JPH01274954A - 自動化された追跡ならびに輪郭形状測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は一般的には自動化された測定と機械加工（例え
ば切削、旋削等）装置に関するものでありより特別には
、工作器具と組合せて使用するのに便利な電子光学的測
定装置と機械加工制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

最近、自動機械加工技術分野において重要な進歩がなさ
れている。大型可変性ＣＮＣ機械装置が標準化されて来
ている。このような機械装置は設計技術者により供給さ
れるプログラム情報に応答するコンピューターにより一
般的にはプログラムされている。このようなフ゛ログラ
ミングは相当の時間を要し又高価なものであった。

必要に応じて変更し、修正することの出来るＣＮＣファ
イルを作る技術における教示によってプログラムしうる
ような機械装置の必要性が長く存在していた。このよう
な機械は現在では存在していない、一方プログラム化さ
れた機械装置において以後に使用するためコンピュータ
ーに対し、電子光学的に与えられた対象物を測定しその
座標値を出力する方法は存在しているが、機械装置それ
自身に結合された装置は存在していない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はＣＮＣ機械加工ヘッドに搭載する測定及び追跡
のための装置であって、かつ与えられた対象物の形状が
ＣＮＣ機械加工ヘッドの基準フレーム（ｆｒａｍｅ　ｏ
ｆ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）と座標系におけるＣＮＣの制
御系に直接入力されうる装置を提供しようとするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の好ましい具体例に従って提供される自動化され
た追跡と形状測定のための装置は、対象物の形状に関す
る出力情報をＣＮＣ機械加工ヘッドの精密な基準フレー
ムに供給するためのＣＮＣ機械加工ヘッドに搭載された
電子光学的検出装置を含んでいる。

更に本発明の好ましい具体例によれば、電子光学的検出
装置は間隔をおいて設けられている直線状の検出器アレ
ー（ｌｉｎｅａｒ　ｄｒｔｅｃｔｏｒ　ａｒｒａｙ）か
らなる第１の組と第２の組とを含んでいる。

更に本発明の好ましい具体例によれば、該電子光学的検
出装置は入力光の第１の部分を第１の平面に設けられて
いる第１の紐の間隔をおいて設けられている直線状検出
器に供給し又入力光の第２の部分を第１の平面に対して
直角な第２の平面に設けられている第２の組の間隔をお
いて設けた検出器に供給するビームスプリッタ−を含ん
でいる。

これに加えるに、本発明の好ましい具体例によれば、第
１と第２組の直線状検出器及びビームスプリッタ−は矩
形、正方形成は球形の外周部を形成する平面的配置の形
において等価的な検出器アレーを形成している。

更に本発明における好ましい具体例によれば、追跡と形
状測定のための装置は又測定されている対象物に関する
検出装置の移動方向を検出するための装置、方向に関す
る情報を供給するため、移動方向に関するリードアレー
（ｌｅａｄｉｎｇ　ａｒｒａｙ）を指定する装置及び測
定に関する精報を供給するため移動の方向に関してフォ
ローアレー（ｆｏｌｌｏｗｉｎｇａｒｒａｙ）を指定す
る装置とを含んでいる。

又本発明の好ましい具体例によれば、形状の該リードア
レーに対する関係に従って選択される方向からワークピ
ースへの照明を行うため選択的なワークピース照明手段
が設けられている。

更に、本発明の好ましい具体例によれば、追跡と形状測
定のための装置は又非接触型距離センサーを含んでおり
、又三次元において形状を測定することが可能である。

更に本発明の好ましい具体例によれば、機械加工する以
前にＣＮＣプログラムを提供するため、ＣＮＣプログラ
ムに基づいて機械加工されたワークピースに関する三次
元表示を発生する装置、該三次元表示から機械にかけら
れたワークピースに関する合成図面（ｓｙｎｔｈｅｔｉ
ｃ　ｄｒａｓｓｉｎｇ）を発生する装置及び機械かけら
れたワークピースが合成図面と対応するＣＡＤファイル
との間の相異についての情報出力を行うため合成図面と
対応するＣＡＤファイルとを比較する装置とを含んでい
る。

更に本発明の別の具体例では、ＣＮＣプログラム、三次
元表示或は合成図面をストアーされている機械加工の許
容パラメーターと比較するため、又ＣＮＣプログラムの
要素と機械加工の許容パラメーターとの間の相異につい
ての出力表示を供給するための装置が提供されてもよい
。

本発明は以下の図面を参照しながら以下の詳細な説明に
よってより十分に理解されるであろう。第１図を参照す
れば、同図は本発明の好ましい具体例により構成されか
つ操作可能であるＣＮＣ機械加工ヘッドに搭載するため
の測定及び追跡装置を示している。第３図に示されてお
りかつ以下に詳細に説明されるセンサーヘッド１０は西
独製のＩＭＡ　Ｎ０ＲＴＨＣＮＣフライス盤のようなＣ
ＮＣ機械装置のマシンヘッドに搭載されており、第２図
に一般的に示されている方法においてリアルタイム性を
有するように適合せしめられている。電子的ユニット１
２はＣＮＣ機械装置上又はその近傍のいづれかの位置に
搭載されており適切な柔軟性のある導線１４を介してセ
ンサーヘッド１０と接続している。

電子ユニッ）１２は又マシンヘッドに搭載されているｘ
、ｙ、ｚ位置エンコーダーからの位置入力を受は入れ又
マシンコントローラー１８と接続されておりかつ両者は
ＣＮＣ機械装置の集積部を形成している。該電子ユニッ
トは又Ｒ３２３２を介してシステムコントローラー（図
示せず）と接続している。機械加工装置及びその制御器
は入力のためにテープモード（ＴＡＰＥＭＯＤＥ）を用
いたファナン５クシステム１１．ＭモデルＡ、割り込み
と位置測定のためのＧ３７　ＣＯＭＭＡＮＤ及び位置情
報の検索のためのポジションデイスプレーオプション（
ＰＯＳＩＴＩＯＮＤＩＳＰＬＡＹ　０ＰＴＩＯＮ）を装
備した静岡（Ｓｈｉｚｕｏｋａ）（日本）により製造さ
れたＭＩＬＩ、ＭＡＳＴＥＲＢ−５Ｖ　ｃ７）ような電
子ユニットとリアルタイムの情報伝達を可能とするタイ
プであるべきである。

ここで第２図を参照すると、べ−＝ス１１とベース１１
に関連して移動し７かつスピンドル１５を有するマシン
ヘッド１３とを含んだ機械装置の一般的な・測面図が示
されている。

マシンヘッド１３上にはセンサーヘッド１０が固定的に
設けられている。本発明の他の具体例によれば、光学的
ヘッドはスピンドル上に搭載されてもよい。ここで第３
図と第６図を参照すると、本発明の具体例にもとづいて
構成され作動しうる光学的ヘッドであって、かつ第２図
に示されるようなＣＮＣ機械のマシンヘッド上において
光学的ヘッドを搭載するために設計された結合取りつけ
部材２２を有するハウジング２０を含む光学ヘッドが示
されている。

ハウジング２０の内部には、周辺の余計な光源からの照
明をフィルターするために代表的には可視スペクトル外
である近赤外領域の予め決められた波長領域内において
ワークピースと光の伝達を可能にするよう配置された光
学的フィルター窓２４が設けられζいる０通常のＣＮＣ
の環境においてフィルター窓２４を清潔にするため１個
或は複数の空気ジェット２５が配列されている。４個の
照明源２７がフィルター窓２４の４個の辺の各々に設け
られており、それ等はワークピースに対して傾斜した光
を供給するため選択的に駆動されそれによってワークピ
ースのエッヂに対する高分解能定義付けを提供する。各
照明源２７は代表的にはガラスに埋め込まれたＬＥＤ　
２９或は“Ｐｅｒｓｐｅｘ　（Ｒ）　”からなるような
ライトガイド（光ファイバー）３１を含んでおり、これ
等は窓２４を通してみえる全領域に対する照明を提供す
るように形成されている。

好ましくは、ＬＥ！Ｄ　２９の波長はセンサーアレー（
検出器列）３０の感度とフィルター２４の透過波長とに
整合せしめられる。

窓２４の背後にはビームスプリッタ−２８と光学的操作
配列状態で設けられている焦点レンズが配置されており
、該ビームスプリッタ−の２つの対となった面（ｔｗｏ
　ｃｏｎｄｕｇａｔｅ　５ｕｒｆｏｃｅｓ）に沿ってＣ
ＣＤ直線列のような直線状検出器列の第１と第２の組３
０と３２が設けられている。このセンサーアレーと組合
されている電子回路が回路ボード３３上に設けられてい
る。

付加的な電子回路（図示せず）がハウジング２０内に設
けられている。

本発明における好ましい具体例によれば、Ｌ　ＥＤのよ
うな光源３４はレンズ３６により直線状アレーの第１の
組３０の間でビームスプリッタ−２８の１表面の中心に
設けられたピンホール３８上に集中化される。

ピンホールはレンズ２６によって装置をセットアツプす
る際の補助のため小さな可視点４１を提供するために対
象物平面の測定されるべき対象物上に像が作られる。

ここで第４図と第５図を参照すると、同図は本発明に従
って採用されるセンサーの好ましい形状を示している。

第４図はビームスプリッタ−２８におけるセンサーアレ
ーの物理的配列を示している。

第１の組３０は一般的には間隔をおいて平行的に配列さ
れたセンサー４２と４４を含み又第２の組３２は一般的
には間隔をおいて平行的に配列された該センサー４２と
４４に対して直角に延びているセンサー４６と４８を含
んでいる。

第５図は対象物平面４０と平行な平面で、第４図のセン
サーアレーと対応する等価的センサーアレー５０　（ｔ
ｈｅ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　５ｅｎｓｏｒ　ａｒｒａ
ｙ）を示している。

第５図に示されるように、センサーアレーは矩形の周辺
或は外囲を描くものであり本具体例では特に正方形を描
いている。この形状の主な利点はマシンヘッドの基準軸
に対してその配列を固定的に維持する可能性があること
にある。

選択的には、センサーアレーは円の周辺或は外周のよう
な他の形状の外周を描いてもよい。

この目的のために例えばＥＣ＆Ｇ″Ｒｅｔｉｅｃｏｎ”
ＲＯ０７２０ＢのようなＣＣＤ検出器を採用してもよい
。

第７図を参照すると、第５図の矩形のセンサーアレー５
０が回転することなく与えられた輪郭形状５２の列（ａ
ｒｒａｙ）を追跡することが出来、それにより、ＣＮＣ
マシンヘッドの本来的な正確な位置決めが維持出来るこ
とが判る。一般的に形状のエッヂの画像は少くともアレ
ー５０の２つの直線部分において交叉することが注目さ
れる。アレー５０の異なる直線部分は移動の方向と与え
られた位置における輪郭５２の形状とに基づいてリーデ
ィングエツジ（ｌｅａｇｉｎｇ　ｅｄｇｅ）を形成する
ということが理解される。

本発明の好ましい具体例によれば、いかなる時点におい
ても該リーディングエッヂによって予測可能性（ｓｅｅ
−ａｈｅａｄ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）が提供される。

又それは、ＣＮＣｌｌｆｆ器がＸ及びＹ方向のマシンヘ
ッドの速度を選択しそれによって滑らかでかつ効率的な
動作を行うために輪郭についての全般的な指示としての
情報を提供する。

本発明の好ましい具体例によれば、フォローエッヂ（ｆ
ｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｅｄｇｅ）は輪郭形状５２の画素位
置を表示することにより測定情報を供給する。このシス
テムはかかる情報を、マシニンングヘッドの中心に対す
るアレー５０上の各画素の位置といかなる時点における
輪郭形状についての座標位置を提供するためいかなる時
点におけるマシンヘッドの既知の位置との間の固定され
た既知の関係と結合する。センサーアレー５０は追跡機
能のために要求されるもの以上に処理を要求される非常
に多数のデーターを供給する完全マトリックスアレーに
おけるものよりもより高速で処理することが可能となる
ということが本発明の特別な特徴である。

本発明の装置における追跡操作は第８Ａ図から第１０Ｃ
図を参照して以下に説明する。

一般的に云えば、本発明は２つの形の入力データーを採
用している。即ちアレー５０の４つの直線部分から得ら
れる“フレームデーター”（ｆｒａａ＋ｅｄａｔａ）と
ＣＮＣの位置センサー１６から発生される“ステータス
データー″　（ｓｔａｔｕｓ　ｄａｔａ　）である。“
フレームデーター゛はアレー５０の４つの直線状センサ
ーアレーのいづれか“黒／白交叉”を有するか即ち輪郭
部と接触しているかということを示すものであり、又各
直線状アレーに沿った黒／白交叉の位置を表示する。本
発明の好ましい具体例において提供されるウオークピー
ス対象物に対する斜めの照明の故に、白の画素はウオー
クピースから反射された光を受ける画素であり一方、黒
の画素はウオークピースからの反射光を受けない画素で
ある。“黒／白交叉”を有するアレーはＩＩ変化アレー
”　（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ａｒｒａｙ）と意味付け
される。

本発明の具体例を示す装置はいづれの与えられた“変化
アレー”においては１つの黒／白交叉のみを検出するこ
としか出来ないものである。このように各“変化アレー
”は１つの白い部分と１つの黒い部分で構成されている
ものと考えられる。

４つの直線状のアレーの各々に対し、２つのデーターの
みが保持される。即ち直線状アレーにおける第１の白い
画素の画素番号と直線状アレーにおける第１の黒画素の
画素番号である。

もし直線状アレーにおいて白の画素が存在しなければ画
素番号は０として表示され、黒画素についても同様であ
る。

“ステータスデーター”はマシンヘッドの中心に関する
座標値を表示するものであり又センサーヘッドのＸとＹ
軸に沿った速度を表示する。

本発明の装置は以下の論理タスクを実行することにより
操作可能である。

オリエンテーション−マシンヘッドに関する輪郭形状の
一般的位置を定 義すること、 座　標　　　　　　−マシンヘッドに関し、“黒／白変
化”の特別な 座標を決定すること、 金膜的指示　　　　−マシンヘッドの次の動きに対す一
般的な指示を 決定すること、 論理制御　　　　　−人力されたデーターの一致性の確
認、 移動速度と方向を決定するに際しての直線的或はほぼ直
線的移動に対する本発明の詳細な説明している第８Ａ図
〜第８Ｃ図を参照する。

この操作は以下の２つの基準により制御される。

１、輪郭形状に対して平行なヘッドの速度を維持する。

２、　アレー５０を輪郭形状に中心があるように維持す
る。第８Ａ図は矢印６０で示されている速度が輪郭形状
に対して平行でない場合を示している。

この場合では、速度は矢印６２で示されるように即ち輪
郭形状に平行となるように調節され又速度は減少される
。

第８図Ｂは矢印６４に示されるようにＲ速度はほぼ輪郭
形状に平行であるが、アレー５０は輪郭上にその中心が
存在していない。このような場合には、輪郭形状のＹ軸
の位置を、アレー５０を下るように調整されそして同一
方向に最高速度に維持される。

第８Ｃ図は矢印６６で示されるように速度は一般的に輪
郭形状と平行であるがアレー５０は一般的に輪郭形状上
にほぼその中心が存在している。

このような場合修正は行われず同一方向ｌ・の最高速度
が維持される。

第９Ａ図から第９Ｃ図は、隅部形状の処理を示している
。第９Ａ図は一般的に滑らかな隅部を示し、第９Ｂ図は
鋭度な隅部を示し又第９Ｃ図は“クレータ−”形状を示
している。これらの各々の状態においてマシンヘッドの
速度は減少され速度の調整が行われる。

サンプリング速度は常にオーバータイム（ｏｖｅｒｔ、
ｉｍｅ）であることが本発明の特徴である。このように
して、マシンヘッドの動きが減速された時に非直線的測
定条件において正確な測定のために必要であるように相
対的に大きなサンプリング密度が得られる。

第１０Ａ図〜第１０Ｃ図は３種の典型的な特別ケースを
示している。第１０Ａ図は“狭い端部″（ｎａｒｒｏｗ
ｅｎｄ）を示しており３つの黒い列即ちウオークピース
から反射された光を受けない３つの列により特徴化され
ている。第１０Ｂ図は“溝形”　（ｂａｙ）を示してお
り、一つの直線状アレー上において“黒／白交又”の突
然の位置変化により特徴付けられるものである。

第ｉｏｃ図は“指状形”　　（ｆｉｎｇｅｒ）を示して
おり、３つの非均−な直線状アレーによって特徴付けら
れている。これ等の特別ケースの各々は適切なアルゴリ
ズムサブルーチンにより処理されるゆ相対的に高いＳ／
Ｎ比（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｔｓｅ　ｒａｔｉｏ）
を得るために本発明の装置は測定される対象物について
の明暗ひずみ（ｓｈａｄｔｎｇ）を作る照明技術を採用
している。

従って、測定される対象物の内部からその輪郭部に向う
斜めの照明が用いられる。

好ましくは、ガラスに埋め込まれたＬＥＤ或は“Ｐｅｒ
ｓｅｘ　（Ｒ）″により形成されたライトガイドのよう
な合計４個の照明源が適当な反射体と共に採用され又、
アレー５０を作っている直線状アレーの対応する１つの
外側でその中央におかれている。

該照明源のうちの１個のみが与えられた時に照明されて
いる。

第１１Ａ図から第１１Ｃ図にみられるように、対象物に
関し最もその中心の近くにおかれる照明源が照明のため
に選択される。各照明源からの照明はその時の視野の全
体をカバーするのに十分なものである。

好ましくは、照明源の出力波長は達成されるＳ／Ｎ比を
強調するため直線状センサーアレーの出力波長と整合さ
れるものである。

本発明の好ましい具体例においては、自動的焦点装置が
設けられており又それは検出器アレー５０上に焦点が合
せられている輪郭形状の画像を維持するためにマシンヘ
ッドのＺ軸位置を調整することが出来る。

第１２Ａ図は生の形式としきい値化された形式の双方に
おける焦点外（ｏｕｔ−ｏｆ−ｆｏｃｕｓ　）状態を示
す信号を示しており一方第１２Ｂ図は焦点を合わされた
状態からの信号における生の形式としきい値化された形
式を示している。両信号とも第１２Ｃ図に示すように“
黒／白交叉”から派生されている。

第１３図及び第１４図にはセンサーヘッド１０（第１図
）と組合された、電子回路が示されておりそれはＣＣＤ
センサーアレーを駆動するためのクロック手段８０、ビ
デオ（ｖｉｄｅｏ）予備処理回路８２、照明制御回路８
４及び供給電源８６を含むことが判る。電子ユニット１
２（第１図）に含まれている電子回路は第１５図に一般
的に示されており、又アナログボード９０、コンピュー
ターボード９２及び供給電源９４を含んでいる。

アナログボードは第１６図に示されておりビデオ処理の
ための回路９６と自動焦点制御のための回路９８を含ん
でいる。

コンピューターボードは第１７図に示されており、又代
表的には１６ビツトのマイクロプロセッサーとそのため
の駆動回路ｌＯＯ、プログラムとデーターメモリー１０
２、焦点制御回路１０４、デジタルビデオ回路１０６、
照明制御回路１０８、外部コンピューターモニター及び
ＣＮＣ’ｆｌｌＨＢ器とのインターフェースのためのＲ
３２３２伝達出入口１１０及び１１２、及びシステムタ
イミングのための主クロツク基準１１４とを含んでいる
。

第１８図を参照すれば、三次元測定を実行するために特
に設計された修正光学ヘッドが示されている。第１８図
の装置は代表的には第１図から第３図に関連した上述の
光学的ヘッドの全ての要素を含んでいるがエッヂ検出器
１１０のみならずイーエルオアーオプトロニックス株式
会社（アフエカ、イスラエル）（ＢＬ、０ＲＯＰＴＲＮ
ＩＣＳ　Ｌｔｄ、ｏｆ　Ａｆｅｋ、ｌ５ｒａｅｌ）−に
より製造された領域表示器（ａ　ｒａｎｇｅ　１ｎｄｉ
ｃａｔｏｒ）のような領域表示器１２２を有する点で区
別される。

第１８図の装置は従来の三次元輪郭形状検出器に対して
重要な利点を有しておりそれは、この装置が物理的な測
定具を採用しないことでありそれ故測定具がある位置か
ら他の位置へ移動する時に測定具がウオークピースの位
置を明確にせさることを含む前後の複雑な動きを要求し
ないということである。

本発明の装置に関する操作アルゴリズムは第１９図から
第２４図を参照して以下に説明される。

第１９図を参照すると、同図は電子ユニット１２のマイ
クロプロセッサ−１００（以下ＶＭＳ−コンピューター
と云う）を含む本発明の装置の全体的な操作を示してい
る。操作の開始に際しては、ＣＮＣ位置エンコーダー１
６から来るステータスデーターとセンサーヘッド１０か
ら来るフレームデーターの双方が読まれそして各々のデ
ーターは受は入れられアナリシス（ＡＮＡＬＹＳＩＳ）
サブルーチンが開始される。

第・２０図を参照すると、アナリシスプログラムはシス
テムステータスのチエツクから開始されることが判る。

エラーが見出されると適切な通知が出され操作は中止さ
れる。システムステータスチエツクのサブルーチンは第
２１図に示されており、フレームデーターとヘッド位置
及び速度に関する適合性に関するチエツクを含んでいる
。いづれかの不適合性が発生すればエラーとなり実行さ
れない。

次に特別のステータスフラッグの存在に関するチエツク
が実行され続いて通常のステータスに関するチエツクが
行われる。通常のステータスチエツクに対する否定的応
答は特別なステータスの表示生じさせる。

通常ステータス（ｎｏｒｍａｌ　５ｔａｔｕｓ）は第２
２図に示されている。これは変化アレー（ｔｒａｎｓｉ
ｔｉｏｎａｒｒａｙ）の数が２と等しいかどうかの初期
チエツクを含んでおり、もし２でなければ特別ステータ
スが表示される。

次に変化アレーが平行であるかどうかが決定され平行で
なければ、全てが黒であるアレーの数（即ち対象物の完
全に外側にあるも）が決定される。その数が１であれば
次で特別ステータスが指示される。もしその数が０であ
れば全ての白部分が互いに隣接しているかどうかが決定
される。もしそうでなければ（ＮＯ）特別ステータスが
指示される。もしそうであれば（ＹＥＳ）通常ステータ
スが指示される。

もし変化アレー（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ａｒｒａｙ）
が平行であれば全ての黒の部分が互に隣接しているかと
・うかが決定される。もしＮｏであれば特別ステータス
が指示され、もしＹＥＳであれば通常ステータスが指示
される。

第２０図に戻って、もし通常ステータスが見出されたな
らば、エッヂ角度と偏差が入力されたフレムデーターと
ステータスデーターにもとづいで計算される。中心から
そのずれ（ｄｅｃｅｎ　ｔｅｒ）が次で計算されそして
それ等のパラメータ・−は適合性を有するかどうかを朝
刊するためチ５ツクされる。

もしそれが適合性がなければ次で上述したエラー通知が
実行されその操作は終了する。もしパラメーターが許容
されるものと判断されれば、エツジ角度、偏差及び中心
からのずれの情報に従っ゛Ｃ機械加工ヘッドの速度とオ
フセットに関する決定がなされる。照明の適切な光源を
選択するためのアルゴリズムは第２３図に示されており
そこには、変化アレーが平行であるかどうかの決定が含
まれている。

もしＹＥＳであれば、ケースＡの状態が指示されそして
内側のアレーは全Ｃ白いアレーである。

即ち完全に対象物の内側にある。もしＮＯであればケー
スＢの状態が指示され又全てが黒であるアレーの数に関
する決定がなされる。もしその数がＯであればケースＢ
２の状態が指示される。もしその数が２であればケース
Ｂ１の状態が指示される。

ケースＡ１ケースＢ１及びケースＢ２の各状態は第２４
Ａ図から第２４Ｃ図に示されている。各々の説明におい
て、リーディングアレーはＬとして示されておりフォロ
ーアレーはＦとして示されており又点灯している光源は
Ｓとして示されている。

ケースＢ１及びＢ２の双方においては、輪郭とフォロー
アレーの間の各ガンマ−（Ｆ）（δＦ）が１／Ｆ１以下
であるかどうかが決定される。ケースＢ１については１
、もしδＦが１／ｆｌ以下であれば、内側のアレー（ｉ
ｎｓｉｄｅ　ａｒｒａｙ）がフォローである。ケースＢ
２についてはもしδＦが１／Ｆ丁以下であれば内側のア
レーはリーディングアレー（１ｅａｄｅｒ）に平行なア
レーである。ケースＢ１については、もしδＦが１／７
Ｔ以上であれば内側アレーはリーダーである。ケースＢ
２については、もしδＦが１／ｒ丁以下であれば、内側
アレーはフォローワ−（ｆｏｌｌｏ＆４ｅｒ）に対して
平行なアレーである０次に内側アレーの背後で最も中心
近くにある光源Ｓが照明される。その後輪郭形状の座標
点が計算され輪郭形状ファイルにストアーされる。

続いてステータスベクトルが計算されステータススフア
イルにストアーされる。

もし特別ステータスが見出されたら、それがでくわした
特別な特定ケースが識別される。もしそれが適合性ない
ならばエラー処理が行われ、もし適合性があればヘッド
スピードとオフセットに関する決定が与えられた特別ケ
ースのための特別なサブルーチンに従って２、行われる
。光源は次で選択され輪郭形状とステータスベクトルが
通常のステータスケースと同様に選択される。

特別ステータス調査は特別なステータスの状態を特別な
ステータスについての複数のカテゴリーの１つに分類す
ることを試みる。第２５Ａ図と第２５Ｂ図はタイプＡに
ついての２つの特別ステータスのカテゴリーを示してい
る。又第２６Ａ図と第２６Ｂ図はＢタイプについての２
つの特別ステータスのカテゴリーを示している。第２７
Ａ図と第２７Ｂ図はタイプＣについての２つの特別なス
テータスのカテゴリーを示している。第２８Ａ図と第２
８Ｂ図はタイプＤについての２つの特別なステータスの
カテゴターを示している。第２９図はタイプ已について
の特別なステータスのカテゴリーを示している。

特別ステータスのカテゴリーに関する多くのタイプは次
のバラメー・ターに従って分類される。

１、　全てが黒のアレーの数 ２、　全てが白のアレー〇数 ３、　１つのアレーの白い部分に隣接する全てが黒いア
レー〇数 ４．１つのアレーの黒い部分に隣接する全てが白いアレ
ーの数 ５、黒い部分に隣接する白い部分の散 策１９図に戻るならば、アナリシスプログラムの完了に
続いて、システムはＣＮＣ１１１ｉｌ器に対し速度とオ
フセットコマンドを供給し又センサーヘッド１０の電子
回路に対して光源選択コマンドを供給するということが
判る。

その後、測定間のサンプリング時間の遅延が消滅した時
にそれが決定される。

この状態が生じた時、センサーにより操作されているク
ロックがＯとされ測定サイクルは新しい測定のために新
しく開始される。

第３０図を参照すると、同図は機械加工の試行やそれに
伴う高コストと時間の要求を必要とせずにＣＮＣプログ
ラムを保証するための装置を示している。本発明によ耗
ば、装置１４０が、ＣＮＣプログラムがそれによって製
造されるべき機械加工された対象物についての三次元表
示を形成するため通常の技術を用いて処理されるように
するために設けられている。又装置１４２はこの三次元
表示が機械加工された対象物についての合成図面１４４
を作成するために又通常の技術を用いて更に処理される
ようにするため設けられている。

本発明の好ましい具体例によれは、合成図面はこれも又
通常の構造を有する比較装置１４６により、同一対象物
についてのＣＡＤファイルと比較される。この比較装置
１４６は幾何学的表示であるＣＡＤファイルとＣＮＣプ
ログラムから発生された合成図面に具体化されている幾
何学的表示との間のあらゆる相異についての出力指示１
４８を提供するために作動しうる。

選択的な特徴としては、１個又はそれ以上のＣＮＣプロ
グラム、３次元表示と合成図面が最小成は最大機械加工
厚さ等のストアーされたパラメーター或は形状基準（ｃ
ｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｃｒｉｔｅｒｉａ）１５０
とが、予め決められた基準とＣＮＣプログラムの指示と
の一致の判断及び不一致に対する適切な出力指示の条件
の判断のために比較される。

上述した方法は、メモリー内に１アレー当り単に１つの
みの状態変化部（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）が要求される
ので相対的に小さな計算負荷であることにより特徴付け
られており又それ故にこの方法は相対的に小さな計算パ
ワーを要求するものであるということが理解されるであ
ろう、然しなから本発明はここに述べた具体例に限定さ
れるものではなく又特には１つのメモリー内における１
アレー当りより多数の状態変化部を保持すること或はも
し必要であれば幾つかの或は全ての画素を保持すること
も可能である。

本発明は上記に特に示され説明されたものによって限定
されるものでないことは当業者により理解されるであろ
う、むしろ本発明の範囲は特許請求範囲によってのみ定
められるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシステムを説明する概略のブロックダ
イアダラムである。 第２図はＣＮＣ機械の機械加工ヘッドに関する本発明の
光学ヘッドの物理的配置を説明する図である。 第３図は第２図における光学的ヘッドの断面を示す図で
ある。 第４図は第３図における光学的ヘッドのビームスプリッ
タ−と検出器の配列についての説明図である。 第５図は第４図の配列に対応する等価的な平面的検出器
列（ｄｉｔｅｃｔｏｒ　ａｒｒａｙ）を示す図である。 第６図は第３図の光学的ヘッドに関する説明図である。 第７図は本発明における装置の一般的な操作を示す図で
ある。 第８図は直線的或はほぼ直線的な動きに関する本発明の
装置の操作を説明する図である。 第９図は隅部及び旋回動作に関する本発明の装置の操作
を説明する図である。 第１０図は三種類の特別な場合についての本発明の装置
の操作を説明する図である。 第１１Ａ、　ＩＩＢ及びＩＩＣ図は３種の代表的な場合
についての本発明の照明装置の操作を説明する図である
。 第１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃ図は本発明における自動焦
点装置についての操作を説明する図である。 第１３図は本発明のセンサーヘッドにおける電気的回路
に関する第１の部分についての電気的ブロックダイアグ
ラムである。 第１４図（１）（２）は本発明のセンサーヘッドにおけ
る電気的回路に関する第２の部分についての電気的ブロ
ックダイアグラムである。 第１５図は本発明の装置の一部分を形成する電気的ユニ
ットについての電気的ブロックダイアグラムである。 第１６図は第１５図の電気的ユニットの一部を形成して
いるアナログボードについての電気的ブロックダイアグ
ラムである。 第１７図は（１）（２）は第１５図の電気的ユニットの
一部を形成するコンピューターボードに関する電気的ブ
ロックダイアグラムである。 第１８図はワークピースの三次元測定のために配置され
る光学的ヘッドについての一般的な説明を行う図である
。 第１９図（１）（２）〜第２３図（１）（２）は本発明
における有用な操作アルゴリズムを説明しているフロー
チャートである。 第２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃ図は３種のタイプの照明選
択形態を示す図である。 第２５図はＡタイプにおける２個のケースＡ１とＡ２の
特別な状態カテゴリーとＢタイプにおける１つのケース
Ｂ、の特別な状態カテゴリーを表す図である。 第２６図はＢタイプにおける他のケースＢ２及びＣタイ
プにおける２個のケースＣＩ、Ｃｚの特別な状態カテゴ
リーを表す図である。 第２７図はＤタイプにおける２個のケースＤ、、Ｄ。 及びＥタイプにおける１つのケースＥ、の特別な状態カ
テゴリーを表す図である。 第２８図はＣＮＣフログラムを提供するための装置を示
す図である。 １０：センサーヘッド １１：基台、 １３；マシンヘッド １５ニスピンドル ２０：ハウジング ２２：取り付は部 ２４ニフイルター窓 ２５：エアージェット ２６：レンズ ２７：照明源 ２８：ビームスプリソタ− ２９：ＬＥＤ ３０：センサーアレー（第１） ３１ニライトガイド ３２：センサーアレー（第２） ３３：回路板 ３４：光源 ３６：レンズ ３日：ビンホール ４０；平面 ４１ニスポツト ４２．４４：センサー ４６．４８：センサー ５０：等価的センサーアレー ＦＩＧ、　３ 手続補正書（方式） １．事件の表示 昭和６３年特許願第１１８３８６号 Ｚ　発明の名称 自動化された追跡ならびに輪郭 形状測定装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 名称　イスラエル　エアクラフよ インダストリーズ　リミテイド ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５、
　補正命令の日付 ６、補正の対象 （１）願書の「出願人の代表者」の欄 （２）委任状 （３）明細書 （４）図　面 （５）　　法人証明書 ７、補正の内容 （１）（２）（４）（５）　　別紙の通り（３）明細書
の浄書（内容に変更なし）８、添付書類の目録 （１）訂正願書　　　　　１通 （２）委任状及び訳文　　　　　　　　　　各１通（３
）浄書明細書　　　　　　　１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対象物の形状に関する出力情報をＣＮＣ機械加工ヘ
   ッドの精密な基準フレームに供給するためのＣＮＣ機械
   加工ヘッドに搭載された電子光学的検出装置を含んでい
   ることを特徴とする自動化された追跡と輪郭形状測定の
   ための装置。 ２、電子光学的検出装置は間隔をおいて設けられている
   直線状の検出器アレー（ｌｉｎｅａｒｄｒｔｅｃｔｏｒ
   ａｒｒａｙ）からなる第１の組と第２の組とを含んでい
   ることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３、該電子光学的検出手段は、入力光の第１の部分を第
   １の平面に設けられている第１の組の間隔をおいて設け
   られている直線状検出器に供給し又入力光の第２の部分
   を第１の平面に対して直角な第２の平面に設けられてい
   る第２の組の間隔をおいて設けた検出器に供給するビー
   ムスプリッターを含んでいることを特徴とする請求項１
   又は２記載の装置。 ４、該第１と第２組の直線状検出器及びビームスプリッ
   ターは矩形の外周部を形成する平面的配置の形において
   等価的な検出器アレーを形成していることを特徴とする
   請求項１乃至３のいづれか１項記載の装置。 ５、該第１と第２の組の直線状検出器及びビームスプリ
   ッターは円形の外周部を形成する平面的配置の形におい
   て等価的な検出アレーを形成していることを特徴とする
   請求項１乃至３のいづれか１項記載の装置。 ６、測定されている対象物に関する検出手段の移動方向
   を検出するための手段、方向に関する情報を供給するた
   め、移動方向に関するリードアレーを指定する手段及び
   測定に関する情報を供給するため移動の方向に関して該
   等価検出アレーに続くアレーを指定する手段とを含んで
   いることを特徴とする請求項５記載の装置。 ７、一定のサンプリング速度をヘッドの速度が変化する
   間オーバータイムに維持する手段、それにより直線領域
   に比べて対象物の輪郭形状における非直線状領域におい
   ては相対的に大なる数の測定サンプルが提供されること
   を特徴とする前記した請求のうちのいづれか１項記載の
   装置。 ８、該検出器アレーに関連しその配列に対する関数とし
   て対象物を選択的に照明するための手段を含んでいるこ
   とを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項記載の装
   置。 ９、対象物の輪郭形状の像を該検出器アレー上に焦点を
   合せるように維持するための自動焦点手段を含むことを
   特徴とする請求項２乃至８のいづれか１項記載の装置。 １０、三次元における測定情報を供給するための非接触
   型領域決定手段を含むことを特徴とする前記した請求項
   のうちのいづれか１項記載の装置１１、ＣＮＣプログラ
   ムを基にした機械にかけられたワークピースに関する三
   次元的表示を発生する手段、 該三次元表示にもとづき機械にかけられたワークピース
   に関し合成図面を発生する手段、該合成図面を機械にか
   けられたワークピースに関する対応するＣＡＤファイル
   と比較し、両者の間の相異についての出力指示を供給す
   る手段とを含んでいることを特徴とする機械加工以前に
   おけるＣＮＣプログラムを提供する装置。 １２、少くともＣＮＣプログラム、三次元表示或は合成
   図面のうちの１つをストアーされている許容可能な機械
   加工パラメーターと比較し又ＣＮＣプログラムの要素と
   許容しうる機械加工パラメーターとの間の相異に関する
   出力表示を発生するための手段を含んでいることを特徴
   とする請求項１１記載の装置。 １３、ＣＮＣプログラムに基づいて機械にかけられたワ
   ークピースに関する三次元表示を発生する工程、該三次
   元表示から機械加工されたワークピースに関する合成図
   面を発生する工程及び機械にかけられたワークピースが
   合成図面と対応するＣＡファイルとの間の相異について
   の情報出力を行うため対応するＣＡＤファイルとを比較
   する工程とを含んでいることを特徴とする機械加工以前
   にＣＮＣプログラムを提供するための方法。 １４、ＣＮＣプログラム三次元表示或は合成図面の少く
   とも１つをストアーされている機械加工の許容パラメー
   ターと比較するため、又ＣＮＣプログラムの要素と機械
   加工の許容パラメーターとの間の相異についての出力表
   示を供給するための工程を含んでいることを特徴とする
   請求項１３記載の方法。