JPS59190607A - 物体形状の非接触測定装置 - Google Patents
物体形状の非接触測定装置Info
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- JPS59190607A JPS59190607A JP6621683A JP6621683A JPS59190607A JP S59190607 A JPS59190607 A JP S59190607A JP 6621683 A JP6621683 A JP 6621683A JP 6621683 A JP6621683 A JP 6621683A JP S59190607 A JPS59190607 A JP S59190607A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は物体形状の非接触測定装置に係り、特に形状測
定時の演算時間を短縮するのに好適な物体形状をレーザ
ー光等を利用した光学的変位計によシ非接触で測定する
ようにした非接触測定装置に関するものである。
定時の演算時間を短縮するのに好適な物体形状をレーザ
ー光等を利用した光学的変位計によシ非接触で測定する
ようにした非接触測定装置に関するものである。
近年、オグトエレクトロニクスの発展に伴い、レーザー
光等の光学的手段により非接触で物体形状の測定を行う
装置が開発されている。従来、このような装置としては
倣い計測装置が主流であるので、以下、その−例を第１
図を用いて説明する。
光等の光学的手段により非接触で物体形状の測定を行う
装置が開発されている。従来、このような装置としては
倣い計測装置が主流であるので、以下、その−例を第１
図を用いて説明する。
第１図は従来の形状測定装置の側面図で、被測定物体１
の外部に駆動テーブル２を配置し、駆動テーブル２を駆
動機構３，３′によって３次元的（図示のＸ、ｙ、ｚ軸
方向）に駆動するようにしである。駆動テーブル２上に
は、レーザー光等の光源４．半透鏡５．レンズ６．７．
振動ピンホール８および受光器９からなる光学系が配置
しである。また、振動ピンホール８を振動させるための
発振器１０、受光器９の出力を増幅する増幅器１１、増
幅器１１の出力を用いて演算を行って駆動機構３，３′
を制御する演算制御回路１２とよりなる演算制御装置が
設けである。
の外部に駆動テーブル２を配置し、駆動テーブル２を駆
動機構３，３′によって３次元的（図示のＸ、ｙ、ｚ軸
方向）に駆動するようにしである。駆動テーブル２上に
は、レーザー光等の光源４．半透鏡５．レンズ６．７．
振動ピンホール８および受光器９からなる光学系が配置
しである。また、振動ピンホール８を振動させるための
発振器１０、受光器９の出力を増幅する増幅器１１、増
幅器１１の出力を用いて演算を行って駆動機構３，３′
を制御する演算制御回路１２とよりなる演算制御装置が
設けである。
いま、被測定物体１とレンズ６との距離ｙがレンズ６の
焦点距離Ａに等しいとすると、反射光は第１図に示しで
あるように振動ピンホール８の振幅の中心に熱点を結ぶ
ので、受光器９の出力は、第１図の場合の変位と出力と
の関係の説明図である第２図に示すように、加振周波数
ｆの２倍の周波数２ｆのものとなる。また、距離ｙがＡ
に一致しない場合には、出力周波数はｆとなるとともに
、距離ｙの遠近によって位相が同相ないし逆相となる。
焦点距離Ａに等しいとすると、反射光は第１図に示しで
あるように振動ピンホール８の振幅の中心に熱点を結ぶ
ので、受光器９の出力は、第１図の場合の変位と出力と
の関係の説明図である第２図に示すように、加振周波数
ｆの２倍の周波数２ｆのものとなる。また、距離ｙがＡ
に一致しない場合には、出力周波数はｆとなるとともに
、距離ｙの遠近によって位相が同相ないし逆相となる。
したがって、これらの周波数と位相の検出結果にもとづ
いて距離ｙがＡに等しくなるように駆動機構３，３′の
駆動制御を行えば、その、駆動量によって被測定物体１
の形状を倣い計測することができる。
いて距離ｙがＡに等しくなるように駆動機構３，３′の
駆動制御を行えば、その、駆動量によって被測定物体１
の形状を倣い計測することができる。
しかし、この方式の形状測定装置には下記のような問題
点がある。
点がある。
（１）測定時間が長い。これは、被測定物体１のＸ−ｙ
断面の形状を測定する場合には、Ｘ軸方向の駆動にあわ
せて、常にｙ軸方向の駆動を行う必要があるからである
。
断面の形状を測定する場合には、Ｘ軸方向の駆動にあわ
せて、常にｙ軸方向の駆動を行う必要があるからである
。
（２）被測定物体１の表面の傾斜角が大きい場合には測
定ができない。これｆｄ、被測定点における被測定物体
１の表面の法線と照射光軸とのなす角度α（第１図参照
）が大きくなると、受光器９に向かう反射光の光量が減
少するためである。
定ができない。これｆｄ、被測定点における被測定物体
１の表面の法線と照射光軸とのなす角度α（第１図参照
）が大きくなると、受光器９に向かう反射光の光量が減
少するためである。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、測定時間を短縮することができ、しかも、被
測定物体の表面の傾斜が急であっても形状測定を行うこ
とができる物体形状の非接触測定装置を提供することに
ある。
ところは、測定時間を短縮することができ、しかも、被
測定物体の表面の傾斜が急であっても形状測定を行うこ
とができる物体形状の非接触測定装置を提供することに
ある。
本発明の第１の特徴は、被測定物体の表面に照て３次元
的に駆動される変位計の取り付は角度を変化させる１つ
の角度変化機構と、上記変位占４による距離の測定値、
上記３次元駆動機構の駆動量および上記変位計の取り付
角度を入力して必要な演算を行うとともに上記３次元駆
動機構と」二記角度変化機構とを駆動制御する演算制御
機構とよりなり、上記角度変化機構の回転中心軸と上記
変位計からの照射光の光軸の延長線とは交差するように
構成した点にある。第２の特徴は、上記角度変化機構を
複数とし、そのうちの−１−記変位計に最も近い角度変
化機構の回転中心軸と上記変位側からの射熱光の光軸の
延長線とは交差するように構成し、上記３次元駆動機構
に最も近い角度変化機構の回転中心軸は上記３次元駆動
機構のいずれか１つの駆動軸に平行になるように構成し
た点にある。
的に駆動される変位計の取り付は角度を変化させる１つ
の角度変化機構と、上記変位占４による距離の測定値、
上記３次元駆動機構の駆動量および上記変位計の取り付
角度を入力して必要な演算を行うとともに上記３次元駆
動機構と」二記角度変化機構とを駆動制御する演算制御
機構とよりなり、上記角度変化機構の回転中心軸と上記
変位計からの照射光の光軸の延長線とは交差するように
構成した点にある。第２の特徴は、上記角度変化機構を
複数とし、そのうちの−１−記変位計に最も近い角度変
化機構の回転中心軸と上記変位側からの射熱光の光軸の
延長線とは交差するように構成し、上記３次元駆動機構
に最も近い角度変化機構の回転中心軸は上記３次元駆動
機構のいずれか１つの駆動軸に平行になるように構成し
た点にある。
以下本発明を第３図、第４図、第７図、第１２図、第１
３図に示した実施例および第５図、第６図、第８図〜第
１１図、第１４図、第１５図を用いて詳細に説明する。
３図に示した実施例および第５図、第６図、第８図〜第
１１図、第１４図、第１５図を用いて詳細に説明する。
第３図は本発明の非接触測定装置の一実施例を示す全体
構成図である。第３図において、２ｏは基台、１ｉ−１
：基台２ｏの上方に置かれた被測定物体で、被測定物体
１の上方には、変位計４０が２つの角ｉｉ化機構２１．
２１’を介してクロスヘッド２２に取り付けられて位置
している。クロスヘッド２２け、３次元駆動機構のアー
ム２３に滑合させてあシ、ガイド部２４、横送りネジ２
５およびモータ２６によって左右に駆動されるので、変
位計４０も図示のＸ軸方向に移動可能となっている。捷
だ、３次元駆動機構のｙ軸方向の、駆動は、モータ２７
に結合しである縦方向送りネジ２８とアーム２９に滑合
させであるキヤボックス３ｏとによって行い、さらに、
モータ３１は基台３２に載置しである駆動機構全体を区
軸方向に、駆動する。
構成図である。第３図において、２ｏは基台、１ｉ−１
：基台２ｏの上方に置かれた被測定物体で、被測定物体
１の上方には、変位計４０が２つの角ｉｉ化機構２１．
２１’を介してクロスヘッド２２に取り付けられて位置
している。クロスヘッド２２け、３次元駆動機構のアー
ム２３に滑合させてあシ、ガイド部２４、横送りネジ２
５およびモータ２６によって左右に駆動されるので、変
位計４０も図示のＸ軸方向に移動可能となっている。捷
だ、３次元駆動機構のｙ軸方向の、駆動は、モータ２７
に結合しである縦方向送りネジ２８とアーム２９に滑合
させであるキヤボックス３ｏとによって行い、さらに、
モータ３１は基台３２に載置しである駆動機構全体を区
軸方向に、駆動する。
一方、クロスヘッド２２に取り付けである角度変化機構
２１（／ｉ、ｙ軸と平行な回転中心軸３３の周りにアー
ム３４を回転させる。そして、このアーム３４の下端に
角度変化機構２１′が取勺伺けてあり、ｙ軸と平行な回
転中心軸３３′の周りに変位計４０を回動させるように
しである。
２１（／ｉ、ｙ軸と平行な回転中心軸３３の周りにアー
ム３４を回転させる。そして、このアーム３４の下端に
角度変化機構２１′が取勺伺けてあり、ｙ軸と平行な回
転中心軸３３′の周りに変位計４０を回動させるように
しである。
したがって、変位計４０は、Ｘ２ｙ、ｙ軸の３軸方向に
移動可能であるとともに、角度変化機構２１’、２１’
によってｙ軸およびｙ軸に平行な回転軸の周Ｄ（ｉ＝回
転可能となっている。
移動可能であるとともに、角度変化機構２１’、２１’
によってｙ軸およびｙ軸に平行な回転軸の周Ｄ（ｉ＝回
転可能となっている。
第４図は第３図の変位計４０の概略構造とアーム３４へ
の取り付は状況を示した図である。レーザー光等の光の
４１から射出された光線は、照射レンズ４２を通って被
測定物体１の表面」二の測定点Ｐを照射し、Ｐ点からの
拡散反射光は、照射光軸４５とβなる角度を有する軸線
上に配置した集光レンズ４３によって集光され、受光器
４４で検出される。距離の測定は、被測定物体１と変位
計４０との距離りが変化すると（第４図では被測定物体
１と回転中心軸３３′との距離ｔ Ｌとしである。）、
受光器４４の受光面上の入射位置が変化する原理を用い
て行うようにしである。たたし、受光面の大きさ等の制
約から、測定できる距離には限界があり、その上、下限
はＬｍａｘ、上限はＪＪ ｙｎｉｎとなる。また、本実
施例では、アーム３４に対して変位計４０を回動駆動さ
せる角度変化機構２１′の回転中心軸３３′が照射光軸
４５と交差するように変位計４０を取っ付は部４６を介
して結合しである。
の取り付は状況を示した図である。レーザー光等の光の
４１から射出された光線は、照射レンズ４２を通って被
測定物体１の表面」二の測定点Ｐを照射し、Ｐ点からの
拡散反射光は、照射光軸４５とβなる角度を有する軸線
上に配置した集光レンズ４３によって集光され、受光器
４４で検出される。距離の測定は、被測定物体１と変位
計４０との距離りが変化すると（第４図では被測定物体
１と回転中心軸３３′との距離ｔ Ｌとしである。）、
受光器４４の受光面上の入射位置が変化する原理を用い
て行うようにしである。たたし、受光面の大きさ等の制
約から、測定できる距離には限界があり、その上、下限
はＬｍａｘ、上限はＪＪ ｙｎｉｎとなる。また、本実
施例では、アーム３４に対して変位計４０を回動駆動さ
せる角度変化機構２１′の回転中心軸３３′が照射光軸
４５と交差するように変位計４０を取っ付は部４６を介
して結合しである。
第５図、第６図はそれぞれ変位計４０の照射角αの測定
限度を示した図である。αの値１ｄＶ被測定物体１の表
面の照射点における法線ｎと照射光軸４５とのなす角と
定義する。第５図、第６図がらαの値が過大（第５図〕
もしくは過小（第６図ンとなった場合は、受光光軸の方
向の拡散反射の光量が減少するため、受光器４４で検出
できなくなることがわかる。この照射角αの上限および
下限はそれぞれα。ａ工、αｍｉｎとしである。
限度を示した図である。αの値１ｄＶ被測定物体１の表
面の照射点における法線ｎと照射光軸４５とのなす角と
定義する。第５図、第６図がらαの値が過大（第５図〕
もしくは過小（第６図ンとなった場合は、受光光軸の方
向の拡散反射の光量が減少するため、受光器４４で検出
できなくなることがわかる。この照射角αの上限および
下限はそれぞれα。ａ工、αｍｉｎとしである。
第７図は本発明の非接触測定装置の演算制御機構の一実
施例を示すブロック図である。変位計御装置５１に入力
される。また、Ｘ、ｙ、Ｚ軸方向の駆動量を測定する磁
気スクール５２がらの位置情報は、増幅器５３を経て演
算制御装置５１へ入力される。さらに、角度変化機構２
１．２１’のロータリーエンコーダ５４からの角度情報
は、増幅器５５を経て演算制御装置５１に入力される。
施例を示すブロック図である。変位計御装置５１に入力
される。また、Ｘ、ｙ、Ｚ軸方向の駆動量を測定する磁
気スクール５２がらの位置情報は、増幅器５３を経て演
算制御装置５１へ入力される。さらに、角度変化機構２
１．２１’のロータリーエンコーダ５４からの角度情報
は、増幅器５５を経て演算制御装置５１に入力される。
演算制御装置５１では、これらの情報にもとついて被測
定物体１上の照射点Ｐの座標（Ｘ＋ ｙ＋ Ｚ）を演算
するとともに、その結果を表示装置５６に表示する。さ
らに、距離りおよび照射角αに関して、後述の比較６Ｉ
ｔ算を行い、そのん呆にもとづいてＸ、ｙ、Ｚ軸方向の
駆動モータ２６，２７゜３１および角度変化機構２１．
．２１．’の駆動モータ５７，５７”（第３図、第４図
には図示省略）の駆動制御を行う。
定物体１上の照射点Ｐの座標（Ｘ＋ ｙ＋ Ｚ）を演算
するとともに、その結果を表示装置５６に表示する。さ
らに、距離りおよび照射角αに関して、後述の比較６Ｉ
ｔ算を行い、そのん呆にもとづいてＸ、ｙ、Ｚ軸方向の
駆動モータ２６，２７゜３１および角度変化機構２１．
．２１．’の駆動モータ５７，５７”（第３図、第４図
には図示省略）の駆動制御を行う。
次に、実施例の効果について説明する。１ず、変位計４
０の利用による効果について説ツ］する。
０の利用による効果について説ツ］する。
第８図は変位計４０の駆動方法を説明するための図で、
図示のように、変位計４０に対して被測定物体ｌが右下
シの断面形状を有している場合は、距離の測定可能な範
囲Ｌ ｍｉｎ −Ｌ＋。、Ｘが広いので、被測定面の傾
斜が緩やかな場合には、変位計４０をＸ軸方向に駆動す
るだけで形状の測定値が得られる。このため、従来例に
比較してｙ軸方向の駆動の回数減少にともなう測定時間
の短縮をはかることができる。なお、各測定点において
は、距離の測定値りとＬ ｍａｘおよびＬ ｍｉｎとの
比較演算を行い、Ｌの値が測定可能範囲全逸脱しないよ
うな制御を行う。
図示のように、変位計４０に対して被測定物体ｌが右下
シの断面形状を有している場合は、距離の測定可能な範
囲Ｌ ｍｉｎ −Ｌ＋。、Ｘが広いので、被測定面の傾
斜が緩やかな場合には、変位計４０をＸ軸方向に駆動す
るだけで形状の測定値が得られる。このため、従来例に
比較してｙ軸方向の駆動の回数減少にともなう測定時間
の短縮をはかることができる。なお、各測定点において
は、距離の測定値りとＬ ｍａｘおよびＬ ｍｉｎとの
比較演算を行い、Ｌの値が測定可能範囲全逸脱しないよ
うな制御を行う。
次に、角度変化機構２１．２１’を設けたことによる効
果を第９図を用いて説明する。図中■の場合は、照射点
Ｐにおける法線ｊ］と照射光軸４５とのなす角αは、変
位計４０の角度の測定可能範囲αｍｉｎ〜αｍ８工内に
あるが、破線で示す■の場合は、上記範囲を外れてしま
う。この場合は、Ｏに示すように、角度変化機構２１あ
るいは２１’（第３図参照）を用いて変位計４０を回動
させ、αの値が上記範囲内になるようにする。したがっ
て、各測定点におけるαの測定値とαｍｉｎおよびα。
果を第９図を用いて説明する。図中■の場合は、照射点
Ｐにおける法線ｊ］と照射光軸４５とのなす角αは、変
位計４０の角度の測定可能範囲αｍｉｎ〜αｍ８工内に
あるが、破線で示す■の場合は、上記範囲を外れてしま
う。この場合は、Ｏに示すように、角度変化機構２１あ
るいは２１’（第３図参照）を用いて変位計４０を回動
させ、αの値が上記範囲内になるようにする。したがっ
て、各測定点におけるαの測定値とαｍｉｎおよびα。
８Ｋ とを比較演算し、αが測定可能範囲を逸脱する傾
向を示したら、その都度角度変化機構２０あるいは２０
′を作動させる。こわによシ任意形状の断面の被測定物
体１の形状測定を行うことが次に、変位計４０側の回転
駆動機構２１′の回転中心軸３３′と照射光軸４５の延
長線とを交差させたことによる効果について説明する。
向を示したら、その都度角度変化機構２０あるいは２０
′を作動させる。こわによシ任意形状の断面の被測定物
体１の形状測定を行うことが次に、変位計４０側の回転
駆動機構２１′の回転中心軸３３′と照射光軸４５の延
長線とを交差させたことによる効果について説明する。
なお、簡単のため、ここでは回転中心軸３３′がＺ軸に
平行な場合について議論する。第１０図はこの場合の説
明図で、被測物体１」二の照射点Ｐの座標（ＸＩ ｙｌ
ｚ）は、照射光軸４５の延長線と回転中心軸３３′と
の交点Ｑの座標（ＸＩ ｒ Ｙｌ ＋Ｚ＋）ｅ用いれば
、下式で表わされる。
平行な場合について議論する。第１０図はこの場合の説
明図で、被測物体１」二の照射点Ｐの座標（ＸＩ ｙｌ
ｚ）は、照射光軸４５の延長線と回転中心軸３３′と
の交点Ｑの座標（ＸＩ ｒ Ｙｌ ＋Ｚ＋）ｅ用いれば
、下式で表わされる。
Ｘ””Ｘｌ＋ＬＣＯ３θ、 ・・・−（１）
Ｙ ”” Ｙ ＋ ＋ Ｌｓｉｎθ＜ −
−＝ （２）ｚ ＝ ｚ 、
・・・・・ （３）ここに、Ｌ；線分ＰＱの長さ θｄ；照射光軸４５とＸ軸とのなす角 一方、第１１図は回転中心ｌｌ１ｌ１３３′と照射光軸
４５の延長線とが交差していない場合の説明図で、この
場合は、照射光軸４５と回転中心軸３３′との距離を１
１とし、照射光軸４５を含みｚ１１］に垂直な平面と回
転中心軸３３′との交点Ｑの座標を（ＸＩ ｒ ｙｌ
＋ ｚＩ ）とすれば、Ｐ点の座標（ＸＩｙ、Ｚ
）は下式で示される。
Ｙ ”” Ｙ ＋ ＋ Ｌｓｉｎθ＜ −
−＝ （２）ｚ ＝ ｚ 、
・・・・・ （３）ここに、Ｌ；線分ＰＱの長さ θｄ；照射光軸４５とＸ軸とのなす角 一方、第１１図は回転中心ｌｌ１ｌ１３３′と照射光軸
４５の延長線とが交差していない場合の説明図で、この
場合は、照射光軸４５と回転中心軸３３′との距離を１
１とし、照射光軸４５を含みｚ１１］に垂直な平面と回
転中心軸３３′との交点Ｑの座標を（ＸＩ ｒ ｙｌ
＋ ｚＩ ）とすれば、Ｐ点の座標（ＸＩｙ、Ｚ
）は下式で示される。
ｘ ＝ ｘ 、 −１−ＬＣＯ３θａ＋ｈｓｉｎθｄ
”’ （４）ｙ＝ Ｙ ＋ 十Ｌｓｉｎθｄ７−
ｈ ｃｏｓθｄ−（５）２−２１
・・・ （６）（１）式と（４）式、（“２）式
と（５）式を比較すれば明らかなように、本発明の実施
例のように、回転中心軸３３′と照射光軸４５の延長線
とを交差させた場合には、照射点Ｐの座標の計算式が簡
単になる。
”’ （４）ｙ＝ Ｙ ＋ 十Ｌｓｉｎθｄ７−
ｈ ｃｏｓθｄ−（５）２−２１
・・・ （６）（１）式と（４）式、（“２）式
と（５）式を比較すれば明らかなように、本発明の実施
例のように、回転中心軸３３′と照射光軸４５の延長線
とを交差させた場合には、照射点Ｐの座標の計算式が簡
単になる。
したがって、演算制御装置５１内での計算時間が減少し
、形状測定に要する時間を短縮することができる。
、形状測定に要する時間を短縮することができる。
次に、３次元駆動機構側の角度変化機構２０の回転中心
軸３３を３次元１駆動機構のいずれか１つの駆動軸と平
行にした場合の効果について説明する。第１２図１番１
３図は第３図の角度変化機構２１．２］、’の詳細構造
図で、第１２図は正面図、第１３図は側面図である。角
度変化機構２１の回転中心軸３３と３次元駆動機構への
取り伺はアーム５８の中心線との交点凡の座標（Ｘ２
＋ ３’２ ＋ｚ２）は、前述のＱ点の座標（ＸＩ ＋
Ｙｊ ＋ ｚＩ）を用いて次式で表わすことができる
。
軸３３を３次元１駆動機構のいずれか１つの駆動軸と平
行にした場合の効果について説明する。第１２図１番１
３図は第３図の角度変化機構２１．２］、’の詳細構造
図で、第１２図は正面図、第１３図は側面図である。角
度変化機構２１の回転中心軸３３と３次元駆動機構への
取り伺はアーム５８の中心線との交点凡の座標（Ｘ２
＋ ３’２ ＋ｚ２）は、前述のＱ点の座標（ＸＩ ＋
Ｙｊ ＋ ｚＩ）を用いて次式で表わすことができる
。
ＸＩ−ｘ２−１１・・・・（７）
Ｙｌ ＝ Ｙ２−Ａ２ＣＯ３Ｑａ＋／：３ｓｉｎθｎ
・＝ （８）ｚＩ ＝Ｚ２＋ｔ２ｓｉｎθｎ ＋ｌ
３ ＣＯＦ、θａ −（９）ここに、ｔ、 ｌ
ｔ２ ＋ Ａ３ ；図示の各アームの長さ Ｑｎ；角度変化機構２１ の回転角 一方、第１４図、第１５図はそれぞれ回転中心軸３３が
Ｘ軸と角度θＳをなす場合の第１２図。
・＝ （８）ｚＩ ＝Ｚ２＋ｔ２ｓｉｎθｎ ＋ｌ
３ ＣＯＦ、θａ −（９）ここに、ｔ、 ｌ
ｔ２ ＋ Ａ３ ；図示の各アームの長さ Ｑｎ；角度変化機構２１ の回転角 一方、第１４図、第１５図はそれぞれ回転中心軸３３が
Ｘ軸と角度θＳをなす場合の第１２図。
第１３図に和尚する図で、この場合のＱ点とＲ１点の座
標の間には次の関係式が成立する。
標の間には次の関係式が成立する。
ｘｌ＝ｘ２−ＩＨｃＯ３θ Ｂ−Ａ２ｓｉｎθ ｓ
・−ＱＯ）Ｙ ］ ＝ Ｙ
２ 十ス’−１ｓｉｎｉｌｌ ３−（７２ｃｏｓ
θ Ｒ−ｊ！、３ｓｉｎθ 、、）ＣＯＳθ ８・・・
（ＩＩ） ｚ１＝ Ｚ ２ ＋ｔ２ｓｉｎ Ｏｎ ＋ｔ３ｃｏｓθ
ｎ ・（１２１（７）式と（１０）式、（
８）式と０１）式、（９）式と３２＋式を比較すれば、
第１２図、第１３図に示す本発明の実施例のように、３
次元駆動機構側の角度変化機構２１の回転中心軸３３を
３次元駆動機構の１つの軸と平行になるように配設した
場合は、座標の計算式が非常に簡単になることがわかる
。したがって、この場合も演算制御装置５１での計算時
間が減少し、形状測定に要する時間を短縮することがで
きる。
・−ＱＯ）Ｙ ］ ＝ Ｙ
２ 十ス’−１ｓｉｎｉｌｌ ３−（７２ｃｏｓ
θ Ｒ−ｊ！、３ｓｉｎθ 、、）ＣＯＳθ ８・・・
（ＩＩ） ｚ１＝ Ｚ ２ ＋ｔ２ｓｉｎ Ｏｎ ＋ｔ３ｃｏｓθ
ｎ ・（１２１（７）式と（１０）式、（
８）式と０１）式、（９）式と３２＋式を比較すれば、
第１２図、第１３図に示す本発明の実施例のように、３
次元駆動機構側の角度変化機構２１の回転中心軸３３を
３次元駆動機構の１つの軸と平行になるように配設した
場合は、座標の計算式が非常に簡単になることがわかる
。したがって、この場合も演算制御装置５１での計算時
間が減少し、形状測定に要する時間を短縮することがで
きる。
以上述べたように、本発明の実施例によれば、距離の測
定可能範囲が広い変位計４０を用いているので、駆動制
御の回数減少に加えて、演算制御装置５１における計算
時間の短縮が期待され、形状計測時間を大幅に短縮でき
る。また、角度変化機構２１，２］、’を介して変位計
４０を３次元駆動機構に結合しであるので、被測定物体
１の形状に急激な変化があっても、変位計４０の取付角
を変えることなく、形状測定を行うことができる。
定可能範囲が広い変位計４０を用いているので、駆動制
御の回数減少に加えて、演算制御装置５１における計算
時間の短縮が期待され、形状計測時間を大幅に短縮でき
る。また、角度変化機構２１，２］、’を介して変位計
４０を３次元駆動機構に結合しであるので、被測定物体
１の形状に急激な変化があっても、変位計４０の取付角
を変えることなく、形状測定を行うことができる。
さらに、角度変化機構２１′の回転中心軸３３′が変位
計４０の照射光軸４５の延長線と交差するようにしであ
るので、これによっても演算時間の短縮金はかることが
できる。
計４０の照射光軸４５の延長線と交差するようにしであ
るので、これによっても演算時間の短縮金はかることが
できる。
なお、本発明は上記した実施例のみに限定されるもので
なく、変位計４０．角度変化機構２１゜２１′および３
次元駆動機構の構成、配置には線種の変形側が考えられ
る。例えば、第３図の実施例では、角度変化機構が２１
と２１′の２つの場合を示しているが、角度変化機構は
２１′１つたけであってもよい。また、変位計４０の取
付角度は、第３図以外に、照射光軸４５の周りに任意角
度回転させた取付角度であってもよく、これらによって
も上記とほぼ同一の効果が期待できる。
なく、変位計４０．角度変化機構２１゜２１′および３
次元駆動機構の構成、配置には線種の変形側が考えられ
る。例えば、第３図の実施例では、角度変化機構が２１
と２１′の２つの場合を示しているが、角度変化機構は
２１′１つたけであってもよい。また、変位計４０の取
付角度は、第３図以外に、照射光軸４５の周りに任意角
度回転させた取付角度であってもよく、これらによって
も上記とほぼ同一の効果が期待できる。
以上説明したように、本発明によれば、測定時間を短縮
することができ、しかも、被測定物体の表面の傾斜が急
であっても形状ｉ１１＋１定を行うことができるという
効果がある。
することができ、しかも、被測定物体の表面の傾斜が急
であっても形状ｉ１１＋１定を行うことができるという
効果がある。
第１図は従来の形状測定装置の側面図、第２図は第１図
の形状測定装置を用いた場合の変位と出力との関係の説
明図、第３図は本発明の物体形状の非接触測定装置の−
・実施例を示す全体構成図、第４図は第３図の変位計の
概略構造とアームへの取シ付は状況を示した図、第５図
、第６図はそれぞれ変位計の照射角の測定限度を説明す
るだめの図、第７図は本発明の非接触測定装置の演算制
御機構の一実施例を示すブロック図、第８図、第９図は
それぞれ変位計の、駆動方法を説明するための図、第１
０図、第１１図、第１４図、第１５図はそれぞれ本発明
の詳細な説明するための説明図、第１２図は第３図の角
度変化機構の詳細構造を示す正面図、第１３図は第１２
図の側面図である。 １・・被測定物体、２０・・基台、２１．２’ｌ’・・
・角度変化機構、２２・・・クロスヘッド、２３・・ア
ーム、２４ ・ガイド部、２５−・ネジ、２６．２７，
３１゜５７．５７’ ・・モータ、２８・・ネジ、２
９・・アーム、３０・・・ギアボンクス、３２・・・基
台、３３゜３３′・・・回転中心軸、３４・・・アーム
、４０・・変位計、４１・・光源、４２・・照射レンズ
、４３・・・集光レンズ、４４・受光器、４５・・・照
射光軸、４６・・・変位計取付部、５１・・・演算制御
装置、５２・・・磁気スケール、５４・・・ロータリー
エンコーダ、５６・・表示装置。 沼？図 止 ＄３図 纂４区 第５図 石６図 第７図 第８図 第ｑ図
の形状測定装置を用いた場合の変位と出力との関係の説
明図、第３図は本発明の物体形状の非接触測定装置の−
・実施例を示す全体構成図、第４図は第３図の変位計の
概略構造とアームへの取シ付は状況を示した図、第５図
、第６図はそれぞれ変位計の照射角の測定限度を説明す
るだめの図、第７図は本発明の非接触測定装置の演算制
御機構の一実施例を示すブロック図、第８図、第９図は
それぞれ変位計の、駆動方法を説明するための図、第１
０図、第１１図、第１４図、第１５図はそれぞれ本発明
の詳細な説明するための説明図、第１２図は第３図の角
度変化機構の詳細構造を示す正面図、第１３図は第１２
図の側面図である。 １・・被測定物体、２０・・基台、２１．２’ｌ’・・
・角度変化機構、２２・・・クロスヘッド、２３・・ア
ーム、２４ ・ガイド部、２５−・ネジ、２６．２７，
３１゜５７．５７’ ・・モータ、２８・・ネジ、２
９・・アーム、３０・・・ギアボンクス、３２・・・基
台、３３゜３３′・・・回転中心軸、３４・・・アーム
、４０・・変位計、４１・・光源、４２・・照射レンズ
、４３・・・集光レンズ、４４・受光器、４５・・・照
射光軸、４６・・・変位計取付部、５１・・・演算制御
装置、５２・・・磁気スケール、５４・・・ロータリー
エンコーダ、５６・・表示装置。 沼？図 止 ＄３図 纂４区 第５図 石６図 第７図 第８図 第ｑ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、被測定物体の表面に照射した光の反射光を受光する
ことによって前記被測定物体との距離を測定する変位計
と、該変位計全３次元的に駆動する３次元駆動機構と、
前記変位計の取シ付は角度を変化させる１つの角度変化
機構と、前記変位計による距離の測定値、前記３次元１
駆動機構の駆動量および前記変位計の取シ付は角度を入
力して必要な演算を行うとともに前記３次元駆動機構と
前記角度変化機構とを駆動制御する演算制御機構とよシ
なり、前記角度変化機構の回転中心軸と前記変位計から
の照射光の光軸の延長線とは交差するように構成しであ
ることを特徴とする物体形状の非接触測定装置。 ２、前記角度変化機構の回転中心軸と照射光の光軸の延
長線とは、照射光線の太さの範囲内で交差するように構
成しである特許請求の範囲第１項記載の物体形状の非接
触測定装置。 ３、被測定物体の表面に照射した光の反射光を受光する
ことによって前記被測定物体との距離を測定する変位計
と、該変位計（ｉ：３次元的に駆動する３次元駆動機構
と、前記変位計の取り利は角度を変化させる複数の角度
変化機構と、前記変位計による距離の測定値、前記３次
元駆動機構の駆動量および前記各変位計の取シ付は角度
を入力して必要な演算を行うとともに前記３次元駆動機
構と前記各角度変化機構とを駆動制御する演算制御機構
とよシなり、前記各角度変化機構のうち前記変位計に最
も近い角度変化機構の回転中心軸と前記変位計からの照
射光の光軸の延長線とは交差するように構成し、前記３
次元駆動機構に最も近い角度変化機構の回転中心軸は前
記３次元駆動機構のいずれか１つの駆動軸に平行になる
ように構成しであることを特徴とする物体形状の非接触
測定装置。 ４、前記変位計に最も近い角度変化機構の回転中心軸と
照射光の光軸の延長線とは、照射光線の太さの範囲内で
交差するように構成しである特許請求の範囲第３項記載
の物体形状の非接触測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6621683A JPS59190607A (ja) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | 物体形状の非接触測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6621683A JPS59190607A (ja) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | 物体形状の非接触測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59190607A true JPS59190607A (ja) | 1984-10-29 |
| JPH022082B2 JPH022082B2 (ja) | 1990-01-16 |
Family
ID=13309407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6621683A Granted JPS59190607A (ja) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | 物体形状の非接触測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59190607A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61259109A (ja) * | 1985-05-13 | 1986-11-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学距離計 |
| JPS6255502A (ja) * | 1985-09-04 | 1987-03-11 | Toyota Auto Body Co Ltd | 三次元測定機による物体形状の測定方法 |
| US4721388A (en) * | 1984-10-05 | 1988-01-26 | Hitachi, Ltd. | Method of measuring shape of object in non-contacting manner |
| US4778274A (en) * | 1985-12-10 | 1988-10-18 | Chuo Electric Manufacturing Co., Ltd. | Noncontact measuring device for cylindrical, elongated objects bent into three-dimensional shapes |
| JPS63252211A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-10-19 | ホンメルヴエルケ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 表面との間隔を無接触式に測定するための装置 |
| US4893933A (en) * | 1987-09-30 | 1990-01-16 | Armco Inc. | Automatic BOF vessel remaining lining profiler and method |
| JPH0336907U (ja) * | 1989-08-21 | 1991-04-10 | ||
| US5118192A (en) * | 1990-07-11 | 1992-06-02 | Robotic Vision Systems, Inc. | System for 3-D inspection of objects |
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| JP2007046937A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 表面形状測定装置及び表面形状測定方法 |
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| JP2007198791A (ja) * | 2006-01-24 | 2007-08-09 | Mitsutoyo Corp | 表面性状測定機 |
| KR100867197B1 (ko) * | 2002-01-07 | 2008-11-06 | 삼성코닝정밀유리 주식회사 | 다층막 코팅 유리의 두께 측정장치 |
| KR100887566B1 (ko) | 2007-06-07 | 2009-03-09 | 코리아테크노(주) | 자동 검사장비의 마스크 촬영장치 |
| KR101303050B1 (ko) * | 2009-07-15 | 2013-09-04 | 주식회사 포스코 | 표면 검사 장치 및 이를 이용한 표면 검사 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5280148A (en) * | 1975-12-26 | 1977-07-05 | Mitsubishi Motors Corp | Contactless measuring method and apparatus for same |
-
1983
- 1983-04-13 JP JP6621683A patent/JPS59190607A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100867197B1 (ko) * | 2002-01-07 | 2008-11-06 | 삼성코닝정밀유리 주식회사 | 다층막 코팅 유리의 두께 측정장치 |
| KR100471273B1 (ko) * | 2002-11-08 | 2005-03-08 | 현대자동차주식회사 | 휴대용 3차원 좌표 측정장치 |
| JP2007046937A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 表面形状測定装置及び表面形状測定方法 |
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| KR101303050B1 (ko) * | 2009-07-15 | 2013-09-04 | 주식회사 포스코 | 표면 검사 장치 및 이를 이용한 표면 검사 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH022082B2 (ja) | 1990-01-16 |
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