JPS61169712A - 物体の表面測定装置 - 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】 （発明の利用分野〕 本発明は、物体の表面特に不定形物体の表面の自動計測
に好適な表面測定装置に関するものである。

〔発明の背景〕

物体の表面計測装置としては、光学的なパターン認識に
よるものがあった。

このものは、例えばコンピュータビジョン、第６３〜８
８頁（白井良明著、昭晃堂発行）にもあるように主とし
てテレビカメラを用いて光学的情報により物体の情報を
得ると共に物体表面からカメラの位置までの距離を計測
することにより、最終的に表面形状を決定する方法に関
するものであって、その他種々の応用例が提案されてい
る。

しかしながら、この方式の最大の欠点は、対象となる被
測定物上で光線のあたらないところ、影となる部分ある
いはテレビカメラの視界から隠された部分の情報を得る
ことができな、いという計測現場の問題と、使用するも
のがテレビカメラであるため２次元的な情報しか得られ
ずこの情報を基にして３次元の形状を組立てるには極め
て複雑な処理を必要とし、またこの場合に取り扱える物
体の形状も多面体や球体などの比較的単純な幾何学的形
状を有するものに限られていたという点があげられる。

そして、加うるにこの方式による測定装置ないし方法は
、照明条件に拘束されたり、光学的な構成という根本的
な装置構造に由来して挾い場所や光を使用できない環境
、対象物では計測を行うことができないという欠点をも
有するものであった。

〔発明の目的〕

本発明の目的、前記した従来技術の問題点を除去し、任
意の形状を有する物体の形状測定１表面測定を高精度に
行なえる測定装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上述の如き種々の不都合を有する従来の光学
的な装置とは根本的に観点を変えて検討を加え到達した
ものであって、センサを有する軸を支持台上に可動的に
取りつけ該センサの位置変更量を感知して軸の移動速度
を調節する制御手段を軸駆動源に結合させたことからな
る物体の表面測定装置に関するものである。

本発明でいうセンサを有する軸は、多数の組合せからな
るものであり、また各センサは対象物に接触して各々の
部分の位置を確認するものであってもよいし１例えば各
軸に発光部と受光部を設けて個々の部位を検出するもの
、あるいはまた軸の先端に磁気ヘッドを設は対向する対
象物の磁気的特性を測定するタイプのものであってもよ
い。

軸自体は、被測定物に対応したとき、その当接した軸が
対象物の形状に追随して適宜伸張あるいは埋設して形状
の把握を行う。

各軸の所定位置（多くは軸の先端）にセンサが取りつけ
られていることから、特定のセンサが取りつけられてい
る軸が対象物の形状に合せである位置で伸張ないしは埋
設が起なわれなくなったとき、対象物のその当接する位
置の確定が行われるのである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図をもって説明する。

第１図〜第３図は本発明に従って構成した接触形表面測
定装置であり、１は支持体、２は駆動源、３は軸、４は
センサである。駆動源２は、図示していない制御手段か
らの制御信号に応じて軸３を駆動するようになっている
。

この形の装置においては、第２図および第３図に示すよ
うな動作を行う、第２図、第３図は合せて８種類の軸の
動作を示しており第２図、第３図のいずれも上の図から
下の図に向い時間の経過を示している。

いずれも支持体１の断面の長辺に沿った方向をＸ軸、軸
３に沿った軸を２軸としており、経過時刻０（すなわち
一番上の図）のとき、軸３の先端はすべて同じ２座標値
を有しているものとする。

このような軸３上に、物体５Ａ、５Ｂを載置したとき、
それらの情報はそれぞれ軸に取り付けられたセンサ４、
例えば歪ゲージやピエゾ素子等の力検出手段により制御
手段に伝達され、制御手段は伝達された情報に基づき、
ｘ＝８．９付近の軸をほぼ同一の速度で降下を行わせる
。この操作により時刻ｏ−４ｔの間にｘ＝８．９付近の
軸３のほかに、ｘ＝６〜１０付近の軸３も物体５Ａに接
触する。新たに加わったこのｘ＝６〜１０の情報をもと
に制御手段は、新たに接触を確認した軸３をｘ＝８．９
の軸と同一速度で降下させ、同様の確認、制御を繰り返
しながら時刻３ｔに至るが１時刻２ｔから３ｔに至る期
間では、もはや軸３を降下させても新たにセンサ４に加
わる情報はなく、軸３の降下はこの段階で停止する。

このような状況を経て、物体５Ａに接触している軸３の
２座標によって物体５Ａの接触部分の形状を例えばディ
スプレイ上に表示するなどして確認するものである。

なお、第２図においては、５Ｂの場合は時刻０の軸３に
対し負荷の加えられていない軸３を上昇させ（このとき
最初から接触している軸３は降下させてもよい）、最終
的には５Ａの場合と同様にして形状を確認するようにし
ている。

さらに、物体５Ｂの場合、時刻Ｏのときに物体５Ｂに接
触しているｘ＝３３〜３４付近の軸３を中心として例え
ば左側の軸３は上昇させ、右側の軸３は下降させるよう
にしても同様に物体Ｂの部分的表面形状を確認すること
ができる。

第：う図の場合は、第２図５Ｂの動作をさらに継続させ
、ｘ＝９〜１０付近の軸３を中心として左側の軸：３を
上昇、右側を下降させるようにする。

軸３の上昇、下降速度はそれぞれ異っているが。

制御手段は＠３が物体５Ａと接触している部分の形状の
情報をもっているため物体５Ａに接触している軸３の上
・下動を協調させ行うことができる。

時刻４ｔ〜６ｔでは、新たに接触する軸３が現れるが、
これによって今まで知られていなかった物体５Ａの他の
部分の形状を知ることができる。

なお、この操作は間に物体５Ａの中心部は、Ｘ＝８付近
からｘ＝１８付近に移動している。

第３図における物体５Ｂの場合も同様に軸３の上・下動
のパターンを適宜組合せることにより、物体５Ａと同様
に形状計測を行うことができることを示している。

いずれの場合も、物体の形状を計測するが、それと同時
に物体の一定方向に搬送することができる基本的方式を
具備しているものである。

別の実施例を第４図によって説明する。この場合では、
支持体１が半球状をしており、球状の物体５の測定に使
用するようになっている。

この例が示すように、支持体１の形状は、対象となる被
測定物体の形状に合せて任意に形成できるのである。

他の実施例を第５図に示した、この場合は軸３を傾斜さ
せ得るようにしたものであって、軸３の傾きを各機能ユ
ニットごとに制御できることから物理量の測定精度の向
上と形状測定や搬送が容易となる。

第６図はさらに他の実施例を示すものであって。

軸３内に光ファイバ６を２本通して一方は光源７から導
いた光で物体５を照射し、他方を物体５からの反射光の
受光に用いるものであって、これにより被測定物体の濃
度や色彩などの光学的情報も直接検出することができる
ものである。

第７図は、さらに別の実施例を示したものであり、支持
体１を円筒状としているものである。このような形状と
したため被測定物体の形状を一時に計測することが可能
となるものであると同時に。

物体５の搬送も容易に行われる。

第８（ｉ！は、さらに他の実施例を示したものであって
、軸３の先端に磁気ヘッド１０を備え、被測定物体５の
磁気的な特性を測定し得るようになっている。従って物
体５全体が磁性体の場合あるいは磁性体で覆われている
場合に軸３の先端に備えられた磁気ヘッド１０により物
体１を構成している物質の特定を行ったり、磁性体上に
磁気記録を行ったりあるいはまた記録されている情報を
読み取ることが可能である。

以上に述べた各実施例では、物体５を装置上で搬送する
ことが可能であることを述べたが、観点を変えて、物体
５を固定し物体５上を測定装置が移動するような形態に
構成しても良いのはいうまでもないことである。

〔発明の効果〕

本発明の装置を使用することにより、多数のセンサを備
えた多数の軸（機能ユニット）を協調的に動作させるの
で、任意の形状を有する物体の形状測定、表面測定を行
うことができるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した斜視図、第２図およ
び第３図は本発明装置の形状測定の概念を示した説明図
、第４図〜第８図は他の実施例を示す説明図である。 １・・・支持体、２・・・駆動源、３・・・軸、４・・
・センサ、５・・・物体、６・・・光ファイバ、７・・
・光源、８・・・受光素子、１０・・・磁気ヘッド。 第　　１　　図 ３：輔 ４：Ｌンプ ■　　２　　図 第　　３　　図 １７　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、センサを有する軸を支持台上に可動的に取りつけ、
   該センサの位置変更量を感知して軸の移動速度を調節す
   る制御手段を軸駆動源に結合させたことを特徴とする物
   体の表面測定装置。 ２、支持台の面に対する軸の傾きを、変更可能としたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、支持台の表面から延長する軸の角度および距離を、
   検出する検出手段と、支持台の表面に対する角度及び距
   離を変更するための軸変位手段と、前記検出手段の情報
   により軸変位手段を制御する変位制御手段を有すること
   からなる特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４、センサとして物体表面の光学的な情報を検出する手
   段を用いた特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５、センサとして物体表面の磁界を検出する手段を用い
   た特許請求の範囲第１項記載の装置。