JPS60218007A - 物体形状の非接触倣い測定法 - Google Patents
物体形状の非接触倣い測定法Info
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- JPS60218007A JPS60218007A JP7273984A JP7273984A JPS60218007A JP S60218007 A JPS60218007 A JP S60218007A JP 7273984 A JP7273984 A JP 7273984A JP 7273984 A JP7273984 A JP 7273984A JP S60218007 A JPS60218007 A JP S60218007A
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- measurement
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、非接触式センサによる物体形状の測定法に係
り・特に、接線の傾きが不連続であるような物体断面形
状の倣い測定法に関する・〔発明の背景〕 僅来１機械加工物の三次元形状の測定には、−般に・触
針法が用いられてきた。本方法は高精度ヲ朋待できる反
面で、触針子の摩耗の管理が必要なこと、測定時間が長
いこと、また、柔らかい物体には適用できないという問
題があった。
り・特に、接線の傾きが不連続であるような物体断面形
状の倣い測定法に関する・〔発明の背景〕 僅来１機械加工物の三次元形状の測定には、−般に・触
針法が用いられてきた。本方法は高精度ヲ朋待できる反
面で、触針子の摩耗の管理が必要なこと、測定時間が長
いこと、また、柔らかい物体には適用できないという問
題があった。
このため、エレクトロニクスの急激な発展に伴って、光
学式、ないし、電磁気式センサを用いた非接触測定法が
開発されつつある。このような非接触測定法における最
大の開発課題は、測定物体に対してセンサをいかに駆動
して測定するか、というセンサの倣い測定法である。以
下、従来の代表的な物体形状の非接触測定装置、並びに
、センサの倣い測定法について、センサとしてレーザ光
による光学式変位計を用いた場合を例にとり説明する。
学式、ないし、電磁気式センサを用いた非接触測定法が
開発されつつある。このような非接触測定法における最
大の開発課題は、測定物体に対してセンサをいかに駆動
して測定するか、というセンサの倣い測定法である。以
下、従来の代表的な物体形状の非接触測定装置、並びに
、センサの倣い測定法について、センサとしてレーザ光
による光学式変位計を用いた場合を例にとり説明する。
第１図は、従来例の形状計１定装置の全体構成を示す。
固定具１に固定された被測定物体２の上方には、レーザ
な用いた変位計３が配置され・変位計３は角度変化機構
４を介して・クロスヘッド５に結合されている。クロス
ヘッド５は、三次元駆動装置のアーム６と滑合され、ガ
イド部７と＋ｊＡ送リネす８及びモータ９によって左右
（図示のＸ軸方向）に駆動可能となっている。また、変
位計３の上下方向（Ｘ軸方向）の駆動は、モータ１０に
結合された縦送りネジ１１と、アーム１２に滑合された
ギアボックス１３により行なわれる。さらに・変位計の
Ｚ軸方向の駆動は、基台１４に載置された三次元駆動機
構全体を、モータ１５により行なう構造となっている。
な用いた変位計３が配置され・変位計３は角度変化機構
４を介して・クロスヘッド５に結合されている。クロス
ヘッド５は、三次元駆動装置のアーム６と滑合され、ガ
イド部７と＋ｊＡ送リネす８及びモータ９によって左右
（図示のＸ軸方向）に駆動可能となっている。また、変
位計３の上下方向（Ｘ軸方向）の駆動は、モータ１０に
結合された縦送りネジ１１と、アーム１２に滑合された
ギアボックス１３により行なわれる。さらに・変位計の
Ｚ軸方向の駆動は、基台１４に載置された三次元駆動機
構全体を、モータ１５により行なう構造となっている。
従って、変位計３は被測定物体２の周りで、ｘ、ｙ、ｚ
軸方向に移動可能であり、角度変化機構４により・被測
定物体の形状に応じて、図中の破線で示したレーザ光線
の照射角を変更できるようになっている。７角２図は変
位計３の概略構造を示す。レーザ光は光源１６より射出
され・照射レンズ１７を通って照射光軸１８上を進み・
被測定物体２０表面上の点Ｐを照射する０２点からの拡
散反射光は・照射光軸と角度γをなす軸線１９上に配置
された集光レンズ２０により集光され、受光器２１によ
り検出される口距離測定の原理は、被測定物体２と変位
計３との距離が変化すると、受光器２１の受光面に入射
する反射光の位置が変化するので、この変化を電気的に
検出することによっている＠ただし・受光面の大きさの
制約等から・距離の測定可能範囲にはおのずと制限があ
り、第２図でＰ′〜Ｐ“間（距離Ｌｏは、Ｌ ｍｉｎ
（Ｌ６ ＜ Ｌ ｍａｘ ）がその範囲となる・ このように構成された従来例では、第１図に示すように
・物体上の測定点Ｐの座標（Ｘｐ、Ｙｐ。
軸方向に移動可能であり、角度変化機構４により・被測
定物体の形状に応じて、図中の破線で示したレーザ光線
の照射角を変更できるようになっている。７角２図は変
位計３の概略構造を示す。レーザ光は光源１６より射出
され・照射レンズ１７を通って照射光軸１８上を進み・
被測定物体２０表面上の点Ｐを照射する０２点からの拡
散反射光は・照射光軸と角度γをなす軸線１９上に配置
された集光レンズ２０により集光され、受光器２１によ
り検出される口距離測定の原理は、被測定物体２と変位
計３との距離が変化すると、受光器２１の受光面に入射
する反射光の位置が変化するので、この変化を電気的に
検出することによっている＠ただし・受光面の大きさの
制約等から・距離の測定可能範囲にはおのずと制限があ
り、第２図でＰ′〜Ｐ“間（距離Ｌｏは、Ｌ ｍｉｎ
（Ｌ６ ＜ Ｌ ｍａｘ ）がその範囲となる・ このように構成された従来例では、第１図に示すように
・物体上の測定点Ｐの座標（Ｘｐ、Ｙｐ。
Ｚｐ）は、三次元駆動機構の代表点Ｎの座標（ＸＮ 、
ＹＮ 、 ＺＮ ）・角度変化機構４の角度θＮ及び
変位計３による距離？ｌ１１１足値りとにより・下式で
計算できるので・これら測定点を結べば・物体形状の測
定が可能となる。
ＹＮ 、 ＺＮ ）・角度変化機構４の角度θＮ及び
変位計３による距離？ｌ１１１足値りとにより・下式で
計算できるので・これら測定点を結べば・物体形状の測
定が可能となる。
Ｘ ｐ −Ｘ ＮＬ ｓｔｎθＮ
Ｙｐ＝ＹＮ＋ｉ、ｃｏｓθＮ
Ｚｐ ＝Ｚｓ
次に、従来例１？Ｃおける未知形状物体の倣い測定法に
ついて説明する。なお、簡嚇のため物体の２次元断面の
形状を得る場合を例にとる。第３図において・被測定物
体２内の２点ＰＩ−２、Ｐｔ−１の座標は・既に・測定
済みであり１次の点ＰＩの座標を測定する場合を考える
。その手順を示すと次のようになる。
ついて説明する。なお、簡嚇のため物体の２次元断面の
形状を得る場合を例にとる。第３図において・被測定物
体２内の２点ＰＩ−２、Ｐｔ−１の座標は・既に・測定
済みであり１次の点ＰＩの座標を測定する場合を考える
。その手順を示すと次のようになる。
（ａ） 縦側定点ＰＩ−２１ＰＩ−１を結ぶ直線の延長
上に・ｐ ｌ−ｉから基準測定幅Ｓだけ離れた点（図中
◎印）をとり、これを目標点ＲＩとする・Φ）変位計３
を照射光軸が目標点Ｒ＋を通り・かつ・Ｒ１の照射角が
αｏ、−ｔた、目標点Ｒ量との距離が基準測定距離ＬＯ
となる位置に駆動する。ここにα。＋Ｌ６はそれぞれの
測定可能範囲内の値である。
上に・ｐ ｌ−ｉから基準測定幅Ｓだけ離れた点（図中
◎印）をとり、これを目標点ＲＩとする・Φ）変位計３
を照射光軸が目標点Ｒ＋を通り・かつ・Ｒ１の照射角が
αｏ、−ｔた、目標点Ｒ量との距離が基準測定距離ＬＯ
となる位置に駆動する。ここにα。＋Ｌ６はそれぞれの
測定可能範囲内の値である。
（Ｃ） この状態で測定した物体表面との距離ＱＩＰＩ
により、゛物体表面上の測定点ＰＬの座標を計算する。
により、゛物体表面上の測定点ＰＬの座標を計算する。
同様の行程を繰り返すことにより・縦側足点Ｐ＋−１，
Ｐ＋により新たな測定点Ｐｌ＋１もまゐことがわかる。
Ｐ＋により新たな測定点Ｐｌ＋１もまゐことがわかる。
しかし、この従来例は、次のような問題点をもっている
ことが明らかとなった。すなわち・従来例は・測定断面
の接線が連続的に変化することを前提としているので１
不連続な接線をもつ物体の形状測定ができない場合があ
ることである。第４図に、その−例を示す。物体の断面
形状がほぼ直角に折れ曲っている場合１図中のＰ＋−を
点までの測定は可能であるが、この点を越えての測定は
不可能である。
ことが明らかとなった。すなわち・従来例は・測定断面
の接線が連続的に変化することを前提としているので１
不連続な接線をもつ物体の形状測定ができない場合があ
ることである。第４図に、その−例を示す。物体の断面
形状がほぼ直角に折れ曲っている場合１図中のＰ＋−を
点までの測定は可能であるが、この点を越えての測定は
不可能である。
本発明の目的は・接線の傾きが不連続であっても、形状
測定が可能な倣い測定法を提供するにあるＯ 〔発明の概要〕 本発明は・接線の傾きが不連続なコーナ一部にさしかか
った場合には、角度変化機構を用いてコーナ一部を回り
込むように変化計を駆動することを特徴とする〇 〔発明の実施例〕 以下・本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第５
図は・本発明により・接線の傾きが不連続な断面の物体
形状の測定法を示す。図において、コーナ一部の直前ま
での点ＰＩ−ｓ 、 Ｐｔ−ｍ 、 Ｐｔ−ｔは、既に
従来例と同様の方法で測定済みであるとする。本発明で
は、これら縦側定の点からコーナーを回り込んだ次の点
ＰＬをめるにあたシ・途中までは従来の方法を用いる。
測定が可能な倣い測定法を提供するにあるＯ 〔発明の概要〕 本発明は・接線の傾きが不連続なコーナ一部にさしかか
った場合には、角度変化機構を用いてコーナ一部を回り
込むように変化計を駆動することを特徴とする〇 〔発明の実施例〕 以下・本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第５
図は・本発明により・接線の傾きが不連続な断面の物体
形状の測定法を示す。図において、コーナ一部の直前ま
での点ＰＩ−ｓ 、 Ｐｔ−ｍ 、 Ｐｔ−ｔは、既に
従来例と同様の方法で測定済みであるとする。本発明で
は、これら縦側定の点からコーナーを回り込んだ次の点
ＰＬをめるにあたシ・途中までは従来の方法を用いる。
その方法は以下の通シである。
（１）既知の点ｐ＋−２．ｐｔ−凰を結ぶ直線ＰＬ、。
丁■〒上に・従来例と同様にＰ＋、コｒ −８（基準測
定幅）なる目標点Ｒｏｔ−設定し・この点Ｒｅに対し・
照射距離が基闘射距離Ｌｏ ・照射角が基準照射角α０
となる位置Ｑｏに変位計３を駆動し、測定を行なう・ （２） この場合・図中実線の矢印で示す変位計３．の
距離測定範囲の最大値Ｌ ｍ−’−（＝ Ｑｏ Ｔ ｏ
）の範囲内には、物体が存在しないので測定値がまら
ない。そこで本発明では新たにコーナ一部の回シ込みの
動作を行なう。すなわち・線分Ｚ丁酉口と角度θ。をな
す線分Ｐｔ−＋ Ｔｏ 上にＰＩ−ＩＡＩ−８なる新た
な目標点几！ を設け・この点Ｒ１に対して照射距離を
基準照射距離Ｌｏ、照射角が基準照射角α０となる位置
Ｑｌに変位計３を駆動し・測定を行なう。
定幅）なる目標点Ｒｏｔ−設定し・この点Ｒｅに対し・
照射距離が基闘射距離Ｌｏ ・照射角が基準照射角α０
となる位置Ｑｏに変位計３を駆動し、測定を行なう・ （２） この場合・図中実線の矢印で示す変位計３．の
距離測定範囲の最大値Ｌ ｍ−’−（＝ Ｑｏ Ｔ ｏ
）の範囲内には、物体が存在しないので測定値がまら
ない。そこで本発明では新たにコーナ一部の回シ込みの
動作を行なう。すなわち・線分Ｚ丁酉口と角度θ。をな
す線分Ｐｔ−＋ Ｔｏ 上にＰＩ−ＩＡＩ−８なる新た
な目標点几！ を設け・この点Ｒ１に対して照射距離を
基準照射距離Ｌｏ、照射角が基準照射角α０となる位置
Ｑｌに変位計３を駆動し・測定を行なう。
なお・回り込みの角度θを００とする理由は。
θ≦００の範囲内では、物体が存在しないことが明らか
であるが・θ〉θ０では物体が存在する可能性があり２
回り込み角度θを過大とすることは。
であるが・θ〉θ０では物体が存在する可能性があり２
回り込み角度θを過大とすることは。
変位計３と物体との干渉、衝突の問題が生じる恐れのあ
るためである０ （３）本実施例では、上述の操作によっても、距離測定
範囲の最大値Ｌｍ、、（−互７石）上に物体が存在しな
いので測定値がまらない。そこで・本発明では、物体上
の点ＰＩの測定値がまるまで・上記（２）の手法を繰り
返す。
るためである０ （３）本実施例では、上述の操作によっても、距離測定
範囲の最大値Ｌｍ、、（−互７石）上に物体が存在しな
いので測定値がまらない。そこで・本発明では、物体上
の点ＰＩの測定値がまるまで・上記（２）の手法を繰り
返す。
第６図は・上述の方法により・接線の傾きが不連続であ
るコーナ一部の形状測定を行なった過程を示したもので
ある。図示のように、計３回の回転動作により・コーナ
一部を回り込んだ点ＰＩの測定が可能となっている。な
お１本方法によれば。
るコーナ一部の形状測定を行なった過程を示したもので
ある。図示のように、計３回の回転動作により・コーナ
一部を回り込んだ点ＰＩの測定が可能となっている。な
お１本方法によれば。
一旦コーナ一部を回り込んだ以後の点の測定では。
変位計３の距離測定範囲内に物体が存在するので。
従来例と全く同様の測定法比復帰する。
第７図に１本発明の変形例を示す。上述の実施例との相
違点は、Ｒｓ以降の目′標点に対しては・ −変位計と
の距離及び照射光軸の角度の設定値を変えることにある
。すなわち・これら目標点と変位計との距離は変位計の
距離検出範囲の最小値Ｌｔｎｌｎに・設定角度を図示の
α′に設定する。本方法によればより少ない変位計の駆
動回数で、測定点をめることができる。
違点は、Ｒｓ以降の目′標点に対しては・ −変位計と
の距離及び照射光軸の角度の設定値を変えることにある
。すなわち・これら目標点と変位計との距離は変位計の
距離検出範囲の最小値Ｌｔｎｌｎに・設定角度を図示の
α′に設定する。本方法によればより少ない変位計の駆
動回数で、測定点をめることができる。
本発明によれば、接線の傾きの不連続な面をもつ物体断
面の形状測定が可能となり、倣い測定法の適用範囲を拡
大することができる。
面の形状測定が可能となり、倣い測定法の適用範囲を拡
大することができる。
第１図は、従来の形状測定装置の全体構成図。
第２図は変位計の概略構造図、第３図、第４図は ′定
法の説明図である。 ３・・・変位計・４・・・角度変化機構・５・・・クロ
スへクド、１７・・・照射レンズ２１８・・・照射光軸
、２０・・・集光レンズ、２１・・・受光器＠ 第１ｍ 第５図
法の説明図である。 ３・・・変位計・４・・・角度変化機構・５・・・クロ
スへクド、１７・・・照射レンズ２１８・・・照射光軸
、２０・・・集光レンズ、２１・・・受光器＠ 第１ｍ 第５図
Claims (1)
- １、物体との距離を測定する変位計と・この変位計を駆
動させる角度変化機構と・・前記変位計と前記角度変化
機構を三次元的に駆動可能な機構を具備し、前記変位針
による距離測定値と前記角度変化機構及び前記三次元駆
動機構の駆動量により、被測定物体の形状ｔ−１１定す
る測定法において、既測定の二点ＰＩ−２及びＰｔ−１
により・次の測定点ＰＩｆ：求める際、既測だの二点を
結ぶ近似的な接線の延長上に・点ｐｔ−１から基準測定
幅Ｓだけ離れた目標点几０を先づ設定し・照射光軸が目
標点凡０を通り、かつ２前記変位計とＲｏの距離は基準
測定距離ＬｏＫ・また測定角度が基準角α０となる位置
に前記変位計を駆動し・物体との距離を測定するが・前
記変位針により距離の測定値がまらない場合には・照射
光軸上の距離測定範囲の最大値をとる点Ｔｏと前記測定
点ＰＭ−１とを結ぶ直線上に・前記測定点ｐｔ−１から
基準測定！８だけ離れた新たな目標点Ｒｊを通り・がっ
前記変位計とＲＪとの距離は前記変位計の距離測定範囲
内のｌｌｌ１足の櫃り、に・また測定角度は特定角麓α
ｅとなる位置に前記変位計を駆動して物体との距＃Ｉを
測定し、以下、物体との距離の測定値がまるまで本操作
を繰り返すこと１に％徴とする物２、特許請求の範囲第
１項において・前記変位計により物体との距離がまらな
い場合、新たな目標点ＲＪに変・する前記変位計との特
定側１ｔｌｉＬ、ｔ−基準測定距離Ｌｏに・また特定角
度αＣを基準角度α０に設定することｔ−特徴とする物
体形状の非接触倣い測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7273984A JPS60218007A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 物体形状の非接触倣い測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7273984A JPS60218007A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 物体形状の非接触倣い測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60218007A true JPS60218007A (ja) | 1985-10-31 |
| JPH0519641B2 JPH0519641B2 (ja) | 1993-03-17 |
Family
ID=13498024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7273984A Granted JPS60218007A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 物体形状の非接触倣い測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60218007A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01174907A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-11 | Central Glass Co Ltd | 曲面形状測定方法およびその装置 |
| JPH01196502A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-08-08 | Soc Natl Etud Constr Mot Aviat <Snecma> | 無接触で幾何学的輪郭を検査する方法及び装置 |
| JPH02112711A (ja) * | 1988-10-20 | 1990-04-25 | Hamai Sangyo Kk | 形状測定装置 |
| JPH03269308A (ja) * | 1990-03-20 | 1991-11-29 | Anritsu Corp | 形状測定装置 |
| CN105571518A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-05-11 | 大连理工大学 | 基于折射图像偏差的三维信息视觉测量方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5098864A (ja) * | 1973-12-27 | 1975-08-06 | ||
| JPS5786710A (en) * | 1980-11-19 | 1982-05-29 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Measuring device for three-dimensional configuration |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP7273984A patent/JPS60218007A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5098864A (ja) * | 1973-12-27 | 1975-08-06 | ||
| JPS5786710A (en) * | 1980-11-19 | 1982-05-29 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Measuring device for three-dimensional configuration |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01196502A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-08-08 | Soc Natl Etud Constr Mot Aviat <Snecma> | 無接触で幾何学的輪郭を検査する方法及び装置 |
| JPH01174907A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-11 | Central Glass Co Ltd | 曲面形状測定方法およびその装置 |
| JPH02112711A (ja) * | 1988-10-20 | 1990-04-25 | Hamai Sangyo Kk | 形状測定装置 |
| JPH03269308A (ja) * | 1990-03-20 | 1991-11-29 | Anritsu Corp | 形状測定装置 |
| CN105571518A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-05-11 | 大连理工大学 | 基于折射图像偏差的三维信息视觉测量方法 |
| CN105571518B (zh) * | 2016-01-19 | 2017-10-17 | 大连理工大学 | 基于折射图像偏差的三维信息视觉测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0519641B2 (ja) | 1993-03-17 |
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