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JPH07128011A - Three-dimensional measuring instrument - Google Patents

Three-dimensional measuring instrument

Info

Publication number
JPH07128011A
JPH07128011A JP27357293A JP27357293A JPH07128011A JP H07128011 A JPH07128011 A JP H07128011A JP 27357293 A JP27357293 A JP 27357293A JP 27357293 A JP27357293 A JP 27357293A JP H07128011 A JPH07128011 A JP H07128011A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measurement
waveform
light receiving
output signal
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27357293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuaki Nakajima
一晃 中島
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.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP27357293A priority Critical patent/JPH07128011A/en
Publication of JPH07128011A publication Critical patent/JPH07128011A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately detect the shape error of an object to be measured by comparing an output signal waveform from a measuring part obtained on actual measurement with each basic pattern and then calculating the deviation of a light reception position for a reference position based on a waveform pattern with the best degree of matching. CONSTITUTION:A robot device 4 which is a cross three-axis robot moves a head 10 while controlling the position (measuring point) of a measuring head 10 and the distance to the surface of a work W and an angle by a controller 5. Then. laser beams from the oscillation element of the head 10 are applied to a specific position on the surface of the work W. the image of a reflection light is formed on a light reflection sensor, and then the image is input to a waveform processing device 6 as a data signal. The device 6 obtains the distance between the surface of the work W and the head 10 and an output waveform indicating the light reception position, selects a waveform pattern with the highest degree of matching with the waveform on actual measurement, and then obtains the deviation of the light reception position for the reference position based on it.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、三次元測定装置、特
に、被測定物の表面に投射された光の反射光を受光し、
その受光状態から被測定物の三次元データを得るように
した三次元測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional measuring device, and more particularly, it receives reflected light of light projected on the surface of an object to be measured,
The present invention relates to a three-dimensional measuring device that obtains three-dimensional data of an object to be measured from the light receiving state.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、物品の三次元形状を測定する三次
元測定装置として、物品(被測定物)の表面に例えばレー
ザビーム等の光を投射する投光手段とその反射光を受光
する受光手段とでなるレーザ変位計を有する測定ヘッド
と、該測定ヘッドを被測定物の表面に略沿って移動させ
るとともに、測定ヘッドの被測定物表面に対する距離や
角度を変更するロボット等の駆動装置と、該駆動装置を
制御し上記測定ヘッドを移動させて測定ポイントを順次
変える制御装置とを備え、各測定ポイントでの上記受光
手段の受光状態に基づいて被測定物の三次元データを得
るようにしたものが知られている(例えば特開平2−2
12704号公報参照)。かかる三次元測定装置を用い
ることにより、かなり複雑な三次元形状の物品について
も、その形状・寸法等の測定を、正確にかつ自動的に行
うことが可能になる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a three-dimensional measuring device for measuring the three-dimensional shape of an article, a light projecting means for projecting light such as a laser beam onto the surface of the article (object to be measured) and a light receiving means for receiving the reflected light thereof. And a driving device such as a robot for moving the measuring head substantially along the surface of the object to be measured and changing the distance or angle of the measuring head with respect to the surface of the object to be measured. A control device for controlling the driving device to move the measuring head to sequentially change the measuring points, and obtain three-dimensional data of the object to be measured based on the light receiving state of the light receiving means at each measuring point. Are known (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-2
No. 12704). By using such a three-dimensional measuring device, it becomes possible to accurately and automatically measure the shape and size of an article having a considerably complicated three-dimensional shape.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のような装置で三
次元形状測定を行う場合、測定ヘッドを被測定物の表面
に略沿うように移動させて測定ポイントを順次変え、こ
の各測定ポイントにおいてそれぞれデータ採取が行なわ
れるが、従来では、各測定ポイントで採取データのチェ
ックを行うのではなく、全測定ポイントでの測定を終え
た後にまとめてデータチェックを行い、このチェックで
データ的に不自然な測定ポイントが見付かった場合に
は、その測定ポイントについて測定をやり直すのが一般
的である。しかしながら、この方法では、全測定を終了
した後に、測定ヘッドを不自然なデータが発見された測
定ポイントに再度セットする必要があるなど、手間がか
かり、全体として測定・検査の作業能率が低くなるとい
う検査効率上の問題があった。
When three-dimensional shape measurement is performed by the above-mentioned device, the measuring head is moved substantially along the surface of the object to be measured to sequentially change the measuring points, and at each of these measuring points. Although data is collected for each, conventionally, the collected data is not checked at each measurement point, but a data check is collectively performed after the measurement at all measurement points is completed. When such a measurement point is found, it is common to repeat the measurement for that measurement point. However, with this method, it is necessary to set the measurement head again at the measurement point where unnatural data was found after completing all the measurements, and it takes time and labor, and the work efficiency of measurement / inspection becomes low as a whole. There was a problem in inspection efficiency.

【0004】また、上記タイプの三次元測定装置は、レ
ーザ変位計における反射光の受光位置について、当該測
定ポイントでの被測定物の形状・寸法が基準通りであれ
ば、上記反射光が受光手段上の基準位置で受光されるよ
うに設定しておき、この基準位置からの受光位置の偏り
(ずれ)を検出して、その測定ポイントでの被測定物の形
状誤差を検知するものであるが、かかる装置では、例え
ば受光素子(受光手段)の特性等により、一定以上の検出
精度が確保できる正規の測定範囲が比較的狭く制限され
ており、測定ヘッドの被測定物表面に対する距離や角度
が、予め設定された基準の距離や角度からある程度以上
大きくずれると、測定誤差がかなり大きくなるという検
査精度上の問題があった。
Further, in the three-dimensional measuring apparatus of the above-mentioned type, if the shape and size of the object to be measured at the measurement point are as standard with respect to the light receiving position of the reflected light in the laser displacement meter, the reflected light is received by the light receiving means. Set so that the light is received at the upper reference position, and the deviation of the light receiving position from this reference position
(Displacement) is detected to detect the shape error of the object to be measured at the measurement point, but in such a device, detection accuracy above a certain level is ensured due to, for example, the characteristics of the light receiving element (light receiving means). The regular measurement range that can be done is limited relatively narrowly, and if the distance or angle of the measurement head with respect to the surface of the object to be measured deviates from the preset reference distance or angle by a certain amount or more, the measurement error will be considerably large. There was a problem with inspection accuracy.

【0005】すなわち、測定ヘッドの被測定物表面に対
する距離や角度がある一定の範囲内(測定許容範囲内)に
ある場合には、レーザ変位計からの出力データ信号の信
号波形(出力波形)は、後述するように、線対称の波形と
なることが知られており、このような波形が得られた場
合には、そのピークが明瞭であり、受光位置の基準位置
からの偏りも容易に読み取ることができる。しかしなが
ら、測定ヘッドの被測定物表面に対する距離や角度が測
定許容範囲を越えて外れた場合には、測定誤差が大きく
なり、レーザ変位計からの出力波形についても、何等か
の波形は得られるものの、上記のような線対称で明瞭な
ピークを有する出力波形にはならない。
That is, when the distance and angle of the measuring head with respect to the surface of the object to be measured are within a certain range (within a measurement allowable range), the signal waveform (output waveform) of the output data signal from the laser displacement meter is As will be described later, it is known that the waveform becomes axisymmetric, and when such a waveform is obtained, its peak is clear and the deviation of the light receiving position from the reference position can be easily read. be able to. However, if the distance or angle of the measuring head with respect to the surface of the object to be measured deviates from the permissible range of measurement, the measurement error becomes large, and some waveform can be obtained from the laser displacement meter. The output waveform does not have a line-symmetric and clear peak as described above.

【0006】この発明は、上記諸問題に鑑みてなされた
もので、三次元測定における精度を高め、しかも測定・
検査の作業能率の向上を図ることができる三次元測定装
置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and improves accuracy in three-dimensional measurement, and further
An object of the present invention is to provide a three-dimensional measuring device capable of improving the work efficiency of inspection.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このため、本願の第1の
発明は、被測定物の表面に光を投射する投光手段とその
反射光を受光する受光手段とを有する測定部と、該測定
部を上記被測定物表面に略沿って移動させるとともに、
上記測定部の被測定物表面に対する距離や角度を変更す
る駆動手段と、該駆動手段を制御し上記測定部を移動さ
せて測定ポイントを順次変える制御手段とを備え、各測
定ポイントにおける上記受光手段の受光状態に基づいて
上記被測定物の三次元データを得るようにした三次元測
定装置であって、上記測定部の被測定物表面に対する距
離および角度の少なくともいずれか一方の変化状態に応
じた上記測定部からの出力信号の複数の代表的な波形パ
ターンを基本パターンとしてそれぞれ記憶する記憶手段
と、実際の測定時に得られた上記測定部からの出力信号
波形と上記各基本パターンとを比較し、これら各基本パ
ターンのうち上記実際測定時の出力信号波形と合致度が
最も高い波形パターンを選択する比較選択手段と、この
合致度が最も高い波形パターンに基づいて当該測定ポイ
ントにおける上記受光手段上での受光位置の基準位置に
対する偏差を演算する演算手段とを備えたことを特徴と
するものである。
Therefore, the first invention of the present application is to provide a measuring section having a light projecting means for projecting light onto the surface of the object to be measured and a light receiving means for receiving the reflected light, and While moving the measurement unit substantially along the surface of the measured object,
The light receiving means at each measurement point includes drive means for changing the distance or angle of the measurement section with respect to the surface of the object to be measured, and control means for controlling the drive means to move the measurement section to sequentially change the measurement points. A three-dimensional measuring device for obtaining three-dimensional data of the object to be measured based on the light receiving state of the measuring part, which is in accordance with a change state of at least one of a distance and an angle of the measuring part with respect to the surface of the object to be measured. Storage means for respectively storing a plurality of typical waveform patterns of the output signal from the measurement unit as a basic pattern, and the output signal waveform from the measurement unit obtained during actual measurement and each of the basic patterns are compared. Of these basic patterns, the comparison / selection means for selecting the waveform pattern having the highest degree of agreement with the output signal waveform at the time of actual measurement, and the highest degree of agreement It is characterized in that a calculation means for calculating a deviation with respect to a reference position of the light receiving position on the light-receiving unit in the measurement point based on the shape pattern.

【0008】また、本願の第2の発明は、上記第1の発
明において、上記記憶手段には上記各基本パターンの波
形を特徴づける所定の特徴量が記憶されており、上記比
較選択手段は、上記各基本パターンの特徴量と上記実際
測定時の出力信号波形の特徴量とを比較して上記合致度
が最も高い波形パターンを選択することを特徴としたも
のである。
A second invention of the present application is the same as the first invention, wherein the storage means stores a predetermined characteristic amount characterizing the waveform of each of the basic patterns, and the comparison / selection means includes: The feature amount of each of the basic patterns is compared with the feature amount of the output signal waveform at the time of actual measurement, and the waveform pattern having the highest degree of matching is selected.

【0009】更に、本願の第3の発明は、被測定物の表
面に光を投射する投光手段とその反射光を受光する受光
手段とを有する測定部と、該測定部を上記被測定物表面
に略沿って移動させるとともに、上記測定部の被測定物
表面に対する距離や角度を変更する駆動手段と、該駆動
手段を制御し上記測定部を移動させて測定ポイントを順
次変える制御手段とを備え、各測定ポイントにおける上
記受光手段の受光状態に基づいて上記被測定物の三次元
データを得るようにした三次元測定装置であって、上記
測定部の被測定物表面に対する距離および角度の少なく
ともいずれか一方を順次変化させた場合の各変化状態に
応じた上記測定部からの出力信号の波形パターンおよび
上記受光手段上での受光位置を波形パターンデータとし
てそれぞれ記憶する記憶手段と、実際の測定時に得られ
た上記測定部からの出力信号波形および受光位置と上記
波形パターンデータとを比較し、上記波形パターンデー
タのうち上記実際測定時の出力信号波形および受光位置
と合致度が最も高いものを選択する比較選択手段とを備
えたことを特徴とするものである。
Further, a third invention of the present application is to provide a measuring section having a light projecting means for projecting light on the surface of the object to be measured and a light receiving means for receiving the reflected light, and the measuring section for measuring the object to be measured. Driving means for moving the measuring portion substantially along the surface and changing the distance or angle of the measuring portion with respect to the surface of the object to be measured, and control means for controlling the driving means to move the measuring portion to sequentially change the measuring points. A three-dimensional measuring device for obtaining three-dimensional data of the object to be measured based on the light receiving state of the light receiving means at each measurement point, wherein at least the distance and the angle of the measuring section with respect to the surface of the object to be measured. The waveform pattern of the output signal from the measuring unit and the light receiving position on the light receiving unit according to each change state when either one is sequentially changed are respectively stored as waveform pattern data. The storage means compares the output signal waveform and the light receiving position from the measuring unit obtained during the actual measurement with the waveform pattern data, and outputs the output signal waveform and the light receiving position during the actual measurement in the waveform pattern data. And a comparison / selection unit for selecting the one having the highest degree of coincidence.

【0010】また、更に、本願の第4の発明は、上記第
3の発明において、上記記憶手段には上記各波形パター
ンデータを特徴づける所定の特徴量が記憶されており、
上記比較選択手段は、上記各波形パターンデータの特徴
量と上記実際測定時の出力信号波形の特徴量とを比較し
て上記合致度が最も高い波形パターンデータを選択する
ことを特徴としたものである。
Furthermore, a fourth invention of the present application is the same as the third invention, wherein the storage means stores a predetermined characteristic amount characterizing each of the waveform pattern data,
The comparison / selection means is characterized by comparing the feature amount of each waveform pattern data with the feature amount of the output signal waveform at the time of actual measurement and selecting the waveform pattern data having the highest degree of matching. is there.

【0011】また、更に、本願の第5の発明は、被測定
物の表面に光を投射する投光手段とその反射光を受光す
る受光手段とを有する測定部と、該測定部を上記被測定
物表面に略沿って移動させるとともに、上記測定部の被
測定物表面に対する距離や角度を変更する駆動手段と、
該駆動手段を制御し上記測定部を移動させて測定ポイン
トを順次変える制御手段とを備え、各測定ポイントにお
ける上記受光手段の受光状態に基づいて上記被測定物の
三次元データを得るようにした三次元測定装置であっ
て、上記測定部の被測定物表面に対する距離および角度
が測定許容範囲内にある場合における上記測定部からの
出力信号の波形パターンを基準パターンとして記憶する
記憶手段と、実際の測定時に得られた上記測定部からの
出力信号波形と上記基準パターンとを比較し、上記実際
測定時の出力信号波形と上記基準パターンとの合致度が
低い場合には、上記出力信号波形に基づいて当該測定ポ
イントにおける上記測定部の被測定物表面に対する距離
および角度の少なくともいずれか一方についての補正値
を演算する比較演算手段と、この補正値に基づいて上記
測定部のセット状態を補正する補正手段とを備え、上記
出力信号波形と上記基準パターンとの合致度が低い場合
には、上記補正手段で上記測定部のセット状態を補正し
た後に、当該測定ポイントにおける測定を再度行うよう
にしたことを特徴とするものである。
Further, a fifth invention of the present application is to provide a measuring section having a light projecting means for projecting light onto the surface of the object to be measured and a light receiving means for receiving the reflected light, and the measuring section as described above. Driving means for moving along substantially the surface of the object to be measured, and changing the distance or angle of the measuring part with respect to the surface of the object to be measured,
And a control means for controlling the driving means to move the measuring section to sequentially change the measuring points, and obtain three-dimensional data of the object to be measured based on the light receiving state of the light receiving means at each measuring point. A three-dimensional measuring apparatus, a storage means for storing a waveform pattern of an output signal from the measuring section as a reference pattern when the distance and the angle of the measuring section with respect to the surface of the object to be measured are within the measurement allowable range, and When comparing the output signal waveform from the measurement unit obtained at the time of measurement and the reference pattern, and the degree of match between the output signal waveform at the time of actual measurement and the reference pattern is low, the output signal waveform is A comparison calculation for calculating a correction value for at least one of a distance and an angle of the measurement unit with respect to the surface of the object to be measured based on the measurement point. And a correction unit that corrects the set state of the measurement unit based on the correction value. When the degree of matching between the output signal waveform and the reference pattern is low, the correction unit corrects the measurement unit After correcting the set state, the measurement at the measurement point is performed again.

【0012】また、更に、本願の第6の発明は、上記第
5の発明において、上記記憶手段には上記基準パターン
の波形を特徴づける所定の特徴量が記憶されており、上
記比較演算手段は、上記基準パターンの特徴量と上記実
際測定時の出力信号波形の特徴量とを比較して両者の合
致度を判定することを特徴としたものである。
Further, in the sixth invention of the present application, in the fifth invention, the storage means stores a predetermined characteristic amount characterizing the waveform of the reference pattern, and the comparison calculation means is The feature amount of the reference pattern and the feature amount of the output signal waveform at the time of actual measurement are compared to determine the degree of coincidence between the two.

【0013】[0013]

【発明の効果】本願の第1の発明によれば、上記比較選
択手段と演算手段とを備えたので、上記記憶手段に記憶
された各基本パターンのうち上記実際測定時の出力信号
波形と合致度が最も高い波形パターンを選択し、この合
致度が最も高い波形パターンに基づいて当該測定ポイン
トにおける上記受光手段上での受光位置の基準位置に対
する偏差を演算することができる。そして、この偏差か
ら当該測定ポイントにおける被測定物の形状誤差を検出
することができる。すなわち、各基本パターン出現時に
おける上記受光位置の基準位置に対する偏差の演算精度
を予め十分に検定しておくことにより、実際の測定時に
上記各基本パターンもしくはこれら基本パターンとの合
致度が高い出力信号波形が得られた場合における上記偏
差、換言すれば被測定物の形状誤差を精度良く検出する
ことができる。従って、各測定ポイントでの実際の測定
時に得られた出力波形と合致度が最も高い波形パターン
を選択して上記偏差を演算することにより、各測定ポイ
ントでの測定を精度良く行うことができる。この場合に
おいて、上記記憶手段は、測定部からの出力信号の種々
の波形パターンのうち代表的な波形パターンのみを複数
選んで基本パターンとして記憶するだけであるので、あ
まり大きいメモリ容量が必要とされることはない。ま
た、上記受光位置の基準位置に対する偏差の演算は、各
測定ポイントでの測定時に行うことができるので、従
来、全測定ポイントでの測定を終えた後にまとめてデー
タチェックを行い、このチェックでデータ的に不自然な
測定ポイントが見付かった場合に、その測定ポイントに
ついて測定をやり直すようにしていた場合に比べて、測
定・検査の作業能率を大幅に向上させることができる。
According to the first invention of the present application, since the comparison and selection means and the calculation means are provided, the basic signal stored in the storage means matches the output signal waveform at the time of actual measurement. It is possible to select the waveform pattern having the highest degree of matching and calculate the deviation of the light receiving position on the light receiving means at the measurement point from the reference position based on the waveform pattern having the highest degree of matching. Then, from this deviation, the shape error of the object to be measured at the measurement point can be detected. That is, by sufficiently preliminarily verifying the calculation accuracy of the deviation of the light receiving position from the reference position at the time of appearance of each basic pattern, an output signal having a high degree of agreement with each basic pattern or these basic patterns at the time of actual measurement. The above deviation when the waveform is obtained, in other words, the shape error of the measured object can be accurately detected. Therefore, by selecting the waveform pattern having the highest degree of coincidence with the output waveform obtained at the actual measurement at each measurement point and calculating the deviation, the measurement at each measurement point can be performed accurately. In this case, since the storage means only selects a plurality of typical waveform patterns among various waveform patterns of the output signal from the measurement unit and stores them as basic patterns, it requires a very large memory capacity. There is no such thing. Further, since the deviation of the light receiving position from the reference position can be calculated at the time of measurement at each measurement point, conventionally, after the measurement at all measurement points is completed, a data check is collectively performed and the data is checked by this check. When a physically unnatural measurement point is found, the work efficiency of the measurement / inspection can be significantly improved as compared with the case where the measurement is repeated at that measurement point.

【0014】また、本願の第2の発明によれば、基本的
には、上記第1の発明と同様の効果を奏することができ
る。しかも、その上、上記記憶手段には上記各基本パタ
ーンの波形を特徴づける所定の特徴量が記憶されてお
り、上記比較選択手段は、上記各基本パターンの特徴量
と上記実際測定時の出力信号波形の特徴量とを比較して
上記合致度が最も高い波形パターンを選択するようにし
たので、波形自体をアナログ的に比較する場合に比べ
て、合致度が最も高い波形パターンの選択をより簡単か
つ正確に行うことができる。
Further, according to the second invention of the present application, basically, the same effect as that of the first invention can be obtained. Moreover, the storage means stores a predetermined characteristic amount characterizing the waveform of each basic pattern, and the comparison and selection means stores the characteristic amount of each basic pattern and the output signal at the time of actual measurement. Since the waveform pattern with the highest degree of matching is selected by comparing with the feature quantity of the waveform, it is easier to select the waveform pattern with the highest degree of matching than when comparing the waveform itself in an analog manner. And it can be done accurately.

【0015】更に、本願の第3の発明によれば、上記記
憶手段に上記波形パターンデータを記憶させるとともに
上記比較選択手段を備えたので、記憶手段に記憶された
上記波形パターンデータのうち上記実際測定時の出力信
号波形および受光位置と合致度が最も高いものを選択す
ることができる。そして、この選択を行うことによって
直ちに受光手段上での受光位置を(従って、この受光位
置の基準位置からの偏差を)知ることができる。すなわ
ち、各測定ポイントにおいて実際測定時に得られた出力
信号波形および受光位置と合致度が最も高い波形パター
ンデータを上記比較選択手段で選択することにより、当
該測定ポイントでの形状測定を精度良く行うことができ
る。しかも、この場合、上記比較選択手段で比較・選択
することにより、特に演算処理を行う必要無しに、被測
定物の形状誤差を検出することができる。また、上記合
致度が最も高い波形パターンデータの選択は、各測定ポ
イントでの測定時に行うことができるので、従来、全測
定ポイントでの測定を終えた後にまとめてデータチェッ
クを行い、このチェックでデータ的に不自然な測定ポイ
ントが見付かった場合に、その測定ポイントについて測
定をやり直すようにしていた場合に比べて、測定・検査
の作業能率を大幅に向上させることができる。
Further, according to the third invention of the present application, since the waveform pattern data is stored in the storage means and the comparison / selection means is provided, the actual waveform pattern among the waveform pattern data stored in the storage means is the actual one. It is possible to select the one having the highest degree of agreement with the output signal waveform and the light receiving position at the time of measurement. Then, by making this selection, the light receiving position on the light receiving means (thus, the deviation of the light receiving position from the reference position) can be known. That is, at each measurement point, the shape of the output signal waveform obtained at the time of actual measurement and the waveform pattern data having the highest degree of coincidence with the light receiving position are selected by the comparison / selection means to accurately perform shape measurement at the measurement point. You can Moreover, in this case, by comparing / selecting by the comparison / selection means, it is possible to detect the shape error of the object to be measured without the need of performing a particular calculation process. Also, since the waveform pattern data with the highest degree of matching can be selected at the time of measurement at each measurement point, conventionally, after completing the measurement at all measurement points, a data check is performed collectively and this check is performed. When a measurement point that is unnatural in terms of data is found, it is possible to significantly improve the work efficiency of measurement / inspection as compared with the case where the measurement is repeated at that measurement point.

【0016】また、更に、本願の第4の発明によれば、
基本的には、上記第3の発明と同様の効果を奏すること
ができる。しかも、その上、上記記憶手段には上記各波
形パターンデータを特徴づける所定の特徴量が記憶され
ており、上記比較選択手段は、上記各波形パターンデー
タの特徴量と上記実際測定時の出力信号波形の特徴量と
を比較して上記合致度が最も高い波形パターンデータを
選択するようにしたので、波形自体をアナログ的に比較
する場合に比べて、合致度が最も高い波形パターンデー
タの選択をより簡単かつ正確に行うことができる。
Further, according to the fourth invention of the present application,
Basically, the same effect as that of the third invention can be obtained. Moreover, the storage means stores a predetermined characteristic amount characterizing each of the waveform pattern data, and the comparison / selection means stores the characteristic amount of each of the waveform pattern data and the output signal at the time of actual measurement. Since the waveform pattern data with the highest degree of matching is selected by comparing with the feature quantity of the waveform, the waveform pattern data with the highest degree of matching can be selected compared to when comparing the waveform itself in an analog manner. It can be done more easily and accurately.

【0017】また、更に、本願の第5の発明によれば、
上記比較演算手段と補正手段とを備えたので、実際測定
時の出力信号波形と上記基準パターンとを比較し、上記
実際測定時の出力信号波形と上記基準パターンとの合致
度が低い場合には、上記出力信号波形に基づいて当該測
定ポイントにおける上記測定部の被測定物表面に対する
距離および角度の少なくともいずれか一方を補正する補
正値を演算するとともに、この補正値に基づいて上記測
定部のセット状態を補正することができる。つまり、測
定部を測定許容範囲内にセットすることができる。そし
て、上記補正手段で測定部のセット状態を補正した後
に、当該測定ポイントにおける測定を再度行うようにし
たので、測定部の被測定物表面に対する距離および角度
が測定許容範囲内にある状態で再測定を行うことがで
き、当該測定ポイントにおいて精度の高い形状測定を行
うことができる。この場合、上記の再測定は、各測定ポ
イントにおいて初回の測定を行った後、測定ポイントを
変更することなく行うことができるので、従来、全測定
ポイントでの測定を終えた後にまとめてデータチェック
を行い、このチェックでデータ的に不自然な測定ポイン
トが見付かった場合に、その測定ポイントについて測定
をやり直すようにしていた場合に比べて、測定・検査の
作業能率を大幅に向上させることができる。
Further, according to the fifth invention of the present application,
Since the comparison calculation means and the correction means are provided, the output signal waveform at the time of actual measurement is compared with the reference pattern, and when the degree of matching between the output signal waveform at the time of actual measurement and the reference pattern is low, , Calculating a correction value for correcting at least one of a distance and an angle of the measurement section with respect to the surface of the object to be measured at the measurement point based on the output signal waveform, and setting the measurement section based on the correction value. The condition can be corrected. That is, the measurement unit can be set within the measurement allowable range. Then, after correcting the set state of the measurement unit by the correction means, the measurement at the measurement point is performed again, so that the distance and angle of the measurement unit with respect to the surface of the measured object are within the measurement allowable range. Measurement can be performed, and highly accurate shape measurement can be performed at the measurement point. In this case, the above re-measurement can be performed without changing the measurement points after the first measurement at each measurement point, so conventionally, data measurement is collectively performed after the measurement at all measurement points is completed. When this check finds a measurement point that is unnatural in terms of data, the measurement / inspection work efficiency can be significantly improved compared to the case where the measurement point is re-measured. .

【0018】また、更に、本願の第6の発明によれば、
基本的には、上記第5の発明と同様の効果を奏すること
ができる。しかも、その上、上記記憶手段には上記基準
パターンの波形を特徴づける所定の特徴量が記憶されて
おり、上記比較演算手段は、上記基準パターンの特徴量
と上記実際測定時の出力信号波形の特徴量とを比較して
両者の合致度を判定するようにしたので、波形自体をア
ナログ的に比較する場合に比べて、上記両者の合致度の
判定をより簡単かつ正確に行うことができる。
Further, according to the sixth invention of the present application,
Basically, the same effect as the fifth aspect of the invention can be obtained. In addition, the storage means stores a predetermined feature amount that characterizes the waveform of the reference pattern, and the comparison calculation means stores the feature amount of the reference pattern and the output signal waveform during the actual measurement. Since the degree of coincidence between the two is determined by comparing with the feature amount, the degree of coincidence between the two can be determined more easily and accurately than in the case of comparing the waveforms in an analog manner.

【0019】[0019]

【実施例】以下、この発明の実施例を、添付図面に基づ
いて詳細に説明する。図1は、本実施例に係る三次元測
定装置1の全体構成を概略的に示す説明図であるが、こ
の図に示すように、上記三次元測定装置1は、例えば板
金プレス成形品とされたワークWを略水平状態に支持す
るための定盤2と、該定盤2上に設けられてワークWの
下部を定盤2に固定する部品固定治具3,…,3と、定盤
2上のワークWを囲むように配設された門型ののロボッ
ト装置4とを備えている。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the overall configuration of the three-dimensional measuring apparatus 1 according to this embodiment. As shown in this figure, the three-dimensional measuring apparatus 1 is, for example, a sheet metal press-formed product. Surface plate 2 for supporting the work W in a substantially horizontal state, component fixing jigs 3, ..., 3 provided on the surface plate 2 for fixing the lower part of the work W to the surface plate 2, and the surface plate And a gate-shaped robot device 4 arranged so as to surround the work W on the upper part 2.

【0020】該ロボット装置4は、左右一対の支柱4a
と、両支柱4aの上端部どうしを連結して設けられた天
井ビーム4bと、該天井ビーム4bから下方へ向かって延
びる昇降アーム4cとを備えており、該アーム4cの下端
部には、定盤2上のワークWに対向するように傾動可能
に支持された測定ヘッド10が取り付けられている。上
記ロボット装置4は、所謂、直交3軸ロボットで、上記
支柱4a,4aが図1における紙面方向に走行し、上記ア
ーム4cが、天井ビーム4bに沿って図1における左右方
向に移動するとともに、図1における上下方向に昇降す
ることにより、上記測定ヘッド10をx,y,zの3方向へ
自在に移動させることができるようになっている。尚、
上記ロボット装置4の駆動機構、すなわち、支柱4a,4
aの走行機構,アーム4cの移動機構および昇降機構並び
に測定ヘッド10の傾動機構は、いずれも従来から良く
知られているものと同じものであるので、その詳細な説
明および図示は省略する。
The robot device 4 includes a pair of left and right columns 4a.
And a ceiling beam 4b provided by connecting the upper ends of both columns 4a to each other, and an elevating arm 4c extending downward from the ceiling beam 4b. A measurement head 10 supported so as to be tiltable so as to face the work W on the board 2 is attached. The robot device 4 is a so-called orthogonal three-axis robot, and the columns 4a, 4a travel in the direction of the paper surface in FIG. 1, and the arm 4c moves in the left-right direction in FIG. 1 along the ceiling beam 4b. By moving up and down in the vertical direction in FIG. 1, the measuring head 10 can be freely moved in three directions of x, y, and z. still,
The drive mechanism of the robot device 4, that is, the columns 4a, 4
Since the traveling mechanism of a, the moving mechanism of the arm 4c and the elevating mechanism, and the tilting mechanism of the measuring head 10 are the same as those well known in the related art, detailed description and illustration thereof are omitted.

【0021】上記ロボット装置4は、装置側方に配置さ
れたコントローラ5に信号授受可能に接続されており、
ロボット装置4の作動、すなわち、測定ヘッド10の位
置(測定ポイント)及びワークWの表面に対する距離や
角度は、上記コントローラ5からの制御信号によって制
御される。該コントローラ5は、例えばマイクロコンピ
ュータを主要部として構成され、ワークWの形状,寸法
に関する基本データが予め入力されており、このデータ
に基づいてロボット装置4に対して制御信号を出力し、
測定ヘッド10が、ワークWの表面形状に略沿って、測
定ポイントを順次変えながら移動するように制御する。
The robot device 4 is connected to a controller 5 arranged on the side of the device so that signals can be exchanged.
The operation of the robot apparatus 4, that is, the position (measurement point) of the measuring head 10 and the distance and angle with respect to the surface of the work W are controlled by the control signal from the controller 5. The controller 5 is configured, for example, with a microcomputer as a main part, and basic data regarding the shape and size of the work W is input in advance. Based on this data, a control signal is output to the robot apparatus 4,
The measurement head 10 is controlled so as to move substantially along the surface shape of the work W while sequentially changing the measurement points.

【0022】上記測定ヘッド10は、図2に示すよう
に、三次元測定のための投光手段11として、レーザビ
ームの駆動回路12と発振素子13と投光レンズ14と
を備えるとともに、受光手段16として、受光レンズ1
7と受光センサ18とを備えており、上記発振素子13
からのレーザビームは、投光レンズ14で集光された上
でワークWの表面の所定位置に投射される。その反射光
が、受光レンズ17で集光された後、上記受光センサ1
8上に結像してデータ信号が出力され、この出力データ
信号が信号増幅回路19で増幅された上で、ロボット装
置4の側方に配置された波形処理装置6(図1参照)に入
力されるようになっている。尚、測定ヘッド10は、上
記したように、ロボット装置4のアーム4cによって傾
動可能に支持されており、投光手段11からの投射光が
ワークWの測定ポイントに正確に投光されるように調節
することができる。
As shown in FIG. 2, the measuring head 10 includes a laser beam driving circuit 12, an oscillating element 13, and a light projecting lens 14 as a light projecting means 11 for three-dimensional measurement, and a light receiving means. 16, the light receiving lens 1
7 and a light receiving sensor 18, and the oscillation element 13
The laser beam from is collected by the light projecting lens 14 and then projected onto a predetermined position on the surface of the work W. After the reflected light is condensed by the light receiving lens 17, the light receiving sensor 1
An image is formed on 8 and a data signal is output. This output data signal is amplified by a signal amplification circuit 19 and then input to a waveform processing device 6 (see FIG. 1) arranged on the side of the robot device 4. It is supposed to be done. As described above, the measuring head 10 is tiltably supported by the arm 4c of the robot apparatus 4 so that the projection light from the light projecting means 11 is accurately projected onto the measurement point of the work W. It can be adjusted.

【0023】上記波形処理装置6は、例えばマイクロコ
ンピュータを主要部として構成されており、上記信号増
幅回路19で増幅された上記受光センサ18からの出力
データ信号をこの波形処理装置6に入力することによ
り、ワークWの表面と測定ヘッド10との距離および受
光センサ18上における受光位置を表す出力波形を得る
波形処理が行なわれる。尚、上記投光手段11及びその
各構成要素12,13,14、並びに上記受光手段16及
びその構成要素17,18は、いずれも従来から良く知
られているものと同じものであるので、その詳細な説明
および図示は省略する。
The waveform processing device 6 is mainly composed of, for example, a microcomputer, and inputs the output data signal from the light receiving sensor 18 amplified by the signal amplifying circuit 19 to the waveform processing device 6. Thus, waveform processing is performed to obtain an output waveform representing the distance between the surface of the work W and the measuring head 10 and the light receiving position on the light receiving sensor 18. Since the light projecting means 11 and the respective constituent elements 12, 13, 14 thereof, and the light receiving means 16 and the constituent elements 17, 18 thereof are the same as those well known in the art, Detailed description and illustration are omitted.

【0024】上記測定ヘッド10では、受光センサ18
上における反射光の受光位置について、当該測定ポイン
トでのワークWの形状・寸法が基準値通りであれば、上
記反射光が受光センサ18上の基準位置(本実施例で
は、該受光センサ18の長手方向における中心位置)で
受光されるように設定されており、この基準位置からの
受光位置の偏り(ずれ)を検出して、その測定ポイントで
のワークWの形状誤差を検知することができる。尚、本
実施例では、上記受光センサ18として、例えば所謂C
CD形のものを用いた。しかしながら、この場合、受光
センサ18の特性等により、一定以上の精度が確保でき
る正規の測定範囲が比較的狭く制限されており、測定ヘ
ッド10のワークWの表面に対する距離や角度(測定ヘ
ッド10のセット状態)が、予め設定された基準の距離
や角度からある程度以上大きくずれると、測定誤差がか
なり大きくなる。
In the measuring head 10, the light receiving sensor 18
Regarding the light receiving position of the reflected light on the upper side, if the shape / dimension of the work W at the measurement point is the reference value, the reflected light is on the reference position on the light receiving sensor 18 (in the present embodiment, the light receiving sensor 18 has the reference position. It is set so that the light is received at the center position in the longitudinal direction), and the deviation (deviation) of the light receiving position from this reference position can be detected to detect the shape error of the work W at the measurement point. . In this embodiment, the light receiving sensor 18 is, for example, a so-called C
A CD type was used. However, in this case, due to the characteristics of the light receiving sensor 18 and the like, the regular measurement range in which the accuracy higher than a certain level can be secured is relatively narrowly limited, and the distance and angle of the measurement head 10 with respect to the surface of the work W (measurement head 10 If the (set state) deviates from the preset reference distance or angle by a certain amount or more, the measurement error becomes considerably large.

【0025】すなわち、測定ヘッド10のワークW表面
に対する距離や角度が、設定基準に対してある一定の範
囲内(つまり測定許容範囲内)にある場合には、受光セン
サ18からの出力データ信号の信号波形(出力信号波形)
は、例えば図3に示すように、線対称の波形となること
が知られており、このような波形が得られた場合には、
そのピークが明瞭であり、受光位置の基準位置からの偏
差(ずれ)も容易に読み取ることができる。一方、測定ヘ
ッド10のワークW表面に対する距離や角度が上記測定
許容範囲を越えて外れた場合には、測定誤差が大きくな
り、受光センサ18からの出力信号波形についても、何
等かの波形は得られるものの、上記のような線対称で明
瞭なピークを有する波形にはならない。
That is, when the distance or angle of the measuring head 10 with respect to the surface of the work W is within a certain range with respect to the setting reference (that is, within the measurement allowable range), the output data signal of the light receiving sensor 18 Signal waveform (output signal waveform)
Is known to have a line-symmetrical waveform, as shown in FIG. 3, and when such a waveform is obtained,
The peak is clear, and the deviation of the light receiving position from the reference position can be easily read. On the other hand, when the distance or the angle of the measuring head 10 with respect to the surface of the work W deviates from the measurement allowable range, the measurement error becomes large, and the output signal waveform from the light receiving sensor 18 does not have any waveform. However, the waveform does not have a line-symmetric and clear peak as described above.

【0026】例えば、測定ヘッド10のワークWの表面
に対する角度が上記測定許容範囲を越えて傾き過ぎてい
る場合には、得られる出力信号波形は、例えば図4に示
すように、ピークは認められるものの波形は線対称とは
ならず、受光位置の特定が困難になる。また、例えば、
測定ヘッド10のワークWの表面に対する距離が上記測
定許容範囲を越えて外れるなどして焦点がずれた場合に
は、得られる出力信号波形は、例えば図5に示すよう
に、ピークが明瞭でない山形の波形となり、受光位置の
特定が更に難しくなる。
For example, when the angle of the measuring head 10 with respect to the surface of the work W is excessively inclined beyond the above measurement allowable range, the obtained output signal waveform has a peak as shown in FIG. 4, for example. However, the waveform of the object does not have line symmetry, and it becomes difficult to specify the light receiving position. Also, for example,
When the distance from the surface of the workpiece W of the measuring head 10 deviates from the above measurement allowable range and the focus is deviated, the obtained output signal waveform has a peak shape whose peak is not clear as shown in FIG. 5, for example. Waveform, and it becomes more difficult to specify the light receiving position.

【0027】本実施例では、具体的には図示しなかった
が、上記波形処理装置6に、測定ヘッド10のワークW
表面に対する距離および角度の少なくともいずれか一方
の変化状態に応じて得られる上記測定ヘッド10からの
出力データ信号の波形パターンのうち、予め選定された
複数種類の代表的な波形パターンを基本パターンとして
それぞれ記憶する記憶部と、各測定ポイントでの実際の
測定時に得られた測定ヘッド10からの出力信号波形と
上記各基本パターンとを比較し、これら各基本パターン
のうち上記実際測定時の出力信号波形と合致度が最も高
い波形パターンを選択する比較選択部と、この合致度が
最も高い波形パターンに基づいて当該測定ポイントにお
ける上記受光手段上での受光位置の基準位置に対する偏
差を演算する演算部とを備えている。
In the present embodiment, although not specifically shown, the work W of the measuring head 10 is added to the waveform processing device 6.
Of the waveform patterns of the output data signal from the measuring head 10 obtained according to the change state of at least one of the distance and the angle with respect to the surface, a plurality of preselected representative waveform patterns are respectively used as basic patterns. An output signal waveform from the measuring head 10 obtained at the time of actual measurement at each measurement point is compared with each of the above-mentioned basic patterns, and the output signal waveform at the time of the actual measurement among these basic patterns is stored. And a comparison / selection unit that selects the waveform pattern with the highest degree of matching, and a calculation unit that calculates the deviation of the light receiving position on the light receiving unit at the measurement point from the reference position based on the waveform pattern with the highest degree of matching. Is equipped with.

【0028】また、本実施例では、上記記憶部に、上記
各基本パターンの波形を特徴付ける所定の特徴量が記憶
されている。すなわち、上記各基本パターンは、測定ヘ
ッド10のワークW表面に対する距離や角度を変化させ
た場合に、この変化状態に応じて得られる上記測定ヘッ
ド10からの出力データ信号の波形パターンの中から、
代表的な波形パターン(例えば図3〜図5に示される波
形パターン)を複数種類選んだものであるが、上記記憶
部には、これら各基本パターンについて、その波形をそ
れぞれ特徴づける特徴量として、例えば以下に示すa〜e
の特徴量がそれぞれ記憶されている。 ・ a : 受光センサ18の反応開始から反応終了までの
幅(図3参照) ・ b : 受光センサ18の反応ピーク高さ(図3参照) ・ c : 受光センサ18のピーク中間点の幅(図3参照) ・ d : 受光センサ18の反応中間点と波形ピークとの
ずれ(図4参照) ・ e : 受光センサ18の反応総出力(図5参照)
Further, in the present embodiment, the storage unit stores a predetermined feature amount that characterizes the waveform of each of the basic patterns. That is, each of the basic patterns, when the distance or angle of the measuring head 10 with respect to the surface of the work W is changed, from the waveform pattern of the output data signal from the measuring head 10 obtained according to the change state,
Although a plurality of types of typical waveform patterns (for example, the waveform patterns shown in FIGS. 3 to 5) are selected, the storage unit stores, for each of these basic patterns, a characteristic amount that characterizes the waveform. For example, a to e shown below
The respective feature quantities of are stored. -A: width from the reaction start of the light-receiving sensor 18 to the end of reaction (see Fig. 3) -b: reaction peak height of the light-receiving sensor 18 (see Fig. 3) -c: width of the peak midpoint of the light-receiving sensor 18 (Fig. 3) ・ d: Deviation between the reaction midpoint of the light receiving sensor 18 and the waveform peak (see Fig. 4) ・ e: Total reaction output of the light receiving sensor 18 (see Fig. 5)

【0029】次に、上記三次元測定装置1による各測定
ポイントでの測定手順および出力信号波形の判定等につ
いて、図6のフローチャートを参照しながら説明する。
上記測定ヘッド10が当該測定ポイントに移動させられ
た後、位置決めされ、更に、測定ヘッド10のワークW
表面に対する距離や角度のセットが完了すると、当該測
定ポイントでの三次元測定が開始される。すなわち、ま
ず、投光手段11の駆動回路12がONされて(ステッ
プ#1)レーザビームがワークWの表面に投射され(ステ
ップ#2)、その反射光が受光手段16によって受光さ
れる(ステップ#3)。そして、受光センサ18からのセ
ンサ出力(出力データ信号)が、信号増幅回路19で増幅
(ステップ#4)された上で波形処理装置6に入力され、
この波形処理装置6で出力波形の判定が行なわれる(ス
テップ#5)。
Next, the measuring procedure and determination of the output signal waveform at each measuring point by the above-mentioned three-dimensional measuring apparatus 1 will be described with reference to the flowchart of FIG.
After the measurement head 10 is moved to the measurement point, the measurement head 10 is positioned, and the work W of the measurement head 10 is further positioned.
When the setting of the distance and the angle with respect to the surface is completed, the three-dimensional measurement at the measurement point is started. That is, first, the drive circuit 12 of the light projecting means 11 is turned on (step # 1), the laser beam is projected on the surface of the work W (step # 2), and the reflected light is received by the light receiving means 16 (step # 3). The sensor output (output data signal) from the light receiving sensor 18 is amplified by the signal amplification circuit 19.
(Step # 4) and then input to the waveform processing device 6,
The waveform processing device 6 determines the output waveform (step # 5).

【0030】この出力波形の判定は、上記波形処理装置
6の比較選択部によって行なわれ、実際の測定で得られ
た出力信号波形が、測定ヘッド10のワークW表面に対
する距離や角度が測定許容範囲内にある場合に得られる
線対称の波形(図3参照)であるか否かが判定される。こ
の場合、上記実際測定時の出力信号波形を特徴づけるの
特徴量a〜eが抽出され、より好ましくは、この出力信号
波形の特徴量と基本パターンの一つである線対称の波形
の特徴量とが比較される。そして、両者が合致するか否
か、つまり両者の合致度が所定値以上であるか否かによ
って判定が行なわれる。
The determination of the output waveform is performed by the comparison / selection unit of the waveform processing device 6, and the output signal waveform obtained by the actual measurement is measured in the distance or angle with respect to the surface of the workpiece W of the measuring head 10 within the allowable measurement range. It is determined whether or not the waveform is a line-symmetrical waveform (see FIG. 3) obtained in the case of being inside. In this case, the characteristic quantities a to e which characterize the output signal waveform at the time of the actual measurement are extracted, and more preferably, the characteristic quantity of this output signal waveform and the characteristic quantity of the line-symmetrical waveform which is one of the basic patterns. And are compared. Then, the determination is made based on whether or not the both match, that is, whether or not the matching degree between the both is equal to or more than a predetermined value.

【0031】上記ステップ#5での判定結果がOKであ
る場合、つまり、出力信号波形が線対称波形である場合
には、図3から良く分かるように、受光センサ18の反
応中間点と波形ピークPとがセンサ18の画素位置を示
す座標上で一致しているので、容易かつ正確に受光位置
を特定することができ、この受光位置の基準位置Oから
の変位量(偏差)Xpが算出される(ステップ#9)。そし
て、この算出データが、波形処理装置6に付設されたメ
モリ装置(不図示)に格納される(ステップ#10)。これ
により、当該測定ポイントでの測定が完了したので、次
に、ロボット装置4が駆動され(ステップ#11)、測定
ポイントが次のポイントに変更される(ステップ#12)
ようになっている。
When the determination result in step # 5 is OK, that is, when the output signal waveform is a line-symmetrical waveform, the reaction intermediate point of the light receiving sensor 18 and the waveform peak are well understood from FIG. Since P and P coincide with each other on the coordinates indicating the pixel position of the sensor 18, the light receiving position can be specified easily and accurately, and the displacement amount (deviation) Xp of this light receiving position from the reference position O is calculated. (Step # 9). Then, the calculated data is stored in the memory device (not shown) attached to the waveform processing device 6 (step # 10). As a result, since the measurement at the measurement point is completed, the robot apparatus 4 is driven next (step # 11), and the measurement point is changed to the next point (step # 12).
It is like this.

【0032】一方、上記ステップ#5での判定結果がN
Gの場合、つまり、出力信号波形が線対称波形でない場
合には、ステップ#6で、上記波形処理装置6により波
形パターンのマッチングが行なわれ、基本パターンのう
ちで実際測定時の出力信号波形と合致度が最も高い波形
パターンが選択される。このマッチングは、各基本パタ
ーンの特徴量を上記出力信号波形の特徴量と比較し、両
者の合致度が最も高いものが選択される。そして、ステ
ップ#7で、選択された基本パターンに応じて、受光セ
ンサ18上における受光位置の基準位置Oからの変位量
(偏差)が算出される。
On the other hand, the judgment result in step # 5 is N.
In the case of G, that is, when the output signal waveform is not a line-symmetrical waveform, in step # 6, the waveform processing device 6 performs the matching of the waveform patterns, and among the basic patterns, the output signal waveform at the time of actual measurement is used. The waveform pattern with the highest degree of matching is selected. In this matching, the feature amount of each basic pattern is compared with the feature amount of the output signal waveform, and the one having the highest degree of coincidence is selected. Then, in step # 7, the amount of displacement of the light receiving position on the light receiving sensor 18 from the reference position O according to the selected basic pattern.
(Deviation) is calculated.

【0033】すなわち、例えば図4に示されるように、
波形ピークは明確に認められるが、受光センサ18の反
応中間点Qと波形ピーク位置とがずれている波形パター
ンの場合には、反応中間点Qを受光位置とし、この受光
位置の基準位置Oからの変位量(偏差)Xqが算出され
る。また、例えば、図5に示されるように、明瞭なピー
クが認められない山形の波形パターンの場合には、受光
センサ18の反応総出力の重心位置、つまり山形波形の
面積上の重心Gを受光位置とし、この受光位置の基準位
置Oからの変位量(偏差)Xgが算出される。尚、この場
合、上記のような波形パターン(図4および図5参照)が
得られた場合に、受光位置の基準位置に対する偏差の演
算として、上記のような演算方法を適用することによ
り、十分に高い演算精度を確保できることは予め検定さ
れている。そして、このようにして算出されたデータ
が、波形処理装置6に付設された上記メモリ装置(不図
示)に格納され(ステップ#8)、これにより、当該測定
ポイントでの測定が完了する。そして、上記ステップ#
11以降のステップが実行され、測定ポイントが次のポ
イントに変更されるようになっている。
That is, for example, as shown in FIG.
Although the waveform peak is clearly recognized, in the case of a waveform pattern in which the reaction intermediate point Q of the light receiving sensor 18 and the waveform peak position are deviated, the reaction intermediate point Q is set as the light receiving position, and the reference position O of this light receiving position is set. The displacement amount (deviation) Xq of is calculated. Further, for example, as shown in FIG. 5, in the case of a mountain-shaped waveform pattern in which no clear peak is recognized, the position of the center of gravity of the reaction total output of the light receiving sensor 18, that is, the center of gravity G on the area of the mountain-shaped waveform is received. As a position, a displacement amount (deviation) Xg of this light receiving position from the reference position O is calculated. In this case, when the waveform pattern as described above (see FIGS. 4 and 5) is obtained, it is sufficient to apply the above calculation method as the calculation of the deviation of the light receiving position from the reference position. It has been verified in advance that high calculation accuracy can be ensured. The data calculated in this way is stored in the memory device (not shown) attached to the waveform processing device 6 (step # 8), whereby the measurement at the measurement point is completed. And above step #
The steps after 11 are executed, and the measurement point is changed to the next point.

【0034】以上、説明したように、本実施例によれ
ば、上記波形処理装置6に設けた上記比較選択部によ
り、記憶部に記憶された各基本パターンのうち、測定ヘ
ッド10のワークW表面に対する距離や角度が測定許容
範囲内にある場合に得られる線対称の波形パターンのも
のも含めて、上記実際測定時の出力信号波形と合致度が
最も高い波形パターンを選択し、この合致度が最も高い
波形パターンに基づいて当該測定ポイントにおける上記
受光センサ18上での受光位置の基準位置Oに対する偏
差Xp,Xq,Xgを演算することができる。そして、この
偏差Xp,Xq,Xgから当該測定ポイントにおけるワーク
Wの形状誤差を検出することができる。すなわち、各基
本パターン出現時における上記受光位置の基準位置Oに
対する偏差Xp,Xq,Xgの演算精度を予め十分に検定し
ておくことにより、実際の測定時に上記各基本パターン
もしくはこれら基本パターンとの合致度が高い出力信号
波形が得られた場合における上記偏差Xp,Xq,Xg、換
言すればワークWの形状誤差を精度良く検出することが
できる。従って、各測定ポイントでの実際の測定時に得
られた出力波形と合致度が最も高い波形パターンを選択
して上記偏差Xp,Xq,Xgを演算することにより、各測
定ポイントでの測定を精度良く行うことができるのであ
る。
As described above, according to the present embodiment, the surface of the work W of the measuring head 10 among the respective basic patterns stored in the storage unit by the comparison and selection unit provided in the waveform processing device 6 is described. Select the waveform pattern that has the highest degree of matching with the output signal waveform at the time of actual measurement, including the one with the line-symmetrical waveform pattern obtained when the distance or angle is within the measurement allowable range. Based on the highest waveform pattern, the deviations Xp, Xq, Xg of the light receiving position on the light receiving sensor 18 at the measurement point from the reference position O can be calculated. Then, the shape error of the work W at the measurement point can be detected from the deviations Xp, Xq, and Xg. That is, by sufficiently verifying in advance the calculation accuracy of the deviations Xp, Xq, and Xg of the light receiving position with respect to the reference position O at the time of appearance of each basic pattern, it is possible to compare the above basic patterns or these basic patterns at the time of actual measurement. It is possible to accurately detect the deviations Xp, Xq, Xg, in other words, the shape error of the work W when the output signal waveform having a high degree of coincidence is obtained. Therefore, by selecting the waveform pattern that has the highest degree of agreement with the output waveform obtained at the actual measurement at each measurement point and calculating the deviations Xp, Xq, Xg, the measurement at each measurement point can be performed accurately. It can be done.

【0035】この場合において、上記記憶部は、測定ヘ
ッド10からの出力データ信号の種々の波形パターンの
うち代表的な波形パターンのみを複数選んで基本パター
ンとして記憶するだけであるので、あまり大きいメモリ
容量が必要とされることはない。また、上記受光位置の
基準位置Oに対する偏差Xp,Xq,Xgの演算は、各測定
ポイントでの測定時に行うことができるので、従来、全
測定ポイントでの測定を終えた後にまとめてデータチェ
ックを行い、このチェックでデータ的に不自然な測定ポ
イントが見付かった場合に、その測定ポイントについて
測定をやり直すようにしていた場合に比べて、測定・検
査の作業能率を大幅に向上させることができる。
In this case, since the storage section only selects a plurality of typical waveform patterns among various waveform patterns of the output data signal from the measuring head 10 and stores them as basic patterns, it is a very large memory. No capacity is needed. Further, since the calculation of the deviations Xp, Xq, Xg of the light receiving position with respect to the reference position O can be performed at the time of measurement at each measurement point, conventionally, a data check is collectively performed after the measurement at all measurement points is completed. When this check is performed and a measurement point that is unnatural in terms of data is found, the work efficiency of measurement / inspection can be significantly improved compared to the case where the measurement is repeated at that measurement point.

【0036】更に、上記記憶部には上記各基本パターン
の波形を特徴づける所定の特徴量が記憶されており、上
記比較選択部は、上記各基本パターンの特徴量と上記実
際測定時の出力信号波形の特徴量とを比較して上記合致
度が最も高い波形パターンを選択するようにしたので、
波形自体をアナログ的に比較する場合に比べて、合致度
が最も高い波形パターンの選択をより簡単かつ正確に行
うことができるのである。
Further, the storage unit stores a predetermined feature amount characterizing the waveform of each of the basic patterns, and the comparison and selection unit outputs the feature amount of each of the basic patterns and the output signal at the time of actual measurement. By comparing the feature quantity of the waveform and selecting the waveform pattern with the highest degree of matching,
As compared with the case where the waveforms themselves are compared in an analog manner, the waveform pattern having the highest degree of matching can be selected more easily and accurately.

【0037】尚、上記実施例は、上記記憶部に、測定ヘ
ッド10からの出力データ信号の種々の波形パターンの
うち代表的な波形パターンのみを複数選んで基本パター
ンとして記憶させておき、これら基本パターンの中から
実際測定時に得られた出力信号波形と最も合致度が高い
ものを選択し、この選択された基本パターンの波形に応
じて、当該測定ポイントにおける上記受光センサ18上
での受光位置の基準位置Oに対する偏差Xp,Xq,Xgを
演算するようにしたものであったが、かかる演算を行う
ことなく、上記受光位置の基準位置に対する偏差を検知
することができる。
In the above embodiment, a plurality of typical waveform patterns among various waveform patterns of the output data signal from the measuring head 10 are selected and stored as basic patterns in the storage unit. The pattern having the highest degree of matching with the output signal waveform obtained during actual measurement is selected from the patterns, and the light receiving position on the light receiving sensor 18 at the measurement point is selected according to the waveform of the selected basic pattern. Although the deviations Xp, Xq, Xg with respect to the reference position O are calculated, the deviation of the light receiving position with respect to the reference position can be detected without performing such calculation.

【0038】この場合には、波形処理装置の記憶部に、
測定ヘッド10のワークW表面に対する距離および角度
の少なくともいずれか一方を順次変化させた場合の各変
化状態に応じた上記測定ヘッド10からの出力信号の波
形パターンおよび上記受光手段16上での受光位置を波
形パターンデータとしてそれぞれ記憶させておき、実際
の測定時に得られた上記測定ヘッド10からの出力信号
波形および受光位置と上記波形パターンデータとを比較
し、上記波形パターンデータのうち上記実際測定時の出
力信号波形および受光位置と合致度が最も高いものを選
択する比較選択部を設ける。
In this case, in the storage unit of the waveform processing device,
The waveform pattern of the output signal from the measuring head 10 and the light receiving position on the light receiving means 16 according to each change state when at least one of the distance and the angle of the measuring head 10 with respect to the surface of the work W is sequentially changed. Are respectively stored as waveform pattern data, the output signal waveform and the light receiving position from the measuring head 10 obtained at the time of actual measurement are compared with the waveform pattern data, and among the waveform pattern data, at the time of actual measurement. A comparison / selection unit is provided for selecting the one having the highest degree of agreement with the output signal waveform and the light receiving position.

【0039】かかる構成を採用した場合、上記記憶部に
は、各測定ポイント毎に、測定ヘッド10のワークW表
面に対する距離や角度を順次変化させた場合の各変化状
態に応じた上記測定ヘッド10からの出力信号の波形パ
ターンおよび上記受光手段16上での受光位置が、極め
て多数の波形パターンデータとして記憶されているの
で、上記比較選択部によってこれら波形パターンデータ
のうち上記実際測定時の出力信号波形および受光位置と
合致度が最も高いものを選択することにより、直ちに受
光センサ18上での受光位置を(従って、この受光位置
の基準位置からの偏差を)知ることができる。すなわ
ち、各測定ポイントにおいて実際測定時に得られた出力
信号波形および受光位置と合致度が最も高い波形パター
ンデータを上記比較選択部で選択することにより、特に
演算処理を行う必要無しに、当該測定ポイントでの形状
測定を精度良く行うことができるのである。
When such a configuration is adopted, the measuring head 10 is stored in the storage unit in accordance with each change state when the distance and the angle of the measuring head 10 with respect to the surface of the work W are sequentially changed for each measuring point. Since the waveform pattern of the output signal from and the light receiving position on the light receiving means 16 are stored as an extremely large number of waveform pattern data, the output signal at the time of the actual measurement among the waveform pattern data by the comparison and selection section. By selecting the one having the highest degree of coincidence with the waveform and the light receiving position, it is possible to immediately know the light receiving position on the light receiving sensor 18 (therefore, the deviation of this light receiving position from the reference position). That is, the output signal waveform obtained at the time of actual measurement at each measurement point and the waveform pattern data having the highest degree of coincidence with the light receiving position are selected by the comparison and selection unit, so that the calculation point does not need to be calculated. The shape can be measured with high precision.

【0040】また、この場合についても、上記合致度が
最も高い波形パターンデータの選択は、各測定ポイント
での測定時に行うことができるので、従来、全測定ポイ
ントでの測定を終えた後にまとめてデータチェックを行
い、このチェックでデータ的に不自然な測定ポイントが
見付かった場合に、その測定ポイントについて測定をや
り直すようにしていた場合に比べて、測定・検査の作業
能率を大幅に向上させることができる。
Also in this case, the waveform pattern data having the highest degree of matching can be selected at the time of measurement at each measurement point, so that conventionally, the measurement is collectively performed after the measurement at all measurement points is completed. When a data check is performed and a measurement point that is unnatural in terms of data is found by this check, the work efficiency of measurement / inspection will be greatly improved compared to the case where the measurement is repeated at that measurement point. You can

【0041】更に、上記記憶部に、上述の実施例の場合
と同様に、上記各波形パターンデータを特徴づける所定
の特徴量を記憶させておき、上記比較選択部で、上記各
波形パターンデータの特徴量と上記実際測定時の出力信
号波形の特徴量とを比較して上記合致度が最も高い波形
パターンデータを選択するようにすることにより、波形
自体をアナログ的に比較する場合に比べて、合致度が最
も高い波形パターンデータの選択をより簡単かつ正確に
行うことができるのである。
Further, as in the case of the above-described embodiment, a predetermined characteristic amount characterizing each of the waveform pattern data is stored in the storage unit, and the comparison / selection unit stores the waveform pattern data. By comparing the feature amount and the feature amount of the output signal waveform at the time of actual measurement and selecting the waveform pattern data with the highest degree of matching, compared to the case of comparing the waveform itself in an analog manner, The waveform pattern data with the highest degree of matching can be selected more easily and accurately.

【0042】次に、本発明の今一つの実施例について説
明する。尚、本実施例の説明において、図1〜図6を用
いて説明した上述の実施例の場合と同じものには同一の
符号を付し、それ以上の説明は省略する。本実施例で
は、波形処理装置の記憶部には、測定ヘッド10のワー
クW表面に対する距離および角度が測定許容範囲内にあ
る場合における測定ヘッド10からの出力信号の波形パ
ターン(図3参照)が基準パターンとして記憶されてい
る。この場合、上記記憶部には上記基準パターンの波形
を特徴づける所定の特徴量(a〜c)が記憶されている。ま
た、実際の測定時に得られた上記測定ヘッド10からの
出力信号波形と上記基準パターンとを比較し、上記実際
測定時の出力信号波形と上記基準パターンとが合致しな
い場合、つまり合致度が低い場合には、上記出力信号波
形に基づいて当該測定ポイントにおける上記測定ヘッド
10のワークW表面に対する距離および角度の少なくと
もいずれか一方についての補正値を演算する比較演算部
が設けられている。尚、この場合、上記比較演算部は、
上記基準パターンの波形の特徴量と上記実際測定時の出
力信号波形の特徴量とを比較して両者の合致度を判定す
る。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the description of the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6 are designated by the same reference numerals and further description will be omitted. In the present embodiment, the waveform pattern of the output signal from the measuring head 10 (see FIG. 3) when the distance and the angle of the measuring head 10 to the surface of the work W are within the measurement allowable range is stored in the storage unit of the waveform processing device. It is stored as a reference pattern. In this case, the storage unit stores predetermined feature quantities (a to c) that characterize the waveform of the reference pattern. Further, the output signal waveform from the measuring head 10 obtained in the actual measurement is compared with the reference pattern, and when the output signal waveform in the actual measurement and the reference pattern do not match, that is, the matching degree is low. In this case, a comparison calculation unit is provided that calculates a correction value for at least one of a distance and an angle of the measurement head 10 with respect to the surface of the work W at the measurement point based on the output signal waveform. In this case, the comparison calculation unit is
The feature amount of the waveform of the reference pattern and the feature amount of the output signal waveform at the time of the actual measurement are compared to determine the degree of coincidence between the two.

【0043】次に、本実施例に係る三次元測定装置によ
る各測定ポイントでの測定手順について、図7のフロー
チャートを参照しながら説明する。ここに、図7のフロ
ーチャートにおけるステップ#21〜ステップ#25及
びステップ#29〜ステップ#32の各ステップでの実
行内容は、前述の図6に示したフローチャートにおける
ステップ#1〜ステップ#5及びステップ#9〜ステッ
プ#12の各ステップでの実行内容と同一であるので、
これらのステップについては説明を省略する。ステップ
#25での判定結果がNGの場合、つまり、出力信号波
形が線対称波形でなく、上記基準パターンと合致しない
もしくは合致度が所定値よりも低い場合には、ステップ
#6で、受光センサ18上における受光位置の基準位置
Oからの変位量(偏差)の概算値が算出される。この概算
値は、例えば図5に示されたような焦点ずれの波形の場
合を例にとって説明すれば、山形の波形のピーク位置を
概略的に読み取り、この読み取ったピーク位置を受光位
置と仮定して、基準位置Oからの変位量を算出すること
によって得られる。
Next, the measuring procedure at each measuring point by the three-dimensional measuring apparatus according to this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, the execution contents in each of the steps # 21 to # 25 and the steps # 29 to # 32 in the flowchart of FIG. 7 are the steps # 1 to # 5 and the steps in the flowchart shown in FIG. Since it is the same as the contents executed in each step of # 9 to step # 12,
A description of these steps will be omitted. If the determination result in step # 25 is NG, that is, if the output signal waveform is not a line-symmetrical waveform and does not match the reference pattern or the matching degree is lower than a predetermined value, in step # 6, the light receiving sensor is detected. An approximate value of a displacement amount (deviation) of the light receiving position on 18 from the reference position O is calculated. For example, in the case of a defocused waveform as shown in FIG. 5, the estimated value is roughly read as a peak position of a mountain-shaped waveform, and the read peak position is assumed to be a light receiving position. Then, it is obtained by calculating the displacement amount from the reference position O.

【0044】次に、当該測定ポイントにおける上記測定
ヘッド10のワークW表面に対する距離や角度(測定ヘ
ッド10のセット状態)が測定許容範囲内にあるように
すべく、ロボット装置4を駆動し(ステップ#27)、測
定ヘッド10のワークW表面に対する距離や角度(焦点
ずれの場合には距離のみ)を調整する(ステップ#2
8)。この調整の際の補正値には上記ステップ#26で
算出された変位量の概算値が用いられる。そして、この
調整、つまり測定ヘッド10のセット状態の補正を終え
た後、ステップ#21にリターンして、当該測定ポイン
トにおける測定を再度行うようになっている。
Next, the robot apparatus 4 is driven so that the distance and angle (the set state of the measuring head 10) of the measuring head 10 with respect to the surface of the work W at the measuring point are within the measurement allowable range (step # 27), the distance and angle of the measuring head 10 with respect to the surface of the work W (only the distance in the case of defocus) is adjusted (step # 2).
8). As the correction value for this adjustment, the approximate value of the displacement amount calculated in step # 26 is used. Then, after this adjustment, that is, the correction of the set state of the measuring head 10, is completed, the process returns to step # 21 and the measurement at the measurement point is performed again.

【0045】以上、説明したように、本実施例によれ
ば、上記比較演算部と補正部とを設けたので、実際測定
時の出力信号波形と上記基準パターンとを比較し、上記
実際測定時の出力信号波形と上記基準パターンとの合致
度が低い場合には、上記出力信号波形に基づいて当該測
定ポイントにおける上記測定ヘッド10のワークW表面
に対する距離および角度の少なくともいずれか一方を補
正する補正値を演算するとともに、この補正値に基づい
て上記測定ヘッド10のセット状態を補正することがで
きる。つまり、測定ヘッド10を測定許容範囲内にセッ
トすることができる。そして、上記ロボット装置4を駆
動して測定ヘッド10のセット状態を補正した後に、当
該測定ポイントにおける測定を再度行うようにしたの
で、測定ヘッド10のワークW表面に対する距離および
角度が測定許容範囲内にある状態で再測定を行うことが
でき、当該測定ポイントにおいて精度の高い形状測定を
行うことができるのである。この場合、上記の再測定
は、各測定ポイントにおいて初回の測定を行った後、測
定ポイントを変更することなく行うことができるので、
従来、全測定ポイントでの測定を終えた後にまとめてデ
ータチェックを行い、このチェックでデータ的に不自然
な測定ポイントが見付かった場合に、その測定ポイント
について測定をやり直すようにしていた場合に比べて、
測定・検査の作業能率を大幅に向上させることができ
る。
As described above, according to this embodiment, since the comparison operation section and the correction section are provided, the output signal waveform at the time of actual measurement is compared with the reference pattern, and at the time of actual measurement. When the degree of matching between the output signal waveform of the measurement head 10 and the reference pattern is low, correction is performed to correct at least one of the distance and the angle of the measurement head 10 with respect to the surface of the workpiece W at the measurement point based on the output signal waveform. A value can be calculated and the set state of the measuring head 10 can be corrected based on this correction value. That is, the measuring head 10 can be set within the measurement allowable range. Then, after the robot apparatus 4 is driven to correct the set state of the measurement head 10, the measurement at the measurement point is performed again. Therefore, the distance and angle of the measurement head 10 with respect to the surface of the work W are within the measurement allowable range. It is possible to perform the re-measurement in the state of, and it is possible to perform the highly accurate shape measurement at the measurement point. In this case, the above re-measurement can be performed without changing the measurement point after the first measurement at each measurement point.
Conventionally, after checking all the measurement points, a data check is collectively performed, and if a measurement point that is unnatural in terms of data is found by this check, it is necessary to repeat the measurement for that measurement point. hand,
The work efficiency of measurement / inspection can be greatly improved.

【0046】また、上記記憶部には上記基準パターンの
波形を特徴付ける所定の特徴量(a〜c)が記憶されてお
り、上記比較演算部は、この基準パターンの特徴量と上
記実際測定時の出力信号波形の特徴量とを比較して両者
の合致度を判定するようにしたので、波形自体をアナロ
グ的に比較する場合に比べて、上記両者の合致度の判定
をより簡単かつ正確に行うことができるのである。
Further, the storage unit stores a predetermined feature amount (a to c) characterizing the waveform of the reference pattern, and the comparison calculation unit stores the feature amount of the reference pattern and the actual measurement value. Since the degree of coincidence between the two is determined by comparing with the feature amount of the output signal waveform, the degree of coincidence between the both is determined more easily and accurately than in the case of comparing the waveforms in analog form. It is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係る三次元測定装置の全
体構成を概略的に示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the overall configuration of a three-dimensional measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 上記三次元測定装置の測定ヘッドの説明図で
ある。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a measuring head of the three-dimensional measuring device.

【図3】 測定ヘッドが測定許容範囲内にある場合にお
ける出力波形の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of an output waveform when the measuring head is within a measurement allowable range.

【図4】 測定ヘッドのワーク表面に対する傾斜角が大
き過ぎる場合における出力波形の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of an output waveform when the inclination angle of the measuring head with respect to the work surface is too large.

【図5】 焦点がずれた場合における出力波形の一例を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of an output waveform when the focus is deviated.

【図6】 上記三次元測定装置の作動を説明するフロー
チャートである。
FIG. 6 is a flow chart for explaining the operation of the coordinate measuring apparatus.

【図7】 本発明の今一つの実施例に係る三次元測定装
置の作動を説明するフローチャートである。
FIG. 7 is a flow chart for explaining the operation of the coordinate measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…三次元測定装置 4…ロボット装置 5…コントローラ 6…波形処理装置 10…測定ヘッド 11…投光手段 16…受光手段 18…受光センサ a,b,c,d,e…波形の特徴量 W…ワーク Xg,Xp,Xq…偏差 1 ... Three-dimensional measuring device 4 ... Robot device 5 ... Controller 6 ... Waveform processing device 10 ... Measuring head 11 ... Light emitting means 16 ... Light receiving means 18 ... Light receiving sensor a, b, c, d, e ... Waveform feature amount W … Work Xg, Xp, Xq… Deviation

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定物の表面に光を投射する投光手段
とその反射光を受光する受光手段とを有する測定部と、
該測定部を上記被測定物表面に略沿って移動させるとと
もに、上記測定部の被測定物表面に対する距離や角度を
変更する駆動手段と、該駆動手段を制御し上記測定部を
移動させて測定ポイントを順次変える制御手段とを備
え、各測定ポイントにおける上記受光手段の受光状態に
基づいて上記被測定物の三次元データを得るようにした
三次元測定装置であって、 上記測定部の被測定物表面に対する距離および角度の少
なくともいずれか一方の変化状態に応じた上記測定部か
らの出力信号の複数の代表的な波形パターンを基本パタ
ーンとしてそれぞれ記憶する記憶手段と、実際の測定時
に得られた上記測定部からの出力信号波形と上記各基本
パターンとを比較し、これら各基本パターンのうち上記
実際測定時の出力信号波形と合致度が最も高い波形パタ
ーンを選択する比較選択手段と、この合致度が最も高い
波形パターンに基づいて当該測定ポイントにおける上記
受光手段上での受光位置の基準位置に対する偏差を演算
する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元測定装
置。
1. A measuring section having a light projecting means for projecting light onto the surface of the object to be measured and a light receiving means for receiving the reflected light thereof,
While moving the measurement unit substantially along the surface of the object to be measured, driving means for changing the distance or angle of the measurement unit with respect to the surface of the object to be measured, and controlling the driving unit to move the measurement unit to perform measurement. A three-dimensional measuring device comprising control means for sequentially changing points, and which obtains three-dimensional data of the object to be measured based on the light receiving state of the light receiving means at each measurement point, the object to be measured of the measuring section. Storage means for storing as a basic pattern a plurality of typical waveform patterns of the output signal from the measuring unit according to the change state of at least one of the distance and the angle with respect to the surface of the object, and obtained in actual measurement The output signal waveform from the measurement unit is compared with each of the basic patterns, and among these basic patterns, the wave that has the highest degree of agreement with the output signal waveform at the time of actual measurement. A comparison and selection unit for selecting a shape pattern, and a calculation unit for calculating a deviation of a light receiving position on the light receiving unit at the measurement point from a reference position based on the waveform pattern having the highest degree of matching. 3D measuring device.
【請求項2】 請求項1に記載された三次元測定装置に
おいて、上記記憶手段には上記各基本パターンの波形を
特徴づける所定の特徴量が記憶されており、上記比較選
択手段は、上記各基本パターンの特徴量と上記実際測定
時の出力信号波形の特徴量とを比較して上記合致度が最
も高い波形パターンを選択することを特徴とする三次元
測定装置。
2. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 1, wherein the storage means stores a predetermined feature amount characterizing the waveform of each of the basic patterns, and the comparison and selection means includes each of the A three-dimensional measuring apparatus characterized in that the feature amount of a basic pattern and the feature amount of an output signal waveform at the time of actual measurement are compared to select the waveform pattern having the highest degree of matching.
【請求項3】 被測定物の表面に光を投射する投光手段
とその反射光を受光する受光手段とを有する測定部と、
該測定部を上記被測定物表面に略沿って移動させるとと
もに、上記測定部の被測定物表面に対する距離や角度を
変更する駆動手段と、該駆動手段を制御し上記測定部を
移動させて測定ポイントを順次変える制御手段とを備
え、各測定ポイントにおける上記受光手段の受光状態に
基づいて上記被測定物の三次元データを得るようにした
三次元測定装置であって、 上記測定部の被測定物表面に対する距離および角度の少
なくともいずれか一方を順次変化させた場合の各変化状
態に応じた上記測定部からの出力信号の波形パターンお
よび上記受光手段上での受光位置を波形パターンデータ
としてそれぞれ記憶する記憶手段と、実際の測定時に得
られた上記測定部からの出力信号波形および受光位置と
上記波形パターンデータとを比較し、上記波形パターン
データのうち上記実際測定時の出力信号波形および受光
位置と合致度が最も高いものを選択する比較選択手段と
を備えたことを特徴とする三次元測定装置。
3. A measuring section having a light projecting means for projecting light onto the surface of the object to be measured and a light receiving means for receiving the reflected light thereof,
While moving the measurement unit substantially along the surface of the object to be measured, driving means for changing the distance or angle of the measurement unit with respect to the surface of the object to be measured, and controlling the driving unit to move the measurement unit to perform measurement. A three-dimensional measuring device comprising control means for sequentially changing points, and which obtains three-dimensional data of the object to be measured based on the light receiving state of the light receiving means at each measurement point, the object to be measured of the measuring section. The waveform pattern of the output signal from the measuring unit and the light receiving position on the light receiving means according to each change state when at least one of the distance and the angle with respect to the object surface are sequentially changed are respectively stored as waveform pattern data. The waveform pattern data is compared with the storage means for storing, the output signal waveform and the light receiving position from the measuring section obtained during the actual measurement, and the waveform pattern data. A three-dimensional measuring device comprising: a comparison and selection unit that selects one of the turn data that has the highest degree of coincidence with the output signal waveform and the light receiving position at the time of actual measurement.
【請求項4】 請求項3に記載された三次元測定装置に
おいて、上記記憶手段には上記各波形パターンデータを
特徴づける所定の特徴量が記憶されており、上記比較選
択手段は、上記各波形パターンデータの特徴量と上記実
際測定時の出力信号波形の特徴量とを比較して上記合致
度が最も高い波形パターンデータを選択することを特徴
とする三次元測定装置。
4. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 3, wherein the storage means stores a predetermined feature amount characterizing each of the waveform pattern data, and the comparison and selection means includes each of the waveforms. A three-dimensional measuring apparatus characterized by comparing the characteristic amount of pattern data with the characteristic amount of an output signal waveform at the time of actual measurement and selecting the waveform pattern data having the highest degree of matching.
【請求項5】 被測定物の表面に光を投射する投光手段
とその反射光を受光する受光手段とを有する測定部と、
該測定部を上記被測定物表面に略沿って移動させるとと
もに、上記測定部の被測定物表面に対する距離や角度を
変更する駆動手段と、該駆動手段を制御し上記測定部を
移動させて測定ポイントを順次変える制御手段とを備
え、各測定ポイントにおける上記受光手段の受光状態に
基づいて上記被測定物の三次元データを得るようにした
三次元測定装置であって、 上記測定部の被測定物表面に対する距離および角度が測
定許容範囲内にある場合における上記測定部からの出力
信号の波形パターンを基準パターンとして記憶する記憶
手段と、実際の測定時に得られた上記測定部からの出力
信号波形と上記基準パターンとを比較し、上記実際測定
時の出力信号波形と上記基準パターンとの合致度が低い
場合には、上記出力信号波形に基づいて当該測定ポイン
トにおける上記測定部の被測定物表面に対する距離およ
び角度の少なくともいずれか一方についての補正値を演
算する比較演算手段と、この補正値に基づいて上記測定
部のセット状態を補正する補正手段とを備え、上記出力
信号波形と上記基準パターンとの合致度が低い場合に
は、上記補正手段で上記測定部のセット状態を補正した
後に、当該測定ポイントにおける測定を再度行うように
したことを特徴とする三次元測定装置。
5. A measuring section having a light projecting means for projecting light onto the surface of the object to be measured and a light receiving means for receiving the reflected light thereof,
While moving the measurement unit substantially along the surface of the object to be measured, driving means for changing the distance or angle of the measurement unit with respect to the surface of the object to be measured, and controlling the driving unit to move the measurement unit to perform measurement. A three-dimensional measuring device comprising control means for sequentially changing points, and which obtains three-dimensional data of the object to be measured based on the light receiving state of the light receiving means at each measurement point, the object to be measured of the measuring section. Storage means for storing the waveform pattern of the output signal from the measuring unit as a reference pattern when the distance and angle with respect to the object surface are within the measurement allowable range, and the output signal waveform from the measuring unit obtained during actual measurement And the reference pattern are compared, and if the degree of matching between the output signal waveform at the time of the actual measurement and the reference pattern is low, the measurement is performed based on the output signal waveform. Comparing calculation means for calculating a correction value for at least one of the distance and the angle of the measuring part with respect to the surface of the object to be measured at the point, and the correcting means for correcting the set state of the measuring part based on the correction value. When the degree of matching between the output signal waveform and the reference pattern is low, the correction means corrects the set state of the measurement unit, and then the measurement at the measurement point is performed again. 3D measuring device.
【請求項6】 請求項5に記載された三次元測定装置に
おいて、上記記憶手段には上記基準パターンの波形を特
徴づける所定の特徴量が記憶されており、上記比較演算
手段は、上記基準パターンの特徴量と上記実際測定時の
出力信号波形の特徴量とを比較して両者の合致度を判定
することを特徴とする三次元測定装置。
6. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 5, wherein the storage unit stores a predetermined feature amount that characterizes the waveform of the reference pattern, and the comparison calculation unit includes the reference pattern. The three-dimensional measuring apparatus characterized in that the feature amount of the above is compared with the feature amount of the output signal waveform at the time of the actual measurement to determine the degree of coincidence between the two.
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