特許ウォッチ

公開番号2024049366
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-09
出願番号2023160033
出願日2023-09-25
発明の名称撮像を利用したマイクロメータヘッド変位計システム
出願人株式会社ミツトヨ
代理人個人
主分類G01B 11/00 20060101AFI20240402BHJP(測定;試験)
要約【課題】マイクロメータヘッドの変位量を正確に決定する技術的方策を提供する。
【解決手段】マイクロメータヘッド変位計システム100は、マイクロメータヘッドMHと撮像部20とを含む。マイクロメータヘッドは、粗スケール6と精スケール10を含む。システムは、撮像部からマイクロメータヘッドの画像を取得し、画像に部分的に基づいて、粗スケールと粗基準線との間の粗い相対位置に対応する粗測定値を決定し、画像に部分的に基づいて、かつ、精基準線の補間位置の算出に基づいて、精スケールと精基準線との間の精細な相対位置に対応する精測定値を決定し、粗測定値と精測定値との和に基づいて、マイクロメータヘッドの変位量を決定させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
マイクロメータヘッドと、
少なくとも１つのカメラを含み、前記マイクロメータヘッドの画像を取得するように構成された撮像部と、
１つ又は複数のプロセッサと、
前記１つ又は複数のプロセッサに結合され、前記１つ又は複数のプロセッサによって実行されるプログラム命令を記憶するメモリと、
を備える、マイクロメータヘッド変位計システムであって、
前記マイクロメータヘッドは、
粗スケールの測定値を示すために互いに相対的に移動するように構成された粗スケールおよび粗基準線と、
精スケールの測定値を示すために互いに相対的に移動するように構成された精スケールおよび精基準線と、を有し、
前記プログラム命令は、前記１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、前記１つ又は複数のプロセッサに少なくとも、
撮像部からマイクロメータヘッドの少なくとも１つの画像を取得させ、
前記少なくとも１つの画像に少なくとも部分的に基づいて、前記粗スケールと前記粗基準線との間の粗い相対位置に対応する粗測定値を決定させ、
少なくとも１つの画像に少なくとも部分的に基づいて、かつ、前記精基準線の補間位置の算出に基づいて、前記精スケールと前記精基準線との間の精細な相対位置に対応する精測定値を決定させ、
前記粗測定値と前記精測定値との和に少なくとも部分的に基づいて、前記マイクロメータヘッドの変位量を決定させる、マイクロメータヘッド変位計システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記マイクロメータヘッドの変位量を表示するディスプレイを備えることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロメータヘッド変位計システム。
【請求項３】
前記ディスプレイは、前記マイクロメータヘッドの少なくとも１つの画像を表示するビューウィンドウを含むように構成されることを特徴とする、請求項２に記載のマイクロメータヘッド変位計システム。
【請求項４】
前記ディスプレイは、前記マイクロメータヘッドに対する前記撮像部の適切な位置決めを確認する肯定的な表示を提供するように構成されることを特徴とする、請求項２に記載のマイクロメータヘッド変位計システム。
【請求項５】
前記１つ又は複数のプロセッサは、前記精基準線が前記撮像部の視野の中心に位置し、前記精基準線の両側に実質的に同数の精測定標識が現れるとき、前記適切な位置決めを確認する、請求項４に記載のマイクロメータヘッド変位計システム。
【請求項６】
前記１つ又は複数のプロセッサは、前記肯定的な表示に応答するユーザアクションに応答して、前記粗測定値、前記精測定値、および前記マイクロメータヘッドの変位量を決定するように構成される、請求項４に記載のマイクロメータヘッド変位計システム。
【請求項７】
前記マイクロメータヘッドの変位量は、前記メモリに記憶されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロメータヘッド変位計システム。
【請求項８】
前記マイクロメータヘッドを動作させるように構成されたモータシステムを含み、前記１つ又は複数のプロセッサは、前記マイクロメータヘッドの変位量に基づいて前記モータシステムを駆動するように構成される、請求項１に記載のマイクロメータヘッド変位計システム。
【請求項９】
請求項１に記載のマイクロメータヘッド変位計システムであって、前記精基準線の補間位置の算出は、
前記精スケールについて、前記精基準線に最も近く、かつ、前記精基準線を超えない第１の精測定標識を決定し、当該第１の精測定標識に基づいて、第１の精測定値を決定すること、
前記第１の精測定標識と、前記第１の精測定標識に隣接する第２の精測定標識との間の第１の距離内で、前記精基準線の位置を決定することであって、前記精基準線の位置が前記第１および前記第２の精測定標識の間に存在する、決定すること、および
前記第１の精測定標識から前記精基準線の位置までの第２の距離と、前記第１の精測定標識から前記第２の精測定標識までの第１の距離との間の比を決定し、その比に基づいて精基準線の補間位置を計算すること、
を含む、マイクロメータヘッド変位計システム。
【請求項１０】
前記精測定値の決定は、前記第１の精測定標識に基づく第１の精測定値と、前記精基準線の補間位置に基づく補間された精測定値とを加算することを含むことを特徴とする、請求項９に記載のマイクロメータヘッド変位計システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、計測に関し、より詳細には、マイクロメータヘッド変位計システムに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
マイクロメータヘッドには、主（粗）スケールと副（精）スケールがあるものが知られている。マイクロメータに含まれるようなこのようなマイクロメータヘッドは、例えば、米国特許第４，５５０，５０７号及び米国特許第６，１１５，９３４号に開示されており、これらの各特許は、参照により本明細書に組み込まれる。すなわち、Ｕ字型のアームとスピンドルの先端と対向する位置に設けられたアンビルとを有するフレームをマイクロメータヘッドに付加することにより、マイクロメータを構成することができる。
【０００３】
マイクロメータヘッドの位置によっては、例えば、マイクロメータヘッドが狭い場所に置かれていてスケールが見えにくいときには、スケールを読み取ってマイクロメータヘッドの変位量（マイクロメータヘッドの測定値）を求めることが困難なことがある。また、マイクロメータのヘッドの変位量を決定するためのスケールの標識を正確に解釈することは、初心者には難しい場合がある。本開示は、マイクロメータヘッドの変位量を正確に決定する技術的解決策を提供することを目的とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この概要は、以下の詳細な説明において更に説明される概念のセレクションを、簡略形式で紹介するために提供される。この概要は、請求項に係る主題の重要な特徴を特定することを意図しておらず、また、請求項に係る主題の範囲を決定する助けとして使用されることも意図していない。
【０００５】
一態様によれば、マイクロメータヘッドと、少なくとも１つのカメラを含みマイクロメータヘッドの画像を取得するように構成された撮像部と、１つ又は複数のプロセッサと、１つ又は複数のプロセッサに結合され、プログラム命令を記憶するメモリとを含む、マイクロメータヘッド変位計システムが提供される。
【０００６】
マイクロメータヘッドは、
粗スケールの測定値を示すために互いに相対的に移動するように構成された粗スケールおよび粗基準線と、
精スケールの測定値を示すために互いに相対的に移動するように構成された精スケールおよび精基準線とを備える。
メモリに格納されたプログラム命令は、前記１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、１つ又は複数のプロセッサに、少なくとも、
撮像部からマイクロメータヘッドの少なくとも１つの画像を取得させ、
少なくとも１つの画像に少なくとも部分的に基づいて、粗スケールと粗基準線との間の粗い相対位置に対応する粗測定値を決定させ、
少なくとも１つの画像に少なくとも部分的に基づいて、かつ、精基準線の補間位置の算出に基づいて、精スケールと精基準線との間の精細な相対位置に対応する精測定値を決定させ、
粗測定値と精測定値との和に少なくとも部分的に基づいて、マイクロメータヘッドの変位量を決定させる。
【０００７】
別の態様によれば、マイクロメータヘッド変位計システムを動作させる方法が提供される。当該方法は、
粗スケールの測定値を示すために互いに相対的に動くように構成された粗スケールおよび粗基準線と、精スケールの測定値を示すために互いに相対的に動くように構成された精スケールおよび精基準線とを含むマイクロメータヘッドについて、当該マイクロメータヘッドの少なくとも１つの画像を取得するために、少なくとも１つのカメラを含むマイクロメータヘッド変位計システムの撮像部を制御するステップと、
少なくとも１つの画像に少なくとも部分的に基づいて、粗スケールと粗基準線との間の粗い相対位置に対応する粗測定値を決定するステップと、
少なくとも１つの画像に少なくとも部分的に基づいて、かつ、精基準線の補間位置の算出に基づいて、精スケールと精基準線との間の精細な相対位置に対応する精測定値を決定するステップと、
粗測定値と精測定値との和に少なくとも部分的に基づいて、マイクロメータヘッドの変位量を決定するステップとを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
正面からの部分断面が示されたマイクロメータヘッドと、撮像部と、プロセッサとを含むマイクロメータヘッド変位計システムの図である。
マイクロメータヘッド、撮像部、およびディスプレイを含むマイクロメータヘッド変位計システムの模式図である。
画像内の測定標識（例えば、精スケール標識）の第１（下側）のエッジに重なった例示的なポイントツールを示す図である。
画像中の測定標識（例えば、精スケール標識）の第１（下側）のエッジに重なった例示的なボックスツールを示す図である。
画素のグレー値のセットに基づいて第１のエッジ位置を決定する１つの例示的な方法を説明する図である。
画像内の測定標識（例えば、精スケール標識）の第１（下側）のエッジおよび第２（上側）のエッジに重なった例示的なポイントツールを示す図である。
画素のグレー値のセットに基づいて第１（下側）のエッジ位置および第２（上側）のエッジ位置を決定する１つの例示的な方法を説明する図である。
２つの精測定標識（精スケール標識）と、２つの精測定標識の間に位置する精基準線とに重なった例示的なボックスツールを示す図である。
画素のグレー値のセットに基づいて、２つの精測定標識（精スケール標識）の位置と、２つの精測定標識の間に位置する精基準線の位置を決定する１つの例示的な方法を示す図である。
マイクロメータヘッドのスケール部の画像の画像認識処理に基づいてマイクロメータヘッドの変位量を求めるマイクロメータヘッド変位計システムの動作方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、マイクロメータヘッドＭＨと、少なくとも１つのカメラを含む撮像部２０と、１つ又は複数のプロセッサ２２と、１つ又は複数のプロセッサ２２に結合されプログラム命令を記憶するメモリ２４とを含むマイクロメータヘッド変位計システム１００の全体構成を示している。プログラム命令は、１つ又は複数のプロセッサ２２によって実行されると、以下でより詳細に説明されるように、撮像部２０によって得られた画像に基づいて、定義されたマイクロメータヘッド変位決定演算を１つ又は複数のプロセッサ２２に実行させる。
【００１０】
図１に示すように、例示的な実施形態によるマイクロメータヘッドＭＨは、スピンドルの軸に沿って直線的に移動可能であるように、内側スリーブ４を介して支持されるスピンドル５を含む。マイクロメータヘッドＭＨは、内側スリーブ４の外側に配置・固定された外側スリーブ３を含む。外側スリーブ３の外周面には、その軸方向に沿って、図示の実施形態では例えば０．５ｍｍのピッチを有する主（粗）スケール６が形成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許