JPH0621767B2 - 曲面形状測定方法およびその装置 - Google Patents

曲面形状測定方法およびその装置

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JPH0621767B2
JPH0621767B2 JP62336164A JP33616487A JPH0621767B2 JP H0621767 B2 JPH0621767 B2 JP H0621767B2 JP 62336164 A JP62336164 A JP 62336164A JP 33616487 A JP33616487 A JP 33616487A JP H0621767 B2 JPH0621767 B2 JP H0621767B2
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point
axis
curved surface
sensor
surface shape
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重仁 清水
保吉 小川
保 斉藤
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Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は3次元曲面形状を有する自動車用窓ガラスなど
に用いられる板ガラス、あるいはこれらの板ガラスが所
望形状に製作されているか否かの判定をするためのガラ
ス検査型などの周縁部分を測定するための方法および装
置に関する。
〔従来の技術〕
従来、周縁部分を測定する方法、装置としては、特開昭
55-89708号などに示されるれよに、周縁部輪郭に沿って
配置された複数のプローブによって測定するもの、また
特開昭58-198710号で示されるように、移動自在なアー
ムの先端に位置計測センサーを備えたもので、基準型に
基づき測定の位置・順序を学習記憶させ、その後記憶内
容を反複再現することにより測定するものが知られてい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、いずれもセンサーが接触タイプであり、
被対象物を傷つけ、センサー自身が摩耗することは避け
されない。また、前者にあっては、被検査物の寸法、形
状が変わるたびに測定装置を用意する必要があり、後者
にあっては、被検査物が変わるたびに位置・順序を学習
記憶させる必要があり、測定点が一般的に30点前後ある
ので、多大な労力を要するものであった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、非接触
タイプの光学式距離センサーによって、迅速かつ高精度
に測定でき、しかも被検査物の寸法、形状が変わっても
対応が容易な測定方法および装置を提供することを目的
とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明はシーミングされた板ガラス、ガラス検査型など
の曲面形状を有する被検査物の周縁部分を測定する方法
であって、被検査物の任意の点を基準点として水平面に
X軸およびY軸、垂直軸にZ軸からなる3次元の座標系
を設定し、光学的距離センサーを、その照射スポットが
被検査物の設計上の仮想曲面における仮想測定点P
(X、Y、Z)のX−Y平面における法線に沿って、そ
の点Pの近傍から反対側の近傍まで点Pを含んで直線補
間するように、かつX−Y−Z空間における点Pの接平
面にほぼ平行であって、前記距離センサーのビーム照射
角度をX−Y−Z空間における点Pの法線方向にほぼ保
つように、駆動させながら、前記センサーの出力が急変
する場所を位置センサーにより検出することを特徴とす
る。
また、測定装置においては、被検査物の任意の点を基準
として、水平面にX軸およびY軸、垂直軸にZ軸からな
る3次元の座標系を設定し、該座標で表わされる仮想測
定点における位置情報および方向情報を記憶する記憶手
段と、位置情報および方向情報に基づいて駆動される5
以上の自由度を有するロボットと、ロボットの先端に設
けられた光学式距離センサーと、該センサーの位置を検
出する位置検出器を具備することを特徴とする。
〔実施例〕
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
第1図は本発明の装置全体を示す概略構成図、第2図は
ガラス検査型に基づいて設定された3次元座標系、第3
図〜第5図はいずれもガラス検査型(一点鎖線)と設計
上の仮想曲面(実線)の関係と測定方法を示す図で第3
図の(a)は平面図、(b)は(a)の円部拡大図、第4図は第
3図A−B線における一部断面図、第5図は第3図にお
いてAからBの方向を見た一部立面図である。第6図は
位置−センサー出力特性図、第7図は曲面板ガラス周縁
部分の測定方法を示す要部概略図である。
図面において1はガラス検査型でこの任意の点Poを基準
点すなわち原点として水平面にX軸およびY軸、垂直軸
にZ軸からなる3次元の座標系を設定する。
2は記憶手段2a、演算手段2b、インターフェース2cなど
から構成されるコンピュータで、記憶手段2aには、自動
車メーカー等から指示される板ガラスの寸法、形状すな
わち設計上の曲面に従って、仮想測定点の位置P(X、
Y、Z)と、仮想測定点におけるセンサーの駆動方向と
しての方向ベクトルU(u、v、w)、仮想測定点に対
するセンサーの向きとしての法線ベクトルI(i、j、
k)などの情報が記録される。
3は5以上の自由度を有するロボットでX軸、Y軸、Z
軸方向に移動自在なアーム3aとその先端に軸自身回動自
在に取付けられたアクチエータ3bと、アクチエータ3bに
回動自在に取付けられたハンド3cなどを具備し、ロボッ
トコントローラ4によって駆動される。
5はハンド3cの先端に取付けられたレーザー変位計など
の光学式距離センサーでレーザー光を被検査物に投射
し、その反射光により距離を計測するものである。
6はセンサー位置を検出する位置検出器でロボットの5
軸移動をそれぞれパルス発生器、パルスカウンターなど
により検出するものである。
〔作用〕
ガラス検査型の点Poを設計上の仮想曲面における基準点
すなわち原点(O、O、O)と合致させて、この点を基
準にして、センサーの移動量をカウントすることとし、
第3図(a)、(b)、第4図、第5図において実線で示す設
計上の仮想曲面における仮想測定点P(X、Y、Z)の
周縁部分を測定する場合について以下に説明する。
仮想測定点P(X、Y、Z)の近傍と反対側の近
傍の位置をそれぞれA(X、Y、Z)、B
(X、Y、Z)とし、AB間の距離を例えば10mm
とすると、演算手段2bによりAはX=X+10/2×
(−1)×u、Y=Y+10/2×(−1)×v、Z
=Z+10/2×(−1)×w、BはX=X+10
/2×u、Y=Y+10/2×v、Z=Z+10/
2×wとして演算される。
光学式距離センサー5は、このようにして得られた位置
情報A、Bと、仮想測定点Pにおける法線ベクトルI
(i、j、k)によって、その照射スポットが第3図
(a)(b)に示すように測定点PのX−Y平面における法線
A−P−Bに沿ってAから測定点Pを通ってBまで直線
補間するよるように、しかも第4図に示すようにX−Y
−Z空間における点Pの接平面A−P−Bに平行であっ
て、距離センサーのビーム照射角度をX−Y−Z空間に
おける点Pの法線方向に保つように、ロボットコントロ
ーラ4を介してロボット3により駆動される。
このとき、センサーの出力は第6図に示すようになり、
出力が急変する点P′が実際のガラス検査型の周縁部分
すなわち計測点であるので、このときのセンサーの位置
を位置検出器6により読みとり、さらにセンサーにより
センサーと点P′の距離を測定したものと点P′におけ
る法線ベクトルU(u、v、w)によって計測点P′の
位置を演算手段2bにより求めることができる。
以下、複数の点において同様の測定を行なうことにより
実際のガラス検査型の周縁部分を3次元の位置座標とし
て把握することができる。
このようにして得られた位置座標を基に、設計上の仮想
曲面との寸法の差(第4図におけるL)、曲率(第4図
におけるM)を演算手段2bにより求めてこの値が例えば
±0.5 mmの許容範囲にあるか否かで被検査物の寸法規格
の適否を判定することができる。このような方法により
例えば30点の測定をしたところ、従来の手銅方式で約1
時間要していたのに対し、約4分と格段に測定時間が短
縮され、測定精度も±0.1 mmと極めて良好であった。
本発明は、第3図(b)の点線で示すように、仮想測定点
PのX−Y平面における法線方向から外れて駆動した
り、第5図の点線で示すように光学式距離センサーのビ
ーム照射角度がX−Y−Z空間における仮想測定点Pの
法線から外れて照射されると、それぞれ実測されるべき
点P′から点P″に外れてしまうので補正して再度測定
しなければならない不都合を防ぐとともに測定精度を向
上させるものである。また、レーザビームスポットの仮
想の測定点Pの近傍Aから反対側の近傍Bに走査するこ
とにより、仮想測定点Pと計測点P′がずれていても必
ず測定することができる。
さらに、3次元曲面形状を有する板ガラスの周縁部分の
測定は光学的に検出するのは従来不可能とされていた
が、自動車窓ガラスなどに用いられる板ガラス11には第
7図に示すように周縁部にシーミングが施されておりこ
のシーミング部11aが比較的不透明であり、微少な凹凸
を有することにより本発明者らは着目して、この部分に
ガラス検査型において説明したと同様の方法により周縁
部分の測定を可能にした。
以上、好適な実施例により説明したが、本発明はこれら
に限定されるものではなく種々の応用が可能である。
ロボットは5軸ロボット以外にも5以上の自由度を有す
るロボットであればよく、またロボットとして一体的に
製作されたものだけでなく各軸の駆動装置を別々に製作
して組み合せたものでもよいのは勿論である。
光学式距離センサーは光を被検査物に照射してその反射
光によって距離を測定するものなら使用可能であるが、
レーザ光を使用して、その反射光の変位を位置検出器で
測定するレーザ変位形が精度の点で好ましい。
方向情報としては方向ベクトル、法線ベクトル以外にも
X軸、Y軸、Z軸となす角度によって表わしてよい。
また実施例では、被検査物上に設定する3次元座標の基
準点は設計上の仮想曲面における基準点すなわち原点と
合致させたが、必ずしも合致される必要はなく、被測定
物上の任意の点を基準点として設計上の仮想曲面上の基
準点とのずれをX軸、Y軸、Z軸についてのそれぞれの
差として各々の仮想測定点の座標を補正するか、被測定
物上の基準点を補正してやればよい。
また、実施例では点Aから点Pを通りBまで距離センサ
ーのビームを移動させて被検査物の周縁部P′を測定し
たがさらにB→P→Aと往復動させてそのときのP″を
測定してP′とP″の位置を相加平均して求めると、信
号遅れ、処理時間の遅れを相殺して精度が向上するの
で、さらに好ましい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、3次元座標計を設定し、この座標によ
り距離センサーを5以上の自由度を有するロボットによ
り駆動するので、座標情報を与えるだけで被検査物の周
縁部分を容易にしかも迅速に測定することができる。ま
たレーザ変位計などの光学式距離センサーを併用するこ
とにより、非接触で高精度の測定を可能にしたものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置全体を示す概略構成図、第2図は
ガラス検査型に基づいて設定された3次元座標系、第3
図〜第5図はいずれもガラス検査型(一点鎖線)と設計
上の仮想曲面(実線)の関係と測定方法を示す図で、第
3図の(a)は平面図、(b)は(a)の円部拡大図、第4図は
第3図A−B線における一部断面図、第5図は第3図に
おいてAからBの方向を見た一部立面図である。第6図
は位置−センサー出力特性図、第7図は曲面板ガラス周
縁部分の測定方法を示す要部概略図である。 1……ガラス検査型、2……コンピュータ 2a……記憶手段、2b……演算手段 3……ロボット、5……光学式距離センサー 6……位置検出器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】曲面形状を有するガラス検査型あるいはシ
    ーミングされた板ガラスの周縁部分を測定する方法であ
    って、被検査物の任意の点を基準点として水平面にX軸
    およびY軸、垂直軸にZ軸からなる3次元の座標系を設
    定し、光学的距離センサーを、その照射スポットが被検
    査物の設計上の仮想曲面における仮想測定点P(X、
    Y、Z)のX−Y平面における法線に沿って、その点P
    の近傍から反対側の近傍まで点Pを含んで直線補間する
    ように、かつX−Y−Z空間における点Pの接平面にほ
    ぼ平行であって、前記距離センサーのビーム照射角度を
    X−Y−Z空間における点Pの法線方向にほぼ保つよう
    に、駆動させながら、前記センサーの出力が急変する場
    所を位置センサーにより検出することを特徴とする曲面
    形状測定方法。
  2. 【請求項2】曲面形状を有するガラス検査型あるいはシ
    ーミングされた板ガラスの周縁部分を測定する装置であ
    って、被検査物の任意の点を基準として、水平面にX軸
    およびY軸、垂直軸にZ軸からなる3次元の座標系を設
    定し、該座標で表される仮想測定点における位置情報お
    よび方向情報を記憶する記憶手段と、位置情報および方
    向情報に基づいて駆動される5以上の自由度を有するロ
    ボットと、ロボットの先端に設けられた光学式距離セン
    サーと、該センサーの位置を検出する位置検出器を具備
    することを特徴とする曲面形状測定装置。
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