JPH0519641B2 - - Google Patents
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- JPH0519641B2 JPH0519641B2 JP59072739A JP7273984A JPH0519641B2 JP H0519641 B2 JPH0519641 B2 JP H0519641B2 JP 59072739 A JP59072739 A JP 59072739A JP 7273984 A JP7273984 A JP 7273984A JP H0519641 B2 JPH0519641 B2 JP H0519641B2
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- Japan
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- displacement meter
- measurement
- point
- distance
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 46
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 241001422033 Thestylus Species 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 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
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、非接触式センサによる物体形状の測
定法に係り、特に、接線の傾きが不連続であるよ
うな物体断面形状の倣い測定法に関する。
定法に係り、特に、接線の傾きが不連続であるよ
うな物体断面形状の倣い測定法に関する。
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、エレクトロニクスの急激な発展に伴
つて、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
接触測定法における最大の開発課題は、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
いうセンサの倣い測定法である。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
サの倣い測定法について、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。
つて、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
接触測定法における最大の開発課題は、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
いうセンサの倣い測定法である。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
サの倣い測定法について、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は角度変位機構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２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１６
より射出され、照射レンズ１７を通つて照射光軸
１８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１９上に配置された集光レンズ２
０により集光され、受光器２１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２１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
にはおのずと制限があり、第２図でP′〜P″間
（距離L0は、Lmin＜L0＜Lmax）がその範囲とな
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は角度変位機構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２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１６
より射出され、照射レンズ１７を通つて照射光軸
１８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１９上に配置された集光レンズ２
０により集光され、受光器２１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２１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
にはおのずと制限があり、第２図でP′〜P″間
（距離L0は、Lmin＜L0＜Lmax）がその範囲とな
る。
このように構成された従来例では、第１図に示
すように、物体上の測定点Ｐの座標（XP、YP、
ZP）は、三次元駆動機構の代表点Ｎの座標（XN、
YN、ZN）、角度変化機構４の角度θN及び変位計３
による距離測定値Ｌとにより、下式で計算できる
ので、これら測定点を結べば、物体形状の測定が
可能となる。
すように、物体上の測定点Ｐの座標（XP、YP、
ZP）は、三次元駆動機構の代表点Ｎの座標（XN、
YN、ZN）、角度変化機構４の角度θN及び変位計３
による距離測定値Ｌとにより、下式で計算できる
ので、これら測定点を結べば、物体形状の測定が
可能となる。
XP＝XN−LsinθN
YP＝YN＋LcosθN
ZP＝ZN
次に、従来例における未知形状物体の倣い測定
法について説明する。なお、簡単のため物体の２
次元断面の形状を得る場合を例にとる。第３図に
おいて、被測定物体２の２点Pi-2、Pi-1の座標は、
既に、測定済みであり、次の点Pi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２
次元断面の形状を得る場合を例にとる。第３図に
おいて、被測定物体２の２点Pi-2、Pi-1の座標は、
既に、測定済みであり、次の点Pi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から基準測定幅Ｓだけ離れた点（図中◎
印）をとり、これを目標点Riとする。
Pi-1から基準測定幅Ｓだけ離れた点（図中◎
印）をとり、これを目標点Riとする。
(b) 変位計３を照射光軸が目標点Riを通り、か
つ、Riの照射角がα0、また、目標点Riとの距
離が基準測定距離L0となる位置に駆動する。
ここにα0、L0はそれぞれの測定可能範囲内の
値である。
つ、Riの照射角がα0、また、目標点Riとの距
離が基準測定距離L0となる位置に駆動する。
ここにα0、L0はそれぞれの測定可能範囲内の
値である。
(c) この状態で測定した物体表面との距離QiPi
により、物体表面上の測定点Piの座標を計算す
る。
により、物体表面上の測定点Piの座標を計算す
る。
同様の行程を繰り返すことにより、既測定点
Pi-1、Piにより新たな測定点Pi+1も求まることが
わかる。
Pi-1、Piにより新たな測定点Pi+1も求まることが
わかる。
しかし、この従来例は、次のような問題点をも
つていることが明らかとなつた。すわなち、従来
例は、測定断面の接線が連続的に変化することを
前提としているので、不連続な接線をもつ物体の
形状測定ができない場合があることである。第４
図に、その一例を示す。物体の断面形状がほぼ直
角に折れ曲つている場合、図中のPi-1点までの測
定は可能であるが、この点を越えての測定は不可
能である。
つていることが明らかとなつた。すわなち、従来
例は、測定断面の接線が連続的に変化することを
前提としているので、不連続な接線をもつ物体の
形状測定ができない場合があることである。第４
図に、その一例を示す。物体の断面形状がほぼ直
角に折れ曲つている場合、図中のPi-1点までの測
定は可能であるが、この点を越えての測定は不可
能である。
本発明の目的は、接線の傾きが不連続であつて
も、形状測定が可能な倣い測定法を提供するにあ
る。
も、形状測定が可能な倣い測定法を提供するにあ
る。
本発明は、接線の傾きが不連続なコーナー部に
さしかかつた場合には、角度変化機構を用いてコ
ーナー部を回り込むように変化計を駆動すること
を特徴とする。
さしかかつた場合には、角度変化機構を用いてコ
ーナー部を回り込むように変化計を駆動すること
を特徴とする。
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。第５図は、本発明により、接線の傾きが不連
続な断面の物体形状の測定法を示す。図におい
て、コーナー部の直前までの点Pi-3、Pi-2、Pi-1
は、既に従来例と同様の方法で測定済みであると
する。本発明では、これら既測定の点からコーナ
ーを回り込んだ次の点Piを求めるにあたり、途中
までは従来の方法を用いる。その方法は以下の通
りである。
る。第５図は、本発明により、接線の傾きが不連
続な断面の物体形状の測定法を示す。図におい
て、コーナー部の直前までの点Pi-3、Pi-2、Pi-1
は、既に従来例と同様の方法で測定済みであると
する。本発明では、これら既測定の点からコーナ
ーを回り込んだ次の点Piを求めるにあたり、途中
までは従来の方法を用いる。その方法は以下の通
りである。
(1) 既知の点Pi-2、Pi-1を結ぶ直線i-2、i-1上
に、従来例と同様にi-1 0＝Ｓ（基準測定幅）
なる目標点R0を設定し、この点R0に対し、照
射距離が基準照射距離L0、照射角が基準照射
角α0となる位置Q0に変位計３を駆動し、測定
を行なう。
に、従来例と同様にi-1 0＝Ｓ（基準測定幅）
なる目標点R0を設定し、この点R0に対し、照
射距離が基準照射距離L0、照射角が基準照射
角α0となる位置Q0に変位計３を駆動し、測定
を行なう。
(2) この場合、図中実線の矢印で示す変位計３の
距離測定範囲の最大値Lmax（＝0 0）の範囲
内には、物体が存在しないので測定値が求まら
ない。そこで本発明では新たにコーナー部の回
り込みの動作を行なう。すなわち、線分i-1 0
と角度θ0をなす線分i-1 0上にi-1 1＝Ｓなる
新たな目標点R1を設け、この点R1に対して照
射距離を基準照射距離L0、照射角が基準照射
角α0となる位置Q1に変位計３を駆動し、測定
を行なう。
距離測定範囲の最大値Lmax（＝0 0）の範囲
内には、物体が存在しないので測定値が求まら
ない。そこで本発明では新たにコーナー部の回
り込みの動作を行なう。すなわち、線分i-1 0
と角度θ0をなす線分i-1 0上にi-1 1＝Ｓなる
新たな目標点R1を設け、この点R1に対して照
射距離を基準照射距離L0、照射角が基準照射
角α0となる位置Q1に変位計３を駆動し、測定
を行なう。
なお、回り込みの角度θをθ0とする理由は、
θ≦θ0の範囲内では、物体が存在しないことが
明らかであるが、θ＞θ0では物体が存在する可
能性があり、回り込み角度θを過大とすること
は、変位計３と物体との干渉、衝突の問題が生
じる恐れのあるためである。
θ≦θ0の範囲内では、物体が存在しないことが
明らかであるが、θ＞θ0では物体が存在する可
能性があり、回り込み角度θを過大とすること
は、変位計３と物体との干渉、衝突の問題が生
じる恐れのあるためである。
(3) 本実施例では、上述の操作によつても、距離
測定範囲の最大値Lmax（＝1 1）上に物体が
存在しないので測定値が求まらない。そこで、
本発明では、物体上の点Piの測定値が求まるま
で、上記(2)の手法を繰り返す。
測定範囲の最大値Lmax（＝1 1）上に物体が
存在しないので測定値が求まらない。そこで、
本発明では、物体上の点Piの測定値が求まるま
で、上記(2)の手法を繰り返す。
第６図は、上述の方法により、接線の傾きが不
連続であるコーナー部の形状測定を行なつた過程
を示したものである。図示のように、計３回の回
転動作により、コーナー部を回り込んだ点Piの測
定が可能となつている。なお、本方法によれば、
一旦コーナー部を回り込んだ以後の点の測定で
は、変位計３の距離測定範囲内に物体が存在する
ので、従来例と全く同様の測定法に復帰する。な
お、上述の実施例では、コーナ部を廻りこむ際の
目標点Riの位置を決める測定幅i-1を、基準測
定幅Ｓと等しくとつた場合を述べたが、本発明は
これに限定されるものではなく、物体のコーナー
部の形状に合わせ、基準測定幅とは異なる値にも
設定可能である。
連続であるコーナー部の形状測定を行なつた過程
を示したものである。図示のように、計３回の回
転動作により、コーナー部を回り込んだ点Piの測
定が可能となつている。なお、本方法によれば、
一旦コーナー部を回り込んだ以後の点の測定で
は、変位計３の距離測定範囲内に物体が存在する
ので、従来例と全く同様の測定法に復帰する。な
お、上述の実施例では、コーナ部を廻りこむ際の
目標点Riの位置を決める測定幅i-1を、基準測
定幅Ｓと等しくとつた場合を述べたが、本発明は
これに限定されるものではなく、物体のコーナー
部の形状に合わせ、基準測定幅とは異なる値にも
設定可能である。
第７図に、本発明の変形例を示す。上述の実施
例との相違点は、R1以降の目標点に対しては、
変位計との距離及び照射光軸の角度の設定値を変
えることにある。すなわち、これら目標点と変位
計との距離は変位計と距離検出範囲の最小値Lnio
に、設定角度を図示のα′に設定する。本方法によ
ればより少ない変位計の駆動回数で、測定点を求
めることができる。
例との相違点は、R1以降の目標点に対しては、
変位計との距離及び照射光軸の角度の設定値を変
えることにある。すなわち、これら目標点と変位
計との距離は変位計と距離検出範囲の最小値Lnio
に、設定角度を図示のα′に設定する。本方法によ
ればより少ない変位計の駆動回数で、測定点を求
めることができる。
本発明によれば、接線の傾きの不連続な面をも
つ物体断面の形状測定が可能となり、倣い測定法
の適用範囲を拡大することができる。
つ物体断面の形状測定が可能となり、倣い測定法
の適用範囲を拡大することができる。
第１図は、従来の形状測定装置の全体構成図、
第２図は変位計の概略構造図、第３図、第４図は
従来の未知形状物体の倣い測定法の説明図、第５
図、第６図、第７図は本発明による未知形状物体
の倣い測定法の説明図である。 ３……変位計、４……角度変化機構、５……ク
ロスヘツド、１７……照射レンズ、１８……照射
光軸、２０……集光レンズ、２１……受光器。
第２図は変位計の概略構造図、第３図、第４図は
従来の未知形状物体の倣い測定法の説明図、第５
図、第６図、第７図は本発明による未知形状物体
の倣い測定法の説明図である。 ３……変位計、４……角度変化機構、５……ク
ロスヘツド、１７……照射レンズ、１８……照射
光軸、２０……集光レンズ、２１……受光器。
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
度を変化させる機構とを備え、変位計は光を物体
に照射し、その反射光量を受光する受光器によ
り、物体の形状を測定する方法において、 最新の測定点Pi-1とその直前の測定点Pi-2を用
いて、次の測定点P1を求める際に、最新の測定
点Pi-1とその直前の測定点Pi-2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Pi-1か
ら予め定められた測定方向に測定幅Ｓ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３の照射光軸１
８が目標点R0を通ると共に、変位計と目標点R0
との間隔を基準照射測定距離L0とし、上記直線
と照射光軸１８との間に形成した変位計の測定角
度を基準角度α0となる様に変位計を駆動して物体
との距離測定を行い、 変位計と物体とのなす角度が変位計の角度の測
定範囲から外れること、すなわち、上記測定角度
が基準角度α0から大きく相違し、物体からの反射
光量を測定出来る角度測定範囲から外れること、
又は変位計と物体との距離が変位計の距離の測定
範囲から外れることにより、距離の測定値が求ま
らない場合には、 最新の測定点Pi-1と変位計の照射光軸上で変位
計が距離を測定できる範囲内の最大値を取る点
T0とを結ぶ直線上に、最新の測定点Pi-1から予め
定められた測定方向に測定幅Ｓだけ離れた新たな
目標点R1を設定し、 この新たな目標点R1に対し、変位計の照射光
軸が目標点R1を通ると共に、変位計と目標点R1
との間隔を変位計が距離を測定できる範囲内の任
意値Leとし、且つ最新の測定点Pi-1と上記目標点
R0との成す線分と、最新の測定点Pi-1と最大値を
取る点T0との成す線分とで形成する回り込み角
度θ0以下で、上記変位計を駆動して、物体と変位
計の距離を測定することを特徴とする物体形状の
非接触倣い測定法。 ２ 上記新たな目標点Riに対し、変位計と新た
な目標点Riとの間隔Leを基準検出距離L0にし、
且つ変位計の測定角度αeを基準角度α0に設定し
て、物体との距離を測定することを測定範囲内の
特定角度αeとなる様に変位計を駆動して物体との
距離を測定することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の物体形状の非接触倣い測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7273984A JPS60218007A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 物体形状の非接触倣い測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7273984A JPS60218007A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 物体形状の非接触倣い測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60218007A JPS60218007A (ja) | 1985-10-31 |
| JPH0519641B2 true JPH0519641B2 (ja) | 1993-03-17 |
Family
ID=13498024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7273984A Granted JPS60218007A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 物体形状の非接触倣い測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60218007A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2624600B1 (fr) * | 1987-12-09 | 1990-04-13 | Snecma | Procede et dispositif de controle de contours geometriques sans contact |
| JPH0621767B2 (ja) * | 1987-12-29 | 1994-03-23 | セントラル硝子株式会社 | 曲面形状測定方法およびその装置 |
| JPH02112711A (ja) * | 1988-10-20 | 1990-04-25 | Hamai Sangyo Kk | 形状測定装置 |
| JPH0769152B2 (ja) * | 1990-03-20 | 1995-07-26 | アンリツ株式会社 | 形状測定装置 |
| CN105571518B (zh) * | 2016-01-19 | 2017-10-17 | 大连理工大学 | 基于折射图像偏差的三维信息视觉测量方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5098864A (ja) * | 1973-12-27 | 1975-08-06 | ||
| JPS5786710A (en) * | 1980-11-19 | 1982-05-29 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Measuring device for three-dimensional configuration |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP7273984A patent/JPS60218007A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5098864A (ja) * | 1973-12-27 | 1975-08-06 | ||
| JPS5786710A (en) * | 1980-11-19 | 1982-05-29 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Measuring device for three-dimensional configuration |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60218007A (ja) | 1985-10-31 |
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