JP6154615B2

JP6154615B2 - 操作システム

Info

Publication number: JP6154615B2
Application number: JP2013012874A
Authority: JP
Inventors: 英樹熊谷
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2033-01-28
Also published as: JP2014145604A

Description

本発明は、操作システムに関し、例えば三次元測定機等を備える操作システムに関する。

工作機械で被加工物を加工したり、測定機で被測定物を測定したりするとき、工作機械や測定機等の本体部を操作部によって遠隔操作することがある。このとき、被加工物や被測定物を目視し易いように、操作部を持った操作者が本体部の周辺を移動するが、本体部に対する操作部の位置が変わっても、操作者が操作部を操作する方向と被加工物や被測定物が移動する方向とが一致することが好ましい。

そこで、特許文献１の遠隔操作装置は、被測定物の移動方向と操作者が操作部を操作する方向とを一致させるための切替スイッチを操作部に備えている。

特公昭６１−１４４４２号公報

特許文献１の遠隔操作装置は、本体部に対する操作部の位置に応じて、操作者が切替スイッチを適宜切り替える必要があり、操作が煩雑になる上、人的な誤動作につながる恐れがある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、簡単な操作で本体部を遠隔操作できる操作システムを提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る操作システムは、部材の駆動機構を有する本体部と、前記駆動機構を遠隔操作するために操作者が操作する操作部と、前記本体部に対する前記操作部の位置を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記部材の移動方向と操作者が前記操作部を操作する方向とを一致させる制御部を備える。

上述の操作システムにおいて、前記検出部は、前記本体部に設けられた周辺情報取得部を有し、前記周辺情報取得部が取得した前記本体部の周辺情報に基づいて、前記本体部に対する前記操作部の位置を検出することが好ましい。

上述の操作システムにおいて、前記検出部は、前記操作部に設けられた位置情報取得部を有し、前記位置情報取得部が取得した前記操作部の位置情報に基づいて、前記本体部に対する前記操作部の位置を検出することが好ましい。

上述の操作システムにおいて、前記検出部は、前記本体部及び前記操作部のいずれか一方に設けられ、識別信号を出射する出射部と、他方に設けられ、前記出射部の識別信号を受信する受信部を有し、前記受信部の受信結果に基づいて、前記本体部に対する前記操作部の位置を検出することが好ましい。

上述の操作システムにおいて、前記本体部は、プローブと、前記プローブと被測定物とを相対的に移動させる駆動機構を備える三次元測定機であることが好ましい。

本発明によれば、簡単な操作で本体部を遠隔操作できる操作システムを提供することを目的とする。

実施の形態１の操作システムを概略的に示す斜視図である。実施の形態１の操作システムの制御系ブロック図である。周辺情報取得部の配置を示す図である。操作部を概略的に示す図である。実施の形態２の操作システムの制御系ブロック図である。実施の形態３の操作システムの制御系ブロック図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施の形態１＞
先ず、本実施の形態の操作システムの基本構成を説明する。図１は、本実施の形態の操作システム１を概略的に示す斜視図である。図２は、本実施の形態の操作システム１の制御系ブロック図である。

図１及び図２に示すように、操作システム１は、本体部２、操作部３及びホストコンピュータ４を備えている。本体部２は、部材を移動させるための駆動機構を有する。本実施の形態の本体部２は、三次元測定機である。本体部２は、基台５、門型フレーム６、プローブ７、Ｘ方向駆動機構８、Ｙ方向駆動機構９、Ｚ方向駆動機構１０、検出部１１及び制御装置１２を備えている。

なお、本実施の形態においては、基台５の上面で互いに直交する二方向をそれぞれＸ方向（左右方向）、Ｙ方向（前後方向）とする。また、基台５の上面に垂直な方向をＺ方向（上下方向）とする。

基台５は門型フレーム６等を支持する。ここで、基台５は、積層ゴム等の除振台上に配置されていることが好ましい。基台５におけるＺ方向の＋側の面は、被測定物を載せるために精密平坦加工されている。門型フレーム６は、基台５をＸ方向に跨ぐように配置されており、基台５に対してＹ方向に移動可能な構成とされている。プローブ７は、駆動機構で移動する部材の一例であり、例えば被測定物に接触し、接触信号をホストコンピュータ４に出力する。但し、プローブ７は、非接触式のプローブでもよい。

Ｘ方向駆動機構８は、プローブ７をＸ方向に移動させる。本実施の形態のＸ方向駆動機構８は、門型フレーム６内に収容されている。Ｙ方向駆動機構９は、門型フレーム６をＹ方向に移動させる。本実施の形態のＹ方向駆動機構９は、基台５内に収容されている。Ｚ方向駆動機構１０は、プローブ７をＺ方向に移動させる。本実施の形態のＺ方向駆動機構１０は、門型フレーム６内に収容されている。但し、Ｘ方向駆動機構８、Ｙ方向駆動機構９及びＺ方向駆動機構１０は、プローブ７を良好に移動されることができれば、構成は特に限定されない。

検出部１１は、本体部２に対する操作部３の位置を検出する。検出部１１は、本体部２の周辺情報を取得する周辺情報取得部１１ａを備えている。周辺情報取得部１１ａは、例えば画像センサを備えている。周辺情報取得部１１ａは、本体部２に設けられている。

ここで、図３は、周辺情報取得部１１ａの配置を示す図である。図３に示すように、周辺情報取得部１１ａは、本体部２の基台５の四辺に夫々設けられている。例えば、周辺情報取得部１１ａは、Ｚ方向から見て本体部２の基台５におけるＸ方向の＋側の辺の略中央部、本体部２の基台５におけるＸ方向の−側の辺の略中央部、本体部２の基台５におけるＹ方向の＋側の辺の略中央部、及び本体部２の基台５におけるＹ方向の−側の辺の略中央部に配置されている。

これらの周辺情報取得部１１ａが取得した周辺情報に基づいて、検出部１１は操作者や操作部３を検出し、本体部２に対する操作部３の位置を検出する。検出部１１が操作者や操作部３を検出する方法は、一般的な方法を用いることができ、例えば検出部１１は、取得した周辺情報を画像処理して特徴点を抽出し、操作者や操作部３を検出し、グローバル座標系等の基準座標を用いて本体部２に対する操作部３の位置を検出する。つまり、検出部１１は、本体部２に対して操作部３がＸ方向の＋−どちらの側に在るのか、Ｙ方向の＋−どちらの側に在るのかを検出する。言い換えると、検出部１１は、操作者が本体部２に対して奥側、手前側、左側及び右側のいずれの側で操作部３を操作しているのかを検出する。検出部１１は、検出信号を制御装置１２に出力する。

但し、本実施の形態では、周辺情報取得部１１ａを用いて本体部２に対する操作部３の位置を検出したが、本体部２に対する操作部３の位置を検出することができれば、手段は特に限定されない。また、周辺情報取得部１１ａの配置は、上述の限りでなく、本体部２に対する操作部３の位置を検出することができればよく、例えば基台５の四隅に配置されてもよい。

制御装置１２は、詳細は後述するが、操作部３から入力される操作信号及び検出部１１から入力される検出信号に基づいて、Ｘ方向駆動機構８、Ｙ方向駆動機構９及びＺ方向駆動機構１０の制御信号を夫々生成し、当該制御信号に基づいてＸ方向駆動機構８、Ｙ方向駆動機構９及びＺ方向駆動機構１０を夫々制御する。

操作部３は、Ｘ方向駆動機構８、Ｙ方向駆動機構９及びＺ方向駆動機構１０を遠隔操作するために操作者が操作する。ここで、図４は、本実施の形態の操作部３を概略的に示す図である。図４に示すように、操作部３は、Ｘ方向駆動機構８及びＹ方向駆動機構９を操作するための操作レバー１３、及びＺ方向駆動機構１０を操作するための操作レバー１４を備えている。操作者が操作レバー１３及び１４を傾動させることで、操作部３はＸ方向駆動機構８、Ｙ方向駆動機構９及びＺ方向駆動機構１０の操作信号を生成し、当該操作信号を制御装置１２に出力する。なお、操作部３の操作信号の処理については後述する。

ホストコンピュータ４は、プローブ７から入力される接触信号に基づいて、被測定物の位置及び座標の一方又は両方を測定する。

次に、本実施の形態の操作システム１における、制御装置１２での操作信号の処理動作を説明する。制御装置１２は、入力される検出信号に基づいて、プローブ８の移動方向と操作レバー１３の操作方向とが略一致するように、操作信号を処理する。ここで、以下の説明における前後左右方向は、操作者が操作部３を操作する際に当該操作部３をＺ方向から見た方向である。

本体部２に対して操作部３がＸ方向の−側に在る旨の検出信号が入力されたとき、操作者が操作レバー１３を前側に傾動させると、プローブ７をＸ方向の＋側に移動させるべくＸ方向駆動機構８が駆動し、操作者が操作レバー１３を後側に傾動させると、プローブ７をＸ方向の−側に移動させるべくＸ方向駆動機構８が駆動するように、制御装置１２が操作信号を処理する。そして、操作者が操作レバー１３を左側に傾動させると、プローブ７をＹ方向の＋側に移動させるべくＹ方向駆動機構９が駆動し、操作者が操作レバー１３を右側に傾動させると、プローブ７をＹ方向の−側に移動させるべくＹ方向駆動機構９が駆動するように、制御装置１２が操作信号を処理する。

本体部２に対して操作部３がＸ方向の＋側に在る旨の検出信号が入力されたとき、操作者が操作レバー１３を前側に傾動させると、プローブ７をＸ方向の−側に移動させるべくＸ方向駆動機構８が駆動し、操作者が操作レバー１３を後側に傾動させると、プローブ７をＸ方向の＋側に移動させるべくＸ方向駆動機構８が駆動するように、制御装置１２が操作信号を処理する。そして、操作者が操作レバー１３を左側に傾動させると、プローブ７をＹ方向の−側に移動させるべくＹ方向駆動機構９が駆動し、操作者が操作レバー１３を右側に傾動させると、プローブ７をＹ方向の＋側に移動させるべくＹ方向駆動機構９が駆動するように、制御装置１２が操作信号を処理する。

本体部２に対して操作部３がＹ方向の−側に在る旨の検出信号が入力されたとき、操作者が操作レバー１３を前側に傾動させると、プローブ７をＹ方向の＋側に移動させるべくＹ方向駆動機構９が駆動し、操作者が操作レバー１３を後側に傾動させると、プローブ７をＹ方向の−側に移動させるべくＹ方向駆動機構９が駆動するように、制御装置１２が操作信号を処理する。そして、操作者が操作レバー１３を左側に傾動させると、プローブ７をＸ方向の−側に移動させるべくＸ方向駆動機構８が駆動し、操作者が操作レバー１３を右側に傾動させると、プローブ７をＸ方向の＋側に移動させるべくＸ方向駆動機構８が駆動するように、制御装置１２が操作信号を処理する。

本体部２に対して操作部３がＹ方向の＋側に在る旨の検出信号が入力されたとき、操作者が操作レバー１３を前側に傾動させると、プローブ７をＹ方向の−側に移動させるべくＹ方向駆動機構９が駆動し、操作者が操作レバー１３を後側に傾動させると、プローブ７をＹ方向の＋側に移動させるべくＹ方向駆動機構９が駆動するように、制御装置１２が操作信号を処理する。そして、操作者が操作レバー１３を左側に傾動させると、プローブ７をＸ方向の＋側に移動させるべくＸ方向駆動機構８が駆動し、操作者が操作レバー１３を右側に傾動させると、プローブ７をＸ方向の−側に移動させるべくＸ方向駆動機構８が駆動するように、制御装置１２が操作信号を処理する。

一方、操作者が操作レバー１４を前側に傾動させると、プローブ７をＺ方向の＋側に移動させるべくＺ方向駆動機構１０が駆動し、操作者が操作レバー１４を後側に傾動させると、プローブ７をＺ方向の−側に移動させるべくＺ方向駆動機構１０が駆動するように、制御装置１２が操作信号を処理する。

このような操作システム１は、本体部２に対する操作部３の位置を検出し、検出結果に基づいて、プローブ７の移動方向と当該プローブ７を移動させるべく操作者が操作部３を操作する方向とを一致させる。つまり、操作者が本体部２に向かって立っている状態において、プローブ７の移動方向と操作者が操作部３を操作する方向とを一致させる。そのため、操作者は特別な操作を行わなくても、本体部２に対する操作者の立ち位置に対応するようにプローブ７を移動させることができ、簡単な操作で本体部を遠隔操作でき、しかも操作者の誤操作を防ぐことができる。

＜実施の形態２＞
図５は、本実施の形態の操作システム２１の制御系ブロック図である。なお、以下の説明において、重複する説明は省略し、同一の要素には同一の符号を用いて説明する。

図５に示すように、本実施の形態の検出部２２は、操作部２３に備えられている。この検出部２２も、本体部２４に対する操作部２３の位置を検出する。検出部２２は、操作部２３の位置情報を取得する位置情報取得部２２ａを備えている。位置情報取得部２２ａは、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）を備えている。

位置情報取得部２２ａが取得した位置情報及び予め設定された本体部２４の位置情報に基づいて、検出部２２は本体部２４に対する操作部２３の位置を検出する。つまり、検出部２２は、本体部２４に対して操作部２３がＸ方向の＋−どちらの側に在るのか、Ｙ方向の＋−どちらの側に在るのかを検出する。言い換えると、検出部２２は、操作者が本体部２４に対して奥側、手前側、左側及び右側のいずれの側で操作部３を操作しているのかを検出する。

このような操作システム２１も、本体部２４に対する操作部２３の位置を検出し、検出結果に基づいて、プローブ７の移動方向と当該プローブ７を移動させるべく操作者が操作部２３を操作する方向とを一致させる。そのため、操作者は特別な操作を行わなくても、本体部２４に対する操作者の立ち位置に対応するようにプローブ７を移動させることができ、簡単な操作で本体部２４を遠隔操作でき、しかも操作者の誤操作を防ぐことができる。

＜実施の形態３＞
図６は、本実施の形態の操作システム３１の制御系ブロック図である。なお、以下の説明において、重複する説明は省略し、同一の要素には同一の符号を用いて説明する。

図６に示すように、本実施の形態の検出部３２は、出射部３２ａ及び受信部３２ｂを備えている。出射部３２ａは、操作部３３に備えられている。この出射部３２ａは、例えば操作部３３の識別信号を出射する。

受信部３２ｂは、本体部３４に備えられている。例えば受信部３２ｂは、本体部３４の基台５の四辺に夫々設けられている。但し、受信部３２ｂは、本体部３４の周辺の出射部３２ａの識別信号を受信できるように配置されていればよく、例えば基台５の四隅に配置されてもよい。

この受信部３２ｂは、出射部３２ａから出射された識別信号を受信し、受信した識別信号に基づいて、本体部３４に対する操作部３３の位置を検出し、検出信号を制御装置１２に出力する。つまり、本体部３４の基台５の四辺に設けた受信部３２ｂの内、いずれの受信部３２ｂが識別信号を受信したかに基づいて、操作者が本体部３４に対して奥側、手前側、左側及び右側のいずれの側で操作部３３を操作しているのかを検出する。

このような操作システム３１も、本体部３４に対する操作部３３の位置を検出し、検出結果に基づいて、プローブ７の移動方向と当該プローブ７を移動させるべく操作者が操作部３３を操作する方向とを一致させる。そのため、操作者は特別な操作を行わなくても、本体部３４に対する操作者の立ち位置に対応するようにプローブ７を移動させることができ、簡単な操作で本体部３４を遠隔操作でき、しかも操作者の誤操作を防ぐことができる。

なお、本実施の形態では、出射部３２ａを操作部３３に備え、受信部３２ｂを本体部３４に備えたが、逆の構成でもよい。このとき、本体部３４の基台５の四辺に夫々、異なる識別信号を出射する出射部３２ａを設け、出射部３２ａから出射した識別信号を受信部３２ｂが受信したとき、いずれの出射部３２ａからの識別信号を受信したのかを識別することで、本体部３４に対する操作部３３の位置を検出するとよい。

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１操作システム
２本体部
３操作部
４ホストコンピュータ
５基台
６門型フレーム
７プローブ
８Ｘ方向駆動機構
９Ｙ方向駆動機構
１０Ｚ方向駆動機構
１１検出部、１１ａ周辺情報取得部
１２制御装置
１３、１４操作レバー
２１操作システム
２２検出部、２２ａ位置情報取得部
２３操作部
３１操作システム
３２検出部、３２ａ出射部、３２ｂ受信部
３３操作部
３４本体部

Claims

プローブと、前記プローブと被測定物とを相対的に移動させる駆動機構と、を備える三次元測定機と、
前記駆動機構を遠隔操作するために操作者が操作する操作部と、
前記三次元測定機に対する前記操作部の位置を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記プローブの移動方向と操作者が前記操作部を操作する方向とを一致させる制御部と、
を備え、
前記検出部は、前記三次元測定機の周辺情報を取得する画像センサを備える操作システム。