(57)【要約】【課題】  同軸方向に２つ以上の設計基準面を有する３次元形状物について、全ての面について、設計基準面とその従属面の関係における形状評価の適正化を図る。【解決手段】  ３次元形状物の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データを位置合わせして互いの距離を算出する距離算出装置において、３次元ＣＡＤデータ記憶手段６が、設計基準面、及び設計基準面を標示する関連付け情報を付与した従属面を、３次元ＣＡＤデータとして記憶する。測定３次元データ記憶手段７が測定３次元データを記憶する。対応付け手段８が、測定３次元データを設計基準面又は従属面とそれぞれ対応付けした情報を測定３次元データ記憶手段７に記憶させる。位置合わせ手段９が、設計基準面、及び設計基準面に対応付けた測定３次元データを基準として測定３次元データを位置合わせする。距離算出手段１０が位置合わせした従属面と従属面に対応付けた測定３次元データの距離を算出する。【選択図】      図１
2006059014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元形状物の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データを位置合わせして互いの距離を算出する３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置において、
設計基準面、及び該設計基準面を標示する関連付け情報を付与した従属面を、前記３次元ＣＡＤデータとして記憶する３次元ＣＡＤデータ記憶手段と、
前記測定３次元データを記憶する測定３次元データ記憶手段と、
前記測定３次元データを前記設計基準面又は従属面とそれぞれ対応付けした情報を前記測定３次元データ記憶手段に記憶させる対応付け手段と、
前記設計基準面、及び該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準とし、前記設計基準面と該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、及び前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データを位置合わせする位置合わせ手段と、
位置合わせした前記従属面と該従属面に対応付けた測定３次元データの距離を算出する距離算出手段とを備えたことを特徴とする３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置。
【請求項２】
前記位置合わせ手段が、前記設計基準面と該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの距離が最小となるように、前記設計基準面、該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、前記従属面、該従属面に対応付けた前記測定３次元データの位置を座標変換するとともに、前記距離算出手段が、変換後の座標に基づいて、前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出することを特徴とする請求項１記載の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置。
【請求項３】
前記３次元ＣＡＤデータ記憶手段が、複数の前記設計基準面を記憶するとともに、一の設計基準面を標示する関連付け情報を他の設計基準面に付与し、
前記位置合わせ手段が、前記一の設計基準面及び該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準として、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ及び前記一の設計基準面に関連付けた従属面と該従属面に対応する前記測定３次元データとを位置合わせするとともに、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準として、該他の設計基準面に関連付けた従属面と該従属面に対応する前記測定３次元データを位置合わせすることを特徴とする請求項１又は２記載の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置。
【請求項４】
前記設計基準面を複数記憶するとともに、一の設計基準面を標示する関連付け情報を他の設計基準面に付与した前記３次元ＣＡＤデータ記憶手段と、
前記一の設計基準面、及び該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準とし、前記一の設計基準面と該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、及び前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データを位置合わせする前記位置合わせ手段と、
位置合わせした前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出する補正距離算出手段と、
位置合わせした前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出する距離算出手段と、
前記補正距離算出手段が算出した距離に基づいて、前記距離算出手段が算出した距離を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置。
【請求項５】
前記補正距離算出手段が、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの平均距離を算出するとともに、前記補正手段が、前記距離算出手段の算出した距離に、前記補正距離算出手段の算出した平均距離を加減することにより補正することを特徴とする請求項４記載の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置。
【請求項６】
前記設計基準面と従属面の関連付け情報、前記一と他の設計基準面の関連付け情報を３次元ＣＡＤデータに含めたことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置。
【請求項７】
前記設計基準面と従属面の関連付け情報、前記一と他の設計基準面の関連付け情報を入力する入力手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置。
【請求項８】
３次元形状物の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データを位置合わせして互いの距離を算出する３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出方法において、
設計基準面、及び該設計基準面を標示する関連付け情報を付与した従属面を、前記３次元ＣＡＤデータとして記憶する工程と、
前記測定３次元データを記憶する工程と、
前記測定３次元データを前記設計基準面又は従属面とそれぞれ対応付けした情報を記憶する工程と、
前記設計基準面、及び該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準とし、前記設計基準面と該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、及び前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データを位置合わせする工程と、
位置合わせした前記従属面と該従属面に対応付けた測定３次元データの距離を算出する工程とを含むことを特徴とする３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出方法。
【請求項９】
前記設計基準面を複数記憶するとともに、一の設計基準面を標示する関連付け情報を他の設計基準面に付与する工程と、
前記一の設計基準面、及び該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準とし、前記一の設計基準面と該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、及び前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データを位置合わせする工程と、
位置合わせした前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出する工程と、
位置合わせした前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出する工程と、
前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの距離に基づいて、前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データの距離を補正する工程とを含むことを特徴とする請求項８記載の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出方法。
【請求項１０】
３次元形状物の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データを位置合わせして互いの距離を算出する３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離を算出することをコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
設計基準面、及び該設計基準面を標示する関連付け情報を付与した従属面を、前記３次元ＣＡＤデータとして記憶する工程と、
前記測定３次元データを記憶する工程と、
前記測定３次元データを前記設計基準面又は従属面とそれぞれ対応付けした情報を記憶する工程と、
前記設計基準面、及び該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準とし、前記設計基準面と該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、及び前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データを位置合わせする工程と、
位置合わせした前記従属面と該従属面に対応付けた測定３次元データの距離を算出する工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出プログラム。
【請求項１１】
前記設計基準面を複数記憶するとともに、一の設計基準面を標示する関連付け情報を他の設計基準面に付与する工程と、
前記一の設計基準面、及び該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準とし、前記一の設計基準面と該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、及び前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データを位置合わせする工程と、
位置合わせした前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出する工程と、
位置合わせした前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出する工程と、
前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの距離に基づいて、前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データの距離を補正する工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１０記載の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、成形品等の３次元形状物の形状評価や合否判定に用いられ、３次元形状物の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データを位置合わせして互いの距離を算出する３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置、距離算出方法及び距離算出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、３次元ＣＡＤデータに基づいて加工された３次元形状物を、該３次元ＣＡＤデータと比較して加工精度を評価する場合に、前記３次元形状物を３次元空間座標で表される点の集合に変換し、各点と３次元ＣＡＤデータを重ね合わせて互いの距離を算出する方法が採用されている。（例えば、特許文献１）。
【０００３】
詳述すると、まず、接触式３次元測定装置又は非接触式３次元測定装置等により、３次元形状物の表面形状をスキャンして３次元空間座標値を取得し、これを測定３次元データとする。次いで、前記３次元形状物の３次元ＣＡＤデータの立体画像と、前記測定３次元データの各点により形成される立体画像とをモニタ等に表示させる。
【０００４】
次いで、前記３次元ＣＡＤデータの立体画像の異なる軸方向の任意の３面について、前記３次元ＣＡＤデータとの距離の２乗和が最小となる位置に、前記測定３次元データを移動する。このように前記測定３次元データを３次元ＣＡＤデータに対して移動させる作業を位置合わせといい、該位置合わせの基準となる面、すなわち、前記測定３次元データとの距離の誤差２乗和を最小にする面に、前記３次元ＣＡＤデータの設計基準面を使用する。
【０００５】
ここで、一般に設計基準面とは、現実の３次元形状物を設計するにあたって、該３次元形状物を構成する各面の寸法定義等において基準となる面をいう。また、３次元ＣＡＤデータの設計基準面とは、前記３次元形状物の設計基準面に対応する３次元ＣＡＤデータをいい、測定３次元データを位置合わせする際の基準となる面である（例えば、特許文献２）。さらに、前記３次元形状物の各面のうち、設計基準面を基準に寸法定義等される面を従属面という。
【０００６】
その後、上記のように位置合わせした前記３次元ＣＡＤデータと測定３次元データを比較し、前記３次元ＣＡＤデータに対する前記測定３次元データの距離に基づいて加工精度を求める。なお、必要な場合は、前記３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離に応じて色分け等し、ユーザに評価結果を視認可能に表示することが行われる。
【特許文献１】特許３０５７９６０号公報
【特許文献２】特開２００１−８２９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した従来の３次元形状の評価方法では、加工精度の評価対象となる３次元形状物が、同軸方向に複数の設計基準面を現実に有し、且つ該３次元形状物に寸法誤差があった場合に、各従属面からそれぞれに対応する３次元ＣＡＤデータまでの距離を算出して該寸法誤差を評価することはできるが、３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの位置合わせの基準とならない設計基準面からその従属面までの寸法が適正か否かまで評価することができないという問題があった。
【０００８】
例えば、図３Ａ、Ｂ、Ｃに示すように、３次元形状物が、直方体の上面に角穴を形成した形状であると仮定する。該３次元形状物の面Ｂと面Ｃは面Ａを基準に寸法定義等してあり、面Ｄは面Ｃを基準に寸法定義等してある。すなわち、面Ａと面Ｃはそれぞれ設計基準面であり、面Ｂと面Ｃは面Ａの従属面、面Ｄは面Ｃの従属面である。
【０００９】
このような前提において、該３次元形状物の角穴が、図示しない角材を挿通するに適した寸法に加工されているか否か形状評価するためには、該角穴を構成するＣ面からＤ面までの距離を算出して、これが許容範囲内であるか否か評価する必要がある。
【００１０】
ところが、上述した従来の３次元形状の評価方法では、２つの設計基準面である面Ａと面Ｃのうち、面Ａのみを基準にして該３次元形状物の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データを位置合わせしていたので、例えば、前記３次元形状物の面Ａと面Ｃの間に寸法誤差があった場合には、該寸法誤差が位置合わせの工程において面Ａの従属面である面Ｃ，面Ｄまでにも及んでしまう。このため、たとえ面Ｃから面Ｄまでの寸法が許容範囲内に加工されていたとしても、測定３次元データと３次元ＣＡＤデータの距離に基づいて一律に不良と評価されてしまい、位置合わせの基準とならない設計基準面からその従属面までの寸法を適正に評価することができなかった。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、同軸方向に複数の設計基準面を有する３次元形状物の全ての面について適正な形状評価を行うことができる３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置、距離算出方法及び距離算出プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置は、３次元形状物の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データを位置合わせして互いの距離を算出する３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置において、設計基準面、及び該設計基準面を標示する関連付け情報を付与した従属面を、前記３次元ＣＡＤデータとして記憶する３次元ＣＡＤデータ記憶手段と、前記測定３次元データを記憶する測定３次元データ記憶手段と、前記測定３次元データを前記設計基準面又は従属面とそれぞれ対応付けした情報を前記測定３次元データ記憶手段に記憶させる対応付け手段と、前記設計基準面、及び該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準とし、前記設計基準面と該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、及び前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データを位置合わせする位置合わせ手段と、位置合わせした前記従属面と該従属面に対応付けた測定３次元データの距離を算出する距離算出手段とを備えた構成としてある。
【００１３】
好ましくは、前記位置合わせ手段が、前記設計基準面と該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの距離が最小となるように、前記設計基準面、該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、前記従属面、該従属面に対応付けた前記測定３次元データの位置を座標変換するとともに、前記距離算出手段が、変換後の座標に基づいて、前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出する構成とする。
【００１４】
好ましくは、前記３次元ＣＡＤデータ記憶手段が、複数の前記設計基準面を記憶するとともに、一の設計基準面を標示する関連付け情報を他の設計基準面に付与し、前記位置合わせ手段が、前記一の設計基準面及び該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準として、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ及び前記一の設計基準面に関連付けた従属面と該従属面に対応する前記測定３次元データとを位置合わせするとともに、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準として、該他の設計基準面に関連付けた従属面と該従属面に対応する前記測定３次元データを位置合わせする構成とする。
【００１５】
好ましくは、前記設計基準面を複数記憶するとともに、一の設計基準面を標示する関連付け情報を他の設計基準面に付与した前記３次元ＣＡＤデータ記憶手段と、前記一の設計基準面、及び該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準とし、前記一の設計基準面と該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、及び前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データを位置合わせする前記位置合わせ手段と、位置合わせした前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出する補正距離算出手段と、位置合わせした前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出する距離算出手段と、前記補正距離算出手段が算出した距離に基づいて、前記距離算出手段が算出した距離を補正する補正手段とを備えた構成とする。
【００１６】
好ましくは、前記補正距離算出手段が、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの平均距離を算出するとともに、前記補正手段が、前記距離算出手段の算出した距離に、前記補正距離算出手段の算出した平均距離を加減することにより補正する構成とする。
【００１７】
好ましくは、前記設計基準面と従属面の関連付け情報、前記一と他の設計基準面の関連付け情報を３次元ＣＡＤデータに含めた構成、又は、前記設計基準面と従属面の関連付け情報、前記一と他の設計基準面の関連付け情報を入力する入力手段を備えた構成とする。
【００１８】
また、上記目的を達成するために、本発明の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出方法は、３次元形状物の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データを位置合わせして互いの距離を算出する３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出方法において、設計基準面、及び該設計基準面を標示する関連付け情報を付与した従属面を、前記３次元ＣＡＤデータとして記憶する工程と、前記測定３次元データを記憶する工程と、前記測定３次元データを前記設計基準面又は従属面とそれぞれ対応付けした情報を記憶する工程と、前記設計基準面、及び該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準とし、前記設計基準面と該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、及び前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データを位置合わせする工程と、位置合わせした前記従属面と該従属面に対応付けた測定３次元データの距離を算出する工程とを含む手順としてある。
【００１９】
好ましくは、前記設計基準面を複数記憶するとともに、一の設計基準面を標示する関連付け情報を他の設計基準面に付与する工程と、前記一の設計基準面、及び該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準とし、前記一の設計基準面と該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、及び前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データを位置合わせする工程と、位置合わせした前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出する工程と、位置合わせした前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出する工程と、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの距離に基づいて、前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データの距離を補正する工程とを含む手順とする。
【００２０】
さらに、上記目的を達成するために、本発明の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出プログラムは、３次元形状物の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データを位置合わせして互いの距離を算出する３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離を算出することをコンピュータに実行させるプログラムにおいて、設計基準面、及び該設計基準面を標示する関連付け情報を付与した従属面を、前記３次元ＣＡＤデータとして記憶する工程と、前記測定３次元データを記憶する工程と、前記測定３次元データを前記設計基準面又は従属面とそれぞれ対応付けした情報を記憶する工程と、前記設計基準面、及び該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準とし、前記設計基準面と該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、及び前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データを位置合わせする工程と、位置合わせした前記従属面と該従属面に対応付けた測定３次元データの距離を算出する工程とをコンピュータに実行させるようにしてある。
【００２１】
好ましくは、前記設計基準面を複数記憶するとともに、一の設計基準面を標示する関連付け情報を他の設計基準面に付与する工程と、前記一の設計基準面、及び該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データを基準とし、前記一の設計基準面と該一の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、及び前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データを位置合わせする工程と、位置合わせした前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出する工程と、位置合わせした前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データの距離を算出する工程と、前記他の設計基準面と該他の設計基準面に対応付けた前記測定３次元データの距離に基づいて、前記従属面と該従属面に対応付けた前記測定３次元データの距離を補正する工程とをコンピュータに実行させるようにする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置、距離算出方法及び距離算出プログラムによれば、加工精度の評価対象となる３次元形状物が、同軸方向に複数の設計基準面を有する場合でも、３次元ＣＡＤデータとしての設計基準面と従属面、又は設計基準面どうしの関連付け情報を、３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの位置合わせ、及び３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出に用いることにより、設計基準面とその従属面の関係における形状評価の適正化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置、距離算出方法及び距離算出プログラムの好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜実施形態１＞
図１は、本実施形態に係る３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置を示すブロック図である。同図において、本距離算出装置１は、ＣＰＵ２、メモリ３、入力手段４、出力手段５、３次元ＣＡＤデータ記憶手段６、測定３次元データ記憶手段７、対応付け手段８、位置合わせ手段９及び距離算出手段１０を備えた構成としてあり、ＣＡＤ装置１１、測定３次元データ取得装置１２と接続してある。これらの装置は、互いにケーブルや無線によるＬＡＮ等のネットワークで接続するか、ディスク等の可搬記録媒体によってデータの授受が可能となっている。
【００２４】
ＣＡＤ装置１１としては、３次元ＣＡＤソフトの実行可能なパーソナルコンピュータ又はワークステーション等の情報処理装置を用いることができる。測定３次元データ取得装置１２として、例えば、プローブ式３次元測定装置、レーザ式３次元デジタイザ、カメラ式３次元デジタイザ等を用いることができる。該測定３次元データ取得装置１２により、例えば、様々な機器の部品及びその筐体等の３次元形状物をスキャンすることで、該３次元形状物が、３次元座標を有する点データの集合である測定３次元データとされる。なお、本実施形態では、測定３次元データを点データとしたが、これに限定されるものではなく、測定３次元データとして線データ、面データ等を用いる場合であっても、本発明の適用が可能である。
【００２５】
このような距離算出装置１は、パーソナルコンピュータ又はワークステーション等の情報処理装置によって実現される。ＣＰＵ２は、メモリ３に格納された制御プログラムを実行させることにより、距離算出装置１全体を制御する。メモリ３は、制御プログラムのほか、ＣＡＤ装置１１又は測定３次元データ取得装置１２から読み込んだデータを格納する。入力手段４は、例えば、キーボードやポインティングデバイス等の、ユーザがデータを入力するための手段である。出力手段５は、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイ等のモニタ等であり、３次元ＣＡＤデータ、測定３次元データ、評価の結果等のデータを出力する。
【００２６】
３次元ＣＡＤデータ記憶手段６は、３次元形状物の設計基準面、及び該設計基準面を標示する関連付け情報を付与した従属面を、３次元ＣＡＤデータとして記憶する。測定３次元データ記憶手段７は、測定３次元データを記憶する。対応付け手段８は、測定３次元データを設計基準面又は従属面とそれぞれ対応付け、該対応付け情報を測定３次元データ記憶手段に記憶させる。位置合わせ手段９は、設計基準面、及び該設計基準面に対応付けた測定３次元データを基準とし、設計基準面と該設計基準面に対応付けた前記測定３次元データ、及び従属面と該従属面に対応付けた測定３次元データを位置合わせする。距離算出手段１０は、位置合わせした従属面と該従属面に対応付けた測定３次元データの距離を算出する。
【００２７】
図２は、本実施形態に係る３次元形状評価装置の動作を表すフローチャートである。以下、同図を参照して３次元ＣＡＤデータと測定３次元データとの距離算出処理の概要を説明する。
【００２８】
まず、ステップＳ１で、３次元ＣＡＤデータの読み込みを行う。ＣＡＤ装置１１から、３次元形状物の設計データである３次元ＣＡＤデータを、ＬＡＮ等のネットワーク又は記録媒体等を介し、メモリ３に記憶させる。
【００２９】
次に、ステップＳ２で、測定３次元データの読み込みを行う。測定３次元データ取得装置１２から、実際に加工された３次元形状物についてスキャンして取得された測定３次元データを、ＬＡＮ等のネットワーク又は記録媒体等を介して、メモリ３に記憶させる。
【００３０】
ステップＳ３では、３次元ＣＡＤデータの従属面を選択し、次に、該従属面を設計するために使用した設計基準面を選択する。この処理により選択された従属面は、選択された設計基準面を使用して設計されたという関連付けがされる。なお、設計基準面を標示する関連付け情報については、３次元ＣＡＤデータに予め含まれることとしてもよいし、キーボード等の入力手段から入力されることとしてもよい。
【００３１】
図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、設計基準面、該設計基準面を基準に寸法定義等して設計された従属面を説明するための図面であり、図３Ａは３次元形状物の斜視図、図３Ｂは図３Ａの３次元形状物の上面図、図３Ｃは図３Ａの側面図である。
【００３２】
これら図面において、面Ａ、該面Ａと対向する面Ｂ、凹部で面Ａと平行な面Ｃ及び面Ｄがある。面Ｃは面Ｄよりも面Ａに近い側にある。面Ｂと面Ｃとは面Ａからの距離で形状を評価し、面Ｄは面Ｃからの距離で形状を評価する、と仮定する。この場合、該３次元形状物の面Ｂと面Ｃは面Ａを基準に寸法定義等してあり、面Ｄは面Ｃを基準に寸法定義等してある。すなわち、面Ａと面Ｃはそれぞれ設計基準面であり、面Ｂと面Ｃは面Ａの従属面、面Ｄは面Ｃの従属面である。
【００３３】
ユーザが、モニタ等に表示された３次元ＣＡＤデータを、ポインティングデバイス等を介して従属面、及び該従属面を設計するために使用した設計基準面を選択する。選択された従属面についての形状評価は、その次に選択された設計基準面からの距離に基づいてなされる。ここで、全ての従属面について設計基準面との関連付けを行うのであるが、上述のしたＡ面（一の設計基準面）とＣ面（他の設計基準面）のように、従属関係のある複数の設計基準面がある場合は、これら設計基準面どうしを関連付けする。例えば、図３Ａにおいて、面Ｃは、面Ｄの設計基準面であるけれども、面Ｃ自身は面Ａにより評価されるので、面Ｃについては、面Ａを設計基準面とする従属面であるとして関連付けを行う。
【００３４】
ステップＳ４で、ユーザが、設計基準面及び従属面と対応する測定３次元データとの対応付けを行う。出力手段５に表示された設計基準面及び従属面に対して、ユーザが、ポインティングデバイス等を用いて選択し、次に、対応する測定３次元データを、例えば、矩形で囲む等して選択することにより対応付けが行われる。全ての設計基準面及び従属面について測定３次元データとの対応付けを行う。
【００３５】
ステップＳ５で、設計基準面に対応付けられた測定３次元データについて、位置合わせするための座標変換行列を求める。具体的には、設計基準面に対応付けられた測定３次元データから設計基準面に垂線を下ろし、該測定３次元データから垂線の設計基準面との交点までの距離を求め、該距離の二乗和の最小となる座標変換行列を求める。このステップＳ５で、設計基準面の数の分だけ座標変換行列が求められる。ここで、上述のした面Ｃのように、面Ｄとの関係では設計基準面でありながら、面Ａと関係では従属面であるような場合は、面Ｃを面Ｄの設計基準面として取り扱い、面Ｃに対応付けられた測定３次元データを、該面Ｃに位置合わせするための座標変換列を求める。
【００３６】
ステップＳ６では、先のステップＳ５で求めた座標変換行列を用いて、設計基準面又は従属面にそれぞれ対応付けられた測定３次元データの座標変換を行う。ここで、上述のした面Ｃのように、面Ｄとの関係では設計基準面でありながら、面Ａと関係では従属面であるような場合は、面Ｃを面Ａの従属面として取り扱い、先のステップＳ５で求めた、面Ａに対応付けられた測定３次元データの座標変換行列を用いて、面Ｃの測定３次元データの座標変換を行う。
【００３７】
ステップＳ７では、先のステップＳ６で座標変換された測定３次元データから、これに対応付けられた従属面に垂線を下ろし、該測定３次元データから垂線の従属面との交点を求める。そして、ステップ８で、該測定３次元データから垂線の従属面との交点までの距離を求める。
【００３８】
ステップＳ９で、先のステップＳ８で求めた距離に応じて色分け等により形状評価の結果を表示し、処理を終了する。ここで、面Ａと面Ｃの間に許容範囲を超える寸法誤差があった場合、面Ｃに対応付けられた測定３次元データは、面Ａに対応付けられた測定３次元データの座標変換行列を用いて、その座標変換を行っているので、前記寸法誤差の影響を受けて「不良」と評価される。一方、面Ｄに対応付けられた測定３次元データは、設計基準面として面Ｃに位置合わせするための、該面Ｃに対応付けられた測定３次元データの座標変換行列を用いて、その座標変換を行っているので、前記寸法誤差の影響を受けずに「良」と評価される。すなわち、設計基準面である面Ｃからその従属面である面Ｄまでの距離ないし寸法が適正に評価される。
【００３９】
なお、ステップＳ１の３次元ＣＡＤデータの読み込みとステップＳ２の測定３次元データの読み込みとは、上記の順番に限定されず、先にステップＳ２を実行した後、ステップＳ１を実行させてもよい。
【００４０】
以下、３次元ＣＡＤデータ及び測定３次元データの構造について、図４と図５とを用いて説明する。
図４は、３次元ＣＡＤデータのディレクトリセクションの構造図である。３次元ＣＡＤデータのフォーマットは、例えば異種ＣＡＤ間の中間フォーマットとして広く普及しているＩＧＥＳ（Ｉｎｉｔｉａｌ  Ｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が用いられる。ＩＧＥＳのデータ形式は、１レコード（１カード）８０バイトのＡＳＣＩＩ（アスキー）のテキストファイルである。ＩＧＥＳは、スタートセクション、グローバルセクション、ディレクトリセクション、パラメータセクション及びターミネートセクションに分類される。スタートセクションは、データ名、データの生成日時等を記述するのに用いられる。グローバルセクションは、ＩＧＥＳファイルを生成したシステムのシステム情報を、受け側のシステムに伝達するのに用いられる。ディレクトリセクションは、３次元形状物を表したＣＡＤデータの、要素型、層、線フォント等の属性情報が格納される。パラメータセクションには、具体的なＣＡＤデータが格納される。ターミネートセクションは、先の４つのセクションに含まれるカード数（レコード数）を管理する。
【００４１】
図４に示されるように、３次元ＣＡＤデータのディレクトリセクションに格納されるデータは、１要素、つまりパラメータセクションに格納されるＣＡＤデータの１単位につき２レコードで構成される。各レコードは、８文字から構成される１０個のフィールドに分割された、固定フィールド形式で記述される。このうち、第１６パラメータに、その要素面が評価される際に基準とされる設計基準面のシーケンス番号が格納される。ここで、シーケンス番号とは、カードの順番を示す数字を指す。シーケンス番号は１から開始し、１カードにつき１ずつ増加する。
【００４２】
図５は、本実施形態に係る、３次元ＣＡＤデータから作成した３次元形状物をスキャンして得られた、測定３次元データのデータ構造図である。測定３次元データは、ＡＳＣＩＩのテキストファイルである。３次元形状物を、例えば点の集合と捉え、１つの点につき１レコードで表す。測定３次元データの１レコードは、４つのパラメータから構成され、４のフィールドに分割された、固定フィールド形式で記述される。第１パラメータとして、測定３次元データの座標値が格納される。第２パラメータには、対応付けられた設計基準面及び従属面の、ディレクトリセクションのシーケンス番号が対応付け情報として格納される。第３パラメータには、その測定３次元データから対応付けられた従属面に下ろした垂線と従属面との交点の座標値が格納される。第４パラメータには、第１パラメータで表される点と第３パラメータで表される点との間の距離が格納される。初め、測定３次元データ取得装置１２によってスキャンされ、得られたデータが図１のメモリ３に記憶される段階においては、第１パラメータのみ値が格納されている。図２の処理に従って、順次第２パラメータから第４パラメータに値が格納される。図２のステップＳ６で座標変換された測定３次元データは、第１パラメータに上書きされる。
【００４３】
図４で表される３次元ＣＡＤデータのディレクトリセクションの第１６パラメータに、ある面が評価の際に基準とされる面（設計基準面）のシーケンス番号が格納されている。設計基準面及び従属面と測定３次元データとの対応付けがなされる際に、図５の測定３次元データの第２パラメータとして、対応付けられた設計基準面及び従属面のシーケンス番号が格納される。
【００４４】
まず、設計基準面とこれに対応付けられた測定３次元データとの距離の二乗和が最小になる座標変換行列を求める。得られた座標変換行列によって、設計基準面と設計基準面を基準に設計された面に対応付けられた測定３次元データを、前記座標変換行列により、座標変換させる。座標変換した測定３次元データから、測定３次元データに対応付けられた従属面に下ろした垂線と従属面との交点の座標値が第３パラメータに、測定３次元データと交点との距離が第４パラメータに格納される。第４パラメータの値に基づいて、色分け等により表示する。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態に係る３次元ＣＡＤデータと測定３次元データとの距離算出装置によれば、設計基準面を同軸方向に２つ以上有する設計基準面を有する３次元形状物について、従属面が保有する設計基準面を標示する関連付け情報を使用して設計基準面ごとに位置合わせすることにより、全ての面に対して、その面の設計基準面からの距離が許容範囲内であるか否かの判断が可能とされる。
＜実施形態２＞
まず、上述した実施形態１と以下に述べる実施形態２の相違点を簡単に説明すると、実施形態１では、複数の設計基準面をそれぞれ基準にして、３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの位置合わせを行い、その距離算出を行った。これに対し、本実施形態２では、複数の設計基準面のうち、一の設計基準面を基準にして、３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの位置合わせを行い、３次元ＣＡＤデータと測定３次元データとの距離算出の際に、位置合わせの基準とならなかった他の設計基準面とこれに対応付けされた測定３次元データの距離を用いて補正を行っている相違がある。
【００４６】
以下、実施形態１と相違する点を中心に、本実施形態２に係る３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置、距離算出方法及び距離算出プログラムについて説明する。なお、本距離算出装置の構成は、実施形態１の図１に示すに距離算出装置とほぼ同様となっているのでその説明を省略する。その他、実施形態１と同様の箇所についても同じ図番号を参照して説明する。
【００４７】
図６は、本実施形態に係る３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置の動作を表すフローチャートである。図６を参照して、本実施形態に係る距離算出装置１の処理について説明する。その際に、３次元形状物の一例として図７を用いる。
【００４８】
図７は、３次元形状物の側面図である。図中右方向をｘ軸正方向とする。図中の面Ｃと面Ｄとの間の距離を評価すると仮定する。なお、面Ｃと面Ｄとに関し、図中で実線は３次元ＣＡＤデータを、破線は実際の測定３次元データを表す。他の面については、測定３次元データは省略する。面Ａにおいて、３次元ＣＡＤデータと測定３次元データとで位置合わせされる。
【００４９】
まず、ステップＳ１１からステップＳ１４までの処理は、実施形態１と同様の処理であるので、詳細な説明は省略する。ステップＳ１５では、３次元ＣＡＤデータを構成する設計基準面のうち、上位の設計基準面が存在しない設計基準面（一の設計基準面、例えば、図７の面Ａ）について、対応付けられた測定３次元データとの距離の二乗和が最小となる座標変換行列を求める。ステップＳ１６で、全ての測定３次元データを、先のステップＳ１５で求めた座標変換行列を用いて座標変換する。
【００５０】
ステップＳ１７、Ｓ１８における処理は、図２のステップＳ７、Ｓ８と同様であり、各測定３次元データから対応付けられた従属面（例えば、図７の面Ｄ）に対して下ろした垂線と従属面との交点、測定３次元データと交点とその交点との距離をそれぞれの処理で求める。ステップＳ１８で得られる距離は、図７のＸがこれに相当する。
【００５１】
ステップＳ１９で、ステップＳ１５で使用した設計基準面以外の設計基準面（他の設計基準面、例えば、図７の面Ｃ）と、これに対応付けられた測定３次元データとの距離の平均値（図７ではΔＸａｖｅ）を求める。なお、平均値は、測定３次元データが、設計基準面より、上位の設計基準面側にある場合は、符号はマイナスとなる。平均値は、設計基準面ごとに算出される。
【００５２】
ステップＳ２０では、ステップＳ１８で求めた測定３次元データと対応付けられた従属面との距離Ｘから、ステップＳ１９で求めた設計基準面と設計基準面に対応付けられた測定３次元データとの距離の平均値ΔＸａｖｅを減算した値（平均距離、図７ではＸ−（−ΔＸａｖｅ）＝Ｘ＋ΔＸａｖｅ）を求める。
【００５３】
ステップＳ２１では、先のステップＳ２０で求めた距離に応じて色分け等により結果を表示し、処理を終了する。ここで、図７に示すように、面Ａと面Ｃの間に許容範囲を超える寸法誤差（図７では−ΔＸａｖｅ）があった場合、面Ｃに対応付けられた測定３次元データは、面Ａに対応付けられた測定３次元データの座標変換行列を用いて、その座標変換を行っているので、前記寸法誤差の影響を受けて「不良」と評価される。一方、面Ｄに対応付けられた測定３次元データは、平均距離（Ｘ＋ΔＸａｖｅ）の補正を行って３次元ＣＡＤデータまでを距離算出しているので、前記寸法誤差の影響を受けずに「良」と評価される。すなわち、設計基準面である面Ｃからその従属面である面Ｄまでの距離ないし寸法が適正に評価される。
【００５４】
図８は、本実施形態に係る測定３次元データのデータ構造図である。なお、３次元ＣＡＤデータの構造図については、実施形態１の図４に係る構造と同様であり、その説明は省略する。
【００５５】
図８において、第１パラメータから第４パラメータについては、図５のデータ構造と同様であるので、ここでは第５、第６パラメータについてのみ説明する。第５パラメータは、測定３次元データと対応付けられた従属面と関連付されている設計基準面と、その設計基準面に対応付けられた測定３次元データとの距離の平均値（図７ではΔＸａｖｅ）が格納される。第６パラメータは、第４パラメータに格納された値Ｘに、測定３次元データと対応付けられている従属面と関連付された設計基準面と、その設計基準面に対応付けられている測定３次元データとの距離の平均値を減じた値（図７ではＸ＋ΔＸａｖｅ）が格納される。
【００５６】
図７において、面Ｃが面Ａを基準として距離を算出して寸法誤差を求めることが必要で、面Ｆが面Ｅを基準として距離算出して寸法誤差を求めることが必要な時でも、面Ｃと面Ｆ、双方について距離算出が可能である。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態１及び２に係る３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出装置、距離算出方法及び距離算出プログラムによれば、加工精度の評価対象となる３次元形状物が、同軸方向に複数の設計基準面を有する場合でも、３次元ＣＡＤデータとしての設計基準面と従属面、又は設計基準面どうしの関連付け情報を、３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの位置合わせ、及び３次元ＣＡＤデータと測定３次元データの距離算出に用いることにより、設計基準面とその従属面の関係における形状評価の適正化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施形態１に係る３次元ＣＡＤデータと測定３次元データとの距離算出装置のブロック図である。
【図２】実施形態１に係る３次元ＣＡＤデータと測定３次元データとの距離算出装置の動作を表すフローチャートである。
【図３Ａ】３次元形状物の斜視図の例である。
【図３Ｂ】図３Ａの３次元形状物の上面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの３次元形状物の側面図である。
【図４】３次元ＣＡＤデータのディレクトリセクションの構造図である。
【図５】実施形態１に係る測定３次元データのデータ構造図である。
【図６】実施形態２に係る３次元ＣＡＤデータと測定３次元データとの距離算出装置の動作を表すフローチャートである。
【図７】３次元形状物の側面図である。
【図８】実施形態２に係る測定３次元データのデータ構造図である。
【符号の説明】
【００５９】
１      ３次元ＣＡＤデータと測定３次元データとの距離算出装置
６      ３次元ＣＡＤデータ記憶手段
７      測定３次元データ記憶手段
８      対応付け手段
９      位置合わせ手段
１０    距離算出手段
１１    ＣＡＤ装置
１２    測定３次元データ取得装置
【図１】
2006059014.tif 000003
【図２】
2006059014.tif 000004
【図３Ａ】
2006059014.tif 000005
【図３Ｂ】
2006059014.tif 000006
【図３Ｃ】
2006059014.tif 000007
【図４】
2006059014.tif 000008
【図５】
2006059014.tif 000009
【図６】
2006059014.tif 000010
【図７】
2006059014.tif 000011
【図８】
2006059014.tif 000012