JP2939182B2

JP2939182B2 - ワークの寸法測定方法及び寸法測定装置

Info

Publication number: JP2939182B2
Application number: JP15170396A
Authority: JP
Inventors: 洋平赤澤; 尚史津村
Original assignee: JEI TETSUKU KK; SHISUTEKU AKAZAWA KK
Current assignee: JEI TETSUKU KK; SHISUTEKU AKAZAWA KK
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 1999-08-25
Anticipated expiration: 2016-05-22
Also published as: JPH09311017A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造品、鍛造品等
のワークを撮像手段により撮影して寸法を測定するワー
クの寸法測定方法及び寸法測定装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】鋳造品、鍛造品等のワークを機械加工す
る場合、その前作業としてワークの寸法を測定し、所要
箇所に罫書き線を入れる必要がある。この罫書き作業
は、従来、熟練者の手作業により行われていたが、高度
の熟練を要すると共に、作業が非常に煩わしく、作業能
率が著しく低下すると言う問題がある。

【０００３】そこで、近時では、特開平７−９３６４号
公報に記載されるように、カメラ等の撮像手段とレーザ
ー光式の罫書き手段とを備えたヘッドを３次元方向に移
動自在に設け、このヘッドをワークに対して相対的に移
動させて、寸法の測定から罫書き線を入れるまでの一連
の作業を機械的に行うようにした罫書き装置が提案され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】撮像手段でワークの寸
法を測定する場合、撮像手段により平行光線を照射して
寸法を求める測定方法と、２か所の測定位置で撮像手段
によりワークを撮影して、各測定位置間での撮像手段の
移動量から寸法を求める測定方法とがある。しかし、前
者の測定方法は、平行光線を照射するため、ワークが小
さい場合は良いが、ワークが大きくなれば、ワークと撮
像手段との間隔を大きく取る必要があり、装置全体が非
常に大型化する欠点がある。

【０００５】一方、後者の測定方法は、２か所で撮像手
段によりワークを捉えて、その各測定位置間の撮像手段
の移動量から寸法を求めるため、大きなワークを対象と
する場合でも、装置全体を比較的小型化できる反面、撮
像手段でワークのエッジを確実に捉え難く、測定結果の
信頼性に欠ける欠点がある。即ち、撮像手段を含むヘッ
ドをワークの各測定位置まで移動させて、その測定位置
で撮像手段によりワークを撮像すると共に、そのヘッド
又は撮像手段の位置を検出し、その両検出値の差を求め
て寸法を算出することになるので、ワークのエッジを寸
法測定方向に対して直角に捉える必要がある。

【０００６】しかし、測定前はエッジの位置が不明であ
るため、予めワークのエッジに合わせて測定位置を設定
しておき、その測定位置までヘッドを移動させて、撮像
手段をワークのエッジに一致するように止めることはで
きない。このワークの大体の寸法が予め判っている場合
であれば、ワークを所定位置にセットして位置決めした
後、そのワークの測定部位に合わせて大体の測定位置を
設定することは可能になるが、これではワークの寸法を
正確に測定することはできず、測定結果の信頼性が著し
く低下することになる。本発明は、このような従来の課
題に鑑み、ワークのエッジを確実に判断でき、ワークの
寸法を容易に正確且つ迅速に測定できると共に、装置全
体を簡単且つ小型化できるワークの寸法測定方法及び測
定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】本発明に係る寸法測定方
法は、撮像手段20をワークW に対して相対的に各測定位
置に移動させて、各測定位置でワークW の測定部位を撮
像手段20により撮像し、その各測定部位の撮像画像を画
像表示手段63の画面に夫々表示してワークW の寸法L₁を
測定するに際し、各測定位置において撮像手段20により
ワークW の各測定部位を撮像して、各測定部位の撮像画
像を画像表示手段63の画面に表示した後、この画面中の
前記測定部位のエッジE₁,E₂ を含む測定エリアA 内の画
像を処理して、この測定エリアA の画像のコントラスト
によって前記各エッジE₁,E₂ を検出し、この各エッジ
E₁,E₂ が画面上の特定位置C に一致するように撮像手段
20とワークW とを相対的に移動させて、各エッジE₁,E₂
が画面上の特定位置C に一致したときの撮像手段20とワ
ークW との相対位置を夫々位置検出手段60で検出して読
み込み、その各読み込み位置間の差から前記ワークW の
両エッジE₁,E₂ 間の寸法L₁を測定するものである。

【０００８】本発明に係る寸法測定装置は、撮像手段20
をワークW に対して相対的に測定位置まで移動させて、
その測定位置で撮像手段20によりワークW の測定部位を
撮像し、測定位置までの移動量を読み取ってワークW の
寸法L₁を測定するようにしたワークの寸法測定装置にお
いて、撮像手段20により撮像した測定部位の撮像画像を
表示する画像表示手段63と、この画像表示手段63の画面
中に、測定部位のエッジE₁,E₂ を含む測定エリアA を設
定する設定手段66と、この設定手段66により設定された
測定エリアA 内の画像を処理して、その画像のコントラ
ストによってワークW のエッジE₁,E₂ を検出するエッジ
検出手段642 と、このエッジ検出手段642 により検出さ
れたエッジE₁,E₂ が撮像画像の特定位置C に一致するよ
うに撮像手段20を寸法測定方向に移動させる制御手段69
と、エッジE₁,E₂ が特定位置C に一致したときの撮像手
段20とワークW との相対位置を検出する位置検出手段60
と、この位置検出手段60の検出位置を読み込んで前記ワ
ークW の両エッジE₁,E₂ 間の寸法L₁を演算する寸法演算
手段65とを備えたものである。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳述する。図１乃至図４において、1 は略正方
形状の基台、2 は旋回台で、基台1 上に配置されてい
る。旋回台2 はＶブロック3 を介してワークW を載置す
るためのもので、基台1 上に支持ローラ等を介して縦軸
4 廻りに旋回自在に装着され、ワークW の方向転換時に
旋回駆動手段5 により縦軸4 廻りに旋回駆動される。

【００１３】6 は左右一対の前後案内枠で、基台1 の左
右両側で前後両端に立設された前後一対の支柱7 と、こ
の一対の支柱7 の上端間を前後方向に連結する横梁材8
と、この横梁材8 上に装着された案内部材9 とにより門
型状に構成されている。なお、左右の横梁材8 は、その
後端側で連結枠10により左右に連結されている。

【００１４】11は前後移動枠で、左右の前後案内枠6 に
跨がって左右方向に配置されると共に、左右両端が各前
後案内枠6 の案内部材9 により前後方向に支持案内され
ており、ボールネジ等を介して前後駆動手段12により前
後方向に駆動される。13は左右移動枠で、前後移動枠11
により左右方向に移動自在に支持案内され、ボールネジ
等を介して左右駆動手段14により左右方向に駆動され
る。

【００１５】15は昇降案内枠で、左右移動枠13の前側に
上下方向に固定されている。16は昇降枠で、この昇降枠
16は昇降案内枠15により昇降自在に支持案内され、ボー
ルネジ等を介して昇降駆動手段17により昇降方向に駆動
される。

【００１６】18はヘッドで、このヘッド18には罫書き手
段19と撮像手段20と距離測定手段21とが装着されてい
る。ヘッド18は、罫書き手段19、撮像手段20、距離測定
手段21が右向き姿勢と下向き姿勢とに姿勢変更できるよ
うに、昇降枠16の下端部に前後軸廻りに首振り可能で且
つ姿勢変更駆動手段22により９０度の範囲内で正逆駆動
されると共に、ワークW の遠近方向に移動自在で且つ遠
近駆動手段23により正逆駆動される。なお、各駆動手段
5,12,14,17,22,23は、モータ等により構成されている。

【００１７】24〜26は防護板で、基台1 上の作業領域を
外側から取り囲むように、前後案内枠6 の外側の基台1
上で左右両側、後側及び前側の左右両端部に配置されて
いる。左右両側及び後側の防護板24,25 は夫々３枚、前
側の防護板26は左右両端部に夫々１枚配置されている。
そして、左右両側及び後側の３枚の防護板24,25 は、下
端側が係止構造を介して基台1 に着脱自在に係止され、
上側が前後案内枠6 及び連結枠10に固定された横桟27,2
8 に磁石を介して着脱自在に取り付けられている。前側
の防護板26は、下端側が係止構造を介して基台1 に着脱
自在に係止され、上側が前後案内枠6 から前方に突出す
るブラケット29に磁石を介して着脱自在に取り付けられ
ている。

【００１８】各防護板24,25,26の内側には、黒色の艶消
し塗料等を塗布した反射防止層24a,25a,26a が設けられ
ており、この反射防止層24a,25a,26a により照明光の反
射を極力防止して、ワークW の寸法測定時に、ワークW
とその背景側とのコントラストが大になるようにしてい
る。なお、前側の防護板26には、その上部に覗き孔26b
が設けられている。

【００１９】30は左右の防護板24,25,26間の出入り口31
を開閉自在に塞ぐブラインド30で、黒色等の反射し難い
合成樹脂製の可撓性ネット材、シート材等により構成さ
れている。このブラインド30は、下端側が基台1 の下側
に装着された巻き取り手段32に出し入れ自在に連結され
ており、出入り口31を塞ぐ時には巻き取り手段32から上
側に引き上げ、また出入り口31を開放する時には、巻き
取り手段32に巻き取るようになっている。ブラインド30
の上端側には左右方向に係止杆33が設けられ、この係止
杆33を左右の防護板24,25,26の上端部側に固定された係
止具34に係脱自在に係止するようになっている。

【００２０】出入り口31の上側には左右の防護板24,25,
26を連結する部材等がなく、ブラインド30を巻き取り手
段32に巻き取った時には開放状態になるように構成され
ており、また作業領域の上側も開放状態になっている。
従って、作業領域の上側の天井側に、前後方向に走行す
るクレーン、ウインチ等を設けておけば、ワークW が重
量物の場合にも、旋回台2 上にワークW を容易に搬入し
搬出することが可能である。

【００２１】35は側部照明灯で、旋回台2 上のワークW
を左側方から照明するように、左側の前後案内枠6 の下
側で基台1 の端部に立設された支持杆36に装着されてい
る。37は上部照明灯で、ヘッド18の移動位置で旋回台2
上のワークW を上側方から照明するように、前後移動枠
11の下側に装着されている。なお、側部照明灯35及び上
部照明灯37には高周波点灯型の蛍光灯等が用いられてお
り、その側部照明灯35は左側の防護板24,25,26に沿って
前後方向に、上部照明灯37は前後移動枠11に沿って左右
方向に夫々２個づつ配置されている。

【００２２】38は隅部照明灯で、前後左右の隅部側から
旋回台2 上のワークW を照明するように、作業領域の各
上隅部からワークW 側に斜め下方に向けて配置されてい
る。前側の隅部照明灯38はブラケットを介して前後案内
枠6 の前端側に装着され、後側の隅部照明灯38はブラケ
ットを介して連結枠10の左右両端部の下側に吊り下げら
れている。なお、隅部照明灯38には白熱灯、ハロゲンラ
ンプ等が用いられている。

【００２３】昇降枠16の下端には、図５及び図６に示す
ように、支持板39を介して姿勢変更駆動手段22が装着さ
れている。姿勢変更駆動手段22はモータ等から構成さ
れ、その前後方向の回転軸（前後軸）40にハブ41を介し
てヘッド支持枠42が固定されている。

【００２４】ヘッド18は、図５及び図６に示すように、
回転軸40と直交し且つワークW に対して遠近方向に移動
自在となるようにヘッド支持枠42に装着されている。即
ち、ヘッド18は雌ねじ部43とこれに固定されたＬ字状の
取り付け部44とを備え、その雌ねじ部43がヘッド支持枠
42に沿って回転軸40と直交する方向に摺動自在に支持案
内されると共に、雌ねじ部43にねじ軸45が螺合されてい
る。

【００２５】ねじ軸45はヘッド支持枠42に固定された一
対の軸受46により回転自在に支持され、このねじ軸45の
一端が遠近駆動手段23のモータに連結されている。従っ
て、ヘッド18は、遠近駆動手段23の正逆転動作によりワ
ークW に対して遠近方向に移動自在である。

【００２６】撮像手段20はワークW の測定部位を撮像し
てその寸法を測定するためのもので、固体撮像手段、例
えばＣＣＤカメラ47により構成されている。罫書き手段
19はワークW に非接触で罫書き線を入れるためのもの
で、レーザー光L を発射するレーザー式のプローブによ
り構成されている。距離測定手段21は、ワークW にレー
ザー光L を照射してワークW と罫書き手段19との間の距
離を測定するためのものである。

【００２７】ＣＣＤカメラ47及び罫書き手段19は、前後
方向の略同一位置でヘッド18の取り付け部44に装着され
ている。また距離測定手段21は罫書き手段19の前側でヘ
ッド18の取り付け部44にブラケット48を介して装着され
ている。

【００２８】なお、距離測定手段21は、そのレーザー光
L がワークW 上で罫書き手段19のレーザー光L と近接し
且つ両レーザー光L が直接干渉しないように傾斜させて
ブラケット48に固定され、またブラケット48はヘッド18
の取り付け部44に角度調節可能に取り付けられている。
また罫書き手段19と距離測定手段21との間には、罫書き
手段19からのレーザー光が距離測定手段21側に外乱とし
て影響しないように阻止する阻止板（図示省略）が設け
られている。

【００２９】罫書き手段19は、レーザー光L を発射する
レーザー式であって、図７に示すように、可撓性を有す
る光学繊維ケーブル49を介してパルスレーザー発生手段
50に接続されている。パルスレーザー発生手段50は、図
８に示すように、ワークW の罫書き時に、ワークW に照
射したレーザー光L のスポット状の照射跡51が罫書き線
52の長手方向に順次重合又は近接するように、罫書き手
段19とワークW との相対移動速度に応じた時間間隔でレ
ーザー光L を間欠的に発射させるようになっている。

【００３０】また罫書き手段19のレーザー光L は、ワー
クW の罫書き部位に塗布した罫書き塗料P 上に罫書き手
段19からレーザー光L を照射した時に、図９に示すよう
に、そのエネルギーにより照射位置の罫書き塗料P を焼
き飛ばして、照射跡51の罫書き塗料P を剥離させ得る程
度のエネルギーに設定されている。

【００３１】因みに、レーザー光L はスポット径が０．
１ｍｍ以下、パルス幅が５０Ｐ／Ｓ、エネルギーが０．
２Ｊ、パルスレートが０．７ｍｓｅｃ程度に設定されて
いる。また罫書き時の移動速度が５〜３０ｍｍ／ｓｅｃ
程度である。またワークW に塗布する罫書き塗料P は、
画像計測でのコントラストをより明瞭にし、罫書き線52
の鮮明さを確保するために、白色系等の明るい塗料P が
用いられている。

【００３２】なお、昇降枠16の下端部には左右両側方及
び後方の障害物を検出する障害物センサー53〜55が設け
られ、ヘッド18には前方の障害物を検出する障害物セン
サー56が設けられている。57はヘッド18の首振り位置を
検出するセンサー、58はヘッド18の遠近方向の限界位置
を検出するセンサーである。59は制御ボックスである。

【００３３】図１０は測定・罫書き用の制御系を示すブ
ロック図である。図１０において、60は前後移動枠11の
前後方向の位置を検出する前後位置検出手段、61は左右
移動枠13の左右方向の位置を検出する左右位置検出手
段、62は昇降枠16の昇降方向の位置を検出する昇降位置
検出手段であり、これら各検出手段60〜62によりヘッド
18の前後、左右及び上下の位置を検出するようになって
いる。なお、この各検出手段60〜62はリニアスケール、
パルスエンコーダ等により構成されている。

【００３４】63はワークW の画像、その他の情報を画面
に表示する画像表示手段である。66は測定エリア設定手
段66を兼用する設定手段で、寸法測定時にＣＣＤカメラ
47によりワークW を撮影する測定位置を設定する機能、
画像表示手段63の画面上に、ワークW のエッジを含む測
定エリアを設定する機能、罫書き時に罫書き手段19でワ
ークW に罫書き線52を入れる起点及び終点を設定する機
能、及びその他の必要な情報等を設定する機能等を有
し、キーボード等により設定し記憶するようになってい
る。

【００３５】なお、この設定手段66は記憶機能も備えて
いる。また設定手段66で測定エリアを設定する場合に
は、ワークW の寸法測定方向と直交する方向に所定の幅
を持たせて設定するようになっている。

【００３６】64は画像処理手段で、ＣＣＤカメラ47によ
りワークW を撮像した時の撮像画像、及びその他の必要
な情報を画像表示手段63の画面に表示させる表示制御手
段641 と、測定エリア内の明暗部分のコントラストを計
算してワークW のエッジを検出するエッジ検出手段642
とを備えている。

【００３７】65は寸法演算手段であって、ＣＣＤカメラ
47でワークW を撮像して、そのエッジが画像表示手段63
の画面の所定位置に一致した時のヘッド18の位置を各位
置検出手段60〜62から読み込んでワークW の寸法を演算
するようになっている。

【００３８】67は補間制御手段で、罫書き作業時に、設
定手段66により設定された起点と終点との間でヘッド18
を移動させるように補間制御するためのものである。な
お、この補間制御手段67は、ヘッド18を前後方向、左右
方向及び昇降方向の夫々に直線的に補間制御する機能
と、旋回台2 の縦軸4 廻りにヘッド18を円弧方向に補間
制御する機能とを備えている。

【００３９】68は距離制御手段で、補間制御によるヘッ
ド18の直線的移動中に、距離測定手段21が距離の変化を
検出した時に、距離測定手段21からの出力により遠近駆
動手段23を作動させて、罫書き手段19とワークW との距
離が略一定になるように補正制御（フィードバック制
御）するためのものである。

【００４０】69は各駆動手段5,12,14,17,22,23を制御す
る駆動制御手段で、設定手段66で設定された測定位置へ
の移動・停止指令に従って各駆動手段5,12,14,17,22,23
を制御する通常の制御機能の他に、自動運転時に補間制
御手段67からの指示に従って各駆動手段12,14,17を制御
する制御機能、及びエッジ検出手段642 により検出した
エッジが撮像画像の特定位置に一致するようにＣＣＤカ
メラ47を寸法測定方向に移動させるフィードバック制御
機能を備えている。なお、画像表示手段63、画像処理手
段64、寸法演算手段65、設定手段66、補間制御手段67等
はパーソナルコンピューター等により構成されている。

【００４１】次にワークW の寸法測定から罫書きまでの
一連の動作を説明する。先ずワークW の一部又は全体の
必要箇所に白色系等の罫書き塗料P を塗布した後、この
ワークW をクレーン等で旋回台2 上に搬入し、そのＶブ
ロック3 上の所定位置にワークW を載置する。

【００４２】ワークW をＶブロック3 上に載置した後、
巻き取り手段32からブラインド30を引き出して、前側の
左右の防護板24,25,26に沿って上側へと引き上げて、そ
の先端の係止杆33を左右の防護板24,25,26の係止具34に
係止することにより、ブラインド30によって出入り口31
を完全に塞ぐ等の測定の準備を行う。

【００４３】例えば、図１１に示すように、円柱状のワ
ークW の長さを測定する場合には、ＣＣＤカメラ47によ
りワークW の寸法測定方向の両端部をその寸法測定方向
に対して直角方向から撮像し、このワークの寸法測定方
向の両端部の各エッジE₁,E₂を検出して寸法L₁を測定す
る。

【００４４】即ち、寸法の測定に際しては、旋回駆動手
段5 により旋回台2 を縦軸4 廻りに旋回させて、ワーク
W の軸心を前後案内枠6 と略平行に前後方向に向ける。
そして、姿勢変更駆動手段22により回転軸40廻りにヘッ
ド18を９０度回動させ、ヘッド18側のＣＣＤカメラ47等
の姿勢を右側に水平方向に変更した後、昇降駆動手段17
により昇降枠16を昇降案内枠15に沿って昇降させて、Ｃ
ＣＤカメラ47をワークW と略同じ高さに調節する。

【００４５】なお、予めＣＣＤカメラ47による測定位置
を設定手段66により設定しておき、駆動制御手段69から
の起動・停止指令によって各駆動手段5,12,14,17を作動
させて、ＣＣＤカメラ47を自動的に各測定位置に移動さ
せながら自動的に測定しても良いが、最初の測定時には
手動制御により行う。

【００４６】先ず前後駆動手段12により前後移動枠11を
前後案内枠6 に沿って前後方向に移動させて、ＣＣＤカ
メラ47がワークW の後端側を側方から捉えるように、Ｃ
ＣＤカメラ47をワークW の後端側の測定位置まで案内す
る。勿論、この時、必要であれば左右駆動手段14により
左右移動枠13を前後移動枠11に沿って移動させ、ＣＣＤ
カメラ47とワークW との間隔を適宜調節する。

【００４７】ＣＣＤカメラ47がワークW の後端側の測定
位置に到達した後、ＣＣＤカメラ47でワークW の後端部
を側方から撮像すると、その撮像画像が画像処理手段64
を経て画像表示手段63の画面に表示される。この撮像時
に、側部照明灯35によりワークW を左側から照明すると
共に、上部照明灯37によりワークW を上側から照明し、
更に隅部照明灯35により斜め上からワークW を照明して
いるので、ＣＣＤカメラ47でワークW を左側、上側の何
れから撮影しても、ワークW 上の影の発生を防止でき、
ワークW には白色系の罫書き塗料P を塗布していること
と相俟って、ＣＣＤカメラ47によりワークW を確実に撮
像できる。

【００４８】しかも、作業領域を取り囲む防護板24,25,
26、ブラインド30があるにも拘わらず、これらには反射
防止層24a,25a,26a 等を内側に設けているため、各照明
灯35,37,38からの照明光が防護板24,25,26等で反射し難
くなり、ワークW とその背景部分とのコントラストをよ
り鮮明にでき、ワークW をＣＣＤカメラ47により確実に
撮影できる。

【００４９】ワークW の後端側の測定位置で撮影した時
の画像V₁は、図１２の、(I) に示す如くワークW のエッ
ジE₁が画面の左側に位置し、ワークW の部分が明るくな
り、背景部分が暗くなるように写し出される。そこで、
次に図１２の(II)に示す如く画面上でエッジE₁の位置を
含むように設定手段66により測定エリアA を設定して、
画像処理手段64のエッジ検出手段642 により測定エリア
A 内の明暗のコントラストの大きい位置を画像処理によ
って計算し、その位置を画面上のエッジE₁とする。

【００５０】測定エリアA 内でのエッジE₁の位置が決ま
れば、図１２の(III) に示す如く画面の特定位置、例え
ば中央位置C にエッジE₁が写し出されるように、前後駆
動手段12により前後移動枠11を駆動して、ヘッド18、Ｃ
ＣＤカメラ47を後方へと移動させる。そして、エッジE₁
が中央位置C に一致すれば、ＣＣＤカメラ47がワークW
の後端側のエッジE₁を寸法測定方向に対して直角方向か
ら撮像することになるため、その時点のＣＣＤカメラ47
の位置を前後位置検出手段60で検出し寸法演算手段65に
読み込んで記憶する。

【００５１】次に前後駆動手段12により前後移動枠11を
前方に移動させてヘッド18をワークW の前端側の測定位
置へと移動させて、その測定位置で同様にしてワークW
の前端部側をＣＣＤカメラ47により撮影する。この時に
は、図１２の(IV)に示すように、ワークW のエッジが右
側に位置する画像V₂が画面に写し出される。そこで、前
述と同様に図１２の(V) に示す如く画面上でエッジE₂を
含むように測定エリアA を設定して、画像処理手段64の
エッジ検出手段642 で測定エリアA 内の明暗のコントラ
ストの大きい位置を画像処理により計算し、その位置を
画面上のエッジE₂とする。

【００５２】そして、測定エリアA 内でのエッジE₂の位
置が決まれば、前述と同様に図１２の(VI)に示す如く画
面の中央位置C にエッジE₂が合うように、前後駆動手段
12により前後移動枠11を駆動して、ヘッド18、ＣＣＤカ
メラ47を前方へと移動させた後、前後位置検出手段60で
検出したＣＣＤカメラ47の前後方向の位置を寸法演算手
段65に読み込んで記憶する。

【００５３】このようにしてワークW の前後のエッジE
_1,E₂を画面の中央位置C に合わせて、その時のヘッド1
8の前後位置を夫々読み込むと、寸法演算手段65が両エ
ッジE₁ _,E₂位置間の差を、即ち、ワークW の前後方向の
寸法L₁を演算して記憶する。なお、この演算結果は、必
要に応じて画像表示手段63の画面に表示する。

【００５４】従って、測定エリアA 内でワークW の各エ
ッジE_1,E₂を捉えた後、そのエッジE_1,E₂を画面の中央
位置C に合わせて、その時の各ＣＣＤカメラ47の前後位
置を読み込んで、両者の差を演算してワークW の寸法L₁
を求めることにより、寸法測定が非常に容易となり、ま
た測定精度も向上する。このためワークW の寸法L₁を容
易に精度良く測定することが可能である。

【００５５】エッジ検出手段642 でエッジE_1,E₂を検出
する場合、設定手段66により所定の長さと幅とを持たせ
た測定エリアA を設定し、この測定エリアA 内のコント
ラストによってエッジE_1,E₂を検出しているため、エッ
ジE_1,E₂を確実に検出できると共に、エッジE_1,E₂に寸
法測定方向の細かい凹凸がある場合には、その幅内の凹
凸部分の中間位置をエッジE_1,E₂として検出できる。

【００５６】従って、ワークW の使用目的等に応じて測
定エリアA の幅を適宜設定しておけば、その目的に応じ
てワークW のエッジE_1,E₂側に凹凸があっても、その凹
凸の平均的な位置をエッジE_1,E₂として検出し、そのエ
ッジE_1,E₂に基づいて寸法を測定できる。

【００５７】ＣＣＤカメラ47の撮像画像を画像表示手段
63の画面に表示し、この画面の画像を見ながら設定手段
66により測定エリアA を設定するようにしているので、
ワークW の各エッジE_1,E₂に合わせて測定エリアA を容
易に設定でき、また各エッジE_1,E₂の凹凸等の状況を判
断しながら、測定エリアA の大きさ等を自在に設定で
き、ワークW の状況に応じて各エッジE_1,E₂を正確且つ
確実に検出できる。

【００５８】ワークW の反対側の前後方向の寸法又は上
下方向の寸法を測定する場合には、旋回駆動手段5 によ
り旋回台2 を縦軸4 廻りに１８０度旋回させてワークW
の左右を反転させた後、前述と同様にして測定する。

【００５９】このように旋回台2 を旋回させてワークW
の左右を反転させて測定すれば、ヘッド18の姿勢を左右
に大きく変更する必要がなくなると同時に、左右移動枠
13を前後移動枠11に沿って左右に大きく移動させる必要
がなくなる。そのため、各部の構造を簡単にでき、しか
も能率的に測定できる。

【００６０】なお、自動測定の場合には、設定手段66に
よりワークW の両端部側の測定位置と、その測定位置で
ＣＣＤカメラ47によりワークW を撮像した時の撮像画像
内における測定エリアA を予め設定しておけば、ＣＣＤ
カメラ47が自動的に各測定位置に移動してワークW を撮
像して、エッジ検出手段642 がエッジE_1,E₂を検出し
て、そのエッジE_1,E₂が画面の中央に位置するように駆
動制御手段69が前後駆動手段12を介して前後移動枠11を
前後方向に駆動しながら、自動的にＣＣＤカメラ47を移
動させて行く。

【００６１】ワークW の各寸法の測定が終了すれば、罫
書き手段19からレーザー光L を発射してワークW の表面
に塗布した罫書き塗料P 上に罫書き線52を入れる罫書き
作業に移行するが、この罫書き作業は次のようにして行
う。即ち、罫書き作業に際しては、ＣＣＤカメラ47によ
りワークW の所定位置を撮像して、画像表示手段63の画
面に現れる画像を見ながら、ワークW の測定した寸法L₁
を考慮して設定手段66によりワークW の基準面、罫書き
線52の起点P₁及び終点P₂を夫々入力し設定する。また必
要に応じてコメント、ワークW の罫書き番号等の情報も
入力する。

【００６２】続いて罫書き開始の指令を出すと、補間制
御手段67が設定条件に応じて実際のワークW 上における
起点P₁と終点P₂との間を直線的に結ぶ補間制御指令を駆
動制御手段69へと出力する。このため、駆動制御手段69
の制御により各駆動手段5,12,14,17が作動してヘッド18
を所定姿勢に変更すると共に、そのヘッド18を前後、左
右、上下方向に適宜移動させて罫書き手段19を起点P₁へ
と移動させる。

【００６３】例えば、図１１に示すようにワークW の側
面にその軸心方向と平行に罫書き線52を入れる場合であ
れば、ヘッド18を横向き姿勢にした後、その罫書き手段
19を起点P₁位置に合わせる。そして、罫書き手段19が起
点P₁位置に一致すると、距離測定手段21がワークW と罫
書き手段19との距離を測定し、その測定結果に応じて距
離制御手段68が遠近駆動手段23を作動させて、罫書き手
段19とヘッド18とが所定距離になるようにヘッド18を遠
近方向に移動させる。

【００６４】次に補間制御手段67からの補間制御指令に
従って駆動制御手段69が各駆動手段5,12,14,17を正転又
は逆転方向に制御し、ヘッド18を起点P₁から終点P₂へと
直線的に移動させると同時に、レーザー発生手段50が作
動して間欠的にレーザー光Lを発生し、罫書き手段19か
らワークW の表面に向かって略垂直方向からレーザー光
L を間欠的に発射する。

【００６５】この時、図８に示すように、レーザー光L
のスポット状の照射跡51が罫書き線52の長手方向に順次
重合又は近接すべく、罫書き手段19の移動速度に応じた
時間間隔で罫書き手段19からレーザー光L を間欠的に発
射させる。そして、このレーザー光L により図９に示す
ようにワークW の罫書き部位に塗布した罫書き塗料Pを
順次焼き飛ばして、ワークW の側面に一本の罫書き線52
を直線状に入れる。

【００６６】罫書き手段19が起点P₁から終点P₂へと移動
する間は、補間制御手段67による補間制御によりヘッド
18を移動させて行く。しかし、この補間制御による移動
中でも、距離測定手段21がレーザー光L をワークW 側に
発射して、常時、罫書き手段19とワークW との距離を検
出しており、図１３に示すようにワークW の表面に凹凸
等があって罫書き手段19とワークW との距離が変化した
場合には、その距離の変化を直ちに検出して距離制御手
段68により遠近駆動手段23を作動させて、ヘッド18をワ
ークW に対して遠近方向に移動させ、罫書き手段19とワ
ークW とを常時一定の距離に保つ。

【００６７】ワークW の罫書き作業が終わると、ワーク
W 番号を付加してデーターを保存し、また出入り口31を
開けて旋回台2 上のワークW を搬出する。同じ形状のワ
ークW を続けて罫書く場合には、先のワークW を基準と
して全てのデータが既に保存されているので、旋回台2
上にワークW を同じ状態で載置した後、測定開始の指令
を出すと、ヘッド18が自動的に移動してそのワークW の
寸法L₁を自動的に測定し、罫書き番号を呼び出して自動
的に罫書きを行う。

【００６８】以上、本発明の一実施形態について詳細に
説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるもので
はない。例えば、撮像手段20はワークW を撮像できるも
のであれば良く、ＣＣＤカメラ47以外のカメラを使用す
ることも可能である。

【００６９】また実施形態では、画像表示手段63を備
え、撮像手段20で撮像した撮像画像を画像表示手段63の
画面に表示し、この画面上で測定エリアA を設定するよ
うに構成しているが、ワークW の大体の長さ等が決まっ
ている等の場合には、画像表示手段63を省略することも
可能である。更に実施形態では、寸法測定装置の一例と
して、ワークW の寸法測定から罫書きまでの一連の作業
を自動的に行う自動罫書き装置を例示したが、単に寸法
を測定するだけのものでも良い。

【００７０】

【発明の効果】本発明に係る寸法測定方法によれば、撮
像手段20をワークW に対して相対的に各測定位置に移動
させて、各測定位置でワークW の測定部位を撮像手段20
により撮像し、その各測定部位の撮像画像を画像表示手
段63の画面に夫々表示してワークW の寸法L₁を測定する
に際し、各測定位置において撮像手段20によりワークW
の各測定部位を撮像して、各測定部位の撮像画像を画像
表示手段63の画面に表示した後、この画面中の前記測定
部位のエッジE₁,E₂ を含む測定エリアA 内の画像を処理
して、この測定エリアA の画像のコントラストによって
前記各エッジE₁,E₂ を検出し、この各エッジE₁,E₂ が画
面上の特定位置C に一致するように撮像手段20とワーク
W とを相対的に移動させて、各エッジE₁,E₂ が画面上の
特定位置Cに一致したときの撮像手段20とワークW との
相対位置を夫々位置検出手段60で検出して読み込み、そ
の各読み込み位置間の差から前記ワークW の両エッジ
E₁,E₂間の寸法L₁を測定するので、ワークW のエッジE₁,
E₂ を確実に判断でき、ワークW の寸法を容易に正確且
つ迅速に測定できると共に、装置全体を簡単且つ小型化
できる利点がある。

【００７１】また撮像手段20により撮像した撮像画像を
画像表示手段63の画面に表示した後、設定手段66により
画像表示手段63の画面中に前記エッジE₁,E₂ を含む測定
エリアA を設定し、この測定エリアA 内の画像のコント
ラストによりエッジE₁,E₂ を検出するので、画像表示手
段63の画面に表示されるワークW の撮像画像を見なが
ら、ワークW のエッジE₁,E₂ に応じて測定エリアA を容
易に設定できる。

【００７２】更に測定エリアA に、ワークW の寸法測定
方向と直交する方向に幅を持たせるので、ワークW のエ
ッジE₁,E₂ に凹凸等がある場合に、その凹凸の平均をエ
ッジE₁,E₂ として検出できる。

【００７３】本発明に係る寸法測定装置によれば、撮像
手段20をワークW に対して相対的に測定位置まで移動さ
せて、その測定位置で撮像手段20によりワークW の測定
部位を撮像し、測定位置までの移動量を読み取ってワー
クW の寸法L₁を測定するようにしたワークの寸法測定装
置において、撮像手段20により撮像した測定部位の撮像
画像を表示する画像表示手段63と、この画像表示手段63
の画面中に、測定部位のエッジE₁,E₂ を含む測定エリア
A を設定する設定手段66と、この設定手段66により設定
された測定エリアA 内の画像を処理して、その画像のコ
ントラストによってワークW のエッジE₁,E₂ を検出する
エッジ検出手段642 と、このエッジ検出手段642 により
検出されたエッジE₁,E₂ が撮像画像の特定位置C に一致
するように撮像手段20を寸法測定方向に移動させる制御
手段69と、エッジE₁,E₂ が特定位置C に一致したときの
撮像手段20とワークW との相対位置を検出する位置検出
手段60と、この位置検出手段60の検出位置を読み込んで
前記ワークW の両エッジE₁,E₂間の寸法L₁を演算する寸
法演算手段65とを備えているので、ワークW のエッジ
E₁,E₂ を確実に判断でき、ワークW の寸法を容易に正確
且つ迅速に測定できると共に、装置全体を簡単且つ小型
化でき、特に寸法を自動的に測定できる。

【００７４】また撮像手段20により撮像した撮像画像を
表示する画像表示手段63を備え、設定手段66により画像
表示手段63の画面中に測定エリアA を設定するようにし
ているので、画像表示手段63の画面を見ながら、容易に
その画面中に測定エリアA を設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す装置全体の斜視図で
ある。

【図２】本発明の一実施形態を示す装置全体の正面断面
図である。

【図３】本発明の一実施形態を示す装置全体の側面断面
図である。

【図４】本発明の一実施形態を示す装置全体の平面断面
図である。

【図５】本発明の一実施形態を示すヘッド部の側面断面
図である。

【図６】本発明の一実施形態を示すヘッド部の平面図で
ある。

【図７】本発明の一実施形態を示すレーザー光発射系の
説明図である。

【図８】本発明の一実施形態を示す罫書き状態の説明図
である。

【図９】本発明の一実施形態を示す罫書き状態の説明図
である。

【図１０】本発明の一実施形態を示す制御系のブロック
図である。

【図１１】本発明の一実施形態を示す測定及び罫書き作
業の説明図である。

【図１２】本発明の一実施形態を示す測定時のエッジ検
出方法の説明図である。

【図１３】本発明の一実施形態を示す罫書き作業の説明
図である。

【符号の説明】

20 撮像手段 63 画像表示手段 66 測定エリア設定手段 69 制御手段 642 エッジ検出手段 W ワーク A 測定エリア C 特定位置 E₁, E₂ エッジ L₁ 寸法

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−18228（ＪＰ，Ａ) 特開平６−339876（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像手段(20)をワーク(W) に対して相対
的に各測定位置に移動させて、各測定位置でワーク(W)
の測定部位を撮像手段(20)により撮像し、その各測定部
位の撮像画像を画像表示手段(63)の画面に夫々表示して
ワーク(W) の寸法(L₁)を測定するに際し、各測定位置に
おいて撮像手段(20)によりワーク(W) の各測定部位を撮
像して、各測定部位の撮像画像を画像表示手段(63)の画
面に表示した後、この画面中の前記測定部位のエッジ(E
₁)(E₂)を含む測定エリア(A) 内の画像を処理して、この
測定エリア(A) の画像のコントラストによって前記各エ
ッジ(E₁)(E₂)を検出し、この各エッジ(E₁)(E₂)が画面上
の特定位置(C) に一致するように撮像手段(20)とワーク
(W) とを相対的に移動させて、各エッジ(E₁)(E₂)が画面
上の特定位置(C) に一致したときの撮像手段(20)とワー
ク(W) との相対位置を夫々位置検出手段(60)で検出して
読み込み、その各読み込み位置間の差から前記ワーク
(W) の両エッジ(E₁)(E₂)間の寸法(L₁)を測定することを
特徴とするワークの寸法測定方法。
【請求項２】撮像手段(20)により撮像した撮像画像を
画像表示手段(63)の画面に表示した後、設定手段(66)に
より画像表示手段(63)の画面中に前記エッジ(E₁)(E₂)を
含む測定エリア(A) を設定し、この測定エリア(A) 内の
画像のコントラストによりエッジ(E₁)(E₂)を検出するこ
とを特徴とする請求項１に記載のワークの寸法測定方
法。
【請求項３】測定エリア(A) に、ワーク(W) の寸法測
定方向と直交する方向に幅を持たせることを特徴とする
請求項１又は２に記載のワークの寸法測定方法。
【請求項４】撮像手段(20)をワーク(W) に対して相対
的に測定位置まで移動させて、その測定位置で撮像手段
(20)によりワーク(W) の測定部位を撮像し、測定位置ま
での移動量を読み取ってワーク(W) の寸法(L₁)を測定す
るようにしたワークの寸法測定装置において、撮像手段
(20)により撮像した測定部位の撮像画像を表示する画像
表示手段(63)と、この画像表示手段(63)の画面中に、測
定部位のエッジ(E₁)(E₂)を含む測定エリア(A) を設定す
る設定手段(66)と、この設定手段(66)により設定された
測定エリア(A) 内の画像を処理して、その画像のコント
ラストによってワーク(W) のエッジ(E₁)(E₂)を検出する
エッジ検出手段(642) と、このエッジ検出手段(642) に
より検出されたエッジ(E₁)(E₂)が撮像画像の特定位置
(C) に一致するように撮像手段(20)を寸法測定方向に移
動させる制御手段(69)と、エッジ(E₁)(E₂)が特定位置
(C) に一致したときの撮像手段(20)とワーク(W)との相
対位置を検出する位置検出手段(60)と、この位置検出手
段(60)の検出位置を読み込んで前記ワーク(W) の両エッ
ジ(E₁)(E₂)間の寸法(L₁)を演算する寸法演算手段(65)と
を備えたことを特徴とするワークの寸法測定装置。