JP5180530B2 - 非接触プローブ制御インタフェース - Google Patents
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Description
現在、業界の特定の用途において、レニショー(商標)プローブヘッドが最も一般的に用いられている。これらのプローブヘッドは、英国グロスターシャー州所在のレニショーメトロロジ社によって製造されている。
さらに、既存のレニショータイプのシステムをより進歩した能力(たとえば、ある種のマシンビジョンタイプの技術)を有するものに改良しようとする試みは、かなりのコスト及び/又は不都合を伴う恐れがある。たとえば、レニショータイプのプローブヘッドシステムに適合するある種のマシンビジョンタイプの技術は、望ましい特徴、望ましいレベルの制御性、及び/又はレニショータイプのプローブヘッドシステムとインタフェースし得る他のタイプのプローブと自動的に交換できる能力を欠く恐れがある。
レニショータイプのプローブヘッドシステムを用いることに関連する1つの特有の問題は、機械とプローブとの間の既存の接続が、限られた数の有線接続しか含まないことであり、この問題は、望ましい数の制御信号及びデータ信号を搬送する物理ワイヤがないことに起因して、付加的な技術及び/又は特徴を互換性のあるプローブに追加することを困難にする「ボトルネック」を本質的に形成する。
本発明の一態様によれば、プローブヘッドを通じて非接触プローブの空間光変調器に誘導される制御信号は、非接触プローブの他の要素のための制御信号に復号化することができる組込み信号を含んでもよい。さまざまな実施の形態において、空間光変調器のビデオ信号中の選択されたピクセル行のための信号が、接触プローブの他の要素のための制御信号に復号化することができるグレイレベル値を有するように形成される。それぞれの行の各グレイレベルから確定された制御信号を利用して、さまざまな構成要素(たとえば、レーザ、回転ディフューザディスクのモータ、カメラ等)を制御してもよい。一例として、第1行のグレイレベルをレーザのための制御信号として用いられる値に変換してもよく、第2行のグレイレベルをカメラのための制御信号として用いられる値に変換してもよい、等である。
図1は、座標測定システム100を示す図である。
座標測定システム100は、座標測定機コントローラ(CMMコントローラ)120と、コンピュータ・ユーザインタフェース160と、プローブコントローラ170と、座標測定機200とを備える。CMMコントローラ120は、プローブヘッドコントローラ130と、位置ラッチ140と、動作コントローラ150とを備える。座標測定機200は構造化光を用いる非接触プローブ110を備える。
プローブ110’は、プローブハウジング205と、レーザ230と、ミラー232と、モータ235と、回転ディフューザディスク240と、空間光変調器250と、投影光学素子255と、カメラ光学素子265と、カメラ270と、照明光学素子273と、プローブ制御インタフェース電子回路290とを備える。プローブヘッド220はプローブヘッドケーブル215を通じてプローブ信号を送受信する。プローブヘッド220は座標測定機クイル217に固定されている。プローブヘッド220はプローブオートジョイント接続280によってプローブ110’に接続され、プローブオートジョイント接続280は図6を参照して後述する。
図3に示されるように、プローブコントローラ170はビデオグラフィックアダプタ310と、位置ラッチ315と、画像プロセッサ320と、フレームグラッバ325とを備えてもよい。プローブコントローラ170の構成要素はデータ伝送線115によって互いに接続され、またコンピュータ・ユーザインタフェース160と接続される。
ブロック410において、座標測定機及び非接触プローブを制御するユーザ又は自動測定物検査プログラムは、測定物に対する最初の/次の測定位置について、構造化光パターンのシーケンス並びに、プローブに誘導されて空間光変調器(SLM)及び他のプローブ構成要素を制御する関連する制御信号を選択及び/又は制御する。ブロック415において、座標測定機及び/又はプローブが移動して、測定物表面に対するプローブの所望の最初の位置又は次の位置(たとえばX座標、Y座標、及びZ座標における位置、並びに/又は角度方向)を確立する。さまざまな実施形態において、さまざまなシステム構成要素及び/又は制御命令は、位置が確立されるまでアイドル状態のままであってもよい。
画像が良好でない場合、手順はブロック465へ続き、プローブ構成要素制御信号を調整して改善された画像の取得に備えることができる。
たとえば、画像プロセッサ320が上記で概説したようにプローブ構成要素制御信号の調整を確定してもよく、その後手順はブロック420に戻る。判断ブロック460において画像が良好な画像であると判定される場合、手順はブロック470へ続き、画像が記憶及び/又は分析されて測定データが確定される。たとえば、画像プロセッサ320が画像内の構造化光パターンを分析して測定物表面の形状を確定してもよい。
端子番号は、上述したようなオートジョイント280のばね荷重ピン接点を指し、別途指示がなければ、ピンに接続されるケーブル215の導体番号も指示し得る。これらの端子番号の設定は、標準的なレニショー(商標)オートジョイント接続構成に基づいている。
上記によれば、業界標準のプローブヘッドケーブル及びプローブヘッドに利用可能な接続の数は限られており、その電気機械的構成は高速制御信号の分離及び伝送にはあまり適していないことが明らかである。したがって、本発明によるさまざまなインタフェース信号及び方法は、このようなケーブル・プローブヘッド接続に関連する動作のために適切な単純性及び信頼性を提供するようになっている。
110…非接触プローブ
115…データ伝送線
120…座標測定機コントローラ
130…プローブヘッドコントローラ
140…位置ラッチ
150…動作コントローラ
160…コンピュータ・ユーザインタフェース
170…非接触プローブコントローラ
175…コネクタ
200…座標測定機
205…プローブハウジング
215…プローブヘッドケーブル
217…座標測定機クイル
220…プローブヘッド
225…復号器部分
230…レーザ
231…照明レーザビーム
232…偏向ミラー
233…制御線
235…モータ
237…制御線
239…制御線
240…回転ディフューザディスク
250…空間光変調器
255…投影光学素子
260…開口
262…投影パターン面
265…カメラ光学素子
270…カメラ
273…照明光学素子
275c…アナログビデオ出力線
275b…カメラ電力線
275a…制御線
275b…電力線
280…プローブオートジョイント接続
285…接続線
290…プローブ制御インタフェース電子回路
310…ビデオグラフィックスアダプタ
315…位置ラッチ
320…画像プロセッサ
325…フレームグラッバ
505…シース
510…封止テープ層
515…シールド層
520…同軸ケーブル
525…シールド層
Claims (17)
- 構造化光を用いて測定物の寸法を測定する測定プローブであって、
アレイタイプの空間光変調器を含む構造化光投影部分と、
カメラを含む制御可能な複数のプローブ要素と、
前記プローブ要素に接続されたプローブインタフェース回路と
を備え、
前記プローブインタフェース回路は、前記空間光変調器に送信された信号に含まれる第1のアナログ制御信号を取得するとともに、
前記第1のアナログ制御信号を処理し、該第1のアナログ制御信号から少なくとも1つのプローブ要素制御信号を確定し、該プローブ要素制御信号を出力して前記構造化光の投影部分ではない少なくとも1つのプローブ要素を制御するように構成される復号器部分を備えたことを特徴とする測定プローブ。 - 請求項1に記載の測定プローブにおいて、
前記第1のアナログ制御信号を前記プローブインタフェース回路に入力する単一の入力チャンネルを有することを特徴とする測定プローブ。 - 請求項2に記載の測定プローブにおいて、
この測定プローブは座標測定機のプローブヘッドに装着されるとともに、
前記単一の入力チャンネルは、前記プローブヘッド内の対応する導体に接続するように構成された導体を含むことを特徴とする測定プローブ。 - 請求項1から請求項3の何れかに記載の測定プローブにおいて、
前記複数のプローブ要素は、レーザ光源及び回転ディフューザモータのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする測定プローブ。 - 請求項1から請求項4の何れかに記載の測定プローブにおいて、
前記第1のアナログ制御信号は、前記空間光変調器のアナログ制御信号を含むことを特徴とする測定プローブ。 - 請求項5に記載の測定プローブにおいて、
前記復号器部分は、前記空間光変調器のアナログ制御信号のピクセルグレイレベル制御部分の符号化された部分に含まれる情報に基づいて、前記少なくとも1つのプローブ要素制御信号を確定するように構成されることを特徴とする測定プローブ。 - 請求項6に記載の測定プローブにおいて、
前記復号器部分は、前記空間光変調器のアナログ制御信号と同期される同期化パルスを入力し、該復号器部分は、該復号器部分が前記同期化パルスを入力する時刻から対応する複数のそれぞれの所定の間隔後に、前記空間光変調器のアナログ制御信号の前記ピクセルグレイレベル制御部分の前記符号化された部分の振幅に基づいて複数のそれぞれのプローブ要素制御信号を確定するように構成されることを特徴とする測定プローブ。 - 請求項7に記載の測定プローブにおいて、
前記プローブインタフェース回路は、前記空間光変調器のアナログ制御信号を増幅したものである信号を提供するように構成され、前記復号器部分は、該復号器部分が前記同期化パルスを入力する時刻から前記対応する複数のそれぞれの所定の間隔において、前記空間光変調器のアナログ制御信号の前記ピクセルグレイレベル制御部分の前記増幅されたもののサンプリングに基づいて前記複数のそれぞれのプローブ要素制御信号を確定するように構成されることを特徴とする測定プローブ。 - 請求項8に記載の測定プローブにおいて、
前記プローブ要素制御信号のうち少なくとも1つは、前記復号器部分が前記同期化パルスを入力する時刻から前記対応する複数のそれぞれの所定の間隔において、前記空間光変調器のアナログ制御信号の前記ピクセルグレイレベル制御部分の前記増幅されたものからサンプリングされたレベルとほぼ同じ信号レベルを有するアナログ制御信号であることを特徴とする測定プローブ。 - 請求項8に記載の測定プローブにおいて、
前記プローブ要素制御信号のうち少なくとも1つは、前記復号器部分が前記同期化パルスを入力する時刻から前記対応する複数のそれぞれの所定の間隔において、前記空間光変調器のアナログ制御信号の前記ピクセルグレイレベル制御部分の前記増幅されたものからサンプリングされたレベルとほぼ同じ信号レベルを有するデジタル制御信号である、測定物の寸法を測定するための構造化光を用いる測定プローブ。 - 請求項1から請求項10の何れかに記載の測定プローブにおいて、
この測定プローブは座標測定機のプローブヘッドに装着されるとともに、
前記測定プローブは、前記座標測定機に対するオートジョイント接続を備え、
前記オートジョイント接続は、前記座標測定器と前記測定プローブとの間の全ての絶縁導体電力接続、絶縁導体接地接続、及び絶縁導体信号接続を形成するコネクタピンを備えていることを特徴とする測定プローブ。 - 請求項11に記載の測定プローブにおいて、
前記オートジョイント接続は、最大で14個のコネクタピンを含むことを特徴とする測定プローブ。 - 請求項11または請求項12に記載の測定プローブにおいて、
前記座標測定機はプローブ制御電子回路を備え、
前記プローブ制御電子回路は、前記プローブ要素制御信号を前記空間光変調器制御信号と組み合わせ、該空間光変調器制御信号の符号化された部分として前記プローブに出力することを特徴とする測定プローブ。 - 請求項1から請求項13の何れかに記載の測定プローブにおいて、
前記測定プローブは、複数の空間光変調器パターンを循環して測定物に対してある位置で測定データを確定し、前記プローブ要素制御信号を前記パターンのそれぞれと組み合わせる要素を有することを特徴とする測定プローブ。 - 請求項1から請求項14の何れかに記載の測定プローブにおいて、
前記カメラにより前記測定物の表面の画像を撮影し、撮影した前記画像の少なくとも1つについて該画像の品質に関して分析を実行し、該分析の結果に基づいて前記プローブ要素制御信号を調整して画質の改善された画像を提供する要素を有することを特徴とする測定プローブ。 - 請求項1から請求項15の何れかに記載の測定プローブにおいて、
前記空間光変調器は構造化光パターンを生成し、前記プローブ要素制御信号は、前記構造化光パターンの周囲に投影される照明を確定する空間光変調器ピクセルのグレイレベルを確定することを特徴とする測定プローブ。 - 請求項1から請求項16の何れかに記載の測定プローブにおいて、
前記プローブ要素制御信号は、その少なくとも1つがレーザ照明源をイネーブルするための制御信号、レーザ照明電力レベルを制御するための制御信号、及び回転ディフューザのモータを制御するための制御信号のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする測定プローブ。
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