JPH1062157A - 円形ワークにおける形状認識方法およびその装置 - Google Patents
円形ワークにおける形状認識方法およびその装置Info
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- JPH1062157A JPH1062157A JP21334996A JP21334996A JPH1062157A JP H1062157 A JPH1062157 A JP H1062157A JP 21334996 A JP21334996 A JP 21334996A JP 21334996 A JP21334996 A JP 21334996A JP H1062157 A JPH1062157 A JP H1062157A
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- Japan
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- peripheral surface
- circular
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 真円でない円形ワークの外周長を高精度に計
測する。 【解決手段】 変位計１７ａ，１７ｂを円形ワーク１の
開口周縁部の外周面に沿って移動させながら、仮想中心
点廻りの適当角度毎に円形ワーク１の外周面上に設定す
る計測点の位置を基準面における座標として検出し、仮
想中心点から各計測点までの距離をそれぞれ計測半径と
して求め、隣り合う計測点での計測半径の平均値を求め
るとともに、この平均値に基づいて隣り合う計測点間の
単位区間における円形ワークの外周面上の円弧の長さを
求め、全単位区間における円弧の長さを加算して円形ワ
ークの外周長を求める。
測する。 【解決手段】 変位計１７ａ，１７ｂを円形ワーク１の
開口周縁部の外周面に沿って移動させながら、仮想中心
点廻りの適当角度毎に円形ワーク１の外周面上に設定す
る計測点の位置を基準面における座標として検出し、仮
想中心点から各計測点までの距離をそれぞれ計測半径と
して求め、隣り合う計測点での計測半径の平均値を求め
るとともに、この平均値に基づいて隣り合う計測点間の
単位区間における円形ワークの外周面上の円弧の長さを
求め、全単位区間における円弧の長さを加算して円形ワ
ークの外周長を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、管等の円形品の断
面形状を認識する円形ワークにおける形状認識方法およ
びその装置に関する。
面形状を認識する円形ワークにおける形状認識方法およ
びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、樹脂管等の断面形状が円形をなす
製品（円形ワーク）にあっては、製品の良否を判定する
規格値として外周長を用いるものがある。このために、
管の製造工程において製品の外周長を計測しているが、
円形ワークが真円に近い形状の場合は、直径より容易に
外周長を求めることができるものの、楕円もしくは変形
円を断面形状に持つワークにおいては、測定箇所により
大きく直径が異なるために直径による管理が困難であ
る。このために、現状においては、人的作業によるメジ
ャー測定法か、もしくはベルトを管外周面に押し当てる
ことによって計測する接触式計測装置が用いられてい
る。
製品（円形ワーク）にあっては、製品の良否を判定する
規格値として外周長を用いるものがある。このために、
管の製造工程において製品の外周長を計測しているが、
円形ワークが真円に近い形状の場合は、直径より容易に
外周長を求めることができるものの、楕円もしくは変形
円を断面形状に持つワークにおいては、測定箇所により
大きく直径が異なるために直径による管理が困難であ
る。このために、現状においては、人的作業によるメジ
ャー測定法か、もしくはベルトを管外周面に押し当てる
ことによって計測する接触式計測装置が用いられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の構成において、人的作業によるメジャー測定法では、
作業者によって測定値が異なり、大口径になると測定作
業が非常に困難となる問題があった。また、ベルト式の
接触式計測装置では、口径が大きくなるにしたがって装
置自身が大きくなってしまう問題があった。
の構成において、人的作業によるメジャー測定法では、
作業者によって測定値が異なり、大口径になると測定作
業が非常に困難となる問題があった。また、ベルト式の
接触式計測装置では、口径が大きくなるにしたがって装
置自身が大きくなってしまう問題があった。
【０００４】本発明は上記した課題を解決するものであ
り、真円でない円形ワークの外周長を高精度に計測する
ことができる円形ワークにおける形状認識方法およびそ
の装置を提供することを目的とする。
り、真円でない円形ワークの外周長を高精度に計測する
ことができる円形ワークにおける形状認識方法およびそ
の装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明の円形ワークにおける形状認識方法は、
変位計を変位計移動手段で保持して計測対象の円形ワー
クの外周面に対向して配置し、変位計に対する円形ワー
クの外周面の位置を計測することにより、円形ワークの
開口周縁部の外周面上における任意の二点の位置を、円
形ワークの軸心と直角な基準面における座標として検出
し、前記二点を結ぶ弦の中点を通る垂線を求め、前記垂
線と円形ワークの外周面との交点の位置を前記基準面に
おける座標として検出し、前記交点を結ぶ線分の中点の
座標を仮想中心点として求め、変位計を円形ワークの開
口周縁部の外周面に沿って移動させながら、前記仮想中
心点廻りの適当角度毎に円形ワークの外周面上に設定す
る計測点の位置を前記基準面における座標として検出
し、前記仮想中心点から各計測点までの距離をそれぞれ
計測半径として求め、隣り合う計測点での計測半径の平
均値を求めるとともに、この平均値に基づいて隣り合う
計測点間の単位区間における円形ワークの外周面上の円
弧の長さを求め、全単位区間における円弧の長さを加算
して円形ワークの外周長を求める構成としたものであ
る。
ために、本発明の円形ワークにおける形状認識方法は、
変位計を変位計移動手段で保持して計測対象の円形ワー
クの外周面に対向して配置し、変位計に対する円形ワー
クの外周面の位置を計測することにより、円形ワークの
開口周縁部の外周面上における任意の二点の位置を、円
形ワークの軸心と直角な基準面における座標として検出
し、前記二点を結ぶ弦の中点を通る垂線を求め、前記垂
線と円形ワークの外周面との交点の位置を前記基準面に
おける座標として検出し、前記交点を結ぶ線分の中点の
座標を仮想中心点として求め、変位計を円形ワークの開
口周縁部の外周面に沿って移動させながら、前記仮想中
心点廻りの適当角度毎に円形ワークの外周面上に設定す
る計測点の位置を前記基準面における座標として検出
し、前記仮想中心点から各計測点までの距離をそれぞれ
計測半径として求め、隣り合う計測点での計測半径の平
均値を求めるとともに、この平均値に基づいて隣り合う
計測点間の単位区間における円形ワークの外周面上の円
弧の長さを求め、全単位区間における円弧の長さを加算
して円形ワークの外周長を求める構成としたものであ
る。
【０００６】本発明の円形ワークにおける形状認識装置
は、計測対象の円形ワークの外周面に対向する第１の変
位計と円形ワークの内周面に対向する第２の変位計とを
一体的に設け、第１および第２の変位計を円形ワークの
開口周縁部に沿って移動させる変位計移動手段を設けた
構成としたものである。
は、計測対象の円形ワークの外周面に対向する第１の変
位計と円形ワークの内周面に対向する第２の変位計とを
一体的に設け、第１および第２の変位計を円形ワークの
開口周縁部に沿って移動させる変位計移動手段を設けた
構成としたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１〜図３において、管等の計測対
象の円形ワーク１はターニングローラ２の上に載置して
あり、円形ワーク１の開口端の近傍にはロボット装置３
が配置してある。ロボット装置３は後述する変位計を円
形ワーク１の開口周縁部に沿って移動させる変位計移動
手段をなすものである。ロボット装置３は、リニアガイ
ド４によって円形ワーク１の軸心方向に沿って移動する
移動台座５に設置してあり、移動台座５は走行用モータ
６によりサイクロ減速機７を介してスプロケット８を回
転駆動し、スプロケット８に係合するチェーン９を手繰
って走行する。
基づいて説明する。図１〜図３において、管等の計測対
象の円形ワーク１はターニングローラ２の上に載置して
あり、円形ワーク１の開口端の近傍にはロボット装置３
が配置してある。ロボット装置３は後述する変位計を円
形ワーク１の開口周縁部に沿って移動させる変位計移動
手段をなすものである。ロボット装置３は、リニアガイ
ド４によって円形ワーク１の軸心方向に沿って移動する
移動台座５に設置してあり、移動台座５は走行用モータ
６によりサイクロ減速機７を介してスプロケット８を回
転駆動し、スプロケット８に係合するチェーン９を手繰
って走行する。
【０００８】ロボット装置３は、移動台座５上において
垂直軸心廻りに回転するマニピュレータ１０を備えてお
り、マニピュレータ１０のアーム１１の先端には回転座
１２を介して計測機器アタッチメント１３が装着してあ
る。アーム１１は平行リンク機構によって計測機器アタ
ッチメント１３を一定姿勢に保持する状態で任意の位置
に移動させることができるものであり、計測機器アタッ
チメント１３はアーム１１の軸心廻りに回転する。
垂直軸心廻りに回転するマニピュレータ１０を備えてお
り、マニピュレータ１０のアーム１１の先端には回転座
１２を介して計測機器アタッチメント１３が装着してあ
る。アーム１１は平行リンク機構によって計測機器アタ
ッチメント１３を一定姿勢に保持する状態で任意の位置
に移動させることができるものであり、計測機器アタッ
チメント１３はアーム１１の軸心廻りに回転する。
【０００９】計測機器アタッチメント１３は、先頭部に
装着した計測機器１４をアーム１１の軸心に直交する支
軸Ｍ１の軸心廻りに回転自在に保持しており、計測機器
１４は、二股形状のベース部１５を頭部回転用アクチュ
エータ１６により支軸Ｍ１に直交する回転軸Ｍ２の軸心
廻りに回転自在に保持している。ベース部１５の二股の
先端部の各々には、レーザや超音波を用いる非接触式の
第１の変位計１７ａおよび第２の変位計１７ｂを、エア
パージボックス１８内に収納して配設している。第１の
変位計１７ａは円形ワーク１の外周面に対向し、第２の
変位計１７ｂは円形ワーク１の内周面に対向するように
配置してあり、エアパージボックス１８は円形ワーク１
に対向する面に開口部１８ａを有している。この構成に
より、エアパージボックス１８は内部圧が高く開口部１
８ａから外部向けてパージ空気が流出するので、変位計
１７ａ，１７ｂにとって有害な埃等が変位計１７ａ，１
７ｂに付着することがない。
装着した計測機器１４をアーム１１の軸心に直交する支
軸Ｍ１の軸心廻りに回転自在に保持しており、計測機器
１４は、二股形状のベース部１５を頭部回転用アクチュ
エータ１６により支軸Ｍ１に直交する回転軸Ｍ２の軸心
廻りに回転自在に保持している。ベース部１５の二股の
先端部の各々には、レーザや超音波を用いる非接触式の
第１の変位計１７ａおよび第２の変位計１７ｂを、エア
パージボックス１８内に収納して配設している。第１の
変位計１７ａは円形ワーク１の外周面に対向し、第２の
変位計１７ｂは円形ワーク１の内周面に対向するように
配置してあり、エアパージボックス１８は円形ワーク１
に対向する面に開口部１８ａを有している。この構成に
より、エアパージボックス１８は内部圧が高く開口部１
８ａから外部向けてパージ空気が流出するので、変位計
１７ａ，１７ｂにとって有害な埃等が変位計１７ａ，１
７ｂに付着することがない。
【００１０】また、回転軸Ｍ２の軸心廻りにおけるベー
ス部１５の回転によって、双方の変位計１７ａ，１７ｂ
はその位置を逆転することが可能であり、ここでは双方
の変位計１７ａ，１７ｂのうちで円形ワーク１の外周面
に対向するものを第１の変位計と称し、内周面に対向す
るものを第２の変位計と称する。ベース部１５にはワー
ク表面にエアーを吹き付ける一対のエアーパージノズル
１９，２０が各々円形ワーク１の内周面および外周面に
向けて配置してある。
ス部１５の回転によって、双方の変位計１７ａ，１７ｂ
はその位置を逆転することが可能であり、ここでは双方
の変位計１７ａ，１７ｂのうちで円形ワーク１の外周面
に対向するものを第１の変位計と称し、内周面に対向す
るものを第２の変位計と称する。ベース部１５にはワー
ク表面にエアーを吹き付ける一対のエアーパージノズル
１９，２０が各々円形ワーク１の内周面および外周面に
向けて配置してある。
【００１１】上記した構成における作用について説明す
る。計測時には、走行用モータ６を駆動して移動台座５
の移動を行い、ロボット装置３をターニングローラ２の
上に載置された円形ワーク１の開口端付近に位置させ
る。そして、図２に示すように、円形ワーク１の開口端
に対向して計測機器１４を配置し、双方の変位計１７
ａ，１７ｂの間に円形ワーク１を位置させる。この状態
で、双方のエアーパージノズル１９，２０から円形ワー
ク１の外周面および内周面に向けてエアーを吹き付け、
計測時にノイズとなるワーク表面に付着する異物を除去
し、変位計１７ａ，１７ｂによって各々に対向する円形
ワーク１の表面の位置を検出する。
る。計測時には、走行用モータ６を駆動して移動台座５
の移動を行い、ロボット装置３をターニングローラ２の
上に載置された円形ワーク１の開口端付近に位置させ
る。そして、図２に示すように、円形ワーク１の開口端
に対向して計測機器１４を配置し、双方の変位計１７
ａ，１７ｂの間に円形ワーク１を位置させる。この状態
で、双方のエアーパージノズル１９，２０から円形ワー
ク１の外周面および内周面に向けてエアーを吹き付け、
計測時にノイズとなるワーク表面に付着する異物を除去
し、変位計１７ａ，１７ｂによって各々に対向する円形
ワーク１の表面の位置を検出する。
【００１２】円形ワーク１の形状を認識する手順を以下
に説明する。始めに、図４に示すように、ロボット装置
３を操作し、マニピュレータ１０のアーム１１の先端に
設けた計測機器１４を円形ワーク１の開口周縁部の任意
の位置に配置し、変位計１７ａ，１７ｂに対する円形ワ
ーク１の外周面の任意の二点Ａ，Ｂの位置を計測する。
そして、二点Ａ，Ｂの位置を円形ワーク１の軸心と直角
な基準面における座標として検出する。つまり、ロボッ
ト装置３は、二点Ａ，Ｂの位置を、自身の制御座標上で
変位計１７ａの位置として認識する地点から、変位計１
７ａで計測する距離だけ離れた位置として認識する。そ
して、二点Ａ，Ｂを結ぶ弦ＡＢの中点Ｏ ABを通る垂線Ｃ
Ｄを求め、垂線ＣＤと円形ワーク１の外周面との交点
Ｃ，Ｄの位置を基準面における座標として検出し、交点
Ｃ，Ｄを結ぶ線分ＣＤの中点ＯCDの座標を仮想中心点と
して求める。
に説明する。始めに、図４に示すように、ロボット装置
３を操作し、マニピュレータ１０のアーム１１の先端に
設けた計測機器１４を円形ワーク１の開口周縁部の任意
の位置に配置し、変位計１７ａ，１７ｂに対する円形ワ
ーク１の外周面の任意の二点Ａ，Ｂの位置を計測する。
そして、二点Ａ，Ｂの位置を円形ワーク１の軸心と直角
な基準面における座標として検出する。つまり、ロボッ
ト装置３は、二点Ａ，Ｂの位置を、自身の制御座標上で
変位計１７ａの位置として認識する地点から、変位計１
７ａで計測する距離だけ離れた位置として認識する。そ
して、二点Ａ，Ｂを結ぶ弦ＡＢの中点Ｏ ABを通る垂線Ｃ
Ｄを求め、垂線ＣＤと円形ワーク１の外周面との交点
Ｃ，Ｄの位置を基準面における座標として検出し、交点
Ｃ，Ｄを結ぶ線分ＣＤの中点ＯCDの座標を仮想中心点と
して求める。
【００１３】次に、図５に示すように、ロボット装置３
を操作し、マニピュレータ１０で指示する計測機器１４
を円形ワーク１の開口周縁部の外周面に沿って円軌道上
で移動させながら、仮想中心点ＯCDを通る軸心廻りの適
当角度θ1 ，θ2 ，θ3 …θ n 毎に円形ワーク１の外周
面上に設定する計測点Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 …Ｐn の位置
を、基準面における座標として検出する。そして、仮想
中心点ＯCDから各計測点Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 …Ｐn までの
距離をそれぞれ計測半径ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 …ｘnとして
求め、隣り合う計測点（例えばＰ1 ，Ｐ2 ）での計測半
径（ｘ1 ，ｘ2 ）の平均値（ｘ1 ＋ｘ2 ）／２を求める
とともに、この平均値に基づいて隣り合う計測点Ｐ1 ，
Ｐ2 の間の単位区間における円形ワーク１の外周面上の
円弧の長さｌ1 ，ｌ2 ，ｌ3 …ｌn を求め、全単位区間
における円弧の長さを加算して円形ワーク１の外周長
（ｌ1 ＋ｌ2 ＋ｌ3 …ｌn ）を求める。
を操作し、マニピュレータ１０で指示する計測機器１４
を円形ワーク１の開口周縁部の外周面に沿って円軌道上
で移動させながら、仮想中心点ＯCDを通る軸心廻りの適
当角度θ1 ，θ2 ，θ3 …θ n 毎に円形ワーク１の外周
面上に設定する計測点Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 …Ｐn の位置
を、基準面における座標として検出する。そして、仮想
中心点ＯCDから各計測点Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 …Ｐn までの
距離をそれぞれ計測半径ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 …ｘnとして
求め、隣り合う計測点（例えばＰ1 ，Ｐ2 ）での計測半
径（ｘ1 ，ｘ2 ）の平均値（ｘ1 ＋ｘ2 ）／２を求める
とともに、この平均値に基づいて隣り合う計測点Ｐ1 ，
Ｐ2 の間の単位区間における円形ワーク１の外周面上の
円弧の長さｌ1 ，ｌ2 ，ｌ3 …ｌn を求め、全単位区間
における円弧の長さを加算して円形ワーク１の外周長
（ｌ1 ＋ｌ2 ＋ｌ3 …ｌn ）を求める。
【００１４】また、各計測点Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 …Ｐn に
おける計測半径ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 …ｘn をデータとして
記録保持することにより、円形ワーク１の楕円度や外形
の形状認識を同時に行うことができる。
おける計測半径ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 …ｘn をデータとして
記録保持することにより、円形ワーク１の楕円度や外形
の形状認識を同時に行うことができる。
【００１５】さらに、各計測点Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 …Ｐn
における計測に際し、円形ワーク１の内部に位置する第
２の変位計１７ｂによって内周面の位置を計測すること
により、第１の変位計１７ａで計測する値と第２の変位
計１７ｂで計測する値との差を求めて、円形ワーク１の
厚みを検出する。このことにより、円形ワーク１の断面
形状を同時に認識することができる。
における計測に際し、円形ワーク１の内部に位置する第
２の変位計１７ｂによって内周面の位置を計測すること
により、第１の変位計１７ａで計測する値と第２の変位
計１７ｂで計測する値との差を求めて、円形ワーク１の
厚みを検出する。このことにより、円形ワーク１の断面
形状を同時に認識することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、円形
ワークの外周長を、中心点廻りの適当角度毎に求める円
弧の長さの総和として求めることにより、円形ワークが
真円でなくとも、外周長を高精度に計測することがで
き、合わせて形状の認識を同時に行うことができる。ま
た、円形ワークの外周面と内周面に対応して一対の変位
計を設けることにより、厚みの認識と同時に円形ワーク
の断面形状を認識することができる。
ワークの外周長を、中心点廻りの適当角度毎に求める円
弧の長さの総和として求めることにより、円形ワークが
真円でなくとも、外周長を高精度に計測することがで
き、合わせて形状の認識を同時に行うことができる。ま
た、円形ワークの外周面と内周面に対応して一対の変位
計を設けることにより、厚みの認識と同時に円形ワーク
の断面形状を認識することができる。
【図１】本発明の実施形態における形状認識装置の構成
を示す正面図である。
を示す正面図である。
【図２】同形状認識装置における計測機器の構成を示す
正面図である。
正面図である。
【図３】同形状認識装置におけるエアパージボックスの
斜視図である。
斜視図である。
【図４】同形状認識装置における計測手順を示す模式図
である。
である。
【図５】同形状認識装置における計測手順を示す模式図
である。
である。
１ 円形ワーク ２ ターニングローラ ３ ロボット装置 １０ マニピュレータ １３ 計測機器アタッチメント １４ 計測機器 １７ａ 第１の変位計 １７ｂ 第２の変位計 １８ エアパージボックス
Claims (2)
- 【請求項１】 変位計を変位計移動手段で保持して計測
対象の円形ワークの外周面に対向して配置し、変位計に
対する円形ワークの外周面の位置を計測することによ
り、円形ワークの開口周縁部の外周面上における任意の
二点の位置を、円形ワークの軸心と直角な基準面におけ
る座標として検出し、前記二点を結ぶ弦の中点を通る垂
線を求め、前記垂線と円形ワークの外周面との交点の位
置を前記基準面における座標として検出し、前記交点を
結ぶ線分の中点の座標を仮想中心点として求め、 変位計を円形ワークの開口周縁部の外周面に沿って移動
させながら、前記仮想中心点廻りの適当角度毎に円形ワ
ークの外周面上に設定する計測点の位置を前記基準面に
おける座標として検出し、前記仮想中心点から各計測点
までの距離をそれぞれ計測半径として求め、隣り合う計
測点での計測半径の平均値を求めるとともに、この平均
値に基づいて隣り合う計測点間の単位区間における円形
ワークの外周面上の円弧の長さを求め、全単位区間にお
ける円弧の長さを加算して円形ワークの外周長を求める
ことを特徴とする円形ワークにおける形状認識方法。 - 【請求項２】 計測対象の円形ワークの外周面に対向す
る第１の変位計と円形ワークの内周面に対向する第２の
変位計とを一体的に設け、第１および第２の変位計を円
形ワークの開口周縁部に沿って移動させる変位計移動手
段を設けたことを特徴とする円形ワークにおける形状認
識装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21334996A JPH1062157A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 円形ワークにおける形状認識方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21334996A JPH1062157A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 円形ワークにおける形状認識方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062157A true JPH1062157A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16637696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21334996A Pending JPH1062157A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 円形ワークにおける形状認識方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1062157A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012122834A (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Lasertec Corp | 電池用電極材の厚さ測定装置、及び厚さ測定方法 |
| JP2022105133A (ja) * | 2017-05-01 | 2022-07-12 | 株式会社ニコン | 加工装置及び加工方法 |
-
1996
- 1996-08-13 JP JP21334996A patent/JPH1062157A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012122834A (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Lasertec Corp | 電池用電極材の厚さ測定装置、及び厚さ測定方法 |
| JP2022105133A (ja) * | 2017-05-01 | 2022-07-12 | 株式会社ニコン | 加工装置及び加工方法 |
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