JPH0455242B2 - - Google Patents

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JPH0455242B2
JPH0455242B2 JP61206950A JP20695086A JPH0455242B2 JP H0455242 B2 JPH0455242 B2 JP H0455242B2 JP 61206950 A JP61206950 A JP 61206950A JP 20695086 A JP20695086 A JP 20695086A JP H0455242 B2 JPH0455242 B2 JP H0455242B2
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JP
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JP61206950A
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Edowaado Pitsuchaazu Burian
Aran Raito Debitsudo
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Ferranti International PLC
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Ferranti PLC
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/87—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
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    • 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
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G—PHYSICS
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、３次元内のある点の基準点に対する
位置の測定装置に関する。この型の装置は、加工
物の寸法を測定するのによく用いられ、多くの異
なる形をとることができる。
〔従来の技術〕
普通には、加工物を取付けできる適当に支持さ
れた作業台を設ける。１対の水平案内が作業台に
対して固定され、可動構造体を支持する。この構
造体自体は、やはり水平であるが第１の１対の案
内に直角に伸びている第２の１対の案内を担持し
ている。可動台車が第２の１対の案内に取付けら
れて垂直方向に移動させることのできるプローブ
部材を担持している。プローブ部材の先端は、装
置の構成によつて定まる測定体積内の任意の点に
台車によつて移動させることのできる測定点であ
る。運動の各軸は、プローブ先端の各軸に沿つた
運動を測定する手段を備えている。
この一般形式の測定装置は、寸法や構成がかな
り変わることがある。小さな測定機械では、可動
構造体を担持する第１の案内を作業台の一方の側
に置くことができ、この構造体は、プローブに運
動の必要な範囲を与えるために作業台の上に片持
ばり式に突きでている。大きな測定機械は、“ブ
リツジ”構造体が作業台の両側に置かれた案内上
を走行できるとともに、作業台を横切つて動く台
車を支えることができる。その他の構成も公知で
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
非常に大きな物体の寸法を測定することが必要
なとき問題が生ずる。測定体積が増大するにつれ
て、プローブを支える部材が曲がつたり、捩れた
りするために、誤差が増大する。そのような誤差
を修正するのに利用できる非常に精緻な技術があ
るが、それでもそのような測定機械の最大寸法に
は限界がある。
本発明の目的は、上述の問題なしに非常に大き
な加工物について正確な測定を行なえる測定装置
を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、測定体積のいたるところに移
動できる可動点の位置を１組の基準軸に対して測
定する３次元位置測定装置が提供され、この装置
は、可動点の位置を測定するプローブ先端と互い
に一定間隔離れており、相互およびプローブ先端
と固定の既知の空間的関係を有する第１および第
２の基準点とを有するプローブ部材と；プローブ
先端を測定体積内の任意の所望の点に位置決めで
きるようにプローブ部材を移動する手段と；おの
おのの少なくとも一部分が測定体積の外で前記１
組の基準軸に対して別々の固定した既知の位置に
あり、かつおのおのが前記固定した既知の位置と
プローブ部材上の各基準位置との間の距離を測定
するように動作できる少なくとも三つの距離測定
器と；各距離測定器によつて導出された信号に応
じて前記１組の基準軸に対するプローブ先端の位
置を測定する計算手段を備えている。
本明細書において用いられる「プローブ先端」
という用語は、加工物と物理的に接触する機械的
形式のプローブ先端だけでなく、いわゆる「レー
ザプローブ」のような非接触形プローブをも含
む。
〔実施例〕
第１図を参照すると、これは、本測定装置の主
な構成要素を略図の形で示している。図の残りの
部分より大きな縮尺で示されている測定プローブ
１０は、プローブ先端１１を一端に有する剛体部
材を備えている。プローブ部材１０の他端には、
第１の基準点１２に第１の鏡がついており、一
方、第２の鏡がプローブ先端１１に近い第２の基
準点についている。これらの鏡は、光を入射ビー
ムに近い経路に沿つて反射して返えす型のもので
なければならない。コーナキユーブ反射器は、適
当な型の鏡の１例である。
測定体積の境界（図示なし）のまわりには、レ
ーザ距離計などの距離測定器１５がおのおのにつ
いている３本の支柱１４がある。各距離測定器
は、二つの距離計を備えていて、一つは基準点１
２にある鏡に向けられ、他方は、基準点１３にあ
る鏡に向けられている。レーザ距離計は、それら
が常にプローブ部材１０の方に向いていて、測定
をできることを確実にするように操縦できる。図
にはまた、プローブ先端１１を加工物１８上の任
意の所望の点に接触させて置けるように多関節腕
１７にプローブ部材１０をつけたある形式の可動
ロボツト１６が略図で示されている。各距離測定
器に接続されたデータ処理装置１９が示されてい
る。
動作について説明すると、プローブ先端１１は
加工物１８の表面上の所望の点に接触させて置か
れる。明らかにプローブ部材１０がプローブ先端
１１から伸びる方向は、一定ではない。各支柱１
４についているレーザ距離計１５は、距離計と二
つの基準点の適当な一つにある鏡との間の距離を
定める。各基準点の空間内の位置は、もちろん距
離計の測定原点に対する位置が既知であると仮定
して、三辺測量法によつて定められる。二つの基
準点の位置およびこれらの位置とプローブ先端と
の間の空間的関係が分かつていれば、プローブ先
端の測定原点に対する位置を計算することは簡単
なことである。
実際の条件では、一つの基準点に取付けた単一
の鏡が三つ以上の距離計へ光を反射できることは
ありそうもない。コーナキユーブ反射器を用いて
も、これらの反射器は、互いに物理的に分離され
なければならないだろう。従つて、各反射器は異
なる基準点に置かれて、上述の実施例において合
計六つの別々の基準点を与えることになることも
あろう。前と同じに、すべての基準点とプローブ
先端との間に既知の空間的関係が存在しなければ
ならない。計算手段は、どの基準点が計算を正確
に行うことができるようにするために各距離計に
よつて位置をつきとめられているかを定める情報
を与えられなければならないだろう。
一直線上に配置された基準点１２および１３な
らびにプローブ先端１１がある第１図の実施例
は、加工物１８の穴またはくぼみの内側の測定を
行なえないことがある。第２図は、この問題を克
服する改変形を示している。プローブ先端１１
は、穴またはくぼみの内側に位置決めできるよう
にクランク状に曲げた腕２１につけたプローブ部
材１０の主部から離れて伸ばされている。第１図
の装置は、基準点１２と１３を結ぶ線のまわりの
プローブ先端の回転アライメントについての何ら
かの指示なしでは、プローブの位置を求めること
ができないであろう。第２図は、この回転を求め
る一つの方法を示している。光源または像２２が
支柱１４の１本に取付けられ、プローブ部材１０
の基準点１２を越える延長部に追跡望遠鏡２３が
ついている。プローブ部材１０の軸に対する望遠
鏡２３の角度位置を示すピツクオフが設けられて
おり、このピツクオフの出力が計算手段１９に加
えられる。
動作について説明すると、追跡望遠鏡２３は、
光源または像２２を常に指すように動き、ピツク
オフ２３の出力は、プローブ先端１１の位置を求
めることができるようにするために計算手段に必
要な追加の入力を与える。
十分な数の組の距離測定器１５を設けた場合に
用いることのできる代りの技術は、プローブ部材
１０の主方向から突き出ている腕にプローブ部材
上の別の基準点をつけることである。この別の基
準点の位置は他の基準点の場合と同様に三辺測量
法によつて求めて、プローブ先端１１の位置を計
算できるようにすることができる。
３組のレーザ距離計１５だけを用いる場合、プ
ローブ部材１０上の基準点の１つと一つ以上の距
離計１５との間の経路が加工物１８またはロボツ
ト１６によつてかくされる場合があることは明ら
かであろう。従つて、実際には、距離測定器１５
をつけているより多数の支柱１４を設けることが
必要になる。装置が常に機能を果すことを確実に
するためには、８以上の距離測定器を設けること
が必要なことがある。これはまた、レーザ距離計
の指向を制御する追跡装置の設置を簡単にする。
その理由は、プローブ部材１０のとる次々の位置
が互いに接近している場合、いくつかの距離計が
これらの位置に対して正しく整列した状態を続け
ることになるからである。
上の説明において、測定プローブ１０は、基準
点１２および１３に受動反射器をつけている。こ
れらの反射器はまた、レーザ光が常に距離計へ反
射して戻されるのを確実にするためにプローブ部
材に対して可動でなければならないことがある。
その代りの方法として、鏡を能動検出器によつて
置換えるとともに距離計１５をレーザ送出機によ
つて置換えることが可能なことがある。ある形の
符号化または順序づけは、異なる送出機からのレ
ーザ光の間の干渉を防止するために用いることが
できるであろう。
レーザ光は、波長が短いために、可能な測定の
精度が高いので、それを提案してきた。しかし、
同様なやり方でマイクロ波距離測定器を用いるこ
とが可能なことがある。
プローブ先端１１の位置を求めるのに必要な計
算は詳しく説明しなかつた。上述の形式の装置に
用いるものではないが、点の位置を求めるのに三
辺測量法技術を用いることは、それ自体公知であ
る。二つの基準点の位置を求めて終えば、プロー
ブ先端１１の位置を求めることは簡単なことであ
る。
測定プローブ１０をつけているロボツト１６
は、操作員が、多分遠隔制御装置で最も容易に制
御できる。プローブ先端１１は、先端が加工物と
接触するとき偏位して、プローブ部材がそれ以上
動くのを止めるように先端が取付けられている公
知の形式のものであるのが好ましい。この偏位
は、また、プローブ先端の計算位置に適当な修正
を適用できるようにするためにも測定される。
「プローブ先端」と加工物との間の物理的接触に
頼らない種々の形式のプローブが知られている。
この後者の形式のプローブ、例えば、いわゆる
「レーザプローブ」が本発明の測定装置に用いる
のに等しく適している。
〔発明の効果〕
本発明によれば、測定体積の寸法に関係なく構
成要素の曲がりや、捩じれの生じない三次元位置
測定装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１の実施例による装置の
構成要素の物理的構成の略図を示し、第２図は、
第２の実施例を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 測定体積のいたるところに可動な点の位置を
    １組の基準軸に対して測定するもので、可動点の
    位置を測定するプローブ先端と、互いに一定間隔
    離れており相互およびプローブ先端と固定の既知
    の空間的関係を有する第１および第２の基準点と
    を有するプローブ部材と；プローブ先端を測定体
    積内の任意の所望の点に位置決めできるようにプ
    ローブ部材を移動する手段と；おのおのの少なく
    とも一部分が測定体積の外で前記１組の基準軸に
    対して別々の固定した既知の位置にあり、かつお
    のおのが前記固定した既知の位置とプローブ部材
    上の各基準点との間の距離を測定するように動作
    できる少なくとも三つの距離測定器と；各距離測
    定器によつて導出された信号に応じて前記１組の
    基準軸に対するプローブ先端の位置を測定する計
    算手段とを 備えた三次元位置測定装置。 ２ 各距離測定器が固定点にある少なくとも一つ
    のレーザ距離計を備え、プローブ部材上の各基準
    点に各距離計から送られるレーザ光を各距離計に
    戻すように動作できる一つ以上の反射器がついて
    いる特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 各レーザ距離計が動作時に、プローブ部材に
    ある適当な基準点の方を指していることを確実に
    するように動作できる追跡手段を備える特許請求
    の範囲第２項に記載の装置。 ４ 各距離測定器が第１の点に取付けたレーザ送
    出機を備え、プローブ部材上の各基準点には、各
    レーザ送出機からのレーザ光を検出するように動
    作できる検出器手段のついている特許請求の範囲
    第１項に記載の装置。 ５ プローブ部材を移動する手段がプローブ部材
    を担持する外関節腕を有するロボツトを備えてい
    る特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
    に記載の装置。 ６ 第１および第２の基準点を結ぶ軸のまわりに
    回転可能なようにプローブ部材に担持され、測定
    体積の外側にある固定点と整列関係を保つように
    動作できる追跡望遠鏡と、前記軸のまわりの基準
    方向に対する追跡望遠鏡の角度位置を計算手段に
    指示するように動作できるピツクオフ手段とを備
    える特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれ
    かに記載の装置。
JP61206950A 1985-09-05 1986-09-04 自由プロ−ブを備えた検査機 Granted JPS6279306A (ja)

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GB8522058A GB2180117B (en) 1985-09-05 1985-09-05 Three-dimensional position measuring apparatus
GB8522058 1985-09-05

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JPS6279306A JPS6279306A (ja) 1987-04-11
JPH0455242B2 true JPH0455242B2 (ja) 1992-09-02

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GB (1) GB2180117B (ja)
IT (1) IT1197443B (ja)

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