JP2004535587A

JP2004535587A - イメージ処理センサを備えた座標測定装置で対象物を測定する方法

Info

Publication number: JP2004535587A
Application number: JP2003514349A
Authority: JP
Inventors: クリストーフ，ラルフ
Original assignee: ベルス・メステヒニーク・ゲーエムベーハー
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-11-25
Also published as: EP2264557A1; WO2003009070A2; EP1412825B1; DE50214661D1; EP1412825A2; AU2002328316A1; US20040156054A1; ATE481665T1; WO2003009070A3

Abstract

【課題】イメージ処理センサを備えた座標測定装置で対象物を測定する改善された方法を提供すること。
【解決手段】座標測定装置で対象物を高精度でかつ高い適応性をもって測定し得るようにするために、以下の方法が提案される。すなわち、対象物の測定すべき位置にイメージ処理センサを粗く位置整列させる。この位置整列に際して、イメージ処理センサは、加速度ａ_１がａ_１＞０ｍｍ／ｓ^２となる加速度で移動し、次いで該イメージ処理センサが制動され、該イメージ処理センサの加速度ａ_２が０ｍｍ／ｓ^２≦ａ_２＜ａ_１の加速度で移動する際に位置の測定が遂行される。
【選択図】図２

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージ処理センサを備えた座標測定装置で対象物を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々異なる工作物等の測定対象物の幾何学的な形状捕捉ないし検出を正確かつ高精度に行なうために、光学的あるいは光電子的測定方法が使用されている。この方法の主たる利点は、適応性が高く、高速処理ができることである。更に、イメージ処理センサとしてＣＣＤ（電荷結合素子）カメラによる測定あるいは検査は、人間による認識に近い技術的効果を表わすので基本的に種々の工業上の作業改善に適している。イメージの捕捉ないし検出及びイメージの伝送ならびにイメージ加工ないし処理はイメージ処理の工程をなす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
対象物、測定点、あるいは測定領域の測定は、固定のイメージ処理センサあるいはＣＣＤカメラでなされる。この方法では測定速度のロスがある。
【０００４】
本発明は上記に述べた従来の方法における問題に鑑みてなされたものであり、その目的は測定を高精度ならびに高い適応性をもって高速度で行ない得る方法を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００５】
上記本発明の課題は、本発明の方法により達成される。すなわち、本発明は、イメージ処理センサを備えた座標測定装置で対象物を測定する方法であって、該イメージ処理センサを測定すべき対象物の位置に向かって粗い位置整列を行ない、ここにおいて、該イメージ処理センサは該粗い位置整列の間またはその前に加速度ａ_１がａ_１＞０ｍｍ／ｓ^２となる加速度で移動し、該イメージ処理センサを制動するとともに該イメージ処理センサが０ｍｍ／ｓ^２≦ａ_２＜ａ_１の範囲の加速度ａ_２で移動するとき、位置の測定を行なう方法である。
【０００６】
更に、本発明において、特に対象物には、測定の間、光フラッシュが付与される、ないしはシャッター付きのＣＣＤカメラがイメージ処理センサとして使用される。該センサの移動と検出すべき各イメージとの相関関係は、これに関連する処置により実行される。これにより、光フラッシュあるいはシャッターによってイメージ処理センサの見かけの停止が実現し、その結果、あたかもイメージ処理センサが測定中に静止しているような状態で測定がなされる。
【０００７】
本発明において、イメージ処理センサは、座標測定装置によってのみ粗い状態で測定位置まで移動し、次いで、イメージ処理センサが、例えば５０−２００ｍｍ／ｓの速度ｖ_１で移動可能であるが、これが更に移動して測定が遂行される。この場合、該センサは基本的に加速はされない。この場合、測定に不可欠なイメージメモリは、イメージ処理センサがターゲット領域に達することにより認識される。イメージ処理センサを用いて該位置を含む対象物の領域を光学的に検出することにより制動が引起こされる。
【０００８】
特に本発明においては、イメージ処理センサが速度ｖ_１で移動するときに、対象物、測定点あるいは測定領域が測定される。すなわち、該イメージ処理センサが急激に、例えば約５，０００−１５，０００ｍｍ／ｓの値にまで加速される。そして、速度ｖ_２が４００ｍｍ／ｓと６００ｍｍ／ｓの間で、加速度０ｍｍ／ｓ^２で測定領域あるいは測定点に粗く位置づけられる。次いで、イメージ処理センサは５０ｍｍ／ｓと１５０ｍｍ／ｓの範囲の速度ｖ_１となるまで、測定のために制動を受ける。この間、測定すべき対象物あるいは領域には光フラッシュを付与し得、あるいは又、イメージ処理センサのシャッターを所望の周期で開閉し得る。測定が遂行された後、イメージ処理センサは上述した態様で加速されて次の新たな測定点あるいは領域へ向けられる。
【０００９】
本発明の詳細、利点ならびに特徴は、特許請求の範囲の記載のみならず、以下、説明する発明の実施形態に基づいて理解される。
【００１０】
図１に示す１０は光学的に作動する座標測定装置であり、支持フレーム１２を公知の態様で有している。この支持フレーム１２上に測定テーブル１４が配置されている。測定すべき対象物は図示されていないが、この測定テーブル１４上に配置される。門形枠体１６はこの支持フレーム１２に沿ってＹ軸方向に調整移動可能である。この目的のために支柱１８，２０は支持フレーム１２上でスライド可能に支持されている。横枠２２は両支柱１８，２０から延出し、この横枠２２に沿って、すなわちＸ軸方向にキャリッジ２４が調整移動可能となっている。そのキャリッジ２４の一部分としてＺ軸方向に調整移動可能な支柱状のスピンドルスリーブ２６が設けられている。イメージ処理センサ２８は、このスピンドルスリーブ２６から延出する。
【００１１】
このスピンドルスリーブ２６にはギャップセンサ３０が設けられ、これによって対象物の測定の間、その高さ形状を決定する。例えばストロボスコープよりなる照明ユニット３２が横枠２２から延出し、必要によってはスピンドルスリーブ２６から延出する構成とされる。この照明ユニット３２により対象物に対して測定中に光フラッシュを付与する。
【００１２】
本発明においては、例えばＣＣＤカメラで構成されたイメージ処理センサ２８によって対象物を測定するために、本発明においては、イメージ処理センサ２８は測定すべき位置へ粗く位置整列ないし位置付けが行なわれる。これはその移動の間に該対象物を測定するためにもなされる。このために図３に示す制御ユニット３４が設けられている。この制御ユニット３４は、まず座標測定装置１０を軸Ｘ，Ｙ，Ｚに関し、ならびに回転軸Ａに関して作動及び調整移動させ、次いで、図３にカメラで表わしたセンサ２８及び照明ユニット３２を作動及び調整移動させる。これは、照明ユニット３２がストロボスコープの場合も同様である。カメラよりなるセンサ２８の前に置かれるシャッターも、これにより対象物の位置検出ないし捕捉の継続が定められた範囲内においては同様に制御される。
【００１３】
図２には、イメージ処理センサ２８の運動の速度−加速度の流れを表わすグラフが示されている。ここにおいて、センサ２８の速度は破線で示し、加速度は実線で示してある。図において「トリガー位置」と表わした領域３６，３８は測定が行なわれる領域を示す。本発明の実施例において、イメージ処理センサ２８は、例えば速度１００ｍｍ／ｓで移動する。測定の間、すなわち領域３６，３８における時間において、センサ２８は加速されない。測定後、領域４０又は４１で示すように加速が行なわれてセンサ２８は移動するが、該センサ２８を測定領域へ粗く位置づける間においては、直線のライン４４で示すように加速がなく、例えば、領域４２において速度５００ｍｍ／ｓでセンサ２８が移動する。センサの粗い位置づけないし位置整列が行なわれた後（時間帯４６の終端）、センサ２８は負の加速、すなわち減速がなされ、制動され（フランク部４４）、測定の間、例えば１００ｍｍ／ｓの速度で移動する。ここにおいて、加速はない（直線ライン４８）。そして、シャッターあるいはストロボスコープは動作状態になる。
【００１４】
例えば、ＣＣＤカメラよりなるイメージ処理センサ２８を測定領域に対してシャープに鋭い焦点合わせをなすために、対象物との間の距離あるいは高さ形状がギャップセンサ３０により測定される。このようにして、本発明においては、測定領域の不鮮明なイメージ形成に起因する測定時のエラーを排除できる。
【００１５】
測定精度の改善のため、それぞれのイメージ取込み、ないし記録の始めと終り、すなわち時間差Δｔが移動長に変換される。例えば、イメージ取込みが、距離ｚ_１に対応する時間ｔ_１で始まり、距離ｚ_２に対応する時間ｔ_２に終了すると、該測定に距離（ｚ_１＋ｚ_２）：２が割り当てられる。これは、他の座標についても同様に適用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】座標測定装置の基本的構成を示す図である。
【図２】イメージ処理センサの運動の速度−加速度の流れを示すグラフである。
【図３】ブロック図である。

Claims

イメージ処理センサを備えた座標測定装置で対象物を測定する方法であって、
該イメージ処理センサを測定すべき対象物の位置に向かって粗い位置整列を行ない、ここにおいて、該イメージ処理センサは該粗い位置整列の間またはその前に加速度ａ_１がａ_１＞０ｍｍ／ｓ^２となる加速度で移動し、
該イメージ処理センサを制動するとともに、該イメージ処理センサが０ｍｍ／ｓ^２≦ａ_２＜ａ_１の範囲の加速度ａ_２で移動するとき、位置の測定を行なう、
ことを特徴とする方法。
該イメージ処理センサは、測定の間、該座標測定装置のＸ，Ｙ，Ｚ軸のいずれかの方向に沿って、あるいは少なくとも所定の回転軸Ａのまわりに移動してなる請求項１に記載の方法。
該対象物には、測定の間、光フラッシュが付与されてなる請求項1又は２に記載の方法。
該イメージ処理センサとしてシャッター付きＣＣＤカメラを使用してなる請求項1ないし３のいずれか１に記載の方法。
前記制動は、該位置を含む対象物の領域の光学的検出によって引起こされてなる請求項１ないし４のいずれか１に記載の方法。
該イメージ処理センサの動作距離を該位置又は該位置を含む領域に調整するために、ギャップセンサを使用してなる請求項１ないし５のいずれか1に記載の方法。
対象物の高さ方向の形状は、該イメージ処理センサの鋭い焦点合わせをなすように、該イメージ処理センサと一体あるいはこれに付属するギャップセンサを備えたイメージ処理センサの移動の間に測定してなる請求項１ないし６のいずれか1に記載の方法。
該位置の測定の間、該イメージ処理センサは、加速度ａ_２がａ_２＝０ｍｍ／ｓ^２で移動してなる請求項１ないし７のいずれか1に記載の方法。
該イメージ処理センサは、速度ｖ_１が２０ｍｍ／ｓ≦ｖ_１≦２００ｍｍ／ｓ，特に５０ｍｍ／ｓ≦ｖ_１≦１５０ｍｍ／ｓの範囲の速度で移動してなる請求項１ないし８のいずれか1に記載の方法。
該イメージ処理センサは測定後、加速されるとともに該イメージ処理センサの粗い位置づけのために殆ど一定の速度ｖ_２で移動し、測定の直前に制動され、次いで測定の間、速度ｖ_１で移動してなる請求項１ないし９のいずれか1に記載の方法。
該イメージ処理センサは、粗い位置づけの間、速度ｖ_２が好ましくは１００ｍｍ／ｓ≦ｖ_２≦１０００ｍｍ／ｓの範囲の速度で移動してなる請求項１ないし１０のいずれか1に記載の方法。