JPH03150405A - 物体の輪郭測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は少なくとも１つのカメラを用いての、物体、例
えば回転作業をする切削工具の測定、例え汀光学的走査
方法及び装置に関する。

従来技術 物体のデータが当該輪郭の機械的および／又は光学的走
査により求められる種々の測定方法及びシステムが公知
である。

公知システムの共通の欠点は工具における複雑な構造の
走査検出が比較的時間全要し、また、工具の使用上の偏
差に対する対応が考慮されないことである。

種々の手法が、”　ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ−ｅｌｅｋｔｒ
ｉｋ　＋ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ　、　３４−　Ｊｇ−１
９８９Ｎｒ−４８−３６，３８，４０”に記載されてい
る。

発明の構成 本発明の目的ないし課題とするところは物体（９）　　
　　　　　　　　　　−％１を迅速且高信頼性を以て走
査検出し得る冒頭に述べた形式の方法及び装置を提供す
ることにある。

発明の構成 上記課題の解決のため、本発明によれば、少なくとも１
つのカメラを用いての物体の輪郭測定方法において、上
記物体を回転収容体内で回転させ、該回転収容体の回転
軸線が物体の長手軸線内に位置するようにし、上記物体
の回転を、当該物体の半径方向調整軸線に対して直角方
向に配置されたカメラにて最大半径寸法が当該最大半径
寸法に所属の回転角と共に指示さｆＬるまで行なわせる
のである。

本発明によれは、物体の半径方向調整軸にて配置された
カメラにて、当該最大寸法が測定され得、評価装置に伝
送され、この評価装置によシ軸方向位歇の調整がなされ
得る。

本発明の実施例によれは、物体の外部輪郭の測定のため
面状および／又はライン状カメラが設けら扛ている。

その場合上記ライン状カメラは夫々唯１つの測定ライン
を走査検出し、一方、面状カメラは比較的に大きな面部
分全捕捉検出し、それにより１著しく合理的な測定手法
（過程）が達成さ扛る。

双方の場合において、被測定物体の周囲輪郭における点
状の大きさく量）の寸法ないし形状の走査検出が可能で
あるという作用効果が奏びれる。

本発明によれは、物体の輪郭の走査検出のためレーザ測
定装置が設けられるようにすることも可能である。

本発明によれは、測定方法を次のようにして改善するこ
とができる、即ち、被測定値が前以て定めら扛た領域に
制限されるようにするのである。

本発明の方法の有利な実施ｆｌｌＪによれば、校正物体
を用いて装置特有の特性曲線を読み込み得、該特性曲線
により、測定装置の、時間経過中に生じる偏差が補償さ
れるようにしたのである。

また、本発明の実施例によれは、規定輪郭及び許容され
た許容偏差領域がカーブダイヤグラムとして記憶さ扛て
２９、このカーブダイヤグラム中に、実際値が測定点と
して、又は測定線として記入さ肚るようにしたのである
。

本発明によ′ｎ＋−ｓ、、輪郭の測定の際測定装置は位
置固定に保たれ、測足さｎた実際値と、記入された設定
値との偏差の際物体は追従制御され、相応の追従制御区
間が測定さ才ｔ、偏差として記録さ詐得るのである。

本発明の方法の別の実施例によｎ番・１被測定物体を回
転収容体内で回転させ、該回転収容体の回転軸線が物体
の長手軸線内に位置するようにし、上記物体の回転を、
当該物体の半径方向調整軸線に対して内角方向に配置さ
れた測定装置（カメラないしレーザｍ１１」定装置）に
て最大半径寸法が指示きれるまで行なわせるようにした
方法において、当該実際値寸法をテーブル中（・て挿入
し、そこで所定の設定値と比較し、そ′！１により生じ
る差と、誤差寸法との双方を出力するようにしたのであ
る。

また、本発明の実施例によれは、上記テーブルをコンピ
ュータの画像スクリーン上に指示し、同時にプリントす
るのである。

さらに本発明の別の実施例によれは上記の場合において
上記テーブルと同時に被！ＩｌｌＩ定物体のパターン化
イメージを形成し、このイメージ中には物体の丁度測定
された個所をマーキングすである。

その場合次のようにすると有利である、すなわち、各々
の測定個所ないしテーブルラインに、カメラないしレー
ザ測定装置の１つの高さ位置が対応つけられており、上
記カメラないしレーザ測定装置は選ばれた測定個所に相
応して作動さするようにしたのである。

その場合、種々の物体部分の直径測定及び長さ測足のた
め各１つのテーブルが用いら！しると有利である。

（１３，１，っ 本発明の実施例によれは或１つの物体におけるすべての
測定の終了後、測定記録を自動的（・看作成し、該測定
記録で（グすべての車要な測定チータが捕捉さ扛てｓ−
５、更（で、上記測定記録には物体の釈放、取出可能状
態又は所要の後作業についてのデータか含捷れるように
したのである。

本発明（（より少なくとも１つのカメラヶ用いて物体例
えは回転作業をする切削工具の輪郭を測定する、例えは
光学的走査検出する装置において、相互に直角をなして
Ｃ化層された少なくとも２つの電子カメラｉｒ；ｔｉな
いしレーザ測定装置が設けられており、該カメラないし
レーザ測定装置は該画像処理装置に接続さ几てお９、該
画像処理装置は前プログラミングされた設定値ないし設
定輪郭を被測定実際値ないし存在する輪郭と比較し、両
方の値ないし輪郭をグラフィック記録および／又は表形
式の値テーブルとして表示するように構成されているの
である。

その場合本発明により次のような装置構成が可能である
、即ち、垂直に配置された物体における測定のため６つ
の電子的面状および／又はライン状カメラＪＺ！いしレ
ーザ測定装置が設けられており、該カメラないしレ−ず
測定装置は夫々１つの水平乎面内に配置されており、か
つ、夫々はぼ９００の角度だけ相互にずらされており、
また高さの点で調整可能であり、上記カメラないしレー
ザ測定装置によっては夫々、所属の部分形状が検出さｊ
Ｌるように構成されているのである。

更に、次のような有利な装置構成も本発明により可能で
ある、 被測定物体は回転可能に、側方および／又は高さの点で
調整可能な滑り台等上に支承さ肛ている装置構成も可能
である。

それによジ、物体及びカメラ全相互に精確に整合させ、
物体の輪郭全体を捕捉検出することが可能である。

本発明によれは次のように構成することも可能である、
即ち 被測定物体上方に、別のカメラ又はレーザ測定装置が配
置されており、この別のカメラ又はレーザ測定装置は物
体の垂直軸に相応して方向づけられているのである。

それにより物体の滑らかな動きの簡単なチェックが可能
である。

本発明の有利な構成によれば６脚構造体が設けら扛てお
ジ、このろ脚構造体においてそ扛の、夫々９００ずらさ
れて配置された脚部各１つのカメラないしレーザイＭＩ
Ｉ定装置が支承さ扛ており、一方、結合ウェブ部は水平
方回（（延ひており、下方に向けられたカメラ又はレ−
ず測定装置全支持しているのである。

そのような構成により、カメラないしレーザ測定装置の
安定した支承が可能となる。

本発明の有利な別の構成によｆＬは被測定物体を支持す
る滑９台および／又はそれの回転支承体並ひにカメラな
いしレーザ測定装置は調整モータ全備えているのである
。

そ扛により物体の精確な位置調整及び連続的走査検出が
簡単に行なわれ得る。

本発明の装置の最適構成によれば調整モータに対する制
＠ｊ部、被測定物体のチータ用、捷だ、画像処理用のコ
ンピュータ、画像処理装置が設けられているのである。

本発明の有利な実施例によれば、監視モニタ付入カキ−
ボード、被測定物体の指示用の画像スクリーン、プリン
タが設けら肛ているのである。

本発明の別の実施例によれは上記カメラないしレーサ測
定装置が固定可能に取付けられており、上記物体はそれ
の長手軸−および／又は横軸の点でカメラないしレーザ
測定装置の軸線に対して調整移動可能に支承されている
のである。

本発明の別の実施例によれは、被測定物体の領域におい
て照明装置が設けら扛ており、該照明装置は存在するコ
ントラスト状況に依存して手動によりおよび／又は制御
部を介して作動接続可能である。

本発明のさらに別の実施例によれは上記照明（１７）　
　　　　　　　　　　　　　ｑｑ装置は直接的にカメラ
に配置されてお９、被測定物体に対して向けられている
のである。

その場合本発明の実施例によれば上記照明装置は単色光
例えばレーザ光を送出するのである。

その場合特に有利な実施例によれは、カメラ対物レンズ
は外部光の遮断のための帯域フィルタを備えているので
ある。

さらに本発明の有利な別の実施例によれは、２つのライ
ン状カメラが、相互に９０°ずらされて設けら扛ている
のである。

さらにまた有利な実施例によれは、回転可能に配置され
たライン状カメラが設けられておジ、このカメラのライ
ン状センサは少なくとも４５ｕ旋回可能である。

実施例 次に図を用いて本発明の実施例を説明する。

第１図中１は物体、例えば切削工具の輪郭測定のため設
けらｆした測定ステーションを示す。

上記ステーション１はテーブル２を有し、このテーブル
上に滑９台３が支承されている。このテーブルの上方に
６脚構造体が配置されており、それの３つの脚部４，５
．６は夫々９０°相互にずれて配置されており、それの
、テーブルとは反対の側の端部にてＴ字状結合ウニブツ
全介して相互に連結されている。滑り台３は軸８を中心
として回転可能であり、測定すべき物体１１に対する２
つの収容体９．１０ｆ：有する。

それと同時に滑り台３は第２図に示す形式で長手方向に
移動可能かつ旋回可能、さらに高さ位ｆｉｔ調整移動可
能である。６つの脚部４．５．６の相互に向き合った内
面にはカメラ１２が配置さ扛ており、これらのカメラは
走行路１３上を垂直方向に走行移動可能である。そこに
は図示してない［Ｉモータが設けられておりこのモータ
により上記の走行移動がなされる。結合ウェブＩには別
のカメラ１４が取付けらｎており、このカメラは垂直下
方に物体１１に向けられている。カメラの測定結果が外
部振動から影響を受けないようにするため、テーブル２
及び６脚構造体が著しく強く構成されている。カメラの
代わりに、同様に物体１１の輪郭を走査し得るレーザ測
定装置を設けることも可能である。第２図は工具の半径
方向寸法に対する、対向カメラ１２により測定された最
大寸法に依存して両矢印１４．１５の方向での物体１１
の調整移動手法例を示す。左方に示すカメラ１２は右側
切削工具の走査のため用いられ、一方、右方カメラは左
側切削工具のために用いられる。１６゜１７で示す２つ
の線は工具の上方に配置された垂直カメラ１４の動作領
域奮示す。

第６図には１つのまったく通常の作業テーブル２１から
成る制御台２０の実施例を示す。上記テーブルれ入カキ
−ボード２２と、所属の監視モニタ２３と、測定値の表
示再生用の画像スクリーン２４と、プリンタ２５とを有
する。テーブル２１の下方には電流給電用の電源部２３
、−像処理装置２７、種々の調整モータの制御用の制御
装置２９が配置されており、その際空間的配置、装置構
成は重要ではない。付加的に更に、図示してない照明装
置、例え杜レーザ放射器にエネルギを給電する電流給電
部を設けるとよい。

第４図には画像スクリーン２４上に生ぜしめられ得るよ
うな、又はプリンタ２５上にプリントされ得るような評
価イメージを示す。この評価イメージは個々の物体輪郭
に対し輪郭の最適測定會行ない得るのに必要とされる種
々の測定ラインを含んでいる。図示の例では１０の測定
ライン３．１〜３．１０が設けられており、そのこと（
輪郭最適測定）ｔｌ−達成するのに十分でもある。太く
示した線４０は検出された実際値全示し、一方、破線で
示した線４１．４２は許容さｎる許容偏差限界を示し、
一点鎖線４３゜４４１；ｊ：測定領域を示す。

測定ラインの数と、その位置及び規定限界並びに設定さ
れた測定領域は測定前にキーボードを介して個別値とし
て、又れ記憶されたプログラムとして入力される。

勿論、もつと多くの測定ラインを設けたり、又は物体輪
郭の無段階走査を行なわせることも可能である。

第５図には直径測定のコンピュータグラフィック表示１
０１を示してあり、このグラフィック表示は左部分にお
いて測定すべき物体１１１のパターン表示を示す。その
場合、マーキング矢印１０３〔これは彩色の段付線であ
ってもよい〕によって、物体のどの個所にて丁度測定が
なされているかが指示さ扛る。右方に配されたテーブル
の所属性は同様に際立って強調して示され、それにより
一見して、そのつどの測定個所及び測定結果が捕捉把握
され得る。

下方のずうっと延びているライン１０４はプロセス実施
のための指示が有利に挿入されており、これにより、操
作の著しい簡単化が行なわれ得る。

第６図のコンピュータグラフィック表示が相違する点は
マーキングＩＩ１１１３によって物体１１１０丁度測定
した長さ部分が指示されることである。

次の表に示す測定記録１２１は上方部分におｌす９１ いて注文データ及び全結果の把握検出に用いられ、下方
部分において測定の個別値を含んでいる。これはデータ
としても、ノ・−トコピーとしても文書化され得、事後
の再測定の際の確証（検証）のため用いられ、この再測
定は例えば事後研磨に基づき必要なものとなる。

目 ｉ′ｌ ：１ ：１ 物体の輪郭の走査のため送信器及び受信器を備えたレー
ザ測定装置を用い得る。その場合、当該装置により場合
により起る偏差全検出させか た９、又は、当該装置を固定的に調整力）、物体のはう
全寸法偏差の際、事後走行移動させその際たどった走行
移動区間を検出することが可能である。

別の手法によれは第７図に示したような面状センサーカ
メラを使用するものであり、これ扛先ず物体輪郭の粗検
出に用いられる。

更に、第８図及び第９図ｒｃ示すように、相互に例えは
９０回転させて配隨さ扛得るライン状センサカメラの使
用がなされる。また、１つ又は複数のライン状センサカ
メラを設けこれらカメラ全回転回能にし、ライン状セン
サを水平線又は垂直線から少なくとも４５ｃ′旋回可能
なものにすることも可能である。まさにそのような旋回
可能なライン状カメラによってすぐれた測定結果が得ら
扛た。

発明の効果 本発明により、物体を迅速且高い信頼性で走査検出し得
る冒頭に述べた形式の方法及び装置を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は４つのカメラと、滑り台として構成された工作
物保持体を有する測定装置の構成−、第２図は工具の位
置調整手法を示す測定装置の概念図、第６図は種々の装
置を有する監視テーブルの概略図、第４図は工具プロフ
ィールのカメラ測定結果の評価パターンの説明図、第５
図はグラフィック表示物体及び直径測定データを含むコ
ンピュータ表示を示す図、第６図は長さ測定用の別−の
コンピュータ表示を示す図、第７図は面状センサーカメ
ラの説明図、第８図及び第９−社相互に９０°回転され
た２つのラインセンサーカメラの説明図である。 １・・・物体、２・・・テーブル、３・・・滑り台、４
゜５．６・・−６つの脚部、７・・・結合ウェブ函 ■ □ 手続補正書彷劫 平成　２年１０月Ｚヶ日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１つのカメラを用いての物体の輪郭測定
   方法において、上記物体を回転収容体内で回転させ、該
   回転収容体の回転軸線が物体の長手軸線内に位置するよ
   うにし、上記物体の回転を、当該物体の半径方向調整軸
   線に対して直角方向に配置されたカメラにて最大半径寸
   法が当該最大半径寸法に所属の回転角と共に指示される
   まで行なわせることを特徴とする物体の輪郭測定方法。 ２、物体の半径方向調整軸線にて配置されたカメラにて
   上記最大寸法を測定し、評価装置へ伝送し、該評価装置
   により軸方向位置の位置調整を行なうようにした請求項
   １記載の方法。 ３、物体の外部輪郭の測定のため面状および／又はライ
   ン状カメラを用いる請求項１又は２記載の方法。 ４、物体の輪郭の走査のためレーザ装置が用いられる請
   求項１から３までのいずれか１項記載の方法。 ５、被測定値を、前以て定められた領域に制限する請求
   項１から４までのいずれか１項記載の方法。 ６、校正物体を用いて装置特有の特性曲線を読み込み得
   、該特性曲線により、測定装置の、時間経過中に生じる
   偏差が補償されるようにした請求項１から５までのいず
   れか１項記載の方法。 ７、規定輪郭及び許容された許容偏差領域がカーブダイ
   ヤグラムとして記憶されており、このカーブダイヤグラ
   ム中に、実際値が測定点として、又は測定線として記入
   されるようにした請求項１から６までのいずれか１項記
   載の方法。 ８、輪郭の測定の際測定装置は位置固定に保たれ、測定
   された実際値と、記入された設定値との偏差の際物体は
   追従制御され、相応の追従制御区間が測定され、偏差と
   して記録される請求項１から８までのいずれか１項記載
   の方法。 ９　被測定物体を回転収容体内で回転させ、該回転収容
   体の回転軸線が物体の長手軸線内に位置するようにし、
   上記物体の回転を、当該物体の半径方向調整軸線に対し
   て直角方向に配置された測定装置（カメラないしレーザ
   測定装置）にて最大半径寸法が指示されるまで行なわせ
   るようにした方法において、当該実際値寸法をテーブル
   中に挿入し、そこで所定の設定値と比較し、それにより
   生じる差と、誤差寸法との双方を出力するようにした請
   求項１から８までのいずれか１項記載の方法。 １０、上記テーブルをコンピュータの画像スクリーン上
   に指示し、同時にプリントする請求項９記載の方法。 １１、上記テーブルと同時に被測定物体のパターン化イ
   メージを形成し、このイメージ中には物体の丁度測定さ
   れた個所をマーキングするマークが挿入され、一方、同
   時に上記テーブルの相応のラインが際立たせられるよう
   にした請求項１０記載の方法。 １２、各々の測定個所ないしテーブルラインに、カメラ
   ないしレーザ測定装置の１つの高さ位置が対応づけられ
   ており、上記カメラないしレーザ測定装置は選ばれた測
   定個所に相応して作動されるようにした請求項１から１
   １までのいずれか１項記載の方法。 １３、種々の物体部分の直径測定及び長さ測定のため各
   １つのテーブルが用いられる請求項９から１２までのい
   ずれか１項記載の方法。 １４、或１つの物体におけるすべての測定の終了後、測
   定記録を自動的に作成し、該測定記録ではすべての重要
   な測定データが捕捉されており、更に、上記測定記録に
   は物体の釈放、取出（可能状態）または所要の後作業に
   ついてのデータが含まれるようにした請求項９から１６
   までのいずれか１項記載の方法。 １５、少なくとも１つのカメラを用いての物体の輪郭測
   定装置において、相互に直角をなして配置された少なく
   とも２つの電子カメラ（１２）ないしレーザ測定装置が
   設けられており、該カメラないしレーザ測定装置は画像
   処理装置に接続されており、該画像処理装置は前プログ
   ラミングされた設定値ないし設定輪郭を被測定実験値な
   いし存在する輪郭と比較し、両方の値ないし輪郭をグラ
   フィック記録および／又は表形式の値テーブルとして表
   示するように構成されていることを特徴とする物体の輪
   郭測定装置。 １６、垂直に配置された物体（工具１１）における測定
   のため３つの電子的面状および／又はライン状カメラ（
   １２）ないしレーザ測定装置が設けられており、該カメ
   ラないしレーザ測定装置は夫々１つの水平平面内に配置
   されており、かつ、夫々ほぼ９０°の角度だけ相互にず
   らされており、また高さの点で調整可能であり、上記カ
   メラないしレーザ測定装置によつては夫々、所属の部分
   形状が検出されるように構成されている請求項１５記載
   の装置。 １７、被測定物体は回転可能に、側方および／又は高さ
   の点で調整可能な滑り台（３）等上に支承されている請
   求項１５又は１６記載の装置。 １８、被測定物体上方に、別のカメラ（１４）又はレー
   ザ測定装置が配置されており、この別のカメラ又はレー
   ザ測定装置は物体（１１）の垂直軸に相応して方向づけ
   られている請求項１５から１７までのいずれか１項記載
   の装置。 １９、３脚構造体が設けられており、この５脚構造体に
   おいてそれの、夫々９０°ずらされて配置された脚部（
   ４、５、６）にて各１つのカメラ（１２）ないしレーザ
   測定装置が支承されており、一方、結合ウェブ部（７）
   は水平方向に延びており、下方に向けられたカメラ（１
   ４）又はレーザ測定装置を支持している請求項１５から
   １８までのいずれか１項記載の装置。 ２０、被測定物体（１１）を支持する滑り台（３）およ
   び／又はそれの回転支承体（収容体９、１０）並びにカ
   メラ（１２）ないしレーザ測定装置は調整モータを備え
   ている請求項１５から１９までのいずれか１項記載の装
   置。 ２１、調整モータに対する制御部（２９）、被測定物体
   （１１）のデータ用、また、画像処理用のコンピュータ
   （２８）、画像処理装置 （２７）が設けられている請求項１５から ２０までのいずれか１項記載の装置。 ２２、監視モニタ（２３）付入力モード（２２）、被測
   定物体（１１）の指示用の画像スクリーン（２４）、プ
   リンタ（２５）が設けられている請求項１５から２１ま
   でのいずれか１項記載の装置。 ２３、上記カメラないしレーザ測定装置が固定可能に取
   付けられており、上記物体（工具（１１））はそれの長
   手軸−および／又は横軸の点でカメラないしレーザ測定
   装置の軸線に対して調整移動可能に支承されている請求
   項１５から２３までのいずれか１項記載の装置。 ２４、被測定物体の領域において照明装置が設けられて
   おり、該照明装置は存在するコントラスト状況に依存し
   て手動によりおよび／又は制御部を介して作動接続可能
   である、請求項１５から２３までのいずれか１項記載の
   装置。 ２５、上記照明装置は直接的にカメラに配置されており
   、被測定物体に対して向けられている請求項２４記載の
   装置。 ２６、上記照明装置は単色光、例えばレーザ光を送出す
   る請求項２４又は２５記載の装置。 ２７、カメラ対物レンズは外部光の遮断のための帯域フ
   ィルタを備えている請求項１５から ２６までのいずれか１項記載の装置。 ２８、２つのライン状カメラが、相互に９０°ずらされ
   て設けられている請求項１５から２７までのいずれか１
   項記載の装置。 ２９、回転可能に配置されたライン状カメラが設けられ
   ており、このカメラのライン状センサは少なくとも４５
   °旋回可能である請求項１５から２８までのいずれか１
   項記載の装置。