JPH045326B2

JPH045326B2 -

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Publication number: JPH045326B2
Application number: JP23088584A
Authority: JP
Priority date: 1984-11-01
Filing date: 1984-11-01
Publication date: 1992-01-31
Also published as: JPS61108907A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は表面に起伏や凹凸のあるワークの表面
を連続的に走査して、最大値・最小値の判断、そ
れらの位置の決定、設定されたしきい値範囲の判
断などを容易に実行できる自動計測装置に関す
る。

〔従来の技術〕

表面に起状や凹凸のあるワークの加工に先立つ
て、第２図に示されるような断面形状の最大値
Xpやその位置ｐなどのデータを数値制御装置で
処理する必要がある場合、従来は、タツチセンサ
を使用して、第３図に示されるように、計測送り
(a)→数値読取り(b)→後退(c)→計測点移動(d)を繰返
し、数値制御装置のスキツプ機能を頼りに計測値
をサンプリングしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記の手段では、センサの当接した点
を読取るだけで、計測は断続的かつ密度も粗く、
計測点間の移動に無駄な操作と冗長な時間を浪費
するうえに、計測点の位置は偶発的なサンプリン
グ次第になり、最大値を逸するおそれも大きかつ
た。また、しきい値を設定して、その値より大な
る値の範囲もしくは小なる値の範囲を収集する計
測法も困難であつた。

〔目的〕

本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、ワー
クの形状を連続的に計測し、最大もしくは最小の
ピーク値とその位置、設定されたしきい値を基準
とする範囲領域などを精密かつ迅速に判断する自
動計測装置を提供することにある。

〔問題を解決するための手段と作用〕

本発明の自動計測装置は、上記の目的を達成す
るために、表面に起伏・凹凸のある計測対象物の
形状を定方向に走査しながら計測し、形状データ
の重要値を収集する自動計測装置であつて、前記
計測対象物の表面に定方向に移動して当接し、そ
の移動値を計測値として検出するプローブを含
み、このプローブを移動自在に支持する計測器
と、前記プローブの移動方向と直交する定方向
に、前記計測対象物の計測位置と異なる位置の計
測値を求める前記計測器を連続して移動させる第
１の移動手段と、この第１の移動手段によつて移
動された前記計測器の移動位置を記憶する軸現在
値メモリと、前記計測器の計測値がこの計測器の
測定範囲を超えたか否かを判別するスケールオー
バー判別手段と、このスケールオーバー判別手段
が測定範囲を超えたと判別したとき、前記計測器
の計測方向に前記計測器を前記計測対象物に対し
て相対的に前記プローブの移動する定方向と同方
向に所定量移動させる第２の移動手段と、この第
２の移動手段により前記計測器が所定量移動した
とき、この所定量を前記計測器の計測値に加算し
て計測値とする計測値加算手段と、前記計測器ま
たは前記計測値加算手段より得られる計測値と比
較するための基準値が記憶される比較基準値メモ
リと、この比較基準値メモリの比較基準値と前記
計測器または前記計測値加算手段より得られる計
測値とを比較し、この計測値がこの比較基準値よ
りも大を示すとき所定の信号を出力する第１の比
較手段と、この計測値がこの比較基準値よりも小
を示すとき所定の信号を出力する第２の比較手段
とからなる主判断回路と、前記比較基準値メモリ
に前記計測器または前記計測値加算手段より求め
られた計測値が記憶されたとき、前記軸現在値メ
モリの前記第１の移動手段による前記計測器の移
動位置を記憶するピーク時座標値メモリと、計測
開始時においては比較基準値として前記比較基準
値メモリに前記計測器または前記計測値加算手段
より得られる初期計測値を、前記ピーク時座標メ
モリに前記軸現在値メモリの前記第１の移動手段
による前記計測器の計測開始位置を記憶させ、か
つ、計測器走査中においては前記主判断回路が所
定の信号を出力した場合にその出力時の前記計測
器または前記計測値加算手段より得られる計測値
を前記比較基準値メモリに、そのときの前記軸現
在値メモリの前記第１の移動手段による前記計測
器の移動位置を前記ピーク時座標メモリに更新し
て記憶させることを計測終了時まで繰り返し、最
大値・最小値およびその走査方向出力位置を特定
する最大・最小値判断回路と、前記各移動手段、
各回路および各メモリを統轄制御する中央処理装
置とを備えた構成とする。また、所望のしきい値
を記憶するしきい値設定メモリと、このしきい値
設定メモリのしきい値と前記計測器または前記計
測値加算手段より得られる計測値が一致したとき
の前記軸現在値メモリの前記第１の移動手段によ
る前記計測器の移動位置を記憶する範囲データメ
モリと、前記しきい値に対して前記計測値が超え
るか否かを監視し、前記計測値が前記しきい値に
対して大より小または小より大の範囲に移動して
このしきい値と一致したとき前記範囲データメモ
リに前記軸現在値メモリの前記第１の移動手段に
よる前記計測器の移動位置を記憶させる範囲判断
回路とを備えたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面によつて詳細に
説明する。

第４図は、本発明を実施した自動計測装置の計
測方法を説明する座標図である。第４図におい
て、計測器５１は工具取付用の取付台Ｈに取付け
られ、ワークＷとの接触表面にセツトされ、この
表面に沿つてＸおよびＺの二軸をそれぞれ駆動す
るモータにより移動させられる。Ｘ軸のデータが
ワークＷの表面形状を示し、Ｚ軸のデータがその
計測位置を示すものとなるが、ここで注意しなけ
ればならないのは、Ｘ軸のデータは前記取付台Ｈ
のＸ軸モータの駆動による移動量と、計測器プロ
ーブＰの伸縮量との和であることで、プローブＰ
の伸縮だけでは計測限界にオーバースケールを生
じるので、Ｘ軸モータの駆動によるシフト量で補
うことになる。

本発明の自動計測装置の一実施例の回路構成図
が第１図である。第１図において、本発明の自動
計測装置は以下のように構成される。すなわち、
CPU（中央処理装置）１のメインバスにCRTデイ
スプレイ２およびキーボード３が、入出力用イン
タフエイス４を介して接続され、更に、前記Ｘ軸
駆動用モータ５がアンプ６を介して第１の位置制
御回路７により駆動さ、Ｚ軸駆動用モータ８がア
ンプ９を介して第２の位置制御回路１０により駆
動されるが、これらの２つの位置制御回路７およ
び１０も前記メインバスに接続されていて、
CPU１の指示を受ける。また、前記計測器５１
も計測器インタフエイス５２を介してメインバス
に接続され、前記計測器５１の計測値がCPU側
へ送られる。計測器５１は、差動トランスもしく
は磁気スケールが適当である。装置全体の動作
は、装置制御用メモリ１１に格納された基本プロ
グラムに基づいて行われ、計測動作は計測動作用
メモリ１２に格納された計測動作プログラムに基
づいて行われる。

一方で、判断回路側には、まずメインバスから
直接入出力されるメモリとして、前記計測器５１
がスケールオーバーした場合に計測器自体をＸ軸
移動させるシフト量を記録するシフト量設定メモ
リ１０１と、計測器インタフエイス５２からの測
定値をそのまま入力される測定値メモリ１０２
と、計測器取付台Ｈの前記Ｚ軸現在値を位置制御
回路１０から代入される軸現在値メモリ１０３
と、所定の値より大きいか、または小さい値であ
る領域の範囲を判断したい場合いその所定値をし
きい値として設定する設定値メモリ１０４とが設
けられている。測定値メモリ１０２には、スケー
ルオーバー判別器１０６が接続されていて、計測
器から入力される測定値が計測器の仕様よりもス
ケールオーバーであると判断されるとビツト信号
S_OVをCPUlへ送り、スケールオーバー処理を起動
させる。CPUlは、計測器５１の取付台Ｈにシフ
ト動作を行わせると共に、そのシフト量M_SFを前
記シフト量設定メモリ１０１から出力させ、前記
測定値メモリ１０２から出力される測定値M_VA
と、両出力端に接続された加算器１０５において
加算し、計測値M_OUTを出力する。スケールオー
バーが起らない場合は、シフト量が０であり、従
つて、測定値M_VAがそのまま計測値M_putになる。
このスケールオーバー処理は、判断処理と別個
に、本発明の自動計測機構の計測機能を強化する
もので、実施例として効果がある。

さて、加算器１０５および前記設定値メモリ１
０４の出力端には、それぞれアンド・ゲート２０
１および２０９が接続されていて、それらのアン
ド・ゲートへ押釦等から入力されるピーク値判断
指令もしくは範囲判断指令のビツト信号と“１”
アンド“１”の関係にならなければ、前記計測値
M_OUTもしくは前記設定値M_SETを通過させない。
２つのアンド・ゲート２０１および２０９の出力
は、同一のオア・ゲート２０２へ入力され、計測
値M_OUTもしくは設定値M_SETのいずれかが比較基
準値M_REFとして、比較値メモリ１０７へ登録さ
れる。

加算器１０５の出力端は、更に分流して、２つ
の比較器へ並列に接続されている。２つの比較器
は計測値M_OUTと比較基準値M_REFとを比較、第１
の比較器１０９はM_OUT≧M_REFの場合にビツト信
号“１”を出力し、第２の比較器１１０はM_OUT
≦M_REFの場合に“１”を出力する。前者はアン
ド・ゲート２０４によつて、大比較指定（最大値
判断）信号が起動されている場合にのみ“１”を
伝達し、後者はアンド・ゲート２０５によつて、
小比較指定（最小値判断）信号が起動されている
場合にのみ“１”を伝達する。そして、この両者
はオア・ゲート２０６へ入力されるので、該オ
ア・ゲート２０６はいずれかの入力が“１”であ
れば、“１”を出力する。（オア・ゲートは双方が
“１”でも“１”を出力するが、普通オペレータ
は大比較か小比較かのいずれかを選択する）。出
力された“１”は分流されて、２つのアンド・ゲ
ート２０７および２０８の双方へ入力される。一
方のアンド・ゲート２０７には範囲判断の指示信
号が入力されるようになつていて、範囲判断が指
示されれば、信号Hnを後記する範囲データ判断
回路へ出力し、他方のアンド・ゲート２０８には
ピーク値判断の指示信号が入力されるようになつ
ていて、ピーク値判断が指示されれば、ビツト信
号“１”を出力する。このビツト信号“１”は２
つの回路で使用される。第１の回路は、加算器１
０５の直後の前記アンド・ゲート２０１の入力側
へ接続されて、計測値M_OUTを比較値メモリ１０
７へ入力させるか否かの判断に使用される。すな
わち、大比較の場合は前回計測値よりも今回計測
値が大であるか同一であれば比較値メモリ１０７
を更新して今回計測値を代入し、小比較の場合は
逆に今回計測値が小か同一であれば比較値メモリ
１０７を更新するわけで、比較値メモリ１０７の
内容が大小いずれかのピーク値に達するまでこの
判断が続けられる。比較基準値M_REFがピーク値
に達すると、前記比較器１０９もしくは１１０に
接続されたアンド・ゲート２０４もしくは２０５
からは“１”が出力されなくなるので、メモリの
更新は行われなくなる。前記アンド・ゲート２０
８からビツト信号を入力される第２の回路は、前
記軸現在値メモリ１０３の出力を登録するために
配設されたピーク時座標値メモリ１０８の入口の
アンド・ゲート２０３に接続されていて、前記ビ
ツト信号が“１”である限り、ピーク時座標値メ
モリ１０８が軸現在値を更新し続けるが、ビツト
信号が“０”になると、更新されなくなる。すな
わち、前記比較基準値M_REFがピーク値に達した
瞬間の軸現在値が、該ピーク時座標値メモリ１０
８に残されるわけである。従つて、比較値メモリ
１０７およびピーク時座標メモリ１０８の更新が
行われなくなり、この２つのメモリに残された値
がピーク値およびその座標位置で、前記CRT２
へ読み出される。なお、前記アンド・ゲート２０
８からのビツト信号は、当初値は“０”であつ
て、そのままでは比較値メモリへ入力が開始され
ないことになるので、オア・ゲート２１３を介設
し、該オア・ゲート２１３へ比較開始信号１”を
入力する手段を接続して、イニシヤライズを行う
ものである。また、比較器１０９，１１０におい
て、計測値M_OUTと比較基準値M_REFが同一（M_OUT
＝M_REF）である場合でもビツト信号“１”を出
力するが、この場合、同一ピーク値が複数あつて
も、それぞれのピーク時座標値が得られ、以後の
処理に適用できるものである。

一方、範囲判断の場合は、前記アンド・ゲート
２０７からビツト信号Hnが出力され、範囲判断
回路へ入力されるが、その入力ルートは下記の３
ルートへ分流される。第１のルートは、メモリセ
ツト用のアンド・ゲート２１０を介して、判断結
果メモリ１１１へ入力されるもので、計測開始時
は今回信号Hnが格納され、以後の比較信号であ
る前回信号H_o-1として出力される。判断結果メ
モリ１１１は、今回信号H_oによる範囲判断終了
の時点で、メモリセツト信号が自動的に出力さ
れ、今回信号H_oの１か０かの信号を、前回判定
結果の比較信号H_o-1として毎回記憶する。第２
のルートは排地オア・ゲート２１１へ入力される
もので、該排地オア・ゲート２１１のもう１つの
入力は前記判断結果メモリ１１１からの前回信号
H_o-1になつていて、該排地オア・ゲート２１１
からの出力は、今回信号Hnと前回信号H_o-1とが
同一ビツトならば“０”、互に異なるビツトなら
ば“１”である。ところで、前記のとおり、範囲
判断の場合は、比較値メモリ１０７には設定値
M_SETが入力されているので、前回信号H_o-1と今
回信号H_oとが異なるということは、計測値M_OUT
が設定値M_SETより領域から小なる領域へ通過し
たか、小なる領域から大なる領域へ通過したかの
いずれかを示し、前記排地オア・ゲート２１１か
ら“１”が出力されるのは、しきい値通過を示す
ことにある。第３のルートは、計測開始もしくは
終了の起動信号用アンド・ゲート２１４を介し
て、オア・ゲート２１５へ入力されるもので、該
オア・ゲート２１５のもう１つの入力は、前記排
地オア・ゲート２１５からの出力で、たとえ排地
オア・ゲート２１５からの出力が“０”であつて
も、第３のルートからのビツト信号が“１”であ
れば、オア・ゲートからの出力は“１”になるよ
うに優先させることになつて、これは前記大比較
もしくは小比較を指定することにより、しきい値
よりも大もしくは小の領域に対する軸位置巾を判
断させるためのものである。通過点のみを判断さ
せたい場合は、前記起動信号用アンド・ゲート２
１４へ入力する計測開始・終了の信号を“０”に
すれば、前記排地オア・ゲート２１１からの信号
により、該オア・ゲート２１５の信号が決定され
ることになる。そして、その出力は、前記軸現在
値メモリ１０３に接続された範囲データ・メモリ
１１２の入力端に介設されたアンド・ゲート２１
２のもう１つの入力となり、軸現在値メモリ１０
３から連続時に出力される位置データの通過を判
断し、通過点もしくは範囲のデータを範囲デー
タ・メモリ１１２へ登録させる。

第５図は、上記の範囲判断を示す説明図で、曲
線Ａで示される計測値M_OUTが点線Ｂで示される
設定値M_REFと交叉する都度、前記排地オア・ゲ
ート２１１は信号“１”を出力し、対応する軸位
置Z_A1，Z_A2，Z_A3，Z_A4を登録させる。大比較を指
定すれば、計測範囲Z_ADからZ_AoまでにおけるZ_A1
〜Z_A2とZ₃Ａ〜Z_A4とが該当し、小比較を指定すれ
ば、計測開始信号および計測終了信号により得ら
れた計測開始点軸位置Z_AOおよび計測終了軸位置
Z_ANの範囲におけるZ_AO〜Z_A1とZ_A2〜Z_A3、および
Z_A4〜Z_Aoが該当する。

範囲データ・メモリ１１２は、上記の軸現在値
Z_A1，Z_A2…を順次記憶する記憶手段で、出力側は
メインバスに接続され、格納されたデータを所要
に応じてCRT２に表示することができる。通常、
前記軸現在値は一対で（たとえばZ_A1・Z_A2の如
く）範囲を表示される。

第６図は、上記の実施例におけるピーク値判断
手順を示すフローチヤートである。ピーク値判断
フローは、まず第段として、押釦等によりあら
かじめピーク値判断であることと大小いずれかの
比較とを指定する。ピーク値判断の指定は第１図
におけるアンド・ゲート２０１および２０８へ入
力され、大比較指定はアンド・ゲート２０４へ、
小比較指定はアンド・ゲート２０５へ入力され
る。フローの第段は、計測器５１を測定対象に
当接し、第段で、測定値M_VAとＺ軸現在値Z_Ao
とをメモリ１０２および１０３へ読込む。第段
では、判別器１０６へ指示してスケールオーバー
か否かも判別し、第段としての判断結果がスケ
ールオーバーでなければ、第段へ進んで、比較
開始信号を第１図のオア・ゲート２１３へ入力す
る。その後、第図段および第段と同じ動作が
第および第段で繰返される。第段もしくは
第段でスケールオーバーと判断された場合は第
段で前記シフト処理を行ない、第段から再開
する。スケールオーバーでなければ、第〓段とし
てCPU１へ演算指示が与えられ、第〓段の計測
終了に至るまで、Ｚ軸移動を続けながら計測と判
断が実行される。計測が終了すると、比較値メモ
リ１０７およびピーク時座標値メモリ１０８へ代
入されていた最終値を読み取る。

第７図は、同じ実施例の装置における範囲判断
手段を示すフローチヤートである。範囲判断フロ
ーは、まず第段として、押釦等により、あらか
じめ範囲判断であることと大小いずれの比較であ
るかとを指定する。範囲判断の指定は第１図にお
けるアンド・ゲート２０７および２０９へ入力さ
れ、大小の比較指定はピーク値指定の場合と同じ
アンド・ゲート２０４および２０５へ入力され
る。また、しきい値を設定値メモリ１０４に設定
するが、その数値はキーボード３から入力され
る。第段は、計測器５１を測定対象に当接し、
第段で測定値M_VAとＺ軸現在値Z_Aoをメモリ１
０２および１０３へ読込む。第段では、判別器
１０６へスケールオーバーの判別を指示し、第
段で判別結果がスケールオーバーと判断された場
合は、第段で前記シフト処理を行ない、第段
から再開する。スケールオーバーでなければ、第
段でCPU１へ演算指示が与えられ、演算処理
終了の時点で第段で１サイクル毎のメモリセツ
ト信号が与えられ、判断結果メモリ１１１へ今回
信号H_oの“０か１”の信号が指示され記憶され
たのち、第段で計測終了に至るまで、Ｚ軸移動
を続けながら計測と判断が実行される。計測され
たデータは前記範囲データ・メモリ１１２へその
都度代入されるが、２つ毎にデータを読み出して
大小いずれかの領域を表示することができる。

上記の説明で明らかなように、本発明の判断
は、第１図に示される２つの比較器１０９および
１１０を中心とする主判断回路をピーク値判断お
よび範囲判断の双方に使用するように構成され、
その比較基準値を前回計測値とするか、設定しき
い値とするかによつて、各種の運用を可能とする
もので、この技術思想を論理ゲートの組合わせに
より、連続的な自動計測機能に実現している。

なお、本実施例では、Ｘ方向をピーク値、Ｚ方
向をその座標位置として説明したが、如何なる２
軸にも適用可能なことは言うまでもない。

また、第１図における計測器５１は増分式のも
のでも差支えない。その場合、第８図イに示すよ
うに、位置データの明確な基準面Ｄに計測器５２
を当接し、その方向の軸座標値X_POSを得、基準面
の座標値X_REFからパラメータで、 M_XOF＝X_REF−X_POS の演算を行い、計測器５１にプリセツトすれば、
測定対象物の絶対値測定が可能になる。第８図ロ
は、そのプリセツト手順を示すフローチヤートで
ある。

〔発明の効果〕

以上、説明したとおり、本発明によれば、ワー
ク等の測定対象物の表面形状を連続的に計測し、
そのデータからピーク値とその位置、もしくは設
定しきい値に対する範囲領域などを精密かつ迅速
に判断でき、有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動計測装置の自動計測
機構の回路構成図、第２図および第３図は従来技
術の説明図、第４図は本発明の計測器の説明図、
第５図は範囲判断の説明図、第６図および第７図
は判断手順のフローチヤート、第８図イおよびロ
は増分式計測器の説明図およびそのプリセツト手
順のフローチヤートである。１……CPU、２……CRT、３……キーボート、
４……入出力インタフエース、５，８……モー
タ、６，９……アンプ、７，１０……補間器、５
１……計測器、１０１……シフト量設定メモリ、
１０２……測定メモリ、１０３……軸現在値メモ
リ、１０４……設定値メモリ、１０５……加算
器、１０６…スケールオーバー判別器、１０７…
…比較値メモリ、１０８……ピーク時座標値メモ
リ、１０９，１１０……比較器、１１１……判断
結果メモリ、１１２……範囲データ・メモリ。

Claims

【特許請求の範囲】１表面に起状・凹凸のある計測対象物の形状を
定方向に走査しながら計測し、形状データの重要
値を収集する自動計測装置であつて、前記計測対象物の表面に定方向に移動して当接
し、その移動値を計測値として検出するプローブ
を含み、このプローブを移動自在に支持する計測
器と、前記プローブの移動方向と直交する定方向に、
前記計測対象物の計測位置と異なる位置の計測値
を求める前記計測器を連続して移動させる第１の
移動手段と、この第１の移動手段によつて移動された前記計
測器の移動位置を記憶する軸現在値メモリと、前記計測器の計測値がこの計測器の測定範囲を
超えたか否かを判別するスケールオーバー判別手
段と、このスケールオーバー判別手段が測定範囲を超
えたと判別したとき、前記計測器の計測方向に前
記計測器を前記計測対象物に対して相対的に前記
プローブの移動する定方向と同方向に所定量移動
させる第２の移動手段と、この第２の移動手段により前記計測器が所定量
移動したとき、この所定量を前記計測器の計測値
に加算して計測値とする計測値加算手段と、前記計測器または前記計測値加算手段より得ら
れる計測値と比較するための基準値が記憶される
比較基準値メモリと、この比較基準値メモリの比較基準値と前記計測
器または前記計測値加算手段より得られる計測値
とを比較し、この計測値がこの比較基準値よりも
大を示すとき所定の信号を出力する第１の比較手
段と、この計測値がこの比較基準値よりも小を示
すとき所定の信号を出力する第２の比較手段とか
らなる主判断回路と、前記比較基準値メモリに前記計測器または前記
計測値加算手段より求められた計測値が記憶され
たとき、前記軸現在値メモリの前記第１の移動手
段による前記計測器の移動位置を記憶するピーク
時座標値メモリと、計測開始時においては比較基準値として前記比
較基準値メモリに前記計測器または前記計測値加
算手段より得られる初期計測値を、前記ピーク時
座標メモリに前記軸現在値メモリの前記第１の移
動手段による前記計測器の計測開始位置を記憶さ
せ、かつ、計測器走査中においては前記主判断回
路が所定の信号を出力した場合にその出力時の前
記計測器または前記計測値加算手段より得られる
計測値を前記比較基準値メモリに、そのときの前
記軸現在値メモリの前記第１の移動手段による前
記計測器の移動位置を前記ピーク時座標メモリに
更新して記憶させることを計測終了時まで繰り返
し、最大値・最小値およびその走査方向出力位置
を特定する最大・最小値判断回路と、前記各移動手段、各回路および各メモリを統轄
制御する中央処理装置とを備えることを特徴とす
る自動計測装置。２所望のしきい値を記憶するしきい値設定メモ
リと、このしきい値設定メモリのしきい値と前記計測
器または前記計測値加算手段より得られる計測値
が一致したときの前記軸現在値メモリの前記第１
の移動手段による前記計測器の移動位置を記憶す
る範囲データメモリと、前記しきい値に対して前記計測値が超えるか否
かを監視し、前記計測値が前記しきい値に対して
大より小または小より大の範囲に移動してこのし
きい値と一致したとき前記範囲データメモリに前
記軸現在値メモリの前記第１の移動手段による前
記計測器の移動位置を記憶させる範囲判断回路と
を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の自動計測装置。