JPH06201303A - 三次元測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】工場内の整備作業などの現場で、減速機やポン
プ等小型機器やカップリング等の周辺機器の改造・取り
替え時に行うスケッチ作業のための測定を効率化・高精
度化できる三次元測定器を提供する。 【構成】三次元測定器は、現場に持ち運び可能な支持台
と、この支持台に支持された多関節型アームと、この多
関節型アームに組み込まれた角度センサと、この角度セ
ンサからの信号に基づいて所定の演算を行って測定値を
出力する測定コントローラと、を含んでいる。また、前
記支持台には、レベル計が備えられ、あるいは、３個の
脚部が備えられていることが望ましい。さらに、前記測
定コントローラは、前記角度センサからの信号に基づい
て被測定物の設置面の測定器の設置面に対する傾きを求
める手段と、この傾きに基づいて前記の演算測定値を補
正する手段とを含むことが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工場内の減速機やポン
プ等小型機器やカップリング等の周辺機器、あるいは工
場内のロボット用ワーク固定治具等の三次元測定をする
ための三次元測定器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来より用いられている三次元
測定器の一例を示す斜視図である。この図４に示す三次
元測定器は、定盤１と、この定盤１上に設置され、ガイ
ドレール２に沿って移動するベース３と、このベース３
に垂設されたコラム４および補助バー５と、このコラム
４および補助バー５に対して上下動可能に取り付けられ
たヘッド６と、このヘッド６に貫設され、前記のコラム
４に対して直角に摺動できるように設けられた可動アー
ム７と、この可動アーム７の先端に取り付けられた測定
子８とから構成されている。この従来の三次元測定器を
使用するときは、まず、被測定物（図示せず）を定盤１
の上に移動させる。その上で、ベース３、ヘッド６、可
動アーム７をそれぞれ移動させることにより、被測定物
（立体物）の寸法などを三次元値をもって測定するよう
にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の三次元測定器を使用する場合は、測定する前
に、被測定物をいちいち定盤１の上に移動させねばなら
ない。そのため、従来は、工場内での整備作業などの現
場において、減速機やポンプ等小型機器やカップリング
等の周辺機器のスケッチ等のためにこれらの機器を測定
するときは、このような従来の三次元測定器を用いるこ
とができず、巻尺、直尺、パス、ノギス等の単機能の測
定器具を使用して測定を行うしかなかった。よって、こ
のような場合、十分な測定精度を得ることができず、ま
た測定補助者を必要とするなど、効率的な測定ができな
い、という問題があった。本発明はこのような従来技術
の問題点に着目してなされたもので、工場内での整備作
業などの現場で安全かつ効率的に高精度の三次元測定が
できる三次元測定器を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の三次元測定器は、現場に持ち運び可能な支持
台と、この支持台に支持され先端に測定子を備えた多関
節型アームと、この多関節型アームに組み込まれた角度
センサと、前記測定子が被測定物の複数の任意の被測定
点に接触または近接したときの角度センサからの角度信
号に基づいて所定の演算を行う測定コントローラと、を
含むことを特徴としている。また、本発明において、前
記支持台には、レベル計が備えられていることをが望ま
しい。また、本発明において、前記支持台には、３個の
高さ調整可能な脚部が備えられていることが望ましい。
さらに、本発明の三次元測定器において、前記測定コン
トローラは、前記測定子が被測定物の設置面に対応する
任意の３点に接触または近接したときの角度センサから
の傾き信号に基づいて被測定物の測定基準平面を求める
手段と、この求められた測定基準平面と前記の角度信号
とに基づいて前記の演算測定値を算出する手段とを含む
ことが望ましい。

【０００５】

【作用】上述のように、本発明による三次元測定器で
は、現場に持ち運び可能な支持台と、この支持台に支持
され先端に測定子を備えた多関節型アームと、この多関
節型アームに組み込まれた角度センサとを備え、この角
度センサからの信号に基づいて測定を行うようにしてい
るので、整備作業などの現場で、被測定物の近くに三次
元測定器を移動させて、その場で三次元測定を行うこと
ができる。よって、従来のように被測定物をいちいち三
次元測定器の定盤の上まで移動させる必要がなくなる。
また、現場で三次元測定を行う場合でも、従来のように
単機能の測定器具で測定補助者を使用して測定を行う必
要がなくなり、効率的で高精度な三次元測定が可能とな
る。また、この三次元測定器において、前記支持台にレ
ベル計を備えているので、作業の現場で三次元測定器を
水平に保持することが可能になる。また、この三次元測
定器において、前記支持台が３個の高さ調整可能な脚部
を備えるように構成することにより、この三次元測定器
を、表面に凹凸があるような場所でも、使用することが
可能となり、しかも前記のレベル計を使用して水平に保
つことも可能となる。さらに、この三次元測定器におい
て、前記測定コントローラは、前記測定子が被測定物の
設置面に対応する任意の３点に接触または近接したとき
の角度センサからの傾き信号に基づいて被測定物の測定
基準平面を求める手段と、この求められた測定基準平面
と前記の角度信号とに基づいて前記の演算測定値を算出
する手段とを備えるようにしているので、被測定物の設
置面と三次元測定器の設置面とが平行状態でない場合で
も、そのために生じる測定誤差を補正して、両者が平行
状態にある場合と同じ測定値を出力することが可能とな
る。したがって、従来は稼働場所から被測定物を取り外
してこれを測定器の定盤上に載置して測定作業を行って
いたのに対し、本発明では、被測定物を稼働場所から移
動させることなく、これを取り付けた状態のままで、高
精度に測定を行うことができるようになる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明について図示の実施例に基づい
て説明する。図１は本発明の第１実施例に係る三次元測
定器を示す図である。図１において、本実施例の三次元
測定器は、４つの脚部１１ａを有する移動可能な支持台
１１に、５つの関節部２１〜２５を有する多関節型アー
ム１２が取り付けられている。この多関節型アーム１２
は、支持台１１と第１関節部２１および第２関節部２２
を介して接続された第１アーム部１２ａと、この第１ア
ーム部１２ａと第３関節部２３および第４関節部２４を
介して接続された第２アーム部１２ｂと、この第２アー
ム部１２ｂと第５関節部２５を介して接続された第３ア
ーム部１２ｃとから、構成されている。

【０００７】前記第１関節部２１は、円筒状に形成され
ており、その円の中心を軸に支持台１１の平面と平行な
方向に回動自在に取り付けられている。また、前記第２
関節部２２は、第１関節部２１の上に、図の矢印α方向
に回動自在に取り付けられている。これにより、前記第
１アーム部１２ａは、前記第１関節部２１を中心に、任
意の三次元方向に移動できるようになっている。また、
前記第３関節部２３は、前記の第１アーム部１２ａの端
部に、図の矢印β方向に回動自在に取り付けられてい
る。また、第４関節部２４は、円筒状に形成されてお
り、第３関節部２３に対して、第２アーム部１２ｂの軸
方向を中心に回動自在に取り付けられている。これによ
り、前記第２アーム部１２ｂは、前記第３関節部２３を
起点として、任意の三次元方向に移動できるようになっ
ている。さらに、前記第５関節部２５は、前記の第２ア
ーム部１２ｂの端部に、図の矢印γ方向に回動自在に取
り付けられている。これにより、前記第３アーム部１２
ｃは、前記第５関節部２３を中心に、図のγ方向に、自
在に移動できるようになっている。さらにまた、この第
３アーム部１２ｃの先端には、測定子１３が取り付けら
れ、第３アーム部１２ｃの測定子１３近傍の位置には、
グリップ１４が設けられている。

【０００８】本実施例では、前記各関節部２１〜２５に
は、それぞれ、ロータリーエンコーダが内蔵され、第１
関節部２１および第４関節部２４の旋回角度や、第２関
節部２２、第３関節部２３および第５関節部２５の仰角
が検出できるようになっている。また、これらの各ロー
タリーエンコーダからの信号は、携帯型の測定コントロ
ーラ１５に入力されようになっている。測定コントロー
ラ１５では、前記の各ロータリーエンコーダからの信号
に基づいて、所定の演算処理を行い、その結果を液晶デ
ィスプレー１６又はプリンタ１７に出力する。なお図中
符号１８は、測定者が、測定コントローラ１５に、測定
モード（水平の距離・垂直の距離・高さ・角度などの中
のどのような測定値を求めるか）の設定や、ディスプレ
ー表示・印字などの必要な指示を与えるための遠隔操作
用指令機である。

【０００９】また本実施例では、図示していないが、支
持台１１に、レベル計を備えている。このレベル計は、
支持台１１の水平方向に対する傾きを検出するためのも
のである。測定者は、このレベル計の表示に基づいて、
三次元測定器の設置面が水平となるように、調整できる
ようになっている。したがって、本実施例によれば、三
次元測定器を現場に持ち込んでも、その設置面を水平に
して高精度な測定結果を得られるようになる。

【００１０】次に、本実施例に係る三次元測定器の動作
を説明する。工場内での整備作業などの現場において、
減速機やポンプ等小型機器やカップリング等の周辺機器
のスケッチ作業等のためにこれらの機器を測定するとき
は、本実施例に係る三次元測定器を被測定物の近傍に移
動させる。そして測定者は、左手で指令機１８を操作し
ながら、右手でグリップ１４をつかみ、測定子１３を移
動させる。そして測定子１３を被測定物の所定の測定点
に接触させ、そのときの各関節部２１〜２５の角度を各
ロータリーエンコーダにより検出し、測定コントローラ
１５に出力する。測定コントローラ１５では、各エンコ
ーダからの信号に基づいて、所定の演算処理を行って、
空間の任意点間の距離や角度を求め、指定されたモード
別に、ディスプレー表示又は印字を行う。なお、三次元
測定器が現場に持ち込まれた場合には、前記のレベル計
に基づいて測定者が水平になるように調整するようにし
ている。また、前記の測定コントローラ１５にデータ保
持機能や通信機能を持たせて、外部のパーソナルコンピ
ュータなどに測定データを転送し、パソコンの画面でグ
ラフ表示や図形処理を行わせるようにすることもでき
る。

【００１１】次に、本発明の第２実施例に係る三次元測
定器を説明する。この第２実施例に係る三次元測定器
は、図１に示した三次元測定器とほぼ同様の構成である
が、図１に示す支持台１１に、図２に示すように、４個
ではなく３個の高さ調整可能な脚部１１ｂが設けられて
いる点が、異なっている（図２は、図１の支持台１１を
裏面から示している）。この脚部１１ｂは、それぞれ、
ネジの回転により、高さを調整できるようになってい
る。この３個の高さ調整可能な脚部１１ｂは、表面に凹
凸がある場所でも、支持台１１を水平に載置できるよう
にするためのものである。すなわち、本実施例では、前
述のように支持台１１にレベル計が備えられており、レ
ベル計は支持台１１の傾きを検出できる。したがって、
この第２実施例によれば、表面に凹凸があるような場所
にでも、測定者が、三脚の三次元測定器を持ち込んで設
置することができる。しかも、前記のレベル計を見なが
ら、前記の３つの脚部１１ｂの高さを調整することによ
り、その支持台１１の設置を水平状態に調整することが
できる。よって、設置場所の表面の凹凸の影響を受けな
い高精度な測定を行えるようになる。

【００１２】図３は、本発明の第３実施例に係る三次元
測定器の測定コントローラを説明するためのブロック図
である。この第３実施例は、三次元測定器の設置状態
（設置面）と被測定物の設置状態（設置面）とが平行で
ない場合、被測定物の測定点に測定子を接触したときの
角度センサからの角度信号だけから測定値を演算する
と、測定誤差が生じてしまうが、この誤差を補正するた
め、測定コントローラに水平補正演算機能を持たせて、
自動的に誤差補正を行わせるようにしたものである。

【００１３】すなわち、図３に示すように、この第３実
施例においては、各関節部２１〜２５にそれぞれ内蔵さ
れたロータリーエンコーダ２０からの信号がパルスカウ
ンタ回路１５ａに入力される。パルスカウンタ回路１５
ａでは、各ロータリーエンコーダ２０からのパルスを計
数し、計数結果をパルス演算回路１５ｂに出力する。パ
ルス演算回路１５ｂは、演算条件設定回路１５ｃにより
設定された測定モードに基づいて、所望の測定値を算出
し、表示器１６およびプリンタ１７に出力する。また前
記演算条件設定回路１５ｃは、操作者からの指示内容に
基づいて、パルス演算回路１５ｂが、水平・垂直の距
離、高さ、角度等どのような測定値を演算し出力するか
の測定モードを設定するためのものである。

【００１４】また本実施例においては、前記演算条件設
定回路１５ｃは、三次元測定器の設置状態（設置面）と
被測定物の設置状態（設置面）とが平行でない場合に、
パルス演算回路１５ｂに対して補正モードの設定も行
う。この補正モードが設定されると、パルス演算回路１
５ｂは、まず、被測定物の設置面に対応する任意の３点
に測定子を接触させたときのパルスカウンタ回路１５ａ
からの出力とに基づいて、被測定物の測定基準平面を算
出する。そして、パルス演算回路１５ｂは、算出した前
記の測定基準平面と、被測定物の被測定点に測定子を接
触したときのパルスカウンタ回路１５ａからの出力と、
に基づいて、所望の測定値を演算し、表示器１６または
プリンタ１７に出力する。

【００１５】次に、この第３実施例に係る三次元測定器
を使用した測定方法を説明する。まず測定者は、三次元
測定器を被測定物のある現場に任意の場所に設置し、レ
ベル計を使用しながら、三次元測定器の設置を水平状態
にする。次に測定者は、被測定物の設置面と同一平面と
思われる箇所に適当な大きさの三角形を想定し、その想
定した三角形の各頂点付近の任意の位置の３点に測定子
を接触させる。この測定子を３点に接触させたときの各
ロータリーエンコーダ２０からの信号は前記パルスカウ
ンタ回路１５ａに入力され、その計数値が前記パルス演
算回路１５ｂに出力される。パルス演算回路１５ｂは、
この出力に基づいて、（測定器の設置面ではなく）被測
定物の設置面を、測定基準平面として認識し、記憶す
る。次に、測定者が、被測定物の実長などの測定に必要
な箇所に測定子を接触させると、そのときの各ロータリ
ーエンコーダ２０からの信号がパルスカウンタ回路１５
ａに入力される。パルス演算回路１５ｂは、このパルス
カウンタ回路１５ａからの出力と前記の測定基準平面と
に基づいて、被測定物の実長等の所望の測定値を演算し
出力する。これにより、従来は被測定物をその稼働場所
から取り外して定盤上に載置して行っていた計測作業
を、被測定物をその稼働場所から取り外すことなくその
場所で高精度に計測を行うことができるようになった。

【００１６】なお、前記の被測定物の測定基準平面を測
定するときに、被測定物の同一平面上での３点認識が困
難なときは、被測定物の設置面と垂直な平面に適当な大
きさの三角形を想定し、その想定した三角形の各頂点付
近の任意の位置の３点に測定子を接触させてそのときの
前記各エンコーダからの信号を入力すると共に、前記の
垂直な平面と直行する平面に適当な大きさの三角形を想
定し、その想定した三角形の各頂点付近の任意の位置の
３点に測定子を接触させてそのときの前記各エンコーダ
からの信号を入力することによっても、同様の測定基準
平面の検出が可能である。また、図３において、測定コ
ントローラは、回路ブロック図で示しているが、マイク
ロコンピュータを用いてソフトウェアで同様の補正演算
機能を実現することができることはもちろんである。

【００１７】

【発明の効果】上述のように、本発明による三次元測定
器では、現場に持ち運び可能な支持台と、この支持台に
支持され先端に測定子を備えた多関節型アームと、この
多関節型アームに組み込まれた角度センサとを備え、こ
の角度センサからの信号に基づいて測定を行うようにし
ているので、整備作業などの現場で、被測定物の近くに
三次元測定器を移動させて、その場で三次元測定を行う
ことができる。よって、従来のように被測定物をいちい
ち三次元測定器の定盤の上まで移動させる必要がなくな
る。また、現場で三次元測定を行う場合でも、従来のよ
うに単機能の測定器具を使用して測定補助者に補助して
もらいながら測定を行う必要がなくなり、効率的で高精
度な三次元測定が可能となる。また、この三次元測定器
において、前記支持台にレベル計を備えているので、作
業の現場で三次元測定器を水平に保持することが可能に
なる。また、この三次元測定器において、前記支持台が
３個の高さ調整可能な脚部を備えるように構成すること
により、この三次元測定器を、表面に凹凸があるような
場所でも、設置することが可能となり、しかも前記のレ
ベル計を利用して水平に保つことも可能となる。さら
に、この三次元測定器において、前記測定コントローラ
は、前記測定子が被測定物の設置面に対応する任意の３
点に接触または近接したときの角度センサからの傾き信
号に基づいて被測定物の設置面の測定基準平面を求める
手段と、この求められた測定基準平面と前記の角度信号
とに基づいて前記の演算測定値を算出する手段とを備え
るようにしているので、被測定物の設置面と三次元測定
器の設置面とが平行状態でない場合でも、そのために生
じる測定誤差を補正して、両者が平行状態にある場合と
同じ測定値を出力することが可能となる。よって、従来
は稼働場所から被測定物を取り外してこれを測定器の定
盤上に載置して測定作業を行っていたのに対し、本発明
では、被測定物を稼働場所から移動させることなく、こ
れを取り付けた状態のままで、高精度に測定を行うこと
ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る三次元測定器を示す
図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る三次元測定器の支持
台を裏面から示す斜視図である。

【図３】本発明の第３実施例に係る三次元測定器の測定
コントローラを説明するためのブロック図である。

【図４】従来の三次元測定器を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１ 支持台 １１ａ，１１ｂ 脚部 １２ 多関節型アーム １３ 測定子 １４ グリップ １５ｂ パルス演算回路 １６ 液晶ディスプレー １７ プリンタ １８ 指令機 ２０ ロータリーエンコーダ ２１，２２，２３，２４，２５ 関節部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現場に持ち運び可能な支持台と、この支持
   台に支持され先端に測定子を備えた多関節型アームと、
   この多関節型アームに組み込まれた角度センサと、前記
   測定子が被測定物の複数の被測定点に接触または近接し
   たときの角度センサからの角度信号に基づいて所定の演
   算を行う測定コントローラと、を含むことを特徴とす
   る、三次元測定器。
2. 【請求項２】請求項１の三次元測定器において、前記支
   持台には、レベル計が備えられていることを特徴とす
   る、三次元測定器。
3. 【請求項３】請求項１または２の三次元測定器におい
   て、前記支持台には、３個の高さ調整可能な脚部が備え
   られていることを特徴とする、三次元測定器。
4. 【請求項４】請求項２または３の三次元測定器におい
   て、前記測定コントローラは、前記測定子が被測定物の
   設置面に対応する任意の３点に接触または近接したとき
   の角度センサからの傾き信号に基づいて被測定物の測定
   基準平面を求める手段と、この求められた測定基準平面
   と前記の角度信号とに基づいて所望の測定値を演算する
   手段とを含むことを特徴とする、三次元測定器。