JP6456205B2 - Method for measuring cross-sectional shape of measurement object - Google Patents
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Description
測定対象物に対して設定される軸線と直交する方向の当該測定対象物の断面形状を測定する方法に関し、特に、軸線と交差する方向に突出した部位を有する測定対象物の断面形状を測定する方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring a cross-sectional shape of a measurement object in a direction orthogonal to an axis set for the measurement object, and in particular, measures a cross-sectional shape of a measurement object having a portion protruding in a direction intersecting the axis. Regarding the method.
近年、工作機械によって加工されるワークの材料が多様化しており、例えば、タービンブレードのように高い耐熱性が要求される製品を製造する場合には、ニッケル基超合金がワークの材料になるといったように、一般的な炭素鋼の価格の数十倍以上高価な材料がワークの材料となる機会も増加している。このような高価な材料からなるワークを加工する場合、材料の浪費を抑えてコストの削減を図るためには、除去量を削減することが極めて重要である。そこで、特に、ワークが高価な材料からなる場合には、ワークからの除去量を極力少なくするために、製品の最終形状に近い形状（ニアネットシェイプ）のワークを鍛造や鋳造によって予め製造し、これを工作機械によって製品形状に加工することが行われている。 In recent years, workpiece materials processed by machine tools have been diversified. For example, when manufacturing a product that requires high heat resistance such as a turbine blade, a nickel-base superalloy is used as a workpiece material. As described above, there is an increasing chance that a material that is more than tens of times the price of general carbon steel is used as a workpiece material. When machining a workpiece made of such an expensive material, it is extremely important to reduce the removal amount in order to reduce the cost by suppressing the waste of the material. Therefore, in particular, when the workpiece is made of an expensive material, in order to reduce the removal amount from the workpiece as much as possible, a workpiece having a shape (near net shape) close to the final shape of the product is manufactured in advance by forging or casting, This is processed into a product shape by a machine tool.
ところで、ニアネットシェイプのワークを最小限の除去量で製品の形状に加工する場合、工作機械上に取り付けられるワークの三次元空間内における位置を正確に定義しておくことが必要不可欠である。そこで、従来、ワークを特定の位置に保持するための特別な取付具を使用する、或いは、特開平８−３１３２４２号に開示されたようなタッチプローブを用いてワークの三次元空間内における位置を測定するようにして、工作機械上に取り付けたワークの三次元空間内における位置を定義するようにしている。 By the way, when a near net shape workpiece is processed into a product shape with a minimum removal amount, it is indispensable to accurately define the position of the workpiece mounted on the machine tool in the three-dimensional space. Therefore, conventionally, a special fixture for holding the workpiece in a specific position is used, or the position of the workpiece in the three-dimensional space is determined by using a touch probe as disclosed in JP-A-8-313242. By measuring, the position in the three-dimensional space of the workpiece mounted on the machine tool is defined.
ところが、特別な取付具を使用するようにして、取り付けたワークの三次元空間内における位置を定義するようにした場合、最終製品の形状ごとに専用の取付具を用意しなければならない。そのため、取付具を設計・製造するための時間や費用が必要になり、その分だけ製品の製造コストが増加するという問題がある。また、三次元空間におけるワークの位置を定義することはできるが、ワークの形状の適否を判断するためには、ワークの形状を測定するための測定手段を別途用意しなければならない。 However, when a special attachment is used and the position of the attached workpiece in the three-dimensional space is defined, a dedicated attachment must be prepared for each shape of the final product. Therefore, time and expense for designing and manufacturing the fixture are required, and there is a problem that the manufacturing cost of the product increases accordingly. In addition, although the position of the workpiece in the three-dimensional space can be defined, in order to determine the suitability of the workpiece shape, a measuring means for measuring the workpiece shape must be prepared separately.
また、取り付けたワークの位置をタッチプローブによって測定することにより、当該ワークの位置を定義する場合には、以下のような問題がある。 Further, when the position of the workpiece is defined by measuring the position of the attached workpiece with a touch probe, there are the following problems.
即ち、タッチプローブは参照領域のみを測定するようになっているため、タッチプローブを用いたとしてもワーク全体の形状を認識することができず、三次元空間におけるワークの位置を定義した際に誤差が生じ易い。したがって、ニアネットシェイプのワークを製造する際に、本来であれば削り代を少なくすることができるにもかかわらず、上記誤差が生じることを考慮して削り代を余分に確保する必要があるため、余分なコストがかかるという問題がある。 In other words, since the touch probe measures only the reference region, even if the touch probe is used, the shape of the entire workpiece cannot be recognized, and an error occurs when the position of the workpiece in the three-dimensional space is defined. Is likely to occur. Therefore, when manufacturing a near net shape work, it is necessary to secure an extra machining allowance in consideration of the above error even though the machining allowance can be reduced if it is originally. There is a problem that it takes extra cost.
更に、上述したように、タッチプローブを用いたとしてもワーク全体の形状を認識することができないため、ワーク形状の適否を正確に判断することができないという問題もある。 Furthermore, as described above, even if a touch probe is used, since the shape of the entire workpiece cannot be recognized, there is a problem in that the suitability of the workpiece shape cannot be accurately determined.
ここで、ワークの位置を定義したり、ワーク形状の適否を判断する方法としては、上述した方法以外にも、ワークの断面形状を測定したり、測定した断面形状を基にしてワークの三次元モデルを生成する方法がある。しかしながら、これらの方法についても、ワークの位置を正確に定義したり、ワーク形状の適否を正確に判断するためには、ワークの断面形状を正確に測定することが必要不可欠である。 Here, as a method for defining the position of the workpiece and determining the suitability of the workpiece shape, in addition to the method described above, the workpiece cross-sectional shape is measured, or the workpiece three-dimensional shape is based on the measured cross-sectional shape. There is a way to generate a model. However, with these methods, it is indispensable to accurately measure the cross-sectional shape of the workpiece in order to accurately define the position of the workpiece and accurately determine the suitability of the workpiece shape.
本発明は以上の実情に鑑みなされたものであり、測定対象物の断面形状を正確に測定することができる測定対象物の断面形状測定方法の提供を、その目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for measuring the cross-sectional shape of a measurement object that can accurately measure the cross-sectional shape of the measurement object.
上記課題を解決するための本発明は、
レーザ光を照射して、測定対象物までの距離を検出するように構成されたレーザ測長器を用い、
前記測定対象物に対して設定される軸線と直交する方向の断面形状が、前記軸線と交差する方向に突出した部位を有する該測定対象物の、前記断面形状を測定する方法であって、
前記測定対象物を、前記軸線を中心として回転可能に、回転軸に保持させるとともに、前記レーザ測長器を、前記軸線に対して進退可能であり、且つこの進退方向に移動可能に、更に前記レーザ光が前記軸線と直交するように、支持機構に支持させる準備工程と、
前記測定対象物を回転させるとともに、前記レーザ測長器を、前記軸線に接近させて、該レーザ測長器によって前記測定対象物が検出された後、前記測定対象物の回転を停止させ、ついで、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記進退方向及び前記軸線と直交するスキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の突出部位に係る三次元位置情報を取得する第１測定工程と、
次に、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位に前記レーザ光が照射可能となるように、前記測定対象物を第１の角度回転させた後、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記スキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の前記異なる突出部位に係る三次元位置情報を取得する第２測定工程と、
少なくとも、前記第１測定工程及び第２測定工程の各工程で得られたそれぞれの三次元位置情報を基に、前記測定対象物の前記断面形状を算出する断面形状算出工程とを実施するようにした、測定対象物の断面形状測定方法に係る。
The present invention for solving the above problems is as follows.
Using a laser length measuring device configured to irradiate laser light and detect the distance to the measurement object,
A method for measuring the cross-sectional shape of the measurement object having a portion in which a cross-sectional shape in a direction orthogonal to an axis set for the measurement object protrudes in a direction intersecting the axis,
The measurement object is held on a rotation shaft so as to be rotatable about the axis, and the laser length measuring device can be moved forward and backward with respect to the axis, and can be moved in the forward and backward directions. A preparation step of supporting the support mechanism so that the laser beam is orthogonal to the axis;
The measurement object is rotated, the laser length measuring device is brought close to the axis, the rotation of the measurement object is stopped after the measurement object is detected by the laser length measuring device, The position of the laser length measuring device in a three-dimensional space and the laser length measuring device while moving the laser length measuring device in the forward / backward direction and the scanning direction perpendicular to the axis line or rotating the measuring object again. A first measurement step for obtaining three-dimensional position information relating to the protruding portion of the measurement object based on the distance data obtained from:
Next, the measurement object is rotated by a first angle so that the laser beam can be irradiated to a protruding portion different from the protruding portion of the measurement object, and then the three-dimensional space of the laser length measuring device is used. The different protrusions of the measurement object based on the position within the object and the distance data obtained from the laser length measurement apparatus while moving the laser measurement instrument in the scanning direction or rotating the measurement object again. A second measurement step of acquiring three-dimensional position information related to the part;
At least a cross-sectional shape calculation step of calculating the cross-sectional shape of the measurement object based on the three-dimensional position information obtained in each step of the first measurement step and the second measurement step. The present invention relates to a method for measuring a cross-sectional shape of a measurement object.
この測定対象物の断面形状測定方法においては、第１測定工程及び第２測定工程を行うことによって、測定対象物における突出部位をスキャンして、取得した三次元位置情報を基にして、適宜設計データ等を参照するなどし、測定対象物の断面形状を算出する。 In this method for measuring the cross-sectional shape of an object to be measured, the first measurement process and the second measurement process are performed to scan the protruding portion of the object to be measured, and the design is appropriately performed based on the acquired three-dimensional position information. The cross-sectional shape of the measurement object is calculated by referring to data or the like.
また、上記測定対象物の断面形状測定方法は、
前記測定対象物の突出部位と前記異なる突出部位との間である、中間部位に前記レーザ光が照射可能となるように、前記測定対象物を第２の角度回転させた後、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記スキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記中間部位に係る三次元位置情報を取得する第３測定工程と、
次に、前記測定対象物の前記中間部位とは異なる中間部位に前記レーザ光が照射可能となるように、前記測定対象物を第３の角度回転させた後、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記スキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の前記異なる中間部位に係る三次元位置情報を取得する第４測定工程とを更に実施し、
前記断面形状算出工程において、少なくとも、前記第１測定工程、第２測定工程、第３測定工程及び第４測定工程の各工程で得られたそれぞれの三次元位置情報を基に、前記測定対象物の前記断面形状を算出するようにしても良い。
Moreover, the method for measuring the cross-sectional shape of the measurement object is as follows:
After the measurement object is rotated by a second angle so that the laser beam can be irradiated to an intermediate part, which is between the protruding part of the measuring object and the different protruding part, the laser measurement is performed. Based on the position of the measuring instrument in the three-dimensional space and the distance data obtained from the laser measuring instrument while moving the laser measuring instrument in the scanning direction or rotating the measuring object again A third measurement step of acquiring three-dimensional position information according to
Next, after rotating the measurement object by a third angle so that the laser beam can be irradiated to an intermediate part different from the intermediate part of the measurement object, three-dimensional of the laser length measuring device Based on the position in the space and the distance data obtained from the laser length measuring device while moving the laser length measuring device in the scanning direction or rotating the measurement target again, the different measurement objects are measured. And further performing a fourth measurement step of acquiring three-dimensional position information relating to the intermediate part,
In the cross-sectional shape calculation step, based on the three-dimensional position information obtained at least in each of the first measurement step, the second measurement step, the third measurement step, and the fourth measurement step, the measurement object You may make it calculate the said cross-sectional shape.
この場合、第１測定工程から第４測定工程を行うことによって、測定対象物の全周をスキャンして、取得した三次元位置情報を基にして測定対象物の断面形状を算出するようになっている。したがって、測定対象物の断面形状を正確に測定することができる。 In this case, by performing the first measurement process to the fourth measurement process, the entire circumference of the measurement object is scanned, and the cross-sectional shape of the measurement object is calculated based on the acquired three-dimensional position information. ing. Therefore, the cross-sectional shape of the measurement object can be accurately measured.
また、第１及び第２測定工程を行って測定対象物における前記突出部位の三次元位置情報を取得した後、第３及び第４測定工程を行って前記中間部位の三次元位置情報を取得するようにしており、予め取得した突出部位の三次元位置情報を基にして、前記中間部位の三次元空間内における位置に「当たり」をつけ、第３及び第４測定工程を実施することができるようになるため、測定対象物の断面形状を算出するまでに要する時間を、全体として短縮することも可能となる。 In addition, after performing the first and second measurement steps to acquire the three-dimensional position information of the protruding portion in the measurement object, the third and fourth measurement steps are performed to acquire the three-dimensional position information of the intermediate portion. Thus, based on the three-dimensional position information of the protruding part acquired in advance, the third and fourth measurement steps can be performed by assigning a “hit” to the position of the intermediate part in the three-dimensional space. As a result, the time required to calculate the cross-sectional shape of the measurement object can be reduced as a whole.
そして、この断面形状測定方法によって正確な断面形状を測定することで、測定した断面形状に基づいて、測定対象物の加工用の基準姿勢（位相）を決定することができるようになり、また、軸線方向に沿って測定対象物の断面形状を測定することで、測定した複数の断面形状を基にして三次元モデルを生成し、この三次元モデルによって測定対象物の位置の定義や測定対象物の形状の適否を正確に判断することもできるようになる。 And by measuring the accurate cross-sectional shape by this cross-sectional shape measurement method, based on the measured cross-sectional shape, it becomes possible to determine the reference posture (phase) for processing the measurement object, By measuring the cross-sectional shape of the measurement object along the axial direction, a three-dimensional model is generated based on the measured cross-sectional shapes, and using this three-dimensional model, the position of the measurement object and the measurement object are defined. It is also possible to accurately determine the suitability of the shape.
以上のように、本発明に係る測定対象物の断面形状測定方法によれば、測定対象物の断面形状を正確且つ短時間で測定でき、測定した断面形状を基にして、測定対象物の加工用の基準姿勢を決定する、或いは三次元モデルを生成して測定対象物の位置する又は測定対象物の形状の適否を判断することができるようになる。したがって、従来のように、測定対象物の三次元空間内における位置を定義するために専用の取付具を用いる必要もなく、測定対象物の全周をスキャンして得られた正確な断面形状を基にして、三次元モデルを高精度に構築し、この三次元モデルを基にすることで、誤差を極力抑えた上で測定対象物の位置を定義できる。更に、三次元モデルと製品形状とを比較することによって、測定対象物の形状の適否を精度良く判断することもできるようになる。 As described above, according to the method for measuring the cross-sectional shape of the measurement object according to the present invention, the cross-sectional shape of the measurement object can be measured accurately and in a short time, and processing of the measurement object is performed based on the measured cross-sectional shape. Therefore, it is possible to determine a reference posture for use, or generate a three-dimensional model to determine whether the measurement object is positioned or the shape of the measurement object is appropriate. Therefore, unlike the conventional case, there is no need to use a dedicated fixture to define the position of the measurement object in the three-dimensional space, and an accurate cross-sectional shape obtained by scanning the entire circumference of the measurement object is obtained. Based on this, a three-dimensional model is constructed with high accuracy, and based on this three-dimensional model, the position of the measurement object can be defined while minimizing errors. Furthermore, by comparing the three-dimensional model with the product shape, it is possible to accurately determine the suitability of the shape of the measurement object.
尚、「第１の角度」とは、前記異なる突出部位に対してレーザ光が照射されるようになる位相まで、第１測定工程後の測定対象物を回転させるのに必要な角度であり、「第２の角度」とは、前記中間部位に対してレーザ光が照射されるようになる位相まで、第２測定工程後の測定対象物を回転させるのに必要な角度であり、「第３の角度」とは、前記異なる中間部位に対してレーザ光が照射されるようになる位相まで、第３測定工程後の測定対象物を回転させるのに必要な角度である。 The “first angle” is an angle necessary to rotate the measurement object after the first measurement step until the phase at which the different projecting portions are irradiated with laser light. The “second angle” is an angle necessary for rotating the measurement object after the second measurement step to the phase at which the intermediate portion is irradiated with laser light. The “angle” is an angle necessary to rotate the measurement object after the third measurement step until the phase at which the laser beam is irradiated to the different intermediate portion.
ところで、測定対象物の形状によっては、第１測定工程において検出した突出部位の表面から軸線までの距離よりも、第２、第３、第４測定工程で検出される突出部位又は中間部位の表面から軸線までの距離の方が極端に短く、第２、第３、第４測定工程で検出される突出部位又は中間部位がレーザ測長器の測長領域外に位置している場合がある。 By the way, depending on the shape of the object to be measured, the surface of the protruding portion or the intermediate portion detected in the second, third, and fourth measuring steps, rather than the distance from the surface of the protruding portion detected in the first measuring step to the axis. In some cases, the distance from the axis to the axis is extremely short, and the protruding portion or the intermediate portion detected in the second, third, and fourth measuring steps is located outside the length measuring region of the laser length measuring device.
この場合、上記断面形状測定方法では、前記第２、第３、第４測定工程のそれぞれにおいて前記レーザ測長器によって前記測定対象物が検出できなかった場合、前記レーザ測長器を前記軸線に接近させるようにして、第２、第３、第４測定工程で検出される突出部位又は中間部位をレーザ測長器の測長領域内に位置させるようにする。 In this case, in the cross-sectional shape measurement method, when the measurement object cannot be detected by the laser length measuring device in each of the second, third, and fourth measurement steps, the laser length measuring device is set to the axis. The projecting part or the intermediate part detected in the second, third, and fourth measuring steps is positioned within the length measuring region of the laser length measuring device so as to approach each other.
尚、前記準備工程、並びに第１測定工程から第４測定工程では、測定対象物の一端部を回転軸に保持させるようにしても良いし、測定対象物の両端部をそれぞれ対応する回転軸に保持させるようにしても良い。 In the preparation step and the first measurement step to the fourth measurement step, one end portion of the measurement object may be held on the rotation shaft, and both end portions of the measurement object are respectively set on the corresponding rotation shafts. You may make it hold | maintain.
尚、前記測定対象物としては、例えば、その断面形状が、前記軸線を中心とするほぼ線対称の位置に２つの突出部位を有するブレードを挙げることができる。このブレードのように、軸線を中心とする線対称の位置に２つの突出部位を有した形状の測定対象物の断面形状を測定する場合には、前記第１の角度を１８０°、前記第２の角度を９０°、前記第３の角度を１８０°とする。As the measurement object, for example, a blade having two projecting portions at positions where the cross-sectional shape thereof is substantially line-symmetric with the axis as the center can be cited. In the case of measuring the cross-sectional shape of a measuring object having a shape having two projecting portions at a line-symmetrical position about the axis, such as this blade, the first angle is 180 °, the second The angle is 90 °, and the third angle is 180 °.
これにより、第１測定工程で突出部位の三次元位置情報を取得した後、第２測定工程において、測定対象物を第１の角度である１８０°回転させることにより、軸線を挟んだ反対側にある突出部位（異なる突出部位）がレーザ測長器と対向した状態となり、当該異なる突出部位の三次元位置情報を取得することができる。ついで、第３測定工程において、測定対象物を第２の角度である９０°回転させることによって、２つの突出部位の間にある中間部位がレーザ測長器と対向した状態となり、当該中間部位の三次元位置情報を取得することができる。しかる後、第４測定工程において、測定対象物を第３の角度である１８０°回転させることによって、軸線を挟んだ反対側にある中間部位（異なる中間部位）がレーザ測長器と対向した状態となり、当該異なる中間部位の三次元位置情報を取得することができる。Thereby, after acquiring the three-dimensional position information of the protruding portion in the first measurement step, in the second measurement step, the measurement object is rotated by 180 ° which is the first angle, so that the axis line is on the opposite side. A certain protrusion part (different protrusion part) will be in the state facing the laser length measuring device, and the three-dimensional position information of the said different protrusion part can be acquired. Next, in the third measurement step, the measurement object is rotated by 90 °, which is the second angle, so that the intermediate part between the two protruding parts is opposed to the laser length measuring device. Three-dimensional position information can be acquired. Thereafter, in the fourth measurement step, the intermediate part (different intermediate part) on the opposite side across the axis line is opposed to the laser length measuring device by rotating the measurement object 180 ° which is the third angle. Thus, the three-dimensional position information of the different intermediate sites can be acquired.
また、前記測定対象物としては、その断面形状が正多角形であるものを例示することもできる。このように、断面形状が正多角形である場合には、正多角形の頂点の数をｎとし、前記第１の角度を３６０°／ｎ、前記第２の角度を１８０°／ｎ、前記第３の角度を３６０°／ｎとする。Moreover, as the said measuring object, what the cross-sectional shape is a regular polygon can also be illustrated. Thus, when the cross-sectional shape is a regular polygon, the number of vertices of the regular polygon is n, the first angle is 360 ° / n, the second angle is 180 ° / n, The third angle is 360 ° / n.
この場合、前記第１測定工程を実施した後、第２測定工程を（ｎ−１）回繰り返し実施し、ついで、第３測定工程を実施し、その後、第４測定工程を（ｎ−１）回繰り返し実施するようにして、ｎ個の突出部位及びｎ個の中間部位の三次元位置情報を取得し、これらを基に測定対象物の断面形状を算出することができる。In this case, after the first measurement step is performed, the second measurement step is repeatedly performed (n-1) times, then the third measurement step is performed, and then the fourth measurement step is performed (n-1). It is possible to obtain the three-dimensional position information of n projecting parts and n intermediate parts, and to calculate the cross-sectional shape of the measurement object based on these, by repeatedly performing the process.
具体的に言えば、まず、第１測定工程で突出部位の三次元位置情報を取得する。次に、第２測定工程において、第１の角度である３６０°／ｎだけ測定対象物を回転させ、第１測定工程で三次元位置情報を取得した突出部位の隣の突出部位（異なる突出部位）の三次元位置情報を取得し、（ｎ−１）個の突出部位の三次元位置情報を取得するまで、即ち、計（ｎ−１）回の第２測定工程を繰り返し行う。次に、第３測定工程において、第２の角度である１８０°／ｎだけ測定対象物を回転させ、前記中間部位の三次元位置情報を取得する。その後、第４測定工程において、第３の角度である３６０°／ｎだけ測定対象物を回転させ、第３測定工程で三次元位置情報を取得した中間部位の隣の中間部位（異なる中間部位）の三次元位置情報を取得し、（ｎ−１）個の中間部位の三次元位置情報を取得するまで、計（ｎ−１）回の第４測定工程を繰り返し行う。しかる後、取得したｎ個の突出部位及びｎ個の中間部位の三次元位置情報を基にして、測定対象物の断面形状を算出する。Specifically, first, the three-dimensional position information of the protruding portion is acquired in the first measurement step. Next, in the second measurement step, the object to be measured is rotated by 360 ° / n which is the first angle, and the projection site adjacent to the projection site from which the three-dimensional position information is acquired in the first measurement step (different projection sites) ) Three-dimensional position information is acquired, and (n−1) second measurement steps are repeated until (n−1) pieces of three-dimensional position information are acquired. Next, in the third measurement step, the measurement object is rotated by 180 ° / n which is the second angle, and the three-dimensional position information of the intermediate part is acquired. Thereafter, in the fourth measurement process, the measurement object is rotated by 360 ° / n which is the third angle, and the intermediate part (different intermediate part) next to the intermediate part from which the three-dimensional position information is acquired in the third measurement process. Until the (n-1) pieces of three-dimensional position information are obtained, a total of (n-1) fourth measurement steps are repeated. Thereafter, the cross-sectional shape of the measurement object is calculated based on the acquired three-dimensional position information of the n protruding parts and the n intermediate parts.
尚、前記「正多角形」とは、厳密な意味での正多角形に限られるものではなく、各辺の長さが多少異なる、或いは、頂点が丸みを帯びているようなほぼ正多角形も含む概念である。The “regular polygon” is not limited to a regular polygon in a strict sense, but is a substantially regular polygon in which the length of each side is slightly different or the vertex is rounded. It is a concept that also includes
また、上記断面形状測定方法における第２測定工程は、前記測定対象物を回転させない状態で、前記レーザ測長器と対向する位置に反射鏡を配置し、前記レーザ測長器を前記軸線に接近させた後、前記レーザ測長器から照射されるレーザ光を前記反射鏡により反射させて、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位に照射させるとともに、前記反射鏡を前記軸線と平行な軸を中心に回転させて、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位をレーザ光によってスキャンし、前記レーザ測長器の三次元空間内の位置と、該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位に係る三次元位置情報を取得する工程であっても良い。Further, in the second measuring step in the cross-sectional shape measuring method, in a state where the measurement object is not rotated, a reflecting mirror is arranged at a position facing the laser length measuring device, and the laser length measuring device approaches the axis. Then, the laser beam emitted from the laser length measuring device is reflected by the reflecting mirror to irradiate a projecting part different from the projecting part of the measurement object, and the reflecting mirror is parallel to the axis. Rotating about the axis, scanning the projecting part different from the projecting part of the measurement object with laser light, the position in the three-dimensional space of the laser length measuring device and the distance obtained from the laser length measuring device It may be a step of acquiring three-dimensional position information relating to a protruding portion different from the protruding portion of the measurement object based on the data.
このようにすれば、測定対象物を回転させることになく、前記異なる突出部位の三次元位置情報を取得することができ、第１測定工程及び第２測定工程の各工程で得られた突出部位の三次元位置情報を基にして、測定対象物の断面形状を正確且つ短時間で算出することができる。In this way, the three-dimensional position information of the different protruding portions can be obtained without rotating the measurement object, and the protruding portions obtained in each step of the first measurement step and the second measurement step. The cross-sectional shape of the measurement object can be calculated accurately and in a short time based on the three-dimensional position information.
以上のように、本発明に係る測定対象物の断面形状測定方法によれば、第１測定工程から第４測定工程の各工程において、突出部位又は中間部位の三次元位置情報を測定するようにして、測定対象物の全周に亘る三次元位置情報を取得し、この三次元位置情報を基にして測定対象物の断面形状を算出するようにしているため、正確な断面形状を測定することができる。 As described above, according to the method for measuring the cross-sectional shape of the measurement object according to the present invention, the three-dimensional position information of the protruding portion or the intermediate portion is measured in each step of the first measurement step to the fourth measurement step. In addition, the three-dimensional position information over the entire circumference of the measurement object is acquired, and the cross-sectional shape of the measurement object is calculated based on this three-dimensional position information. Can do.
そして、この断面形状測定方法によって測定対象物の正確な断面形状を測定することにより、測定された断面形状を基にして、測定対象物の加工用の基準姿勢を正確に定義できる。また、正確に測定された断面形状を基に三次元モデルを構築し、これを基に測定対象物の三次元空間内における位置を正確に定義できるとともに、測定対象物の形状の適否を正確に判断することも可能となる。 Then, by measuring the accurate cross-sectional shape of the measurement object by this cross-sectional shape measurement method, the reference posture for processing the measurement object can be accurately defined based on the measured cross-sectional shape. In addition, a three-dimensional model can be constructed based on the accurately measured cross-sectional shape, and the position of the measurement object in the three-dimensional space can be accurately defined based on this, and the suitability of the shape of the measurement object can be accurately determined. It is also possible to judge.
以下、具体的な実施の形態につき、図面を参照して説明する。尚、本例においては、旋盤の主軸に取り付けられた測定対象物の断面形状を測定する態様を一例として説明する。 Hereinafter, specific embodiments will be described with reference to the drawings. In this example, a mode of measuring a cross-sectional shape of a measurement object attached to a main spindle of a lathe will be described as an example.
図１は、旋盤１の構成の一部を示した概略図であり、この旋盤１は、測定対象物Ｗの一端部を水平に把持する第１チャック２や、この第１チャック２と対向するように配置され、前記測定対象物Ｗの他端部を水平に把持する第２チャック３、軸線中心に回転自在に支持される工具主軸を備えた刃物台４、刃物台４の工具主軸に保持されたレーザ測長器５、刃物台４を支持するクイル６などを備えており、前記レーザ測長器５は、レーザ光を照射するレーザ発振器５ａと、レーザ光を受光する複数の受光素子からなる受光部５ｂとから構成されている。尚、図１においては、図示の都合上、第２チャック３の図示を省略した。
FIG. 1 is a schematic view showing a part of the configuration of a lathe 1. The lathe 1 is opposed to the
また、図１において特に図示していないが、旋盤１は、ベッドや、ベッド上に固設される第１主軸台、水平な軸線中心に回転自在に第１主軸台に保持される第１主軸、第１主軸と対向するように配設される第２主軸台、第１主軸の軸線と同軸且つ軸線中心に回転自在に第２主軸台に保持される第２主軸、ベッド上に固設されるフレーム、第１主軸の軸線方向たるＺ軸方向に移動自在に前記フレームに配設される第１サドル、上下方向たるＸ軸方向に移動自在に前記第１サドルに配設される第２サドルを備えており、前記第１チャック２は前記第１主軸の先端に装着され、前記第２チャック３は前記第２主軸の先端に装着され、前記クイル６は、前記Ｘ軸方向及びＺ軸方向の双方と直交するＹ軸方向に移動自在に第２サドルに配設されている。
Although not specifically shown in FIG. 1, a lathe 1 includes a bed, a first main spindle fixed on the bed, and a first main spindle held by the first main spindle so as to be rotatable about a horizontal axis. A second headstock disposed to face the first main shaft, a second main shaft that is coaxial with the axis of the first main shaft and that is rotatably supported about the axis, and is fixed on the bed. A first saddle disposed on the frame so as to be movable in the Z-axis direction that is the axial direction of the first main shaft, and a second saddle disposed on the first saddle that is movable in the X-axis direction that is the vertical direction. The
前記旋盤１は、更に、第１及び第２主軸をその軸線中心にそれぞれ回転させる２つの回転駆動機構（図示せず）、第１サドルをＺ軸方向に移動させる第１送り機構（図示せず）、第２サドルをＸ軸方向に移動させる第２送り機構（図示せず）、クイル６をＹ軸方向に移動させる第３送り機構（図示せず）、及びこれら回転駆動機構や送り機構の作動を制御するための機能部や、測定対象物Ｗに関する断面形状の算出や三次元モデルの生成などを行うための機能部を備えた制御装置１０などを備えている。尚、前記各回転駆動機構はサーボモータからなり、前記各送り機構は、サーボモータやボールねじ、ナットなどから構成されている。
The lathe 1 further includes two rotation drive mechanisms (not shown) for rotating the first and second main spindles about the axis thereof, and a first feed mechanism (not shown) for moving the first saddle in the Z-axis direction. ), A second feed mechanism (not shown) that moves the second saddle in the X-axis direction, a third feed mechanism (not shown) that moves the
前記レーザ測長器５は、レーザ発振器５ａから照射されるレーザ光が前記第１及び第２主軸の軸線と直交するように、即ち、照射されるレーザ光の光軸が前記Ｘ軸方向と沿うように、前記工具主軸に取り付けられている。そして、このレーザ測長器５は、レーザ発振器５ａから照射されたレーザ光が測定対象物Ｗに反射され、この反射されたレーザ光を受光部５ｂが受光すると、レーザ光を受光した受光素子の位置を基にして、所謂三角測量法によりレーザ測長器５の所定の基準点から測定対象物Ｗまでの距離を測定し、当該距離に関するデータ（距離データ）を後述する制御装置１０の位置情報算出部１２に送信するとともに、前記測定対象物Ｗに反射されたレーザ光を受光部５ｂが受光しているか否かに関する信号を、後述するＮＣ制御部１１に送信するように構成されている。
The laser
前記制御装置１０は、図１に示すように、ＮＣ制御部１１、位置情報算出部１２、位置情報記憶部１３、断面形状算出部１４、断面形状記憶部１５及び三次元モデル生成部１６から構成されている。
As shown in FIG. 1, the
前記ＮＣ制御部１１は、前記各回転駆動機構及び各送り機構の作動を制御する機能部であり、各回転駆動機構及び各送り機構に適宜動作指令を送信する。また、当該ＮＣ制御部１１は、前記各回転駆動機構及び各送り機構に送信した動作指令などを基にして、前記第１及び第２主軸の位相（測定対象物Ｗの位相）を取得し、当該位相を前記位置情報算出部１２に送信するとともに、前記第１サドル、第２サドル及びクイル６の三次元空間内における位置を取得し、この取得した位置を基にレーザ測長器５の前記基準点の位置を算出して、この算出した基準点の位置を前記位置情報算出部１２に送信する。尚、ＮＣ制御部１１は、レーザ測長器５に対して、測定開始の引き金となるトリガ信号を送信するように構成されており、また、前記測定対象物Ｗの位相及び基準点の位置を取得するタイミングは、前記レーザ測長器５において距離データを得るタイミングと同期されるようになっている。
The NC control unit 11 is a functional unit that controls the operation of each rotation drive mechanism and each feed mechanism, and appropriately transmits an operation command to each rotation drive mechanism and each feed mechanism. Further, the NC control unit 11 acquires the phases of the first and second spindles (the phase of the measurement object W) based on the operation commands transmitted to the rotation drive mechanisms and the feed mechanisms, The phase is transmitted to the position
前記位置情報算出部１２は、前記レーザ測長器５から送信された距離データと、前記ＮＣ制御部１１から送信された前記基準点の位置とを基にして、前記測定対象物Ｗにおけるレーザ光が反射された箇所（検出箇所）の三次元位置情報（三次元空間における座標）を算出するとともに、この算出した三次元位置情報と前記ＮＣ制御部１１から送信された測定対象物Ｗの位相とを関連付け、この位相が関連付けられた三次元位置情報を前記位置情報記憶部１３に送信する。
The position
前記位置情報記憶部１３は、前記位置情報算出部１２から送信された三次元位置情報が記憶される機能部であり、記憶された三次元位置情報を断面形状算出部１４に適宜送信する。
The position information storage unit 13 is a functional unit that stores the three-dimensional position information transmitted from the position
前記断面形状算出部１４は、測定対象物Ｗの任意の位相を基準とし、前記位置情報記憶部１３から送信された三次元位置情報及びこれに関連付けられた測定対象物Ｗの位相を基にして、三次元位置情報を、前記基準とした位相におけるものへと座標変換し、変換した三次元位置情報を繋ぎ合せて断面形状を算出し、算出した断面形状を前記断面形状記憶部１５に送信する。
The cross-sectional
前記断面形状記憶部１５は、前記断面形状算出部１４から送信された断面形状が記憶される機能部であり、記憶された断面形状を三次元モデル生成部１６に適宜送信する。
The cross-sectional
前記三次元モデル生成部１６は、前記断面形状記憶部１５から送信された断面形状を基にして、測定対象物Ｗの三次元モデルを生成する。
The three-dimensional
次に、その断面形状が主軸の軸線と交差する方向に突出した部位を２カ所有するブレードが測定対象物Ｗである場合の、制御装置１０によって行われる断面形状の測定及び三次元モデルの生成に関する一連の処理を図２〜図６を参照して、以下説明する。
Next, regarding the measurement of the cross-sectional shape performed by the
まず、前記第１及び第２送り機構に動作指令を送信して、この第１及び第２送り機構によって、第１サドル及びクイル６を移動させる、即ち、レーザ測長器５を移動させて、測定対象物Ｗの一端部の上方に当該レーザ測長器５を配置する（ステップＳ１）。
First, an operation command is transmitted to the first and second feed mechanisms, and the first saddle and the
次に、回転駆動機構に動作指令を送信して、第１及び第２主軸の回転、言い換えれば、測定対象物Ｗの回転を開始するとともに（ステップＳ２）、第２送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に沿って測定対象物Ｗに向け移動させ（ステップＳ３）、測定対象物Ｗが検出されたか否かを判断し（ステップＳ４）、検出されたと判断した場合には、検出された箇所が前記２つの突出部位のうちの一方であると判断して、測定対象物Ｗの回転を停止し（ステップＳ５）、ステップＳ６に進み、検出されていないと判断した場合には、再度ステップＳ３の処理を実行する。
Next, an operation command is transmitted to the rotation drive mechanism, and rotation of the first and second spindles, in other words, rotation of the measuring object W is started (step S2), and an operation command is transmitted to the second feed mechanism. Then, the laser
尚、レーザ発振器５ａは、レーザ測長器５を測定対象物Ｗに向けて移動させる前からレーザ光の照射を開始するようにしても良いし、移動後に開始するようにしても良い。また、測定対象物Ｗが検出されたか否かの判断は、測定対象物Ｗの表面で反射されたレーザ光を受光部５ｂが受光したか否かに基づいて行う。
The
また、ステップＳ４において、レーザ測長器５の測長領域内に測定対象物Ｗが入っているにもかかわらず、レーザ測長器５に生じたエラーによって、測定対象物Ｗが検出されていないと判断されると、レーザ測長器５をＸ軸方向に移動させ続けることになり、レーザ測長器５と測定対象物Ｗとが衝突するという事態が発生し得る。したがって、レーザ測長器５を主軸軸線から所定の距離まで移動させた時点で測定対象物Ｗを検出できなかった場合には、処理を一時停止して、アラームを出すようにしておくことが好ましい。
Further, in step S4, the measurement object W is not detected due to an error generated in the laser
次に、ステップＳ６では、第３送り機構に動作指令を送信して、第３送り機構によってクイル６を移動させる、即ち、レーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させて、前記一方の突出部位をスキャンし（ステップＳ７）、当該一方の突出部位に係る三次元位置情報を算出して（ステップＳ８）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ９）。しかる後、一方の突出部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ１０）、算出したと判断した場合には、ステップＳ１１に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ６の処理を実行する。
Next, in step S6, an operation command is transmitted to the third feed mechanism, and the
尚、レーザ測長器５にエラーが生じて、測定対象物Ｗの全体を検出することができなくなるといった事態が生じる可能性があるため、ステップＳ６〜ステップＳ１０までの処理を所定回数繰り返しても、突出部位全体の三次元位置情報を算出していないと判断された場合には、処理を一時停止して、アラームを出すようにしておくことが好ましい。
Note that there is a possibility that an error occurs in the laser
次に、ステップＳ１１では、回転駆動機構に動作指令を送信して、測定対象物Ｗを１８０°回転させて、２つの突出部位の内の他方が検出されているか否かを判断し（ステップＳ１２）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ１５に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ１３に進む。 Next, in step S11, an operation command is transmitted to the rotation drive mechanism, the measurement object W is rotated by 180 °, and it is determined whether the other of the two protruding portions is detected (step S12). ), If it is determined that it has been detected, the process proceeds to step S15. If it is determined that it has not been detected, the process proceeds to step S13.
尚、測定対象物Ｗを回転させる際に、測定対象物Ｗとレーザ測長器５の距離が近すぎると、これらが衝突する可能性がある。そこで、予め測定対象物Ｗの最大径を設定しておき、ステップＳ１０の処理後において、レーザ測長器５と測定対象物Ｗの最大径との間の距離が所定の距離より短い場合には、ステップＳ１１の処理を実行する前に、少なくとも両者が干渉しない位置までレーザ測長器５をＸ軸方向に移動させるようにする。
In addition, when rotating the measuring object W, if the distance between the measuring object W and the laser
ステップＳ１３では、第２送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に沿って測定対象物Ｗに向け移動させ、前記他方の突出部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ１４）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ１５に進み、検出されていないと判断した場合には、再度ステップＳ１３の処理を実行する。
In step S13, an operation command is transmitted to the second feeding mechanism, the laser
次に、ステップＳ１５では、第３送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させて、前記他方の突出部位をスキャンし（ステップＳ１６）、当該他方の突出部位の三次元位置情報を算出し（ステップＳ１７）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ１８）。ついで、他方の突出部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ１９）、算出したと判断した場合には、ステップＳ２０に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ１５の処理を実行する。
Next, in step S15, an operation command is transmitted to the third feeding mechanism, the laser
ステップＳ２０では、回転駆動機構に動作指令を送信して、測定対象物Ｗを９０°回転させて、２つの突出部位の間にある２つの中間部位のうちの一方が検出されているか否かを判断し（ステップＳ２１）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ２４に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ２２に進む。 In step S20, an operation command is transmitted to the rotation drive mechanism, the measurement object W is rotated by 90 °, and it is determined whether one of the two intermediate parts between the two projecting parts is detected. If it is determined (step S21) and it is determined that it is detected, the process proceeds to step S24. If it is determined that it is not detected, the process proceeds to step S22.
ステップＳ２２では、第２送り機構に動作指令を送信し、測定対象物Ｗに向けて、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に沿って移動させ、前記一方の中間部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ２３）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ２４に進み、検出されていないと判断した場合には、再度ステップＳ２２の処理を実行する。
In step S22, an operation command is transmitted to the second feed mechanism, the laser
ステップＳ２４では、第３送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させ、前記一方の中間部位をスキャンして（ステップＳ２５）、当該一方の中間部位の三次元位置情報を算出し（ステップＳ２６）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ２７）。しかる後、一方の中間部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ２８）、算出したと判断した場合には、ステップＳ２９に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ２４の処理を実行する。
In step S24, an operation command is transmitted to the third feed mechanism, the laser
次に、ステップＳ２９では、回転駆動機構に動作指令を送信して、測定対象物Ｗを１８０°回転させ、他方の中間部位が検出されているか否かを判断し（ステップＳ３０）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ３３に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ３１に進む。 Next, in step S29, an operation command is transmitted to the rotation drive mechanism, the measurement object W is rotated by 180 °, and it is determined whether or not the other intermediate part is detected (step S30). If it is determined that it is, the process proceeds to step S33, and if it is determined that it is not detected, the process proceeds to step S31.
ステップＳ３１では、第２送り機構に動作指令を送信して、測定対象物Ｗに向けて、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に移動させ、他方の中間部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ３２）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ３３に進み、検出されていないと判断した場合には、再度ステップＳ３１の処理を実行する。
In step S31, an operation command is transmitted to the second feed mechanism, the laser
ついで、ステップＳ３３では、第３送り機構に動作指令を送信し、レーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させて、前記他方の中間部位をスキャンし（ステップＳ３４）、この他方の中間部位の三次元位置情報を算出した後（ステップＳ３５）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ３６）。その後、他方の中間部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ３７）、算出したと判断した場合には、ステップＳ３８に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ３３の処理を実行する。尚、突出部位及び中間部位の全体に係る三次元位置情報を算出したか否かは、予めＹ軸方向に沿ってスキャン領域を設定しておき、その領域のスキャンが完了しているか否かによって行うことができる。
Next, in step S33, an operation command is transmitted to the third feed mechanism, the laser
そして、ステップＳ３８においては、格納された２つの突出部位及び２つの中間部位の三次元位置情報を基に断面形状を算出し、その後、算出した断面形状を格納し（ステップＳ３９）、ステップＳ４０に進む。 In step S38, the cross-sectional shape is calculated based on the stored three-dimensional position information of the two protruding portions and the two intermediate portions, and then the calculated cross-sectional shape is stored (step S39). move on.
ステップＳ４０では、測定対象物Ｗの一端部から他端部までの断面形状（Ｚ軸方向における全断面形状）を算出した否かを判断し、算出したと判断した場合には、格納された断面形状を基に測定対象物Ｗの三次元モデルを生成して（ステップＳ４２）、処理を終了する。一方、算出していないと判断した場合には、第１送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５を所定の距離だけＺ軸方向に移動させ（ステップＳ４１）、ステップＳ２からの処理を再度実行する。尚、ステップＳ４１において、レーザ測長器５をＺ軸方向に移動させる際の移動距離は、取得したい断面形状の数に応じて、予め設定しておくことができる。
In step S40, it is determined whether or not the cross-sectional shape (all cross-sectional shapes in the Z-axis direction) from one end portion to the other end portion of the measurement object W has been calculated. A three-dimensional model of the measurement object W is generated based on the shape (step S42), and the process ends. On the other hand, if it is determined that the calculation has not been performed, an operation command is transmitted to the first feeding mechanism, the laser
以上の構成を備えた旋盤１において、その断面形状が２つの突出部位Ｗ１，Ｗ２を有した測定対象物Ｗの断面形状を測定するとともに、測定対象物Ｗの三次元モデルを生成する過程を図７〜図１０を参照しつつ説明する。尚、図７（ａ）を除き、図示の都合上、第１及び第２チャック２，３の図示を省略した。また、図中の点線は、レーザ光の光路を示しており、図７（ａ）及び図１０（ｃ）における一点鎖線ｌは、第１及び第２主軸の軸線を示している。
In the lathe 1 having the above configuration, the cross-sectional shape of the measuring object W having two projecting portions W1 and W2 is measured, and a process of generating a three-dimensional model of the measuring object W is illustrated. Description will be made with reference to FIGS. Except for FIG. 7A, illustration of the first and
まず、準備工程を行う。当該準備工程においては、図７（ａ）に示すように、まず、第１及び第２チャック２，３によって測定対象物Ｗを把持する。また、レーザ発振器５ａから照射されるレーザ光の光軸が第１及び第２主軸の軸線ｌと直交するＸ軸方向に沿うように、工具主軸にレーザ測長器５を取り付けた後、第１サドル、第２サドル及びクイル６を移動させて、測定対象物Ｗの一端部上方にレーザ測長器５を配置する。
First, a preparation process is performed. In the preparation step, as shown in FIG. 7A, first, the measurement object W is gripped by the first and
ついで、第１測定工程を実施する。具体的には、回転駆動機構によって第１及び第２チャック２，３を所定の方向に回転させ、測定対象物Ｗを回転させつつ、レーザ発振器５ａからレーザ光を照射した状態で、第２送り機構によって第２サドルをＸ軸方向に沿って所定の距離だけ下方に移動させ、レーザ測長器５を測定対象物Ｗに所定の距離だけ近づける（図７（ｂ）参照）。
Next, the first measurement process is performed. Specifically, the first and
そして、レーザ発振器５ａから照射されたレーザ光が測定対象物Ｗの表面で反射され、受光部５ｂが反射したレーザ光を受光するまで、レーザ測長器５を測定対象物Ｗに対して徐々に近づけ、受光部５ｂがレーザ光を受光し、測定対象物Ｗが検出された時点で、測定対象物Ｗの回転を停止する。
Then, the laser
次に、図８（ａ）に示すように、第３送り機構によってクイル６をＹ軸方向に沿って移動させ、測定対象物Ｗの突出部位Ｗ１に対してレーザ光を照射してスキャンし、スキャン結果を基にして、突出部位Ｗ１の三次元位置情報を取得し、第１測定工程が終了する。
Next, as shown in FIG. 8 (a), the
ついで、第２測定工程を実施する。具体的には、まず、測定対象物Ｗを所定の方向に１８０°回転させ（図８（ｂ）参照）、その後、図８（ｃ）に示すように、クイル６をＹ軸方向に移動させて、突出部位Ｗ２に対してレーザ光を照射してスキャンし、その結果を基にして、突出部位Ｗ２に係る三次元位置情報を取得する。
Next, the second measurement process is performed. Specifically, first, the measuring object W is rotated by 180 ° in a predetermined direction (see FIG. 8B), and then, as shown in FIG. 8C, the
次に、第３測定工程を実施する。第３測定工程においては、まず、測定対象物Ｗを所定の方向に９０°回転させる（図９（ａ）参照）。 Next, the third measurement process is performed. In the third measurement step, first, the measurement object W is rotated by 90 ° in a predetermined direction (see FIG. 9A).
ここで、本例においては、回転後の測定対象物Ｗにおけるレーザ測長器５と対向する部分が当該レーザ測長器５の測長領域外に位置し、測定対象物Ｗが検出されていない状態となっている。
Here, in this example, the portion of the measurement object W after rotation facing the laser
そこで、測定対象物Ｗを回転させた後、図９（ｂ）に示すように、測定対象物Ｗが検出される（受光部５ｂがレーザ光を受光する）まで、レーザ測長器５を測定対象物Ｗに所定の距離ずつ徐々に近づける。測定対象物Ｗが検出されたら、クイル６をＹ軸方向に移動させて、中間部位Ｗ３に対してレーザ光を照射してスキャンし（図９（ｃ）参照）、その結果を基に当該中間部位Ｗ３の三次元位置情報を取得する。
Therefore, after rotating the measuring object W, as shown in FIG. 9B, the laser
しかる後、第４測定工程を実施する。具体的には、図１０（ａ）に示すように、測定対象物を所定の方向に１８０°回転させた後、クイル６をＹ軸方向に移動させ、中間部位Ｗ４に対してレーザ光を照射してスキャンし（図１０（ｂ）参照）、その結果を基にして、中間部位Ｗ４に係る三次元位置情報を取得する。
Thereafter, the fourth measurement process is performed. Specifically, as shown in FIG. 10A, after the measurement object is rotated 180 ° in a predetermined direction, the
続いて、第１測定工程から第４測定工程で取得した２つの突出部位Ｗ１，Ｗ２及び２つの中間部位Ｗ３，Ｗ４に係る三次元位置情報を基にして断面形状を算出する。具体的に言えば、測定対象物Ｗが取り付けられた状態での当該測定対象物Ｗの位相を基準の位相とし、前記突出部位Ｗ１，Ｗ２及び中間部位Ｗ３，Ｗ４の三次元位置情報を取得した際の測定対象物Ｗの位相を基にして、取得した各三次元位置情報を前記基準の位相におけるものへと座標変換して断面形状を算出する。 Subsequently, the cross-sectional shape is calculated based on the three-dimensional position information relating to the two protruding portions W1 and W2 and the two intermediate portions W3 and W4 acquired in the first to fourth measuring steps. Specifically, the phase of the measurement object W in a state where the measurement object W is attached is used as a reference phase, and the three-dimensional position information of the projecting parts W1, W2 and the intermediate parts W3, W4 is acquired. Based on the phase of the measurement object W at that time, the acquired three-dimensional position information is coordinate-converted to that at the reference phase to calculate the cross-sectional shape.
しかる後、第１送り機構によって第１サドルをＺ軸方向に所定の距離だけ移動させ、レーザ測長器５のＺ軸方向における位置を第２チャック３側にずらし（図１０（ｃ）参照）、第１測定工程から第４測定工程までを再度実施する。以後、測定対象物Ｗの他端側の断面形状を算出するまで、これを繰り返し行う。
Thereafter, the first saddle is moved by a predetermined distance in the Z-axis direction by the first feed mechanism, and the position of the laser
そして、測定対象物Ｗの他端側の断面形状まで算出したら、算出した断面形状を繋ぎ合せることにより、測定対象物Ｗの三次元モデルを生成する。 When the cross-sectional shape on the other end side of the measurement object W is calculated, a three-dimensional model of the measurement object W is generated by connecting the calculated cross-sectional shapes.
以上のように、本例の、測定対象物の断面形状測定方法によれば、第１測定工程から第４測定工程を実施し、突出部位及び中間部位の三次元位置情報を測定して、測定対象物の全周に亘る三次元位置情報を取得し、この取得した三次元位置情報を基にして、測定対象物の断面形状を算出するようにしているため、正確な断面形状を測定することができる。 As described above, according to the method for measuring the cross-sectional shape of the measurement object of this example, the measurement is performed by performing the first measurement process to the fourth measurement process, measuring the three-dimensional position information of the protruding part and the intermediate part. Since the three-dimensional position information over the entire circumference of the object is acquired and the cross-sectional shape of the measurement object is calculated based on the acquired three-dimensional position information, the accurate cross-sectional shape is measured. Can do.
したがって、この測定した断面形状を基に、測定対象物の加工用の基準姿勢を決定することができる。 Therefore, based on the measured cross-sectional shape, the reference posture for processing the measurement object can be determined.
また、三次元モデルを生成する際に、当該断面形状測定方法によって測定された正確な断面形状を基にすることができるため、精度の高い三次元モデルを生成することができる。 In addition, since the accurate cross-sectional shape measured by the cross-sectional shape measurement method can be based on the generation of the three-dimensional model, a highly accurate three-dimensional model can be generated.
したがって、生成した三次元モデルと製品形状とを比較することにより、例えば、測定対象物の一部が製品形状における対応する部分よりも小さく、削り代がマイナスとなるようなものである場合、当該測定対象物がワークとして不適であることを正確に判断することができ、また、生成した三次元モデルを基にして、測定対象物の三次元空間内における位置や位相を正確に定義することも可能である。 Therefore, by comparing the generated 3D model with the product shape, for example, when a part of the measurement object is smaller than the corresponding part in the product shape and the cutting allowance is negative, It is possible to accurately determine that the measurement object is unsuitable as a workpiece, and it is also possible to accurately define the position and phase of the measurement object in the three-dimensional space based on the generated three-dimensional model. Is possible.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the specific aspect which this invention can take is not limited to this at all.
例えば、上例においては、測定対象物Ｗの両端部を２つのチャック２，３によって把持するようにしているが、一端部のみを１つのチャックで把持するようにしても良い。
For example, in the above example, both end portions of the measuring object W are gripped by the two
また、上例では、旋盤のチャックに取り付けられた測定対象物の断面形状を算出する態様を示したが、これに限られるものではなく、本発明に係る断面形状測定方法によって、他の工作機械に取り付けられたワークの断面形状も測定することが可能である。 In the above example, the aspect of calculating the cross-sectional shape of the measurement object attached to the lathe chuck is shown, but the present invention is not limited to this, and the cross-sectional shape measurement method according to the present invention allows other machine tools to be calculated. It is also possible to measure the cross-sectional shape of the workpiece attached to the.
また、上例においては、測定対象物Ｗの突出部位及び中間部位に係る三次元位置情報を算出し、算出した突出部位及び中間部位に係る三次元位置情報を基にして断面形状を算出するようにしているが、第１測定工程及び第２測定工程を実施し、突出部位に係る三次元位置情報のみを算出し、この算出した突出部位に係る三次元位置情報と、予め適宜記憶部に格納された設計データ等とを基にして、断面形状を算出するようにしても良い。 In the above example, the three-dimensional position information related to the protruding part and the intermediate part of the measuring object W is calculated, and the cross-sectional shape is calculated based on the calculated three-dimensional position information related to the protruding part and the intermediate part. However, the first measurement process and the second measurement process are performed, only the three-dimensional position information related to the protruding part is calculated, and the calculated three-dimensional position information related to the protruding part is stored in advance in the storage unit as appropriate. The cross-sectional shape may be calculated based on the designed data and the like.
更に、前記位置情報算出部１２は、距離データとレーザ測長器５の基準点の位置とから算出した三次元位置情報を、ＮＣ制御部１１から送信された測定対象物Ｗの位相を基にして、前記基準の位相におけるものへと座標変換し、座標変換後の三次元位置情報を位置情報記憶部１３に送信するようにしても良い。この場合、断面形状算出部１４は、各三次元位置情報を繋ぎ合せて断面形状を算出する。
Further, the position
また、図１１に示すように、第１及び第２主軸の軸線を含む平面よりも下方に、軸線と平行な軸周りに回転自在な反射鏡２０を配設し、レーザ発振器５ａから照射したレーザ光を反射鏡２０に反射させて測定対象物Ｗに導き、測定対象物Ｗで反射されたレーザ光を反射鏡２０に反射させて受光部５ｂに導くようにして、前記他の突出部位をスキャンするようにしても良い。尚、反射鏡２０は、タレット２１に取り付けられた支持アーム２２によって支持され、任意の位置に配置することができるようになっている。また、反射鏡２０の回転は、ＮＣ制御部１０により作動が制御される反射鏡回転駆動機構によって行う。
Further, as shown in FIG. 11, a reflecting
この場合、制御装置１０は、ステップＳ１０の処理を行って一方の突出部位の三次元位置情報を算出した後、図１２に示すように、第３送り機構に動作指令を送信して、前記反射鏡２０に対向する位置までレーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させ（ステップＳ４５）、前記他方の突出部位が検出されているか否かを判断し（ステップＳ４６）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ４９に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ４７に進む。
In this case, the
ステップＳ４７においては、第２送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に移動させるとともに、反射鏡回転駆動機構に動作指令を送信して、反射鏡２０を回転させてその位相を調整し、前記他方の突出部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ４８）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ４９に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ４７の処理を再度実行する。
In step S47, an operation command is transmitted to the second feed mechanism to move the laser
次に、ステップＳ４９では、反射鏡回転駆動機構に動作指令を送信して、反射鏡２０を回転させ、前記他方の突出部位をスキャンし（ステップＳ５０）、当該他方の突出部位の三次元情報を算出して（ステップＳ５１）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ５２）。その後、他方の突出部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ５３）、算出したと判断した場合には、ステップＳ５４に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ４９からの処理を実行する。
Next, in step S49, an operation command is transmitted to the reflecting mirror rotation drive mechanism, the reflecting
そして、ステップＳ５４では、第２及び第３送り機構に動作指令を送信し、レーザ測長器５をＸ軸及びＹ軸方向に移動させて、ステップＳ４５の処理を開始する前の位置に配置し、ステップＳ２０に進み、以後、ステップＳ２０からの処理を実行する。
In step S54, an operation command is transmitted to the second and third feeding mechanisms, the laser
即ち、この場合、第２測定工程においては、測定対象物Ｗを回転させることなく、前記他方の突出部位の三次元位置情報を算出することができる。 That is, in this case, in the second measurement step, the three-dimensional position information of the other protruding portion can be calculated without rotating the measurement object W.
また、上例においては、その断面形状が２つの突出部位Ｗ１，Ｗ２を有する測定対象物Ｗの断面形状を測定し、三次元モデルを生成する態様を示したが、その断面形状がｎ個の頂点（突出部位）を有した多角形である測定対象物Ｗ’の断面形状を測定し、三次元モデルを生成することも可能である。以下、この場合に制御装置１０によって行われる一連の処理を図１３〜図１５を参照して説明する。尚、測定対象物Ｗ’の頂点の数は、オペレータが目視によって確認し、適宜入力手段を介して事前に制御装置１０に入力するようにしても良いし、一連の処理に先立って、測定対象物に対する簡易的な測定を行い、頂点の数を取得するようにしても良い。
In the above example, the cross-sectional shape of the measuring object W having two projecting portions W1 and W2 is measured, and a three-dimensional model is generated. It is also possible to generate a three-dimensional model by measuring the cross-sectional shape of the measuring object W ′ that is a polygon having a vertex (protruding portion). Hereinafter, a series of processes performed by the
ステップＳ１からステップＳ１０までは、上例と同様に処理を実行し、ｎ個の突出部位の内の１つについて、その全体の三次元位置情報を算出する。そして、ステップＳ１０の処理を実行後、ステップＳ５５に進む。ステップＳ５５では、回転駆動機構に動作指令を送信して、測定対象物Ｗ’を３６０°／ｎ回転させ、前記三次元位置情報を算出した突出部位と異なる他の突出部位（言い換えれば、隣の突出部位）が検出されているか否かを判断し（ステップＳ５６）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ５９に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ５７に進む。 From step S1 to step S10, processing is executed in the same manner as in the above example, and the entire three-dimensional position information is calculated for one of the n protruding portions. And after performing the process of step S10, it progresses to step S55. In step S55, an operation command is transmitted to the rotation drive mechanism, the measurement object W ′ is rotated 360 ° / n, and another protrusion part (in other words, adjacent to the protrusion part from which the three-dimensional position information is calculated). It is determined whether or not a protruding portion is detected (step S56). If it is determined that it has been detected, the process proceeds to step S59. If it is determined that it has not been detected, the process proceeds to step S57.
ステップＳ５７では、第２送り機構に動作指令を送信し、測定対象物Ｗ’に向けて、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に沿って移動させ、他の突出部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ５８）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ５９に進み、検出されていないと判断した場合には、再度ステップＳ５７の処理を実行する。
In step S57, an operation command is transmitted to the second feed mechanism, the laser
次に、ステップＳ５９では、第３送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させ、他の突出部位をスキャンし（ステップＳ６０）、当該他の突出部位の三次元位置情報を算出して（ステップＳ６１）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ６２）。ついで、他の突出部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ６３）、算出したと判断した場合には、ステップＳ６４に進み、算出していないと判断した場合には、ステップＳ５９の処理を再度実行する。ステップＳ６４では、（ｎ−１）個の突出部位の三次元位置情報を算出したか否か、言い換えれば、全ての突出部位の三次元位置情報を算出したか否かを判断し、算出したと判断した場合には、ステップＳ６５に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ５５からの処理を実行する。
Next, in step S59, an operation command is transmitted to the third feed mechanism, the laser
ステップＳ６５では、回転駆動機構に動作指令を送信し、測定対象物Ｗ’を１８０°／ｎ回転させ、各突出部位間にあるｎ個の中間部位の内の１つが検出されているか否かを判断し（ステップＳ６６）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ６９に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ６７に進む。 In step S65, an operation command is transmitted to the rotation drive mechanism, the measurement object W ′ is rotated by 180 ° / n, and it is determined whether or not one of the n intermediate parts between the protruding parts is detected. If it is determined (step S66) and it is determined that it has been detected, the process proceeds to step S69. If it is determined that it has not been detected, the process proceeds to step S67.
そして、ステップＳ６７においては、第２送り機構に動作指令を送信し、レーザ測長器５を測定対象物Ｗ’に向けＸ軸方向に沿って移動させ、中間部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ６８）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ６９に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ６７の処理を再度実行する。
In step S67, an operation command is transmitted to the second feeding mechanism, the laser
ステップＳ６９では、第３送り機構に動作指令を送信し、レーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させ、中間部位をスキャンし（ステップＳ７０）、当該中間部位に係る三次元位置情報を算出して（ステップＳ７１）、この三次元位置情報を格納する（ステップＳ７２）。ついで、中間部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ７３）、算出したと判断した場合には、ステップＳ７４に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ６９からの処理を実行する。
In step S69, an operation command is transmitted to the third feed mechanism, the laser
次に、ステップＳ７４においては、回転駆動機構に動作指令を送信し、測定対象物Ｗ’を３６０°／ｎ回転させ、ステップＳ７１で三次元位置情報を算出した中間部位とは異なる中間部位（言い換えれば、隣の中間部位）が検出されているか否かを判断し（ステップＳ７５）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ７８に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ７６に進む。 Next, in step S74, an operation command is transmitted to the rotation drive mechanism, the measurement object W ′ is rotated 360 ° / n, and the intermediate part (in other words, different from the intermediate part in which the three-dimensional position information is calculated in step S71). For example, it is determined whether or not an adjacent intermediate part) has been detected (step S75). If it is determined that it has been detected, the process proceeds to step S78. If it is determined that it has not been detected, step S78 is performed. Proceed to S76.
ステップＳ７６では、第２送り機構に動作指令を送信し、測定対象物Ｗ’に向けて、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に移動させ、他の中間部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ７７）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ７８に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ７６の処理を再度実行する。
In step S76, an operation command is transmitted to the second feeding mechanism, the laser
ステップＳ７８においては、第３送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５をＹ軸方向に移動させ、前記他の中間部位をスキャンし（ステップＳ７９）、当該他の中間部位の三次元位置情報を算出して（ステップＳ８０）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ８１）。しかる後、他の中間部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ８２）、算出したと判断した場合には、ステップＳ８３に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ７８の処理を実行する。ステップＳ８３では、（ｎ−１）個の中間部位の三次元情報を算出したか否か、言い換えれば、全ての中間部位の三次元位置情報を算出したか否かを判断し、算出したと判断した場合には、ステップＳ３８に進み、以後、ステップＳ３８からの処理を実行し、算出していないと判断した場合には、ステップＳ７４からの処理を再度実行する。
In step S78, an operation command is transmitted to the third feed mechanism, the laser
具体的に、測定対象物Ｗ’が、その断面形状が五角形、即ち、５つの突出部位Ｗ１’，Ｗ２’，Ｗ３’，Ｗ４’，Ｗ５’を有している場合を例にとり、当該測定対象物Ｗ’の断面形状を算出する過程について、図１６〜図１８を参照しつつ以下説明する。尚、図１６〜図１８の測定対象物Ｗ’に描写した黒丸は、５つの突出部位Ｗ１’，Ｗ２’，Ｗ３’，Ｗ４’，Ｗ５’の内の１つである突出部位Ｗ１’の位置を示しており、点線は、レーザ光の光路を示している。 Specifically, taking the case where the measurement object W ′ has a pentagonal cross section, that is, has five projecting portions W1 ′, W2 ′, W3 ′, W4 ′, W5 ′, the measurement object The process of calculating the cross-sectional shape of the object W ′ will be described below with reference to FIGS. The black circles depicted on the measurement object W ′ in FIGS. 16 to 18 indicate the position of the protruding portion W1 ′, which is one of the five protruding portions W1 ′, W2 ′, W3 ′, W4 ′, and W5 ′. The dotted line indicates the optical path of the laser beam.
まず、上例と同様に、第１及び第２チャック２，３によって測定対象物Ｗ’を把持するとともに、測定対象物Ｗ’の一端部上方にレーザ測長器５を配置する準備工程を行った後、測定対象物Ｗ’を回転させつつ、レーザ測長器５を測定対象物Ｗ’に徐々に近づけ、突出部位Ｗ１’を検出し、測定対象物Ｗ’の回転を停止する。
First, as in the above example, the measurement object W ′ is gripped by the first and
続いて、図１６（ａ）に示すように、クイル６をＹ軸方向に移動させ、突出部位Ｗ１’に対してレーザ光を照射してスキャンし、スキャン結果を基にして、突出部位Ｗ１’の三次元位置情報を取得する（第１測定工程）。
Subsequently, as shown in FIG. 16 (a), the
ついで、図１６（ｂ）に示すように、測定対象物Ｗ’を所定の方向に７２°（３６０°／５）回転させた後、図１６（ｃ）に示すように、クイル６をＹ軸方向に移動させ、突出部位Ｗ１’の隣にある突出部位Ｗ２’に対してレーザ光を照射してスキャンし、その結果を基にして、当該突出部位Ｗ２’に係る三次元位置情報を取得する。以後、同様にして、測定対象物Ｗ’を７２°ずつ回転させて、残り３つの突出部位Ｗ３’，Ｗ４’，Ｗ５’に係る三次元位置情報を取得する。このように、突出部位が５個ある場合には、第１測定工程及び４回の第２測定工程を行うことで、５個の突出部位Ｗ１’，Ｗ２’，Ｗ３’，Ｗ４’，Ｗ５’の三次元位置情報を取得する、即ち、突出部位の数がｎ個である場合には、第１測定工程及び（ｎ−１）回の第２測定工程を行うことで、ｎ個の突出部位に係る三次元位置情報を取得する。
Next, as shown in FIG. 16B, after rotating the measuring object W ′ by 72 ° (360 ° / 5) in a predetermined direction, the
全ての突出部位Ｗ１’，Ｗ２’，Ｗ３’，Ｗ４’，Ｗ５’に係る三次元位置情報を取得した後、図１７（ａ）に示すように、測定対象物Ｗ’を所定の方向に３６°（１８０°／５）回転させる。 After obtaining the three-dimensional position information related to all the protruding portions W1 ′, W2 ′, W3 ′, W4 ′, W5 ′, as shown in FIG. Rotate (180 ° / 5).
ここで、本例においては、回転後の測定対象物Ｗ’におけるレーザ測長器５と対向する部分が当該レーザ測長器５の測長領域内に位置し、測定対象物Ｗ’が正常に検出されている。
Here, in this example, a portion of the measurement object W ′ after rotation facing the laser
そのため、上例のようにレーザ測長器５を測定対象物Ｗ’に近づけることなく、クイル６をＹ軸方向に移動させて、中間部位Ｗ６’に対してレーザ光を照射してスキャンし（図１７（ｂ）参照）、スキャン結果を基に当該中間部位Ｗ６’の三次元位置情報を取得する（第３測定工程）。
For this reason, the
次に、図１７（ｃ）に示すように、測定対象物Ｗ’を所定の方向に７２°（３６０°／５）回転させた後、クイル６をＹ軸方向に沿って移動させ、中間部位Ｗ６’の隣にある中間部位Ｗ７’に対してレーザ光を照射してスキャンし、その結果を基に当該中間部位Ｗ７’の三次元位置情報を取得する。しかる後、測定対象物Ｗ’を７２°ずつ回転させて、残り３つの中間部位Ｗ８’，Ｗ９’，Ｗ１０’の三次元位置情報を順次取得する。このように、５つの中間部位Ｗ６’，Ｗ７’，Ｗ８’，Ｗ９’，Ｗ１０’については、第３測定工程及び４回の第４測定工程を行うことにより、三次元位置情報を取得する。これを一般化すると、中間部位がｎ個ある場合には、第３測定工程及び（ｎ−１）回の第４測定工程を行って、全ての中間部位に係る三次元位置情報を取得する。
Next, as shown in FIG. 17 (c), the measurement object W ′ is rotated by 72 ° (360 ° / 5) in a predetermined direction, and then the
そして、得られた全ての突出部位Ｗ１’，Ｗ２’，Ｗ３’，Ｗ４’，Ｗ５’及び中間部位Ｗ６’，Ｗ７’，Ｗ８’，Ｗ９’，Ｗ１０’に係る三次元位置情報を基にして、断面形状を算出する。 And based on the three-dimensional position information concerning all the obtained protruding parts W1 ′, W2 ′, W3 ′, W4 ′, W5 ′ and intermediate parts W6 ′, W7 ′, W8 ′, W9 ′, W10 ′. The cross-sectional shape is calculated.
尚、本例においては、クイル６をＹ軸方向に移動させることによって、突出部位及び中間部位をスキャンするようにしているが、図１９に示すように、測定対象物Ｗ’を回転させることによって、突出部位及び中間部位をスキャンするようにしても良い。
In this example, the
１ 旋盤
２ 第１チャック
３ 第２チャック
４ 刃物台
５ レーザ測長器
５ａ レーザ発振器
５ｂ 受光部
６ クイル
１０ 制御装置
１１ 位置情報算出部
１２ 位置情報記憶部
１３ 断面形状算出部
１４ 断面形状記憶部
１５ 三次元モデル生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (13)
前記測定対象物に対して設定される軸線と直交する方向の断面形状が、前記軸線と交差する方向に突出した部位を有する該測定対象物の、前記断面形状を測定する方法であって、
前記測定対象物を、前記軸線を中心として回転可能に、回転軸に保持させるとともに、前記レーザ測長器を、前記軸線に対して進退可能であり、且つこの進退方向に移動可能に、更に前記レーザ光が前記軸線と直交するように、支持機構に支持させる準備工程と、
前記測定対象物を回転させるとともに、前記レーザ測長器を、前記軸線に接近させて、該レーザ測長器によって前記測定対象物が検出された後、前記測定対象物の回転を停止させ、ついで、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記進退方向及び前記軸線と交差するスキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の突出部位に係る三次元位置情報を取得する第１測定工程と、
次に、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位に前記レーザ光が照射可能となるように、前記測定対象物を第一の角度回転させた後、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記スキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の前記異なる突出部位に係る三次元位置情報を取得する第２測定工程と、
少なくとも、前記第１測定工程及び第２測定工程の各工程で得られたそれぞれの三次元位置情報を基に、前記測定対象物の前記断面形状を算出する断面形状算出工程とを実施するようにしたことを特徴とする、測定対象物の断面形状測定方法。 Using a laser length measuring device configured to irradiate laser light and detect the distance to the measurement object,
A method for measuring the cross-sectional shape of the measurement object having a portion in which a cross-sectional shape in a direction orthogonal to an axis set for the measurement object protrudes in a direction intersecting the axis,
The measurement object is held on a rotation shaft so as to be rotatable about the axis, and the laser length measuring device can be moved forward and backward with respect to the axis, and can be moved in the forward and backward directions. A preparation step of supporting the support mechanism so that the laser beam is orthogonal to the axis;
The measurement object is rotated, the laser length measuring device is brought close to the axis, the rotation of the measurement object is stopped after the measurement object is detected by the laser length measuring device, The position of the laser length measuring device in a three-dimensional space and the laser length measuring device are moved in the forward / backward direction and the scanning direction intersecting the axis, or the measurement object is rotated again while the laser length measuring device is rotated. A first measurement step for obtaining three-dimensional position information relating to the protruding portion of the measurement object based on the distance data obtained from:
Next, after rotating the measurement object by a first angle so that the laser beam can be irradiated to a protruding part different from the protruding part of the measurement object, the three-dimensional space of the laser length measuring device is used. The different protrusions of the measurement object based on the position within the object and the distance data obtained from the laser length measurement apparatus while moving the laser measurement instrument in the scanning direction or rotating the measurement object again. A second measurement step of acquiring three-dimensional position information related to the part;
At least a cross-sectional shape calculation step of calculating the cross-sectional shape of the measurement object based on the three-dimensional position information obtained in each step of the first measurement step and the second measurement step. A method for measuring a cross-sectional shape of an object to be measured.
前記測定対象物に対して設定される軸線と直交する方向の断面形状が、前記軸線と交差する方向に突出した部位を有する該測定対象物の、前記断面形状を測定する方法であって、
前記測定対象物を、前記軸線を中心として回転可能に、回転軸に保持させるとともに、前記レーザ測長器を、前記軸線に対して進退可能であり、且つこの進退方向に移動可能に、更に前記レーザ光が前記軸線と直交するように、支持機構に支持させる準備工程と、
前記測定対象物を回転させるとともに、前記レーザ測長器を、前記軸線に接近させて、該レーザ測長器によって前記測定対象物が検出された後、前記測定対象物の回転を停止させ、ついで、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記進退方向及び前記軸線と交差するスキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の突出部位に係る三次元位置情報を取得する第１測定工程と、
次に、前記測定対象物を回転させない状態で、前記レーザ測長器と対向する位置に反射鏡を配置し、前記レーザ測長器を前記軸線に接近させた後、前記レーザ測長器から照射されるレーザ光を前記反射鏡により反射させて、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位に照射させるとともに、前記反射鏡を前記軸線と平行な軸を中心に回転させて、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位をレーザ光によってスキャンし、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位に係る三次元位置情報を取得する第２測定工程と、
少なくとも、前記第１測定工程及び第２測定工程の各工程で得られたそれぞれの三次元位置情報を基に、前記測定対象物の前記断面形状を算出する断面形状算出工程とを実施するようにしたことを特徴とする、測定対象物の断面形状測定方法。 Using a laser length measuring device configured to irradiate laser light and detect the distance to the measurement object,
A method for measuring the cross-sectional shape of the measurement object having a portion in which a cross-sectional shape in a direction orthogonal to an axis set for the measurement object protrudes in a direction intersecting the axis,
The measurement object is held on a rotation shaft so as to be rotatable about the axis, and the laser length measuring device can be moved forward and backward with respect to the axis, and can be moved in the forward and backward directions. A preparation step of supporting the support mechanism so that the laser beam is orthogonal to the axis;
The measurement object is rotated, the laser length measuring device is brought close to the axis, the rotation of the measurement object is stopped after the measurement object is detected by the laser length measuring device, The position of the laser length measuring device in a three-dimensional space and the laser length measuring device are moved in the forward / backward direction and the scanning direction intersecting the axis, or the measurement object is rotated again while the laser length measuring device is rotated. A first measurement step for obtaining three-dimensional position information relating to the protruding portion of the measurement object based on the distance data obtained from:
Next, in a state where the measurement object is not rotated, a reflecting mirror is disposed at a position facing the laser length measuring device, the laser length measuring device is brought close to the axis, and then irradiated from the laser length measuring device. The reflected laser beam is reflected by the reflecting mirror to irradiate a projecting part different from the projecting part of the measurement object, and the reflecting mirror is rotated around an axis parallel to the axis to measure the measuring object. A projecting portion different from the projecting portion of the object is scanned with a laser beam, and based on the position in the three-dimensional space of the laser length measuring device and the distance data obtained from the laser length measuring device, A second measurement step of acquiring three-dimensional position information relating to a protruding portion different from the protruding portion;
At least a cross-sectional shape calculation step of calculating the cross-sectional shape of the measurement object based on the three-dimensional position information obtained in each step of the first measurement step and the second measurement step. you characterized in that the cross-sectional shape measuring method of the measurement object.
次に、前記測定対象物の前記中間部位とは異なる中間部位に前記レーザ光が照射可能となるように、前記測定対象物を前記第三の角度回転させた後、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記スキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の前記異なる中間部位に係る三次元位置情報を取得する第４測定工程とを更に実施し、
前記断面形状算出工程において、少なくとも、前記第１測定工程、第２測定工程、第３測定工程及び第４測定工程の各工程で得られたそれぞれの三次元位置情報を基に、前記測定対象物の前記断面形状を算出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の、測定対象物の断面形状測定方法。 The laser measurement is performed after the measurement object is rotated by a second angle so that the laser beam can be irradiated to an intermediate part, which is between the protruding part of the measuring object and the different protruding part. Based on the position of the measuring instrument in the three-dimensional space and the distance data obtained from the laser measuring instrument while moving the laser measuring instrument in the scanning direction or rotating the measuring object again A third measurement step of acquiring three-dimensional position information according to
Next, after rotating the measurement object by the third angle so that the laser beam can be irradiated to an intermediate part different from the intermediate part of the measurement object, a tertiary of the laser length measuring device is obtained. Based on the position in the original space and the distance data obtained from the laser measuring instrument while moving the laser measuring instrument in the scanning direction or rotating the measuring object again, the measuring object And further performing a fourth measurement step of acquiring three-dimensional position information relating to different intermediate sites,
In the cross-sectional shape calculation step, based on the three-dimensional position information obtained at least in each of the first measurement step, the second measurement step, the third measurement step, and the fourth measurement step, the measurement object The method of measuring a cross-sectional shape of an object to be measured according to claim 1, wherein the cross-sectional shape is calculated.
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