(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定されたプログラムにしたがって、ワークに形成された孔の座標を探針で計測する三次元計測器による孔計測方法であって、
前記孔の計測に先だって、前記孔が形成されているワーク面の傾きを測定する測定領域を設定する第１段階と、
当該測定領域内で複数の測定点の座標を測定する第２段階と、
測定された前記測定点の座標から形成される面の形状を、予め設定された面の形状と比較することによって、ワーク面上の変曲点を検出する第３段階と、
前記変曲点が存在する領域を前記測定領域から除いた再測定領域を設定する第４段階と、
前記再測定領域内の複数の測定点の座標に基づいて決定された面の傾きを前記孔が形成されたワーク面の傾きとする第５段階とを有することを特徴とする三次元計測器による孔計測方法。
【請求項２】
前記第２段階および前記第３段階は、前記変曲点が検出されなくなるまで繰り返し行なわれることを特徴とする請求項１記載の三次元計測器による孔計測方法。
【請求項３】
前記測定領域は、前記プログラム上で設定される前記孔の中心点を中心点とし、かつ前記孔の半径よりも大きい半径を有する円の円周上に設定されることを特徴とする請求項１記載の三次元計測器による孔計測方法。
【請求項４】
決定したワーク面の傾きを前記孔の形成位置を検査する検査工程に用いることを特徴とする請求項１記載の三次元計測器による孔計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークに形成された孔を計測する方法に係り、特に三次元計測器によって孔の座標を計測する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車等の製造工程には、ワークｗに円状の孔を形成する孔形成工程が含まれている。このような工程で形成された孔は、いわゆる三次元計測器で計測されて設計通りに形成されているか否か判断される。
【０００３】
図８（Ａ）は、ワークｗ上に形成された半径ｒの円状の孔１の上面図である。孔１を三次元計測器によって計測する場合、孔１の内部で探針（プローブ）を図示しないコントローラによって移動させて孔１の内壁ｓに順次当接させ、プローブが内壁ｓと当接する点を座標として記録する。記録された各点の座標からは、孔の中心ｃの座標が算出される。計測者は、この孔の中心ｃの座標から孔１が設計通りの位置に形成されているか否かを判断することができる。
【０００４】
このとき、孔１がワークｗ上に設計された通りの位置に形成されている場合でも、ワークｗの面が傾いていると、計測される孔１の座標がずれることになる。よって、一般的にこのような孔１の計測では、孔１の計測に先立って、例えば孔１の半径ｒよりも長さｄだけ大きい半径を有する円３を設定し、円３の円周上にある複数の点ｍでその高さを測定する。そして、測定された３点を含む面を演算によって求めることによりワークｗの傾きを求め、計測された孔１の中心ｃの座標をワークｗの面上に投影することによってワークｗの傾きによって発生する中心ｃ座標の誤差を補正している。
【０００５】
なお、以上の点ｍの測定や中心ｃの座標の算出といった一連の動作は、予め設定されたプログラムによって行なわれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなワークｗの孔１が形成されている面は、常に水平となっているとは限らない。すなわち、例えば図８（Ａ）のワークｗに凸部１００があって、図８（Ｂ）に示すような断面形状を有している場合がある。このとき円３上の点ｍが凸部１００上に設定されると、ワークｗの傾きが正確に求められない。
【０００７】
このため計測者は、ワークｗと孔１の状態をモニターしながら点ｍが凸部１００上に設定されないように孔１の中心点から点ｍまでの距離、つまり円３の半径を決定する。そして、プログラムは、計測者によって設定された円３の円周を所定の中心角θで分割し、ワークｗの傾きを求めるための測定を行なう点を自動的に決定する。
【０００８】
しかしながら、例えばモニター上で計測者が凸部１００を認識できなかったような場合には、円３の設定を誤ることによって凸部１００上に点ｍが設定され、ワークの正確な傾きが求められない可能性がある。このような場合には、、孔１の中心ｃの座標に誤差が生じて三次元計測器による孔１の計測の信頼性が低下する。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑みて行なわれたものであって、ワークｗの傾きの算出にワークの起伏が影響することをなくし、より信頼性の高い三次元計測器による孔計測方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、設定されたプログラムにしたがって、ワークに形成された孔の座標を探針で計測する三次元計測器による孔計測方法であって、前記孔の計測に先だって、前記孔が形成されているワーク面の傾きを測定する測定領域を設定する第１段階と、当該測定領域内で複数の測定点の座標を測定する第２段階と、
測定された前記測定点の座標から形成される面の形状を、予め設定された面の形状と比較することによって、ワーク面上の変曲点を検出する第３段階と、前記変曲点が存在する領域を前記測定領域から除いた再測定領域を設定する第４段階と、前記再測定領域内の複数の測定点の座標に基づいて決定された面の傾きを前記孔が形成されたワーク面の傾きとする第５段階とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
このように構成することによって、ワークの起伏の有無および位置を調べることができる。そして、設定した測定領域内にワークの起伏がある場合には、ワーク中に起伏の無い領域を測定領域に自動的に設定し直してワークの傾きを求めることができる。よって、計測者が不適切な測定領域を設定するといった人為的なミスによって発生する測定誤差を除き、より正確な測定データを取得することができる。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、前記第２段階および前記第３段階は、前記変曲点が検出されなくなるまで繰り返し行なわれることを特徴とするものである。
【００１３】
このように構成することによって、変曲点が存在する領域が確実に除かれた測定領域によってワーク面の傾きを判定することができる。よって、このワーク面の傾きに基づいて行なわれる孔計測の信頼性をより高めることができる。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、前記測定領域は、前記プログラム上で設定される前記孔の中心点を中心点とし、かつ前記孔の半径よりも大きい半径を有する円の円周上に設定されることを特徴とするものである。
【００１５】
このように構成することによって、略円状の孔に対して孔の計測に影響すると思われる孔の周囲で簡易に測定領域を設定することができる。よって、測定領域の設定を簡易なものにして、孔計測が効率的に行なえるようにすることができる。
【００１６】
また、請求項４記載の発明は、決定したワークの傾きを前記孔の形成位置を検査する検査工程に用いることを特徴とするものである。
【００１７】
このように構成することによって、ワークの傾きによる孔の形成位置の計測誤差をなくし、検査工程の信頼性を高めることができる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、計測者が不適切な測定領域を設定するといった人為的なミスによって発生する測定誤差を除き、より正確な測定データを取得することができる。加えて、予め設定された面の形状との比較により、容易に変曲点の有無を確認できる。
【００１９】
また、請求項２記載の発明は、このワーク面の傾きに基づいて行なわれる孔計測の信頼性をより高めることができる。
【００２０】
また、請求項３記載の発明は、測定領域の設定を簡易なものにして、孔計測が効率的に行なえるようにすることができる。
【００２１】
また、請求項４記載の発明は、ワークの傾きによる孔の形成位置の計測誤差をなくし、検査工程の信頼性を高めることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、一般的な三次元測定器の概略構成を説明する図である。
プローブ１０は、ワークｗの表面に接触させて、各部の座標を入力するために用いられる。このプローブ１０は、プローブ駆動部１５によって動かされる。また、プローブ１０の接触位置の座標は、座標測定部２０によって測定される。測定動作制御部３０は、プローブ駆動部１５の動作を制御したり、座標測定部２０によって測定された座標を記憶したりするものである。
【００２３】
プローブ駆動部１５は、動作制御部３０に記憶されているプログラムにしたがって動作する。孔計測を行なうプログラムには、ワークｗの面の傾きを求める測定点を決定するための処理や、測定された座標に基づいてワークｗの面のを算出するための処理、さらには算出されたワークｗの面に基づいた孔計測のための一連の動作が記憶されている。
【００２４】
図２は、本実施の形態の三次元測定器による孔１の計測方法を簡単に説明する図である。
本実施の形態は、三次元計測器による孔計測方法を孔計測に先立って行なわれるワークの面の傾きの計測に用いたものである。
【００２５】
図示した孔１は、半径がｒの長さを有する真円状の孔であって、図中のＤＩＲ２方向に並んでワークｗ上に配置されている。一方、孔１を計測する三次元計測器のプローブ１０（図１）は、孔１の上方に位置している。ワークｗは、一つの孔１の計測が終了する毎に孔１のピッチでＤＩＲ２方向へ移動し、計測を行なうべき孔１を順次プローブ１０の下方へ送り込んでいる。
【００２６】
プログラムでは、プローブ１０を孔１の上方からワークｗに下ろし、孔１の設計上の中心点ｏを中心とする半径がｒ＋ｄの長さを有する円３を設定する。そして、円３の円周上の点を複数測定し、これを座標として記録するようになっている。円３の円周上の点は、円３の半径Ｒ、半径ＲとＤＩＲ２の軸とがなす角度θ、孔１の内面の法線方向の軸ＤＩＲ１上の点を用いた３次元の座標（図３）によって記録される。
【００２７】
図４は、ワークｗの面の傾きを求めるために行なう計測の測定点を決定する手順を説明する図である。本実施の形態では、先ず、孔１の設計上の中心点ｏにプローブ１０を下ろし、プログラムにしたがってワークｗ上の円３の円周上の１点（図中では点ｅ）にプローブ１０を移動する。そして、点ｅから時計回りに円３の中心角を４等分し、図４（Ａ）に示すように点ｆ、点ｇ、点ｈの各点を測定点に決定する。
【００２８】
図４（Ａ）で示した点ｅ、点ｆ、点ｇ、点ｈの各測定点を、Ｒ，θ，ＤＩＲ１座標中に記すと、図４（Ｂ）のように全ての測定点が同一の面上にあり、この面が正方形をなしている。よって、この面の傾きをワークｗの面の傾きとすることができる。
【００２９】
そして、孔１の計測で決定した孔１の中心点ｃをこの傾きを有する面にプログラム上で投影し、ワークｗの面の傾きによる中心点測定の測定誤差を補正する。
【００３０】
また、図５、図６は、図４に示したワークｗを別のプログラムによって計測した例を説明する図である。
図５の例でも、図４で説明した例と同様に中心点ｏにプローブ１０を下ろし、プログラムにしたがってワークｗ上の円３の円周上の１点（図中では点ａ）にプローブ１０を移動する。そして、点ａから時計回りに円３の中心角を４等分し、図５（Ａ）に示すように測定点ｂ、測定点ｃ、測定点ｄを決定する。なお、図５（Ａ）の例では、以上の測定点決定の結果、測定点ｃが凸部１００上に設定される。
【００３１】
図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の測定点ａ、測定点ｂ、測定点ｃ、測定点ｄの各座標をＲ，θ，ＤＩＲ１座標中に記した図である。ワークｗの面が、一定の傾きを持った平面であるとすれば、点ａ、点ｂ、点ｃ、点ｄの各測定点は同一面上にあることになる。また、特に本実施の形態では、点ａ、点ｂ、点ｃ、点ｄの各測定点によって正方形の面が形成されるはずである。
【００３２】
しかし、図５（Ｂ）によれば、点ａ、点ｂ、点ｃ、点ｄの各測定点によって形成される面は正方形とはならない。ただし、測定点ｃのＤＩＲ座標が小さくなるように補正した場合、測定点ａ、測定点ｂ、測定点ｄの３点を含む正方形の面ｗ´が設定できる。したがって、測定点ｃだけが面ｗ´よりも高い位置にあることが分かる。これは、図４（Ａ）のように測定点ｃが凸部１００の上に設定されていることによる結果である。なお、本実施の形態では、測定点ｃのように他の測定点が含まれる同一な平面にないと判断された測定点を変曲点というものとする。
【００３３】
つまり、ワーク平面が起伏のない平面であっても、全体的に傾いていた場合、傾きの度合いや測定点数によっては取得したデータがワークの起伏を表すものか傾きを表すものか判別しにくいことが考えられる。このような場合には、本実施の形態のように予め測定点の全てが同一面に含まれる場合に測定点によって形成される面の形状をプログラム上に設定しておき、変曲点を高さ方向の位置を補正することにより測定点が設定された面を形成できる点として簡易に検出することも可能である。
【００３４】
測定動作制御部３０では、以上の測定結果から、測定点ｂから測定点までの範囲にワークｗの面形状が凸になっている箇所があると判断する。そして測定動作制御部３０は、円３の円周から測定点ｂ、測定点ｄ間を除いた領域である測定点ｂから測定点ｄまでの円周を図５のように４等分して測定点ｉ，測定点ｊ，測定点ｋ，測定点ｌを決定する。この各点の測定座標をＲ，θ，ＤＩＲ１座標中に記入して面を設定し、測定点ｉ，測定点ｊ，測定点ｋ，測定点ｌの座標が、設定された面上にある場合にはこの面の傾きをワークｗの面の傾きと見なして孔１の中心点ｃの決定に使用する。
【００３５】
図７は、以上述べた本実施の形態の処理を説明するフローチャートである。
【００３６】
本実施の形態の処理は、先ず測定の対象となる孔１の上にプローブ１０が来るようにワークｗを搬送し、モニタなどを通して測定の対象となる孔１を認識する（Ｓ１）。測定対象孔を認識すると（Ｓ２）、図４ないし図６で説明した方法によってワークｗ上に起伏があるか否かを調査するワーク起伏調査を行なう（Ｓ３）。
【００３７】
この結果、測定点中に変曲点がない場合には（Ｓ４：ＮＯ）、全ての測定領域（本実施の形態では円３の円周）をプログラムに設定されている測定点の数で等分し、ワークｗの面の傾きを測定する面測定を行なうための測定点を決定する（Ｓ７）。
【００３８】
一方、測定点中に変曲点がある場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、変曲点の位置を座標から認識し（Ｓ５）、測定領域のうちワークｗの傾きが一定であると判断できる「傾き一定部」だけをプログラムに設定されている測定点の数で等分し、ワークｗの面の傾きを測定する面測定を行なうための測定点を決定し（Ｓ６）、ワークｗの傾きを求める処理を終了する。
【００３９】
また、以上説明したフローチャートのステップ４の処理で変曲点が検出された場合、ステップ５の処理の後再度変曲点があるか判断し、この処理を変曲点が検出されなくなるまで繰り返すようにしても良い。
【００４０】
以上述べた本実施の形態は、ワークｗの起伏の有無および位置を調べることができる。そして、設定した測定領域内にワークｗの起伏がある場合には、ワーク中に起伏の無い領域を新たに再測定領域として自動的に設定し直してワークの傾きを求めることができる。
【００４１】
よって、計測者が不適切な測定領域を設定するといった人為的なミスによって発生する測定誤差を除き、より正確な測定データを取得することができる。
【００４２】
また、本実施の形態は、円状の孔１に対して孔１の設計上の中心点を中心とする孔１よりも大きい半径の円３を設定し、この円周を測定領域として設定している。このため、孔１の計測に影響すると思われるワークｗの位置でワークｗの傾きを測定するための測定領域を自動的に設定することができる。よって、ワークｗの傾きを求める処理を簡易なものにすることができる。
【００４３】
また、本実施の形態は、決定したワークの傾きを前記孔の形成位置を検査する検査工程に用いることによって、ワークｗの傾きによる孔１の形成位置の計測誤差をなくし、検査工程の信頼性を高めることができる。
【００４４】
なお、以上述べた本実施の形態では、ワークの面の傾きを算出するための測定点を４点としているが、本発明はこのような例に限定されるものではなく、測定点を何点としても良い。
【００４５】
また、以上述べた実施の形態は、真円形状の孔を計測する例について述べているが、本発明はこのような例に限定されるものではなく、どのような形状の孔に対しても適用することができる。このような場合には、例えば計測対象となる孔を含む円の円周を測定領域に設定しても良い。
【００４６】
また、本発明は、ナット、ボルト等の計測にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な三次元測定器の概略構成を説明する図である。
【図２】本発明の一実施の形態の三次元測定器による孔の計測方法を簡単に説明する図である。
【図３】本発明の一実施の形態の測定点の座標を記録する座標を説明する図である。
【図４】本発明の一実施の形態のワークの傾きを求めるために行なう計測の測定点を決定する手順を説明する図であって、（Ａ）は、測定点の位置を表す図で、（Ｂ）は、（Ａ）に記した測定点を座標軸上に表した図である。
【図５】本発明の一実施の形態のワークの傾きを求めるために行なう計測の測定点を決定する手順を説明する他の図であって、（Ａ）は、測定点の位置を表す図で、（Ｂ）は、（Ａ）に記した測定点を座標軸上に表した図である。
【図６】本発明の一実施の形態のワークの傾きを求めるために行なう計測の測定点を決定する手順を説明する他の図である。
【図７】本発明の一実施の形態で行なう処理を説明するフローチャートである。
【図８】ワークの傾きを測定する従来の方法の課題を説明する図である。
【符号の説明】
１…孔
３…円
１０…プローブ
１５…プローブ駆動部
２０…座標測定部
３０…測定動作制御部
１００…凸部
ｗ…ワーク
ｏ…孔の設計上の中心点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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