(57)【要約】【課題】計測された位置の座標を精度よく補正できる位置座標の補正方法を提供することを課題とする。【解決手段】計測対象物を固定する治具の位置の座標に基づいて、固定された前記計測対象物が熱変形した場合であっても前記計測対象物上での位置が変位しない位置の座標を原点座標として設定し、前記原点座標から離れた前記計測対象物上での計測位置での座標及び温度を計測し、計測された前記温度と、計測された前記温度とは異なる基準温度と、前記計測対象物の線膨張係数とに基づいて、前記計測位置の温度が前記基準温度となった時点での前記計測位置の座標が得られるように、計測された前記座標を補正する、位置座標の補正方法。【選択図】図４
2019211250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物を固定する治具の位置の座標に基づいて、固定された前記計測対象物が熱変形した場合であっても前記計測対象物上での位置が変位しない位置の座標を原点座標として設定し、
前記原点座標から離れた前記計測対象物上での計測位置での座標及び温度を計測し、
計測された前記温度と、計測された前記温度とは異なる基準温度と、前記計測対象物の線膨張係数とに基づいて、前記計測位置の温度が前記基準温度となった時点での前記計測位置の座標が得られるように、計測された前記座標を補正する、位置座標の補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置座標の補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、計測対象物上で計測された位置の座標を、温度に基づいて補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６５７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献1では、計測された各位置での温度の平均値を用いて、各位置の座標を補正している。従って、計測された各位置での温度と、各位置の座標の補正に用いられる温度の平均値とには差があるため、計測された位置の座標を精度よく補正することが望まれている。
【０００５】
そこで本発明は、計測された位置の座標を精度よく補正できる位置座標の補正方法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】
【０００６】
上記目的は、計測対象物を固定する治具の位置の座標に基づいて、固定された前記計測対象物が熱変形した場合であっても前記計測対象物上での位置が変位しない位置の座標を原点座標として設定し、前記原点座標から離れた前記計測対象物上での計測位置での座標及び温度を計測し、計測された前記温度と、計測された前記温度とは異なる基準温度と、前記計測対象物の線膨張係数とに基づいて、前記計測位置の温度が前記基準温度となった時点での前記計測位置の座標が得られるように、計測された前記座標を補正する、位置座標の補正方法によって達成できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、計測された位置の座標を精度よく補正できる位置座標の補正方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、三次元計測装置の説明図である。
【図２】図２は、三次元計測装置にセットされた計測対象物であるシリンダヘッドの説明図である。
【図３】図３は、補正制御の一例を示したフローチャートである。
【図４】図４は、計測対象物である部材の説明図である。
【図５】図５は、変形例の補正制御の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、三次元計測装置１の説明図である。三次元計測装置１は、支持台１０、支持枠１４、保持部１６、計測スタイラス１８、制御装置２０、計測器２２、温度センサＴ１〜Ｔ３を備えている。図１には、互いに直交したＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を示しており、Ｚ方向は鉛直方向に平行であり、Ｘ方向及びＹ方向はそれぞれ水平方向に平行である。支持台１０上には、固定治具１１が固定されている。固定治具１１は、計測対象物であるシリンダヘッド５０を支持台１０に対して移動不能に固定している。支持枠１４には、支持台１０に固定されている。保持部１６は、支持枠１４に対してＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動自在に支持されている。計測スタイラス１８は、保持部１６の支持台１０に対向した先端に設けられており、制御装置２０に電気的に接続されている。保持部１６が移動することにより、計測スタイラス１８はシリンダヘッド５０の所定の位置で接触し、制御装置２０は計測スタイラス１８がシリンダヘッド５０に接触した位置の座標を計測できる。即ち、計測スタイラス１８は、接触式の位置計測センサである。温度センサＴ１〜Ｔ３は、シリンダヘッド５０上の所定の位置に固定されており、その位置での温度に応じた検出値を、計測器２２に送信する。計測器２２は、温度センサＴ１〜Ｔ３からの検出値に基づいて、温度センサＴ１〜Ｔ３が固定されたシリンダヘッド５０上の位置での温度を算出する。計測器２２は、温度の算出結果を制御装置２０に出力する。制御装置２０は、三次元計測装置１全体の動作を制御し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、及びＲＯＭ（Read Only Memory）を備える。制御装置２０は、ＲＡＭやＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、計測対象物上の計測された位置座標を補正する補正制御を実行する。詳しくは後述する。
【００１０】
図２は、三次元計測装置１にセットされた計測対象物であるシリンダヘッド５０の説明図である。図２では、支持台１０の固定治具１１に固定されたシリンダヘッド５０を鉛直上方側から見た図を示している。シリンダヘッド５０は、略直方体状であり、金属製である。シリンダヘッド５０には、４つの円形状の凹部５１が形成されている。各凹部５１には、２つの吸気ポート５２、２つの排気ポート５３、および点火プラグ用の挿入孔５４が形成されている。図２に示したシリンダヘッド５０は、吸気バルブや排気バルブ、点火プラグが取り付けられる前の状態を示している。図２に示されているシリンダヘッド５０の面５０ａは、シリンダブロックに接合される面である。従って、凹部５１は、燃焼室の一部を画定する。温度センサＴ１〜Ｔ３は、それぞれ面５０ａの角部に固定されている。また、図２には、地点Ａ、Ｂ、及びＣを示している。地点Ａ及びＣは、温度センサＴ１及びＴ３のそれぞれの近傍に位置している。
【００１１】
制御装置２０は、詳しくは後述するが計測スタイラス１８により計測された地点Ａ、Ｂ、Ｃの各座標を、各座標が計測された時点と略同じ時点での各地点での温度に基づいて補正する。具体的には、座標が計測された地点の温度が、基準温度Ｔｃとなった場合での座標を示すように、計測された座標が補正される。ここで、基準温度Ｔｃとは例えば２０℃である。例えば、三次元計測装置１が配置された室内の温度が２０℃であったとしても、計測対象物であるシリンダヘッド５０を三次元計測装置１にセットしてシリンダヘッド５０が直ちに２０℃になるまでには時間を要する場合がある。従って、上述した補正制御を実行することにより、シリンダヘッド５０が基準温度Ｔｃに至る前に２０℃となったときの座標を算出でき、この座標に基づいてシリンダヘッド５０の寸法に関する各種演算処理を実行できる。
【００１２】
次に、制御装置２０が実行する補正制御について説明する。図３は、補正制御の一例を示したフローチャートである。最初に、原点座標が設定される（ステップＳ１）。原点座標とは、移動不能に固定されたシリンダヘッド５０が熱変形した場合にもシリンダヘッド５０上での位置が変動しない原点の座標を意味する。具体的には、以下のようにして原点座標が設定される。例えばシリンダヘッド５０が固定治具１１により３点で移動不能に固定されており、３点の座標位置が仮に（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）であった場合、その中心位置の座標（｛Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３｝／３，｛Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３｝／３，｛Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３｝／３）が原点（０，０，０）として設定される。尚、シリンダヘッド５０を固定する治具の座標は、その治具によりシリンダヘッド５０が固定される前に、事前に計測スタイラス１８により計測、又は制御装置２０に入力しておく。尚、ステップＳ１以降で計測される座標は、上述した原点座標を基準とした座標である。ステップＳ１の処理は、計測対象物を固定する治具の位置の座標に基づいて、固定された計測対象物が熱変形した場合であっても計測対象物上での位置が変位しない位置の座標を前記原点座標として設定する処理の一例である。
【００１３】
次に、温度センサＴ１により温度が計測される（ステップＳ２）。次に、温度センサＴ１近傍である地点Ａの座標が計測スタイラス１８により計測される（ステップＳ３）。ステップＳ２及びＳ３の処理は、原点座標から離れた計測対象物上での計測位置での座標及び温度を計測する処理の一例である。
【００１４】
次に、計測された地点Ａの座標が補正される（ステップＳ４）。補正には、予め制御装置２０に入力されたシリンダヘッド５０の線膨張係数αと基準温度Ｔｃとを用いる。例えば、温度センサＴ１により計測された温度がＴａであり、計測された地点ＡのＸ座標がＸａの場合には、補正後のＸ座標であるＸａ´は、以下の式により表される。
Ｘａ´＝｛Ｘａ／（１＋αΔＴ）｝…（１）
ここで、ΔＴ＝Ｔａ−Ｔｃである。
同様に計測された地点ＡのＹ座標及びＺ座標がそれぞれＹａ及びＺａの場合には、補正後のＹ座標及びＺ座標であるＹａ´及びＺａ´は、以下の式により表される。
Ｙａ´＝｛Ｙａ／（１＋αΔＴ）｝…（２）
Ｚａ´＝｛Ｚａ／（１＋αΔＴ）｝…（３）
以上のようにして、温度センサＴ１で計測された温度Ｔａが基準温度Ｔｃとなった場合での地点Ａでの座標（Ｘａ´，Ｙａ´，Ｚａ´）が得られるように計測された座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）を補正する。ステップＳ４の処理は、計測された温度と、計測された温度とは異なる基準温度と、計測対象物の線膨張係数とに基づいて、計測位置の温度が基準温度となった時点での計測位置の座標が得られるように、計測された座標を補正する処理の一例である。
【００１５】
尚、上述したステップＳ２及びＳ３において、温度センサＴ１により温度が計測された地点と座標が計測された地点Ａは、必ずしも一致している必要はないが、誤差の拡大を抑制するために近い方が好ましい。また、温度センサＴ１により温度が計測された時点と地点Ａの座標が計測された時点とは、必ずしも同時に限定されないが、誤差の拡大を抑制するためにこの時間間隔は短い方が好ましい。
【００１６】
次に、温度センサＴ２により温度が計測され（ステップＳ５）、地点Ｂの座標が計測スタイラス１８により計測され（ステップＳ６）、線膨張係数αと基準温度Ｔｃとに基づいて計測された地点Ｂの座標が補正される（ステップＳ７）。ここで、地点Ｂの座標は、予め温度センサＴ１及びＴ２の座標の中間位置に設定されている。このため、地点Ｂは温度センサＴ２から大きく離れているが、地点Ｂでの温度を、温度センサＴ１及びＴ２により計測された温度の平均値として設定される。このようにして得られた地点Ｂでの温度と計測された地点Ｂの座標とに基づいて、上述した方法と同様の方法で、地点Ｂの座標が補正される。
【００１７】
次に、温度センサＴ３により温度が計測され（ステップＳ８）、温度センサＴ３近傍の地点Ｃの座標が計測スタイラス１８により計測され（ステップＳ９）、次に線膨張係数αと基準温度Ｔｃとに基づいて計測された地点Ｃの座標が補正される（ステップＳ１０）。補正の手法は上記と同様である。
【００１８】
次に、補正された地点Ａ、Ｂ、Ｃの座標に基づいて、シリンダヘッド５０の面５０ａの平面度等が演算される（ステップＳ１１）。この演算結果に基づいて、シリンダヘッド５０の面５０ａの平面度が適正範囲内に属するか否かを判別できる。
【００１９】
このように、各地点での温度に基づいて各地点での座標が補正されるため、シリンダヘッド５０が基準温度に至ったときの各地点での座標を精度よく算出できる。このため、上記の補正方法は、寸法公差が小さい部品の座標位置を計測する際に適している。
【００２０】
次に、計測対象物が上述した本実施例の場合とは異なる変形例について説明する。図４は、計測対象物である部材６０の説明図である。部材６０は、円筒状であり、例えば金属製である。部材６０は、その中心軸がＺ方向に略一致するように、固定治具１１により固定されて三次元計測装置１にセットされている。本変形例では、移動不能に固定された部材６０が熱変形した場合にも部材６０上での位置が変動しない原点が、部材６０の中心軸上に位置している場合を示している。また、図４には、部材６０の外周表面の温度が４０℃、３５℃、３０℃、及び２２℃での外周を点線で示し、部材６０の外周表面の温度が２０℃の場合での外周を実線で示している。即ち、図４では、部材６０の外周表面の温度が当初の４０℃から２０℃にまで急激に低下し、これにより部材６０の外径が収縮することが示されている。また、地点ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、部材６０の外周表面上であって周方向に離れた位置にあり、略９０度の角度間隔を有した位置である。
【００２１】
図５は、変形例の補正制御の一例を示したフローチャートである。上述した実施例と同様に、最初に原点座標が設定される（ステップＳ２１）。原点座標は、上述したように部材６０の中心軸上の位置である。ステップＳ２１の処理は、上述したステップＳ１の処理と同様に、原点座標を設定する処理の一例である。
【００２２】
次に、部材６０の外周表面上の地点ａでの温度が計測される（ステップＳ２２）。地点ａでの温度は、図４には示していないが、上述した本実施例と同様に接触式の温度センサにより計測される。図４では、部材６０の外周表面の温度が４０℃の場合に地点ａでの温度が計測される場合を例に示している。次に、地点ａの座標が計測され（ステップＳ２３）、上述した補正方法と同様に計測された地点ａの座標が補正される（ステップＳ２４）。ステップＳ２２及びＳ２３の処理は、上述したステップＳ２及びＳ３の処理と同様に、原点座標から離れた計測対象物上での計測位置での座標及び温度を計測する処理の一例である。また、ステップＳ２４の処理は、上述したステップＳ４の処理と同様に、計測された座標を補正する処理の一例である。
【００２３】
次に、温度センサにより地点ｂでの温度が計測される（ステップＳ２５）。図４では、部材６０の外周表面の温度が３５℃の場合に地点ｂでの温度が計測される場合を例に示している。次に地点ｂの座標が計測され（ステップＳ２６）、地点ｂの座標が補正される（ステップＳ２７）。
【００２４】
次に、温度センサにより地点ｃでの温度が計測される（ステップＳ２８）。図４では、部材６０の外周表面の温度が３０℃の場合に地点ｃの温度が計測される場合を例に示している。次に地点ｃの座標が計測され（ステップＳ２９）、地点ｃの座標が補正される（ステップＳ３０）。
【００２５】
次に、温度センサにより地点ｄでの温度が計測される（ステップＳ３１）。図４では、部材６０の外周表面の温度が２２℃の場合に地点ｄの温度が計測される場合を例に示している。次に地点ｄの座標が計測され（ステップＳ３２）、地点ｄの座標が補正される（ステップＳ３３）。
【００２６】
以上のように、計測された地点ａ、ｂ、ｃ、及びｄの座標が補正される。これに基づいて、基準温度Ｔｃでの部材６０の直径等が演算される（ステップＳ３４）。
【００２７】
このように、計測対象物の温度が急激に変化しておりその変化に基づいて計測対象物が熱変形している最中であっても、温度及び座標を計測して、計測された座標を基準温度Ｔｃでの座標に補正できる。このため、早期に、基準温度Ｔｃでの部材６０の直径等を演算できる。
【００２８】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００２９】
上述した本実施例では、計測対象物としてエンジンのシリンダヘッドを例示したが、これに限定されず、シリンダブロック等であってもよいし、シリンダブロックにシリンダヘッドが接合済みのエンジンであってもよいし、エンジンに関する物以外の物であってもよい。
【００３０】
上記実施例及び変形例では、接触式の温度センサを用いたが、これに限定されず、非接触式の温度センサを用いてもよい。
【００３１】
上記実施例では最終的にシリンダヘッド５０の平面度が演算され、上記変形例では最終的に部材６０の直径が演算されたが、これに限定されない。例えば、計測対象物の位置度や、並行度、真直度、及び直角度等を演算してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  三次元計測装置
２０  制御装置
５０  シリンダヘッド（計測対象物）
Ｔ１〜Ｔ３  温度センサ
【図１】
2019211250.tif 000003
【図２】
2019211250.tif 000004
【図３】
2019211250.tif 000005
【図４】
2019211250.tif 000006
【図５】
2019211250.tif 000007