JP2582023B2 - 機械部品の寸法測定方法及びその装置 - Google Patents

機械部品の寸法測定方法及びその装置

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JP2582023B2
JP2582023B2 JP5034705A JP3470593A JP2582023B2 JP 2582023 B2 JP2582023 B2 JP 2582023B2 JP 5034705 A JP5034705 A JP 5034705A JP 3470593 A JP3470593 A JP 3470593A JP 2582023 B2 JP2582023 B2 JP 2582023B2
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一男 山本
芳博 阪上
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ギア、ベアリング、ブ
ッシュなどの円筒状の機械部品の寸法を測定する方法及
び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ギア、ベアリング、ブッシュなどの円筒
状の機械部品の寸法測定、例えば内径測定或いは外径測
定などは、製造元であるメーカーでの出荷検査などで
は、エアーマイクロや電気マイクロなどの測定器で自動
測定が実施されている場合が多い。しかし、ユーザーが
それら機械部品を使用前に寸法検査を行う場合には、ほ
とんどマイクロメータなどで人力で測定している。
【0003】これは、メーカーの製造ラインでは同一の
寸法の製品が多量に流れることから、エアーマイクロや
電気マイクロなどの測定器と測定物との位置関係を最適
に配置できるのに対して、ユーザーがそれらの機械部品
を使用前に寸法検査を行う場合には、使用する対象によ
って機械部品の寸法が毎度異なる場合が多いことから、
測定器を測定の度に位置調整する必要があり、その面倒
さが測定の自動化を阻害している。ユーザーがマイクロ
メータなどの道具を使って寸法測定を行う場合には、自
ら測定物に対する姿勢を変えることによりマイクロメー
タを測定物に対して垂直になるようにして、測定器と測
定物との位置関係を最適な状態にしているのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】大規模な工場、例えば
製鉄所などでは、機械設備の長期にわたる整備が重要で
あり、そのために多くの整備要員が必要となっている。
機械部品の寸法測定も機械設備の分解後の整備の際には
必ず行われる作業で、作業頻度としてはかなり高いもの
があり、この分野の寸法測定の自動化が強く望まれてい
た。
【0005】このような高精度の寸法測定では、測定物
に対する測定器の位置関係を最適にする必要がある。マ
イクロメータなどで寸法測定する場合には、作業者が測
定物に対して測定器を垂直にして測定して正確な寸法を
得ている。ユーザーでは毎度、大きさ、形が異なる機械
部品を使用するので、自動で寸法測定を行おうとする
と、測定物に対して最適な位置に測定器を位置させるの
に多くの労力を要してしまう。この点が、これまでユー
ザーで寸法検査の自動化が行われていない最大の要因で
ある。
【0006】本発明は、このような問題を解決し、ギ
ア、ベアリング、ブッシュなどの円筒状の機械部品につ
いて、測定物の大きさが毎回異なる場合でも、内径測定
や外径測定などの寸法測定を自動で高精度に行うことを
可能にする機械部品の寸法測定方法及びその装置を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このための本発明による
機械部品の寸法測定方法は、三次元測定機の測定エリア
内に円筒状の測定物をその軸方向を鉛直方向に向けて設
置し、前記測定物の概略の空間内での位置と概略の寸法
とを上方向及び横方向から撮影した画像情報で事前に認
識し、この認識情報から前記三次元測定機のプローブの
移動パスを計算して該三次元測定機を運転するものであ
る。
【0008】また本発明による機械部品の寸法測定装置
は、測定エリア内に円筒状の測定物がその軸方向を鉛直
方向に向けて設置される三次元測定機と、前記測定物を
上方向及び横方向から撮影する撮影手段と、この撮影手
段による画像情報で前記測定物の概略の空間内での位置
と概略の寸法とを認識する画像処理部と、この画像処理
部による認識情報から前記三次元測定機のプローブの移
動パスを計算する三次元測定機動作指令部とを備えたも
のである。
【0009】
【作用】本発明によれば、三次元測定機の測定エリア内
に円筒状の測定物をその軸方向を鉛直方向に向けて置
き、撮影手段により測定物を上方向及び横方向から撮影
する。その画像情報から画像処理部は測定物の概略の空
間内での位置と概略の寸法とを認識し、この認識情報を
三次元測定機動作指令部に渡す。三次元測定機動作指令
部は認識情報に基づいて三次元測定機のプローブの移動
のしかたを計算し、これによって、三次元測定機は測定
物の正確な寸法を自動的に測定する。
【0010】
【実施例】図1は本発明の実施例における寸法測定装置
の概略図である。
【0011】機械部品測定物1は、ギア、ベアリング、
ブッシュなどで、三次元測定機2の測定エリア内に置か
れている。測定物1の形状は基本的に円筒状であり、軸
方向が鉛直方向に向いて置かれている。
【0012】三次元測定機2は、プローブ3を三次元空
間内で移動させ、プローブ3を測定物1に押し当てて、
その点の空間上の三次元位置を高精度空間位置検出機構
で検出して、測定物1の正確な寸法を測定するものであ
る。
【0013】横方向テレビカメラ4及び上方向テレビカ
メラ5は、工業用のCCDカメラであり、測定物1の像
をそれぞれ撮像して測定物1の概略位置、寸法を認識す
るためのものである。テレビカメラ4及び5の撮像素子
は、測定物1を高精度に認識するためにはできるだけ画
素数の多いほうがよい。機械部品などの鉄製の対象物は
色彩に乏しいので、通常はこれらの像を撮像するにはカ
ラー情報は必要なく、モノクロカメラを用いればよい。
【0014】測定物1が円筒状であることから、測定物
1を軸方向が鉛直方向に向くように置き、測定物1に対
して上方向及び横方向の2方向から測定物1を観察する
ことで、測定物1の概略の空間内での位置、概略の寸法
を認識することが可能である。
【0015】画像処理部6は、測定物認識用テレビカメ
ラ4及び5で撮影した測定物1の位置、寸法等を検出す
るためのものであって、詳細は図2及び図3で説明す
る。
【0016】三次元測定機動作指令部7は、画像処理部
6で検出した測定物1に関する情報に基づき、三次元測
定機2のプローブ3をどのように動かして寸法測定を行
うかを計算し、三次元測定機2に動作指令を出力するた
めのものであって、詳細は図4〜図6で説明する。
【0017】要するに本実施例の特徴とするところは、
三次元測定機2の測定エリア内に円筒状の未知の寸法の
機械部品測定物1をその軸方向を鉛直方向に向けて置
き、この測定物1を上方向テレビカメラ5及び横方向テ
レビカメラ4で撮影し、その画像情報から測定物1の概
略の空間内での位置と概略の寸法とを画像処理部6で認
識し、この認識情報を三次元測定機動作指令部7に渡す
ことにより三次元測定機2のプローブ3の移動のしかた
を計算し、これによって、測定物1の正確な寸法を三次
元測定機2で自動的に測定することにある。
【0018】図2は本実施例における画像処理を説明す
る図である。
【0019】図2(a)は測定物1の外観である。この
測定物1の概略の位置と概略の寸法とを、2台のカメラ
4及び5で撮像した画像をもとに画像処理部6で認識
し、認識情報を三次元測定機動作指令部7に渡す。
【0020】図2(b)は測定物1の上方向及び横方向
に位置するテレビカメラ5及び4で撮影した測定物1の
像と認識すべき各特徴量である。ここで、Oは水平方向
平面内の測定物1の中心、R1 は測定物1の内径、R2
は測定物1の胴体部の外径、R3 は測定物1のつば部の
外径であり、つば部がない場合はR2 と同じである。H
1 は測定物1の高さであり、H2 はつば部の高さであ
る。
【0021】図3は画像処理による測定物1の認識のフ
ロー図である。
【0022】まず、測定物1を上方向及び横方向のテレ
ビカメラ5及び4で撮影し、2値化画像とする。次に、
測定物1の概略の空間内の位置、概略の寸法を求める。
【0023】上方向のテレビカメラ5で撮影した画像か
らは、内径R1 とつば部の外径R3とが背景と明確に識
別できる。測定物1が円筒状であることから、その重心
を求めることにより、測定物1の水平面内の中心位置O
を求めることができる。
【0024】また、横方向のテレビカメラ4で撮影した
画像からは、測定物1の胴体部の外径R2 、つば部の外
径R3 、測定物1の高さH1 、つば部の高さH2 が求め
られる。胴体部とつば部との識別は、画像上の水平方向
の画素数が大きく変化する点を求めればよい。外径
2 、R3 、高さH1 、H2 は、測定物1の画像が横方
向から見た場合に長方形に見えることから、フェレ径を
画像処理で求めることで得ることができる。
【0025】次に、画像処理による測定物1の認識結果
に基づいて、三次元測定機2で測定物1の内径及び外径
測定を行う際の三次元測定機2のプローブ3の動きにつ
いて説明する。
【0026】図4は測定物1の内径測定を行う場合の測
定物1に対する三次元測定機2のプローブ3の動きを示
す図である。図5は内径測定の場合のプローブ3の動き
を説明するフロー図である。図6は測定物1の外径測定
を行う場合の測定物1に対する三次元測定機2のプロー
ブ3の動きを示す図である。
【0027】画像処理により事前に測定物1の平面上の
中央点Oと測定物1の概略の内径、外径を求めてあるの
で、三次元測定機2のプローブ3はそれらの情報により
測定物1の表面に近い位置まで高速に移動し、その後、
測定物1の表面に向かって低速に移動してゆき、測定物
1に接触した際の押し圧が一定値を越えた瞬間のプロー
ブ位置を、測定物1上のプローブ位置とする。
【0028】測定物1の内径測定を行う場合の三次元測
定機2のプローブ3の経路を図4及び図5で説明する。
【0029】まず、プローブ3は測定物1の平面上の中
央点Oの鉛直上にある点Q1 へ高速に移動する。次に、
中央点Oの鉛直上で高さhにある高さ方向測定点Q2
高速に移動する。さらに、円周方向の角度θ方向にあり
測定物1の内面の近くにある点Q3 へ高速に移動する。
点Q3 と測定物1の内面との距離は、画像処理によって
検出した中央点Oと概略の内径R1 との検出精度によっ
て異なる。画像処理によって、より高精度な検出ができ
れば、点Q3 と測定物1の内面との距離を近く取ること
ができる。次に、プローブ3を測定物1の内面Pi に向
かって低速に動かしてゆき、測定物1へのプローブ3の
押し圧が一定の値になった点を検出して点Pi の位置を
測定する。点Pi を測定物1の円周方向の複数点で同様
のプローブ移動で検出し、それらの位置測定データを最
小2乗法などの方法で連ねて測定物1の高さhでの円を
求め、その円の直径を内径とする。
【0030】次に、測定物1の外径測定を行う場合の三
次元測定機2のプローブ3の経路について図6で説明す
る。
【0031】プローブ3は測定物1に対して測定物1の
斜め上方に位置する点Q1 へ高速に移動する。次に、点
1 に対して下方向の高さhにある点Q2 へ高速に移動
する。さらに、測定物1の外面の近くにある点Q3 へ高
速に移動する。次に、プローブ3を内径測定と同様に測
定物1の表面Po に向かって低速に動かしてゆき、測定
物1へのプローブ3の押し圧が一定の値になった点を検
出して点Po の位置を測定する。点Po を測定物1の円
周方向の複数点で同様のプローブ移動で検出し、それら
の位置測定データを最小2乗法などの方法で連ねて測定
物1の高さhでの円を求め、その円の直径を外径とす
る。
【0032】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、従来はマイクロメータなどの道具で人手で行わなけ
ればならなかった機械部品の使用前の寸法検査を、その
機械部品の寸法が毎度異なる場合でも、自動的に簡単か
つ高精度に測定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における寸法測定装置の概略図
である。
【図2】本発明の実施例における画像処理を説明する図
である。
【図3】上記画像処理による測定物の認識のフロー図で
ある。
【図4】本発明の実施例において測定物の内径測定を行
う場合の三次元測定機のプローブの動きを示す図であ
る。
【図5】上記内径測定の場合のプローブの動きを説明す
るフロー図である。
【図6】本発明の実施例において測定物の外径測定を行
う場合の三次元測定機のプローブの動きを示す図であ
る。
【符号の説明】
1 測定物 2 三次元測定機 3 プローブ 4 横方向テレビカメラ 5 上方向テレビカメラ 6 画像処理部 7 三次元測定機動作指令部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三次元測定機の測定エリア内に円筒状の
    測定物をその軸方向を鉛直方向に向けて設置し、前記測
    定物の概略の空間内での位置と概略の寸法とを上方向及
    び横方向から撮影した画像情報で事前に認識し、この認
    識情報から前記三次元測定機のプローブの移動パスを計
    算して該三次元測定機を運転することを特徴とする機械
    部品の寸法測定方法。
  2. 【請求項2】 測定エリア内に円筒状の測定物がその軸
    方向を鉛直方向に向けて設置される三次元測定機と、前
    記測定物を上方向及び横方向から撮影する撮影手段と、
    この撮影手段による画像情報で前記測定物の概略の空間
    内での位置と概略の寸法とを認識する画像処理部と、こ
    の画像処理部による認識情報から前記三次元測定機のプ
    ローブの移動パスを計算する三次元測定機動作指令部と
    を備えたことを特徴とする機械部品の寸法測定装置。
JP5034705A 1993-01-29 1993-01-29 機械部品の寸法測定方法及びその装置 Expired - Lifetime JP2582023B2 (ja)

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JP5528067B2 (ja) * 2009-11-20 2014-06-25 株式会社ミツトヨ 三次元測定機
JP5600044B2 (ja) * 2010-09-17 2014-10-01 株式会社ディスコ 変位量検出方法および被加工物の高さ検出領域の位置付け方法
JP7126819B2 (ja) * 2017-11-29 2022-08-29 株式会社ミツトヨ 測定装置、及び測定方法

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