JP6524441B2 - Attitude correction method of inter-surface distance measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、面間距離測定装置の姿勢補正方法に関する。 The present invention relates to an attitude correction method of an inter-plane distance measuring device .
対象物までの距離を測定し、対象物に対する姿勢を求めることのできる測定器具では、その初期姿勢が測定精度に影響を与えることがある。
以下では、本出願人が提案している二面間の距離を測定する面間距離測定装置を例として、まずその説明を行い、続いてその初期姿勢が測定精度に影響を与えることを説明する。
圧延機の管理の一つとして、圧延機ハウジングのハウジングウィンドウにおいて対向する二面間の距離(ハウジングウィンドウ幅と呼ぶ)を測定、管理することが行われている(例えば特許文献1を参照)。圧延機による圧延中には、ロールに生じる圧延荷重により圧延機ハウジング及びライナで磨耗や変形が生ずるため、定期的にハウジングウィンドウ幅を測定、管理することが必要となる。
従来、ハウジングウィンドウ幅の測定はインサイドマイクロゲージ等を用いて行われることが多い。しかしながら、インサイドマイクロゲージ等を用いる測定作業は、人員が2名以上必要となり、また、被測定部のグリス清掃作業が必要となるため、負担のかかる作業となっている。また、インサイドマイクロゲージを用いた測定作業にはスキルが要求され(測定面とゲージを垂直にする方向を視覚的に判断することは困難であるため、垂直近傍の状態でゲージを動かした時の手の感触により判断し測定する必要がある)、ヒューマンエラーによる測定誤差が発生しやすい問題もある。
In a measuring device capable of measuring the distance to the object and determining the posture with respect to the object, the initial posture may affect the measurement accuracy.
In the following, the inter-surface distance measuring device for measuring the distance between two surfaces proposed by the present applicant will be described first, and then the influence of the initial attitude on the measurement accuracy will be described. .
As one of the management of a rolling mill, it is performed to measure and manage the distance (referred to as a housing window width) between two facing surfaces of a housing window of a rolling mill housing (see, for example, Patent Document 1). During rolling by a rolling mill, it is necessary to periodically measure and control the width of the housing window because rolling load generated on the roll causes wear and deformation in the rolling mill housing and liner.
Conventionally, measurement of the housing window width is often performed using an inside micro gauge or the like. However, since the measurement work using the inside micro gauge or the like requires two or more people and the grease cleaning work of the portion to be measured is required, it is a burdensome work. In addition, skills are required for measurement work using an inside micro gauge (when it is difficult to visually determine the direction in which the measurement surface and the gauge are perpendicular, when the gauge is moved in the vicinity of the vertical) There is also a problem that measurement error due to human error is likely to occur.
本出願人は、ハウジングウィンドウ幅の測定に利用して好適な測定器具として、特願2015−72118号において、対向する二面間に挿入することのできる支持体と、前記支持体の一端部に設けられ、該面間距離測定装置の所定の位置から前記二面のうちの一方の面までの距離を測定する3つ以上の一方の距離測定センサと、前記支持体の他端部に設けられ、該面間距離測定装置の所定の位置から前記二面のうちの他方の面までの距離を測定する3つ以上の他方の距離測定センサとを備えた面間距離測定装置を提案している。
この面間距離測定装置は、二面間における各々の点間距離を算出し、その線分と面とのなす角から面間距離を算出するものである。これにより、距離測定時に、ハウジングウィンドウの面との直交関係を維持する必要がなく、測定者に依存しない測定が可能となる。
The applicant of the present invention, as a measuring instrument suitable for use in the measurement of the housing window width, in Japanese Patent Application No. 2015-72118, a support that can be inserted between two opposing surfaces, and one end of the support Three or more distance measuring sensors for measuring a distance from a predetermined position of the inter-surface distance measuring device to one of the two surfaces, and provided at the other end of the support An inter-plane distance measuring device is proposed, comprising: three or more other distance measuring sensors for measuring the distance from a predetermined position of the inter-surface distance measuring device to the other of the two surfaces. .
The inter-surface distance measuring device calculates the inter-point distance between two surfaces and calculates the inter-surface distance from the angle between the line segment and the surface. This eliminates the need to maintain the orthogonal relationship with the surface of the housing window at the time of distance measurement, and enables measurement independent of the measurer.
また、対象物までの距離を測定する測定器具として、例えば特許文献2には、非接触三次元測定器が開示されている。非接触式三次元測定器は、二つのエンコーダ付き回転モータと、レーザ測距システムから構成され、エンコーダで二つの角度φ、θを計測するとともに、レーザ測距システムにより計測対象までの距離を測定することで、計測点の座標情報を得て、計測対象全体形状の三次元形状データを生成する。また、例えば特許文献3には、ワークに対して複数の測定姿勢を取ることが可能な検出器を備えた表面性状測定機が開示されている。
In addition, as a measuring instrument for measuring the distance to an object, for example,
上述した本出願人が提案する面間距離測定装置の角度分解能は0.0004°(sin0.0004=7/1000000)であることより、高精度の測定が期待できる。本発明の事例においては、期待精度0.04°(期待精度0.05mmから算出)と十分な機器単体精度を有している。しかしながら、本発明適用前の実測精度(誤差)は0.025°であり、この誤差をすべて較正誤差と仮定すると、期待精度の倍精度を確保できていないことが分かる。これより、現状の較正方法では、測定性能を十分に発揮できない課題がある。 Since the angular resolution of the inter-plane distance measuring apparatus proposed by the present applicant as described above is 0.0004 ° (sin 0.0004 = 7/1000000), highly accurate measurement can be expected. In the case of the present invention, the expected accuracy is 0.04.degree. However, the actual measurement accuracy (error) before application of the present invention is 0.025 °, and it can be seen that assuming all the errors as calibration errors, it is not possible to secure double accuracy of expected accuracy. From this, the present calibration method has a problem that the measurement performance can not be sufficiently exhibited.
本発明は、対象物までの距離を測定し、対象物に対する姿勢を求めることのできる測定器具を用いる際に、その機能を利用して姿勢を補正して、実測精度(誤差)を低減して、期待精度の倍精度確保を可能とし、測定精度を向上させ、測定性能を十分に発揮することを目的とする。 In the present invention, when using a measuring instrument capable of measuring the distance to an object and obtaining the attitude with respect to the object, the attitude is corrected using its function to reduce the measurement accuracy (error). The purpose is to make it possible to ensure double precision of expected precision, improve measurement precision, and sufficiently exhibit measurement performance.
本発明の面間距離測定装置の姿勢補正方法は、対向する二面間に挿入することのできる支持体と、前記支持体の一端部に設けられ、面間距離測定装置の所定の位置から前記二面のうちの一方の面までの距離を測定する3つ以上の一方の距離測定センサと、前記支持体の他端部に設けられ、該面間距離測定装置の所定の位置から前記二面のうちの他方の面までの距離を測定する3つ以上の他方の距離測定センサとを備え、前記対向する二面に対する傾きを求めて、前記二面間の距離を測定する面間距離測定装置の姿勢を補正するためのものであって、前記面間距離測定装置を、平行な二面間の距離が既知の較正器にセットした状態から傾きを変えて距離測定を行い、測定誤差を取得する手順と、前記測定誤差に基づいて、前記面間距離測定装置の初期角度を求める手順と、前記初期角度を補正する手順とを有することを特徴とする。
また、本発明の面間距離測定装置の姿勢補正方法の他の特徴とするところは、前記測定誤差を取得する手順では、前記面間距離測定装置を前記較正器にセットした状態で、前記面間距離測定装置の一端部側で傾きを変えて距離測定を行い、所定の傾きでの測定誤差を求め、次に、前記面間距離測定装置の他端部側で傾きを変えて距離測定を行い、前記所定の傾きでの測定誤差を求める点にある。この場合に、前記測定誤差を取得する手順では、前記一端部側で求めた前記所定の傾きでの測定誤差と、前記他端部側で求めた前記所定の傾きでの測定誤差との中立値を求めて、前記中立値に対する測定誤差を算出し、前記初期角度を求める手順では、前記中立値に対する測定誤差に基づいて前記初期角度を求めるようにするのが好ましい。
また、本発明の面間距離測定装置の姿勢補正方法の他の特徴とするところは、前記初期角度を求める手順では、測定誤差Δ、前記較正器の二面間の距離L、傾きθとして、初期角度θ´を下式
θ´=tan-1(Δ・180/L・π・θ)
により求める点にある。
The posture correction method of the inter-surface distance measuring device according to the present invention comprises: a support that can be inserted between two opposing surfaces; and one end of the support, provided from the predetermined position of the inter- surface distance measuring device Three or more distance measuring sensors for measuring the distance to one of the two surfaces, and the other end of the support, provided on the other end of the support, from the predetermined position of the inter-surface distance measuring device Distance measuring device for measuring the distance between the two surfaces by determining the inclination with respect to the two opposing surfaces and three or more other distance measuring sensors for measuring the distance to the other surface of In order to correct the attitude of the sensor, the distance between two parallel planes is measured by changing the inclination from the state where the distance between two planes is set to a known calibrator, and measuring error is acquired. Distance measurement device based on the measurement procedure and the measurement error A procedure for determining the initial angle, and having a procedure for correcting the initial angle.
Further, another feature of the posture correction method of the inter-surface distance measuring device according to the present invention is that, in the procedure for acquiring the measurement error, the surface is measured with the inter-surface distance measuring device set in the calibrator. The inclination is changed on one end side of the inter-distance measuring device to perform distance measurement, and the measurement error at a predetermined inclination is determined. Next, the inclination is changed on the other end side of the inter-surface distance measuring device to perform distance measurement. The point is to determine the measurement error at the predetermined inclination. In this case, in the procedure for acquiring the measurement error, a neutral value of the measurement error at the predetermined inclination obtained at the one end side and the measurement error at the predetermined inclination obtained at the other end side Preferably, in the procedure of calculating the measurement error with respect to the neutral value and calculating the initial angle, the initial angle is obtained based on the measurement error with respect to the neutral value.
Further, another feature of the posture correction method of the inter-plane distance measuring device of the present invention is that, in the procedure for obtaining the initial angle, a measurement error Δ, a distance L between two surfaces of the calibrator, and an inclination θ The initial angle θ ′ is expressed by the following equation θ ′ = tan −1 (Δ · 180 / L · π · θ)
In terms of
本発明によれば、対象物までの距離を測定し、対象物に対する姿勢を求めることのできる測定器具を用いる際に、その機能を利用して姿勢を補正して、実測精度(誤差)を低減して、期待精度の倍精度確保を可能とし、測定精度を向上させ、測定性能を十分に発揮することができる。 According to the present invention, when using a measuring instrument capable of measuring the distance to the object and obtaining the attitude with respect to the object, the function is used to correct the attitude and reduce the measurement accuracy (error) Therefore, double precision of expected precision can be secured, measurement precision can be improved, and measurement performance can be sufficiently exhibited.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
まず、図1〜図4を参照して、本実施形態で対象とする測定器具である面間距離測定装置について説明する。
図1に、実施形態に係る面間距離測定装置1の概略構成を示す。また、図2に、実施形態に係る面間距離測定装置1の使用状態を模式的に示す。面間距離測定装置1は、対向する二面101a、101b間の距離、例えば図3に示すように、圧延機ハウジング100のハウジングウィンドウ幅を測定するのに用いられる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, with reference to FIGS. 1 to 4, an inter-plane distance measuring apparatus which is a measuring instrument to be targeted in the present embodiment will be described.
FIG. 1 shows a schematic configuration of the inter-surface distance measuring
図2に示すように、面間距離測定装置1は、ハウジングウィンドウにおいて対向する二面101a、101b間に挿入することのできる支持体2と、支持体2の一端部に設けられた3つの一方の距離測定センサ3aと、支持体2の他端部に設けられた3つの他方の距離測定センサ3bとを備える。一方の各距離測定センサ3aは、該面間距離測定装置1の所定の位置4から一方の面101aまでの距離を測定する。また、他方の各距離測定センサ3bは、該面間距離測定装置1の所定の位置5から他方の面101bまでの距離を測定する。
As shown in FIG. 2, the inter-surface
図1に示すように、支持体2は、棒体201と、棒体201の両端部に設けられた一対の支持板202a、202bとを備える。
As shown in FIG. 1, the
棒体201は、パイプ材201aと、パイプ材201aの両端に挿設される一対のサブパイプ材201bとにより構成される。複数の長さのサブパイプ材201bを用意しておけば、測定しようとしている面間距離に応じてサブパイプ材201を選択することにより、棒体201の全長を自由に変えることができる。
The
また、支持板202a、202bは、円板状に構成され、その中心に設けられた挿入部203が棒体201の端部に挿設されて、棒体201に対して垂直に配置される。
支持板202aには、距離測定センサ3aとして接触式変位センサが配設される。同様に、支持板202bには、距離測定センサ3bとして接触式変位センサが配設される。接触式変位センサ3a、3bはストローク式プローブ301を有し、エアによりプローブ301をその軸方向に伸長させることができる(図1中の矢印Xを参照のこと)。プローブの駆動構造として、エアによる駆動構造とすることで、小型化が可能になるとともに、プローブ301の面101a、101bへの接触圧を精度良く制御することができる。本実施形態では、支持板202aにおいて、3つの接触式変位センサ3aが正三角形の各頂点に配置される。同様に、支持板202bにおいて、3つの接触式変位センサ3bが正三角形の各頂点に配置される。
Further, the
A contact type displacement sensor is disposed on the
ここで、図2に示すように、面間距離測定装置1の所定の位置4とは、面間距離測定装置1の非可動部であって面101aに最も近い位置、すなわち接触式変位センサ3aのうち、可動部であるプローブ301を除くケーシング部分302のうち面101aに最も近い位置をいう。同様に、面間距離測定装置1の所定の位置5とは、面間距離測定装置1の非可動部であって面101bに最も近い位置、すなわち接触式変位センサ3bのうち、可動部であるプローブ301を除くケーシング部分302のうち面101bに最も近い位置をいう。
Here, as shown in FIG. 2, the
図1に示すように、支持板202a、202bの周縁部には筒状のプロテクタ204が装着され、接触式変位センサ3a、3bを保護するようにしている。
また、支持板202a、202bの傾き防止のために、支持板202a、202bを不図示のストリング等で支持する構成としてもよい。
なお、棒体201や支持板202a、202bは、剛性を確保しながら軽量化を計るべく、例えばアルミニウム合金製とし、面間距離測定装置1を1人で持ち上げられる程度の重量とするのが好ましい。
As shown in FIG. 1, a
Further, in order to prevent the
The
次に、面間距離測定装置1による面間距離測定の概要を説明する。
図2に示すように、ハウジングウィンドウにおいて対向する二面101a、101b間に面間距離測定装置1を挿入する。このとき、面間距離測定装置1は、二面101a、101bに対して傾いていてもかまわない。
この場合に、作業者が面間距離測定装置1を持ち上げて二面101a、101b間に挿入するようにしてもよいし、図3に示すように、支持部材6(例えば三脚及びアーム)により面間距離測定装置1を支持して、二面101a、101b間に挿入するようにしてもよい。支持部材6を使用することにより、高い位置のハウジングウィンドウ幅を測定することが可能となる。
Next, an outline of inter-surface distance measurement by the inter-surface
As shown in FIG. 2, the inter-plane
In this case, the operator may lift the inter-surface
二面101a、101b間に面間距離測定装置1を挿入した状態で、各接触式変位センサ3a、3bのプローブ301を伸長させて、面101a、101bに接触させる。すなわち、支持板202aで支持される3つの接触式変位センサ3aのプローブ301を伸長させて一方の面101aに接触させ、支持板202bで支持される3つの接触式変位センサ3bのプローブ301を伸長させて他方の面101bに接触させる。被測定部にグリスが塗布されている場合、プローブ301を推進させてグリスを貫通させて面101a、101bに接触させる。
In a state in which the inter-plane
以下、図4を参照して、面間距離の算出方法について説明する。面間距離は、対向する二面101a、101bが平行であることを前提として算出される。
図2に示すように、面間距離LHWは、面間距離測定装置1の傾きをθ、各接触式変位センサ3a、3bのプローブ301を面101a、101bに接触させた状態での面間距離測定装置1の長さをLmとして、下式(1)により表わされる。
Hereinafter, with reference to FIG. 4, a method of calculating the inter-plane distance will be described. The inter-plane distance is calculated on the premise that the two opposing
As shown in FIG. 2, the inter-plane distance L HW is the inter-plane distance with the inter-plane
図4に示すように、3つの接触式変位センサ3aが正三角形の各頂点a,b,cに配置され、3つの接触式変位センサ3bが正三角形の各頂点d,e,fに配置される。頂点aと頂点dは、面間距離測定装置1の軸まわりにおいて同位相に配置される。頂点bと頂点e、頂点cと頂点fについても同様である。また、面間距離測定装置1の一端部側の所定の位置4と他端部側の所定の位置5との間の長さをkとする。また、接触式変位センサ3a、3bそれぞれの間のピッチをwとする。また、一方の面101aで各接触式変位センサ3aにより測定される距離をl,m,n、他方の面101bで各接触式変位センサ3bにより測定される距離をl´,m´,n´とする。
接触点P1〜P6の各点の座標を測定し、一方の面101a及び他方の面101bそれぞれ3点で平均面を作り、対象面上の各点との法線距離を算出すると、距離Lmは下式(2)で表わされる。なお、対象面が厳密な平行であれば平均化は不要であるが、実用上は平均化するのが好ましい。
As shown in FIG. 4, three
The coordinates of each of the contact points P 1 to P 6 are measured, and an average plane is formed by three points on one
また、cosθは、例えば頂点a,b,cからなる正三角形の法線ベクトルn1→(→はn1の上に付されているものとする)と、面101aの法線ベクトルn2→(→はn2の上に付されているものとする)とにより、下式(3)で表わされる。
ここで、下式(4)で表わされる測定機内点と平面の方程式、下式(5)で表わされる測定面上点と平面の方程式とから、法線ベクトルn1→、n2→はそれぞれ下式(6)、下式(7)で表わされる。
In addition, cos θ is, for example, the normal vector n 1 → (where → is assumed to be on n 1 ) of an equilateral triangle consisting of vertices a, b and c, and the normal vector n 2 → of the
Here, normal vector n 1 → and n 2 → are respectively given by the equation of the measuring machine inner point and the plane represented by the following equation (4) and the equations of the measuring plane point and the plane represented by the following equation (5) It is represented by the following equation (6) and the following equation (7).
式(2)で算出される距離Lmと式(3)で算出されるcosθとを式(1)に代入することにより、面間距離LHWを算出することができる。 The inter-plane distance L HW can be calculated by substituting the distance L m calculated by the equation (2) and cos θ calculated by the equation (3) into the equation (1).
上述した面間距離の算出は、例えばCPU、ROM、RAM等を備えた計算装置により実行される。この場合に、計算装置、及び計算装置による算出結果を表示する表示装置はどこに設置されていてもよい。例えば面間距離測定装置1や支持部材6の適所に小型の計算装置及び小型の表示装置を設置すれば、作業者が作業しながら面間距離を確認することができる。また、各接触式変位センサ3a、3bで測定した距離を例えば無線通信で送出するようにし、別途設置した計算装置及び表示装置で面間距離の算出及び表示を行う形態でもよい。
The calculation of the inter-plane distance described above is performed by a computer including, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. In this case, the computing device and the display device for displaying the calculation result by the computing device may be installed anywhere. For example, if a small computing device and a small display device are installed at appropriate positions of the inter-surface
以上のようにした面間距離測定装置1では、二面間における各々の点間距離を算出し、その線分と面とのなす角から面間距離を算出するものである。これにより、距離測定時に、ハウジングウィンドウの面との直交関係を維持する必要がなく、測定者に依存しない測定が可能となる。
そして、面間距離測定装置1を用いる測定作業は、人員が1名で足り、また、被測定部のグリス清掃作業が不要となるため、作業の負担を軽減させることができる。また、面間距離測定装置1を二面間に挿入してプローブ301を伸長させるだけなので、ヒューマンエラーによる測定誤差は発生しにくい。このように、大型の構造物等において対向する二面間の距離を、スキルレスで迅速に測定することができる。
In the inter-plane
And since one person is enough for the measurement operation using the inter-surface
次に、面間距離測定装置1の較正について説明する。
使用前準備として、較正器を用いた面間距離測定装置1の較正が行われる。図5には、較正器7の一例を示す。較正器7は、底面7a及び左右の側面7bを有し、例えば削り出し加工により形成される。左右の側面7bの平行度が確保されるとともに、左右の側面7b間の距離Lは一定の長さに厳密に管理されている。距離Lとしては、一例としてハウジングウィンドウ幅に近い1470mmが設定される。また、底面7aには、面間距離測定装置1を載置する左右のセット台7cが設けられている。左右のセット台7は、面間距離測定装置1を水平に載置できるように水平度が確保されている。
Next, the calibration of the inter-plane
As preparation for use, calibration of the inter-plane
較正に必要な条件は、面間距離測定装置1の主軸(片側3点の接触式変位センサの中心間を結ぶ線分)と較正器7の側面7bとの直交である。
しかしながら、アルミウム合金の加工精度や、接触式変位センサ3a、3bの取り付け精度等の製作誤差により、面間距離測定装置1を較正器7にセットした状態で、実際には微小な傾き(初期角度と呼ぶ)が生じる。そのため、較正に際しては初期角度の低減が求められる。この場合に、水準器等を用いて初期角度の低減を図ることが考えられるが、微小角度(例えば0.05°以下)を測定し、調整することは困難である。
The conditions required for calibration are orthogonal to the main axis of the inter-plane distance measuring device 1 (line segment connecting the centers of the contact displacement sensors at three points on one side) and the
However, due to manufacturing errors such as processing accuracy of aluminum alloy and attachment accuracy of contact
そこで、以下に述べるように、面間距離測定装置1を較正器7にセットした状態から傾きを変えて距離測定を行い、測定誤差を取得し、その測定誤差に基づいて面間距離測定装置1の初期角度を求める。
図6に、較正器7にセットした面間距離測定装置1の初期角度を求める手順を示す。
ステップS1で、面間距離測定装置1を較正器7にセットした状態から傾きを変えて距離測定を行い、測定誤差、すなわち較正器7の既知の距離Lに対する誤差を取得する。
具体的には、面間距離測定装置1を較正器7にセットした状態として、面間距離測定装置1の右側を垂直方向に持ち上げるように操作して距離測定を行い、傾きθも求める。同様に、面間距離測定装置1の左側を垂直方向に持ち上げるように操作して距離測定を行い、傾きθも求める。これにより、例えば図7(a)、(b)に示すように、左右それぞれ3°持ち上げるまでの各傾きθでの測定結果が得られる。傾き3°は、初期角度の分解能0.0004°(0.005°の1/10オーダ)を得るために定めた。なお、どの程度の傾きまで操作するかは、必要とされる傾きの分解能等に応じて定めればよい。
Therefore, as described below, the distance is measured by changing the inclination from the state in which the inter-plane
FIG. 6 shows a procedure for obtaining the initial angle of the inter-plane
In step S1, distance measurement is performed while changing the inclination from the state in which the inter-plane
Specifically, with the inter-plane
ステップS2で、左右操作で生じる測定誤差の中立値を求める。図7(a)、(b)に示すように、傾きθ=3°の場合、左側の測定誤差は−0.05mm、右側の測定誤差は0.02mmとなり、中立値は(−0.05+0.02)/2=−0.015mmとなる。
ステップS3で、左右操作で生じる測定誤差から、ステップS2において求めた中立値を減算して除いたものを測定誤差として求める。左側の測定誤差については、−0.05−(−0.015)=−0.035mmとなり、右側の測定誤差については、0.02−(−0.015)=0.035mmとなり、傾きθ=3°での測定誤差は±0.035mmとなる。
面間距離測定装置1の傾きにより発生する測定誤差は、初期角度以外の要因(例えば温度変動による熱伸縮等)も含む。初期角度以外の要因を極力排除するために、すなわち初期角度に絞り込むために、片側だけでなく左右両側の操作によるデータを用い、その中立値に対する測定誤差とすることにより、初期角度の算出精度を向上させることができる。
In step S2, the neutral value of the measurement error generated by the left and right operation is determined. As shown in FIGS. 7A and 7B, in the case of inclination θ = 3 °, the measurement error on the left is −0.05 mm, the measurement error on the right is 0.02 mm, and the neutral value is (−0.05 + 0 .02) /2=-0.015 mm.
In step S3, a value obtained by subtracting the neutral value obtained in step S2 from the measurement error generated by the left and right operation is determined as a measurement error. The measurement error on the left side is −0.05 − (− 0.015) = − 0.035 mm, and the measurement error on the right side is 0.02 − (− 0.015) = 0.035 mm, and the inclination θ The measurement error at 3 ° is ± 0.035 mm.
The measurement error generated by the inclination of the inter-plane
ステップS4で、ステップS3において求めた測定誤差に基づいて、面間距離測定装置1の初期角度を求める。
図8に、片側を持ち上げたときの面間距離測定装置1と較正器7との関係を示す。図8からも明らかなように、測定誤差Δ(mm)、面間距離L(mm)、傾きθ(°)、初期角度θ´(°)は下式(8)で表わされるので、初期角度θ´は下式(9)により求められる。
Δ=(L・π・θ/180)・tanθ´・・・(8)
θ´=tan-1(Δ・180/L・π・θ)・・・(9)
図9に、式(9)で表わされる測定誤差Δと初期角度θ´との関係を示す。図9からもわかるように、本例では、測定誤差0.035mmに基づいて初期角度0.25°が求められる。
In step S4, based on the measurement error obtained in step S3, the initial angle of the inter-surface
FIG. 8 shows the relationship between the inter-plane
Δ = (L · π · θ / 180) · tan θ ′ (8)
θ ′ = tan −1 (Δ · 180 / L · π · θ) (9)
FIG. 9 shows the relationship between the measurement error Δ expressed by the equation (9) and the initial angle θ ′. As can be seen from FIG. 9, in this example, the initial angle 0.25 ° is determined based on the measurement error of 0.035 mm.
なお、ここでは垂直方向に対する較正則を説明したが、水平方向に対する較正則も同様である。 Although the calibration law for the vertical direction is described here, the calibration law for the horizontal direction is the same.
以上のようにして初期角度を求めた後、その初期角度を補正する。例えば初期角度を低減するように、セット台7cと面間距離測定装置1との間にシムを挿入する等により、物理的に面間距離測定装置1の姿勢補正を行う。或いは、初期角度を低減するように、式(1)〜式(7)に示す計算式に補正項を組み込む等、ソフトウェア面から対応を採るようにしてもよい。
After the initial angle is determined as described above, the initial angle is corrected. For example, a posture correction of the inter-plane
図10に、初期角度を低減させることによる効果を示す。面間距離測定装置1が二面に対して傾斜角θ=3°で傾いても、測定誤差は左右でそれぞれ−0.02mmとなった。すなわち、初期角度の低減前の誤差範囲は0.02〜−0.05mmであったのが、初期角度の低減後の誤差範囲は0.00〜−0.02mmとなり、距離測定精度を向上させることができた。
FIG. 10 shows the effect of reducing the initial angle. Even if the inter-plane
(他の実施形態)
上述した実施形態では、面間距離測定装置1を較正器7にセットするときの側面7bに対する初期角度について説明したが、対象物までの距離と角度を取得できる測定器具であれば、本発明の適用範囲はそれに限られるものではない。
例えば、対象物までの距離を測定し、対象物に対する角度を求めることのできる測定器具として、レーザトラッカーがある。図11に示すように、レーザトラッカーでは、レーザトラッカー本体8から、対象物に接触させたターゲット9にレーザ光を照射し、ターゲット9から反射されたレーザ光を受光することにより距離を測定し、ターゲット9の三次元位置を決定する。
(Other embodiments)
Although the embodiment described above describes the initial angle with respect to the
For example, there is a laser tracker as a measuring instrument capable of measuring the distance to an object and determining the angle with respect to the object. As shown in FIG. 11, in the laser tracker, the laser tracker
本実施形態では、基準とする平面(以下、基準面と称する)に対するレーザトラッカー本体8の初期姿勢を求めて、その初期姿勢を補正する。すなわち、レーザトラッカー本体8が持つX、Y、Z軸を基準面に合わせる。基準面は、例えば対象物の測定面でもよいし、レーザトラッカー本体8が置かれる面でもよい。
In the present embodiment, the initial attitude of the laser tracker
図11に示すように、基準面に対する初期姿勢として、レーザトラッカー本体8が持つX軸又はY軸が角度αの傾きを、Z軸が角度βの傾きを有するとする。
基準面において、ターゲット9を一方向にずらしながら複数点(好ましくは3点以上)で距離を測定する。これにより、基準面でベクトルを生成することができる。同様に、基準面において、ターゲットを該一方向に直交する方向にずらしながら複数点(好ましくは3点以上)で距離を測定する。これにより、基準面でベクトルを生成することができる。
そして、レーザトラッカー本体8が持つX軸又はY軸と、Z軸とを、基準面で生成したベクトルに合わせるように、すなわち角度α、βを0にするようにレーザトラッカー本体8の初期姿勢を補正する。例えばレーザトラッカー本体8が置かれる面とレーザトラッカー本体8との間にシムを挿入する等により、物理的にレーザトラッカー本体8の姿勢補正を行う。
レーザトラッカー本体8が持つX、Y、Z軸が対象物の測定面に対してずれたまま測定を行うと、後から座標変換等の演算が必要となり、作業工数の増大と、演算作業に起因して桁落ち等が生じるおそれがある。基準面に対するレーザトラッカー本体8の初期姿勢を補正することにより、座標変換等の演算を不要とし、桁落ち等が生じないようにして測定精度を向上させることが可能になる。
As shown in FIG. 11, it is assumed that the X axis or Y axis of the laser tracker
In the reference plane, the distance is measured at a plurality of points (preferably three or more points) while shifting the target 9 in one direction. This allows vectors to be generated at the reference plane. Similarly, in the reference plane, the distance is measured at a plurality of points (preferably three or more points) while shifting the target in the direction orthogonal to the one direction. This allows vectors to be generated at the reference plane.
Then, the initial attitude of the laser tracker
If measurement is performed with the X, Y, and Z axes of the laser tracker
以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 As mentioned above, although the present invention was explained with an embodiment, the above-mentioned embodiment shows only an example of the embodiment in the case of carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention is interpreted restrictively by these. It is a must-have. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical concept or the main features thereof.
1:面間距離測定装置
2:支持体
3a、3b:距離測定センサ(接触式変位センサ)
7:較正器
7b:側面
8:レーザトラッカー本体
9:ターゲット
1: Inter-surface distance measuring device 2:
7:
Claims (4)
前記面間距離測定装置を、平行な二面間の距離が既知の較正器にセットした状態から傾きを変えて距離測定を行い、測定誤差を取得する手順と、
前記測定誤差に基づいて、前記面間距離測定装置の初期角度を求める手順と、
前記初期角度を補正する手順とを有することを特徴とする面間距離測定装置の姿勢補正方法。 A support that can be inserted between two opposing surfaces, and one end of the support, which measures the distance from a predetermined position of the inter- surface distance measuring device to one of the two surfaces Three or more distance measurement sensors, and three other sensors provided at the other end of the support, for measuring the distance from a predetermined position of the distance measuring device to the other of the two surfaces A posture correction method for correcting the posture of an inter-surface distance measuring device, comprising: the other distance measurement sensor described above; determining an inclination with respect to the two opposing surfaces; and measuring a distance between the two surfaces.
A procedure for measuring a distance from a state in which the distance between two planes is set to a calibrator with a known distance between two parallel planes and changing a tilt to obtain a measurement error;
Determining an initial angle of the inter-surface distance measuring device based on the measurement error;
And a step of correcting the initial angle.
前記初期角度を求める手順では、前記中立値に対する測定誤差に基づいて前記初期角度を求めることを特徴とする請求項2に記載の面間距離測定装置の姿勢補正方法。 In the procedure for acquiring the measurement error, a neutral value of the measurement error at the predetermined inclination obtained at the one end side and the measurement error at the predetermined inclination obtained at the other end side is obtained, Calculate the measurement error for the neutral value,
The method according to claim 2 , wherein in the step of obtaining the initial angle, the initial angle is determined based on a measurement error with respect to the neutral value.
θ´=tan-1(Δ・180/L・π・θ)
により求めることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の面間距離測定装置
の姿勢補正方法。 In the procedure for obtaining the initial angle, the initial angle θ ′ is given by the following equation θ ′ = tan −1 (Δ · 180 / L · π · θ) as the measurement error Δ, the distance L between the two surfaces of the calibrator, and the inclination θ. )
The posture correction method of the inter-surface distance measuring device according to any one of claims 1 to 3 , characterized by:
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