JPH0599636A - 非接触式３次元測定機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えばレーザ光を照射して被測定物との間の
距離を検出し、該距離が所定値となった時点で、例えば
レーザ光を照射するレーザユニットの座標を検出するこ
とにより、被測定物の座標を測定する非接触式３次元測
定機において、前記レーザ光を空間直交座標系の各座標
軸に対して平行方向に照射して、被測定物の目標位置の
座標測定を容易にする。 【構成】 主軸３１及び副軸３３はそれぞれ４５度の角
を成しており、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は、前記主軸３
１及び副軸３３を中心として回動可能である。またウイ
ングアーム２０は、レーザ光の照射方向Ｌが前記副軸３
３と４５度の角を成すように、レーザユニット１０を支
持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非接触式３次元測定機に
関するものであり、特に被測定物の外形各部の座標を計
測する際に、その計測を容易にかつ正確に行うことので
きる非接触式３次元測定機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。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及び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。

【０００３】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に接触させ
た場合に、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。

【０００４】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、及び該光源より放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、該距離が所定の値となった時点で
被測定物の外形の座標を検出するような非接触式の３次
元測定機とすれば良い。

【０００５】ところで、接触式３次元測定機において
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。

【０００６】上記座標検出の手法を図２８を用いて示
す。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
０１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。符号１０１Ａ及び１０１Ｂ
は、それぞれレーザ光の発光部及び受光部である。

【０００７】同図（ａ）に示されるように、被測定物１
００の、座標を検出しようとする部分に対して、レーザ
ユニット１０１の発光部１０１Ａより照射されるレーザ
光がほぼ垂直に照射されるように、該レーザユニット１
０１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１０１が移動する
ように、該レーザユニット１０１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１０１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が受光部１０１Ｂに
設けられたレンズ系を介して検出され、そして該検出結
果により当該レーザユニット１０１がレーザユニット１
０１から所定の距離になったことが判定されると、その
時におけるレーザユニット１０１あるいは該レーザユニ
ット１０１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に対応する座標
データとして取り込まれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、レーザ
光の照射方向Ｌを被測定物の外形所定の表面に対して垂
直に向け、該照射方向にレーザユニットを移動させる方
式では、該レーザユニット１０１を２軸（図２８の例で
はＸ軸及びＺ軸）方向あるいは３軸方向に同時に移動さ
せる必要がある。つまり、図２８（ａ）の状態から同図
（ｂ）の状態に移動させるためには、同図（ｃ）に示さ
れるように、レーザユニット１０１をＸ方向にｘｆ、Ｙ
方向にｙｆ、同時に送る必要がある。このようなレーザ
ユニット１０１の複数軸方向の同時送りは機構が非常に
複雑となる上、またその操作性も悪い。

【０００９】また前記の同時送りを別々に行う（例えば
先にＸ方向にｘｆだけ送り、次にＹ方向にｙｆだけ送
る）やり方、あるいはＸ方向及びＹ方向の送りを、少し
ずつ交互に行うやり方では、レーザユニット１０１が被
測定物１００に対して所定距離となった時点（すなわち
座標検出時点）で、レーザ光の照射位置が座標を検出し
ようとする目標位置とは異なる位置となるおそれもあ
る。この場合には、目標位置の座標を検出することがで
きない。

【００１０】本発明は、前述の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、被測定物の所望（目
標）位置の座標検出を容易に行うことのできる非接触式
３次元測定機を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決する
ために、請求項１においては、その中心軸の方向が、空
間直交座標系の各座標軸のうちの１の方向に向くよう
に、レイアウトマシンのアームに設けられた主軸と、前
記主軸に対して回動可能に設けられた第１中間アーム
と、前記主軸に対して４５度の角度を成すように、前記
第１中間アームに設けられた副軸と、前記副軸に対して
回動可能に設けられた第２中間アームと、前記レーザユ
ニットより照射されるレーザ光の方向が前記副軸に対し
て４５度の角度を成すように、前記レーザユニットを前
記第２中間アームに取り付けるレーザユニット取付手段
とを用いて非接触式３次元測定機を構成した点に特徴が
ある。

【００１２】請求項２においては、座標を取り込むため
の基準となる位置である、前記レーザユニットからレー
ザ光照射方向の所定の距離上の点（以下、「基準点」と
いう。）が、前記主軸及び副軸の交点に位置するよう
に、前記レーザユニット取付手段を構成した点に特徴が
ある。

【００１３】請求項３においては、前記レーザユニット
が、その中央部以外の位置からレーザ光を照射するよう
に構成されている場合において、該レーザユニットの取
付手段をレーザユニットを表裏逆に取付可能に構成した
点に特徴がある。

【００１４】請求項４においては、前記第１中間アーム
を、エポキシハニカム製の芯材と、該芯材の両端に配置
された軸受と、前記芯材及び軸受の表面に巻回されたカ
ーボンファイバとより構成した点に特徴がある。

【００１５】

【作用】請求項１記載の非接触式３次元測定機において
は、前記主軸に対する第１中間アームの回転角と、前記
副軸に対する第２中間アームの回転角とを調整すること
により、レーザ光照射方向を、当該座標系を構成する３
つの軸方向のすべての方向に向けることができる。

【００１６】請求項２記載の非接触式３次元測定機にお
いては、レイアウトマシンのアームの位置が変わらなけ
れば、前記第１中間アーム及び／あるいは第２中間アー
ムを回動してレーザ光の照射方向を変更しても、基準点
の座標は変わらない。

【００１７】請求項３記載の非接触式３次元測定機にお
いては、レーザユニットを表裏逆に取り付ければ、被測
定物の表面の凹部壁面に接近して、座標測定を行なうこ
とができる。

【００１８】請求項４記載の非接触式３次元測定機にお
いては、第１中間アームを軽量かつ堅固に構成すること
ができる。

【００１９】

【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２は本発明の一実施例の斜視図である。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。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。

【００２０】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、前記の各方向への摺動は、モータあるいは手動等に
より、公知の適宜の手法により行われることができる。

【００２１】前記レーザユニット１０の構造を図３に示
す。同図において、半導体レーザ１２は半導体レーザ駆
動回路１１により駆動され、レーザ光を放射する。この
レーザ光は投光レンズ１３を介して、被測定物１００に
照射される。被測定物１００が基準点Ｌ１（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で乱反射されたレーザ光は、受光レン
ズ１４を介して光位置検出素子１５の中央位置に受光さ
れる。また符号１００Ａ及び１００Ｂに示されるよう
に、被測定物１００の位置が基準点よりも近付いている
場合、あるいは遠ざかっている場合には、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、アン
プ１６及び１７を介して第１信号処理回路５０（図２）
に出力される。

【００２２】図２に戻り、前記レーザユニット１０のア
ンプ１６及び１７並びに半導体レーザ駆動回路１１（図
３）に接続されたケーブル９９は、前記第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、前記半導体レーザ駆動回路１１の電源であると共
に、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と共に、レーザユ
ニット１０と被測定物１００との間の距離が予め設定さ
れた距離以下又は以上となったときに、その旨の信号
（デジタル信号）を出力する機能を有している。このレ
ーザユニット１０及び第１信号処理回路５０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−２
３２０）及びコントローラ（ＬＣ−２１００）を用いる
ことができる。

【００２３】第１信号処理回路５０は、第２信号処理回
路６０を介してパーソナルコンピュータ７０に接続され
ている。前記第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。

【００２４】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。

【００２５】レーザ光保護めがね９０は、レーザユニッ
ト１０より照射されるレーザ光より測定者の目を保護す
るためのものであり、その上部には、測定者の視野に入
るように、青色及び赤色のＬＥＤ９１及び９２が取り付
けられている。レーザ光保護めがね９０の拡大図を図１
９に示す。前記青ＬＥＤ９１及び赤ＬＥＤ９２は、前記
第２信号処理回路６０（又は第１信号処理回路５０）に
接続されている。この青ＬＥＤ９１及び赤ＬＥＤ９２の
使用方法も、後述する。

【００２６】定盤２００上には被測定物（図示せず）が
載置されると共に、基準キューブ８０も載置される。こ
の基準キューブ８０の構成及びその使用方法も、後述す
る。

【００２７】図４は図２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３０、ウイ
ングアーム２０及びレーザユニット１０の正面図であ
る。同図において、図２と同一の符号は、同一又は同等
部分をあらわしている。まず中間アーム３０の両端に
は、軸受３２及び３４が固着されていて、それら軸受３
２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。そして主軸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、また副軸３３はウイングアーム２０に固定されて
いる。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３３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。

【００２８】さて、図１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。また、レーザユニット１０は、該レーザ
ユニット１０より矢印Ｌ方向に照射されるレーザ光が、
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。

【００２９】したがって、図２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４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５（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。

【００３０】したがって、本発明の一実施例において
は、図６に示されるように、Ｘ方向にレーザ光を照射し
た場合には、該方向のみにレーザユニット１０を送るだ
けで、レーザ光の照射位置を変えることなく、被測定物
１００との間の距離を調整することができる。したがっ
て、当該非接触式３次元測定機による被測定物１００の
外形の座標検出を容易に行うことができる。もちろん、
このような座標検出方法では、レーザ光を、被測定物１
００の、座標を検出しようとする位置に対して垂直に照
射することはできないが、当該座標検出方法はレーザ光
を用いた非接触式であるから、その座標位置検出精度の
低下は招かない。

【００３１】また、中間アーム３０を軸６Ａに対して矢
印Ｐ方向（図４）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。

【００３２】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７（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１
０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。

【００３３】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Ｌ１
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７（ａ）の状態にあるとき、該アーム２
０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Ｌ１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。

【００３４】このようにこの実施例では、凹部内部の測
定を容易に、かつ精度良く行うことができるようにな
る。すなわち、干渉が少なく、測定限界が高い。

【００３５】また、この実施例では、図１及び図４に示
したように、基準点Ｌ１が前記主軸３１及び副軸３３の
中心軸の交点に位置するように、レーザユニット１０が
ウイングアーム２０に取り付けられているので、例えば
図５の各図に示したようにウイングアーム２０及び／あ
るいは中間アーム３０を回動してレーザ光の照射方向を
変更しても、基準点Ｌ１の位置は変わらない。したがっ
て、前記各アーム２０、３０を回動しても、その都度レ
イアウトマシン１の原点調整をする必要がない。

【００３６】図４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９
９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３
１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。

【００３７】さて、水平アーム６（図２）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２
０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。なお、この
ウイングアーム２０は、後述の中間アーム３０と同様
に、エポキシハニカム、カーボンファイバ及び軸受（例
えばアルミニウム製）により構成されても良い。

【００３８】前記ウイングアーム２０を取り付ける中間
アーム３０は、芯材となるエポキシハニカムの外周にカ
ーボンファイバを巻回し、その両端に治具を用いて軸受
３２及び３４を固着することにより製作される。以下
に、その構造及び製造方法を図１０〜図１６を用いて説
明する。なお、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）及び図１２
においては、ハッチングは省略されている。

【００３９】まず図１０に示されるように、当該中間ア
ーム３０の芯材となる、環形の一部を構成するような一
対のエポキシハニカム３５を互いに対向するようにして
接着する。この後、図１１に示されるように、エポキシ
ハニカム３５の表面にカーボンファイバ３７を接着し、
同様にエポキシハニカム３６の表面にもカーボンファイ
バ３７を接着する。この接着は、例えばエポキシハニカ
ム３５又は３６の輪郭形状とほぼ同様の雌型内にカーボ
ンファイバ３７を予め配置しておき、該雌型内にエポキ
シハニカム３５又は３６を挿入することにより行われ
る。なお、カーボンファイバ３７の接着は、エポキシハ
ニカム３５及び３６を互いに接着する前に行っても良
い。この後、図１２に示されるように、カーボンファイ
バ３７の上からもう一度カーボンファイバ３８を巻き、
接着する。

【００４０】なお、カーボンファイバはエポキシハニカ
ム３５及び３６よりも長いので、該カーボンファイバの
接着により、エポキシハニカム３５及び３６の両端に
は、後述の軸受３２及び３４を取り付けるための凹部３
９が形成される。

【００４１】このようにカーボンファイバの接着が終了
した後は、図１３に示されるような治具装置１１０を用
いて、例えばアルミニウム製の軸受（すべり軸受）３２
及び３４を取り付ける。まず治具装置１１０の構成を説
明する。図１３において、まず第１取付治具１１２に
は、その中心軸と垂直な取付面１１２Ａが形成されるよ
うに円柱部１１２Ｂが形成され、またその先端にはおね
じ１１２Ｃが形成されている。また前記おねじ１１２Ｃ
と反対側にはおねじ１１２Ｄが形成され、該おねじ１１
２Ｄにナット１１５を螺合させることにより、第１取付
治具１１２が治具板１１１に取り付けられている。

【００４２】第２取付治具１１３は、取付面１１３Ａが
前記取付面１１２Ａと４５度の角度を成すように、治具
板１１１に取り付けられている。また前記取付面１１３
Ａには、該取付面１１３Ａと垂直に穴部１１３Ｂが穿設
されている。

【００４３】第３取付治具１１４は、円柱部１１４Ａ
と、該円柱部１１４Ａよりも小径の脚部１１４Ｂと、該
脚部１１４Ｂの先端に形成されたおねじ１１４Ｃとより
構成されている。図１３においては、脚部１１４Ｂが前
記穴部１１３Ｂに挿入され、おねじ１１４Ｃにナット１
１６が螺合されることにより、第３取付治具１１４が第
２取付治具１１３に取り付けられているが、中間アーム
３０の位置決め前においては、該第３取付治具１１４は
取り外されている。

【００４４】さて、このような治具装置１１０を用いて
中間アーム３０を製作するには、まず図１４に示される
ように、治具装置１１０の円柱部１１２Ｂに軸受３２を
挿入し、該挿入後、ワッシャ１１７を介してナット１１
８をおねじ１１２Ｃに螺合させることにより、軸受３２
を取付面１１２Ａに密着させた状態で、該軸受３２を固
定する。

【００４５】次に、図１０ないし図１２に関して説明し
たような、カーボンファイバが巻回されたエポキシハニ
カム３５及び３６の一方の端部の凹部３９に、図１５に
示されるように軸受３４の突起部３４Ａを挿入し、この
状態で、図１６に示されるように、その他方の凹部３９
に、前記第１取付治具１１２に固定された軸受３２の突
起部３２Ａが挿入されるように、軸受３４を取付面１１
３Ａに固定する。この固定は、同図１６に示されるよう
に、第３取付治具１１４の円柱部１１４Ａを軸受３４に
挿入し、その後、脚部１１４Ｂを穴部１１３Ｂに挿入
し、おねじ１１４Ｃにナット１１６を螺合することによ
り行われる。これにより軸受３４が取付面１１３Ａに密
着される。

【００４６】軸受３２及び軸受３４に形成された軸穴
は、前記取付面１１２Ａ及び１１３Ａに当接する端面と
垂直に形成されている。したがって、軸受３２及び軸受
３４が互いに４５度の角度で配置された取付面１１２Ａ
及び取付面１１３Ａに密着されることにより、結局、該
軸受３２及び３４に形成された軸穴も互いに４５度の角
度を成すことになる。なお、軸受３２及び３４の突起部
３２Ａ及び３４Ａを凹部３９に挿入する際には、それら
の間に接着剤を介在させる。

【００４７】図１６の状態にセットされたならば、軸受
３２及び３４とカーボンファイバ３８とを固定するよう
に、それらの周囲に接着剤を用いてカーボンファイバを
巻回する。この巻回により、軸受３２及び３４が前記エ
ポキシハニカム３５及び３６並びにカーボンファイバ３
７及び３８に固定され、これにより中間アーム３０が完
成する。中間アーム３０が完成したならば、ナット１１
６及び１１８を外し、中間アーム３０を治具装置１１０
から取り外す。

【００４８】さて、前述したように、レーザユニット１
０及び第１信号処理回路５０（図２）として、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−２１００）を用いた場合、該第１信
号処理回路５０の機能を利用して、被測定物が基準点Ｌ
１に達した時点で、座標検出装置１Ａ（図２）より出力
される基準点Ｌ１の座標を自動的に取り込むことができ
る。以下に、当該非接触式３次元測定機による座標自動
取込の手法を説明する。

【００４９】まず第１信号処理回路５０は、例えば図１
７に示されるようなアナログ信号を出力する。同図にお
いて、距離０は被測定物が基準点Ｌ１に達したことを示
すもので、前記型番のレーザユニット１０の場合には該
レーザユニット１０から５０［ｍｍ］の位置である。ま
た距離のプラス／マイナスは、被測定物がそれぞれ基準
点Ｌ１から遠ざかり、また近付いたことを示している。
同図より明らかなように、レーザユニット１０による距
離測定範囲は、基準点±約９［ｍｍ］であり、そのアナ
ログ信号は、基準点で０［Ｖ］、基準点よりマイナス及
びプラス側ではそれぞれ負電圧及び正電圧である。

【００５０】レーザ光保護めがね９０（図１９）に取り
付けられた赤ＬＥＤ９２は、マイナスのアナログ信号が
出力された場合に点灯するように、第２信号処理回路６
０を介して第１信号処理回路５０に接続されている。Ｌ
ＥＤの一般的特性から、赤ＬＥＤ９２は、被測定物が基
準点から約−３［ｍｍ］の位置から、マイナス側距離測
定限界位置（約−９［ｍｍ］の位置）までの間で点灯す
る。

【００５１】第１信号処理回路５０は、前述したよう
に、さらにレーザユニット１０と被測定物との間の距離
が予め設定された距離以下又は以上となったときに、そ
の旨のデジタル信号（オン／オフ信号）を出力する機能
を有している。この例では、図１８に示すように、被測
定物が基準点から１［ｍｍ］の位置から、プラス側距離
測定限界位置（約９［ｍｍ］の位置）までの間に位置し
ている場合に青ＬＥＤ９１をオンとする信号を出力し、
被測定物が基準点からマイナス側距離測定限界位置まで
の間に入ったときに、座標検出装置１Ａ（図２）の座標
データを取り込む信号（以下、「座標データ取込信号」
という。）を出力する。

【００５２】したがって、レーザユニット１０を被測定
物１００に近付け、被測定物１００がプラス側距離測定
限界位置よりも内側（マイナス方向）に入ると、まず青
ＬＥＤ９１が点灯する（図２０ａ参照）。さらに近付け
て、被測定物１００が基準点Ｌ１から１［ｍｍ］の位置
よりも内側に入ると青ＬＥＤ９１が消灯し（図２０
ｂ）、そして基準点Ｌ１よりさらに内側に入ると、座標
データ取込信号が出力されて、被測定物１００が基準点
に達したときの座標データが取り込まれる。

【００５３】この後、さらにレーザユニット１０を近付
け、被測定物１００が基準点Ｌ１から約−３［ｍｍ］の
位置よりもさらに内側に入ると、赤ＬＥＤ９２が点灯す
る（図２０ｃ）。レーザユニット１０がマイナス側距離
測定限界位置よりもさらに内側に入ると、図１８より明
らかなように、基準点Ｌ１が座標データ取込領域から外
れることになり、座標データ取込信号が消滅する。した
がって、この後、再度レーザユニット１０がマイナス側
距離測定限界位置よりもプラス方向に移動した場合に
は、座標データ取込信号が再度発生して、マイナス側距
離測定限界位置における座標データが取り込まれること
になる。この結果、約９［ｍｍ］の誤差を有する信号が
入力されることになるから、このような事態を防止する
ために、被測定物１００が基準点Ｌ１よりも近付いた時
点で赤ＬＥＤ９２を点灯し、当該非接触式３次元測定機
の操作者に警告をするようになっている。すなわち、赤
ＬＥＤ９２が点灯したら、即座にレーザユニット１０を
遠ざけるように、レイアウトマシン１（図２）を操作す
れば、座標データの二重検出を防止することができる。

【００５４】なお、第１信号処理回路５０に、レーザユ
ニット１０と被測定物１００との間の距離が予め設定さ
れた距離以下又は以上となっても、即座にはその旨のデ
ジタル信号を出力せず、前記の距離が約１秒経過しても
まだ継続されている場合に初めて信号を出力するという
機能がある場合には、この機能を被測定物１００がマイ
ナス側距離測定限界位置よりもさらにマイナス方向に入
った場合に適用すれば、レーザユニット１０を被測定物
１００に接近し過ぎて赤ＬＥＤ９２が瞬時消灯しても、
レーザユニット１０を約１秒経過前に被測定物１００か
ら遠ざければ、座標データの二重検出を防止することが
できる。

【００５５】図２１は本発明の一実施例の機能ブロック
図である。同図において、図２と同一の符号は、同一又
は同等部分をあらわしている。同図において、レーザユ
ニット１０の出力データである距離信号は、青点灯領域
判定手段３０１及び赤点灯領域判定手段３０２に入力さ
れる。青点灯領域判定手段３０１は、被測定物の位置が
基準点から１［ｍｍ］の位置からプラス側距離測定限界
位置までの間に位置しているか否かを判定し、肯定判断
の場合には、青ＬＥＤ９１に通電し点灯する。また赤点
灯領域判定手段３０２は、被測定物が基準点から約−３
［ｍｍ］の位置からマイナス側距離測定限界位置までの
間に位置しているか否かを判定し、肯定判断の場合に
は、赤ＬＥＤ９２に通電し点灯する。

【００５６】インバータ３０５は、被測定物が基準点よ
りも近付いた場合に出力を発生する。ゲート３０７は、
前記インバータ３０５の出力によりトリガされ、この際
に座標検出手段３０８（座標検出装置１Ａ）より出力さ
れる座標データ（Ｘ、Ｙ及びＺ座標データ）を座標記憶
手段３０９に出力する。画像再現手段３１０は、前記座
標記憶手段３０９に記憶された座標データを用いて、公
知の適宜の手法を用いてその輪郭を再現する。そして、
その結果が、表示手段３１１に出力され、表示される。
前記ゲート３０７、座標記憶手段３０９、画像再現手段
３１０及び表示手段３１１は、パーソナルコンピュータ
７０（図２）の機能である。

【００５７】さて、前記の構成では、赤ＬＥＤ９２の点
灯時には、即座にレーザユニット１０を被測定物から遠
ざけなければならないが、図２２に示されるような処理
を行なうことにより、座標データの二重検出を防止する
ことができる。この処理は、例えばパーソナルコンピュ
ータ７０により実行される。

【００５８】図２２において、まずステップＳ１ではフ
ラグＦが“０”にリセットされる。ステップＳ２におい
ては、レーザユニット１０の出力データ（被測定物まで
の距離データ）である距離データＤが入力される。ステ
ップＳ３においては、Ｄが、基準点から１［ｍｍ］の距
離からプラス側距離測定限界までの範囲内に入っている
か否かが判定される。肯定判断ならステップＳ４におい
て青ＬＥＤ９１を点灯し、否定判断ならステップＳ５に
おいて青ＬＥＤ９１を消灯する。

【００５９】ステップＳ６においては、Ｄが、基準点か
ら−３［ｍｍ］の距離からマイナス側距離測定限界の範
囲内に入ってるか否かが判定される。肯定判断ならステ
ップＳ７において赤ＬＥＤ９２を点灯し、否定判断なら
ステップＳ８において赤ＬＥＤ９２を消灯する。

【００６０】ステップＳ９においては、Ｄが正の値であ
るか否か、すなわちＤが０［ｍｍ］からプラス側距離測
定限界までの範囲内に入っているか否かが判定される。
肯定判断の場合にはステップＳ１０においてフラグＦが
“１”にセットされる。

【００６１】ステップＳ１１においては、前記フラグＦ
が“１”であるか否かが判定され、“１”である場合に
は、ステップＳ１２において、Ｄがマイナスとなったか
否かが判定される。マイナスデータであれば、ステップ
Ｓ１３において基準点Ｌ１の座標データを取込み、続く
ステップＳ１４においてフラグＦが“０”にリセットさ
れる。その後、当該処理はステップＳ２に戻る。前記ス
テップＳ１１又はＳ２２において否定判断が成された場
合には、そのままステップＳ２に戻る。

【００６２】このような処理を行なう本発明の他の実施
例の機能ブロック図を、図２３に示す。同図において、
図２１と同一の符号は、同一又は同等部分をあらわして
いるので、その説明は省略する。図２３において、正領
域判定手段３０３は、レーザユニット１０の出力データ
を用いて、被測定物の位置が基準点からプラス側距離測
定限界までの範囲内にあるか否かを判定し、肯定判断の
場合にはフラグ発生手段３０４を付勢し、フラグＦを
“１”とする（フラグを発生する）。このフラグ発生に
より、アンドゲート３０６が開かれる。

【００６３】インバータ３０５は、被測定物が基準点よ
りも近付いた場合に出力を発生する。したがって、フラ
グ発生後、被測定物が基準点よりも近付いたときにアン
ドゲート３０６より出力が生じてゲート３０７が開き、
これにより座標検出手段３０８より出力される座標デー
タが座標記憶手段３０９に出力される。前記座標記憶手
段３０９は、座標データを記憶するとフラグ発生手段３
０４を消勢し、フラグの発生を停止する。

【００６４】このように、この例では、被測定物に対す
る接近のし過ぎによる座標データの二重検出が防止され
るので、赤ＬＥＤ９２の点灯は特に行なわなくても良
い。また、前記青ＬＥＤ９１及び赤ＬＥＤ９２は、レー
ザ光保護めがね９０に設けられるものとして説明した
が、レーザユニット１０より被測定物に照射されるレー
ザ光を見ながら、前記青ＬＥＤ９１及び赤ＬＥＤ９２を
同時に目視することができれば、該青ＬＥＤ９１及び赤
ＬＥＤ９２は、いかなる位置に配置されていても良い。
すなわち、例えば被測定物に隣接して設けておいても良
い。

【００６５】さて、上記したように、測定者は、青ＬＥ
Ｄ９１及び赤ＬＥＤ９２の点灯状態を目視しておけば、
レーザユニット１０の位置制御を簡単に行うことができ
るが、測定者はレーザユニット１０より被測定物に照射
されるレーザ光と、前記青ＬＥＤ９１及び赤ＬＥＤ９２
との双方を常に目視しておかなければならない。

【００６６】これに対し、以下に示す例は、被測定物の
座標測定位置近傍のみを目視するだけで、レーザユニッ
ト１０の位置制御を簡単に行うことができる。図２４は
レーザユニットの他の例を示す概略図である。同図にお
いて、図３と同一の符号は、同一又は同等部分をあらわ
している。図２４より明らかなように、このレーザユニ
ット１０Ａには補助光源装置１８が設けられている。こ
の補助光源装置１８は、補助光源（例えば高輝度ＬＥ
Ｄ）１８Ａと、導光ファイバ１８Ｂと、レンズ１８Ｃと
より構成されている。そして、前記レンズ１８Ｃは、光
位置検出素子１５に入射されるレーザ光の経路を遮蔽し
ないように取付けられ、補助光源１８Ａより放射される
光Ｓを、半導体レーザ１２より照射されるレーザ光Ｌと
同様にほぼ平行光とし、かつ基準点Ｌ１に照射されるよ
うに構成され、取り付けられている。 図２５に、レー
ザユニット１０Ａを被測定物１００に接近させた場合の
それらの位置関係と、被測定物１００に照射されるレー
ザ光及び補助光のスポットとの関係を示す。なお、被測
定物１００上に照射されるレーザ光及び補助光のスポッ
ト径は、それぞれ例えば０．４［ｍｍ］及び４［ｍｍ］
である。

【００６７】まず図２５（ａ）に示されるように、基準
点Ｌ１が被測定物１００の表面から離れている場合に
は、補助光のスポットＳＰはレーザ光のスポットＬＰと
は異なる位置にある。その位置から徐々にレーザユニッ
ト１０Ａを近付けていくと、スポットＳＰはスポットＬ
Ｐに接近していく。

【００６８】基準点Ｌ１が被測定物１００の表面上に達
すると、同図（ｂ）に示されるように、補助光のスポッ
トＳＰは、その中心がレーザ光のスポットＬＰの中心と
一致するように、該スポットＬＰ上に移動する（すなわ
ち同心となる）。この状態からさらにレーザユニット１
０Ａを被測定物１００に接近させると、同図（ｃ）に示
されるように、スポットＳＰは同図（ａ）と反対側に移
動する。

【００６９】このように、補助光源装置１８を備えたレ
ーザユニット１０Ａを用いれば、レーザ光保護めがね９
０に青ＬＥＤ９１及び赤ＬＥＤ９２を設けることなく、
被測定物１００の座標測定を容易に行うことができる。
もちろん、このような測定方法においても、青ＬＥＤ９
１及び赤ＬＥＤ９２を用いたレーザユニットの位置判定
方法を併用しても良い。

【００７０】ところで、図２９に示されるように、被測
定物１００に対する補助光Ｓの照射角度が小さくなっ
て、補助光源装置１８が被測定物１００に接触寸前状態
（以下、「干渉」という。）になると、それ以上、レー
ザユニット１０を被測定物１００に接近させて座標検出
を行うことができない。しかし、補助光源装置１８を折
り畳み可能として、該補助光源装置１８の、レーザユニ
ット１０からの突出量を小さくするようにすれば、レー
ザユニット１０をさらに被測定物１００に接近させるこ
とが可能となる。もちろん、この場合には、補助光を用
いた位置合わせは行わない。

【００７１】図３０及び図３１は折り畳み可能な補助光
源装置１８を備えたレーザユニット１０Ａを示す図であ
り、図３０（ａ）は補助光源装置１８を立てて補助光Ｓ
を基準点Ｌ１に照射した状態を示す図、同図（ｂ）は同
図（ａ）の底面図、図３１（ａ）は補助光源装置１８を
折り畳んだ状態を示す図、同図（ｂ）は同図（ａ）の底
面図である。

【００７２】図３０及び図３１より明らかなように、レ
ーザユニット１０Ａのケーシングに架台１８Ｄを固着し
ておき、該架台１８Ｄに、補助光Ｓ照射用のレンズ１８
Ｃを取り付けた腕１８Ｅを回動自在に取り付けておく。
前記架台１８Ｄは、レーザ光の照射方向Ｌとその反射方
向とを含む平面と異なる平面内において、前記腕１８Ｅ
を回動させるように、該腕１８Ｅを回動可能に支持す
る。

【００７３】したがって、補助光源装置１８の干渉時に
は、腕１８Ｅをレーザユニット１０Ａ側に回動させれ
ば、レーザ光の経路を遮蔽することなく、該補助光源装
置１８の、レーザユニット１０Ａからの突出量を小さく
することができ、レーザユニット１０Ａをさらに被測定
物に接近させて、座標検出を行うことができる。

【００７４】なお、図２４に関する説明においては、補
助光源１８Ａはレーザユニット１０Ａの内部に配置され
るものとしたが、レーザユニット１０Ａの外部に取り付
けても良いことは当然である。

【００７５】さて、水平アーム６（図２）に対するレー
ザユニット１０の取付位置を一度も変更することなく、
被測定物のすべての座標を測定することができれば、被
測定物上の各点の座標の相対的な位置関係だけでその輪
郭形状を識別することができるが、被測定物は立体形状
であるから、該被測定物に対してある方向からレーザ光
を照射して被測定物の例えば表側の座標を測定したら、
該レーザ光の照射方向を例えば逆方向に変えて、被測定
物の裏側の座標を測定しなければならない。被測定物の
座標測定をさらに正確に行おうとする場合には、レーザ
光の照射方向は、３回以上変更する必要がある。

【００７６】ここで、図１に関して前述したように、基
準点Ｌ１が前記主軸３１及び副軸３３の中心軸の交点に
位置するように、レーザユニット１０がウイングアーム
２０に取り付けられていれば、該ウイングアーム２０及
び／あるいは中間アーム３０を回動してレーザ光の照射
方向を変更しても、基準点Ｌ１の位置は変わらない。し
たがって、前記各アーム２０、３０を回動しても、その
都度レイアウトマシン１の原点調整をする必要がない。

【００７７】しかし、前記各アーム２０及び３０が上記
のような構成を有していない場合には、レーザユニット
１０の取付位置を変更すると、該変更により基準点Ｌ１
の位置がずれるから、従来においては、レーザユニット
１０の取付位置を変更するたびに、以下に述べるような
原点調整を行っていた。

【００７８】すなわち原点調整は、当該３次元測定機に
よる座標測定の前に、レーザユニットの基準点を被測定
物の所定の位置にマーキングされた点に一致させ、この
ときのレイアウトマシンより出力される座標（Ｘ、Ｙ及
びＺ座標）を原点としてセットすることにより行なわれ
る。そして、この原点調整は、レイアウトマシン１に対
するレーザユニット１０の取付位置を変更した場合に
は、その変更の都度行なわれなければならない。

【００７９】ところで、この原点調整では、レーザ光の
照射方向上にある基準点Ｌ１を目標となるマーキング点
に一致させれば、該基準点Ｌ１のＸ、Ｙ及びＺ座標が同
時に決定される。ここで、レーザ光の照射方向を変更し
て基準点Ｌ１の位置が変わる場合であっても、レーザ光
照射方向がＸ、Ｙ及びＺ軸のいずれかの方向に向いてい
れば、図１〜図６に関して前述したように、基準点を所
定の点に一致させることは容易であるから、原点調整も
容易である。

【００８０】しかし、レーザ光照射方向がＸ、Ｙ及びＺ
軸方向のいずれにも向いていない場合には、基準点Ｌ１
をマーキング点に一致させるには、レーザユニットを３
軸方向に同時に移動させなればならないので、その位置
合わせが面倒である。また、レーザ光を用いた非接触式
３次元測定機では、精度良く座標検出を行なうことがで
きるので、前記の位置合わせも正確に行わなければなら
ず、面倒である。

【００８１】さらに、被測定物が粘土で形成されてい
て、その表面にけがきによりマーキングが行なわれてい
る場合には、けがき部分に凹凸が生じるので、精度の良
い原点調整は難しい。

【００８２】以下に、このような不具合を解決するため
に、レーザ光の照射方向を変更した場合に基準点Ｌ１の
位置がずれるような構成を有する３次元測定機におい
て、基準点を点にではなく、所定の面に合わせることに
より、原点のＸ、Ｙ及びＺ座標を順次決定する原点調整
方法を説明する。なお、この原点調整方法は、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は、図
５（ａ）〜（ｃ）に示されたようにＸ、Ｙ及びＺ方向の
いずれかの方向に一致していない場合に適用できる。し
たがって、水平アーム６（図２）とレーザユニット１０
とを接続するアーム（ウイングアーム２０及び中間アー
ム３０）の部分は、図１のような構成を有していなくて
も良い。

【００８３】図２６は前記原点調整方法に用いる基準キ
ューブ８０の斜視図である。同図において、架台８２上
には支持棒８３が植立されていて、該支持棒８３にキュ
ーブ８１が載置されている。このキューブ８１は直方体
であり、その下面を除く５面の平面度、平行度及び垂直
度は正確に設定されている。またキューブ８１の上面
は、架台８２の底面と平行に設定されている。この基準
キューブ８０は、図２に示したように、定盤２００上に
載置される。

【００８４】なお、前記支持棒８３は、レイアウトマシ
ン１がレーザユニット１０の基準点をあまり下げること
ができない場合に設けられる。したがって、基準点が定
盤２００付近にまで下がる場合、詳しくは、キューブ８
１を定盤２００上に直接載置しても、その底面を除く５
面に対して基準点Ｌ１を移動させることができれば、支
持棒８３及び架台８２は不要である。

【００８５】図２７は基準キューブ８０を用いた原点調
整手法、及び該手法を用いた被測定物の座標測定の手法
を説明するフローチャートである。まずステップＳ５１
において、基準キューブ８０をレイアウトマシン１（図
１）により規定される座標系に対して正確に位置決めす
る。具体的には、定盤２００に対する基準キューブ８０
の載置は、被測定物（図示せず）の座標測定の邪魔にな
らない位置に、かつキューブ８１の下面を除く５面が、
それぞれレイアウトマシン１（図２）により規定される
Ｘ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面と平行になるよ
うに行なわれる。このキューブ８１の８個の角（点）の
内の１つが原点となる。

【００８６】ステップＳ５２においては、被測定物に予
めけがき等によりマーキングされた点（以下、「マーキ
ング点」という。）と前記原点の間の位置関係を、適宜
の手法により測定する。

【００８７】ステップＳ５３においては、レーザ光照射
方向ＬがＸ、Ｙ及びＺ軸方向以外の方向を向くように、
レーザユニット１０の角度調整を行なう。このようなセ
ッティングにより、レーザ光を基準キューブ８０の、下
面を除く隣接する３つの面（Ｘ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ平面及
びＹ−Ｚ平面）に照射することが可能となる。

【００８８】ステップＳ５４においては、前記Ｘ−Ｙ平
面にレーザ光を照射し、基準点Ｌ１を前記平面に合わせ
る。そしてステップＳ５５において、このときレイアウ
トマシン１より出力されるＺ座標を取り込む。同様にし
て、ステップＳ５６及びＳ５７、並びにＳ５８及びＳ５
９では、基準点Ｌ１をＸ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に合わ
せ、このときレイアウトマシン１より出力されるＹ座標
及びＸ座標を取り込む。これらステップＳ５４〜Ｓ５９
の処理により得られたＸ、Ｙ及びＺ座標、並びに必要な
らばキューブ８１の各辺の長さを用いて原点座標が決定
される。

【００８９】ステップＳ６０においては、被測定物の座
標測定を実行する。測定された座標は、ステップＳ５４
〜Ｓ５９において検出された原点座標を用いて修正され
る。そしてステップＳ６１において、レーザユニット１
０の角度調整をする必要があるか否かが判定される。角
度調整の必要があればステップＳ５３に戻り、角度調整
の必要がなければ当該処理は終了する。

【００９０】このように、レーザ光の基準点Ｌ１を基準
キューブ８０の互いに隣接する３つの面に当てるだけで
原点の座標を検出することができるので、レーザ光照射
方向が各座標軸のいずれの方向にも向いていない場合に
おいても、原点調整が容易である。すなわち、基準点Ｌ
１をキューブ８１の１の面上に一致させるだけなので、
レーザ光が３つの座標軸の方向のいずれの方向にも向け
られていなくても、各座標軸のいずれか１つ方向にレー
ザユニット１０を移動させることにより、基準点Ｌ１を
目標とする面上に位置させることが可能となる。したが
って、基準点をマーキング点に一致させる従来の手法に
比較して、該原点調整を容易に行なうことができる。

【００９１】なお、前記ステップＳ５２の処理は省略可
能である。また、キューブ８１の下面を除く５つの面が
用いられるものとして説明したが、レーザ光を上方に放
射することができるのであれば、キューブ８１の下面を
用いて原点座標を決定することは当然である。

【００９２】

【発明の効果】(1) 請求項１記載の非接触式３次元測定
機によれば、レーザ光照射方向を、当該座標系を構成す
る３つの軸方向のすべての方向に向けることができるの
で、予めレーザ光を被測定物の所望の位置に照射してお
けば、あとはレーザユニットをレーザ光照射方向に移動
させるだけで基準点を前記所望の位置に移動させること
ができる。したがって、被測定物の目標位置の座標検出
を容易に行うことができる。

【００９３】(2) 請求項２記載の非接触式３次元測定機
によれば、レーザ光の照射方向を変更しても基準点の位
置が変わらないので、前記照射方向を変えるたびに原点
調整を行う必要がない。したがって、当該非接触式３次
元測定機による座標測定が容易である。

【００９４】(3) 請求項３記載の非接触式３次元測定機
によれば、被測定物の表面の凹部壁面に接近して座標測
定を行なうことができるので、凹部内部の測定を容易
に、かつ精度良く行うことができるようになる。すなわ
ち、凹部といえども干渉が少なく、測定可能な範囲は広
い。

【００９５】(4) 請求項４記載の非接触式３次元測定機
によれば、第１中間アームを軽量かつ堅固に構成するこ
とができるので、該第１中間アームやレーザユニット等
を取り付けるレイアウトマシンの構造を特別に堅固な構
造とする必要がなくなる。すなわち、ニードルを用いた
接触式３次元測定機に適用されるような既成のレイアウ
トマシンを用いて非接触式３次元測定機を構成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の要部正面図である。

【図２】 本発明の一実施例の斜視図である。

【図３】 レーザユニット１０の構造を示す概略図であ
る。

【図４】 図２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３０、ウイングアー
ム２０及びレーザユニット１０の正面図である。

【図５】 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との関係を示す図である。

【図６】 本発明の一実施例によるレーザユニット１０
と被測定物１００との間の距離調整の手法を説明するた
めの図であり、図２８と同様の図である。

【図７】 本発明の一実施例による被測定物凹部の座標
検出の様子を示す図である。

【図８】 ウイングアーム２０の正面図である。

【図９】 図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。

【図１０】 中間アーム３０を構成する一対のエポキシ
ハニカム３５を示す図であり、同図（ａ）はその正面
図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。

【図１１】 一対のエポキシハニカム３５にカーボンフ
ァイバ３７を接着した様子を示す図であり、同図（ａ）
はその正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸＩ−ＸＩ線
断面図である。

【図１２】 カーボンファイバ３７が接着された一対の
エポキシハニカム３５に、さらにカーボンファイバ３８
を接着した様子を示す図であり、図１１（ｂ）と同様の
図である。

【図１３】 治具装置１１０の正面図である。

【図１４】 治具装置１１０に軸受３２を装着した様子
を示す図である。

【図１５】 カーボンファイバ３７及び３８が接着され
た一対のエポキシハニカム３５の一端に軸受３４を装着
した様子を示す図である。

【図１６】 治具装置１１０に、軸受３２、並びにカー
ボンファイバ３７及び３８が接着された一対のエポキシ
ハニカム３５、及び軸受３４が装着された様子を示す図
である。

【図１７】 第１信号処理回路５０より出力されるアナ
ログ信号の一例を示すグラフである。

【図１８】 第１信号処理回路５０より出力されるデジ
タル信号の一例を示すグラフである。

【図１９】 レーザ光保護めがね９０の斜視図である。

【図２０】 レーザ光保護めがね９０を用いた座標測定
手法を説明するための図である。

【図２１】 本発明の一実施例の機能ブロック図であ
る。

【図２２】 座標データの二重検出防止のための処理を
示すフローチャートである。

【図２３】 本発明の他の実施例の機能ブロック図であ
る。

【図２４】 レーザユニットの他の例を示す概略図であ
る。

【図２５】 レーザユニット１０Ａを被測定物１００に
接近させた場合のそれらの位置関係と、被測定物１００
に照射されるレーザ光及び補助光のスポット光との関係
を示す図である。

【図２６】 基準キューブ８０の斜視図である。

【図２７】 基準キューブ８０を用いた原点調整手法、
及び該手法を用いた被測定物の座標測定の手法を説明す
るフローチャートである。

【図２８】 従来の座標検出の手法を説明するための図
であり、同図（ａ）及び（ｂ）はレーザユニットと被測
定物との位置関係を示す図、同図（ｃ）は同図（ａ）の
状態から同図（ｂ）の状態にレーザユニットを移動した
場合の、座標の変化を示すグラフである。

【図２９】 補助光源装置が干渉した様子を示す図であ
る。

【図３０】 折り畳み可能な補助光源装置を備えたレー
ザユニットを示す図であり、同図（ａ）は補助光源装置
を立てて補助光Ｓを基準点Ｌ１に照射した状態を示す
図、同図（ｂ）は同図（ａ）の底面図である。

【図３１】 折り畳み可能な補助光源装置を備えたレー
ザユニットを示す図であり、同図（ａ）は補助光源装置
を折り畳んだ状態を示す図、同図（ｂ）は同図（ａ）の
底面図である。

【符号の説明】

１…レイアウトマシン、１Ａ…座標検出装置、６…水平
アーム、１０，１０Ａ…レーザユニット、１８…補助光
源装置、２０…ウイングアーム、３０…中間アーム、３
１…主軸、３２，３４…軸受、３３…副軸、３５，３６
…エポキシハニカム、３７，３８…カーボンファイバ、
５０…第１信号処理回路、６０…第２信号処理回路、７
０…パーソナルコンピュータ、８０…基準キューブ、９
０…レーザ光保護めがね、９１…青ＬＥＤ、９２…赤Ｌ
ＥＤ、１００…被測定物、１１０…治具装置、２００…
定盤、３０１…青点灯領域判定手段、３０２…赤点灯領
域判定手段、３０３…正領域判定手段、３０４…フラグ
発生手段、３０５…インバータ、３０６…アンドゲー
ト、３０７…ゲート、３０８…座標検出手段、３０９…
座標記憶手段、３１０…画像再現手段、３１１…表示手
段、Ｌ１…基準点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗原 敏雄 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直交座標系の各座標軸方向に移動可能な
   アームと、該アームの一端に取り付けられ、被測定物と
   の距離を検出するレーザユニットと、前記アームの座標
   を検出する座標検出手段とを具備した非接触式３次元測
   定機において、 その中心軸の方向が、前記各座標軸のうちの１の方向に
   向くように、前記アームに設けられた主軸と、 前記主軸に対して回動可能に設けられた第１中間アーム
   と、 前記主軸に対して４５度の角度を成すように、前記第１
   中間アームに設けられた副軸と、 前記副軸に対して回動可能に設けられた第２中間アーム
   と、 前記レーザユニットより照射されるレーザ光の方向が前
   記副軸に対して４５度の角度を成すように、前記レーザ
   ユニットを前記第２中間アームに取り付けるレーザユニ
   ット取付手段とを具備したことを特徴とする非接触式３
   次元測定機。
2. 【請求項２】 前記レーザユニット取付手段は、前記レ
   ーザ光照射方向の所定の距離上の基準点が前記主軸及び
   副軸の交点に位置するように、前記レーザユニットを前
   記第２中間アームに取り付けることを特徴とする請求項
   １記載の非接触式３次元測定機。
3. 【請求項３】 前記レーザユニットは、その中央部以外
   の位置からレーザ光を照射するように構成され、 前記レーザユニット取付手段は、レーザユニットを表裏
   逆に取付可能であることを特徴とする請求項１又は２記
   載の非接触式３次元測定機。
4. 【請求項４】 前記第１中間アームは、エポキシハニカ
   ム製の芯材と、該芯材の両端に配置された軸受と、前記
   芯材及び軸受の表面に巻回されたカーボンファイバとよ
   り成ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
   記載の非接触式３次元測定機。