KR20130086576A - Portable 3 dimensional measurements apparatus - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A portable three-dimensional measuring apparatus is provided to three-dimensionally measure the external dimensions of a desired object with one linear coordinate value and two angle values using the principle of a spherical coordinate system. CONSTITUTION: A portable three-dimensional measuring apparatus includes a guiding unit (100), a motion unit (200), and a fixing unit (300). The guiding unit guides and moves a motion boar (110) in order to measure a distance coordinate value from a desired object (10). The motion unit at one side of the guiding unit rotates the motion bar in order to measure a rotation value, and in order to obtain a first and a second angle value for a subject. The fixing unit at the other side of the motion unit has an easily movable fixing device.

Description

이동식 3차원 치수 측정장치{Portable 3 dimensional measurements apparatus}Portable 3 dimensional measurements apparatus

본 발명은 이동식 3차원 치수 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 개의 각도 값과 하나의 직선 위치 값을 측정함으로써 정밀도가 개선된 3차원 좌표를 획득하는 이동식 3차원 측정장치에 관한 것이다. The present invention relates to a mobile three-dimensional measuring device, and more particularly to a mobile three-dimensional measuring device for obtaining three-dimensional coordinates of improved accuracy by measuring two angle values and one linear position value.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 고정식 3차원 측정기는 설치상 공간을 많이 차지한다는 단점에도 불구하고 정확도가 다른 측정기에 비하여 정밀하다는 이유로 가장 보편적으로 사용되어 왔다.As shown in FIG. 1, the conventional fixed three-dimensional measuring instrument has been most commonly used because of its accuracy compared to other measuring instruments despite the disadvantage of taking up a lot of space in installation.

그러나, 고정식 3차원 측정기는 항온을 유지하는 공간에서 사용되어야 하기 때문에 피 측정물도 20 내지 23℃로 맞추어질 때까지 기다려야 하는 문제점이 있어왔다. 또한, 실제로 가공이 되는 환경과 실사용이 되는 환경과의 차이가 있는 측정이 이루어지므로 현장에서의 치수적인 분석과는 차이가 있는 측정 분석 결과를 가질 수 있고, 현존하는 최대 측정 영역이 5000x3000x2000mm 정도의 사이즈로서 이 사이즈를 넘어가는 피 측정물에 대한 측정은 불가한 문제점이 있다.
However, the fixed three-dimensional measuring device has to be used in a space that maintains a constant temperature, there has been a problem to wait until the measured object is also set to 20 to 23 ℃. In addition, since the measurement is made with a difference between the actual processing environment and the actual use environment, it can have a measurement analysis result that is different from the dimensional analysis in the field, and the maximum existing measurement area is about 5000x3000x2000mm. There is a problem that the measurement of the measured object beyond this size as a size is impossible.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 다관절형 측정기는 6~7개의 회전축으로 이루어진 측정기로서 한쪽 베이스를 자석 등을 이용하여 고정하고 반대쪽에 장착되어 있는 프루브를 이용하여 측정하는 기계이다. Meanwhile, as shown in FIG. 2, a conventional articulated measuring device is a measuring device consisting of 6 to 7 rotating shafts, and is a machine for measuring one base by using a magnet or the like and measuring by using a probe mounted on the other side.

다관절 측정기의 정확도는 각 장비마다 정해진 측정영역에 따라 다르게 되는데 일반적으로 20마이크로미터 내지 50마이크로미터 정도의 정확도를 가지고 있다. 관절이 많아 정확도는 떨어지지만 현장에서의 측정 자유도가 좋아 자동차 조립 지그와 같이 방해물이 많은 경우 측정기로 널리 사용되고 있다. The accuracy of an articulated measuring instrument varies depending on the measurement area specified for each device, and generally has an accuracy of about 20 micrometers to 50 micrometers. The accuracy of the joints is low due to the large number of joints.

그러나 다관절 측정기는 관절이 많아 정확도가 떨어지고, 또한 현장용 측정기라는 특성과 장비 자체가 피 측정물과 충돌하는 경우가 빈번하여 정확도가 틀어지는 문제점이 있어 왔다.However, the articulated measuring device has a problem that the accuracy of the joint is large and the accuracy of the field measuring device and the equipment itself collide with the measured object frequently.

선행기술문헌인 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0040937(발명의 명칭 : 휴대용 3차원 좌표 측정장치)에 따르면 y축 및 z축 방향의 좌표를 측정하고, 각도 a 및 각도 b를 측정함으로써 소형 경량으로 휴대 가능하고 사용이 편리한 휴대용 3차원 좌표 측정장치를 제공하는 발명에 관한 것이다.According to the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2004-0040937 (Invention name: portable three-dimensional coordinate measuring device) of the prior art document by measuring the coordinates in the y-axis and z-axis direction, by measuring the angle a and the angle b small and lightweight The present invention relates to a portable three-dimensional coordinate measuring device that is portable and easy to use.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 구면 좌표계의 원리를 이용하여 하나의 직선 좌표값과 두 개의 각도값에 의해 측정하고자 하는 대상체의 외관치수를 3차원으로 측정하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was created to solve the above-described problems, and by using the principle of the spherical coordinate system to measure the external dimension of the object to be measured by one linear coordinate value and two angle values in three dimensions The purpose is.

그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 본 발명의 목적은, 측정하고자 하는 대상체(10)와의 거리 좌표값을 측정하도록 모션 바(110)를 안내하여 이동시키는 안내유닛(100); 대상체(10)의 제1각도값 및 제2각도값을 획득하도록 안내유닛(100)의 일측과 결합되어 모션 바(110)를 회전시킴으로써 회전값을 측정하는 모션유닛(200); 및 모션유닛(200)의 타측과 결합하며, 이동이 용이한 고정수단을 구비하는 고정유닛(300);을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 3차원 측정장치를 제공함으로써 달성될 수 있다. An object of the present invention described above, the guide unit 100 for guiding and moving the motion bar 110 to measure the distance coordinate value with the object 10 to be measured; A motion unit 200 coupled to one side of the guide unit 100 to obtain a first angle value and a second angle value of the object 10 to measure a rotation value by rotating the motion bar 110; And a fixing unit 300 coupled to the other side of the motion unit 200 and having a fixing means that is easy to move. It can be achieved by providing a mobile three-dimensional measuring apparatus comprising a.

또한, 모션 바(110)의 일단에는 대상체(10)의 접촉 여부를 감지하는 탐침수단(120);이 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, one end of the motion bar 110, the probe means for detecting whether the object 10 is in contact; characterized in that it is provided.

또한, 거리 좌표값은, 모션 바(110)의 직선 이동에 따른 스케일 값을 획득함으로써 계산되는 것을 특징으로 한다.In addition, the distance coordinate value is calculated by obtaining a scale value according to the linear movement of the motion bar 110.

또한, 제1각도 값은, 모션 바(110)의 상하방향 회전이동에 따른 스케일 값을 획득함으로써 계산되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first angle value is calculated by obtaining a scale value according to vertical movement of the motion bar 110.

또한, 제2각도 값은, 모션 바(110)의 수평방향 회전이동에 따른 스케일 값을 획득함으로써 계산되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second angle value is calculated by obtaining a scale value according to the horizontal rotational movement of the motion bar 110.

또한, 모션 바(110)의 재료는, 알루미늄, 인바(Invar) 또는 탄소섬유플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic)인 것을 특징으로 한다.In addition, the material of the motion bar 110 is characterized in that the aluminum, Invar or carbon fiber plastic (Carbon Fiber Reinforced Plastic).

또한, 모션 바(110)의 직선이동 또는 회전이동을 명령하는 제어신호를 생성하는 제어수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control means for generating a control signal for commanding the linear movement or rotational movement of the motion bar 110, characterized in that it further comprises.

또한, 제어수단은, 대상체(10)의 동일 측정 부위를 반복적으로 측정하도록 하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control means, characterized in that for generating a control signal to repeatedly measure the same measurement site of the object (10).

또한, 거리 좌표값은, 모션 바(110)의 온도에 따른 선팽창률이 보상된 것을 특징으로 한다.In addition, the distance coordinate value is characterized in that the coefficient of linear expansion according to the temperature of the motion bar 110 is compensated.

그리고 모션 바(110)의 길이방향 이동에 따른 무게중심을 회전중심에 가깝게 위치하도록 하고 또한, 모션 바(110)의 상하방향 이동에 따른 방향과 반대방향으로 힘을 가함으로써 모션 바(110)의 중량을 보상해 주는 것을 특징으로 한다.
In addition, the center of gravity according to the longitudinal movement of the motion bar 110 is located close to the rotational center, and by applying a force in a direction opposite to the direction of the vertical movement of the motion bar 110, Characterized by the weight compensation.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 두 개의 각도값과 하나의 직선 좌표값에 의해서도 고정밀 3차원 측정을 할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, there is an effect that high-precision three-dimensional measurement can be performed even by two angle values and one linear coordinate value.

또한, 본 발명에 의하면 현장 등의 온도 변화에 민감하지 않고, 휴대가 용이한 고정밀 3차원 측정장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, there is an effect capable of providing a high-precision three-dimensional measuring device which is not sensitive to temperature changes in the field and is easy to carry.

그리고, 본 발명에 의하면 3차원 측정장치를 비교적 간단하고 저렴하게 제작할 수 있는 효과가 있다.And according to the present invention, there is an effect that can be produced relatively simple and inexpensive three-dimensional measuring apparatus.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 고정식 3차원 측정기에 대한 도면이고,
도 2는 종래의 다관절형 측정기에 대한 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 이동식 3차원 좌표 측정장치의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 바의 사시도이고,
도 5는 본 발명에 따른 이동식 3차원 좌표 측정장치의 대략적인 구성도이고,
도 6은 본 발명에 따른 추를 이용하여 무게중심을 회전중심에 가깝게 맞추는 도면이고,
도 7은 본 발명에 따른 나선형 스프링을 이용하여 모션 바의 중량을 보상해 주는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a view of a conventional fixed three-dimensional measuring instrument,
2 is a view of a conventional articulated measuring instrument,
3 is a perspective view of a mobile three-dimensional coordinate measuring apparatus according to the present invention,
4 is a perspective view of a motion bar according to an embodiment of the present invention;
5 is a schematic configuration diagram of a mobile three-dimensional coordinate measuring apparatus according to the present invention,
6 is a view of adjusting the center of gravity close to the center of rotation using the weight according to the invention,
7 is a view for compensating the weight of the motion bar by using a spiral spring according to the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below does not unduly limit the content of the present invention described in the claims, and the entire structure described in this embodiment is not necessarily essential as the solution means of the present invention.

<이동식 3차원 좌표 측정장치><Mobile 3D coordinate measuring device>

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 이동식 3차원 좌표 측정장치의 구성은 대략적으로 안내유닛(100), 모션유닛(200), 및 고정유닛(300)으로 구성된다. 상술한 구성요소에 의해 본 발명에 따른 3차원 좌표 측정장치는 측정하고자 하는 대상체(10)의 3차원 좌표를 반복적으로 측정하여 대상체(10)의 정확한 위치 좌표 및 형상을 획득한다. 이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 이동식 3차원 좌표 측정장치의 구성을 자세히 설명하기로 한다.
As shown in FIG. 3, the configuration of the mobile three-dimensional coordinate measuring apparatus according to the present invention is roughly composed of a guide unit 100, a motion unit 200, and a fixed unit 300. By the above-described components, the three-dimensional coordinate measuring apparatus according to the present invention repeatedly measures the three-dimensional coordinates of the object 10 to be measured to obtain accurate position coordinates and shape of the object 10. Hereinafter, the configuration of a mobile 3D coordinate measuring apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5.

먼저, 본 발명에 따른 이동식 3차원 좌표 측정장치는 일반적으로 널리 알려진 구면 좌표계(Spherical Coordinate System)의 원리를 이용한다. 즉 구면 좌표계는 3차원 공간상의 점들을 나타내는 좌표계의 하나로 보통 r, θ, Φ로 나타낸다. 이때 거리 r은 원점에서의 거리이고, θ는 양의 방향의 z축과 이루는 각도이고, Φ는 z축을 축으로 양의 방향의 x축과 이루는 각도이다.
First, the mobile three-dimensional coordinate measuring apparatus according to the present invention uses the principle of the spherical coordinate system (Spherical Coordinate System) generally known. That is, the spherical coordinate system is one of coordinate systems representing points in three-dimensional space, and is generally represented by r, θ, and Φ. In this case, the distance r is a distance from the origin, θ is an angle formed with the z axis in the positive direction, Φ is an angle formed with the x axis in the positive direction on the z axis.

본 발명에 따른 안내유닛(100)은 리니어 모션 가이드(113) 및 모터(115)를 구비하여 모션 바(110)를 안내함으로써 모션 바(110)에 부착된 프루브(125)가 측정 대상체(10)에 접촉되도록 직선 위치 이동시킨다. 후술하는 제어수단은 탐침센서(123)에 의해 대상체(10)의 접촉을 감지할 때까지 모터(115)에 구동신호를 출력함으로써 모션 바(110)를 직선 이동시킨다.
The guide unit 100 according to the present invention includes a linear motion guide 113 and a motor 115 to guide the motion bar 110 so that the probe 125 attached to the motion bar 110 may measure the measurement object 10. The linear position moves so as to contact. The control means described later linearly moves the motion bar 110 by outputting a driving signal to the motor 115 until the probe sensor 123 detects the contact of the object 10.

모터(115)는 제어수단의 제어신호에 따라 구동되며, 모터(115)의 구동에 따라 리니어 모션 가이드(113)는 모션 바(110)를 안내하게 된다. 여기서 리니어 모션 가이드(113)는 모션 바(110)의 소재에 따라 롤러 타입 또는 에어 베어링 타입의 가이드를 선택적으로 사용할 수 있으며 이러한 롤러 타입 또는 에어 베어링 타입의 가이드는 종래의 제품을 활용할 수 있다.
The motor 115 is driven according to the control signal of the control means, and the linear motion guide 113 guides the motion bar 110 according to the driving of the motor 115. Here, the linear motion guide 113 may selectively use a roller type or an air bearing type guide according to the material of the motion bar 110. Such a roller type or air bearing type guide may utilize a conventional product.

한편, 모션 바(110)는 안내유닛(100)의 안내에 따라 직선 위치 이동된다. 이러한 모션 바(110)는 온도 변화에 강한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 바람직하게는 인바(Invar) 또는 탄소섬유플라스틱(CFRP) 재료를 사용하여 온도 변화에 강한 모션 바(110)를 제작할 수 있다. 다만, 가격적인 면을 고려하면 알루미늄과 같은 경량의 온도변화가 큰 재료를 사용할 수도 있다. 이러한 온도 변화는 후술하는 온도보상을 해 줌으로써 해결될 수 있다.
On the other hand, the motion bar 110 is moved in a linear position in accordance with the guidance of the guide unit 100. The motion bar 110 is preferably made of a material resistant to temperature changes. In this case, it is preferable to manufacture a motion bar 110 resistant to temperature change using an Invar or carbon fiber plastic (CFRP) material. However, considering the cost, it is also possible to use a material with a large temperature change such as aluminum. This temperature change can be solved by performing the temperature compensation described later.

탄소섬유플라스틱은 표면의 경도가 물러서 롤러 타입의 가이드를 사용할 수 없고 에어 베어링 타입의 가이드를 사용해야 한다. 에어 베어링 타입의 가이드는 이동시 에어를 확보해야 하는 단점이 있지만 측정 장비의 정밀 구동을 구현할 수 있는 장점이 본 발명의 일 실시예에서는 더욱 크다.
Carbon fiber plastics cannot use roller-type guides because of the hardness of the surface, and air-bearing type guides should be used. The air bearing type guide has a disadvantage in that air must be secured during movement, but the advantage of implementing precision driving of the measuring equipment is greater in one embodiment of the present invention.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 변화에 강한 모션 바(110)의 구조는 도 4에 도시된 바와 같다. 다만, 이러한 구조는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 예시일 뿐 다양한 구조가 가능함은 당업자라면 충분히 예상할 수 있을 것이다.
Here, the structure of the motion bar 110 resistant to temperature changes according to an embodiment of the present invention is as shown in FIG. However, such a structure is only an example for describing an embodiment of the present invention and various structures are possible, which can be sufficiently appreciated by those skilled in the art.

한편, 모션 바(110)도 열팽창률이 존재한다. 따라서 실시간 온도 측정에 의해 온도보상함으로써 대상체와의 거리 좌표값을 보상할 필요가 있다. 열팽창률은 정압하에서의 열팽창 정도를 나타내는 것으로서 체팽창률과 선팽창률이 있다. 이때 모션 바(110)에 있어서 가장 영향을 많이 주는 선팽창률만을 고려하며, 선팽창률에 대한 수학식은 아래와 같다.On the other hand, the motion bar 110 also has a coefficient of thermal expansion. Therefore, it is necessary to compensate the distance coordinate value with the object by performing temperature compensation by real-time temperature measurement. The coefficient of thermal expansion represents the degree of thermal expansion under static pressure, and there are a body expansion rate and a linear expansion rate. At this time, only the linear expansion coefficient which has the most influence on the motion bar 110 is considered, and the equation for the linear expansion coefficient is as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서,

Figure pat00002
는 선팽창률이고, L은 물체의 길이, T는 온도, p는 정압이다.
here,
Figure pat00002
Is the coefficient of linear expansion, L is the length of the object, T is the temperature, and p is the static pressure.

모션 바(110)의 특정 온도에서의 초기 길이를 알고, 특정 물질 사용에 의한 열팽창률을 알고, 현재의 모션 바의 온도를 알고 있다면 현재 모션 바의 길이는 다음과 같은 수학식에 의해 계산될 수 있다.Knowing the initial length at a specific temperature of the motion bar 110, knowing the coefficient of thermal expansion due to the use of a specific material, and knowing the current motion bar temperature, the length of the current motion bar can be calculated by the following equation: have.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, L은 모션 바의 초기길이,

Figure pat00004
는 선팽창률이고, T는 온도이다.
Where L is the initial length of the motion bar,
Figure pat00004
Is the coefficient of linear expansion and T is the temperature.

모션 바(110) 및 안내유닛(100)에는 리니어 엔코더(111) 측정센서가 부착되어 있다. 리니어 엔코더 측정센서는 일반적으로 테입 타입과 박스 타입이 선택적으로 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 공간을 적게 차지하는 테입 타입을 사용하는 것이 바람직하다.
The linear encoder 111 measuring sensor is attached to the motion bar 110 and the guide unit 100. Linear encoder measuring sensors are generally available in tape and box types. In one embodiment of the present invention, it is preferable to use a tape type that takes up less space.

이러한 리니어 엔코더 측정센서는 대략 0.01 내지 5마이크로미터 정도의 정밀도를 가지고 있다. 리니어 엔코더 측정센서의 스케일은 도 5에 도시된 바와 같이 모션 바(110)의 길이방향으로 부착되어 있으며, 모션 바(110)의 이동에 따른 스케일 눈금변화는 안내유닛(100)에 부착된 선형 엔코더 리더 헤드에 의해 획득된다. 따라서 모션 바(110)가 직선 이동하는 경우 리니어 엔코더(111) 측정센서가 스케일 값을 획득하며, 획득된 스케일 값은 상술한 구면 좌표계의 r값에 해당된다.
These linear encoder measuring sensors have an accuracy of about 0.01 to 5 micrometers. The scale of the linear encoder measuring sensor is attached to the longitudinal direction of the motion bar 110, as shown in Figure 5, the scale scale change according to the movement of the motion bar 110 is a linear encoder attached to the guide unit 100 Obtained by the leader head. Accordingly, when the motion bar 110 moves linearly, the linear encoder 111 measuring sensor obtains a scale value, and the obtained scale value corresponds to the r value of the spherical coordinate system described above.

한편, 모션 바(110)의 일단에는 탐침수단(120)이 구비되어 있다. 탐침수단(120)은 틸팅수단(121), 탐침센서(123), 및 프루브(125)로 구성된다. 여기서 틸팅수단(121)은 프루브(125)를 틸팅(기울임)하며, 탐침센서(123)는 프루브(125)가 대상체(10)에 접촉되었는지 여부를 감지한다. 탐침센서(123)의 감지신호에 따라 제어수단이 모터(115)를 구동하는 신호를 온/오프한다.
On the other hand, one end of the motion bar 110 is provided with a probe means (120). Probe means 120 is composed of a tilting means 121, a probe sensor 123, and a probe (125). Here, the tilting means 121 tilts (tilts) the probe 125, and the probe sensor 123 detects whether the probe 125 is in contact with the object 10. The control means turns on / off a signal for driving the motor 115 according to the detection signal of the probe sensor 123.

즉 탐침센서(123)가 대상체(10)에 접촉됨을 감지한 경우에는 구면 좌표계에 의한 대상체의 좌표값이 획득되므로 제어수단은 형상 감지에 따른 후속 제어명령을 출력한다. 그러나 대상체에 아직 접촉되지 아니한 경우에는 계속 모션 바(110)가 이동하도록 모터를 구동하는 신호를 제어수단이 출력한다.
That is, when the probe sensor 123 detects contact with the object 10, the coordinate value of the object is obtained by the spherical coordinate system, and thus the control unit outputs a subsequent control command according to the shape detection. However, if it is not yet in contact with the object, the control means outputs a signal for driving the motor so that the motion bar 110 continues to move.

본 발명에 따른 모션유닛(200)은 대략적으로 복수의 엔코더(211,221), 복수의 조인트(213,223), 복수의 모터(215,225)를 사용하여 측정하고자 하는 대상체(10)의 각도값을 획득한다. 이때 획득되는 각도값은 제1각도값과 제2각도값으로서 상술한 구면좌표계의 θ 및 Φ값에 해당한다. 이하에서는 제1각도값 및 제2각도값 대신 θ 및 Φ를 사용하여 설명하기로 한다.
The motion unit 200 according to the present invention obtains an angle value of the object 10 to be measured using a plurality of encoders 211 and 221, a plurality of joints 213 and 223, and a plurality of motors 215 and 225. The obtained angle values correspond to the θ and Φ values of the spherical coordinate system described above as first and second angle values. Hereinafter, θ and Φ will be described in place of the first and second angle values.

도 5에 도시된 바와 같이 제1모션유닛인 엔코더(211) 및 모터(215)는 모션 바(110)를 상하방향으로 회전 이동시킨다. 이때 엔코더(211) 및 모터(215)는 조인트(213)에 의해 결합되며, 모션 바(110)의 상하방향으로의 회전이동은 모터(215)의 구동에 대응하여 회전 이동되며, 모터(215)의 구동에 따른 회전각을 엔코더(211)를 이용하여 획득할 수 있다. 이때 엔코더(211)에 의해 획득되는 회전각은 상술한 θ값이 된다.
As shown in FIG. 5, the first motion unit, the encoder 211 and the motor 215 rotate the motion bar 110 in the vertical direction. At this time, the encoder 211 and the motor 215 are coupled by the joint 213, the rotational movement of the motion bar 110 in the vertical direction is rotated in response to the drive of the motor 215, the motor 215 The rotation angle according to the driving of may be obtained using the encoder 211. At this time, the rotation angle obtained by the encoder 211 becomes the above-described θ value.

모션 바(110)를 상하방향으로 회전이동시키기 위해 제1모션유닛은 안내유닛(100)의 좌측 또는 우측과 결합한다. 안내유닛(100)과의 좌측 또는 우측 결합에 따라 제1모션유닛의 모터(215)가 회전함으로써 모션 바(110)가 상하방향으로 회전이동한다.
The first motion unit is coupled to the left or right side of the guide unit 100 to move the motion bar 110 in the vertical direction. As the motor 215 of the first motion unit rotates according to the left or right coupling with the guide unit 100, the motion bar 110 rotates in the vertical direction.

제2모션유닛인 엔코더(221) 및 모터(225)는 모션 바(110)를 수평방향으로 회전 이동시킨다. 이때 엔코더(221) 및 모터(225)는 조인트(223)에 의해 결합되며, 모션 바(110)의 수평방향으로의 회전이동은 모터(225)의 구동에 대응하여 회전 이동되며, 모터(215)의 구동에 따른 회전각을 엔코더(221)를 이용하여 획득할 수 있다. 이때 엔코더(221)에 의해 획득되는 회전각은 상술한 Φ값이 된다.
The encoder 221 and the motor 225, which are the second motion unit, rotate the motion bar 110 in the horizontal direction. At this time, the encoder 221 and the motor 225 are coupled by the joint 223, the rotational movement of the motion bar 110 in the horizontal direction is rotated in response to the drive of the motor 225, the motor 215 The rotation angle according to driving of the encoder may be obtained using the encoder 221. At this time, the rotation angle obtained by the encoder 221 is the value of φ described above.

여기서 제1모션유닛과 제2모션유닛은 도 5에 도시된 바와 같이 서로 결합되어 있으며 제2모션유닛의 모터(225) 회전에 따라 모션유닛(200), 안내유닛(100), 및 모션 바(110)가 회전하게 된다.
Here, the first motion unit and the second motion unit are coupled to each other as shown in FIG. 5 and in accordance with the rotation of the motor 225 of the second motion unit, the motion unit 200, the guide unit 100, and the motion bar ( 110 is rotated.

모터(215,225)는 후술하는 제어수단에 의해 제어되며, 엔코더(211,221)의 신호는 제어수단에 입력되어 회전각을 산출한다. 제어수단은 또한 측정하고자 하는 대상체(10)의 동일 부위를 반복적으로 측정하도록 하는 제어신호를 출력한다. The motors 215 and 225 are controlled by the control means described later, and the signals of the encoders 211 and 221 are input to the control means to calculate the rotation angle. The control means also outputs a control signal for repeatedly measuring the same portion of the object 10 to be measured.

상술한 제어수단은 CNC(Computer Numerical Control) 공작기계에 의해 구현될 수도 있고, 또는 일반적인 CPU 또는 마이크로 프로세서에 의해 구현된 제어보드에 의해 구현될 수도 있다.
The control means described above may be implemented by a CNC (Computer Numerical Control) machine tool, or may be implemented by a control board implemented by a general CPU or microprocessor.

한편, 본 발명에 따른 3차원 좌표 측정장치는 상술한 제1,2모션유닛의 모터(215,225) 및 안내유닛(100)의 모터(115)를 제외하고 구성하는 경우 대상체(10)에 프루브(125)가 접촉하도록 하는 움직임을 수동으로 조작할 수 있다. 이때 수동으로 조작하는 경우에는 사용자가 손으로 들고 측정을 해야 되므로 사용자가 느낄 수 있는 무게감을 최소화 하기 위해 밸런서 장치가 추가적으로 장착되는 것이 바람직하다. 다만 자동으로 대상체를 측정하는 경우에도 밸런서 장치와 함께 사용하는 것이 바람직하다.
On the other hand, the three-dimensional coordinate measuring apparatus according to the present invention, except when the motor 215, 225 of the first and second motion unit and the motor 115 of the guide unit 100 is configured to the probe 125 to the object 10 Can be manipulated manually. In this case, when the user manually manipulates the hand, the balancer device may be additionally installed to minimize the weight felt by the user. However, it is preferable to use the balancer device even when the object is measured automatically.

여기서, 도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런스 장치는 추(410)의 이동을 이용한 구조이다. 모션 바(110)가 어느 한 방향의 길이방향으로 이동하는 경우에는 모션 바(110)의 이동방향과 반대방향으로 추(410)가 이동되도록 풀리(420)가 동작하여 모션 바(110)의 무게에 의한 기울어짐을 보상하는 구조이다. 즉, 도 6에 도시된 무게중심(1)이 모션 바(110)의 회전중심(2)쪽으로 이동하도록 한다.
Here, the balance device according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 6 has a structure using movement of the weight 410. When the motion bar 110 moves in the longitudinal direction in one direction, the pulley 420 operates so that the weight 410 is moved in the direction opposite to the movement direction of the motion bar 110 so that the weight of the motion bar 110 is increased. It is a structure to compensate for the tilt caused by That is, the center of gravity 1 shown in FIG. 6 moves toward the center of rotation 2 of the motion bar 110.

또한 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸런스 장치는 카운터 밸런싱 구조이다. 모션 바(110)의 무게중심이 쳐지는 방향의 반대방향으로 힘을 가해주어 모션 바의 중량을 일부 보상해 준다. 이때 무게중심이 쳐지는 방향은 모션 바가 일측 방향으로 기울어질 때 기울어지는 방향이 무게중심이 쳐지는 방향이다. 따라서 모션 바가 기울어지는 방향의 반대방향으로 힘을 가함으로써 무게감을 보상한다.
In addition, the balance device according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 7 has a counter balancing structure. By applying a force in a direction opposite to the direction in which the center of gravity of the motion bar 110 is struck, the weight of the motion bar is partially compensated. At this time, the direction in which the center of gravity is struck is the direction in which the inclined direction is struck when the motion bar is tilted in one direction. Therefore, the weight is compensated by applying a force in a direction opposite to the direction in which the motion bar is inclined.

도 7(a)에는 나선형 스프링(510)이 장착되어 있어서 모션 바(110)가 수직방향일 때는 밸런싱을 위한 힘이 들어가지 않는다. 그러나 도 7(b)에 도시된 바와 같이 모션 바가 도 7(a)에 대해 상대적으로 한쪽으로 기울어진 경우에는 스프링이 풀어지게 되고, 풀어진 스프링의 복원력에 의해 모션 바의 중량을 보상한다. 또한 도 7(c)에 도시된 바와 같이 모션 바가 도 7(a)에 대해 상대적으로 한쪽으로 기울어진 경우에는 스프링이 감기게 되고, 따라서 감겨진 스프링의 복원력에 의해 모션 바의 중량을 보상한다.
In FIG. 7 (a), the spiral spring 510 is mounted so that the force for balancing does not enter when the motion bar 110 is vertical. However, as shown in FIG. 7B, when the motion bar is inclined to one side relative to FIG. 7A, the spring is released and the weight of the motion bar is compensated by the restoring force of the released spring. In addition, as shown in FIG. 7C, when the motion bar is inclined to one side relative to FIG. 7A, the spring is wound, thereby compensating the weight of the motion bar by the restoring force of the wound spring.

상술한 바와 같이 가능한 밸런스 장치를 설명하였으나 이는 본 발명을 보다 더 자세히 이해시키기 위해 일 실시예를 들어 설명하였을 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
As described above, a possible balance device has been described, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에 따른 고정유닛(300)은 이동성을 확보하기 위해 자석 또는 클램프와 같은 장치를 활용하여 하단을 고정하는 것이 바람직하다.
Fixing unit 300 according to the present invention is preferably fixed to the lower end by using a device such as a magnet or a clamp to ensure mobility.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment thereof, the present invention is not limited thereto, and various modifications and applications are possible. In other words, those skilled in the art can easily understand that many variations are possible without departing from the gist of the present invention.

1 : 무게중심
2 : 회전중심
10 : 대상체
100 : 안내유닛
110 : 모션 바
111 : 리니어 엔코더
113 : 리니어 모션 가이드
115 : 모터
120 : 탐침수단
121 : 틸팅수단
123 : 탐침센서
125 : 프루브
200 : 모션유닛
211 : 엔코더
213 : 조인트
215 : 모터
221 : 엔코더
223 : 조인트
225 : 모터
300 : 고정유닛
410 : 추
420 : 풀리
510 : 나선형 스프링
1: center of gravity
2: center of rotation
10: object
100: guide unit
110: Motion Bar
111: linear encoder
113: Linear Motion Guide
115: motor
120: probe means
121: tilting means
123: probe sensor
125: Probe
200: motion unit
211 encoder
213: Joint
215: motor
221: encoder
223 joint
225: motor
300: fixed unit
410: weight
420: pulley
510: spiral spring

Claims (9)

측정하고자 하는 대상체(10)와의 거리 좌표값을 측정하도록 모션 바(110)를 안내하여 이동시키는 안내유닛(100);
상기 대상체(10)의 제1각도값 및 제2각도값을 획득하도록 상기 안내유닛(100)의 일측과 결합되어 상기 모션 바(110)를 회전시킴으로써 회전값을 측정하는 모션유닛(200); 및
상기 모션유닛(200)의 타측과 결합하며, 탈착이 가능한 고정유닛(300);을 포함하며,
상기 모션 바(110)의 길이방향 이동에 따른 무게중심을 회전중심에 가깝게 위치하도록 하여 상기 모션 바(110)의 길이방향 이동에 따른 모션 바(110)의 중량을 보상해 주는 것을 특징으로 하는 이동식 3차원 치수 측정장치.
A guide unit 100 for guiding and moving the motion bar 110 to measure a distance coordinate value with the object 10 to be measured;
A motion unit 200 coupled to one side of the guide unit 100 to obtain a first angle value and a second angle value of the object 10 to measure a rotation value by rotating the motion bar 110; And
It includes; and coupled to the other side of the motion unit 200, removable unit 300 is removable;
A movable type that compensates the weight of the motion bar 110 according to the longitudinal movement of the motion bar 110 by placing the center of gravity of the motion bar 110 in the longitudinal direction close to the rotation center. 3D dimension measuring device.
제 1 항에 있어서,
상기 모션 바(110)의 일단에는 상기 대상체(10)와의 접촉 여부를 감지하는 탐침수단(120);이 구비되는 것을 특징으로 하는 이동식 3차원 치수 측정장치.
The method of claim 1,
One end of the motion bar 110, the probe means for detecting the contact with the object (10); Mobile three-dimensional dimension measuring apparatus characterized in that it is provided.
제 1 항에 있어서,
상기 거리 좌표값은,
상기 모션 바(110)의 직선 이동에 따른 스케일 값을 획득함으로써 계산되는 것을 특징으로 하는 이동식 3차원 치수 측정장치.
The method of claim 1,
The distance coordinate value is,
The mobile three-dimensional dimension measuring apparatus, characterized in that calculated by obtaining a scale value according to the linear movement of the motion bar (110).
제 1 항에 있어서,
상기 제1각도 값은,
상기 모션 바(110)의 상하방향 회전이동에 따른 스케일 값을 획득함으로써 계산되는 것을 특징으로 하는 이동식 3차원 치수 측정장치.
The method of claim 1,
The first angle value is,
A mobile three-dimensional dimension measuring apparatus is calculated by obtaining a scale value according to the vertical movement of the motion bar (110).
제 1 항에 있어서,
상기 제2각도 값은,
상기 모션 바(110)의 수평방향 회전이동에 따른 스케일 값을 획득함으로써 계산되는 것을 특징으로 하는 이동식 3차원 치수 측정장치.
The method of claim 1,
The second angle value is,
A mobile three-dimensional dimension measuring apparatus is calculated by obtaining a scale value according to the horizontal rotational movement of the motion bar (110).
제 1 항에 있어서,
상기 모션 바(110)의 재료는,
알루미늄, 인바(Invar), 및 탄소섬유플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이동식 3차원 치수 측정장치.
The method of claim 1,
The material of the motion bar 110,
A mobile three-dimensional dimensional measurement device, characterized in that any one of aluminum, Invar, and Carbon Fiber Reinforced Plastic.
제 1 항에 있어서,
상기 모션 바(110)의 직선이동 또는 회전이동을 명령하는 제어신호를 생성하는 제어수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 3차원 치수 측정장치.
The method of claim 1,
And a control means for generating a control signal for commanding a linear movement or a rotational movement of the motion bar (110).
제 7 항에 있어서,
상기 제어수단은,
상기 대상체(10)의 동일 측정 부위를 반복적으로 측정하도록 하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 이동식 3차원 치수 측정장치.
The method of claim 7, wherein
Wherein,
A mobile three-dimensional dimensional measurement apparatus, characterized in that for generating a control signal for repeatedly measuring the same measurement site of the object (10).
제 1 항에 있어서,
상기 거리 좌표값은,
상기 모션 바(110)의 온도에 따른 팽창률이 보상된 것을 특징으로 하는 이동식 3차원 치수 측정장치.
The method of claim 1,
The distance coordinate value is,
A mobile three-dimensional dimensional measurement device, characterized in that the expansion rate is compensated for the temperature of the motion bar (110).
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