(57)【要約】【課題】３次元物体の計測結果を視認容易な形式で出力する。【解決手段】３次元ＣＡＤ装置１０で作成されたマスタモデルに基づいてエンジンブロックなどが製作される。マスタモデルはデータ変換されて３次元測定機プログラム作成装置１２に供給され、測定用プログラムが作成されて３次元測定機１６でエンジンブロックの測定が実行される。３次元測定機プログラム作成装置１２は、測定結果（３次元座標値）を任意倍率で拡大して３次元モデル化し、マスタモデルに重畳して表示する。測定結果を３次元的にＣＡＤ表示するため、ユーザはエンジンブロックの精度を容易に視認できる。【選択図】　　　　図１
2004009282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元マスタモデルに従って形成された３次元物体を測定し、測定結果を前記３次元マスタモデルとの関係において評価するシステムであって、
前記測定結果を任意倍率で拡大した３次元データとして前記３次元マスタモデルに重畳して出力する手段
を有することを特徴とする３次元物体測定評価システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、さらに、
前記３次元データの公差を３次元公差データとして前記３次元マスタモデルに重畳して出力する手段
を有することを特徴とする３次元物体測定評価システム。
【請求項３】
請求項２記載のシステムにおいて、
前記３次元公差データは、上限公差の範囲を示す３次元形状と下限公差の範囲を示す３次元形状から構成されることを特徴とする３次元物体測定評価システム。
【請求項４】
請求項３記載のシステムにおいて、
前記上限公差の範囲を示す３次元形状及び下限公差の範囲を示す３次元形状はそれぞれ球であり、
前記上限公差の範囲を示す球と前記下限公差の範囲を示す球の接点は前記測定結果値を示す
ことを特徴とする３次元物体測定評価システム。
【請求項５】
請求項３記載のシステムにおいて、
上限公差の範囲を示す３次元形状及び下限公差の範囲を示す３次元形状はそれぞれ円錐であり、
前記上限公差の範囲を示す円錐と前記下限公差の範囲を示す円錐の接点は前記測定結果を示す
ことを特徴とする３次元物体測定評価システム。
【請求項６】
請求項２記載のシステムにおいて、
前記３次元公差データは、前記３次元マスタモデルの所定平面内における円であることを特徴とする３次元物体測定評価システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は３次元物体測定評価システム、特に測定結果を３次元表示するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＣＡＤ装置で作成された３次元マスタモデルにしたがって３次元物体を形成し、形成された３次元物体を３次元測定装置で計測して元の３次元マスタモデルと比較し、３次元物体の成形精度を評価するシステムが提案されている。
【０００３】
３次元物体形状の基準形状からのずれ誤差量を測定する３次元測定システムとして、例えば特開平７−１５９１４７号公報には誤差量を目視可能に表示する技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来システムにおいては、一般に３次元測定機により測定された結果を数値列で出力されており、ユーザは出力された数値列を見て３次元マスタモデル通りに３次元物体が形成されているか否かを判断しており、精度の確認が容易でない問題があった。上記の公報では、数値列ではなく誤差量が＋のときは＋方向に延びる拡大誤差量が表示され、−のときは逆の方に延びる拡大誤差量が表示されているが、３次元物体をある平面に投影して誤差量を表示しているにすぎず、３次元物体の精度を一層容易に把握できる技術が望まれている。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、３次元マスタモデルにしたがって形成された３次元物体を測定して得られた測定結果をより視認しやすい形で出力することができ、これによりユーザは３次元物体の精度をより効率的に確認することができるシステムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、３次元マスタモデルに従って形成された３次元物体を測定し、測定結果を前記３次元マスタモデルとの関係において評価するシステムであって、前記測定結果を任意倍率で拡大した３次元データとして前記３次元マスタモデルに重畳して出力する手段を有することを特徴とする。
【０００７】
本システムにおいて、さらに、前記３次元データの公差を３次元公差データとして前記３次元マスタモデルに重畳して出力する手段を有することが好適である。
【０００８】
前記３次元公差データは、上限公差の範囲を示す３次元形状と下限公差の範囲を示す３次元形状から構成されることが好適である。
【０００９】
公差データの３次元形状は任意であるが、例えば、前記上限公差の範囲を示す３次元形状及び下限公差の範囲を示す３次元形状をそれぞれ球とし、前記上限公差の範囲を示す球と前記下限公差の範囲を示す球の接点を前記測定結果値を示すとすることができる。
【００１０】
あるいは、上限公差の範囲を示す３次元形状及び下限公差の範囲を示す３次元形状をそれぞれ円錐とし、前記上限公差の範囲を示す円錐と前記下限公差の範囲を示す円錐の接点は前記測定結果を示すとすることができる。
【００１１】
あるいは、前記３次元公差データは、前記３次元マスタモデルの所定平面内における円とすることもできる。円は、数学的には２次元データであるが、本発明では３次元空間に２次元データを配置するため、３次元データとして取り扱う。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１には、本実施形態に係る３次元物体測定評価システムの構成ブロック図が示されている。本システムは、３次元ＣＡＤ装置１０、３次元測定機プログラム作成装置１２、３次元測定機コントローラ１４、および３次元測定機１６を含んで構成される。
【００１４】
３次元ＣＡＤ装置１０は、３次元マスタモデルを有しており、この３次元マスタモデルにしたがって３次元物体が形成される。３次元マスタモデルは所定の設計プログラムを用いてＣＡＤで作成され、あるいは予めデータベースに登録されているものが用いられる。マスタモデルとしては、例えばエンジンブロック等の製品モデルや、加工治具モデル等がある。本実施形態では、エンジンブロックの３次元マスタモデルにしたがってエンジンブロックを製作する場合を例にとり説明する。３次元ＣＡＤ装置１０内のエンジンブロックについての３次元マスタモデルデータは、計測のためにデータ変換されて３次元測定機プログラム作成装置１２に供給される。
【００１５】
３次元測定機プログラム作成装置１２は、３次元マスタモデルにしたがって形成された３次元物体（エンジンブロック）を３次元測定機（ＣＭＭ：ＣｏｏｒｄｉｎａｔｅＭｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｍａｃｈｉｎｅ）で計測するための測定プログラムを作成する装置であり、３次元ＣＡＤ装置１０から供給されたマスタモデルのデータを取り込んで測定ポイントを設定し測定用プログラムを作成する。測定プログラムは公知のプログラム、例えばＤＭＩＳ形式を用いることができる。作成された測定プログラムは３次元測定機コントローラ１４に供給される。
【００１６】
３次元測定機コントローラ１４は、３次元測定機プログラム作成装置１２から供給された測定プログラムを実行し、３次元測定機１６のプローブを操作して３次元物体（エンジンブロック）の３次元形状を測定する。測定結果は３次元測定機１６から３次元測定機コントローラ１４に供給され、さらに３次元測定機コントローラ１４から３次元測定機プログラム作成装置１２に供給される。測定結果は３次元座標データの形式である。
【００１７】
測定結果を入力した３次元測定機プログラム作成装置１２では、測定結果（例えばＤＭＩＳ形式）を任意倍率で拡大した３次元データ（公差モデル）に変換して元の３次元マスタモデルに重畳して出力する。すなわち、本実施形態においては、従来のように測定結果を単に数値列、あるいはある平面に投影した２次元データとして出力するのではなく、元の３次元マスタモデルに重畳させて３次元データとして出力するのであり、これによりユーザが測定結果を容易に視認可能に出力している。測定値自体は３次元空間内の点であるが、本実施形態では、この実測値に３次元的に表現された所定の公差範囲を付加してマスタモデルに重畳する。マスタモデルにしたがって形成された３次元物体（エンジンブロック）の精度を確認した後、３次元データは３次元ＣＡＤ装置１０に供給され、データベースに格納される。データベースには元の３次元マスタモデルとともに３次元測定結果が格納されるから、データベースにアクセスし得る他のユーザも容易にＣＡＤ装置で確認することができ、他の３次元物体や加工治具の製作に活用することができる。
【００１８】
３次元ＣＡＤ装置１０や３次元測定機プログラム作成装置１２、３次元測定機コントローラ１４は、図示の如くそれぞれ個別のコンピュータで構成してもよく、あるいはいくつかを共通のコンピュータで一体構成することもできる。例えば、３次元ＣＡＤ装置１０と３次元測定機プログラム作成装置１２を単一のコンピュータで構成する等である。さらに、個別のコンピュータで構成する場合、各コンピュータは有線あるいは無線で接続することもできる。各コンピュータがインターネットなどの通信回線で接続されていてもよい。インターネットで接続することで３次元測定機１６が遠隔地にあってもその測定結果を容易に利用することができる。一例として、３次元測定機プログラム作成装置１２やコントローラ１４、３次元測定機１６が遠隔地にあり、ユーザのコンピュータが３次元測定機プログラム作成装置１２とインターネットで接続される場合、遠隔地の３次元測定機プログラム作成装置１２が測定結果に基づいて３次元公差データ（公差モデル）を作成し、データベースに格納しておく。ユーザは、自己のコンピュータからインターネット経由で当該データベースにアクセスし、公差モデルを検索して加工精度を確認することができる。このような態様は、設計場所と工場が離間している場合等に有効であろう。あるいは、３次元測定機プログラム作成装置１２では測定結果を３次元公差データとはせず、単に３次元座標データとしてデータベースに格納し、ユーザがインターネットを介してデータベースにアクセスして測定結果を取得し、３次元公差データを作成してインターネットを介して送信し、データベースに格納することも可能である。
【００１９】
図２には、本実施形態の全体処理フローチャートが示されている。まず、３次元ＣＡＤ装置１０にて製品モデルの３次元マスタモデルデータを作成する（Ｓ１０１）。作成された３次元マスタモデルは適宜モニタに表示され、ユーザが確認する。３次元マスタモデルにしたがってエンジンブロックが製作される。エンジンブロックが製作された後、３次元マスタモデルデータは３次元測定機プログラム作成装置１２が解釈可能な形式に変換されて（Ｓ１０２）、３次元測定機プログラム作成装置１２に供給される。３次元測定機プログラム作成装置１２では、供給された３次元マスタモデルデータから３次元測定ポイントを設定して３次元測定機（ＣＭＭ）用の測定プログラムを作成する（Ｓ１０３）。測定プログラムは適宜モニタに表示され、ユーザにより確認される。測定プログラムが作成された後、３次元測定機プログラム作成装置１２は測定プログラムを３次元測定機コントローラ１４に出力する（Ｓ１０４）。
【００２０】
３次元測定機コントローラ１４は、この測定プログラムに基づき３次元測定機１６を駆動し、エンジンブロックを計測する（Ｓ１０５）。得られた測定結果（測定座標値）は３次元測定機コントローラ１４から３次元測定機プログラム作成装置１２に出力される（Ｓ１０６）。３次元測定機プログラム作成装置１２では、入力した測定座標値に基づき公差モデルを作成し（Ｓ１０７）、さらに３次元ＣＡＤ装置１０から供給されている３次元マスタモデルデータと重ね合わせて出力する（Ｓ１０８）。公差モデルは、実測値の上下に所定の上限公差値及び下限公差値を付加したもので、上限公差値及び下限公差値はいずれも任意倍率で拡大した３次元モデルで表現される。上限公差値及び下限公差値は、３次元マスタデータとともに３次元ＣＡＤ装置１０から供給され、実測値を基準として上下に付加される。重ね合わせは、３次元マスタモデルに公差モデルを重畳して行われる。マスタモデルと公差モデルを３次元的に同時にＣＡＤ表示することで、エンジンブロックが所定の公差範囲内でマスタモデル通りに作成されているかを３次元的に視認することが可能となる。そして、所定の公差内でエンジンブロックが形成されていると判定された場合には、公差モデルを３次元ＣＡＤ装置１０が解釈可能な形式に変換して（Ｓ１０９）、３次元ＣＡＤ装置１０に供給する。３次元ＣＡＤ装置１０では、製品モデルと公差モデルとを重ね合わせて（Ｓ１１０）、データベースに格納する（Ｓ１１１）。３次元ＣＡＤ装置１０は、適宜データベースにアクセスして３次元マスタモデルと公差モデルとをモニタに重畳表示することができる。
【００２１】
図３には、Ｓ１０７で作成される３次元公差データ（公差モデル）１００の一例が示されている。３次元公差データは、上述したように実測値に対する上限公差値及び下限公差値を３次元的に表現したものであり、図示のように２つの球１０２、１０４で表現される。上の球１０２は下限公差範囲を示し、下の球１０４は上限公差の範囲を示す。すなわち、球の直径が公差値を示す。２つの球１０２、１０４の接点が３次元測定機１６で得られた３次元実測座標値を示す。半径等のパラメータが与えられた球のＣＡＤ表示技術は周知であり、その説明は省略する。
【００２２】
図４には、３次元マスタモデルと公差モデルを重畳した３次元データ（ＣＡＤデータ）が示されている。図において、エンジンブロックの３次元マスタモデル１８が示されており、このエンジンブロックのマスタモデル１８に重畳して２つの球１０２、１０４からなる３次元公差データ（公差モデル）１００が示されている。３次元公差データ１００の２つの球１０２、１０４の接点（あるいは中点）は実測値であり、ここに着目することで実際のエンジンブロックの外観を把握することができる。また、３次元公差データ１００が３次元マスタモデルと重なり合う場合には実際のエンジンブロックは３次元マスタモデルに対して所定の公差範囲で一致することを意味し、精度的に問題ないことを示す一方、３次元公差データ１００が３次元マスタモデルと重ならない部分は所定の公差を超えている（すなわち精度不良）ことを示す。
【００２３】
図５には、図４におけるａ部の拡大図が示されている。図において、３次元公差データ１００の一部が３次元マスタモデル１８から離れて存在している。この部位では実際に製作されたエンジンブロックの精度が公差範囲外となっていることを示し、したがって精度不良（ＮＧ）であることが容易に視認される。単に測定結果を数値列として出力する場合に比べ、本実施形態の視認効果は明らかであろう。
【００２４】
なお、３次元公差データ１００の上下の球１０２、１０４を互いに異なる色で表現することも好適である。例えば、上限公差値を示す下の球１０４を青で表示し、下限公差値を示す上の球１０２を赤で表示する等である。精度の判定は、モニタに表示されたマスタモデルと公差データとをユーザが視認して行うことができるが、３次元測定機プログラム作成装置１２がＳ１０８にて自動で判定し、その結果を「ＯＫ」あるいは「ＮＧ」と表示してもよい。ＮＧ部分をハイライト表示することも好適であろう。自動判定は、マスタデータと公差モデルが共通の３次元位置座標を有するか否かで判定できる。
【００２５】
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態においては、３次元公差データ（公差モデル）１００を上下に接する球１０２、１０４で表現しているが、３次元公差データ１００を他の３次元形状で表現することも可能である。
【００２６】
図６には、円錐で３次元公差データ１００を表現する場合が示されている。図６（Ａ）は２つの円錐１０２、１０４をその底辺が向き合うように配置したものであり、上の円錐が下限公差値を示し、下の円錐１０４が上限公差値を示す。また、図６（Ｂ）は２つの円錐１０２、１０４をその頂点が対向するように配置したものであり、上の円錐１０２が下限公差値を示し、下の円錐１０４が上限公差値を示す。いずれにおいても、２つの円錐１０２、１０４の接点が３次元測定機１６で測定された実測値を示す。図３に示された公差データと図６に示された公差データを混在させることもできる。
【００２７】
図７には、球で示される３次元公差データ１００と円錐で示される３次元公差データ１００とを３次元マスタモデルに重畳した例が示されている。測定場所に応じて球の３次元公差データ１００と円錐の３次元公差データ１００を使い分けることも可能であり、また、ＯＫの箇所では球の公差データ１００を使い、ＮＧの箇所では円錐の公差データ１００を使うことも可能である。公差データとしてどのような３次元形状を使用するかをユーザが適宜選択することも好適である。
【００２８】
＜第３実施形態＞
第１実施形態では、球や円錐で３次元公差データを表現したが、本実施形態ではさらに他の例を示す。マスタモデルに基づきエンジンブロックを製作した場合、ボアがマスタモデル通りに作成されているか否かを確認する必要がある。具体的には、ボア芯が正確か否かである。
【００２９】
図８には、ボア部分の公差データが示されている。公差データは円で表現されている。すなわち、ボア芯公差範囲が円１０６で表現され、ボア芯実測値も円１０８で表現される、実測値を示す円１０８が公差円１０６内にあれば実測値は公差範囲内で精度的にＯＫであり、実測値を示す円１０８が公差円１０６外であればボア芯のずれはＮＧとなる。芯ずれ方向は球１１０の位置として表現される。図８（Ａ）は精度ＯＫの場合である。位置度公差を示す円１０６内に実測位置度を示す円１０８が存在し、ボア芯がマスタモデル通りに形成されていることを示す。ボア芯は、左下方向にずれていることを示す。図８（Ｂ）は精度ＮＧの場合である。位置度公差を示す円１０６外に実測位置度を示す円１０８が存在しており、公差を超えて芯ずれが生じていることを示す。ボア芯は、右上方向にずれていることを示す。
【００３０】
図９には、マスタモデルと公差データとを重畳したＣＡＤデータが示されている。ボア芯の位置度公差を示す円１０６は例えば赤で表示され、実測位置度を示す円１０８は例えば青で表示される。２つの円１０８，１１０を視認することでエンジンブロックのボア芯の精度を容易に確認でき、仮に芯ずれが公差範囲外の場合でも球１１０の位置を確認することで、どちらの方向に芯ずれが生じているかを確認することができる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、本実施形態では３次元公差データ（公差モデル）として球や円錐、円を用いたが、他の任意の形状（例えば三角錐、四角錐）を用いることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、３次元測定機１６で得られた測定結果を３次元測定機プログラム作成装置１２で３次元データ化（公差モデル化）してマスタモデルと重畳しているが、３次元測定機プログラム作成装置１２では測定結果を単に３次元ＣＡＤ装置１０を解釈可能な形式にデータ変換して３次元ＣＡＤ装置１０に出力し、３次元ＣＡＤ装置１０で測定結果を３次元データ化（公差モデル化）してマスタモデルとともにＣＡＤ表示してもよい。ユーザは、３次元ＣＡＤ装置１０のモニタに表示された結果を見てエンジンブロックの精度がＯＫかＮＧかを判定し、ＯＫである場合にマスタモデルと公差モデルからなるＣＡＤデータをデータベースに格納すればよい。
【００３３】
また、本実施形態では、公差範囲を３次元データとして表現しているが、公差値自体はユーザが３次元測定機プログラム作成装置１２に入力すればよく、あるいは３次元ＣＡＤ装置１０からマスタモデルを３次元測定機プログラム作成装置１２に供給する際に、併せて公差データを供給することもできる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユーザは３次元測定機での測定結果を容易に視認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の全体構成図である。
【図２】実施形態の処理フローチャートである。
【図３】３次元公差データ（公差モデル）の説明図である。
【図４】マスタモデルと公差モデルを重畳したＣＡＤ説明図である。
【図５】図４の一部拡大図である。
【図６】他の３次元公差データ（公差モデル）の説明図である。
【図７】マスタモデルと公差モデルを重畳したＣＡＤ説明図である。
【図８】他の公差モデル説明図である。
【図９】マスタモデルと公差モデルを重畳したＣＡＤ説明図である。
【符号の説明】
１０　３次元ＣＡＤ装置、１２　３次元測定機プログラム作成装置、１４　３次元測定機コントローラ、１６　３次元測定機。
【図１】
2004009282.tif 000003
【図２】
2004009282.tif 000004
【図３】
2004009282.tif 000005
【図４】
2004009282.tif 000006
【図５】
2004009282.tif 000007
【図６】
2004009282.tif 000008
【図７】
2004009282.tif 000009
【図８】
2004009282.tif 000010
【図９】
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