JPH05288516A - 非接触式位置検出装置 - Google Patents
非接触式位置検出装置Info
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- JPH05288516A JPH05288516A JP4113954A JP11395492A JPH05288516A JP H05288516 A JPH05288516 A JP H05288516A JP 4113954 A JP4113954 A JP 4113954A JP 11395492 A JP11395492 A JP 11395492A JP H05288516 A JPH05288516 A JP H05288516A
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- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
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- G01B11/007—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines feeler heads therefor
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 非接触式位置検出装置において、所望の検出
ポイントを素早くかつ正確に指定できるようにする。 【構成】 レーザユニット１０に固着されたニードル状
指示手段３００は、被測定物１００がレーザユニット１
０に対して基準点Ｌref の位置にあるときに、その先端
部が発光部１２から放射されるレーザ光Ｌの光軸Ｌ0 と
受光部１５で受光されるレーザ光の光軸Ｌ1 との延長線
の交点、すなわち検出ポイントを指し示すように位置決
めされている。
ポイントを素早くかつ正確に指定できるようにする。 【構成】 レーザユニット１０に固着されたニードル状
指示手段３００は、被測定物１００がレーザユニット１
０に対して基準点Ｌref の位置にあるときに、その先端
部が発光部１２から放射されるレーザ光Ｌの光軸Ｌ0 と
受光部１５で受光されるレーザ光の光軸Ｌ1 との延長線
の交点、すなわち検出ポイントを指し示すように位置決
めされている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非接触式位置検出装置に
係り、特に、被測定物の外形各部の座標を計測する際
に、その計測を容易かつ正確に行うことのできる非接触
式３次元測定機に好適な非接触式位置検出装置に関する
ものである。
係り、特に、被測定物の外形各部の座標を計測する際
に、その計測を容易かつ正確に行うことのできる非接触
式３次元測定機に好適な非接触式位置検出装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】立体的な形状を３次元座標データとして
検出する３次元測定機は、例えば米国特許第３７２２８
４２号、同第４１０２０５１号、同第４１４９３１７
号、同第４２８２６５４号に記載されている。
検出する３次元測定機は、例えば米国特許第３７２２８
４２号、同第４１０２０５１号、同第４１４９３１７
号、同第４２８２６５４号に記載されている。
【０００３】この３次元測定機は、空間直交座標系の各
座標軸、すなわち互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸の方向に
移動可能な移動体（アーム）と、該移動体に設けられた
ニードル（針）とを備え、該ニードルを被測定物の外形
の検出ポイントに接触させ、該接触時における前記移動
体の３次元座標を検出することにより立体形状を測定す
るものであり、接触式である。
座標軸、すなわち互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸の方向に
移動可能な移動体（アーム）と、該移動体に設けられた
ニードル（針）とを備え、該ニードルを被測定物の外形
の検出ポイントに接触させ、該接触時における前記移動
体の３次元座標を検出することにより立体形状を測定す
るものであり、接触式である。
【０００４】しかし、このような接触式３次元測定機で
は、被測定物が例えば粘土等の軟質材料により成型され
ている場合には、ニードルの先端を被測定物の検出ポイ
ントに接触させた時に該先端が被測定物の内部に食い込
んで被測定物の検出座標に誤差が出やすく、また被測定
物の外形に凹凸が出来てしまうおそれがある。
は、被測定物が例えば粘土等の軟質材料により成型され
ている場合には、ニードルの先端を被測定物の検出ポイ
ントに接触させた時に該先端が被測定物の内部に食い込
んで被測定物の検出座標に誤差が出やすく、また被測定
物の外形に凹凸が出来てしまうおそれがある。
【０００５】このような不具合を解消するためには、例
えばレーザ光源、及び反射されたレーザ光線を受光する
受光素子を用いて、被測定物とレーザ光源との間の距離
を測定し、該距離が予定の値となった時点で被測定物の
検出ポイントの座標を認識するような非接触式の３次元
測定機とすれば良い。
えばレーザ光源、及び反射されたレーザ光線を受光する
受光素子を用いて、被測定物とレーザ光源との間の距離
を測定し、該距離が予定の値となった時点で被測定物の
検出ポイントの座標を認識するような非接触式の３次元
測定機とすれば良い。
【０００６】接触式３次元測定機では、ニードルを被測
定物の表面所定の位置に対して垂直に向けると、該位置
の座標を正確に検出することができる。したがって、前
述したような非接触式の３次元測定機においても、この
ような慣習的な手法を用いて座標検出を行なっている。
定物の表面所定の位置に対して垂直に向けると、該位置
の座標を正確に検出することができる。したがって、前
述したような非接触式の３次元測定機においても、この
ような慣習的な手法を用いて座標検出を行なっている。
【０００７】上記座標検出の手法を図７を用いて説明す
る。同図においては、紙面に対して垂直な方向にＹ軸が
配置されている。また、符号１００は被測定物、符号１
０はレーザ光源及びレーザ光線の受光素子がその内部に
配置され、非接触で被測定物１００との距離を検出する
レーザユニットである。
る。同図においては、紙面に対して垂直な方向にＹ軸が
配置されている。また、符号１００は被測定物、符号１
０はレーザ光源及びレーザ光線の受光素子がその内部に
配置され、非接触で被測定物１００との距離を検出する
レーザユニットである。
【０００８】レーザユニット１０の構造を図１２に示
す。発光素子である半導体レーザ１２から放射されたレ
ーザ光は被測定物１００に照射される。被測定物１００
が基準点Ｌref （例えばレーザユニット１０のレーザ光
照射位置からレーザ光照射方向に５０［ｍｍ］の距離）
に配置されている場合には、該被測定物１００の検出ポ
イントで乱反射されたレーザ光は、受光素子である光位
置検出素子１５の中央位置に受光される。また、被測定
物１００の位置が基準点Ｌref よりも近付いている場合
（１００Ａ）、あるいは遠ざかっている場合（１００
Ｂ）には、光位置検出素子１５上のレーザ光の受光位置
は、矢印ＡあるいはＢ方向に移動する。前記光位置検出
素子１５の出力は第１信号処理回路５０（図６）に出力
される。
す。発光素子である半導体レーザ１２から放射されたレ
ーザ光は被測定物１００に照射される。被測定物１００
が基準点Ｌref （例えばレーザユニット１０のレーザ光
照射位置からレーザ光照射方向に５０［ｍｍ］の距離）
に配置されている場合には、該被測定物１００の検出ポ
イントで乱反射されたレーザ光は、受光素子である光位
置検出素子１５の中央位置に受光される。また、被測定
物１００の位置が基準点Ｌref よりも近付いている場合
（１００Ａ）、あるいは遠ざかっている場合（１００
Ｂ）には、光位置検出素子１５上のレーザ光の受光位置
は、矢印ＡあるいはＢ方向に移動する。前記光位置検出
素子１５の出力は第１信号処理回路５０（図６）に出力
される。
【０００９】このようなレーザユニット１０を用いて測
定を行う場合、図７（ａ）に示されるように、被測定物
１００の、座標を検出しようとする部分（検出ポイン
ト）に対して、レーザユニット１０より照射されるレー
ザ光１０Ａがほぼ垂直に照射されるように、該レーザユ
ニット１０の取付位置を設定し、その後、前記レーザ光
の照射方向（矢印Ｌ方向）にレーザユニット１０が移動
するように、該レーザユニット１０をＸ及びＺ方向に同
時に送る。そして、同図（ｂ）に示されるように、レー
ザユニット１０が被測定物１００に対して接近すると、
被測定物１００で反射したレーザ光１０Ｂがレンズ系を
介して検出される。そして、該検出結果により当該レー
ザユニット１０がレーザユニット１０１から所定の距離
になったことが判定されると、その時のレーザユニット
１０あるいは該レーザユニット１０を支持するアーム
（図示せず）の座標データが、被測定物１００のレーザ
光照射位置（検出ポイント）に対応する座標データとし
て取り込まれる。
定を行う場合、図７（ａ）に示されるように、被測定物
１００の、座標を検出しようとする部分（検出ポイン
ト）に対して、レーザユニット１０より照射されるレー
ザ光１０Ａがほぼ垂直に照射されるように、該レーザユ
ニット１０の取付位置を設定し、その後、前記レーザ光
の照射方向（矢印Ｌ方向）にレーザユニット１０が移動
するように、該レーザユニット１０をＸ及びＺ方向に同
時に送る。そして、同図（ｂ）に示されるように、レー
ザユニット１０が被測定物１００に対して接近すると、
被測定物１００で反射したレーザ光１０Ｂがレンズ系を
介して検出される。そして、該検出結果により当該レー
ザユニット１０がレーザユニット１０１から所定の距離
になったことが判定されると、その時のレーザユニット
１０あるいは該レーザユニット１０を支持するアーム
（図示せず）の座標データが、被測定物１００のレーザ
光照射位置（検出ポイント）に対応する座標データとし
て取り込まれる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ことろが、上記した構
成の非接触式３次元測定機では、接触式３次元測定機で
のニードルに相当するような、所望の検出ポイントを指
し示す手段がないため、所望の検出ポイントを素早くか
つ正確に指定することが困難であった。したがって、例
えば被測定物が曲線形状を有し、曲線上の複数の検出ポ
イントを連続的に測定しようとする場合には、接触式３
次元測定機の場合に比べて操作性が著しく劣るという問
題があった。
成の非接触式３次元測定機では、接触式３次元測定機で
のニードルに相当するような、所望の検出ポイントを指
し示す手段がないため、所望の検出ポイントを素早くか
つ正確に指定することが困難であった。したがって、例
えば被測定物が曲線形状を有し、曲線上の複数の検出ポ
イントを連続的に測定しようとする場合には、接触式３
次元測定機の場合に比べて操作性が著しく劣るという問
題があった。
【００１１】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決して、非接触式位置検出装置において、所望の
検出ポイントを素早くかつ正確に指定できるようにする
ことにある。
点を解決して、非接触式位置検出装置において、所望の
検出ポイントを素早くかつ正確に指定できるようにする
ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、レーザ光の発光部および受光部を
有し、被測定物の検出ポイントにレーザ光を照射し、当
該検出ポイントで反射したレーザ光を受光して検出ポイ
ントとの距離を認識するレーザユニットを有する非接触
式位置検出装置において、前記レーザユニットに、検出
ポイントとレーザユニットとが予定の位置関係となった
ときの、発光部から放射されるレーザ光の光軸と受光部
で受光されるレーザ光の光軸との延長線の交点を指し示
すニードル状指示手段を設けた点に特徴がある。
ために、本発明では、レーザ光の発光部および受光部を
有し、被測定物の検出ポイントにレーザ光を照射し、当
該検出ポイントで反射したレーザ光を受光して検出ポイ
ントとの距離を認識するレーザユニットを有する非接触
式位置検出装置において、前記レーザユニットに、検出
ポイントとレーザユニットとが予定の位置関係となった
ときの、発光部から放射されるレーザ光の光軸と受光部
で受光されるレーザ光の光軸との延長線の交点を指し示
すニードル状指示手段を設けた点に特徴がある。
【００１３】
【作用】上記したニードル状指示手段をレーザユニット
に設けたことにより、ニードル状指示手段が検出ポイン
トを指し示すようにレーザユニットを移動すれば、検出
ポイントとレーザユニットとの位置関係が予定の関係と
なるので、所望の検出ポイントを素早くかつ正確に指定
することができるようになる。
に設けたことにより、ニードル状指示手段が検出ポイン
トを指し示すようにレーザユニットを移動すれば、検出
ポイントとレーザユニットとの位置関係が予定の関係と
なるので、所望の検出ポイントを素早くかつ正確に指定
することができるようになる。
【００１４】
【実施例】以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図１は、本発明を適用したレーザユニット１０の主
要部の構成を示した図であり、前記と同一の符号は同一
または同等部分を表している。
る。図１は、本発明を適用したレーザユニット１０の主
要部の構成を示した図であり、前記と同一の符号は同一
または同等部分を表している。
【００１５】本実施例では、被測定物１００上での所望
の検出ポイントを指し示すためのニードル状指示手段３
００を具備した点に特徴がある。
の検出ポイントを指し示すためのニードル状指示手段３
００を具備した点に特徴がある。
【００１６】図２は、ニードル状指示手段３００の構成
を具体的に示した拡大図であり、同図(b) は同図(a) の
Ａ−Ａ線断面図である。ニードル状指示手段３００は、
例えばレーザユニット１０に固着されたベースプレート
３０３と、タッピング孔３０１ａを有する支持部３０１
と、前記支持部３０１のタッピング孔３０１ａに後端部
を螺合され、先端部がテーパ形状となったニードル３０
２とによって構成されている。
を具体的に示した拡大図であり、同図(b) は同図(a) の
Ａ−Ａ線断面図である。ニードル状指示手段３００は、
例えばレーザユニット１０に固着されたベースプレート
３０３と、タッピング孔３０１ａを有する支持部３０１
と、前記支持部３０１のタッピング孔３０１ａに後端部
を螺合され、先端部がテーパ形状となったニードル３０
２とによって構成されている。
【００１７】ベースプレート３０３と支持部３０１と
は、ニードル３０２が被測定物１００にぶつかったとき
に容易に脱落して被測定物１００への損傷を抑えるため
に弱い拘束力によって固定されている。このような弱い
拘束力による固定は、例えばマグネットＭＧによる磁気
力によって行うことができる。
は、ニードル３０２が被測定物１００にぶつかったとき
に容易に脱落して被測定物１００への損傷を抑えるため
に弱い拘束力によって固定されている。このような弱い
拘束力による固定は、例えばマグネットＭＧによる磁気
力によって行うことができる。
【００１８】ニードル３０２は、被測定物１００がレー
ザユニット１０に対して基準点Ｌref の位置にあるとき
に、その先端部３０２ａが発光部１２から放射されるレ
ーザ光Ｌの光軸Ｌ0 と受光部１５で受光されるレーザ光
の光軸Ｌ1 との延長線の交点、すなわち検出ポイントを
指し示すように支持部３０１のタッピング孔３０１ａに
螺合されて位置決めされる。
ザユニット１０に対して基準点Ｌref の位置にあるとき
に、その先端部３０２ａが発光部１２から放射されるレ
ーザ光Ｌの光軸Ｌ0 と受光部１５で受光されるレーザ光
の光軸Ｌ1 との延長線の交点、すなわち検出ポイントを
指し示すように支持部３０１のタッピング孔３０１ａに
螺合されて位置決めされる。
【００１９】ニードル３０２は透明性の樹脂で構成し、
その先端部のテーパ部にはシボ加工等を施してすりガラ
ス状とすることが望ましい。このようにすれば、図４に
示したように、その先端部にレーザ光Ｌの一部が照射さ
れるようにニードル３０２を配置することにより、ニー
ドル３０２の先端部でレーザ光が乱反射して光を発し、
その位置確認が容易になるので、検出ポイントの指定が
更に容易になる。
その先端部のテーパ部にはシボ加工等を施してすりガラ
ス状とすることが望ましい。このようにすれば、図４に
示したように、その先端部にレーザ光Ｌの一部が照射さ
れるようにニードル３０２を配置することにより、ニー
ドル３０２の先端部でレーザ光が乱反射して光を発し、
その位置確認が容易になるので、検出ポイントの指定が
更に容易になる。
【００２０】図６は前記レーザユニット１０を備えた非
接触式３次元測定機の構成図であり、前記と同一の符号
は同一または同等部分を表している。以下では、本発明
を非接触式３次元測定機に適用して説明するが、本発明
はこれのみに限定されるものではなく、被測定物１００
の１次元方向の長さを非接触で測長する１次元測定機や
２次元方向の長さを非接触で測長する２次元測定機にも
同様に適用することができる。
接触式３次元測定機の構成図であり、前記と同一の符号
は同一または同等部分を表している。以下では、本発明
を非接触式３次元測定機に適用して説明するが、本発明
はこれのみに限定されるものではなく、被測定物１００
の１次元方向の長さを非接触で測長する１次元測定機や
２次元方向の長さを非接触で測長する２次元測定機にも
同様に適用することができる。
【００２１】同図において、レイアウトマシン１は定盤
２００上に設置されていて、そのガイドレール２は該定
盤２００に固定されている。このレイアウトマシン１の
基盤３は、前記ガイドレール２に沿ってＹ方向に摺動可
能であり、また摺動架台５は、前記基盤３に垂直に支持
された垂直アーム４に沿ってＺ方向に摺動可能である。
さらに、水平アーム６は前記摺動架台５に沿ってＸ方向
に摺動可能である。
２００上に設置されていて、そのガイドレール２は該定
盤２００に固定されている。このレイアウトマシン１の
基盤３は、前記ガイドレール２に沿ってＹ方向に摺動可
能であり、また摺動架台５は、前記基盤３に垂直に支持
された垂直アーム４に沿ってＺ方向に摺動可能である。
さらに、水平アーム６は前記摺動架台５に沿ってＸ方向
に摺動可能である。
【００２２】前記水平アーム６の先端には、中間アーム
（第１中間アーム）３０及びウイングアーム（第２中間
アーム）２０を介してレーザユニット１０が取り付けら
れている。ウイングアーム２０とレーザユニット１０と
の取り付けは、例えばねじ止めで行われている。
（第１中間アーム）３０及びウイングアーム（第２中間
アーム）２０を介してレーザユニット１０が取り付けら
れている。ウイングアーム２０とレーザユニット１０と
の取り付けは、例えばねじ止めで行われている。
【００２３】したがって、前記基盤３、摺動架台５及び
水平アーム６の、前記の各方向への摺動により、レーザ
ユニット１０は、定盤２００上の３次元空間内の適宜の
箇所に移動可能である。前記レーザユニット１０の移
動、すなわち前記基盤３、摺動架台５及び水平アーム６
の各方向への摺動は、モータあるいは手動等の適宜の手
法により行うことができる。
水平アーム６の、前記の各方向への摺動により、レーザ
ユニット１０は、定盤２００上の３次元空間内の適宜の
箇所に移動可能である。前記レーザユニット１０の移
動、すなわち前記基盤３、摺動架台５及び水平アーム６
の各方向への摺動は、モータあるいは手動等の適宜の手
法により行うことができる。
【００２４】レーザユニット１０に接続されたケーブル
９９は、第１信号処理回路５０に接続されている。この
第１信号処理回路５０は、光位置検出素子１５に対する
レーザ光の受光位置の相違により、レーザユニット１０
と被測定物１００との距離に応じたアナログ信号を出力
する。このレーザユニット１０及び第１信号処理回路５
０としては、例えばキーエンス株式会社製のレーザ変位
計（ＬＣ−２３２０）及びコントローラ（ＬＣ−２１０
０）を用いることができる。
９９は、第１信号処理回路５０に接続されている。この
第１信号処理回路５０は、光位置検出素子１５に対する
レーザ光の受光位置の相違により、レーザユニット１０
と被測定物１００との距離に応じたアナログ信号を出力
する。このレーザユニット１０及び第１信号処理回路５
０としては、例えばキーエンス株式会社製のレーザ変位
計（ＬＣ−２３２０）及びコントローラ（ＬＣ−２１０
０）を用いることができる。
【００２５】第１信号処理回路５０はパーソナルコンピ
ュータ７０に接続されている。第２信号処理回路６０
は、該第１信号処理回路５０の出力信号（例えばレーザ
ユニット１０と被測定物との間の距離信号）にチャタリ
ング防止用の出力遅延処理を与えるための時定数回路
や、インバータ回路等を備えている。なお、この第２信
号処理回路６０は、第１信号処理回路５０の出力信号の
応答状態や極性等に応じて省略されることができる。
ュータ７０に接続されている。第２信号処理回路６０
は、該第１信号処理回路５０の出力信号（例えばレーザ
ユニット１０と被測定物との間の距離信号）にチャタリ
ング防止用の出力遅延処理を与えるための時定数回路
や、インバータ回路等を備えている。なお、この第２信
号処理回路６０は、第１信号処理回路５０の出力信号の
応答状態や極性等に応じて省略されることができる。
【００２６】前記レイアウトマシン１は、水平アーム６
の座標（換言すれば基準点Ｌ１の座標）を検出する座標
検出装置１Ａを供えており、その出力信号はパーソナル
コンピュータ７０に出力される。前記パーソナルコンピ
ュータ７０は、前記第２信号処理回路６０（又は第１信
号処理回路５０）の出力信号を用いて被測定物１００が
基準点Ｌ１に達した時点で、座標検出装置１Ａの出力信
号である基準点Ｌ１の座標を自動的に取り込むと共に、
必要に応じて、取り込まれた座標情報を用いて被測定物
の輪郭形状をそのＣＲＴ上で再現する。前記の座標自動
取り込みは、後述する。
の座標（換言すれば基準点Ｌ１の座標）を検出する座標
検出装置１Ａを供えており、その出力信号はパーソナル
コンピュータ７０に出力される。前記パーソナルコンピ
ュータ７０は、前記第２信号処理回路６０（又は第１信
号処理回路５０）の出力信号を用いて被測定物１００が
基準点Ｌ１に達した時点で、座標検出装置１Ａの出力信
号である基準点Ｌ１の座標を自動的に取り込むと共に、
必要に応じて、取り込まれた座標情報を用いて被測定物
の輪郭形状をそのＣＲＴ上で再現する。前記の座標自動
取り込みは、後述する。
【００２７】図１３は前記図６に示された水平アーム
６、及び該水平アーム６に取り付けられた中間アーム３
０、ウイングアーム２０及びレーザユニット１０の正面
図であり、図６と同一の符号は同一又は同等部分をあら
わしている。
６、及び該水平アーム６に取り付けられた中間アーム３
０、ウイングアーム２０及びレーザユニット１０の正面
図であり、図６と同一の符号は同一又は同等部分をあら
わしている。
【００２８】中間アーム３０の両端には、軸受３２及び
３４が固着されていて、この軸受３２及び３４内には主
軸３１及び副軸３３が回転自在に挿入されている。主軸
３１は、水平アーム６の先端に回転自在に取り付けられ
た軸６Ａに対して固定されており、副軸３３はウイング
アーム２０に固定されている。
３４が固着されていて、この軸受３２及び３４内には主
軸３１及び副軸３３が回転自在に挿入されている。主軸
３１は、水平アーム６の先端に回転自在に取り付けられ
た軸６Ａに対して固定されており、副軸３３はウイング
アーム２０に固定されている。
【００２９】したがって、主軸３１及び中間アーム３０
より先端部分は軸６Ａを中心として矢印Ｐ方向に、中間
アーム３０より先端部分は主軸３１を中心として矢印Ｑ
方向に、またウイングアーム２０より先端部分は副軸３
３を中心として矢印Ｒ方向にそれぞれ回動可能である。
前記回動部分は、当該非接触式３次元測定機による座標
測定の際には、公知の適宜の手法を用いて固定される。
より先端部分は軸６Ａを中心として矢印Ｐ方向に、中間
アーム３０より先端部分は主軸３１を中心として矢印Ｑ
方向に、またウイングアーム２０より先端部分は副軸３
３を中心として矢印Ｒ方向にそれぞれ回動可能である。
前記回動部分は、当該非接触式３次元測定機による座標
測定の際には、公知の適宜の手法を用いて固定される。
【００３０】さて、図５に示されるように、前記中間ア
ーム３０に設けられた主軸３１及び副軸３３は、それら
の中心軸延長線の成す角度が４５度となるように取り付
けられている。ニードル３０２は、検出ポイントが基準
点Ｌref にあるときの、発光部から放射されるレーザ光
の光軸Ｌ0 と受光部で受光されるレーザ光の光軸Ｌ1と
の延長線で挟まれた領域内に設置される。
ーム３０に設けられた主軸３１及び副軸３３は、それら
の中心軸延長線の成す角度が４５度となるように取り付
けられている。ニードル３０２は、検出ポイントが基準
点Ｌref にあるときの、発光部から放射されるレーザ光
の光軸Ｌ0 と受光部で受光されるレーザ光の光軸Ｌ1と
の延長線で挟まれた領域内に設置される。
【００３１】本来この領域は、レーザ光が確実に被測定
物に照射され、かつ被測定物から反射したレーザ光が確
実に受光されるようにするために、ケーブル類などが入
り込まないデッドスペースとして確保されている領域な
ので、この領域内にニードル３０２を設ければ、ニード
ル３０２がケーブル類に接触してしまうことがない。
物に照射され、かつ被測定物から反射したレーザ光が確
実に受光されるようにするために、ケーブル類などが入
り込まないデッドスペースとして確保されている領域な
ので、この領域内にニードル３０２を設ければ、ニード
ル３０２がケーブル類に接触してしまうことがない。
【００３２】また、レーザユニット１０は、該レーザユ
ニット１０より矢印方向に照射されるレーザ光Ｌが、前
記副軸３３の中心軸と４５度の角度を成すように、ウイ
ングアーム２０に取り付けられている。
ニット１０より矢印方向に照射されるレーザ光Ｌが、前
記副軸３３の中心軸と４５度の角度を成すように、ウイ
ングアーム２０に取り付けられている。
【００３３】したがって、図６に示されるように水平ア
ーム６がＸ方向を向いているならば、主軸３１の中心線
を、水平アーム６の中心線と平行として（図１３の想像
線）Ｘ軸方向に向ければ、主軸３１に対する中間アーム
３０の回転位置、及び副軸３３に対するウイングアーム
２０の回転位置を変えることにより、図１０（ａ）〜
（ｃ）に示されるように、レーザユニット１０より照射
されるレーザ光の照射方向Ｌを、Ｘ、Ｙ及びＺ方向のい
ずれかの方向に一致させることができる。
ーム６がＸ方向を向いているならば、主軸３１の中心線
を、水平アーム６の中心線と平行として（図１３の想像
線）Ｘ軸方向に向ければ、主軸３１に対する中間アーム
３０の回転位置、及び副軸３３に対するウイングアーム
２０の回転位置を変えることにより、図１０（ａ）〜
（ｃ）に示されるように、レーザユニット１０より照射
されるレーザ光の照射方向Ｌを、Ｘ、Ｙ及びＺ方向のい
ずれかの方向に一致させることができる。
【００３４】また、本実施例によれば、中間アーム３０
を軸６Ａに対して矢印Ｐ方向（図１３）に回転すること
により、レーザ光の照射方向を、前記３軸方向以外の方
向に向けることも可能である。
を軸６Ａに対して矢印Ｐ方向（図１３）に回転すること
により、レーザ光の照射方向を、前記３軸方向以外の方
向に向けることも可能である。
【００３５】さらに、前記レーザユニット１０は、その
中央部からではなく、側面に近い位置からレーザ光を照
射するように構成されているので、図１１（ａ）に示さ
れるように、被測定物１００の表面に凹部１００Ｃが形
成されている場合においても、該凹部１００Ｃの壁面遅
角にまで接近して座標検出を行うことができる。また、
前述のように、ウイングアーム２０に対するレーザユニ
ット１０の取付手段はねじであるので、レーザユニット
１０の表裏を逆にしてウイングアーム２０に取り付けれ
ば、同図（ｂ）に示されるように、同図（ａ）と逆の方
向に凹部１００Ｄが形成されていても、該凹部１００Ｄ
の壁面に接近して、多くの位置で座標検出を行うことが
できる。
中央部からではなく、側面に近い位置からレーザ光を照
射するように構成されているので、図１１（ａ）に示さ
れるように、被測定物１００の表面に凹部１００Ｃが形
成されている場合においても、該凹部１００Ｃの壁面遅
角にまで接近して座標検出を行うことができる。また、
前述のように、ウイングアーム２０に対するレーザユニ
ット１０の取付手段はねじであるので、レーザユニット
１０の表裏を逆にしてウイングアーム２０に取り付けれ
ば、同図（ｂ）に示されるように、同図（ａ）と逆の方
向に凹部１００Ｄが形成されていても、該凹部１００Ｄ
の壁面に接近して、多くの位置で座標検出を行うことが
できる。
【００３６】なお、レーザユニット１０を逆にして取り
付けた場合には、同図（ｂ）に示した通り、基準点Ｌre
f は主軸３１及び副軸３３の交点上にはないが、ウイン
グアーム２０が図１１（ａ）の状態にあるとき、該アー
ム２０を主軸３１の中心軸方向に延ばして形成すれば
（同図（ｃ）参照）、レーザユニット１０の表裏を逆に
しても、基準点Ｌref が主軸３１及び副軸３３の交点上
に位置するように、該レーザユニット１０を取り付ける
ことは可能である。
付けた場合には、同図（ｂ）に示した通り、基準点Ｌre
f は主軸３１及び副軸３３の交点上にはないが、ウイン
グアーム２０が図１１（ａ）の状態にあるとき、該アー
ム２０を主軸３１の中心軸方向に延ばして形成すれば
（同図（ｃ）参照）、レーザユニット１０の表裏を逆に
しても、基準点Ｌref が主軸３１及び副軸３３の交点上
に位置するように、該レーザユニット１０を取り付ける
ことは可能である。
【００３７】図１３に戻り、レーザユニット１０より引
き出されている電源供給用及びデータ出力用のケーブル
９９は、中空構造である副軸３３の内部及び水平アーム
６の内部を通して、該水平アーム６の後端より引き出さ
れている。このようにケーブル９９が水平アーム６内に
収容されているので、ケーブル９９が測定作業の邪魔に
ならず、またケーブル９９の保護を図ることができる。
さらにアウタケーブルをたばねるために必要なケーブル
固定用のガイド（例えばテーピング）の数量も減少し、
美観を損ねることもない。なお、中間アーム３０、主軸
３１等も中空構造とし、それらの内部をもケーブル９９
を通すようにしても良い。
き出されている電源供給用及びデータ出力用のケーブル
９９は、中空構造である副軸３３の内部及び水平アーム
６の内部を通して、該水平アーム６の後端より引き出さ
れている。このようにケーブル９９が水平アーム６内に
収容されているので、ケーブル９９が測定作業の邪魔に
ならず、またケーブル９９の保護を図ることができる。
さらにアウタケーブルをたばねるために必要なケーブル
固定用のガイド（例えばテーピング）の数量も減少し、
美観を損ねることもない。なお、中間アーム３０、主軸
３１等も中空構造とし、それらの内部をもケーブル９９
を通すようにしても良い。
【００３８】水平アーム６（図６）の先端部に取り付け
られる中間アーム３０、ウイングアーム２０及びレーザ
ユニット１０には、当該３次元測定の精度を上げるため
に、軽量に構成されなければならない。このために、レ
ーザユニット１０を取り付けるウイングアーム２０は、
図８に示されるような骨組構造となっており、その適宜
の位置に、副軸３３を挿入する軸穴２１、及びレーザユ
ニット１０を取り付けるための取付穴２２が穿設されて
いる。また、前記骨組構造を形成する各直線部材には、
当該ウイングアーム２０の軽量化を図るために、その表
と裏の部分に凹部２３が穿設されている（図９参照）。
このような構成により、ウイングアーム２０の軽量化と
高剛性を図ることができる。また、さらなる軽量化を図
り、寸法精度を高めるために、当該ウイングアーム２０
は例えばマグネシウムで製作される。
られる中間アーム３０、ウイングアーム２０及びレーザ
ユニット１０には、当該３次元測定の精度を上げるため
に、軽量に構成されなければならない。このために、レ
ーザユニット１０を取り付けるウイングアーム２０は、
図８に示されるような骨組構造となっており、その適宜
の位置に、副軸３３を挿入する軸穴２１、及びレーザユ
ニット１０を取り付けるための取付穴２２が穿設されて
いる。また、前記骨組構造を形成する各直線部材には、
当該ウイングアーム２０の軽量化を図るために、その表
と裏の部分に凹部２３が穿設されている（図９参照）。
このような構成により、ウイングアーム２０の軽量化と
高剛性を図ることができる。また、さらなる軽量化を図
り、寸法精度を高めるために、当該ウイングアーム２０
は例えばマグネシウムで製作される。
【００３９】なお、上記した実施例では、ニードル３０
２を、検出ポイントがレーザユニット１０に対して基準
点Ｌref にあるときの、発光部から放射されるレーザ光
の光軸Ｌ0 と受光部で受光されるレーザ光の光軸Ｌ1 と
で挟まれる領域内（光軸Ｌ0、Ｌ1 に平行）に設置され
るものとして説明したが、本発明はこれのみに限定され
るものではなく、ニードル３０２が光軸Ｌ0 とＬ1 との
交点を指し示すことができれば、例えば図３に示したよ
うに設置しても良い。
２を、検出ポイントがレーザユニット１０に対して基準
点Ｌref にあるときの、発光部から放射されるレーザ光
の光軸Ｌ0 と受光部で受光されるレーザ光の光軸Ｌ1 と
で挟まれる領域内（光軸Ｌ0、Ｌ1 に平行）に設置され
るものとして説明したが、本発明はこれのみに限定され
るものではなく、ニードル３０２が光軸Ｌ0 とＬ1 との
交点を指し示すことができれば、例えば図３に示したよ
うに設置しても良い。
【００４０】
【発明の効果】上記した説明から明らかなように、本発
明によれば、次のような効果が達成される。 (1) レーザユニット１０にニードル３０２を設け、ニー
ドル３０２の先端が検出ポイントを指し示すようにレー
ザユニット１０を移動すると検出ポイントとレーザユニ
ットとの位置関係が予定の関係となるようにしたので、
所望の検出ポイントを素早くかつ正確に指定できるよう
になる。 (2) ニードル３０２は、容易に脱落可能な状態でレーザ
ユニット１０に固定すれば、ニードル３０２は被測定物
に触れると脱落し、被測定物を傷付けてしまうことがな
い。 (3) ニードル３０２は、その後端部が支持部３０１のタ
ッピング孔に螺合されるようにすれば、その先端部の位
置決めが極めて容易である。 (4) ニードル３０２が螺合された支持部３０１と、レー
ザユニット１０に固定されたベースプレート３０３とを
磁気力で固定するようにすれば、ニードル３０２の、容
易に脱落可能な状態での固定が簡単な構成で行えるよう
になる。 (5) ニードル３０２の先端部にレーザ光が照射されるよ
うに配置すれば、検出ポイントの指定が更に容易に行え
るようになる。 (6) ニードル３０２を透明性部材により構成すれば、受
光部への乱反射光の侵入が阻止される。 (7) ニードル３０２の先端部にシボ加工を施せば、先端
部でレーザ光が乱反射するので目視し易くなる。 (8) ニードル３０２を、検出ポイントとレーザユニット
１０とが予定の位置関係にあるときに発光部から放射さ
れるレーザ光の光軸と受光部で受光されるレーザ光の光
軸との延長線で挟まれた領域内に設置すれば、ニードル
３０２がケーブル類に接触してしまうことがない。
明によれば、次のような効果が達成される。 (1) レーザユニット１０にニードル３０２を設け、ニー
ドル３０２の先端が検出ポイントを指し示すようにレー
ザユニット１０を移動すると検出ポイントとレーザユニ
ットとの位置関係が予定の関係となるようにしたので、
所望の検出ポイントを素早くかつ正確に指定できるよう
になる。 (2) ニードル３０２は、容易に脱落可能な状態でレーザ
ユニット１０に固定すれば、ニードル３０２は被測定物
に触れると脱落し、被測定物を傷付けてしまうことがな
い。 (3) ニードル３０２は、その後端部が支持部３０１のタ
ッピング孔に螺合されるようにすれば、その先端部の位
置決めが極めて容易である。 (4) ニードル３０２が螺合された支持部３０１と、レー
ザユニット１０に固定されたベースプレート３０３とを
磁気力で固定するようにすれば、ニードル３０２の、容
易に脱落可能な状態での固定が簡単な構成で行えるよう
になる。 (5) ニードル３０２の先端部にレーザ光が照射されるよ
うに配置すれば、検出ポイントの指定が更に容易に行え
るようになる。 (6) ニードル３０２を透明性部材により構成すれば、受
光部への乱反射光の侵入が阻止される。 (7) ニードル３０２の先端部にシボ加工を施せば、先端
部でレーザ光が乱反射するので目視し易くなる。 (8) ニードル３０２を、検出ポイントとレーザユニット
１０とが予定の位置関係にあるときに発光部から放射さ
れるレーザ光の光軸と受光部で受光されるレーザ光の光
軸との延長線で挟まれた領域内に設置すれば、ニードル
３０２がケーブル類に接触してしまうことがない。
【図１】 本発明の一実施例であるレーザユニット１０
の構成図である。
の構成図である。
【図２】 図１の主要部の拡大図である。
【図３】 本発明の他の実施例であるレーザユニットの
斜視図である。
斜視図である。
【図４】 ニードル３０２の先端部の拡大図である。
【図５】 図６の部分拡大図である。
【図６】 本発明の一実施例である非接触式測定機の構
成図である。
成図である。
【図７】 従来の座標検出の手法を説明するための図で
ある。
ある。
【図８】 ウイングアーム２０の正面図である。
【図９】 図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】 中間アーム３０及びウイングアーム２０の
回転位置とレーザ光照射方向Ｌとの関係を示した図であ
る。
回転位置とレーザ光照射方向Ｌとの関係を示した図であ
る。
【図１１】 本発明による凹部の座標検出の方法を示し
た図である。
た図である。
【図１２】 従来の非接触式の座標検出方法を示した図
である。
である。
【図１３】 図６の部分拡大図である。
１…レイアウトマシン、６…水平アーム、１０…レーザ
ユニット、２０…ウイングアーム、３０…中間アーム、
３１…主軸、３２，３４…軸受、３３…副軸、５０…第
１信号処理回路、６０…第２信号処理回路、１００…被
測定物、２００…定盤、３００…ニードル状指示手段、
３０１…支持部、３０１ａ…タッピング孔、３０２…ニ
ードル、３０３…ベースプレート
ユニット、２０…ウイングアーム、３０…中間アーム、
３１…主軸、３２，３４…軸受、３３…副軸、５０…第
１信号処理回路、６０…第２信号処理回路、１００…被
測定物、２００…定盤、３００…ニードル状指示手段、
３０１…支持部、３０１ａ…タッピング孔、３０２…ニ
ードル、３０３…ベースプレート
Claims (8)
- 【請求項１】 レーザ光の発光部および受光部を有し、
被測定物の検出ポイントにレーザ光を照射し、当該検出
ポイントで反射したレーザ光を受光して検出ポイントと
の距離を認識するレーザユニットと、 前記レーザユニットを、直交座標系の少なくとも一軸方
向に移動可能なアームと、 前記アームの座標を検出する座標検出手段とを具備し、 前記検出ポイントとレーザユニットとの位置関係が予定
の関係となったときの前記アームの座標に基づいて検出
ポイントの座標を認識する非接触式位置検出装置におい
て、 前記レーザユニットは、検出ポイントとレーザユニット
とが予定の位置関係となったときの、発光部から放射さ
れるレーザ光の光軸と受光部で受光されるレーザ光の光
軸との延長線の交点を指し示すニードル状指示手段を具
備したことを特徴とする非接触式位置検出装置。 - 【請求項２】 前記ニードル状指示手段は、容易に脱落
可能な状態でレーザユニットに固定されていることを特
徴とする請求項１記載の非接触式位置検出装置。 - 【請求項３】 前記ニードル状指示手段は、レーザユニ
ットに固定されたベースプレートと、タッピング孔を有
し前記ベースプレートと比較的弱い保持力で固定された
支持部と、前記支持部のタッピング孔に螺合されたニー
ドルとによって構成されたことを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の非接触式位置検出装置。 - 【請求項４】 前記ベースプレートと支持部とは磁気力
により固定されたことを特徴とする請求項３記載の非接
触式位置検出装置。 - 【請求項５】 前記ニードル状指示手段は、その先端部
にレーザ光が照射されるように配置されたことを特徴と
する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の非接触
式位置検出装置。 - 【請求項６】 前記ニードル状指示手段は、透明性部材
により構成されたことを特徴とする請求項１ないし請求
項５のいずれかに記載の非接触式位置検出装置。 - 【請求項７】 前記ニードル状指示手段の先端部はシボ
加工されたことを特徴とする請求項６記載の非接触式位
置検出装置。 - 【請求項８】 前記ニードル状指示手段は、検出ポイン
トとレーザユニットとが予定の位置関係にあるときに発
光部から放射されるレーザ光の光軸と受光部で受光され
るレーザ光の光軸との延長線で挟まれた領域内に設置さ
れることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれ
かに記載の非接触式位置検出装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4113954A JPH05288516A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 非接触式位置検出装置 |
| TW082100603A TW218036B (en) | 1991-10-11 | 1993-01-30 | Non-contacting position detecting apparatus |
| US08/014,677 US5430547A (en) | 1992-04-07 | 1993-02-08 | Non-contacting position detecting apparatus |
| KR1019930003558A KR960015049B1 (ko) | 1992-04-07 | 1993-03-10 | 비접촉식 위치검출장치 |
| CN93102981A CN1038530C (zh) | 1992-04-07 | 1993-03-24 | 非接触位置检测设备 |
| DE69313336T DE69313336T2 (de) | 1992-04-07 | 1993-04-07 | Berührungsloses Positionsmessgerät |
| EP93302726A EP0565357B1 (en) | 1992-04-07 | 1993-04-07 | Non-contacting position detecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4113954A JPH05288516A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 非接触式位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05288516A true JPH05288516A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=14625373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4113954A Pending JPH05288516A (ja) | 1991-10-11 | 1992-04-07 | 非接触式位置検出装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5430547A (ja) |
| EP (1) | EP0565357B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05288516A (ja) |
| KR (1) | KR960015049B1 (ja) |
| CN (1) | CN1038530C (ja) |
| DE (1) | DE69313336T2 (ja) |
Cited By (6)
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| JP2008185543A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Toyota Motor Corp | 非接触３次元座標測定装置の測定ヘッド保持機構 |
| JP2010048709A (ja) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Toyota Motor Corp | レーザ照射装置および方法 |
| JP2010528273A (ja) * | 2007-05-24 | 2010-08-19 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 自由形状面の形状を測定するための装置及び方法 |
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| US8931182B2 (en) | 2002-02-14 | 2015-01-13 | Faro Technologies, Inc. | Portable coordinate measurement machine having a handle that includes electronics |
| JP2016075475A (ja) * | 2014-10-02 | 2016-05-12 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定装置、形状測定方法およびポイントセンサの位置合わせ手段 |
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| US5671055A (en) * | 1996-01-23 | 1997-09-23 | Acushnet Company | Apparatus, system and method for laser measurement of an object shape |
| US5729345A (en) * | 1996-09-11 | 1998-03-17 | Caterpillar Inc. | Apparatus and method for determining distortion of a welded member |
| CA2297194A1 (en) * | 1997-06-09 | 1998-12-17 | William R. Haller | Portable system for inventory identification and control |
| CA2242179C (en) * | 1997-07-07 | 2006-10-03 | Takao Shibayama | Method of, and apparatus for, measuring position of hole |
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| DE10000103A1 (de) * | 1999-01-11 | 2000-08-03 | Thyssenkrupp Ind Ag | Einrichtung zum Spannen und Schweißen von Blechen |
| EP1192413B1 (de) | 1999-06-10 | 2004-12-01 | MPT Präzisionsteile GmbH Mittweida | Vorrichtung zur berührungslosen dreidimensionalen vermessung von körpern und verfahren zur bestimmung eines koordinatensystems für messpunktkoordinaten |
| JP4582446B2 (ja) * | 2004-11-18 | 2010-11-17 | 株式会社東京精密 | 測定装置 |
| WO2008002958A2 (en) * | 2006-06-27 | 2008-01-03 | Parlour, Barbara, E. | Internal and external measuring device |
| JP5348128B2 (ja) * | 2008-03-19 | 2013-11-20 | 株式会社安川電機 | 形状計測装置とこれを備えたロボット装置 |
| JP5630208B2 (ja) * | 2010-10-25 | 2014-11-26 | 株式会社安川電機 | 形状計測装置、ロボットシステムおよび形状計測方法 |
| CN103528513B (zh) * | 2013-09-30 | 2016-08-17 | 上海大学 | Oled玻璃基板对准方法及装置 |
| FR3012215B1 (fr) * | 2013-10-18 | 2018-01-19 | Hexagon Metrology Sas | Scanner a pointage facilite |
| GB2545496B (en) * | 2015-12-18 | 2020-06-03 | Teraview Ltd | A Test System |
| DE102016103557B4 (de) * | 2016-02-29 | 2018-05-30 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Koordinatenmessgerät |
| JP6925816B2 (ja) | 2017-02-09 | 2021-08-25 | 株式会社小松製作所 | 位置計測システム、作業機械、及び位置計測方法 |
| CN106767442A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-05-31 | 李良杰 | 长度测量笔 |
| CN107116554B (zh) * | 2017-05-25 | 2021-05-04 | 北京理工大学 | 一种仿生灵巧手确定目标物体形状和位置的装置与方法 |
| US10006757B1 (en) * | 2017-06-16 | 2018-06-26 | Mitutoyo Corporation | Optical configuration for measurement device using emitter material configuration with quadrant photodetectors |
| CN110487210B (zh) * | 2019-09-03 | 2020-12-11 | 大连理工大学 | 蜂窝芯表面轮廓测量方法 |
| CN114993204B (zh) * | 2022-06-07 | 2023-03-14 | 上海交通大学 | 大尺寸构件轮廓动态测量与辅助特征定位方法及系统 |
| CN117232438B (zh) * | 2023-11-13 | 2024-03-15 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种飞机活动翼面偏角测量装置、校准装置及校准方法 |
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| US3678584A (en) * | 1970-08-13 | 1972-07-25 | Gen Motors Corp | Measuring probe assembly |
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