JP2749766B2 - 光学式測定装置 - Google Patents

光学式測定装置

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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、載物台に載置された測
定対象物の光学画像をスクリーン上に結像させる光学系
を備えた光学式測定装置に関する。詳しくは、載物台に
載置された測定対象物に光を照射しその光に基づく測定
対象物の光学画像をスクリーン上に結像させる光学系を
備えた投影機を利用し、この光学系と測定対象物とを相
対移動させながらスクリーン上に結像された画像から測
定対象物の寸法や形状を測定する装置に関する。
【0002】
【背景技術】投影機の中には、測定対象物の画像をスク
リーン上に結像させる光学系と測定対象物を載置する載
物台とを相対移動させ、その相対移動過程において、エ
ッジ検出センサが画像のエッジの通過を検出したとき前
記相対移動量を順次取り込み、これらの相対移動量から
測定対象物の寸法や形状を求めるCNC(コンピュータ
NC)投影機が知られている。従来、CNC投影機にお
いて、光学系と載物台とを相対移動させるための相対移
動軌跡を設定するには、スクリーン上に結像された測定
対象物の画像を見ながらキーパネル上のファンクション
キーによってティーチング開始や終了等を指令し、か
つ、ジョイスティックによって載物台をX−Y方向へ移
動させていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記スクリーンは、作
業者が見やすいように作業者の顔の正面に配置されるの
に対して、キーパネルやジョイスティックは作業者が操
作しやすいように、作業者の手元に近い位置に配置され
る。通常、キーパネルやジョイスティックは投影機の下
部、あるいは、投影機とは別体のスタンドに設けられる
ことが多い。そのため、測定対象物の寸法を測定するに
あたり、作業者は、スクリーン上の画像を見ながら、そ
の都度、目線を下方のキーパネルに移さなければならな
いので、操作しにくいという問題点がある。ここに、本
発明の目的は、このような従来の欠点を解消し、操作性
の良好な光学式測定装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の光学式測定装置
は、測定対象物の画像をスクリーン上に結像させる光学
系と測定対象物を載置する載物台とを相対移動させ、そ
の相対移動過程において、エッジ検出センサが画像のエ
ッジの通過を検出したとき前記相対移動量を順次取り込
み、これらの相対移動量から測定対象物の寸法を求める
光学式測定装置において、前記光学系と載物台との相対
移動を指令するためのキーを含むファンクションキーを
前記スクリーン上に設けたことを特徴とする。
【0005】
【作用】この構成の本発明では、スクリーン上に測定対
象物の画像を結像させる光学系と測定対象物が載置され
た載物台とを相対移動させるとともに、エッジ検出セン
サで画像のエッジの通過を検出する。この検出を複数箇
所で繰り返し、検出箇所の相対移動量から測定対象物の
寸法を求める。ここで、光学系と載物台との相対移動を
指令するためのキーを含むファンクションキーが測定対
象物の画像が結像されたスクリーン上に設けられている
ので、光学系と載物台とを手動で相対移動させる場合や
光学系と載物台との相対移動軌跡を設定する場合でも、
目と手の移動量が少なくてすみ、光学式測定装置の操作
がしやすくなる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の一実施例にかかる光学式測定
装置を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。光
学式測定装置は、図1に示す如く、測定対象物に光を照
射しその光に基づく測定対象物の光学画像を結像させる
光学系を備えた投影機1と、この投影機1で結像された
測定対象物の光学画像の測定箇所を指定するカーソル2
と、このカーソル2の位置座標値を検出するカーソル位
置座標値検出装置3と、このカーソル位置座標値検出装
置3で検出されたカーソル2の位置座標値を基に光学系
と測定対象物との相対移動軌跡を含む測定プログラムを
作成し、その測定プログラムに従って光学系と測定対象
物とを相対移動させるとともに測定対象物の寸法を測定
する演算制御装置4と、操作パネル6とから構成されて
いる。なお、符号の5は前記カーソル座標値検出装置3
および演算制御装置4を載置するスタンドである。
【0007】前記投影機1は、投影機本体11を有す
る。投影機本体11には、上面に測定対象物を載置する
載物台12が互いに直交するX,Y,Z方向へ移動可能
に設けられているとともに、この載物台12の下方から
測定対象物に光を照射しその透過光に基づく測定対象物
の光学画像をスクリーン13上に結像させる光学系14
が設けられている。前記載物台12は後述する移動機構
を構成するX,Y,Z駆動系16,17,18(図4参
照)によってそれぞれの方向へ自動的に移動されるとと
もに、各方向への移動量Px,y,z が図示しない変位
検出器によって検出されている。前記スクリーン13上
には、図4に示す如く、互いに直交するXおよびY方向
に沿って所定間隔ピッチで配列した導体よりなるグリッ
ドパターン15が設けられている。グリッドパターン1
5には、前記カーソル位置座標値検出装置3からスキャ
ンパルスが順番に印加されるようになっている。つま
り、グリッドパターン15を構成するX方向の導体にス
キャンパルスが順番に印加され、ついで、Y方向の導体
にスキャンパルスが順番に印加され、以後、交互にスキ
ャンパルスが印加される。
【0008】前記カーソル2は、前記スクリーン13上
を移動されかつ任意の位置で静止可能な本体21を有す
る。本体21には、図2および図3に示す如く、リング
状に巻回された位置読取用誘導コイル22、この誘導コ
イル22の近傍に設けられた読取位置決め用標板23、
前記誘導コイル22の中心軸線上に配置されスクリーン
13上の画像を2分割するプリズム24、このプリズム
24によって分割された一方の画像を拡大する拡大用レ
ンズ25、前記エッジ検出センサ26の光電変換部26
A、この光電変換部26Aに前記プリズム24によって
分割された他方の画像を結像させるリレーレンズ27お
よび画像の測定箇所を指示する座標値取込スイッチ28
などがそれぞれ設けられている。前記誘導コイル22
は、スクリーン13と平行に移動され、誘導電流を出力
する。前記エッジ検出センサ26の光電変換部26A
は、誘導コイル22の中心にある読取位置を中心とする
正方形の中心および各角点に相当する位置に配設された
光電変換素子を有する。前記読取位置決め用標板23に
は、誘導コイル22の中心を指示するとともに、光電変
換部26Aの各光電変換素子の位置を決定する正方形の
対角線方向を指示するターゲット29が設けられてい
る。
【0009】前記カーソル位置座標値検出装置3は、図
4に示す如く、前記グリッドパターン15を構成するX
およびY方向の導体に順番にスキャンパルスSPx,SP
y を印加するとともに、その各方向における走査開始時
および走査終了時に走査開始信号Sx,y および走査終
了信号Ex,y を出力する走査部31と、クロックパル
ス発生器32と、前記走査部31から走査開始信号Sx
が出力されてから走査終了信号Ex が出力されるまでの
間クロックパルス発生器32からのクロックパルスCL
Kの数を計数するXカウンタ33と、前記走査部31か
ら走査開始信号Sy が出力されてから走査終了信号Ey
が出力されるまでの間クロックパルス発生器32からの
クロックパルスCLKの数を計数するYカウンタ34
と、前記誘導コイル22の出力が位相反転したとき前記
各カウンタ33,34の計数値を取り込み記憶するカー
ソル位置座標値検出部35とから構成されている。な
お、各カウンタ33,34は、走査終了信号Ex,y
よってクリアされる。
【0010】前記演算制御装置4は、図4に示す如く、
キーボード41、メモリ42,43、表示器44、プリ
ンタ45および演算制御部46などを有する。前記キー
ボード41からは、プログラム作成用の設定モードや測
定モードを選択するための選択指令、設定モードにおい
て測定項目(例えば、円の直径や中心を求める項目な
ど)の指定データなどが入力される。前記メモリ42に
は、例えば、取り込んだ位置座標値や演算結果などが格
納される。前記メモリ43には、測定プログラムが格納
される。前記演算制御部46は、設定モードにおいて、
座標値取込スイッチ28が押されたときカーソル位置座
標値検出装置3で検出されたカーソル2の位置座標値を
取り込み、これらの位置座標値を基に光学系14と測定
対象物を載置する載物台12との相対移動軌跡を算出す
るとともに、これらの相対移動軌跡を含む測定プログラ
ムを作成し、これをメモリ43に格納する。また、測定
モードにおいて、測定プログラムの相対移動軌跡に従っ
て光学系14と測定対象物を載置する載物台12とを相
対移動させるとともに、カーソル2のエッジ検出センサ
26によって画像のエッジの通過が検出されたとき、各
方向の移動量Px,y,z を取り込み、これらを基に測
定部位の寸法を算出する。
【0011】前記操作パネル6は、図1に示す如く、ス
クリーン13上でかつ画像が結像される部分に近接して
設けられており、その構成は、図5に示す如く、載物台
12を光学系14に対してX,Y方向へ移動させる指令
を与えるステージコントロールキー61、ティーチィン
グ開始キー62、ティーチィング終了キー63、相対移
動軌跡を含む測定プログラムを実行させるRUN・リピ
ートキー64、載物台12の原点設定を行うABS・Z
EROキー65及びテンキー66からなるファンクショ
ンキーと、前記表示器44と同一のデータを表示する表
示部67とを含む。前記ステージコントロールキー61
は、前記X,Y駆動系16,17を作動させる信号を演
算制御部46へ送るもので、前後左右を示す4個のキー
スイッチで構成される。これらのキースイッチのいずれ
かを押すことにより、その押した時間に応じて載物台1
2がXまたはY方向へ移動する。ティーチィング開始キ
ー62は、光学系14と載物台12との相対移動軌跡を
ティーティングさせる前に演算制御部46へ信号を送る
もので、ティーチィング終了キー63は、前記相対移動
軌跡をティーティングさせた後に演算制御部46へ信号
を送るものである。
【0012】次に、本実施例の作用を図6及び図7に基
づいて説明する。例えば、円の直径を測定する場合で
は、キーボード41において、円測定の測定モードを選
択する。この状態において、載物台12上に測定対象物
を載置すると、図6(A)に示す如く、光学系14によ
って測定対象物の画像である円Hがスクリーン13上に
結像される。そのあと、カーソル2を光学系14の光軸
上、つまり、スクリーン13上の十字線の中心に静止さ
せるとともに、操作パネル6のABS・ZEROキー6
5を押して載物台12の原点設定を行う。スクリーン1
3上に設けられた操作パネル6のステージコントロール
キー61を操作してスタートポイントSPの上にカーソ
ル2が位置するように載物台12を移動させる。さら
に、図6(B)に示す如く、ステージコントロールキー
61を操作してカーソル2の位置にA点が位置するよう
に載物台12を移動させると、カーソル2の下を円H上
の点P1 , P2 が通過することになり、この点P1 ,P
2 の位置GAーソル2に設けられたエッジ検出センサ2
6で検出される。すると、そのときのX駆動系16、Y
駆動系17およびZ駆動系18による各方向の移動量P
x,y,z が取り込まれ、メモリ42に格納される。
【0013】そのあと、ステージコントロールキー61
により、図6(C)に示す如く、カーソル2の位置にB
点が位置するようにし、さらに、図6(D)に示す如
く、カーソル2の位置にC点が位置するように載物台1
2を移動させる。これにより、測定対象物の円H上の点
3 , P4 がカーソル2の下を通過することになり、こ
の点P3 , P4 の位置が前記エッジ検出センサ26で検
出される。すると、そのときのX駆動系16、Y駆動系
17およびZ駆動系18による各方向の移動量P x,y,
z が取り込まれ、メモリ42に格納される。そのの
ち、演算制御装置46は、これらのデータを基に円Hの
直径を算出し、これを演算制御装置4の表示器44およ
び操作パネル6の表示部67の双方で表示し、かつ、プ
リンタ45でプリンクアウトする。
【0014】また、繰り返し測定の場合では、キーボー
ド41において、設定モードを選択する。この状態にお
いて、載物台12上に測定対象物を載置すると、図7に
示す如く、光学系14によって測定対象物の画像がスク
リーン13上に結像される。そのあと、操作パネル6の
ABS・ZEROキー65を押して載物台12の原点設
定を行い、さらに、光学系14と載物台12との相対移
動軌跡をティーティングさせる前にティーチィング開始
キー62を押す。この状態で、スクリーン13上に結像
された画像の測定箇所をカーソル2によって順番に指定
していく。例えば、図6に示すように、スクリーン13
上に結像された画像の円Hの直径を測定しようとする場
合、その円Hの外側の任意の4点SP,A,B,Cをカ
ーソル2によって順番に指定していく。
【0015】まず、カーソル2をスクリーン13上に沿
ってスタートポイントSPへ移動し、ターゲット29の
中心を点SPに位置させたのち、座標値取込スイッチ2
8を押すと、そのときのカーソル2の位置座標値がカー
ソル位置座標値検出部35から演算制御部46に取り込
まれる。次に、ターゲット29の中心を点Aまで移動さ
せていくと、そのカーソル2の位置座標値がカーソル位
置座標値検出部35に更新記憶されていく。ターゲット
29の中心を点Aに位置させたのち、座標値取込スイッ
チ28を押すと、そのときのカーソル2の位置座標値が
カーソル位置座標値検出部35から演算制御部46に取
り込まれる。同様に、ターゲット29の中心を点Bに位
置させたのち、座標値取込スイッチ28を押すと、その
ときのカーソル2の位置座標値がカーソル位置座標値検
出部35から演算制御部46に取り込まれる。そのあ
と、ターゲット29の中心を点Cに位置させたのち、座
標値取込スイッチ28を押すと、そのときのカーソル2
の位置座標値が演算制御部46に取り込まれる。する
と、演算制御部46は、カーソル位置座標値検出部35
から取り込んだ点SP,A,B,Cの位置座標値を結ぶ
3本の直線を算出し、これらの直線がスクリーン13上
の十字線の中心を通過するような載物台12の移動軌跡
を算出し、この移動軌跡を含む測定プログラムを作成
し、これをメモリ43に格納する。このとき、設定モー
ドにおける像倍率により座標値の換算補正が行われるの
は言うまでもない。
【0016】相対移動軌跡のティーティングが終了した
ら、操作パネル6のティーチィング終了キー63を押
す。ここで、カーソル2を光学系14の光軸上、つま
り、スクリーン13上の十字線の中心に静止させ、RU
N・リピートキー64を押して載物台12を移動させる
指令を演算制御部46に与える。すると、演算制御部4
6は、測定プログラムを実行させ、X駆動系16、Y駆
動系17およびZ駆動系18の駆動を制御しながら載物
台12が移動する。これにより、スクリーン13上に結
像された画像のエッジが十字線の中心を通過すると、こ
の通過がエッジ検出センサ26によって検出される。す
ると、そのときのX駆動系16、Y駆動系17およびZ
駆動系18による各方向の移動量Px,y,z が取り込
まれ、メモリ42に格納される。
【0017】例えば、先に記憶させた図7に示す画像の
円Hの直径を測定する場合、まず、SP,Aの位置座標
値を結ぶ直線がスクリーン13上の十字線の中心を通過
するように載物台12が移動される。やがて、円Hの点
1,P2 がスクリーン13上の十字線の中心を通過する
と、この通過がエッジ検出センサ26によって検出され
る。すると、そのときのX駆動系16、Y駆動系17お
よびZ駆動系18による各方向の移動量が取り込まれ、
メモリ42に格納される。同様にして、A,B,Cの位
置座標値を結ぶ直線がスクリーン13上の十字線の中心
を通過する過程において、P3,4 がスクリーン13上
の十字線の中心を通過したことがエッジ検出センサ26
によって検出されたとき、そのときのX駆動系16、Y
駆動系17およびZ駆動系18による各方向の移動量が
取り込まれ、メモリ42に格納される。そののち、演算
制御装置46は、これらのデータを基に円Hの直径を算
出し、これを表示器44および操作パネル6の表示部6
7に表示し、かつ、プリンタ45でプリントアウトす
る。同形状の測定対象物を繰り返して測定するには、前
記RUN・リピートキー64を押して載物台12を移動
させる指令を演算制御部46に与える。すると、演算制
御部46は、メモリ43に格納されている測定プログラ
ムを読み出して実行させる。
【0018】従って、本実施例によれば、前記光学系1
4と載物台12とを相対移動させる指令を与えるステー
ジコントロールキー61およびRUN・リピートキー6
4をを有するファンクションキー61〜66を含み操作
パネル6を構成し、この操作パネル6を前記スクリーン
13上に設けたから、目と手の移動量が少なくてすみ、
光学式測定装置の操作性が良好となる。さらに、載物台
12を移動させるために必要であったジョイステックを
不要にできるので、この点からも、製造コストを下げる
ことができる。さらに、前記操作パネル6は、測定値を
表示する表示部67を備えて構成したから、測定値を読
み取る場合でも、スクリーン3から目を離さなくてよい
から、この点からも操作性が向上する。
【0019】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、次のような変形例も含む。例えば、エッ
ジ検出センサ26については、上記実施例ではカーソル
2と一体に設けたが、カーソル2とは別体として構成し
てもよい。スクリーン13上における取付位置について
も、十字線の中心に限らず、予め定めた定位置であれば
よく、しかも、スクリーン13内に一体的に組み込んだ
構造でもよい。ただし、光学系14の光軸位置、従っ
て、スクリーン13の十字線の中心に対応する位置にエ
ッジ検出センサ26を組み込むことが好ましい。このよ
うにすれば、画像歪みによる影響を全く受けることがな
く、測定時に像倍率を変化させても測定のプログラムデ
ータを変更する必要がないなどの効果が得られる。さら
に、カーソル2を設けない場合にあっては、スクリーン
をタッチパネル式とし、タッチパネル式のスクリーンに
直接測定ポイントを入力するものでもよい。このように
すれば、操作する場所がスクリーン13に集中すること
で、光学式測定装置を製造するために必要な電子基板の
枚数を削減でき、配線を短くしたり、廃止することがで
きるため、製造コストを下げることができる。また、カ
ーソル位置座標値検出装置3としては、上記実施例で述
べた構造に限らず、カーソル2の位置座標値を求められ
るものであればいずれでもよい。更に、上記実施例で
は、載物台12を移動させるようにしたが、載物台12
を固定したままとして、光学系14を移動させるように
してもよい。
【0020】
【発明の効果】以上の通り、本発明の光学式測定装置に
よれば、操作性が良好になるという効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図2】同上実施例におけるカーソルの正面図である。
【図3】図2のIII-III 線断面図である。
【図4】同上実施例の回路構成を示すブロック図であ
る。
【図5】同上実施例におけるファンクションキーを拡大
して示す正面図である。
【図6】(A)から(D)は同上実施例における測定操
作を説明する図である。
【図7】同上実施例における測定箇所を指定する方法を
示す図である。
【符号の説明】
6 操作パネル 12 載物台 13 スクリーン 14 光学系 26 エッジ検出センサ 61 ステージコントロールキー 62 ティーチング開始キー 63 ティーチング終了キー 64 RUN・リピートキー 65 ABS・ZEROキー 66 テンキー

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定対象物の画像をスクリーン上に結像さ
    せる光学系と測定対象物を載置する載物台とを相対移動
    させ、その相対移動過程において、エッジ検出センサが
    画像のエッジの通過を検出したとき前記相対移動量を順
    次取り込み、これらの相対移動量から測定対象物の寸法
    を求める光学式測定装置において、 前記光学系と載物台との相対移動を指令するためのキー
    を含むファンクションキーを前記スクリーン上に設けた
    ことを特徴とする光学式測定装置。
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