(57)【要約】【課題】計測対象物のコーナ部における頂点の三次元座標を短時間で且つ高精度で計測し得るコーナ部指示体及びコーナ部指示体を用いた三次元計測方法を提供する。【解決手段】レーザ測定機Ｌによってコーナ部Ｃを有する箱形ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰの三次元座標を得るのに用いられるコーナ部指示体１であって、レーザ測定機Ｌからのレーザ光Ｌｒを反射することで中心Ｐの位置を計測可能とした指示体本体２と、指示体本体２に形成されて、中心Ｐに対して箱形ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰを合致させた状態で箱形ワークＷのコーナ部Ｃを収容するコーナ収容部１０を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ測定機によってコーナ部を有する計測対象物の前記コーナ部における頂点の三次元座標を得るのに用いられるコーナ部指示体であって、
前記レーザ測定機からのレーザ光を反射することで中心の位置を計測可能とした指示体本体と、
前記指示体本体に形成されて、前記中心に対して前記計測対象物の前記コーナ部における頂点を合致させた状態で該計測対象物の前記コーナ部を収容するコーナ収容部とを備えている
ことを特徴とするコーナ部指示体。
【請求項２】
前記コーナ収容部は前記指示体本体の中心で交わる３つの支持面を具備し、前記３つの支持面のうちの少なくとも２つの支持面が前記計測対象物の前記コーナ部を構成する３つのコーナ面のうちの２つのコーナ面と当接する請求項１に記載のコーナ部指示体。
【請求項３】
前記コーナ収容部は前記３つの支持面のうちの１つの支持面と向き合う対向面を具備している請求項２に記載のコーナ部指示体。
【請求項４】
前記コーナ収容部に収容した前記計測対象物の前記コーナ部に対して前記指示体本体を固定する固定手段を備えている請求項１〜３のいずれかの項に記載のコーナ部指示体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のコーナ部指示体を用いて、計測対象物のコーナ部における頂点の三次元座標を計測するに際して、
前記コーナ部指示体の前記コーナ収容部に前記計測対象物のコーナ部を収容して、前記指示体本体の中心に対して前記計測対象物の前記コーナ部における頂点を合致させた後、
前記コーナ部指示体に対するレーザ光の送受信をレーザ測定機により行って、これで得られる該コーナ部指示体における前記指示体本体の中心の座標を前記計測対象物のコーナ部における頂点の三次元座標とする
ことを特徴とするコーナ部指示体を用いた三次元計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ測定機によって、加工物や構造物等の計測対象物のコーナ部における頂点の三次元座標を得るのに用いられるコーナ部指示体及びコーナ部指示体を用いた三次元計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、箱形のワーク（計測対象物）のコーナ部における頂点の三次元座標を求めるに際しては、コーナ部を構成する３つの平面に対するレーザ光の送受信による密な測定結果に基づいて３つの平面を算出し、これらの平面の交点を求めることでコーナ部の頂点の三次元座標を得るようにしている（例えば、非特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】［online］、株式会社ウニークス、第４頁「指定３平面の交点の算出」、［ 平成２６ 年５ 月１６ 日検索］、インターネット＜ URL ：https://pupulpit.com/Home/Product＞
【非特許文献２】［online］、株式会社みるくる、第２頁「平面編集−交線（３平面）」、［平成２６年５月１６日検索］、インターネット＜URL ：http://www.mirukuru.co.jp/products/pdf/J_FactSheet_PointSense_Plant_8.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ワークのコーナ部を密に計測して３つの平面の交点から頂点を算出する場合には、多くの計測時間を必要とし、一方、計測時間の短縮化を図るべく間隔を疎にして計測する場合には、平面を構成する情報を得ることができないという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００５】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、計測対象物のコーナ部における頂点の三次元座標を短時間で且つ高精度で計測することが可能であるコーナ部指示体及びコーナ部指示体を用いた三次元計測方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る発明は、レーザ測定機によってコーナ部を有する計測対象物の前記コーナ部における頂点の三次元座標を得るのに用いられるコーナ部指示体であって、前記レーザ測定機からのレーザ光を反射することで中心の位置を計測可能とした指示体本体と、前記指示体本体に形成されて、前記中心に対して前記計測対象物の前記コーナ部における頂点を合致させた状態で該計測対象物の前記コーナ部を収容するコーナ収容部とを備えている構成としたことを特徴としており、この構成のコーナ部指示体を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００７】
本発明の請求項２に係るコーナ部指示体において、前記コーナ収容部は前記指示体本体の中心で交わる３つの支持面を具備し、前記３つの支持面のうちの少なくとも２つの支持面が前記計測対象物の前記コーナ部を構成する３つのコーナ面のうちの２つのコーナ面と当接する構成としている。
【０００８】
本発明の請求項３に係るコーナ部指示体において、前記コーナ収容部は前記３つの支持面のうちの１つの支持面と向き合う対向面を具備している構成としている。
【０００９】
本発明の請求項４に係るコーナ部指示体は、前記コーナ収容部に収容した前記計測対象物の前記コーナ部に対して前記指示体本体を固定する固定手段を備えている構成としている。
【００１０】
本発明に係るコーナ部指示体において、計測対象物のコーナ部に対する装着性や、コーナ部の頂点に対する指示体本体の中心の合わせ易さを考慮すると、指示体本体を球形とすることが望ましいが、これに限定されない。
【００１１】
一方、本発明の請求項５に係るコーナ部指示体を用いた三次元計測方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のコーナ部指示体を用いて、計測対象物のコーナ部における頂点の三次元座標を計測するに際して、前記コーナ部指示体の前記コーナ収容部に前記計測対象物のコーナ部を収容して、前記指示体本体の中心に対して前記計測対象物の前記コーナ部における頂点を合致させた後、前記コーナ部指示体に対するレーザ光の送受信をレーザ測定機により行って、これで得られる該コーナ部指示体における前記指示体本体の中心の座標を前記計測対象物のコーナ部における頂点の三次元座標とする構成としている。
【００１２】
本発明に係るコーナ部指示体及びコーナ部指示体を用いた三次元計測方法では、指示体本体に形成されたコーナ収容部に計測対象物の前記コーナ部を収容すると、指示体本体の中心と計測対象物のコーナ部における頂点とが互いに合致することとなり、この状態でコーナ部指示体に対するレーザ光の送受信をレーザ測定機により行って指示体本体の中心の座標を求めれば、すなわち、計測対象物のコーナ部における頂点の三次元座標が求まることとなり、したがって、計測対象物のコーナ部における頂点の三次元座標を短時間で且つ高精度で計測し得ることとなる。
【００１３】
また、本発明に係るコーナ部指示体では、上記したように、コーナ収容部が指示体本体の中心で交わる３つの支持面を具備し、これらの３つの支持面のうちの少なくとも２つの支持面が計測対象物のコーナ部を構成する３つのコーナ面のうちの２つのコーナ面と当接するように成すと、コーナ角度が９０°の箱形を成す計測対象物のコーナ部や、コーナ角度が９０°以下の箱形を成す計測対象物のコーナ部の計測に対応し得ることとなる。
【００１４】
さらに、本発明に係るコーナ部指示体において、上記したように、コーナ収容部が３つの支持面のうちの１つの支持面と向き合う対向面を具備するように成すと、コーナ角度が９０°の板状の計測対象物のコーナ部や、コーナ角度が９０°以下の板状の計測対象物のコーナ部を支持面及び対向面で挟持しつつ計測し得ることとなる。
【００１５】
さらにまた、本発明に係るコーナ部指示体において、上記したように、コーナ部指示体がマグネットやねじなどの固定手段を備えている構成とした場合には、計測対象物のコーナ部に対して指示体本体が位置ずれするのを回避し得ることとなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るコーナ部指示体では、上記した構成としているので、計測対象物のコーナ部における頂点をピンポイントで検出することができ、その結果、コーナ部における頂点の三次元座標を短時間で且つ高精度で計測することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例に係るコーナ部指示体を用いて行う三次元計測の状況説明図である。
【図２】図１におけるコーナ部指示体の拡大斜視説明図である。
【図３】本発明の他の実施例に係るコーナ部指示体を用いて三次元計測を行う場合の配置状況説明図である。
【図４】図３におけるコーナ部指示体の拡大斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明に係るコーナ部指示体及びこのコーナ部指示体を用いた三次元計測方法の一実施例を示している。
【００１９】
図１に示すように、このコーナ部指示体１は、箱形ワーク（計測対象物）Ｗのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰの三次元座標を得るのに用いられるものであって、レーザ測定機Ｌからのレーザ光Ｌｒを反射することで中心Ｐの位置を計測可能とした球状を成す指示体本体２と、この指示体本体２に形成されたコーナ収容部１０を備えている。
【００２０】
コーナ収容部１０は、図２に示すように、指示体本体２の中心Ｐで互いに９０°の角度をもって交わる３つの支持面１１，１２，１３を具備している。このコーナ収容部１０では、その支持面１１，１２，１３に、図１の拡大部分に示すように、箱形ワークＷのコーナ部Ｃを構成する３つのコーナ面Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３をそれぞれ当接させた状態で箱形ワークＷのコーナ部Ｃを収容するようになっており、この状態において、指示体本体２の中心Ｐに対してコーナ部Ｃの頂点ＣＰが合致するようになっている。
【００２１】
この場合、コーナ収容部１０の３つの支持面１１，１２，１３のうちの１つの支持面１１には、コーナ収容部１０に収容した箱形ワークＷのコーナ部Ｃに対して指示体本体２を固定するためのマグネット（固定手段）１５が埋め込み状態で配置してある。
【００２２】
上記コーナ部指示体１を用いて、箱形ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰの三次元座標を計測するに際しては、まず、図１の拡大部分に示すように、コーナ部指示体１のコーナ収容部１０に箱形ワークＷのコーナ部Ｃを収容して、コーナ収容部１０の支持面１１，１２，１３に、コーナ部Ｃにおける３つのコーナ面Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３をそれぞれ当接させる。この状態において指示体本体２の中心Ｐと、箱形ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰとが互いに合致する。
【００２３】
このとき、コーナ収容部１０の１つの支持面１１に埋め込み状態で配置されたマグネット１５が箱形ワークＷのコーナ部Ｃに吸着するので、箱形ワークＷのコーナ部Ｃに対して指示体本体２が確実に固定されることとなり、指示体本体２の中心Ｐと、箱形ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰとの合致状態が維持されることとなる。
【００２４】
この後、コーナ部指示体１に対するレーザ光Ｌｒの送受信をレーザ測定機Ｌにより行ってコーナ部指示体１における指示体本体２の中心Ｐを求め、ここで求めた指示体本体２の中心Ｐの三次元座標を箱形ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰの三次元座標とする。
【００２５】
このように、本実施例に係るコーナ部指示体１及びこのコーナ部指示体１を用いた三次元計測方法では、指示体本体２に形成されたコーナ収容部１０に箱形ワークＷのコーナ部Ｃを収容すると、指示体本体２の中心Ｐと箱形ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰとが互いに合致することとなる。
【００２６】
そして、この状態でコーナ部指示体１に対するレーザ光Ｌｒの送受信をレーザ測定機Ｌにより行って指示体本体２の中心Ｐの座標を求めれば、すなわち、箱形ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰの三次元座標が求まることとなり、したがって、箱形ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰの三次元座標を短時間で且つ高精度で計測し得ることとなる。
【００２７】
また、上記したコーナ部指示体１では、コーナ収容部１０が指示体本体２の中心Ｐで交わる３つの支持面１１，１２，１３を具備したものとしているので、コーナ角度が９０°の上記箱形ワークＷにおけるコーナ部Ｃの三次元計測は勿論のこと、コーナ角度が９０°以下の箱形を成す計測対象物のコーナ部の計測にも対応し得ることとなる。
【００２８】
さらに、上記したコーナ部指示体１では、コーナ収容部１０の１つの支持面１１にマグネット１５を埋め込み状態で配置しているので、ワークＷのコーナ部Ｃに対して指示体本体２が位置ずれするのを回避し得ることとなる。
【００２９】
図３及び図４は、本発明に係るコーナ部指示体及びこのコーナ部指示体を用いた三次元計測方法の他の実施例を示している。
【００３０】
この実施例に係るコーナ部指示体２１が、先の実施例に係るコーナ部指示体１と相違するところは、図３及び図４に示すように、コーナ収容部３０が３つの支持面３１，３２，３３のうちの１つの支持面３３と向き合う対向面３４を具備していると共に、この対向面３４で開口するねじ孔３５ａ及びボルト３５ｂ（固定手段）を備えている点にあり、他の構成は先の実施例のコーナ部指示体１と同じである。
【００３１】
このコーナ部指示体２１を用いて、板状ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰの三次元座標を計測するに際しては、まず、図３の拡大部分に示すように、コーナ部指示体２１のコーナ収容部３０に板状ワークＷのコーナ部Ｃを収容すると、指示体本体２２の中心Ｐと、板状ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰとが互いに合致する。
【００３２】
次いで、コーナ収容部３０の対向面３４で開口するねじ孔３５ａにボルト３５ｂをねじ込むと、このボルト３５ｂの先端が支持面３３とともに板状ワークＷのコーナ部Ｃを挟持するので、板状ワークＷのコーナ部Ｃに対して指示体本体２２が確実に固定されることとなり、指示体本体２２の中心Ｐと、板状ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰとの合致状態が維持されることとなる。
【００３３】
この後、上記した実施例と同じく、コーナ部指示体２１に対するレーザ光Ｌｒの送受信をレーザ測定機Ｌにより行ってコーナ部指示体２１における指示体本体２２の中心Ｐを求め、ここで求めた指示体本体２２の中心Ｐの三次元座標を板状ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰの三次元座標とする。
【００３４】
このように、本実施例に係るコーナ部指示体２１及びこのコーナ部指示体２１を用いた三次元計測方法においても、指示体本体２２に形成されたコーナ収容部３０に板状ワークＷのコーナ部Ｃを収容すると、指示体本体２２の中心Ｐと板状ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰとが互いに合致することとなり、この状態でコーナ部指示体２１に対するレーザ光Ｌｒの送受信を行って指示体本体２２の中心Ｐの座標を求めれば、板状ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰの三次元座標が求まることとなる。その結果、板状ワークＷのコーナ部Ｃにおける頂点ＣＰの三次元座標を短時間で且つ高精度で計測し得ることとなる。
【００３５】
また、上記したコーナ部指示体２１では、コーナ収容部３０が指示体本体２２の中心Ｐで交わる３つの支持面３１，３２，３３及び対向面３４を具備したものとしているので、コーナ角度が９０°の上記板状ワークＷにおけるコーナ部Ｃや、コーナ角度が９０°以下の板状計測対象物におけるコーナ部の計測にも対応し得ることとなる。
【００３６】
さらに、上記したコーナ部指示体２１では、コーナ収容部３０の対向面３４で開口するねじ孔３５ａ及びボルト３５ｂを備えているので、板状ワークＷのコーナ部Ｃに対して指示体本体２２が位置ずれするのを回避し得ることとなる。
【００３７】
本発明に係るコーナ部指示体及びこのコーナ部指示体を用いた三次元計測方法の構成は、上記した実施例の構成に限定されるものではなく、他の構成として、例えば、指示体本体を立方体としたり、直方体としたりすることができるほか、固定手段としてばねを用いたりしてもよく、コーナ収容部の３つの支持面が互いに交わる角度も９０°に限定しない。
【符号の説明】
【００３８】
１，２１  コーナ部指示体
２，２２  指示体本体
１０，３０  コーナ収容部
１１，１２，１３，３１，３２，３３  支持面
１５  マグネット（固定手段）
３４  対向面
３５ａ  ねじ孔（固定手段）
３５ｂ  ボルト（固定手段）
Ｃ  コーナ部
ＣＰ  コーナ部の頂点
Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３  コーナ面
Ｌ    レーザ測定機
Ｌｒ  レーザ光
Ｐ    指示体本体の中心
Ｗ    箱形ワーク，板状ワーク（計測対象物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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