JPH0339602B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0339602B2 JPH0339602B2 JP59062508A JP6250884A JPH0339602B2 JP H0339602 B2 JPH0339602 B2 JP H0339602B2 JP 59062508 A JP59062508 A JP 59062508A JP 6250884 A JP6250884 A JP 6250884A JP H0339602 B2 JPH0339602 B2 JP H0339602B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- sensor
- axis
- orthogonal
- movement mechanism
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 24
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は光変位計を用いた三次元座標自動計
測システムに関するものである。
測システムに関するものである。
従来この種の計測は第１図に示す方法で行われ
ていた。
ていた。
図において、１はリニアスケールが挿着された
Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に移動できる直交三軸移動
機構、２はそのＺ軸に取りつけられた三次元接触
センサ、３ａはそのセンサにおいて計測表面にタ
ツチするボールプローブである。Ｓは計測される
自由曲面である。
Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に移動できる直交三軸移動
機構、２はそのＺ軸に取りつけられた三次元接触
センサ、３ａはそのセンサにおいて計測表面にタ
ツチするボールプローブである。Ｓは計測される
自由曲面である。
次に動作について説明する。接触式センサのプ
ローブ３ａを対象座標にもつてきて、これを静か
に当てると、当つた瞬間ブローブの球面のどの位
置であたつても信号を発生する。この信号が出力
されたときに直交三軸移動機構１に取りつけられ
たリニアスケールの座標データを計算機が入力
し、これを自動的に接触点の座標としてフアイル
する。
ローブ３ａを対象座標にもつてきて、これを静か
に当てると、当つた瞬間ブローブの球面のどの位
置であたつても信号を発生する。この信号が出力
されたときに直交三軸移動機構１に取りつけられ
たリニアスケールの座標データを計算機が入力
し、これを自動的に接触点の座標としてフアイル
する。
従来の接触式三次元計測装置は以上のように三
次元接触プローブを使用しているためプローブは
どのような姿勢でも良く、また座標位置センサと
して直交三軸移動機構１のみ設ければよかつた。
しかし、自由曲面の詳細の情報を得るには、多数
の接触点に対してプローブ３ａを人手できわめて
注意深くあてる必要があり、曲面が複雑になれば
なるほど過酷な作業になつていた。
次元接触プローブを使用しているためプローブは
どのような姿勢でも良く、また座標位置センサと
して直交三軸移動機構１のみ設ければよかつた。
しかし、自由曲面の詳細の情報を得るには、多数
の接触点に対してプローブ３ａを人手できわめて
注意深くあてる必要があり、曲面が複雑になれば
なるほど過酷な作業になつていた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、接触プローブの代
りに、光センサの光軸を一定角度に姿勢制御する
角度駆動機構を用いて、自由曲面に沿つて光セン
サを進行方向とこれに直角方向に移動させなが
ら、光軸を一定角度に保ち、精度良く曲面の三次
元座標を自動的に計測する装置を提供することを
目的としている。
去するためになされたもので、接触プローブの代
りに、光センサの光軸を一定角度に姿勢制御する
角度駆動機構を用いて、自由曲面に沿つて光セン
サを進行方向とこれに直角方向に移動させなが
ら、光軸を一定角度に保ち、精度良く曲面の三次
元座標を自動的に計測する装置を提供することを
目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第２図ａ，ｂは反射型の光変位計を正面から
見た場合と側面から見た場合との説明図である。
なお、θ1及びθ2は前後、左右の角度制御量を表わ
している。第３図は本システムのブロツク図で、
１はリニアスケールが挿着された直交三軸移動機
構、２はそのＺ軸に取りつけられたセンサアーム
で、光センサを含みセンサアーム２に固定された
光変位計３の方向制御軸であるγ軸および第２図
におけるθ1を制御するθ軸とθ2を制御するβ軸と
制御するとともにその角度を検出できる３個の関
節軸を取付けたもので、θ、β軸には超精密な角
度エンコーダが直結されている。４はＸ，Ｙ，Ｚ
のリニアスケールが出力したデータとθ、β軸の
角度データおよび光変位計３が出力したデータと
腕の長さから計測面の三次元座標データを高速で
演算する座標演算プロセツサ、５は演算された三
次元座標をフアイルする計算機、６は三次元座標
の変化をみながら計測表面を走査する制御情報を
演算するトラツキングプロセツサ、７は光変位計
の変位データおよび投光量、受光量の相関をみて
θ1角がずれたことを検出するセンサプロセツサ、
８は全ての軸を駆動するサーボ制御装置である。
第４図ａはθ1を変化させたときの受光量の特性
図、ｂはθ2軸を一定に保つための制御方式の説明
図である。なお、IPTは受光量、IDは発光体の駆動
電流（投光量に対応している。）である。
る。第２図ａ，ｂは反射型の光変位計を正面から
見た場合と側面から見た場合との説明図である。
なお、θ1及びθ2は前後、左右の角度制御量を表わ
している。第３図は本システムのブロツク図で、
１はリニアスケールが挿着された直交三軸移動機
構、２はそのＺ軸に取りつけられたセンサアーム
で、光センサを含みセンサアーム２に固定された
光変位計３の方向制御軸であるγ軸および第２図
におけるθ1を制御するθ軸とθ2を制御するβ軸と
制御するとともにその角度を検出できる３個の関
節軸を取付けたもので、θ、β軸には超精密な角
度エンコーダが直結されている。４はＸ，Ｙ，Ｚ
のリニアスケールが出力したデータとθ、β軸の
角度データおよび光変位計３が出力したデータと
腕の長さから計測面の三次元座標データを高速で
演算する座標演算プロセツサ、５は演算された三
次元座標をフアイルする計算機、６は三次元座標
の変化をみながら計測表面を走査する制御情報を
演算するトラツキングプロセツサ、７は光変位計
の変位データおよび投光量、受光量の相関をみて
θ1角がずれたことを検出するセンサプロセツサ、
８は全ての軸を駆動するサーボ制御装置である。
第４図ａはθ1を変化させたときの受光量の特性
図、ｂはθ2軸を一定に保つための制御方式の説明
図である。なお、IPTは受光量、IDは発光体の駆動
電流（投光量に対応している。）である。
次に動作について説明する。第３図において直
交三軸移動機構１からはＸ，Ｙ，Ｚの座標値、セ
ンサーアーム２からはθ，βは角度量、光変位計
３からは変位データΔH、（γは内部で演算）が
座標演算プロセツサ４に入力される。ここで直交
三軸移動機構１の位置からセンサーアーム２にお
ける変位計回転軸までの長さおよび光変位計３の
離距離（変位データ）も考慮して計測点の三次元
座標が計算される。計算されたデータは計算機５
で各位置のデータとして保管される。一方同じ座
標データは、トラツキングプロセツサ６に入力さ
れ、これまで計測された経時データ（これまでに
計測された計測点の座標データ）と比較されて、
次に各軸がどのように動くべきか計算される。こ
の情報を光変位計３の進行方向に対しては、過去
のデータと現在のデータの微分値によつてその方
向（第２図におけるθ2＝β軸）を決められるが、
進行方向と直交する方向（第２図におけるθ1＝θ
軸）は両脇の傾斜データがなければ制御出来な
い。このため、第４図ａに示すような光センサの
反射用と受光量の関係をみた傾きを検出するセン
サプロセツサ７を設ける。この検出量をトラツキ
ングプロツセ６にフイードバツク量として加え、
光変位計３の前後、左右と傾きを自動的に適正値
に保ちながら精度よく座標を計測する。
交三軸移動機構１からはＸ，Ｙ，Ｚの座標値、セ
ンサーアーム２からはθ，βは角度量、光変位計
３からは変位データΔH、（γは内部で演算）が
座標演算プロセツサ４に入力される。ここで直交
三軸移動機構１の位置からセンサーアーム２にお
ける変位計回転軸までの長さおよび光変位計３の
離距離（変位データ）も考慮して計測点の三次元
座標が計算される。計算されたデータは計算機５
で各位置のデータとして保管される。一方同じ座
標データは、トラツキングプロセツサ６に入力さ
れ、これまで計測された経時データ（これまでに
計測された計測点の座標データ）と比較されて、
次に各軸がどのように動くべきか計算される。こ
の情報を光変位計３の進行方向に対しては、過去
のデータと現在のデータの微分値によつてその方
向（第２図におけるθ2＝β軸）を決められるが、
進行方向と直交する方向（第２図におけるθ1＝θ
軸）は両脇の傾斜データがなければ制御出来な
い。このため、第４図ａに示すような光センサの
反射用と受光量の関係をみた傾きを検出するセン
サプロセツサ７を設ける。この検出量をトラツキ
ングプロツセ６にフイードバツク量として加え、
光変位計３の前後、左右と傾きを自動的に適正値
に保ちながら精度よく座標を計測する。
進行方向に対する姿勢制御は第４図ｂに示すよ
うに計測表面の経時データの変化分を計算し、現
在の姿勢と比較し、一定の角度になるように修正
する。このように適正な姿勢であり、もし左右方
向も適正であれば光変位計の場合４図ａに示すよ
うに反射して戻つてくる光の総量は一定に保たれ
る。しかし、これがずれるとその反射光は少なく
なるためこれを検出して、角度を修正することが
できる。
うに計測表面の経時データの変化分を計算し、現
在の姿勢と比較し、一定の角度になるように修正
する。このように適正な姿勢であり、もし左右方
向も適正であれば光変位計の場合４図ａに示すよ
うに反射して戻つてくる光の総量は一定に保たれ
る。しかし、これがずれるとその反射光は少なく
なるためこれを検出して、角度を修正することが
できる。
本システムでは、第２図においてθ1を進行方向
に対して左右、θ2を前後制御したが、これは逆に
対することも可能である。
に対して左右、θ2を前後制御したが、これは逆に
対することも可能である。
以上のように、この発明によれば、光変位計の
計測面に対する前後、左右の姿勢を、進行方向に
対する角度は進行によつて生ずる経時データの変
化率から判定し、これを適正に保ち、その上で左
右の傾斜は光変位計の反射角に依存する受光量の
変動からその傾きを判定し、左右の傾斜角を適正
に保つて常に安定した受光量によつて計測の精度
を高めることができるようになつた。
計測面に対する前後、左右の姿勢を、進行方向に
対する角度は進行によつて生ずる経時データの変
化率から判定し、これを適正に保ち、その上で左
右の傾斜は光変位計の反射角に依存する受光量の
変動からその傾きを判定し、左右の傾斜角を適正
に保つて常に安定した受光量によつて計測の精度
を高めることができるようになつた。
第１図は従来の接触式の三次元座標を計測する
方法を示す説明図、第２図ａ，ｂは光変位計の投
光の受光の関係を表わす説明図、第３図はこの発
明の一実施例による非接触式三次元座標自動計測
システムを示すブロツク図、第４図ａ，ｂは光セ
ンサの特性曲線および進行方向に対する経時デー
タの変化を示す特性図である。なお、図中同一符
号は同一もしくは相当部分を示す。 図中、１は直交三軸移動機構、２はセンサアー
ム、３は光変位計、４は座標演算プロセツサ、５
は計算機、６はトラツキングプロセツサ、７はセ
ンサプロセツサである。
方法を示す説明図、第２図ａ，ｂは光変位計の投
光の受光の関係を表わす説明図、第３図はこの発
明の一実施例による非接触式三次元座標自動計測
システムを示すブロツク図、第４図ａ，ｂは光セ
ンサの特性曲線および進行方向に対する経時デー
タの変化を示す特性図である。なお、図中同一符
号は同一もしくは相当部分を示す。 図中、１は直交三軸移動機構、２はセンサアー
ム、３は光変位計、４は座標演算プロセツサ、５
は計算機、６はトラツキングプロセツサ、７はセ
ンサプロセツサである。
Claims (1)
- １ リニアスケールを有する直交三軸移動機構
と、この直交三軸移動機構のＺ軸に取り付けられ
３個の関節軸を有するセンサアームと、このセン
サアームの先端に固定され光反射型の光センサを
有する光変位計と、前記直交三軸移動機構から出
力されたリニアスケールデータ、前記センサアー
ムの関節軸の角度、および前記光変位計から出力
された変位データにもとづいて、前記光センサか
ら出射された光が当たる投光点の三次元座標を演
算する座標演算プロセツサと、前記光センサの投
光量と受光量とから前記投光点に対する前記セン
サアームの傾きを検出するセンサプロセツサと、
前記投光点が含まれる計測対象物における地点で
あつて既に三次元座標が演算されている地点の三
次元座標および前記センサアームの傾きにもとづ
いて、次に前記光センサが投光すべき地点に対す
る前記直交三軸移動機構および前記センサアーム
の関節軸の位置を定めるトラツキングプロセツサ
と、前記投光点の三次元座標を記憶する計算機と
を備えた非接触式三次元座標計測システム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6250884A JPS60205203A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 非接触式三次元座標計測システム |
| IT67307/85A IT1184935B (it) | 1984-03-29 | 1985-03-28 | Sistema per rilevare coordinate tridimensionali con l impiego di un elaboratore |
| US06/716,922 US4688184A (en) | 1984-03-29 | 1985-03-28 | System for measuring three-dimensional coordinates |
| DE19853511611 DE3511611A1 (de) | 1984-03-29 | 1985-03-29 | Messsystem zum messen von dreidimensionalen koordinaten |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6250884A JPS60205203A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 非接触式三次元座標計測システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60205203A JPS60205203A (ja) | 1985-10-16 |
| JPH0339602B2 true JPH0339602B2 (ja) | 1991-06-14 |
Family
ID=13202183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6250884A Granted JPS60205203A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 非接触式三次元座標計測システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60205203A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02311705A (ja) * | 1989-05-29 | 1990-12-27 | Okada:Kk | 走査式３次元形状測定装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5834781A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-03-01 | 株式会社日立製作所 | ロボツトによる形状ならい制御方法 |
-
1984
- 1984-03-29 JP JP6250884A patent/JPS60205203A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5834781A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-03-01 | 株式会社日立製作所 | ロボツトによる形状ならい制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60205203A (ja) | 1985-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4688184A (en) | System for measuring three-dimensional coordinates | |
| US6678059B2 (en) | Apparatus for measuring 6-degree-of-freedom motions of rigid body by using three-facet mirror | |
| JPH0455242B2 (ja) | ||
| JP2542631B2 (ja) | 非接触ならい方法 | |
| US5760906A (en) | Shape measurement apparatus and method | |
| US5456020A (en) | Method and sensor for the determination of the position of a position-control element relative to a reference body | |
| US4949024A (en) | Contactless profiling method | |
| JPH0339602B2 (ja) | ||
| JPH04256554A (ja) | 非接触デジタイジング制御装置 | |
| JPH01188254A (ja) | 非接触倣いデジタイジング方法 | |
| JPH0146273B2 (ja) | ||
| JPS6281508A (ja) | 光学式３次元位置計測装置 | |
| JPH0712893Y2 (ja) | 非接触３次元位置計測装置 | |
| JP2679236B2 (ja) | 非接触式形状測定装置 | |
| JP2579726B2 (ja) | 接触式プローブ | |
| JPH0621767B2 (ja) | 曲面形状測定方法およびその装置 | |
| JPS628007A (ja) | 非接触センサによる断面形状の自動測定方法 | |
| JP3705863B2 (ja) | 高さ測定装置及び高さ測定方法 | |
| JP2577950B2 (ja) | 非接触式デジタイザ | |
| JPH0260474B2 (ja) | ||
| KR920010575B1 (ko) | 로보트의 미세한 위치설정을 위한 위치보정시스템 | |
| JPS63131016A (ja) | 測定方法 | |
| JPH08226815A (ja) | 面状態歪測定装置 | |
| JPH0385403A (ja) | 自己位置認識システム | |
| JPH09243304A (ja) | 形状測定装置、及びそれを用いた被測定面の位置決め方法 |