JPS60205203A - 非接触式三次元座標計測システム - Google Patents
非接触式三次元座標計測システムInfo
- Publication number
- JPS60205203A JPS60205203A JP6250884A JP6250884A JPS60205203A JP S60205203 A JPS60205203 A JP S60205203A JP 6250884 A JP6250884 A JP 6250884A JP 6250884 A JP6250884 A JP 6250884A JP S60205203 A JPS60205203 A JP S60205203A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- sensor
- angle
- processor
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- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は光変位計を用いた三次元座標自動計測システ
ムに関するものである。
ムに関するものである。
従来この種の言−１測は第１図に示す方法で行わ１てい
た。
た。
図において、（１）はリニアスケールを挿着されたＸ、
Ｙ、Ｚの直交三軸駆動機構、（２）はそのＺ軸に取りつ
けられた三次元接触センサ、（３）′はそのセンサにお
いて計測表面にタッチするポールプローブである。Ｓは
計測される自由曲面である。
Ｙ、Ｚの直交三軸駆動機構、（２）はそのＺ軸に取りつ
けられた三次元接触センサ、（３）′はそのセンサにお
いて計測表面にタッチするポールプローブである。Ｓは
計測される自由曲面である。
次に動作について説明する。接触式センサのプローブ部
（３）′を対象座標にもってきて、これを静かに当てる
と、当った瞬間プローブの球面のどの位置であたっても
信号を発生する。この信号で直交三軸に取りつけられた
リニアスケールの座標データをサンプルしこＩを３１算
機に自１ｌｔＪｌ的にファイルする。
（３）′を対象座標にもってきて、これを静かに当てる
と、当った瞬間プローブの球面のどの位置であたっても
信号を発生する。この信号で直交三軸に取りつけられた
リニアスケールの座標データをサンプルしこＩを３１算
機に自１ｌｔＪｌ的にファイルする。
従来の接触式三次元計測装置は以上のように三次元接触
プローブを使用しているためプローブはどのような姿勢
でも良く、また座標位置センサは直交三軸のみでよかっ
た。しかし自由曲面の多数の情報を得るには、それだけ
の数を人手できわめて注意深くあてる必要があり、曲面
が複雑になオ］ばなるほど過酷な作業になっていた。
プローブを使用しているためプローブはどのような姿勢
でも良く、また座標位置センサは直交三軸のみでよかっ
た。しかし自由曲面の多数の情報を得るには、それだけ
の数を人手できわめて注意深くあてる必要があり、曲面
が複雑になオ］ばなるほど過酷な作業になっていた。
この発明は上Ｎｃ’のような従来のものの欠点を除去す
るためになさ第１たもので、接触プローブの代りに、光
変位側と光変位の光軸を一定角度に姿勢制御する角度１
ｌＡ１．動軸を用いて、自由曲面に沿って光軸を進行方
向とこれに直角方向を一定に保ちながら精度良く曲面の
三次元座標を自動的に計測する装置を提供することを目
的としている。
るためになさ第１たもので、接触プローブの代りに、光
変位側と光変位の光軸を一定角度に姿勢制御する角度１
ｌＡ１．動軸を用いて、自由曲面に沿って光軸を進行方
向とこれに直角方向を一定に保ちながら精度良く曲面の
三次元座標を自動的に計測する装置を提供することを目
的としている。
以下、この発明の一実施例を因について説明する。第２
図（ａ）、（ｂ）は反射型の光変位計の正面図と側面図
を示す。なお、θ１及びθ２は前後、左右の角度制御量
を表わしている。第８図は本システムのブロック図で、
（ｌ）はリニヤスケールを挿着した直交三軸移動機構、
（２）はそのＺ軸に取りつけられたセンサアームで光変
位計（３）の方向制御軸γ及び第２図におけるθ１を制
御するθ軸と０２を制御するβ軸を制御し、且つその角
度を検出できる８個の関節軸を取付けたもので、θ、β
軸には超精密な角度エンコーダが直結されている。（４
）はｘ、ｙ、ｚのリニヤスケールデータとθ、β軸の角
度データ及び光変位計のデータと腕の長さから計測面の
三次元座標データを高速で演算する、座標演算プロセッ
サ、（５）は演算された三次元座標をファイルする計算
機、（６）は三次元座標の経過をみながら計測表面を走
査する制御情報を演算するトラッキングプロセッサ、（
７）は光変位計の変位データ及び投光量、受光量の相関
をみてθ、角がずねたことを検出するセンサプロセッサ
ー、（８）は全ての軸を駆動するサーボ制御装置である
。第４図（ａ）はθｌ軸を変化させたときの光変位計の
特性図、（ｂ）はθ２軸を一定に保つための制御方式の
説明図でみる。なお。
図（ａ）、（ｂ）は反射型の光変位計の正面図と側面図
を示す。なお、θ１及びθ２は前後、左右の角度制御量
を表わしている。第８図は本システムのブロック図で、
（ｌ）はリニヤスケールを挿着した直交三軸移動機構、
（２）はそのＺ軸に取りつけられたセンサアームで光変
位計（３）の方向制御軸γ及び第２図におけるθ１を制
御するθ軸と０２を制御するβ軸を制御し、且つその角
度を検出できる８個の関節軸を取付けたもので、θ、β
軸には超精密な角度エンコーダが直結されている。（４
）はｘ、ｙ、ｚのリニヤスケールデータとθ、β軸の角
度データ及び光変位計のデータと腕の長さから計測面の
三次元座標データを高速で演算する、座標演算プロセッ
サ、（５）は演算された三次元座標をファイルする計算
機、（６）は三次元座標の経過をみながら計測表面を走
査する制御情報を演算するトラッキングプロセッサ、（
７）は光変位計の変位データ及び投光量、受光量の相関
をみてθ、角がずねたことを検出するセンサプロセッサ
ー、（８）は全ての軸を駆動するサーボ制御装置である
。第４図（ａ）はθｌ軸を変化させたときの光変位計の
特性図、（ｂ）はθ２軸を一定に保つための制御方式の
説明図でみる。なお。
Ｉｐ□は受光量、ＩＩ）は発光体の駆動電流である。
また第４図（ｂ）は進行方向に対する経時データの変化
を示している。
を示している。
次に動作について説明する。第８図において直交三軸（
１）からはＸ、Ｙ％Ｚ１センサーアーム（２）からはθ
、β光変位計（３）からは変位砥△Ｈ１（γは内部で演
算）が座標演算プロセッサ（４）に入力され、ここで直
交座標の取り付４ｊ位置からセンサーアームの変位計回
転軸までの長さ及び変位ａ１の閘距離のデータを加えて
＃１１個の三次元座ｉ票が言１算される。計算さｉまた
データはファイルプロセッサ（５）で各ｃｉ１．［のデ
ータが保管される。一方同じ座標データはトラッキング
プロセッサ（６）に入力され、これまで計測された経時
データを比較さｎて、次ｌζ各軸がどのように動くか計
算さｎる。この情報は光変位計の進行方向に対しては、
過去のデータと現在のデータの微分値によってその方向
（第２図におけるθ２＝β軸）を決められるが、進行方
向と直交する方向（第２図におけるθ１＝θ軸）は両脇
の傾斜データがなけｎば、制御出来ない。このため９１
４図＜ａ＞に示すような光センサの反射角と受光量の間
係をみて傾きを検出するプロセッサ（７）を別に設け、
この検出爪をトラッキングプロセッサ（６）にフィード
バック量として加え、光変位計の前厄、左右と傾包を自
動的に適正値に保ちながら精度よく座標を計測する。
１）からはＸ、Ｙ％Ｚ１センサーアーム（２）からはθ
、β光変位計（３）からは変位砥△Ｈ１（γは内部で演
算）が座標演算プロセッサ（４）に入力され、ここで直
交座標の取り付４ｊ位置からセンサーアームの変位計回
転軸までの長さ及び変位ａ１の閘距離のデータを加えて
＃１１個の三次元座ｉ票が言１算される。計算さｉまた
データはファイルプロセッサ（５）で各ｃｉ１．［のデ
ータが保管される。一方同じ座標データはトラッキング
プロセッサ（６）に入力され、これまで計測された経時
データを比較さｎて、次ｌζ各軸がどのように動くか計
算さｎる。この情報は光変位計の進行方向に対しては、
過去のデータと現在のデータの微分値によってその方向
（第２図におけるθ２＝β軸）を決められるが、進行方
向と直交する方向（第２図におけるθ１＝θ軸）は両脇
の傾斜データがなけｎば、制御出来ない。このため９１
４図＜ａ＞に示すような光センサの反射角と受光量の間
係をみて傾きを検出するプロセッサ（７）を別に設け、
この検出爪をトラッキングプロセッサ（６）にフィード
バック量として加え、光変位計の前厄、左右と傾包を自
動的に適正値に保ちながら精度よく座標を計測する。
進行方向に対する姿勢制御はｍ４８１！Ｊ（ｂ）に示す
ようＩζ計測表面の経時データの変化分を計算し、現在
の姿勢と比較し、一定の角度になるように修正する。こ
のように適正な姿勢であり、もし左右方向も適正であれ
ば光変位側の場合４図Ｇ）に示すように反射して戻って
くる光の総量は一定に保たれる。
ようＩζ計測表面の経時データの変化分を計算し、現在
の姿勢と比較し、一定の角度になるように修正する。こ
のように適正な姿勢であり、もし左右方向も適正であれ
ば光変位側の場合４図Ｇ）に示すように反射して戻って
くる光の総量は一定に保たれる。
しかし、こｉｌがずれるとその反射光ｃは少なくなるた
めこ１を検出して、角度を修正することができる。
めこ１を検出して、角度を修正することができる。
本システムでは、第２図において０１を進行方向に対し
て左右、θ２を前層制御にしたが、これは逆にすること
も可口しである。
て左右、θ２を前層制御にしたが、これは逆にすること
も可口しである。
以上のように、この発明によれば、光変位計の計測面に
対する前厄、左右の＜ｅをまず進行方向に対する角度（
前厄）は進行によって生ずる経時データの変化率から判
定し、これを適正に保ちその上で左右の傾斜１．１先受
位計の反射角に依存する受光量の変動からその傾きを判
定し、左右の傾斜角を制御する角度で適正に保って常に
安定した受光量によって計測の精度を高めることができ
るようになった。
対する前厄、左右の＜ｅをまず進行方向に対する角度（
前厄）は進行によって生ずる経時データの変化率から判
定し、これを適正に保ちその上で左右の傾斜１．１先受
位計の反射角に依存する受光量の変動からその傾きを判
定し、左右の傾斜角を制御する角度で適正に保って常に
安定した受光量によって計測の精度を高めることができ
るようになった。
第１図は従来の接触式の三次元座標を計測する方法を示
す説明図、第２図（ａ） （ｂ）は光変位計の投光の受
光の関係を表わす説明図、第８図はこの発明による非接
薗式三次元座標自動計測システムの一実施例を示すブロ
ック図、ｍ４図（ａ） （ｂ）は光センサの特性曲線お
よび進行方向に対する経時データの変化を示す特性図で
ある。 なお、図中同一符号は同一もしくＩＡ相当部分を示す。 図中、（１）は直交三軸移動磯横、（２）はセンサアー
ム、（３）は光変位計、（４）は座標演算プロセッサ、
（５）はＳ１算機、（６）はトラソキングプロセ２．す
、（７）はセンサプロセッサである。 代理人 大岩増雄 第１図 第２１４ θｆ の （幻 （し）
す説明図、第２図（ａ） （ｂ）は光変位計の投光の受
光の関係を表わす説明図、第８図はこの発明による非接
薗式三次元座標自動計測システムの一実施例を示すブロ
ック図、ｍ４図（ａ） （ｂ）は光センサの特性曲線お
よび進行方向に対する経時データの変化を示す特性図で
ある。 なお、図中同一符号は同一もしくＩＡ相当部分を示す。 図中、（１）は直交三軸移動磯横、（２）はセンサアー
ム、（３）は光変位計、（４）は座標演算プロセッサ、
（５）はＳ１算機、（６）はトラソキングプロセ２．す
、（７）はセンサプロセッサである。 代理人 大岩増雄 第１図 第２１４ θｆ の （幻 （し）
Claims (1)
- （リニアスケールを取りつけたＸ％Ｙ１Ｚの直交三軸駆
動機構、反則型の光変位計、この光変位計の計測面に対
する、前層、左右及び進行方向を制御しかつその角度を
検出できる、８個の関節軸を取りつけたセンサアーム、
直交三軸、関節三軸、変位看から計測面の三次元座標位
協を演算する座標プロセッサ、光センサーの投光麗、全
受光量から計測面に対する傾き角を検出できるセンサプ
ロセッサ、三次元座標の経時デー々と上記センサプロセ
ッサの傾きデータから、直交三軸及び関節三軸を制御し
てセンサーの投光点を計測面に適正な角度であてるトラ
ッキングプロセッサ、及び三次元のデータをファイルす
る計算機からなる非接触式三次元座標ａ１測システム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6250884A JPS60205203A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 非接触式三次元座標計測システム |
| US06/716,922 US4688184A (en) | 1984-03-29 | 1985-03-28 | System for measuring three-dimensional coordinates |
| IT67307/85A IT1184935B (it) | 1984-03-29 | 1985-03-28 | Sistema per rilevare coordinate tridimensionali con l impiego di un elaboratore |
| DE19853511611 DE3511611A1 (de) | 1984-03-29 | 1985-03-29 | Messsystem zum messen von dreidimensionalen koordinaten |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6250884A JPS60205203A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 非接触式三次元座標計測システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60205203A true JPS60205203A (ja) | 1985-10-16 |
| JPH0339602B2 JPH0339602B2 (ja) | 1991-06-14 |
Family
ID=13202183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6250884A Granted JPS60205203A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 非接触式三次元座標計測システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60205203A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02311705A (ja) * | 1989-05-29 | 1990-12-27 | Okada:Kk | 走査式３次元形状測定装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5834781A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-03-01 | 株式会社日立製作所 | ロボツトによる形状ならい制御方法 |
-
1984
- 1984-03-29 JP JP6250884A patent/JPS60205203A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5834781A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-03-01 | 株式会社日立製作所 | ロボツトによる形状ならい制御方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02311705A (ja) * | 1989-05-29 | 1990-12-27 | Okada:Kk | 走査式３次元形状測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0339602B2 (ja) | 1991-06-14 |
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