JPS59170707A - 座標補正機能を備えた測定装置 - Google Patents

座標補正機能を備えた測定装置

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JPS59170707A
JPS59170707A JP4574583A JP4574583A JPS59170707A JP S59170707 A JPS59170707 A JP S59170707A JP 4574583 A JP4574583 A JP 4574583A JP 4574583 A JP4574583 A JP 4574583A JP S59170707 A JPS59170707 A JP S59170707A
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JP
Japan
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model
fixed
measuring head
measuring
inner cylinder
Prior art date
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Pending
Application number
JP4574583A
Other languages
English (en)
Inventor
Teruyuki Ito
輝之 伊藤
Tadahiro Takasu
高須 忠弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、測定ヘットを任意の方向に移動させ、測定子
の球部をモデルの表面に接触させてモデルの形状を/1
1+1定する座標補正機能を備えた測定装置に関するも
のである。
〈従来技術〉 モデルの形状を測定するには、先端部に球部を形成した
測定子を有する測定へノドを、3次元方向に移動できる
ようにするとともに、測定へ・ノドを一定ピ・7チ毎に
設けられた網目状の測定点に順次位置決めし、各測定点
において測定子がモデルに接触するまで測定ヘットを移
動して接触時の測定ヘッドの位置から各測定点における
表面の位置を測定することが考えられる。しかしながら
、モデルの各測定点において、測定子が接触する被測定
面は基準面と平行でない場合が多く、このような場合に
は第3図に示すように、測定子の球gHは測定子の軸線
からずれた位置P1で被測定面Waと接触するため、測
定子の先端面と被測定面上の測定点となる箇所との間に
は隙間eが生じ、これが測定誤差となる。このため従来
は、測定子を測定ヘッドに対して3次元方向へ移動でき
るように支持するとともに各方向への変位を検出できる
ようにし、測定子が被測定面に接触した後に測定子が測
定へノドに対して球部の半径分だけ3次元的に変位した
ことが前記の検出器の出力によって判別されるまで測定
ヘッドを移動し、これに表って隙間eに影響されること
なしに被測定面の位置を測定していた。この場合、測定
子が測定子の球部の半径分だけ3次元方向に変位したこ
とが検出器の出力によって判別されるまで測定ヘノ1′
を移動させて停止させる必要があるため、測定時間が長
くなり、また制御が複雑になる問題があった。
〈発明の目的〉 上述した問題点を解決すべ(本発明の目的とするところ
は、測定ヘッドの測定動作を簡単にし、測定時間を短縮
することである。
〈発明の構成〉 本発明による座標補正機能を備えた測定装置は、測定へ
、ドの測定子をモデルに接触させてモデルの形状を測定
する測定装置において、モデルの表面からの反力を感知
する複数のセンサを設け、複数のセンサからの出力から
前記接触点におりるモデルの傾斜を演算し、演算された
傾斜に基ついて接触点の座標に補正する演算機能を具備
したことを特徴とするものである。
〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1.第2図は、本発明にががる実施例の測定装置の測
定ヘッドの内部構造を示した図であり、10は公知の手
段で3次元方向に移送される測定へノド本体である。前
記測定へノド本体1oに円筒状の外筒11が着脱可能に
ねじ軸12で固定され、外筒11内には外筒11と間隔
を持って内筒13が複数のボルト14により固定されて
いる。内筒13の上面である水平な面に垂直方向のみの
力を感知する4個の圧電型荷重センサ15a、15b。
15C,15dが、内筒13の中心から同距離でかつ内
筒13の中心回りの等角度間隔でもゲで固着されている
。各センサ15に一定の押圧力をがげるための複数の調
整ねじ軸16が外筒11に蝮合されている。内筒13の
下端に輪状の支持板17が固定され、この支持板17に
固着された案内部材18に複数のホール19を介して連
結軸2゜軸20と同軸にねじ結合されている。内筒13
と連結軸20間に押圧ばね22が設けられ、測定子21
に大きな力が作用したときのみ測定子21の損壊を防く
ため測定子21が押圧ばね22に逆らって逃げることが
できるようになっている。
次に第3図に基づいて、第1図で示した測定子21の球
部21aとモデルWの傾斜面Waとが接触した部分でど
のような力が働くのか説明する。
球部21aのモデルWへの接触圧に対するモデルWの傾
斜面Waからの反力Fが、球部21aとモデルWとの接
触点P1で傾斜面Waに対して直角に球部21aの中心
0に向けて球部21aに作用し、この力Fば、圧電型荷
重センサ15aと圧電型荷重センサ15bを結ぶ線と平
行なX方向の力Fxと、圧電型荷重センサ15Cと圧電
型荷重センサ15dを結ふ線と平行なY方向の力Fyと
、測定子21の軸線方向であるZ方向の力Fzと分解さ
れる。前記力1−′は、第1図において、押圧ばね22
の力か強く内筒13と連結軸20は一体と考えられるた
め、測定子21、内筒13を介して各センサ15a〜1
5dに伝えられる。
次に第4図に基づいて、座標補正演算回路について説明
する。各センサ15に接続されている比較器40は、各
センサ15からの出力がとれか1つでも判定レヘル設定
器41で設定されたある値以」二になると、タッチ信号
を出すようになっており、このタッチ信号によって第1
図に示した測定ヘッド本体10の傾斜面Waへの下降が
停止し、接触点P+の座標が測定されるようになってい
る。
42ば演算式 %式% に基づいて、力Fの分解力Fxによる圧電型荷重センサ
15aおよび圧電型荷重センサ15bにかかるZ方向の
力Fzxを演算する演算回路であり、Fl、F2はそれ
ぞれ圧電型荷重センサ15a、15bにかかるZ方向の
力である。43は演算式FZY−(F3  F4)/2 に基づいて、力Fの分解力FYによる圧電型荷重センサ
15Cおよび圧電型荷重センサ15dにかかるZ方向の
力FZYを演算する演算回路であり、F3.F4はそれ
ぞれ圧電型荷重センサ15C115dにかかるZ方向の
力である。44は演算式%式% に基づいて、力Fの分解力FZによる各センサ15にか
かるZ方向の力Fzz、つまりFZを演算する演算回路
であ、る。45ば演算式 %式% に基づいて分解力Fxを演算する演算回路であり、Ex
は圧電型荷重センサ15aと圧電型荷重センサr5b間
の距離、Lは球部21aの中心とセンサ15間の垂直方
向の距離である。46は演算式%式%) に基づいて分解力FYを演算する演算回路であり、pY
は圧電型荷重センサ15cと圧電型荷重センサ15d間
の距離である。47ば演算式に基づいて反力Fを演算す
る演算回路である。48.49.50はそれぞれ演算式 %式% に基づいて演算するβ、m、Hの演算回路であり、β、
m、nは第3図における接触点PIでの1頃斜面W a
の法線単位ベクトルを表す。51.52゜53はそれぞ
れ演算式 %式% に基づいて演算するΔX、ΔY、ΔZの演算回路であり
、ΔX、ΔY、ΔZは、それぞれ第3図における中心O
から接触点P+へのヘクトル量のX。
y、  z成分を意味する。54,55.56は、それ
ぞれ球部21aの中心○のX、Y、Z方向の位置を検出
する位置検出器である。57,58.59はそれぞれ演
算式 %式% に基づいて演算するX’、Y’、Z’の演算回路であり
、x’、y’、z’は、それぞれ接触点P1におけるx
、y、−Z方向の座標を表す。
次に上述した測定ヘッドの構成と座標補正演算回路の構
成に基づいて、測定へノドの動作と演算回路の動作につ
いて説明する。測定ヘッド本体IOが傾斜面Waに向け
て下降して測定子21と傾斜面Waとが当接し、この当
接によって傾斜面Waからの反力Fか、測定子21、内
筒13を介して各センサ15に伝えられ、各センサ15
から出力が発生する。前記各センサ15からの出力は、
比較器40および演算回路42,43.44に伝達され
、比較器40によって各センサ15の出力がどれか1つ
でも判定レヘル設定器41で設定された値以上になると
、タッチ信号が発生して測定ヘッド本体10の下降が停
止し、演算回路42゜43.44によってそれぞれ力F
zx、Fzv。
F z zの演算が行われる。Fzxの演算回路42の
出力がFxの演算回路45、pzyの演算回路43の出
力がFyの演算回路4Gへ伝達され、演算回路45,4
.6によってそれぞれ力Fx、F”yの演算が行われる
。Fxの演算回路45からの出力はFの演算回路47と
βの演算回路48、F Yの演算回路46からの出力ば
Fの演算回路47とmの演算回路49、Fzzの演算回
路44からの出力はFの演算回路47とnの演算回路5
0に伝達され、Fの演算回路47によって力Fの演算か
行われ、Fの演算回路47の出力は演算回路48゜49
.50伝達される。演算回路48,49.50によって
それぞれ法線単位ベクトルβ、 m、  nの演算が行
われ、演算回路48,49.50からの出力は、それぞ
れ外部信号β、m、nとして取り出され、また演算回路
5L  52.53に伝達される。演算回路51.52
.53によってそれぞれΔX、ΔY、ΔZの演算が行わ
れ、演算回路51.52.53からの出力は、それぞれ
演算回路5’?、  58. 59に伝達される。球部
21aの中心Oの位置は、位置検出器54.55..5
6によって検出され、位置検出器54,55.56から
の出力はそれぞれ演算回路57,58.59に伝達され
る。演算回路57,58.59によって接触点P1の座
標x’、y’、z’の演算が行われ、外部信号としてX
 ’ + Y ’ +  Z′が取出される。以下測定
ヘッド本体1oを一定ビソチ毎に設けられた網目状の測
定点に順次位置決めし、各測定点における法線単位ベク
トル#、m、nと補正座標を求める。
第5図は、第2の実施例として測定ヘットの内部構造を
示した図であり、測定ヘッド本体10に外筒30が着脱
可能にねじ軸12に固定され、外筒30の下端に外筒3
0の中心回りの等角度位置で4枚の板ハ$31aが外筒
30の中心にせり出すような形で挟持固定され、この複
数の板ハネ31の端部に案内部材32が固定されている
。案内部材32に複数のボール33を介して連結軸34
が外筒30の軸線回りに回転可能に案内支持され、連結
軸34の下端に測定子21が連結軸34と同軸的にねじ
結合されている。外筒3oと連結軸34間に連結軸34
を押圧する押圧ばね35が設げられ、外筒30の下部側
面に板ばね31等を覆うカバー36が固定されている。
外筒3oと案内部材32間の各板ばね31に半導体歪セ
ン力・37が固着され、各半導体歪センサ37は板ばね
31が曲げられることによって感知されるようになって
いる。測定子21とモデルWとか当接することによって
傾斜面W ’aからの反力Fは、測定子21、連結軸3
4、案内部材32を介して板ばね31を曲げ、半導体歪
センサ37に伝えられる。半導体歪センサ37からの出
力は、第4図の座標補正^ii算回路によって、補正座
標が求められる。
〈発明の効果〉 本発明の座標補正機能を備えた測定装置は、測定ヘッド
の測定子をモデルに接触させてモデルの形状を測定する
測定装置において、モデルの表面からの反力を感知する
複数のセンサを設り、複数のセンサからの出力から前記
接触点におけるモデルの傾斜を演算し、演算された傾斜
に基づいて接触点の座標に補正する演算機能をR備した
ごとにより、モデルと測定子とが接触した後、測定子を
測定ヘッドに対して所定量変位させるべく、測定ヘッド
を移動させることなく、接触点の座標を測定することが
でき、測定ヘッドの動作が簡単になり測定時間を短縮で
き、また制御が簡単になるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すもので、第1図は第1の実
施例である測定ヘッドの内部構造を示した図、第2図は
第1図におけるn−n線で断面した図、第3図はモデル
と測定子とが当接した部分を拡大した図、第4図は座標
補正演算回路を示した図、第5図は第2の実施例である
測定ヘッドの内部構造を示した図。 13・・・内筒、15・・・センサ、21・・・測定子
、42.43.44.45,46,474.8.49,
50,51,52,53,57,58.59・・・演算
回路、54,55.56・・・位置検出器。 特許出願人 豊田工機株式会社 躬17 第 2図 14  15d

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)測定へ7ドを任意の方向に移動させ、測定子の球
    部をモデルの表面に接触させてモデルの形状を測定する
    測定装置において、モデルの表面からの反力を測定子を
    介して感知する複数のセンサと、複数のセンサからの出
    力に基づいて前記接触点におけるモデルの傾斜を演算し
    、演算された傾斜に基づいて接触点の座標に補正する演
    算装置を具備したことを特徴とする座標補正機能を備え
    た測定装置。
JP4574583A 1983-03-17 1983-03-17 座標補正機能を備えた測定装置 Pending JPS59170707A (ja)

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JP4574583A JPS59170707A (ja) 1983-03-17 1983-03-17 座標補正機能を備えた測定装置

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JP4574583A JPS59170707A (ja) 1983-03-17 1983-03-17 座標補正機能を備えた測定装置

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JPS59170707A true JPS59170707A (ja) 1984-09-27

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ID=12727849

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JP4574583A Pending JPS59170707A (ja) 1983-03-17 1983-03-17 座標補正機能を備えた測定装置

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JP (1) JPS59170707A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63135807A (ja) * 1986-11-28 1988-06-08 Hitachi Constr Mach Co Ltd プロ−ブ姿勢制御装置
JP2003050124A (ja) * 2001-08-08 2003-02-21 Mitsutoyo Corp 移動装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63135807A (ja) * 1986-11-28 1988-06-08 Hitachi Constr Mach Co Ltd プロ−ブ姿勢制御装置
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JP4669639B2 (ja) * 2001-08-08 2011-04-13 株式会社ミツトヨ 移動装置

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