JPS6321843B2 - - Google Patents

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JPS6321843B2
JPS6321843B2 JP55120622A JP12062280A JPS6321843B2 JP S6321843 B2 JPS6321843 B2 JP S6321843B2 JP 55120622 A JP55120622 A JP 55120622A JP 12062280 A JP12062280 A JP 12062280A JP S6321843 B2 JPS6321843 B2 JP S6321843B2
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JP
Japan
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axis
plane
coordinate
dimensional coordinate
parallel
Prior art date
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JP55120622A
Other languages
English (en)
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JPS5745407A (en
Inventor
Kozo Myamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kosaka Laboratory Ltd
Original Assignee
Kosaka Laboratory Ltd
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Publication date
Application filed by Kosaka Laboratory Ltd filed Critical Kosaka Laboratory Ltd
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Publication of JPS6321843B2 publication Critical patent/JPS6321843B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/004Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 三次元空間の点の位置や点を連ねて成る線の形
状を測定するための座標測定器には機構の異なる
2種類があるが、その多くは直交するX軸、Y
軸、Z軸より成る直角座標の各軸に対応する直線
基準を有し、測定器の測定子または載物テーブル
が、各軸と独立に直線的に運動する機構となつて
いる。このような座標測定器では、各軸の直線基
準に沿つて測定子等の移動量を計測するスケール
が取付けられているので、測定しようとする点の
座標値が各軸独立に直接得られるようになつてい
る。すなわち、直角座標機構をもつた三次元座標
測定器である。
これに対し、極座標機構をもつ三次元座標測定
器がある。第1図はこの形式の座標測定器の原理
構造を示す。すなわち、腕に相当する剛体棒R1
R2,R3,R4と、関節に相当する回転角検出器を
備えた回転軸P1,P2,P3,Qとを多数個組合せ、
個々の剛体棒の長さl1,l2,l3,l4と各剛体棒を結
ぶ回転軸の回転角度α,β,δ,θとから基準と
なる剛体棒R1の固定端から各回転軸QおよびP1
〜P3により連結された最終剛体棒R4の先端P0
での距離と方向とを算出し、この値から直角座標
X,Y,Zに置換して表示を電気的に出力するよ
うになつているものである。
この極座標機構をもつ三次元座標測定器の最大
の特長は、測定子(プローブ)に相当する剛体棒
R4に至る機械系が屈曲自在であるため測定子の
先端P0を被測定物に自由な方向から当接させる
ことができ、直角座標機構をもつ座標測定器では
測定不可能な、または著しく困難な測定をも容易
に行なえる利点がある。その反面、被測定物の特
定断面、たとえばXZ平面(X軸、Z軸を含む平
面。以下同様)で切断した断面の輪郭寸法形状を
測定しようとする場合などには、前者の直角座標
機構をもつ座標測定器では、Y軸の動きを固定す
るだけで測定子をXZ平面内またはこれに平行な
平面内だけで動くように規制でき、XZ平面での
断面形を容易に測定できるのに対し、後者の極座
標機構を持つ座標測定器では前述のごとく測定機
械系が屈曲自在であるため、測定子の動きを特定
平面内に規制することができず、特定の断面輪郭
を測定するのが困難であつた。本発明の第一の目
的はこのような不便を解消した極座標機構をもつ
三次元座標測定器を提供しようとするものであ
る。以下この三次元座標測定器について詳細を説
明する。
第2図は三次元座標測定器において、被測定点
のX、Y、Z各軸方向の座標値を電気的に出力す
る従来装置のブロツク線図を示す。すなわち、極
座標機構を持つ第1図のような三次元座標測定器
本体に取りつけられている測定子の移動量検出器
1から得られる信号をカウンタ2で計数し、演算
器3によりそれぞれX軸、Y軸、Z軸方向の直角
座標値X,Y,Zとして出力端4,5,6に出力
する。これらの各値を表示器7で表示したり、プ
リントアウトしたりするものである。
本発明は、この従来装置を利用したもので、上
記のX、Y、Z各軸方向の出力X,Y,Zのどれ
かを選択するために切換器8を通し、選択した一
つの軸方向の座標値の出力を上限下限比較器10
に与える。ここでは、例としてY軸方向の座標値
Yを選択して比較器10に入れるものとする。座
標値Yを選択するのは、XZ平面またはこれに平
行な平面による切断面の輪郭を測定する場合であ
るが、同様にYZ平面に平行な平面による断面測
定の場合は座標値Xを選択し、XY平面に平行な
平面による断面測定の場合は、座標値Zを選択す
ればよい。
一例として第3図に示したように被測定物12
をY=aにおけるXZ平面に平行な平面13で切
断したときの輪郭形状14を測定する場合につい
て説明する。この場合の測定操作としては、測定
子をY=aに保ちながら輪郭形状14に沿つて平
面13内を移動させればよいのであるが、現実に
はこのように操作することは不可能に近いから、
測定上支障のない範囲で切断面すなわち平面13
からの位置ずれを許容するのが賢明である。上限
下限設定器9はこの許容領域を設定するもので、
その許容幅を2△yまで認められるとすると、設
定器9の上限をa+△y、下限をa−△yに設定
する。上限下限比較器10は出力端5から出力さ
れるYの値を設定器9で設定した値と比較し、そ
の上限下限を越えたとき警報器11に信号を送る
ように作用する。警報器11はこの信号を受けて
ランプ表示またはブザー音などで警報を発する。
上限下限のどちら側へずれたかを識別するために
ランプの発光色を変えたり、ブザー音の種類を変
えたりすれば作業者にとつてより効果的な警報と
なる。またこの信号に基づいて測定子の運動を停
止させて測定に許容範囲外の誤差が入らないよう
にすることもできる。したがつて作業者は被測定
物12の平面13による断面輪郭形状14を測定
する場合には、いわば案内役である警報器が働か
ない位置に測定子を当接させて順次測定値を読み
取つていけば、Y=aにおける平面13を中心と
した幅2△yの二つの平行平面15,16ではさ
んだ許容領域内を順次測定したことになり容易に
必要とする断面輪郭情報を得ることができる。従
来は、上記例のような輪郭形状を測定する場合に
は、被測定物に測定すべき点を結ぶ線、すなわち
第3図の輪郭14に相当する部分に罫画き線を書
き込んだり、細いテープを貼りつけたりして測定
子を当接させる目安とするか、またはY軸の表示
をみながらその指示値が絶えずY≒a(すなわち
許容値を△aとすればY=a±△a)になるよう
各測定点を探索しながら測定していたので、その
測定準備に多大な時間を要したり、測定作業その
ものに長時間を要し、しかも精度が低下するとい
う欠点があつたが、本発明による座標測定器を使
用すれば同様の測定に要する時間を著しく軽減で
きしかも精度を向上させることができるものであ
る。
以上は三次元座標測定器に個有の各座標軸、す
なち基準座標軸に平行または直角な平面による断
面輪郭の形状、寸法を測定する場合について説明
したものであるが、次に切断面が座標軸に平行ま
たは直角でない別の例について説明する。
最近の三次元座標測定器には、高度な演算装置
を組込んであるものが多い。これらの測定器は、
被測定物の設計、製作上定まつている座標軸を測
定器の基準座標軸に機械的に平行合わせする代り
に、演算装置により測定器の各軸方向の座標値に
対応する出力を被測定物の定まつている座標系の
値に演算置換した値を出力できる座標交換機能を
有している。
第4図に示した簡単な例によりこのような座標
変換について以下説明する。第4図において、直
角座標軸X,Y,Zは座標測定器個有の座標系す
なわち基準座標系を示し、直角座標軸X′,Y′,
Z′は変換しようとする座標系、ここでは被測定物
17について定められた座標系を示している。い
ま被測定物17の特定点pの位置を測定する場
合、まず座標測定器の基準座標系で測定した値p
(x,y,z)を求める。次に被測定物17につ
いて定まつた座標方向を示す何点かの基準となる
点すなわちA、B、C点が与えれ、それらの点が
X′Z′平面内にあり、かつA、B点を結ぶ線が
X′軸に平行であるとすると、それらの点を測定
することにより被測定物17に定められた座標軸
x′,y′,z′が基準座標軸X,Y,Zに対し各軸ま
わりに何度回転しているかが算出される。すなわ
ち第4図の例では、Z軸とZ′軸および両座標系の
原点Oはあらかじめ一致させてあるとしたので、
Z軸を回転軸としてX′Z′平面がXZ平面に対し角
度ωだけ回転していることが算出される。次に回
転角ωを求めた後、p点の座標値x,y,zの値
をX′,Y′,Z′座標系での値x′,y′,z′に演算置換
するためには以下の演算を行なえばよい。
x′=xcosω+ysinω y′=ycosω−xsinω z′=z このように簡単にp点の座標値をx,y,zか
ら座標値x′,y′,z′に変換できるので、このよう
な演算機能を有する座標測定器においては被測定
物を設置する際、基準座標軸の方向に機械的に位
置合せする必要がなく測定しようとする切断面に
XZまたはXY、YZ平面のどれかを座標変換して
合わせればよいから、被測定物の全く任意な断面
輪郭をも測定できる。このように高度の演算装置
を組込んだ三次元座標測定器では、測定値の数値
演算は容易に行なえる反面、全く任意な切断平面
内、たとえば第4図のX′Z′平面内で測定子を移動
して測定する操作の実際面では、測定子の運動を
X′Z′平面のように基準座標軸に平行でない平面内
に規制することはできない。前述の直角座標機構
をもつ三次元座標測定器においても同様である。
従つて測定子を移動させる上で何らかの案内を必
要とし、極座標機構をもつ測定器と同様の不便さ
を併うことになる。本発明は総ての三次元座標測
定器に共通なこのような不便さを解消するもの
で、第2図の演算器3で前記の座標変換に必要な
演算をさせ、出力端4,5,6に座標変換後の値
を出力させ、以下同様に切換器8を通し、上限下
限設定器9で設定した値とを上限下限比較器10
で比較して警報器11で警報を発するようにする
ことにより、前述の第3図の例のように警報を案
内として測定子を移動させ得るのである。従つて
任意に変換した座標系での切断面の輪郭を知るこ
とができる。すなわち第4図の例では、平面18
を中心とした幅2△yの二つの平行平面19,2
0に挾まれる許容領域内を測定子を移動させて必
要とする断面輪郭情報を正確、迅速に得ることが
できる。
以上説明したように、本発明による三次元座標
測定器によれば、断面輪郭を測定する上で被測定
物の測定断面輪郭部に罫画き線を入れたり、テー
プを貼つたりする必要がなく、また表示装置の値
を見ながら測定点を探ぐる必要もない。さらに逆
の利用法として測定子の先端を罫画き針とし警報
を案内として希望する切断方向に罫画き線を入れ
ることもできるなど、その工業計測上の能率向上
に貢献するところ大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の極座標機構を持つ三次元座標測
定器の略図、第2図は被測定点の座標値を電気的
に出力する従来装置に接続した本発明の装置を示
す電気的ブロツク線図、第3図は直角座標軸と平
行な平面により切断した被測定物を示す略図、第
4図は直角座標軸に平行でない平面で切断した被
測定物を示す略図である。 1:移動量検出器、2:カウンタ、3:演算
器、4,5,6:出力端、7:表示器、8:切換
器、9:上限下限設定器、10:上限下限比較
器、11:警報器、12:被測定物、13:平
面、14:断面輪郭形状、15,16:平行平
面、17:被測定物、18:平面、19,20:
平行平面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の剛体棒を回転角検出器を備えた回転軸
    で連結した極座標機構を有し、個々の剛体棒の長
    さと各剛体棒を結ぶ回転軸の回転角度とから、基
    準となる剛体棒の固定端に対する、各回転軸によ
    り連結された最終剛体棒の先端の位置を算出し、
    X軸、Y軸、Z軸より成る直角座標系の各軸の座
    標値を電気的に出力する三次元座標測定器におい
    て、X軸、Y軸、Z軸中の2軸を含む平面に平行
    な平面の両側に、該平面と小距離を隔てた二つの
    平行平面で挾まれる領域を指定し、測定子となる
    該最終剛体棒の先端による計測中にこの指定した
    領域を該先端が逸脱したときこれを示す出力を出
    すようにした三次元座標測定器。 2 特許請求の範囲第1項において、X軸、Y
    軸、Z軸中の2軸を含む平面に平行な平面の両側
    に該平面と小距離を隔てた二つの平行面を設定す
    る上限下限設定器9を設け、三次元座標測定器の
    上記平行平面に直角の座標値を示す出力と該設定
    器9の出力とを比較して、演算器3の出力が設定
    器9の上下限値をこえたとき警報出力を出す上限
    下限比較器10を付設したことを特徴とする三次
    元座標測定器。 3 三次元座標測定器の直交する基準座標軸に平
    行しない座標軸を持つ被測定物の座標の測定値
    を、該被測定物の座標軸に関する値に換算して出
    力できる三次元座標測定器において、被測定物の
    座標軸中の2軸を含む平面に平行な平面の両側
    に、該平面と小距離を隔てた二つの平行平面で挾
    まれる領域を指定し、被測定物に接触する測定器
    の接触子がこの指定領域を逸脱したときこれを示
    す出力を出すようにした三次元座標測定器。
JP55120622A 1980-09-02 1980-09-02 Three dimensional coordinate measuring device Granted JPS5745407A (en)

Priority Applications (2)

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JP55120622A JPS5745407A (en) 1980-09-02 1980-09-02 Three dimensional coordinate measuring device
US06/297,505 US4384407A (en) 1980-09-02 1981-08-28 Three dimensional coordinate measuring apparatus

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JPS5745407A JPS5745407A (en) 1982-03-15
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