JPS60140110A - 物体表面の法線方向の測定方法及び装置 - Google Patents
物体表面の法線方向の測定方法及び装置Info
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- JPS60140110A JPS60140110A JP24513783A JP24513783A JPS60140110A JP S60140110 A JPS60140110 A JP S60140110A JP 24513783 A JP24513783 A JP 24513783A JP 24513783 A JP24513783 A JP 24513783A JP S60140110 A JPS60140110 A JP S60140110A
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- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
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- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、被測定物表面の法線方向の渾１定方法及び装
置に関する。
置に関する。
従来は、たとえば被醇１定物との当接を検出するタッチ
プローブと、このタッチプローブを移動する位置決め装
置とから成る６次元測定装着があった。この６次元間１
定装置は、位置決め装置によりタッチグローブを被邸１
定物に接触させ、接触時のイＸＴ ｉｆ？決め装Ｊｆｊ
の移動距離から予め決められた座棒糸における接触点の
座標を検出するものである。
プローブと、このタッチプローブを移動する位置決め装
置とから成る６次元測定装着があった。この６次元間１
定装置は、位置決め装置によりタッチグローブを被邸１
定物に接触させ、接触時のイＸＴ ｉｆ？決め装Ｊｆｊ
の移動距離から予め決められた座棒糸における接触点の
座標を検出するものである。
したかつて、被測定物の任意の測定点における法線方向
を測定するには、測定点近傍の少なくとも６点の座標を
６１１１定して計算を行なう必要があシ、座標測定時の
誤差と計算時の誤差が累積され、高精度の測定ができな
いという欠点があった。
を測定するには、測定点近傍の少なくとも６点の座標を
６１１１定して計算を行なう必要があシ、座標測定時の
誤差と計算時の誤差が累積され、高精度の測定ができな
いという欠点があった。
本発明は、上記のような欠点を解決するためになされた
もので、６分力検出グローブを被測定物に押し付けたと
きに生ずる反力方向から、６分力検出グローブと被測定
物との接触点における法線を高精度に測定することので
きる物体表面の法線方向の測定方法及びその装置を提供
するものである。
もので、６分力検出グローブを被測定物に押し付けたと
きに生ずる反力方向から、６分力検出グローブと被測定
物との接触点における法線を高精度に測定することので
きる物体表面の法線方向の測定方法及びその装置を提供
するものである。
第１図は６分力検出プローブ（１）が被測定物（２）に
接触したときに生ずる力の状態を６分力検出グローブ（
１１を基準とした直交座標系Ｘ＋ｙ＋・２上で示した説
明図である。６分力検出グローブ（１）に作用する力を
検出しながら、６分力検出グローブ（１）を２軸方向へ
移動させて被測定物（２）に接触させ、６分力検出グロ
ーブｆ１１に作用するＸｅ ）’＋ Ｚ軸方向の力ｘｌ
ｌ ３’Ｉ ｒ ｚｌ のいずれかが所定の値以上に
達したところで、２軸方向への移動を停止する。接触点
での面の法線方向が２軸方向ｔｚければ、６分力検出プ
ローブ（１）には法線方向抗力Ｎ と摩擦力Ｆａとの合
力ＦＭが作用する。３分力検出プローブｉ１１に作用１
する力ＦｓｔＪ：、接触点での面の法線方向ベクトルと
Ｘ、ｙ平面とのなす角θ２が９０・−〇。
接触したときに生ずる力の状態を６分力検出グローブ（
１１を基準とした直交座標系Ｘ＋ｙ＋・２上で示した説
明図である。６分力検出グローブ（１）に作用する力を
検出しながら、６分力検出グローブ（１）を２軸方向へ
移動させて被測定物（２）に接触させ、６分力検出グロ
ーブｆ１１に作用するＸｅ ）’＋ Ｚ軸方向の力ｘｌ
ｌ ３’Ｉ ｒ ｚｌ のいずれかが所定の値以上に
達したところで、２軸方向への移動を停止する。接触点
での面の法線方向が２軸方向ｔｚければ、６分力検出プ
ローブ（１）には法線方向抗力Ｎ と摩擦力Ｆａとの合
力ＦＭが作用する。３分力検出プローブｉ１１に作用１
する力ＦｓｔＪ：、接触点での面の法線方向ベクトルと
Ｘ、ｙ平面とのなす角θ２が９０・−〇。
〉θｆ１９０ｕ−θ２≦θｆの場合によって異なる。
ここでθｆは摩擦角であシ、６分力検出プローブ（１）
と被測定物（２）との間の摩擦係数がμであれば、−〇
。
と被測定物（２）との間の摩擦係数がμであれば、−〇
。
＝μであるｏ９Ｕ−−θ２〉θｆの場合６分力検出グロ
ーブ（１１に作用する力Ｆ＋の各方向の成分！＋＋ｙ１
＋Ｚｌは次式で与えられる。
ーブ（１１に作用する力Ｆ＋の各方向の成分！＋＋ｙ１
＋Ｚｌは次式で与えられる。
一方、９００−θ、≦θｆの場合、６分力検出１０−ブ
ｒ１１に作用する力Ｆｌ の各方向の成分ｘｔ ｌ ｙ
＋ ＦＺｌは、次式で与えられる。
ｒ１１に作用する力Ｆｌ の各方向の成分ｘｔ ｌ ｙ
＋ ＦＺｌは、次式で与えられる。
各方向の成分ｘｉ ｌ ）’Ｉ ＊ ＺＩは、次式で与
えられる。
えられる。
しｌこがって、６分力検出グローブｆｉ＋に作用する力
Ｆ１ （Ｄ Ｘ ＊ ’ｉ方向成分より、９０°−０２
〉θｆ１９０°−θ２≦θｆの状態が明確に判別できる
。
Ｆ１ （Ｄ Ｘ ＊ ’ｉ方向成分より、９０°−０２
〉θｆ１９０°−θ２≦θｆの状態が明確に判別できる
。
９ｏ・−〇、〉θｆの場合には、前記の２軸方向からの
接触動作に次いで、−θｔ＝”／ｘｌで与えられるθ１
の方向へ６分力検出グローブ（１）を移動し、６分力検
出グローブ（１）に力が作用しないところで停止した後
、θ１の逆方向へ移動し、６分力検出プローブｆｌｌに
作用する法線方向の力Ｎと摩擦力２、のいずれかが所定
の値以上に達したところで移動を停止する。この時点で
、６分力検出グローブ（１）に作用する力Ｆ２の各方向
の成分Ｘ２＋ｙ１＋Ｚ２は次式で与えられる。
接触動作に次いで、−θｔ＝”／ｘｌで与えられるθ１
の方向へ６分力検出グローブ（１）を移動し、６分力検
出グローブ（１）に力が作用しないところで停止した後
、θ１の逆方向へ移動し、６分力検出プローブｆｌｌに
作用する法線方向の力Ｎと摩擦力２、のいずれかが所定
の値以上に達したところで移動を停止する。この時点で
、６分力検出グローブ（１）に作用する力Ｆ２の各方向
の成分Ｘ２＋ｙ１＋Ｚ２は次式で与えられる。
前記２回の接触動作によシ得られた力Ｘ１＋）’ＩｔＺ
１＋ Ｘｚｔ Ｖｍｒ ＺＩ から、接触点での面の法
線ペクトルｔ＝邸θ！・邸θ１１十邸θ３拳幽θ１ノ十
内θ！にのＸｔ ｙ。
１＋ Ｘｚｔ Ｖｍｒ ＺＩ から、接触点での面の法
線ペクトルｔ＝邸θ！・邸θ１１十邸θ３拳幽θ１ノ十
内θ！にのＸｔ ｙ。
２方向の成分は、次式で与えられる。ここでｉＴＬ ｋ
はそれぞれＸ、ｙ、ｚ方向の単位ベクトルを示している
。
はそれぞれＸ、ｙ、ｚ方向の単位ベクトルを示している
。
一方、９０°−θ２≦θｆの場合は、３分力検出グロー
ブ（１）を接触点のまわりに、２軸に対して摩擦角θｆ
の２倍より大きい角度θ０傾ける。６分力検出グローブ
（１１を傾けたときの、６分力検出プローブ（１１を基
準にとった直交座標系を）Ｃ’ Ｈｙ’ ＋ Ｚ’とす
れば ｚ／軸方向に６分力検出グローブ（１）を後退さ
せた彼、Ｘ’、 ７’、 Ｚ’ 座標系において９０°
−θ２〉θｆ の場合と同様に２回の接触動作を行なう
ことにより、Ｘ’ｒ Ｖ’ｒ Ｚ’座標系での法線ベク
トルが得られ、この法線ベクトルをＸ＋ ｙｌｚ、Ｐｌ
；を壁糸に変換すれは、ｘ、ｙ、ｚ座標系での法線ベク
トルが祷られる。たとえば、第２図に示すようにｙ軸方
向の１わりに、６分力検出グローブ（１）を角度００回
転したときの、６分力検出グローブ（１）を基準とした
座標系ｘ′、ｙ′、ｚ′において得られた法線方向ベク
トルの成分がｔｘ’ ＋ ｔｙ’ ＋ ｔｚ’であれば
、ｘ、ｙ、ｚ座標系での法線ベクトルは次式で変換され
る。
ブ（１）を接触点のまわりに、２軸に対して摩擦角θｆ
の２倍より大きい角度θ０傾ける。６分力検出グローブ
（１１を傾けたときの、６分力検出プローブ（１１を基
準にとった直交座標系を）Ｃ’ Ｈｙ’ ＋ Ｚ’とす
れば ｚ／軸方向に６分力検出グローブ（１）を後退さ
せた彼、Ｘ’、 ７’、 Ｚ’ 座標系において９０°
−θ２〉θｆ の場合と同様に２回の接触動作を行なう
ことにより、Ｘ’ｒ Ｖ’ｒ Ｚ’座標系での法線ベク
トルが得られ、この法線ベクトルをＸ＋ ｙｌｚ、Ｐｌ
；を壁糸に変換すれは、ｘ、ｙ、ｚ座標系での法線ベク
トルが祷られる。たとえば、第２図に示すようにｙ軸方
向の１わりに、６分力検出グローブ（１）を角度００回
転したときの、６分力検出グローブ（１）を基準とした
座標系ｘ′、ｙ′、ｚ′において得られた法線方向ベク
トルの成分がｔｘ’ ＋ ｔｙ’ ＋ ｔｚ’であれば
、ｘ、ｙ、ｚ座標系での法線ベクトルは次式で変換され
る。
１＝（ａｘｆｊＯ−Ａｘ’ ＋ｄｎθｏ−１Ｚ’）ｉ
＋ｔｙ’ｊ ＋ （ａｘθｏｔ／。
＋ｔｙ’ｊ ＋ （ａｘθｏｔ／。
−自θ、−１÷）ｋ ・・・■
このようにして６分力検出グローブ（１）を皺曲１定物
（２）に接触させたときのｘ、ｙ、ｚ軸方向の力・より
被ｒＡ＋＋定物表面の法線方向が得られる。
（２）に接触させたときのｘ、ｙ、ｚ軸方向の力・より
被ｒＡ＋＋定物表面の法線方向が得られる。
第６図は本発明に係る物体表面の法線方向の測定装置の
機構部の全体構成を示した斜視図である。
機構部の全体構成を示した斜視図である。
（２）は被ｆＡＩＩ定物、ｆｌｌｉｊｘ、７＋ Ｚ方向
のカを検出できる６分力検出プローブ、（３）は先端に
取付けられた３分力検出グローブ（１）のＸ＋ ３’＋
Ｚ方向の位置とｙ軸まわシの姿勢を変える４自由度の
位置決め装置である。
のカを検出できる６分力検出プローブ、（３）は先端に
取付けられた３分力検出グローブ（１）のＸ＋ ３’＋
Ｚ方向の位置とｙ軸まわシの姿勢を変える４自由度の
位置決め装置である。
第４図は６分力検出グローブ（１）の実施例を示す斜視
図である。（４）はベース、（５）はベース（４）に両
端が固定された板バネ、＋６１は板バネ（４）の中央部
に同定され、Ｘ、Ｘ方向にそれぞれ２ケｌりｒづつ薄肉
部を有する；Ｉｔ性体、（７）は先端が球状に形成され
後端が弾性体（６）に固定された触針である。＋８１、
（９１、（Ｉｎ）Ｉｄ歪ゲージで、板バネ（５）には歪
ゲージ（８）が中央を対称に２個貼りつけている。また
弾性体（６）にはＸ方向に薄くなっている部分に歪ゲー
ジ（９）が２個貼りつけられており、Ｘ方向に薄くなっ
ている部分に歪ゲージ０（２）が２個貼９つけられてい
る。板バネ（５）及び弾性体（６）に、上記のように歪
ゲージ（８）〜ααを貼りつけ、後述のように歪ゲージ
（８）〜０υをブリッジ回路に結線することＫよって、
触針（７）に作用する力の２方向成分を歪ゲージ（８１
、ｘ方向成分を歪ゲージｆ９１、Ｘ方向成分を歪ゲージ
Ｕｎによってそれぞれ独立して検出することができる。
図である。（４）はベース、（５）はベース（４）に両
端が固定された板バネ、＋６１は板バネ（４）の中央部
に同定され、Ｘ、Ｘ方向にそれぞれ２ケｌりｒづつ薄肉
部を有する；Ｉｔ性体、（７）は先端が球状に形成され
後端が弾性体（６）に固定された触針である。＋８１、
（９１、（Ｉｎ）Ｉｄ歪ゲージで、板バネ（５）には歪
ゲージ（８）が中央を対称に２個貼りつけている。また
弾性体（６）にはＸ方向に薄くなっている部分に歪ゲー
ジ（９）が２個貼りつけられており、Ｘ方向に薄くなっ
ている部分に歪ゲージ０（２）が２個貼９つけられてい
る。板バネ（５）及び弾性体（６）に、上記のように歪
ゲージ（８）〜ααを貼りつけ、後述のように歪ゲージ
（８）〜０υをブリッジ回路に結線することＫよって、
触針（７）に作用する力の２方向成分を歪ゲージ（８１
、ｘ方向成分を歪ゲージｆ９１、Ｘ方向成分を歪ゲージ
Ｕｎによってそれぞれ独立して検出することができる。
第５図は制御装置の一例を示すブロック図で、制御装置
矯（１υは６分力検出グローブ（１）からの出力を処理
する６分力検出回路＋１２と、位置決め装置ｊＢ ＋２
１を制御する位置決め装置制御回路（１３１と、マイク
ロコンピュータ（１４Ｊとからなっている。６分力検出
回路（１３は歪ゲージ（８）〜（Ｉ［１１ごとにそれぞ
れ歪ゲージ出力信号処理回路（１９〜（］ηを備えてい
る。たとえば、処理回路（１９では、２個の歪ゲージ（
８）と２個の固定抵抗（ｔＳで構成されたブリッジ回路
がストレインアンプ１１１によって印加され、このブリ
ッジの出力信号はストレインアンプ（１１で増幅され、
直流信号として出力される。他の歪ゲージ出力信号処理
回路（１→、（Ｉｎも同様に直流信号を出力する。ただ
し、歪ゲージ出力信号処理回路ｆ１５１１ｃおけるブリ
ッジ回路は、歪ゲージ（８）が貼り付けである板バネ（
５）に作用する２方向の力だけを取シ出すために、２個
の歪ゲージ（８）が対向するようＶｃｌｌ成し、歪ゲー
ジ出力信号処理回路＋１６１．１１７１におけるブリッ
ジ回路は、弾性体（６）に作用するＸ、Ｘ方向の力を取
り出すためにそれぞれ２個の歪ゲージｆ９１、（ＩＩが
隣接するように構成されている。ゲージ出力処理回路ａ
Ｓ＋〜（１７１からの直流信号はサンプルホールド回路
；刻に大刀され、マルチプレクサＱυを介してＡ／Ｄ変
換回路＋２（９でデジタル信号化された後、マイクロコ
ンピュータ＋１４１に取り込まれる。位置決め装装置制
御回路（１濁は、６分力検出グローブｆ’ｌ ｌの位置
と姿勢を変える位置決め装置の４個のアクチェータ駆動
回路（２ト＠からなり、それぞれアクチェータ（２η〜
（至）をマイクロコンピュータ（１４１から出力される
指令に従って駆動する。
矯（１υは６分力検出グローブ（１）からの出力を処理
する６分力検出回路＋１２と、位置決め装置ｊＢ ＋２
１を制御する位置決め装置制御回路（１３１と、マイク
ロコンピュータ（１４Ｊとからなっている。６分力検出
回路（１３は歪ゲージ（８）〜（Ｉ［１１ごとにそれぞ
れ歪ゲージ出力信号処理回路（１９〜（］ηを備えてい
る。たとえば、処理回路（１９では、２個の歪ゲージ（
８）と２個の固定抵抗（ｔＳで構成されたブリッジ回路
がストレインアンプ１１１によって印加され、このブリ
ッジの出力信号はストレインアンプ（１１で増幅され、
直流信号として出力される。他の歪ゲージ出力信号処理
回路（１→、（Ｉｎも同様に直流信号を出力する。ただ
し、歪ゲージ出力信号処理回路ｆ１５１１ｃおけるブリ
ッジ回路は、歪ゲージ（８）が貼り付けである板バネ（
５）に作用する２方向の力だけを取シ出すために、２個
の歪ゲージ（８）が対向するようＶｃｌｌ成し、歪ゲー
ジ出力信号処理回路＋１６１．１１７１におけるブリッ
ジ回路は、弾性体（６）に作用するＸ、Ｘ方向の力を取
り出すためにそれぞれ２個の歪ゲージｆ９１、（ＩＩが
隣接するように構成されている。ゲージ出力処理回路ａ
Ｓ＋〜（１７１からの直流信号はサンプルホールド回路
；刻に大刀され、マルチプレクサＱυを介してＡ／Ｄ変
換回路＋２（９でデジタル信号化された後、マイクロコ
ンピュータ＋１４１に取り込まれる。位置決め装装置制
御回路（１濁は、６分力検出グローブｆ’ｌ ｌの位置
と姿勢を変える位置決め装置の４個のアクチェータ駆動
回路（２ト＠からなり、それぞれアクチェータ（２η〜
（至）をマイクロコンピュータ（１４１から出力される
指令に従って駆動する。
上記のように構成した本発明に係る物体表面の法線方向
測定装置の動作を第６図、第７図（ａ）〜（ｆ）で駅、
明する。第６図は３分力検出グローブ（夏）が接触して
いる面とＸ−ｙ平面のなす角度が摩擦角より大きい場合
における、６分力検出プローブ（１）の先端の動作を、
法線ベクトルを含みｘ−ｙ平面に垂ＩＣな平面上で示し
ている。第７図は３分力検出プローブ（１）が接触して
いる面とｘ−ｙ平面のなす角度が摩擦角より小ざい場合
における６分力検出プローブ（１）の動作をＸ −Ｚ平
面上で示している。
測定装置の動作を第６図、第７図（ａ）〜（ｆ）で駅、
明する。第６図は３分力検出グローブ（夏）が接触して
いる面とＸ−ｙ平面のなす角度が摩擦角より大きい場合
における、６分力検出プローブ（１）の先端の動作を、
法線ベクトルを含みｘ−ｙ平面に垂ＩＣな平面上で示し
ている。第７図は３分力検出プローブ（１）が接触して
いる面とｘ−ｙ平面のなす角度が摩擦角より小ざい場合
における６分力検出プローブ（１）の動作をＸ −Ｚ平
面上で示している。
６分力検出グローブ（１）を位置決め装置（３）によシ
２軸方向に移動させるとともに、逐次６分力検出プロー
ブ（１）からの出力を制御装置θＤへ取込む。６分力検
出プローブ（１１が被測定物（２）に接触し、６分力検
出グローブ（１）に作用するＸｓ）’ｙＺ軸方向のいず
れかが０１定の値以上になったところで、ｚ軸方向への
移動を停止する。この時点での６分力検出プローブ（１
）に作用するｘ、ｙ、ｚ軸方向の力ｘ１ｔ ｙＩ＋’
ｚｌ ヲマイクロコンピュータＩに記憶シておく。
２軸方向に移動させるとともに、逐次６分力検出プロー
ブ（１）からの出力を制御装置θＤへ取込む。６分力検
出プローブ（１１が被測定物（２）に接触し、６分力検
出グローブ（１）に作用するＸｓ）’ｙＺ軸方向のいず
れかが０１定の値以上になったところで、ｚ軸方向への
移動を停止する。この時点での６分力検出プローブ（１
）に作用するｘ、ｙ、ｚ軸方向の力ｘ１ｔ ｙＩ＋’
ｚｌ ヲマイクロコンピュータＩに記憶シておく。
次にｘｌ ｌ ｙｌのいずれかが零でないならば、マイ
クロコンピュータ（１４１によシーθ１＝ｙ／ｘ１で与
えられるθ１を計算し、位置決め装置（３）によシロ分
力検出プローブ（１）を０１の方向へ後退させ、６分力
検出グローブ（１）に作用する力が零になったところで
後退を停止した後、再び逆方向へ移動させ、６分力検出
プａ−プｔ１＋に作用するＸ ＊ ｙｔ Ｚ刺１方向の
力” ｌ ｙｔ ｌ ｚｌのいずれかが所定の値以上に
なったところで、移動を停止する。”Ｉ ｌ ７ｔ＋
ｚｔ ｌ ｘｆｉ７ｚ＊Ｚｔ よシマイクロコンピュー
タ（１４）で法線方向を計算することに、よ勺、物体表
面の法線方向を得ることができる。
クロコンピュータ（１４１によシーθ１＝ｙ／ｘ１で与
えられるθ１を計算し、位置決め装置（３）によシロ分
力検出プローブ（１）を０１の方向へ後退させ、６分力
検出グローブ（１）に作用する力が零になったところで
後退を停止した後、再び逆方向へ移動させ、６分力検出
プａ−プｔ１＋に作用するＸ ＊ ｙｔ Ｚ刺１方向の
力” ｌ ｙｔ ｌ ｚｌのいずれかが所定の値以上に
なったところで、移動を停止する。”Ｉ ｌ ７ｔ＋
ｚｔ ｌ ｘｆｉ７ｚ＊Ｚｔ よシマイクロコンピュー
タ（１４）で法線方向を計算することに、よ勺、物体表
面の法線方向を得ることができる。
一方、ＸＩ ｌ ｙｔがともに零であれは、位置決め装
置（３）によシロ分力検出グローブ（Ｊ）の先端の球の
中心まわりに摩擦角の２倍以上の角度回転させる。
置（３）によシロ分力検出グローブ（Ｊ）の先端の球の
中心まわりに摩擦角の２倍以上の角度回転させる。
６分力検出プローブ（１）を回転したときの６分力検出
プローブ（１）を基準にとった座標系をＸ’＋ ｙ’＋
Ｚ’とすれは、次に位置決め装置Ｎ ｆ３１により６
分力検出グローブ（１）を２′方向へ後退させ、６分力
検出グローブ（１）に力が作用しなくなるところで停止
した後 ｚ／力方向′ｓ、動じ６分力検出グローブに作
用する力Ｘｓ＋ ｙｉ＋ ｚｌのいずれかが所定の値を
越えたところで移動を停止し、ｘＳ、ｙ３．ｚｌをマイ
クロコンピュータ（］４Ｊ ＶＣ９６憶する。次にマイ
クロコンピュータ（１４１によｔ） ｔｍｏｌ ＝ ｙ
Ｖｚ、で与えられる０重を計ｑし、位置決め装置（３）
により６分力検出プローブｆｉ１を０重の方向へ後退さ
せ、６分力検出グローブ（１１に作用する力が零になっ
たところで後退を停止した後再ひ逆方向へ移動させ、６
分力検出プローブ（１１に作用するｘ、ｙ、ｚ軸方向の
力Ｘ４＋ｙ４＋ ｚ４のいずれかが所定の値以上になっ
たところで移動を停止する。ｘｌ １ ｙ８ ｒ ｚｓ
＋ Ｘ４１ ｙ４ ＋ｚ４ よシマイクロコンピュー
タ１ｔ（ｌでＸ’ Ｈｙ’ ＊ Ｚ’座標系での法線方
向を計算した後、５分力検出プローブ（１）を傾けた角
度の分を補正すれば物体表面の法線方向を得ることがで
きる。
プローブ（１）を基準にとった座標系をＸ’＋ ｙ’＋
Ｚ’とすれは、次に位置決め装置Ｎ ｆ３１により６
分力検出グローブ（１）を２′方向へ後退させ、６分力
検出グローブ（１）に力が作用しなくなるところで停止
した後 ｚ／力方向′ｓ、動じ６分力検出グローブに作
用する力Ｘｓ＋ ｙｉ＋ ｚｌのいずれかが所定の値を
越えたところで移動を停止し、ｘＳ、ｙ３．ｚｌをマイ
クロコンピュータ（］４Ｊ ＶＣ９６憶する。次にマイ
クロコンピュータ（１４１によｔ） ｔｍｏｌ ＝ ｙ
Ｖｚ、で与えられる０重を計ｑし、位置決め装置（３）
により６分力検出プローブｆｉ１を０重の方向へ後退さ
せ、６分力検出グローブ（１１に作用する力が零になっ
たところで後退を停止した後再ひ逆方向へ移動させ、６
分力検出プローブ（１１に作用するｘ、ｙ、ｚ軸方向の
力Ｘ４＋ｙ４＋ ｚ４のいずれかが所定の値以上になっ
たところで移動を停止する。ｘｌ １ ｙ８ ｒ ｚｓ
＋ Ｘ４１ ｙ４ ＋ｚ４ よシマイクロコンピュー
タ１ｔ（ｌでＸ’ Ｈｙ’ ＊ Ｚ’座標系での法線方
向を計算した後、５分力検出プローブ（１）を傾けた角
度の分を補正すれば物体表面の法線方向を得ることがで
きる。
第８図は本発明の他の実施例を示す説明図で、他の用途
への転用例を示している。この実施例では物体表面測定
装置において、５分力検出グローブｆｌｌをｙ軸まわす
に姿勢を変えられる。位置決め装置としているが、６分
力検出グローブ（１１をＸ−ｙ平面に対して傾けられる
ものであれば同様の効果が得られる。
への転用例を示している。この実施例では物体表面測定
装置において、５分力検出グローブｆｌｌをｙ軸まわす
に姿勢を変えられる。位置決め装置としているが、６分
力検出グローブ（１１をＸ−ｙ平面に対して傾けられる
ものであれば同様の効果が得られる。
以上の説明では６分力検出グローブが被測定物ＫＷ触し
たときに生じる力の方向から物体表面の法線方向を測定
する場合を示したが、本発明の物体表面の法線方向測定
装置ｆは高精度の３次元物体形状測定装置としても用い
ることができる。通常の３次元物体形状測定装置では、
位置決め装置の先に取付けたタッチプローブが被測定物
に接触したときのタッチプローブのｘ ＊ ｙ ｒ ｚ
ａｍをめる動作を多数点打なって被測定物の形状を測
定していたため、狽１１定点間の補間の際の誤差とタッ
チプローブ先端の大きさによる実際の接触点と油１定し
た接触点との位置の誤差が避られない。しかしながら本
発明のように接触点での法線方向がわかれば、６Ｉ１１
定点間を補間するときの情報量がふえ、補間の精度を上
げることができる。また、Ｘ軸と角バしθｒなす斜面と
先端が半径ｒの球になっている６分力検出プローブとを
２次元で示した第８図のように、、法線方向より球の接
触位置がわかるため、正確に＃湘１定物上の接触点の位
置を測定できる。したがって、本発明によれば、６次元
物体の形状測定を高Ｎ度に測定することが口Ｊ能である
。
たときに生じる力の方向から物体表面の法線方向を測定
する場合を示したが、本発明の物体表面の法線方向測定
装置ｆは高精度の３次元物体形状測定装置としても用い
ることができる。通常の３次元物体形状測定装置では、
位置決め装置の先に取付けたタッチプローブが被測定物
に接触したときのタッチプローブのｘ ＊ ｙ ｒ ｚ
ａｍをめる動作を多数点打なって被測定物の形状を測
定していたため、狽１１定点間の補間の際の誤差とタッ
チプローブ先端の大きさによる実際の接触点と油１定し
た接触点との位置の誤差が避られない。しかしながら本
発明のように接触点での法線方向がわかれば、６Ｉ１１
定点間を補間するときの情報量がふえ、補間の精度を上
げることができる。また、Ｘ軸と角バしθｒなす斜面と
先端が半径ｒの球になっている６分力検出プローブとを
２次元で示した第８図のように、、法線方向より球の接
触位置がわかるため、正確に＃湘１定物上の接触点の位
置を測定できる。したがって、本発明によれば、６次元
物体の形状測定を高Ｎ度に測定することが口Ｊ能である
。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば祈測定
物の表面上の測定点での法線方向が直接得られ、高精度
の測定が行なえる等の顕著な効果ｆあげることができる
。
物の表面上の測定点での法線方向が直接得られ、高精度
の測定が行なえる等の顕著な効果ｆあげることができる
。
８Ｐ７１図は６分力検出プローブが物体表面に接触した
ときの力の状態を示す説明図、第２図は６分力検出プロ
ーブを傾ける場合の力の状態を示す説明図、＾３６図は
物体表面の法線方向姐１（定装置の機構部を示す斜視図
、第４図は６分力検出プローブを示す斜視図、第５図は
制御回路構成の一例を示すブロック図、第６図、第７図
←）、（ｈｂ （Ｑｂ （ｄ）ｊ（Ｑ）、 （ｆ）は６
分力検出プローブの動作説明図、第８図は本発明の他の
実施例を示す説明図である。 （１）・・・６分力検出グローブ （２）・・・被測定
物 （３）・・・位置決め装置 （ｌυ・・・制御装置
。 なお各図中同一符号は同一または相当部分を示すものと
する。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第 ５ 図 第６０ 餡７図 （０） （ｄ） 手続袖正書（自発） 昭和５９年 ６月２２日 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭５８−２４５１３７号２、発明
の名称 物体表面の法線方向の測定方法及び装置３、油止をする
者 ４、代理人 ６、 補正の内容 （１）明細書の「特許請求の範囲」を別紙のとおシ補正
する。 （２）明細書第４頁第１９行〜第２０行の「摩擦力Ｆａ
との合力Ｆｔ Ｊを「摩擦力Ｆａとの合力Ｆ１」と補正
する。 （３）明細書第５頁第１行のｒＦｔＪを「Ｆｌ」と補正
する。 （４）明細書第６頁第８行のｒＮＪをｒＮＪと補正する
。 （５）明細書第１０貢第１９行の「／Ｄ変換回路（イ）
」を「Ａ／Ｄ変換回路四」と補正する。 （６）明細書第１１貢第２行〜第６行の「位置決め装置
」を「位置決め装置（３１」と補正する。 （７）明細書第１６庁第１０行の「−θｔ−／ＸｘＪを
ｒ ｔｕ ｌｌｓ ＝ ”／ Ｘｇ Ｊ ト補正スル。 （８）図面の第７図を別紙補正図面のとおシ補正する。 以上 特許請求の範囲（補正〕 「（１）作用する力のｘ、ｙ、ｚ軸方向の力検出をでき
る３分力検出グローブを被測定物表面に押しつけて被渾
１定物表面の法線方向を測定する方法において、 （ｉ）、６分力検出プローブに作用する刀を６１１１定
しながら５分力検出プローブを２軸方向に移動させ、６
分力検出グローブが被淋１定物に接触して、６分力検出
プローブに作用するｘ、ｙ、ｚ軸方向の力ＸＩ＋ ｙｔ
＋ ｚｌのいずれかが所定の値になると移動を停止する
。 ■、ＸＩ・ｙＩがともに零でない場合には、−〇簾−ｙ
ンエ、で与えられる角度０１一方向へ６分力検出グロー
ブに作用する力が零になるまで移動した後停止する。次
いで、角度６１の逆方向へ移動し、６分力検出グローブ
が被測定物に接触し３分力検出プローブに作用するｘｌ
、 ｙｚ＋ Ｚｌのいずれかが所定の値になると移動を
停止する。この動作で得られたｘｌ ＋ ７１ ｔ ｚ
ｌとＶｘｒ Ｖｘｒ ｚｍ より・被測定物表面の法線
方向は法線方向の単位ベクトル（ｘ＋ ＋ｘｚ）／ ｆ
ｉＸ１＋ｘ２）”＋Ｃｙｔ ＋ｙｘ）”＋（ｚ＜ ＋
ｚ、−）ｉ−。 ｔｚ＝（Ｚ＋＋Ｚｚ）／Ｊ（穐＋Ｘｓ）”＋（Ｆｓ＋７
ｉ）” ＋（ｚｔ ＋ｚｘ ）” ｒを得る。 ■、ｘｌ ＋ ３’ｓがともに零の場合には、６分力検
出プローブを被測定物と３分力検出グローブの摩擦角の
２倍以上の角度傾けた後、前記■、■と同様の動作で法
線方向を得、傾けた角度の補正を行なって被測定物表面
の法線方向を得ることを特徴とする物体表面の法線方向
の測定方法。 ｒ２１作用する力のＸＩ ７ｒ Ｚ軸方向の成分を、独
立に検出できるように歪ゲージを貼シ付けた６分力検出
グローブと、前記６分力検出プローブを移動させる多自
由度の位置決め装置と、前記６分力装置を制御する制御
装置とを備えたことを特徴とする物体表面の法線方向測
定装置。」 第７ （ａ） １ ［ｂ） （Ｃ） （ｄ） （ｅ）
ときの力の状態を示す説明図、第２図は６分力検出プロ
ーブを傾ける場合の力の状態を示す説明図、＾３６図は
物体表面の法線方向姐１（定装置の機構部を示す斜視図
、第４図は６分力検出プローブを示す斜視図、第５図は
制御回路構成の一例を示すブロック図、第６図、第７図
←）、（ｈｂ （Ｑｂ （ｄ）ｊ（Ｑ）、 （ｆ）は６
分力検出プローブの動作説明図、第８図は本発明の他の
実施例を示す説明図である。 （１）・・・６分力検出グローブ （２）・・・被測定
物 （３）・・・位置決め装置 （ｌυ・・・制御装置
。 なお各図中同一符号は同一または相当部分を示すものと
する。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第 ５ 図 第６０ 餡７図 （０） （ｄ） 手続袖正書（自発） 昭和５９年 ６月２２日 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭５８−２４５１３７号２、発明
の名称 物体表面の法線方向の測定方法及び装置３、油止をする
者 ４、代理人 ６、 補正の内容 （１）明細書の「特許請求の範囲」を別紙のとおシ補正
する。 （２）明細書第４頁第１９行〜第２０行の「摩擦力Ｆａ
との合力Ｆｔ Ｊを「摩擦力Ｆａとの合力Ｆ１」と補正
する。 （３）明細書第５頁第１行のｒＦｔＪを「Ｆｌ」と補正
する。 （４）明細書第６頁第８行のｒＮＪをｒＮＪと補正する
。 （５）明細書第１０貢第１９行の「／Ｄ変換回路（イ）
」を「Ａ／Ｄ変換回路四」と補正する。 （６）明細書第１１貢第２行〜第６行の「位置決め装置
」を「位置決め装置（３１」と補正する。 （７）明細書第１６庁第１０行の「−θｔ−／ＸｘＪを
ｒ ｔｕ ｌｌｓ ＝ ”／ Ｘｇ Ｊ ト補正スル。 （８）図面の第７図を別紙補正図面のとおシ補正する。 以上 特許請求の範囲（補正〕 「（１）作用する力のｘ、ｙ、ｚ軸方向の力検出をでき
る３分力検出グローブを被測定物表面に押しつけて被渾
１定物表面の法線方向を測定する方法において、 （ｉ）、６分力検出プローブに作用する刀を６１１１定
しながら５分力検出プローブを２軸方向に移動させ、６
分力検出グローブが被淋１定物に接触して、６分力検出
プローブに作用するｘ、ｙ、ｚ軸方向の力ＸＩ＋ ｙｔ
＋ ｚｌのいずれかが所定の値になると移動を停止する
。 ■、ＸＩ・ｙＩがともに零でない場合には、−〇簾−ｙ
ンエ、で与えられる角度０１一方向へ６分力検出グロー
ブに作用する力が零になるまで移動した後停止する。次
いで、角度６１の逆方向へ移動し、６分力検出グローブ
が被測定物に接触し３分力検出プローブに作用するｘｌ
、 ｙｚ＋ Ｚｌのいずれかが所定の値になると移動を
停止する。この動作で得られたｘｌ ＋ ７１ ｔ ｚ
ｌとＶｘｒ Ｖｘｒ ｚｍ より・被測定物表面の法線
方向は法線方向の単位ベクトル（ｘ＋ ＋ｘｚ）／ ｆ
ｉＸ１＋ｘ２）”＋Ｃｙｔ ＋ｙｘ）”＋（ｚ＜ ＋
ｚ、−）ｉ−。 ｔｚ＝（Ｚ＋＋Ｚｚ）／Ｊ（穐＋Ｘｓ）”＋（Ｆｓ＋７
ｉ）” ＋（ｚｔ ＋ｚｘ ）” ｒを得る。 ■、ｘｌ ＋ ３’ｓがともに零の場合には、６分力検
出プローブを被測定物と３分力検出グローブの摩擦角の
２倍以上の角度傾けた後、前記■、■と同様の動作で法
線方向を得、傾けた角度の補正を行なって被測定物表面
の法線方向を得ることを特徴とする物体表面の法線方向
の測定方法。 ｒ２１作用する力のＸＩ ７ｒ Ｚ軸方向の成分を、独
立に検出できるように歪ゲージを貼シ付けた６分力検出
グローブと、前記６分力検出プローブを移動させる多自
由度の位置決め装置と、前記６分力装置を制御する制御
装置とを備えたことを特徴とする物体表面の法線方向測
定装置。」 第７ （ａ） １ ［ｂ） （Ｃ） （ｄ） （ｅ）
Claims (2)
- （１）作用する力のＸ、ｙ、Ｚ軸方向の力検出をできる
６分力検出グローブを被測定物表面に押しつけて被測定
物表面の法線方向を測定する方法において、 ■、６分力検出グローブに作用する力を測定しながら６
分力検出グローブを２軸方向に移動させ、６分力検出プ
ローブが被測定物に接触して、６分力検出プローブに作
用するＸ＋ ｙ＋ Ｚ軸方向の力Ｘ□＋）’Ｉ＋Ｚ１
のいずれかが所定の値忙なると移動を停止する。 （す、Ｘｌｙ ｙｌがともに零でない場合には、−θ＝
”ｊ＋７ｘ１で与えられる角度θ方向へ３分力検出グロ
ーブに作用する力が零になるまで移動した後停止する。 次いで、角度θの逆方向へ移動し、６分力検出プローブ
が被測定物に接触し３分力検出グローブに作用するＸ２
＊ ’ｊａｒ ｚｆｉのいずれかが所定の値になると移
動を停止する。この動作で得られたＸｌ１ｙＩＩｚ１と
Ｘ２＋ Ｘ２＊ Ｚ２よシ、被測定物表面の法線方向は
法線方向の単位ベクトル（ＸＩ ＋Ｎａ ） ／ ！ｙ
２）”＋ （Ｚｌ 、＋ｚ２ ）” 。 ｔｒ、 ＝ （Ｚｌ ＋Ｚｆｉ ）／ （Ｘ１＋Ｘ！
） ＋（）’ｔ＋ｙｚ）”＋（ｚｌ＋ｚＪ”を得る。 ■、’Ｘｔ ＋ ７１がともに零の場合には、６分力検
出プローブを被測定物と６分力検出グローブの摩擦角の
２倍以上の角度幼けた後、前記■、■と同様の動作で法
線方向を得、傾けた角度の補正を行なって被測定物表面
の法線方向を得ることを特徴とする物体底面の法線方向
の測定方法。 - （２）作用する力のＸ＋ ７ｒ Ｚ軸方向の成分を、独
立に検出できるように歪ゲージを貼ｐ付けた６分力検出
グローブと、前記３分力検出グローブを移動させる多自
由度の位置決め装置と、前記３分力検出グローブの出力
を演算処理し、前記位置決め装置ａを制御する制御装置
とを備えたことを特徴とする物体表面の法線方向測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24513783A JPS60140110A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 物体表面の法線方向の測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24513783A JPS60140110A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 物体表面の法線方向の測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60140110A true JPS60140110A (ja) | 1985-07-25 |
| JPH0352809B2 JPH0352809B2 (ja) | 1991-08-13 |
Family
ID=17129177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24513783A Granted JPS60140110A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 物体表面の法線方向の測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60140110A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02286888A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-27 | Maezawa Ind Inc | 自動給水方法及びその装置 |
| US5040306A (en) * | 1988-02-18 | 1991-08-20 | Renishaw Plc | Surface-sensing device |
| US5152072A (en) * | 1988-02-18 | 1992-10-06 | Renishaw Plc | Surface-sensing device |
| US5174039A (en) * | 1990-08-17 | 1992-12-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Displacement-measuring apparatus, and static-pressure bearing device for use in the displacement-measuring apparatus |
| US5189806A (en) * | 1988-12-19 | 1993-03-02 | Renishaw Plc | Method of and apparatus for scanning the surface of a workpiece |
| US5212646A (en) * | 1987-12-19 | 1993-05-18 | Renishaw Plc | Method of using a mounting for surface-sensing stylus |
| EP0617253A3 (de) * | 1993-03-20 | 1995-06-14 | Pietzsch Automatisierungstech | Messvorrichtung zum Vermessen der Form von Zylindern. |
| EP0730210A1 (en) * | 1995-03-03 | 1996-09-04 | Faro Technologies Inc. | Three dimensional coordinate measuring apparatus |
| JP2008537107A (ja) * | 2005-03-24 | 2008-09-11 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | 測定プローブ |
| CZ302109B6 (cs) * | 2006-12-04 | 2010-10-20 | CVUT v Praze - Fakulta strojní CENTRUM AUTOMOBILU A SPALOVACÍCH MOTORU JOSEFA BOŽKA II | Multiaxiální variabilní silový snímac |
| NL1037855A (nl) * | 2009-05-08 | 2010-11-09 | Sios Messtechnik Gmbh | Inrichting voor de meting van krachtcomponenten. |
-
1983
- 1983-12-28 JP JP24513783A patent/JPS60140110A/ja active Granted
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5212646A (en) * | 1987-12-19 | 1993-05-18 | Renishaw Plc | Method of using a mounting for surface-sensing stylus |
| US5040306A (en) * | 1988-02-18 | 1991-08-20 | Renishaw Plc | Surface-sensing device |
| US5152072A (en) * | 1988-02-18 | 1992-10-06 | Renishaw Plc | Surface-sensing device |
| US5189806A (en) * | 1988-12-19 | 1993-03-02 | Renishaw Plc | Method of and apparatus for scanning the surface of a workpiece |
| JPH02286888A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-27 | Maezawa Ind Inc | 自動給水方法及びその装置 |
| US5174039A (en) * | 1990-08-17 | 1992-12-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Displacement-measuring apparatus, and static-pressure bearing device for use in the displacement-measuring apparatus |
| US5611147A (en) * | 1993-02-23 | 1997-03-18 | Faro Technologies, Inc. | Three dimensional coordinate measuring apparatus |
| EP0617253A3 (de) * | 1993-03-20 | 1995-06-14 | Pietzsch Automatisierungstech | Messvorrichtung zum Vermessen der Form von Zylindern. |
| EP0730210A1 (en) * | 1995-03-03 | 1996-09-04 | Faro Technologies Inc. | Three dimensional coordinate measuring apparatus |
| JP2008537107A (ja) * | 2005-03-24 | 2008-09-11 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | 測定プローブ |
| CZ302109B6 (cs) * | 2006-12-04 | 2010-10-20 | CVUT v Praze - Fakulta strojní CENTRUM AUTOMOBILU A SPALOVACÍCH MOTORU JOSEFA BOŽKA II | Multiaxiální variabilní silový snímac |
| NL1037855A (nl) * | 2009-05-08 | 2010-11-09 | Sios Messtechnik Gmbh | Inrichting voor de meting van krachtcomponenten. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0352809B2 (ja) | 1991-08-13 |
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