの点光源からの光が遮られると、接触プローブの位置および方向が算出されない。したがって、使用者は、接触プローブの全ての光源からの光を遮らないように接触プローブを把持する必要がある。しかしながら、全ての光源からの光を遮らないように不自然な姿勢で接触プローブを把持し続けると、使用者の負担が増大する。
In the point-by-point measurement system of
本発明の目的は、使用者の負担を軽減しつつ容易に取り扱い可能なプローブおよびプローブを備えた形状測定装置を提供することである。 The objective of this invention is providing the shape measuring apparatus provided with the probe and probe which can be handled easily, reducing a user's burden.
(1)第1の発明に係る光学式座標測定装置は、測定対象物が載置される載置台と、複数のマーカを有するとともに測定対象物に接触される接触部を有するプローブと、プローブの複数のマーカを撮像することにより複数のマーカの画像に対応する画像データを生成する撮像部と、撮像部により生成された画像データに基づいて、測定対象物と接触部との接触位置の座標を算出する算出部とを備え、プローブは、第1の方向に延びるように設けられ、使用者により把持される把持部と、第1の方向に対して角度をなす第2の方向に延びるように把持部の上端部に設けられる本体部とを有し、複数のマーカは本体部の上面に設けられ、接触部は本体部の端部に設けられる。 (1) An optical coordinate measuring apparatus according to a first invention includes a mounting table on which a measurement object is mounted, a probe having a plurality of markers and a contact portion that is in contact with the measurement object, An imaging unit that generates image data corresponding to the images of the plurality of markers by imaging a plurality of markers, and the coordinates of the contact position between the measurement target and the contact unit based on the image data generated by the imaging unit A probe that is provided so as to extend in the first direction, and extends in a second direction that forms an angle with respect to the first direction. A plurality of markers provided on the upper surface of the main body, and a contact portion provided on the end of the main body.
この光学式座標測定装置においては、プローブの接触部が載置台に載置された測定対象物に接触される。プローブの複数のマーカが撮像部により撮像され、複数のマーカの画像に対応する画像データが生成される。撮像部により生成された画像データに基づいて、測定対象物と接触部との接触位置の座標が算出される。ここで、プローブの把持部は第1の方向に延びるように設けられ、本体部は第1の方向に対して角度をなす第2の方向に延びるように把持部の上端部に設けられる。複数のマーカは本体部の上面に設けられ、接触部は本体部の端部に設けられる。 In this optical coordinate measuring apparatus, the contact portion of the probe is brought into contact with the measurement object placed on the mounting table. A plurality of markers of the probe are imaged by the imaging unit, and image data corresponding to the images of the plurality of markers is generated. Based on the image data generated by the imaging unit, the coordinates of the contact position between the measurement object and the contact unit are calculated. Here, the grip portion of the probe is provided so as to extend in the first direction, and the main body portion is provided on the upper end portion of the grip portion so as to extend in a second direction that forms an angle with respect to the first direction. The plurality of markers are provided on the upper surface of the main body, and the contact portion is provided on the end of the main body.
この構成においては、使用者は、把持部を保持した状態で、本体部の端部の接触部を測定対象物に接触させることができる。この場合、複数のマーカは本体部の上面に設けられるので、複数のマーカと撮像部との間が使用者の指等により遮られることがない。そのため、使用者は、複数のマーカを遮らないように不自然な姿勢でプローブを把持する必要がない。また、把持部が本体部の下方に形成されることにより、プローブの重心がより下方に設けられる。これにより、使用者が、プローブを安定して把持することができる。これらの結果、使用者は、負担なく容易にプローブを取り扱うことができる。 In this configuration, the user can bring the contact portion at the end of the main body into contact with the measurement object while holding the grip portion. In this case, since the plurality of markers are provided on the upper surface of the main body, the plurality of markers and the imaging unit are not blocked by the user's finger or the like. Therefore, the user does not need to hold the probe in an unnatural posture so as not to block the plurality of markers. In addition, since the grip portion is formed below the main body portion, the center of gravity of the probe is further provided below. Thereby, the user can hold | maintain a probe stably. As a result, the user can easily handle the probe without burden.
(2)本体部は、操作者の2本の指で挟み込み可能な第1および第2の側面を有してもよい。 (2) The main body may have first and second side surfaces that can be sandwiched between two fingers of the operator.
この場合、プローブの重量を手のひらおよび他の3本の指で支持しつつ2本の指で本体部の第1および第2の側面を挟み込むことにより本体部を保持することができる。それにより、2本の指で本体部の向きを容易かつ精細に操作することができる。その結果、使用者はプローブの微小な操作を容易に行うことができる。 In this case, the main body can be held by sandwiching the first and second side surfaces of the main body with two fingers while supporting the weight of the probe with the palm and the other three fingers. Thereby, the direction of the main body can be easily and finely operated with two fingers. As a result, the user can easily perform a minute operation of the probe.
(3)第1および第2の側面は滑り止め機能を有してもよい。この構成によれば、使用者が2本の指で本体部の第1および第2の側面を挟み込むことにより本体部を保持した場合でも、本体部が指から滑ることが防止される。これにより、使用者は、本体部の向きをより容易かつ精細に操作することができる。 (3) The first and second side surfaces may have a non-slip function. According to this configuration, even when the user holds the main body by sandwiching the first and second side surfaces of the main body with two fingers, the main body is prevented from sliding from the finger. Thereby, the user can operate the direction of the main body more easily and finely.
(4)本体部のうち端部から把持部までの部分が把持部に対して鋭角をなすように把持部の上端部に本体部が設けられてもよい。 (4) The main body portion may be provided at the upper end portion of the grip portion so that a portion from the end portion to the grip portion of the main body portion forms an acute angle with respect to the grip portion.
この場合、使用者は、略上下方向に把持部を保持した状態で、本体部の端部の接触部を測定対象物に接触させることがより容易になる。これにより、使用者は、より負担なくプローブを取り扱うことができる。 In this case, it becomes easier for the user to bring the contact portion at the end of the main body portion into contact with the measurement object while holding the grip portion in the substantially vertical direction. Thereby, the user can handle the probe more easily.
(5)複数のマーカの各々は発光素子を含んでもよい。この場合、撮像部は、複数のマーカを容易に撮像することができる。 (5) Each of the plurality of markers may include a light emitting element. In this case, the imaging unit can easily image a plurality of markers.
(6)プローブの把持部には、複数のマーカに電力を供給する電源装置が配置されてもよい。 (6) A power supply device that supplies electric power to the plurality of markers may be disposed in the grip portion of the probe.
この場合、プローブの重心の位置がより低くなる。それにより、使用者は、本体部を安定に操作することができる。 In this case, the position of the center of gravity of the probe becomes lower. Thereby, the user can stably operate the main body.
(7)光学式座標測定装置は、複数のマーカの発光動作を制御する発光制御部をさらに備え、プローブの把持部の下部には、ケーブルが取り付けられる接続端子が形成され、複数のマーカは、接続端子に取り付けられたケーブルを通して発光制御部に接続されてもよい。 (7) The optical coordinate measuring device further includes a light emission control unit that controls the light emission operation of the plurality of markers, and a connection terminal to which a cable is attached is formed at a lower portion of the probe gripping unit. You may connect to the light emission control part through the cable attached to the connection terminal.
この場合、ケーブルはプローブの把持部の下部の接続端子が下方に延びる。そのため、ケーブルが複数のマーカと撮像部との間を遮ることが防止される。また、ケーブルの重量が把持部の下部に加わるので、本体部を容易かつ精細に操作することができる。 In this case, the connection terminal of the lower part of the holding part of the probe of the cable extends downward. This prevents the cable from blocking between the plurality of markers and the imaging unit. Further, since the weight of the cable is added to the lower part of the grip portion, the main body can be easily and finely operated.
(8)プローブは、複数のマーカが撮像部の撮像領域内に存在するか否かを使用者に知らせるための第1の通知部をさらに含んでもよい。 (8) The probe may further include a first notification unit for notifying the user whether or not a plurality of markers are present in the imaging region of the imaging unit.
この場合、使用者は、複数のマーカが撮像部の撮像領域内に存在するか否かを容易に認識することができる。 In this case, the user can easily recognize whether or not a plurality of markers exist in the imaging region of the imaging unit.
(9)プローブは複数設けられ、光学式座標測定装置は、測定対象物の測定部分に対応して複数のプローブのうち使用されるべきプローブが設定される設定部をさらに備え、複数のプローブの各々は、設定部の設定内容に基づいて、当該プローブが使用されるべきか否かを使用者に知らせるための第2の通知部をさらに含んでもよい。 (9) A plurality of probes are provided, and the optical coordinate measuring apparatus further includes a setting unit configured to set a probe to be used among the plurality of probes corresponding to the measurement part of the measurement object. Each may further include a second notification unit for notifying the user whether or not the probe should be used based on the setting contents of the setting unit.
この場合、使用者は、複数のプローブから測定対象物の測定部分に対応した使用すべきプローブを容易に認識することができる。 In this case, the user can easily recognize the probe to be used corresponding to the measurement portion of the measurement object from the plurality of probes.
(10)複数のマーカおよび接触部は、第2の方向、または第1および第2の方向に交差する方向に一体的に移動可能にプローブの本体部に設けられ、プローブの把持部には、複数のマーカおよび接触部の移動を指示する移動指示部が設けられてもよい。 (10) The plurality of markers and the contact portion are provided in the probe main body so as to be integrally movable in the second direction or in a direction intersecting the first and second directions. A movement instructing unit for instructing movement of the plurality of markers and the contact unit may be provided.
この場合、使用者は、測定対象物の形状に応じて適した位置に接触点を移動させることができる。これにより、測定対象物の測定をより容易に行うことができる。また、複数のマーカおよび接触部は一体的に移動するので、接触部を移動させた場合でも、複数のマーカと接触部との位置関係は変化しない。そのため、算出部は複数のマーカと接触部との位置関係を更新することなく、測定対象物と接触部との接触位置の座標を短時間で算出することができる。 In this case, the user can move the contact point to a suitable position according to the shape of the measurement object. Thereby, the measurement object can be measured more easily. In addition, since the plurality of markers and the contact portion move integrally, the positional relationship between the plurality of markers and the contact portion does not change even when the contact portion is moved. Therefore, the calculation unit can calculate the coordinates of the contact position between the measurement object and the contact unit in a short time without updating the positional relationship between the plurality of markers and the contact unit.
(11)第2の発明に係るプローブは、測定対象物に接触可能な接触部を有するとともに光学式座標測定装置の撮像部により撮像可能なプローブであって、第1の方向に延びるように設けられ、使用者により把持される把持部と、第1の方向に対して角度をなす第2の方向に延びるように把持部の上端部に設けられる本体部とを備え、撮像部により撮像される複数のマーカが本体部の上面に設けられ、接触部が本体部の端部に設けられる。 (11) A probe according to a second invention is a probe that has a contact portion that can contact a measurement object and can be imaged by an imaging portion of an optical coordinate measuring device, and is provided so as to extend in a first direction. And a main body provided at the upper end of the grip portion so as to extend in a second direction that forms an angle with respect to the first direction, and is imaged by the imaging portion. A plurality of markers are provided on the upper surface of the main body, and a contact portion is provided on the end of the main body.
このプローブにおいては、把持部が第1の方向に延びるように設けられ、本体部は第1の方向に対して角度をなす第2の方向に延びるように把持部の上端部に設けられる。複数のマーカは本体部の上面に設けられ、接触部は本体部の端部に設けられる。 In this probe, the grip portion is provided so as to extend in the first direction, and the main body portion is provided at the upper end portion of the grip portion so as to extend in a second direction that forms an angle with respect to the first direction. The plurality of markers are provided on the upper surface of the main body, and the contact portion is provided on the end of the main body.
この構成においては、使用者は、把持部を保持した状態で、本体部の端部の接触部を測定対象物に接触させることができる。この場合、複数のマーカは本体部の上面に設けられるので、複数のマーカと撮像部との間が使用者の指等により遮られることがない。そのため、使用者は、複数のマーカを遮らないように不自然な姿勢でプローブを把持する必要がない。また、把持部が本体部の下方に形成されることにより、プローブの重心がより下方に設けられる。これにより、使用者が、プローブを安定して把持することができる。これらの結果、使用者は、負担なく容易にプローブを取り扱うことができる。 In this configuration, the user can bring the contact portion at the end of the main body into contact with the measurement object while holding the grip portion. In this case, since the plurality of markers are provided on the upper surface of the main body, the plurality of markers and the imaging unit are not blocked by the user's finger or the like. Therefore, the user does not need to hold the probe in an unnatural posture so as not to block the plurality of markers. In addition, since the grip portion is formed below the main body portion, the center of gravity of the probe is further provided below. Thereby, the user can hold | maintain a probe stably. As a result, the user can easily handle the probe without burden.
本発明によれば、使用者は、負担なく容易にプローブを取り扱うことができる。 According to the present invention, the user can easily handle the probe without burden.
(1)光学式座標測定装置の構成
図1は、本発明の一実施の形態に係る光学式座標測定装置の構成を示すブロック図である。図2は、図1の光学式座標測定装置300の測定ヘッドの構成を示す斜視図である。図3は、図2の測定ヘッド100のプローブの構成を示す斜視図である。以下、本実施の形態に係る光学式座標測定装置300について、図1〜図3を参照しながら説明する。図1に示すように、光学式座標測定装置300は、測定ヘッド100および処理装置200を備える。測定ヘッド100は、保持部110、載置台120、主撮像部130、プローブ140、副撮像部150、表示部160、操作部170および制御基板180を含む。
(1) Configuration of Optical Coordinate Measuring Device FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical coordinate measuring device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the measuring head of the optical coordinate measuring
図2に示すように、測定ヘッド100の保持部110は、設置部111およびスタンド部112を含む。設置部111は、水平な平板形状を有し、設置面に設置される。スタンド部112は、設置部111の一方の端部から上方に延びるように設けられる。
As shown in FIG. 2, the holding
設置部111の他方の端部に載置台120が設けられる。載置台120は、例えば光学定盤である。載置台120上には、測定対象物Sが載置される。本例においては、載置台120は略正方形状を有する。載置台120には、互いに直交する2方向に等間隔で並ぶように複数のねじ穴が形成されている。これにより、クランプ部材および固定ねじにより測定対象物Sを載置台120に固定することができる。載置台120は磁性を有していてもよい。この場合、マグネットベース等の磁石を用いた固定部材により測定対象物Sを載置台120に固定することができる。また、載置台120の上面が粘着性を有してもよい。この場合も、測定対象物Sを載置台120に容易に固定することができる。なお、載置台120が着脱自在に構成されてもよい。例えば、複数のねじ穴が形成された載置台120に、上面が粘着性を有する板状部材をねじにより固定することで、上面が粘着性を有する載置台120を実現してもよい。
A mounting table 120 is provided at the other end of the
スタンド部112の上部に主撮像部130が設けられる。主撮像部130は、スタンド部112の上部に着脱自在に設けられてもよく、スタンド部112に一体的に設けられてもよい。主撮像部130は、撮像素子131(後述する図9)および複数のレンズ132(後述する図9)を含む。本実施の形態においては、撮像素子131は赤外線を検出可能なCMOS(相補性金属酸化膜半導体)イメージセンサである。主撮像部130は、予め定められた撮像領域V(後述する図10)から放出される赤外線を検出可能に斜め下方を向くように配置される。
A
撮像領域V(図10)は、設置部111の載置台120およびその周辺を含む一定の領域である。本実施の形態においては、図1の載置台120および載置台120から図1のプローブ140の全長の寸法分だけ突出した領域が撮像領域Vとして定義されている。なお、プローブ140の全長は、例えば150mm程度である。主撮像部130の各画素からは、検出量に対応するアナログの電気信号(以下、受光信号と呼ぶ)が制御基板180に出力される。
The imaging region V (FIG. 10) is a certain region including the mounting table 120 of the
図3に示すように、プローブ140は、複数の発光部143およびスタイラス144を含む。各発光部143は、複数のLED(発光ダイオード)を含む。本例においては、各LEDは赤外LEDであり、各発光部143は定期的に波長860nmの赤外線を放出する。複数の発光部143から放出された赤外線は、図2の主撮像部130により撮像される。
As shown in FIG. 3, the
スタイラス144は、測定対象物Sに接触可能な接触部144aを有する棒状の部材である。本実施の形態においては、スタイラス144の先端に球状の接触部144aが設けられる。プローブ140の構成の詳細については後述する。
The
副撮像部150は、例えばCCD(電荷結合素子)カメラである。副撮像部150の解像度は、主撮像部130の解像度よりも低くてもよい。副撮像部150は、プローブ140のスタイラス144の接触部144aとの位置関係が既知となる位置に配置される。本実施の形態においては、副撮像部150は、プローブ140の後述する筐体部141の前端の端面に配置される。副撮像部150の各画素から受光信号が制御基板180に出力される。
The
図2に示すように、表示部160は、保持部110のスタンド部112に支持され、かつ表示部160の表示画面が斜め上方を向くように設置部111上に設けられる。これにより、使用者は、最小限の視線の移動で測定対象物Sおよび表示部160を選択的に視認することができ、または測定対象物Sおよび表示部160を同時に視認することができる。
As shown in FIG. 2, the
表示部160は、例えば液晶ディスプレイパネルまたは有機EL(エレクトロルミネッセンス)パネルにより構成される。表示部160には、制御基板180による制御に基づいて、処理装置200により生成された画像、光学式座標測定装置300の操作手順画面、または測定の結果等が表示される。操作部170は、例えば複数の操作ボタンを有する。操作部170は、測定を行う測定対象物Sの部分を指定するとき等に使用者により操作される。
The
制御基板180は、保持部110の設置部111内に設けられる。制御基板180は、主撮像部130、プローブ140、副撮像部150、表示部160および操作部170に接続される。処理装置200は、制御基板180を介して主撮像部130、プローブ140、副撮像部150、表示部160および操作部170の動作を制御する。
The
制御基板180には、図示しないA/D変換器(アナログ/デジタル変換器)およびFIFO(First In First Out)メモリが実装される。主撮像部130および副撮像部150から出力される受光信号は、制御基板180のA/D変換器により一定のサンプリング周期でサンプリングされるとともにデジタル信号に変換される。A/D変換器から出力されるデジタル信号は、FIFOメモリに順次蓄積される。FIFOメモリに蓄積されたデジタル信号は画素データとして順次処理装置200に転送される。
On the
本実施の形態においては、図3の複数の発光部143の発光のタイミングと図2の主撮像部130の撮像のタイミングとが同期される。複数の発光部143の発光期間に蓄積された画素データが、次の発光部143の消光期間に制御基板180から処理装置200に転送される。
In the present embodiment, the light emission timings of the plurality of light emitting
図1に示すように、処理装置200は、記憶部210、制御部220および操作部230を含む。記憶部210は、ROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)およびハードディスクを含む。記憶部210には、システムプログラムが記憶される。また、記憶部210は、種々のデータの処理および測定ヘッド100から与えられる画素データ等の種々のデータを保存するために用いられる。
As illustrated in FIG. 1, the
制御部220は、CPU(中央演算処理装置)を含む。本実施の形態においては、記憶部210および制御部220は、パーソナルコンピュータにより実現される。制御部220は、測定ヘッド100から与えられる画素データに基づいて画像データを生成する。画像データは複数の画素データの集合である。制御部220は、生成された画像データに基づいて、プローブ140のスタイラス144の接触部144aの位置を算出する。
操作部230は、キーボードおよびポインティングデバイスを含む。ポインティングデバイスは、マウスまたはジョイスティック等を含む。操作部230は、使用者により操作される。
The
(2)プローブの構成
図4は、プローブ140の内部構成を示すブロック図である。以下、図3および図4を用いて、プローブ140の詳細な構成を説明する。図3に示すように、プローブ140は、複数の発光部143およびスタイラス144に加えて、筐体部141、把持部142、回路基板145、接続端子146および通知部148をさらに含む。筐体部141の両側面には、保持領域147が設けられる。把持部142は、第1の方向D1に延び、筐体部141は第1の方向D1と交差する第2の方向D2に延びる。使用者は、把持部142を把持してプローブ140を操作する。
(2) Probe Configuration FIG. 4 is a block diagram showing the internal configuration of the
以下、特に言及しない場合には、プローブ140の上下および前後は、使用者が把持部142を垂直に保持した状態(第1の方向D1が上下方向を向く状態)でのプローブ140の上下および前後を指す。
In the following, unless otherwise specified, the
筐体部141は把持部142の上端部に設けられる。筐体部141の前部分が把持部142の前方に突出し、筐体部141の後部分が把持部142の後方に突出するように、把持部142は筐体部141の下面の中央部から下方に延びる。ここで、第1の方向D1と第2の方向D2とがなす角度を把持部142と筐体部141の前部分とがなす角度φと定義する。本実施の形態では、角度φは鋭角であり、0°よりも大きく90°よりも小さい。
The
把持部142が垂直に保持された状態において、筐体部141の前端は筐体部141の後端よりも下方に位置し、筐体部141の上面が後端から前端にかけて斜め下方に傾斜する。この場合、使用者は、筐体部141の上面を容易に斜め上方に向けることができる。
In a state in which the
本実施の形態では、筐体部141の上面は、前部上面141a、中央部上面141bおよび後部上面141cからなる。前部上面141a、中央部上面141bおよび後部上面141cは、それぞれ第2の方向D2に平行である。また、前部上面141a、中央部上面141bおよび後部上面141cは、第1および第2の方向D1,D2を含む平面に垂直である。前部上面141aおよび後部上面141cは同一の平面上にあり、中央部上面141bは前部上面141aおよび後部上面141cよりも高い平面上にある。
In the present embodiment, the upper surface of the
筐体部141の内部には、複数の発光部143を保持するガラス製の保持部材が収容される。筐体部141には、内部の複数の発光部143を露出させるための複数の開口141hが形成される。
A glass holding member that holds the plurality of light emitting
図3の例においては、筐体部141内に7個の発光部143が設けられる。なお、図4では、3個の発光部143のみが図示され、他の4個の発光部143の図示が省略されている。筐体部141の前端に3個の発光部143が配置され、中央に2個の発光部143が配置され、後端に2個の発光部143が配置される。筐体部141の前部上面141a、中央部上面141bおよび後部上面141cには、前端の3個の発光部143を露出させるための開口141h、中央の2個の発光部143を露出させるための開口141hおよび後端の2個の発光部143を露出させるための開口141hが形成される。
In the example of FIG. 3, seven light emitting
本例においては、筐体部141の前端の3個の発光部143および後端の2個の発光部143は、同一の平面上に位置するように配置されている。また、中央の2個の発光部143は、他の発光部143が位置する平面よりも高い平面上に位置するように配置されている。
In this example, the three light emitting
前端の3個の発光部143は前部上面141aから上方に露出するように配置される。中央の2個の発光部143は中央部上面141bから上方に露出するように配置される。後端の2個の発光部143は後部上面141cから上方に露出するように配置される。複数の発光部143から放出された赤外線は、筐体部141の複数の開口141hを通って図2の主撮像部130により撮像される。
The three light emitting
図2の主撮像部130は、載置台120の斜め上方に位置する。上記のように、使用者は、筐体部141の上面を容易に斜め上方に向けることができる。そのため、主撮像部130は、載置台120上の測定対象物Sの形状測定時に、プローブ140の複数の発光部143から放出される赤外線を効率よく撮像することができる。
The
図5は、プローブ140の前部の縦断面図である。図6は、プローブ140の前部の斜視図である。図5および図6に示すように、筐体部141の前端面、上面の前端および下面の前端には、スタイラス144を取り付けるための取付部141A,141B,141Cがそれぞれ形成されている。図5および図6では、取付部141Aに取り付けられるスタイラス144を実線で示し、取付部141B,141Cに取り付けられるスタイラス144を点線で示す。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the front portion of the
使用者は、測定対象物Sの形状に応じて、スタイラス144の取り付け位置を筐体部141の前端面と上面の前端と下面の前端との間で任意に変更することができる。それにより、スタイラス144の方向を変更することができる。図3の例では、スタイラス144は取付部141Aに取り付けられている。この場合、スタイラス144は、前方斜め下方を向いている。一方、スタイラス144が取付部141Bに取り付けられる場合、スタイラス144は前方斜め上方を向き、スタイラス144が取付部141Cに取り付けられる場合、スタイラス144は略下方を向く。
The user can arbitrarily change the attachment position of the
回路基板145は、把持部142の内部に収納される。把持部142が筐体部141の下方に形成されることにより、プローブ140の重心が下方に設けられる。また、回路基板145が把持部142の内部に収納されることにより、プローブ140の重心がさらに下方に設けられる。これにより、使用者が、プローブ140を安定して把持することができる。
The
回路基板145には、メモリ145a、電源回路145b、制御回路145cおよびインターフェース145dが実装される。メモリ145aには、複数の発光部143間の距離のばらつき、および複数の発光部143とスタイラス144の接触部144aとの位置ずれ等の個体のばらつきを補正するための校正情報が記憶される。電源回路145bは、複数の発光部143および通知部148に電力を供給する。
A
制御回路145cは、インターフェース145dを介して接続端子146に接続される。接続端子146と制御基板180とがケーブルCAにより接続される。これにより、複数の発光部143および通知部148の動作が制御回路145cを介して制御基板180により制御される。
The control circuit 145c is connected to the
また、制御回路145cは、メモリ145aに記憶された校正情報をインターフェース145dを介して制御基板180に与える。図1の制御部220は、制御基板180に与えられた校正情報に基づいて、複数の発光部143間の距離のばらつき、および複数の発光部143とスタイラス144の接触部144aとの位置ずれ等の個体のばらつきを補正する。
The control circuit 145c gives the calibration information stored in the
副撮像部150は、副撮像素子151および副撮像制御部152を有する。副撮像素子151は、例えばCCD素子である。副撮像制御部152は、副撮像素子151による撮像タイミングを制御する。また、副撮像制御部152は、副撮像素子151による取得される画像データをインターフェース145dを介して制御基板180に与える。
The
接続端子146は、図3の把持部142の下部に配置される。この場合、ケーブルCAは把持部142の下部の接続端子146が下方に延びる。そのため、ケーブルCAが複数の発光部143と主撮像部130との間を遮ることが防止される。また、ケーブルCAの重量が把持部142の下部に加わるので、筐体部141を容易かつ精細に操作することができる。なお、プローブ140と制御基板180とが無線により通信可能に設けられてもよい。
The
保持領域147は、第2の方向D2に延びる筐体部141の両側面の中央部にそれぞれ形成される。本実施の形態においては、保持領域147は、第2の方向D2に並ぶ複数の微小な突起147aを含む。複数の突起147aは滑り止めとして機能する。使用者は、例えば親指および人差し指を筐体部141の両側面の保持領域147にそれぞれ接触させつつ、手のひらおよび他の指で把持部142を把持することができる。
The holding
この場合、プローブ140の重量を手のひらおよび3本の指で支持しつつ親指および人差し指で筐体部141の保持領域147を挟み込むことにより筐体部141を保持することができる。それにより、親指および人差し指で筐体部141の向きを容易かつ精細に操作することができる。そのため、使用者はプローブ140の微小な操作を容易に行うことができる。また、保持領域147の複数の突起147aによりプローブ140が使用者の手から滑ることが防止される。
In this case, the
通知部148は、筐体部141の上面の後端近傍に配置される。本実施の形態においては、通知部148は、複数の緑色LEDおよび複数の赤色LEDを含む。複数の発光部143が主撮像部130(図2)の撮像領域V(図10)内に存在する場合には、通知部148は緑色に発光する。一方、複数の発光部143が主撮像部130の撮像領域V内に存在しない場合には、通知部148は赤色に発光する。これにより、複数の発光部143が主撮像部130の撮像領域V内に存在しているか否かを容易に認識することができる。
The
また、光学式座標測定装置300には、複数のプローブ140を設けることが可能である。使用者は、測定対象物Sの形状に応じて、適切な位置に適切な形状を有するスタイラス144が設けられたプローブ140を選択して測定対象物Sの測定を行うことができる。制御部220には、測定対象物Sの測定位置に対応して複数のプローブ140のうち使用されるべきプローブ140が予め登録されている。
In addition, the optical coordinate measuring
使用されるべきプローブ140の通知部148は、緑色または赤色に発光する。具体的には、使用されるべきプローブ140の複数の発光部143が主撮像部130の撮像領域V(図10)内に存在する場合には、当該プローブ140の通知部148は緑色に発光する。一方、使用されるべきプローブ140の複数の発光部143が主撮像部130の撮像領域V内に存在しない場合には、当該プローブ140の通知部148は赤色に発光する。他のプローブ140の通知部148は発光しない。これにより、使用者は、使用されるべきプローブ140を容易に認識することができる。
The
なお、本実施の形態においては、使用されるべきプローブ140以外のプローブ140の複数の発光部143は発光しない。そのため、使用されるべきプローブ140以外のプローブ140を用いて測定が行われることが防止される。
In the present embodiment, the plurality of light emitting
図2の操作部170は、プローブ140に一体的に設けられてもよい。例えば、把持部142に1または複数の操作ボタンが操作部170として設けられてもよい。この場合、使用者が一方の手で把持部142を把持しつつ操作部170を操作することができる。
The
(3)プローブ載置部材
図7および図8は、図3のプローブ140を載置するためのプローブ載置部材を示す図である。プローブ140の未使用時には、プローブ140はプローブ載置部材10に載置される。図7(a)はプローブ140の一方の側面が上方を向いた姿勢でプローブ140が載置された状態におけるプローブ載置部材10の平面図を示す。図7(b)はプローブ140の他方の側面が上方を向いた姿勢でプローブ140が載置された状態におけるプローブ載置部材10の平面図を示す。図8(a)は、プローブ140が載置される前のプローブ載置部材10の側面図を示す。図8(b)は、プローブ140が載置された状態におけるプローブ載置部材10の側面図を示す。
(3) Probe Placement Member FIGS. 7 and 8 are views showing a probe placement member for placing the
図7(a),(b)および図8(a),(b)に示すように、プローブ載置部材10は、底部11、側壁部12および突出部13,14により構成される。本実施の形態においては、底部11、側壁部12および突出部13,14は、樹脂により一体的に形成される。底部11、側壁部12および突出部13,14は、例えば三次元プリンタにより製造することができる。
As shown in FIGS. 7A and 7B and FIGS. 8A and 8B, the
底部11は、縁部11a,11b,11c,11dを有する。縁部11aと縁部11cとが互いに対向し、縁部11bと縁部11dとが互いに対向する。底部11上に縁部11aに沿って側壁部12が配置される。側壁部12の内側面12aは、プローブ140の筐体部141の上面に当接する形状を有する。縁部11bと縁部11cとにより形成される底部11上の角部に突出部13が配置される。縁部11dと縁部11cとにより形成される底部11上の角部に突出部14が配置される。
The bottom 11 has
これにより、側壁部12と突出部13との間に隙間10aが形成され、側壁部12と突出部14との間に隙間10bが形成され、突出部13と突出部14との間に隙間10cが形成される。隙間10aおよび隙間10bの幅は、上下方向におけるプローブ140の筐体部141の前部および後部の寸法と略等しいかまたはわずかに大きい。隙間10cの幅は、前後方向におけるプローブ140の把持部142の断面の寸法よりも十分に大きい。
As a result, a
この構成において、底部11上にプローブ140を載置した場合、筐体部141の上面が側壁部12の内側面12aに当接する。これにより、プローブ140の上面の複数の発光部143が側壁部12により保護される。また、筐体部141の前部および後部の一方が側壁部12の内側面12aと突出部13の内側面13aとにより狭持され、筐体部141の前部および後部の他方が側壁部12の内側面12aと突出部14の内側面14aとにより狭持される。さらに、把持部142およびケーブルCAが底部11の縁部11cから外方に突出する。
In this configuration, when the
この構成によれば、図7(a),(b)に示すように、プローブ140のいずれの側面を上方にした姿勢においても、プローブ140をプローブ載置部材10に載置することができる。そのため、プローブ140をプローブ載置部材10に載置する際に、プローブ140の向きを一定方向にそろえる必要がない。そのため、使用者の利き手が右および左のいずれであっても、容易かつ迅速にプローブ140をプローブ載置部材10に載置することができる。
According to this configuration, as shown in FIGS. 7A and 7B, the
また、プローブ140をプローブ載置部材10に載置した状態では、取付部141A〜141Cを含む筐体部141の前端が底部11の縁部11bまたは縁部11cから外方に突出する。そのため、いずれの取付部141A〜141Cにスタイラス144が取り付けられた状態であっても、プローブ140をプローブ載置部材10に確実に載置することができる。また、取付部141A〜141Cにどのような長さを有するスタイラス144が取り付けられた状態であっても、プローブ140をプローブ載置部材10に確実に載置することができる。
Further, in the state where the
(4)主撮像部の構成
図9は、主撮像部130の構成について説明するための図である。図9(a)は、主撮像部130の模式的断面図であり、図9(b)は、主撮像部130の外観斜視図である。
(4) Configuration of Main Imaging Unit FIG. 9 is a diagram for describing the configuration of the
図9(a)に示すように、主撮像部130は、素子保持部130a、レンズ保持部130b、撮像素子131および複数のレンズ132を備える。素子保持部130aおよびレンズ保持部130bは例えば金属材料からなる。素子保持部130aおよびレンズ保持部130bは、一体成形により共通の部材として設けられてもよく、または別体として設けられてもよい。
As shown in FIG. 9A, the
素子保持部130aの一面に矩形の断面を有する凹部133が形成される。凹部133に撮像素子131が嵌合される。撮像素子131の位置ずれを防止するため、凹部133内で撮像素子131が固定されてもよい。凹部133の底面から素子保持部130aの上記一面に平行な他面にかけて貫通孔134が形成される。
A
レンズ保持部130bは、円筒形状を有する。レンズ保持部130bの一端部が素子保持部130aの上記他面に固定される。レンズ保持部130bには種々の大きさを有する複数のレンズ132が保持される。複数のレンズ132は、素子保持部130aの貫通孔134と重なり、かつ互いに光軸が一致するように配置される。レンズ保持部130bの他端部から複数のレンズ132を通して撮像素子131に光が入射する。
The
(5)主撮像部による検出
上記のように、主撮像部130は、プローブ140の複数の発光部143から放出される赤外線を検出する。図10は、主撮像部130と複数の発光部143との関係について説明するための模式図である。図10においては、理解を容易にするため、いわゆるピンホールカメラモデルを用いて説明する。図10には、主撮像部130の複数のレンズ132のうち1つのレンズ132のみが示され、そのレンズ132の主点132aを通るように撮像素子131に光が導かれる。
(5) Detection by Main Imaging Unit As described above, the
図10に示すように、主撮像部130は、一定の画角(視野角)θを有する。主撮像部130の画角θの範囲内に、撮像領域Vが含まれる。撮像領域V内に複数の発光部143がそれぞれ位置する場合、それらの発光部143から放出される赤外線が、レンズ132の主点132aを通って撮像素子131に入射する。
As shown in FIG. 10, the
この場合、撮像素子131の受光位置Pに基づいて、レンズ132の主点132aから各発光部143へ向かう方向が特定される。図10の例では、一点鎖線で示すように、各受光位置Pおよびレンズ132の主点132aを通る各直線上に各発光部143が位置する。また、複数の発光部143の相対的な位置関係は、例えば図1の記憶部210に予め記憶される。
In this case, the direction from the
レンズ132の主点132aから各発光部143へ向かう方向および複数の発光部143の位置関係に基づいて、各発光部143の中心の位置が一義的に定まる。また、本実施の形態では、互いに直交するx軸、y軸およびz軸がそれぞれ定義され、撮像領域V内の絶対位置が3次元座標で表される。図1の制御部220は、撮像素子131の受光位置P、および予め記憶された複数の発光部143の位置関係に基づいて、各発光部143の中心の座標を算出する。
Based on the direction from the
算出された各発光部143の中心の座標に基づいて、プローブ140の接触部144a(図3)と測定対象物Sとの接触位置の座標が図1の制御部220により算出される。
Based on the calculated coordinates of the center of each
例えば、各発光部143の中心と接触部144a(図3)の中心との位置関係が、図1の記憶部210に予め記憶される。算出された各発光部143の中心の座標、および予め記憶された各発光部143の中心と接触部144aの中心との位置関係に基づいて、接触部144aの中心の座標が特定される。
For example, the positional relationship between the center of each
また、各発光部143の中心の座標に基づいて、プローブ140の姿勢が特定される。これにより、スタイラス144の向きが特定される。また、各発光部143の中心の座標の変化に基づいて、接触部144aの移動方向が特定される。通常、接触部144aは、接触されるべき測定対象物Sの面に対して垂直に近づけられる。そのため、特定されたスタイラス144の向きおよび接触部144aの移動方向に基づいて、接触部144aの中心と接触位置との相対的な位置関係が推定される。推定された位置関係に基づいて、接触部144aの中心の座標から接触部144aと測定対象物Sとの接触位置の座標が算出される。
Further, the posture of the
なお、測定対象物Sから接触部144aに加わる力の方向を検出するセンサがプローブ140に設けられもよい。その場合、センサの検出結果に基づいて、接触部144aと測定対象物Sとの接触位置の座標を算出することができる。
Note that a sensor that detects the direction of the force applied from the measurement object S to the
撮像素子131と複数のレンズ132との位置関係、複数の発光部143の位置関係、および複数の発光部143と接触部144aとの位置関係等に個体差があると、算出される座標にばらつきが生じる。そこで、光学式座標測定装置300による測定を行う前に、個体差によるばらつきを防止するためのキャリブレーションが行われることが好ましい。キャリブレーション結果を固有データとして保持し、その固有データを測定対象物Sの測定の際に参照してもよく、またはキャリブレーション結果に基づいて、実際に測定を行う前に上記の各位置関係等の個体差を調整してもよい。
If there are individual differences in the positional relationship between the
(6)測定例
光学式座標測定装置300による測定対象物Sの寸法の測定例について説明する。図11は、図2の表示部160に表示される画像の一例を示す図である。図12は、測定対象物Sの一例を示す図である。
(6) Measurement Example A measurement example of the dimension of the measuring object S by the optical coordinate measuring
図11には、撮像領域Vを仮想的に表す画像(以下、撮像領域仮想画像と呼ぶ)VIが示される。上記のように、撮像領域Vには、x軸、y軸およびz軸がそれぞれ設定される。本例では、載置台120の上面に平行でかつ互いに直交するようにx軸およびy軸が設定され、載置台120の上面に対して垂直にz軸が設定される。また、載置台120の中心が原点Oに設定される。図11の撮像領域仮想画像VIには、原点O、x軸、y軸およびz軸が含まれるとともに、載置台120の外周を表す線(図11の点線)が含まれる。 FIG. 11 shows an image VI (hereinafter referred to as an imaging area virtual image) VI that virtually represents the imaging area V. As described above, the x-axis, the y-axis, and the z-axis are set in the imaging region V, respectively. In this example, the x axis and the y axis are set so as to be parallel to and orthogonal to the upper surface of the mounting table 120, and the z axis is set perpendicular to the upper surface of the mounting table 120. The center of the mounting table 120 is set to the origin O. The imaging region virtual image VI in FIG. 11 includes the origin O, the x-axis, the y-axis, and the z-axis, and also includes a line representing the outer periphery of the mounting table 120 (dotted line in FIG. 11).
図12の測定対象物Sは、直方体形状を有する。本例では、測定対象物Sの一側面Saと、その反対側の側面Sbとの間の距離が測定される。測定対象物Sの側面Sa,Sbは、それぞれx軸に対して垂直である。 The measuring object S in FIG. 12 has a rectangular parallelepiped shape. In this example, the distance between one side surface Sa of the measuring object S and the opposite side surface Sb is measured. The side surfaces Sa and Sb of the measuring object S are each perpendicular to the x axis.
図13〜図17は、図12の測定対象物Sにおける具体的な測定例について説明するための図である。図13(a)および図15(a)は、載置台120、主撮像部130、プローブ140および測定対象物Sの位置関係を示す正面図であり、図13(b)および図15(b)は、プローブ140および測定対象物Sの外観斜視図である。図14、図16および図17には、表示部160に表示される撮像領域仮想画像VIの例が示される。
13-17 is a figure for demonstrating the specific measurement example in the measuring object S of FIG. FIGS. 13A and 15A are front views showing the positional relationship between the mounting table 120, the
図13(a)および図13(b)に示すように、プローブ140の複数の発光部143が撮像領域V内に位置するように、スタイラス144の接触部144aが測定対象物Sの側面Saに接触される。その状態で、図1の操作部170が操作されることにより、図13(b)に示すように、測定対象物Sと接触部144aとの接触位置が測定位置M1aとして設定される。この場合、測定位置M1aの座標が特定される。
13A and 13B, the
同様にして、測定対象物Sの側面Sa上の3つの位置が測定位置M2a,M3a,M4aとして設定され、測定位置M2a,M3a,M4aの座標が特定される。続いて、図1の操作部170または操作部230が操作されることにより、測定位置M1a〜M4aを通る平面が、測定対象物Sの側面Saに対応する測定平面ML1として設定される。この場合、図14に示すように、撮像領域仮想画像VI上に、設定された測定平面ML1が重畳される。
Similarly, three positions on the side surface Sa of the measurement object S are set as measurement positions M2a, M3a, and M4a, and the coordinates of the measurement positions M2a, M3a, and M4a are specified. Subsequently, when the
続いて、図15(a)および図15(b)に示すように、プローブ140の複数の発光部143が撮像領域V内に位置するように、スタイラス144の接触部144aが測定対象物Sの側面Sbに接触される。その状態で、図1の操作部170が操作されることにより、図15(b)に示すように、測定対象物Sと接触部144aとの接触位置が測定位置M1bとして設定される。この場合、測定位置M1bの座標が特定される。
Subsequently, as shown in FIGS. 15A and 15B, the
同様にして、測定対象物Sの側面Sb上の3つの位置が測定位置M2b,M3b,M4bとして設定され、測定位置M2b,M3b,M4bの座標が特定される。続いて、図1の操作部170または操作部230が操作されることにより、測定位置M1b〜M4bを通る平面が、測定対象物Sの側面Sbに対応する測定平面ML2として設定される。この場合、図16に示すように、撮像領域仮想画像VI上に、測定平面ML1に加えて、設定された測定平面ML2が重畳される。
Similarly, three positions on the side surface Sb of the measurement object S are set as measurement positions M2b, M3b, and M4b, and the coordinates of the measurement positions M2b, M3b, and M4b are specified. Subsequently, the plane passing through the measurement positions M1b to M4b is set as the measurement plane ML2 corresponding to the side surface Sb of the measurement object S by operating the
続いて、図1の操作部170または操作部230が操作されることにより、図1の制御部220において、決定された測定平面ML1,ML2の距離が算出され、図17に示すように、算出結果が撮像領域仮想画像VI上に表示される。なお、算出結果は、撮像領域仮想画像VIと別個に表示部160に表示されてもよい。また、2つの測定平面間の距離の算出条件等は、使用者により適宜設定可能であってもよい。
Subsequently, when the
本例では、4つの測定位置に基づいて1つの測定平面が決定されるが、最少で3つの測定位置に基づいて、1つの測定平面を設定することができる。一方、4つ以上の測定位置を設定することにより、測定対象物Sに対応する測定平面をより正確に設定することができる。また、4つ以上の測定位置に基づいて、測定対象物Sの面の平面度を求めることもできる。 In this example, one measurement plane is determined based on four measurement positions, but one measurement plane can be set based on a minimum of three measurement positions. On the other hand, by setting four or more measurement positions, the measurement plane corresponding to the measurement object S can be set more accurately. Further, the flatness of the surface of the measuring object S can be obtained based on four or more measurement positions.
また、本例では、指定された複数の位置(測定位置)を通る平面(測定平面)が測定対象として設定されるが、測定対象物の形状に応じて、他の幾何学形状が測定対象として設定されてもよい。例えば、指定された複数の位置を通る円筒または球等が測定対象として設定されてもよい。この場合、設定された円筒の断面の径または球の半径等を求めることができる。また、設定された幾何学形状に関する角度または面積等が求められてもよい。 In this example, a plane (measurement plane) passing through a plurality of designated positions (measurement positions) is set as a measurement target, but other geometric shapes are set as measurement targets according to the shape of the measurement target. It may be set. For example, a cylinder or a sphere passing through a plurality of designated positions may be set as a measurement target. In this case, the diameter of the set cross section of the cylinder or the radius of the sphere can be obtained. Further, an angle or an area related to the set geometric shape may be obtained.
本実施の形態に係る光学式座標測定装置300が製造部品の良否検査に用いられる場合、実際に測定対象物(製造部品)の測定が行われる前に、測定すべき幾何学的特徴が光学式座標測定装置300に予め設定される。その幾何学的特徴に関して測定対象物の測定が行われ、その測定結果に基づいて、測定対象物が設計通りの形状を有するか否かが検査される。この場合、測定すべき複数の幾何学的特徴の各々に関して良否基準が光学式座標測定装置300に予め設定され、光学式座標測定装置300が、その複数の幾何学的特徴に関する測定対象物の測定結果と、予め設定された複数の幾何学的特徴に関する良否基準とをそれぞれ比較し、各幾何学的特徴に関して良否の判別を行ってもよい。また、複数の幾何学的特徴の測定手順と複数の幾何学的特徴に関する良否基準が光学式座標測定装置300に予め設定され、光学式座標測定装置300が、各幾何学的特徴に関して良否の判別を行うのに加え、複数の幾何学的特徴に関する測定結果と良否基準との比較結果に基づいて総合的に測定対象物の良否判定を行ってもよい。
When the optical coordinate measuring
(7)撮像部の使用例
図3の副撮像部150によって測定対象物Sを撮像することにより、測定対象物Sの画像を表示部160に表示させることができる。以下、副撮像部150により得られる画像を撮像画像と呼ぶ。
(7) Usage Example of Imaging Unit By imaging the measurement object S by the
複数の発光部143と副撮像部150との位置関係、および副撮像部150の特性(画角およびディストーション等)は、例えば図1の記憶部210に撮像情報として予め記憶される。そのため、複数の発光部143が撮像領域V内にある場合、副撮像部150により撮像される領域が図1の制御部220により認識される。すなわち、撮像画像に対応する3次元空間が制御部220により認識される。
The positional relationship between the plurality of light emitting
上記のように、測定位置および測定平面等の測定に関する情報(以下、測定情報と呼ぶ)は、3次元空間で設定される。本実施の形態では、これらの測定情報を撮像画像と対応付け、撮像画像上に測定情報を重畳表示することができる。 As described above, information relating to measurement (hereinafter referred to as measurement information) such as a measurement position and a measurement plane is set in a three-dimensional space. In the present embodiment, these pieces of measurement information can be associated with the captured image, and the measurement information can be superimposed on the captured image.
図18は、撮像画像上に測定情報が重畳表示された例を示す図である。図18の例では、測定対象物Sの側面Saが副撮像部150により撮像される。その撮像画像SIに、測定位置M1a〜M4aを表す複数の球体の画像P1a〜P4aが重畳されるとともに、測定平面ML1を表す画像PL1が重畳される。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example in which measurement information is superimposed and displayed on a captured image. In the example of FIG. 18, the side surface Sa of the measurement object S is imaged by the
このように、実際に測定対象物Sが撮像されることによって得られる撮像画像上に測定情報が重畳されることにより、測定情報を使用者が視覚的に把握しやすくなる。また、一の測定対象物Sに対する測定を行った後に、他の測定対象物Sに対して同様の測定を行う場合、測定情報が重畳された撮像画像を参照することにより、他の測定対象物Sに対する測定を容易に行うことが可能となる。 As described above, the measurement information is superimposed on the captured image obtained by actually imaging the measurement object S, so that the user can easily grasp the measurement information visually. Further, when the same measurement is performed on the other measurement object S after the measurement on the one measurement object S, the other measurement object is obtained by referring to the captured image on which the measurement information is superimposed. Measurement with respect to S can be easily performed.
(8)効果
本実施の形態においては、使用者は、プローブ140の把持部142を保持した状態で、筐体部141の前端に設けられたスタイラス144の接触部144aを測定対象物Sに接触させることができる。この場合、複数の発光部143は筐体部141の上面に設けられるので、複数の発光部143と主撮像部130との間が使用者の指等により遮られることがない。そのため、使用者は、複数の発光部143を遮らないように不自然な姿勢でプローブ140を把持する必要がない。また、把持部142が筐体部141の下方に形成されることにより、プローブ140の重心がより下方に設けられる。これにより、使用者が、プローブ140を安定して把持することができる。これらの結果、使用者は、負担なく容易にプローブ140を取り扱うことができる。
(8) Effect In the present embodiment, the user contacts the measurement object S with the
(9)第1の変形例
第1の変形例におけるプローブについて、図3のプローブ140と異なる点を説明する。図19は、第1の変形例におけるプローブの構成を示す模式図である。図19(a),(b)は、それぞれプローブ140の側面図および上面図を示す。図19のプローブ140が図3のプローブ140と異なるのは次の点である。
(9) First Modification A probe in the first modification will be described with respect to differences from the
図19(a)に示すように、把持部142には、移動指示部149が設けられる。図19(a)の例では、移動指示部149は把持部142の前面の上部に配置される。移動指示部149は、1または複数のボタンまたはレバーを含む。また、図19(b)に示すように、前部上面141a、中央部上面141bおよび後部上面141cの開口141hの面積は、図3の前部上面141a、中央部上面141bおよび後部上面141cの開口141hの面積よりもそれぞれ大きく形成される。
As shown in FIG. 19A, the
第1の変形例においては、複数の発光部143を保持するガラス製の保持部材(図示せず)とスタイラス144とが一体的に移動可能に構成される。使用者は、把持部142を把持しつつ移動指示部149を操作することにより、スタイラス144および複数の発光部143を一体的に矢印A,Bで示す方向に移動させることができる。ここで、矢印Aで示す方向は第2の方向D2であり、矢印Bで示す方向は筐体部141の側面に直交する方向である。
In the first modification, a glass holding member (not shown) that holds the plurality of light emitting
図20は、スタイラス144が移動された状態のプローブ140を示す模式図である。図20(a)の例においては、図19(b)の矢印Aに沿って前方にスタイラス144が移動される。図20(b)の例においては、図19(b)の矢印Bに沿って一方向にスタイラス144が移動される。図20(c)の例においては、図19(b)の矢印Aに沿って前方にスタイラス144が移動され、かつ図19(b)の矢印Bに沿って他方向にスタイラス144が移動される。
FIG. 20 is a schematic diagram showing the
この構成によれば、使用者は、測定対象物Sの形状に応じて適した位置にスタイラス144を移動させることができる。これにより、測定対象物Sの測定をより容易に行うことができる。また、スタイラス144を移動させた場合でもスタイラス144の接触部144aと複数の発光部143との位置関係は変化しない。そのため、使用者は、スタイラス144の接触部144aと複数の発光部143との位置関係の調整等のキャリブレーションを行うことなくスタイラス144の位置を移動させることができる。
According to this configuration, the user can move the
(10)第2の変形例
第2の変形例におけるプローブについて、図3のプローブ140と異なる点を説明する。図21は、第2の変形例におけるプローブの構成を示す模式的側面図である。図21のプローブ140が図3のプローブ140と異なるのは次の点である。
(10) Second Modification A probe in the second modification will be described with respect to differences from the
図21に示すように、プローブ140の把持部142の下部には、後方に延びるように突出部142aが形成される。使用者は、突出部142aに手首を接触させた状態で把持部142を把持することにより、使用者は、より負担なくプローブ140を操作することができる。
As shown in FIG. 21, a
また、図3のプローブ140と同様に、接続端子146は、プローブ140の下部に設けられてもよい。あるいは、接続端子146は、図21に点線で示すように、突出部142aの後端面に設けられてもよい。あるいは、接続端子146は、突出部142aの下面に設けられてもよい。
Further, similarly to the
(11)他の実施の形態
(a)上記実施の形態では、主撮像部130により撮像されるプローブ140のマーカとして、LEDにより発光される発光部143が用いられるが、プローブ140のマーカはこれに限定されない。例えば、フィラメント等の他の発光素子により発光される発光部がマーカとして用いられてもよく、蛍光色等の特定の色を有する非発光部がマーカとして用いられてもよく、特定の形状を有する非発光部がマーカとして用いられてもよい。
(11) Other Embodiments (a) In the above embodiment, the
(b)上記実施の形態では、通知部148は、特定の色彩で発光するか、または消光することにより、使用されるべきプローブ140を使用者に知らせるとともに、複数の発光部143が主撮像部130の撮像領域V内に存在するか否かを使用者に知らせるが、これに限定されない。
(B) In the above embodiment, the
通知部148は発光、点滅および消光等の任意のパターンで発光することにより、使用されるべきプローブ140を使用者に知らせるとともに、複数の発光部143が主撮像部130の撮像領域V内に存在するか否かを使用者に知らせてもよい。あるいは、通知部148は音声または他の信号を出力することにより、使用されるべきプローブ140を使用者に知らせるとともに、複数の発光部143が主撮像部130の撮像領域V内に存在するか否かを使用者に知らせてもよい。
The
(c)上記実施の形態において、第1の方向D1と第2の方向D2とがなす角度φは鋭角であるが、これに限定されない。第1の方向D1と第2の方向D2とがなす角度φは直角であってもよい。 (C) In the above embodiment, the angle φ formed by the first direction D1 and the second direction D2 is an acute angle, but is not limited thereto. The angle φ formed by the first direction D1 and the second direction D2 may be a right angle.
(12)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
(12) Correspondence between each component of claim and each part of embodiment The following describes an example of a correspondence between each component of the claim and each part of the embodiment. It is not limited.
上記実施の形態においては、測定対象物Sが測定対象物の例であり、載置台120が載置台の例であり、発光部143がマーカの例であり、接触部144aが接触部の例であり、プローブ140がプローブの例である。主撮像部130および制御部220が撮像部の例であり、制御部220が算出部、発光制御部および設定部の例であり、光学式座標測定装置300が光学式座標測定装置の例である。
In the above embodiment, the measurement object S is an example of a measurement object, the mounting table 120 is an example of a mounting table, the
把持部142が把持部の例であり、筐体部141が本体部の例であり、保持領域147が第1および第2の側面の例であり、電源回路145bが電源装置の例である。接続端子146が接続端子の例であり、通知部148が第1および第2の通知部の例であり、撮像領域Vが撮像領域の例であり、移動指示部149が移動指示部の例である。
The
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。 As each constituent element in the claims, various other elements having configurations or functions described in the claims can be used.
本発明は、種々の測定対象物の寸法等の測定に有効に利用することができる。 The present invention can be effectively used for measuring dimensions and the like of various measurement objects.
10 プローブ載置部材
10a〜10c 隙間
11 底部
11a〜11d 縁部
12 側壁部
12a〜14a 内側面
13,14 突出部
100 測定ヘッド
110 保持部
111 設置部
112 スタンド部
120 載置台
130 主撮像部
130a 素子保持部
130b レンズ保持部
131 撮像素子
132 レンズ
132a 主点
133 凹部
134 貫通孔
140 プローブ
141 筐体部
141a 前部上面
141A〜141C 取付部
141b 中央部上面
141c 後部上面
141h 開口
142 把持部
142a 突出部
143 発光部
144 スタイラス
144a 接触部
145 回路基板
145a メモリ
145b 電源回路
145c 制御回路
145d インターフェース
146 接続端子
147 保持領域
147a 突起
148 発光表示部
149 移動指示部
150 副撮像部
151 副撮像素子
152 副撮像制御部
160 表示部
170,230 操作部
180 制御基板
200 処理装置
210 記憶部
220 制御部
300 光学式座標測定装置
CA ケーブル
D1 第1の方向
D2 第2の方向
S 測定対象物
Sa,Sb 側面
V 撮像領域
VI 撮像領域仮想画像
DESCRIPTION OF
Claims (11)
複数のマーカを有するとともに測定対象物に接触される接触部を有するプローブと、
前記プローブの前記複数のマーカを撮像することにより前記複数のマーカの画像に対応する画像データを生成する撮像部と、
前記撮像部により生成された画像データに基づいて、測定対象物と前記接触部との接触位置の座標を算出する算出部とを備え、
前記プローブは、
第1の方向に延びるように設けられ、使用者により把持される把持部と、
前記第1の方向に対して角度をなす第2の方向に延びるように前記把持部の上端部に設けられる本体部とを有し、
前記複数のマーカは前記本体部の上面に設けられ、前記接触部は前記本体部の端部に設けられる、光学式座標測定装置。 A mounting table on which a measurement object is mounted;
A probe having a plurality of markers and a contact portion that is in contact with the measurement object;
An imaging unit that generates image data corresponding to the images of the plurality of markers by imaging the plurality of markers of the probe;
A calculation unit that calculates the coordinates of the contact position between the measurement object and the contact unit based on the image data generated by the imaging unit;
The probe is
A grip portion provided to extend in a first direction and gripped by a user;
A main body provided at the upper end of the grip portion so as to extend in a second direction that forms an angle with respect to the first direction,
The optical coordinate measuring device, wherein the plurality of markers are provided on an upper surface of the main body, and the contact portion is provided on an end of the main body.
前記プローブの前記把持部の下部には、ケーブルが取り付けられる接続端子が形成され、
前記複数のマーカは、前記接続端子に取り付けられた前記ケーブルを通して前記発光制御部に接続される、請求項5または6記載の光学式座標測定装置。 A light emission control unit for controlling the light emission operation of the plurality of markers;
A connection terminal to which a cable is attached is formed at the lower part of the grip portion of the probe,
The optical coordinate measuring device according to claim 5 or 6, wherein the plurality of markers are connected to the light emission control unit through the cable attached to the connection terminal.
前記光学式座標測定装置は、測定対象物の測定部分に対応して前記複数のプローブのうち使用されるべきプローブが設定される設定部をさらに備え、
前記複数のプローブの各々は、前記設定部の設定内容に基づいて、当該プローブが使用されるべきか否かを使用者に知らせるための第2の通知部をさらに含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学式座標測定装置。 A plurality of the probes are provided,
The optical coordinate measuring device further includes a setting unit configured to set a probe to be used among the plurality of probes corresponding to a measurement part of a measurement object,
Each of the plurality of probes further includes a second notification unit for notifying a user whether or not the probe should be used based on the setting content of the setting unit. The optical coordinate measuring apparatus as described in any one of Claims.
前記プローブの前記把持部には、前記複数のマーカおよび前記接触部の移動を指示する移動指示部が設けられる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の光学式座標測定装置。 The plurality of markers and the contact portion are provided on the main body portion of the probe so as to be integrally movable in the second direction or in a direction crossing the first and second directions,
The optical coordinate measuring device according to any one of claims 1 to 9, wherein a movement instruction unit for instructing movement of the plurality of markers and the contact unit is provided in the grip portion of the probe.
第1の方向に延びるように設けられ、使用者により把持される把持部と、
前記第1の方向に対して角度をなす第2の方向に延びるように前記把持部の上端部に設けられる本体部とを備え、
前記撮像部により撮像される複数のマーカが前記本体部の上面に設けられ、前記接触部が前記本体部の端部に設けられる、プローブ。 A probe that has a contact portion that can contact a measurement object and can be imaged by an imaging unit of an optical coordinate measuring device,
A grip portion provided to extend in a first direction and gripped by a user;
A main body provided at the upper end of the grip portion so as to extend in a second direction that forms an angle with respect to the first direction;
The probe in which the some marker imaged by the said imaging part is provided in the upper surface of the said main-body part, and the said contact part is provided in the edge part of the said main-body part.
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