JPH09159418A - ３次元曲面成形品の形状計測方法及び装置 - Google Patents
３次元曲面成形品の形状計測方法及び装置Info
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- JPH09159418A JPH09159418A JP32204595A JP32204595A JPH09159418A JP H09159418 A JPH09159418 A JP H09159418A JP 32204595 A JP32204595 A JP 32204595A JP 32204595 A JP32204595 A JP 32204595A JP H09159418 A JPH09159418 A JP H09159418A
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- drive system
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ３次元曲面を持つ成形品の形状を自動的に高
速かつ高精度で計測することのできる形状計測方法を提
供すること。 【解決手段】 一対のレーザセンサ２０ａ，２０ｂをそ
れらのレーザ照射軸が同一直線上にあるように対向配置
し、測定対象であるプロペラ１０を、前記一対のレーザ
センサの間で前記レーザ照射軸を周期的に横切るように
移動させると共に、横切る位置が順次変化するように移
動させることにより、前記一対のレーザセンサの出力か
ら前記成形品の厚さ、輪郭、外径に関する計測値を得
る。
速かつ高精度で計測することのできる形状計測方法を提
供すること。 【解決手段】 一対のレーザセンサ２０ａ，２０ｂをそ
れらのレーザ照射軸が同一直線上にあるように対向配置
し、測定対象であるプロペラ１０を、前記一対のレーザ
センサの間で前記レーザ照射軸を周期的に横切るように
移動させると共に、横切る位置が順次変化するように移
動させることにより、前記一対のレーザセンサの出力か
ら前記成形品の厚さ、輪郭、外径に関する計測値を得
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は３次元曲面を持つ成
形品の形状を計測する方法及び装置に関し、特に船舶用
のプロペラや航空機用のプロペラあるいはタービンブレ
ードのような成形品の肉厚、輪郭、外径等を計測するの
に適した３次元曲面成形品の形状計測方法及び装置に関
する。
形品の形状を計測する方法及び装置に関し、特に船舶用
のプロペラや航空機用のプロペラあるいはタービンブレ
ードのような成形品の肉厚、輪郭、外径等を計測するの
に適した３次元曲面成形品の形状計測方法及び装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】３次元曲面成形品の形状計測装置として
は、触針式の計測装置が最も普及している。この計測装
置は、通常、成形品の複数箇所に当てられる計測針を持
ち、計測針の触針位置を検出することで成形品の肉厚を
計測するようにしている。
は、触針式の計測装置が最も普及している。この計測装
置は、通常、成形品の複数箇所に当てられる計測針を持
ち、計測針の触針位置を検出することで成形品の肉厚を
計測するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種の計測装置で
は、精密な計測を行う場合、指定点毎に計測を行うため
ポイントを多数設定して各ポイント毎にその上方数ｍｍ
の位置に計測針を移動させてからゆるやかに計測針を下
降させて触針を行う必要がある。因みに、１ポイント計
測のための所要時間は１秒以上を必要とし、触針のため
の計測針の移動速度は数（ｍｍ／ｓｅｃ）であるので、
成形品の形状が大きくなるにつれて計測に要する時間は
長くなる。
は、精密な計測を行う場合、指定点毎に計測を行うため
ポイントを多数設定して各ポイント毎にその上方数ｍｍ
の位置に計測針を移動させてからゆるやかに計測針を下
降させて触針を行う必要がある。因みに、１ポイント計
測のための所要時間は１秒以上を必要とし、触針のため
の計測針の移動速度は数（ｍｍ／ｓｅｃ）であるので、
成形品の形状が大きくなるにつれて計測に要する時間は
長くなる。
【０００４】また、プロペラの場合、プロペラピッチの
大きい箇所（曲率の大きい箇所）では、計測針の触針位
置の誤差が大きくなるので、高精密な計測を行う場合に
問題となる。加えて、成形品の輪郭を測定するために
は、上記の計測針とは異なる接触針が必要となる。
大きい箇所（曲率の大きい箇所）では、計測針の触針位
置の誤差が大きくなるので、高精密な計測を行う場合に
問題となる。加えて、成形品の輪郭を測定するために
は、上記の計測針とは異なる接触針が必要となる。
【０００５】以上のような問題点に鑑み、本発明の主た
る課題は、３次元曲面を持つ成形品の形状を自動的に高
速かつ高精度で計測することのできる形状計測方法を提
供することにある。
る課題は、３次元曲面を持つ成形品の形状を自動的に高
速かつ高精度で計測することのできる形状計測方法を提
供することにある。
【０００６】本発明はまた、成形品の形状として、肉厚
に加えて、輪郭や外径をも同時に計測することのできる
形状計測方法を提供することにある。
に加えて、輪郭や外径をも同時に計測することのできる
形状計測方法を提供することにある。
【０００７】本発明は更に上記計測方法に適した形状計
測装置を提供しようとするものである。
測装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、３次元
曲面を持つ成形品にレーザを照射して距離を測定するレ
ーザセンサを用いて前記成形品の形状を計測する方法で
あって、一対の前記レーザセンサをそれらのレーザ照射
軸が同一直線上にあるように対向配置し、前記成形品
を、前記一対のレーザセンサの間で前記レーザ照射軸を
周期的に横切るように移動させると共に、横切る位置が
順次変化するように移動させることにより、前記一対の
レーザセンサの出力から前記成形品の厚さ、輪郭、外径
に関する計測値を得ることを特徴とする３次元曲面成形
品の形状計測方法が得られる。
曲面を持つ成形品にレーザを照射して距離を測定するレ
ーザセンサを用いて前記成形品の形状を計測する方法で
あって、一対の前記レーザセンサをそれらのレーザ照射
軸が同一直線上にあるように対向配置し、前記成形品
を、前記一対のレーザセンサの間で前記レーザ照射軸を
周期的に横切るように移動させると共に、横切る位置が
順次変化するように移動させることにより、前記一対の
レーザセンサの出力から前記成形品の厚さ、輪郭、外径
に関する計測値を得ることを特徴とする３次元曲面成形
品の形状計測方法が得られる。
【０００９】本発明によればまた、３次元曲面を持つ成
形品の形状を、該成形品にレーザを照射して距離を測定
するレーザセンサを用いて測定する形状計測装置であっ
て、一対の前記レーザセンサをそれらのレーザ照射軸が
同一直線上にあるように対向配置し、前記成形品を、前
記一対のレーザセンサの間で前記レーザ照射軸を周期的
に横切るように移動させる第１の駆動系と、前記横切る
位置が順次変化するように前記第１の駆動系及び前記一
対のレーザセンサの一方を移動させる第２の駆動系と、
前記第１及び第２の駆動系を制御すると共に、前記一対
のレーザセンサからの出力信号をサンプリングして前記
成形品の厚さ、輪郭、外径に関する計測値を算出する制
御部とを備えたことを特徴とする３次元曲面成形品の形
状計測装置が得られる。
形品の形状を、該成形品にレーザを照射して距離を測定
するレーザセンサを用いて測定する形状計測装置であっ
て、一対の前記レーザセンサをそれらのレーザ照射軸が
同一直線上にあるように対向配置し、前記成形品を、前
記一対のレーザセンサの間で前記レーザ照射軸を周期的
に横切るように移動させる第１の駆動系と、前記横切る
位置が順次変化するように前記第１の駆動系及び前記一
対のレーザセンサの一方を移動させる第２の駆動系と、
前記第１及び第２の駆動系を制御すると共に、前記一対
のレーザセンサからの出力信号をサンプリングして前記
成形品の厚さ、輪郭、外径に関する計測値を算出する制
御部とを備えたことを特徴とする３次元曲面成形品の形
状計測装置が得られる。
【００１０】なお、前記第１の駆動系は、前記成形品
を、前記レーザ照射軸と平行でかつ該レーザ照射軸から
離れた位置に中心軸を持つ第１の回転駆動系で構成さ
れ、前記第２の駆動系は、前記成形品に対するレーザ照
射の軌跡が部分的な同心円となるように駆動するもので
ある。
を、前記レーザ照射軸と平行でかつ該レーザ照射軸から
離れた位置に中心軸を持つ第１の回転駆動系で構成さ
れ、前記第２の駆動系は、前記成形品に対するレーザ照
射の軌跡が部分的な同心円となるように駆動するもので
ある。
【００１１】また、前記一対のレーザセンサを、それら
の間隔を一定に維持した状態で前記レーザ照射軸と同じ
方向に移動させる第３の駆動系を備えても良い。
の間隔を一定に維持した状態で前記レーザ照射軸と同じ
方向に移動させる第３の駆動系を備えても良い。
【００１２】更に、前記制御部は、あらかじめ設定され
た前記成形品の外形に関するプログラムにもとづいて、
前記一対のレーザセンサを常に前記成形品に対する距離
測定の可能な範囲内におくように前記第３の駆動系を制
御する。
た前記成形品の外形に関するプログラムにもとづいて、
前記一対のレーザセンサを常に前記成形品に対する距離
測定の可能な範囲内におくように前記第３の駆動系を制
御する。
【００１３】本発明によれば更に、３次元曲面を持つ成
形品の形状を、該成形品にレーザを照射して距離を測定
するレーザセンサを用いて測定する形状計測装置であっ
て、一対の前記レーザセンサをそれらのレーザ照射軸が
同一直線上にあるように対向配置し、前記成形品を、前
記一対のレーザセンサの間で前記レーザ照射軸を周期的
に横切るように移動させる第１の駆動系と、前記横切る
位置が順次変化するように前記第１の駆動系及び前記一
対のレーザセンサの一方を移動させる第２の駆動系と、
前記成形品を、そのレーザ被照射面が前記レーザ照射軸
に直角になるように回転させる回転駆動系と、前記第１
及び第２の駆動系と前記回転駆動系とを制御すると共
に、前記一対のレーザセンサからの出力信号をサンプリ
ングして前記成形品の厚さ、輪郭、外径に関する計測値
を算出する制御部とを備えたことを特徴とする３次元曲
面成形品の形状計測装置が得られる。
形品の形状を、該成形品にレーザを照射して距離を測定
するレーザセンサを用いて測定する形状計測装置であっ
て、一対の前記レーザセンサをそれらのレーザ照射軸が
同一直線上にあるように対向配置し、前記成形品を、前
記一対のレーザセンサの間で前記レーザ照射軸を周期的
に横切るように移動させる第１の駆動系と、前記横切る
位置が順次変化するように前記第１の駆動系及び前記一
対のレーザセンサの一方を移動させる第２の駆動系と、
前記成形品を、そのレーザ被照射面が前記レーザ照射軸
に直角になるように回転させる回転駆動系と、前記第１
及び第２の駆動系と前記回転駆動系とを制御すると共
に、前記一対のレーザセンサからの出力信号をサンプリ
ングして前記成形品の厚さ、輪郭、外径に関する計測値
を算出する制御部とを備えたことを特徴とする３次元曲
面成形品の形状計測装置が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、図１〜図４を参照して本
発明の第１の実施の形態について説明する。ここでは、
船舶用のプロペラ１０を計測対象として説明する。本発
明では、測定対象物にレーザを照射し、その反射光を受
光して照射面までの距離を測定する周知のレーザセンサ
を用いる。そして、一対のレーザセンサ２０ａ，２０ｂ
を、それらのレーザ照射軸が同一直線上にあるように上
下に対向配置する点に特徴を有する。プロペラ１０は、
レーザ照射軸と平行でかつレーザ照射軸から離れた位置
に設けられた回転軸３０に取り付けられて回転可能にさ
れている。回転軸３０の延在方向は、以後Ｗ軸と呼ばれ
る。回転軸３０は、減速機３１を介して駆動モータ３２
で駆動される。これら回転軸３０、減速機３１、駆動モ
ータ３２はまとめて第１の回転駆動系と呼ばれても良
い。
発明の第１の実施の形態について説明する。ここでは、
船舶用のプロペラ１０を計測対象として説明する。本発
明では、測定対象物にレーザを照射し、その反射光を受
光して照射面までの距離を測定する周知のレーザセンサ
を用いる。そして、一対のレーザセンサ２０ａ，２０ｂ
を、それらのレーザ照射軸が同一直線上にあるように上
下に対向配置する点に特徴を有する。プロペラ１０は、
レーザ照射軸と平行でかつレーザ照射軸から離れた位置
に設けられた回転軸３０に取り付けられて回転可能にさ
れている。回転軸３０の延在方向は、以後Ｗ軸と呼ばれ
る。回転軸３０は、減速機３１を介して駆動モータ３２
で駆動される。これら回転軸３０、減速機３１、駆動モ
ータ３２はまとめて第１の回転駆動系と呼ばれても良
い。
【００１５】この第１の回転駆動系は、図１の左右の水
平方向（以下、Ｘ軸方向と呼ぶ）にスライド可能なＸ軸
テーブル４０上に構成されて、Ｘ軸方向に移動可能であ
る。Ｘ軸テーブル４０は、ボックス４１内に収容された
ボールネジ機構及びこれを駆動するサーボモータ（いず
れも図示せず）で駆動される。これらのＸ軸テーブル４
０、ボールネジ機構及びサーボモータは、まとめて第２
の駆動系と呼ばれても良い。
平方向（以下、Ｘ軸方向と呼ぶ）にスライド可能なＸ軸
テーブル４０上に構成されて、Ｘ軸方向に移動可能であ
る。Ｘ軸テーブル４０は、ボックス４１内に収容された
ボールネジ機構及びこれを駆動するサーボモータ（いず
れも図示せず）で駆動される。これらのＸ軸テーブル４
０、ボールネジ機構及びサーボモータは、まとめて第２
の駆動系と呼ばれても良い。
【００１６】一対のレーザセンサ２０ａ，２０ｂもま
た、ボックス２１内に収容されたボールネジ機構及びこ
れを駆動するサーボモータ（いずれも図示せず）により
常に一定間隔を維持した状態でレーザ照射軸方向（以
下、Ｚ軸方向と呼ぶ）に移動可能にされている。これら
のボールネジ機構及びサーボモータは、まとめて第３の
駆動系と呼ばれても良い。
た、ボックス２１内に収容されたボールネジ機構及びこ
れを駆動するサーボモータ（いずれも図示せず）により
常に一定間隔を維持した状態でレーザ照射軸方向（以
下、Ｚ軸方向と呼ぶ）に移動可能にされている。これら
のボールネジ機構及びサーボモータは、まとめて第３の
駆動系と呼ばれても良い。
【００１７】形状測定に際しては、Ｗ軸は第１の回転駆
動系による回転によってプロペラ１０の羽根が周期的に
レーザ照射軸を横切る位置に設定される。そして、第２
の駆動系はＸ軸テーブル４０を定時間間隔で一定距離だ
けＸ軸方向に移動させることにより、プロペラ１０の羽
根に対するレーザ照射の軌跡が部分的な同心円となるよ
うにされている。
動系による回転によってプロペラ１０の羽根が周期的に
レーザ照射軸を横切る位置に設定される。そして、第２
の駆動系はＸ軸テーブル４０を定時間間隔で一定距離だ
けＸ軸方向に移動させることにより、プロペラ１０の羽
根に対するレーザ照射の軌跡が部分的な同心円となるよ
うにされている。
【００１８】第１の回転駆動系、第１，第２の駆動系
は、図示しない制御部で駆動される。制御部はまた、プ
ロペラ１０の羽根で反射されたレーザ光を光電変換して
得られるレーザセンサ２０ａ，２０ｂからの電気信号を
受け、これら２つの電気信号に対して同期したサンプリ
ングを行い、サンプリング値から羽根の表面の座標を算
出してそれらの差から羽根の肉厚を計算する。このよう
な計算方法の一例について言えば、レーザセンサ２０
ａ，２０ｂ間の距離Ｌが一定であり、レーザセンサ２０
ａから羽根の上面までの距離Ｌａ、レーザセンサ２０ｂ
から羽根の下面までの距離Ｌｂをサンプリング値から上
面及び下面のＺ軸に関する座標を知ることができるの
で、これらの差の計算を行うことで、サンプリングされ
た測定点の肉厚を算出することができる。勿論、肉厚Ｔ
＝Ｌ−（Ｌａ＋Ｌｂ）で計算することもできる。
は、図示しない制御部で駆動される。制御部はまた、プ
ロペラ１０の羽根で反射されたレーザ光を光電変換して
得られるレーザセンサ２０ａ，２０ｂからの電気信号を
受け、これら２つの電気信号に対して同期したサンプリ
ングを行い、サンプリング値から羽根の表面の座標を算
出してそれらの差から羽根の肉厚を計算する。このよう
な計算方法の一例について言えば、レーザセンサ２０
ａ，２０ｂ間の距離Ｌが一定であり、レーザセンサ２０
ａから羽根の上面までの距離Ｌａ、レーザセンサ２０ｂ
から羽根の下面までの距離Ｌｂをサンプリング値から上
面及び下面のＺ軸に関する座標を知ることができるの
で、これらの差の計算を行うことで、サンプリングされ
た測定点の肉厚を算出することができる。勿論、肉厚Ｔ
＝Ｌ−（Ｌａ＋Ｌｂ）で計算することもできる。
【００１９】図４は、上記のようにして第１の回転駆動
系による回転と第２の駆動系によるＸ軸方向の移動及び
サンプリング動作により決まる肉厚測定点の一例を示
す。測定点の間隔は数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の値に設定さ
れる。なお、図４に矢印で示すプロペラ１０の回転方向
の場合、レーザセンサ２０ａ，２０ｂからの反射光があ
らわれた点及び反射光が無くなった点が図中一点鎖線で
示す羽根の輪郭として検出される。また、羽根の外径は
検出された輪郭から算出される。
系による回転と第２の駆動系によるＸ軸方向の移動及び
サンプリング動作により決まる肉厚測定点の一例を示
す。測定点の間隔は数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の値に設定さ
れる。なお、図４に矢印で示すプロペラ１０の回転方向
の場合、レーザセンサ２０ａ，２０ｂからの反射光があ
らわれた点及び反射光が無くなった点が図中一点鎖線で
示す羽根の輪郭として検出される。また、羽根の外径は
検出された輪郭から算出される。
【００２０】次に、第３の駆動系の機能について説明す
る。レーザセンサ２０ａ，２０ｂは、通常、距離測定範
囲に制限がある。すなわち、レーザセンサから所定範囲
内にある対象物に対して距離測定が可能であり、所定範
囲は通常、数十ｃｍである。これに対し、船舶用のプロ
ペラのように直径が数ｍにもなるような場合、測定点の
上下方向の差は数十ｃｍ以上となり、レーザセンサ２０
ａ，２０ｂの位置を上記所定範囲で固定とすると、レー
ザセンサ２０ａ，２０ｂが回転するプロペラ１０に衝突
するおそれがある。
る。レーザセンサ２０ａ，２０ｂは、通常、距離測定範
囲に制限がある。すなわち、レーザセンサから所定範囲
内にある対象物に対して距離測定が可能であり、所定範
囲は通常、数十ｃｍである。これに対し、船舶用のプロ
ペラのように直径が数ｍにもなるような場合、測定点の
上下方向の差は数十ｃｍ以上となり、レーザセンサ２０
ａ，２０ｂの位置を上記所定範囲で固定とすると、レー
ザセンサ２０ａ，２０ｂが回転するプロペラ１０に衝突
するおそれがある。
【００２１】そこで、プロペラ１０の外形、すなわちお
およその曲面形状をあらかじめプログラムで作成して制
御部内のメモリに格納しておく。制御部は、このプログ
ラムにもとづいて第３の駆動系を制御して、プロペラ１
０が回転してもレーザセンサ２０ａ，２０ｂがプロペラ
１０に衝突することのないよう、レーザセンサ２０ａ，
２０ｂのＺ軸方向の位置を調整する。勿論、この場合の
レーザセンサ２０ａ，２０ｂの変位量は上記肉厚の算出
に考慮される。ここで、プロペラ１０のような場合、羽
根の上下両面は同じ曲率で変化、すなわち同じような曲
面を持つので、レーザセンサ２０ａ，２０ｂのＺ軸方向
への移動制御は、レーザセンサ２０ａ，２０ｂの間隔を
一定に保持したままで連動させるようにしている。
およその曲面形状をあらかじめプログラムで作成して制
御部内のメモリに格納しておく。制御部は、このプログ
ラムにもとづいて第３の駆動系を制御して、プロペラ１
０が回転してもレーザセンサ２０ａ，２０ｂがプロペラ
１０に衝突することのないよう、レーザセンサ２０ａ，
２０ｂのＺ軸方向の位置を調整する。勿論、この場合の
レーザセンサ２０ａ，２０ｂの変位量は上記肉厚の算出
に考慮される。ここで、プロペラ１０のような場合、羽
根の上下両面は同じ曲率で変化、すなわち同じような曲
面を持つので、レーザセンサ２０ａ，２０ｂのＺ軸方向
への移動制御は、レーザセンサ２０ａ，２０ｂの間隔を
一定に保持したままで連動させるようにしている。
【００２２】しかし、上下両面が同じような曲率で変化
しない曲面形状を持つ成形品の場合、レーザセンサ２０
ａ，２０ｂの間隔を一定に保持したままで、Ｚ軸方向に
移動させるだけでは、一方のレーザセンサが成形品に衝
突することもあり得る。このような場合を考慮して、レ
ーザセンサ２０ａ，２０ｂを個別に移動制御するように
しても良い。この場合でも、レーザセンサ２０ａ，２０
ｂの個別の移動量を知ることができるので、これらの移
動量を考慮した計算を行うことで肉厚を算出することが
できる。
しない曲面形状を持つ成形品の場合、レーザセンサ２０
ａ，２０ｂの間隔を一定に保持したままで、Ｚ軸方向に
移動させるだけでは、一方のレーザセンサが成形品に衝
突することもあり得る。このような場合を考慮して、レ
ーザセンサ２０ａ，２０ｂを個別に移動制御するように
しても良い。この場合でも、レーザセンサ２０ａ，２０
ｂの個別の移動量を知ることができるので、これらの移
動量を考慮した計算を行うことで肉厚を算出することが
できる。
【００２３】勿論、このような第３の駆動系は、測定対
象となる成形品における測定点の上下方向の差が小さい
場合、すなわち平坦な形状の場合には不要である。この
場合、レーザセンサ２０ａ，２０ｂはそれらの間の距離
が一定の固定構造にされる。
象となる成形品における測定点の上下方向の差が小さい
場合、すなわち平坦な形状の場合には不要である。この
場合、レーザセンサ２０ａ，２０ｂはそれらの間の距離
が一定の固定構造にされる。
【００２４】図５は制御部とその周辺の付属機器の構成
を示すブロック図である。制御部５０は、上記したすべ
てのサーボモータ系からのフィードバック信号及びレー
ザセンサ２０ａ，２０ｂからの出力信号を受け、操作パ
ネル５１からはそのキーボードから入力された各種設定
値を受ける。制御部５０はまた、ハードディスクドライ
バやフロッピーディスクドライバ等の記憶装置を有し、
フロッピーディスクドライバを通して上記したプログラ
ム等のデータを受ける。これらの出力信号及びデータ
は、内蔵のメモリに格納される。制御部５０は、メモリ
に格納されている各種設定値及びプログラムと各サーボ
モータ系からのフィードバック信号にもとづいて第１の
回転駆動系、第２，第３の駆動系を制御すると共に、レ
ーザセンサ２０ａ，２０ｂからの出力信号にもとづいて
プロペラ１０の羽根の肉厚、輪郭、外径を算出する。そ
して、これらの算出結果をプリンタ５２でプリントアウ
トしたり、プロット５３で図４に示すような測定点とそ
この肉厚をプロットしたり、ディスプレイ５４で算出結
果を表示したりする。
を示すブロック図である。制御部５０は、上記したすべ
てのサーボモータ系からのフィードバック信号及びレー
ザセンサ２０ａ，２０ｂからの出力信号を受け、操作パ
ネル５１からはそのキーボードから入力された各種設定
値を受ける。制御部５０はまた、ハードディスクドライ
バやフロッピーディスクドライバ等の記憶装置を有し、
フロッピーディスクドライバを通して上記したプログラ
ム等のデータを受ける。これらの出力信号及びデータ
は、内蔵のメモリに格納される。制御部５０は、メモリ
に格納されている各種設定値及びプログラムと各サーボ
モータ系からのフィードバック信号にもとづいて第１の
回転駆動系、第２，第３の駆動系を制御すると共に、レ
ーザセンサ２０ａ，２０ｂからの出力信号にもとづいて
プロペラ１０の羽根の肉厚、輪郭、外径を算出する。そ
して、これらの算出結果をプリンタ５２でプリントアウ
トしたり、プロット５３で図４に示すような測定点とそ
この肉厚をプロットしたり、ディスプレイ５４で算出結
果を表示したりする。
【００２５】図６，図７を参照して、測定対象となる成
形品が比較的長尺のタービンブレード６０のような場合
に適用される第２の実施の形態について説明する。この
ような長尺物の場合、タービンブレード６０は回転駆動
可能な駆動支持機構６１ａ，６１ｂにより水平方向に支
持される。そして、その回転中心軸がＷ軸となる。この
駆動支持機構６１ａ，６１ｂは、図示しないサーボモー
タ駆動系により水平方向かつＷ軸に直角な方向（以下、
これをＹ軸方向と呼ぶ）に移動可能なテーブル６２に搭
載される。そして、一対のレーザセンサ２０ａ，２０ｂ
は、測定点の上下方向の間隔が一定の状態で支柱６３に
沿ってレーザ照射軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能にされ
ている。支柱６３は、図示しないサーボモータ駆動系に
より水平方向かつＹ軸に直角なＸ軸方向に移動される。
形品が比較的長尺のタービンブレード６０のような場合
に適用される第２の実施の形態について説明する。この
ような長尺物の場合、タービンブレード６０は回転駆動
可能な駆動支持機構６１ａ，６１ｂにより水平方向に支
持される。そして、その回転中心軸がＷ軸となる。この
駆動支持機構６１ａ，６１ｂは、図示しないサーボモー
タ駆動系により水平方向かつＷ軸に直角な方向（以下、
これをＹ軸方向と呼ぶ）に移動可能なテーブル６２に搭
載される。そして、一対のレーザセンサ２０ａ，２０ｂ
は、測定点の上下方向の間隔が一定の状態で支柱６３に
沿ってレーザ照射軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能にされ
ている。支柱６３は、図示しないサーボモータ駆動系に
より水平方向かつＹ軸に直角なＸ軸方向に移動される。
【００２６】ここで、テーブル６２をＹ軸方向に駆動す
るサーボモータ駆動系は第１の駆動系、支柱６３をＸ軸
方向に駆動するサーボモータ駆動系は第２の駆動系、駆
動支持機構６１ａ，６１ｂは回転駆動系、レーザセンサ
２０ａ，２０ｂをＺ軸方向に駆動する駆動機構は第３の
駆動系と呼ばれても良い。いずれにしても、第１，第
２、及び第３の駆動系によるタービンブレード６０に対
するレーザ照射の軌跡は、図８に一点鎖線で示すように
なる。なお、回転駆動系は、レーザ照射をタービンブレ
ード６０の面に対して垂直にするためのものである。そ
れ故、回転駆動系の制御は、第１の駆動系によるタービ
ンブレード６０に対するレーザ照射点、すなわち測定点
の位置制御に同期して行われる。勿論、測定対象物とな
る成形品が比較的小さな曲率の曲面を持つような場合に
は第３の駆動系及び回転駆動系は不要である。
るサーボモータ駆動系は第１の駆動系、支柱６３をＸ軸
方向に駆動するサーボモータ駆動系は第２の駆動系、駆
動支持機構６１ａ，６１ｂは回転駆動系、レーザセンサ
２０ａ，２０ｂをＺ軸方向に駆動する駆動機構は第３の
駆動系と呼ばれても良い。いずれにしても、第１，第
２、及び第３の駆動系によるタービンブレード６０に対
するレーザ照射の軌跡は、図８に一点鎖線で示すように
なる。なお、回転駆動系は、レーザ照射をタービンブレ
ード６０の面に対して垂直にするためのものである。そ
れ故、回転駆動系の制御は、第１の駆動系によるタービ
ンブレード６０に対するレーザ照射点、すなわち測定点
の位置制御に同期して行われる。勿論、測定対象物とな
る成形品が比較的小さな曲率の曲面を持つような場合に
は第３の駆動系及び回転駆動系は不要である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
形状計測方法及び装置は、一対のレーザセンサをそのレ
ーザ照射軸が同一直線上にあるように対向配置して計測
を行うようにしたことにより、次のような効果が得られ
る。
形状計測方法及び装置は、一対のレーザセンサをそのレ
ーザ照射軸が同一直線上にあるように対向配置して計測
を行うようにしたことにより、次のような効果が得られ
る。
【００２８】ａ．レーザの測定応答時間は１万分の１秒
の単位であり、仮りに１００ｍｍ／ｓｅｃで移動しなが
ら計測しても１ｍｍあたり１００点の計測点について計
測を行うことができる。
の単位であり、仮りに１００ｍｍ／ｓｅｃで移動しなが
ら計測しても１ｍｍあたり１００点の計測点について計
測を行うことができる。
【００２９】ｂ．プロペラのように大きな曲率の曲面を
持つ成形品に対しても一対のレーザセンサをあらかじめ
設定したプログラムにより位置制御することで、レーザ
センサの作動有効範囲の制約を受けることなく計測を行
うことができる。
持つ成形品に対しても一対のレーザセンサをあらかじめ
設定したプログラムにより位置制御することで、レーザ
センサの作動有効範囲の制約を受けることなく計測を行
うことができる。
【００３０】ｃ．一対のレーザセンサだけで成形品の厚
さ、輪郭、外径の計測を同時に行うことができる。
さ、輪郭、外径の計測を同時に行うことができる。
【００３１】ｄ．非接触式であるので、剛性の低い成形
品に対しても適用可能である。
品に対しても適用可能である。
【００３２】ｅ．以上の点から触針式のものに比べて高
速、かつ高精度の計測を簡単に行うことができる。
速、かつ高精度の計測を簡単に行うことができる。
【図１】本発明による形状計測装置の第１の実施の形態
の主要部の構成を示す正面図である。
の主要部の構成を示す正面図である。
【図２】図１に示された形状計測装置の主要部の平面図
である。
である。
【図３】図１に示された形状計測装置の主要部の側面図
である。
である。
【図４】図１の形状計測装置により測定対象物であるプ
ロペラに対して設定される計測点の分布の一例を示した
図である。
ロペラに対して設定される計測点の分布の一例を示した
図である。
【図５】図１に示された形状計測装置の制御系及びそれ
に付随する各種入出力機器の構成を示したブロック図で
ある。
に付随する各種入出力機器の構成を示したブロック図で
ある。
【図６】本発明による形状計測装置の第２の実施の形態
の主要部の構成を示す正面図である。
の主要部の構成を示す正面図である。
【図７】図６に示された形状計測装置の主要部の平面図
である。
である。
【図８】図６に示された形状計測装置により測定対象物
であるタービンブレードに対して行われるレーザ照射の
軌跡の一例を示した図である。
であるタービンブレードに対して行われるレーザ照射の
軌跡の一例を示した図である。
１０ プロペラ ２０ａ，２０ｂ レーザセンサ ３０ 回転軸 ３１ 減速機 ３２ 駆動モータ ４０ Ｘ軸テーブル ６０ タービンブレード ６１ａ，６１ｂ 駆動支持機構 ６２ テーブル
Claims (6)
- 【請求項１】 ３次元曲面を持つ成形品にレーザを照射
して距離を測定するレーザセンサを用いて前記成形品の
形状を計測する方法であって、一対の前記レーザセンサ
をそれらのレーザ照射軸が同一直線上にあるように対向
配置し、前記成形品を、前記一対のレーザセンサの間で
前記レーザ照射軸を周期的に横切るように移動させると
共に、横切る位置が順次変化するように移動させること
により、前記一対のレーザセンサの出力から前記成形品
の厚さ、輪郭、外径に関する計測値を得ることを特徴と
する３次元曲面成形品の形状計測方法。 - 【請求項２】 ３次元曲面を持つ成形品の形状を、該成
形品にレーザを照射して距離を測定するレーザセンサを
用いて測定する形状計測装置であって、 一対の前記レーザセンサをそれらのレーザ照射軸が同一
直線上にあるように対向配置し、 前記成形品を、前記一対のレーザセンサの間で前記レー
ザ照射軸を周期的に横切るように移動させる第１の駆動
系と、 前記横切る位置が順次変化するように前記第１の駆動系
及び前記一対のレーザセンサの一方を移動させる第２の
駆動系と、 前記第１及び第２の駆動系を制御すると共に、前記一対
のレーザセンサからの出力信号をサンプリングして前記
成形品の厚さ、輪郭、外径に関する計測値を算出する制
御部とを備えたことを特徴とする３次元曲面成形品の形
状計測装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の形状計測装置において、
前記第１の駆動系は、前記成形品を、前記レーザ照射軸
と平行でかつ該レーザ照射軸から離れた位置に中心軸を
持つ第１の回転駆動系で構成され、前記第２の駆動系
は、前記成形品に対するレーザ照射の軌跡が部分的な同
心円となるように駆動するものであることを特徴とする
３次元曲面成形品の形状計測装置。 - 【請求項４】 請求項２あるいは３記載の形状計測装置
において、前記一対のレーザセンサを、それらの間隔を
一定に維持した状態で前記レーザ照射軸と同じ方向に移
動させる第３の駆動系を備えたことを特徴とする３次元
成形品の形状計測装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の形状計測装置において、
前記制御部は、あらかじめ設定された前記成形品の外形
に関するプログラムにもとづいて、前記一対のレーザセ
ンサを常に前記成形品に対する距離測定の可能な範囲内
におくように前記第３の駆動系を制御することを特徴と
する３次元曲面成形品の形状計測装置。 - 【請求項６】 ３次元曲面を持つ成形品の形状を、該成
形品にレーザを照射して距離を測定するレーザセンサを
用いて測定する形状計測装置であって、 一対の前記レーザセンサをそれらのレーザ照射軸が同一
直線上にあるように対向配置し、 前記成形品を、前記一対のレーザセンサの間で前記レー
ザ照射軸を周期的に横切るように移動させる第１の駆動
系と、 前記横切る位置が順次変化するように前記第１の駆動系
及び前記一対のレーザセンサの一方を移動させる第２の
駆動系と、 前記成形品を、そのレーザ被照射面が前記レーザ照射軸
に直角になるように回転させる回転駆動系と、 前記第１及び第２の駆動系と前記回転駆動系とを制御す
ると共に、前記一対のレーザセンサからの出力信号をサ
ンプリングして前記成形品の厚さ、輪郭、外径に関する
計測値を算出する制御部とを備えたことを特徴とする３
次元曲面成形品の形状計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32204595A JPH09159418A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | ３次元曲面成形品の形状計測方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32204595A JPH09159418A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | ３次元曲面成形品の形状計測方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09159418A true JPH09159418A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18139311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32204595A Pending JPH09159418A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | ３次元曲面成形品の形状計測方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09159418A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1530022A1 (en) * | 2003-11-10 | 2005-05-11 | TOYO TIRE & RUBBER CO., LTD . | Thickness measurement method of a resin joint boot |
| CN102141389A (zh) * | 2010-11-22 | 2011-08-03 | 无锡透平叶片有限公司 | 一种榫齿叶片的三坐标测量方法 |
| KR101105073B1 (ko) * | 2009-10-14 | 2012-01-13 | 대우조선해양 주식회사 | 경사류 프로펠러 동력계 및 모형 프로펠러를 이용한 캐비테이션 침식 시험 방법 및 장치 |
| CN102788670A (zh) * | 2012-08-16 | 2012-11-21 | 中国计量学院 | 一种燃气表气阀配合面检测装置 |
| CN105444685A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-03-30 | 镇江同舟螺旋桨有限公司 | 一种大型螺旋桨智能化检测装置 |
| CN105526881A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-04-27 | 四川大学 | 基于三维光栅扫描的叶片自动化检测装置及其检测方法 |
| CN108020160A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-11 | 镇江同舟螺旋桨有限公司 | 船用螺旋桨叶片激光自动测量装置 |
| CN112013787A (zh) * | 2020-10-21 | 2020-12-01 | 四川大学 | 基于叶片自特征的叶片三维轮廓重建方法 |
| CN112414354A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-02-26 | 西安飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种对曲面零件的外形测量点规划方法 |
| CN112626516A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-09 | 镇江同舟螺旋桨有限公司 | 一种基于激光熔覆技术的螺旋桨表面成型技术 |
-
1995
- 1995-12-11 JP JP32204595A patent/JPH09159418A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1530022A1 (en) * | 2003-11-10 | 2005-05-11 | TOYO TIRE & RUBBER CO., LTD . | Thickness measurement method of a resin joint boot |
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| CN108020160A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-11 | 镇江同舟螺旋桨有限公司 | 船用螺旋桨叶片激光自动测量装置 |
| CN108020160B (zh) * | 2017-12-12 | 2023-11-07 | 镇江同舟螺旋桨有限公司 | 船用螺旋桨叶片激光自动测量装置 |
| CN112013787A (zh) * | 2020-10-21 | 2020-12-01 | 四川大学 | 基于叶片自特征的叶片三维轮廓重建方法 |
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| CN112414354A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-02-26 | 西安飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种对曲面零件的外形测量点规划方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040331 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040721 |