JPS6238642B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6238642B2 JPS6238642B2 JP53110600A JP11060078A JPS6238642B2 JP S6238642 B2 JPS6238642 B2 JP S6238642B2 JP 53110600 A JP53110600 A JP 53110600A JP 11060078 A JP11060078 A JP 11060078A JP S6238642 B2 JPS6238642 B2 JP S6238642B2
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- JP
- Japan
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- measured
- turntable
- shape
- parallel
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Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
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
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/245—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、円柱あるいは楕円柱状等の連続的な
凸な面を持つ製品の外形形状を非接触状態で迅速
かつ精度よく測定することができる外形形状の自
動測定方法に関するものである。
凸な面を持つ製品の外形形状を非接触状態で迅速
かつ精度よく測定することができる外形形状の自
動測定方法に関するものである。
従来、例えば円柱あるいは楕円柱状の製品の外
形形状の測定には、寸法公差を加味した限界ゲー
ジに製品を当接して寸法を検出測定したり、ある
いは接触針を製品表面に接触させて寸法を測定す
る装置等が知られている。しかしながら、これら
のいずれの装置も製品に直接限界ゲージあるいは
接触針等が接触するものであるので、例えば肉薄
のセラミツクハニカム等の脆弱製品の測定には不
向きなものであつた。
形形状の測定には、寸法公差を加味した限界ゲー
ジに製品を当接して寸法を検出測定したり、ある
いは接触針を製品表面に接触させて寸法を測定す
る装置等が知られている。しかしながら、これら
のいずれの装置も製品に直接限界ゲージあるいは
接触針等が接触するものであるので、例えば肉薄
のセラミツクハニカム等の脆弱製品の測定には不
向きなものであつた。
本発明の外形形状自動測定方法は、従来のこの
ような測定方法の欠点を全て解決するためのもの
で、円柱あるいは楕円柱状等の連続的に凸な面を
持つ製品の外形形状を非接触状態で迅速かつ精度
よく測定することができる方法であり、連続的に
凸な面を持つ被測定物を載置して回転するターン
テーブルと、該ターンテーブルの回転角度を検出
するロータリエンコーダと、前記ターンテーブル
上の被測定物を間にはさんで対向する少なくとも
一対の平行光線投光部および平行光線受光部とよ
りなる平行光線測定器と、基準の位置を示す基準
測定片と、平行光線受光部およびロータリエンコ
ーダよりの信号ならびに予め記憶回路に記憶され
た真の形状に対応する信号を演算処理する演算器
とより少なくとも成り、被測定物を回転させなが
ら平行光線を照射して被測定物の外形形状を測定
する方法において、ターンテーブル上に載置され
た被測定物に投射された平行光線の直進が阻害さ
れなかつた受光量より測定値Sを求め、予め測定
し記憶しておいたターンテーブルの中心と基準測
定片との間の距離Lと、回転角度信号θとよりタ
ーンテーブル中心からの距離r(θ)を前記Lと
S(θ)の差として求め、この値を予め記憶回路
に記憶しておいた真の形状に対応した設計形状ro
(θ)と比較演算し、X、Y方向および角度の補
正を行い、さらに予め記憶回路に記憶しておいた
寸法公差信号と比較演算し、被測定物の外形形状
が公差内にあるか否かを判別することを特徴とす
る外形形状自動測定方法にある。
ような測定方法の欠点を全て解決するためのもの
で、円柱あるいは楕円柱状等の連続的に凸な面を
持つ製品の外形形状を非接触状態で迅速かつ精度
よく測定することができる方法であり、連続的に
凸な面を持つ被測定物を載置して回転するターン
テーブルと、該ターンテーブルの回転角度を検出
するロータリエンコーダと、前記ターンテーブル
上の被測定物を間にはさんで対向する少なくとも
一対の平行光線投光部および平行光線受光部とよ
りなる平行光線測定器と、基準の位置を示す基準
測定片と、平行光線受光部およびロータリエンコ
ーダよりの信号ならびに予め記憶回路に記憶され
た真の形状に対応する信号を演算処理する演算器
とより少なくとも成り、被測定物を回転させなが
ら平行光線を照射して被測定物の外形形状を測定
する方法において、ターンテーブル上に載置され
た被測定物に投射された平行光線の直進が阻害さ
れなかつた受光量より測定値Sを求め、予め測定
し記憶しておいたターンテーブルの中心と基準測
定片との間の距離Lと、回転角度信号θとよりタ
ーンテーブル中心からの距離r(θ)を前記Lと
S(θ)の差として求め、この値を予め記憶回路
に記憶しておいた真の形状に対応した設計形状ro
(θ)と比較演算し、X、Y方向および角度の補
正を行い、さらに予め記憶回路に記憶しておいた
寸法公差信号と比較演算し、被測定物の外形形状
が公差内にあるか否かを判別することを特徴とす
る外形形状自動測定方法にある。
本発明の更に詳しい構成を、一具体例を示す第
1図および第2図に基づいて説明すれば、被測定
物1を定位置において回転するためのターンテー
ブル2が設けられ、該ターンテーブル2上には被
測定物1をターンテーブル2のほぼ中央に載置す
るためのガイド板3が設けられている。更にター
ンテーブル2の回転軸4には、ターンテーブル2
の回転角度を検出するロータリエンコーダ5が直
結して設けられている。そしてターンテーブル2
上の被測定物1を間にはさんで少なくとも一対の
平行光線投光部6および平行光線受光部7からな
る平行光線測定器8が対向して設置されている。
1図および第2図に基づいて説明すれば、被測定
物1を定位置において回転するためのターンテー
ブル2が設けられ、該ターンテーブル2上には被
測定物1をターンテーブル2のほぼ中央に載置す
るためのガイド板3が設けられている。更にター
ンテーブル2の回転軸4には、ターンテーブル2
の回転角度を検出するロータリエンコーダ5が直
結して設けられている。そしてターンテーブル2
上の被測定物1を間にはさんで少なくとも一対の
平行光線投光部6および平行光線受光部7からな
る平行光線測定器8が対向して設置されている。
また、測定の基準となる基準測定片9が第1図
の如く設置されている。
の如く設置されている。
また、平行光線投光部6および平行光線受光部
7とよりなる少なくとも一対の平行光線測定器8
は、図面に示すごとく、被測定物1の例えば上端
部A、中央部Bおよび下端部Cのように複数個所
に設けることにより、製品の軸方向の歪あるいは
直角度なども同時に測定できるものである。
7とよりなる少なくとも一対の平行光線測定器8
は、図面に示すごとく、被測定物1の例えば上端
部A、中央部Bおよび下端部Cのように複数個所
に設けることにより、製品の軸方向の歪あるいは
直角度なども同時に測定できるものである。
なお、平行光線の照射に際しては、第1図に示
すように被測定物1の一方の側のみに平行光線を
照射して、照射幅に比して寸法の大きい被測定物
の測定を行う。
すように被測定物1の一方の側のみに平行光線を
照射して、照射幅に比して寸法の大きい被測定物
の測定を行う。
こうして平行光線受光部7からの測定に関与し
た信号およびロータリエンコーダよりの回転角度
に対応した信号をそれぞれ演算器10に入力し、
被測定物1の外形形状を測定する外形形状自動測
定方法である。
た信号およびロータリエンコーダよりの回転角度
に対応した信号をそれぞれ演算器10に入力し、
被測定物1の外形形状を測定する外形形状自動測
定方法である。
本発明は以上述べたような構成より成るもので
あるので、例えば楕円形状よりなる被測定物1を
ターンテーブル2上に載置し、平行光線投光部6
より平行光線を例えば第1図に示すように、被測
定物1の外周にその一部が衝突して直進が阻害さ
れるように照射し、直進が阻害されなかつた平行
光線が平行光線受光部7によつてその量が検出さ
れるように構成してある。まず前以つて寸法のわ
かつている基準円柱11を第3a図の如く載置
し、測定曲線e(θ)から演算器10によつてそ
の平均値en値を求める。これよりターンテーブ
ル中心Oと基準測定片までの距離Lを下記の式で
定義する。
あるので、例えば楕円形状よりなる被測定物1を
ターンテーブル2上に載置し、平行光線投光部6
より平行光線を例えば第1図に示すように、被測
定物1の外周にその一部が衝突して直進が阻害さ
れるように照射し、直進が阻害されなかつた平行
光線が平行光線受光部7によつてその量が検出さ
れるように構成してある。まず前以つて寸法のわ
かつている基準円柱11を第3a図の如く載置
し、測定曲線e(θ)から演算器10によつてそ
の平均値en値を求める。これよりターンテーブ
ル中心Oと基準測定片までの距離Lを下記の式で
定義する。
L=R+en
例えば第1図においてターンテーブル中心Oよ
りターンテーブル2の回転角度θにおける被測定
物1の下端部の半径rは、既知のターンテーブル
中心Oと基準測定片までの距離Lから受光長Sを
減ずることによつて極めて簡単に求めることがで
きる。このようにして、ターンテーブル2の各回
転角における半径rをそれぞれ求めることによ
り、被測定物1の外周寸法、歪の程度などを測定
することができる。また、被測定物1の上端部、
中央部および下端部におけるそれぞれ半径rの測
定値を比較することにより、被測定物1の直角度
をも求めることができる。
りターンテーブル2の回転角度θにおける被測定
物1の下端部の半径rは、既知のターンテーブル
中心Oと基準測定片までの距離Lから受光長Sを
減ずることによつて極めて簡単に求めることがで
きる。このようにして、ターンテーブル2の各回
転角における半径rをそれぞれ求めることによ
り、被測定物1の外周寸法、歪の程度などを測定
することができる。また、被測定物1の上端部、
中央部および下端部におけるそれぞれ半径rの測
定値を比較することにより、被測定物1の直角度
をも求めることができる。
なお、前述のとおりターンテーブル2上には被
測定物1をターンテーブル2のほぼ中央に載置す
るためにガイド板3が設けられているが、実際に
はターンテーブル2の中心に被測定物1が載置さ
れることはほとんどなくずれているのが普通であ
る。すなわち、設計形状をもつた標準円柱をター
ンテーブル2上にターンテーブルの中心軸と設計
形状をもつた標準円柱の中心軸とを一致させて載
置して1回転させると、設計形状の回転角θに対
応して第4図に示すようにr=R1+(DL/2−
R1)cosθ又はr=R2+(DS/2−R2)sinθを
求めることができ、これを曲線で表わすと真の形
状の設計形状をもつた標準円柱については第5図
の曲線aとなる。これに対し前述のとおり実際の
測定では被測定物の中心がずれているので、測定
曲線は第5図の曲線bのようになる。
測定物1をターンテーブル2のほぼ中央に載置す
るためにガイド板3が設けられているが、実際に
はターンテーブル2の中心に被測定物1が載置さ
れることはほとんどなくずれているのが普通であ
る。すなわち、設計形状をもつた標準円柱をター
ンテーブル2上にターンテーブルの中心軸と設計
形状をもつた標準円柱の中心軸とを一致させて載
置して1回転させると、設計形状の回転角θに対
応して第4図に示すようにr=R1+(DL/2−
R1)cosθ又はr=R2+(DS/2−R2)sinθを
求めることができ、これを曲線で表わすと真の形
状の設計形状をもつた標準円柱については第5図
の曲線aとなる。これに対し前述のとおり実際の
測定では被測定物の中心がずれているので、測定
曲線は第5図の曲線bのようになる。
前記位置ずれを演算器10により補正する一具
体例を示すと、まず中心位置についての補正値
は、第5図に示すように、 長径方向r (dp1+dp2)/2 短径方向r′(dq1+dq2)/2 また、回転方向すなわち角度について、前記中
心位置の補正後の曲線cと所定の点θOにおける
曲線aとの角度差α1、α2、α3、α4から最
少二乗法により から求められるαを角度ずれと定義する。
体例を示すと、まず中心位置についての補正値
は、第5図に示すように、 長径方向r (dp1+dp2)/2 短径方向r′(dq1+dq2)/2 また、回転方向すなわち角度について、前記中
心位置の補正後の曲線cと所定の点θOにおける
曲線aとの角度差α1、α2、α3、α4から最
少二乗法により から求められるαを角度ずれと定義する。
こうして、真の形状すなわち設計形状をもつた
標準円柱の長径DL、短径DS、小半径R1、大半
径R2の値に上で求めた長軸方向、短軸方向、角
度のずれを加え、演算器10に実際の被測定物と
同じ中心軸において設計形状のデータに変換した
測定曲線と被測定物のデータとの差および公差と
の比較演算をする。このようにして求められた値
および合否の判定を必要により表示記録するもの
である。
標準円柱の長径DL、短径DS、小半径R1、大半
径R2の値に上で求めた長軸方向、短軸方向、角
度のずれを加え、演算器10に実際の被測定物と
同じ中心軸において設計形状のデータに変換した
測定曲線と被測定物のデータとの差および公差と
の比較演算をする。このようにして求められた値
および合否の判定を必要により表示記録するもの
である。
なお、前記具体例は楕円形状の被測定物につい
て述べたが、楕円形状以外に円形状あるいは連続
的に凸な形状等についても演算方法が異なるのみ
で、全く同様に検出測定することができるのであ
る。
て述べたが、楕円形状以外に円形状あるいは連続
的に凸な形状等についても演算方法が異なるのみ
で、全く同様に検出測定することができるのであ
る。
上述の説明をフローチヤートで示すと第6図の
通りである。
通りである。
先ず、第3a図において説明したように、前も
つて半経Rの寸法がわかつている基準円柱11を
ターンテーブル2上に載置し、平行光線測定器8
の平行光線投光部6より基準円柱11に平行光線
を投光させ、他端の平行光線受光部7で受光させ
ることにし、ターンテーブル2を回転させ、ター
ンテーブル2の回転中心と基準測定片9までの距
離Lを測定する。この距離Lは既知であるとして
先に説明したが、本発明の演算器10内での演算
は次のように行う。
つて半経Rの寸法がわかつている基準円柱11を
ターンテーブル2上に載置し、平行光線測定器8
の平行光線投光部6より基準円柱11に平行光線
を投光させ、他端の平行光線受光部7で受光させ
ることにし、ターンテーブル2を回転させ、ター
ンテーブル2の回転中心と基準測定片9までの距
離Lを測定する。この距離Lは既知であるとして
先に説明したが、本発明の演算器10内での演算
は次のように行う。
基準円柱11の半径Rの値は既知であるので、
このRの値を演算器10の記憶回路に記憶させて
おく。平行光線投光部6よりの平行光線が第3a
図に示すように標準物体11にその一部が衝突し
て直進が阻害されるように照射し、直進を阻害さ
れなかつた平行光線が平行光線受光部7によつて
その量eが検出される。演算器10での演算は基
準円柱実測値eと、ロータリエンコーダ5よりの
回転角度位置θとより各回転角度の基準円柱より
の実測値e(θ)が求められる。
このRの値を演算器10の記憶回路に記憶させて
おく。平行光線投光部6よりの平行光線が第3a
図に示すように標準物体11にその一部が衝突し
て直進が阻害されるように照射し、直進を阻害さ
れなかつた平行光線が平行光線受光部7によつて
その量eが検出される。演算器10での演算は基
準円柱実測値eと、ロータリエンコーダ5よりの
回転角度位置θとより各回転角度の基準円柱より
の実測値e(θ)が求められる。
この基準円柱よりの実測値e(θ)は第3b図
に示すように、各回転角度(90゜、180゜、270
゜、360゜)において、若干の差があり、e
(θ)の平均値をenとすると、基準円柱11より
の測定データの平均化演算en=∫e(θ)/θ
により求められる。
に示すように、各回転角度(90゜、180゜、270
゜、360゜)において、若干の差があり、e
(θ)の平均値をenとすると、基準円柱11より
の測定データの平均化演算en=∫e(θ)/θ
により求められる。
このようにして求められた基準円柱実測値の平
均値enと先に記憶回路に記憶させておいて基準
円柱半径Rと演算器10で加算することにより、
ターンテーブル2の中心より基準測定片9までの
距離Lは L=R+en として求められる。
均値enと先に記憶回路に記憶させておいて基準
円柱半径Rと演算器10で加算することにより、
ターンテーブル2の中心より基準測定片9までの
距離Lは L=R+en として求められる。
この距離Lを演算器10の記憶回路に記憶させ
ておく。なお記憶回路には、寸法公差入力ΔD
と、設計形状データ入力r0(θ)とを記憶させて
おく。
ておく。なお記憶回路には、寸法公差入力ΔD
と、設計形状データ入力r0(θ)とを記憶させて
おく。
ここで、ターンテーブル2上の基準円柱11を
取除き、被測定物1をターンテーブル2上に載置
し、基準円柱の実測値e(θ)を求めたと同じよ
うに、被測定物1の実測値Sと回転角度信号θと
より、各角度における実測値S(θ)を求め、こ
の実測値S(θ)と、前記ターンテーブルの中心
と基準測定片9との距離Lとより、ターンテーブ
ル中心からの距離rの各回転角(θ)の距離r
(θ)=L−S(θ)を演算する。
取除き、被測定物1をターンテーブル2上に載置
し、基準円柱の実測値e(θ)を求めたと同じよ
うに、被測定物1の実測値Sと回転角度信号θと
より、各角度における実測値S(θ)を求め、こ
の実測値S(θ)と、前記ターンテーブルの中心
と基準測定片9との距離Lとより、ターンテーブ
ル中心からの距離rの各回転角(θ)の距離r
(θ)=L−S(θ)を演算する。
次に、X、Y方向のずれ量dp1、dp2、dq1、
dq2演算をし、Δx、Δyの補正量 Δx=(dp1+dp2)/2 Δy=(dq1+dq2)/2 を演算し、第5図曲線cに示すような補正をした
補正曲線r1(θ)を演算して、角度のずれα1、
α2、α3、α4を演算する。
dq2演算をし、Δx、Δyの補正量 Δx=(dp1+dp2)/2 Δy=(dq1+dq2)/2 を演算し、第5図曲線cに示すような補正をした
補正曲線r1(θ)を演算して、角度のずれα1、
α2、α3、α4を演算する。
上述の角度のずれα1、α2、α3、α4から
最少二乗法により から求められる角度の補正量αを演算する。
最少二乗法により から求められる角度の補正量αを演算する。
この角度の補正量αと、前記X方向(長軸方
向)、Y方向(短軸方向)の補正量ΔX、ΔYと
を記憶回路に記憶した設計形状データ入力r0
(θ)とで演算し、X、Y方向および角度の補正
曲線r2(θ)を求める。この補正値r2(θ)と実
測値r(θ)の差、および記憶回路に記憶された
寸法公差入力ΔDとを比較演算し、 −ΔD/2<r(θ)−r2(θ)<ΔD/2 を求めて、演算値および合否の判定を表示記録す
るのである。
向)、Y方向(短軸方向)の補正量ΔX、ΔYと
を記憶回路に記憶した設計形状データ入力r0
(θ)とで演算し、X、Y方向および角度の補正
曲線r2(θ)を求める。この補正値r2(θ)と実
測値r(θ)の差、および記憶回路に記憶された
寸法公差入力ΔDとを比較演算し、 −ΔD/2<r(θ)−r2(θ)<ΔD/2 を求めて、演算値および合否の判定を表示記録す
るのである。
本発明は以上述べたとおり、被測定物に非接触
状態でその被測定物の外形形状を精度よく測定す
ることができるものであり、円柱あるいは楕円形
状等の接触により破壊しやすい物品の外形形状の
測定に適しており、しかも1個当りの測定時間が
2〜3秒間程度と非常に短時間に測定できるもの
であつて、例えばセラミツクハニカム構造体等の
外形形状の測定に利用できるものであり、産業上
極めて有用な測定方法である。
状態でその被測定物の外形形状を精度よく測定す
ることができるものであり、円柱あるいは楕円形
状等の接触により破壊しやすい物品の外形形状の
測定に適しており、しかも1個当りの測定時間が
2〜3秒間程度と非常に短時間に測定できるもの
であつて、例えばセラミツクハニカム構造体等の
外形形状の測定に利用できるものであり、産業上
極めて有用な測定方法である。
第1図および第2図は本発明の具体例の上面お
よび側面を模式的に示す説明図、第3図は本発明
のターンテーブル中心と基準測定片までの距離を
測定する具体例を示す説明図、第4図は被測定物
が楕円形状の場合の説明図、第5図は被測定物が
楕円形状の場合の位置ずれにともなう1回転の線
図の説明図、第6図は演算器のフローチヤートを
示す図である。 1……被測定物、2……ターンテーブル、3…
…ガイド板、4……回転軸、5……ロータリエン
コーダ、6……平行光線投光部、7……平行光線
受光部、8……平行光線測定器、9……基準測定
片、10……演算器、11……基準円柱。
よび側面を模式的に示す説明図、第3図は本発明
のターンテーブル中心と基準測定片までの距離を
測定する具体例を示す説明図、第4図は被測定物
が楕円形状の場合の説明図、第5図は被測定物が
楕円形状の場合の位置ずれにともなう1回転の線
図の説明図、第6図は演算器のフローチヤートを
示す図である。 1……被測定物、2……ターンテーブル、3…
…ガイド板、4……回転軸、5……ロータリエン
コーダ、6……平行光線投光部、7……平行光線
受光部、8……平行光線測定器、9……基準測定
片、10……演算器、11……基準円柱。
Claims (1)
- 1 連続的に凸な面を持つ被測定物を載置して回
転するターンテーブルと、該ターンテーブルの回
転角度を検出するロータリエンコーダと、前記タ
ーンテーブル上の被測定物を間にはさんで対向す
る少なくとも一対の平行光線投光部および平行光
線受光部とよりなる平行光線測定器と、基準の位
置を示す基準測定片と、平行光線受光部およびロ
ータリエンコーダよりの信号ならびに予め記憶回
路に記憶された真の形状に対応する信号を演算処
理する演算器とより少なくとも成り、被測定物を
回転させながら平行光線を照射して被測定物の外
形形状を測定する方法において、ターンテーブル
上に載置された被測定物に投射された平行光線の
受光量により被測定物の外形より基準測定片まで
の値Sを求め、予め測定記憶しておいたターンテ
ーブルの中心と基準測定片との間の距離Lと、回
転角度信号θとよりターンテーブル中心からの距
離r(θ)を前記LとS(θ)の差として求め、
この値を予め記憶回路に記憶しておいた真の形状
に対応した設計形状r0(θ)と比較演算し、X,
Y方向および角度の補正を行い、さらに予め記憶
回路に記憶しておいた寸法公差信号と比較演算
し、被測定物の外形形状が公差内にあるか否かを
判別することを特徴とする外形形状自動測定方
法。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11060078A JPS5537919A (en) | 1978-09-11 | 1978-09-11 | Automatic outer configuration measurement device |
US06/048,811 US4298285A (en) | 1978-09-11 | 1979-06-15 | Apparatus for measuring contour configuration of articles |
CA000330108A CA1120590A (en) | 1978-09-11 | 1979-06-19 | Apparatus for measuring contour configuration of articles |
SE7905377A SE442343B (sv) | 1978-09-11 | 1979-06-19 | Anordning for metning av ett foremals konturform |
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