JPH0324410A - 非接触距離測定器 - 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〕 本発明は物体表面上の測定点までの距離を非接触で測定
する非接触距離測定器に関し、特に測定上の死角を無く
した非接触距離測定器に関する。

〔従来の技術〕

最近のならい制御装置には非接触距離センサを用いてト
レーサヘッドを構成したものがあり、例えばレーザ光に
よる三角測量式の非接触距離センサが多く使用されてい
る。

第３図はこの種の非接触距離センサの原理を示した図で
ある。図において、非接触距離センサ１内のレーザ駆動
回路２により半導体レーザ発振器３が励起され、レーザ
光４が出力される。レーザ光４は投光レンズ５で集光さ
れてモデル２０ｃの面上に照射され、反射する。その一
部の反射光６は受光レンズ７で集光されてポジションセ
ンサ８上に焦点を結ぶ。ポジションセンサ８は焦点の位
置を電気信号に変換する素子であり、図のようにモデル
２０ｃが点ＰＯにある時は中心に焦点が結ばれ、Ｐ１に
ある時は左上、Ｐ２にある時は右下に焦点が結ばれるの
で、これに対応して検出信号Ｄのレベルを変化して出力
する。

この検出信号Ｄを増幅し、所定の変換回路で距離に比例
した出力信号に変換して出力するようにしてトレーサヘ
ッドを構成し、そのＸＳＹ軸を数値指令によって所定の
送り速度で移動すると共に、検出信号ＤからＺ軸の変位
量を求めてならい制御を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一方、このような三角測量式の非接触距離センサはモデ
ル面の角度によって測定上の死角を生ずることがある。

第４図はこの状況を示した図であり、モデル２０ｄの傾
斜角度が大きいために測定点Ｐ４での反射光が受光レン
ズ７に入射されず、測定不能となる。このため、これを
トレーサヘッドに使用したならい制御装置では、ならい
が可能なモデルの形状が限られていた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、測
定上の死角を無くした非接触距離測定器を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では上記課題を解決するために、物体表面上の測
定点までの距離を非接触で測定する非接触距離測定器に
おいて、所定の基準点を挟んで互いに異なる角度で設置
され、それぞれ前記測定点までの距離に応じて第１及び
第２の検出信号を出力する第１及び第２の非接触距離セ
ンサと、前記第１及び第２の検出信号の両方、あるいは
いずれか一方に基づいて所定の基準点までの距離を演算
して測定値として出力する演算手段と、を有することを
特徴とする非接触距離測定器が提供される。

〔作用〕

角度を変えて二つの非接触距離センサを設置して同一点
を同時に測定し、その点から基準点までの距離を演算し
て測定値を出力する。一方の非接触距離センサが死角に
入った場合は、他方の非接触距離センサの検出信号のみ
に基づいて基準点までの距離を演算して出力する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図（ａ）は本発明の一実施例の非接触距離測定器の
説明図である。図において、非接触距離測定器１０には
レーザ光による三角測量式の非接触距離センサｌ１及び
２１が互いに角度αをなすように傾けて取りつけられて
おり、それぞれ投射レンズ１５及び２５よりレーザ光ｌ
４及び２４をモデル２Ｏａ上の点Ｐａに投射する。点Ｐ
ａからの反射光１日及び２６は、受光レンズ１７及び２
７を通して非接触距離センサ１１及び２１の図示されて
いないそれぞれのポジションセンサに入射され、検出信
号Ｄｌｌａ及びＤ２１ａが出力される。

アンプ３１及び４１は検出信号Ｄｌｌａ及びＤ２１ａを
増幅し、これを変換回路３２及び４２がそれぞれ点Ｐａ
までの距離に比例した信号Ｌｌｌａ及びＬ２１ａに変換
する。

演算回路５０は信号Ｌｌｌａ及びＬ２１ａに基づいて、
次式 Ｌａ＝　（Ｌｌ　１　ａＸｃｏｓ　（（Ｚ／２）＋Ｌ２
　１ａＸＣＯＳ　（α／２）　）　／２ （１） を演算して非接触距離センサ１１と２１の中間に位置す
る基準点Ｐｒから点Ｐａまでの距離を求め、測定値とし
て出力する。

第１図（ｂ）は他のモデルを測定する場合の説明図であ
り、第１図（ａ）と同じ番号を付した要素は同じ機能を
有し、説明を省略する。図において、モデル２Ｏｂ上の
測定点Ｐｂに対して非接触距離センサ２１は死角にある
。したがって、演算回路５０には非接触距離センサ３１
からの検出信号Ｄｌｌｂを増幅、変換した信号Ｌｌｌｂ
のみが入力される。

ここで、演算回路５０は次式 Ｌｂ＝Ｌ１　１　ｂｘｃｏｓ　（α／２）（２） を演算して基準点Ｐｒから点Ｐ１までの距離を求め、測
定値として出力する。

第２図は上記の非接触距離測定器ｌＯをトレーサヘッド
に使用したならい制御装置の構成を示したブロック図で
ある。ならい制御装置６０はプロセッサ６０ａ１制御プ
ログラムを記憶するＲＯＭ６０ｂ１一時的なデータを格
納するＲＡＭ６０Ｃ，バッテリバックアップされた不揮
発性メモリ６０ｄを有する。トレーサへッド１００内の
非接触距離測定器１０からはモデル２０の表面までの距
離Ｌが入力され、これに基づいて軸変位量を算出し、周
知の技術により速度指令Ｖｘ，Ｖｙ及びＶｚを出力する
。また、操作パネル６１を介してオペレータからならい
に必要な各種のデータを入力する。

サーボアンプ７０Ｘ，７０Ｙ及び７０２はならい制御装
置６０から出力された速度指令Ｖｘ，Ｖｙ及びＶｚを増
幅してならい工作機械８０の各軸のモータを駆動する。

ならい工作機械８０には、図示しないが、テーブル８ｌ
をそれぞれＸ軸、Ｙ軸方向に駆動するＸ軸モータ及びＹ
軸モータと、トレーサヘッド１００及びカツタヘッド８
２をＺ軸方向に駆動するＺ軸モータとが設けられると共
に、これらの各軸モータが所定量回転する毎に検出パル
スＦＰｘ，Ｆｐｙ及びＦＰｚを発生するパルス発生器が
設けられている。ポジションメモリ７ｌは検出パルスＦ
ＰｘＳＦＰｙ及びＦＰｚを回転方向に応じてカウントア
ップ／ダウンして各軸方向の現在位置Ｘａ，Ｙａ及びＺ
ａを求め、ならい制御装置６０にフィードバックしてい
る。

これにより、トレーサヘッド１００はモデル２０の表面
までの２軸方向の距離が一定に制御されると共に、モデ
ル２０に対して指令された送り方向、ならい速度で相対
的に移動し、同じくテーブル８ｌ上に固定されたワーク
８３にモデル２０の形状通りの加工が施される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、角度を変えて二つの非
接触距離センサを設置して同一点を同時に測定するよう
に構成し、一方の非接触距離センサが死角に入った場合
は他方の非接触距離センサの検出信号のみに基づいて基
準点までの距離を演算して出力するので、複雑な３次元
形状モデルの任意の表面に対する距離測定が可能になる
。

また、両方の非接触距離センサが測定可能な範囲では、
これらの検出信号から得た値を平均して測定値として出
力するので、測定精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例の非接触距離測定器の
説明図、 第１図（ｂ）は本発明の一実施例の非接触距離測定器で
他のモデルを測定する場合の説明図、第２図は本発明の
一実施例の非接触距離測定器を使用したならい制御装置
の構成図、 第３図は非接触距離センサの原理図、 第４図は非接触距離センサの死角の説明図である。 １１、２１　　　　非接触距離センサ ２０ａ１　２０ｂ ５０ ＰａＳ　Ｐｂ Ｐｒ Ｌａ．，Ｌｂ ・・　モデル ー・　演算回路 −　　　測定点 基準点 測定値

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体表面上の測定点までの距離を非接触で測定す
   る非接触距離測定器において、 所定の基準点を挟んで互いに異なる角度で設置され、そ
   れぞれ前記測定点までの距離に応じて第１及び第２の検
   出信号を出力する第１及び第２の非接触距離センサと、 前記第１及び第２の検出信号の両方、あるいはいずれか
   一方に基づいて前記所定の基準点までの距離を演算して
   測定値として出力する演算手段と、を有することを特徴
   とする非接触距離測定器。
2. （２）前記演算手段は前記第１及び第２の検出信号に基
   づいてそれぞれ別々に前記所定の基準点までの距離を演
   算し、これらの値の平均値を演算して前記測定値として
   出力するように構成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の非接触距離測定器。
3. （３）前記第１及び第２の非接触距離センサのいずれか
   一方が検出不能状態となった時に、前記演算手段は他方
   の検出信号のみに基づいて前記所定の基準点までの距離
   を演算して前記測定値として出力するように構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非接触距離
   測定器。
4. （４）前記第１及び第２の距離センサは三角測量式距離
   センサであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の非接触距離測定器。
5. （５）特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、または
   第４項記載の非接触距離測定器を使用したならい制御装
   置。