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公開番号2024152665
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-25
出願番号2024062339
出願日2024-04-08
発明の名称自動測定システムおよび自動測定システムの制御方法
出願人株式会社ミツトヨ
代理人個人
主分類B25J 9/10 20060101AFI20241018BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】ロボット等の移動機構によって測定器を測定対象に向けて正確に制御できるようにする。
【解決手段】自動測定システムは、測定対象物の表面を検出して測定対象物の寸法または形状を測定するための測定センサツールと、測定センサツールを測定対象物に対して相対移動させる多軸の移動機構と、測定対象物を撮像する観察カメラと、を備える。観察カメラで測定対象物を撮像した撮像データから測定対象箇所の位置および向き(姿勢)を取得し、観察カメラと測定センサツールとの間の位置および姿勢のオフセットを加味して、移動機構によって測定センサツールを測定対象箇所にアプローチし、測定センサツールによって測定対象箇所の測定値を取得する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
測定対象物の表面を検出して前記測定対象物の寸法または形状を測定するための測定センサツールと、
前記測定センサツールを前記測定対象物に対して相対移動させる移動機構と、
前記測定対象物を撮像する観察カメラと、を備えた自動測定システムの制御方法であって、
前記観察カメラで撮影されるカメラ校正用マークと、前記測定センサツールで測定されるセンサ校正用パーツと、を有していて、前記カメラ校正用マークとセンサ校正用パーツとの相対位置が既知である校正用マスタを用意し、
前記観察カメラによって前記カメラ校正用マークを撮像するカメラ校正用マーク撮像工程と、
前記測定センサツールによって前記センサ校正用パーツを測定するセンサ校正用パーツ工程と、
前記カメラ校正用マーク撮像工程における前記移動機構の位置および姿勢と取得された撮像データと、前記センサ校正用パーツ工程における前記移動機構の位置および姿勢と取得された測定データと、に基づいて、前記観察カメラと前記測定センサツールとの間の位置および姿勢のオフセットを校正する工程と、を実行する
ことを特徴とする自動測定システムの制御方法。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
請求項1に記載の自動測定システムの制御方法において、
前記移動機構は、一つの多関節ロボットであって、
前記一つの多関節ロボットの手先部に前記観察カメラと前記測定センサツールとが保持されている
ことを特徴とする自動測定システムの制御方法。
【請求項３】
請求項2に記載の自動測定システムの制御方法において、
前記観察カメラの位置と前記測定センサツールの位置とを交換するように前記観察カメラと前記測定センサツールとを移動させる交換手段が前記多関節ロボットの前記手先部に設けられている
ことを特徴とする自動測定システムの制御方法。
【請求項４】
請求項1に記載の自動測定システムの制御方法において、
前記測定センサツールは、所定測定圧で測定子を前記測定対象物に当接させて前記測定対象物の寸法を測定する測定器であり、
前記測定子は、点ではなく、線または面によって前記測定対象物に当接するものである
ことを特徴とする自動測定システムの制御方法。
【請求項５】
請求項1に記載の自動測定システムの制御方法において、
前記測定センサツールは、テレセントリックレンズを搭載した画像測定器である
ことを特徴とする自動測定システムの制御方法。
【請求項６】
請求項5に記載の自動測定システムの制御方法において、
前記カメラ校正用マークの一部または全部と前記センサ校正用パーツの一部または全部とは同一であって兼用される
ことを特徴とする自動測定システムの制御方法。
【請求項７】
請求項3に記載の自動測定システムの制御方法において、
前記測定センサツールは、テレセントリックレンズを搭載した画像測定器であり、
前記交換手段によって前記観察カメラと前記測定センサツールとの位置を交換でき、かつ、
測定対象物を撮像するときの前記観察カメラと、測定対象物を測定するときの前記測定センサツールと、でピントが合っている面が同じ平面内に存在するように前記交換手段に取り付けられている
ことを特徴とする自動測定システムの制御方法。
【請求項８】
測定対象物の表面を検出して前記測定対象物の寸法または形状を測定するための測定センサツールと、
前記測定センサツールを前記測定対象物に対して相対移動させる移動機構と、
前記測定対象物を撮像する観察カメラと、を備えた自動測定システムの制御方法であって、
前記観察カメラで測定対象物を撮像した撮像データから測定対象箇所の位置および姿勢を取得し、
前記観察カメラと前記測定センサツールとの間の位置および姿勢のオフセットを加味して、前記移動機構によって前記測定センサツールを前記測定対象箇所にアプローチし、
前記測定センサツールによって前記測定対象箇所の測定値を取得する
ことを特徴とする自動測定システムの制御方法。
【請求項９】
測定対象物の表面を検出して前記測定対象物の寸法または形状を測定するための測定センサツールと、
前記測定センサツールを前記測定対象物に対して相対移動させる移動機構と、
前記測定対象物を撮像する観察カメラと、を備えた自動測定システムであって、
前記移動機構は、一つの多関節ロボットであって、
前記観察カメラの位置と前記測定センサツールの位置とを交換するように前記観察カメラと前記測定センサツールとを移動させる交換手段が前記多関節ロボットの手先部に設けられ、
前記一つの多関節ロボットの前記手先部に前記交換手段を介して前記観察カメラと前記測定センサツールとが保持されている
ことを特徴とする自動測定システム。
【請求項１０】
測定対象物の表面を検出して前記測定対象物の寸法または形状を測定するための測定センサツールと、
前記測定センサツールを前記測定対象物に対して相対移動させる移動機構と、
前記測定対象物を撮像する観察カメラと、
を備えた自動測定システムにコンピュータを組み込んで、
前記観察カメラで撮影されるカメラ校正用マークと、前記測定センサツールで測定されるセンサ校正用パーツと、を有していて、前記カメラ校正用マークとセンサ校正用パーツとの相対位置が既知である校正用マスタを用意し、
前記コンピュータに、
前記観察カメラによって前記カメラ校正用マークを撮像するカメラ校正用マーク撮像工程と、
前記測定センサツールによって前記センサ校正用パーツを測定するセンサ校正用パーツ工程と、
前記カメラ校正用マーク撮像工程における前記移動機構の位置および姿勢と取得された撮像データと、前記センサ校正用パーツ工程における前記移動機構の位置および姿勢と取得された測定データと、に基づいて、前記観察カメラと前記測定センサツールとの間の位置および姿勢のオフセットを校正する工程と、を実行させる
ことを特徴とする自動測定システムの制御プログラム。
（【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】
本発明は、自動測定システムおよび自動測定システムの制御方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
測定対象物の寸法や形状を測定する測定器として、ホールテスト、シリンダーゲージ、ボアマチック(登録商標)等の内径測定器がある(例えば、特許文献1参照)。
このような小型寸法形状測定器は人手による測定操作を前提とするが、昨今の人手不足の問題と測定効率のより一層の向上のため、従来手動操作していた寸法あるいは形状の測定を全自動化したいという要請がある。
そこで、本出願人は例えば特許文献2のように、多関節ロボットアームの先端に電動駆動する内径測定器を取り付け、測定対象箇所を自動的に順次測定するようにした自動内径測定システムを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開2010-19783
特開2021-9115
特許5439833
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動内径測定器で穴の径(寸法)を測定するには、多関節ロボットアーム部の手先部の移動によって電動内径測定器を測定対象の穴に挿入しなければならないが、電動内径測定器の測定ヘッド部と測定対象穴の内壁との隙間は極僅か(数ミリメートル程度)である。電動内径測定器を測定対象の穴に正確に挿入できないと、測定ヘッドと測定対象物とが衝突する可能性がある。あるいは、内径測定器のような接触式の測定器ではなく、非接触式の測定器を用いる場合であっても、非接触式測定器と測定対象物との距離および相対姿勢の調整に誤差があると測定誤差になる。
【０００５】
そこで、ロボットの手先に取り付けた測定器の位置および姿勢を制御するためのTCP(ツールセンターポイント)を正確に設定したい。
しかしながら、従来知られているTCP(ツールセンターポイント)の設定方法は次のような方法である(特許文献3)。
まず、ツールは、ツールの頂部に尖った点(これをツール先端点と称することにする)を有している。また、尖った一点(基準点)を有する校正用治具を用意する。ツール先端点を固定された校正用治具の基準点に接触させる。ツール先端点と基準点との接触を保ったままロボットアームの姿勢を数パターン変化させる(例えば4パターン)。ツール先端点(基準点)は動かない不動の一点であるとして連立方程式を解けば、TCP(ツールセンターポイント)が求められる。
【０００６】
しかし、内径測定器(例えばホールテスト)のように測定ヘッドが大きく、尖った点が無い場合には、上記の方法でTCP(ツールセンターポイント)を設定することはできない。
あるいは、内径測定器(例えばホールテスト)に合わせて頂部に尖った点(ツール先端点)をもつ校正専用ツールを用意し、校正専用ツールでTCPを設定した後で、ツールを電動内径測定器に付け替えるということも考えられるが、測定器のタイプやサイズごとに校正専用ツールを用意することは手間およびコストの点で難しいし、ツールを付け替える際の取り付け誤差も無視できない問題である。
【０００７】
本発明の目的は、ロボット等の移動機構によって測定器を測定対象に向けて正確に制御できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の自動測定システムの制御方法は、
測定対象物の表面を検出して前記測定対象物の寸法または形状を測定するための測定センサツールと、
前記測定センサツールを前記測定対象物に対して相対移動させる移動機構と、
前記測定対象物を撮像する観察カメラと、を備えた自動測定システムの制御方法であって、
前記観察カメラで撮影されるカメラ校正用マークと、前記測定センサツールで測定されるセンサ校正用パーツと、を有していて、前記カメラ校正用マークとセンサ校正用パーツとの相対位置が既知である校正用マスタを用意し、
前記観察カメラによって前記カメラ校正用マークを撮像するカメラ校正用マーク撮像工程と、
前記測定センサツールによって前記センサ校正用パーツを測定するセンサ校正用パーツ工程と、
前記カメラ校正用マーク撮像工程における前記移動機構の位置および姿勢と取得された撮像データと、前記センサ校正用パーツ工程における前記移動機構の位置および姿勢と取得された測定データと、に基づいて、前記観察カメラと前記測定センサツールとの間の位置および姿勢のオフセットを校正する工程と、を実行する
ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の一実施形態では、
前記移動機構は、一つの多関節ロボットであって、
前記一つの多関節ロボットの手先部に前記観察カメラと前記測定センサツールとが保持されている
ことが好ましい。
【００１０】
本発明の一実施形態では、
前記観察カメラの位置と前記測定センサツールの位置とを交換するように前記観察カメラと前記測定センサツールとを移動させる交換手段が前記多関節ロボットの前記手先部に設けられている
ことが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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