JPS60205306A - 三次元自動計測システム - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、非接触方式で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。

〔従来技術〕

従来この種の計測は、第１図に示す方法で行なわれでい
た。図において、（１）はリニア・スケールが挿着され
たｘ、　ｙ、　ｚの直交三軸移動機構、（２）はそのＺ
軸に取付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ボール・プローブであ
る。（４）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っても信号を
発生する。この信号で直交三軸に敗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、これを計算機に
自動的にファイルする。

従来の接触方式の三次元座標計測装置は以上のように構
成されているので、計測対象物に人が手でプローブ部を
持っていき計測するため、多大な時間と労力を用し、対
象曲面が複雑になればなる程１作業は大変なものとなっ
ていた。

〔発明の概要〕

本発明はＬ記のような従来のものの欠点を除去するため
になされたもので、接触プローブの代わりに光変位計と
用いて光軸が計測面に対し常に一定角度範囲にあるよう
に角度制御し、さらに、光変位計と計測面を常に一定距
離に自動的に制御して、自由曲面の三次元座標を自動的
に計測する装置を提供する事を目的としている。

〔発明の一実施例〕

以下、本発明の一実施例を図について説明する。

第２図は本システムのブロック図で、（１）ハリニア・
スケールを挿着した直交三軸の移動機構、（６）は非接
触式の光変位計、（５）は光変位計、（６）の光変位計
の角度θ、β、γ　軸を制御する回転軸機構とその角度
割出し機構、（７）はリニア・スケール（１）の座標値
と機構（５）の角度検出値との光変位計（６）の値から
光変位計から出されたレーザー光が被測定面に作るスポ
ット点の座標を演算する座標演算プロセッサ。

（８）は、この座標値をファイルしたり、全体の機構を
監理する監理プロセッサ、（９）は現在の座標値から次
に動く座標値を演算し、これをリニア・スケールの値や
角度情報に変換する逆座標変換演算プロセッサ、ａＱは
（１）のリニア・スケール（１）の移動機構及び回転軸
機ｎＩｔ（５１を動作させるサーボ・アンプである。

次に動作について説明する。第８図のようにＸ−Ｚ平面
において、Ｘ方向に移動する嚇合について説明する。測
定面（４）を計測する時、座神演算プロセッサ（７）で
演算された座標データより計測点ｏｉ）の角度ψを演算
する。この角度と光変位計（６ａ）自身の角度ψ。と比
較する。△ψ−ψ−ψ。がある許容範囲外にある時には
、θ、β軸を使って光変位１ｔ−１（６ａ）の角度を変
える。ただし、ここで角変だけを変えてＸ、Ｚ軸を変化
させないと、計測点Ｏυが移動してしまう。そこでｘ、
Ｚ軸は、計測点０υの座標（ｘｏ、　Ｚ＊　）に常に一
致するように制御する。また、角度を変える時、光変位
計が計測面ｏ４からの距糾が変わり、光変位計からの出
力値Ｈが４ｍ鎮Ｈ０よりずれるので、その変化分△Ｈ＝
　Ｈ−ＨｏをＸ。

Ｚ成分−△Ｈ−ｓｉｎψ。ΔＨ−ｃｏｓψ。に分けて、
この成分をｘ、Ｚ軸の制御量に加えて光変位計と計測面
との距離が一定になるように合せて制御する。

光変位計自身の角度ψ。と計測面との角質の差△ψ−ψ
−ψ、が許容値内に入った時、第８図では光変位計が（
６ｂ）のような状態になった時に角度制御を停止し、Ｘ
、Ｚ軸を動かし、計測点０溌を移動させて、計測面（４
）の座標を計測する。この時、光変位計の光軸点の移動
量△Ｄは、光変位計の出力値と基準値との差△Ｈ＝Ｈ−
Ｈ・を加え合せて、それぞれＸ、Ｚ軸成分に分解し。

Ｘ軸成分・・−・・−△Ｄ　−ｃｏｓ９）−△Ｈ−ｓｉ
ｎψｍ２軸成分　・・・・・△Ｄ−ｓｉｎψ＋△Ｈ−ｃ
ｏｓψ。

この移＠量をサーボアンプに出力し、計測面（４）の座
標を演算していく。

以りのような装置と制御方式により、光変位計の光軸と
計測面との角変が常に一定範囲内に保たれ、さらに、光
変位計と計測面との距離が常に一定に保たれるため、三
次元の自由曲面の座標を自動的、高速に、しかも計測面
を傷つける事なく計測できる。

なお、Ｌ記の実施例では、Ｘ−Ｚ平面について述べたが
、これが三次元の曲面においても同様な制御方式により
、自動的に高速に、しかも被計測物を傷つける事なく座
標を計測できる。

〔発明の効果〕

以りのように、この発明によれば光変位計と、角度セン
サ、リニア・センサの構成により、三次元の自由曲面の
座標を自動的、高速で、しかも被計測物を傷つける嬢な
く計測する事ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の三次元計測システムを示すブロック図、
第２図は、この発明の一実施例を示すシステム・ブロッ
ク図、第８図は自噛的に計測面の座標をめていくために
光変位計を制御する方法を示す説明図である。 （ＩＬ−−直交三軸移動機構、（４）　計測面、（５）
　回転軸機構とその角度割出し機構、（６）　光変位計
。 （７）　座標演算プロセッサ、（８）・監理プロセッサ
。 （９）・・逆座標演算プロセッサ、Ｏｑ・・サーボ・ア
ンプ。 ａη・・計測点 なお５図中同一行号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄 第１１図 鴻贋ゴ亡 特開昭ｆｌｉｐ−２０５３０６（３） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＸＹＱの８軸直流座標の移動機構と、非接触式変位計と
   、この光変位計の姿勢を制御する角度制御機構を持つ三
   次元計測システムにおいて、ト記非接触変位計を計測面
   の法線方向に対して、常にある角度以内に姿勢を制御し
   、且つ計測面との距離を常に一定に保ちながら自動的に
   三次元の自由曲面を計測する事を特徴とした三次元自動
   計測システム。