(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象物の形状を計測して求める計測形状と、評価対象物の所定の基準温度状態における設計形状とを比較することにより、評価対象物の形状品質の評価を行う形状評価方法であって、
前記評価対象物は、プレス装置に備えられる成形型を構成するものであって、相対的な位置関係が既知である複数の機械加工基準部を有するものであり、
前記複数の機械加工基準部は、前記成形型をプレス装置に据え付ける際の方向や位置の基準となる形状的な基準部であり、
前記複数の機械加工基準部を、評価対象物の表面における複数のモニタポイントとして設定し、
前記設計形状における複数のモニタポイントの相対的な位置関係をレファレンスとし、
評価対象物の形状を計測することにより前記計測形状におけるモニタポイントの相対的な位置関係を求め、
前記計測形状におけるモニタポイントの相対的な位置関係と前記レファレンスとを比較し、
比較した結果から評価対象物の熱膨張による変形率を算出し、
算出した前記変形率を用いて前記計測形状から評価対象物の前記基準温度状態での形状に相当する形状を逆算することにより、
前記計測形状の熱膨張補正を行う、
ことを特徴とする形状評価方法。
【請求項２】
前記変形率を算出する際、複数のモニタポイント相互間における変形率の平均値を求め、該平均値を評価対象物の変形率とすることを特徴とする請求項１に記載の形状評価方法。
【請求項３】
前記各モニタポイントに、コード化された標識を配置し、該標識と前記モニタポイントとを関連付けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の形状評価方法。
【請求項４】
前記標識を、前記機械加工基準部に対して着脱可能な部材を用いて構成し、該部材を前記機械加工基準部に装着することにより、前記標識を配置することを特徴とする請求項３に記載の形状評価方法。
【請求項５】
評価対象物の形状を計測して求める計測形状と、評価対象物の所定の基準温度状態における設計形状とを比較することにより、評価対象物の形状品質の評価を行う形状評価システムであって、
評価対象物の形状を計測する形状計測システム部と、
評価対象物の表面に複数のモニタポイントを設定する設定手段、前記設計形状における複数のモニタポイントの相対的な位置関係をレファレンスとし前記形状計測システム部により得られる評価対象物の計測形状におけるモニタポイントの相対的な位置関係と前記レファレンスとを比較する比較手段、該比較手段による比較結果から評価対象物の熱膨張による変形率を算出する算出手段、及び該算出手段により算出した前記変形率を用いて前記計測形状から評価対象物の前記基準温度状態での形状に相当する形状を逆算することにより前記計測形状の熱膨張補正を行う補正手段を有する形状比較システム部と、
を備え、
前記評価対象物は、プレス装置に備えられる成形型を構成するものであって、相対的な位置関係が既知である複数の機械加工基準部を有するものであり、
前記複数の機械加工基準部は、前記成形型をプレス装置に据え付ける際の方向や位置の基準となる形状的な基準部であり、
前記設定手段では、前記複数の機械加工基準部を、前記複数のモニタポイントとしてとして設定する、
ことを特徴とする形状評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車部品のプレスに用いられるプレス型、あるいは鋳型、鍛造型樹脂成形型等のように、温度変化による熱膨張等の、計測環境による形状の変化が品質評価に影響する製品に用いて好適な形状評価方法及び形状評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定の加工が施された製品等について、評価や検査のため、あるいはその後に矯正をするため、各部の寸法を含む形状の測定（計測）が行われることがある。
具体例としては、特許文献１に示されているようなものがある。本文献においては、押出材などの同一断面を有する長尺加工品の断面寸法を、生産現場において加工直後に非接触で連続的に測定（オンライン測定）するとともに加工品の温度を測定し、その結果に基づいて断面寸法値を常温等における値に温度補正（熱膨張補正）することにより、断面寸法を予測して自動的に求める測定方法についての技術が開示されている。
【０００３】
一方、自動車部品のプレスに用いられるプレス型等のように、温度変化による熱膨張等の、計測環境による形状の変化が品質評価に影響する製品については、その熱膨張を測定する等の形状品質の評価が行われている。すなわち、例えば常温（２０℃等）基準のＣＡＤデータ等の設計形状（いわゆるノミナル）に対して、実際に加工され製造された製品（以下「加工品」という。）がどの程度熱膨張したか等を計測することにより、加工品の形状品質の評価が行われている。
そして、このような加工品の形状評価に際し、形状の測定を行う方法の一つとして、三次元形状を非接触式で測定するフォトグラメトリ（ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ）とよばれる方法が用いられている。フォトグラメトリとは、写真三角測量を応用した方法であり、表面に複数の基準点を設定した三次元物体である被測定物を複数の異なる角度から撮影し、その複数の二次元画像に基づいて各基準点間相互の距離や角度を算出し、これらを数値や図面で表すことにより三次元形状（表面モデル）を作成して測定するものである。
【０００４】
こうしたフォトグラメトリを用いた加工品の形状評価の際、特許文献１にも言及されている熱膨張補正が行われる。熱膨張補正には、従来、次のような方法が用いられていた。
すなわち、熱膨張率が加工品に比べて極めて小さいかあるいはその熱膨張率が既知である材料により形成される基準尺（スケールバー）が、フォトグラメトリにおける撮影時に、測定対象である加工品とともに写しこまれ、その基準尺により画像にスケールが与えられる。そして、画像上における基準尺の熱膨張が補正され、その基準尺のスケールの値に基づき、加工品の熱膨張が計測される。
【特許文献１】特開平４−３４４４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のような基準尺を用いた熱膨張補正の方法では、次のような問題がある。
通常、基準尺の素材と測定対象である加工品の素材とは異なるため、互いの熱膨張率が異なることとなる。また、加工品が例えば鋳物などの場合、複数種類からなる素材の組成が不明確であったり形状が複雑であったりすることにより、熱膨張による変形も比較的複雑となる。こうした場合、加工品の正確な熱膨張率を知ることが困難となる。
また、形状の測定時における外気温や加工品の表面温度だけでは、加工品の熱膨張に寄
与する温度は把握することが困難である。つまり、通常計測できるのは、外気温や加工品の表面温度であり、加工品全体の熱膨張に寄与する妥当な温度の計測は困難となる。
これらの理由から、加工品によってはその熱膨張を基準尺の熱膨張から導くには限界がある。
さらに、従来の基準尺を用いた熱膨張の補正は、加工品が熱膨張した場合はその熱膨張した結果を計測するものであるため、前記のような設計形状との照合による比較はできず、仮に比較したとしても自ずと誤差が生じることとなる。
【０００６】
近年、フォトグラメトリ等の非接触三次元計測の普及が進み、生産現場やライン側での加工品の形状計測が可能になってきているところ、計測環境や被計測物である加工品の温度管理はなされておらず、形状品質の評価に際して熱膨張などによる加工品の解析誤差が問題となっている。
また、例えば自動車部品のプレスに用いられるプレス型等のように、大量生産される製品の形状を定める加工品については、設計形状との比較による形状評価は特に重要となる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、加工品の形状変形の主要因である熱膨張に着目し、評価対象物の実際の熱膨張による変形に即した熱膨張補正を行うことができ、生産地や季節・気候などの計測環境にかかわらず設計形状との正確な比較を行うことが可能となり、評価精度の向上を図ることができる形状評価方法及び形状評価システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
すなわち、請求項１においては、評価対象物の形状を計測して求める計測形状と、評価対象物の所定の基準温度状態における設計形状とを比較することにより、評価対象物の形状品質の評価を行う形状評価方法であって、前記評価対象物は、プレス装置に備えられる成形型を構成するものであって、相対的な位置関係が既知である複数の機械加工基準部を有するものであり、前記複数の機械加工基準部は、前記成形型をプレス装置に据え付ける際の方向や位置の基準となる形状的な基準部であり、前記複数の機械加工基準部を、評価対象物の表面における複数のモニタポイントとして設定し、前記設計形状における複数のモニタポイントの相対的な位置関係をレファレンスとし、評価対象物の形状を計測することにより前記計測形状におけるモニタポイントの相対的な位置関係を求め、前記計測形状におけるモニタポイントの相対的な位置関係と前記レファレンスとを比較し、比較した結果から評価対象物の熱膨張による変形率を算出し、算出した前記変形率を用いて前記計測形状から評価対象物の前記基準温度状態での形状に相当する形状を逆算することにより、前記計測形状の熱膨張補正を行うものである。
【００１０】
請求項２においては、前記変形率を算出する際、複数のモニタポイント相互間における変形率の平均値を求め、該平均値を評価対象物の変形率とするものである。
【００１１】
請求項３においては、前記各モニタポイントに、コード化された標識を配置し、該標識と前記モニタポイントとを関連付けるものである。
【００１２】
請求項４においては、前記標識を、前記機械加工基準部に対して着脱可能な部材を用いて構成し、該部材を前記機械加工基準部に装着することにより、前記標識を配置するものである。
【００１３】
請求項５においては、評価対象物の形状を計測して求める計測形状と、評価対象物の所定の基準温度状態における設計形状とを比較することにより、評価対象物の形状品質の評価を行う形状評価システムであって、評価対象物の形状を計測する形状計測システム部と、評価対象物の表面に複数のモニタポイントを設定する設定手段、前記設計形状における複数のモニタポイントの相対的な位置関係をレファレンスとし前記形状計測システム部により得られる評価対象物の計測形状におけるモニタポイントの相対的な位置関係と前記レファレンスとを比較する比較手段、該比較手段による比較結果から評価対象物の熱膨張による変形率を算出する算出手段、及び該算出手段により算出した前記変形率を用いて前記計測形状から評価対象物の前記基準温度状態での形状に相当する形状を逆算することにより前記計測形状の熱膨張補正を行う補正手段を有する形状比較システム部と、を備え、前記評価対象物は、プレス装置に備えられる成形型を構成するものであって、相対的な位置関係が既知である複数の機械加工基準部を有するものであり、前記複数の機械加工基準部は、前記成形型をプレス装置に据え付ける際の方向や位置の基準となる形状的な基準部であり、前記設定手段では、前記複数の機械加工基準部を、前記複数のモニタポイントとしてとして設定するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
請求項１においては、評価対象物の実際の熱膨張による変形に即した熱膨張補正を行うことができ、生産地や季節・気候などの計測環境にかかわらず設計形状との正確な比較を行うことが可能となり、評価精度の向上を図ることができる。
また、既存の構成を利用することができ、評価対象物におけるモニタポイントの設定、及びモニタポイントのレファレンスの把握が容易となる。
【００１６】
請求項２においては、評価対象物の熱膨張による変形率について信頼性の高い値を求めることができ、評価対象物の実際の熱膨張による変形に、より即した熱膨張補正を行うことが可能となる。
【００１７】
請求項３においては、モニタポイントを自動認識させることができ、モニタポイントの指定の自動化が図れることから、モニタポイントの指定に際し効率化を図ることができる。
【００１８】
請求項４においては、機械加工基準部に着脱可能な部材を、モニタポイントとして用いる機械加工基準部に装着することで、モニタポイントに対する標識の位置決めが自動的になされることとなるので、標識を配置するに際しての作業効率の向上及び作業効果の均一化が図れる。
【００１９】
請求項５においては、評価対象物の実際の熱膨張による変形に即した熱膨張補正を行うことができ、生産地や季節・気候などの計測環境にかかわらず設計形状との正確な比較を行うことが可能となり、評価精度の向上を図ることができる。
また、既存の構成を利用することができ、評価対象物におけるモニタポイントの設定、及びモニタポイントのレファレンスの把握が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、発明の実施の形態を説明する。
以下に説明する形状評価方法は、例えば、自動車部品のプレスに用いられるプレス型等、その生産現場（生産ライン）等における加工品を評価対象物とするものであり、この加工品が、例えば常温（２０℃等）のある温度状態に対応する設計形状に対してどの程度変形しているか、つまり加工品の形状の設計値（いわゆるノミナル値）に対する差異を比較解析することにより、その加工品の形状品質を評価するものである。
すなわち、以下に説明する形状評価方法は、評価対象物の形状を計測して求める計測形状（以下単に「計測形状」という。）と、評価対象物の所定の基準温度状態における設計形状（以下単に「設計形状」という。）とを比較することにより、評価対象物の形状品質の評価を行うものである。
そして、評価対象物である加工品は、生産される生産地や季節・気候などの計測環境（温度環境）により熱膨張（熱変形）をともなう場合がある。このため、加工品の計測形状と設計形状とを比較するに際し、計測形状に対する熱膨張補正を行う。
以下、実施の形態に即して具体的に説明する。
【００２１】
以下に説明する実施の形態では、評価対象物として、図１に示すように、自動車のボディを形成するサイドメンバのプレス成形用金型の部分切り出しサンプル（以下単に「型」という。）１を例に説明する。
型１は、サイドメンバをプレスするプレス装置に備えられる成形型を構成するものであり、成形型において移動可能に設けられる複数の金型のうちの一つを構成する部分型である。
【００２２】
図１に示すように、型１は、略矩板状に形成されるフレーム部２と、このフレーム部２の一側に形成され成形面３ａを有する製品形成部３とを有する。
【００２３】
このような評価対象物としての型１について、その三次元形状を計測し、その計測形状と、型１の設計形状とを比較して解析することにより、製品としての型１の形状品質の評価を行う。
本実施形態に係る形状評価システムのシステム構成としては、図２に示すように、三次元形状計測システム２０と、三次元寸法解析システム３０とを用いる。
【００２４】
本実施形態においては、型１の三次元形状を計測するための方法として、フォトグラメトリを用いる。このため、三次元形状計測システム２０は、フォトグラメトリを実施するための構成を備える。
すなわち、三次元形状計測システム２０で実施されるフォトグラメトリでは、型１の表面に複数の基準点２１を設定し、この点群となる基準点２１を有する型１を一または複数のカメラ２２によって複数の異なる角度位置から撮影する。基準点２１は、例えばシート状の部材に印刷され、それらを型１に適宜貼設することにより設ける。
そして、型１を撮影した複数の二次元画像に基づいて各基準点２１間相互の距離や角度を算出し、これらを数値や図面で表して再構築（モデリング）することにより、三次元形状（表面モデル）を作成して測定する。ここで、カメラ１２によって撮影された二次元画像についての情報は、三次元寸法解析システム３０に送られ、この三次元寸法解析システム３０において解析処理される。なお、フォトグラメトリの具体的な実施方法や手法は周知の方法を用いることができるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２５】
三次元寸法解析システム３０は、市販のパソコンやワークステーション等が用いられて構成されるものであり、評価対象物である型１の設計形状についての情報を備える。
本実施形態では、三次元寸法解析システム３０は、ＣＡＤ機能を有し、型１の設計形状についての情報として、例えば２０℃等の常温に設定する基準温度での状態（以下「基準温度状態」という。）の型１の形状をＣＡＤデータとして備える。すなわち、三次元寸法解析システム３０は、三次元形状計測システム２０からの二次元画像についての情報に基づいて型１の形状や寸法を把握するとともに、解析ソフト等によってその計測形状と設計形状（ＣＡＤデータ）との比較解析を行う。
【００２６】
このようなシステム構成により、型１の計測形状と設計形状とを比較解析することで型１の形状品質についての評価を行い、その際、前記のとおり型１の計測形状と設計形状との比較に際し、計測形状に対する熱膨張補正を行う。本発明に係る形状評価方法においては、型１の計測形状の熱膨張補正に際し、次のような方法を用いる。
すなわち、型１の表面に複数のモニタポイントを設定し、型１の設計形状における複数のモニタポイントの相対的な位置関係をレファレンスとし、型１の形状を計測することにより計測形状におけるモニタポイントの相対的な位置関係を求め、その計測形状におけるモニタポイントの相対的な位置関係と前記レファレンスとを比較し、比較した結果から型１の熱膨張による変形率を算出し、算出した前記変形率を用いて計測形状から型１の基準温度状態での形状に相当する形状を逆算することにより、計測形状の熱膨張補正を行う。
【００２７】
したがって、前述したシステム構成において、三次元形状計測システム２０は、型１の形状を計測する形状計測システム部として機能する。
また、三次元寸法解析システム３０は、三次元形状計測システム２０により得られた型１の計測形状に基づき、型１の計測形状の熱膨張補正を行う形状比較システム部として機能する。このため、三次元寸法解析システム３０は、型１の表面に複数のモニタポイントを設定する設定手段と、前記設計形状における複数のモニタポイントの相対的な位置関係をレファレンスとし三次元形状計測システム２０により得られる型１の計測形状におけるモニタポイントの相対的な位置関係と前記レファレンスとを比較する比較手段と、この比較手段による比較結果から型１の熱膨張による変形率を算出する算出手段と、この算出手段により算出した前記変形率を用いて前記計測形状から型１の基準温度状態での形状に相当する形状を逆算することにより前記計測形状の熱膨張補正を行う補正手段とを有する。これらのほか、三次元寸法解析システム３０は、三次元形状計測システム２０により計測される型１の計測形状の熱膨張補正に係るプログラム等を格納する格納手段や、このプログラム等を展開する展開手段や、型１の設計形状や計測形状や演算結果等を記憶する記憶手段等を具備する。
【００２８】
以下、本実施形態に係る型１の形状評価方法について、図３に示すフローチャートを用いて具体的に説明する。
まず、型１の表面に複数のモニタポイントを設定する（ステップ（以下「Ｓ」と略す）１００）。
本ステップでは、型１の表面、つまり型１をフォトグラメトリにより計測することにより得られる三次元形状の表面に現れる位置に、複数のモニタポイントを設定する。これらモニタポイントは、その相対的な位置関係から型１の熱膨張を測定するための基準となるため、評価対象物である型１の外縁部を含む部分において全体的に配置して設定する。
【００２９】
型１にモニタポイントを設定するに際しては、型１が元々有する機械加工の基準を用いることができる。すなわち、本実施形態に係る型１は、相対的な位置関係が既知である複数の機械加工基準部を有するものであり、これら機械加工基準部を、モニタポイントとして用いる。
一般に、型１のように、プレス等により製造される加工品には、その加工の際における基準や寸法の基準、あるいは型である加工品を成形型としてプレス装置に据え付ける際の方向や位置の基準となる複数の加工基準部を、凹部や突部などの形状的な基準部として有するものがある。つまり、型１が有する複数の加工基準部は、相対的な位置関係が既知であり、その位置関係が、型１の加工や装置への据付けの際の基準として用いられる。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態に係る型１は、機械加工基準部１１〜１４を、成形面３ａ側の面におけるフレーム部２の四隅近傍部分に計４個有する。そこで、これら型１が有する４個の機械加工基準部１１〜１４を、モニタポイントＰ１〜Ｐ４として設定する。
【００３１】
このように、型１が有する機械加工基準部をモニタポイントとして用いることにより、既存の構成を利用することができ、あらためてモニタポイントを設定する必要がなく、型１におけるモニタポイントの設定が容易となる。
【００３２】
そして、Ｓ１００で設定した型１のモニタポイントについて、設計形状における複数のモニタポイントの相対的な位置関係をレファレンスとする。
本実施形態においては、評価対象物である型１の設計形状は、三次元寸法解析システム３０が備えるＣＡＤデータにより定まるため、このＣＡＤデータ上でのモニタポイントＰ１〜Ｐ４の相対的な位置関係をレファレンスとして把握する。
具体的には、型１における各モニタポイントＰ１〜Ｐ４をそれぞれ、Ｐ１＝（ｘ1、ｙ1、ｚ1）、Ｐ２＝（ｘ2、ｙ2、ｚ2）、Ｐ３＝（ｘ3、ｙ3、ｚ3）、Ｐ４＝（ｘ4、ｙ4、ｚ4）として三次元座標で把握し、これらの相対的な位置関係をレファレンスとする。  この際、前述のように、型１において相対的な位置関係が既知である加工基準部をモニタポイント用いることにより、モニタポイントのレファレンスの把握が容易となる。
【００３３】
次に、フォトグラメトリを実施する（Ｓ１１０）。
本ステップでは、フォトグラメトリを実施することにより、型１の形状（三次元形状）を計測する。ここで計測した型１の三次元形状は、型１の計測形状の熱膨張補正を行うに際しその計測形状におけるモニタポイントＰ１〜Ｐ４の相対的な位置関係（寸法）を求めるために用いるほか、熱膨張補正を行った後の計測形状と設計形状とを照合させて形状の評価の際に用いる。
【００３４】
続いて、モニタポイントを指定する（Ｓ１２０）。
本ステップでは、フォトグラメトリにより計測した型１の計測形状（三次元形状）におけるモニタポイントの相対的な配置関係から、その計測形状におけるモニタポイントの相対的な位置関係を求める。そして、型１の計測形状におけるモニタポイントの三次元座標位置を指定する。
ここで、型１の計測形状における各モニタポイントをそれぞれＰ１´〜Ｐ４´とすると、各モニタポイントの座標をそれぞれ、Ｐ１´＝（ｘ1´、ｙ1´、ｚ1´）、Ｐ２´＝（ｘ2´、ｙ2´、ｚ2´）、Ｐ３´＝（ｘ3´、ｙ3´、ｚ3´）、Ｐ４´＝（ｘ4´、ｙ4´ｚ4´）として把握し、これらの相対的な位置関係を求める。
【００３５】
また、上記Ｓ１２０におけるモニタポイントの指定に際しては、各モニタポイントに、コード化された標識（コード化レファレンス）を配置し、該標識と前記モニタポイントとを関連付けることもできる。
すなわち、各モニタポイント上、あるいはモニタポイントから所定距離を隔てた近傍に自動認識コードを有する標識を配置し、各モニタポイントを自動認識可能とする。
標識の具体例としては、図４に示すように、コード化された図形（パターン形状）４１や認識ＩＤ番号４２等により構成される二次元コード情報を有するコード化標識４０が用いられる。このような標識を、シート状の部材に印刷してそれを貼り付けたり、所定の部分に直接印刷や刻印により設けたりすることにより、各モニタポイントＰ１〜Ｐ４にそれぞれ配置し、関連付ける。
そして、各モニタポイントＰ１〜Ｐ４に関連付けた標識を、三次元寸法解析システム３０等において記憶させるとともに、前述したフォトグラメトリの際に得られる型１の二次元画像から画像解析により解読させ、各モニタポイントＰ１〜Ｐ４を自動認識させる。
【００３６】
したがって、この場合、Ｓ１２０におけるモニタポイントの指定に際し、モニタポイントの自動認識を行う（Ｓ２００）。
モニタポイントの自動認識を行うための処理としては、前記のとおりコード化された標識を各モニタポイントＰ１〜Ｐ４に配置し（Ｓ２１０）、各モニタポイントと標識（のＩＤ）との関連付けを行う（Ｓ２２０）。
なお、モニタポイントの自動認識のために用いるコード化された標識は、図４に示すコード化標識４０のようなものに限定するものではなく、一般に用いられているマトリックス型のコードや、一次元コード（バーコード）等であってもよい。
【００３７】
このように、各モニタポイントにコード化された標識を配置し、これらを関連付けることにより、モニタポイントを自動認識させることができ、モニタポイントの指定の自動化が図れる。これにより、モニタポイントの指定に際し、モニタポイントをマニュアルで指定する場合に比べて効率化を図ることができる。
なお、評価対象物が比較的単純な形状（例えば、球体等）の場合は、後の処理においてマニュアルで設定することとしてもよい。
【００３８】
さらに、前述のようにモニタポイントにコード化された標識を配置する場合は、その標識を、前記標識を、前記機械加工基準部に対して着脱可能な部材を用いて構成し、該部材を機械加工基準部に装着することにより、標識を配置する方法を用いることができる。
すなわち、型１が有する機械加工基準部１１〜１４は、前記のとおり凹部や突部などの形状的な基準部であるため、このような形状に対して装着可能な部材にコード化された標識を備えさせ、その部材をモニタポイントとしての機械加工基準部１１〜１４に装着することにより、各モニタポイントに標識を配置する。
【００３９】
図５に示すように、例えば、モニタポイントＰ１として用いる機械加工基準部１１が穴部（凹部）である場合について説明すると、機械加工基準部１１に対して着脱可能な部材として、機械加工基準部１１に挿入または挿嵌可能な突部５１と、この突部５１を一側の面から突出させる板状の頭部５２とを有する鋲状部材５０を用いる。
この場合、頭部５２における突部５１が設けられる側と反対側の面（表面５２ａ）に、前記コード化標識４０のような標識を有するシート部材を貼り付けることにより、あるいは表面５２ａに直接標識を印刷することにより標識部５３を構成し、鋲状部材５０にコード化された標識を付する。つまり、鋲状部材５０が、その突部５１の機械加工基準部１１への挿入によって該機械加工基準部１１に装着された状態で、コード化された標識が認識可能となるように、型１の表面側となる頭部５２の表面５２ａに標識を付する。
【００４０】
このように、コード化された標識を有しモニタポイントとして用いる機械加工基準部に対して着脱可能な部材を、各モニタポイントＰ１〜Ｐ４として用いる機械加工基準部１１〜１４それぞれに対して構成する。そして、前記鋲状部材５０のような機械加工基準部に対して着脱可能な部材を、各モニタポイントＰ１〜Ｐ４として用いる機械加工基準部１１〜１４に装着することにより、各モニタポイントＰ１〜Ｐ４に対応するコード化された標識を配置する。
なお、型１における機械加工基準部が突部に構成される場合は、この機械加工基準部に対して着脱可能な部材として、その突部に対応する（挿入可能な）穴部を有する部材を用いてコード化された標識を構成する。
【００４１】
このように、各モニタポイントＰ１〜Ｐ４に、コード化された標識を配置するに際し、機械加工基準部に着脱可能な部材を用いることにより、この部材を、モニタポイントとして用いる機械加工基準部に装着することで、モニタポイントに対する標識の位置決めが自動的になされることとなるので、標識を配置するに際しての作業効率の向上及び作業効果の均一化が図れる。
【００４２】
図３に示すフローチャートに戻って引き続き説明すると、前記Ｓ１２０におけるモニタポイントの指定の後、フォトグラメトリによる型１の計測形状におけるモニタポイントの相対的な位置関係とレファレンスとを比較する（Ｓ１３０）。
本ステップでは、型１の計測形状におけるモニタポイントＰ１´〜Ｐ４´の相対的な位置関係を、三次元座標を用いて求めるとともに、その位置関係を対応するレファレンスと比較する。
具体的には、例えば、モニタポイントＰ１及びモニタポイントＰ２に関し、その計測形状における相対的な位置関係をｘ座標についてレファレンスと比較する場合は、計測形状（Ｐ１´−Ｐ２´間）における位置関係となるｘ1´−ｘ2´と、レファレンス（Ｐ１−Ｐ２間）となるｘ1−ｘ2とを比較することとなる。このような計測形状におけるモニタポイントとレファレンスとの比較を、各モニタポイント相互間及び各座標について行う。
【００４３】
次に、上記Ｓ１３０にて比較した結果から型１の熱膨張による変形率を算出する（Ｓ１４０）。
本ステップでは、計測形状におけるモニタポイントとレファレンスとを各座標について比較した結果から、型１の熱膨張による誤差傾向を解析し、熱膨張による変形率、つまり型１の計測形状におけるモニタポイント間距離のレファレンスに対する変化量の割合を算出する。
具体的には、三次元座標における各方向についての熱膨張による変形率を算出することとし、例えば、ｘ方向についての熱膨張による変形率（縮尺率）をγxnとすると、その変形率γxnは次式から導かれることとなる。なお、次式においてαxnは熱膨張率（熱膨張係数）、ΔＴは温度変化量（基準温度状態に対応する温度とフォトグラメトリによる計測時の温度との差）であり、変形率γxnは、これら熱膨張率や温度の値から求まる値である。
【００４４】
【数１】
0004821446.tif 000002
【００４５】
上記数１の式から、ｎ＝１〜４のいずれかの値を用いて計算することにより、型１の計測形状のレファレンスに対するｘ方向の熱膨張による変形率γxnが求められる。なお、本実施形態の場合モニタポイントは４個なので、数１の式ではｎ＝１〜４となり、ｎ＝４のときは、ｎ＋１＝１として計算することとする。また、数１の式では、モニタポイントの相対的な位置関係について、ｘn−ｘn+1（ｘn´−ｘn+1´）を求めることとしているが、ｘn−ｘn+2（ｘn´−ｘn+2´）またはｘn−ｘn+3（ｘn´−ｘn
+3´）として計算してもよい。
そして、ｙ方向、ｚ方向についてもｘ方向の場合と同様にして、それぞれの方向についての熱膨張による変形率γyn、γznをそれぞれ求める。
【００４６】
次に、上記Ｓ１４０において算出した変形率を用いて計測形状から型１の基準温度状態での形状に相当する形状を逆算する（Ｓ１５０）。
すなわち、本ステップでは、フォトグラメトリにより計測した型１の計測形状の計測値に対し、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向それぞれの方向についての熱膨張による変形率γxn、γyn、γznの逆数を乗じることにより、計測形状の熱膨張による変形分を補正する。
この型１の計測形状からの逆算後の値が、計測形状の熱膨張補正後の値となる。
【００４７】
以上のようにして、型１の計測形状の熱膨張補正を行う。つまり、この熱膨張補正後（前記逆算後）の計測形状と設計形状（ＣＡＤデータ）との比較解析を行う（Ｓ１６０）。
具体的には、フォトグラメトリにより計測した型１の計測形状と設計形状とについて各部の寸法や曲面のライン等の形状を比較解析し、その形状についての品質の評価を行う。
【００４８】
このように、型１の形状品質の評価を行うに際し、前述したような方法を用いて熱膨張補正を行うことにより、型１の実際の熱膨張による変形に即した熱膨張補正を行うことができ、生産地や季節・気候などの計測環境にかかわらず設計形状との正確な比較を行うことが可能となり、評価精度の向上を図ることができる。
すなわち、評価対象物である型１の熱膨張が管理できない計測環境でも、熱膨張による形状変化を排除した状態で、型１の設計形状（ＣＡＤデータ）との差異解析を行うことができることから、形状品質の評価を行うに際して温度管理の一元化を図ることが可能となり、生産地や季節・気候などの計測環境にかかわらず設計形状と比較を行うことができる。
また、熱膨張補正を行うに際し、型１においてあらかじめ設定するモニタポイントを用い、その相対的な位置関係の寸法計測結果のみを使用するので、温度や熱膨張率などの信頼性の低いデータを使用することなく（数１の式参照）、型１の熱膨張による変形率を正確に算出することができる。つまり、型１の表面温度や外気温などの温度は、型１における実際の熱膨張に直接寄与しない部分が含まれるデータとなり、また、熱膨張率については、型１のような材質にバラツキが生じやすい鋳物等では正確な値を知ることは困難となることから、これらのデータは比較的信頼性の低いものとなるが、これらのデータを使用することなく、型１の熱膨張を精度良く算出することができる。
【００４９】
また、上記Ｓ１３０において型１の熱膨張による変形率を算出する際、複数のモニタポイント相互間における変形率の平均値を求め、この平均値を型１の熱膨張による変形率とすることが好ましい。
すなわち、本実施形態では、ｘ方向についていうと、上記数１の式において、ｎ＝１〜４としてそれぞれについて熱膨張による変形率γx1〜γx4を求め、これらの平均値をｘ方向の熱膨張による変形率の値として用いる。つまり、型１のｘ方向についての熱膨張による変形率γxnの平均値は、次式から導かれる。
【００５０】
【数２】
0004821446.tif 000003
【００５１】
そして、ｙ方向、ｚ方向についてもｘ方向の場合と同様にして、それぞれの方向についての熱膨張による変形率γyn、γznの平均値をそれぞれ求める。
【００５２】
このように、各モニタポイント間についての熱膨張による変形率の平均値を求め、この平均値を型１の熱膨張による変形率として用いることにより、型１の熱膨張による変形率について信頼性の高い値を求めることができ、型１の実際の熱膨張による変形に、より即した熱膨張補正を行うことが可能となる。
【００５３】
以上説明した形状評価方法は、上記の実施形態に限定するものではなく、あらゆる製造業における品質検査工程における品質管理に際して用いることができる。特に、上記の実施形態における評価対象物である型１のように、ＣＡＤデータ等で設計形状が既知である製品の寸法品質を生産現場で評価する場合に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る評価対象物である型を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係るシステム構成を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係るフローチャートを示す図。
【図４】コード化された標識の一例を示す図。
【図５】機械加工基準部に対して着脱可能な部材の一例を示す図。
【符号の説明】
【００５５】
１            型（評価対象物）
１１〜１４    機械加工基準部
２０          三次元形状計測システム（形状計測システム部）
３０          三次元寸法解析システム（形状比較システム部）
４０          コード化標識
５０          鋲状部材
Ｐ１〜Ｐ４    モニタポイント
【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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