JPH0749958B2 - 面の形状測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、面の形状測定装置に係わり、特に、建築物の
構造材であるパネルの接合面に好適に用いられる形状測
定装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、建築物の構造材として用いられているパネル
は、その端面どうしを突き合わせて、これらを接着等に
より相互に接合することが行われている。

ところで、このようなパネルの接合において、均一でか
つ強固な接合強度を得るには、接合されるパネル間を隙
間なく突き合わせるか、あるいは、前記隙間を均一に
し、かつ、極力狭めることが望まれ、これを達成するた
めには、前記パネルの接合面の真直度をある範囲内に保
持することが必要となる。

そこで従来では、基準となるスケールをパネルの接合面
に当接させておき、これらのスケールとパネルとの間に
隙間ゲージを挿入することによって前記接合面の真直度
を測定し、この測定結果に基づきパネルの接合性の良否
を判断することが行われている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述した従来の技術においては、次のよ
うな不具合を有している。

すなわち、接合面の真直度を測定するためには、スケー
ルと接合面との間の隙間ゲージを挿入しなければならな
いが、正確な隙間測定を行おうとすると、複数の隙間ゲ
ージを順次差し替えなければならず、作業が煩雑なもの
となる。

また、一枚の隙間ゲージによって測定し得る範囲は、約
10数mmがせいぜいであり、2000mmにもよぶパネルの接合
面の測定に適用すると、その作業性が一層煩雑なものと
なる。

さらに、接合面の拡大とともに、スケールも長尺化し、
これに伴ってスケールが撓み易くなり、この結果、測定
精度の低下を招いてしまう。

一方、前述のパネルのように相互に突き合わせて接合す
る場合、接合面の長さが異なると、接合面の端部におい
て断差が生じてしまうことから、その長さも均一にして
おく必要があり、そのための測長を行わなければならな
いが、この作業を前記接合面の真直度の測定操作と独立
して行わなければならない。

したがって、従来においてはこれらの不具合への対処が
望まれており、本発明は、このような従来の技術におい
て残されている課題を解決せんとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前述した課題を有効に解決し得る面の形状測
定装置を提供せんとするもので、この形状測定装置は、
特に、測定物の被検査面と交差する面に被検査面と平行
に載置されるガイドレールと、このガイドレールに平行
に張設された基準ワイヤと、前記ガイドレールにその長
さ方向に沿って移動可能に装着された走行基台と、この
走行基台に一体に設けられ、前記被検査面へ対向させら
れた凹凸センサ、基準ワイヤに対向させられた位置に設
けられ、基準ワイヤの前記被検査面と直交する方向にお
ける相対移動を検出する補正センサ、および、前記被検
査面の端部を検出する端部センサと、前記走行基台とガ
イドレールとの間に設けられて、走行基台の移動をなす
駆動機構と、前記走行基台の移動量を検出する距離セン
サとを備えていることを特徴とする。

［作用］ 本発明に係わる面の形状測定装置は、ガイドレールを測
定物の被検査面と平行に設置したのちに、走行基台を駆
動機構によってガイドレールに沿って移動させながら、
凹凸センサによって走行基台と被検査面との距離を測定
し、その変化量に基づき被検査面の凹凸を測定する。

また、補正センサにより、走行基台と基準ワイヤとの相
対移動が測定されて、この相対移動に伴う前記凹凸セン
サにおける距離の測定誤差が補正される。

さらに、端部センサにより被検査面の各端部を検出し、
その領域において距離センサにより走行基台の移動量を
検出することにより、被検査面の長さを測定する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を、第１図ないし第３図に基づ
き説明する。

図面中、符号１は本実施例に係わる面の形状測定装置を
示し、この形状測定装置１は、測定物Ｗの被検査面Ｆと
交差する面（以下載置面と称す）Ｓに前記被検査面Ｆと
平行に載置されるガイドレール２と、このガイドレール
２に平行に張設された基準ワイヤ３と、前記ガイドレー
ル２にその長さ方向に沿って移動可能に装着された走行
基台４と、この走行基台４に一体に設けられ、前記被検
査面Ｆへ対向させられた凹凸センサ５、基準ワイヤ３に
対向させられた位置に設けられ、基準ワイヤ３の前記被
検査面Ｆと直交する方向における相対移動を検出する補
正センサ６、および、前記被検査面Ｆの端部を検出する
端部センサ７と、前記走行基台４とガイドレール２との
間に設けられて、走行基台４の移動をなす駆動機構（図
示略）と、この駆動機構に併設されて前記走行基台４の
移動量を検出する距離センサ９とを備えた概略構成とな
っている。

前記ガイドレール２は、長尺な平板状に形成され、その
下面（第２図および第３図において下方を下とし、上方
を上とする）には、前記載置面Ｓ上に当接させられる支
持脚10が、長さ方向に間隔をおいて複数垂設されてい
る。

また、ガイドレール２の両端部には、ステー11が上方へ
向かって突設され、これらのステー11間に、前記基準ワ
イヤ３が張設されている。

この基準ワイヤ３の一端部は、一方のステー11に係止具
12を介して係止され、また、他端部は、他方のステー11
に張力調整機構13を介して係止されている。

この張力調整機構13は、他方のステー11に回動可能にか
つ軸方向に移動可能に装着された調整ノブ14と、この調
整ノブ14と基準ワイヤ３の他端部との間に介装されたテ
ンションスプリング（図示略）とによって構成され、前
記調整ノブ14を回転操作することにより、前記テンショ
ンスプリングを伸ばして基準ワイヤ３に所定の張力を与
え、これによって、基準ワイヤ３を直線状態に保持する
ようになっている。

このガイドレール２に装着される走行基台４は、ガイド
レール２と略平行に配設された基部4aと、この基部4aか
ら被検査面Ｆと対向する位置まで垂設された測定部4bと
によって構成されており、前記基部4aの下面には、第２
図に示すように、ガイドレール２の上面上を転動させら
れる複数の車輪15と、ガイドレール２の長さ方向の両側
縁部に転動自在に係合させられた複数のガイドローラ16
とが設けられ、上面には前記補正センサ６が装着されて
いる。

前記凹凸センサ５は、本実施例においては、レーザ光を
用いたセンサが用いられ、レーザ光を被検査面Ｆに照射
して反射面の距離によって異なる反射光の角度を測定す
ることにより、凹凸センサ５と被検査面Ｆとの距離L2が
計測されるようになっている。

また、前記補正センサ６は、ラインセンサが用いられ、
前記基準ワイヤ３と直交する方向に沿って配設された多
数の受光器17と、これらの受光器17へ向けて平行光線を
照射する投光器18とによって構成されており、これらの
投光器18と受光器17との間に前記基準ワイヤ３が非接触
状態で挿通されている。

そして、この補正センサ６は、投光器18からの照射光が
基準ワイヤ３によって遮られた受光器17の位置によっ
て、前記基準ワイヤ３と補正センサ６の基準位置との距
離L3が計測されるようになっている。

そして、この平行光線と前記凹凸センサ５から照射され
るレーザ光とが、同一面上において照射されるように、
前記両センサ５・６の位置およびそれぞれの照射方向が
設定されている。

前記端部センサ７は、本実施例においては、前記走行基
台４の基部4aの下面に設けられた投光器19と、前記測定
部4bの、前記凹凸センサ５の下方に設けられた受光器20
とによって構成されており、これらの投光器19および受
光器20は、前記投光器19によって照射される光線が、前
記測定物Ｗの被検査面Ｆと載置面Ｓとによって形成され
る角部によって遮蔽されるような位置関係のもとに設置
されている。

そして、この端部センサ７は、走行基台４の移動に伴
い、前記測定物Ｗの角部によって投光器19と受光器20と
の間の光の授受が遮断させられた時点で、前記被検査面
Ｆの一端部を検出するとともに、測定開始位置信号を出
力し、また、再度前記光の授受が行われた時点で、被検
査面Ｆの他端部を検出するとともに、測定終了位置信号
を出力するようになっている。

前記距離センサ９は、前記ガイドレール２の下面に平行
に、かつ、ほぼ全長に亙って取り付けられたラック21
と、前記走行基台４の基部4aに取り付けられたエンコー
ダ22と、このエンコーダ22の回転軸23に一体に取り付け
られ、前記ラック21へ噛合させられるピニオン24とによ
って構成されており、走行基台４の走行に伴ってピニオ
ン24が回転させられるとともに、このピニオン24の回転
量がエンコーダ22において電気信号に変換されて出力さ
れる。

そして、このエンコーダ22からの出力信号に基づき、前
記走行基台４の移動量が検出されるようになっている。

一方、前記駆動機構は、前述のように図示を省略した
が、その具体例としては、前記走行基台４の基部4aに電
動モータを装着しておき、この電動モータによって前記
ピニオン24を回転させることが考えられる。

また、前記各センサ５・６・７・９からの出力信号は形
状測定装置１と別途設けられたコントロールユニットへ
電気的に接続されて、それぞれにおける測定結果がコン
トロールユニットへ入力されるようになっている。

次いで、このように構成された本実施例の形状測定装置
１の作用について説明する。

まず、測定物Ｗの載置面Ｓ上に支持脚10を載置して、ガ
イドレール２を被検査面Ｆと平行に配置するとともに、
走行基台４をガイドレール２の一端部に移動させ、さら
に、基準ワイヤ３に張力調整機構13によって所定の張力
を与えておく。

この状態において、基準ワイヤ３は前記被検査面Ｆに対
して略平行に保持され、かつ、端部センサ７が被検査面
Ｆの一端部から外方側へずれて位置させられている。

これより、各センサ５・６・７・９を起動するととも
に、走行基台４をガイドレール２に沿って他端部へ向け
て移動させる。

そして、前記凹凸センサ５が被検査面Ｆの端部へ対向さ
せられる位置まで走行基台４が移動させられた時点で、
測定操作が開始される。

すなわち、走行基台４が前記位置まで移動させられる
と、端部センサ７の投光器19と受光器20との間が測定物
Ｗによって遮られることにより、被検査面Ｆの端部が検
出され、その検出信号がコントロールユニットに出力さ
れ、この信号に基づき凹凸センサ５、補正センサ６、お
よび、距離センサ９における測定が開始される。

ここで、前記凹凸センサ５においては、被検査面Ｆへ照
射するレーザ光の反射面の距離によって異なる反射光の
角度により、被検査面Ｆの端部と凹凸センサ５との距離
L2が測定され、補正センサ６においては、その基準点と
基準ワイヤ３との距離L3が測定され、さらに、距離セン
サ９においては、距離測定の基準位置が検出される。

次いで、この測定操作を走行基台５をガイドレール４に
沿って移動させつつ連続的に行うことにより、前記距離
L2・L3が被検査面Ｆの全長に亙って測定され、この測定
操作は、走行基台４が被検査面Ｆの他端部まで移動させ
られて、測定物Ｗによる端部センサ７の遮断が解除され
た時点で停止させられる。

このような測定操作により、被検査面Ｆの全長に亙っ
て、その凹凸状態すなわち真直度が測定され、かつ、被
検査面Ｆの長さが測定される。

詳述すれば、走行基台４の移動により、凹凸センサ５と
被検査面Ｆとの距離L2が連続して測定されているから、
被検査面Ｆに例えば凸部が存在すると、前記距離L2が減
少した形で測定され、また、凹部が存在すると、前記距
離L2が増加した形で測定され、これらの相対的な変化に
より、凹凸形状およびその大きさが測定される。

そして、距離センサ９により走行基台４の被検査面Ｆに
対する移動位置が測定されているから、凹凸センサ５の
出力と距離センサ９との出力とにより、凹凸の位置まで
即座に測定される。

さらに、測定の継続により、端部センサ７によって被検
査面Ｆの他端部が検出されて、その信号が距離センサ９
へ出力される。

この時点における距離センサ９の測定値と前記基準値と
の差に基づき、被検査面Ｆの両端部間の距離、すなわ
ち、被検査面Ｆ（測定物Ｗ）の長さが測定される。

一方、何らかの原因で、走行基台４が移動中にガイドレ
ール２に対してずれた場合、被検査面Ｆに凹凸がない状
態においても、凹凸センサ５からの距離検出値が変化し
てしまい、あたかも被検査面Ｆに凹凸部が存在するかの
ような検出結果が出力される。

しかしながら、この走行基台４にずれが生じると、その
ずれ量が次のようにして補正されて、前述の誤出力が防
止される。

すなわち、例えば、走行基台４の測定部4bが被検査面Ｆ
から離間する方向にずれたとすると（このずれ量をＤと
する）、凹凸センサ５によって検出される距離L2′は、
被検査面Ｆに凹部が存在することを示す出力となる。

ここで、凹凸センサ５と補正センサ６が走行基台４に一
体に取り付けられて、補正センサ６の基準点と凹凸セン
サ５との距離L1が一定に保持され、かつ、基準ワイヤ３
がガイドレール２に取り付けられているとともに、前記
補正センサ６に非接触状態に挿通されていることから、
走行基台４のずれにより、補正センサ７においても同等
のずれ量Ｄを含んだ距離L3′が出力される。

これらの関係を示せば、次の（１）式となる。

L3−L3′＝L2′−L2＝Ｄ ………（１） これを変形すると、 L2′＝Ｄ＋L2 ………（２） L3′＝L3＋Ｄ ………（３） となる。

ここで、被検査面Ｆに凹凸がない状態で、かつ、走行基
台４のずれがない状態であると、基準ワイヤ３と被検査
面Ｆとの距離L4が一定であることから、次の（４）式が
成り立つ。

L2＋L3＋L4＝L1 ………（４） また、走行基台４がずれた状態においては次の（５）式
が成り立つ。

L2′＋L3′＋L4＝L1 ………（５） そして、これらの（２）（３）（４）（５）式とから次
の（６）式が得られる。

L2′＋L3′＋L4＝Ｄ＋L2＋L3−Ｄ＋L4 ＝L2＋L3＋L4 ＝L1 ………（９） これによって（４）式＝（５）式となって、前記走行基
台４のずれによる誤出力が防止され、正確な距離情報、
すなわち、被検査面Ｆの表面形状の形先な情報が得られ
る。

また、これらの各情報は、電気信号として得られること
から、後処理工程へのフィードバックや管理情報として
の蓄積活用が容易となる。

さらに、ガイドレール２を測定物Ｗの載置面Ｓ上へ設置
するのみで測定可能な状態にセットできるから、例え
ば、パネルの製造ライン中への組み込みも容易に行え
る。

なお、前記実施例において示した各構成部材の諸形状や
寸法等は一例であって、適用する部材の形状や設計要求
等に基づき種々変更可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係わる面の形状測定装置
によれば、次のような優れた効果を奏する。

走行基台を被検査面に沿って移動させつつ凹凸センサに
よって被検査面の凹凸状態を連続的に検出して、被検査
面の真直度の検出を容易にかつ迅速に実施することがで
きる。

また、被検査面と基準ワイヤとを平行に保持して、凹凸
センサからの出力と補正センサからの出力との比較によ
り、走行基台のずれに基づく誤出力を補正して、高精度
の真直度測定を行うことができる。

しかも、前記真直度の測定と同時に、距離センサによる
被検査面の長さ測定を行うことができ、全体形状の測定
が容易に実施できる。

さらに、測定物の載置面に設置するのみで測定可能な状
態にセットでき、被検査面を有するワークの搬送経路中
への組み込みが行え、自動化への応用が容易に行える。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は平面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図、第３
図は第１図のＢ−Ｂ線に沿う矢視図である。 １……（面の）形状測定装置、 ２……ガイドレール、３……基準ワイヤ、 ４……走行基台、５……凹凸センサ、 ６……補正センサ、７……端部センサ、 ９……距離センサ、Ｆ……被検査面、 Ｓ……載置面、Ｗ……測定物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定物の被検査面と交差する面に被検査面
   と平行に載置されるガイドレールと、このガイドレール
   に平行に張設された基準ワイヤと、前記ガイドレールに
   その長さ方向に沿って移動可能に装着された走行基台
   と、この走行基台に一体に設けられ、前記被検査面へ対
   向させられた凹凸センサ、基準ワイヤに対向させられた
   位置に設けられ、基準ワイヤの前記被検査面と直交する
   方向における相対移動を検出する補正センサ、および、
   前記被検査面の端部を検出する端部センサと、前記走行
   基台とガイドレールとの間に設けられて、走行基台の移
   動をなす駆動機構と、前記走行基台の移動量を検出する
   距離センサとを備えていることを特徴とする面の形状測
   定装置