JPH1062117A - 三次元計測装置のレーザ式プローブ - Google Patents

三次元計測装置のレーザ式プローブ

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JPH1062117A
JPH1062117A JP8253691A JP25369196A JPH1062117A JP H1062117 A JPH1062117 A JP H1062117A JP 8253691 A JP8253691 A JP 8253691A JP 25369196 A JP25369196 A JP 25369196A JP H1062117 A JPH1062117 A JP H1062117A
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JP
Japan
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probe
laser
optical axis
bracket
main body
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Application number
JP8253691A
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English (en)
Inventor
Yasuji Hayashida
保司 林田
Kuniaki Aoki
邦章 青木
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SPACE KURIEISHIYON KK
Original Assignee
SPACE KURIEISHIYON KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 パイプや丸棒等太さを有し、複雑な形状に
折れ曲がっている被測定物の各部の長さ寸法や角度を、
簡単に精度よく迅速に求めるための、三次元計測装置用
の非接触式プローブを提供する。 【構成】 プローブボデイ本体1に、位置調整機構が
組込まれたブラケット4を介して、透過型レーザセンサ
2、3を、光軸を直交するように取付け、プローブをそ
の内の片方の光軸と平行に回転支持し、そのプローブの
回転角を回転角検出エンコーダ13にて検出することに
より、被測定物の外形の鉛直方向投影と、水平方向投影
を行ない、幾何学的計算にて被測定物の中心座標を求め
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ベンダーマシーン等に
より曲げ加工をおこなったパイプや丸棒等の製品の寸法
を計測する三次元計測装置の非接触式プローブに関す
る。
【0002】
【従来の技術】オートバイのハンドルやエンジンの燃料
噴射用鋼管配管等、ベンダーマシン等により曲げ加工を
おこなったパイプや丸棒等製品の各部の寸法や角度を計
測するには、一般にレイアウトマシンとよばれる直交座
標系の三次元計測装置が用いられる。
【0003】このレイアウトマシンには、その先端に接
触式のプローブが接続され、その先端の座標がXYZの
3軸の値で表示され、複数の測定点の計算により、製品
各部の長さ寸法や相対角度が求められるのが一般的であ
る。また、近年接触式のプローブの代りに反射式のレー
ザセンサが用いられ、投射したレーザ光の反射点の座標
を接触式と同様の方法にて計算して、製品の長さ寸法や
相対角度が求められることもある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
パイプや丸棒は太さを持っており、直接的にその径の中
心にプローブの先端をもっていくことは不可能であり、
また通常製品は複雑な形状に折れ曲がっているので、外
径の一点を計測し、半径分の数値を加減算することによ
り中心の座標を求めることも容易ではない。
【0005】そこで、本発明は上記の点に鑑み、複雑な
形状に折れ曲がっているパイプや丸棒等の製品の長さ寸
法や角度を簡単に精度よく求められる三次元計測装置の
プローブを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
三次元計測装置のレーザ式プローブは、プローブボデイ
本体と、プローブボデイ本体に、光軸を直交するようそ
れぞれブラケットを介し取り付けられた2対の透過型レ
ーザセンサと、プローブ本体またはブラケットに組込ま
れたレーザセンサ投光器の位置調整機構と、該レーザセ
ンサの内の片方の光軸と平行に回転軸を有したプローブ
ボデイ本体の回転支持機構と、プローブ本体の回転角を
検出する検出器と、を有することを特徴としている。
【0007】請求項2記載の本発明の三次元計測装置の
レーザ式プローブは、プローブボデイ本体と、プローブ
ボデイ本体に、光軸を直交するようそれぞれブラケット
を介し取り付けられた2対の透過型レーザセンサと、プ
ローブ本体またはブラケットに組込まれたレーザセンサ
投光器の位置調整機構と、該レーザセンサの内の片方の
光軸と平行に回転軸を有したプローブボデイ本体の回転
支持機構と、プローブ本体の回転角を検出する検出器
と、レーザセンサの光軸上に設けた反射鏡と、を有する
ことを特徴としている。
【0008】
【作用】上記構成のプローブを直交座標系の三次元計測
装置にプローブの回転軸を鉛直方向に向け取付け、三次
元計測装置を動作し、レーザセンサの鉛直軸方向の光軸
を計測対象の製品が遮蔽する時点の三次元計測装置のX
座標、Y座標を、該製品の外形のX座標、Y座標とし、
水平方向の光軸を該製品が遮蔽する時点の三次元計測装
置のZ座標を、該製品の外形のZ座標と定義して、製品
の直線部分のデータを2ヵ所づつ測定していけば、上記
の座標と測定時の光軸の回転方向角度から、予め別途直
接的な方法で測定した計測対象の製品の半径から、幾何
学的な計算により、容易に該製品の中心線の長さ寸法や
角度寸法を求めることができる。
【0009】
【実施例】以下本発明の具体的実施例を添付図面に基づ
き説明する。図1は、本発明の一実施例に係るレーザ式
プローブの構成を示しており、縦断面図である。図2
は、レーザセンサ投光器の位置調整機構の構成を示した
斜視図である。図3は、本発明のレーザ式プローブを有
したレイアウトマシンの全体構成を示した正面図であ
り、図4は、同じく側面図である。
【0010】プローブボデイ本体1には、2対の透過型
レーザセンサ2、3が、ブラケット4を介して、光軸が
略直交されるようネジ止めされている。図1において
は、垂直光軸レーザ投光器3aがブラケット4vaを介
し、垂直光軸レーザ受光器3bがブラケット4vbを介
し、水平光軸レーザ投光器2aがブラケット4haを介
し、水平光軸レーザ受光器2bがブラケット4hbを介
し、それぞれプローブボデイ本体1にネジ止めされてい
る。
【0011】また、図1の実施例においては、レーザセ
ンサの光軸はそれぞれ中間におかれた反射鏡5、6によ
り、光軸が直角に曲げられている。
【0012】この二つの光軸H、Vは、後述するレーザ
センサ投光器の位置調整機構により、正確に直交するよ
う調整される。
【0013】このようにして直交光軸を獲得したプロー
ブボデイ本体は、回転支持軸7に垂直軸調整機構8を介
して、回転軸軸芯とプローブの垂直光軸Vが正確に平行
になるよう締結され、回転支持軸受9により、任意に回
転可能な状態に回転支持部本体10に取り付けられる。
なお、垂直軸調整機構8は、省略して後述するレーザセ
ンサ投光器の位置調整機構により、回転軸軸芯とプロー
ブの垂直光軸Vを平行に調整しても差し支えない。
【0014】該回転支持部本体10の上部には、回転角
検出用エンコーダ13が固定され、回転支持軸7の回転
角度を常に監視している。
【0015】該回転支持部本体10は、水平軸調整機構
11を介し、レイアウトマシンの水平アーム24に、該
回転支持軸7が鉛直方向に向くよう取り付けられる。
【0016】上記実施例において、垂直光軸Vと回転支
持軸7の軸芯は、同芯であることが望ましいが、両軸芯
が平行でありさえすれば仮に偏心していたとしても、回
転角検出エンコーダ13により常にプローブの回転方向
は監視できているので、その偏心量をあらかじめ測定し
ておくことにより、偏心量の修正は計算により簡単にお
こなうことが可能である。
【0017】次に、プローブの水平光軸Hと垂直光軸V
を正確に直交させる機構について説明する。レーザセン
サ投光器3aは、図2に示すように二つのブラケット4
vaと4vaを介して、プローブボデイ本体1にネ
ジ止めされている。
【0018】ブラケット4vaとブラケット4va
の間のネジ結合は、三つの引きネジ16と三つの押しネ
ジ17により固定されており、ブラケット4vaとプ
ローブボデイ本体1の間のネジ結合も、同じく三つの引
きネジ18と三つの押しネジ19により固定されてい
る。従って、プローブボデイ1の取付面と光軸との距離
および取付角度は後者4vaと1の関係で容易に調整
可能であり、プローブボデイ1の取付面に平行な方向に
おける光軸の距離と取付角度は前者4vaと4va
の関係で容易に調整可能である。
【0019】図2は垂直光軸レーザ投光器3aの調整を
示した図であるが、水平光軸レーザ投光器2aについて
も全く同様の方式で実施可能である。
【0020】前記詳述した構成のレーザ式プローブを図
3、図4に見られるように、レイアウトマシンの水平ア
ームの先端に取付け、ベースフレーム上にクランプジグ
(図示せず)により固定されたパイプ等被測定物(図示
せず)の各部を、順次垂直、水平の光軸をよぎらせるこ
とにより計測トリガとして測定していけば、被測定物の
完全に鉛直方向の外形投影形状と、同じく完全に水平方
向の外形投影形状および水平方向の投影角度を求めるこ
とができ、そのデータからの幾何学的計算により、被測
定物の中心軸の各点座標と座標間距離をもとめることが
可能である。
【0021】尚、通常データの取込みは、スライドベー
ス21(X座標方向)、水平アーム24(Y座標方
向)、垂直コラム22(Z座標方向)に取り付けられた
デジタルリニアスケール(図示せず)により電気的に行
なわれ、その数値およびレーザプローブの回転角検出の
エンコーダの角度パルスは、コンピュータ(図示せず)
により、人の手を介さず計算される。
【0022】以上の発明においては、本発明の特定の実
施例について詳細に説明したが、本発明は係る実施例に
限定されるものでなく、本発明の範囲内にて種々の実施
形態が可能であることは、当業者にとって明らかであ
る。例えば、レーザセンサ投光器の位置調整機構は、調
整ネジの押し引きによるものでなく、ブラケットの平行
移動と、一点を回転中心とした揺動機構により実現して
もよく、また、プローブボデイ本体とセンサ取付ブラケ
ットの関係も、実施例の様にL字型のボデイ本体とそれ
に付加された小部品でなく、回転支持軸に接続した直線
板状のボデイ本体とそこからアーム状に張り出したセン
サ取付ブラケットで構成してもよい。
【0023】請求項2記載の反射鏡は、一般的に光軸方
向に長いレーザセンサの投光器、受光器の影響により、
プローブボデイ本体の巾が広くなり、小さい半径で屈曲
した被測定物の測定がプローブボデイ本体との干渉によ
り不可能になることを防止しているものである。
【0024】
【発明の効果】以上、詳述した本発明のプローブを用い
た三次元計測装置によれば、複雑な形状に折れ曲がって
いるパイプや丸棒等の被測定物の各部の長さ寸法や角度
を、簡単に精度よく、かつ迅速に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るレーザ式プローブの縦
断面図である。
【図2】本発明の一実施例に係るレーザ投光器の位置調
整機構の斜視図である。
【図3】本発明のレーザ式プローブを用いたレイアウト
マシンの正面図である。
【図4】本発明のレーザ式プローブを用いたレイアウト
マシンの側面図である。
【符号の説明】 1 プローブボデイ本体 2a 水平光軸レーザ投光器 2b 水平光軸レーザ受光器 3a 垂直光軸レーザ投光器 3b 垂直光軸レーザ受光器 4 ブラケット 5 水平光軸反射鏡 6 垂直光軸反射鏡 7 回転支持軸 8 垂直軸調整機構 9 回転支持軸受 10 回転支持部本体 11 水平軸調整機構 12 回転軸固定ネジ 13 回転角検出エンコーダ 14 センサアンプボックス 15 レーザ投光器取付ネジ 16 ブラケット固定引きネジ 17 ブラケット固定押しネジ 18 ブラケット固定引きネジ 19 ブラケット固定押しネジ 20 レイアウトマシンベースフレーム 21 レイアウトマシンスライドベース 22 レイアウトマシン垂直コラム 23 レイアウトマシン昇降サドル 24 レイアウトマシン水平アーム 25 レーザ式プローブ H 水平光軸 V 垂直光軸

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プローブボデイ本体と、 プローブボデイ本体に、光軸を直交するようそれぞれブ
    ラケットを介し取り付けられた2対の透過型レーザセン
    サと、 プローブ本体またはブラケットに組込まれたレーザセン
    サ投光器の位置調整機構と、 該レーザセンサの内の片方の光軸と平行に回転軸を有し
    たプローブボデイ本体の回転支持機構と、 プローブ本体の回転角を検出する検出器と、 を有することを特徴とする三次元計測装置のレーザ式プ
    ローブ。
  2. 【請求項2】 プローブボデイ本体と、 プローブボデイ本体に、光軸を直交するようそれぞれブ
    ラケットを介し取り付けられた2対の透過型レーザセン
    サと、 プローブ本体またはブラケットに組込まれたレーザセン
    サ投光器の位置調整機構と、 該レーザセンサの内の片方の光軸と平行に回転軸を有し
    たプローブボデイ本体の回転支持機構と、 プローブ本体の回転角を検出する検出器と、 レーザセンサの光軸上に設けた反射鏡と、 を有することを特徴とする三次元計測装置のレーザ式プ
    ローブ。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003028625A (ja) * 2001-07-16 2003-01-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 現場合せ管製作用三次元計測装置
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