JPS63133009A - 光学測定機の教示方法 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、光学測定機の教示方法に係り、特に、エツジ
検出８３！構と、位置決め制御可能な投影機、顕微鏡等
の測定機器を組合わせた自動測定システムに用いるのに
好適な、測定対象物の像を伝達する像伝達手段と、その
像の結像面において、その像の明暗のエツジが結像面上
の検出点を通過する時にエツジ信号を発生するエツジ検
出装置とを備え、一定の教示された軌跡を再生しつつ前
記測定対象物と像伝達手段とを相対変位させて、前記軌
跡中に設定された測定区間内で発生される前記エツジ信
号を有効として相対座標値を取込むことによって形状測
定を行う光学測定機の教示方法の改良に関する。

【従来の技術】

測定対象物の像を拡大光学系で観察しながら形状測定を
行う投影機、測定頭′Ｉ＆鏡等は、特に微小部品や軟質
部品等の形状測定に欠がせないものである。 これらの測定機においては、拡大像をテン、ブレ−トと
比較して、その誤差を読取る等の測定方法の他に、例え
ば投影機であれば、測定対象物を載物台上に７ｍ置して
、その像をスクリーンに投影し、測定点がスクリーン上
のヘアラインに合致するように載物台を移動させ、その
移動量から形状測定を行う方法がある。 この場合、測定点とヘアラインとの合致を肉眼で判定す
るのは、個人誤差、測定能率等の問題があるため、スク
リーン上に受光素子を有するセンサを固定し、そのセン
サ前面を像の明暗のエツジが通過する際にエツジ信号を
発生するエツジ検出装置が、例えば出願人により特開昭
５８−１７３４０８で開示されている。 最近は、この種のエツジ検出装置を用いて、自動的に形
状測定を行う光学測定機が開発されている。第６図は、
このような従来の自動測定可能な、投影機１０を本体と
した光学測定機の例を示したものである。 この自動測定機において、測長エンコーダを内蔵した載
物台１２は、Ｘ軸、Ｙ軸の駆動モータ１３Ｘ、１３Ｙで
二次元的に移動される。この駆動モータ１３Ｘ、１３Ｙ
は、制御装置１４からの指令でも駆動できるが、手動で
ジョイスティック１６を動かす等の方法でも駆動できる
。 照明系１７で照明され、投影レンズ１８により拡大され
た測定対象物８の像８Ａが投影されるスクリーン２０に
は、透明板２２を介して受光素子を含むセンサ２４が固
定されており、このセンサ前面を測定対象物の像’８　
Ａの明暗のエツジが通過するとエツジ信号が出力され、
このエツジ信号で測長エンコーダからの信号を積算して
いるカウンタの数値の取込みが可能となっている。 第６図の光学測定機で測定対象物８の例えば内径りを連
続的に自動測定するには、測定対象物毎に載物台１２を
移動させてスクリーン２０上の拡大像８Ａの内径の３個
所のエツジがセンサ２４の前面を通過するようにして、
通過時の３点でのＸ軸、Ｙ軸のカウンタの値（相対座標
値）を取込んで、演算によって内径を求める必要がある
。 この場合、載物台１２の移動の位置、エツジ信号を取込
む区間、測定順序等を測定機に教示する方法としては、
教示用測定対象物を載物台１２にａ置して、手動で載物
台１２を駆動し、必要に応じて作業指令を与えていき、
その履歴を記憶装置に記憶させる直接型教示方式が一般
に使用される。 教示用測定対象物を用いた従来の直接型教示方式による
教示方法の一例を第７図を用いて説明する。 第７図では、便宜上載物台１２を移動させた時の教示用
測定対象物のエツジの像９Ａとセンサ２４との相対変位
を、像が固定されているものとして表現している。従っ
て、以下で「センサを動かず」との表現は、実際にはジ
ョイスティック１６の操作で載物台１２を駆動して測定
対象物の像９Ａを移動させていることを意味する。 まず、センサ２４を始点Ａ１で停止して、フットスイッ
チ等で始点Ａ１の相対座標値ＡＩを取込む０次いでセン
サ２４を終点Ｂ１に移動させて停止し、終点Ｂ１の相対
座標値Ｂ１を取込む、この教示により、次に再生して自
動測定する際は、センサ２４が線分Ａ１・Ｂｌ上をＢ１
方向に移動し、且つ線分Ａ１・Ｂ１の途中のエツジ点Ｐ
１で発生されるエツジ信号を有効として、エツジ点Ｐ１
の相対座標値Ｐ１を取込むことになる。このような線分
Ａ１・Ｂ１は測定区間と呼ばれ、Ａｌ−Ｂ１が測定方向
となる。 同様にして、測定区間Ａ２・Ｂ２、Ａ３・Ｂ３も教示さ
れる。 再生して自動測定する場合には、測定区間Ａ３・Ｂ３上
で相対座標値Ｐ２を取込んだ後は、センサ２４が始点Ａ
１に移動して、次の測定に備えられる。この際、途中の
点Ｑで出力されるエツジ信号は、測定区間内でないため
無視される。 又、従来の教示方法の他の例を第８図を用いて説明する
。 この方法では、まずセンサ２４を始点Ａ１に停止させて
相対座標値Ａ１を取込む０次いでセンサ２４を矢印の方
向（図の右方向）へ移動させていくと、エツジ点Ｐ１で
エツジ信号が発生されるので、その相対座標値Ｐ１を取
込む、ここで終点Ｂ１は、線分Ａ１・Ｂ１の延長線上で
、エツジ点Ｐ１から一定の距離ｄの点を演算によって求
めて設定する。従って、線分Ａｌ−Ｂ１が測定区間とな
り、Ａｌ−Ｂ１が測定方向となる。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、従来の教示方法では、いずれも、測定区
間を教示する際に、少くとも一度は相対移動を停止させ
又は低速にして、その時の相対座標値を取込む必要があ
る。従って、教示の能率が悪く、特に、測定個所の多い
部品の場合には、測定個所毎に速度が落ちるため、極め
て能率が悪いという問題点を有していた。 又、測定区間毎に、ジョイスティック等の操作と並行し
てフットスイッチ等を操作して相対座標値を取込む必要
があり、設定ミス等も発生し易かった。

【発明の目的ゴ 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、効率が良く、且つ、操作が簡略化された光学測定機の教示方法を提供することを目的とする。 【問題点を解決するための手段】

本発明は、測定対象物の像を伝達する像伝達手段と、そ
の像の結像面において、その像の明暗のエツジが結像面
上の検出点を通過する時にエツジ信号を発生するエツジ
検出装置とを備え、一定の教示された軌跡を再生しつつ
前記測定対象物と像伝達手段とを相対変位させて、前記
軌跡中に設定された測定区間内で発生される前記エツジ
信号を有効として相対座標値を取込むことによって形状
測定を行う光学測定機の教示方法において、教示用測定
対象物と前記像伝達手段とを相対変位させた時の、エツ
ジ信号が発生した時刻の相対座標値Ｐと、その時刻から
一定時間経過後の相対座標値Ｂとを結ぶ直線上で、前記
相対座標値Ｐを含む一定幅の区間をもって前記測定区間
とすることにより、前記目的を達成したものである。

【作用】

本発明は、前記のような光学測定機の教示方法において
、教示用測定対象物と像伝達手段とを相対変位させた時
の、エツジ信号が発生した時刻の相対座標値Ｐと、その
時刻から一定時間経過後の相対座標値Ｂとを結ぶ直線上
で、前記相対座標値Ｐを含む一定幅の区間をもって測定
区間としている。従って、始点及び終点を一々指定する
必要がり＜、又、そのために一時停止させる必要もなく
なるため、効率が向上し、且つ操作も簡略化される。

【実施例】

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。 第１図は、本発明の第１実施例の方法を実施するための
、投影機１０を本体とする光学測定機の構成を示したも
のである。 この光学測定機の投影１ａ１０の部分には、従来例と同
じく、測定対象物８がｉ置される載物台１２と、該載物
台１２をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動するため
のＸ軸モータ１３Ｘ及びＹ軸モータ１３Ｙと、前記載物
台１２のＸＩＦｉＩ＋方向及びＹ軸方向の変位量をそれ
ぞれ検出するためのＸ軸エンコーダ２６Ｘ及びＹｆｉエ
ンコーダ２６Ｙと、照明系１７と、投影レンズ１８と、
スクリーン２０と、透明板２２と、センサ２４とが含ま
れている。 又、制御装置１４には、ＣＰＩＪ３０と、前記センサ２
４から入力される信号を処理してエツジ信号を発生する
エツジ信号発生回路３２と、前記Ｘ軸エンコーダ２６Ｘ
及びＹ軸エンコーダ２６Ｙの串力をそれぞれ計数するＸ
軸カウンタ３４Ｘ及びＹ軸カウンタ３４Ｙと、再生（自
動測定）モードで、該カウンタ３４Ｘ、３４Ｙの計数値
に応じて載物台１２の位置を自動的に設定するためのＸ
−Ｙ軸設定回路３６と、教示モードで、ジョイスティッ
ク１６の操作に応じて載物台１２の位置を手動で設定す
るための手動設定回路３８と、該手動設定回路３８又は
前記Ｘ−Ｙ軸設軸固定回路の出力をモードに応じて切替
えるための切替スイッチ４０と、該切替スイッチ４０を
介して入力される前記Ｘ−Ｙ軸設軸固定回路又は手動設
定回路３８の出力によりＸ軸モータ１３Ｘ及びＹＩＦＩ
ＩＩモータ１３Ｙを駆動して、載物台１２の位置を制御
するためのＸ　−Ｙ　！Ｆｌ！＋駆動回路４２と、本発
明による一定時間ΔＴを設定するためのタイマ４４及び
設定回路４６と、キーボード４８と、表示器５０と、記
憶装置５２と、フットスイッチ５４とが含まれている。 本発明の特徴は、前記制御装置１４にタイマ４４と設定
回路４６が含まれている点である６例えば設定回路４６
に一定時間へＴを設定して、タイマ４４をＣＰＵ３０か
らリセットすると、一定時間へＴ後に設定回路４６から
合致信号ｊが出力される。 前記切誉スイッチ４０は、教示モードでは手動設定回路
３８側に、再生モード（自動測定モード）では、Ｘ−Ｙ
軸設窓回路３６側に設定される。 以下、第１実施例の教示方法を詳細に説明する。 第２図は、教示モードでのセンサ２４と教示用測定対象
物のエツジの像９Ａとの相対変位の軌跡を示したもので
ある。 第２図のように測定対象物の内径を測定する場合、３個
所のエツジ点Ｐ１、Ｂ２、Ｂ３を入力する必要がある。 そこで、作業者は設定回路４６に一定時間へＴを設定し
た後、教示モードでジョイスティック１６を提作して載
物台１２を駆動し、センサ２４を破線で示す初期状態か
ら連続的に相対移動させていく、なお、一定時間ΔＴは
、ＣＰＵ３０のプログラムでソフトウェア的に設定して
もよい。 まず、第１の測定区間Ａ１・Ｂ１は次のように決定され
る。即ち、相対変位させていくと最初のエツジ点Ｐ１で
エツジ信号が出力される。そこで、この時刻でＸ軸とＹ
軸のカウンタ３４Ｘ、３４Ｙの値、即ち相対座標値Ｐ１
をＣＰｔＪ３０に取込むと共に、タイマ４４をリセット
する。すると一定時間Δτ後に設定回路４６から合致信
号ｊが出力されるので、この時刻の相対Ｍｆ５値Ｂ１を
ＣＰＵ３０に取込む、そして、線分Ｐ１・Ｂ１の延長上
で、相対座標値Ｐ１に対して座標値Ｂ１と対称な位置の
始点Ａ１を演算で求める。従って、測定区間は線分Ａ１
・Ｂ１となる。なお、測定方向はＡ１からＢ１へ向かう
ように設定されるが、逆方向でも差支えない。 この場合、光学測定機が記憶装置５２に保有するデータ
としては、始点Ａ１と終点Ｂ１の相対座標値Ａｌ、Ｂｌ
を直接保有してもよいが、エツジ検出点Ｐの相対座標値
と、線分Ｐ１・Ｂ１の方向余弦とを保有してもよい、後
者の場合は、再生時に、相対座標値Ｐ１と方向余弦のデ
ータ及び別途指定する測定区間の幅とから、始点と終点
とを演算で求めながら相対変位させていくことになる。 同様にして、エツジ点Ｐ２を通る直線上で測定区間Ａ２
・Ｂ２が設定され、次いで測定区間Ａ３・Ｂ３が設定さ
れる。 このように教示した後で、再生（自動測定）モードで測
定する場合には、第３図に示す如くとなる。即ち、測定
開始時には、第１の測定区間Ａ１・Ｂ１の始点Ａ１にセ
ンサ２４がある。そこで測定スイッチを押すと、センサ
２４は、Ａ１→Ｂ１→Ａ２→Ｂ２→Ａ３→Ｂ５−Ａｌと
相対移動する。 のエツジ信号は有効と見做されるため、エツジ点の相対
座標値Ｐｉ、Ｂ２、Ｂ３が、記憶装置５２に記憶され、
演算によって内径が算出され、表示器５０に表示される
。 仮に、次の測定対象物の像８Ａが破線８Ａ′のようにず
れていたとしても、３個所のエツジ点が３つの測定区間
上にある限りは、自動測定が行える。 次に、本発明の第２実施例を詳細に説明する。 この第２実施例においては、第４図に示す如く、相対座
標値Ｐ１のエツジ点とそれから一定時間Δτ後の相対座
標値Ｂ１とを結ぶ直線Ｐ１・Ｂｌ上で、エツジ点Ｐ１か
ら前後方向にそれぞれ異なる距！　ｄｉ、ｄ２の所に始
点Ａ１′、終点Ｂｌ’を演算で求めて設定し、線分Ａｌ
’　・Ｂｌ’を測定区間としている。 この第２実施例では、教示する時のセンサ２４と像９Ａ
との相対移動の速さに関係なく、一定幅（ｄｌ＋　ｄ２
）の測定区間を設定することができる。 なお、前記実施例においては、いずれも、投影機１０を
本体とする光学測定機に本発明が適用されていたが、本
発明の適用範囲はこれに限定されず、例えば第５図に示
す第３実施例の如く、投影機ではなく像伝達手段として
撮像管６０を用い、その結像面がテレビモニタ６２の画
面である場合や顕微鏡等にも、同様に適用することがで
きる。 この第３実施剥においては、テレビモニタ６２のカーソ
ル６４Ａとカーソル６４Ｂとの交点に相当するビデオ出
力信号が一定値よりも大きい状態と小さい状態との変化
をエツジの通過としてエツジ信号を発生する。ジョイス
ティック１６では、教示モードで載物台１２の駆動が可
能となる。 他の点は前記第１実施例と同様であるので説明は省略す
る。 又、前記第１実施例では、センサ２４がスクリーン２０
上に固定されていたが、本発明の適用対象はこのような
光学測定機に限定されず、飼えば特願昭６０−５４８０
０で出願人が提案したように、センサが内蔵されて結像
面に直に設置されている場合にも、同様に適用できるこ
とは明らかである。 なお、前記実施例においては、いずれも載物台１２に載
置された測定対象物８を移動するようにされていたが、
像伝達手段と測定対象物を相対変位させる方法はこれに
限定されず、像伝達手段側を変位させることも可能であ
る。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、始点及び終点を作
業者が一々指定する必要がなく、又そののために一時停
止させる必要もなくなるため、教示の効率が向上する。 又、測定区間毎にジョイスティック等の操作と平行して
フットスイッチ等を操作して相対座標値を取込む必要も
なくなるので、操作が河略化され、設定ミス等が発生す
る可能性も低くなる等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る光学測定機の教示方法の第１実
施例が適用される光学測定機の全体構成を示すブロック
線図、第２図は、本発明の第１実施例を説明するための
平面図、第３図は、第１実施例で再生しながら自動測定
する場合を示す平面図、第４図は、本発明の第２実施例
を説明するための平面図、第５図は、像伝達手段として
撮像管が用いられた本発明の第３実施例の全体構成を示
す正面図、第６図は、従来の光学測定機の全体構成を示
す正面図、第７図は、従来の教示方法の一例を示す平面
図、第８図は、従来の教示方法の他の例を示す平面図で
ある。 ８・・・測定対象物、 ８Ａ、８Ａ’　、９Ａ・・・像、 １０・・・投影機、 １２・・・載物台、 １３Ｘ、１３Ｙ・・・駆動モータ、 １４・・・制御装置、 ２０・・・スクリーン、 ２４・・・センサ、 ＡＩ、Ａ２、Ａ３、ＡＩ’・・・始点、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ
３、Ｂｌ’・・・終点、Ｐｌ、Ｂ２、Ｂ３・・・エツジ
点、 Ａ１　・Ｂｌ、Ａ２　　・　Ｂ２、Ａ３　・　Ｂ３、Ａ
Ｉ’　・Ｂｌ’・・・測定区間、 ２６Ｘ、２６Ｙ・・・エンコーダ、 ３０・・・ＣＰＵ、 ３２・・・エツジ信号発生回路、 ３４Ｘ、３４Ｙ・・・カウンタ、 ３６・・・Ｘ−Ｙ軸設定回路、 ３８・・・手動設定回路、 ４０・・・切替スイッチ、 ４２・・・Ｘ−Ｙ軸駆動回路、 ４４・・・タイマ、 ４６・・・設定回路、 ΔＴ・・・一定時間、 ５２・・・記憶装置、 ６０・・・撮像管、 ６２・・・テレビモニタ、 ６４Ａ、６４Ｂ・・・カーソル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定対象物の像を伝達する像伝達手段と、その像
   の結像面において、その像の明暗のエツジが結像面上の
   検出点を通過する時にエツジ信号を発生するエツジ検出
   装置とを備え、一定の教示された軌跡を再生しつつ前記
   測定対象物と像伝達手段とを相対変位させて、前記軌跡
   中に設定された測定区間内で発生される前記エツジ信号
   を有効として相対座標値を取込むことによつて形状測定
   を行う光学測定機の教示方法において、 教示用測定対象物と前記像伝達手段とを相対変位させた
   時の、エツジ信号が発生した時刻の相対座標値Ｐと、そ
   の時刻から一定時間経過後の相対座標値Ｂとを結ぶ直線
   上で、前記相対座標値Ｐを含む一定幅の区間をもつて前
   記測定区間とすることを特徴とする光学測定機の教示方
   法。