JPH0626828A

JPH0626828A - 形状測定装置及び測定方法

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Publication number: JPH0626828A
Application number: JP41385090A
Authority: JP
Inventors: Sunao Nakamura; 直中村
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【構成】相対座標測定手段により基準座標設定手段の
予め定められた基準点を測定し、該基準座標系におけ
る、相対座標測定手段の仮想相対座標系の配置を確認す
る。そして、相対座標測定手段による被測定物の測定を
開始する。この相対座標測定手段による被測定物の表面
形状の連続的な測定は、相対座標測定手段の有する仮想
相対座標系に従って行なわれ、その後基準座標系に対す
る被測定物の各測定点座標に変換し、該基準座標系での
座標値を基に図形表示する。【効果】本発明にかかる形状測定装置ないし測定方法
によれば、常に基準座標系を基準に被測定物の座標値を
得ることができるので、被測定物の各方向からの被測定
物の表面形状を全方向から測定し、該表面形状を正確且
つ簡便に算出・表示することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は形状測定装置及び測定方
法、特に非接触で被測定物の形状を測定することのでき
る形状測定装置及び測定方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年三次元測定装置等により被測定物の
形状を正確に測定することが可能となっており、各種加
工、検査等の分野に応用されている。ところで、一般に
三次元測定装置は基台上に被測定物を載置し、該被測定
物にプローブを接触ないし近接させて被測定物の各測定
点における座標を検出している。一方、例えば自動車等
のように被測定物が大きい場合、基台上に被測定物を載
置することができないため多軸アームの先端にプローブ
を設置し、該アームを移動させて測定情報を得る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような多軸アームを用いた形状測定にあっても、当該
アームを届かせることのできる範囲は限られており、必
要により被測定物を移動・再配置を行なわなければなら
ない。この場合には、基準点の再設定等極めて煩雑な操
作を行なわなければ、被測定物の全体形状を把握するこ
とができない。さらに機構の複雑化、大型化は避け得
ず、新たな測定方法、測定装置の開発が期待されてい
た。本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は被測定物の形状、大きさに制限を加え
ることなく、正確な形状測定を行ない得る形状測定装置
及び測定方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明にかかる形状測定装置は、基準座標設定手段
と、相対座標測定手段と、座標変換手段及び表示手段を
備える。そして、基準座標設定手段は、少なくとも３点
の、同一直線上にない基準点を有する。また、相対座標
測定手段は、前記基準座標設定手段に対し離隔配置可能
で、且つ仮想相対座標軸を有し、前記仮想相対座標軸の
原点より被測定物までの距離及び仮想相対座標軸に対す
る角度を断続的に測定することにより、被測定物の各測
定点の相対座標値を出力する。座標変換手段は、前記仮
想相対座標系上の各座標値を、基準座標系上の座標値に
変換する。表示手段は、前記基準座標系での各測定点の
座標値より、被測定物表面の形状を表示する

【０００５】なお、基準座標設定器は、互いに直交する
三本の基準座標軸を有し、それぞれの軸上であって、基
準座標系原点より一定距離はなれた位置に小球を備える
ことが好適である。

【０００６】又、相対座標測定装置は、相対座標系原点
より被測定物までの距離を測定可能な測定器と、該測定
器を垂直面上で回動可能に保持する支持部材と、前記支
持部材を水平面上で回動可能に支持する基台と、を有
し、前記測定距離、支持部材及び基台の回転角度によ
り、被測定物表面の仮想相対座標系上での座標値を断続
的に測定することが好適である。

【０００７】一方、本発明にかかる形状測定方法は、基
準点測定工程と、変換係数算出工程と、実測定工程と、
座標変換工程と、表示工程を備える。そして、基準点測
定工程では、固有の仮想相対座標系を有する相対座標測
定手段により、基準座標設定手段の予め定められた少な
くとも３点の基準点までの距離及び仮想相対座標軸に対
する角度を測定する。また、変換係数算出工程では、前
記基準点測定工程の測定結果より、前記相対座標系を基
準座標に変換する変換係数を求める。実測定工程は、前
記相対座標測定手段による被測定物表面の測定位置を、
例えば相対座標系のＸ，Ｙ平面で連続的に移動させ、次
にＺ方向に移動させた後で同じくＸ，Ｙ平面を連続的に
移動させることで、被測定物の一面の各測定点の角度デ
ータ及び距離データを得、相対座標系上の被測定物の表
面形状の各座標値を得る。座標変換工程は、前記被測定
物の各座標値を基準座標系における座標値に変換する。
表示工程では、基準座標に変換された被測定物の表面形
状の座標値から、被測定物の形状図形を作成し、例えば
ディスプレー上に表示する。

【０００８】なお、相対座標測定手段のみの位置を変更
し、測定工程から座標軸変換工程を所望回数繰返すこと
が好適である。

【０００９】

【作用】本発明にかかる形状測定装置においては、まず
基準座標設定手段を被測定物の近傍に設置する。そし
て、相対座標測定手段を被測定物及び基準座標設定手段
を確認できる位置に設置する。次に相対座標測定手段に
より基準座標設定手段の予め定められた基準点を測定
し、該基準座標系における、相対座標測定手段の仮想相
対座標系の配置を確認する。そして、相対座標測定手段
による被測定物の測定を開始する。この相対座標測定手
段による被測定物の表面形状の連続的な測定は、相対座
標測定手段の有する仮想相対座標系に従って行なわれ、
その後基準座標系に対する被測定物の各測定点座標に変
換する。

【００１０】また、必要に応じ、前記基準座標設定手段
をそのままの位置において、前記相対座標測定手段を移
動させる。そして、前記同様に相対座標測定手段と基準
座標系との関係を確認後、被測定物の形状を測定し、基
準座標演算を行なう。

【００１１】なお、このように相対座標測定手段を移動
させた場合にも、常に基準座標系を基準に被測定物の座
標値を得ることができるので、被測定物の各方向からの
被測定物の表面形状を全方向から測定し、該表面形状を
正確且つ簡便に算出・表示することが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を説明する。図１には本発明の一実施例にかかる形状測
定装置の外観が示されている。同図において、形状測定
装置１０は、基準座標設定手段１２と、相対座標測定手
段１４と、コントローラ１６（座標変換手段）とを含
み、被測定物１８の形状測定を行なうものである。

【００１３】前記基準座標設定手段１２は基台１９上に
互いに直交する基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚを有し、基準座標系原
点Ｏ位置、原点Ｏを挟んでＸ軸方向に所定距離はなれた
Ｘ⁺，Ｘ^-位置、さらに原点ＯよりＹ軸方向に所定距離は
なれたＹ⁺位置、及び原点Ｏより下方に所定距離はなれ
たＺ^-位置に、小球をそれぞれ配置している。

【００１４】一方、形状測定装置１４も基台２０上に互
いに直交する固有の仮想相対座標軸Ｘ'，Ｙ'，Ｚ'を有
し、相対軸原点を介してレーザー光を出光可能に構成さ
れている。そして、測定手段本体２２は前記基台２０に
対して水平方向及び垂直方向に回動可能及び回動角度検
出可能に載置されており、下方の一部を除くほぼ全方向
にレーザービームを出射し、その反射光を受光可能に構
成されている。

【００１５】なお、コントローラ１６は測定手段を回動
させ、測定手段からの距離と角度の情報を断続的に読み
込み、絶対座標軸系に対する測定座標に変換する。そし
て、前記相対座標測定手段１４によるレーザービーム走
査制御のため、例えばジョイスティック等による操作が
可能となっている。

【００１６】本実施例にかかる形状測定装置は概略以上
のように構成され、次にその作用について説明する。図
２には本発明にかかる装置の作用を示すフローチャート
図が示されている。同図より明らかなように、まず基準
座標設定手段１２を被測定物１８の近傍に配置する（ス
テップ１００）。次に相対座標測定手段１４を、前記基
準座標設定手段１２及び被測定物１８が測定可能な位置
に配置する（ステップ１０２）。

【００１７】そして、相対座標測定手段１４により、前
記基準座標設定手段１２の絶対原点Ｏ及び各基準点Ｘ
⁺，Ｘ^-，Ｙ⁺，Ｚ^-への距離、及び水平方向、垂直方向へ
の回動角度を測定する。すなわち、相対座標測定手段１
４の有する相対座標系Ｘ'，Ｙ'，Ｚ'において、前記絶
対座標Ｏ，各基準点Ｘ⁺，Ｘ^-，Ｙ⁺，Ｚ^-の座標を求める
測定を行なう。これを逆変換すれば、相対座標系の特定
座標値を基準座標系の座標値に変換することが可能とな
る（ステップ１０４）。

【００１８】次に被測定物１８の測定を開始する。すな
わち、相対座標測定手段の原点Ｏ'から被測定物の特定
点ｐまでの距離、及び水平方向、垂直方向への回動角度
α、θを測定することにより、当該特定点ｐの相対座標
系上での座標（Ｘ'₁，Ｙ'₁，Ｚ'₁）が次式により得られ
る（ステップ１０６）。Ｘ'₁＝ｌ・sinα・cosθ Ｙ'₁＝ｌ・sinα・sinα Ｚ'₁＝ｌ・cosθ

【００１９】その上で、この特定点ｐの相対座標
（Ｘ'₁，Ｙ'₁，Ｚ'₁）を基準座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）に
変換（ステップ１０８）してハードディスク等に記憶す
る（ステップ１１０）。

【００２０】このような測定点の設定は、例えば横方向
（Ｘ，Ｙ平面）に断続的な点の集合体として行なわれ、
又逐次上下方向（Ｚ方向）に角度移動し、最終的に被測
定物の面の形状を測定する。すなわち、ある特定点の測
定が終了した時点で、Ｘ，Ｙ平面上での全ての測定点の
測定が終了していないと判断されると（ステップ１１
２）、Ｘ，Ｙ平面上で回動が行なわれ（ステップ１１
４）、新たな測定点の測定が行なわれる（ステップ１０
６〜１１０）。

【００２１】一方、Ｘ，Ｙ平面での測定が終了したと判
断されると（ステップ１１２）、次にＺ方向での指定範
囲測定が終了したか否かが判断され（ステップ１１
６）、まだ終了していない場合には、Ｚ方向へ測定位置
を移動させ（ステップ１１８）、さらに当該Ｚ位置での
Ｘ，Ｙ平面の測定開始位置に測定位置に移動させ（ステ
ップ１２０）、新たなＸ，Ｙ平面での測定が開始される
（ステップ１０６〜１１４）。

【００２２】予め決められた測定範囲に基づいて相対座
標測定手段１４の当該位置における全ての測定点での測
定が終わったと判断されると（ステップ１１２，１１
６）、相対座標測定手段１４の位置を変更するか否かが
判断される（ステップ１２２）。相対座標測定手段１４
の位置が変更された場合には、ステップ１０２〜１２０
が新たに行なわれる。

【００２３】一方、相対座標測定手段１４の位置変更も
終了した場合には、いままでハードディスク等に記憶さ
れた座標データを基に、被測定物に相当する全測定ステ
ップにおいて測定された図形が合成されて表示される
（ステップ１２４）。

【００２４】以上のように構成された本実施例にかかる
形状測定装置１０の各構成について、図３〜図６に基づ
きさらに詳細に説明する。

【００２５】図３には本実施例にかかる形状測定装置１
０に用いられる基準座標設定手段１２の構成が示されて
いる。同図において、設定手段１２は三脚を備える基台
１９に立設した支柱２４と、該支柱２４の上端部に横設
されたＸ軸２６ａ，２６ｂと、該支柱２４の上端部より
前方に張り出されたＹ軸２８と、を備える。各軸２６
ａ，２６ｂ，２８の先端部には小球３０，３２，３４が
備えられ、さらに支柱２４の途中及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
の交点である絶対原点Ｏにもそれぞれ小球３６，３８が
設けられている。また、基台１８には水平方向に２つの
水準器４０，４２及び傾き調整ネジ４４，４６が設けら
れており、基台１８をほぼ水平に、又支柱２４をほぼ垂
直に支持しまた、必要に応じてＸ，Ｙ方向の微調整が可
能に構成されている。なお、本実施例においては基準座
標設定手段１２は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及び原点に計５個
の小球（基準点）を設けたが、同一直線上にない３点の
基準点で基準座標面を設定することも可能であり、基準
座標設定手段の形状自体は様々な態様をとることができ
る。

【００２６】次に図４に基づき本実施例にかかる相対座
標測定手段の具体的構成について説明する。本実施例に
おいては、三脚を備えた基台２０上にＵ字状の支持部材
５０が、水平方向（矢印Ｉ）に回動可能に設置されてい
る。そして、該支持部材５０の先端部には筐体状の測定
手段本体２２が、同じく垂直面上で回動可能（矢印Ｉ
Ｉ）に支持されている。該本体２２の図中上面には開口
５２が設けられており、該開口５２よりレーザー光の出
射及び受光が行なわれる。

【００２７】図５には相対座標測定手段１４の内部構造
の一例が示されている。同図に示すように、測定手段本
体２２は、その内部にセルフォックレンズ５４，５６、
光学測定器５８を備えている。そして、光学測定器５８
からはレーザー光が出射され、光ファイバ６０、セルフ
ォックレンズ５４、反射鏡６２，６４を介して、セルフ
ォックレンズ５６の中心より出光する。出光されたレー
ザ光は、被測定物表面において散乱光となり、その散乱
光の一部が測定手段本体に反射してくる。被測定物１８
からの反射光は、同じく開口５２を介してセルフォック
レンズ５６に入射され、該セルフォックレンズ５６から
光ファイバ６６を介して光学測定器５８に導光される。
そして、光学測定器５８で出射光及び反射光の位相ずれ
等から被測定物１８までの距離を演算する。また、測定
手段本体２２は、前記Ｕ字状支持部材５０の垂直面上で
の回転軸６６、及び前記Ｕ字状支持部材５０の基台２０
に対する水平面上での回転軸６８の両回転軸の交点を、
当該相対座標測定手段１４の仮想相対座標系の相対座標
原点Ｏ’としている。そして、レーザー光の出光及び受
光も全て相対座標原点Ｏ’を基準に行なわれる。一方、
Ｕ字状支持部材５０に対して測定手段本体２２、基台２
０に対してＵ字状支持部材５０の回転はそれぞれステッ
ピングモータ等で行なわれ、厳密な回転角制御が可能と
なっている。また、基台２０には水準器７０，７２、及
び傾き調整ネジ７４，７６が設けられており、基台２０
をほぼ水平に調整することができる。以上のように本実
施例にかかる相対座標測定手段１４は、レーザー光の発
受光により測定点までの距離を測定し、又基台２０に対
する垂直面上回転角、水平面上回転角を併せ検出するこ
とで、測定手段１４の有する仮想相対座標系における測
定点の座標を得ることができる。なお、測距方法は、本
実施例に示した方式の他、超音波等を用いる方式であっ
てもよい。また、相対座標測定手段の内部構造はセルホ
ックレンズ、光ファイバーを用いることなく、光路上に
設けられた凸レンズの中央に穿孔し反射鏡を用いて凸レ
ンズの背面から孔を通して前方に発光し、反射光をその
凸レンズを通して集光し、受光素子等で出射光と反射光
の位相ずれから測定する方法でもよい。

【００２８】図６には本実施例にかかるコントローラ１
６の構成が示されている。同図において、相対座標測定
手段１４により検出されたデータ（ｌ、α、θ）は、切
換器８０により基準座標系の測定か、あるいは被測定物
１８の測定かが指令信号によって選択され、基準座標系
の測定の場合には座標演算記憶回路８２にデータが送ら
れ、相対座標測定手段１４の有する仮想相対座標系と、
基準座標系の相対関係が算出、記憶される。一方、被測
定物の測定の場合には演算回路８４にデータが送られ
る。そして、演算回路８４では、座標演算記憶回路８２
から送られてくる換算式に基づき、切換え回路８０から
送られてくる実測定値データを基準座標値に変換する。
その結果は記憶回路８８に記憶され、所定のデータ集積
後図形をＣＲＴ８６上に表示する。なお、演算回路８４
からはモータ駆動指令発生器９０を介して、相対座標測
定手段１４のＵ字状支持部材５０の回転駆動及び相対座
標測定手段本体２２の回転駆動を制御する指示が与えら
れ、所望角α、θでの距離ｌの測定が断続的に行なわれ
る。また、α、θは前述のように測定手段１４のエンコ
ーダにより測定することもできるが、モータ駆動指令信
号発生器９０から直接指令角度α、θを直接座標演算記
憶回路８２と、演算回路８４に入力してもよい。このよ
うな測定においては、例えば１秒間に２０００〜５００
０点、角度では３６０度を１０万分割する小間隔、高速
な測定が可能となる。

【００２９】本発明にかかる形状測定器は概略以上のよ
うに構成されている。次に本発明の演算方法について説
明する本実施例においては、基準座標系の原点Ｏ及び仮
想相対座標系Ｏ'の２個の直交座標系Ｘ，Ｙ，Ｚ及び
Ｘ'，Ｙ'，Ｚ'がある。そして、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸がＸ'
軸、Ｙ'軸、Ｚ'軸に対して作る方向余弦がそれぞれ（λ
x，μx，νx）、（λy，μy，νy）、（λz，μz，ν
z）であり、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系から見たＸ'，Ｙ'，Ｚ'座
標系の原点Ｏ'の座標値が（Ｘ₀，Ｙ₀，Ｚ₀）であるとす
ると、任意の点ｐのＸ，Ｙ，Ｚ座標系による座標値
（ｘ，ｙ，ｚ）は、Ｘ'，Ｙ'，Ｚ'座標系による座標値
（ｘ'，ｙ'，ｚ'）によって次のように表わされる。ｘ＝λx・ｘ'＋μx・ｙ'＋νx・ｚ'＋ｘ₀ …(1) ｙ＝λy・ｘ'＋μy・ｙ'＋νy・ｚ'＋ｙ₀ …(2) ｚ＝λz・ｘ'＋μz・ｙ'＋νz・ｚ'＋ｚ₀ …(3)

【００３０】次に、前記２個の座標系を図７に示すよう
に想定する。同図にいて、点Ｐ₊（Ｘ⁺），Ｐ_-（Ｘ^-），
Ｑ₊（Ｙ⁺），Ｑ_-，Ｒ₊，Ｒ_-（Ｚ^-）はそれぞれＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸上で原点Ｏから軸の正及び負の方向にａの距離
にある点であり、座標値はその右側のかっこで示してあ
る。但し、上段の座標値はＸ，Ｙ，Ｚ系の値、下段の座
標値はＸ'，Ｙ'，Ｚ'系の値である。又、ｌ₀，ｌ_P+，ｌ
P_-，ｌ_q+，ｌ_q-，ｌ_r+，ｌ_r-は、それぞれ点Ｏ'と点
Ｏ，Ｐ₊，Ｐ_-，Ｑ₊，Ｑ_-，Ｒ₊，Ｒ_-との距離である。同
図より、ｌ₀ ²＝ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²＋ｚ₀ ² ｌ_p+ ²＝（ｘ₀−ａ）²＋ｙ₀ ²＋ｚ₀ ² ｌ_p- ²＝（ｘ₀＋ａ）²＋ｙ₀ ²＋ｚ₀ ² ｌ_q+ ²＝ｘ₀ ²＋（ｙ₀−ａ）²＋ｚ₀ ² ｌ_q- ²＝ｘ₀ ²＋（ｙ₀＋ａ）²＋ｚ₀ ² ｌ_r+ ²＝ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²＋（ｚ₀−ａ）² ｌ_r- ²＝ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²＋（ｚ₀＋ａ）² これを解くと、ｘ₀＝±｛ａ／２＋（ｌ₀ ²−ｌp±²）／２ａ｝ …(4) ｙ₀＝±｛ａ／２＋（ｌ₀ ²−ｌq±²）／２ａ｝ …(5) ｚ₀＝±｛ａ／２＋（ｌ₀ ²−ｌr±²）／２ａ｝ …(6)

【００３１】一方、方向余弦λx，μx，νxはＸ軸上で
点Ｐが点Ｏから距離１だけ正方向に動いたときのＸ'，
Ｙ'，Ｚ'系座標によるＸ'方向，Ｙ'方向，Ｚ'方向への
移動量であるので、移動距離が正方向にａである点Ｐ₊
を考えると、 λx＝（ｘ'_p+−ｘ'₀）／ａ μx＝（ｙ'_p+−ｙ'₀）／ａ νx＝（ｚ'_p+−ｚ'₀）／ａとなる。

【００３２】一方、点Ｐ_-は、 λx＝（ｘ'_p-−ｘ'₀）／ａ μx＝（ｙ'_p-−ｙ'₀）／ａ νx＝（ｚ'_p-−ｚ'₀）／ａと書表される。

【００３３】同様にして、点Ｑ±，Ｒ±を処理すると、
下記の結果を得ることができる。 λx＝±（ｘ_p±−ｘ₀）／ａ …(7) μx＝±（ｙ_p±−ｙ₀）／ａ …(8) νx＝±（ｚ_p±−ｚ₀）／ａ …(9) λy＝±（ｘ_q±−ｘ₀）／ａ …(10) μy＝±（ｙ_q±−ｙ₀）／ａ …(11) νy＝±（ｚ_q±−ｚ₀）／ａ …(12) λz＝±（ｘ_r±−ｘ₀）／ａ …(13) μz＝±（ｙ_r±−ｙ₀）／ａ …(14) νz＝±（ｚ_r±−ｚ₀）／ａ …(15)

【００３４】以上の（４）〜（１５）式を、前記式
（１）〜（３）に代入すれば、点ＰのＸ，Ｙ，Ｚ座標系
（基準座標系）における座標値が算出される。なお、本
実施例において相対座標測定手段１４により絶対座標設
定手段１２の各球を測定するためには、以下のようにす
ることが好適である。まず、支柱２４の正面方向を細く
形成し、前記相対座標測定手段からのレーザービームを
走査し支柱２４正面のある部分に当て、その部分より上
方にビームを走査すると、絶対座標系の原点Ｏに位置す
る小球３６に至る。そして、下方に走査すればＺ軸上の
小球３８に至る。

【００３５】一方、各Ｘ軸２６ａ，２６ｂの下方には長
尺状パネル９２ａ，９２ｂを設けている。そして、この
長尺状パネル９２ａ，９２ｂ上にラインが設けられ、該
ラインの延長上に小球３０，３２が位置するようになっ
ている。従って前記原点Ｏよりパネル９２ａ，９２ｂ上
のラインにしたがってレーザービームを走査すること
で、各小球３０，３２の検出が容易に行ない得る。

【００３６】以上のように本実施例にかかる形状測定装
置によれば、基準座標設定手段１２及び測定手段１４を
任意の位置に配置することが可能となり、例えば自動車
の外観のような大型の被測定物は無論、自動車の室内の
ような従来の測定装置では測定することが極めて困難な
状況下でも、正確な測定を行なうことができる。

【００３７】図８には本発明の第二実施例にかかる形状
測定装置が示されており、前記第一実施例と対応する部
分には符号２００を加えて示し説明を省略する。本実施
例においては基盤２００上に被測定物２１８、基準座標
設定手段２１２、相対座標測定手段２１４を載置してい
る。この場合、各手段２１２，２１４は一平面上に載置
されている為、三脚、水準器あるいは傾き調整ネジ等は
不要となる。なお、複数の測定手段２１４を被測定物の
周囲に配置し、測定時間を短縮することも可能であり、
また一の相対座標測定手段２１４の配置を変えることが
好適である。このように作成された形状図面は、基準寸
法のサンプルをまず測定し、次に被測定物を測定し、２
図面を色彩を代えて表示することができる。図面は座標
変換が容易にできるため、重ね合わせ、大きさや形状の
差を目視したり、図形の希望する一を指定することによ
り任意の位置の寸法をデジタル的に表示することも可能
である。また、基準図形はイメージスキャナーを用いて
図形を入力し作成することも可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる形状
測定装置ないし形状測定方法によれば、被測定物及び基
準座標設定手段を移動させず、相対座標測定手段を被測
定物に応じて移動ないし複数配置させることで、大型あ
るいは複雑な形状等の被測定物の形状測定を必要な方向
から効率的に行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例にかかる形状測定装置の外
観斜視図である。

【図２】前記第一実施例にかかる形状測定装置の作用を
示すフローチャート図である。

【図３】前記第一実施例に用いられる基準座標設定手段
の説明図である。

【図４】前記第一実施例に用いられる相対座標測定手段
の説明図である。

【図５】図４に示した相対座標測定手段の内部構造の説
明図である。

【図６】前記第一実施例に用いるコントローラの説明図
である。

【図７】本発明の座標変換作用の説明図である。

【図８】本発明の他の実施例にかかる形状測定装置の説
明図である。

【符号の説明】

１０，２１０形状測定装置１２，２１２基準座標設定手段１４，２１４相対座標測定手段１６コントローラ（座標変換手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも３点の、同一直線上にない基
準点を有する基準座標設定手段と、前記基準座標設定手段に対し離隔配置可能で、且つ仮想
相対座標軸を有し、前記仮想相対座標軸の原点より被測
定物までの距離及び仮想相対座標軸に対する角度を断続
的に測定することにより、被測定物の各測定点の相対座
標値を出力する相対座標測定手段と、前記仮想相対座標系上の各座標値を、基準座標系上の座
標値に変換する座標変換手段と、前記基準座標系での各測定点の座標値より、被測定物表
面の形状を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする形状測定装置。
【請求項２】互いに直交する三本の基準座標軸を有
し、それぞれの軸上であって、基準座標系原点より一定
距離はなれた位置に小球を備えることを特徴とする基準
座標設定器。
【請求項３】相対座標系原点より被測定物までの距離
を測定可能な測定器と、該測定器を垂直面上で回動可能に保持する支持部材と、前記支持部材を水平面上で回動可能に支持する基台と、
を有し、前記支持部材及び基台の回転角度を連続的に変化させ、
被測定物の仮想相対座標系上での座標値を断続的に測定
することを特徴とする座標測定装置。
【請求項４】固有の仮想相対座標系を有する相対座標
測定手段により、基準座標設定手段の予め定められた少
なくとも３点の基準点までの距離及び仮想相対座標軸に
対する角度を測定する基準点測定工程と、前記基準点測定工程の測定結果より、前記相対座標系を
基準座標に変換する変換係数を求める変換係数算出工程
と、前記相対座標測定手段により被測定物表面を断続的に測
定し、相対座標系上の被測定物の各座標値を得る実測定
工程と、前記被測定物の各座標値を基準座標系における座標値に
変換する座標変換工程と、前記基準座標系での各測定点の座標値より、被測定物表
面の形状を表示する表示工程と、を備えたことを特徴とする形状測定方法。
【請求項５】請求項４記載の方法において、相対座標測定手段のみの位置を変更し、測定工程から座
標変換工程を所望回数繰返すことを特徴とする形状測定
方法。