JPH07294242A - 三次元測定機及び三次元形状測定法 - Google Patents

三次元測定機及び三次元形状測定法

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JPH07294242A
JPH07294242A JP8339094A JP8339094A JPH07294242A JP H07294242 A JPH07294242 A JP H07294242A JP 8339094 A JP8339094 A JP 8339094A JP 8339094 A JP8339094 A JP 8339094A JP H07294242 A JPH07294242 A JP H07294242A
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JP
Japan
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measured
coordinates
contactor
measuring
contact
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JP8339094A
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English (en)
Inventor
Hiromi Otsuka
弘己 大塚
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Polyplastics Co Ltd
Original Assignee
Polyplastics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 径の大きさが1:nである2個の接触子によ
り被測定物の任意点の座標を同時に又は別々に測定する
測定手段Aと、その座標を接触子毎に記憶する判断記憶
手段Bと、得られた接触子毎の座標値(Zφ1、Zφn
より、式 F(ZT)=Zφ1−Zφn/nによって被測
定物の任意点の真の座標F(ZT)を決定する演算手段
Cとからなる三次元測定機。 【効果】 被測定物の傾斜面と接触子との誤差を相殺
し、被測定物の任意点の座標を測定できるので、設計上
完全球面体でない上検査自体が変形を生じているサンプ
ルを検出することを目的とするランプリフレクターのよ
うな射出成形品が被測定物であっても、正確に測定でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の傾斜面と接
触子との誤差を補正し、被測定物の任意点の座標を測定
する三次元測定機及び三次元形状測定法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、プラスチックス等の射出成形
品を検査するために、接触型の接触子を備える三次元測
定機により金型及びその射出成形品の成形後の寸法を測
定することが行われている。図5は、三次元測定機の倣
いプローブ30を用い、マスターボール31のZX面に
投影させたZ高さを測定する説明図であり、倣いプロー
ブ30はその特性上の制約から、頂点を通る周上に測定
を行う。そして、その標準測定の結果を次に示す。
【0003】
【表1】
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記測定結果より、測
定点を等高線に対し垂直な方向のみしか正確には測定を
することができない。しかし、ランプリフレクターのよ
うな射出成形品は、設計上完全球面体でない上、検査自
体が変形を生じているサンプルを検出することを目的と
するため、前記測定機では測定方向が完全に垂直でない
と正確に測定できない。つまり、三次元測定機は、図2
に示すように接触子中心Zt(x,y,zt)から半径r
を引いた値Z0'を出力するので、接触子中心Ztの進行
方向上に、接触子と被測定物との接触点が無い場合には
次のような誤差が生じる。 Z0'=Zt−r・・・(1) ここで、 Zt・sinθ2=r Zt=r・sin-1θ2 θ1+θ2=π/2だから Zt=r・cos-1θ1 よって、(1)式は Z0'=r・cos-1θ1−r =r(cos-1θ1−1) となり、誤差r(cos-1θ1−1)が生じる。このような誤
差に対し、単純球面でない被測定物を等高線に対し直角
方向に測定するためには、測定面の仮想球面の中心を求
めてから測定する方法があるが、予備測定が必要な上、
複雑な形状には不適である。また、金型設計データは平
面座標が格子上に入力されており、これらの数に相当す
る点数分のデータを三次元測定機により得るためには、
20cm四方の被測定対象に対し150回以上の倣い測定
を行う必要がある。そこで、本願発明は、誤差r(cos-1
θ1−1)を消去することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明に係る三次元測定機は、径の大きさが
1:nである2個の接触子により被測定物の任意点の座
標を同時に又は別々に測定する測定手段と、前記測定手
段による座標を接触子毎に記憶する判断記憶手段と、前
記判断記憶手段により得られた接触子毎の座標値(Zφ
1、Zφn)より、 式 F(ZT)=Zφ1−Zφn/n によって被測定物の任意点の真の座標F(ZT)を決定
する演算手段とからなることを特徴とするものである。
また、径の大きさが1:nである2個の接触子により被
測定物の任意点の座標を同時に又は別々に測定して、接
触子毎に座標を求め、前記接触子毎の座標値(Zφ1
Zφn)より、 式 F(ZT)=Zφ1−Zφn/n によって被測定物の任意点の真の座標F(ZT)を決定
することを特徴とする三次元形状測定法である。
【0006】
【作用】上記構成を有する本発明の三次元測定機では、
径の大きさが1:nである2個の接触子により被測定物
の任意点の座標を同時に又は別々に測定手段により測定
し、得られた座標を接触子毎に判断記憶手段において記
憶し、前記判断記憶手段により得られた接触子毎の座標
値(Zφ1、Zφn)より、 式 F(ZT)=Zφ1−Zφn/n によって被測定物の任意点の真の座標F(ZT) を演算
手段により決定するできるので、被測定物の傾斜面と接
触子との誤差を相殺し、被測定物の任意点の真の座標を
測定できる。また、上記構成を有する本発明の三次元形
状測定法も、同様に被測定物の傾斜面と接触子との誤差
を相殺し、被測定物の任意点の真の座標を測定できる。
【0007】
【実施例】以下、本願発明の三次元測定機及び三次元形
状測定法を図面に基づいて説明する。図6は、三次元形
状測定法を説明するフローチャート図であって、まず、
大きさが1:nである2個の接触子により被測定物の任
意点の座標を同時に(S1)又は別々に(S2)測定し
て、接触子毎に座標を求める(S3)。次に、前記接触
子毎の座標値(Zφ1、Zφn)より、 式 F(ZT)=Zφ1−Zφn/n によって被測定物の任意点の真の座標F(ZT)を決定
する(S4)ものである。なお、演算式及び個々の工程
については以下に説明する。
【0008】次に、三次元測定装置は図1に示すよう
に、測定手段A、判断記憶手段B及び演算手段Cとから
なる。該測定手段Aは、接触子を備えたプローブA1と、
該プローブA1を三次元的に移動させる三次元移動手段A2
と、該接触子が被測定物Wと接触したことを検出する接
触検出手段A3と、該三次元移動手段A2の移動に応答し
て、該プローブA1の位置を三次元座標で検出する三次元
位置検出手段A4と、該接触検出手段A3によって該接触子
の被測定物Wへの接触が検出された時、該三次元位置検
出手段A4によって検出された上記プローブA1の三次元位
置から接触子の一次元位置を検出する座標検出手段A5と
からなる。測定手段Aは、接触子を備えたプローブA1を
三次元的に移動させることのできる三次元移動手段A2に
より特定の1方向に移動させ、該接触子が被測定物Wと
接触したことを接触検出手段A3により検出した時に、該
三次元移動手段A2の移動に応答して一時的に移動を止
め、該プローブA1の位置を三次元座標により三次元位置
検出手段A4が検出する。また、該接触検出手段A3によっ
て該接触子の被測定物Wへの接触が検出されたと同時
に、該三次元位置検出手段A4によって検出された上記プ
ローブA1の三次元位置から、接触子が移動する特定方向
上の一次元位置を座標検出手段A5により検出することが
できる。これにより、xy軸平面の特定方向に三次元移
動手段A2により移動させる三次元測定機にあっては、被
測定物の任意点のz座標を測定することができる。次
に、該判断記憶手段Bは、該接触子の種類を判定する判
断手段B1と、該接触子の種類毎に該座標検出手段A5から
の検出値を記憶する記憶手段B2とからなる。径の大きさ
が1:2である2個の接触子の種類を判定する判断手段
B1は、プローブA1に接触子を取り付けた後種類別のスイ
ッチの入力による場合と、プローブA1に接触子の径の大
きさを判定する赤外線センサー若しくは種別記号、例え
ば軸に設けた切欠きの位置の相違を判別するセンサーに
よる場合と、2種類の接触子を自動的にプローブA1に供
給できる装置において供給する接触子の種利をその装置
から信号として判断手段B1へ入力される場合などがあ
る。そして、この判断手段B1による該接触子の種類毎
に、該座標検出手段A5からの検出値を記憶手段B2に記憶
することにより、径の大きさが1:2である2個の接触
子により前記任意点を、判断記憶手段Bとして別々に測
定することができる。詳しくは、接触子1及び接触子2
は、径の大きさの比がφ1:φ2=1:2であって、任意
のxy座標値における被測定物の傾斜面3のzT値を測
定する場合を図2により説明する。まず、傾斜面角度θ
1を、先に計測する接触子1により傾斜面3を移動しつ
つ接触させて測定する。次に、接触子の径r=0の結
果、つまり三次元測定機の出力値Zφr=0=ZTを推測す
るために、最初に、接触子1によりZφ1が出力され
る。次に、接触子2によりZφ2が出力されるので、判
断記憶手段Bに入力される。更に、この三次元測定機は
該判断記憶手段Bにより得られた2種類の座標値(Zφ
1、Zφ2)より、演算手段Cにおいて 式 F(ZT)=Zφ1−Zφ2/2 によって被測定物の任意点の真の座標F(ZT)を決定
する。
【0009】演算手段Cでは、ZTの演算式Fを次のよ
うに処理する。 F(ZT)=Zφ1−(Zφ2−Zφ1) =2Zφ1−Zφ2 =2{ZT+r1(cos-1θ1−1)}−{ZT+r2(cos-1θ
1−1)} =ZT+(2r1−r2)(cos-1θ1−1) ここで、r1=1、r2=2であれば、2r1−r2=0な
ので、 =ZT これにより、任意のxy座標値における被測定物の傾斜
面3のzT値が求められる。
【0010】図3に、本願測定機による測定結果を示
す。(a)は、被測定物のxy平面図を示すものであ
り、一定のy座標値となる方向へ3回のy座標値が異な
る測定を行った。(b)は、測定値と設計値との差を縦
軸に、xy座標値を横軸に示した立体図であって、ほぼ
設計通りの金型が得られたことが判る。なお、2個の接
触子を用いているが、2個以上の径の異なる複数の接触
子を用い、得られた多数の測定値を統計学的に演算処理
すればより誤差を近似することができる。
【0011】一般に、径の大きさが1:nである接触子
φ1及びφnにより測定するとき、Z軸の差は次のような
式で表わされる。 f(ZT)=Zφ1−{Zφn−(n−1)Zφ1} =nZφ1−Zφn =n{ZT+r1(cos-1θ1−1)}−{ZT+rn(cos-1θ
1−1)} =nZT+(nr1−rn)(cos-1θ1−1) ここで、nr1−rn=0なので、 =nZT となり、この値をnで割ることにより、任意のxy座標
値における被測定物の傾斜面3のz値を求めることがで
きる。つまり、 F(ZT)=f(ZT)/n =Zφ1−Zφn/n =ZT で求めることができる。
【0012】なお、傾斜面角度θ1は次式によりも求め
られる。 Zφ1−Zφn ={ZT+r1(cos-1θ1−1)}−{ZT+rn(cos-1θ1
−1)} =(r1−rn)(cos-1θ1−1) 従って、 cosθ1=(r1−rn)(Zφ1−Zφn+r1−rn)-1 である。
【0013】他の実施例として、径の大きさが1:nで
ある2個の接触子により前記任意点を、同時に測定する
判断記憶手段を説明する。第1実施例では径の異なる接
触子1及び接触子2を、時間差を設けて測定箇所を2
度、移動することにより測定するものであったが、第2
実施例では小径の接触子1を大径の接触子2の中に、そ
れぞれの接触子の中心のxy座標値が同一になるように
内蔵させることにより、測定箇所の移動を1度で測定を
することができるようにする。つまり、接触子の縦断面
を示す図4のように、大径の接触子2の中心に孔20を
穿設し、その孔20の中に小径の接触子1を挿入して、
それぞれの接触子1,2の中心のxy座標値が同一にな
るように内蔵させる。そして、接触子毎に測定手段A
1,A2を設け、どちらの測定手段A1,A2から送られる
かにより接触子の種類を判断手段B1により判定し、該座
標検出手段A5からの検出値を記憶手段B2に記憶すること
ができる。その後の演算手段Cは第1実施例と同一であ
る。
【0014】
【発明の効果】以上に詳述したように、この三次元測定
機及び三次元形状測定法に係る発明によれば、被測定物
の傾斜面と接触子との誤差を相殺し、被測定物の任意点
の座標を測定できるので、設計上完全球面体でない上検
査自体が変形を生じているサンプルを検出することを目
的とするランプリフレクターのような射出成形品が被測
定物であっても、正確に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る三次元測定機を示す概略図であ
る。
【図2】任意のxy座標値における傾斜面の被測定物を
測定する場合の説明図である。
【図3】被測定物及び測定結果の説明図である。
【図4】第2実施例に係る三次元測定機を示す概略図で
ある。
【図5】倣いプローブによりマスターボールを測定する
説明図である。
【図6】三次元形状測定法を説明するフローチャート図
である。
【符号の説明】
1、2・・接触子、3・・傾斜面、20・・孔、A・・
測定手段、B・・判断記憶手段、C・・演算手段。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 19/408

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 径の大きさが1:nである2個の接触子
    により被測定物の任意点の座標を同時に又は別々に測定
    する測定手段と、 前記測定手段による座標を接触子毎に記憶する判断記憶
    手段と、 前記判断記憶手段により得られた接触子毎の座標値(Z
    φ1、Zφn)より、 式 F(ZT)=Zφ1−Zφn/n によって被測定物の任意点の真の座標F(ZT)を決定
    する演算手段とからなることを特徴とする三次元測定
    機。
  2. 【請求項2】 径の大きさが1:nである2個の接触子
    により被測定物の任意点の座標を同時に又は別々に測定
    して、 接触子毎に座標を求め、 前記接触子毎の座標値(Zφ1、Zφn)より、 式 F(ZT)=Zφ1−Zφn/n によって被測定物の任意点の真の座標F(ZT)を決定
    することを特徴とする三次元形状測定法。
JP8339094A 1994-04-21 1994-04-21 三次元測定機及び三次元形状測定法 Pending JPH07294242A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006277181A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Brother Ind Ltd 数値制御装置及びその測定方法
JP2021001865A (ja) * 2019-06-18 2021-01-07 日本精工株式会社 接触式プローブ及び座標測定装置
CN112614191A (zh) * 2020-12-16 2021-04-06 江苏智库智能科技有限公司 基于双目深度相机的装卸位置检测方法、装置和系统

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