JPH0475445B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0475445B2 JPH0475445B2 JP17422883A JP17422883A JPH0475445B2 JP H0475445 B2 JPH0475445 B2 JP H0475445B2 JP 17422883 A JP17422883 A JP 17422883A JP 17422883 A JP17422883 A JP 17422883A JP H0475445 B2 JPH0475445 B2 JP H0475445B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distance
- measurement
- displacement meter
- point
- target point
- 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
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 34
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 241001422033 Thestylus Species 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 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
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、レーザ光等を利用した非接触センサ
により物体形状を測定する装置に係り、特に、物
体形状の急激な変化に追づいできるセンサの倣い
動作の制御法に関する。
により物体形状を測定する装置に係り、特に、物
体形状の急激な変化に追づいできるセンサの倣い
動作の制御法に関する。
従来、機械加工物の三次元形状の測定には、一
般に、触針法が用いられてきた。本方法は高精度
を期待できる反面で、触針子の摩耗の管理が必要
なこと、測定時間が長いこと、また、柔らかい物
体には適用できないという問題があつた。
般に、触針法が用いられてきた。本方法は高精度
を期待できる反面で、触針子の摩耗の管理が必要
なこと、測定時間が長いこと、また、柔らかい物
体には適用できないという問題があつた。
このため、近時、光学式ないし電磁気式センサ
を用いた非接触測定法が開発されつつある。この
ような非接触測定法での最大の開発課題は、測定
物体に対して、センサをいかに駆動して測定する
か、というセンサの倣い動作の制御法である。以
下、従来の代表的な物体形状の非接触測定装置並
びにセンサの倣い動作の制御法について、センサ
としてレーザ光による光学式変位計を用いた場合
を例にとり説明する。
を用いた非接触測定法が開発されつつある。この
ような非接触測定法での最大の開発課題は、測定
物体に対して、センサをいかに駆動して測定する
か、というセンサの倣い動作の制御法である。以
下、従来の代表的な物体形状の非接触測定装置並
びにセンサの倣い動作の制御法について、センサ
としてレーザ光による光学式変位計を用いた場合
を例にとり説明する。
第１図は、従来例の形状測定装置の全体構成を
示す。固定具１に固定された被測定物体２の上方
には、レーザを用いた変位計３が配置され、変位
計３は角度変化機構４を介して、クロスヘツド５
に結合されている。クロスヘツド５は、三次元駆
動装置のアーム６と滑合され、ガイド部７と横送
りネジ８及びモータ９によつて左右（図示のｘ軸
方向）に駆動可能となつている。また、変位計３
の上、下方向（ｙ軸方向）の駆動は、モータ１０
に結合された縦送りネジ１１と、アーム１２に滑
合されたギアボツクス１３とにより行なわれる。
さらに、変位計のｚ軸方向の駆動は、基台１４に
載置された三次元駆動機構全体を、モータ１５に
より行なう構造となつている。従つて、変位計３
は被測定物体の周りで、ｘ、ｙ、ｚ軸方向に移動
可能であり、角度変化機構４により、被測定物体
の形状に応じて、図中の破線で示したレーザ光線
の照射角を変更できるようになつている。
示す。固定具１に固定された被測定物体２の上方
には、レーザを用いた変位計３が配置され、変位
計３は角度変化機構４を介して、クロスヘツド５
に結合されている。クロスヘツド５は、三次元駆
動装置のアーム６と滑合され、ガイド部７と横送
りネジ８及びモータ９によつて左右（図示のｘ軸
方向）に駆動可能となつている。また、変位計３
の上、下方向（ｙ軸方向）の駆動は、モータ１０
に結合された縦送りネジ１１と、アーム１２に滑
合されたギアボツクス１３とにより行なわれる。
さらに、変位計のｚ軸方向の駆動は、基台１４に
載置された三次元駆動機構全体を、モータ１５に
より行なう構造となつている。従つて、変位計３
は被測定物体の周りで、ｘ、ｙ、ｚ軸方向に移動
可能であり、角度変化機構４により、被測定物体
の形状に応じて、図中の破線で示したレーザ光線
の照射角を変更できるようになつている。
第２図は変位計３の概略構造を示す。レーザ光
は光源２１より射出され、照射レンズ２２を通つ
て照射光軸２３上を進み、被測定物体２の表面上
の点Ｐを照射する。Ｐ点からの拡散反射光は、照
射光軸と角度γをなす軸線２４上に配置された集
光レンズ２５により集光され、受光器２６により
検出される。距離測定の原理は、被測定物体２と
変位計３との距離が変化すると、受光器２６の受
光面に入射する反射光の位置が変化するので、こ
の変化を電気的に検出することによつている。た
だし、受光面の大きさの制約等から、距離の測定
可能範囲には自ずと制限があり、第２図において
P′〜P″間（距離ＬはLmin≦Ｌ≦Lmax）がその
範囲となる。
は光源２１より射出され、照射レンズ２２を通つ
て照射光軸２３上を進み、被測定物体２の表面上
の点Ｐを照射する。Ｐ点からの拡散反射光は、照
射光軸と角度γをなす軸線２４上に配置された集
光レンズ２５により集光され、受光器２６により
検出される。距離測定の原理は、被測定物体２と
変位計３との距離が変化すると、受光器２６の受
光面に入射する反射光の位置が変化するので、こ
の変化を電気的に検出することによつている。た
だし、受光面の大きさの制約等から、距離の測定
可能範囲には自ずと制限があり、第２図において
P′〜P″間（距離ＬはLmin≦Ｌ≦Lmax）がその
範囲となる。
また、第３図ないし第５図は、変位計の照射角
αの測定可能範囲を説明したものである。ここ
で、照射角αは、物体２の表面の照射点Ｐにおけ
る物体の接線Ｓと、照射光軸２３とのなす角度で
定義する。まず、第３図は変位計の受光光量が最
大値となる位置関係を示す。この場合の照射角α1
とγとの間にα1＝90°−γ／２の関係があるので、受 光器２６に向かう拡散反射光の光量が最大となつ
ている。一方、第４図及び第５図は、照射角αの
測定可能な下限及び上限を説明したものである。
両面から、照射角度αが過小もしくは過大になつ
た場合は、受光光軸２４の方向に向かう拡散反射
光の光量が減少するため、受光器２６で光量不足
となることがわかる。以下、この照射角αの下限
及び上限をそれぞれαnio及びαnaxと呼ぶ。
αの測定可能範囲を説明したものである。ここ
で、照射角αは、物体２の表面の照射点Ｐにおけ
る物体の接線Ｓと、照射光軸２３とのなす角度で
定義する。まず、第３図は変位計の受光光量が最
大値となる位置関係を示す。この場合の照射角α1
とγとの間にα1＝90°−γ／２の関係があるので、受 光器２６に向かう拡散反射光の光量が最大となつ
ている。一方、第４図及び第５図は、照射角αの
測定可能な下限及び上限を説明したものである。
両面から、照射角度αが過小もしくは過大になつ
た場合は、受光光軸２４の方向に向かう拡散反射
光の光量が減少するため、受光器２６で光量不足
となることがわかる。以下、この照射角αの下限
及び上限をそれぞれαnio及びαnaxと呼ぶ。
さらに、第６図は従来の演算処理機構を示す。
変位計３から得られた距離Ｌに関する情報は、増
巾器３０を経て演算制御装置３１に入力される。
また、ｘ、ｙ、ｚ軸方向の駆動量に関する情報
は、磁気スケール３２により測定され、増巾器３
３を経て演算制御装置３１に入力される。さら
に、角度変化機構４のロータリーエンコータ３４
からの角度情報は、増巾器３５を経て演算制御装
置３１に入力される。これらの情報に基づいて、
演算制御装置３１では被測定物体表面の照射点Ｐ
の座標（ｘ、ｙ、ｚ）を演算すると共に、その結
果を表示装置３６に表示する。また、引続き次の
点を測定するため、演算制御装置３１内で三次元
駆動機構の駆動量及び角度変化機構の駆動角度を
演算により求め、これをそれぞれの駆動モータに
指示して、変位計３を物体周りに倣わせる。
変位計３から得られた距離Ｌに関する情報は、増
巾器３０を経て演算制御装置３１に入力される。
また、ｘ、ｙ、ｚ軸方向の駆動量に関する情報
は、磁気スケール３２により測定され、増巾器３
３を経て演算制御装置３１に入力される。さら
に、角度変化機構４のロータリーエンコータ３４
からの角度情報は、増巾器３５を経て演算制御装
置３１に入力される。これらの情報に基づいて、
演算制御装置３１では被測定物体表面の照射点Ｐ
の座標（ｘ、ｙ、ｚ）を演算すると共に、その結
果を表示装置３６に表示する。また、引続き次の
点を測定するため、演算制御装置３１内で三次元
駆動機構の駆動量及び角度変化機構の駆動角度を
演算により求め、これをそれぞれの駆動モータに
指示して、変位計３を物体周りに倣わせる。
次に、従来例における変位計の倣い動作の制御
法について説明する。なお、簡単のため、物体の
二次元断面の形状を求める場合を例にとる。第７
図において、被測定断面内の二点Pi-2、Pi-1の座
標は既に測定済みであり、次の点P1の座標を測
定する場合を考える。その手順を示すと次のよう
になる。
法について説明する。なお、簡単のため、物体の
二次元断面の形状を求める場合を例にとる。第７
図において、被測定断面内の二点Pi-2、Pi-1の座
標は既に測定済みであり、次の点P1の座標を測
定する場合を考える。その手順を示すと次のよう
になる。
(a) 既測定点Pi-2、Pi-1を結ぶ直線の延長上に、
Pi-1から基準刻み巾Δl0だけ離れた点（図中○
Pi-1から基準刻み巾Δl0だけ離れた点（図中○
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 物体との距離を測定する変位計と、この変位
計を３次元的に駆動する機構と、変位計の測定角
度を変化させる角度変化機構とを用いて、物体の
形状を測定する方法において 最新の測定点とその直前の測定点から成る既測
定の２点を結ぶ直線の延長上に最新の測定点から
測定方向に基準刻み幅ΔL0だけ離れた位置に目標
点R0を設け、 この目標点R0に対し、変位計の距離測定の軸
線が目標点R0を通るようにすると共に、変位計
と目標点R0との距離を基準検出距離L0に、 また前記直線と変位計の距離測定の軸線との成
す測定角度を基準検出角度α0に、なるように変位
計を駆動し、物体との距離を測定し、 変位計と物体との距離が変位計の距離の測定範
囲から外れ距離の測定値が求まらない場合には、
前記直線上の最新の測定点から測定方向に前回設
定した基準刻み幅ΔL0よりも短い刻み幅だけ離れ
た位置に目標点R1を設け、この新しい目標点R1
を測定するように変位計の位置と測定角度とを設
定して物体との距離を測定し、 以下変位計と物体との距離が変位計の距離の測
定範囲内となり、距離の測定値が求まるまで、同
様の操作を繰り返して次の測定点の座標を求める
ことを特徴とする非接触形状測定における倣い動
作の制御法。 ２ 最新の測定点P1とその直前の測定点P0の２
点の座標を用いて、次の点P2を測定する際に、
既測定の２点を結ぶ直線0 1の延長上に、点P1
から測定方向に基準刻み幅ΔL0だけ離れた位置に
目標点R0を先ず設け、 変位計と物体との距離が変位計の距離の測定範
囲から外れ距離の測定値が求まらない場合には、
Kjを１より大きい係数として、刻み幅をΔLj＝
（ΔLj-1）／Kjと減少させ、前記直線上で点P1か
ら測定方向に基準刻み幅ΔLjだけ離れた位置に目
標点Rjを設け、 この目標点Rjに対し、変位計の距離測定の軸
線が目標点Rjを通るようにすると共に、変位計
と目標点Rjとの距離を基準検出距離L0に、また
前記直線と変位計の距離測定の軸線との成す測定
角度を基準検出角度α0に、なるように変位計を駆
動し、物体との距離を測定し、 以下変位計と物体との距離が変位計の距離の測
定範囲内となり、距離の測定値が求まるまで、同
様の操作を繰り返して次の測定点P2の座標を求
めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の非接触形状測定における倣い動作の制御法。 ３ 係数Kjの値を２としたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の非接触形状
測定における倣い動作の制御法。 ４ 基準検出距離L0を変位計の距離の測定可能
範囲の中心値に設定したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項又は第２項記載の非接触形状測定
における倣い動作の制御法。 ５ 刻み幅減少の操作回数ｊに上限値ｎを設け、
操作回数ｊがｎを越えた場合には、倣い動作を停
止させることを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項記載の非接触形状測定における倣い動
作の制御法。 ６ 基準検出角度α0を前記変位計の角度の測定可
能範囲の中心値に設定したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項又は第２項記載の非接触形状測
定における倣い動作の制御法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17422883A JPS6067807A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 非接触形状測定における倣い動作の制御法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17422883A JPS6067807A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 非接触形状測定における倣い動作の制御法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6067807A JPS6067807A (ja) | 1985-04-18 |
| JPH0475445B2 true JPH0475445B2 (ja) | 1992-11-30 |
Family
ID=15974961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17422883A Granted JPS6067807A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 非接触形状測定における倣い動作の制御法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6067807A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01112106A (ja) * | 1987-07-31 | 1989-04-28 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 任意形状物体の倣い制御装置 |
| JPH01112107A (ja) * | 1987-07-31 | 1989-04-28 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 任意形状物体の倣い制御装置 |
| JPH0769151B2 (ja) * | 1990-03-15 | 1995-07-26 | アンリツ株式会社 | 表面形状測定装置 |
-
1983
- 1983-09-22 JP JP17422883A patent/JPS6067807A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6067807A (ja) | 1985-04-18 |
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