JPH05332743A - ３次元位置情報測定装置 - Google Patents
３次元位置情報測定装置Info
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- JPH05332743A JPH05332743A JP14137092A JP14137092A JPH05332743A JP H05332743 A JPH05332743 A JP H05332743A JP 14137092 A JP14137092 A JP 14137092A JP 14137092 A JP14137092 A JP 14137092A JP H05332743 A JPH05332743 A JP H05332743A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ３次元空間内の測定対象物の座標を、非接触
で高速かつ高精度に測定できる装置を提供すること。 【構成】 レーザ光源および光ディテクタをビームスプ
リッタを介して等価的に同一光軸上に配置し、前記レー
ザ光源からのレーザ光を回転ミラーにより２次元平面内
でスキャンさせる第１および第２の光学装置１９、２０
が設けられる。これらの第１および第２の光学装置から
のレーザ光を反射するように、測定すべき対象物１８上
の測定箇所に反射体２１が配置されている。この反射体
が配置された前記測定対象物を前記２次元平面に対して
直交する方向に相対的に移動する機構が設けられてい
る。前記測定対象物上の反射体から反射された前記レー
ザ光を前記第１および第２の光学装置の光ディテクタに
より検出した時点における前記回転ミラーの回転角度情
報および前記測定対象物の移動位置情報が与えられ、こ
れらの情報から前記測定対象物上の反射体の３次元空間
内の位置座標を計算する演算装置２３が備えられてい
る。
で高速かつ高精度に測定できる装置を提供すること。 【構成】 レーザ光源および光ディテクタをビームスプ
リッタを介して等価的に同一光軸上に配置し、前記レー
ザ光源からのレーザ光を回転ミラーにより２次元平面内
でスキャンさせる第１および第２の光学装置１９、２０
が設けられる。これらの第１および第２の光学装置から
のレーザ光を反射するように、測定すべき対象物１８上
の測定箇所に反射体２１が配置されている。この反射体
が配置された前記測定対象物を前記２次元平面に対して
直交する方向に相対的に移動する機構が設けられてい
る。前記測定対象物上の反射体から反射された前記レー
ザ光を前記第１および第２の光学装置の光ディテクタに
より検出した時点における前記回転ミラーの回転角度情
報および前記測定対象物の移動位置情報が与えられ、こ
れらの情報から前記測定対象物上の反射体の３次元空間
内の位置座標を計算する演算装置２３が備えられてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は工作機械や加工機械に用
いられる位置測定装置に関し、特に加工対象としてのワ
ークの加工領域を３次元座標として工作機械や加工機械
に指示するための３次元位置情報測定装置に関する。
いられる位置測定装置に関し、特に加工対象としてのワ
ークの加工領域を３次元座標として工作機械や加工機械
に指示するための３次元位置情報測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、平面研削盤などの工作機械は、Ｎ
Ｃ化すなわち数値制御化されたものが主流になってきて
いる。このようなＮＣ工作機械で加工するためには、ワ
ークの形状から決まる加工領域を数値データとしてＮＣ
プログラムに反映する必要がある。このような加工領域
の数値データを得る方法としては従来、オペレータがワ
ークの形状を測定し、ＮＣプログラムの数値データを生
成入力する第１の方法、オペレータがワークの形状を測
定し、対話入力機能を有するＮＣ制御装置を介してＮＣ
プログラムに数値データとして入力する第２の方法、Ｃ
ＡＤデータから割り出されたワーク寸法からＮＣプログ
ラムを生成する第３の方法などが採用されていた。ま
た、複数台のテレビカメラによりワークの形状を撮影し
て立体画像を得て、画像処理技術により加工領域の数値
データを得る方法も提案されている。
Ｃ化すなわち数値制御化されたものが主流になってきて
いる。このようなＮＣ工作機械で加工するためには、ワ
ークの形状から決まる加工領域を数値データとしてＮＣ
プログラムに反映する必要がある。このような加工領域
の数値データを得る方法としては従来、オペレータがワ
ークの形状を測定し、ＮＣプログラムの数値データを生
成入力する第１の方法、オペレータがワークの形状を測
定し、対話入力機能を有するＮＣ制御装置を介してＮＣ
プログラムに数値データとして入力する第２の方法、Ｃ
ＡＤデータから割り出されたワーク寸法からＮＣプログ
ラムを生成する第３の方法などが採用されていた。ま
た、複数台のテレビカメラによりワークの形状を撮影し
て立体画像を得て、画像処理技術により加工領域の数値
データを得る方法も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の方法
のうち、第１および第２の方法では、オペレータが手動
によりワークの形状寸法を測定する必要があり、繁雑で
長時間を要する欠点があった。第３の方法は理想的な手
段ではあるが現状ではこのようなＣＡＤ装置からＮＣ装
置へのデータ転送方式の標準化が遅れておりその普及の
見通しも明らかではない。またテレビカメラを用いた画
像処理方法も、現在のテレビカメラや画像処理装置の分
解能では測定精度が低く、実用には供し得ない。
のうち、第１および第２の方法では、オペレータが手動
によりワークの形状寸法を測定する必要があり、繁雑で
長時間を要する欠点があった。第３の方法は理想的な手
段ではあるが現状ではこのようなＣＡＤ装置からＮＣ装
置へのデータ転送方式の標準化が遅れておりその普及の
見通しも明らかではない。またテレビカメラを用いた画
像処理方法も、現在のテレビカメラや画像処理装置の分
解能では測定精度が低く、実用には供し得ない。
【０００４】従って本発明は、上記従来方法の問題点を
解決するとともに、オペレータが持っている実際のワー
クのイメージを大切にする観点から、工作機械のテーブ
ル上に置かれた実際のワークを用いて加工領域の数値デ
ータを得ることができる３次元位置情報測定装置を提供
することを目的とするものである。
解決するとともに、オペレータが持っている実際のワー
クのイメージを大切にする観点から、工作機械のテーブ
ル上に置かれた実際のワークを用いて加工領域の数値デ
ータを得ることができる３次元位置情報測定装置を提供
することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
光源および光ディテクタをビームスプリッタを介して等
価的に同一光軸上に配置し、前記レーザ光源からのレー
ザ光を回転ミラーにより２次元平面内でスキャンさせる
第１および第２の光学装置と、これらの第１および第２
の光学装置からのレーザ光を反射するように、３次元位
置情報を測定すべき対象物上の測定箇所に配置された反
射体と、この反射体が配置された前記測定対象物を前記
２次元平面に対して直交する方向に相対的に移動する機
構と、前記測定対象物上の反射体から反射された前記レ
ーザ光を前記第１および第２の光学装置の光ディテクタ
により検出した時点における前記回転ミラーの回転角度
情報および前記測定対象物の移動位置情報が与えられ、
これらの情報から前記測定対象物上の反射体の３次元空
間内の位置座標を計算する演算装置とを備えたことを特
徴とする３次元位置情報測定装置が提供される。
光源および光ディテクタをビームスプリッタを介して等
価的に同一光軸上に配置し、前記レーザ光源からのレー
ザ光を回転ミラーにより２次元平面内でスキャンさせる
第１および第２の光学装置と、これらの第１および第２
の光学装置からのレーザ光を反射するように、３次元位
置情報を測定すべき対象物上の測定箇所に配置された反
射体と、この反射体が配置された前記測定対象物を前記
２次元平面に対して直交する方向に相対的に移動する機
構と、前記測定対象物上の反射体から反射された前記レ
ーザ光を前記第１および第２の光学装置の光ディテクタ
により検出した時点における前記回転ミラーの回転角度
情報および前記測定対象物の移動位置情報が与えられ、
これらの情報から前記測定対象物上の反射体の３次元空
間内の位置座標を計算する演算装置とを備えたことを特
徴とする３次元位置情報測定装置が提供される。
【０００６】また、本発明の３次元位置情報測定装置に
おいては、前記測定対象物の相対的移動機構は、前記測
定対象物あるいは前記第１および第２の光学装置のいず
れか一方を他方に対して移動させる手段により構成され
ている。
おいては、前記測定対象物の相対的移動機構は、前記測
定対象物あるいは前記第１および第２の光学装置のいず
れか一方を他方に対して移動させる手段により構成され
ている。
【０００７】さらに本発明の３次元位置情報測定装置に
おいては、前記測定対象物の相対的移動機構は、前記測
定対象物あるいは前記第１および第２の光学装置からの
レーザ光を前記２次元平面に対して直交する方向にスキ
ャンする手段により構成されている。
おいては、前記測定対象物の相対的移動機構は、前記測
定対象物あるいは前記第１および第２の光学装置からの
レーザ光を前記２次元平面に対して直交する方向にスキ
ャンする手段により構成されている。
【０００８】さらに本発明の３次元位置情報測定装置に
おいては、前記測定対象物上の反射体は、入射レーザ光
をその入射方向に反射するコーナキューブにより構成さ
れている。
おいては、前記測定対象物上の反射体は、入射レーザ光
をその入射方向に反射するコーナキューブにより構成さ
れている。
【０００９】
【実施例】以下に図面を用いて本発明の一実施例を説明
する。図１は本発明の３次元位置情報測定装置を備えた
ＮＣ制御工作機械の斜視図である。工作機械１１はその
本体１２に対してその長手方向左右（ｙ座標軸方向）に
移動可能に設けられた移動テーブル１３、本体１２に対
してその前後方向（ｘ座標軸方向）に移動可能に設けら
れた垂直方向に立ち上がるコラム１４，このコラム１４
に沿って上下方向（ｚ座標軸方向）に移動可能に設けら
れた工具台１５，この工具台１５に装着された工具１
６、これらの各要素をあらかじめ用意されたプログラム
にしたがって制御するＮＣ制御装置１７とから構成され
ている。
する。図１は本発明の３次元位置情報測定装置を備えた
ＮＣ制御工作機械の斜視図である。工作機械１１はその
本体１２に対してその長手方向左右（ｙ座標軸方向）に
移動可能に設けられた移動テーブル１３、本体１２に対
してその前後方向（ｘ座標軸方向）に移動可能に設けら
れた垂直方向に立ち上がるコラム１４，このコラム１４
に沿って上下方向（ｚ座標軸方向）に移動可能に設けら
れた工具台１５，この工具台１５に装着された工具１
６、これらの各要素をあらかじめ用意されたプログラム
にしたがって制御するＮＣ制御装置１７とから構成され
ている。
【００１０】移動テーブル１３上に加工対象であるワー
ク１８が載置されている。工具台１５には第１および第
２の光学装置１９，２０が設置されている。これらの第
１および第２の光学装置１９，２０は、後述するよう
に、レーザ光を移動テーブル１３上に載置されたワーク
１８に照射する。このワーク１８上には、照射されたレ
ーザ光をその入射方向に反射する反射体であるコーナキ
ューブ２１が、ワーク１８の加工領域を定める各コーナ
ー位置にオペレータの手作業により固定されている。
ク１８が載置されている。工具台１５には第１および第
２の光学装置１９，２０が設置されている。これらの第
１および第２の光学装置１９，２０は、後述するよう
に、レーザ光を移動テーブル１３上に載置されたワーク
１８に照射する。このワーク１８上には、照射されたレ
ーザ光をその入射方向に反射する反射体であるコーナキ
ューブ２１が、ワーク１８の加工領域を定める各コーナ
ー位置にオペレータの手作業により固定されている。
【００１１】コーナキューブ２１は、図２の平面図
（Ａ）および正面図（Ｂ）に示されるように、９０°プ
リズム２２を４個組み合わせてピラミッド状に構成され
ている。第１および第２の光学装置１９，２０の出力信
号は３次元座標測定装置２３に供給され、この３次元座
標測定装置２３の出力信号はＮＣ制御装置１７に供給さ
れる。
（Ａ）および正面図（Ｂ）に示されるように、９０°プ
リズム２２を４個組み合わせてピラミッド状に構成され
ている。第１および第２の光学装置１９，２０の出力信
号は３次元座標測定装置２３に供給され、この３次元座
標測定装置２３の出力信号はＮＣ制御装置１７に供給さ
れる。
【００１２】図３は図１に示される工作機械１１におけ
る、本発明の３次元位置情報測定装置の全体構成を示す
ブロック図である。３次元座標測定装置２３は第１およ
び第２の光学装置１９，２０の出力信号が供給される２
次元座標演算装置３１と加工領域演算装置３２とから構
成されている。２次元座標演算装置３１の出力信号は加
工領域演算装置３２に供給される。加工領域演算装置３
２の出力信号は、後述するように、加工領域を示す数値
データ（ｘ、ｙ、ｚ）ｉとして出力され、ＮＣ制御装置
１７に与えられる。ＮＣ制御装置１７は計測動作中、少
なくとも１回ワークが第１、第２の光学装置１９，２０
のレーザ光で構成される２次元平面を一端から他端まで
横切るように、工作機械１１の移動テーブル１３の移動
手段である送りモータ３３の駆動を制御して送りネジ３
４を駆動する。送りモータ３３の回転角は送りモータ３
３の回転軸に設けられたパルスジェネレータ３５により
移動テーブル１３のｙ軸方向の移動量を表す位置情報信
号に変換され、ＮＣ制御装置１７を介して加工領域演算
装置３２の入力信号として与えられる。
る、本発明の３次元位置情報測定装置の全体構成を示す
ブロック図である。３次元座標測定装置２３は第１およ
び第２の光学装置１９，２０の出力信号が供給される２
次元座標演算装置３１と加工領域演算装置３２とから構
成されている。２次元座標演算装置３１の出力信号は加
工領域演算装置３２に供給される。加工領域演算装置３
２の出力信号は、後述するように、加工領域を示す数値
データ（ｘ、ｙ、ｚ）ｉとして出力され、ＮＣ制御装置
１７に与えられる。ＮＣ制御装置１７は計測動作中、少
なくとも１回ワークが第１、第２の光学装置１９，２０
のレーザ光で構成される２次元平面を一端から他端まで
横切るように、工作機械１１の移動テーブル１３の移動
手段である送りモータ３３の駆動を制御して送りネジ３
４を駆動する。送りモータ３３の回転角は送りモータ３
３の回転軸に設けられたパルスジェネレータ３５により
移動テーブル１３のｙ軸方向の移動量を表す位置情報信
号に変換され、ＮＣ制御装置１７を介して加工領域演算
装置３２の入力信号として与えられる。
【００１３】図４（Ａ）は第１および第２の光学装置１
９，２０の具体的な構成を示す図であり、図４（Ｂ）は
図４（Ａ）の装置を矢印Ａ方向に見た図である。第１お
よび第２の光学装置１９，２０は同一の構成を備えてい
るため、図４では一方のみを示している。光学装置はレ
ーザ光源４１、ビームスプリッタ４２、レーザビームス
キャナ４３および光ディテクタ４４から構成されてい
る。
９，２０の具体的な構成を示す図であり、図４（Ｂ）は
図４（Ａ）の装置を矢印Ａ方向に見た図である。第１お
よび第２の光学装置１９，２０は同一の構成を備えてい
るため、図４では一方のみを示している。光学装置はレ
ーザ光源４１、ビームスプリッタ４２、レーザビームス
キャナ４３および光ディテクタ４４から構成されてい
る。
【００１４】また、レーザビームスキャナ４３は図４
（Ｂ）に示されるように、ポリゴンミラー４５、このポ
リゴンミラー４５を回転させるモータ４６およびこのモ
ータ４６の回転角を検出する回転角検出器４７とから構
成されている。
（Ｂ）に示されるように、ポリゴンミラー４５、このポ
リゴンミラー４５を回転させるモータ４６およびこのモ
ータ４６の回転角を検出する回転角検出器４７とから構
成されている。
【００１５】レーザ光源４１から放射されたレーザ光４
８は、ビームスプリッタ４２を透過してポリゴンミラー
４５の反射面で反射されてワーク１８表面に照射され
る。この時レーザ光がワーク１８に固定されたコーナキ
ューブ２１に入射すると、ここで入射光と同一方向に反
射される。この反射光は再びポリゴンミラー４５の反射
面で反射されてビームスプリッタ４２に入射し、ここで
さらに反射されて光ディテクタ４４に入射してここで検
出される。
８は、ビームスプリッタ４２を透過してポリゴンミラー
４５の反射面で反射されてワーク１８表面に照射され
る。この時レーザ光がワーク１８に固定されたコーナキ
ューブ２１に入射すると、ここで入射光と同一方向に反
射される。この反射光は再びポリゴンミラー４５の反射
面で反射されてビームスプリッタ４２に入射し、ここで
さらに反射されて光ディテクタ４４に入射してここで検
出される。
【００１６】図５は３次元座標測定装置２３に含まれる
電気回路系統の具体的な構成を示すブロック図である。
第１および第２の光学装置１９，２０の光ディテクタ４
４のアナログ出力は、アナログ入力インタフェース５１
を介して図３の２次元座標演算装置３１を構成するマイ
クロコンピュータ５２にタイミング情報として与えられ
る。他方、第１および第２の光学装置１９，２０の回転
角検出器４７の出力パルスはカウンタ入力インタフェー
ス５３に与えられ、その計数結果はマイクロコンピュー
タ５２に供給される。マイクロコンピュータ５２はこれ
らの入力信号からレーザ光４８を反射したコーナキュー
ブ２１の２次元位置情報を算出する。この結果は必要に
応じて表示装置５４に表示される。
電気回路系統の具体的な構成を示すブロック図である。
第１および第２の光学装置１９，２０の光ディテクタ４
４のアナログ出力は、アナログ入力インタフェース５１
を介して図３の２次元座標演算装置３１を構成するマイ
クロコンピュータ５２にタイミング情報として与えられ
る。他方、第１および第２の光学装置１９，２０の回転
角検出器４７の出力パルスはカウンタ入力インタフェー
ス５３に与えられ、その計数結果はマイクロコンピュー
タ５２に供給される。マイクロコンピュータ５２はこれ
らの入力信号からレーザ光４８を反射したコーナキュー
ブ２１の２次元位置情報を算出する。この結果は必要に
応じて表示装置５４に表示される。
【００１７】図６は本発明の３次元位置情報測定装置の
動作を説明するための斜視図で、第１および第２の光学
装置１９，２０は、ワーク１８上方のｘ−ｚ平面内に配
置され、それぞれこの平面内でレーザ光をスキャンす
る。他方、移動テーブル１３は送りモータ３３によりｙ
軸方向に移動し、この間に移動テーブル１３上のワーク
１８がｙ軸方向の一端から他端まで第１および第２の光
学装置１９，２０によりスキャンされる。
動作を説明するための斜視図で、第１および第２の光学
装置１９，２０は、ワーク１８上方のｘ−ｚ平面内に配
置され、それぞれこの平面内でレーザ光をスキャンす
る。他方、移動テーブル１３は送りモータ３３によりｙ
軸方向に移動し、この間に移動テーブル１３上のワーク
１８がｙ軸方向の一端から他端まで第１および第２の光
学装置１９，２０によりスキャンされる。
【００１８】図３に示される２次元座標演算装置３１
は、コーナキューブ２１からレーザ光が戻ってきて光デ
ィテクタ４４により検出されたタイミングでコーナキュ
ーブ２１のｘ−ｚ平面内の（ｘ、ｚ）座標を算出する。
２次元座標演算装置３１はこの演算結果と上記のレーザ
光検出タイミングを加工領域演算装置３２に供給する。
加工領域演算装置３２にはＮＣ制御装置１７から移動テ
ーブル１３のｙ座標が実時間で供給されているため、加
工領域演算装置３２は上記のレーザ光検出タイミングで
このｙ座標を保持する。加工領域演算装置３２はこのｙ
座標と前記（ｘ、ｚ）座標とを組み合わせて（ｘ、ｙ、
ｚ）座標として内部に記憶するとともに、コーナキュー
ブ２１の測定順位ｉを付して情報（ｘ、ｙ、ｚ）ｉとし
てＮＣ制御装置１７に供給する。
は、コーナキューブ２１からレーザ光が戻ってきて光デ
ィテクタ４４により検出されたタイミングでコーナキュ
ーブ２１のｘ−ｚ平面内の（ｘ、ｚ）座標を算出する。
２次元座標演算装置３１はこの演算結果と上記のレーザ
光検出タイミングを加工領域演算装置３２に供給する。
加工領域演算装置３２にはＮＣ制御装置１７から移動テ
ーブル１３のｙ座標が実時間で供給されているため、加
工領域演算装置３２は上記のレーザ光検出タイミングで
このｙ座標を保持する。加工領域演算装置３２はこのｙ
座標と前記（ｘ、ｚ）座標とを組み合わせて（ｘ、ｙ、
ｚ）座標として内部に記憶するとともに、コーナキュー
ブ２１の測定順位ｉを付して情報（ｘ、ｙ、ｚ）ｉとし
てＮＣ制御装置１７に供給する。
【００１９】図７および図８は２次元座標演算装置３１
によるコーナキューブ２１のｘ−ｚ平面内（ｘ、ｚ）座
標算出の原理を説明するための図である。先ず、図８に
おいてポリゴンミラー４５の回転角の原点方向をＯ−Ｐ
とする。これに対してポリゴンミラー４５の回転角が原
点方向Ｏ−Ｐにある時のレーザ光のポリゴンミラー４５
による反射方向をＯ−Ｑとする。すると、この反射方向
Ｏ−Ｑに対するレーザ光のスキャン角度θは、ポリゴン
ミラー４５の原点方向Ｏ−Ｐに対する回転角φに対し
て、次の数式１で表される。
によるコーナキューブ２１のｘ−ｚ平面内（ｘ、ｚ）座
標算出の原理を説明するための図である。先ず、図８に
おいてポリゴンミラー４５の回転角の原点方向をＯ−Ｐ
とする。これに対してポリゴンミラー４５の回転角が原
点方向Ｏ−Ｐにある時のレーザ光のポリゴンミラー４５
による反射方向をＯ−Ｑとする。すると、この反射方向
Ｏ−Ｑに対するレーザ光のスキャン角度θは、ポリゴン
ミラー４５の原点方向Ｏ−Ｐに対する回転角φに対し
て、次の数式１で表される。
【００２０】
【数１】
【００２１】通常、反射方向Ｏ−Ｑが垂直となるように
原点方向Ｏ−Ｐは垂線に対して４５度にとる。
原点方向Ｏ−Ｐは垂線に対して４５度にとる。
【００２２】第１および第２の光学装置１９，２０の各
ポリゴンミラー４５をモータ４６により回転させると、
それぞれのレーザ光はｘ−ｚ平面内でワーク１８の表面
をスキャンし、同一のコーナキューブ２１で反射され、
その反射レーザ光がそれぞれの光ディテクタ４４に検出
される。この検出タイミングにおける各ポリゴンミラー
４５の回転角検出器４７の出力情報φから数式１によ
り、コーナキューブ２１に対する各レーザ光４８のスキ
ャン角度θが求められる。
ポリゴンミラー４５をモータ４６により回転させると、
それぞれのレーザ光はｘ−ｚ平面内でワーク１８の表面
をスキャンし、同一のコーナキューブ２１で反射され、
その反射レーザ光がそれぞれの光ディテクタ４４に検出
される。この検出タイミングにおける各ポリゴンミラー
４５の回転角検出器４７の出力情報φから数式１によ
り、コーナキューブ２１に対する各レーザ光４８のスキ
ャン角度θが求められる。
【００２３】第１および第２の光学装置１９，２０の同
一のコーナキューブ２１に対するスキャン角度θを、図
７に示すように、それぞれθ１、θ２とすると、コーナ
キューブ２１の座標（ｘ、ｚ）は、次の数式２、３で求
められる。
一のコーナキューブ２１に対するスキャン角度θを、図
７に示すように、それぞれθ１、θ２とすると、コーナ
キューブ２１の座標（ｘ、ｚ）は、次の数式２、３で求
められる。
【００２４】
【数２】
【００２５】
【数３】
【００２６】ここで、Ｈ１、Ｈ２は、第１および第２の
光学装置１９，２０が配置されているｘ−ｚ平面内での
ｚ軸方向の長さ（高さ）、Ｌ１、Ｌ２は、第１および第
２の光学装置１９，２０の同じくｘ軸方向の長さを示
す。したがって（Ｌ１、Ｈ１）および（Ｌ２、Ｈ２）は
第１および第２の光学装置１９，２０のｘ−ｚ平面内で
の座標を示している。数式２、３の演算は移動テーブル
１３上のワーク１８がｙ軸方向に移動される間に存在す
る複数個のコーナキューブ２１について求められる。
光学装置１９，２０が配置されているｘ−ｚ平面内での
ｚ軸方向の長さ（高さ）、Ｌ１、Ｌ２は、第１および第
２の光学装置１９，２０の同じくｘ軸方向の長さを示
す。したがって（Ｌ１、Ｈ１）および（Ｌ２、Ｈ２）は
第１および第２の光学装置１９，２０のｘ−ｚ平面内で
の座標を示している。数式２、３の演算は移動テーブル
１３上のワーク１８がｙ軸方向に移動される間に存在す
る複数個のコーナキューブ２１について求められる。
【００２７】図９は本発明の他の実施例を示す要部斜視
図である。この実施例ではワーク１８に対して第１およ
び第２の光学装置１９，２０の装着されているコラム１
４が送り用モータ９１および送りネジ９２によりｙ軸方
向に送られ、このときの移動量は送り用モータ９１の軸
に装着されたパルスジェネレータ９３により電気信号に
変換される。
図である。この実施例ではワーク１８に対して第１およ
び第２の光学装置１９，２０の装着されているコラム１
４が送り用モータ９１および送りネジ９２によりｙ軸方
向に送られ、このときの移動量は送り用モータ９１の軸
に装着されたパルスジェネレータ９３により電気信号に
変換される。
【００２８】図１０乃至図１２は本発明のさらに他の実
施例を示す要部斜視図である。この実施例では第１およ
び第２の光学装置１０１、１０２は、ｘ−ｚ平面内でｘ
軸方向にスキャンするとともに、ｙ−ｚ平面内でｙ軸方
向にスキャンするように構成されている。図１１はその
光学装置の具体的な構造を示す斜視図である。この光学
装置はレーザ光源４１、ビームスプリッタ４２、ｙ軸レ
ーザビームスキャナ１１１、ｘ軸レーザビームスキャナ
１１２および光ディテクタ４４から構成されている。ｘ
軸レーザビームスキャナ１１２は回転軸方向に延長され
た反射面を有するポリゴンミラーで、レーザビームをｘ
−ｚ平面内でｘ軸方向にスキャンする。他方、ｙ軸レー
ザビームスキャナ１１１は図４に示されたものと同様な
ポリゴンミラーであるが、その回転により、レーザビー
ムをｘ軸レーザビームスキャナ１１２の反射面上でその
回転軸方向すなわちｙ軸方向にスキャンする。
施例を示す要部斜視図である。この実施例では第１およ
び第２の光学装置１０１、１０２は、ｘ−ｚ平面内でｘ
軸方向にスキャンするとともに、ｙ−ｚ平面内でｙ軸方
向にスキャンするように構成されている。図１１はその
光学装置の具体的な構造を示す斜視図である。この光学
装置はレーザ光源４１、ビームスプリッタ４２、ｙ軸レ
ーザビームスキャナ１１１、ｘ軸レーザビームスキャナ
１１２および光ディテクタ４４から構成されている。ｘ
軸レーザビームスキャナ１１２は回転軸方向に延長され
た反射面を有するポリゴンミラーで、レーザビームをｘ
−ｚ平面内でｘ軸方向にスキャンする。他方、ｙ軸レー
ザビームスキャナ１１１は図４に示されたものと同様な
ポリゴンミラーであるが、その回転により、レーザビー
ムをｘ軸レーザビームスキャナ１１２の反射面上でその
回転軸方向すなわちｙ軸方向にスキャンする。
【００２９】すなわち、この実施例では、図１２に示さ
れるように、第１および第２の光学装置１０１、１０２
はｘ軸に平行な軸Ｏ１−Ｏ２を中心として回転角Ψの範
囲で回転する。このとき第１および第２の光学装置１０
１、１０２に含まれるレーザビームスキャナは、平面Ｑ
１−Ｑ２−Ｑ１´−Ｑ２´をスキャンすることになる。
したがって、複数個のコーナキューブ２１がこの平面内
に存在する場合には、上記のｙ軸方向の回転角Ψおよび
ｘ軸方向のスキャン角度θ１、θ２から、次の数式４、
５、６により算出される。ただし、ここではＨ１＝Ｈ２
としている。
れるように、第１および第２の光学装置１０１、１０２
はｘ軸に平行な軸Ｏ１−Ｏ２を中心として回転角Ψの範
囲で回転する。このとき第１および第２の光学装置１０
１、１０２に含まれるレーザビームスキャナは、平面Ｑ
１−Ｑ２−Ｑ１´−Ｑ２´をスキャンすることになる。
したがって、複数個のコーナキューブ２１がこの平面内
に存在する場合には、上記のｙ軸方向の回転角Ψおよび
ｘ軸方向のスキャン角度θ１、θ２から、次の数式４、
５、６により算出される。ただし、ここではＨ１＝Ｈ２
としている。
【００３０】
【数４】
【００３１】
【数５】
【００３２】
【数６】
【００３３】以上、本発明をＮＣ工作機械に応用した場
合を実施例として説明したが、本発明はこのような場合
に限らず他の種々の装置への応用が可能である。図１３
および図１４は本発明を無人搬送台車の誘導における位
置検出手段として応用した例を示す概略構成図である。
図１３は屋内での誘導の場合で、無人搬送台車１３１に
はコーナキューブ２１が固定されており、天井１３３の
梁１３４上にそれぞれｘ軸方向及びｙ軸方向にスキャン
するように構成された第１、第２の光学装置１０１、１
０２が設置されている。図１４は屋外での誘導の場合を
示し、第１、第２の光学装置１０１、１０２はそれぞれ
地上に垂直に立てられたポール１３７の先端部に設置さ
れている。
合を実施例として説明したが、本発明はこのような場合
に限らず他の種々の装置への応用が可能である。図１３
および図１４は本発明を無人搬送台車の誘導における位
置検出手段として応用した例を示す概略構成図である。
図１３は屋内での誘導の場合で、無人搬送台車１３１に
はコーナキューブ２１が固定されており、天井１３３の
梁１３４上にそれぞれｘ軸方向及びｙ軸方向にスキャン
するように構成された第１、第２の光学装置１０１、１
０２が設置されている。図１４は屋外での誘導の場合を
示し、第１、第２の光学装置１０１、１０２はそれぞれ
地上に垂直に立てられたポール１３７の先端部に設置さ
れている。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
次元平面もしくは３次元空間内の測定対象物の座標を、
非接触で高速かつ高精度に測定することができる。ま
た、本発明によれば、工作機械の移動テーブル上に置か
れた実際のワークを用いて加工領域を決定できるため、
オペレータが持っている実際のワークのイメージに近い
加工領域の数値データを得ることができ、簡単な操作に
よりに高精度の３次元位置情報の測定が可能である。
次元平面もしくは３次元空間内の測定対象物の座標を、
非接触で高速かつ高精度に測定することができる。ま
た、本発明によれば、工作機械の移動テーブル上に置か
れた実際のワークを用いて加工領域を決定できるため、
オペレータが持っている実際のワークのイメージに近い
加工領域の数値データを得ることができ、簡単な操作に
よりに高精度の３次元位置情報の測定が可能である。
【図１】本発明の３次元位置情報測定装置を備えたＮＣ
制御工作機械の斜視図である。
制御工作機械の斜視図である。
【図２】図１に示すコーナキューブ２１の構造を示す図
で、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は正面図である。
で、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は正面図である。
【図３】本発明の３次元位置情報測定装置の全体構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図４】本発明の３次元位置情報測定装置の要部を示す
概略構成図で、図４（Ａ）は図１に示された第１および
第２の光学装置１９，２０の具体的な構成を示す図であ
り、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の装置を矢印Ａ方向に見た
図である。
概略構成図で、図４（Ａ）は図１に示された第１および
第２の光学装置１９，２０の具体的な構成を示す図であ
り、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の装置を矢印Ａ方向に見た
図である。
【図５】本発明の３次元座標測定装置２３に含まれる電
気回路系統の具体的な構成を示すブロック図である。
気回路系統の具体的な構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の３次元位置情報測定装置の動作を説明
するための斜視図である。
するための斜視図である。
【図７】本発明の２次元座標演算装置３１によるコーナ
キューブ２１のｘ−ｚ平面内（ｘ、ｚ）座標算出の原理
を説明するための図である。
キューブ２１のｘ−ｚ平面内（ｘ、ｚ）座標算出の原理
を説明するための図である。
【図８】同じく本発明の２次元座標演算装置３１による
コーナキューブ２１のｘ−ｚ平面内（ｘ、ｚ）座標算出
の原理を説明するための図である。
コーナキューブ２１のｘ−ｚ平面内（ｘ、ｚ）座標算出
の原理を説明するための図である。
【図９】本発明の他の実施例を示す要部斜視図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例を示す要部斜視図
である。
である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例を示す要部斜視図
である。
である。
【図１２】本発明のさらに他の実施例の動作を説明する
ための図である。
ための図である。
【図１３】本発明の他の応用例を示す要部斜視図であ
る。
る。
【図１４】本発明のさらに他の応用例を示す要部斜視図
である。
である。
１１ 工作機械 １２ 工作機械本体 １３ 移動テーブル １４ コラム １５ 工具台 １６ 工具 １７ ＮＣ制御装置 １８ ワーク １９ 第１の光学装置 ２０ 第２の光学装置 ２１ コーナキューブ（反射体） ２２ ９０°プリズム ２３ ３次元座標測定装置 ３１ ２次元座標演算装置 ３２ 加工領域演算装置 ３３ 送りモータ ３４ 送りネジ ３５ パルスジェネレータ ４１ レーザ光源 ４２ ビームスプリッタ ４３ レーザビームスキャナ ４４ 光ディテクタ ４５ ポリゴンミラー ４６ モータ ４７ 回転角検出器
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザ光源および光ディテクタをビーム
スプリッタを介して等価的に同一光軸上に配置し、前記
レーザ光源からのレーザ光を回転ミラーにより２次元平
面内でスキャンさせる第１および第２の光学装置と、こ
れらの第１および第２の光学装置からのレーザ光を反射
するように、３次元位置情報を測定すべき対象物上の測
定箇所に配置された反射体と、この反射体が配置された
前記測定対象物を前記２次元平面に対して直交する方向
に相対的に移動する機構と、前記測定対象物上の反射体
から反射された前記レーザ光を前記第１および第２の光
学装置の光ディテクタにより検出した時点における前記
回転ミラーの回転角度情報および前記測定対象物の移動
位置情報が与えられ、これらの情報から前記測定対象物
上の反射体の３次元空間内の位置座標を計算する演算装
置とを備えたことを特徴とする３次元位置情報測定装
置。 - 【請求項２】 前記測定対象物の相対的移動機構は、前
記測定対象物あるいは前記第１および第２の光学装置の
いずれか一方を他方に対して移動させる手段により構成
されることを特徴とする請求項１記載の３次元位置情報
測定装置。 - 【請求項３】 前記測定対象物の相対的移動機構は、前
記測定対象物あるいは前記第１および第２の光学装置か
らのレーザ光を前記２次元平面に対して直交する方向に
スキャンする手段により構成されることを特徴とする請
求項１記載の３次元位置情報測定装置。 - 【請求項４】 前記測定対象物上の反射体は、入射レー
ザ光をその入射方向に反射するコーナキューブにより構
成されることを特徴とする請求項１記載の３次元位置情
報測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14137092A JPH05332743A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | ３次元位置情報測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14137092A JPH05332743A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | ３次元位置情報測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05332743A true JPH05332743A (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=15290415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14137092A Withdrawn JPH05332743A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | ３次元位置情報測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05332743A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104567662A (zh) * | 2013-10-22 | 2015-04-29 | 北京智朗芯光科技有限公司 | 一种光学测量平台 |
| CN104567663A (zh) * | 2013-10-22 | 2015-04-29 | 北京智朗芯光科技有限公司 | 一种三维移动装置 |
| WO2019123058A1 (fr) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | Watch Out Sa | Machine-outil avec un dispositif de mesure optique pour le repérage tridimensionnel entre le porte-outil et le support de pièce et procédé de mesure optique tridimensionnelle correspondant |
| CH714503A1 (fr) * | 2017-12-22 | 2019-06-28 | Watch Out Sa | Machine-outil avec un dispositif de mesure optique pour le repérage tridimensionnel entre le porte-outil et le support de pièce. |
-
1992
- 1992-06-02 JP JP14137092A patent/JPH05332743A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104567662A (zh) * | 2013-10-22 | 2015-04-29 | 北京智朗芯光科技有限公司 | 一种光学测量平台 |
| CN104567663A (zh) * | 2013-10-22 | 2015-04-29 | 北京智朗芯光科技有限公司 | 一种三维移动装置 |
| WO2019123058A1 (fr) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | Watch Out Sa | Machine-outil avec un dispositif de mesure optique pour le repérage tridimensionnel entre le porte-outil et le support de pièce et procédé de mesure optique tridimensionnelle correspondant |
| CH714503A1 (fr) * | 2017-12-22 | 2019-06-28 | Watch Out Sa | Machine-outil avec un dispositif de mesure optique pour le repérage tridimensionnel entre le porte-outil et le support de pièce. |
| CN112105887A (zh) * | 2017-12-22 | 2020-12-18 | 谨观股份公司 | 带有用于在刀具夹具和工件夹具之间的三维配准的光学测量装置的机床 |
| US11642749B2 (en) | 2017-12-22 | 2023-05-09 | Ldi Finances | Machine tool with an optical measuring device for three dimensional registration between the tool holder and the work holder |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |