JP3099645B2 - Articulated 3D measuring machine - Google Patents

Articulated 3D measuring machine

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JP3099645B2
JP3099645B2 JP06191187A JP19118794A JP3099645B2 JP 3099645 B2 JP3099645 B2 JP 3099645B2 JP 06191187 A JP06191187 A JP 06191187A JP 19118794 A JP19118794 A JP 19118794A JP 3099645 B2 JP3099645 B2 JP 3099645B2
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Japan
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arm
measuring
balancer
dimensional
attached
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篤幸 松本
文隆 早田
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日立プラント建設株式会社
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は三次元空間内に置かれた
物体の形状や位置を計測する多関節型の三次元計測機に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an articulated three-dimensional measuring device for measuring the shape and position of an object placed in a three-dimensional space.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、三次元空間内に置かれた物体の形
状や位置を計測するために、測定対象物の特定点の三次
元的な位置を求めるようにした多関節型三次元計測機が
知られている。この種の多関節型の三次元計測機は、一
般にアーム同志を2自由度を有する関節機構により接続
し、関節の回転軸に回転量を測定する角度検出機を取り
付け、最大3関節、6自由度を有する多関節計測アーム
機構を構成している。そして、計測アーム機構の先端に
球状および円錐状の接触子を取り付けておき、前記接触
子を接触させた箇所の三次元位置、または、計測アーム
機構の先端にレーザ変位計を取り付け、前記レーザ変位
計が差し示す箇所の三次元位置を、各アーム長と関節に
取り付けた角度検出器の値から計算して求めるように構
成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to measure the shape and position of an object placed in a three-dimensional space, a multi-joint type three-dimensional measuring machine for obtaining a three-dimensional position of a specific point of an object to be measured. It has been known. This type of multi-joint type three-dimensional measuring machine generally connects the arms by a joint mechanism having two degrees of freedom, attaches an angle detector to the rotation axis of the joint to measure the amount of rotation, and has a maximum of three joints and six degrees of freedom. A multi-joint measurement arm mechanism having a degree is configured. Then, spherical and conical contacts are attached to the tip of the measurement arm mechanism, and the three-dimensional position of the contact point with the contact, or a laser displacement meter is attached to the tip of the measurement arm mechanism, and the laser displacement is set. The three-dimensional position of the point indicated by the meter is calculated and obtained from the values of the respective arm lengths and the angle detector attached to the joint.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この種の計
測機により計測する作業では、計測作業者が、計測アー
ム機構の先端を保持した状態で、アーム重量を支えてい
るため、低い位置にある計測点の計測作業が計測アーム
重量を支えながら腰を曲げての苦汁作業となる問題があ
った。また、計測アーム機構の各関節は自由に動くた
め、作業者が計測アーム機構から手を離した途端に計測
アーム先端が自重により垂れ下がり、接触子やレーザ変
位計等の計測子が地面や測定機ベース等に衝突する危険
が有り、取り扱いに注意が必要であった。
However, in the operation of measuring with this type of measuring instrument, the measuring operator is holding the tip of the measuring arm mechanism and supporting the weight of the arm. There was a problem that the measuring work at the measuring point became bitter work by bending the waist while supporting the weight of the measuring arm. In addition, since each joint of the measurement arm mechanism moves freely, as soon as the worker releases his / her hand from the measurement arm mechanism, the tip of the measurement arm hangs down due to its own weight, and the measurement elements such as the contact element and the laser displacement gauge are measured on the ground or the measurement object. There was a danger of colliding with the machine base, etc., so care was required in handling.

【0004】更に、多関節型三次元計測機は、計測アー
ム機構の長さによって計測範囲が限定されるため、それ
以上の範囲を計測するには計測機の移動が必要となり、
移動の度に計測機のレベル出し作業を行わなければなら
ない。このレベル出し作業は計測機ベースに互いに直交
する方向に取り付けた2個の水準器を作業者が観察しな
がら、計測機ベース高さ調整用脚の高さを手作業にて調
整しているため、時間のかかる作業となっていた。
Further, in the articulated three-dimensional measuring machine, since the measuring range is limited by the length of the measuring arm mechanism, the measuring machine needs to be moved to measure a larger range.
The leveling work of the measuring instrument must be performed every time it moves. In this leveling work, the operator adjusts the height of the measuring machine base height adjusting feet by hand while observing two spirit levels attached to the measuring machine base in directions perpendicular to each other. Was a time-consuming task.

【0005】本発明の目的は計測作業への負担を低減
し、レベル出し作業の時間短縮できる多関節型三次元計
測機を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a multi-joint type three-dimensional measuring machine capable of reducing a burden on a measuring operation and reducing a leveling operation time.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る多関節型の三次元計測機は、ベースに
多関節アーム機構を介して三次元移動可能に計測子を取
り付け、当該計測子による指示点の三次元位置を出力す
る三次元計測機において、前記ベースに旋回可能に支柱
を立設し、この支柱には伸縮可能な水平アームを取り付
けし、この水平アームの先端部にはバランサを取り付け
るとともに、このバランサを介して前記計測子もしくは
これを備えたアームを吊り下げ保持するように構成し
た。
In order to achieve the above object, a multi-joint type three-dimensional measuring device according to the present invention is provided with a three-dimensionally movable measuring element attached to a base via an articulated arm mechanism. In a three-dimensional measuring machine that outputs a three-dimensional position of a point indicated by the measuring element, a support is erected on the base so as to be pivotable, and an extendable horizontal arm is attached to the support. , A balancer is attached, and the measuring element or an arm provided with the same is suspended and held through the balancer.

【0007】また、上記構成に加え、レベル出し作業の
時間短縮のため、計測ベース面上に互いに直交する軸上
に2個の傾斜計を設置し、計測機ベースにジャッキなど
の昇降機構を設け、計測機が傾斜計の測定範囲以上に傾
いた状態で設置された際に、傾斜計の出力信号の符号の
みを参照し、計測機の傾きを検知し、ジャッキなどの昇
降機を動作させ測定機の傾き量を高精度に検出し、計測
した三次元座標値を補正するように構成することができ
る。
In addition to the above configuration, two inclinometers are installed on axes perpendicular to each other on the measurement base surface and a lifting mechanism such as a jack is provided on the measuring machine base in order to shorten the leveling operation time. When the measuring instrument is installed in a state where it is tilted beyond the measuring range of the inclinometer, it refers to only the sign of the output signal of the inclinometer, detects the inclination of the measuring instrument, and operates a jack or other elevator to operate the measuring instrument. Can be configured to detect the amount of inclination of the three-dimensional coordinates with high accuracy and correct the measured three-dimensional coordinate values.

【0008】[0008]

【作用】上記構成によれば、作業者に代わって計測アー
ム機構をワイヤ等の吊り下げ手段を介して吊り下げる
が、これはバランサを介して支えるため、計測作業者の
負担を低減することができる。吊り下げ手段としてワイ
ヤを用いた場合、バランサから引出されるワイヤは鉛直
に上下動することが前提であり、許容角度以上に斜めに
ワイヤを傾けると動作しなくなるおそれがある。このた
めに、任意の方向に移動する計測アーム機構の位置移動
に追従してバランサが移動し、これから引出されている
ワイヤ等の連結手段が常に鉛直状態に保たれるようでき
ればよい。そこで、計測アーム機構上方にて水平方向に
伸縮する水平アームの先端にバランサを固定することに
より、バランサは計測アーム機構先端の前後の動きに追
従することができる。また、この伸縮式水平アームは回
転案内機構を設けた鉛直支柱に取り付けて水平旋回可能
となっているため、計測アーム機構先端の左右の動きに
追従することができる。この際、ベースに立設した支柱
は計測機ベースから鉛直に立ち上がる計測アーム機構主
軸に対してその側面部に一体的に取り付けるようにする
ことができる。このようにすれば計測アーム機構の主軸
回転案内機構を利用することができ、特別に回転機構を
必要とすることがない。支柱は主軸回りに回転するがこ
れは水平アームの伸縮により吸収することができる。
According to the above arrangement, the measurement arm mechanism is suspended via a suspending means such as a wire instead of the operator, but this is supported via the balancer, so that the burden on the measurement operator can be reduced. it can. When a wire is used as the suspending means, it is premised that the wire drawn from the balancer vertically moves up and down, and if the wire is inclined obliquely beyond an allowable angle, it may not operate. For this purpose, it is only necessary that the balancer moves following the position movement of the measuring arm mechanism moving in an arbitrary direction, and that the connecting means such as a wire drawn from the balancer be always maintained in a vertical state. Therefore, by fixing the balancer to the tip of the horizontal arm that expands and contracts in the horizontal direction above the measurement arm mechanism, the balancer can follow the forward and backward movement of the tip of the measurement arm mechanism. Further, since the telescopic horizontal arm is mounted on a vertical support provided with a rotation guide mechanism and can be horizontally turned, it can follow the left and right movement of the tip of the measurement arm mechanism. In this case, the support standing on the base can be integrally attached to the side surface of the main shaft of the measurement arm mechanism that stands vertically from the base of the measuring instrument. In this way, the spindle rotation guide mechanism of the measurement arm mechanism can be used, and no special rotation mechanism is required. The column rotates about the main axis, which can be absorbed by the expansion and contraction of the horizontal arm.

【0009】[0009]

【実施例】以下に、本発明に係る多関節型三次元計測機
の具体的実施例を図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A specific embodiment of the articulated three-dimensional measuring machine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0010】図1は実施例に係る多関節型三次元計測機
の側面構成図である。図示のように、この多関節型三次
元計測機は、台車を兼用したベース10を有し、このベ
ース10上にアーム主軸12を立設しており、このアー
ム主軸12に対して多関節アーム機構14を取り付けて
いる。この多関節アーム機構14は、図示のように、ア
ーム主軸12の上端部に基端を回転および揺動ができる
よう2自由度を有する関節16により接続された第1ア
ーム18を備えている。また、この第1アーム16の先
端部に同様に2自由度を有する関節20により第2アー
ム22の基端部を接続している。そして、更に第2アー
ム22の先端部に2自由度を持つ関節24を介して接続
される計測子アーム26を取り付けているのである。し
たがって、多関節計測アーム機構14は最大3関節、6
自由度を有する構造となっている。また、各関節16、
20、24の回転軸には回転量を測定する角度検出機を
取り付け、アーム屈曲角度を検出できるようにしてい
る。
FIG. 1 is a side view showing the configuration of an articulated three-dimensional measuring machine according to an embodiment. As shown in the figure, this articulated three-dimensional measuring machine has a base 10 also serving as a cart, and an arm spindle 12 is erected on the base 10. The mechanism 14 is attached. As shown, the articulated arm mechanism 14 includes a first arm 18 connected to an upper end of the arm main shaft 12 by a joint 16 having two degrees of freedom so that the base end can rotate and swing. The proximal end of the second arm 22 is connected to the distal end of the first arm 16 by a joint 20 having two degrees of freedom. Further, a probe arm 26 connected via a joint 24 having two degrees of freedom is attached to the distal end of the second arm 22. Therefore, the multi-joint measurement arm mechanism 14 has a maximum of 3 joints, 6 joints.
The structure has a degree of freedom. In addition, each joint 16,
An angle detector for measuring the amount of rotation is attached to the rotation shafts 20 and 24 so that the arm bending angle can be detected.

【0011】前記計測子アーム26の先端には、球状お
よび円錐状の接触子28を取り付けておき、前記接触子
28を接触させた箇所の三次元位置を、各アーム長と関
節に取り付けた角度検出器の値から計算して求めるよう
に構成されている。前記接触子28に代え、計測アーム
26の先端にレーザ変位計を取り付け、前記レーザ変位
計が差し示す箇所の三次元位置を、各アーム長と関節に
取り付けた角度検出器の値から計算して求めるように構
成することもできる。
A spherical and conical contact 28 is attached to the tip of the measuring arm 26, and the three-dimensional position of the contact with the contact 28 is determined by the length of each arm and the angle attached to the joint. It is configured to calculate and obtain from the value of the detector. Instead of the contact 28, a laser displacement meter is attached to the tip of the measurement arm 26, and the three-dimensional position of the point indicated by the laser displacement meter is calculated from each arm length and the value of the angle detector attached to the joint. It can be configured as required.

【0012】このような基本的構成に加えて、本実施例
に係る多関節型三次元計測機では、前記接触子28もし
くはこれを取り付けているアーム機構を重量バランスさ
せながら吊り下げ支持するように構成している。すなわ
ち、前記アーム主軸12の側面部分であって、特に多関
節アーム機構14を旋回させる軸部に対して、アーム機
構14の作動と干渉しないように、一体的に取り付けら
れた支柱30を備えている。これにより支柱30はアー
ム機構14の回転に伴って主軸12を中心として旋回さ
れるようになっている。
In addition to such a basic configuration, in the articulated three-dimensional measuring machine according to the present embodiment, the contact 28 or the arm mechanism to which the contact 28 is attached is suspended and supported while being balanced in weight. Make up. That is, a support 30 is integrally attached to a side portion of the arm main shaft 12, particularly to a shaft portion for rotating the articulated arm mechanism 14 so as not to interfere with the operation of the arm mechanism 14. I have. Thus, the column 30 is turned around the main shaft 12 with the rotation of the arm mechanism 14.

【0013】旋回支柱30はアーム主軸12の高さより
充分に高く設定されており、その上端部分には水平アー
ム32を取り付けている。水平アーム32は支柱30の
軸芯回りに回転できるように図示しない回転機構を介し
て取り付けられており、支柱30を中心として水平旋回
可能となっている。また、この水平アーム32はテレス
コピック構造とされ、先端アーム部分32aが内蔵され
たガイドにより軽快に伸縮できるようにしている。ガイ
ドはコロ機構やスライダ機構によって形成することがで
きる。そして、この先端アーム32aの突端にはバラン
サ34を取り付け、このバランサ34を介して多関節ア
ーム機構14の接触子28側の特に第2アーム22を吊
り下げ支持するように構成している。
The turning column 30 is set sufficiently higher than the height of the arm main shaft 12, and a horizontal arm 32 is attached to an upper end portion thereof. The horizontal arm 32 is attached via a rotation mechanism (not shown) so as to be rotatable around the axis of the column 30, and is horizontally rotatable about the column 30. The horizontal arm 32 has a telescopic structure, and can be easily expanded and contracted by a guide having a built-in tip arm portion 32a. The guide can be formed by a roller mechanism or a slider mechanism. A balancer 34 is attached to the protruding end of the tip arm 32a, and the second arm 22 on the contact 28 side of the articulated arm mechanism 14 is suspended and supported via the balancer 34.

【0014】まず、第2アーム22の吊り下げ手段は、
実施例ではワイヤにより形成しており、前記バランサ3
4から繰り出され先端にプーリ36を取り付けた繰り出
しワイヤ38と、前記第2アーム22の先端および基端
部の2点に締結される支持ワイヤ40とから構成され、
支持ワイヤ40を前記プーリ36に巻き付けることで吊
り下げるようにしている。これにより第2アーム22が
傾斜しても、傾斜による支持ワイヤ40の動きはプーリ
36により吸収され、繰り出しワイヤ38側に影響を与
えることはなくなる。
First, means for suspending the second arm 22
In the embodiment, the balancer 3 is formed by a wire.
4 and a support wire 40 fastened to two points at the distal end and the proximal end of the second arm 22.
The support wire 40 is suspended by winding it around the pulley 36. Thus, even if the second arm 22 is tilted, the movement of the support wire 40 due to the tilt is absorbed by the pulley 36 and does not affect the payout wire 38 side.

【0015】また、ワイヤ38、40により吊り下げら
れているアーム機構14の自重はバランサ34に伝えら
れるが、バランサ34はこれに加わるアーム機構14の
重量と同等な反対方向の吊り上げバランス力を加え、こ
れによりアーム機構14の特に計測子アーム26および
先端接触子28を無負荷状態で三次元移動できるように
している。このようなバランサ34は公知のものを使用
すればよい。例えば、スプリング力で繰り出しワイヤ3
8の巻きリールを巻き上げ方向に回転するように付勢し
ておき、吊り下げ力に応じて巻き上げスプリング力が調
整できるように構成されたもの等を用いればよい。
The weight of the arm mechanism 14 suspended by the wires 38 and 40 is transmitted to the balancer 34. The balancer 34 applies a lifting balance force in the opposite direction equivalent to the weight of the arm mechanism 14 applied thereto. Thereby, the measuring element arm 26 and the tip contact 28 of the arm mechanism 14 can be three-dimensionally moved without load. A well-known balancer may be used. For example, the feed wire 3 by the spring force
The winding reel of No. 8 may be biased so as to rotate in the winding direction, and a reel configured to adjust the winding spring force in accordance with the suspension force may be used.

【0016】更に、この実施例では、前記ベース10の
水平レベル出しを簡便に行えるように次のように構成し
ている。レベル出しのために、傾斜計42を計測機ベー
ス10の研削してある表面上に互いに直交する軸に沿っ
て2個設置している。一方、昇降機構として3個のジャ
ッキ44を計測機ベース10に内蔵し、下面から突出さ
せることでベース10の水平調整ができるように配置し
ている。また、このようなジャッキ44を駆動するパル
スモータ46が設けられ、各ジャッキ44を任意の高さ
に駆動調整できるようにしている。レベル調整のために
図示しない制御手段が設けられ、これは前記2個の傾斜
計42(42x、42y)からの傾斜信号を入力し、各
傾斜計の検出傾斜角度にしたがって、各軸回りに回転さ
せるようにパルスモータ46への駆動信号を出力するも
のとなっている。
Further, in this embodiment, the following construction is made so that the horizontal level of the base 10 can be easily obtained. For leveling, two inclinometers 42 are provided on the ground surface of the measuring machine base 10 along axes orthogonal to each other. On the other hand, three jacks 44 are built in the measuring instrument base 10 as an elevating mechanism, and are arranged so that the base 10 can be horizontally adjusted by projecting from the lower surface. Further, a pulse motor 46 for driving such jacks 44 is provided so that each jack 44 can be driven and adjusted to an arbitrary height. Control means (not shown) is provided for level adjustment. The control means receives tilt signals from the two inclinometers 42 (42x, 42y), and rotates around each axis according to the detected tilt angle of each inclinometer. A drive signal to the pulse motor 46 is output so as to perform the driving.

【0017】この具体的なレベル出し制御方法を図2を
参照して説明する。最初2軸の傾斜計42の出力電圧を
読取り(ステップ100)、この出力値が測定範囲内に
あるか否かが判定され(ステップ102)、測定範囲外
である場合には出力電圧の符号から傾き方向を検出し
(ステップ104)、下がっている側のジャッキ44を
一定量上昇させ(ステップ106)、最初のステップ1
00に戻る。すなわち、傾斜量が測定範囲を越えている
場合には、一律に一定量だけ低い側のジャッキを上昇さ
せることで迅速に傾斜を修正するようにしているのであ
る。ステップ102で傾斜計の出力が測定範囲内である
場合には、角度演算処理を行い(ステップ108)、こ
の演算結果を目標角度と比較してレベル出し目標角度以
内であるかどうかが判定される(ステップ110)。範
囲から外れている場合には偏差を求めると同時に偏差に
応じたジャッキ駆動量を算出する(ステップ112)。
この算出値に応じて下降している側のジャッキ44を駆
動させ(ステップ114)、再度2軸の傾斜計42の出
力電圧を読取って(ステップ116)、角度演算処理ス
テップ108に戻るループを繰り返し、レベルが目標許
容値に達して処理を終了するのである。この結果、水平
レベル出し処理はきわめて迅速に行われることになる。
This specific leveling control method will be described with reference to FIG. First, the output voltage of the two-axis inclinometer 42 is read (step 100), and it is determined whether or not this output value is within the measurement range (step 102). The inclination direction is detected (step 104), and the jack 44 on the lower side is raised by a fixed amount (step 106).
Return to 00. That is, when the tilt amount exceeds the measurement range, the tilt is quickly corrected by uniformly raising the jack on the lower side by a fixed amount. If the output of the inclinometer is within the measurement range in step 102, an angle calculation process is performed (step 108), and the calculation result is compared with the target angle to determine whether the output is within the leveling target angle. (Step 110). If it is out of the range, a deviation is obtained and a jack driving amount corresponding to the deviation is calculated (step 112).
The lowering jack 44 is driven according to the calculated value (step 114), the output voltage of the biaxial inclinometer 42 is read again (step 116), and the loop returning to the angle calculation processing step 108 is repeated. , The level reaches the target allowable value, and the processing ends. As a result, the horizontal leveling process is performed very quickly.

【0018】このように構成された多関節型三次元計測
機の作用は次のようになる。まず、実施例では、多関節
型三次元計測機として計測精度±0.3mmの計測機を
使用した。アーム機構14の第2アーム22は2点支持
ワイヤ40を介してバランサ34により支えられる。ア
ーム自重はワイヤ38を介してバランサ34が支えるた
め、作業者はアーム自重を意識することなく接触子28
を任意の位置に移動できる。また、作業者がアームから
手を離しても、アームはバランサ34によってその時の
高さに保たれる。バランサ34はアーム機構14の上方
に位置する水平方向に伸縮するアーム32の先端に固定
され、この伸縮式アーム32は回転案内機構を設けた鉛
直支柱30に取り付けられているため、アーム機構14
が任意の方向に移動してもバランサ34の繰り出しワイ
ヤ38は常に鉛直状態に保たれる。
The operation of the multi-joint type three-dimensional measuring machine having the above-described structure is as follows. First, in the examples, a measuring machine having a measurement accuracy of ± 0.3 mm was used as an articulated three-dimensional measuring machine. The second arm 22 of the arm mechanism 14 is supported by a balancer 34 via a two-point support wire 40. Since the arm's own weight is supported by the balancer 34 via the wire 38, the operator does not need to be aware of the arm's own weight and the contact 28
Can be moved to any position. Further, even if the operator releases his / her hand from the arm, the arm is maintained at the current height by the balancer 34. The balancer 34 is fixed to the distal end of an arm 32 that extends and contracts in the horizontal direction, which is located above the arm mechanism 14, and since the extendable arm 32 is attached to the vertical support 30 provided with a rotation guide mechanism,
Is moved in an arbitrary direction, the payout wire 38 of the balancer 34 is always kept in a vertical state.

【0019】なお、上記したアーム主軸12と鉛直支柱
30、および鉛直支柱30と伸縮式水平アーム32とは
ボルトにより締結することで、運搬輸送の際には分解可
能となっている。
The arm main shaft 12 and the vertical support 30 and the vertical support 30 and the telescopic horizontal arm 32 are fastened by bolts so that they can be disassembled during transportation.

【0020】また、傾斜計42の値による三次元座標値
の補正方法を以下に説明する。2個の傾斜計42x、4
2yを設置した直交軸を便宜上それぞれX軸、Y軸とす
ると、計測機はX軸方向と平行に設置した傾斜計42x
が示す角度ωだけY軸を中心に回転移動し、更に、Y軸
方向と平行に設置した傾斜計42yが示す角度φだけX
軸を中心に回転移動した状態にあると考えられる。前記
回転移動を受けて傾いた状態にある計測機で計測した三
次元座標値は、前記回転移動の逆回転移動を施す。すな
わち、X軸中心に−φだけ回転移動を施した後、Y軸中
心に−ωだけ回転移動を施すことで、水平に設置された
計測機によって測定された三次元座標値と同等になる。
そこで、制御手段では、傾斜計42の出力信号の符号の
みを参照し、計測機の傾き方向を検知し、ジャッキ44
などの昇降機をパルスモータ46によって動作させ、ベ
ース10の水平度を傾斜計測定範囲内まで調整するよう
にしている。そして、このようにしてベース10の水平
度を調整した状態で、傾斜計42の出力値から多関節型
三次元計測機の傾きを検知し、計測した三次元座標値を
補正するようにすればよい。本方法による効果を確認す
るため、レベル定盤上を計測し、傾斜計の値により補正
した座標値のばらつきを調べたところ±0.3mm以内
となり、計測機の計測精度に変化が無いことを確認し
た。
A method of correcting the three-dimensional coordinate value based on the value of the inclinometer 42 will be described below. Two inclinometers 42x, 4
Assuming that the orthogonal axis where 2y is installed is the X axis and the Y axis, respectively, for convenience, the measuring instrument is an inclinometer 42x installed in parallel with the X axis direction.
Is rotated about the Y axis by an angle ω indicated by X, and further X is shifted by an angle φ indicated by an inclinometer 42y installed in parallel with the Y axis direction.
It is considered to be in a state of rotational movement around the axis. The three-dimensional coordinate value measured by the measuring instrument in a tilted state after receiving the rotational movement is subjected to reverse rotational movement of the rotational movement. That is, by performing a rotational movement by −φ around the X-axis and then performing a rotational movement by −ω around the Y-axis, the three-dimensional coordinate value measured by a horizontally installed measuring instrument becomes equivalent.
Therefore, the control means refers to only the sign of the output signal of the inclinometer 42, detects the inclination direction of the measuring instrument, and
An elevator such as the one described above is operated by the pulse motor 46 to adjust the level of the base 10 within the inclinometer measurement range. Then, with the horizontality of the base 10 adjusted in this way, the inclination of the articulated three-dimensional measuring machine is detected from the output value of the inclinometer 42, and the measured three-dimensional coordinate values are corrected. Good. In order to confirm the effect of this method, measurement on the level surface plate was carried out, and the variation in coordinate values corrected by the inclinometer value was examined to be within ± 0.3 mm. confirmed.

【0021】なお、8度傾けた床面に計測機を設置し、
レベル出し作業を実際に行ったところ、従来からの手作
業によるレベル出し作業には5分要したが、本実施例に
よる方法では1分でレベル出しが終了した。
A measuring instrument was installed on the floor inclined at 8 degrees,
When the leveling operation was actually performed, it took 5 minutes for the conventional manual leveling operation, but the leveling was completed in 1 minute in the method according to the present embodiment.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明によれば、ベースに多関節アーム
機構を介して三次元移動可能に計測子を取り付け、当該
計測子による指示点の三次元位置を出力する三次元計測
機において、前記ベースに旋回可能に支柱を立設し、こ
の支柱には伸縮可能な水平アームを取り付けし、この水
平アームの先端部にはバランサを取り付けるとともに、
このバランサを介して前記計測子もしくはこれを備えた
アームを吊り下げ保持した構成としたので、計測作業者
はアーム自重を支えること無く計測可能となり、レベル
出し作業においては、作業時間短縮が図れるという優れ
た効果が得られる。
According to the present invention, there is provided a three-dimensional measuring machine for attaching a measuring element to a base via a multi-joint arm mechanism so as to be movable three-dimensionally and outputting a three-dimensional position of a designated point by the measuring element. A pillar is erected on the base so that it can swivel, an extendable horizontal arm is attached to this pillar, and a balancer is attached to the tip of this horizontal arm,
Since the measuring element or the arm provided with the measuring element is suspended and held via this balancer, the measuring operator can perform measurement without supporting the arm's own weight, and in the leveling operation, the working time can be reduced. Excellent effects can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例に係る多関節型三次元計測機の側面図で
ある。
FIG. 1 is a side view of an articulated three-dimensional measuring machine according to an embodiment.

【図2】自動レベル出し処理のフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart of an automatic leveling process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 計測機ベース 12 アーム主軸 14 多関節アーム機構 16、20、24 2自由度関節 18 第1アーム 22 第2アーム 24 計測子アーム 28 接触子 30 支柱 32 水平アーム 34 バランサ 36 プーリ 38 繰り出しワイヤ 40 支持ワイヤ 42 傾斜計 44 ジャッキ 46 パルスモータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Measuring machine base 12 Arm spindle 14 Articulated arm mechanism 16, 20, 24 2 degrees of freedom joint 18 1st arm 22 2nd arm 24 Measuring arm 28 Contact 30 Strut 32 Horizontal arm 34 Balancer 36 Pulley 38 Feeding wire 40 Support Wire 42 inclinometer 44 jack 46 pulse motor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 21/00 - 21/32 B25J 1/00 - 1/12 B25J 5/00 - 9/08 B25J 11/00 B25J 17/00 - 19/00 B25J 21/00 - 21/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 21/00-21/32 B25J 1/00-1/12 B25J 5/00-9/08 B25J 11 / 00 B25J 17/00-19/00 B25J 21/00-21/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ベースに多関節アーム機構を介して三次
元移動可能に計測子を取り付け、当該計測子による指示
点の三次元位置を出力する三次元計測機において、前記
ベースに旋回可能に支柱を立設し、この支柱には伸縮可
能な水平アームを取り付けし、この水平アームの先端部
にはバランサを取り付けるとともに、このバランサを介
して前記計測子もしくはこれを備えたアームを吊り下げ
保持してなることを特徴とする多関節型三次元計測機。
1. A three-dimensional measuring device for attaching a measuring element to a base via a multi-joint arm mechanism so as to be movable three-dimensionally and outputting a three-dimensional position of a designated point by the measuring element. An extendable horizontal arm is attached to this support, and a balancer is attached to the tip of the horizontal arm, and the measuring element or an arm having the same is suspended and held through this balancer. An articulated three-dimensional measuring machine characterized by the following.
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