JPS6138511A - 立体物の座標測定方式 - Google Patents
立体物の座標測定方式Info
- Publication number
- JPS6138511A JPS6138511A JP15902784A JP15902784A JPS6138511A JP S6138511 A JPS6138511 A JP S6138511A JP 15902784 A JP15902784 A JP 15902784A JP 15902784 A JP15902784 A JP 15902784A JP S6138511 A JPS6138511 A JP S6138511A
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- Japan
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- measuring
- shaft
- measuring element
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- Pending
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は立体物の三次元座標を測定する座標測定方式に
四するもので、計算機等にその測定値に入力してコンビ
二−タ支援設計および検査等に有効なものである。
四するもので、計算機等にその測定値に入力してコンビ
二−タ支援設計および検査等に有効なものである。
゛−従来の立体物の座標測定方式の一例を第４図に原理
的に示す。図において１は平面基板で、剛体材を使用し
たものである。２は被測定物、４１，４２゜４３は剛体
アーム（以下、アームと称す）、４４ 、４５ 。
的に示す。図において１は平面基板で、剛体材を使用し
たものである。２は被測定物、４１，４２゜４３は剛体
アーム（以下、アームと称す）、４４ 、４５ 。
４６はポテンシオメータを示す。アーム４１と４２また
はアーム４２と４３は、アーム間の角度が測定可能なよ
うにポテンシオメータ４５ 、４６がもちいられている
０なお、アーム４１とポテンシオメータ４５とアーム４
２の結合、もしくはアーム４２とポテンシオメータ４６
とアーム４３の結合は、第２図に示す如くアーム４１（
４２）にポテンシオメータ４５（４６）のケース側を剛
体結合させ、アーム４２（４３）にはポテンシオメータ
４５（４６）の軸側と剛体結合させるものである。また
、アーム４１はアーム４３が平面基板１のＸ、Ｙ平面上
を移動可能なごとく基板原点すにおいて、Ｚ軸方向を回
転軸とするよう回転可能な構造とし、その回転角０ｏが
検出可能なごとくポテンシオメータ４４が平面基板１と
アーム４１との結合にもちいられる。
はアーム４２と４３は、アーム間の角度が測定可能なよ
うにポテンシオメータ４５ 、４６がもちいられている
０なお、アーム４１とポテンシオメータ４５とアーム４
２の結合、もしくはアーム４２とポテンシオメータ４６
とアーム４３の結合は、第２図に示す如くアーム４１（
４２）にポテンシオメータ４５（４６）のケース側を剛
体結合させ、アーム４２（４３）にはポテンシオメータ
４５（４６）の軸側と剛体結合させるものである。また
、アーム４１はアーム４３が平面基板１のＸ、Ｙ平面上
を移動可能なごとく基板原点すにおいて、Ｚ軸方向を回
転軸とするよう回転可能な構造とし、その回転角０ｏが
検出可能なごとくポテンシオメータ４４が平面基板１と
アーム４１との結合にもちいられる。
測定方法は被測定物２の上をアーム４３の先端が接する
ようにし、ポテンシオメータ４４ 、４５ 、４６の回
転角θＯ１θ１．θ２およびアーム４１，４２．４３の
長さｌｕ 、 ｌａｘ 、 １４Ｂ 、および第２図に
示すようにアーム連結時の中心間圧！’ＩｆｉＬ ｆこ
よって、アーム４３の先端座標が演算可能である。
ようにし、ポテンシオメータ４４ 、４５ 、４６の回
転角θＯ１θ１．θ２およびアーム４１，４２．４３の
長さｌｕ 、 ｌａｘ 、 １４Ｂ 、および第２図に
示すようにアーム連結時の中心間圧！’ＩｆｉＬ ｆこ
よって、アーム４３の先端座標が演算可能である。
第１図はアームおよびポテンシオメータの数がそれぞれ
３個であるが、これを多数もちいているものが多い。し
かし原理は上記の通りである。
３個であるが、これを多数もちいているものが多い。し
かし原理は上記の通りである。
従来の技術の問題点は、第１図に示したように固定点で
ある基板原点０からの多自由度をもつ腕による測定方法
である点による。即ち腕の可動範囲の立体面のみ測定可
能であり、特に立体物の原点の反対側の面の形状は測定
不可能なことは方式から推察できる。
ある基板原点０からの多自由度をもつ腕による測定方法
である点による。即ち腕の可動範囲の立体面のみ測定可
能であり、特に立体物の原点の反対側の面の形状は測定
不可能なことは方式から推察できる。
この点を解決するためには、固定点からの多自由度の腕
による測定方式でなく、平面基板１上を自由に移動可能
な測定子を設け、測定子のＸ、Ｙ座標および傾きを検出
し、測定子から測定針を出す方式にすればよく、測定方
法における測定限界は発生せず、なおかつ測定子から測
定針までの自由度は少ないもので精度を得ることが可能
である。
による測定方式でなく、平面基板１上を自由に移動可能
な測定子を設け、測定子のＸ、Ｙ座標および傾きを検出
し、測定子から測定針を出す方式にすればよく、測定方
法における測定限界は発生せず、なおかつ測定子から測
定針までの自由度は少ないもので精度を得ることが可能
である。
すなわち本発明による立体物の座標測定方式は、平面基
板上をＸ、Ｙ方向に移動可能な測定子および該測定子と
少なくとも１個所以上のピン結合手段により連結された
測定針を設け、前記測定子にて少なくとも２ケ所以上の
平面基板に対するＸ。
板上をＸ、Ｙ方向に移動可能な測定子および該測定子と
少なくとも１個所以上のピン結合手段により連結された
測定針を設け、前記測定子にて少なくとも２ケ所以上の
平面基板に対するＸ。
Ｙ座標値を検出、電気信号に変換する手段、および前記
ピン結合部における主軸と従軸の軸間角度もしくは従軸
の回転角度を検出、電気信号に変換する手段を設け、前
記測定針の三次元座標値を前記測定子のＸ、Ｙ座標値お
よび前記ピン結合部の角度により演算算出することを特
徴とする。
ピン結合部における主軸と従軸の軸間角度もしくは従軸
の回転角度を検出、電気信号に変換する手段を設け、前
記測定針の三次元座標値を前記測定子のＸ、Ｙ座標値お
よび前記ピン結合部の角度により演算算出することを特
徴とする。
また本発明は主軸と従軸とのピン結合手段として、主軸
と従軸とが同一平面内で回転運動する方式、および主軸
に対して直角な平面内を従軸が回転運動する方式および
従軸が軸中心に回転運動する方式を含むことを特徴とし
たものである。
と従軸とが同一平面内で回転運動する方式、および主軸
に対して直角な平面内を従軸が回転運動する方式および
従軸が軸中心に回転運動する方式を含むことを特徴とし
たものである。
本発明による立体物の座標測定方式を第１図〜第３図の
実施例図面により説明する。第１図に本発明方式による
一実施例の措成を示す。第１図において平面基板ｌ、コ
イル３ａ、コイル３ｂの組合せは公知の平面ディジタイ
ザ板の技術である。しかし平面の場合はコイル１個で可
能であるが、本発明では２個使用する。公知のディジタ
イザ技術は平面基板１内に多数のＸ、Ｙ方向に電流を通
し、コイルに発生する電流を感知し、Ｘ方向位置、Ｙ方
向のコイル中心位置を演算算出する。本発明では２個の
コイル３ａ 、 ３ｂを使用するため、２個のコイル中
心位置を算出するには、加える電流をコイル３ａ用とコ
イル３ｂ用とに時間差を持って行なえばよく詳細説明は
省略する。測定子４には２個のコイル３ａ、３ｂとポテ
ンシオメータ等軸の回転角度を検出することを可能とす
る角度検出器５の幾何学的位置が定まるよう設けられて
いるものである。
実施例図面により説明する。第１図に本発明方式による
一実施例の措成を示す。第１図において平面基板ｌ、コ
イル３ａ、コイル３ｂの組合せは公知の平面ディジタイ
ザ板の技術である。しかし平面の場合はコイル１個で可
能であるが、本発明では２個使用する。公知のディジタ
イザ技術は平面基板１内に多数のＸ、Ｙ方向に電流を通
し、コイルに発生する電流を感知し、Ｘ方向位置、Ｙ方
向のコイル中心位置を演算算出する。本発明では２個の
コイル３ａ 、 ３ｂを使用するため、２個のコイル中
心位置を算出するには、加える電流をコイル３ａ用とコ
イル３ｂ用とに時間差を持って行なえばよく詳細説明は
省略する。測定子４には２個のコイル３ａ、３ｂとポテ
ンシオメータ等軸の回転角度を検出することを可能とす
る角度検出器５の幾何学的位置が定まるよう設けられて
いるものである。
角度検出器５の軸５ａと剛体軸６とは剛体結合し、なお
かつ剛体軸６の回転が円滑に可能なごとく測定子４との
間にスラストベアリング７を挿入しである。
かつ剛体軸６の回転が円滑に可能なごとく測定子４との
間にスラストベアリング７を挿入しである。
剛体軸６の反測定子４側は測定針９とピン結合され、ピ
ンとしては角度検出器８の軸側８ａと測定針９とが剛体
結合、また再度検出器８のフレーム側と剛体軸６とが剛
体結合されているものである。
ンとしては角度検出器８の軸側８ａと測定針９とが剛体
結合、また再度検出器８のフレーム側と剛体軸６とが剛
体結合されているものである。
信号線（ケーブル）１０は、各角度検出器５，８と２個
のコイル３ａ 、 ３ｂからの線、および測定子４と平
面基板ｌとを結ぶ線、および平面基板１からの出力線で
ある。
のコイル３ａ 、 ３ｂからの線、および測定子４と平
面基板ｌとを結ぶ線、および平面基板１からの出力線で
ある。
測定針９の先端９ａで被測定物の測定点を接触し、測定
するものである。
するものである。
以上の如く本発明の骨子は、測定子４はケーブルのみが
附属するものであり、測定子４は２個所でＸ、Ｙ座標値
を得るものであり、２個所のＸ。
附属するものであり、測定子４は２個所でＸ、Ｙ座標値
を得るものであり、２個所のＸ。
Ｙ座標値と幾何学的に定められた場所から軸（多自由度
）を持つものである。
）を持つものである。
次に本発明方式による測定方法を第２図に示す。
図示のように平面基板１に被測定物２をセットし、測定
子４を平面基板１上に移動し、測定針９の先端９ａを被
測定物２の測定点に接触させる。その時点で２個のコイ
ルの中心位置Ｘ、Ｙ座Ｗ（Ｘａ、Ｙａ）。
子４を平面基板１上に移動し、測定針９の先端９ａを被
測定物２の測定点に接触させる。その時点で２個のコイ
ルの中心位置Ｘ、Ｙ座Ｗ（Ｘａ、Ｙａ）。
（Ｘｂ、Ｙｂ）角度検出器５，８の回転角度（θ１．θ
２）を検出する。
２）を検出する。
上記の値より測定針９の先端９ａの三次元座標が求めら
れることを以下に示す。
れることを以下に示す。
第３図は本発明方式の機能を説明する上面図（ａ）。
側面図（ｂ）を示す。コイル３ａの中心Ｘ、Ｙ座標、コ
イル３ｂの中心Ｘ、Ｙ座標は、例えば平面基板１の左下
をＸ、Ｙの原点の位置からの座標とする。剛体軸６はコ
イル３ａおよび３ｂの中間位置ＭのＸ、Ｙ座標値に中心
が来るよう設置され、Ｍの座標値（ＸＭ、）’Ｍ）は下
記（υ式、（２）式となる。
イル３ｂの中心Ｘ、Ｙ座標は、例えば平面基板１の左下
をＸ、Ｙの原点の位置からの座標とする。剛体軸６はコ
イル３ａおよび３ｂの中間位置ＭのＸ、Ｙ座標値に中心
が来るよう設置され、Ｍの座標値（ＸＭ、）’Ｍ）は下
記（υ式、（２）式となる。
１ ・・・・・・・・・・・・（２）
ｙ買” ２０’ａ ” Ｙｂ ） コイルの中心間を結ぶ線１のＸ軸に対する傾き角度θＯ
は、下記（３）式で求められる。
ｙ買” ２０’ａ ” Ｙｂ ） コイルの中心間を結ぶ線１のＸ軸に対する傾き角度θＯ
は、下記（３）式で求められる。
θｏ ＝ ｔａｎ−’ （Ｙｂ −３’Ｍ ）／（ｘ、
−ｘ、） −・” （３）角度検出器５は、測定針９が
１の方向と一致した位置からの角度θ１を検出するよう
にセットされている。また角度検出器８は測定針９が垂
直方向からの角度θ２を検出するようセットされている
。
−ｘ、） −・” （３）角度検出器５は、測定針９が
１の方向と一致した位置からの角度θ１を検出するよう
にセットされている。また角度検出器８は測定針９が垂
直方向からの角度θ２を検出するようセットされている
。
また角度検出器８の軸８ａの中心の２方向の座標値をＺ
Ｃとする。これは製作時点で固定の距離である。また測
定針９の軸８ａから先端９ａまでの距離をｄとする。こ
の値も製作時点で既知のものとなる。
Ｃとする。これは製作時点で固定の距離である。また測
定針９の軸８ａから先端９ａまでの距離をｄとする。こ
の値も製作時点で既知のものとなる。
先端９ａのＸ、Ｙ座標（Ｘｙ 、 ｙｔ ）は以下の値
である。
である。
ｘｐ ＝ ＸＭ ＋ ｄ ｓｉｎθ２ Ｃ０３（θＯ＋
θｊ ） −・・・−・・−（４）ｙｐ ＝ ＦＭ
＋ ｄ ｓｉｎ ｈ ｓｉｎ （θｏ＋０ｓ ） −
（５）また、２方向座標ｚＰは下記（Ｇ）式の値となる
。
θｊ ） −・・・−・・−（４）ｙｐ ＝ ＦＭ
＋ ｄ ｓｉｎ ｈ ｓｉｎ （θｏ＋０ｓ ） −
（５）また、２方向座標ｚＰは下記（Ｇ）式の値となる
。
Ｚｐ ＝ ＺＯ＋ ｄ ｃｏｓθ２・・・・・・・・（
６）なお式（４） 、 （５） 、 （６）の関係は、
測定子４が平面基板１上、いずれも点でも成立する式で
あることは自明の理である。
６）なお式（４） 、 （５） 、 （６）の関係は、
測定子４が平面基板１上、いずれも点でも成立する式で
あることは自明の理である。
上述したように本発明によれば、ケーブルのみ附属した
状態で立体物の測定が可能であるため、被測定物の設置
位置、方向の制約がなくなった。
状態で立体物の測定が可能であるため、被測定物の設置
位置、方向の制約がなくなった。
また、本実施例では測定針は２自由度であるが自由度を
増すことにより、凹面を持つ立体物も測定可能である。
増すことにより、凹面を持つ立体物も測定可能である。
第１図は本発明の立体物の座標測定方式ζこよる一実施
例のｔ７−￥成を示す図、第２図は本発明方式の測定例
を示す図、第３図（ａ） 、 （ｂ）は本発明での座標
計算のための機能を説明する上面図および側面図、第４
図は従来の測定方式を原理的に示す図、第５図は第１図
の剛体結合部分を示す要部構成図である。 １・・・・・・平面基板、２・・・・・・被測定物、３
ａ、３ｂ・・・・・・コイル、４・・・・・・測定子、
５，８・・・・・・角度検出器、５ａ、８ａ・・・・・
・角度検出器５，８の軸、６・・・・・・剛体軸、９・
・・・・・測定針、９ａ・・・・・・測定針９の先端、
１０・・・・・・信号線（ケーブル）、ト・・・・・コ
イルの中心間を結ぶ線、Ｍ・・・・・・２つのコイルの
中間点、４１，４２．４３・・・・・・剛体アーム、４
４，４５，４５・・・・・・ポテンシオメータ。
例のｔ７−￥成を示す図、第２図は本発明方式の測定例
を示す図、第３図（ａ） 、 （ｂ）は本発明での座標
計算のための機能を説明する上面図および側面図、第４
図は従来の測定方式を原理的に示す図、第５図は第１図
の剛体結合部分を示す要部構成図である。 １・・・・・・平面基板、２・・・・・・被測定物、３
ａ、３ｂ・・・・・・コイル、４・・・・・・測定子、
５，８・・・・・・角度検出器、５ａ、８ａ・・・・・
・角度検出器５，８の軸、６・・・・・・剛体軸、９・
・・・・・測定針、９ａ・・・・・・測定針９の先端、
１０・・・・・・信号線（ケーブル）、ト・・・・・コ
イルの中心間を結ぶ線、Ｍ・・・・・・２つのコイルの
中間点、４１，４２．４３・・・・・・剛体アーム、４
４，４５，４５・・・・・・ポテンシオメータ。
Claims (4)
- （１）平面基板上をＸ、Ｙ方向に移動可動な測定子と、
該測定子と少くとも１個所以上のピン結合により連結さ
れた測定針を設け、前記測定子にて少くとも２個所以上
の前記平面基板に対するＸ、Ｙ座標値を検出し電気信号
に変換する手段と、前記ピン結合部における主軸と従軸
の軸間角度もしくは従軸の回転角度を検出し電気信号に
変換する手段を具備し、前記測定針の三次元座標値を前
記測定子のＸ、Ｙ座標値および前記ピン結合部の角度に
より演算算出することを特徴とする立体物の座標測定方
式。 - （２）主軸と従軸とのピン結合手段として、前記主軸と
前記従軸とが同一平面内で回転運動する方式の特許請求
の範囲第１項記載の立体物の座標測定方式。 - （３）主軸と従軸とのピン結合手段として、前記主軸に
対して直角な平面内を前記従軸が回転運転する方式の特
許請求の範囲第１項記載の立体物の座標測定方式。 - （４）測定子にて２点の平面基板に対するＸ、Ｙ座標値
を検出し電気信号に変換する手段として、前記平面基板
内で時間差を設けてＸ軸方向、Ｙ軸方向それぞれに電流
を通じ、前記測定子側に前記電流を検知する２個所の点
で前記時間差によって２個所の弁別を行う方式の特許請
求の範囲第１項記載の座標測定方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15902784A JPS6138511A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 立体物の座標測定方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15902784A JPS6138511A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 立体物の座標測定方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6138511A true JPS6138511A (ja) | 1986-02-24 |
Family
ID=15684653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15902784A Pending JPS6138511A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 立体物の座標測定方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6138511A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01121968A (ja) * | 1987-11-05 | 1989-05-15 | Casio Comput Co Ltd | 可変長データ処理装置 |
| CN105547120A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-05-04 | 中国矿业大学 | 一种基于电容触摸屏的平面机器人位置检测方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5267355A (en) * | 1975-11-28 | 1977-06-03 | Bendix Corp | Method of converting coordinate position |
| JPS5314139A (en) * | 1976-07-23 | 1978-02-08 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | Method of controlling automatic welder |
| JPS5518376A (en) * | 1978-07-27 | 1980-02-08 | Hitachi Ltd | Automatic working machine and its operation control method |
| JPS586409A (ja) * | 1981-07-03 | 1983-01-14 | Hitachi Ltd | 縁形指示計器 |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP15902784A patent/JPS6138511A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5267355A (en) * | 1975-11-28 | 1977-06-03 | Bendix Corp | Method of converting coordinate position |
| JPS5314139A (en) * | 1976-07-23 | 1978-02-08 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | Method of controlling automatic welder |
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| JPH01121968A (ja) * | 1987-11-05 | 1989-05-15 | Casio Comput Co Ltd | 可変長データ処理装置 |
| CN105547120A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-05-04 | 中国矿业大学 | 一种基于电容触摸屏的平面机器人位置检测方法及系统 |
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